CN106961601B - 数据块压缩和解压缩的方法、装置、设备及介质 - Google Patents

数据块压缩和解压缩的方法、装置、设备及介质 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种数据块压缩和解压缩的方法、装置、设备及介质，所述方法包括从数据块选择指定分量，并且以小于或等于阈值的可测量损耗压缩未指定分量。所述方法还包括至少基于从与数据块相关联的同源指定分量的值中的值的选择来压缩指定分量。

Description

数据块压缩和解压缩的方法、装置、设备及介质
相关申请的交叉引用
本申请为于2016年1月8日提交的名称为“视频数据的压缩和解压缩”法国专利申请1650160的译文并且要求申请的优先权，该申请在法律所允许的最大范围内通过引用合并于此。
技术领域
本公开涉及数据的压缩和解压缩，特别地涉及在视频图像数据的存储的环境中的数据的压缩和解压缩。
背景技术
通常在图像处理情境下，待显示在屏幕(例如，电视机的屏幕)上的图像帧通过表示数据或像素的网格的数据信息的矩阵结构来表示。各个像素被分配多个色彩分量，各个色彩分量对于像素来说均存在一定水平或幅度的问题。例如，这些色彩分量在RGB比色***中可以是红色R分量、绿色G分量和蓝色B分量，或者在YCbCr比色***中可以是亮度Y和色度Cr及Cb。因此这种像素结构或“位图”逐像素地对应于图像，其中各个像素在图像的平面中根据其地址被引用。
在YCbCr比色***中，色度分量的次级采样被广泛执行并且通常由符号YCbCr-J:a:b(例如,YCbCr-4:2:0)表示。该J:a:b符号表示在像素的J列和两行的概念区域中的色度分量的数目，其中“a”是第一行J像素的色度分量的样本的数量，并且“b”是第二行J像素的色度分量的样本的数量。
色彩由色度分量的样本来定义。在图1中示出了YCbCr采样的示例，其中像素由多个正方形来表示，并且在次级采样情况下于多个像素来说是共同的色彩由圆形或椭圆形来表示。
在转码***中，视频信号以编码格式被接收，例如根据H264或HEVC标准，并且然后被解码成RGB或YCbCr格式，该RGB或YCbCr格式占用更多存储空间。
经解码的图像在被传输至显示***之前通常会进行各种处理操作。在各种处理之间，图像以经解码的格式被存储(例如，在缓冲存储器中)。
为了对高分辨率的视频信号进行转码，***存储需要有大的容量。这在例如关于能量消耗和电子电路中所占据的空间方面是不利的。
因此能够有利的是，经解码的图像在存储之前进行压缩，并且然后在从存储器读取时、处理之前进行解压缩。这种压缩和解压缩的使用不会导致图像的劣化，并且允许实时地实施这些操作也不会是非常复杂的。
为了限制这种劣化，压缩系数不应该过高，例如达到5。此外，对于复杂度的限制可以禁止运动补偿方法和相邻的图像或远离正在处理的数据块的图像区域的信息的使用。
在典型的对数据项的三种分量独立实施的压缩和解压缩操作中，可能偶然出现有误差的像素，这是因为相同像素的不同分量的量化上的不一致。这些分量之间的潜在的相互关系没有被考虑到，而结果是通过考虑这些潜在的相互关系整体压缩可以更加有效率。
可以采用二次压缩处理来消除两种分量之间的冗余，但这会以对各个分量计算独立的第一次压缩为代价。例如，也可以增加数据的预处理以进入到更加有利的比色域，从而提供三种分量的显著差异的均匀分布。然而，这种类型的预处理一般要求复杂的非线性的转换。
此外，存在所谓的非对称性方法，在该方法中，对被视作是比其他分量较不重要的分量实施更大的压缩。但是，这种类型的压缩在所牺牲的分量为局部相干的情况下会导致非常差的性能。
典型的压缩/解压缩方法为低压缩系数、数据劣化或非常高的复杂度。此外，这些方法难以应用于转码***的存储器的输入/输出。
发明内容
根据一个实施方式，提供了数据块的压缩和解压缩的方法，所述方法在以相对低的复杂度的情况下增大了数据项的平均压缩系数并且保持了期望的图像质量。
称为指定分量的分量的压缩和解压缩可以在考虑块中数据的其他分量的值的同时仅利用该分量的特定值来执行。指定分量的重建计算可以通过其他分量的值来执行，这样比通过用于其他分量的通常预测来实施计算而言是降低了复杂度的。
因此能够显著地增大分量的平均压缩系数，同时产生在结构相似性(SSIM)方面的期望的结果。术语结构相似性表示经压缩的图像在结构上而并非逐像素地与原始图像相比较的可视质量的测量。
因此，根据一个方面，提供了一种数据块的压缩方法，其中数据被分别分配给同源分量的组。该方法包括选择称为指定分量的分量、以可测量的、小于或者等于阈值的损耗来压缩未指定分量、以及通过选择与块的数据相关联的同源指定分量的值中的至少一个值来压缩指定分量。
与两个数据项相关联的两个同源分量是涉及相同的物理量大小的分量，但是对于两个数据项能够具有不同的值。因此，借助于实例，如果数据是像素，与这两个像素相关联的R分量是同源分量。
