CN101233542A - 基于权重的图像处理 - Google Patents

Abstract

在图像编码方案中，输入图像被分解为其中包括多个图像元素(610)的若干图像块(600)。图像块(600)被编码为编码块表示(700)。在该编码中，根据图像元素(610)在块(600)中的相对位置，将颜色权重分配给块(600)中的图像元素(610)。至少两个颜色码字(710，720，730，740)至少部分地根据颜色权重来确定。这些码字(710，720，730，740)是至少两个颜色值的表示。图像元素(610)的原色由颜色表示来表示，该颜色表示是从通过所分配的颜色权重进行加权的至少两个颜色值的组合中可导出的。

Description

基于权重的图像处理

技术领域

本发明一般涉及图像处理，特别是涉及用于对图像进行编码和解码的方法及系统。

背景技术

在数据处理系统和用户终端、如计算机上以及具体来说在移动终端上的图像和图形的呈现和渲染在近些年来极大地增加。例如，三维(3D)图形和图像在这类终端上具有许多吸引人的应用，其中包括游戏、3D地图和消息传递、屏幕保护程序及人机界面。

3D图形渲染过程通常包括三个子阶段。简言之，第一阶段即应用阶段创建若干三角形。这些三角形的角在第二阶段、即几何阶段被变换、投影及变亮。在第三阶段即光栅化阶段，通常表示纹理的图像可“粘合”到三角形上，从而增加渲染图像的真实性。第三阶段通常还采用z缓冲器来执行分类。

但是，图像和纹理、具体来说是3D图像和图形的渲染在图形系统所需的存储器带宽及处理能力方面计算费用高。例如，纹理在两个方面都是高费用的：在存储器方面，纹理必须放置于快速芯片上存储器或者在其中高速缓存；以及在存储带宽方面，纹理可能被存取多次以便绘制单个像素。

为了减小带宽和处理能力要求，通常采用图像(纹理)编码方法或系统。这样一种编码系统应当在渲染过程中产生高费用芯片上存储器和较低存储带宽的更有效利用，因而产生更低的功耗和/或更快的渲染。

Delp和Mitchell[1]开发了一种称作块截断编码(BTC)、用于图像压缩的简单方案。即使其应用本身不是纹理压缩，但这个部分中描述的其它方案中的若干方案基于其概念。他们的方案通过一次考虑4×4像素的块来压缩灰度级图像。对于这样一种块，存储两个8位灰度级值，以及块中的各像素则采用单个位对这些灰度级其中之一进行索引。这对每个像素产生2位(bpp)。

Campbell等人提出了一种称作色彩单元压缩(CCC)的BTC的简单扩展[2]。不是采用8位灰度级值，而是将8位值用作对调色板的索引。这允许以2bpp压缩彩色纹理。但是，需要调色板中的存储器查看，并且调色板的大小受到限制。

Iourcha等人的S3TC纹理压缩方法[3]目前可能是最普遍的方案。它用于DirectX中，并且在OpenGL中也存在对它的扩充。其工作可看作是CCC的进一步扩充。S3TC的块大小是压缩到64位的4×4像素。两种基本色各作为16位来存储，并且每个像素存储对本地调色板的两位索引，其中的本地调色板包括两种基本色以及基本色之间的两种附加色。这表示所有颜色都位于RGB空间的一行上。S3TC的压缩率为4bpp。S3TC的一个缺点在于，每个块仅可使用四种颜色。

Fenny[4]提出一种用于移动电话的MBX图形硬件平台的完全不同的方案。这个方案采用两个低分辨率图像，并且在解压缩期间对它们进行双线性放大。各像素还存储这两个放大图像之间的混合因子。描述4bpp和2bpp的压缩。每个块使用64位。使Fenny的方案在实际实现中减少吸引力的主要缺点在于，在解压缩期间需要来自相邻图像块的信息，这使解压缩严重复杂化。

PACKMAN是由Strom和Akenine-Moller开发的最近的纹理压缩方法[5]。它将2×4图素(像素)编码为32位。每个块仅使用一种颜色，但在各像素中，这种颜色的强度可经过修改。PACKMAN的主要目标是允许最小解压缩复杂度。在PACKMAN中，对色度很重地定量，这可能产生块瑕疵。

为了改进PACKMAN，Strom和Akenine-Moller开发了表示iPACKMAN/Ericsson纹理压缩(ETC)的改进压缩方法[6，7]。在iPACKMAN/ETC中，对两个2×4图像块共同编码，这允许颜色的差分编码。这使得能够具有对颜色的更精细定量，从而引起大约3dB的质量提高。因此，这种压缩方法在质量方面通过了S3TC，并且目前是公知的最高质量纹理压缩方法/系统。

仍然需要改进图像压缩，特别是在压缩和解压缩具有无法由现有技术图像处理方案以高质量有效处理的某些色彩特性的有问题的图像块方面。这类有问题的图像块包括具有两种或两种以上颜色之间的缓慢变化过渡的块。

发明内容

本发明克服了现有技术装置的这些及其它缺点。

本发明的一般目的是提供一种图像处理方案，它可有效处理具有两种或两种以上颜色之间的缓慢变化过渡的图像块。

如所附专利权利要求书所定义的本发明满足这个目的及其它目的。

简言之，本发明涉及对图像进行编码(压缩)以及对编码(压缩)图像进行解码(解压缩)的形式的图像处理。

根据本发明，要编码的图像被分解为包含多个图像元素(像素、图素或体素)的多个图像块。图像块优选地包括十六个图像元素，并且具有2^m×2ⁿ个图像元素的大小，其中，m和n优选地为2。块中的各图像元素的特征由一种图像元素属性、优选地由一种颜色、如24位RGB(红、绿、蓝)色来表示。然后对图像块进行编码。

在这个(有损)块编码中，将颜色权重分配给图像块中的图像元素的至少一个子集。然后，表示至少两个颜色值的至少两个颜色码字至少部分根据所分配颜色权重来确定。图像块的已生成编码或压缩表示包括至少两个颜色码字，它们可看作是定时颜色值。因此，图像块中的图像元素的原色通过从至少两个颜色值可导出的颜色表示来表示，其中的至少两个颜色值又是从至少两个颜色码字可得到的。另外，至少一个子集中的图像元素的颜色表示是从通过所分配颜色权重进行加权的至少两个颜色值的组合中可导出的。

表示图像块的这种方式有效地处理图像块中的至少两种颜色的平滑变化过渡，并且这类过渡和颜色斜率延续到相邻块。通过阅读以下对本发明的实施例的描述，将会理解本发明提供的其它优点。

在解码或解压缩期间，至少两个颜色值根据至少两个颜色码字来确定。然后提供分配给待解码的图像元素的颜色权重。最后，用于这个图像元素的颜色表示根据所提供颜色权重以及所确定的至少两个颜色值来计算。

本发明还讲授了用于对图像和图像块进行编码的系统、用于对编码图像和图像块进行解码的系统以及包含这类系统的用户终端。

附图说明

通过以下参照附图进行的描述，可以透彻地理解本发明以及其它目的和优点，附图包括：

图1是说明根据本发明对图像和图像块进行压缩/编码的方法的流程图；

图2是根据本发明的图像块的一个实例的图解；

图3是示意说明根据本发明的一个实施例的颜色权重的分配的简图；

图4是根据本发明的一个实施例的图像块的压缩表示的图解；

图5是示意说明根据本发明的另一个实施例的颜色权重的分配的简图；

图6是根据本发明的另一个实施例的图像块的压缩表示的图解；

图7是示意说明根据本发明的又一个实施例的颜色权重的分配的简图；

图8是示意说明根据本发明的又一个实施例的颜色权重的分配的简图；

图9是更详细地说明图1的确定步骤的一个实施例的流程图；

图10是根据本发明的多模式实现、图1的图像编码/压缩方法的附加步骤的流程图；

图11是更详细地说明图10的压缩步骤的实施例的流程图；

图12A是说明可有利地根据多模式实现的一种模式进行压缩的图像块的图像元素的颜色的分布的简图；

图12B是说明根据多模式实现的一种模式生成的并且适合于表示图12A所示的图像元素的颜色的颜色表示的简图；

图13A是说明可有利地根据多模式实现的另一种模式进行压缩的另一个图像块的图像元素的颜色的分布的简图；

图13B是说明根据多模式实现的另一种模式生成的、并且适合于表示图13A所示的图像元素的颜色的颜色表示的简图；

图14至图17是根据多模式实现的图像块的压缩表示的图解；

图18是根据本发明对压缩图像和图像块进行解码/解压缩的方法的流程图；

图19是说明用于多模式实现的、图20的解码/解压缩方法的附加步骤的流程图；

图20是更详细地说明图19的解压缩步骤的实施例的流程图；

图21是更详细地说明图19的解压缩步骤的另一个实施例的流程图；

图22示意说明具有根据本发明的图像编码器和解码器的用户终端的一个实例；

图23是示意说明根据本发明的图像编码器的一个实施例的框图；

图24是示意说明根据本发明的块编码器的一个实施例的框图；

图25是示意说明根据本发明的块编码器的另一个实施例的框图；

图26是示意说明根据本发明的图像解码器的一个实施例的框图；

图27是示意说明根据本发明的块解码器的一个实施例的框图；以及

图28是示意说明根据本发明的块解码器的另一个实施例的框图。

具体实施方式

在所有附图中，相同的参考标号将用于对应或相似的元件。

本发明涉及图像和图形处理，特别是涉及对图像和图像块进行编码或压缩以及对编码(压缩)图像和图像块进行解码或解压缩。

一般来说，根据本发明，在图像编码期间，图像被分解或分为多个图像块。每个这种图像块则包括其中还具有某种颜色的多个图像元素。对图像块进行编码或压缩以产生图像的编码/压缩表示。

