專利名稱：一種圖像壓縮方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像壓縮方法。
背景技術：
目前被廣泛使用的靜態(tài)圖像編碼格式是JPEG(Joint Photographic Experts Group，聯(lián)合圖像專家小組)算法，其對24位色深的靜態(tài)彩色圖像以及256級灰度的靜態(tài)圖像有著極高的壓縮率和很好的壓縮品質(在壓縮比為25∶1的情況下，壓縮后還原得到的圖像于原始圖像相比較，非圖像專家難以找出它們的差別)，因而被接受和廣泛使用，成為靜態(tài)壓縮圖像標準格式之一。但是，由于JPEG對譯碼系統(tǒng)的處理能力有一定的要求，在處理能力弱的系統(tǒng)中需要長時間才能完成譯碼，影響了用戶的使用，為了解決此問題，則要增加的系統(tǒng)的處理能力或加裝額外的Dsp，這不但增加了成本，也增加了便攜式系統(tǒng)的電力消耗。
另一種使用較廣泛的圖像壓縮格式是GIF(Graphics Interchange Format圖像交換格式，是由CompuServe開發(fā)的圖形文件格式，版權所有，任何商業(yè)目的使用均需CompuServe公司授權)，它是基于色表和lzw字典式壓縮方法，支持2色到256色多種色深，且解壓縮速度快，比較適合應用在處理能力受限的系統(tǒng)之上。但是由于手持式設備的顯示裝置與Pc的監(jiān)視器不同，其根據(jù)不同的應用場合有多種不同的硬件顯示設備(如黑白LCD，16級灰階LCD，4K彩色LCD等等)，而Gif的色表中表示的都是24位色的顏色，所以在還原圖像的時就不得不先將色表的顏色轉換成與物理設備匹配的顏色之后，再進行圖像的還原，消耗了額外的時間。并且在壓縮圖像的過程中，其對原始圖像根據(jù)要轉換到的目標色深進行量化時方法單一(直接使用目標色深的最大顏色數(shù)進行量化)，其量化后圖像信息的熵值較大，因而導致了其基于字典式的壓縮方法的壓縮率較低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明為了解決背景技術中存在的上述技術問題，而提供一種能夠在擁有特殊顯示設備的處理能力受限系統(tǒng)中，圖像失真小，圖像解壓縮還原速度快，壓縮率相對較大的一種圖像圖像壓縮方法。
本發(fā)明的技術解決方案是本發(fā)明為一種圖像壓縮方法，其特殊之處在于該方法包括以下步驟1)選擇量化色深；2)確定量化尺度；3)根據(jù)量化色深以及量化尺度對圖像進行轉化；4)將轉換后的圖像進行壓縮。
上述步驟1)的具體步驟如下11)根據(jù)顯示設備的顯示能力選擇量化色深；12)在當前量化色深下人工選擇樣圖采樣顏色數(shù)量以達到需要的顯示效果。
上述步驟12)中顏色的量化算法的選取可以采用八叉數(shù)算法或MedianCut算法。
上述步驟12)中在顯示效果與原圖差異盡可能小的情況下選擇的采樣顏色數(shù)量盡可能少。
上述步驟2)是根據(jù)原始圖像中每像素點的實際顏色值與重新量化和調整采樣顏色數(shù)之后樣圖的實際顏色值的平均誤差值確定量化尺度。
上述步驟3)是根據(jù)平均誤差值，在顯示設備的色深下動態(tài)的調整采樣顏色量，使得其他圖像轉換先后的顯示差異程度和樣圖保持一致。
上述步驟4)中如果轉換后圖像中的顏色數(shù)較少，那么可以將這些顏色存入一色表中，色表中的每一個元素值等于該顏色在物理設備中顯示時所對應的數(shù)值。然后將圖像數(shù)據(jù)中每像素的顏色值用在色表中與其相同的顏色值的表項的索引代替，然后將這些索引值數(shù)據(jù)進行壓縮。
上述步驟4)中如果轉換后的圖像顏色數(shù)較多，直接將圖像數(shù)據(jù)進行壓縮即可。
上述步驟4)中壓縮方法可以采用字典模型算法或行程算法進行壓縮。
