[發明專利]一種基于FPGA實現的圖像無損壓縮方法有效

申請號：	201811064645.6	申請日：	2018-09-12
公開（公告）號：	CN109379598B	公開（公告）日：	2021-11-19
發明（設計）人：	李博川;曹桂平;董寧;邵云峰;王雪	申請（專利權）人：	合肥埃科光電科技有限公司
主分類號：	H04N19/44	分類號：	H04N19/44;H04N19/70;H04N19/182;H04N19/147;H04N19/42
代理公司：	合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115	代理人：	金凱
地址：	230088 安徽省合肥市高新***	國省代碼：	安徽;34
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摘要：
搜索關鍵詞：	一種基于 fpga 實現圖像無損壓縮方法
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【說明書】：

本發明公開了一種基于FPGA實現的圖像無損壓縮方法，屬于機器視覺的圖像處理技術領域，包括對編碼參數進行初始化為零，該編碼參數包括預測行的數據、累積預測殘差以及上下文組合累積出現次數；并選取兩個參考像素點以根據兩個參考像素點的像素值計算當前像素點的殘差；根據當前像素點的像素值P與所述兩個參考像素點的像素值的關系，選取相應的殘差編碼方法對當前像素點的殘差進行編碼；在所述待壓縮圖像的所有像素點的殘差編碼完成后，對所述編碼參數進行更新。本發明在FELICS算法的基礎上改進優化，保證圖像壓縮比的同時提高上位機的解壓縮速度，并使得算法運行速度能與千兆以太網傳輸速度相匹配。

技術領域

本發明涉及機器視覺的圖像處理技術領域，特別涉及一種基于FPGA實現的圖像無損壓縮方法。

背景技術

圖像無損壓縮技術旨在通過降低圖像數據冗余度來獲取高壓縮比并可以100％重建原圖像，該技術在圖像數據傳輸、醫學圖像以及遙感圖像等領域具有廣泛的應用，對于圖像傳輸系統，使用無損壓縮技術可以提高傳輸鏈路的吞吐率。為了滿足實時性要求，壓縮算法必須具備足夠低的復雜度。

圖像的像素值信息是一組非負整數，對于深度為N的灰度圖像而言，它的像素值范圍在[0,2^N-1]內，無損壓縮的性能就是由這組數據的信息熵決定的。常見的無損壓縮編碼有預測編碼、熵編碼、基于字典匹配的編碼(如LZW算法)、游程編碼等，實際運用過程中往往是多種編碼方法的組合。

聯合圖像專家組曾經制定了無損圖像壓縮標準，采用的是LOCO-I壓縮算法，這種算法主要由以下四個部分組成：待編碼像素的選擇器、像素值預測器、預測殘差計算器、預測殘差編碼器。通過像素預測值的合理選擇、預測殘差的精準建模以及高效的熵編碼，最終能達到理想的壓縮、解壓縮效果。與之類似的壓縮算法主要有CALIC、FELICS。

現有的無損壓縮技術在保證較高壓縮比的前提下其解壓速度無法與千兆以太網傳輸速度相匹配，即使解壓速度能與千兆以太網匹配但壓縮比較低。

發明內容

本發明的目的在于提供一種基于FPGA實現的圖像無損壓縮方法，以在千兆以太網傳輸速率下保證上位機端解碼的實時性。

為實現以上目的，本發明采用一種基于FPGA實現的圖像無損壓縮方法，包括：

對編碼參數進行初始化為零，該編碼參數包括預測行的數據、累積預測殘差C[delta]以及上下文組合累積出現次數N[delta]，該預測行為待壓縮圖像開始編碼前的一行緩沖區；

對所述待壓縮圖像進行逐像素點掃描，并選取兩個參考像素點以根據兩個參考像素點的像素值計算當前像素點的殘差；

根據當前像素點的像素值P與所述兩個參考像素點的像素值的關系，選取相應的殘差編碼方法對當前像素點的殘差進行編碼；

在所述待壓縮圖像的所有像素點的殘差編碼完成后，對所述編碼參數進行更新。

進一步地，所述參考像素點的選取標準為：

若所述當前像素點為第一行的第一或第二個像素點，則將當前像素點的像素值編入碼流；

若所述當前像素點為第一行非第一或第二個像素點，則將當前像素點左邊的兩個像素點作為所述參考像素點；

若所述當前像素點為第一列第一行像素點，則將當前像素點正上方的像素點和右上方的像素點作為所述參考像素點；