当编码图像或图形图元随后将被呈现、例如在屏幕上显示时，编码图像块的相关图像元素被识别和解码。这些已解码图像元素然后用来产生原始图像或图形图元的解码表示。

本发明极适合与三维(3D)图形配合使用，例如游戏、3D地图和画面、3D消息，例如动画消息、屏幕保护程序、人机界面(MMI)等，但是不限于此。因此，本发明还可用于对其它类型的图像或图形进行编码，例如一维(1D)、二维(2D)或3D图像。

在3D图形处理中，通常创建若干三角形，并确定这些三角形的角的对应屏幕坐标。图像(或图像的一部分)或者所谓的纹理被映射(“粘合”)到每个三角形上。但是，在用于存储纹理的存储器方面以及当从存储器取纹理时在存储器存取期间在存储器带宽方面，对于图形系统，纹理的管理是高成本的。特别对于具有有限存储容量和带宽的瘦客户机、如移动单元和电话，这是一个问题。因此，往往采用纹理或图像编码方案。在这样一种方案中，纹理通常被分解或分为包含多个图素的多个图像块。然后，图像块被编码并存储在存储器中。注意，编码图像块(图像块的编码形式)的大小比图像块的未编码形式的对应大小更小。

在本发明中，表达“图像元素”表示图像块中的元素或者图像块的编码表示。这种图像块又对应于图像或纹理的一部分。因此，根据本发明，图像元素可能是(1D、2D、3D)纹理的图素(纹理元素)、(1D或2D)图像的像素或者3D图像的体素(体积元素)。一般来说，图像元素的特征由某些图像元素属性、如颜色值来表现。此外，以下的术语“图像”用来表示可通过本发明来编码和解码的任何1D、2D或3D图像或纹理，其中包括但不限于照片、游戏类型纹理、文本、制图、高动态范围图像和纹理等。

本发明提供一种图像处理，它特别适合于压缩和解压缩具有至少两种颜色之间的缓慢变化过渡的图像和图像块。在背景部分论述的现有技术方案中，通常包括四个颜色值的调色板通过颜色码字(S3TC)或颜色码字和强度/颜色修改符码字(PACKMAN和iPACKMAN/ETC)在色彩空间中形成。每个图像元素则具有与调色板中的颜色之一关联的颜色指数。通过这样一种解决方案，一般很难处理具有缓慢变化颜色过渡的图像元素。

与这些现有技术方案形成鲜明对比，本发明将不同的颜色权重分配给图像块中的图像元素。此后，用于图像块的颜色至少部分根据所分配颜色权重来确定。这意味着，图像元素的原色将由从通过所分配颜色权重进行加权的所确定颜色的组合中可导出的颜色表示来表示。根据所分配颜色权重，对于块中的每个图像元素，这可能允许采用唯一的颜色表示，它又表示更大的调色板。另外，颜色权重可经过设置，使得具有缓慢变化颜色过渡的有问题的块也可以高图像质量来表示。

压缩

图1说明根据本发明对图像进行编码的(有损)方法。在第一步骤S1，图像被分解或分为多个图像块。每个这种图像块则包括多个图像元素。在本发明的一个优选实施例中，图像块包括十六个图像元素(像素、图素或体素)，并且具有2^m×2ⁿ个图像元素的大小，其中，m＝4-n且n＝0，1，2，3，4。更优选地，m和n均为2。还可能的是能够采用大小为2^m×2ⁿ或2^m×2ⁿ×2^p个图像元素的图像块，其中，m、n、p为零或正整数，其中具有并非所有m、n、p可同时为零的附带条件。图2示意说明根据本发明、具有十六个图像元素610的图像块600的一个实例。在本发明的一个备选实施例中，图像被分解为优选地具有2×4或4×2个图像元素的多个图像子块。在这种情况下，两个这类子块可在压缩期间共同处理，从而形成如图2所示的4×4块600。再看图1，整个图像块优选地在步骤S1中分解为(非重叠)图像块。但是，在一些应用中，只有图像的一部分被编码，因而只有这个部分才被分解为图像块。

以下步骤S2和S4执行图像块的编码或压缩。首选，在步骤S2，将颜色权重分配给图像块中的图像元素的至少一个子集，如线条L1示意表示。颜色权重优选地根据至少一个子集的图像元素在图像块中的相对位置来确定。这些颜色权重在解压缩期间用于对为图像块确定的不同颜色进行加权，以便产生用于表示图像元素的原始(“真实”)颜色的颜色表示。例如，假定对于当前图像块确定两种颜色(C₀和C₁)。在这个步骤S2分配的颜色权重则对于在图像块中具有位置(x，y)的图像元素可能是w₀ ^xy和w₁ ^xy。在压缩期间，这个图像元素的图像表示将是w₀ ^xyC₀+w₁ ^xyC₁，因而是两种颜色的加权组合，在这种情况下为线性组合。

如本领域公知的那样，颜色通常包含多个颜色分量(component)，通常为三个颜色分量，取决于所使用的专有色彩空间。例如，颜色可能是RGB(红、绿、蓝)色，即YUV空间或者YCrCb空间或者用于图像和图形处理及管理的其它任何专有色彩空间中的颜色。在这样一种情况下，在步骤S2分配的多个颜色权重可看作是颜色权重向量 $w^{\mathrm{xy}}=\left[\begin{array}{cc}{w}_{R0}^{\mathrm{xy}}& w_{R1}^{\mathrm{xy}}\\ w_{G0}^{\mathrm{xy}}& w_{G1}^{\mathrm{xy}}\\ w_{B0}^{\mathrm{xy}}& w_{B1}^{\mathrm{xy}}\end{array}\right].$ 在这种情况下，权重向量中的各个组成元素可单独设置。在 $w_{R0/1}^{\mathrm{xy}}=w_{B0/1}^{\mathrm{xy}}=w_{G0/1}^{\mathrm{xy}}$ 的情况下，权重向量在这个说明性实例中仅为每个图像元素包含两个权重[w₀ ^xy w₁ ^xy]。

优选地将颜色权重分配给块中的图像元素的至少一个子集的每个图像元素，如线条L1所示。在第一实施例中，图像块包括N个图像元素，N为大于1的整数，以及子集包括M个图像元素，其中0≤M＜N。这表示没有为其余N-M个图像元素分配颜色权重。在那种情况下，这个(这些)剩余图像元素的原色通过对于图像块所确定的颜色码字其中之一来表示。但是，这基本对应于将颜色权重向量之一的所有组成元素设置为1，并且将另一个(其它)颜色权重向量的所有组成元素设置为0。

因此，在本发明的另一个优选实现中，通过对于每个图像元素重复步骤S2，将颜色权重分配给块中的所有图像元素。在这个实施例中，分配给至少一个图像元素的颜色权重的至少一个优选地不同于0、1或-1。

在下一个步骤S3，根据或采用所分配颜色权重对图像块确定至少两个颜色码字。这至少两个颜色码字表示至少两个颜色值。如上所述，颜色可能是RGB(红、绿、蓝)色，即YUV空间或者YCrCb空间或者用于图像和图形处理及管理的其它任何专有色彩空间中的颜色。

颜色码字优选地采用与图像相同的色彩格式(空间)。但是，在一些情况下，可能有用的是，将图像转换为不同的色彩空间，即，在第一色彩空间中具有颜色码字以及在第二不同的色彩空间中具有原始图像。

在本发明的第一实施例中，两个颜色码字在第三步骤S3根据所分配颜色权重来确定。但是，在本发明的一个优选实施例中，根据颜色权重来确定三个或者有时四个或四个以上颜色码字。这多个码字则表示三个、四个或四个以上颜色值。根据本发明，通过使颜色码字确定基于所分配颜色权重，能够确定颜色码字，从而产生高图像质量并允许产生具有缓慢变化颜色过渡的颜色表示。

