CN102831624A - 图像压缩方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明的实施方式提供了一种图像压缩方法和装置。该图像压缩方法包括：判定图像中的非文字区域；将图像中的所述非文字区域进行平滑化；压缩该平滑后的图像数据流。通过将图像中的非文字区域平滑化，使得图像在压缩时非文字区域像素将占用更少的空间，从而既保证了文字区域的清晰，使图像被最大限度的压缩。

Description

图像压缩方法及装置

技术领域

本发明的各实施方式涉及图像压缩方法及装置。

背景技术

在对图像进行压缩时，往往希望压缩后的文件的大小越小越好。而要做到无损压缩，则文件的大小被压缩的程度有限，而如果选择有损压缩，则图像的质量将明显下降，影响用户对该图像的浏览。

某些情况下，可能图像中只有文字部分的信息是用户所关心的内容，例如名片的图像，而图像的其他大部分区域作为背景并不是用户所关心的内容。因此，希望有一种方法既能保证图像的用户所关心的文字部分的内容清晰，又使得其他部分可以最大限度的被压缩以节省空间。

发明内容

鉴于上述原因，本发明提供一种图像压缩方法及装置。

根据本发明的一个方面，提供一种图像压缩方法，包括：判定图像中的非文字区域；将图像中的所述非文字区域进行平滑化；压缩该平滑后的图像数据流。

根据本发明的另一方面，根据样本区域中的各像素点的灰度值与平均灰度值的方差，来判定该区域是否为文字区域，若所述方差小于阈值，则该区域为非文字区域。

根据本发明的另一方面，分别以图像中的每个像素点为中心向四面扩展一定范围的区域，作为所述样本区域，若该区域的像素点的灰度值的方差小于阈值，则将该区域的作为中心的像素点的灰度值设为该区域的像素点的灰度值的平均值，从而对非文字区域进行平滑化。

根据本发明的另一方面，将图像分成预定的n×n像素的像素块，将每个像素块作为所述样本区域，若该像素块中的像素点的灰度值的方差小于阈值，则将该像素块中所有像素点的灰度值设为该像素块中像素点的灰度值的平均值，从而对非文字区域进行平滑化。

根据本发明的另一方面，通过所述图像的积分图计算所述样本区域的灰度值的平均值和方差。

根据本发明的另一方面，在判定图像中的非文字区域之前，还将图像尺寸归一化或降采样。

根据本发明的另一方面，如果要压缩的图像为彩色图像，首先将该彩色图像转化为灰度图像。

根据本发明的另一方面，提供一种图像压缩装置，包括：判定单元，用于判定图像中的非文字区域；处理单元，用于将图像中的所述非文字区域进行平滑化；压缩单元，用于压缩该平滑后的图像数据流。

根据本发明的另一方面，所述判定单元根据样本区域中的各像素点的灰度值与平均灰度值的方差，来判定该区域是否为文字区域，若所述方差小于阈值，则该区域为非文字区域。

根据本发明的另一方面，判定单元分别以图像中的每个像素点为中心向四面扩展一定范围的区域，作为所述样本区域，若该区域的像素点的灰度值的方差小于阈值，处理单元则将该区域的作为中心的像素点的灰度值设为该区域的像素点的灰度值的平均值，从而对非文字区域进行平滑化。

根据本发明的另一方面，判定单元将图像分成预定的n×n像素的像素块，将每个像素块作为所述样本区域，若该像素块中的像素点的灰度值的方差小于阈值，则处理单元将该像素块中所有像素点的灰度值设为该像素块中像素点的灰度值的平均值，从而对非文字区域进行平滑化。

