CN103313049A

CN103313049A - 图像压缩方法和装置

Info

Publication number: CN103313049A
Application number: CN2012100724822A
Authority: CN
Inventors: 叶姜莉; 付轩
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 2012-03-14
Filing date: 2012-03-14
Publication date: 2013-09-18

Abstract

公开了一种图像压缩方法和装置。其中，该图像压缩方法包括：对于待压缩图像中的片断A，获取片断A中的最大像素值max_pel、最小像素值min_pel、以及平均像素值ave_pel；根据最大像素值max_pel和最小像素值min_pel确定用于片断A的压缩模式，并且根据最大像素值max_pel、最小像素值min_pel、以及平均像素值ave_pel确定用于片断A的基础差分值diff_base；以及获取片断A中每个像素的像素值与基础差分值diff_base之间的绝对差值，并且利用所确定的压缩模式对所获取的每个绝对差值进行定长编码。

Description

图像压缩方法和装置

技术领域

本发明涉及图像处理领域，更具体地涉及一种图像压缩方法和装置。

背景技术

在不久的将来，图像处理的趋势是以更高的帧率处理更大的图像尺寸从而得出更高图像质量的图像，所以需要在大规模集成电路(LSI)中完成更多的图像处理。在一般情况下，LSI需要从外部存储器获取将要处理的图像并且将经处理的图像存储在外部存储器中，所以LSI和外部存储器之间的带宽成为一个大问题。很多人都在寻求一种能够降低LSI和外部存储器之间的带宽并且能够减小所需的外部存储器的容量的图像压缩方法。在基于诸如H.264和AVS之类的传统图像压缩标准的图像压缩方法中，包括诸如块变换和量化之类的计算开销很高的处理，并且压缩后的输出比特流也不是固定长度的，所以在需要随机存取参考像素的视频编解码芯片中不能使用基于这些标准的图像压缩方法对参考帧进行压缩。

发明内容

鉴于以上所述的一个或多个问题，本发明提供了一种新颖的图像压缩方法和装置。

根据本发明实施例的图像压缩方法包括：对于待压缩图像中的片断A，获取片断A中的最大像素值max_pel、最小像素值min_pel、以及平均像素值ave_pel；根据最大像素值max_pel和最小像素值min_pel确定用于片断A的压缩模式，并且根据最大像素值max_pel、最小像素值min_pel、以及平均像素值ave_pel确定用于片断A的基础差分值dif_fbase；以及获取片断A中每个像素的像素值与基础差分值diff_base之间的绝对差值，并且利用所确定的压缩模式对所获取的每个绝对差值进行定长编码。

根据本发明实施例的图像压缩装置包括：参数获取单元，用于获取待压缩图像中的片断A中的最大像素值max_pel、最小像素值min_pel、以及平均像素值ave_pel；模式和数值确定单元，用于根据最大像素值max_pel和最小像素值min_pel确定用于片断A的压缩模式，并且根据最大像素值max_pel、最小像素值min_pel、以及平均像素值ave_pel确定用于片断A的基础差分值diff_base；以及压缩执行单元，用于获取片断A中每个像素的像素值与基础差分值diff_base之间的绝对差值，并且利用所确定的压缩模式对所获取的每个绝对差值进行定长编码。

根据本发明实施例的图像压缩方法和装置相对于传统的图像压缩方法和装置而言复杂度较低，并且所得出的压缩后的比特流是固定长度的。

附图说明

从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：

图1示出了根据本发明实施例的图像压缩装置的框图；以及

图2示出了根据本发明实施例的图像压缩方法的流程图。

具体实施方式

下面将详细描述本发明各个方面的特征和示例性实施例。下面的描述涵盖了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更清楚的理解。本发明绝不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了相关元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。

本发明提供了一种新颖的图像压缩方法和装置。根据本发明实施例的图像压缩方法和装置相对于传统的图像压缩方法和装置而言复杂度较低，可以根据需要设定压缩率，并且所得出的压缩后的比特流是固定长度的。

在根据本发明实施例的图像压缩方法和装置中，是以片断为基础对需要压缩的图像进行压缩的(即，逐片断地对需要压缩的图像进行压缩)，并且可以通过自由设置片断的尺寸来达到期望的压缩率。需要说明的是，在本文中“编码”和“压缩”可以交换使用，它们的意思是一样的。

