RU2122295C1 - Способ покадрового сжатия изображений - Google Patents
Способ покадрового сжатия изображений Download PDFInfo
- Publication number
- RU2122295C1 RU2122295C1 RU94016495A RU94016495A RU2122295C1 RU 2122295 C1 RU2122295 C1 RU 2122295C1 RU 94016495 A RU94016495 A RU 94016495A RU 94016495 A RU94016495 A RU 94016495A RU 2122295 C1 RU2122295 C1 RU 2122295C1
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- block
- image
- deviations
- dct
- pixels
- Prior art date
Links
Images
Landscapes
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
Abstract
Заявляемое техническое решение относится к области цифровой обработки изображений и может быть применено для компьютерной обработки изображений и обеспечения передачи нескольких программ телевизионного вещания в стандартном телевизионном канале. Технический результат выражается в повышении визуального качества восстановленного изображения при заданном коэффициенте сжатия или повышении коэффициента сжатия при заданном визуальном качестве восстановленного изображения. Этот технический результат получается за счет того, что в способе покадрового сжатия изображений формируют допустимые отклонения уровней каждого из пикселей компонент изображения, определяемые неоднородностью рельефа компонент в окрестности пикселя, итерационной процедурой изменяют матрицу квантования преобразованных двумерным дискретным косинусным преобразованием блоков компонент путем ее деления на заданные коэффициенты точности передачи до тех пор, пока погрешности восстановления изображений в каждом из пикселей не станут меньше сформированных допустимых отклонений. 2 ил.
Description
Заявляемое техническое решение относится к области цифровой обработки изображений и может быть применено для компьютерной обработки изображений и обеспечения передачи нескольких программ телевизионного вещания в стандартном телевизионном канале.
Известен наиболее простой способ покадрового сжатия изображений, основанный на применении дифференциальной импульсно-кодовой модуляции и нелинейной шкалы квантования [1].
Недостатками этого способа являются малый коэффициент сжатия и относительно большие ошибки при восстановлении изображений.
Наиболее близким по своей технической сущности к заявляемому техническому решению является способ покадрового сжатия изображений, соответствующий стандарту JPEG и включающий при кодировании изображений их разделение на компоненты (яркости и цветности), разбиение каждой из компонент на блоки размером Nк•Nк пикселей, двумерное дискретное косинусное преобразование (ДКП) этих блоков, деление элементов матрицы ДКП на соответствующие элементы матрицы квантования, округление результатов деления с последующим их упорядочиванием и кодированием, а при восстановлении изображений декодирование, выделение последовательностей, характеризующих упомянутые блоки, умножение их на соответствующие элементы упомянутой матрицы квантования, осуществление обратного ДКП (ОДКП), восстанавливающего блоки компонент, определяющих восстановленное изображение [2].
Недостатки подобного способа покадрового сжатия изображений определяются наличием жесткой взаимосвязи между коэффициентом сжатия и конкретно используемой матрицей квантования. При этом всегда предполагается, что для преобразования всех блоков кадра используется только одна из возможных четырех матриц. Это приводит к тому, что при насыщенности изображения мелкими деталями на ровном поле возможно получить высокое качество восстановленного изображения только при малых коэффициентах сжатия (от 3 до 5). При больших коэффициентах сжатия визуальное качество восстанавливаемых изображений оказывается неудовлетворительным: мелкие детали изображений не воспроизводятся, в областях переходов яркости и цвета возникают сильно искажающие изображение эхо-сигналы, становятся заметными блоки изображения.
Технический результат, который может быть получен при осуществлении заявляемого технического решения, выражается в повышении визуального качества восстановленного изображения при заданном коэффициенте сжатия или повышении коэффициента сжатия при заданном визуальном качестве восстановленного изображения.
