圖像壓縮裝置及方法
【專利摘要】本發(fā)明實施例提供一種圖像壓縮裝置及方法，其中，裝置包括：圖像分割單元，將圖像分割為多個圖像塊；預測單元，將每一個像素以相同角度指向的鄰近像素作為參考像素，將參考像素的像素值或重建值作為預測值；編碼單元，對像素與預測值相減所得的殘差或者對殘差經(jīng)過變換和量化后獲得的量化系數(shù)進行編碼；重建單元，將預測值與對應的殘差或與對量化系數(shù)經(jīng)過反變換和反量化后獲得的殘差相加，獲得像素的重建值。能夠?qū)崿F(xiàn)精確的預測，從而提高壓縮圖像的質(zhì)量；并且，能夠降低計算的復雜度。
【專利說明】圖像壓縮裝置及方法

【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及圖像處理領域，特別涉及一種圖像壓縮裝置及方法。

【背景技術】
[0002] 隨著計算機技術的不斷發(fā)展，除了自然圖像，出現(xiàn)了很多計算機產(chǎn)生的人造視覺 內(nèi)容。自然圖像和人造視覺內(nèi)容一起形成了復合圖像。復合圖像的特征與自然圖像不同。 目前，復合圖像越來越流行，這些圖像經(jīng)常需要在遠程客戶端進行顯示。如今視頻和圖像的 分辨率越來越高，幀率也在不斷增加。在復合圖像系統(tǒng)中的處理數(shù)據(jù)量也越來越大。如何 壓縮和傳輸復合圖像成為需要解決的問題。
[0003] 應該注意，上面對技術背景的介紹只是為了方便對本發(fā)明的技術方案進行清楚、 完整的說明，并方便本領域技術人員的理解而闡述的。不能僅僅因為這些方案在本發(fā)明的

【背景技術】部分進行了闡述而認為上述技術方案為本領域技術人員所公知。


【發(fā)明內(nèi)容】

[0004] 本發(fā)明實施例提供一種圖像壓縮裝置及方法，通過將鄰近像素作為參考像素，能 夠?qū)崿F(xiàn)精確的預測，從而提高壓縮圖像的質(zhì)量；并且，只需將參考像素的像素值或重建值作 為像素的預測值，從而能夠降低計算的復雜度。
[0005] 根據(jù)本發(fā)明實施例的一個方面，提供了一種圖像壓縮裝置，其中，所述裝置包括： 圖像分割單元，所述圖像分割單元用于根據(jù)預定的尺寸組合將原始圖像分割為多個圖像 塊；預測單元，所述預測單元用于將每一個圖像塊中的每一個像素以相同的預定角度指向 的鄰近像素作為所述像素的參考像素，將所述參考像素的像素值或重建值作為所述像素的 預測值；編碼單元，所述編碼單元用于對每一個圖像塊的每一個像素的像素值與預測值相 減所得的殘差或者對所述殘差經(jīng)過變換和量化后獲得的量化系數(shù)進行編碼；重建單元，所 述重建單元用于將每一個圖像塊的每一個像素的預測值與對應的殘差或者與對所述量化 系數(shù)經(jīng)過反變換和反量化后獲得的殘差相加，獲得每一個圖像塊的每一個像素的重建值。
[0006] 根據(jù)本發(fā)明實施例的另一個方面，提供了一種圖像壓縮方法，其中，所述方法包 括：根據(jù)預定的尺寸組合將原始圖像分割為多個圖像塊；將每一個圖像塊中的每一個像素 以相同的預定角度指向的鄰近像素作為所述像素的參考像素，將所述參考像素的像素值或 重建值作為所述像素的預測值；將每一個圖像塊的每一個像素的預測值與對應的殘差或者 與對所述量化系數(shù)經(jīng)過反變換和反量化后獲得的殘差相加，獲得每一個圖像塊的每一個像 素的重建值；對每一個圖像塊的每一個像素的像素值與預測值相減所得的殘差或者對所述 殘差經(jīng)過變換和量化后獲得的量化系數(shù)進行編碼。