图1示出了根据本发明实施例的图像压缩装置的框图。图2示出了根据本发明实施例的图像压缩方法的流程图。下面，结合图1和图2描述根据本发明实施例的图像压缩装置和方法。

如图1所示，根据本发明实施例的图像压缩装置包括图像分割单元102、参数获取单元104、模式和数值确定单元106、以及压缩执行单元108。

具体地，图像分割单元102根据所期望的压缩率确定片断的尺寸，并且将需要压缩的图像分割为所确定的尺寸的多个片断(即，将需要压缩的图像分割为多个相同尺寸的片断，其中该尺寸即为所确定的片断尺寸)(即，执行步骤S202)。对于从需要压缩的图像中分割出的任意一个片断A，参数获取单元104获取片断A中的最大像素值max_pel、最小像素值min_pel、以及平均像素值ave_pel(即，执行步骤S204)。模式和数值确定单元106根据最大像素值max_pel和最小像素值min_pel确定用于片断A的编码模式，并且根据最大像素值max_pel、最小像素值min_pel、以及平均像素值ave_pel确定用于片断A的基础差分值diff_base(即，执行步骤S206)。压缩执行单元108获取片断A中每个像素的像素值与用于片断A的基础差分值diff_base的绝对差值，并且利用所确定的编码模式对所获取的每个绝对差值进行定长编码(即，执行步骤S208)。

下面具体说明根据本发明实施例的图像压缩装置中的参数获取单元104、模式和数值确定单元106、以及压缩执行单元108(即，图像压缩方法中的步骤204至208)的具体处理。

1.参数获取单元104(即，步骤S204)的具体处理

在图像压缩期间，图像是以片断为单位被压缩的。对于一个预定的片断尺寸，压缩率是固定的，并且可以通过设置不同的片断尺寸得到不同的压缩率。在对片断A进行压缩之前，首先需要对片断A进行扫描，以得到片断A中的最小像素值min_pel、最大像素值max_pel、以及平均像素值ave_pel。

2.模式和数值确定单元106(即，步骤S206)的具体处理

为了对片断A进行压缩，接下来需要获取用于片断A的压缩模式和基础差分值diff_base。具体地，按照以下规则确定用于片断A的基础差分值diff_base：

如果((ave_pel-min_pel)-(max_pel-ave_pel))＞TH

则diff_base＝max_pel；

diff_flag＝1；

否则

diff_base＝min_pel；

diff_flag＝0。

其中，TH是预定阈值，diff_flag是指示用于片断A的压缩模式的压缩模式代码中的一个标记位，并且是随后将在压缩执行单元108的处理中被用到的一个标记位。

在本实施例中，在确定diff_flag之后，还要进一步根据mm_diff的值来具体确定用于A的压缩模式，其中：

mm_diff＝max_pel-min_pel。

压缩模式代码(comp_mode)的定义如下表1所示：

表1

3.压缩执行单元108(即，步骤S208)的具体处理

对于片断A中的每个像素，需要利用片断A中每个像素的原始像素值和用于片断A的diff_base来获取片断A中每个像素的绝对差分值diff。具体地，在本实施例中，利用diff_flag的值来获取片断A中每个像素的绝对差分值diff。

如果diff_flag＝0(即，diff_base＝min_pel)；

则diff＝pixel_value-diff_base；

如果diff_flag＝1(即，diff_base＝max_pel)；

则diff＝diff_base-pixel_value。

在获取到片断A中每个像素的绝对差分值之后，对片断A中每个像素的差分值进行定长编码(FLC)(即，通过查表得出对应于片断A中每个像素的绝对差分值diff的FLC_code)。

在定长编码中，4比特的FLC_code被用来代表每个diff值。

对于mm_mode＝000，FLC_code＝diff(即，diff的二进制表示)。

对于mm_mode＝001和mm_mode＝111，存在针对每个diff的固定FLC表，如下表2所示：

表2

对于mm_mode为010至110，存在针对不同diff值范围的一些上下文自适应FLC表。也就是说，针对mm_mode＝010，存在2个FLC表mm_mode2_TB0和mm_mode2_TB1；针对mm_mode＝011，存在3个FLC表mm_mode3_TB0至mm_mode3_TB2针对mm_100，存在4个FLC表mm_mode4_TB0至mm_mode4_TB3；针对mm_mode＝101，存在5个FLC表mm_mode5_TB0至mm_mode5_TB4；并且针对mm_mode＝110，存在6个FLC表mm_mode6_TB0至mm_mode6_TB5。