С целью получения этого технического результата в способе покадрового сжатия изображений, включающем при кодировании изображений их разделение на компоненты, разбиение каждой из компонент на блоки размером Nк•Nк пикселей, двумерное дискретное косинусное преобразование (ДКП) этих блоков, деление элементов матрицы ДКП на соответствующие элементы заданной матрицы квантования, округление результатов деления с последующим их упорядочиванием и кодированием, а при восстановлении изображений декодирование, выделение последовательностей, характеризующих упомянутые блоки, умножение их на соответствующие элементы упомянутой матрицы квантования, осуществление ОДКП, восстанавливающего блока компонент, определяющих восстанавливаемое изображение, параллельно с ДКП блоков компонент изображения формируют допустимые отклонения уровней каждого из пикселей компонент изображения, определяемые неоднородностью рельефа компонент в задаваемой окрестности пикселя и вычисляемые с использованием взвешенных пространственных производных и (или) их порядковых статистик, перед упомянутым округлением результаты деления элементов матрицы ДКП на соответствующие элементы заданной матрицы квантования дополнительно умножают на один из задаваемой последовательности коэффициентов точности передачи, затем после округления восстанавливают уровни каждого из пикселей преобразованного блока путем деления на указанный коэффициент точности передачи, умножения на соответствующие элементы матрицы квантования и ОДКП, формируют отклонения уровней каждого из пикселей преобразованного блока от уровней соответствующих пикселей исходного блока и сравнивают их с упомянутыми допустимыми отклонениями, по результатам сравнения при превышении отклонений уровней пикселей блока допустимых значений изменяют коэффициент точности передачи и производят указанное выше восстановление блока и сравнение отклонений уровней его пикселей с допустимыми отклонениями до тех пор, пока отклонения уровней всех пикселей блока станут меньше допустимых, затем производят упорядочивание данных преобразования, их кодирование, а также кодирование определенного итерационной процедурой коэффициента точности передачи, при восстановлении изображений декодируются также и коэффициенты точности передачи, на которые делятся все коэффициенты ОДКП, восстанавливающего блоки компонент изображений.
На фиг. 1 изображен один из возможных вариантов структурной схемы устройства для реализации способа покадрового сжатия изображений.
На фиг. 2 изображен другой вариант структурной схемы блока кодирования одной компоненты изображения, входящего в состав устройства фиг. 1.
Устройство, изображенное на фиг. 1, содержит входящие в схему кодирования изображений последовательно соединенные блок 2 цифровой памяти цветных изображений, блок 2 разделения изображений на компоненты, выходы которого параллельно подключены к блокам 3, 4, 5 кодирования компонент изображения. Каждый из блоков кодирования компонент содержит схемы 6 выделения блоков компонент, к входу которой подключена схема 7 формирования допустимых отклонений, а к выходу - формирователь 8 разностей и последовательно соединенные дискретный косинусный преобразователь (ДКП) 9, делитель 10 на матрицы квантования, умножитель 11, на коэффициент точности передачи, схема 12 округления, делитель 13 на коэффициент точности передачи, умножитель 14 на матрицу квантования и ОДКП 15, соединенный своим выходом с вторым входом формирователя 8. Выходы схемы 7 и формирователя 8 через схему 16 сравнения подключены к коммутатору кода 17 коэффициента точности передачи, один из выходов которого соединен параллельно с вторыми входами умножителя 11 и делителя 13, а другой выход - с одним из входов схемы 18 упорядочивания данных, связанной вторым входом с выходом схемы округления 12, а выходом - с одним из входов блока памяти 19, другие входы которого подключены к остальным блокам кодирования компонент изображения, а выход - через кодирующее устройство 20 с выходом схемы кодирования изображений, синхронизация всех блоков которой осуществляется синхронизатором 21 кодера. Сигнал с выхода схемы кодирования изображений через канал передачи 22 сжатых изображений подается на схему восстановления изображений, содержащую последовательно соединенные декодирующее устройство 23 и блок 24 памяти, выходы которого подключены через блоки 25, 26, 27 декодирования компонент изображения к входам блока 28 памяти компонент изображения, связанного с воспроизводящим устройством 29. Каждый из блоков декодирования изображений содержит соединенные с соответствующим выходом блока 24 схему 30 выделения блоков ДКП и схему 31 выделения коэффициентов точности передачи. Выход схемы 30 через умножитель 32 на матрицу квантования и делитель 33 на коэффициент точности передачи, второй вход которого соединен со схемой 31, подключен к ОДКП 34. Выход ОДКП 34 является выходом блока декодирования компонент изображения. Синхронизация работы всех элементов схемы восстановления изображений осуществляется синхронизатором 35 декодера.
Структурная схема блока кодирования компоненты изображения, приведенная на фиг. 2, содержит те же элементы, что и блок 3 на структурной схеме фиг. 1. Соединение этих блоков иное.
