專利名稱：一種圖像壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像壓縮方法，尤其是一種自適應(yīng)的在YUV色彩空間或RGB色彩空間進(jìn)行圖像壓縮的圖像壓縮方法。
背景技術(shù)：
隨著數(shù)字技術(shù)和信息技術(shù)的發(fā)展，多媒體的應(yīng)用越來(lái)越廣泛。沒(méi)有經(jīng)過(guò)壓縮的多媒體數(shù)據(jù)，例如圖像數(shù)據(jù)，視頻數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)都需要大容量的存儲(chǔ)空間和傳輸帶寬。為了節(jié)約成本，利用數(shù)據(jù)間的冗余將原始數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮然后再存儲(chǔ)和傳輸，已經(jīng)成為信息處理研究領(lǐng)域和芯片制造領(lǐng)域的重要內(nèi)容。
由于人眼對(duì)于亮度信息Y比色度信息UV更加敏感，現(xiàn)有的圖像壓縮方法是將RGB色度空間轉(zhuǎn)換到Y(jié)UV色度空間，在亮度和色度信息上進(jìn)行不同壓縮比的壓縮，可以在不損失主觀視覺(jué)質(zhì)量的情況下，利用人眼的特性取得一定的圖像壓縮比。典型的在YUV色度空間的壓縮方法就是在YUV色度空間進(jìn)行2倍的下采樣(Downsampling)。
因?yàn)槿搜蹖?duì)亮度比對(duì)色度敏感，因此在YUV空間的下采樣方法就是，假設(shè)相鄰像素的色度非常接近。那么在相鄰兩個(gè)像素中只保留一個(gè)像素的色度信號(hào)，舍棄另一個(gè)像素的色度信息。解碼時(shí)兩個(gè)像素都使用一樣的色度信息。由于單像素線條的顏色和相鄰的像素顏色不一樣，當(dāng)顏色不是很接近時(shí)會(huì)產(chǎn)生人眼不能接受的線條顏色丟失現(xiàn)象。
這種在YUV空間的壓縮方法在TV領(lǐng)域得到了廣泛應(yīng)用。然而在PC和監(jiān)視器上，經(jīng)常會(huì)出現(xiàn)單像素的線條或人工繪制的各種圖像，如利用CAD等繪圖軟件繪制的各種顏色的單像素線條。此時(shí)如果采用YUV色度空間下的下采樣的方法進(jìn)行壓縮，當(dāng)單像素線條不處在采樣點(diǎn)時(shí)，線條的UV值會(huì)被丟棄，解壓縮時(shí)用相鄰的采樣點(diǎn)的UV值來(lái)作為它的UV值，這樣由于線條本身的顏色和相鄰像素的顏色不一樣，會(huì)使得單像素線條的顏色丟失，這在PC和監(jiān)視器的應(yīng)用中是不能被用戶接受的。所以這種壓縮非自然的圖形和圖片有缺陷的壓縮方法，應(yīng)用在PC和監(jiān)視器上具有很大的局限性。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是克服現(xiàn)有圖像壓縮方法的缺陷，提供一種圖像壓縮方法，自適應(yīng)的在YUV色彩空間和RGB色彩空間進(jìn)行圖像壓縮，不會(huì)出現(xiàn)單像素線條的顏色丟失。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提供了一種圖像壓縮方法，包括如下步驟步驟1、提取兩個(gè)相鄰像素的RGB值，并轉(zhuǎn)換為YUV值；步驟2、計(jì)算兩個(gè)像素的U值的差和V值的差；步驟3、如果U值的差超過(guò)第一閾值，和/或V值的差超過(guò)第二閾值則執(zhí)行步驟4；如果U值的差小于第一閾值并且V值的差小于第二閾值，則執(zhí)行步驟5；步驟4、將兩個(gè)像素進(jìn)行RGB色度空間下的壓縮，執(zhí)行步驟6；步驟5、將兩個(gè)像素進(jìn)行YUV色度空間下色度分量的2倍下采樣，執(zhí)行步驟6；步驟6、輸出壓縮碼流，然后提取下兩個(gè)相鄰像素的RGB值，執(zhí)行步驟1。
上述步驟4中將兩個(gè)像素進(jìn)行RGB色度空間下的壓縮時(shí)，直接截取RGB分量的低位比特，并插入RGB空間的識(shí)別符。在上述步驟5中將兩個(gè)像素進(jìn)行YUV色度空間下色度分量的二倍下采樣時(shí)，插入YUV空間的模糊識(shí)別符。
