[發(fā)明專(zhuān)利]一種視覺(jué)無(wú)損的圖像壓縮編、解碼裝置及編、解碼方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201310330673.9
• 申請(qǐng)日: 2013-07-31
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN104349171B
• 公開(kāi)（公告）日: 2018-03-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 陳濤;林江;陳本強(qiáng)
• 申請(qǐng)（專(zhuān)利權(quán)）人: 上海通途半導(dǎo)體科技有限公司
• 主分類(lèi)號(hào): H04N19/61
• 分類(lèi)號(hào): H04N19/61
• 代理公司: 上海國(guó)智知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙)31274
• 代理人: 潘建玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明關(guān)于一種圖像壓縮編、解碼裝置及編、解碼方法，特別是涉及一種視覺(jué)無(wú)損的圖像壓縮編、解碼裝置及編、解碼方法。

背景技術(shù)

數(shù)字化時(shí)代的今天，很多信息都以數(shù)字化的方式表示、傳輸和存儲(chǔ)。圖像是包含信息量最大的一種媒介，但數(shù)字圖像龐大的信息量也成為了數(shù)字化進(jìn)程中的阻礙，必須進(jìn)行有效的壓縮。對(duì)于遙感照片、偵察照片、指紋圖像、醫(yī)用圖像、天氣云圖等圖像數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)和傳輸?shù)龋瑸榱瞬粨p失關(guān)鍵信息，方便后期的處理和應(yīng)用，往往采用無(wú)損壓縮的方式。尤其在芯片及硬件的開(kāi)發(fā)過(guò)程中，受DDR帶寬等限制，無(wú)法順利的對(duì)高分辨率視頻圖像(如1080P、4k*2k)進(jìn)行圖像數(shù)據(jù)讀寫(xiě)、存儲(chǔ)、緩存等處理，更需要對(duì)其進(jìn)行無(wú)損或近無(wú)損壓縮。

常用的通用無(wú)損數(shù)據(jù)壓縮算法有LZW、Huffman編碼、算術(shù)編碼等，針對(duì)單幀圖像的現(xiàn)有無(wú)損壓縮標(biāo)準(zhǔn)則有JPEG2000、JPEG-LS等，但是以上算法都不同程度的存在著一定的缺陷，如Huffman編碼、算術(shù)編碼、JPEG2000等算法雖然壓縮率高，但復(fù)雜度也高，實(shí)現(xiàn)較困難，而LZW等算法雖然復(fù)雜度低，速度快，但壓縮率低，而JPEG-LS等算法則硬件實(shí)現(xiàn)比較困難。可見(jiàn)，已有的成熟方案不能從根本上解決以上出現(xiàn)的各種問(wèn)題，必須實(shí)有必要提出一種更高效率、更低復(fù)雜度的無(wú)損壓縮方案。

發(fā)明內(nèi)容

為克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的不足，本發(fā)明之目的在于提供一種視覺(jué)無(wú)損的圖像壓縮編、解碼裝置及編、解碼方法，其可以在具有高壓縮率的同時(shí)，有著非常低的復(fù)雜度，硬件實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，不但可以提供高質(zhì)量的無(wú)損視頻圖像，而且不會(huì)對(duì)硬件資源有太多的消耗，且具有低功耗、低成本、高效率的性能。

本發(fā)明之另一目的在于圖像視覺(jué)無(wú)損壓縮的編、解碼裝置及其編、解碼方法，根據(jù)圖像的某些屬性模仿人類(lèi)的視覺(jué)系統(tǒng)，當(dāng)對(duì)某一行圖像采取固定碼率壓縮時(shí)(即采取適當(dāng)?shù)拇a率控制方案)，可以保持圖像質(zhì)量的同時(shí)，使得一個(gè)有損的圖像對(duì)于人類(lèi)的肉眼來(lái)說(shuō)是“無(wú)損”狀態(tài)，可以無(wú)損地顯現(xiàn)出來(lái)；如果不采取固定碼率壓縮時(shí)，本發(fā)明則可以切換到無(wú)損模式。

為達(dá)上述及其它目的，本發(fā)明提出一種視覺(jué)無(wú)損的圖像壓縮編碼裝置，至少包括：

分塊模組，用于將圖像的每行分成若干宏塊；

宏塊分析模組，逐一對(duì)各宏塊進(jìn)行分析，判斷當(dāng)前宏塊屬于graphic類(lèi)型宏塊還是非graphic類(lèi)型宏塊，并于判斷出當(dāng)前宏塊是非graphic類(lèi)型宏塊時(shí)，對(duì)其進(jìn)行采樣格式分析；

graphic類(lèi)型宏塊編碼模塊，于該宏塊分析模組的分析結(jié)果為graphic類(lèi)型宏塊時(shí)，對(duì)當(dāng)前宏塊進(jìn)行g(shù)raphic編碼，形成graphic類(lèi)型宏塊的碼流；

幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊，對(duì)于非graphic類(lèi)型宏塊，對(duì)其Y、U、V三個(gè)分量進(jìn)行幀內(nèi)模式預(yù)測(cè)，判斷當(dāng)前宏塊屬于哪一種預(yù)測(cè)模式，并求出當(dāng)前宏塊與預(yù)測(cè)宏塊之間的殘差；

編碼模式判別模塊，對(duì)當(dāng)前宏塊進(jìn)行編碼模式判別，判斷其最終編碼輸入是選擇殘差還是小波變換后的變換系數(shù)；

碼率控制模塊，根據(jù)圖像的特殊屬性，模擬人眼的視覺(jué)機(jī)理，并綜合以上分析出來(lái)的各種信息，對(duì)不同屬性的宏塊分配不同的比特，形成自適應(yīng)的碼率控制；

編碼模塊，在該碼率控制模塊形成的碼率的控制下，對(duì)輸入的殘差或變換系數(shù)進(jìn)行編碼，得出最終的碼流；

小波反變換模塊，若編碼時(shí)選擇的是小波變換后的變換系數(shù)的編碼模式，則對(duì)該變換系數(shù)進(jìn)行反變換得到殘差；

重建模塊，結(jié)合殘差與該幀內(nèi)預(yù)測(cè)模塊獲得的預(yù)測(cè)宏塊重建出當(dāng)前模塊的重建宏塊并進(jìn)入緩存，供下一行當(dāng)前位置的宏塊預(yù)測(cè)使用。

進(jìn)一步地，該宏塊分析模組根據(jù)當(dāng)前宏塊的顏色種類(lèi)數(shù)來(lái)判別當(dāng)前宏塊為graphic類(lèi)型宏塊還是非graphic類(lèi)型宏塊。

進(jìn)一步地，該宏塊分析模組對(duì)當(dāng)前非graphic類(lèi)型宏塊進(jìn)行采樣格式分析，判斷其采樣格式是屬于YUV444、YUV422、YUV400中的哪一類(lèi)，若判斷當(dāng)前宏塊為YUV422采樣格式，則對(duì)色度進(jìn)行下采樣處理；若判斷當(dāng)前宏塊為YUV400格式，則在后續(xù)的編碼中只編碼Y分量。

進(jìn)一步地，該宏塊分析模塊對(duì)非graphic類(lèi)型宏塊之灰度圖像與彩色圖像的判別采用如下判別公式：

其中，U、V為宏塊的U分量、V分量，is_gray為1表示該宏塊是非graphic類(lèi)型宏塊中的灰度圖像類(lèi)型宏塊，0表示否。