Выход блока 2 (фиг. 1) также подключен к входу схемы 7 формирования допустимых отклонений и к последовательно соединенным схеме 6 выделения блоков компонент, преобразователю 9 (ДКП), делителю 10 на матрицу квантования, умножителю 11 на коэффициент точности передачи, схеме 12 округления и схеме 18 упорядочивания данных. Вход и выход схемы 12, кроме того, подключены к входам формирователя 8 разностей, выход которого через делитель 13 на коэффициент точности передачи, умножитель 14 на матрицу квантования и преобразователь 15 (ОДКП) соединен с одним из входов схемы 16 сравнения, подключенной своим вторым входом к выходу схемы 7, а выходом - к входу коммутатора 17 кода коэффициента точности передачи. Один из выходов коммутатора 17 подключен к управляющим входам умножителя 11 и делителя 13, а второй выход - к управляющему входу схемы 18.
Сущность предлагаемого способа состоит в следующем.
Цель проводимых преобразований над представленным в цифровом виде цветным изображением состоит в достижении наибольшего сжатия цифровой информации при максимальном визуальном соответствии восстановленного и исходного изображений.
Очевидной причиной недостаточного визуального соответствия исходного и преобразованного изображений, содержащих мелкие детали и переходы яркости и цвета на равномерном фоне, при применении стандартного способа обработки является использование постоянной матрицы квантования, резко ограничивающей верхние спектральные компоненты применяемого дискретного преобразования, в частности косинусного (ДКП).
Цель предлагаемого способа - устранить этот недостаток за счет изменения матрицы квантования в зависимости от вида передаваемой в каждом блоке компоненты изображения информации. Изменение матрицы квантования предлагается осуществить путем деления на изменяющийся по заранее задаваемому закону коэффициент точности передачи. При этом после двумерного дискретного косинусного преобразования и квантования элементов образов блоков компонент изображения производится восстановление искаженного изображения, вычисление разностей исходного и восстановленного изображений, сравнение этих разностей с формируемыми допустимыми отклонениями значений каждого из пикселей компонент изображения. По результатам сравнения в случае, если изменения значений пикселей превышают допустимые отклонения, производится итерационное изменение коэффициента точности передачи, обеспечивающее уменьшение ошибок преобразования.
Устройство для реализации предложенного способа работает следующим образом.
Кадр цветного изображения обычно представляет собой либо двухмерный массив скалярных компонент при дискретизации полного цветового ТВ сигнала (SEKAM, PAL или NTSC), либо двухмерный массив векторов, состоящий из трех скалярных компонент, соответствующих величинам цветовых составляющих R, G, B. Этот массив данных заполняется в блоке 1 цифровой памяти цветных изображений (фиг. 1). В блоке 2 путем либо декодирования массива полного цветового ТВ-сигнала, либо линейной комбинацией R, G, B - данных и необходимой их фильтрацией создаются компоненты изображения (обычно, яркостная составляющая Y и цветоразностные сигналы U и V), которые используются при сжатии информации об изображении. Разделенные компоненты изображения поступают на соответствующие блоки 3, 4, 5 их кодирования, по структурной схеме не отличающиеся друг от друга.
Рассмотрим алгоритмы преобразования компоненты яркости, поступающей на блок 3. Схема 6 выделения блоков компоненты обеспечивает последовательную подачу кодов Nк•Nк пикселей компоненты изображения. Обычно применяется размер блоков, соответствующий Nк=8.
К выходу компоненты блока 2 подключена также схема 7 формирования допустимых отклонений восстановленного изображения определяемых неоднородностью рельефа компонент в задаваемой окрестности пикселя и вычисляемых с использованием взвешенных пространственных производных и(или) их порядковых статистик.
Один из вариантов вычисления допустимых отклонений может определяться соотношением
где
X(n,m) - величина пикселя в точке (n,m);
а (o,O) = 1;
а (K, l)≤ а (0,0) - коэффициенты взвешивания;
Ko - коэффициент пропорциональности.
где
X(n,m) - величина пикселя в точке (n,m);
а (o,O) = 1;
а (K, l)≤ а (0,0) - коэффициенты взвешивания;
Ko - коэффициент пропорциональности.
Другой вариант расчета величины G(i, j) (с использованием порядковых статистик)
K = round(f•l+g); [K]≤z; [l]≤z.
где параметры f и g определяют направление прямой, по которой производится поиск максимума производной.
K = round(f•l+g); [K]≤z; [l]≤z.
где параметры f и g определяют направление прямой, по которой производится поиск максимума производной.
Сформированные таким образом допустимые отклонения определяют возможные изменения величин пикселей компоненты при ее восстановлении после преобразования, обеспечивающего сжатие изображений.