因此，本發(fā)明的圖像壓縮方法，可以自適應(yīng)的在YUV色彩空間和RGB色彩空間進(jìn)行圖像壓縮，不會(huì)出現(xiàn)單像素線條的顏色丟失，使得YUV色度空間下的下采樣壓縮方法能運(yùn)用于高分辨率的顯示器中，可以適用于PC的顯示器和各種監(jiān)視器。
下面通過(guò)附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案做進(jìn)一步的詳細(xì)描述。


圖1為本發(fā)明圖像壓縮方法的流程圖。
具體實(shí)施例方式
在圖象處理和視頻處理中，需要進(jìn)行幀的存儲(chǔ)。為了節(jié)約存儲(chǔ)空間和滿足一定的數(shù)據(jù)總線帶寬要求，可以采取圖像壓縮方法進(jìn)行圖像壓縮。壓縮方法必須具備運(yùn)算量低、資源耗用少和不損失主觀視覺(jué)質(zhì)量的特點(diǎn)。在YUV色度空間進(jìn)行色度分量的下采樣被廣泛運(yùn)用于各種圖像和視頻壓縮中。然而，由于PC顯示器和監(jiān)視器經(jīng)常顯示單像素的線條或人工繪制的各種圖像，這種YUV空間的壓縮方法會(huì)出現(xiàn)人眼不能接受的單像素點(diǎn)和線條顏色丟失，或圖像邊緣顏色丟失的現(xiàn)象。為了在不損失主觀視覺(jué)質(zhì)量的前提下，對(duì)單像素的線條或各種圖形進(jìn)行壓縮，本發(fā)明可以自適應(yīng)的選擇在YUV或RGB色彩空間進(jìn)行圖像壓縮，彌補(bǔ)YUV色度下采樣的缺陷。
參見(jiàn)圖1所示，為本發(fā)明圖像壓縮方法的流程圖，具體步驟如下步驟101、提取兩個(gè)相鄰像素的RGB值，并轉(zhuǎn)換為YUV值；即對(duì)兩個(gè)像素的RGB的值進(jìn)行RGB空間到Y(jié)UV空間的轉(zhuǎn)換，RGB空間和YUV空間轉(zhuǎn)換的基本公式為Y=0.299R+0.587G+0.114BU=-0.172R-0.339G+0.511B+128;V=0.511R-0.428G-0.083B+128]]>為了取消浮點(diǎn)數(shù)的操作，可以將上述公式中的各個(gè)系數(shù)乘以2的n次冪后取整，最后的結(jié)果再進(jìn)行n次右移，為了保證RGB到Y(jié)UV色彩空間轉(zhuǎn)換時(shí)的計(jì)算精確度，計(jì)算結(jié)果采取四舍五入的方法，并且n的值越大精度越高，本實(shí)施例為n＝8時(shí)的轉(zhuǎn)化公式
Y=((77R+150G+29B)+128)>>8U=(((-44R-87G+131)+128)>>8)+128V=(((131R-110G-21B)+128)>>8)+128;]]>步驟102、計(jì)算兩個(gè)像素的U值的差和V值的差；設(shè)兩個(gè)像素的原始YUV值分別為Y1，U1，V1和Y2，U2，V2，都是8比特輸入，那么通過(guò)下面公式求取兩個(gè)像素的U分量和V分量的差值ΔU＝|U1-U2|ΔV＝|V1-V2|；步驟103、如果U值的差超過(guò)第一閾值，和/或V值的差超過(guò)第二閾值則執(zhí)行步驟104；如果U值的差小于第一閾值并且V值的差小于第二閾值，則執(zhí)行步驟105；本步驟將當(dāng)前要壓縮的兩個(gè)像素的U值的差和V值的差進(jìn)行比較，如果兩個(gè)色度分量的差值都小于各自的閾值，那么認(rèn)為兩個(gè)像素的顏色比較接近，可以采用這種色度下采樣的方法；如果任一色度分量的差值大于各自的閾值，就認(rèn)為這兩個(gè)像素的顏色不接近，這時(shí)如果仍然使用色度下采樣的方法，會(huì)造成圖像損失過(guò)大，因此自動(dòng)切換到RGB空間的壓縮，以保證兩個(gè)像素都不會(huì)有很大的信息損失；令U的第一閾值為Uth，V的第二閾值為Vth，當(dāng)ΔU＜Uth and ΔV＜Vth 則執(zhí)行步驟105；當(dāng)ΔU＞＝Uth or