该压缩方法可以适用于数字图像信号的压缩，其中数据中的每一项是图像的像素，并且与像素相关联的各个分量组包括表示该像素的比色空间的三个分量。
本领域的技术人员能够测量在压缩期间遭受的损耗。例如，这可以通过对解压缩的分量的值进行重建，并且通过在应用信噪比准则时将分量的初始值与重建值相比较来实现。为了测量所遭受的损耗，还可以应用SSIM类型的测量。本领域的技术人员将领会到如何根据本申请和期望的质量来适用阈值。因此，阈值越低(甚至为零)，压缩质量越高，或者如果阈值为零，甚至没有损耗(在守恒的情况下)。
根据该方面的方法执行未指定分量的压缩(优选地高质量)以及数据项的指定分量的非常低的复杂度的压缩。指定分量的选择局部地适用于数据块。
根据该方面的压缩方法可以应用于守恒的情境中。在守恒的情境中，就是说在压缩/解压缩之后的重建图像中没有信息的损耗，这些压缩对于通过根据误差的统计分布的技术量化的分量的残留误差来说通常是足够高质量的。
根据该方面的压缩方法还可以应用于非守恒的情境中。也就是说，该压缩方法可以以比初始相比有信息的损耗但是具有相似的重建图像来应用。事实上，根据该方面的压缩根据所选择的阈值可以仅导致极细微的损耗或者从视觉的方面来说不令人讨厌的损耗。
根据该方面所提出的方法可以直接应用于通常的RGB和YCbCr类型的比色***中。这可以避免多余地转换至另外的比色***。
例如，三个分量(RGB或YCbCr)中的两个分量遵循通常的预测压缩。例如，这可以是JPEG或PFC，如在专利申请FR 3,001,600(A1)中所描述的。在RGB***中，第三分量，即，指定分量，通过考虑其偏差与其他两个分量的偏差成比例来被压缩。在YCbCr***中，指定分量是Cb或Cr色度分量，并且该压缩通过考虑指定分量的偏差与其他色度分量的偏差成比例来实施。该压缩还能够实施为如在RGB***中考虑指定分量的偏差与两个分量的偏差成比例，而仅在呈现色度时考虑亮度分量(在可能的次级采样的情况下，诸如，例如在YCbCr-4:2:0模式中)。
例如，利用其中指定分量的值的梯度与一个或多个未指定分量的值的梯度成比例的假设，并且已知数据块中的未指定分量的值，足以知道指定分量的最大或最小以能够实施指定分量的可靠的重建。该假设在足够小尺寸的自然图像的块的情况下普遍地被验证。
例如，在4K图像(即，具有4,096×2,160像素的分辨率)中，4*4像素块典型地具有相似的色彩。因此，根据一个实施方式，特定值是与数据块相关联的同源指定分量的极值。
因此，仅两个值被传输以便重建数据块的所有的指定分量。这些值能够被稍微地量化以根据架构约束提供压缩系数。指定分量的压缩可以包括包含极值的块的数据地址的标识。
地址的标识允许更高的性能，以由压缩的指定分量占用更大存储为代价。指定分量的压缩可以包括生成表示指定分量与至少一个未指定分量之间的相关性的从属性指示。
指定分量的选择可以基于该分量在压缩/解压缩期间生成误差的最小风险的估计。因此，根据一个实施方式，指定分量是在块的所有数据中显示最小范围偏差的值的分量。实际上，具有最小熵的分量，即，该分量的偏差范围为最小，通常表示块的像素的色彩中生成误差的风险最小。
通常来说在该块中至多存在两种显著不同的色彩，并且仅在块包括物体的轮廓的情况下。此外，在两种色彩存在的大多数情况下，会发生其中一个分量在任何情况下变化很小的情况。
此外，在RGB***中，通常已知G分量承载了关于像素的亮度的最多的信息，并且因此，指定分量从R或B分量中选择。类似地，在YCbCr***中，指定分量从Cb或Cr色度分量中选择。
此外，常见的是，典型压缩方法基于可以是熵水平的参数执行选择。因此，指定分量的选择与未指定分量所使用的压缩相比并不会导致额外的处理。
根据一个实施，该方法可以包括指定分量的压缩的残留误差的量化。残留误差的量化可以通过基于误差的统计分布的典型技术-诸如指数哥伦布码-来实施。这使得可以在守恒的情境中使用该方法。
根据另一方面，提出了根据诸如上述限定的压缩方法被压缩的数据块的解压缩方法，所述解压缩方法包括针对块中的数据的每一项的未指定分量的解压缩、考虑特定值和解压缩的未指定分量的值对指定分量的值进行重建。
该方法可以适用于数字图像信号的解压缩，其中数据的每一项是图像的像素，并且与像素相关联的各组分量包括表示该像素的比色空间的三个分量。根据一个实施方式，指定分量的值的重建包括根据特定值的极限。该机制使得可以在块中呈现不止一种色彩时在两个相邻的块的边界处具有连续的色彩。
指定分量的解压缩有利地考虑到在指定分量与至少一个未指定分量之间的可能的相关性。更具体地，该解压缩是基于这样一个假设：指定分量遵循一个或多个未指定分量的外观(look)，具有这样的理念，色彩在块中基本上是恒定的。该假设在足够小尺寸的自然图像的块的情况下普遍地被验证。
因此，根据一个实施，针对块中的数据的每一项，指定分量的值的重建可以包括在数据项的解压缩的未指定分量的值、数据块的指定分量的特定值、以及所选择数据的解压缩的未指定分量的值之间的线性组合。