Очевидно, что G (i,j) тем меньше, чем пиксель с координатами (i, j) расположен дальше от перехода или одиночного элемента компоненты изображения. При выборе величин таких, что искажения изображений оказываются незаметными или малозаметными, сжатие компоненты оказывается наибольшим для заданного визуально допустимого уровня искажения.
Выделенные схемой коды блока компоненты изображения размером 8х8 пикселей параллельно поступают на формирователь 8 разностей и дискретный косинусный преобразователь (ДКП) 9. Использование ДКП переводит блок компоненты изображения в образ, величины элементов которого статистически значительно менее зависимы друг от друга. Следовательно, закодировав этот образ, можно получить меньший объем информации, чем при непосредственном кодировании элементов блока компоненты.
Двумерное дискретное косинусное преобразование, переводящее элементы X (i, j) блока компоненты в элементы образа F (u, v), имеет вид
, (3)
где
U, V = 0,...., N - 1; C (0) C (K>0) = 1, N = 8.
, (3)
где
U, V = 0,...., N - 1; C (0) C (K>0) = 1, N = 8.
Это преобразование является самым распространенным способом обработки цифровых изображений и дает результаты, вплотную приближающиеся к результатам применения преобразования Карунена-Лоэва. Результат вычисления элементов образа F(u, v) в делителе 10 подвергается делению на элементы матрицы квантования Q (u, v), в умножителе 11 умножается на коэффициент точности передачи K, а в схеме 12 подвергается округлению, поскольку на вход кодирующего устройства необходимо подавать последовательность дискретных символов,
Таким образом, результат вычисления ДКП подвергается квантованию в соответствии с формулой
Fq(u,v) = round[K•F(u,v)/Q(u,v)] (4)
где
u, v = 0,....7.
Таким образом, результат вычисления ДКП подвергается квантованию в соответствии с формулой
Fq(u,v) = round[K•F(u,v)/Q(u,v)] (4)
где
u, v = 0,....7.
Применение таблицы коэффициентов квантования различных для разных компонент ДКП объясняется тем, что человеческий глаз имеет различную субъективную чувствительность к различным пространственным частотам, и при передаче более высокочастотных компонент допустима, в общем, большая погрешность.
В соответствии со стандартом jPEG для всех блоков каждой компоненты изображения должна применяться одна и та же таблица Q (u, v) (K = coust), например, Международный Консультативный Комитет Радио (МККР) рекомендует использовать эмпирически полученные матрицы, различные для сигнала яркости и цветоразностных сигналов.
Матрица квантования сигнала яркости.
16 11 10 16 24 40 51 61
12 12 14 19 26 58 60 55
14 13 16 24 40 57 69 56
14 17 22 29 51 87 80 62
18 22 37 56 68 109 103 77
24 35 55 64 81 104 113 92
49 64 78 87 103 121 120 101
92 92 95 98 112 100 103 99
Матрица квантования цветоразностных сигналом.
12 12 14 19 26 58 60 55
14 13 16 24 40 57 69 56
14 17 22 29 51 87 80 62
18 22 37 56 68 109 103 77
24 35 55 64 81 104 113 92
49 64 78 87 103 121 120 101
92 92 95 98 112 100 103 99
Матрица квантования цветоразностных сигналом.
17 18 24 47 99 99 99 99
18 21 26 66 99 99 99 99
24 26 56 99 99 99 99 99
47 66 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
Стандартом JPEG предусмотрена возможность использования различных матриц квантования (но не более 4-х), но для данного конкретного изображения предусматривается использование лишь одной матрицы квантования для каждой из компонент изображения.
18 21 26 66 99 99 99 99
24 26 56 99 99 99 99 99
47 66 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
99 99 99 99 99 99 99 99
Стандартом JPEG предусмотрена возможность использования различных матриц квантования (но не более 4-х), но для данного конкретного изображения предусматривается использование лишь одной матрицы квантования для каждой из компонент изображения.
В предлагаемом способе предусматривается изменять матрицу квантования путем деления ее элементов на переменный коэффициент K в зависимости от требуемой точности восстановления элементов данного передаваемого блока компоненты изображения.
С этой целью процесс квантования производится в несколько циклов. Один из вариантов циклического определения величины K может быть описан следующим образом.
Первоначально выбирается минимальный из используемых дискретных значений коэффициента K = Kmin. Очевидно, что в этом случае при восстановлении пикселей блока ошибки преобразования могут быть максимальными.