本發(fā)明是在選擇重新量化色深并調整采樣顏色數(shù)的過程中降低了圖像的熵值，使其可基于字典模型的壓縮，使其在處理能力受限制的系統(tǒng)中仍具有較高的壓縮比，同時這種對品質降低的系數(shù)是通過人為針對不同顯示設備調整好的，所以仍可以保持較好的觀賞效果。
具體實施例方式
本發(fā)明的具體步驟如下1)選擇量化色深；11)根據(jù)顯示設備的顯示能力選擇量化色深；12)在當前量化色深下人工選擇樣圖采樣顏色數(shù)量以達到需要的顯示效果；其中在顯示效果與原圖差異盡可能小的情況下選擇的采樣顏色數(shù)量盡可能少。
2)確定量化尺度；根據(jù)原始圖像中每像素點的實際顏色值與重新量化和調整采樣顏色數(shù)之后樣圖的實際顏色值的平均誤差值確定量化尺度。
3)根據(jù)量化色深以及量化尺度對圖像進行轉化；根據(jù)平均誤差值，在顯示設備的色深下動態(tài)的調整采樣顏色量，使得其他圖像轉換先后的顯示差異程度和樣圖保持一致。
4)將轉換后的圖像進行壓縮。
如果轉換后圖像中的顏色數(shù)較少，那么可以將這些顏色存入一色表中，色表中的每一個元素值等于該顏色在物理設備中顯示時所對應的數(shù)值。然后將圖像數(shù)據(jù)中每像素的顏色值用在色表中與其相同的顏色值的表項的索引代替，然后將這些索引值數(shù)據(jù)進行壓縮。
如果轉換后的圖像顏色數(shù)較多，直接將圖像數(shù)據(jù)進行壓縮即可。
步驟12)中顏色的量化算法可以采用八叉數(shù)算法或MedianCut算法。
步驟4)中壓縮方法可以采用字典模型算法或行程算法進行壓縮。
下面結合具體實施例對本發(fā)明做進一步的詳述目前，我們在PC上的顯示設備都支持24的色深，并且PC上的圖像大多都是以24位色深存儲的。而對于特殊的顯示設備其對顏色的表達能力有所不同，導致在其上顯示的圖像也有多種不同的顏色數(shù)(如，256色，4K色等)。要在這些設備上顯示計算機中的圖像，首先要對其進行量化，將原本在24位色深的色域范圍內(nèi)的圖像，對應到我們顯示設備需要的色域范圍上。例如，我們需要使用的顯示設備其對色彩的表現(xiàn)能力為12位色深，那我們就需要將計算機上24位色深的圖像轉換成12位色深的圖像，這是一個顏色值多對一的轉換，因此這一過程實際上就是有損的，以降低了圖像的品質為代價的，但由于顯示設備的顯示能力的限制，這是無法避免的，為了能夠盡可能好的表示原圖，通常在轉換的過程中還加入了抖動處理，通過加入一些雜點來使得圖像顏色過渡較平滑，圖像的整體效果和原圖相接近，此時，若我們直接對轉換后的4K色圖像進行字典模型的壓縮，那么由于圖形中包含的顏色數(shù)很多，會導致壓縮率很低。因此我們對轉換后的4K色圖像中的顏色數(shù)量進行調整，保證在盡可能與原圖的觀賞效果一致的情況下選擇盡可能少的顏色值，對顏色的量化算法可以采用八叉數(shù)算法或MedianCut算法等。
針對該圖像以及不同的顯示要求，我們可以選擇一種符合我們的要求并且顏色較少的顯示效果，并計算該效果的圖中平均每個像素的顏色值與原圖像中每一個像素點的顏色值的誤差平均值，并以該值作為轉換效果的衡量標準，對所有要使用的圖像依據(jù)該標準進行量化和選色，使其和示例圖像具有相近的觀賞效果。由于我們減少了圖像的顏色數(shù)，降低了圖像的復雜程度，所以圖像的壓縮比根據(jù)所選擇的圖像質量就會有相應提高，并且保證了顯示效果。
確定量化尺度中像素點顏色誤差的計算方法可以使用下面算法
像素點在原始圖像與在轉換后圖像中顏色誤差＝(像素點原始紅色-像素點轉換后紅色)2+(像素點原始綠色-像素點轉換后綠色)2+(像素點原始藍色-像素點轉換后藍色)2量化尺度的計算方法可以使用下面算法量化尺度＝所有像素的顏色誤差之和/像素點個數(shù)根據(jù)量化尺度動態(tài)選擇采用的顏色數(shù)可以根據(jù)不同的采樣顏色數(shù)算出不同的量化尺度值，使用這些值與要求的量化尺度值進行比較，尋找最接近的量化尺度值，并使用該情況下的顏色數(shù)量對圖像進行處理即可。在選擇不同顏色數(shù)計算量化尺度時，可以使用二分法查找以加快速度。