换句话说，根据该实施方式，块的解压缩数据的指定分量的值的梯度与块的解压缩数据的未指定分量的值的梯度成比例。此外，在已知值之间的线性组合对于实施来说是相对简单的，这使得解压缩方法的复杂度最小化。
在包含指定分量的极值的数据的地址在数据块的压缩期间被标识的情况下，所选择的数据可以是包含指定分量的特定值的块的数据。然而，所选择的数据可以是包含数据块的各个解压缩的未指定分量的极值的块的数据。
根据一个实施，线性组合可以根据由从属性指示限定的组合来执行。这种实施有利地对应于以RGB***编码的解压缩图像的应用。
在示例性实施中，指定分量的重建可以包括使用残留误差量化进行误差补偿。残留误差量化使得可以在守恒情境中使用该方法。
根据另一个方面，电子装置可以适用于压缩数据块，其中数据被分别分配给同源分量的组。该电子装置可以包括选择装置和压缩装置，该选择装置被配置用于选择称为指定分量的分量，该压缩装置被配置用于以可测量的、小于或等于阈值的损耗的方式来压缩未指定分量。该压缩装置还可以被配置用于至少通过从与数据块相关联的同源指定分量的值中选择特定值来压缩所述指定分量。该装置可以适用于压缩数字图像信号，其中数据的每一项是图像的像素，并且与像素相关联的各个分量组包括表示该像素的比色空间的三个分量。
根据一个实施方式，该压缩装置可以被配置用于选择与数据块相关联的同源指定分量的极值作为特定值。该压缩装置可以被配置用于标识包含所述极值的块的数据的地址。
该压缩装置可以被配置用于生成表示指定分量与至少一个非指定分量之间的相关性的从属性指示。根据一个实施方式，选择装置可以被配置用于选择在块的所有数据中显示最小范围偏差的分量的值作为指定分量。该压缩装置还可以被配置用于建立指定分量的压缩的残留误差量化。
根据另一个方面，电子解压缩装置可以适用于对由根据上述压缩方法和/或根据诸如一个前述的电子压缩装置所压缩的数据块进行解压缩。电子压缩装置可以包括解压缩装置和重建装置，该解压缩装置被配置用于针对块中的数据的每一项的未指定分量进行解压缩，该重建装置被配置用于考虑特定值和解压缩的未指定分量的值时对块中的数据中的每一项的指定分量的值进行重建。
根据该方面的装置可以适用于数字图像信号的解压缩，其中数据中的每一项是图像的像素，并且与像素相关联的各个分量组包括表示该像素的比色空间的三个分量。根据一个实施方式，该重建装置可以被配置用于通过特定值来限定指定分量的值。
该重建装置可以被配置用于对块中的数据中的每一项实施在数据项的解压缩的未指定分量的值、数据块的指定分量的特定值、以及所选择数据的解压缩未指定分量的值之间的线性组合。根据一个实施方式，该重建装置可以被配置用于利用在数据块中包含指定分量的极值的块的数据作为所选择数据来实施线性组合。
根据另一个实施方式，该重建装置可以被配置用于利用在数据块中包含各个未指定分量的极值的块的数据作为所选择数据来实施线性组合。该重建装置可以被配置用于根据由从属性指示限定的组合来实施线性组合。根据一个实施方式，重建装置可以被配置用于利用所述残留误差量化来补偿误差。
本发明还提供了一种数据处理设备，该数据处理设备可以包括诸如上述的电子压缩装置和电子解压缩装置。根据该方面的数据处理设备例如可以是如TV解码器的转码***。
根据另一个方面，提供一种可直接加载到数据处理***的存储器中的计算机程序产品。当程序在所述数据处理***上执行时，该计算机程序产品可以包括用于执行根据上述压缩方法和/或根据上述解压缩方法的软件编码部分。
此外，根据另一个方面，提供一种能够由数据处理***读取的介质。具有能够由适配的计算机执行以便引起由数据处理***执行上述压缩方法或上述解压缩方法。
这些不同的方面因此可以提供众多压缩装置和方法中的显著的改进，其中平均压缩系数明显高于当前已知方式的系数。
附图说明
本发明的其他的优点和特征在对非限制性的实施方式的详细说明和附图的查阅时将变得更加明显，在附图中：
图1是根据现有技术的YCbCr***中的色度采样的实例的示意图；
图2是根据示例性实施方式的压缩装置的示意方框图；
图3是根据示例性实施方式的图示了解压缩步骤的示意图；
图4是与示例性解压缩实施方式一起使用的Cb/Cr参考***的图表；
图5是根据示例性实施方式的压缩装置的示意方框图；
图6是根据示例性实施方式的解压缩装置的示意方框图；以及
图7是根据示例性实施方式的数字解码器的示意方框图。
具体实施方式
参照图2，选择阶段20根据最小熵法从未压缩的(或原始的)图像块的像素的分量10中选择指定分量13。像素块与整个图像相比来说是相对小的从而确保在该块上的色彩偏差为少量的。
通过重复的计算指令21、22、23将其他的分量11、12压缩成压缩的未指定分量31、32，并且将指定分量被压缩成指定分量33。
像素可以以RGB或YCbCr比色***进行编码。在RGB***中，有利于在两种分量R和B之间进行指定分量13的选择，这是因为分量G在统计上以像素的亮度为最大特点。