[0007] 本發(fā)明實施例的有益效果在于：在復合圖像的壓縮中實現(xiàn)精確的預測，從而提高 了壓縮圖像的質(zhì)量，并且，降低了計算的復雜度。
[0008] 參照后文的說明和附圖，詳細公開了本發(fā)明的特定實施方式，指明了本發(fā)明的原 理可以被采用的方式。應該理解，本發(fā)明的實施方式在范圍上并不因而受到限制。在所附 權利要求的精神和條款的范圍內(nèi)，本發(fā)明的實施方式包括許多改變、修改和等同。
[0009] 針對一種實施方式描述和/或示出的特征可以以相同或類似的方式在一個或更 多個其它實施方式中使用，與其它實施方式中的特征相組合，或替代其它實施方式中的特 征。
[0010] 應該強調(diào)，術語"包括/包含"在本文使用時指特征、整件、步驟或組件的存在，但 并不排除一個或更多個其它特征、整件、步驟或組件的存在或附加。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0011] 參照以下的附圖可以更好地理解本發(fā)明的很多方面。附圖中的部件不是成比例繪 制的，而只是為了示出本發(fā)明的原理。為了便于示出和描述本發(fā)明的一些部分，附圖中對應 部分可能被放大或縮小。在本發(fā)明的一個附圖或一種實施方式中描述的元素和特征可以與 一個或更多個其它附圖或?qū)嵤┓绞街惺境龅脑睾吞卣飨嘟Y(jié)合。此外，在附圖中，類似的標 號表示幾個附圖中對應的部件，并可用于指示多于一種實施方式中使用的對應部件。
[0012] 在附圖中：
[0013] 圖1是本發(fā)明實施例1的圖像壓縮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0014] 圖2是本發(fā)明實施例1的待處理圖像塊以及參考圖像塊的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0015] 圖3是本發(fā)明實施例1的預測模式的示意圖；
[0016] 圖4是本發(fā)明實施例2的圖像壓縮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0017] 圖5是本發(fā)明實施例3的圖像壓縮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；
[0018] 圖6是本發(fā)明實施例4的圖像壓縮方法的流程圖；
[0019] 圖7是本發(fā)明實施例5的圖像壓縮方法的流程圖；
[0020] 圖8是本發(fā)明實施例5的確定預定角度的方法流程圖；
[0021] 圖9是本發(fā)明實施例5的確定預定的尺寸組合的方法流程圖；
[0022] 圖10是本發(fā)明實施例6的圖像壓縮方法的流程圖。

【具體實施方式】
[0023] 參照附圖，通過下面的說明書，本發(fā)明的前述以及其它特征將變得明顯。在說明書 和附圖中，具體公開了本發(fā)明的實施方式，其表明了其中可以采用本發(fā)明的原則的部分實 施方式，應了解的是，本發(fā)明不限于所描述的實施方式，相反，本發(fā)明包括落入所附權利要 求的范圍內(nèi)的全部修改、變型以及等同物。
[0024] 目前，現(xiàn)有的圖像壓縮標準，例如JPEG、H. 264等，都是為自然圖像而設計的。它 們是基于塊的編碼結(jié)構(gòu)。為了進行內(nèi)部預測，其使用可選的依賴于位置的鄰近樣本值的線 性組合來形成預測塊。其能夠去除圖像的部分空間冗余。但是，當壓縮復合圖像時，該方法 效果較差。在H. 264的幀內(nèi)預測中，編碼器和解碼器使用鄰近塊的樣本值建立預測塊樣本。 在這種情況下，參考像素遠離該像素，預測精度較低，并且編碼效率較低。
