基于空間預(yù)測與變換的醫(yī)學(xué)圖像壓縮方法

圖1 4×4塊預(yù)測類型的像素點分布

圖2 4×4塊預(yù)測方向

圖3 16×16塊預(yù)測模式

　　該算法在選擇編碼窗口時以絕對誤差和SAD（Sum of Absolute Difference）作為判斷準(zhǔn)則。絕對誤差和是指當(dāng)前待編碼塊與預(yù)測塊之間的差值絕對值之和，即殘差之和。假設(shè)當(dāng)前塊用S(i,j)表示，預(yù)測值為pred(i,j)，i,j=0,1,...,N，則
　　
　　SAD值越小，說明圖像的殘差值越小，從而說明當(dāng)前待編碼塊與預(yù)測塊越接近，相應(yīng)預(yù)測模式的預(yù)測的精度越高；反之，SAD值越大，說明圖像的殘差值越大，從而預(yù)測塊不能很好的反應(yīng)當(dāng)前待編碼塊，相應(yīng)預(yù)測模式的預(yù)測精度越低。

　　為了綜合考慮各種預(yù)測模式的不同偏重方向性，當(dāng)對宏塊進(jìn)行編碼時會遍歷所有的預(yù)測模式，并借助模式判決準(zhǔn)則從中選出最優(yōu)的模式作為最終的編碼模式。

3．3 變換

　　由于離散余弦變換（DCT）非常近似于統(tǒng)計最佳的K-L變換，所以DCT通常被用于圖像塊的變換編碼中。但是DCT有一個缺點：在DCT變換矩陣中的部分系數(shù)是無理數(shù)，在計算機(jī)上用迭代方法進(jìn)行變換和反變換后，不能得到一致的初始值。本文采用H.264幀內(nèi)編碼的思想，用整數(shù)DCT[6]代替浮點數(shù)DCT。整數(shù)DCT對圖像信號作用后可以獲得與DCT類似的頻率分解；同時，正交變換的目的是減少變換系數(shù)的相關(guān)性，使得變換系數(shù)的能量集中在較少的幾個分量上，變換前后的能量并沒有損失，在去除空間相關(guān)性上，整數(shù)DCT與DCT具有相同的效果。

　　本文中采用了兩種變換：整數(shù)4×4 DCT和4×4的Hadamard變換。

　　整數(shù)4×4DCT變換減少了舍入誤差，降低了計算復(fù)雜度，提高了運算精度；使用4×4塊進(jìn)行變換，使用于變換的塊的尺寸縮小，能夠減少塊效應(yīng)；同時，為了使小尺寸的變換方式對圖像中較大面積的平滑區(qū)域不產(chǎn)生塊之間的灰度差異，進(jìn)一步降低DC系數(shù)間的相關(guān)性，對16個4×4塊的DC系數(shù)進(jìn)行第二次塊變換，即Hadamard變換。