类似地，在YCbCr中，在两种色度分量之间有利地进行选择。基于对指定分量产生误差的风险的估计，在块上局部地选择该指定分量。因此，在数据块的三种分量中呈现最小范围偏差的分量被选择作为指定分量13。
根据可测量损耗小于或等于阈值的压缩方法优选地实施未指定分量11、12的压缩21、22。借助于实例，可以使用SSIM测量来测量损耗，并且根据一个实例使用2％的阈值，对应于98％的SSIM。对于大多数图像来说，这对应于非常良好的综合保真度，其中出现非常小范围的伪影(artefacts)。该阈值对应于平均图像的大约42dB的信噪比。
这种压缩例如可以根据参数功能化压缩(PFC)、有利地重复使用一部分在选择20期间已经执行的计算指令来获得。这种方法对于例如参照以编号为3,001,600公开的法国专利申请的进一步的细节的本领域的技术人员来说是已知的。
源于PFC类型的压缩且然后解压缩的解压缩未指定分量31、32在视觉上符合于未压缩的、未指定分量11、12。指定分量的标识可以以单个位元来编码，但是通常在未指定分量的压缩/解压缩期间，分量通过预测性重建参数来标识。因此，没有必要传输指定分量位元的标识。类似地，未指定分量的值在压缩的未指定分量31、32的解压缩期间被重新取回。
因此，指定分量的极值单独地足以重建数据块的指定分量。然而，在应用于RGB比色空间的实施中，有利地以二位元传输相关性信息，以能够重建指定分量。
在实际中，在数据块上，指定分量的偏差的方向可以与未指定分量的偏差的方向相同或者相反，或者指定分量的偏差的方向与一个未指定分量的偏差方向相同，而与另一个未指定分量的偏差方向相反。这代表存在四种情况，该四种情况可以通过例如数据表以二位元表示。
在实践中，例如在指定分量为B的情况下，该相关性表示为：如果R(xBmin,yBmin)≤R(xBmax,yBmax),并且如果G(xBmin,yBmin)≤G(xBmax,yBmax),其中，R(x,y)和G(x,y)为数据项的未指定分量的各自的值，其中数据地址为(x,y)，并且(xBmin,yBmin)和(xBmax,yBmax)分别是包括指定分量B的最小值Bmin的数据项和包括指定分量B的最大值Bmax的数据项的地址。
在一个提供了增强性能但利用额外存储空间的实施中，包含块中的指定分量B的极值Bmin、Bmax的数据的地址(xBmin,yBmin)和(xBmax,yBmax)可以用于重建指定分量。在该实施中，相关性信息不是必要的。
此外，在守恒的情境下，指定分量的压缩的残留误差的量化是合适的。在这种情形中，残留误差被压缩。
一般通过基于误差的统计分布的量化方法来实施误差的压缩。最常见的误差以短的字符串来编码，而最少见的误差以较长的字符串来编码。例如，指数哥伦布码常用于这种类型的残留误差的压缩。
转向图3，压缩的未指定分量31、32根据例如与压缩方法PFC相关联的解压缩方法41、42来解压缩。解压缩的未指定分量51、52在压缩之前在视觉上符合于未指定分量11、12的初始值。
对于块中的数据的每一项，压缩的指定分量33根据实施43来解压缩，实施43包括数据项的解压缩的未指定分量51、52的值、指定分量33的极值以及所选择数据的未指定分量的值的线性组合。该选择的数据是未指定分量的值被用于块中的数据的每一项的指定分量的重建的数据。
所选择的数据是与未指定分量的最小值和最大值相对应的数据，或者，有必要的话，是数据地址已经被传输的数据。也就是说，所选择的数据是与指定分量的最小值和最大值相对应的数据。
在以RGB比色***编码的数据的实施的情况中，考虑独特的色彩呈现在块上相当于考虑指定分量可以以如下方式表现为未指定分量的线性组合:
Brec(x,y)＝a*Rdec(x,y)+b*Gdec(x,y)。
此处考虑B是指定分量13，Brec是指定分量B的重建53，Rdec和Gdec是解压缩的未指定分量51、52。此外(x,y)表示包括成问题分量的像素的地址。进一步地，a和b是根据所选择数据的未指定分量的值表示的系数。
在压缩步骤期间实施指定分量的偏差方向和未指定分量的偏差方向的控制。从属性指示使得可以将指定分量的极值与所选择数据的未指定分量的值相关联。
因此，如果R(xBmin,yBmin)≤R(xBmax,yBmax)，则指定分量B的最小值Bmin与Rdec的最小值相关联，并且指定分量B的最大值Bmax与Rdec的最大值相关联。另外，Bmin与Rdec的最大值相关联，并且Bmax与Rdec的最小值相关联。
如果G(xBmin,yBmin)≤G(xBmax,yBmax)，则Bmin与Gdec的最小值相关联,并且Bmax与Gdec的最大值相关联。另外,Bmin与Gdec的最大值相关联,并且Bmax与Gdec的最小值相关联。
因此，在解压缩43期间，并且使得重建的指定分量被限制并且遵循未指定分量的趋势，系数a和b能够以如下方式计算出:
a＝(1/p)*(Bmin*Gdec2-Bmax*Gdec1)ifp≠0,
otherwise a＝1/2,以及