在下一个步骤S4，块中的多个图像元素的原色通过从至少两个颜色值可导出的颜色表示来表示(近似)，其中的至少两个颜色值又通过在步骤S3所确定的至少两个颜色码字来表示。另外，至少一个子集中的图像元素、即在步骤S2对其分配了颜色权重的那些图像元素的颜色表示是从通过所分配颜色权重进行加权的至少两个颜色值的组合中可导出的。

如果至少一个子集包括块中的图像元素的第一子集，则这些图像元素的颜色表示是从通过所分配颜色权重进行加权的至少两个颜色值的组合中可导出的。但是，块中的图像元素的第二剩余子集中的图像元素的颜色表示直接从颜色值中选取，因此没有构成多个颜色值的组合。

优选地，步骤S2至S4对于步骤S1的分解期间所提供的所有图像块重复进行(由线条L2示意表示)。结果则是编码图像块的序列或文件。编码图像块(图像块的编码表示)可在文件中从左到左以及从上到下以它们在步骤S1的块分解中被分解的相同顺序来排序。然后，该方法结束。

编码图像可提供给存储器以便在其中存储，直到图像的后续呈现、如显示为止。此外，编码图像可作为编码块表示的信号被提供给发射器，以便(无线或有线)传送给另一个单元。

图3是根据本发明、待压缩的图像或纹理中的图像块600的示意图解。在本发明的这个第一实现中，将对图像块600确定四个颜色码字。四个颜色码字的每个表示相应的颜色值，其中的红色分量由R₀、R₁、R₂和R₃表示。这个实施例基本上允许双线性放大，但是在其中，双线性放大的所有颜色作为图像块的压缩表示被存储。在这个实施例中，构成图像块600的角的图像元素610具有仅为一或零的颜色权重。表1说明根据本发明的这个实施例、分配给块中的图像元素610的颜色权重。

位置(x，y)	颜色0	颜色1	颜色2	颜色3
					(0，0)	1	0	0	0
(1，0)	2/3	1/3	0	0
					(2，0)	1/3	2/3	0	0
(3，0)	0	1	0	0
					(0，1)	2/3	0	1/3	0
(1，1)	4/9	2/9	2/9	1/9
					(2，1)	2/9	4/9	1/9	2/9
(3，1)	0	2/3	0	1/3
					(0，2)	1/3	0	2/3	0
(1，2)	2/9	1/9	4/9	2/9
					(2，2)	1/9	2/9	2/9	4/9
(3，2)	0	1/3	0	2/3
					(0，3)	0	0	1	0
(1，3)	0	0	2/3	1/3
					(2，3)	0	0	1/3	2/3
(3，3)	0	0	0	1

表1颜色权重

这意味着，图3所示并且具有按照上表1的所分配颜色权重的图像块的颜色表示按照下表2将具有红色分量。

表2颜色组合

蓝色和绿色分量优选地以相同方式、即基本上通过将R_z与B_z或G_z进行交换来处理，其中的z＝0，1，2，3。

从表2可以看到，图像元素的十二个的红色(绿色和蓝色)分量是作为由四个颜色码字所表示的颜色值(R₀、R₁、R₂、R₃)的至少一个的加权线性组合可导出的。但是，四个角的图像元素的红色(绿色和蓝色)分量均直接从颜色值之一中得出。

在这个实施例中，在沿表2中的第一行(R₀到R₁)、第三行(R₂到R₃)、第一列(R₀到R₂)和第三列(R₁到R₃)移动时，这些行和列中的图像元素的颜色表示的红色分量单调变化(除非两个端值相等)。例如，如果R₁＞R₀，即，在从图像元素(0，0)移动到图像元素(0，3)时，则红色分量值沿第一行单调增加。相应地，如果R₂＞R₀，则红色分量值沿第一列(从图像元素(0，0)到(3，0))单调减小。如果相同的颜色权重还用于绿色和/或蓝色分量，则它们也将对于这些行和列单调变化。在本发明中，行或列表示“图像元素的一维阵列”。这意味着，颜色表示的至少一个颜色分量沿图像元素的至少一个一维阵列单调变化。这允许颜色的平滑过渡，因此，具有这类颜色分布的图像块可通过本发明以高图像质量来表示。

图4说明已经根据本发明的一个实施例压缩的、图3所示的图像块的压缩表示700。表示700(编码或压缩图像块)包括第一颜色码字710、第二颜色码字720、第三颜色码字730和第四颜色码字740。注意，编码图像块700的颜色码字710、720、730、740的相互顺序可能与图中所示的不同。

分配给块中的图像元素的颜色权重在这种情况下预先定义，并且用于根据本发明的这个实施例压缩的图像的所有图像块。这意味着，如果图像的所有图像块按照本发明来压缩，则表1中列示的颜色权重将用于所有图像块。但是要注意，四个颜色码字对于不同的块可能不同，由此有效地产生图像块的不同颜色表示。

但是，本发明预计，可包含分配给图像块中的图像元素的颜色权重的信息作为压缩块表示700的一部分。例如，假定存在可用于图像块的多个加权集。每个这种加权集则包括分配给块中的元素的至少一个子集的图像元素的颜色权重。第一这种加权集可包括上表1列示的颜色权重。第二集合则可具有这些图像元素的至少一个的不同权重。在这样一种情况下，压缩块表示700优选地包括表示用于当前图像块的颜色权重集的加权集指数或加权码字。单个位(0_bin或1_bin)可用作加权码字来区分两个加权集，而在两个以上集合可用时则需要两个或两个以上位。在这样一种解决方案中，图像的不同图像块可采用不同的颜色权重分布来压缩。

如果64位分配给压缩图像块700，则每个颜色码字710、720、730、740可使用16位，并且各颜色码字710、720、730、740可采取RGB565的形式。更多位优选地用于绿色分量，因为绿色分量对强度的感知提供不成比例的份额。

但是，本文将进行全面论述，本发明优选地用作前面所述的iPACKMANN/ETC方案的辅助模式。在这种情况下，仅57位可用于对四个颜色码字710、720、730、740进行编码(其余七位将用作区分这种辅助模式、iPACKMAN/ETC和其它辅助模式的众数指数(modeindex))。各具有三个分量的四个颜色码字710、720、730、740需要仅使用57位来编码，并且一种可能的解决方案可采用RGB554格式，从而产生总共56位。剩余位可用作加权码字或者增强(boost)码字710、720、730、740之一的颜色分量其中之一。

图3和图4以及表1中提供的实施例的一个缺点在于，对于颜色码字710、720、730、740可得到的彩色分辨率相当低，特别是在将本发明用作对iPACKMAN/ETC的补充时，并且各码字710、720、730、740采取RGB554的格式。在这种情况下，蓝色分量的低分辨率在很大程度上产生瑕疵。

在本发明的一个优选实施例中，改为优选地将平面用于对颜色表面进行近似，并提供颜色权重代替双线性函数。这种情况如图5示意表示。与图3以及上述双线性实施例相比，每个图像块600仅确定三个颜色码字。这意味着，三个颜色值由这些码字来表示，并且在图5中说明了这些颜色值的红色分量(R₀、R_H、R_V)。

图像块600中的图像元素610的颜色表示和颜色权重可采用下式来计算：

$R(x,y)=\frac{x}{3}(R_H-R_0)+\frac{y}{3}(R_V-R_0)+R_0$

$G(x,y)=\frac{x}{3}(G_H-G_0)+\frac{y}{3}(G_V-G_0)+G_0$

$B(x,y)=\frac{x}{3}(B_H-B_0)+\frac{y}{3}(B_V-B_0)+B_0$

$w_0^{\mathrm{xy}}=1-\frac{x}{3}-\frac{y}{3}$

$w_H^{\mathrm{xy}}=\frac{x}{3}$

$w_V^{\mathrm{xy}}=\frac{y}{3}$

这意味着，位置(0，0)、(0，3)和(3，0)中的图像元素610的颜色表示可直接从三个码字所表示的颜色值中选取，从而在这个说明性实例中产生图像元素(0，0)的(R₀，G₀，B₀)、图像元素(3，0)的(R_H，G_H，B_H)和图像元素(0，3)的(R_V，G_V，B_V)。这对应于这些图像元素w⁰⁰＝[1 0 0]、w³⁰＝[0 1 0]和w⁰³＝[0 0 1]的以下颜色权重。