根据本发明的另一方面，判定单元通过所述图像的积分图计算所述样本区域的灰度值的平均值和方差。

根据本发明的另一方面，还包括预处理单元，用于在判定单元判定图像中的非文字区域之前，将图像尺寸归一化或降采样。

根据本发明的另一方面，还包括转化单元，用于首先将彩色图像转化为灰度图像。

通过将图像中的非文字区域平滑化，使得图像在压缩时非文字区域像素将占用更少的空间，从而既保证了文字区域的清晰，使图像被最大限度的压缩。

附图说明

当结合附图阅读下文对示范性实施方式的详细描述时，这些以及其他目的、特征和优点将变得显而易见，在附图中：

图1是根据本发明优选实施例的图像压缩方法的流程图；

图2是根据本发明一优选实施例的样本区域的示意图；

图3是根据本发明另一优选实施例的样本区域的示意图；

图4是适于用来实践本发明实施方式的图像压缩装置的示意性框图；

图5是用来实践本发明实施方式的移动终端的示意性框图

具体实施方式

附图中的流程图和框图，图示了按照本发明各种实施例的装置、方法和计算机程序产品的可能实现的体系架构、功能和操作。在这点上，流程图或框图中的每个方框可以代表一个模块、程序段、或代码的一部分，所述模块、程序段、或代码的一部分包含一个或多个用于实现规定的逻辑功能的可执行指令。也应当注意，在有些作为替换的实现中，方框中所标注的功能也可以以不同于附图中所标注的顺序发生。例如，两个接连地表示的方框实际上可以基本并行地执行，它们有时也可以按相反的顺序执行，这依所涉及的功能而定。也要注意的是，框图和/或流程图中的每个方框、以及框图和/或流程图中的方框的组合，可以用执行规定的功能或操作的专用的基于硬件的***来实现，或者可以用专用硬件与计算机指令的组合来实现。

现在将仅通过示例性方式来详细地描述本发明的各种实施方式。

该方法尤其适用于对图像中的文字部分内容的质量要求较高，而对其他背景部分的质量要求较低的图像的压缩。在一个典型应用场景中，当用户使用手机拍摄一张名片后，希望将该名片图像快速压缩到一个较小的大小，以便于存储或上传到网络。该名片中的文字信息显然是用户所关心的内容，因而需要具有较高质量的被压缩，而背景图案等内容对用户而言并不重要，因而无需较高的质量，从而可以被严重压缩。

图1是根据本发明优选实施例的一图像压缩方法的流程图。该拍照方法具体包括下列步骤：

首先执行步骤S11，判定图像中的非文字区域。图像中的非文字区域往往具有较为平缓的灰度变化。因此，通过统计一定区域内的图像的灰度值，即可以判断出该区域是否为非文字区域。方差体现了一个样本空间的各个样本的偏差情况，因此可以根据样本区域中的各像素点的灰度值与平均灰度值的方差，来判定该区域是否为文字区域。若所述方差小于阈值，说明该区域的灰度变化很小，则该区域为非文字区域。

在一个优选实施方式中，参考图2，分别以图像中的每个像素点P(i，j)为中心向四面扩展一定范围的区域，即向四面扩展r个像素，构成边长为2叶1像素的正方形区域作为所述样本区域。计算该区域中(2r+1)²个像素点的平均灰度值和各像素点灰度值与该平均灰度值的方差。若该区域的像素点的灰度值的方差小于一阈值，说明该中心像素点的灰度接近该区域的平均灰度，则该像素点为非文字区域。

为了快速的计算该区域的灰度值的平均值和方差，优选通过所述图像的积分图计算所述样本区域的灰度值的平均值和方差。积分图是对图像中的各像素点进行遍历而获得各像素点灰度值的总和。可以通过程序而快速的对一副图像中的从原点(0，0)开始的一块区域的灰度值进行积分。而为了获得图像中的任意一块区域，例如某像素点为中心的边长为2r+1像素的正方形区域的灰度值的总和，可以按如下方法进行。

继续参考图2，以S_(x，y)表示从原点开始到点P(x，y)为对角线的矩形区域的灰度值积分图。因此以像素点P(i，j)为中心的边长为2r+1像素的正方形区域的灰度值的总和为：

S_(i+r，j+r)-S_{(i-r-1，j+r)}-S_{(i+r，j-r-1)}+S_{(i-r-1，j-r-1)}。

而由于该区域包括(2r+1)²个像素点，因此该区域的平均灰度值

$m=\frac{S_{(i+r,j+r)}-S_{(i-r-1,j+r)}-S_{(i+r,j-r-1)}+S_{(i-r-1,j-r-1)}}{{(2r+1)}^2}---\left(1\right)$

而该区域各像素点的灰度值与该平均灰度值的方差σ根据方差的定义，有：

σ²＝E(x²)-(Ex)²   (2)

其中，E(x²)为样本区域灰度值的平方的期望值，即灰度值的平方的均值，而(Ex)为样本区域灰度值的期望值，即平均灰度值。该灰度值的平方的均值可以通过与公式(1)相似的方法而获得，其差别仅在于将公式(1)中的各灰度值的积分图替换为灰度值的平方的积分图。因此，以

