[發(fā)明專利]一種JPEGLS上下文計(jì)算的流水線化優(yōu)化方法及裝置

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201810130397.4
• 申請(qǐng)日: 2018-02-08
• 公開（公告）號(hào): CN108419080B
• 公開（公告）日: 2020-10-13
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李波;歐昌東
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 武漢精測(cè)電子集團(tuán)股份有限公司
• 主分類號(hào): H04N19/182
• 分類號(hào): H04N19/182;H04N19/42;H04N19/50;H04N19/70;H04N19/93;G06T9/00
• 代理公司: 武漢科皓知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 42222
• 代理人: 魯力

本發(fā)明涉及一種JPEGLS上下文計(jì)算的流水線化優(yōu)化方法及裝置，具體是在第k個(gè)時(shí)鐘周期，對(duì)圖像的第k個(gè)像素及其相關(guān)的上下文模板進(jìn)行賦值，并在第k+1個(gè)時(shí)鐘周期至第k+5個(gè)時(shí)鐘周期循環(huán)中，依次讀取圖像的第k個(gè)像素及其相關(guān)的上下文模板的值，并同時(shí)對(duì)圖像的第k+1個(gè)像素及其相關(guān)的上下文模板進(jìn)行賦值，直至完成第k+3個(gè)像素的值的讀取以及第k+4個(gè)像素的賦值，其中k為正整數(shù)。本發(fā)明在上下文建模時(shí)，以減少模板取值中計(jì)算存在的反饋環(huán)路，降低了上下文建模的計(jì)算復(fù)雜度，在對(duì)壓縮率影響不大的情況下，有效的提高了編碼器的流水線計(jì)算性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種流水線化優(yōu)化方法及裝置，尤其是涉及一種JPEGLS上下文計(jì)算的流水線化優(yōu)化方法及裝置。

背景技術(shù)

JPEG-LS是一種針對(duì)連續(xù)色調(diào)靜態(tài)圖像的無(wú)損/近無(wú)損的壓縮標(biāo)準(zhǔn)，ISO-14495-1/ITU-T.87。它的核心算法是LOCO-I(Low Complexity Lossless Compression forImages)。LOCO-I算法可以獲得和目前的諸多基于算術(shù)編碼的壓縮算法相似甚至更好的壓縮效率，同時(shí)又能保持較低的復(fù)雜度，廣泛應(yīng)用于數(shù)字相機(jī)、網(wǎng)絡(luò)傳輸、無(wú)線通訊以及醫(yī)學(xué)成像等領(lǐng)域。

JPEG-LS編碼框圖如圖1所示，包括了上下文建模，預(yù)測(cè)、正常模式編碼、游長(zhǎng)模式編碼等幾個(gè)步驟。

在JPEG-LS標(biāo)準(zhǔn)中，編碼模型基于所謂“上下文”的概念。在上下文建模時(shí)，對(duì)每一個(gè)采樣值都要以其相鄰的一小部分采樣為條件。該建模過程用于決定一個(gè)對(duì)當(dāng)前采樣進(jìn)行編碼的概率分布。如圖2是當(dāng)前采樣x及其相鄰采樣位置的關(guān)系示意圖。根據(jù)在a、b、c和d采樣的重建值，該上下文首先決定采樣x的信息是否采用正常模式或游長(zhǎng)模式進(jìn)行編碼。

上下文建模需要對(duì)垂直方向和水平方向的邊界進(jìn)行檢測(cè)。當(dāng)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的第一行進(jìn)行編碼時(shí)，b、c、d不存在，這三個(gè)值設(shè)為0，在當(dāng)前數(shù)據(jù)位于列頭時(shí)，a、c不存在，當(dāng)數(shù)據(jù)位于列尾時(shí)，d不存在，a、d取b得重建值b，c取上一行的a得重建值a。如圖3所示，方框內(nèi)為帶編碼的圖像數(shù)據(jù)。

傳統(tǒng)方法a、d的取值需要在b值獲取之后才能取得。在流水線設(shè)計(jì)中，當(dāng)前像素的上下文會(huì)滯后一個(gè)時(shí)鐘才能獲取完整的模板。其流水線示意如圖4所示：

當(dāng)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的第一行進(jìn)行編碼時(shí)，b、c、d不存在，這三個(gè)值設(shè)為0，在當(dāng)前數(shù)據(jù)位于列頭時(shí)，a、c不存在，當(dāng)數(shù)據(jù)位于列尾時(shí)，d不存在，a、d取b得重建值b，c取上一行的a得重建值a。如圖3所示，方框內(nèi)為帶編碼的圖像數(shù)據(jù)。

以分辨率為m×n的圖像為例，Ix(1,1)表示圖像第一行、第一列的像素值，Ix(x,y)表示圖像第x行、第y列像素值。prevRb表示上一行Rb。

當(dāng)x＝1時(shí)，Rb＝0；Rc＝0；Rd＝0；

當(dāng)y＝1時(shí)，Ra＝prevRb；

當(dāng)y＝n時(shí)，Rd＝prevRb；

由以上分析可見，傳統(tǒng)的上下文建模的模板取值需要緩存圖像當(dāng)前像素的上一行的值，以獲取Rb，在邊界判斷時(shí)，Rc、Ra的值要根據(jù)緩存的上一行的值Rb來(lái)獲得重建值。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明針對(duì)JPEG-LS標(biāo)準(zhǔn)中無(wú)損/近無(wú)損圖像壓縮編碼中上下文建模進(jìn)行了算法優(yōu)化，在上下文建模時(shí)，以減少模板取值中計(jì)算存在的反饋環(huán)路，降低了上下文建模的計(jì)算復(fù)雜度，在對(duì)壓縮率影響不大的情況下，有效的提高了編碼器的流水線計(jì)算性能。。

本發(fā)明的上述技術(shù)問題主要是通過下述技術(shù)方案得以解決的：