分配给根据本发明的这个实施例压缩的图像块的颜色权重按照下表3分布于图像元素之间。

位置(x，y)	颜色0	颜色H	颜色V
				(0，0)	1	0	0
(1，0)	2/3	1/3	0
				(2，0)	1/3	2/3	0
(3，0)	0	1	0
				(0，1)	2/3	0	1/3
(1，1)	1/3	1/3	1/3
				(2，1)	0	2/3	1/3
(3，1)	-1/3	1	1/3
				(0，2)	1/3	0	2/3
(1，2)	0	1/3	2/3
				(2，2)	-1/3	2/3	2/3
(3，2)	-2/3	1	2/3
				(0，3)	0	0	1
(1，3)	-1/3	1/3	1
				(2，3)	-2/3	2/3	1
(3，3)	-1	1	1

表3颜色权重

这意味着，图5所示并且具有按照上表3的所分配颜色权重的图像块的颜色表示按照下表4将具有红色分量。

表4颜色表示

蓝色和绿色分量优选地以相同方式、即基本上通过将R_z与B_z或G_z进行交换来处理，其中的z＝0，1，2，3。

同样在这种情况下，在沿表4的第一行和第一列移动时，颜色分量也单调增加或减小。

图6说明已经根据本发明的这个实施例压缩的、图5所示的图像块的压缩表示700。表示700(编码或压缩图像块)包括第一颜色码字710、第二颜色码字720和第三颜色码字730。注意，编码图像块700的颜色码字710、720、730的相互顺序可能与图中所示的不同。

颜色码字710、720、730这时可由RGB676颜色定量来表示，从而产生57位的三个码字的总大小。这意味着，这个实施例可有利地用作上述iPACKMAN/ETC的补充和辅助模式。与前一个(RGB554)实施例相比，RGB676允许更高的分辨率。或者，如果本发明用作独立方案，则颜色码字710、720、730可表示为RGB777，并且剩余位可用作例如加权码字或者促进码字710、720、730其中之一的颜色分量。

可采用所谓的差分码字来代替采用三个颜色码字710、720、730以便允许直接根据码字710、720、730来计算颜色值。在这种情况下，第一颜色码字710可按照上述方式来确定，即包含例如采取RGB777的形式的三个定量颜色分量。第一颜色值(R₀、G₀、B₀)则可通过展开定量颜色分量来直接从这个第一码字710中获得。而其它两个码字720、730根据该第一码字值来对色彩空间中的距离进行编码。因此，两个码字720、730可表示dR_HdG_HdB_H666和dR_VdG_VdB_V666，其中，分量dW_z的每个表示区间[-32，31]中的数值，其中W＝R，G，B且z＝H，V。其它两个颜色值则按照下式来获得：

R_H/V＝R₀+dR_H/V

G_H/V＝G₀+dG_H/V

B_H/V＝B₀+dB_H/V

但是，结合图3和图5所述的实施例具有几个缺点。首选，所分配颜色权重的若干个涉及对3或者3的幂(9＝3²)的除法，它在实现硬件解压缩时相当昂贵。这些模式和颜色权重分配的另一个缺点在于，难以创建恒定斜率的斜面。例如，如果一个块中的R_H、G_H、B_H在前一个块中设置为R₀、G₀、B₀，则存在具有相互接近的相同颜色表示，从而破坏斜率。因此，虽然平滑颜色过渡可在给定块中以高质量来表示，但更难对相邻图像块上的这样一种平滑颜色过渡进行编码。

图7说明本发明的一个实施例，其中，颜色权重分配以解决上述两个缺点的方式来执行。在这个实施例中，颜色权重优选地经过选择，使得块600中只有一个单一图像元素610具有一个1、其余为0所构成的颜色权重。这意味着，优选地是角图像元素的这个单一图像元素610的原色通过仅从三个颜色码字其中之一所得到的颜色值来表示。

如图7所示的设置颜色值的方式产生用于计算图像块600中的图像元素610的颜色表示和颜色权重的以下公式：

$R(x,y)=\frac{x}{4}(R_H-R_0)+\frac{y}{4}(R_V-R_0)+R_0$

$G(x,y)=\frac{x}{4}(G_H-G_0)+\frac{y}{4}(G_V-C_0)+G_0$

$B(x,y)=\frac{x}{4}(B_H-B_0)+\frac{y}{4}(B_V-B_0)+B_0$

$w_0^{\mathrm{xy}}=1-\frac{x}{4}-\frac{y}{4}$

$w_H^{\mathrm{xy}}=\frac{x}{4}$

$w_V^{\mathrm{xy}}=\frac{y}{4}$

分配给根据本发明的这个实施例压缩的图像块的颜色权重按照下表5分布于图像元素之间。

位置(x，y)	颜色0	颜色H	颜色Y
				(0，0)	1	0	0
(1，0)	3/4	1/4	0
				(2，0)	1/2	1/2	0
(3，0)	1/4	3/4	0
				(0，1)	3/4	0	1/4
(1，1)	1/2	1/4	1/4
				(2，1)	1/4	1/2	1/4
(3，1)	0	3/4	1/4
				(0，2)	1/2	0	1/2
(1，2)	1/4	1/4	1/2
				(2，2)	0	1/2	1/2
(3，2)	-1/4	3/4	1/2
				(0，3)	1/4	0	3/4
(1，3)	0	1/4	3/4
				(2，3)	-1/4	1/2	3/4
(3，3)	-1/2	3/4	3/4

表5颜色权重

这意味着，图7所示并且具有按照上表5的所分配颜色权重的图像块的颜色表示按照下表6将具有红色分量。

表6颜色表示

蓝色和绿色分量优选地以相同方式、即基本上通过将R_z与B_z或G_z进行交换来处理，其中的z＝0，1，2，3。

同样在这种情况下，在沿表6的第一行和第一列移动时，颜色分量也单调增加或减小。

这个实施例的压缩块表示如图6所示，并且结合这个图进行的论述也适用于这个实施例。

在这个实施例中，颜色权重涉及对2或4的除法，它对于硬件实现是很普通的。另外，该实施例允许对于块极限的颜色斜率(颜色过渡)的连续性。通过以下方式，这是可行的：将一个块中的R_H(或R_V)设置成前一个块的R₀，它产生理想斜率。这个实施例的另一个优点在于，从颜色码字和颜色权重可导出的颜色表示的精度进一步增加，因为颜色可对于每个图像元素以1/4的步长而不是1/3的步长进行改变。

基于与图7相同的方案的其它实施例可通过分别将R₀、R_H和R_V的位置旋转四分之一圈、半圈或四分之三圈来获得。

一般来说，在更普遍的环境下，根据本发明分配给图像元素的颜色权重可经过选择，使得由颜色码字所表示的颜色值可看作全部位于图像块中(参见图3和图5)、一部分位于图像块中而一部分位于该块之外(参见图7)或者可能全部位于该块之外。注意，甚至在颜色值被看作在图像块之外的情况下，相应的颜色码字也构成那个块的编码表示的一部分。颜色值相对于块的相对位置定义用于获得图像元素的颜色权重的(平面)等式。在本发明的一个最优选的实施例中，并非所有颜色值均位于块的同一行。

本发明预计，颜色权重可选择成表示块600中的颜色值的位置，使得颜色值或点没有位于图像元素610的中间，如图8示意表示。

该平面的公式则为：

R(x，y)＝2x(R_H-R₀)-2y(R_V-R₀)+R₀-3R_H+3R_V

G(x，y)＝2x(G_H-G₀)-2y(G_V-G₀)+G₀-3G_H+3G_V

B(x，y)＝2x(B_H-B₀)-2y(B_V-B₀)+B₀-3B_H+3B_V

并且颜色权重由下式表示：

$w_0^{\mathrm{xy}}=1-2x+2y$

$w_H^{\mathrm{xy}}=-3+2x$

$w_V^{\mathrm{xy}}=3-2y$

分配给根据本发明的这个实施例压缩的图像块的颜色权重按照下表7分布于图像元素之间。

位置(x，y)	颜色0	颜色H	颜色V
				(0，0)	1	-3	3
(1，0)	-1	-1	3
				(2，0)	-3	1	3
(3，0)	-5	3	3
				(0，1)	3	-3	1
(1，1)	1	-1	1
				(2，1)	-1	1	1
(3，1)	-3	3	1
				(0，2)	5	-3	-1
(1，2)	3	-1	-1
				(2，2)	1	1	-1
(3，2)	-1	3	-1
				(0，3)	7	-3	-3
(1，3)	5	-1	-3
				(2，3)	3	1	-3
(3，3)	1	3	-3

