CN109451323A - 一种无损图像编码方法及装置 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种无损图像编码方法及装置，该方法包括：步骤S1，对待编码的原始图像进行下采样，得到低分辨率图像；步骤S2，对低分辨率图像进行有损模式编码，获得有损模式编码结果；步骤S3，根据有损模式编码结果获得重构低分辨率图像，利用无损压缩工具编码重构低分辨率图像与低分辨率图像的差分图像，获得低分辨率差分图像编码结果；步骤S4，对低分辨率图像进行上采样，得到上采样图像；步骤S5，利用无损文件压缩工具编码原始图像与上采样图像的差分图像，得到高分辨率差分图像编码结果；步骤S6，将有损模式编码结果、低分辨率差分图像编码结果、高分辨率差分图像编码结果作为所述原始图像的编码数据。
Description
技术领域
本发明涉及数字图像压缩技术领域，特别是涉及一种无损图像编码方法及装置。
背景技术
数字图像压缩编码是一项非常重要的技术，对数字图像的传输和存储有着非常重要的意义。然而，大部分的图像压缩编码方法，比如JPEG，是有损的，虽然适合大多数应用场合，但是随着技术的进步，对一些特殊的应用场合，比如医学图像，需要无损编码方法，以完整保存信息。
目前也出现了一些无损压缩工具，例如zip，rar等，其主要是针对计算机上的各种文件，也可以用来压缩图像，但是其对于图像的压缩效率很低。
JPEG2000支持无损压缩模式，将有损编码和无损编码统一到一个框架体系之内，因此可以实现从有损到无损的渐进传输。然而在网络环境下，JPEG2000的无损编码文件却存在着不够灵活的缺陷，例如在渐进传输过程中不能作为有损编码文件直接保存。
发明内容
为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种无损图像编码方法及装置，以通过利用有损模式编码(例如JPEG20000)和无损文件压缩工具(例如WINRAR)实现图像的无损压缩编码和渐进传输，并且在渐进传输过程中可以直接保存有损图像数据，不需要重新编码。
为达上述及其它目的，本发明提出一种无损图像编码方法，包括如下步骤：
步骤S1，对待编码的原始图像P0进行下采样，得到一个低分辨率图像P1；
步骤S2，对所述低分辨率图像P1进行有损模式编码，获得有损模式编码结果；
步骤S3，根据所述有损模式编码结果获得重构低分辨率图像，利用无损压缩工具编码所述重构低分辨率图像与低分辨率图像P1的差分图像，获得低分辨率差分图像编码结果；
步骤S4，对所述低分辨率图像P1进行上采样，得到一个分辨率与所述原始图像P0相同的上采样图像P0R；
步骤S5，利用无损文件压缩工具编码所述原始图像P0与所述上采样图像P0R的差分图像，得到高分辨率差分图像编码结果；
步骤S6，将所述有损模式编码结果、低分辨率差分图像编码结果、高分辨率差分图像编码结果作为所述原始图像P0的编码数据。
优选地，于步骤S1中，对待编码的原始图像P0下采样，得到一个水平和垂直分辨率都是原始图像二分之一的低分辨率图像P1。
优选地，于步骤S2中，利用JPEG2000有损模式编码所述低分辨率图像P1，得到所述有损模式编码结果。
优选地，步骤S3进一步包括：
步骤S300，对所述有损模式编码结果进行解码，得到重构低分辨率图像P1R；
步骤S301，计算所述低分辨率图像P1和重构低分辨率图像P1R的差分图像P1D；
步骤S302，利用无损文件压缩工具编码所述差分图像P1D，得到所述低分辨率差分图像编码结果。
优选地，于步骤S300中，利用JPEG2000解码所述有损模式编码结果，得到所述重构低分辨率图像P1R。
优选地，于步骤S302中，所述无损文件压缩工具包括但不限于WINRAR、WINZIP以及7-ZIP。
优选地，步骤S5进一步包括:
步骤S500，计算所述原始图像P0与所述上采样图像P0R的差分图像；
步骤S501，利用无损文件压缩工具编码所述差分图像P0D，得到所述高分辨率差分图像编码结果。
优选地，所述无损文件压缩工具包括但不限于WINRAR、WINZIP以及7-ZIP。
为达到上述目的，本发明还提供一种无损图像编码装置，包括：
下采样单元，用于对待编码的原始图像P0进行下采样，得到一个低分辨率图像P1；
有损模式编码单元，用于对所述低分辨率图像P1进行有损模式编码，获得有损模式编码结果；