对于mm_mode＝010至110，根据diff所在的范围和当前用于对diff编码的FLC表cur_tb来选择用于对下一个diff进行编码的FLC表。在下表3中，示出了在mm_mode取不同的值时，当前diff所在的范围和对当前diff进行编码所使用的FLC表与用于对下一个diff进行编码的FLC表之间的对照关系的示例。

表3

下面以mm_mode＝011(即，用于片断A的压缩模式代码中的第2至4位为001)的情况为例进行说明。假设需要对当前像素(P0)、下一像素(P1)、下下像素(P2)的diff进行编码，这些diff分别为40、45、和47。

当前像素P0的diff值是40，当前对当前像素P0的diff＝40进行编码所使用的FLC表是mm_mode3_TB0(即，cur_tb＝0)。假设FLC表mm_mode3_TB0中与diff＝40对应的FLC代码是1010。

如上表所示，在当前对当前像素P0的diff＝40进行编码所使用的FLC表是mm_mode3_TB0(即，cur_tb＝0)且当前像素P0的diff＝40在32-63的范围内的情况下，应该使用FLC表mm_mode3_TB1(即，next_tb＝1)对下一像素P1的diff＝45进行编码。假设FLC表mm_mode3_TB1中对应于diff＝45的FLC代码是0111。

如上表所示，在当前对下一像素P1的diff＝45进行编码所使用的FLC表是mm_mode3_TB1(即，cur_tb＝1)且下一像素P1的diff＝45在32-63的范围内的情况下，仍使用FLC表mm_mode3_TB1(即，next_tb＝1)对下下像素P2的diff＝47进行编码。假设FLC表mm_mode3_TB1中对应于diff＝47代码是1000。

这里需要说明的是，如果当前像素是片断A中的第一个像素，这里默认将使用FLC表mm_mode3_TB0至mm_mode3_TB2中的任一一个FLC表(例如，mm_mode3_TB0)来对当前像素的diff进行编码。相关领域技术人员将明白的是，对于mm_mode取其他值的情况，可以通过类似于以上处理的处理来完成图像压缩。

对于片断A的FLC压缩代码如下：

FLC代码长度＝8比特(diff_base)+4比特(comp_mode)+4比特(FLC_code)*pel_num。

pel_num是片断A中的像素数目。

压缩前的片断A的原始比特数Org_code_length为：

Org_code_length＝8比特(每像素)*pel_num

可见，根据本发明实施例的图像压缩方法和装置实现的压缩率为FLC_code_length/org_code_length。可以通过设置片断尺寸来得到不同的压缩率。

本发明可以实现定长图像压缩，并且用户可以通过改变片断尺寸来自由配置压缩率。

以上已经参考本发明的具体实施例来描述了本发明，但是本领域技术人员均了解，可以对这些具体实施例进行各种修改、组合和变更，而不会脱离由所附权利要求或其等同物限定的本发明的精神和范围。

根据需要可以用硬件或软件来执行步骤。注意，在不脱离本发明范围的前提下，可向本说明书中给出的流程图添加步骤、从中去除步骤或修改其中的步骤。一般来说，流程图只是用来指示用于实现功能的基本操作的一种可能的序列。

本发明的实施例可利用编程的通用数字计算机、利用专用集成电路、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、光的、化学的、生物的、量子的或纳米工程的***、组件和机构来实现。一般来说，本发明的功能可由本领域已知的任何手段来实现。可以使用分布式或联网***、组件和电路。数据的通信或传送可以是有线的、无线的或者通过任何其他手段。

还将意识到，根据特定应用的需要，附图中示出的要素中的一个或多个可以按更分离或更集成的方式来实现，或者甚至在某些情况下被去除或被停用。实现可存储在机器可读介质中的程序或代码以允许计算机执行上述任何方法，也在本发明的精神和范围之内。

此外，附图中的任何信号箭头应当被认为仅是示例性的，而不是限制性的，除非另有具体指示。当术语被预见为使分离或组合的能力不清楚时，组件或者步骤的组合也将被认为是已经记载了。

Claims

1.一种图像压缩方法，包括：

对于待压缩图像中的片断A，获取片断A中的最大像素值max_pel、最小像素值min_pel、以及平均像素值ave_pel；

根据最大像素值max_pel和最小像素值min_pel确定用于片断A的压缩模式，并且根据最大像素值max_pel、最小像素值min_pel、以及平均像素值ave_pel确定用于片断A的基础差分值diff_base；以及

