专利名称：一种图像编码装置及其图像编码方法
技术领域：
本发明涉及一种编码装置及其编码方法，尤其涉及一种图像编码装置及其图像编码方法。
背景技术：
计算机图像存储有多种编码格式，目前常见的有BMP、JPG、PNG等。BMP是一种非压缩的图像存储格式，存储图像时一般会占用较大的存储空间，JPG和PNG是一种经过压缩算法处理的图像存储格式，与BMP相比占用较少的存储空间，但一般情况下一张图片存储起来仍然要占用几KB到几MB的存储空间。可以满足一般人们在个人PC上使用。但是，在嵌入式系统中，采用常见的存储格式会带来存储空间不足的问题，尤其是在实时系统中，当需要用大量图像数据快速刷新显示屏幕时，图像数据需要存储在RAM中，空间占用问题更为严重。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种图像编码装置及其图像编码方法，旨在解决实时系统中图像数据量大，运算时间长的问题。本发明是这样实现的，一种图像编码装置，其包括图像预处理单元，用于将原图像转换为黑色背景并有16个灰度等级的灰度图像；搜索单元，用于搜索所述灰度图像中的每一个连通域，即以当前像素为中心的8邻域，每搜索到一个图像前景像素时，记录所述当前像素相对上一个像素的位置；格式化单元，用于根据所述当前像素的位置、灰度值以及显示标志格式化所述当前像素的数据以形成当前像素值；存储单元，用于将所述当前像素值存入图像编码表；判断单元，用于判断所述灰度图像是否搜索完毕，没有则执行所述搜索单元继续搜索以所述当前像素为中心的下一个8邻域；结束单元，用于根据所述原图像的尺寸要求在所述图像编码表尾加入一个结束点。进一步地，所述图像预处理单元将用其它颜色空间表示的图像转换为灰度等级表示的图像，且每个像素的亮度值分为16个亮度等级并用二进制数4位表示。进一步地，定义一个像素的8邻域为左上角为NW=O，左边为W=I，左下角SW=2，下边为S=3，右下角为SE=4，右边为E=5，右上角为NE=6，上边为N=7，并规定所述搜索单元搜索时以NW所在像素为搜索第一点，逆时针搜索，当第一点不存在时按逆时针以下一点为第一点开始搜索，所述搜索单元根据所述8邻域定义及搜索方向搜索连通域内是否存在有亮度的点，如果有，记录第一个有亮度的点位置。进一步地，所述当前像素值采用8位记录，其中包含1位显示标志位，3位位置位， 4位亮度等级位，最高位为显示标志代表该像素是否要被显示，第4至6位，共3位为位置标志代表相对前一像素的位置，第0至3位为亮度位代表当前像素的亮度等级。进一步地，所述搜索单元将格式化处理过的像素值记录下来，以当前像素为中心直到搜索完毕整幅图像。
本发明还涉及一种图像编码方法，其包括以下步骤将原图像转换为黑色背景并有16个灰度等级的灰度图像；搜索所述灰度图像中的每一个连通域，即以当前像素为中心的8邻域，每搜索到一个图像前景像素时，记录所述当前像素相对上一个像素的位置；根据所述当前像素的位置、灰度值以及显示标志格式化所述当前像素的数据以形成当前像素值；将所述当前像素值存入图像编码表；判断所述灰度图像是否搜索完毕，没有则继续搜索以所述当前像素为中心的下一个8邻域；根据所述原图像的尺寸要求在所述图像编码表尾加入一个结束点。进一步地，所述图像编码方法还包括以下步骤将用其它颜色空间表示的图像转换为灰度等级表示的图像，且每个像素的亮度值分为16个亮度等级并用二进制数4位表