低分辨率差分图像编码单元，用于根据所述有损模式编码结果获得重构低分辨率图像，利用无损压缩工具编码所述重构低分辨率图像与低分辨率图像P1的差分图像，获得低分辨率差分图像编码结果；
上采样单元，用于对所述低分辨率图像P1进行上采样，得到一个分辨率与所述原始图像P0相同的上采样图像P0R；
高分辨率差分图像编码单元，用于利用无损文件压缩工具编码所述原始图像P0与所述上采样图像P0R的差分图像，得到高分辨率差分图像编码结果；
原始图像编码单元，用于将所述有损模式编码结果、低分辨率差分图像编码结果、高分辨率差分图像编码结果作为所述原始图像P0的编码数据。
优选地，所述低分辨率差分图像编码单元进一步包括：
解码单元，用于对所述有损模式编码结果进行解码，得到重构低分辨率图像；
低分辨率差分图像计算单元，用于计算低分辨率图像P1和重构低分辨率图像P1R的差分图像P1D；
第一无损编码单元，用于利用无损文件压缩工具编码所述差分图像P1D，得到所述低分辨率差分图像编码结果。
与现有技术相比，本发明一种无损图像编码方法及装置结合有损模式编码(例如JPEG2000)和无损文件压缩工具(例如WINRAR)的优点，利用有损模式编码(例如JPEG2000)和无损文件压缩工具(例如WINRAR)实现图像的无损压缩编码和渐进传输，并且在渐进传输过程中可以直接保存有损图像数据，不需要重新编码。
附图说明
图1为本发明一种无损图像编码方法的步骤流程图；
图2为本发明一种无损图像编码装置的***结构图；
图3为本发明具体实施例中无损图像编码的过程示意图。
具体实施方式
以下通过特定的具体实例并结合附图说明本发明的实施方式，本领域技术人员可由本说明书所揭示的内容轻易地了解本发明的其它优点与功效。本发明亦可通过其它不同的具体实例加以施行或应用，本说明书中的各项细节亦可基于不同观点与应用，在不背离本发明的精神下进行各种修饰与变更。
图1为本发明一种无损图像编码方法的步骤流程图。如图1所示，本发明一种无损图像编码方法，包括如下步骤：
步骤S1，对待编码的原始图像P0进行下采样，得到一个低分辨率图像P1。在本发明具体实施例中，将待编码的原始图像(记为P0)下采样，得到一个水平和垂直分辨率都是原始图像二分之一的低分辨率图像(记为P1)。
步骤S2，对所述低分辨率图像P1进行有损模式编码，获得有损模式编码结果。在本发明具体实施例中，利用JPEG2000有损模式编码P1，得到一个扩展名为.JP2的文件，记为F1.JP2。
步骤S3，根据有损模式编码结果获得重构低分辨率图像，利用无损压缩工具编码所述重构低分辨率图像与低分辨率图像P1的差分图像，获得低分辨率差分图像编码结果。
具体地，步骤S3进一步包括：
步骤S300，对有损模式编码结果F1.JP2进行解码，得到重构低分辨率图像，记为P1R，相应地，利用JPEG2000解码有损模式编码结果F1.JP2，得到重构低分辨率图像P1R；
步骤S301，计算低分辨率图像P1和重构低分辨率图像P1R的差分图像，记为P1D；
步骤S302，利用无损文件压缩工具编码所述差分图像P1D，得到所述低分辨率差分图像编码结果。在本发明具体实施例中，以WINRAR无损文件压缩工具为例，利用WINRAR编码所述差分图像P1D，得到一个扩展名为.RAR的文件，记为F1.RAR。当然，该无损文件压缩工具也可以是其他常见文件压缩工具，例如WINZIP，7-ZIP等，相应的差分图像编码数据的文件名后缀为.ZIP或.7Z，本发明不以此为限。
步骤S4，对所述低分辨率图像P1上采样，得到一个分辨率与原始图像P0相同的上采样图像P0R。
步骤S5，利用无损文件压缩工具编码所述原始图像P0与所述上采样图像P0R的差分图像，得到高分辨率差分图像编码结果。
具体地，步骤S5进一步包括：
步骤S500，计算所述原始图像P0与所述上采样图像P0R的差分图像，记为P0D；
步骤S501，利用无损文件压缩工具编码所述差分图像P0D，得到所述高分辨率差分图像编码结果。在本发明具体实施例中，以WINRAR无损文件压缩工具为例，利用WINRAR编码所述差分图像P0D，得到一个扩展名为.RAR的文件，记为F0.RAR。当然，该无损文件压缩工具也可以是其他常见文件压缩工具，例如WINZIP，7-ZIP等，相应的差分图像编码数据的文件名后缀为.ZIP或.7Z。
