基于最大阈值的改进 EZW 图像压缩技术研究.pdf

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1、2014年2月陕西理工学院学报(自然科学版)Feb．2014第30卷第1期JoumalofShaanxiUniversityofTechnology(NaturalScienceEdition)Vo1．30No．1[文章编号]1673—2944(2014)O1—0027—05基于最大阈值的改进EZW图像压缩技术研究李万社，张洪涛，房小蒙(陕西师范大学数学与信息科学学院，陕西西安710062)[摘要]研究了基于最大阂值的EZW图像压缩方法，从最大闽值角度出发改进了零树嵌入式编码EZW的算法，先判断重要子带，再进行带中操作，从而提高了工作

2、效率。并结合传统EZW以及去高频图像压缩技术，进行MATLAB编程实验对比，结果表明：去高频图像压缩技术、传统EZW和改进后的EZW，这3种算法都能有效压缩图像，但是在三层小波分解下，改进的EZW算法明显优于其它两种算法。[关键词]图像压缩；最大闽值；零树嵌入式算法[中图分类号]TP317．4[文献标识码]A0引言图像压缩编码是信息技术领域研究中最活跃的课题之一。由于小波变换具有许多其它时(空)频域分析方法所不具备的优良特性，更适合于图像数据的处理¨。随着科学研究的发展，出现了多种新的编码方法，比如分形编码]、SPIHT分层树集合分裂

3、编码。等。其中基于小波变换的EZW的编码方法已被公认为处理图像压缩技术的最好方法之一。但是在实际操作过程中，由于传统的EZW方法需要对不同子带进行重复扫描，因此势必造成冗余编码，也会加大运算量和运算时间，需要做进一步的研究改进。本文将小波变换与位平面编码结合，首先介绍了传统EZW(embeddedcodingusingzero—treesofwaveletcoeficients，零树嵌入式算法)的基本原理，在此基础上，引入了基于EZW图像压缩编码的改进方案，同时用MATLAB6．5对方案进行了相应的实验，并对去高频算法、传统EZW和本

4、文算法3种编码的实验结果进行了对比和分析。1EZW编码1．1EZW算法简介EZW是Shapiro于1993年将零树数据结构和比特平面编码技术结合起来而提出的。它采用“零树”结构的形式进行扫描，充分利用了不同尺度间小波系数的相似特征，考虑用很少的压缩位对大量的零进行编码，有效地剔除了针对高频小波系数的编码，极大地提高了小波系数的编码效率。1．2EZW算法思想EZW算法采用零树量化方法，基本思想是：在量化小波系数时采用了零树(zero—trees)这种数据结收稿日期：2013-09-05作者简介：李万社(1963一)，男，陕西省西安市人，

5、陕西师范大学教授，博士，主要研究方向为数字信号处理；张洪涛(198O一)，男，河北省保定市人，陕西师范大学硕士研究生，主要研究方向为数字信号处理；房小蒙(1989一)，女，陕西省商洛市人，陕西师范大学硕士研究生，主要研究方向为数字信号处理。陕西理工学院学报(自然科学版)第30卷构。N_LJ图1是通过三级小波变换而形成的深度为4的树。一幅经过小波r＼＼HL2变换的图像按其频带从低到高形成一个树状结构，树根是最低频子带的结点，它有3个孩子分别位于3个次低频子带的相应位置，其余子带＼HL1LH2HH＼(最低频子带除外)的结点都有4个孩子位于

6、高一级子带的相应位置(由于高频子带分辨率增加，所以一个低频子带结点对应有4个高频子带结点，2×2矩阵)。EZW算法使用了4个符号进行编码：零树根(ZTR)、孤立零(Iz)、LHHH正显著(POS)和负显著(NEG)。扫描中访问到的每一个系数都被分类到上述4个符号中。每次迭代都按照图2所示的“z”形图顺序扫描图l三级小波变换的全部系数。这可以保证当访问一个节点时，它的所有父节点都己经扫空间频率树结构描过了。扫描从最低频率子带LL开始，依次扫描HL，LH，HH，然后来到第n—l层，再扫描HL，LH，HH。在算法进行到下一个L，子带之前，对

7、每个子带都进行了充分的扫描。HL2LHLl2改进EZw算法(最大阈值算法)LH2／／_HH／—2．1最大阈值组／由于传统EZW算法中要求多次扫描，因此会将阈值减半依次迭／代，无疑加大了重复运算量。由小波变换多分辨理论得知，图像经过ⅣLHI／HHl级小波分解后，可以得到3N+1个子带。假设第k个子带D(=1，2，／⋯，3N+1)中绝对值最大的小波系数为t，则最大阈值组A定义为A=通和过HL最囊大中阈的值最组大将阈子值带，例分如作。-l不t同{表区示段点H，L先2完中成的整兰最带大扫阈描值。(图2)。,这LH样k星～主二一⋯。一：～笔”二

8、⋯⋯一其次将初始阈值定义为：To=2啦，这里C为所有子带中小波系数的最大值，第i个阈值定义为：Ti=2～ro，i为迭代次数。通过这样设定的阈值，运算中可以在第i次迭代中只扫描ltl>Ti的这部分子带(称为重要子带)，反之