對轉換后的圖像數(shù)據(jù)進行壓縮中可以有兩種方法如果轉換后圖像中的顏色數(shù)較少，那么可以將這些顏色存入一色表中，色表中的每一個元素值等于該顏色在物理設備中顯示時所對應的數(shù)值。然后將圖像數(shù)據(jù)中每像素的顏色值用在色表中與其相同的顏色值的表項的索引代替，然后將這些索引值數(shù)據(jù)進行壓縮。使用此方法可以有助于再度提高壓縮率。
如果轉換后的圖像顏色數(shù)較多，若用色表的方法已經(jīng)無法達到提高壓縮率的目的，或者在解壓縮時不希望處理將圖像中的顏色索引值替換回色表中原顏色的實際值以提高圖像還原速度時，可以直接將圖像數(shù)據(jù)進行壓縮即可。
由于在解壓縮速度的比較中，基于字典模型相對于統(tǒng)計模型的壓縮方法具有較快的解壓縮速度，所以我們可以采用字典模型算法進行壓縮(如LZ，LZ77，LZW，VLZW等)，當然也可以采用其它方法(如行程算法等)。
通過以上這些步驟，便可在不同的硬件顯示設備之上，根據(jù)預先確定好的不同的顯示要求，盡量保持顯示效果并獲得相對較大的壓縮比，并且在圖像還原時對系統(tǒng)處理能力的要求較低，可應用于多種設備之上。
權利要求
1.一種圖像壓縮方法，其特征在于該方法包括以下步驟1)選擇量化色深；2)確定量化尺度；3)根據(jù)量化色深以及量化尺度對圖像進行轉化；4)將轉換后的圖像進行壓縮。
2.根據(jù)權利要求1所述的圖像壓縮方法，其特征在于所述步驟1)的具體步驟如下11)根據(jù)顯示設備的顯示能力選擇量化色深；12)在當前量化色深下人工選擇樣圖采樣顏色數(shù)量以達到需要的顯示效果。
3.根據(jù)權利要求2所述的圖像壓縮方法，其特征在于所述步驟12)中顏色的量化算法以采用八叉數(shù)算法或MedianCut算法。
4.根據(jù)權利要求2所述的圖像壓縮方法，其特征在于所述步驟12)中在顯示效果與原圖差異盡可能小的情況下選擇的采樣顏色數(shù)量盡可能少。
5.根據(jù)權利要求1或2所述的圖像壓縮方法，其特征在于所述步驟2)是根據(jù)原始圖像中每像素點的實際顏色值與重新量化和調整采樣顏色數(shù)之后樣圖的實際顏色值的平均誤差值確定量化尺度。
6.根據(jù)權利要求5所述的圖像壓縮方法，其特征在于所述步驟3)是根據(jù)平均誤差值，在顯示設備的色深下動態(tài)的調整采樣顏色量，使得其他圖像轉換先后的顯示差異程度和樣圖保持一致。
7.根據(jù)權利要求1所述的圖像壓縮方法，其特征在于所述步驟4)中如果轉換后圖像中的顏色數(shù)較少，那么可以將這些顏色存入一色表中，色表中的每一個元素值等于該顏色在物理設備中顯示時所對應的數(shù)值。然后將圖像數(shù)據(jù)中每像素的顏色值用在色表中與其相同的顏色值的表項的索引代替，然后將這些索引值數(shù)據(jù)進行壓縮。
8.根據(jù)權利要求1所述的圖像壓縮方法，其特征在于所述步驟4)中如果轉換后的圖像顏色數(shù)較多，直接將圖像數(shù)據(jù)進行壓縮即可。
9.根據(jù)權利要求7或8所述的圖像壓縮方法，其特征在于所述步驟4)中壓縮方法可以采用字典模型算法或行程算法進行壓縮。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種圖像壓縮方法。該方法包括以下步驟1)選擇量化色深；2)確定量化尺度；3)根據(jù)量化色深以及量化尺度對圖像進行轉化；4)將轉換后的圖像進行壓縮。本發(fā)明為了解決背景技術中存在的技術問題，而提供一種能夠在擁有特殊顯示設備的處理能力受限系統(tǒng)中，圖像失真小，圖像解壓縮還原速度快，壓縮率相對較大的一種圖像圖像壓縮方法。
文檔編號G06T9/00GK1696977SQ20051004272
公開日2005年11月16日 申請日期2005年5月26日 優(yōu)先權日2005年5月26日
發(fā)明者陳淮琰, 王小春, 閆海紅 申請人:無敵科技(西安)有限公司