步骤S6，将所述有损模式编码结果、低分辨率差分图像编码结果、高分辨率差分图像编码结果作为所述原始图像P0的编码数据，实现无损图像编码的目的。
图2为本发明一种无损图像编码装置的***架构图。如图2所示，本发明一种无损图像编码装置，包括：
下采样单元201，用于对待编码的原始图像P0进行下采样，得到一个低分辨率图像P1。在本发明具体实施例中，下采样单元201对待编码的原始图像(记为P0)下采样，得到一个水平和垂直分辨率都是原始图像二分之一的低分辨率图像(记为P1)。
有损模式编码单元202，用于对所述低分辨率图像P1进行有损模式编码，获得有损模式编码结果。在本发明具体实施例中，利用JPEG2000有损模式编码P1，得到一个扩展名为.JP2的文件，记为F1.JP2。
低分辨率差分图像编码单元203，用于根据有损模式编码结果获得重构低分辨率图像，利用无损压缩工具编码所述重构低分辨率图像与低分辨率图像P1的差分图像，获得低分辨率差分图像编码结果。
具体地，低分辨率差分图像编码单元203进一步包括：
解码单元，用于对有损模式编码结果F1.JP2进行解码，得到重构低分辨率图像，记为P1R，相应地，解码单元利用JPEG2000解码有损模式编码结果F1.JP2，得到重构低分辨率图像P1R；
低分辨率差分图像计算单元，用于计算低分辨率图像P1和重构低分辨率图像P1R的差分图像，记为P1D；
第一无损编码单元，用于利用无损文件压缩工具编码所述差分图像P1D，得到所述低分辨率差分图像编码结果。在本发明具体实施例中，以WINRAR无损文件压缩工具为例，无损编码单元利用WINRAR编码所述差分图像P1D，得到一个扩展名为.RAR的文件，记为F1.RAR。当然，该无损文件压缩工具也可以是其他常见文件压缩工具，例如WINZIP，7-ZIP等，相应的差分图像编码数据的文件名后缀为.ZIP或.7Z，本发明不以此为限。
上采样单元204，用于对所述低分辨率图像P1上采样，得到一个分辨率与原始图像P0相同的上采样图像P0R。
高分辨率差分图像编码单元205，用于利用无损文件压缩工具编码所述原始图像P0与所述上采样图像P0R的差分图像，得到高分辨率差分图像编码结果。
具体地，高分辨率差分图像编码单元205进一步包括：
高分辨率差分图像计算单元，用于计算所述原始图像P0与所述上采样图像P0R的差分图像，记为P0D；
第二无损编码单元，用于利用无损文件压缩工具编码所述差分图像P0D，得到所述高分辨率差分图像编码结果。在本发明具体实施例中，以WINRAR无损文件压缩工具为例，第二无损编码单元利用WINRAR编码所述差分图像P0D，得到一个扩展名为.RAR的文件，记为F0.RAR。当然，该无损文件压缩工具也可以是其他常见文件压缩工具，例如WINZIP，7-ZIP等，相应的差分图像编码数据的文件名后缀为.ZIP或.7Z。
原始图像编码单元206，用于将所述有损模式编码结果、低分辨率差分图像编码结果、高分辨率差分图像编码结果作为所述原始图像P0的编码数据，实现无损图像编码的目的。
图3为本发明具体实施例中无损图像编码的过程示意图。如图3所示，该无损图像编码方法，其过程如下：
步骤一：将待编码的原始图像(记为P0)下采样，例如P0的分辨率是1024×768，得到一个水平和垂直分辨率都是原始图像二分之一的低分辨率图像(记为P1)，P1的分辨率是512×384；下采样方法可以采用现有技术，本发明不以此为限。
步骤二：利用JPEG2000有损模式编码低分辨率图像P1，得到一个扩展名为.JP2的文件，记为F1.JP2；
步骤三：利用JPEG2000解码F1.JP2，得到重构低分辨率图像，记为P1R，分辨率为512×384；
步骤四：求P1和P1R的差分图像，记为P1D，即P1D＝P1-P1R；
步骤五：用WINRAR编码差分图像P1D，得到一个扩展名为.RAR的文件，记为F1.RAR；
步骤六：上采样低分辨率图像P1，得到一个分辨率和原始图像P0相同的图像，记为P0R；上采样方法也可以采用现有技术；
步骤七：求原始图像P0和P0R的差分图像，记为P0D，即P0D＝P0-P0R；
步骤八：利用WINRAR编码差分图像P0D，得到一个扩展名为.RAR的文件，记为F0.RAR；
步骤九：把F1.JP2、F1.RAR和F0.RAR作为原始图像P0的编码数据。