После проведения операции квантования ее результаты с выхода схемы 12 округления (фиг. 1) подаются на последовательно включенные делитель 13 на коэффициент точности передачи, умножитель 14 на матрицу квантования и преобразователь 15 ОДКП.
Таким образом, на выходе ОДКП вместо дискретных значений пикселей X(i, j) выделяются отсчеты
, (5)
где
(1/K)•Q(u, v)•round[K•F(u, v)/Q(u•v). (6)
В начальном цикле определения коэффициента K его величина равна Kmin, и результаты восстановления значений отсчетов поступают на формирователь разностей
Величины Gp1 (i, j) далее подаются на схему 16 сравнения с допустимыми отклонениями G (i, j) (см. соотношение (1) и (2)). В случае, если величина Gp1(i, j) оказывается больше заданного допустимого отклонения хотя бы в одной или в нескольких точках обрабатываемого блока компоненты, коммутатор 17 кода коэффициента точности передачи K обеспечивает переключение его на величину K2>K1=Kmin.
, (5)
где
(1/K)•Q(u, v)•round[K•F(u, v)/Q(u•v). (6)
В начальном цикле определения коэффициента K его величина равна Kmin, и результаты восстановления значений отсчетов поступают на формирователь разностей
Величины Gp1 (i, j) далее подаются на схему 16 сравнения с допустимыми отклонениями G (i, j) (см. соотношение (1) и (2)). В случае, если величина Gp1(i, j) оказывается больше заданного допустимого отклонения хотя бы в одной или в нескольких точках обрабатываемого блока компоненты, коммутатор 17 кода коэффициента точности передачи K обеспечивает переключение его на величину K2>K1=Kmin.
В этом случае операции, осуществляемые блоками 11, 12, 13, 14, 15 и 16, производятся повторно. При этом, если и при K2 окажется, что новая величина Gp2(i, j) также больше заданного допустимого отклонения G(i, j), процесс изменения величины K будет продолжен до тех пор, пока либо выполнится неравенство Gpn(i, j)<G(i, j) для всех значений (i, j), либо величина K станет равной Kmax из всех используемых дискретных значений коэффициента точности передачи.
Процесс определения необходимого коэффициента точности передачи может производиться и иным образом. Например, по величине минимального допустимого отклонения величины пикселя в преобразуемом блоке компоненты первоначально вычисляется некоторая исходная величина K = Kн. Она и используется как начальная величина K. Затем терационный процесс продолжается до тех пор, пока Gpn(i, j)>G(i,j)≥Gp(n=1)(i,j). В качестве значения коэффициента точности передачи принимается величина K = K(n-1).
По окончании итеративного процесса определения величины коэффициента K точности передачи коммутатор 17 кода коэффициента точности передачи формирует команду начала работы схемы 18 упорядочивания данных, в которой производится, например, последовательная запись кода, характеризующего коэффициент точности передачи, а также Z - упорядоченные данные на выходе схемы 12 кодов элементов образа преобразованного блока компоненты изображения. По окончании цикла обработки данного блока схема 6 обеспечивает выделение следующего блока компоненты изображения (слева направо, сверху вниз) и процесс преобразований сигнала повторяется.
Упорядоченные данные от схемы 18 последовательно записывают в блоке 19 памяти преобразованного образа всех компонент изображения и преобразуются кодирующим устройством 20 в последовательный цифровой код, который может быть передан по каналу передачи сжатых изображений 22 (блоки, обеспечивающие операции помехоустойчивого кодирования и модуляции-демодуляции в случае использования стандартных каналов связи, на структурной схеме фиг. 1 не показаны).
Синхронизация работы всех блоков (1 - 20) схемы кодирования осуществляется синхронизатором 21, обеспечивающим последовательно выполняемые операции:
запись цифровых кодов изображения в блок 1;
операцию разделения изображений на компоненты в блоке 2;
параллельное кодирование компонент изображения в блоках 3, 4 и 5;
запись образов компонент изображения в блок 19;
кодирование сжатой информации блоком 20.
запись цифровых кодов изображения в блок 1;
операцию разделения изображений на компоненты в блоке 2;
параллельное кодирование компонент изображения в блоках 3, 4 и 5;
запись образов компонент изображения в блок 19;
кодирование сжатой информации блоком 20.