表7颜色权重

因此，本发明包括将颜色权重分配给块中的部分或全部图像元素。此后，颜色码字根据权重来确定。图像元素的颜色表示是从码字所表示的颜色值的、采用分配给图像元素的权重进行加权的组合可导出的。这个概念无疑可扩展到不同数量的多个颜色码字以及不同的颜色权重分配。在一个优选实现中，至少一个图像元素的至少一个权重不同于0、1和-1。因此，使用三个颜色码字意味着可分配颜色权重，使得颜色值的平面内插是可行的。如果对于图像块改为使用四个或五个码字，则分别可采用双线性和高斯内插。在优选实现中，颜色权重设置成反映由颜色码字所表示的颜色值的至少一个可看作设置在图像块之外。这允许极缓慢变化颜色(比所有颜色值被看作设置在该块之内时更慢(比较图5与图7))的良好近似。

图9是流程图，更详细地说明图1的确定步骤的一个实施例。该方法从图1的步骤S2继续进行。在步骤S10，选择作为候选颜色值的表示的起始候选颜色码字。这些起始候选码字可随机选取，或者作为最小或最大可能的候选颜色码字，例如19个0的序列(最小可能的码字，表示颜色值(0，0，0))或者19个1的序列(最大可能的码字，表示颜色值(255，255，255))。三个颜色分量R、G、B可单独确定，即基本上运行三个并行或依次过程。因此，以下论述仅限制到一个颜色分量。

在下一个步骤S11，通过候选颜色码字分量的这种选择所得到的块中的图像元素的红色表示分量采用所分配颜色权重来计算。表示具有这些候选颜色表示分量的图像元素的红色分量的误差则在步骤S11中估计。

${\mathrm{\ϵ}}^2=\underset{y=0}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}\underset{x=0}{\overset{3}{\mathrm{\Σ}}}{(\left[\begin{array}{ccc}{w}_0^{\mathrm{xy}}& w_H^{\mathrm{xy}}& w_V^{\mathrm{xy}}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{R}_0^c\\ R_H^c\\ R_V^c\end{array}\right]-{\stackrel{\‾}{R}}^{\mathrm{xy}})}^2$

在以上误差公式中，R₀ ^C、R_H ^C、R_V ^C表示由三个所选候选颜色码字分量所表示的三个候选颜色值的红色分量，以及是块中的位置(x，y)上的图像元素的原始红色。在上述公式中，颜色权重和原色是图像元素特定的，而候选颜色值对于块中的所有图像元素的候选码字分量的给定选择是相同的。所计算误差值则在步骤S12与所选候选颜色码字的通知一起存储在误差存储器中。

步骤S10至S12对于候选颜色码字分量的不同选择重复进行，以及如果所估计误差值小于误差存储器中存储的误差值，则新的误差值替换存储值，以及用于计算这个新的更小误差值的候选码字分量同样地替换先前存储的候选码字分量。

这个过程对于红色候选分量的所有可能的18位来执行，从而产生2¹⁸个步骤。另外，该过程对于绿色和蓝色分量执行，它总共包括2¹⁸+2¹⁹+2¹⁸个操作。产生最小误差值的相应红色/绿色/蓝色码字分量在步骤S13中选取，并用作根据本发明颜色码字。然后，该方法继续进行到图1的步骤S4。

在另一个实施例中，最小平方方法用来代替穷举搜索。这可按照以下矩阵形式来表示：

$\left[\begin{array}{c}{\stackrel{\‾}{R}}^{00}\\ {\stackrel{\‾}{R}}^{10}\\ \\ {\stackrel{\‾}{R}}^{33}\end{array}\right]=\left[\begin{array}{ccc}{w}_0^{00}& w_H^{00}& w_V^{00}\\ w_0^{10}& w_H^{10}& w_V^{10}\\ & & \\ w_0^{33}& w_H^{33}& w_V^{33}\end{array}\right]\left[\begin{array}{c}{R}_0\\ R_H\\ R_V\end{array}\right]$

这又可写作 $\stackrel{\‾}{y}=A\stackrel{\‾}{x},$ 其中，

是包含块中的图像元素的16个原始红色分量的向量，A是包含分配给图像元素的3×16＝48个颜色权重的矩阵，以及是包含待确定并定量为颜色码字的红色分量的红色分量的向量。因此应当确定向量

。这可按照下式来进行：

$\stackrel{\‾}{x}={\left(A^{T}A\right)}^{-1}{A}^T\stackrel{\‾}{y}$

还对绿色和蓝色分量执行同样的过程。

本发明预计，根据本发明，除了穷举搜索和最小平方之外的其它技术也可用来对每个图像块确定至少两个码字。

如前所述，本发明有利地用作对iPACKMANN/ETC压缩方案的补充或辅助模式。在这种情况下，本发明用于压缩和解压缩具有缓慢变化颜色过渡的图像块，具体来说是当存在延续若干相邻块的颜色斜率时。对于其它图像块，可改用iPACKMAN/ETC或另一种辅助模式。

图10示意说明这样一种实现。该方法从图1的步骤S1继续进行。然后按照不同方式、通常并行地处理待压缩的所提供图像块。换言之，图像块在步骤S20中按照第一压缩模式来压缩，从而产生第一压缩块表示。在下一个步骤S24，估计表示具有这个第一压缩块的图像块的误差值。另外，同一个图像块按照图中三种其它模式的至少另一种压缩模式进一步压缩。因此，第二、第三和第四压缩模式在S21、S22和S23中用于压缩块，从而分别产生第二、第三和第四压缩块表示。在步骤S25、S26和S27，估计表示具有第二、第三或第四压缩块表示的块的误差值。这时，四个(或者在备选实施例中为两个、三个或四个以上)不同的压缩表示是可得到的。在下一个步骤S28，四个压缩表示其中之一被选取并用作当前块的压缩形式。这个选择步骤根据步骤S24-S27所计算的误差值来执行。因此，在步骤S28中选取与最小误差值关联的压缩表示。在下一个步骤S29，表示用于产生所选压缩表示的压缩模式的众数指数被提供，并包含在压缩图像块、即表示图像块的位序列中。这个过程优选地对于待压缩的每个图像块来执行。然后，该方法结束。

这意味着，图像的每个图像块优选地分别被分析和压缩，它在最典型的应用中(取决于要编码的实际图像)产生按照不同模式压缩的图像块的镶嵌。因此，图像块的第一集合按照第一模式来压缩，块的第二集合按照第二模式来压缩，第三块集合按照第三模式来压缩，以及第四块集合按照第四模式来压缩。对于其它应用，只有一种、两种或三种模式用于不同的图像块。

在这个实施例中，对每种可得到的压缩模式产生一个压缩候选块。但是，在另一个实施例中，用于当前块的压缩模式的选择在实际块压缩之前执行。在这样一种情况下，执行第一分析步骤，其中，块中的图像元素的原色、具体来说是它们在色彩空间中的分布被研究和分析。压缩模式的选择根据这种分析来进行。

这个实施例是可行的，因为如下面进行的进一步论述，不同的可用压缩模式对于给定块类型是极为适合且有效的。例如，本发明的方案在处理具有缓慢变化颜色过渡的块方面是有效的。iPACKMAN/ETC方案对于处理其中的图像元素的颜色具有相当相似的色度但具有可变亮度的图像块是非常有效的。第三种可行方案可能是THUMB[8]，它也可用作对iPACKMAN/ETC的辅助模式。这种方案具有两种模式或者所谓的形式(pattern)，它们适合于管理具有两个不同色度(颜色)的图像块。

这个实施例的优点在于，仅需要产生一个而不是四个压缩候选块，但以块和颜色分析以及选择非最佳压缩方案的风险为代价。

在图10中，第一压缩步骤S20可表示图1的S2至S4，即分配颜色权重、确定颜色码字和表示图像元素的原色。

图11是流程图，说明按照iPACKMAN/ETC和THUMB方案、图10的其它压缩步骤S21、S22和S23的不同实施例。

以THUMB开始，该方法从图1中的步骤S1继续进行。在下一个步骤S30，确定第一和第二颜色码字。第一颜色码字是第一颜色值的表示，以及第二颜色码字同样地是第二颜色值的表示。第一和第二颜色值位于色彩空间、优选地为RGB空间中的第一行。这个第一行还具有第一方向。在下一个步骤S31，提供颜色修改符码字。这个修改符码字是适用于沿具有色彩空间中的第二方向的第二行修改第一颜色值的至少一个颜色修改符的表示。通过采用至少一个颜色修改符来修改第一颜色值，沿第二行获得多个颜色表示。在这个实施例中，第二方向优选地不同于第一方向，即第一行和第二行优选地是不并行的。

在步骤S32，与颜色表示相关联的颜色指数从以下表示中选取：i)沿第二行的多个颜色表示；以及ii)基于第二颜色值的至少一个颜色表示。指数选择步骤优选地对于块中的每个图像元素来执行，由线条L4示意表示。

