專利名稱：用于壓縮16位彩色圖像的顏色空間變換的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及便攜移動設備相關(guān)的多媒體技術(shù)領(lǐng)域，特別是涉及一種用于壓縮16位彩色圖像的顏色空間變換的方法。
背景技術(shù)：
隨著便攜移動設備的普及，例如個人數(shù)字助手(PDA)，手機等，基于便攜移動設備的多媒體應用大量涌現(xiàn)。便攜移動設備存在計算能力弱、電池壽命短、液晶顯示板為16位彩色等問題；而多媒體中，視頻解碼的計算復雜度相對較高，因此傳統(tǒng)的視頻編碼方式用于便攜移動設備，無法滿足用戶對多媒體尤其是視頻技術(shù)相關(guān)應用的需求。針對便攜設備固有特點，對通用視頻編解碼技術(shù)進行改造，可以提高視頻解碼的處理速度和視頻壓縮算法的性能。
所謂用于壓縮圖像的顏色空間變換，是指對輸入的數(shù)字圖像進行線性變換，映射到對應壓縮算法所定義的顏色空間。該顏色空間適用于數(shù)字圖像及視頻的壓縮。這里的數(shù)字圖像，包括通常的數(shù)字圖像和數(shù)字視頻序列中的幀。
數(shù)字圖像及視頻編碼技術(shù)普遍采用YCrCb作為用于壓縮的顏色空間。當輸入為RGB圖像時，該顏色空間將RGB顏色信息分成一個亮度分量Y和兩個色度分量CrCb。由于人眼對亮度的敏感程度遠大于色度，因此在壓縮過程對亮度進行1∶1采樣，而對色度進行小于等于1∶1的采樣，從而實現(xiàn)一定程度的壓縮。目前，傳統(tǒng)壓縮技術(shù)將24位RGB圖像變換為YCrCb格式。
如前所述，便攜移動設備的液晶顯示板不支持24位RGB格式的圖像，而是支持16位RGB格式圖像，包括RGB565和RGB555兩種具體格式。采用傳統(tǒng)的壓縮技術(shù)，顯示端必須將解碼后的圖像由YCrCb先轉(zhuǎn)換到24位RGB格式，然后再變成可以顯示的16位RGB格式。這樣的方法必然會增加運算量，同時RGB24格式比RGB16格式包含了更多的顏色信息，而這些信息在只支持RGB16格式的顯示設備上是多余的。
如果能針對RGB16顏色空間的特點，定義一個從RGB16到Y(jié)CrCb的顏色空間映射，則可以提高壓縮效率，并降低解碼復雜度。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于提供一種用于壓縮16位彩色圖像的顏色空間變換的方法。
本發(fā)明解決其技術(shù)問題采用的技術(shù)方案如下
1)編碼時，將16位RGB格式的彩色圖像按照公式(1)變換到新的顏色空間，命名為rYCrCb，該顏色空間的性質(zhì)同YcrCb一樣，RGB顏色信息分成一個亮度分量Yr和兩個色度分量Crr、Cbr，可以用于壓縮；后續(xù)的壓縮過程，包括采樣、DCT變換、量化、游程編碼、變長編碼，可在所得變換結(jié)果上，根據(jù)現(xiàn)有的圖像或者視頻壓縮標準，包括JPEG系列、MPEG系列、H.26X系列，采用其編碼算法步驟，進行即可；Yr＝R+G+BCbr＝4B-Yr＝-R-G+3B(1)Crr＝4R-Yr＝3R-G-B其中R，G，B分別代表16位RGB圖像中象素點的R，G，B三個分量的數(shù)值，Yr代表rYCrCb空間中亮度分量，Cbr、Crr分別代表rYCrCb空間中兩個色度分量；下面的公式(2)是公式(1)的矩陣形式表達；YrCbrCrr=111-1-133-1-1·RGB---(2)]]>其中符號與公式(1)的相同；2)解碼時，根據(jù)現(xiàn)有的圖像或者視頻壓縮標準，包括JPEG系列、MPEG系列、H.26X系列，采用其編碼算法步驟得到rYCrCb空間上的數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(3)的反變換方法得到16位RGB格式的數(shù)據(jù)，直接輸出到便攜設備顯示；G＝(2Yr-Cbr-Crr)//4R＝(Yr+Crr)//4 (3)B＝(Yr+Cbr)//4其中字母符號與公式(1)相同，“//”表示四舍五入。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益的效果是本發(fā)明是一種全新的顏色空間變換的方法。它適用于16位RGB彩色圖像或者視頻的壓縮。在傳統(tǒng)的圖像或視頻壓縮技術(shù)基礎(chǔ)上，例如JPEG系列、MPEG系列、H.26X系列，編碼端增加24位RGB格式到16位RGB格式的轉(zhuǎn)化，并采用該顏色空間變換方法，可以去除輸入端多余的信息并簡化解碼端的操作步驟，從而可以降低解碼復雜度，提高視頻壓縮質(zhì)量。
