基于內(nèi)容的文檔圖像壓縮方法研究.pdf

1、數(shù)字信息是現(xiàn)代社會的主要特征之一。人們傳遞信息的重要媒介是圖象，許多信息諸如天氣情報、地球資源分布情況、醫(yī)療診斷信息等都可以轉(zhuǎn)化為數(shù)字圖象的形式。隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，科學(xué)技術(shù)的不斷進(jìn)步，信息視覺化技術(shù)越來越受到人們的重視。數(shù)字圖象處理與數(shù)據(jù)壓縮作為一門高技術(shù)，也越來越顯示出它在社會發(fā)展中的重要地位。它既是當(dāng)代信息高速公路、高清晰度電視(HDTV)、可視電話、圖文傳真等技術(shù)的關(guān)鍵，又在航空偵察遙感、資源勘探及生物醫(yī)學(xué)工程等領(lǐng)域起著非常重要

2、的作用。同時，它在數(shù)據(jù)存儲、數(shù)據(jù)傳送中也起著非常重要的作用。文檔圖象壓縮作為圖象壓縮中一個非常重要的組成部分，在軍事、政府、商業(yè)、金融等社會各個領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。因此，進(jìn)行文檔圖象壓縮方面的理論與應(yīng)用研究，具有較高的現(xiàn)實意義和理論意義。 本文在收集和分析了大量近年來國內(nèi)外文檔圖象壓縮方面的研究報告、學(xué)術(shù)論文等專業(yè)資料的基礎(chǔ)上，對文檔圖象壓縮所涉及的若干理論問題，包括圖象質(zhì)量的評價模型和基于內(nèi)容的壓縮模型等進(jìn)行了探討；并結(jié)合實

3、際需要，在文檔圖象壓縮的實際應(yīng)用中，對提高壓縮率和主觀視覺質(zhì)量并降低運算時間方面進(jìn)行了研究。主要工作包括： 1、對文檔圖象的壓縮模型進(jìn)行了研究。對于大多數(shù)文檔圖象而言，圖象的效果是由人的主觀評價決定的。因此在選擇壓縮方案的時候，充分考慮了人眼的視覺特性：即對文字和圖形區(qū)域，其主觀評價取決于文字的清晰程度，也就是文字的空間分辨率是非常重要的；而對于連續(xù)色調(diào)的圖象，尤其是灰度等級比較少的(如256色)圖象，評價因素正好相反，即顏色的

4、分辨率是非常重要的。由此，文章借鑒了JBIG2的思想，將一幅文檔圖象進(jìn)行區(qū)域劃分，并且針對不同的區(qū)域采用不同的編碼方法，以獲得最好的壓縮效果。由于本文根據(jù)區(qū)域的不同性質(zhì)對其采用相應(yīng)的編碼策略，因此本文的方法是一種基于內(nèi)容的文檔圖象壓縮方法(CDIC)。 2、對文檔圖象的版面分析進(jìn)行了研究。版面分析是文檔圖象壓縮中非常重要的一個步驟?？紤]到直接對灰度圖象進(jìn)行版面分析，其計算復(fù)雜度太高，因此本文首先將灰度圖象利用半色調(diào)技術(shù)變換到二值

5、圖象域中，然后利用數(shù)學(xué)形態(tài)學(xué)的方法對版面進(jìn)行分割(MMS)。在提取圖象區(qū)域時，利用較大的矩形結(jié)構(gòu)元素對收縮圖象進(jìn)行開運算，然后采用一種基于低通閾值圖象的二值化方法(LTIB)對原始去掉圖象區(qū)域的灰度圖象進(jìn)行閾值化處理；在提取圖形區(qū)域時，利用多級Hough變換進(jìn)行傾斜校正，并采用基于Hough變換構(gòu)造結(jié)構(gòu)元素(HTSEC)方法進(jìn)行直線檢測；最后提取出文字區(qū)域。 3、對文字區(qū)和圖形區(qū)的壓縮方法進(jìn)行了研究。版面分割后的文字區(qū)和圖形區(qū)通

6、常為二值圖象，然而這兩個區(qū)域又有各自的特性，因此有必要研究針對這兩個不同性質(zhì)的區(qū)域的編碼方法。在本文中，采用壓縮性能得到廣泛認(rèn)可的自適應(yīng)算術(shù)編碼器用于二值文字區(qū)域的編碼；采用矢量描述方法(VD)對圖形區(qū)域進(jìn)行編碼，這樣可以得到很好的壓縮效果。針對低分辨率的文字圖象區(qū)域提出了基于灰度縮減的文字圖象編碼方法(GRTIC)。 4、對連續(xù)色調(diào)圖象壓縮方法進(jìn)行了研究。版面分割后的圖象區(qū)為連續(xù)色調(diào)圖象，采用無損壓縮方法對其進(jìn)行壓縮，盡管可保

7、證圖象能夠得到真實的反映，然而其壓縮效率卻受到很大限制。由于小波變換在圖象處理與壓縮領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用，因此本文中也采用小波變換對連續(xù)色調(diào)圖象進(jìn)行壓縮。針對常見的嵌入式零樹小波(EZW)方法速度較慢的特點，本文采用了多閾值零樹小波算法(MTZ)對其運算速度予以改進(jìn)，同時，針對帶噪圖象采用帶噪圖象的多閾值零樹小波算法(NMTZ)，在消除噪聲的同時，也提高了EZW的運算速度。 5、本文分析了基于人眼視覺系統(tǒng)(HVS)的質(zhì)量評價方法，