图像压缩方法和装置与流程

本发明涉及图像处理领域，更具体地涉及一种图像压缩方法和装置。

背景技术：
数字视频和数字图像的清晰度越来越高，并且数字视频的帧率也在不断增大，从而使得数字视频/图像系统中的处理数据的尺寸变得越来越大。数字视频/图像系统必须处理大量数据，所以所需要的存储器尺寸和带宽都增大了。在数字视频/图像系统中的功能模块和存储器模块之间或者在数字视频/图像系统中的功能模块和外部存储器之间插入嵌入式压缩编解码器对于减小存储器尺寸和存储器带宽非常有用。在插入了嵌入式压缩编解码器的情况下，原始数据在被传输给存储器之前先被压缩，然后压缩数据在被处理模块处理之前先被解压缩。一般，存在两种图像压缩方法：有损压缩和无损压缩。为了减小文件尺寸，有损压缩截去了一些图像数据从而牺牲了一些图像质量。相反，无损压缩完全保留了原始图像的内容，并且通过仅去除被用于原始图像的完整再现的数据比特来减小文件尺寸。有损压缩一般能够产生比无损压缩更高的压缩率。在选择适当的压缩技术和压缩率时，用户必须考虑将要压缩的特定图像、期望的图像质量、以及传输时间和存储器要求等因素。为了减少传输时间和/或将降低存储器要求，用户通常会选择较高的压缩率，但是较高的压缩率将会导致图像质量的降低。