具體實施例方式
在實施數(shù)字圖像或者視頻壓縮時，所有算法必須在某一特定的顏色空間上進行。例如，在當前廣泛采用的壓縮標準，JPEG系列、MPEG系列、H.26X系列，當輸入的數(shù)字圖像或者視頻的格式為RGB24時，則使用推薦的變換公式，變換到Y(jié)CrCb空間，然后進行采樣、DCT變換、量化、游程編碼和變長編碼等壓縮步驟；如果格式為RGB16時，則通過補位把RGB16格式變換到RGB24格式，然后進行上述操作步驟。解碼過程則反之，最終可得到RGB24格式的圖像或者視頻；如果需要顯示RGB16格式，則通過截位把RGB24格式變換到RGB16格式。在此過程中，壓縮空間為YCrCb空間。
在便攜移動設備上，若針對RGB16格式的圖像或者視頻壓縮，采用本發(fā)明設計的壓縮空間rYCrCb空間，只需將上述過程中顏色空間變換模塊進行替換即可。具體步驟如下編碼時，當輸入的數(shù)字圖像或者視頻的格式為RGB16時，使用公式(1)，將數(shù)據(jù)變換到rYCrCb空間；如果格式為RGB24，則通過截位將RGB24格式變換到RGB16格式，再使用公式(1)。在壓縮空間rYCrCb上，即可采用傳統(tǒng)的采樣、DCT變換、量化、游程編碼和變長編碼等壓縮步驟進行壓縮。該步驟可以消除多余的信息，可以提高壓縮效率。
解碼時，首先進行傳統(tǒng)的解壓縮步驟，得到rYCrCb空間的數(shù)據(jù)。此時，使用公式(3)，即可得到RGB16格式的圖像或者視頻，直接輸出到支持RGB16格式的顯示設備。因此，該方法的解碼復雜度低，效率則更高。
權(quán)利要求
1.一種用于壓縮16位彩色圖像的顏色空間變換的方法，其特征在于1)編碼時，將16位RGB格式的彩色圖像按照公式(1)變換到新的顏色空間，命名為rYCrCb，該顏色空間的性質(zhì)同YcrCb一樣，將RGB顏色信息分成一個亮度分量Yr和兩個色度分量Crr、Cbr，可以用于壓縮；后續(xù)的壓縮過程，包括采樣、DCT變換、量化、游程編碼、變長編碼，可在所得變換結(jié)果上，根據(jù)現(xiàn)有的圖像或者視頻壓縮標準，包括JPEG系列、MPEG系列、H.26X系列，采用其編碼算法步驟，進行即可；Yr＝R+G+BCbr＝4B-Yr＝-R-G+3B(1)Crr＝4R-Yr＝3R-G-B其中R，G，B分別代表16位RGB圖像中象素點的R，G，B三個分量的數(shù)值，Yr代表rYCrCb空間中亮度分量，Cbr、Crr分別代表rYCrCb空間中兩個色度分量；下面的公式(2)是公式(1)的矩陣形式表達；YrCbrCrr=111-1-133-1-1·RGB---(2)]]>其中符號與公式(1)的相同；2)解碼時，根據(jù)現(xiàn)有的圖像或者視頻壓縮標準，包括JPEG系列、MPEG系列、H.26X系列，采用其編碼算法步驟得到rYCrCb空間上的數(shù)據(jù)，根據(jù)公式(3)的反變換方法得到16位RGB格式的數(shù)據(jù)，直接輸出到便攜設備顯示；G＝(2Yr-Cbr-Crr)//4R＝(Yr+Crr)//4 (3)B＝(Yr+Cbr)//4其中字母符號與公式(1)相同，“//”表示四舍五入。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用于壓縮16位彩色圖像的顏色空間變換的方法。在傳統(tǒng)的圖像或視頻壓縮技術(shù)基礎(chǔ)上，例如JPEG系列、MPEG系列、H.26X系列，編碼端增加24位RGB格式到16位RGB格式的轉(zhuǎn)化，并采用該顏色空間變換方法，可以去除輸入端多余的信息并簡化解碼端的操作步驟，從而可以降低解碼復雜度，提高視頻壓縮質(zhì)量。
文檔編號H04N1/64GK1610377SQ200410084350
公開日2005年4月27日 申請日期2004年11月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年11月16日
發(fā)明者陳純, 卜佳俊, 李娜 申請人:浙江大學