一种基于图像分布的固定码率实时帧缓存压缩系统的制作方法

1.本发明涉及计算机图形学领域，具体为一种基于图像分布的固定码率实时帧缓存压缩系统。


背景技术：

2.帧缓存压缩(framebuffer compression)是针对大分辨显示帧缓存较大，在某些特定场景中存储设备的容量或者带宽不能满足大分辨率帧缓存的需求，需要引入帧缓存压缩技术来降低帧缓存的大小，从而满足存储设备的容量或者带宽需求。
3.帧缓存压缩系统区别于其他图像技术的区别是:1.对压缩速度敏感：由于帧缓存压缩系统用于压缩帧缓存，而帧缓存直接对应显示终端，实时性要求高，因此为了不影响实际的显示，压缩速度必须快。2.资源消耗敏感：各种复杂的应用场景希望帧缓存压缩系统尽可能简单。3.对精度要求一般：不要求无损压缩，可以一定程度接受有损压缩，但是希望与原图尽可能一致。4.解压要求简单：实时显示需要实时解压数据，因此希望解压速度快。
4.专利号为cn104780374a的中国发明专利申请提出了一种基于亮度的帧缓存有损压缩方法及设备，该方法将帧缓存在yuv色域中对y进行量化编码，从而实现帧缓存压缩。该方法基于一个像素块中亮度是连续的假设，在图像边界处会造成颜色失真。为此我们提供一种图像失真少、压缩速度快的实时帧缓存压缩方案。用于解决上述问题。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种基于图像分布的固定码率实时帧缓存压缩系统，以解决上述背景技术中提出的问题。
6.为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：一种基于图像分布的固定码率实时帧缓存压缩系统，包括：
7.输入模块，输入图像块数据；
8.压缩模块，对输入图像块数据进行单分布压缩和双分布压缩，分别得到压缩结果和压缩量化误差；
9.输出模块，比较量化误差，选择较小的压缩结果，输出压缩数据。
10.解压模块，根据压缩数据，判断图像块属于哪种压缩类型，根据权重和端点插值出当前像素值。
11.优选的，所述图像块数据为4x4图像块。
12.优选的，所述单分布压缩选择两个端点，根据权重bit数量化出每个权重对应的值。权重计算公式为：设端点为e0和e1，权重bit数为n，权重为p时对应的点为e(p)＝e0*p+e1*(2
n-p)，依次比较图像块内每个像素与所有权重对应的点之间的误差，选择误差最小的点对应的权重作为这个像素的权重，并将对应的误差累积作为这个像素块的量化误差。
13.优选的，所述端点为图像rgb三个分量的最大最小值组合而成。
14.优选的，所述误差是欧几里得距离或每个分量的绝对值差值之和。
15.优选的，所述双分布压缩采用两个分布对图像进行线性拟合，首先对图像块进行聚类，将数值比较接近的点视为一个分布，得到两个分布，然后对每个分布分别进行单分布压缩。
16.优选的，所述压缩数据为128bit。压缩数据由头、端点颜色、权重列表组成，头表示所述图像块的压缩方式是单分布压缩还是双分布压缩；端点颜色存储所述图像块的端点rgb分量的值，对于单分布压缩，存储2个端点rgb分量共6个分量的值，对于双分布压缩，存储两个分布的各2个端点共12个分量的值，每种情况单个颜色分量bit数不同；权重列表存储每个像素对应的权重，对于单分布压缩，存储每个像素的权重，对于双分布压缩，除了权重还需要一个额外的分布bit来存储这个像素属于哪个分布。
17.优选的，所述解压模块首先根据压缩数据头判断该图像块属于哪种压缩类型；对于单分布压缩，直接取回对应像素的权重以及该分布的端点，对于双分布压缩，取回权重后，根据分布bit判断属于哪个分布，然后取回对应分布的端点；最后根据端点和权重插值出该像素的值。
18.与现有技术相比，本发明的有益效果是：压缩速度快，仅需要对像素块进行线性拟合；对于明显的图像边界有较好的压缩效果；固定码率。
附图说明
19.图1为本发明中系统框架图；
20.图2为本发明中压缩数据格式；
21.图3为本发明中解压模块的解压流程。
具体实施方式
22.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
23.请参阅图1，本发明提供一种技术方案：一种基于图像分布的固定码率实时帧缓存压缩系统，包括：
24.输入模块，输入4x4图像块数据。
25.压缩模块，对输入图像块数据进行单分布压缩和双分布压缩，分别得到压缩结果和压缩量化误差。
26.所述单分布压缩选择两个端点，根据权重bit数量化出每个权重对应的值。权重计算公式为：设端点为e0和e1，权重bit数为n，权重为p时对应的点为e(p)＝e0*p+e1*(2
n-p)，依次比较图像块内每个像素与所有权重对应的点之间的误差，选择误差最小的点对应的权重作为这个像素的权重，并将对应的误差累积作为这个像素块的量化误差。
27.所述端点为图像rgb三个分量的最大最小值组合而成。
28.所述误差是欧几里得距离或每个分量的绝对值差值之和。
29.所述双分布压缩采用两个分布对图像进行线性拟合，首先对图像块进行聚类，将数值比较接近的点视为一个分布，得到两个分布，然后对每个分布分别进行单分布压缩。
30.输出模块，比较量化误差，选择较小的压缩结果，输出压缩数据。
31.所述压缩数据为128bit。压缩数据由头、端点颜色、权重列表组成，头表示所述图像块的压缩方式是单分布压缩还是双分布压缩；端点颜色存储所述图像块的端点rgb分量的值，对于单分布压缩，存储2个端点rgb分量共6个分量的值，对于双分布压缩，存储两个分布的各2个端点共12个分量的值，每种情况单个颜色分量bit数不同；权重列表存储每个像素对应的权重，对于单分布压缩，存储每个像素的权重，对于双分布压缩，除了权重还需要一个额外的分布bit来存储这个像素属于哪个分布。
32.解压模块，根据压缩数据头判断该图像块属于哪种压缩类型；对于单分布压缩，直接取回对应像素的权重以及该分布的端点，对于双分布压缩，取回权重后，根据分布bit判断属于哪个分布，然后取回对应分布的端点；最后根据端点和权重插值出该像素的值。
33.尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。