进一步地，所述图像编码方法还包括以下步骤定义一个像素的8邻域为左上角为NW=O，左边为W=I，左下角SW=2，下边为S=3，右下角为SE=4，右边为E=5，右上角为NE=6， 上边为N=7，并规定搜索时以NW所在像素为搜索第一点，逆时针搜索，当第一点不存在时按逆时针以下一点为第一点开始搜索，根据所述8邻域定义及搜索方向搜索连通域内是否存在有亮度的点，如果有，记录第一个有亮度的点位置。进一步地，所述当前像素值采用8位记录，其中包含1位显示标志位，3位位置位， 4位亮度等级位，最高位为显示标志代表该像素是否要被显示，第4至6位，共3位为位置标志代表相对前一像素的位置，第0至3位为亮度位代表当前像素的亮度等级。进一步地，所述图像编码方法还包括以下步骤将格式化处理过的像素值记录下来，以当前像素为中心直到搜索完毕整幅图像。本发明与现有技术相比，本发明提供的图像编码装置及其图像编码方法，通过一次有效像素8邻域图像扫描及格式转换就可以完成图像的编码工作，从而根据图像编码可以快速重构出图像，因而简单，易实现，占用存储空间极少，特别适用于图像中有效信息量少的情况。
图1是本发明实施方式提供的图像编码装置的模块结构示意图； 图2是图1中图像编码装置的8邻域定义及搜索方向示意图3是图1中图像编码装置的图像像素编码格式示意图； 图4是图1中图像编码装置的邻域搜索算法及边界处理流程图； 图5是图1中图像编码装置的图像编码算法流程图； 图6是图1中图像编码装置的图像预处效果示意图。
具体实施例方式为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。请参阅图1，其为本发明较佳实施方式提供的图像编码装置100的模块结构示意图，图像编码装置100包括图像预处理单元10、搜索单元20、格式化单元30、存储单元40、判断单元50、结束单元60。图像预处理单元10用于将原图像转换为黑色背景并有16个灰度等级的灰度图像。具体地，图像预处理单元10将用其它颜色空间表示的图像转换为灰度等级表示的图像，且每个像素的亮度值分为16个亮度等级并用二进制数4位表示。为了获得可以编码的灰度图像，一般要对原始图像进行图像预处理，首先将其它格式的图像编码转换为8位灰度图像，灰度图像便于处理，如果图像背景色不为黑色(像素灰度值为0)，则进行阈值化处理，分离出前景和背景，遍历图像，将像素的原始灰度值除以16并保存到原来位置，这样预处理后的图像只有16个等级层次，可以用4位二进制数表示。搜索单元20用于搜索所述灰度图像中的每一个连通域，每搜索到一个图像前景像素时，记录当前像素相对上一个像素的位置。请结合图2，定义一个像素的8邻域为左上角为爾=0，左边为W=l，左下角SW=2，下边为S=3，右下角为SE=4，右边为E=5，右上角为 NE=6，上边为N=7，并规定搜索单元20搜索时以NW所在像素为搜索第一点，逆时针搜索，当第一点不存在时按逆时针以下一点为第一点开始搜索，搜索单元20根据所述8邻域定义及搜索方向搜索连通域内是否存在有亮度的点，如果有，记录第一个有亮度的点位置。格式化单元30用于根据所述当前像素的位置、灰度值以及显示标志格式化所述当前像素的数据以形成当前像素值。请结合图3，所述当前像素值采用8位记录，其中包含1 位显示标志位，3位位置位，4位亮度等级位，最高位为显示标志代表该像素是否要被显示， 第4至6位，共3位为位置标志代表相对前一像素的位置，第0至3位为亮度位代表当前像素的亮度等级。搜索单元30将格式化处理过的像素值记录下来，以当前像素为中心直到搜索完毕整幅图像。存储单元40用于将所述当前像素值存入图像编码表。判断单元50用于判断所述灰度图像是否搜索完毕，没有则执行所述搜索单元继续搜索以所述当前像素为中心的下一个8邻域。结束单元60用于根据所述原图像的尺寸要求在所述图像编码表尾加入一个结束点ο经过图像预处理单元10处理的图像，图像中的有亮度的像素，一般集中在几个图像连通域中。本算法的核心就是对这些有亮度的像素点进行编码。具体的遍历流程为提取图像中的多个连通域，记录到变量mAreaList中，图像中一个连通域用 mAreaList(i) (0<=i<mAreaList. size)表示，一个连通域中的像素点用 mAreaList (i) (j) (0<=j<mAreaList(i). size)表示。