[0025] 另夕卜，對幀內(nèi)預測殘差，現(xiàn)有技術中還采用差分脈沖編碼調(diào)制（DPCM， Differential Pulse Code Modulation)來深度降低空間冗余。但是，需要進行兩次預測， 因此導致計算復雜度增大并增加了所需時間。
[0026] 可以看出，利用現(xiàn)有的圖像壓縮方法對復合圖像進行壓縮，預測精度低且計算復 雜度較高。
[0027] 本發(fā)明實施例提供一種圖像壓縮裝置及方法，能夠在復合圖像的壓縮中實現(xiàn)精確 的預測，從而提高壓縮圖像的質(zhì)量，并且，能夠降低計算的復雜度。
[0028] 以下結(jié)合附圖對本發(fā)明的圖像壓縮裝置及方法進行詳細說明。
[0029] 實施例1
[0030] 圖1是本發(fā)明實施例1的圖像壓縮裝置的結(jié)構(gòu)示意圖。如圖1所示，該圖像壓縮 裝置100包括圖像分割單元101、預測單元102,編碼單元103以及重建單元104,其中，
[0031] 圖像分割單元101用于根據(jù)預定的尺寸組合將原始圖像分割為多個圖像塊；
[0032] 預測單元102用于將每一個圖像塊中的每一個像素以相同的預定角度指向的鄰 近像素作為該像素的參考像素，將該參考像素的像素值或重建值作為該像素的預測值；
[0033] 編碼單元103用于對每一個圖像塊的每一個像素的像素值與預測值相減所得的 殘差或者對該殘差經(jīng)過變換和量化后獲得的量化系數(shù)進行編碼；
[0034] 重建單元104用于將每一個圖像塊的每一個像素的預測值與對應的殘差或者與 對該量化系數(shù)經(jīng)過反變換和反量化后獲得的殘差相加，獲得每一個圖像塊的每一個像素的 重建值。
[0035] 由上述實施例可知，通過將鄰近的像素作為參考像素，能夠?qū)崿F(xiàn)精確的預測；并 且，只需將參考像素的像素值或重建值作為像素的預測值，從而能夠降低計算的復雜度。
[0036] 在本實施例中，圖像分割單元101用于根據(jù)預定的尺寸組合將原始圖像分割為多 個圖像塊，其中，例如，該預定尺寸組合可以是64父64、32\32、16\16、8\8、4父4等這些 尺寸的任意組合，其中，各個圖像塊的尺寸可以相同，也可以不同。但是，該尺寸組合可根據(jù) 原始圖像的質(zhì)量以及對圖像壓縮的要求而進行具體的選擇，本發(fā)明并不對此進行限制。
[0037] 在本實施例中，對于無損編碼，編碼單元103直接對殘差進行編碼，重建單元104 獲得的每一個像素的重建值與原始像素值相同。
[0038] 在本實施例中，優(yōu)選的是，該裝置還可以包括：預測區(qū)域確定單元104 ;該預測區(qū) 域確定單元105為可選部件，在圖1中用虛線表示。其中，
[0039] 預測區(qū)域確定單元105用于將每一個圖像塊以及與該圖像塊對應的參考圖像塊 組成的區(qū)域確定為該圖像塊的預測區(qū)域；其中，該參考圖像塊是該預測區(qū)域的最左側(cè)的一 列像素以及最上側(cè)一行像素的集合；
[0040] 在此基礎上，預測單元102在確定每一個圖像塊的每一個像素的參考像素時，將 該參考像素限定在該圖像塊的所述預測區(qū)域內(nèi)。
[0041] 因此，優(yōu)選的是，通過將參考像素限定在預測區(qū)域內(nèi)，可以進一步的提高預測精度 并降低計算復雜度。但是，本發(fā)明并不限于需要確定預測區(qū)域。
[0042] 其中，例如，預測單元102在圖像塊中的像素對應的參考像素超出該圖像塊的預 測區(qū)域的情況下，可以將該像素的鄰近像素的參考像素作為該像素的參考像素。但是，本發(fā) 明不限于這種方式，也可以采用其他方式將參考像素限定在預測區(qū)域內(nèi)。