b＝(1/p)*(Bmax*Rdec1-Bmin*Rdec2)ifp≠0,
otherwise b＝1/2,
其中p＝Rdec1*Gdec2–Rdec2*Gdec1,Rdec1是与Bmin相关联的第一未指定分量的值，Rdec2是与Bmax相关联的第一未指定分量的值,Gdec1是与Bmin相关联的第二未指定分量的值，并且Gdec2是与Bmax相关联的第二未指定分量的值。
在指定分量B的极值的地址被传输的情况下，则其与指定分量B的极值Bmin、Bmax直接相关联:
Rdec1＝Rdec(xBmin,yBmin)；
Rdec2＝Rdec(xBmax,yBmax)；
Gdec1＝Gdec(xBmin,yBmin)；和
Gdec2＝Gdec(xBmax,yBmax)。
在先前的等式中,Rdec1、Rdec2、Gdec1和Gdec2是所选择数据的解压缩的未指定分量的不同的值。则块的解压缩数据的解压缩的指定分量的重建值通过未压缩的指定分量的极值来限定，因此，即使分量的梯度之间的比例性的近似并不理想，通过该限定将误差限定在可接受的水平上。
相同的原理可以应用于YCbCr比色***中的数据的实施方式的情况中。在YCbCr比色***中，可能并且有利地单独地基于其他的解压缩色度分量Vdec(x,y)来重建指定分量U(x,y)的值，线性组合能够如下做出:
Urec(x,y)＝c+d*Vdec(x,y),
其中Urec是指定分量的重建，而Vdec是其他的解压缩色度分量。
指定分量的比例的控制在加压缩步骤期间可以根据Urec和Vdec的极值直接执行，考虑到这样的事实，在诸如图4中并且在图1中参引的Cb/Cr参考***中，相似色彩的像素基本上与参考***100中的原点相一致。
因此，根据在参考***100的象限Q1、Q2中表示色度分量的极值的点的位置，可以知道U是否在与V(象限Q1)相同的方向或在相反的方向(象限Q2)偏差。则Urec的最小值与Vdec的最小或最大值相关联，Urec的最大值与Vdec的最大或最小值相关联。
转换项(shift term)“c”使得可以补偿块中的轻微色差。因此，在解压缩43期间，系数c和d可以通过如下计算出:
c＝(1/q)*(Umin*Vdec2–Umax*Vdec1)ifq≠0,
otherwisec＝1/2,
d＝(1/q)*(Umax–Umin)ifq≠0,
otherwised＝1/2,
其中q＝Vdec2–Vdec1,Umin块的指定分量的最小值，Umax是块的指定分量的最大值,Vdec1是与Umin相关联的未指定色度分量的值，而Vdec2是与Umax相关联的未指定色度分量的值。
在与U的极值相对应的数据的地址被传输的情况下,
Vdec1＝Vdec(xUmin,yUmin),并且
Vdec2＝Vdec(xUmax,yUmax)。
在先前的等式中，Vdec1和Vdec2是所选择数据的解压缩的未指定分量的不同的值。
如上所述，解压缩的指定分量的所有的重建值由未压缩的指定分量的极值限定。此外，如果在指定分量的压缩期间残留误差已经被量化，则可以利用包含于该量化中的信息来补偿潜在的重建误差。
借助于实例，对其中各个分量以10位元编码的4*4像素的块的PFC方法的使用使得可以获得1.7(压缩的分量以92位元编码，160/92＝1.7)的压缩系数。在PFC方法中，压缩分量与解压缩分量之间的结构相似性(SSIM)大于或等于99％。
根据先前描述的实施方式，其中两个压缩的未指定分量以92位元编码，并且压缩的指定分量以20位元编码(用于指定分量的极值的2*10位元)，可以获得大于2的压缩系数，其中SSIM大于或等于指定分量的98％。通过压缩，典型的压缩达到等于2的压缩系数，表示对于独立的方法三个分量的各个分量的5％的SSIM损耗，以及对于非对称方法的指定分量的10％至20％的SSIM损耗。
参见图5，压缩装置CMP示意性地包括用于接收包含有一组分量10-例如三个分量R、G、B-的数据块的输入E1。该压缩装置CMP包括配置为用于在数据块上局部地选择指定分量13的选择装置或电路MSEL。该选择装置MSEI被配置用于选择根据指定分量13的具有最低熵的分量。
指定分量13和被称作未指定分量的其他两个分量11、12被传输至压缩装置或电路MCMP，该压缩装置或电路MCMP被配置用于以比未指定分量11、12的阈值小的可测量损耗来实施压缩。这种压缩可以例如根据PFC方法来执行。
该压缩装置MCMP也可以被配置用于利用例如数字比较器来隔离指定分量的极值。压缩装置MCMP被被配置用于包含极值，并且如果存储空间是可用的，数据的地址在包含于压缩指定分量33的信息项中包含极值。
压缩装置MCMP被配置用于将未指定分量11、12与指定分量13的偏差相比较，并且指示偏差之间的相互联系而以二位元-例如以数据表编码-的形式产生从属性指示。