S’_(x，y)表示从原点开始到点P(x，y)为对角线的矩形区域的灰度值的平方的积分图，则

$E\left(x^2\right)=\frac{{S^{\′}}_{(i+r,j+r)}-{S^{\′}}_{(i-r-1,j+r)}-{S^{\′}}_{(i+r,j-r-1)}+{S^{\′}}_{(i-r-1,j-r-1)}}{{(2r+1)}^2}---\left(3\right)$

将公式(1)、(3)代入公式(2)，即有，方差

${\mathrm{\σ}}^2=\frac{{S^{\′}}_{(i+r,j+r)}-{S^{\′}}_{(i-r-1,j+r)}-{S^{\′}}_{(i+r,j-r-1)}+{S^{\′}}_{(i-r-1,j-r-1)}}{{(2r+1)}^2}-{\left(\frac{S_{(i+r,j+r)}-S_{(i-r-1,j+r)}-S_{(i+r,j-r-1)}+S_{(i-r-1,j-r-1)}}{{(2r+1)}^2}\right)}^2---\left(4\right)$

将该区域的作为中心的像素点的灰度值设为该区域的像素点的灰度值的平均值，从而对非文字区域进行平滑化。

该方法中，对样本区域的半径r的选择可根据对图像压缩程度的要求而设为不同值。优选该r为5-8像素。

通过该方法可以快速的计算出图像样本区域的灰度的均值和方差，从而便于在手机等移动计算终端上快速的处理图像。

将该方差与一设定的阈值进行比较，若方差小于该阈值，则表明该区域灰度变化较小，该像素点P(i，j)判定为非文字区域。优选的，该阈值的选定可与对图像压缩比例相关联。若期望图像被压缩较严重，则将阈值设为相对大，反之，若期望不想被压缩较轻，则将阈值设为相对小。

当判定该像素点P(i，j)为非文字区域后，执行步骤S12，将图像中的所述非文字区域进行平滑化。针对该实施方式，即将该像素点P的灰度设置为该灰度平均值m。这样，通过循环使用该方法将所有非文字区域的像素点的灰度值设置为周围样本区域的灰度平均值，使得所有非文字区域像素点与相邻像素点的灰度值的变化变小，从而使得图像便的模糊，而有利于后续的压缩。

在另一优选实施方式中，参考图3，在判断图像中的非文字区域时，先将图像分成预定的n×n像素的像素块，将每个像素块作为所述样本区域，若该像素块中的像素点的灰度值的方差小于阈值，则将该整个像素块判定为非文字区域。然后执行步骤S12，将该像素块中所有像素点的灰度值设为该像素块中像素点的灰度值的平均值，从而对非文字区域进行平滑化。在该实施方式中，使用如图2所示实施方式的方法计算该像素块区域的灰度的均值和方差，只是该区域的边长由2r+1变为n。

优选的，n取8，即图像被划分为8×8的像素块，以便于采用压缩算法进行压缩。

在对非文字区域进行平滑化后，即可执行步骤S13，使用压缩算法对图像的数据流进行压缩。可以使用各种已知的压缩算法对图像进行压缩。对于如图2所示的逐像素平滑非文字区域的方法，优选采用JPG2000压缩算法压缩该图像数据流；对于如图3所示的逐像素块平滑非文字区域的方法，优选采用JPG压缩算法压缩该图像数据流。

为了控制图像大小、降低运算量从而提高压缩速度，优选在判定非文字区域前先将图像尺寸归一化或降采样，使图像在满足清晰度要求的前提下，将尺寸缩小到统一比例或大小。对图像尺寸归一化和降采样都是图像处理领域的公知技术，因此在此不再赘述。

以上所述方法都是针对灰度图像的压缩方法。而例如使用手机拍摄的名片通常都是彩色图像。因此，优选地，首先将获取的图像转换为灰度图像，再进行所述压缩方法的以上步骤。而将彩色图像转换为灰度图像也是图像处理领域的公知技术，因此在此不再赘述。

图4示出了根据本发明优选实施例的图像压缩装置的结构框图。在图4中，该图像压缩装置400包括：判定单元401，用于判定图像中的非文字区域；处理单元402，用于将图像中的所述非文字区域进行平滑化；压缩单元403，用于压缩该平滑后的图像数据流。