技术实现要素：
鉴于以上问题，本发明提供了一种在保证视觉上的图像质量的基础上能够以较高的压缩率对图像进行压缩的图像压缩方法和装置。根据本发明实施例的图像压缩方法，包括：将当前像素的第一长度的像素值映射为第二长度的像素值；将当前像素的第二长度的像素值与前一像素的第二长度的像素值相减以得到当前像素和前一像素的像素差值，并且获取在对所述像素差值进行变长编码的情况下与所述像素差值相对应的变长编码长度；如果与所述像素差值相对应的变长编码长度大于在对当前像素的第二长度的像素值进行定长编码的情况下与当前像素相对应的定长编码长度，则选择直接对当前像素的第二长度的像素值进行定长编码，否则选择对所述像素差值进行变长编码。根据本发明实施例的图像压缩装置，包括：数据映射单元，用于将当前像素的第一长度的像素值映射为第二长度的像素值；差值编码单元，用于将当前像素的第二长度的像素值与前一像素的第二长度的像素值相减以得到当前像素和前一像素的像素差值，并且获取在对所述像素差值进行变长编码的情况下与所述像素差值相对应的变长编码长度；以及模式选择单元，用于如果与所述像素差值相对应的变长编码长度大于在对当前像素的第二长度的像素值进行定长编码的情况下与当前像素相对应的定长编码长度，则选择直接对当前像素的第二长度的像素值进行定长编码，否则选择对所述像素差值进行变长编码。通过根据本发明实施例的图像压缩装置和方法，可以减少图像的传输时间和/或降低存储器要求，并且不会导致图像的视觉质量的降低。附图说明从下面结合附图对本发明的具体实施方式的描述中可以更好地理解本发明，其中：图1示出了根据本发明实施例的图像压缩装置的框图；图2示出了根据本发明实施例的图像压缩方法的流程图；以及图3示出了根据图1和图2所示的图像压缩装置和方法得出的码流的格式的示意图。具体实施方式下面将详细描述本发明各个方面的特征和示例性实施例。下面的描述涵盖了许多具体细节，以便提供对本发明的全面理解。但是，对于本领域技术人员来说显而易见的是，本发明可以在不需要这些具体细节中的一些细节的情况下实施。下面对实施例的描述仅仅是为了通过示出本发明的示例来提供对本发明更清楚的理解。本发明绝不限于下面所提出的任何具体配置和算法，而是在不脱离本发明的精神的前提下覆盖了相关元素、部件和算法的任何修改、替换和改进。一般，可以使用24个比特来描述高质量的数字彩色图像中的每个像素。其中，在三基色空间中，可以分别使用8个比特来描述每个像素的颜色分量R(红色)、G(绿色)、B(蓝色)中的每种颜色分量；在YCbCr色彩空间中，可以分别使用8个比特来描述每个像素的亮度分量Y、色度分量Cb、色度分量Cr中的每一种分量。对于三基色及YCbCr色彩空间中的每种分量，存在256个颜色等级。根据本发明实施例的图像压缩方法和装置被设计为丢弃待压缩图像中的人眼不容易察觉的信息(一般，人眼很难察觉颜色的轻微改变)，以较高的压缩率对待压缩图像进行压缩。图1示出了根据本发明实施例的图像压缩装置的框图。图2示出了根据本发明实施例的图像压缩方法的流程图。下面结合图1和图2，对根据本发明实施例的图像压缩装置和方法进行详细描述。如图1所示，根据本发明实施例的图像压缩装置100包括数据映射单元102、差值编码(DPCM)单元104、以及模式选择单元106。其中，根据本发明实施例的图像压缩装置100以片断为单位来实现对待压缩图像的压缩处理。具体地，原始图像被划分为多个片断并被存储在片断缓冲器中，根据本发明实施例的图像压缩装置从片断缓冲器获取待压缩的每个片断。其中，数据映射单元102用于将待压缩片断中的当前像素(即，当前待编码的像素)的第一长度的像素值映射为第二长度的像素值(即，执行步骤S202)；差值编码单元104用于获取当前像素的第二长度的像素值与前一像素的第二长度的像素值之间的像素差值，并且获取在对上述像素差值进行变长编码的情况下与上述像素差值相对应的变长编码长度(即，执行步骤S204)；模式选择单元106用于，如果与上述像素差值相对应的变长编码长度大于在对当前像素的第二长度的像素值进行定长编码的情况下与当前像素的第二长度的像素值相对应的定长编码长度，则选择直接对当前像素的第二长度的像素值进行定长编码，否则选择对上述像素差值进行变长编码(即，执行步骤S206)。下面以YcbCr色彩空间为例，来描述根据本发明实施例的图像压缩装置和方法实现的图像压缩过程。下面具体描述对于任意一个片断所包含的任意一个像素(下文中称为当前像素)的任意一个颜色分量的像素值的编码过程。需要说明的是，下面提到的8比特像素值、5比特像素值或6比特像素值都是对应于同一颜色分量的像素值。下面以亮度分量Y为例，来说明根据本发明实施例的图像压缩装置和方法。首先，数据映射单元102将当前像素的亮度分量Y的8比特像素值映射为5比特或6比特像素值。然后，差值编码(DPCM)单元104用当前像素的亮度分量Y的5比特或6比特像素值减去前一像素的亮度分量Y的5比特或6比特像素值得到与该两个像素的亮度分量Y相对应的像素差值，并获取在对该像素差值进行变长编码的情况下与该像素差值相对应的编码长度。最后，模式选择单元106比较在对当前像素的亮度分量Y的5比特或6比特像素值进行定长编码的情况下与当前像素的亮度分量Y的5比特或6比特像素值相对应的编码长度和在对上述像素差值进行变长编码的情况下与上述像素差值相对应的编码长度，如果在对当前像素的亮度分量Y的5比特或6比特像素值进行定长编码的情况下与当前像素的亮度分量Y的5比特或6比特像素值相对应的编码长度较小，则选择直接对当前像素的亮度分量Y的5比特或6比特像素值进行定长编码，否则选择对上述像素差值进行变长编码。数据映射将任意一个像素的任意一个颜色分量的8比特像素值映射为5比特或6比特像素值的方式可以有多种选择，用户可以根据不同应用情况的差异性进行调整。下面仅列举出一种非线性映射方法，即根据以下的表1或表2将8比特像素值映射为5比特或6比特像素值。表18比特像素值映射为6比特像素值表28比特像素值映射为5比特像素值DPCM对于一个片断中的每个像素P(k)：d(k)＝X(k)k＝0d(k)＝X(k)-X(k-1)k！＝0也就是说，对于一个片断中的第一个像素P(0)，直接对该像素的像素值X(0)进行定长编码，而无需计算像素差值d(0)；对于一个片断中的第一个像素以外的其他像素P(k)，则需要计算像素P(k)的像素值X(k)与其之前一个像素P(k-1)的像素值X(k-1)之间的像素差值d(k)。对于根据本发明实施例的图像压缩装置100，由于其需要以片断为单位对待压缩图像进行压缩，所以该图像压缩装置100可以进一步包括片断划分单元108，用于将待压缩图像划分为多个片断，并可以将这些片断存储在片断缓存中(即，执行步骤S208)。另外，该图像压缩装置100还可以包括压缩执行单元110，用于根据模式选择单元106的选择对当前像素的第二长度的像素值进行定长编码，或者对当前像素的第二长度的像素值与前一像素的第二长度的像素值之间的像素差值进行变长编码(即，执行步骤S210)。具体地，对于像素差值d(k)，可以采用指数哥伦布(Exp-Golomb)编码方法来进行变长编码。但是，如果像素差值d(k)的变长编码长度超过了当前像素的定长编码长度，则选择对当前像素进行定长编码。这里，使用一个比特来标记下面的数据是像素差值还是当前像素的像素值的编码结果。打包后的码流格式如图3所示。通过根据本发明实施例的图像压缩装置和方法，可以减少图像的传输时间和/或降低存储器要求，并且不会导致图像的视觉质量的降低。以上已经参考本发明的具体实施例来描述了本发明，但是本领域技术人员均了解，可以对这些具体实施例进行各种修改、组合和变更，而不会脱离由所附权利要求或其等同物限定的本发明的精神和范围。根据需要可以用硬件或软件来执行步骤。注意，在不脱离本发明范围的前提下，可向本说明书中给出的流程图添加步骤、从中去除步骤或修改其中的步骤。一般来说，流程图只是用来指示用于实现功能的基本操作的一种可能的序列。本发明的实施例可利用编程的通用数字计算机、利用专用集成电路、可编程逻辑器件、现场可编程门阵列、光的、化学的、生物的、量子的或纳米工程的系统、组件和机构来实现。一般来说，本发明的功能可由本领域已知的任何手段来实现。可以使用分布式或联网系统、组件和电路。数据的通信或传送可以是有线的、无线的或者通过任何其他手段。还将意识到，根据特定应用的需要，附图中示出的要素中的一个或多个可以按更分离或更集成的方式来实现，或者甚至在某些情况下被去除或被停用。实现可存储在机器可读介质中的程序或代码以允许计算机执行上述任何方法，也在本发明的精神和范围之内。此外，附图中的任何信号箭头应当被认为仅是示例性的，而不是限制性的，除非另有具体指示。当术语被预见为使分离或组合的能力不清楚时，组件或者步骤的组合也将被认为是已经记载了。