借助于实例，在指定分量为B并且使用与上述详细说明相同的符号的情况下，二位元的从属性指示可以指示分别的逻辑测试“ifR(xBmin,yBmin)≤R(xBmax,yBmax)”和“ifG(xBmin,yBmin)≤G(xBmax,yBmax)”的结果。压缩装置MCMP被配置用于包括包含于压缩指定分量33的信息中的从属性指示。压缩装置MCMP也可以被配置用于实施残留误差的量化并且将其包含在包含于压缩指定分量33的信息中。
压缩的未指定分量31、32和压缩的指定分量33然后通过复用器MUX1被多路复用以例如经由数据总线被传输。复用器MUX1的输出S1形成压缩装置CMP的输出。此外，在守恒的情境下，压缩装置MCMP可以被配置用于执行残留误差的量化。借助于实例，这可以通过应用基于误差的统计分布-例如指数哥伦布码-的方法来完成。
转向图6，压缩装置DCMP图示性地包括输入E2，该输入E2接收包括一组分量35-例如源于图5所示类型的装置的使用产生的三个压缩分量-的压缩数据块。该解压缩装置DCMP包括用于将压缩数据35分成两个压缩未指定分量和称为33的参考压缩的信号分离器DMUX2。压缩的未指定分量31、32被传输至解压缩装置或电路MDEC，该解压缩装置或电路MDEC被配置用于将压缩的未指定分量31、32解压缩成解压缩的未指定分量51、52。
压缩指定分量33中的信息项是数据的未压缩指定分量的极值，并且例如也是包括极值或以二位元编码的从属性指示的数据的地址。包含于压缩的未指定分量中的信息还可以包括残留误差的量化。
重建装置或电路MREC被配置用于重建块中数据中的每一项的指定分量，同时为它们指派有由极值——该极值来自压缩未指定分量51、52的值和包含于压缩数据的信息33中的极值——限定的值。重建装置MREC还可以被配置用于补偿由于残留误差的量化的重建误差。
解压缩的未指定分量51、52和压缩的指定分量53然后通过复用器MUX2被多路复用以例如经由数据总线被传输。不同方式的压缩装置CMP和解压缩装置DCMP可以通过例如一个微处理器或多个微处理器内的软件来做出。
转到图7，数据处理设备BOX(例如TV解码器的数字转码器)图示性地包括视频输入IN、解码器DEC、处理装置或电路MTR、存储装置或电路MM、输出级ES、视频输出OUT、根据示例性实施方式的压缩装置CMP、以及根据示例性实施方式的解压缩装置DCMP。输入IN上的进入信号是根据H264或HEVC标准编码的视频信号，其可以通过卫星或电视天线、同轴电缆，或者通过以太网连接来传输。解码器DEC被配置用于将进入视频信号解码成“位图”类型的图像格式，例如RGB或YcbCr格式。
解码的视频信号被发送至压缩装置CMP的输入，该压缩装置实施根据本发明的经解码的图像的压缩。该压缩的数据被存储在存储装置MM中。处理装置MTR对RGB或YCbCr类型格式的经解码的图像进行操作。处理装置MTR可以实施受保护数据的解码或者图形渲染的改进。
来自存储在存储装置MM中的压缩数据的通过处理装置MTR处理的数据首先由根据示例性实施方式的解压缩装置DCMP解压缩。由处理装置MTR处理的RGB或YCbCr格式的数据然后被压缩装置CMP压缩并且存储在存储装置MM中。存储在存储装置MM中的数据在被输出级ES传输到与数据处理设备BOX的输出OUT连接的显示***之前，通过解压缩装置DCMP解压缩。输出级被配置用于将RGB或YCbCr格式的信号编码成例如HDMI或DVI格式。

Claims (48)

1.一种对数据块(10)进行压缩的方法，数据被分别分配给同源分量的组，所述压缩方法包括：选择(20)被称为指定分量的分量(13)；以小于或者等于阈值的可测量的损耗来压缩未指定分量(11、12)；以及压缩所述指定分量(13)，包括至少从与所述块的所述数据相关联的同源指定分量的值中选择一子集，其中所述指定分量(13)的所述压缩包括：生成表示在所述指定分量(13)与未指定分量(11、12)中的至少一个未指定分量之间的相关性的从属性指示。
2.根据权利要求1所述的对数据块进行压缩的方法，其特征在于，数据的每一项是图像的像素，并且与像素相关联的每个分量组包括表示所述像素的比色空间的三个分量(11、12、13)。
3.根据权利要求1至2中任一项所述的对数据块进行压缩的方法，其特征在于，所述子集是与所述块的所述数据相关联的同源的所述指定分量(13)的极值。
4.根据权利要求3所述的对数据块进行压缩的方法，其特征在于，所述指定分量(13)的所述压缩包括标识包含所述极值的所述块的所述数据的地址。
5.根据前述权利要求1至2中任一项所述的对数据块进行压缩的方法，其特征在于，所述指定分量(13)是在所述块(10)的所有数据中的分量值显示最小范围的变化的分量。
6.根据权利要求1至2中任一项所述的对数据块进行压缩的方法，所述方法包括量化所述指定分量(13)的所述压缩的残留误差。
7.一种对根据权利要求1至6中任一项所述的方法所压缩的数据块的解压缩的方法，所述解压缩的方法包括：针对所述块中的数据的每一项，解压缩(41、42)未指定分量(31、32)；考虑子集和经解压缩的未指定分量(51、52)的值重建(43)所述指定分量(33)的值；以及