ΔV＞＝Vth則執(zhí)行步驟104；步驟104、將兩個(gè)像素進(jìn)行RGB色度空間下的壓縮，執(zhí)行步驟106；因?yàn)槿绻幸粋€(gè)色度分量的差值大于各自的閾值，則在RGB空間進(jìn)行壓縮，直接截取RGB分量的低位比特，并插入RGB空間的識(shí)別符；RGB色度空間下的壓縮，丟棄RGB分量的低比特來(lái)獲得要求的壓縮比，也就是對(duì)于每個(gè)像素為24比特的輸入來(lái)說(shuō)，要獲得每個(gè)像素平均16比特的輸出，由于人眼在RGB三個(gè)顏色分量中，對(duì)G分量的敏感度最高，采用以下的截取方法設(shè)兩個(gè)像素的原始RGB值為R1，G1，B1和R2，G2，B2，都是8比特輸入，那么RGB空間壓縮后的輸出為高5比特R1，高6比特G1，高5比特B1，5比特R2，高5比特G2，高5比特B2和1比特空間識(shí)別符“0”，這樣兩個(gè)像素的平均比特?cái)?shù)為16比特；解碼時(shí)通過(guò)空間識(shí)別符“0”來(lái)判斷壓縮時(shí)采用的是RGB空間壓縮方法；步驟105、將兩個(gè)像素進(jìn)行YUV色度空間下色度分量的2倍下采樣，執(zhí)行步驟106；因?yàn)閁分量和V分量的差值都小于各自的閾值，則進(jìn)行YUV色度分量的2倍下采樣，插入YUV空間的模式識(shí)別符；YUV色度空間的2倍下采樣可以選擇兩個(gè)像素中任一個(gè)像素的UV值作為另一個(gè)像素的UV值，也可以選擇兩個(gè)像素中亮度值比較小的那個(gè)像素的UV值作為另一個(gè)像素的UV值，并使用V值的最低比特位作為壓縮空間識(shí)別符；設(shè)兩個(gè)像素的原始YUV值分別為Y1，U1，V1和Y2，U2，V2，都是8比特輸入，那么兩個(gè)像素的總比特?cái)?shù)為48比特，平均每個(gè)像素為24比特，YUV空間2倍下采樣后變?yōu)?比特Y1，8比特U1，高7比特V1，8比特Y2和1比特空間識(shí)別符“1”，兩個(gè)像素的總比特?cái)?shù)為32比特，平均每個(gè)像素為16比特；解碼時(shí)通過(guò)空間識(shí)別符“1”判斷壓縮時(shí)采用的是YUV色度2倍下采樣方法；步驟106、輸出壓縮碼流，然后提取下兩個(gè)相鄰像素的RGB值，執(zhí)行步驟1，輸出的壓縮碼流為平均每個(gè)像素16比特，和傳統(tǒng)的YUV色度信號(hào)2倍下采樣的方法取得的壓縮比一樣。
下面對(duì)上述步驟中的像素?cái)?shù)據(jù)判斷和壓縮進(jìn)行舉例和具體說(shuō)明例1如表1所示，為像素0和像素1的原始RGB數(shù)據(jù)，

表1，像素0和像素1的原始RGB數(shù)據(jù)兩個(gè)像素RGB到Y(jié)UV色彩空間轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)如表2所示，

表2，兩個(gè)像素RGB到Y(jié)UV色彩空間轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)因此ΔU＝|162-91|＝71；ΔV＝|171-81|＝90；設(shè)Uth＝10，Vth＝10。此時(shí)ΔU＞Uth，ΔV＞Vth，因此采用RGB空間的壓縮，對(duì)于像素0，舍棄R0的低3位，G0的低2位，B0的低3位；對(duì)于像素1，舍棄R1的低3位，G1的低3位，B1的低3位；最后再加一個(gè)比特的壓縮空間識(shí)別符“0”。
最終的輸出比特為01100(R0)、000000(G0)、01100(B0)、00000(R1)、01101(G1)、00000(B1)0。
例子2如表3所示，為像素0和像素1的原始RGB數(shù)據(jù)，

表3，像素0和像素1的原始RGB數(shù)據(jù)兩個(gè)像素RGB到Y(jié)UV色彩空間轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)如表4所示，