选取图像左上角第一点为参考点，选取离参考点最近的有亮度的点为起点。首先对从参考点到起点间的亮度为0的不显示的点和起点进行编码，然后按照图2定义的8邻域及搜索方向搜索与起点相邻的第一个有亮度的点，将该点编码，编码格式如附图3所示。将搜索到的有亮度的点在图像上设置亮度为0，并且从 mAreaList (i)中删除。搜索有亮度点的算法流程图如图4所示。接下来搜索最后搜索到的点8邻域，找到第一个有亮度的点并进行编码，直到些连通域遍历完毕。完毕后，些连通域从图像上消失，mAreaList (i)点的个数为0。以上一个连通域最后一个被搜索到的点为参考点，计算mAreaList中离参考点最近的点前以此为起点，编码从参考点到起点间亮度为0 的不显示的点和起点。然后按照搜索上一连通域的方式搜索此连通域，直到些连通域为空。 当搜索完所有连通域后，编码搜索到的最后一点到终点的亮度为0不显示的点。当不要求图像尺寸时可以不执行最后一步编码，当只要求图像有指定宽度时水平编码到图像的右边即可，当只要求图像有指定的高度时垂直编码到图像的底边即可，当要求图像有指定的尺寸时最后一点要编码到图像的右下角点。至此，一幅图像编码完毕。如上所述，本发明算法通过一次有效像素8邻域图像扫描及格式转换就可以完成图像的编码工作，软件程序处理流程如图5所示。如图6所示左侧图像，经过图像预处理后如图6右侧图像所示，成为了一幅背景亮度为0的灰度图像。请再次参阅图4，扫描图像，获得四个连通域，将连通域中所有点坐标存入 mAreaList变量。以图像左上角点(0，0)为参考点，计算离(0，0)点最近的点，从图上可以看出是左上角连通域中的一个点(X0，Y0)，首先按照路径最近原则编码(0，0)到(X0，Y0)的不显示的点，再编码该连通域中的点，搜索原则如图2所示，每搜索到一个点P(Xp，Yp)就从 HiAreaList(O)中删除与搜索到点坐标相同的点，并将图像上与些坐标相同的点亮度设置为 0，直到遍历完整个连通域。此时P(Xp，Yp)就是HiAreaList(O)中最后一个被搜索到的点。计算剩余连通域中到P (Xp, Yp)距离最近的点Q (Xq, Yq)，按路径最近原则编码 Ρ(Χρ,Υρ)到Q(Xq，Yq)的不显示的点，然后搜索Q(Xq，Yq)所在的连通域，直到搜索完整个连通域。以此类推搜索完所有连通域，并把最后搜索到的点标记为M(Xm，Ym)。此图像要保持原始图像尺寸不变，则终点为E(w-l，h_l) (w，h为图像的宽度和高度值)，最后按路径最近原则编码M(Xm，Ym)到E(w-l，h_l)间不显示的点。整幅图像编码完毕。本发明提出了一种简单，易实现，占用存储空间极少的图像编码算法。该算法特别适用于图像中有效信息量少的情况。根据图像编码可以快速重构出图像。本发明算法通过一次有效像素8邻域图像扫描及格式转换就可以完成图像的编码工作。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种图像编码装置，其特征在于，其包括图像预处理单元，用于将原图像转换为黑色背景并有16个灰度等级的灰度图像；搜索单元，用于搜索所述灰度图像中的每一个连通域，即以当前像素为中心的8邻域， 每搜索到一个图像前景像素时，记录所述当前像素相对上一个像素的位置；格式化单元，用于根据所述当前像素的位置、灰度值以及显示标志格式化所述当前像素的数据以形成当前像素值；存储单元，用于将所述当前像素值存入图像编码表；判断单元，用于判断所述灰度图像是否搜索完毕，没有则执行所述搜索单元继续搜索以所述当前像素为中心的下一个8邻域；结束单元，用于根据所述原图像的尺寸要求在所述图像编码表尾加入一个结束点。
2.如权利要求1所述的图像编码装置，其特征在于，所述图像预处理单元将用其它颜色空间表示的图像转换为灰度等级表示的图像，且每个像素的亮度值分为16个亮度等级并用二进制数4位表示。