因此，这种模式的所得压缩块表示包括第一和第二颜色码字、颜色修改符码字和颜色指数序列。

上述THUMB方案实际上又可按照两种模式或形式来运行，取决于图像元素的颜色在色彩空间中分布的方式。这表示THUMB占用图10的四种不同模式中的两种。图12-图14B更详细地公开了THUMB的使用。在图12A，在色彩空间中说明要压缩的块中的图像元素的原色(16)。从图中清楚看到，颜色位于各包含多个颜色的两个簇2、4中。这种颜色分布有利地采用THUMB的H形式/模式来处理，如图12B所示。

在图12B中，第一颜色码字所表示的第一颜色值10以及第二颜色码字所表示的颜色值20位于具有第一方向45的第一行40中。两个颜色表示30、32是采用颜色修改符码字所表示的颜色修改符从第一颜色值10可导出的。这两个颜色表示30、32和第一颜色值10位于具有第二方向15的第二行12中，其中的第二方向15优选地不同于第一方向45。在这种H形式/模式中，由颜色修改符码字所表示的颜色修改符同样地用于修改第二颜色值20，以便得到两个颜色表示31、33。这两个颜色表示31、33和第二颜色值20沿具有第三方向25的第三行设置。在所示实例中，第二方向15和第三方向25平行。

对图像元素所选的颜色指数则与四个颜色表示30、31、32、33其中之一相关联。

图13A是由THUMB的T形式/模式进行有效处理的原色分布的对应简图。在图中，颜色位于与图12相似的两个簇2、4中。但是，与图12A相反，簇4其中之一大体上是圆形而不是椭圆形。

图13B说明THUMB处理这样一种情况的方式。第一颜色值10和第二颜色值20位于具有第一方向45的第一行40上。第一颜色值10通过颜色修改符来修改，以便产生位于具有第二方向15的第二行12上的第一颜色表示30和第二颜色表示32。在这种形式/模式中，可用于图像元素的颜色表示是第一颜色表示30和第二颜色表示32、第一颜色值10和第二颜色值20。对图像元素所选的每个颜色指数与这四个可能的表示其中之一相关联。

如果改为使用iPACKMAN/ETC方案，则第一颜色码字在步骤S30确定为第一颜色值的表示。在这个步骤S30，还确定第二颜色码字。但是，这个第二码字是差分颜色的表示。第二颜色值则是作为第一颜色值和差分颜色之和可得到的。对第一子块中的图像元素(2×4或4×2个图像元素)分配第一颜色值，而对第二子块(2×4或4×2个图像元素)中的图像元素分配第二颜色值。

强度码字在步骤S31中提供，其中，强度码字是多个强度修改符的集合的表示。这些强度修改符适用于修改第一或第二颜色值的强度，以便产生多个颜色表示。在一个优选实现中，强度码字是包含多个修改符集合的强度表的表索引，其中的修改符集合具有不同的强度修改符。在步骤S32中，对于块中的各图像元素选择强度指数，其中，强度指数与来自强度码字所表示的强度修改符集合的强度修改符相关联。

图14示意说明iPACKMAN/ETC差分模式的一种可能的压缩块表示700。压缩块700包括第一颜色码字710，其中包含优选地各由五位所表示的三个颜色分量，即红色712、绿色714和蓝色716。第二颜色或差分颜色码字720同样包括优选地各由三位所表示的三个分量，即红色722、绿色724和蓝色726。压缩块700还包括两个强度码字750A、750B，每个2×4/4×2子块一个，优选地各为3位。优选地为块中的每个图像元素一个2位强度指数的强度指数的序列760也包含在压缩块700中，从而产生32位。翻转位770定义图像块的两个子块是两个2×4块还是两个4×2块，即垂直放置翻转位＝0_bin还是水平放置翻转位＝1_bin。iPACKMAN/ETC包括两种所谓的缺省模式，其中之一在本文档中已经进行描述和公开。差分位(diffbit)780区分这两种缺省模式。在图14至图17中，这个差分位780等于并设置成1_bin(或0_bin)。注意，编码图像块700的码字710、720、750A、750B、指数序列760、翻转位770和差分位780的相互顺序可能与图中所示的不同。压缩块的总大小为64位。

在以上所述的iPACKMAN/ETC模式中，第一颜色码字710的颜色分量712、714、716优选地各包含5位，基本上表示区间0-31(00000_bin-11111_bin)中的任何值。第二码字720的分量722、724、726优选地各包含3位，它们用于表示区间-4至+3中的值。第二颜色值的颜色分量是通过对两个码字的分量712、714、716以及722、724、726求和可得到的：

红色分量＝R+dR

绿色分量＝G+dG

蓝色分量＝B+dB

由于这些颜色分量表示强度信息，所以允许它们采取从0(无强度)至31(全强度)的值。这意味着，引起加法R+dR、G+dG、B+dB溢出、即<0或>31的第一颜色码字710和第二颜色码字720的位组合决不会由以这种iPACKMAN/ETC模式进行操作的编码器使用。这允许引入可用来补充iPACKMAN/ETC的三种辅助模式。

在第一辅助模式中，红色分量溢出，即R+dR小于零或大于31。如果发生这种情况，则第一颜色码字710的红色分量712的前三位相等，并且不同于第二颜色码字720的红色分量722的第一位。

在图15中，这个原理用于将THUMB的H形式/模式用作对iPACKMAN/ETC的辅助模式。因此，在这种模式中，四位790不能随意选取，因为红色分量一定溢出，并且它们必须为1110_bin或0001_bin。压缩块表示700优选地总共为64位，其中的四位按照以上所述使用。其余60位优选地按照以下方式在包括部分之间划分：第一颜色码字710和第二颜色码字720的每个颜色分量712、714、716以及722、724、726分配4位。颜色修改符码字750包括三位，差分位780包括一位(它具有与图14相同的值)，以及颜色指数序列760优选地包括32位。

第二辅助模式是在绿色分量溢出、即G+dG小于零或大于31时、并且不允许红色分量溢出、即0≤R+dR≤31时可得到的。在这种模式中，图14中的第一颜色码字的红色分量712的第一位设置成不同于红色分量712的第二或第三位，使得无法令红色分量溢出。另外，第一颜色码字710的绿色分量714的前三位必须相等，并且不同于第二颜色码字720的绿色分量724的第一位。另外还应当检查绿色分量实际上溢出。

在图16中，图中由790共同表示的位0(对应于图14中的第一颜色码字的红色分量的第一位)、位8-位10(对应于图14中的第一颜色码字的绿色分量的三个第一位)和位13(对应于图14中的第二颜色码字的绿色分量的第一位)不能随意设置。因此，59位保留用于压缩块700的其它部分。在颜色码字710、720、颜色修改符750、差分位780和颜色指数序列760之间的位的划分优选地与图15相同，但这种情况下的颜色修改符码字750仅包括两位而不是三位。

如果蓝色分量溢出，即B+dB小于零或大于31，但不允许红色和蓝色分量溢出，则采用本发明的第三辅助模式是可用的。这意味着，图14中的第一颜色码字710的红色分量712和绿色分量714的第一位必须不同于红色分量712和绿色分量714的第二或第三分量。另外，蓝色分量溢出，即B+dB小于零或大于31。

因此，在图17中，共同表示为790的位0(对应于图14中的第一颜色码字的红色分量的第一位)、位8(对应于图14中的第一颜色码字的绿色分量的第一位)、位16-位18(对应于图14中的第一颜色码字的蓝色分量的三个第一位)和位21(对应于图14中的第二颜色码字的蓝色分量的第一位)不能随意设置。优选地对三个颜色码字710、720、730的红色分量712、722、732和蓝色分量716、726、736各分配6位，而对应的绿色分量714、724、734则各包括7位，以及差分位780为一位。这总计为64位。

如果图14至图17所示的四个不同的压缩表示是可能的，则用于区分四种模式的众数指数优选地包括位序列中的已定义位置。这些位的位置包括图14中的第一颜色码字710和第二颜色码字720。另外，差分位优选地用来区分其它可用的iPACKMAN/ETC模式。但是要注意，这个众数指数的位的一部分可用于对不同模式的压缩块进行编码。

解压缩

图18说明根据本发明、对原始图像的编码图像或编码形式进行解码的方法的流程图。编码图像基本上包括图像块的若干编码表示。这些编码块表示优选地通过以上论述的图像编码方法来产生。

该方法一般通过识别要解码的编码图像块开始。可能的是，编码图像的所有编码图像块应当经过解码，以便产生原始图像的解码表示。或者，只有原始图像的一部分将被存取。因此，只有所选数量的图像块需要被解码(或者更准确地说，某些图像块的所选数量的图像元素需要被解码)。