综上所述，本发明一种无损图像编码方法及装置结合有损模式编码(例如JPEG2000)和无损文件压缩工具(例如WINRAR)的优点，利用有损模式编码(例如JPEG2000)和无损文件压缩工具(例如WINRAR)实现图像的无损压缩编码和渐进传输，并且在渐进传输过程中可以直接保存有损图像数据，不需要重新编码。
上述实施例仅例示性说明本发明的原理及其功效，而非用于限制本发明。任何本领域技术人员均可在不违背本发明的精神及范畴下，对上述实施例进行修饰与改变。因此，本发明的权利保护范围，应如权利要求书所列。
Claims (10)
1.一种无损图像编码方法，包括如下步骤：
步骤S1，对待编码的原始图像P0进行下采样，得到一个低分辨率图像P1；
步骤S2，对所述低分辨率图像P1进行有损模式编码，获得有损模式编码结果；
步骤S3，根据所述有损模式编码结果获得重构低分辨率图像，利用无损压缩工具编码所述重构低分辨率图像与低分辨率图像P1的差分图像，获得低分辨率差分图像编码结果；
步骤S4，对所述低分辨率图像P1进行上采样，得到一个分辨率与所述原始图像P0相同的上采样图像P0R；
步骤S5，利用无损文件压缩工具编码所述原始图像P0与所述上采样图像P0R的差分图像，得到高分辨率差分图像编码结果；
步骤S6，将所述有损模式编码结果、低分辨率差分图像编码结果、高分辨率差分图像编码结果作为所述原始图像P0的编码数据。
2.如权利要求1所述的一种无损图像编码方法，其特征在于：于步骤S1中，对待编码的原始图像P0下采样，得到一个水平和垂直分辨率都是原始图像二分之一的低分辨率图像P1。
3.如权利要求2所述的一种无损图像编码方法，其特征在于：于步骤S2中，利用JPEG2000有损模式编码所述低分辨率图像P1，得到所述有损模式编码结果。
4.如权利要求3所述的一种无损图像编码方法，其特征在于，步骤S3进一步包括：
步骤S300，对所述有损模式编码结果进行解码，得到重构低分辨率图像P1R；
步骤S301，计算所述低分辨率图像P1和重构低分辨率图像P1R的差分图像P1D；
步骤S302，利用无损文件压缩工具编码所述差分图像P1D，得到所述低分辨率差分图像编码结果。
5.如权利要求4所述的一种无损图像编码方法，其特征在于：于步骤S300中，利用JPEG2000解码所述有损模式编码结果，得到所述重构低分辨率图像P1R。
6.如权利要求5所述的一种无损图像编码方法，其特征在于：于步骤S302中，所述无损文件压缩工具包括但不限于WINRAR、WINZIP以及7-ZIP。
7.如权利要求4所述的一种无损图像编码方法，其特征在于，步骤S5进一步包括:
步骤S500，计算所述原始图像P0与所述上采样图像P0R的差分图像；
步骤S501，利用无损文件压缩工具编码所述差分图像P0D，得到所述高分辨率差分图像编码结果。
8.如权利要求7所述的一种无损图像编码方法，其特征在于：所述无损文件压缩工具包括但不限于WINRAR、WINZIP以及7-ZIP。
9.一种无损图像编码装置，包括：
下采样单元，用于对待编码的原始图像P0进行下采样，得到一个低分辨率图像P1；
有损模式编码单元，用于对所述低分辨率图像P1进行有损模式编码，获得有损模式编码结果；
低分辨率差分图像编码单元，用于根据所述有损模式编码结果获得重构低分辨率图像，利用无损压缩工具编码所述重构低分辨率图像与低分辨率图像P1的差分图像，获得低分辨率差分图像编码结果；
上采样单元，用于对所述低分辨率图像P1进行上采样，得到一个分辨率与所述原始图像P0相同的上采样图像P0R；
高分辨率差分图像编码单元，用于利用无损文件压缩工具编码所述原始图像P0与所述上采样图像P0R的差分图像，得到高分辨率差分图像编码结果；
原始图像编码单元，用于将所述有损模式编码结果、低分辨率差分图像编码结果、高分辨率差分图像编码结果作为所述原始图像P0的编码数据。
10.如权利要求9所述的一种无损图像编码装置，其特征在于，所述低分辨率差分图像编码单元进一步包括：
解码单元，用于对所述有损模式编码结果进行解码，得到重构低分辨率图像；
低分辨率差分图像计算单元，用于计算低分辨率图像P1和重构低分辨率图像P1R的差分图像P1D；
第一无损编码单元，用于利用无损文件压缩工具编码所述差分图像P1D，得到所述低分辨率差分图像编码结果。
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