优选的，该图像压缩装置还包括预处理单元404，用于在判定单元判定图像中的非文字区域之前，将图像尺寸归一化或降采样。优选的，该图像压缩装置还包括转化单元405，用于首先将彩色图像转化为灰度图像。

该图像压缩装置可用于实现以上所述的图像压缩方法。

下面参考图5，其示出了适于用来实践本发明实施方式的移动终端500的示意性框图。在图5所示的示例中，移动终端500是一个具有无线通信能力的移动设备。然而，可以理解，这仅仅是示例性而非限制性的。其他类型的移动终端也可以容易地采用本发明的实施方式，诸如便携式数字助理(PDA)、寻呼机、移动计算机、移动电视、游戏设备、膝上型计算机、照相机、录像机、GPS设备以及其他类型的语音和文本通信***。固定式移动终端同样可以容易地使用本发明的实施方式。

移动终端500包括一个或天线512，其可操作地与发射机514和接收机516进行通信。移动终端500还包括处理器512或者其他处理元件，其分别提供去往发射机514的信号和接收来自接收机516的信号。信号包括按照适当蜂窝***的空中接口标准的信令信息，并且还包括用户语音、接收的数据和/或用户生成的数据。在此方面，移动终端500能够利用一个或多个空中接口标准、通信协议、调制类型以及接入类型来进行操作。作为示范，移动终端500能够根据多个第一代、第二代、第三代和/或***通信协议等中的任何协议来进行操作。例如，移动终端500可以能够按照第二代(G)无线通信协议IS-136(TDMA)、GSM和IS-95(CDMA)来进行操作，或者按照诸如UMTS、CDMA2000、WCDMA和TD-SCDMA的第三代(G)无线通信协议来进行操作，或者按照***(4G)无线通信协议和/或类似协议进行操作。

可以理解，处理器512包括实现移动终端500的功能所需的电路。例如，处理器512可以包括数字信号处理器设备、微处理器设备、各种模数转换器、数模转换器和其他支持电路。移动终端500的控制和信号处理功能按照这些设备各自的能力在其间分配。处理器512由此还可以包括在调制和传输之前对消息和数据进行卷积编码和交织的功能。处理器312还可以另外包括内部语音编码器，并且可以包括内部数据调制解调器。此外，处理器512可以包括对可以存储在存储器中的一个或多个软件程序进行操作的功能。例如，处理器512可以能够操作连接程序，诸如传统的Web浏览器。连接程序继而可以允许移动终端300例如按照无线应用协议(WAP)、超文本传输协议(HTTP)等来发射和接收Web内容(诸如基于位置的内容和/或其他web页面内容)。

移动终端500还可以包括用户接口，其例如可以包括耳机或者扬声器524、振铃器522、麦克风526、显示屏528以及输入接口531，所有这些设备都耦合至处理器512。移动终端500可以包括小键盘530。小键盘530可以包括传统的数字键(0-9)和相关键(#、*)，以及用于操作移动终端500的其他键。备选地，小键盘530可以包括传统的QWERTY小键盘布置。小键盘530还可以包括与功能相关联的各种软键。移动终端500还可以包括相机模块536，用于捕获静态和/或动态图像。

特别地，显示屏528可以包括触摸式屏幕和/或邻近式屏幕，用户可以通过直接操作屏幕而操作移动终端500。此时，显示屏528同时充当输入设备和输出设备二者。在这样的实施方式中，输入接口531可以配置用于接收用户通过例如普通的笔、专用触笔和/或手指在显示屏528上提供的输入，包括指点输入和手势输入。处理器512可配置用于检测此类输入，并且识别出用户的手势。

此外，移动终端500可以包括诸如操纵杆的接口设备或者其他用于输入接口。移动终端500还包括电池534，诸如振动电池组，用于为操作移动终端500所需的各种电路供电，以及可选地提供机械振动作为可检测输出。

移动终端500可以进一步包括用户标识模块(UIM)538。UIM 538通常是具有内置处理器的存储器设备。UIM 538例如可以包括订户标识模块(SIM)、通用集成电路卡(UICC)、通用订户标识模块(USIM)、可移动用户标识模块(R-UIM)等。UIM 538通常存储与移动订户相关的信元。