针对所述块中的数据的每一项，重建(43)所述指定分量的值包括在所述数据的所述项的经解压缩的未指定分量(51、52)的值、所述块的所述数据的所述指定分量(33)的所述子集、以及所选择的数据的经解压缩的未指定分量(51、52)的值之间的线性组合。
8.根据权利要求7所述的解压缩的方法，其特征在于，所述指定分量(53)的值的所述重建(43)包括由所述子集进行限定。
9.根据权利要求7-8中任一项所述的解压缩的方法，其特征在于，所选择的数据是包括所述指定分量(33)的所述子集的所述块的所述数据。
10.根据权利要求7-8中任一项所述的解压缩的方法，其特征在于，所选择的数据是包括所述块的所述数据的每个经解压缩的未指定分量(51、52)的极值的所述块的所述数据。
11.根据权利要求10所述的解压缩的方法，其特征在于，所述线性组合根据由从属性指示限定的组合来实施。
12.根据权利要求7至8中的任一项所述的解压缩的方法，所述数据块已经进行压缩，其特征在于，所述指定分量(13)的重建包括使用残留误差量化进行误差补偿。
13.一种适用于对数据块(10)进行压缩的电子压缩装置CMP，其中数据被分别分配给同源分量(11、12、13)的组，所述电子压缩装置CMP包括选择装置MSEL和压缩装置MCMP，所述选择装置被配置用于选择称为指定分量的分量(13)，所述压缩装置MCMP被配置用于以可测量的、小于或等于阈值的损耗来压缩未指定分量(11、12)以及至少通过从与所述块的所述数据相关联的同源指定分量的值中选择一子集来压缩所述指定分量(13)，其中所述压缩装置MCMP被配置用于生成表示所述指定分量(13)与至少一个非指定分量(11、12)之间的相关性的从属性指示。
14.根据权利要求13所述的电子压缩装置CMP，其特征在于，数据中的每一项是图像的像素，并且与像素相关联的每个分量组包括表示该像素的比色空间的三个分量(11、12、13)。
15.根据权利要求13至14中的任一项所述的电子压缩装置CMP，其特征在于，所述压缩装置MCMP被配置用于选择与所述块的所述数据相关联的同源指定分量(13)的极值作为子集。
16.根据权利要求15所述的电子压缩装置CMP，其特征在于，所述压缩装置MCMP被配置用于标识包含所述极值的块的数据的地址。
17.根据权利要求13至14中的任一项所述的电子压缩装置CMP，其特征在于，所述选择装置MSEL被配置用于指定在所述块的所有数据中分量值显示最小范围偏差的分量作为指定分量(13)。
18.根据权利要求13至14中的任一项所述的电子压缩装置CMP，其特征在于，所述压缩装置MCMP被配置用于建立所述指定分量(13)的所述压缩的残留误差的量化。
19.一种适用于对由根据权利要求13至18中任一项所述的电子压缩装置CMP压缩的数据块(35)进行解压缩的电子解压缩装置DCMP，所述电子解压缩装置DCMP包括解压缩装置MDEC和重建装置MREC，所述解压缩装置MDEC被配置用于针对所述块中的数据的每一项解压缩(41、42)未指定分量(31、32)，所述重建装置MREC被配置用于针对所述块中的数据的每一项在考虑所述子集和经解压缩的未指定分量(51、52)的值时重建(43)所述指定分量(33)的值；以及
所述重建装置MREC被配置用于针对所述块中的数据的每一项实施所述数据的所述项的经解压缩未指定分量(51、52)的值、所述块的所述数据的所述指定分量(33)的所述子集、以及所选择的数据的经解压缩的未指定分量(51、52)的值之间的线性组合。
20.根据权利要求19所述的电子解压缩装置，其特征在于，所述重建装置MREC被配置用于通过所述子集限定所述指定分量(53)的值。
21.根据权利要求20所述的电子解压缩装置，其特征在于，所述重建装置MREC被配置用于利用包含所述指定分量(33)的所述子集的所述块的所述数据作为所选择的数据来实施线性组合。
22.根据权利要求20所述的电子解压缩装置，其特征在于，所述重建装置MREC被配置用于利用包含数据块中的每个未指定分量(51、52)的极值的所述块的所述数据作为所选择的数据来实施线性组合。
23.根据权利要求22所述的电子解压缩装置，其特征在于，所述重建装置MREC被配置用于根据由表示在所述指定分量与未指定分量中的至少一个未指定分量之间的相关性的从属性指示限定的组合来实施线性组合。
24.根据权利要求19至20中任一项所述的电子解压缩装置，所述重建装置MREC被配置用于通过使用残留误差量化来补偿误差。
25.一种数据处理设备BOX，包括根据权利要求13至18中任一项所述的电子压缩装置CMP和根据权利要求19至24中任一项所述的电子解压缩装置DCMP。
26.一种能由数据处理***读取的介质，具有能够由适配的计算机执行的指令，以便引起由所述数据处理***执行根据权利要求1至6中任一项所述的压缩方法或根据权利要求8至12中任一项所述的解压缩方法。
