[發明專利]一種圖像無損壓縮方法及系統

有效

• 申請號: 201911345056.X
• 申請日: 2019-12-20
• 公開（公告）號: CN111093081B
• 公開（公告）日: 2022-05-31
• 發明（設計）人: 祖慈;邵云峰;李博川
• 申請（專利權）人: 合肥埃科光電科技股份有限公司
• 主分類號: H04N19/91
• 分類號: H04N19/91;H04N19/42;G06T9/00;G06T9/40;H03M7/40
• 代理公司: 合肥天明專利事務所(普通合伙) 34115
• 代理人: 金凱

1.一種圖像無損壓縮方法，其特征在于，包括：

獲取原始圖像；

采用算術編碼方法計算原始圖像的殘差，統計出殘差中每個符號出現的次數，并存入數組counts[]，包括：

采用線性模型，基于所述原始圖像上編碼的像素位置，對待編碼的值進行預測，得到待編碼像素的預測值pred(X)，包括：

判斷所述待編碼像素X的位置；

若所述待編碼像素X為所述原始圖像的首行像素的首像素，則所述待編碼像素X的預測值pred(X)＝0；

若所述待編碼像素X為所述原始圖像的非首行像素的首像素，則所述待編碼像素X的預測值pred(X)＝B，B為X的上一行最近鄰像素值；

若所述待編碼像素X為所述原始圖像的剩余位置像素，則所述待編碼像素X的預測值pred(X)＝A，A為X的左最近鄰像素值；

根據待編碼像素的預測值pred(X)和待編碼像素X，計算所述原始圖像的殘差，包括：

利用所述待編碼像素真實值減去所述待編碼像素的預測值，得到所述原始圖像的殘差R_p＝X-pred(X)；

令所述原始圖像的殘差R_p為R_m，R_m＝(X-pred(X))mod2^N；

令為R_m為R，以使殘差滿足指數下降分布，其中，N是圖像每一個像素的Bit數，即位深度，通常N＝8～16，8表示一個像素占一個字節，16表示一個像素占有兩個字節；

統計出殘差中每個符號出現的次數，并存入數組counts[]；

根據數組counts[]，循環組建出霍夫曼樹，并使用限制長度的方法，對霍夫曼樹各個葉節點進行編碼，得到霍夫曼編碼表；

利用霍夫曼編碼表對原始圖像的殘差進行壓縮，得到編碼數據以供解碼處理，包括：

利用所述霍夫曼編碼表對所述原始圖像的殘差進行壓縮，得到所述編碼數據；

對所述霍夫曼編碼表進行壓縮，得到壓縮后的編碼表，包括：結合ZSTD算法和游程編碼，對所述霍夫曼編碼表進行壓縮，得到壓縮后的編碼表；

利用壓縮后的編碼表和編碼數據進行解碼。

2.如權利要求1所述的圖像無損壓縮方法，其特征在于，所述根據數組counts[]，循環組建出霍夫曼樹，并使用限制長度的方法，對霍夫曼樹各個葉節點進行編碼，得到霍夫曼編碼表，包括：

根據數組counts[]，循環組建出所述霍夫曼樹，并統計所述霍夫曼樹各個葉節點的bit長度；

使用限制長度的方法，對霍夫曼樹各個葉節點進行編碼，重新分配各個葉節點的bit長度；

對重新分配bit長度的各個葉節點分配編碼，得到霍夫曼編碼表。

3.如權利要求1-2任一項所述的圖像無損壓縮方法，其特征在于，還包括：

預先在線下訓練得到所述霍夫曼編碼表，并利用霍夫曼編碼表對原始圖像的殘差進行壓縮，得到編碼數據以供解碼處理。

4.如權利要求3所述的圖像無損壓縮方法，其特征在于，所述預先在線下訓練得到所述霍夫曼編碼表，包括：

按行讀取訓練數據，并以一行數據作為一個訓練樣本；

對所述訓練樣本計算其殘差；

判斷所述訓練樣本的殘差是否只有一個符號；

若是，則將所述訓練樣本去除；

若否，則將所述訓練樣本保留，并計算保留下來的訓練樣本的殘差符號出現的次數，存入數組counts[256]；

將數組counts[256]的所有值加1并歸一化數組counts[256]；

根據數組counts[256]，預先計算出所述霍夫曼編碼表。

5.一種圖像無損壓縮系統，其特征在于，包括：獲取模塊、算術編碼模塊、文本編碼模塊和解碼模塊；

獲取模塊用于獲取原始圖像；

算術編碼模塊用于采用算術編碼方法計算原始圖像的殘差，并統計出殘差中每個符號出現的次數，并存入數組counts[]，包括：

采用線性模型，基于所述原始圖像上編碼的像素位置，對待編碼的值進行預測，得到待編碼像素的預測值pred(X)，包括：

判斷所述待編碼像素X的位置；

若所述待編碼像素X為所述原始圖像的首行像素的首像素，則所述待編碼像素X的預測值pred(X)＝0；

若所述待編碼像素X為所述原始圖像的非首行像素的首像素，則所述待編碼像素X的預測值pred(X)＝B，B為X的上一行最近鄰像素值；

若所述待編碼像素X為所述原始圖像的剩余位置像素，則所述待編碼像素X的預測值pred(X)＝A，A為X的左最近鄰像素值；

根據待編碼像素的預測值pred(X)和待編碼像素X，計算所述原始圖像的殘差，包括：

利用所述待編碼像素真實值減去所述待編碼像素的預測值，得到所述原始圖像的殘差R_p＝X-pred(X)；

令所述原始圖像的殘差R_p為R_m，R_m＝(X-pred(X))mod2^N；

令為R_m為R，以使殘差滿足指數下降分布，其中，N是圖像每一個像素的Bit數，即位深度，通常N＝8～16，8表示一個像素占一個字節，16表示一個像素占有兩個字節；

統計出殘差中每個符號出現的次數，并存入數組counts[]；

文本編碼模塊用于根據數組counts[]，循環組建出霍夫曼樹，并使用限制長度的方法，對霍夫曼樹各個葉節點進行編碼，得到霍夫曼編碼表；

解碼模塊用于利用霍夫曼編碼表對原始圖像的殘差進行壓縮，得到編碼數據以供解碼處理，具體為：

利用所述霍夫曼編碼表對所述原始圖像的殘差進行壓縮，得到所述編碼數據；

對所述霍夫曼編碼表進行壓縮，得到壓縮后的編碼表，包括：結合ZSTD算法和游程編碼，對所述霍夫曼編碼表進行壓縮，得到壓縮后的編碼表；

利用壓縮后的編碼表和編碼數據進行解碼。