移动终端500还可以具有存储器。例如，移动终端500可以包括易失性存储器540，例如包括用于数据临时存储的高速缓存区域的易失性随机存取存储器(RAM)。移动终端500还可以包括其他非易失性存储器542，其可以是嵌入式的和/或可移动的。非易失性存储器542可以附加地或者可选地包括例如EEPROM和闪存等。存储器可以存储移动终端500所使用的多个信息片段和数据中的任意项，以实现移动终端500的功能。

所述移动终端500可以配置用于实现上文结合图2、3描述的方法以及作为结合图4描述的图像压缩装置。

应当理解，图5所述的结构框图仅仅为了示例的目的而示出的，而不是对本发明范围的限制。在某些情况下，可以根据具体情况而增加或者减少某些设备。

已经出于示出和描述的目的给出了本发明的说明书，但是其并不意在是穷举的或者限制于所公开形式的发明。本领域技术人员可以想到很多修改和变体。本领域技术人员应当理解，本发明实施方式中的方法和装置可以以软件、硬件、固件或其组合实现。

因此，实施方式是为了更好地说明本发明的原理、实际应用以及使本领域技术人员中的其他人员能够理解以下内容而选择和描述的，即，在不脱离本发明精神的前提下，做出的所有修改和替换都将落入所附权利要求定义的本发明保护范围内。

Claims (14)

1.一种图像压缩方法，包括：

判定图像中的非文字区域；

将图像中的所述非文字区域进行平滑化；

压缩该平滑后的图像数据流。

2.根据权利要求1所述的方法，其中，根据样本区域中的各像素点的灰度值与平均灰度值的方差，来判定该区域是否为文字区域，若所述方差小于阈值，则该区域为非文字区域。

3.根据权利要求2所述的方法，其中，分别以图像中的每个像素点为中心向四面扩展一定范围的区域，作为所述样本区域，若该区域的像素点的灰度值的方差小于阈值，则将该区域的作为中心的像素点的灰度值设为该区域的像素点的灰度值的平均值，从而对非文字区域进行平滑化。

4.根据权利要求2所述的方法，其中，将图像分成预定的n×n像素的像素块，将每个像素块作为所述样本区域，若该像素块中的像素点的灰度值的方差小于阈值，则将该像素块中所有像素点的灰度值设为该像素块中像素点的灰度值的平均值，从而对非文字区域进行平滑化。

5.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，通过所述图像的积分图计算所述样本区域的灰度值的平均值和方差。

6.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，在判定图像中的非文字区域之前，还将图像尺寸归一化或降采样。

7.根据前述任一权利要求所述的方法，其中，如果要压缩的图像为彩色图像，首先将该彩色图像转化为灰度图像。

8.一种图像压缩装置，包括：

判定单元，用于判定图像中的非文字区域；

处理单元，用于将图像中的所述非文字区域进行平滑化；

压缩单元，用于压缩该平滑后的图像数据流。

9.根据权利要求8所述的装置，其中，所述判定单元根据样本区域中的各像素点的灰度值与平均灰度值的方差，来判定该区域是否为文字区域，若所述方差小于阈值，则该区域为非文字区域。

10.根据权利要求9所述的装置，其中，判定单元分别以图像中的每个像素点为中心向四面扩展一定范围的区域，作为所述样本区域，若该区域的像素点的灰度值的方差小于阈值，处理单元则将该区域的作为中心的像素点的灰度值设为该区域的像素点的灰度值的平均值，从而对非文字区域进行平滑化。

11.根据权利要求9所述的装置，其中，判定单元将图像分成预定的n×n像素的像素块，将每个像素块作为所述样本区域，若该像素块中的像素点的灰度值的方差小于阈值，则处理单元将该像素块中所有像素点的灰度值设为该像素块中像素点的灰度值的平均值，从而对非文字区域进行平滑化。

12.根据权利要求8-11任一项所述的装置，其中，判定单元通过所述图像的积分图计算所述样本区域的灰度值的平均值和方差。

13.根据权利要求8-11任一项所述的装置，其中，还包括预处理单元，用于在判定单元判定图像中的非文字区域之前，将图像尺寸归一化或降采样。

14.根据权利要求8-11任一项所述的装置，其中，还包括转化单元，用于首先将彩色图像转化为灰度图像。

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