[0043] 在本實施例中，當像素的參考像素具有重建值時，可以將參考像素的重建值作為 該像素的預測值。
[0044] 在本實施例中，像素的鄰近像素指的是該像素周邊的像素，但本發(fā)明不限定該周 邊的范圍。優(yōu)選的是，可以將每一個圖像塊中的每一個像素以相同的預定角度指向的鄰近 像素中的最近像素作為該像素的參考像素。這樣，能夠進一步的提高預測精度。但是其作 為一種優(yōu)選的方式，本發(fā)明并不限于此。
[0045] 圖2是本實施例的待處理圖像塊以及參考圖像塊的結(jié)構(gòu)示意圖，如圖2所示，以分 割后的待處理圖像塊的尺寸為8X8為例進行說明，但本發(fā)明不限于該尺寸。其中，"Ξ"表 示參考圖像塊的像素，" □"表示待處理圖像塊的像素；UpRef表示參考圖像塊的上側(cè)像素， LeftRef表示參考圖像塊的左側(cè)像素，Z表示參考圖像塊左上角的像素，BHeight表示待處 理圖像塊的高度，BWidth表示待處理圖像塊的寬度。
[0046] 在本實施例中，預測單元102使用的預定角度可以是任意角度，本發(fā)明不對此進 行限制。不同的預定角度對應于不同的預測模式，圖3是本實施例的預測模式的示意圖，其 采用圖2所示的結(jié)構(gòu)進行說明。但是，這些預測模式僅作為一種示例性的說明，本發(fā)明不限 于這些預測模式，即不限于這些預定角度。如圖3所示，給出了 9種預測模式的示意圖，分 別用圖3 (a)至圖3 (i)表示。
[0047] 圖3 (a)是預測模式1的示意圖，其對應于預定角度為90度的情形，如圖3 (a)
[0048] 所示，將待處理圖像塊的每一個像素以90度的角度指向的鄰近像素作為該像素 的參考像素，
[0049] 其中，對于待處理圖像塊中的像素（i，j)，該像素的預測值為：

【權利要求】
1. 一種圖像壓縮裝置，其中，所述裝置包括： 圖像分割單元，所述圖像分割單元用于根據(jù)預定的尺寸組合將原始圖像分割為多個圖 像塊； 預測單元，所述預測單元用于將每一個圖像塊中的每一個像素以相同的預定角度指向 的鄰近像素作為所述像素的參考像素，將所述參考像素的像素值或重建值作為所述像素的 預測值； 編碼單元，所述編碼單元用于對每一個圖像塊的每一個像素的像素值與預測值相減所 得的殘差或者對所述殘差經(jīng)過變換和量化后獲得的量化系數(shù)進行編碼； 重建單元，所述重建單元用于將每一個圖像塊的每一個像素的預測值與對應的殘差或 者與對所述量化系數(shù)經(jīng)過反變換和反量化后獲得的殘差相加，獲得每一個圖像塊的每一個 像素的重建值。
2. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述裝置還包括： 角度確定單元，所述角度確定單元用于在不同的角度下，將每一個圖像塊的每一個像 素以相同的所述角度指向的鄰近像素作為所述像素的參考像素，將所述參考像素的像素值 或重建值作為所述像素的預測值；根據(jù)每一個圖像塊的每一個像素的像素值與預測值相 減所得的殘差，獲得所有圖像塊的所有像素的殘差絕對值之和；根據(jù)不同角度下的所有圖 像塊的所述殘差絕對值之和，確定所述殘差絕對值之和最小時對應的角度作為所述預定角 度。
3. 根據(jù)權利要求1或2所述的裝置，其中，所述裝置還包括： 尺寸確定單元，所述尺寸確定單元用于在不同的尺寸組合下，將原始圖像分割為多個 圖像塊；將每一個圖像塊的每一個像素以相同的預定角度指向的鄰近像素作為所述像素的 參考像素，將所述參考像素的像素值或重建值作為所述像素的預測值；根據(jù)每一個圖像塊 的每一個像素的像素值與預測值相減所得的殘差，獲得所有圖像塊的所有像素的殘差絕對 值之和；根據(jù)不同尺寸組合下的所有圖像塊的所述殘差絕對值之和，確定所述殘差絕對值 之和最小時對應的尺寸組合作為所述預定的尺寸組合。