27.一种对数据块进行压缩的方法，所述数据块包括多个同源分量的组，所述方法包括：
从多个所述同源分量的组中选择指定分量，其中多个所述同源分量的组的剩余的分量为未指定分量；
以小于或者等于阈值的可测量损耗来压缩所述未指定分量；以及
选择与所述数据块内的所述指定分量相关联的值的子集并且基于所述值的子集压缩所述指定分量，其中压缩所述指定分量包括生成表示在所述指定分量的色彩偏差与所述未指定分量中的至少一个未指定分量的色彩偏差之间的相关性的从属性指示。
28.根据权利要求27所述的对数据块进行压缩的方法，其中同源分量的每一组对应于图像的像素并且包括表示所述像素的比色空间的三个分量。
29.根据权利要求27所述的对数据块进行压缩的方法，其中与所述指定分量相关联的所述值的子集包括所述指定分量的所述值的极值。
30.根据权利要求29所述的对数据块进行压缩的方法，其中选择所述值的子集包括标识具有与所述指定分量相关联的所述极值的所述指定分量的地址。
31.根据权利要求27所述的对数据块进行压缩的方法，其中所述指定分量基于具有小于针对所述未指定分量的值的变化范围的所述指定分量的所述值的变化范围而被选择。
32.根据权利要求27所述的对数据块进行压缩的方法，还包括通过以下各项对所述数据块进行解压缩：
解压缩所述未指定分量；以及
基于所述值的子集和经解压缩的所述未指定分量重建所述指定分量的所述值。
33.根据权利要求32所述的对数据块进行压缩的方法，其中重建包括基于所述值的子集和经解压缩的所述未指定分量的线性组合来重建所述指定分量的所述值。
34.根据权利要求33所述的对数据块进行压缩的方法，其中所述线性组合根据由所述从属性指示定义的组合而被实现。
35.根据权利要求32所述的对数据块进行压缩的方法，还包括量化所述指定分量的所述压缩的残留误差。
36.根据权利要求35所述的对数据块进行压缩的方法，其中重建包括基于使用所述残留误差量化的错误补偿来重建所述指定分量的所述值。
37.一种用于压缩数据块的电子设备，所述数据块包括多个同源分量的组，并且所述电子设备包括：
选择电路装置，被配置为从多个所述同源分量的组中选择指定分量，其中多个所述同源分量的组的剩余的分量为未指定分量；以及
压缩电路装置，被配置为以小于或者等于阈值的可测量损耗来压缩所述未指定分量；以及
基于与所述数据块内的所述指定分量相关联的值的子集压缩所述指定分量，其中所述压缩电路装置还被配置为生成表示在所述指定分量的色彩偏差与所述未指定分量中的至少一个未指定分量的色彩偏差之间的相关性的从属性指示。
38.根据权利要求37所述的电子设备，其中同源分量的每一组对应于图像的像素并且包括表示所述像素的比色空间的三个分量。
39.根据权利要求37所述的电子设备，其中与所述指定分量相关联的所述值的子集包括所述指定分量的所述值的极值。
40.根据权利要求39所述的电子设备，其中所述压缩电路装置还被配置为标识具有与所述指定分量相关联的所述极值的所述指定分量的地址。
41.根据权利要求37所述的电子设备，其中所述选择电路装置基于具有小于针对所述未指定分量的值的变化范围的所述指定分量的所述值的变化范围来选择所述指定分量。
42.根据权利要求37所述的电子设备，还包括解压缩电路装置，被配置为通过以下各项对所述数据块进行解压缩：
解压缩所述未指定分量；以及
基于所述值的子集和经解压缩的所述未指定分量重建所述指定分量的所述值。
43.根据权利要求42所述的电子设备，其中所述解压缩电路装置基于所述值的子集和经解压缩的所述未指定分量的线性组合来重建所述指定分量的所述值。
44.根据权利要求43所述的电子设备，其中所述解压缩电路装置根据由所述从属性指示定义的组合来执行所述线性组合。
45.一种非暂时性计算机可读介质，具有计算机可执行的指令，以用于引起所述计算机执行步骤，所述步骤包括：
对于包括多个同源分量的组的数据块，从多个所述同源分量的组中选择指定分量，其中多个所述同源分量的组的剩余的分量为未指定分量；
以小于或者等于阈值的可测量损耗来压缩所述未指定分量；以及
选择与所述数据块内的所述指定分量相关联的值的子集并且基于所述值的子集压缩所述指定分量，其中压缩所述指定分量包括：生成表示在所述指定分量与所述未指定分量中的至少一个未指定分量之间的相关性的从属性指示。
46.根据权利要求45所述的非暂时性计算机可读介质，其中同源分量的每一组对应于图像的像素并且包括表示所述像素的比色空间的三个分量。
47.根据权利要求45所述的非暂时性计算机可读介质，其中与所述指定分量相关联的所述值的子集包括所述指定分量的所述值的极值。
48.根据权利要求45所述的非暂时性计算机可读介质，还具有计算机可执行的指令，以用于引起所述计算机通过以下各项对所述数据块进行解压缩：
解压缩所述未指定分量；以及
基于所述值的子集和经解压缩的所述未指定分量来重建所述指定分量的所述值。
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