获取片断A中每个像素的像素值与基础差分值diff_base之间的绝对差值，并且利用所确定的压缩模式对所获取的每个绝对差值进行定长编码。

2.根据权利要求1所述的图像压缩方法，其特征在于，根据最大像素值max_pel与最小像素值min_pel之间的绝对差值确定用于片断A的压缩模式。

3.根据权利要求1所述的图像压缩方法，其特征在于，如果平均像素值ave_pel与最小像素值min_pel之间的绝对差值和最大像素值max_pel与平均像素值ave_pel之间的绝对差值相减得到的差值大于预定阈值，则将最大像素值max_pel作为基础差分值diff_base，否则将最小像素值min_pel作为基础差分值diff_base。

4.根据权利要求1所述的图像压缩方法，其特征在于，利用与所确定的压缩模式相对应的码表对所获取的每个绝对差值进行定长编码。

5.根据权利要求1所述的图像压缩方法，其特征在于，利用与用于片断A的压缩模式相对应的多个码表中的一个默认码表对片断A中的第一个像素的像素值与基础差分值diff_base之间的绝对差值进行编码。

6.根据权利要求5所述的图像压缩方法，其特征在于，在对片断A中的第一个像素以外的任意一个像素P1的像素值与基础差分值diff_base之间的绝对差值进行编码时，根据像素P1的紧接着的前一像素P0的像素值与基础差分值diff_base之间的绝对差值、和用于对前一像素P0的像素值与绝对差分值diff_base之间的绝对差值进行编码的码表，来选择用于对像素P1的像素值与绝对差值diff_base之间的绝对差值进行编码的码表。

7.根据权利要求1所述的图像压缩方法，其特征在于，在获取片断A中的最大像素值max_pel、最小像素值min_pel、以及平均像素值ave_pel之前，还包括：

根据预定的压缩率设置片断A的尺寸，并且根据所设置的尺寸将所述待压缩图像分割为多个片断A。

8.一种图像压缩装置，包括：

参数获取单元，用于获取待压缩图像中的片断A中的最大像素值max_pel、最小像素值min_pel、以及平均像素值ave_pel；

模式和数值确定单元，用于根据最大像素值max_pel和最小像素值min_pel确定用于片断A的压缩模式，并且根据最大像素值max_pel、最小像素值min_pel、以及平均像素值ave_pel确定用于片断A的基础差分值diff_base；以及

压缩执行单元，用于获取片断A中每个像素的像素值与基础差分值diff_base之间的绝对差值，并且利用所确定的压缩模式对所获取的每个绝对差值进行定长编码。

9.根据权利要求7所述的图像压缩装置，其特征在于，所述模式和数值确定单元根据最大像素值max_pel与最小像素值min_pel之间的绝对差值确定用于片断A的压缩模式。

10.根据权利要求7所述的图像压缩装置，其特征在于，如果平均像素值ave_pel与最小像素值min_pel之间的绝对差值和最大像素值max_pel与平均像素值ave_pel之间的绝对差值相减得到的差值大于预定阈值，则所述模式和数值确定单元将最大像素值max_pel作为基础差分值diff_base，否则将最小像素值min_pel作为基础差分值diff_base。

11.根据权利要求7所述的图像压缩装置，其特征在于，所述压缩执行单元利用与所确定的压缩模式相对应的码表对所获取的每个绝对差值进行定长编码。

12.根据权利要求7所述的图像压缩装置，其特征在于，所述压缩执行单元利用与用于片断A的压缩模式相对应的多个码表中的一个默认码表对片断A中的第一个像素的像素值与基础差分值diff_base之间的绝对差值进行编码。

13.根据权利要求12所述的图像压缩装置，其特征在于，在对片断A中的第一个像素以外的任意一个像素P1的像素值与基础差分值diff_base之间的绝对差值进行编码时，所述模式和数值确定单元根据像素P1的紧接着的前一像素P0的像素值与基础差分值diff_base之间的绝对差值、和用于对前一像素P0的像素值与绝对差分值diff_base之间的绝对差值进行编码的码表，来选择用于对像素P1的像素值与绝对差值diff_base之间的绝对差值进行编码的码表。

14.根据权利要求7所述的图像压缩装置，其特征在于，还包括：

图像分割单元，用于根据预定的压缩率设置片断A的尺寸，并且根据所设置的尺寸将所述待压缩图像分割为多个片断A。