一旦识别了正确的编码图像块(图像块的编码表示)，则步骤S40根据压缩块表示中的至少两个颜色码字来确定至少两个颜色值。在一个优选实现中，这个确定步骤包括将颜色码字的定量颜色、如RGB676优选地扩大为24位(RGB888)。如果第二颜色码字包括差分颜色分量，则优选地在进行扩大以产生第二颜色值之前将这些分量添加到第一颜色码字的对应分量。在本发明的一个优选实现中，压缩块表示包括三个颜色码字。这意味着，三个颜色值在步骤S40中通过扩展码字的每一个来确定。

随后的步骤S41和S42对于将要解码的每个图像元素来执行，如线条L5示意表示。在步骤S41，提供分配给待解码的图像元素的颜色权重。颜色权重优选地是预定权重，它们取决于块中的图像元素的实际位置：

$w_0^{\mathrm{xy}}=f_0(x,y)$

$w_H^{\mathrm{xy}}=f_H(x,y)$

$w_V^{\mathrm{xy}}=f_V(x,y)$

因此，根据本发明进行压缩的图像的所有图像块优选地具有相同的颜色权重分配，使得例如第一块中的位置(2，1)上的图像元素具有与第二块中的位置(2，1)上的元素相同的颜色权重。

但是，本发明预计，在逐块执行的权重分配中可能存在选择。在这样一种情况下，压缩表示优选地包括加权码字。这意味着，步骤S41中的权重提供则根据加权码字来提供，即，用于当前块的颜色权重集合根据加权码字来识别。

在下一个步骤S42，用于表示待解码的图像元素的原色的颜色表示根据所提供颜色权重以及所确定的至少两个颜色值来计算。在一个优选实现中，颜色表示作为所确定颜色值的、采用所提供权重进行加权的(线性)组合来计算。在这个上下文中，所有颜色值优选地用于计算中，但可能能够仅使用它们的子集。

步骤S41和S42可对图像块中的若干图像元素来执行(由线条L5示意表示)。本发明预计，在一些应用中，只有单一图像元素从特定图像块中被解码，特定图像块的多个图像元素被解码，和/或特定块的所有图像元素被解码。

这意味着，计算颜色表示所需的所有颜色信息包含在采取颜色码字形式的压缩块表示中。因此，不需要来自相邻图像块的颜色码字来对给定图像块进行编码。

然后，步骤S40至S42优选地对于包含应当被解码的图像元素的所有图像块重复进行(由线条L6示意表示)。这意味着，步骤S40至S42的循环可执行一次，但是对于不同的编码图像块往往执行若干次，和/或对于特定编码图像块执行若干次。

在可选步骤S43中，原始图像或者它的一部分的解码表示根据解码图像元素和块来产生。然后，该方法结束。

图19是本发明的图像和块解码/解压缩的多模式实现的流程图。该方法在步骤S50开始，其中，根据众数指数来选择要用于当前块的解压缩模式。如果图14-图17所示的四个不同的压缩表示是可能的，则众数指数包括图14中的差分位、第一颜色码字和第二颜色码字。因此，解码器检查构成压缩块表示的位序列中的这些位的位置，并根据所检查位来选择一种解压缩模式。在一个优选实现中，如果蓝色分量溢出，但红色和绿色没有溢出，则选择第一压缩模式。如果红色分量溢出或者绿色分量溢出，但红色分量没有溢出，则选择第二和第三模式。如果没有分量溢出，则在步骤S50选择第四模式。

如果在步骤S50选择第一模式，则该方法继续进行到步骤S51，在其中，按照这种模式对块进行解压缩。这对应于执行图18所示的步骤S40-S42。如果选择了第二、第三或第四模式，则该方法继续进行到步骤S52、S53或S54。

图20说明按照THUMB模式执行的解压缩。在步骤S60开始，第一颜色值根据第一颜色码字来确定。第二颜色值在步骤S61根据第二颜色码字来确定。这两个颜色值位于在色彩空间中具有第一方向的第一行上(参见图12B和图13B)。步骤S60和S61的颜色确定优选地包括扩大码字的位序列，以便产生颜色值。下一个步骤S62通过采用由颜色修改符码字所表示的至少一个颜色修改符来修改第一颜色值，沿色彩空间中具有第二方向的第二行产生多个颜色表示。这个第二方向不同于第一方向。对待解码的每个图像元素执行下一个步骤S63，如线条L7示意表示。步骤S63包括根据颜色指数序列、更准确来说根据分配给相关图像元素的颜色指数，从以下表示中选取颜色表示：i)沿第二行的多个颜色表示；以及ii)基于第二颜色值的至少一个颜色表示。在H形式/模式中，根据修改符码字所提供的至少一个颜色修改符还用于沿具有第三方向(不同于第一方向)的第三行来修改第二颜色值，以便产生多个颜色表示。因此，多个颜色表示的两个集合(一个位于第二行，以及另一个位于第三行)在这种H形式中可得到，并且图像元素的颜色指数指向两个集合中的表示其中之一。在T形式/模式中，第二行的多个颜色表示采用也可选作图像元素的颜色表示的第一和第二颜色值来补充。然后，该方法继续进行到图18的步骤S43。

如果改为根据众数指数选择了iPACKMAN/ETC模式，则颜色值在图21的步骤S70根据第一颜色码字或者第一和第二颜色码字来确定。如果要解码的图像元素存在于第一(2×4/4×2)子块中，则颜色值优选地通过将码字的位序列从RGB555扩大到RGB888、根据第一颜色码字来确定。如果图像元素改为存在于第二(2×4/4×2)子块中，则基本上通过相加第一和第二码字的红色分量、绿色分量、蓝色分量，然后将结果扩大到RGB888(或者首先扩大码字分量然后将它们相加)，根据第一和第二颜色码字来确定颜色值。压缩块在这种模式中包括两个强度码字，每个子块一个。分配给包含待解码图像元素的子块的强度码字在步骤S71用来提供多个强度修改符的集合。这个步骤优选地包括根据强度码字从包含多个这类修改符集合的表中提供修改符集合。要用于图像元素的强度修改符在步骤S72根据分配给图像元素的强度指数从所提供修改符集合中选取。在下一个步骤S73，所确定颜色值通过所选修改符进行强度修改，以便产生图像元素的颜色表示。步骤S70至S73优选地对于待解码的块中的所有图像元素重复进行。然后，该方法继续进行到图18的步骤S43。

解压缩实例

下文是采用图14至图17所示的位序列布局的解压缩实例。

iPACKMAN/ETC

压缩图像块由以下位序列表示：

10110010110101100010000010111011

10011100010110111000110001010001

首先检查位0-位2、位6、位8-10、位13、位16-18、位21和差分位780，以便确定哪一种解压缩模式将用于这个图像块。由于没有颜色分量溢出，并且差分位780设置为1，所以应当选择iPACKMAN/ETC的差分缺省模式。

首先，将第一颜色码字710的颜色分量712、714、716扩大为RGB888，以便产生第一颜色值：

红色：10110_bin10110101_bin＝181

绿色：11010_bin11010110_bin＝214

蓝色：00100_bin00100001_bin＝33

将第二颜色码字720的差分分量722、724、726与这些分量相加，从而得到第二颜色值：

红色：010_bin2181+2＝183

绿色：110_bin-2214-2＝212

蓝色：000_bin033+2＝33

翻转位设置为1_bin，它意味着，将第一颜色值分配给4×4块的最上两行中的八个图像元素，而第二颜色值则用于最下两行中的八个图像元素。

两个强度码字750A、750B指向由下表8阐述的强度表：

强度码字	11bin	10bin	00bin	01bin
					000bin	-8	-2	2	8
001bin	-12	-4	4	12
					010bin	-31	-6	6	31
011bin	-34	-12	12	34
					100bin	-50	-8	8	50
101bin	-57	-19	19	57
					110bin	-80	-28	28	80
111bin	-127	-42	42	127

表8强度表

适用于第一2×4子块中的图像元素的第一强度码字750A为101_bin，表示强度修改符057、-19、19、57。第二强度码字750B则表示强度修改符-80、-28、28、80。

位置(0，0)中的第一图像元素具有以下颜色表示：

(181，214，33)+(-19，-19，-19)＝(162，195，14)

相应地，(位置(3，3)中)的最后一个图像元素的颜色表示按照下式来计算：

(183，212，33)+(80，80，80)＝(255，255，113)

在将所计算颜色分量值钳制(clamp)在最小允许值0与最大值255之间之后。

然后，这个过程对于图像块中的其余图像元素继续进行。

THUMB的H形式

压缩图像块由以下位序列表示：

11110010110101100010000010111011

10011100010110111000110001010001

在这种情况下，在按照图14、即iPACKMAN/ETC来解释位序列时，第二颜色码字的红色分量为11110_bin＝30，并且第二颜色码字的红色分量为010_bin＝2，意味着红色分量溢出，因为30+2＝32＞31，并且应当采用第一辅助模式、即THUMB H形式。以上提供的位序列具有如图15所示的布局。