Кодирование каждой из компонент изображения осуществляется путем параллельного формирования допустимых отклонений схемой 7 и последовательного выполнения операций после выделения каждого из блоков компоненты схемой 6:
дискретного косинусного преобразования блоком 9;
деления матрицы ДКП на матрицу квантования схемой 10;
умножения на коэффициент точности передачи схемой 11;
округления полученных результатов в схеме 12;
деления на коэффициент точности передачи схемой 13;
умножения на матрицу квантования схемой 14;
обратного дискретного косинусного преобразования блоком 15;
формирования разностей дискретных значений пикселей исходного и преобразованного блока компоненты схемой 8;
сравнение этих разностей с допустимыми их отклонениями в схеме 16 и итерационное формирование кода коэффициента точности передачи коммутатором 17.
дискретного косинусного преобразования блоком 9;
деления матрицы ДКП на матрицу квантования схемой 10;
умножения на коэффициент точности передачи схемой 11;
округления полученных результатов в схеме 12;
деления на коэффициент точности передачи схемой 13;
умножения на матрицу квантования схемой 14;
обратного дискретного косинусного преобразования блоком 15;
формирования разностей дискретных значений пикселей исходного и преобразованного блока компоненты схемой 8;
сравнение этих разностей с допустимыми их отклонениями в схеме 16 и итерационное формирование кода коэффициента точности передачи коммутатором 17.
При невыполнении условия, при котором сформированные схемой 8 разности меньше допустимых отклонений и в случае если коэффициент точности передачи меньше заданной максимальной величины, процесс итеративного изменения коэффициента точности передачи коммутатором 17 и итеративного проведения указанных выше операций (после выделения блоков компоненты схемой 6) повторяется.
После окончательного определения кода коэффициента точности передачи коммутатором 17 производится упорядочивание полученных данных в схеме 18, выход которой является выходом блока кодирования каждой компоненты изображения.
С выхода канала передачи сжатых изображений данные поступают на схему восстановления изображений, на входе которой включены последовательно соединенные декодирующее устройство 23, обеспечивающее проведение операции, обратной операции кодирующего устройства 20, и блок памяти 24, в котором производится покомпонентная запись кодов образов блоком сжатого изображения и кодов коэффициентов точности передачи каждого из образов блоков.
Эти коды компонентно поступают на блоки 25, 26 и 27 декодирования компонент изображения, имеющих одинаковую структурную схему.
Схема 30 выделения блоков ДКП и схема 31 выделения коэффициента точности их передачи параллельно из блока памяти 24 выделяют коды образов блоков сжатого изображения и коэффициентов точности передачи, с использованием величин которых они преобразованы.
Все элементы ДКП умножаются в схеме 32 на матрицу квантования (операции, аналогичная операция, проводимой умножителем 14 блока кодирования) и затем делятся в схеме 33 на коэффициенты точности передачи блока (операция, аналогичная операции, проводимой делителем 13 блока кодирования). По окончании этих процедур ОДКП 34 производит восстановление блоков сжатой компоненты изображения, коды которых с выходов всех блоков декодирования компонент подаются на блок 28 памяти компонент изображения.
С выхода блока 28 коды подаются на воспроизводящее устройство 29. Синхронизация работы декодирующего устройства производится синхронизатором 35, обеспечивающим последовательное выполнение указанных выше операций.
Блок кодирования компонент изображения, структурная схема которого изображена на фиг. 2, работает следующим образом.
Схема 7 обеспечивает формирование допустимых отклонений значений всех пикселей компоненты изображения.
Последовательно соединенные схема 6, ДКП 9, делитель 10, умножитель 11 и схема 12 округления обеспечивают формирование образов блоков компоненты изображения. Разности входных и выходных данных схемы 12, создаваемые на выходе формирователя 8, преобразуются последовательно соединенными делителем 13, умножителем 14 и ОДКП 15 в отклонения восстановленных пикселей от исходных величин. Эти отклонения сравниваются в схеме 16 с допустимыми. По результатам сравнения коммутатором 17 кода коэффициента точности передачи производится изменение его величины, обеспечивая тем самым проведение описываемого выше итерационного процесса уменьшения ошибок преобразования.
По окончании итерационного процесса данные о коэффициенте точности передачи от коммутатора 17 и образ блока компоненты от схемы 12 округления через схему 18 упорядочивания данных подается на выход блока.
Результат заявляемого способа покадрового сжатия изображений показывает его эффективность.
При равном качестве восстанавливаемых изображений их сжатие по данному способу оказывается в полтора раза выше, чем при сжатии по методу в прототипе.
