专利名称：一种得到高压缩性能的图像存储格式的方法
技术领域：
本发明涉及一种得到高压缩性能的图像存储格式的方法，属于计算机图像处理技术领域。
背景技术：
图像文件的体积大，在图像文件的传输中这是个很大的麻烦。如在网络上，图像文件大，传送时间就长，使得网络上传送的信息非常拥挤。图像文件的一个主要性能指标是，以尽可能少的字节来表达图像，即图像文件的体积要小。具体说来，图1所示的图，用BMP格式是442k，用IFF格式是113k，用GIF格式是7.72k。因此在网络上传送这同一幅图，假定BMP格式需要1秒，那么用IFF格式和GIF格式则分别只要0.256秒和0.017秒。由于目前的网络上，图像文件的传输用量大，具有高压缩性能的图像格式产生的经济效益就极其可观。图像传输速度快，也提高了网络服务的质量，使得采用高压缩性能的图像存储格式的网站具有更强的竞争力。当前卫星上获得的地理信息，具有海量的图像文件，高性能的图像存储格式可以大大解决把图像传送到地面接受站的瓶颈问题。另外在军事上，提高图像文件的传送速度至关重要，图像文件体积小也能提高传送过程中的保密性。
正由于高压缩性能的图像存储格式无论从经济上军事上都那么重要，而目前压缩性能最好的图像格式如GIF，对图1格式编写，压缩后图像的体积仍为7.72k字节，不很理想。
发明内容
本发明的目的是为了进一步提高图像的压缩性能，提供一种得到高压缩性能的图像存储格式的方法。
本发明的技术方案是这样来实现的，它借助于边界标定的自动机和新的顶点链编码法，通过顶点链编码图像记录，顶点链编码的图像单元搜索，图像扫描，三进制编码，顶点链编码的图像还原。具体的步骤为1、图像的正方形点阵上有三种顶点，分别用1、2、3代表，沿着一个方向依此记录相应的顶点，即为顶点链编码对单元图像的记录；2、用边界标记自动机自动产生图像单元顶点链编码；3、用3进制数记录链编码起点的坐标。
本发明是在顶点链编码以及已公开的边界标定自动机(顾国庆，陈可Region-Labeling-Automata for Image in Square，Triangular and HexagonalLattice，Advances in Computer and information Technology，The Journal of ThreeDimensional Images，Vol.17，No.1(2003)161-165.)的基础上，发明了一种新的图像格式，取名为VCC文件。目前已经对于二值图像(即黑白图像)编制完成了编码和图像显示的软件。该图像格式的突出优点是图像的高压缩性能方面超过了目前所有的图像存储格式。在图像的高压缩性能方面高于现有的记录，而且提高的幅度也特别显著，对图1所示的图像进行了实验，用Photoshop上的各种图像格式编写了这幅图，也用VCC格式编写了同一幅图，得到的结果汇总在表1中。
表1.各种图像格式性能的比较从表1的数据可以清楚地看到，对于黑白图像，现有的图像格式中GIF格式的压缩性能最好，而我们定义的VCC格式居然还是巨大幅度地超越了它。用VCC格式传输这幅图，所化的时间可缩短到现有格式的0.345。所有的图像文件都可以用通用的压缩软件进行压缩，以便进一步提高传输效率。表1中的第三栏是经压缩后的各种图像格式文件的体积。压缩后PCX文件最小，为6.43k。但VCC进一步缩小，达到1.63k。二者的比例为3.94∶1，接近4倍。我们任选了20幅图，对VCC的压缩性能进行统计意义上的评估研究。对于GIF格式，这20个文件的体积为250k，VCC的体积则为135k，只有近一半的体积。进行压缩后，GIF格式的体积为249k，VCC的体积为99k，为原来的3分之1强。应该指出的是，所有这些图像格式和压缩都是在无损的条件下实施的，因此对于科学研究十分重要，也有更为广泛的应用。