3.如权利要求1所述的图像编码装置，其特征在于，定义一个像素的8邻域为左上角为NW=O，左边为W=I，左下角SW=2，下边为S=3，右下角为SE=4，右边为E=5，右上角为NE=6， 上边为N=7，并规定所述搜索单元搜索时以NW所在像素为搜索第一点，逆时针搜索，当第一点不存在时按逆时针以下一点为第一点开始搜索，所述搜索单元根据所述8邻域定义及搜索方向搜索连通域内是否存在有亮度的点，如果有，记录第一个有亮度的点位置。
4.如权利要求1所述的图像编码装置，其特征在于，所述当前像素值采用8位记录，其中包含1位显示标志位，3位位置位，4位亮度等级位，最高位为显示标志代表该像素是否要被显示，第4至6位，共3位为位置标志代表相对前一像素的位置，第0至3位为亮度位代表当前像素的亮度等级。
5.如权利要求1所述的图像编码装置，其特征在于，所述搜索单元将格式化处理过的像素值记录下来，以当前像素为中心直到搜索完毕整幅图像。
6.一种图像编码方法，其特征在于，其包括以下步骤将原图像转换为黑色背景并有16个灰度等级的灰度图像；搜索所述灰度图像中的每一个连通域，即以当前像素为中心的8邻域，每搜索到一个图像前景像素时，记录所述当前像素相对上一个像素的位置；根据所述当前像素的位置、灰度值以及显示标志格式化所述当前像素的数据以形成当前像素值；将所述当前像素值存入图像编码表；判断所述灰度图像是否搜索完毕，没有则继续搜索以所述当前像素为中心的下一个8 邻域；根据所述原图像的尺寸要求在所述图像编码表尾加入一个结束点。
7.如权利要求6所述的图像编码方法，其特征在于，所述图像编码方法还包括以下步骤将用其它颜色空间表示的图像转换为灰度等级表示的图像，且每个像素的亮度值分为 16个亮度等级并用二进制数4位表示。
8.如权利要求6所述的图像编码方法，其特征在于，所述图像编码方法还包括以下步骤定义一个像素的8邻域为左上角为爾=0，左边为W=I，左下角SW=2，下边为S=3，右下角为SE=4，右边为E=5，右上角为NE=6，上边为N=7，并规定搜索时以NW所在像素为搜索第一点，逆时针搜索，当第一点不存在时按逆时针以下一点为第一点开始搜索，根据所述8邻域定义及搜索方向搜索连通域内是否存在有亮度的点，如果有，记录第一个有亮度的点位置。
9.如权利要求6所述的图像编码方法，其特征在于，所述当前像素值采用8位记录，其中包含1位显示标志位，3位位置位，4位亮度等级位，最高位为显示标志代表该像素是否要被显示，第4至6位，共3位为位置标志代表相对前一像素的位置，第0至3位为亮度位代表当前像素的亮度等级。
10.如权利要求6所述的图像编码方法，其特征在于，所述图像编码方法还包括以下步骤将格式化处理过的像素值记录下来，以当前像素为中心直到搜索完毕整幅图像。
全文摘要
本发明涉及一种图像编码方法，其包括以下步骤将原图像转换为黑色背景并有16个灰度等级的灰度图像；搜索灰度图像中的每个连通域，每搜索到一个图像前景像素时，记录当前像素相对上一个像素的位置；根据当前像素的位置、灰度值以及显示标志格式化当前像素的数据以形成当前像素值；将当前像素值存入图像编码表；判断灰度图像是否搜索完毕，没有则继续搜索以当前像素为中心的下一个8邻域；根据原图像的尺寸要求在图像编码表尾加入结束点。所述图像编码方法，通过一次有效像素8邻域图像扫描及格式转换就可以完成图像的编码工作，根据图像编码快速重构出图像，简单易实现，占用存储空间少。本发明还涉及应用所述图像编码方法的图像编码装置。
文档编号H04N7/26GK102291583SQ20111029276
公开日2011年12月21日 申请日期2011年9月29日 优先权日2011年9月29日
发明者康涛, 武维生, 沈成, 涂娟, 肖利峰 申请人:中航华东光电有限公司