表4，兩個(gè)像素RGB到Y(jié)UV色彩空間轉(zhuǎn)換后的數(shù)據(jù)ΔU＝|112-116|＝4；ΔV＝|162-157|＝5；設(shè)Uth＝10，Vth＝10，此時(shí)ΔU＜Uth，ΔV＜Vth，因此采用YUV色度2倍下采樣方法，丟棄像素1的U1和V1的值，丟棄像素0的V0的最低比特，最后再加1比特的壓縮空間識(shí)別符“1”。
最終的輸出比特為01001110(Y0)、01110000(U0)、1010001(V0)、01010001(Y1)1。
對(duì)于大部分的自然圖片，當(dāng)UV的閾值設(shè)置得合適時(shí)，絕大部分像素都是采用YUV下采樣方法，這是因?yàn)樽匀粓D片的相鄰像素之間顏色很強(qiáng)的相關(guān)性，這也是YUV色度空間下采樣方法得以廣泛應(yīng)用的原因所在。而對(duì)于一些特殊的圖片，比如單像素線條或繪制的圖形，在線條和圖形邊緣會(huì)自動(dòng)切換到RGB色彩空間進(jìn)行壓縮，這樣不會(huì)造成圖片的主觀視覺(jué)損失。
最后所應(yīng)說(shuō)明的是，以上實(shí)施例僅用以說(shuō)明本發(fā)明的技術(shù)方案而非限制，盡管參照較佳實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說(shuō)明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，可以對(duì)本發(fā)明的技術(shù)方案進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明技術(shù)方案的精神和范圍。
權(quán)利要求
1.一種圖像壓縮方法，其中包括如下步驟步驟1、提取兩個(gè)相鄰像素的RGB值，并轉(zhuǎn)換為YUV值；步驟2、計(jì)算兩個(gè)像素的U值的差和V值的差；步驟3、如果U值的差超過(guò)第一閾值，和/或V值的差超過(guò)第二閾值則執(zhí)行步驟4；如果U值的差小于第一閾值并且V值的差小于第二閾值，則執(zhí)行步驟5；步驟4、將兩個(gè)像素進(jìn)行RGB色度空間下的壓縮，執(zhí)行步驟6；步驟5、將兩個(gè)像素進(jìn)行YUV色度空間下色度分量的2倍下采樣，執(zhí)行步驟6；步驟6、輸出壓縮碼流，然后提取下兩個(gè)相鄰像素的RGB值，執(zhí)行步驟1。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像壓縮方法，其中所述步驟4中將兩個(gè)像素進(jìn)行RGB色度空間下的壓縮時(shí)，直接截取RGB分量的低位比特，并插入RGB空間的識(shí)別符。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的圖像壓縮方法，其中所述步驟5中將兩個(gè)像素進(jìn)行YUV色度空間下色度分量的二倍下采樣時(shí)，插入YUV空間的模糊識(shí)別符。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像壓縮方法，包括如下步驟步驟1、提取兩個(gè)相鄰像素的RGB值，并轉(zhuǎn)換為YUV值；步驟2、計(jì)算兩個(gè)像素的U值的差和V值的差；步驟3、如果U值的差超過(guò)第一閾值，和/或V值的差超過(guò)第二閾值則執(zhí)行步驟4；如果U值的差小于第一閾值并且V值的差小于第二閾值，則執(zhí)行步驟5；步驟4、將兩個(gè)像素進(jìn)行RGB色度空間下的壓縮，執(zhí)行步驟6；步驟5、將兩個(gè)像素進(jìn)行YUV色度空間下色度分量的2倍下采樣，執(zhí)行步驟6；步驟6、輸出壓縮碼流，然后提取下兩個(gè)相鄰像素的RGB值，執(zhí)行步驟1。本發(fā)明可以自適應(yīng)的在YUV色彩空間和RGB色彩空間進(jìn)行圖像壓縮，不會(huì)出現(xiàn)單像素線條的顏色丟失。
文檔編號(hào)H04N11/02GK1980404SQ20051011118
公開日2007年6月13日 申請(qǐng)日期2005年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月6日
發(fā)明者李薔 申請(qǐng)人:逐點(diǎn)半導(dǎo)體(上海)有限公司