技术特征：
1.一种基于图像分布的固定码率实时帧缓存压缩系统，其特征在于，包括：输入模块，输入图像块数据；压缩模块，对输入图像块数据进行单分布压缩和双分布压缩，分别得到压缩结果和压缩量化误差；输出模块，比较量化误差，选择较小的压缩结果，输出压缩数据；解压模块，根据压缩数据，判断图像块属于哪种压缩类型，根据权重和端点插值出当前像素值。2.根据权利要求1所述的一种基于图像分布的固定码率实时帧缓存压缩系统，其特征在于：所述图像块数据为4x4图像块。3.根据权利要求1所述的一种基于图像分布的固定码率实时帧缓存压缩系统，其特征在于：所述压缩数据为128bit。4.根据权利要求1所述的一种基于图像分布的固定码率实时帧缓存压缩系统，其特征在于：所述压缩数据由头、端点颜色、权重列表组成，头表示所述图像块的压缩方式是单分布压缩还是双分布压缩；端点颜色存储所述图像块的端点rgb分量的值，对于单分布压缩，存储2个端点rgb分量共6个分量的值，对于双分布压缩，存储两个分布的各2个端点rgb分量共12个分量的值，两种压缩方法的压缩数据单个颜色分量bit数不同；权重列表存储每个像素对应的权重，对于单分布压缩，存储每个像素的权重，对于双分布压缩，除了权重还需要一个额外的分布bit来存储这个像素属于哪个分布。5.根据权利要求1所述的一种基于图像分布的固定码率实时帧缓存压缩系统，其特征在于：所述解压模块首先根据压缩数据头判断该图像块属于哪种压缩类型；对于单分布压缩，直接取回对应像素的权重以及该分布的端点，对于双分布压缩，取回权重后，根据分布bit判断属于哪个分布，然后取回对应分布的端点；最后根据端点和权重插值出该像素的值。

技术总结
本发明公开了一种基于图像分布的固定码率实时帧缓存压缩系统，输入模块，输入图像块数据；压缩模块，对输入图像块数据进行单分布压缩和双分布压缩，分别得到压缩结果和压缩量化误差；输出模块，比较量化误差，选择较小的压缩结果，输出压缩数据；解压模块，根据压缩数据，判断图像块属于哪种压缩类型，根据权重和端点插值出当前像素值。本发明压缩速度快，仅需要对像素块进行线性拟合；对于明显的图像边界有较好的压缩效果；固定码率。固定码率。固定码率。


技术研发人员：项天 查道路
受保护的技术使用者：苏州速显微电子科技有限公司
技术研发日：2020.12.10
技术公布日：2022/6/14