图1为任意选定的1幅二值数字图像；图2为边界标定自动机的状集合；图3为自动机的状态迁移图。
具体实施例方式
具体步骤为1、采用链编码的方法进行图像的记录，图像的正方形点阵上有三种顶点，分别用1、2、3代表，沿着一个方向依此记录相应的顶点，即为顶点链编码对单元图像的记录，通过记录图形的边界来记录图像。在正方形点阵图像中，沿着边界，通过标记边界像素顶点可以记录图形；2、用二值图像的自动搜索方法对图像的边界进行自动搜索，对于八近邻的图像，我们定义了如下的边界标定自动机自动机的状态集合如图2所示。其中带×号的像素是自动机的当前位置，带箭头的像素为自动机前一时刻的位置，箭头表示自动机行走的方向，黑色像素是边界。
对于状态A，自动机的状态变化规则如图2所示。图中，大箭头左面是当前时刻自动机的状态，大箭头右面是下一时刻自动机的状态，带小圆圈的像素需要检查是否为边界，方框内的数字是自动机给出的链编码。利用对称性质，可以方便地得到状态B，状态C和状态D的状态迁移图和有关的子链编码。根据以上的方法，自动机就会自动地按规定的方向沿着图形的边界行走，同时给出图形边界的链编码。
3、图像的扫描记录，我们提出了图形扫描记录方法来记录图像。我们定义一个增广矩阵，矩阵的列比图像矩阵大1，第一列都赋0值。从增广矩阵的第一列开始对图像进行扫描，当扫描遇到不同值的像素时，为图形的边界，记录坐标，启动边界标定自动机得到和记录图形边界的链编码。
把图像中每一图形的每一边界的起点以及边界链编码记录下来，这就是我们设计的记录图形链编码的扫描记录方法。
4、三进制编码，链编码中只用了三个记号，利用这个优点可以使新的图形格式具有高的压缩比。我们采用了一种新的编码方法来记录图形边界的坐标和链编码。我们用两个字为编码单位，因此可以有四个有效编码，其中的三个分别代表链编码中的1，2，3三个码，剩下的一个有效编码我们就作为标识符，记为“/”。我们的编码方法为x1/y1/链编码1/x2/y2/链编码2，…xn/yn/链编码n对于图形的坐标，为了能使用以上的编码规则，我们采用3进制的数字表示方法。
5、图像的还原显示，根据图像编码在计算机屏幕上重新显示图像，包括写出图形的边界和在边界内填充。我们采用了新的边界填充方法。我们利用链编码的特性，首先找出代表边界曲线极大值或极小值的线段，逐行扫描回显图像时，当通过边界时，若为标识的极大或极小线段，符号标志器不变号，否则编号。这样就可以简化填充程序。
权利要求
1.一种得到高压缩性能的图像存储格式的方法，其特征在于，它根据边界标定自动机和顶点链编码法，通过顶点链编码图像记录，顶点链编码的图像单元搜索，图像扫描，三进制编码，顶点链编码的图像还原；具体的步骤为(1)像的正方形点阵上有三种顶点，分别用1、2、3代表，沿着一个方向依此记录相应的顶点，即为顶点链编码对单元图像的记录；(2)用边界标记自动机自动产生图像单元顶点链编码；(3)用3进制数记录链编码起点的坐标。
全文摘要
本发明涉及一种得到高压缩性能的图像存储格式VCC的方法，其特点是，它根据边界标定的自动机和顶点链编码法，通过顶点链编码图像记录，顶点链编码的图像单元搜索，图像扫描，三进制编码，顶点链编码的图像还原；具体的步骤为用图像的正方形点阵上有三种顶点，分别用1、2、3代表，沿着一个方向依此记录相应的顶点，即为顶点链编码对单元图像的记录；用边界标记自动机自动产生图像单元顶点链编码；用3进制数记录链编码起点的坐标。用此方法获得的VCC图像格式的突出优点是图像的高压缩性能方面超过了目前所有的图像存储格式。
文档编号G06T9/00GK1540587SQ03116519
公开日2004年10月27日 申请日期2003年4月21日 优先权日2003年4月21日
发明者顾国庆 申请人:上海理工大学