Определение коэффициента сжатия осуществлялось сравнением объемов информации исходного файла (первоначального изображения) и сжатого файла (передаваемых коэффициентов), обработанного с использованием вероятностного кодирующего устройства.
Источники информации
1. У. Прэтт. Цифровая обработка изображений, Кн. 2. Пер. с англ. - Мир, 1982, с. 731 - 735.
1. У. Прэтт. Цифровая обработка изображений, Кн. 2. Пер. с англ. - Мир, 1982, с. 731 - 735.
2. G. K. Wallace. The JPEG Still Picture Compression Standard Communication of the ACM. 1991, Vol, 34 N 4.
Claims (1)
- Способ покадрового сжатия изображений, включающий при кодировании сигналов изображений их разделение на компоненты, разбиение каждой из компонент на блоки размером Nк • Nк пикселей, двумерное дискретное косинусное преобразование (ДКП) этих блоков в матрицу ДКП, деление элементов матрицы ДКП на соответствующие элементы сформированной матрицы квантования, округление результатов деления, их запись в определенной последовательности, считывание и кодирование этой последовательности, а при восстановлении изображений включающий декодирование, выделение последовательности, характеризующей упомянутые блоки, умножение их на элементы упомянутой матрицы квантования, осуществление обратного ДКП полученных цифровых кодов и воспроизведение изображений, отличающийся тем, что одновременно с ДКП блоков компонент изображения формируют допустимые отклонения уровней каждого из пикселей компонент изображения путем вычисления неоднородности рельефа компонент в задаваемой окрестности пикселя с использованием взвешенных пространственных производных и/или их порядковых статистик, перед упомянутым округлением умножают результаты деления элементов матрицы ДКП на соответствующие элементы заданной матрицы квантования на один из задаваемой последовательности коэффициентов точности передачи блока, затем после округления результатов умножения восстанавливают уровни каждого из пикселей преобразованного блока путем деления результатов округления на коэффициент точности передачи умножения на элементы соответствующей матрицы квантования и ДКП блока, формируют отклонения уровней каждого из пикселей преобразованного блока от уровней соответствующих пикселей исходного блока и сравнивают их с упомянутыми отклонениями, изменяют коэффициент точности передачи при превышении отклонений уровней пикселей блока допустимых значений и производят указанное выше восстановление блока и сравнение отклонений уровней его пикселей с допустимыми отклонениями до тех пор, пока отклонения уровней всех пикселей блока станут меньше допустимых, затем производят запись получаемых результатов округления и коэффициента точности передачи, считывают их и кодируют, при восстановлении изображений декодируют также и коэффициенты точности передачи блоков, на которые делят все коэффициенты ДКП.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94016495A RU2122295C1 (ru) | 1994-04-29 | 1994-04-29 | Способ покадрового сжатия изображений |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
RU94016495A RU2122295C1 (ru) | 1994-04-29 | 1994-04-29 | Способ покадрового сжатия изображений |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU94016495A RU94016495A (ru) | 1996-01-20 |
RU2122295C1 true RU2122295C1 (ru) | 1998-11-20 |
Family
ID=20155546
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
RU94016495A RU2122295C1 (ru) | 1994-04-29 | 1994-04-29 | Способ покадрового сжатия изображений |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
RU (1) | RU2122295C1 (ru) |
Cited By (7)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8300698B2 (en) | 2006-10-23 | 2012-10-30 | Qualcomm Incorporated | Signalling of maximum dynamic range of inverse discrete cosine transform |
US8385424B2 (en) | 2006-06-26 | 2013-02-26 | Qualcomm Incorporated | Reduction of errors during computation of inverse discrete cosine transform |
RU2496139C2 (ru) * | 2006-06-26 | 2013-10-20 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Эффективные аппроксимации с фиксированной запятой прямого и обратного дискретных косинусных преобразований |
US8571340B2 (en) | 2006-06-26 | 2013-10-29 | Qualcomm Incorporated | Efficient fixed-point approximations of forward and inverse discrete cosine transforms |