4. 根據(jù)權利要求1所述的裝置，其中，所述裝置還包括： 變換單元，所述變換單元用于對每一個圖像塊的每一個像素的殘差進行所述變換，獲 得變換系數(shù)； 量化單元，所述量化單元用于對所述變換系數(shù)進行所述量化，獲得所述量化系數(shù)； 所述編碼單元用于對所述量化系數(shù)進行編碼。
5. 根據(jù)權利要求1-4的任一項所述的裝置，其中，所述裝置還包括： 預測區(qū)域確定單元，所述預測區(qū)域確定單元用于將每一個圖像塊以及與所述圖像塊對 應的參考圖像塊組成的區(qū)域確定為所述圖像塊的預測區(qū)域；其中，所述參考圖像塊是所述 預測區(qū)域的最左側(cè)的一列像素以及最上側(cè)一行像素的集合； 所述預測單元在確定每一個圖像塊的每一個像素的參考像素時，將所述參考像素限定 在所述圖像塊的所述預測區(qū)域內(nèi)。
6. 根據(jù)權利要求5所述的裝置，其中， 所述預測單元在所述圖像塊中的像素對應的參考像素超出所述圖像塊的預測區(qū)域的 情況下，將所述像素的鄰近像素的參考像素作為所述像素的參考像素。
7. 根據(jù)權利要求1-4的任一項所述的裝置，其中， 所述預測單元用于將每一個圖像塊中的每一個像素以相同的預定角度指向的鄰近像 素中的最近像素作為所述像素的參考像素。
8. -種圖像壓縮方法，其中，所述方法包括： 根據(jù)預定的尺寸組合將原始圖像分割為多個圖像塊； 將每一個圖像塊中的每一個像素以相同的預定角度指向的鄰近像素作為所述像素的 參考像素，將所述參考像素的像素值或重建值作為所述像素的預測值； 將每一個圖像塊的每一個像素的預測值與對應的殘差或者與對所述量化系數(shù)經(jīng)過反 變換和反量化后獲得的殘差相加，獲得每一個圖像塊的每一個像素的重建值； 對每一個圖像塊的每一個像素的像素值與預測值相減所得的殘差或者對所述殘差經(jīng) 過變換和量化后獲得的量化系數(shù)進行編碼。
9. 根據(jù)權利要求8所述的方法，其中，所述方法還包括： 在不同的角度下，將每一個圖像塊的每一個像素以相同的所述角度指向的鄰近像素作 為所述像素的參考像素，將所述參考像素的像素值或重建值作為所述像素的預測值；根據(jù) 每一個圖像塊的每一個像素的像素值與預測值相減所得的殘差，獲得所有圖像塊的所有像 素的殘差絕對值之和；根據(jù)不同角度下的所有圖像塊的所述殘差絕對值之和，確定所述殘 差絕對值之和最小時對應的角度作為所述預定角度。
10. 根據(jù)權利要求8或9所述的方法，其中，所述方法還包括： 在不同的尺寸組合下，將原始圖像分割為多個圖像塊；將每一個圖像塊的每一個像素 以相同的預定角度指向的鄰近像素作為所述像素的參考像素，將所述參考像素的像素值或 重建值作為所述像素的預測值；根據(jù)每一個圖像塊的每一個像素的像素值與預測值相減所 得的殘差，獲得所有圖像塊的所有像素的殘差絕對值之和；根據(jù)不同尺寸組合下的所有圖 像塊的所述殘差絕對值之和，確定所述殘差絕對值之和最小時對應的尺寸組合作為所述預 定的尺寸組合。
【文檔編號】G06T9/00GK104282030SQ201310294334
【公開日】2015年1月14日 申請日期:2013年7月12日 優(yōu)先權日:2013年7月12日
【發(fā)明者】王爭, 朱建清, 鄭艷, 葉姜莉, 數(shù)井君彥 申請人:富士通株式會社