RU2513907C2 (ru) * | 2009-10-22 | 2014-04-20 | Виаксесс | Способы передачи и приема потоков изображений, носитель информации, передающее устройство, модуль преобразования для этих способов |
RU2595756C2 (ru) * | 2009-10-30 | 2016-08-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Способ и устройство для кодирования и декодирования блока кодирования границы картинки |
RU2624103C2 (ru) * | 2012-09-06 | 2017-06-30 | Сан Пэтент Траст | Способ кодирования изображений, способ декодирования изображений, устройство кодирования изображений, устройство декодирования изображений и устройство кодирования и декодирования изображений |
-
1994
- 1994-04-29 RU RU94016495A patent/RU2122295C1/ru active
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
Журнал "Communication of the ACM" April, 1991 vol. 34, N 4. * |
Cited By (10)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8385424B2 (en) | 2006-06-26 | 2013-02-26 | Qualcomm Incorporated | Reduction of errors during computation of inverse discrete cosine transform |
RU2496139C2 (ru) * | 2006-06-26 | 2013-10-20 | Квэлкомм Инкорпорейтед | Эффективные аппроксимации с фиксированной запятой прямого и обратного дискретных косинусных преобразований |
US8571340B2 (en) | 2006-06-26 | 2013-10-29 | Qualcomm Incorporated | Efficient fixed-point approximations of forward and inverse discrete cosine transforms |
US8606023B2 (en) | 2006-06-26 | 2013-12-10 | Qualcomm Incorporated | Reduction of errors during computation of inverse discrete cosine transform |
US8699810B2 (en) | 2006-06-26 | 2014-04-15 | Qualcomm Incorporated | Efficient fixed-point approximations of forward and inverse discrete cosine transforms |
US8300698B2 (en) | 2006-10-23 | 2012-10-30 | Qualcomm Incorporated | Signalling of maximum dynamic range of inverse discrete cosine transform |
RU2513907C2 (ru) * | 2009-10-22 | 2014-04-20 | Виаксесс | Способы передачи и приема потоков изображений, носитель информации, передающее устройство, модуль преобразования для этих способов |
RU2595756C2 (ru) * | 2009-10-30 | 2016-08-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Способ и устройство для кодирования и декодирования блока кодирования границы картинки |
RU2595613C2 (ru) * | 2009-10-30 | 2016-08-27 | Самсунг Электроникс Ко., Лтд. | Способ и устройство для кодирования и декодирования блока кодирования границы картинки |
RU2624103C2 (ru) * | 2012-09-06 | 2017-06-30 | Сан Пэтент Траст | Способ кодирования изображений, способ декодирования изображений, устройство кодирования изображений, устройство декодирования изображений и устройство кодирования и декодирования изображений |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US4987480A (en) | Multiscale coding of images | |
KR100290983B1 (ko) | 데이터를 혼합 및 혼합해제 하는 데이터 재형성 방법과 그 장치 | |
US5146324A (en) | Data compression using a feedforward quantization estimator | |
US5757973A (en) | Compression of image data seperated into frequency component data in a two dimensional spatial frequency domain | |
JP4559622B2 (ja) | 知覚的に無損失の画像をもたらす2次元離散ウェーブレット変換に基づくカラー画像の圧縮 | |
EP0577258B1 (en) | Image compressing and restoration using orthogonal function pattern | |
JP2003235043A (ja) | 連続画像の適応型復号装置 | |
JP3298915B2 (ja) | 符号化装置 | |
EP0227439A2 (en) | Method of and apparatus for transmitting digital data and apparatus for decoding digital data | |
EP0640908A1 (en) | Noise reduction in image signals | |
GB2252021A (en) | Data compression | |
JPH0630391A (ja) | 大域ブロック変換を用いた圧縮画像データに頑強性を付与するための装置および方法 | |
EP0842586B1 (en) | Jpeg compression circuit with filtering | |
WO1993014600A1 (en) | Method and apparatus for compression and decompression of color image data | |
CN104205845A (zh) | 具有统一位宽乘法器的lm模式 | |
US5909254A (en) | Digital image processor for color image transmission | |
RU2122295C1 (ru) | Способ покадрового сжатия изображений | |
KR20000062277A (ko) | 압축 데이터로부터 고주파 성분을 복구하기 위한 추정기 | |
US6396955B1 (en) | Image compression and expansion device | |
US5793428A (en) | Self-encoded deltas for digital video data transmission | |
CN1198044A (zh) | 图像信号编码设备和图像信号解码设备 | |
JP3297742B2 (ja) | 画像再生装置及び画像再生方法 | |
KR0132895B1 (ko) | 적응 양자화 기능을 갖는 영상압축 및 신장방법과 그 장치 | |
JP2806944B2 (ja) | デイジタル信号の分解能を改善する方法 | |
WO1991019272A1 (en) | Improved image compression system |