通过扩大两个颜色码字710、720的分量712、714、716以及722、724、726来产生第一和第二颜色值：

红色0：1010_bin10101010_bin＝170

绿色0：1101_bin11011101_bin＝221

蓝色0：0110_bin01100110_bin＝102

红色1：0010_bin00100010_bin＝34

绿色1：0000_bin00000000_bin＝0

蓝色1：1011_bin10111011_bin＝187

因此，第一颜色值为(170，221，102)，并且第二值为(34，0，187)。

修改符码字750101_bin＝5意味着数值1_bin应当向左位移五次，以便得到100000_bin＝32。这个值用来修改两个颜色值，以便得到四个颜色表示：

C0：(170，221，102)-(32，32，32)＝(138，189，70)

C1：(170，221，102)+(32，32，32)＝(202，253，134)

C2：(34，0，187)-(32，32，32)＝(2，0，155)

C3：(34，0，187)+(32，32，32)＝(66，32，219)

第一图像元素具有颜色指数10_bin，它意味着颜色表示C2用于这个图像元素。这个过程对于其余图像元素(指数00_binC0、01_binC2、10_binC2和11_binC3)继续进行。

T形式THUMB

压缩图像块由以下位序列表示：

10110010111100100010000010111011

10011100010110111000110001010001

在这种情况下，由于在按照图14、即iPACKMAN/ETC来解释位序列时，第一颜色码字的绿色分量为11110_bin＝30，并且第二颜色码字的绿色分量为010_bin＝2，意味着绿色分量溢出，因为30+2＝32＞31。另外，红色分量没有溢出，因为位0不同于位1。这意味着，应当选择采取THUMB的T模式的形式的第二辅助解压缩模式，并且位序列被解释为具有图16的布局。

两个颜色值通过与以上对于P形式相同的方式来计算：

红色0：0110_bin01100110_bin＝102

绿色0：0101_bin01010101_bin＝85

蓝色0：0100_bin01000100_bin＝68

红色1：0100_bin01000100_bin＝68

绿色1：0001_bin00010001_bin＝17

蓝色1：0111_bin01110111_bin＝119

在这种情况下，颜色修改符750仅包括两位01_bin＝1，它意味着数值1_bin应当向左位移一个步长，以便得到10_bin＝2。四个可能的颜色表示中的两个采用这个修改符值来计算，而另外两个表示则等于两个颜色值：

C0：(102，85，68)

C1：(102，85，68)-(2，2，2)＝(100，83，66)

C2：(102，85，68)+(2，2，2)＝(104，87，70)

C3：(68，17，119)

第一图像元素具有颜色指数10_bin，它对应于C2。然后，该过程对于块中的其余图像元素重复进行。

平面(planar)

压缩图像块由以下位序列表示：

10110010010101100000010101110011

10011100010110111000110001010001

在这个实例中，在按照图14、即iPACKMAN/ETC来解释位序列时，蓝色分量溢出，因为第一颜色码字的蓝色分量为00000_bin＝0，并且第二颜色码字的蓝色分量为101_bin＝-3，意味着蓝色分量溢出，因为0-3＝-3＜0。另外，位0不同于位1(红色没有溢出)，并且位8不同于位9(绿色没有溢出)。因此，应当采用本发明所定义的第四解压缩模式--“平面”。

在这个实例中，通过将三个颜色码字710、720、730的分量712、714、716和722、724、726以及732、734、736扩大到RGB888来计算三个颜色值。

R₀：011001_bin01100101_bin＝101

G₀：0101011_bin01010110_bin＝86

B₀：000010_bin00001000_bin＝8

R_H：111001_bin11100111_bin＝231

G_H：1001110_bin10011101_bin＝157

B_H：001011_bin00101100_bin＝44

R_V：011100_bin01110001_bin＝113

G_V：0110001_bin01100010_bin＝98

B_V：010001_bin01000101_bin＝69

这些颜色值则按照上表6的理论被加权和组合。第一图像元素(0，0)的第一颜色表示只是第一值(101，86，8)。图像元素(1，0)的颜色表示是第一颜色值的四分之三以及第二颜色值的四分之一，即 $\frac{3}{4}\left(\mathrm{101,86,8}\right)+\frac{1}{4}\left(\mathrm{231,157,44}\right)=\left(\mathrm{133,104,17}\right).$ 这个过程对于其余图像元素继续进行，以便提供图像块的解码表示。

实现方面

根据本发明的图像编码(图像块编码)和图像解码(图像块解码或处理)方案可设置在一般数据处理系统中、例如在配置成用于处理和/或呈现图像的用户终端或其它单元中。这样一种终端可能是例如PC等的计算机、游戏游戏控制台或者瘦客户机，例如个人数字助理(PDA)、移动单元和电话。

用户终端

图22说明由移动单元表示的用户终端100。但是，本发明不限于移动单元，而是可通过其它终端和数据处理单元、如PC计算机和游戏控制台来实现。在图中仅示出移动单元100中直接涉及本发明的部件和元件。

移动单元100包括移动单元100中用于处理包括图像数据在内的数据的(中央)处理器(CPU)200。在移动单元100中提供图形系统130用于管理图像和图形数据。具体来说，图形系统130适合在所连接屏幕120或其它显示单元上呈现或显示图像。移动单元100还包括用于在其中存储数据的存储设备或存储器140。在这个存储器140中，可存储图像数据，具体来说是根据本发明的编码图像数据(编码图像块)。

根据本发明的图像编码器210设置在移动单元100中。这个编码器210配置成用于将图像或纹理编码为图像(或纹理)的编码表示。如上所述，这样一种编码表示包括多个编码图像块的序列或文件。这个图像编码器210可作为在CPU 200上运行的软件来提供，如图所示。作为备选或附加的方案，编码器210可设置在图形系统130中或者设置在移动单元100中的其它位置上。

来自块编码器210的图像的编码表示可通过(存储)总线150提供给存储器140以便在其中存储，直到图像的后续呈现为止。作为备选或附加的方案，编码图像数据可被转发给输入和输出(I/O)单元110，用于(无线或有线)传送到其它外部终端或单元。这个I/O单元110还可适合从外部单元接收图像数据。这个图像可能是应当由图像编码器210编码的图像，或者是应当被解码的编码图像数据。还能够将编码图像表示存储于例如设置在图形系统130内的专用纹理存储器中。此外，作为备选或附加的方案，编码图像的若干部分可能(暂时)存储在例如图形系统130内的纹理高速缓冲存储器中。

在移动单元100中提供根据本发明的图像解码器220，用于对编码图像进行解码，以便产生解码图像表示。这个解码表示可能对应于整个原始图像或者它的一部分。图像解码器220将解码图像数据提供给图形系统130，它通常又当数据在屏幕120上呈现或提供之前对数据进行处理。图像解码器220可设置在图形系统130中，如图中所示。作为备选或附加的方案，解码器200可作为在CPU 200上运行的软件来提供，或者在移动单元100中的其它位置上提供。

移动单元100可配备图像编码器210以及图像解码器220，如图中所示。但是，对于一些终端100，可能仅包括图像编码器210。在这种情况下，编码图像数据可发送给执行图像的解码以及可能的呈现的另一个终端。相应地，终端100可能仅包括图像解码器220，即没有编码器。这种终端100则从另一个终端接收包含编码图像数据的信号，并对它进行解码以便产生解码图像表示。因此，编码图像信号可在采用无线电发射器和接收器的终端之间以无线方式发送。或者，可采用用于根据本发明在终端之间分发图像和编码图像表示的其它技术，例如Bluetooth、使用IR端口的IR-技术以及终端之间的图像数据的有线传递。可在终端之间连接和交换的存储卡或芯片也可用于这种图像数据的终端间分发。

移动单元100的单元110、130、200、210和220可作为软件、硬件或者它们的结合来提供。

图像编码器

图23说明根据本发明的图像编码器210的一个实施例的框图。编码器210通常包括用于将输入图像分解或分为若干图像块的图像分解器215。分解器215优选地配置成用于将图像分解为图像块，其中包括十六个图像元素(像素、图素或体素)，即具有4×4个图像元素的一般大小。

这个分解器215可适合于将不同的输入图像分解为具有不同大小的图像块。在这种情况下，分解器215优选地接收输入信息，实现识别哪一种图像块格式要用于给定图像。

图像编码器210的这个实施例包括单个块编码器300。这个块编码器300对于从图像分解器所接收的图像块进行编码，以便产生编码块表示。块表示的整体大小比未编码图像块的对应大小更小。块编码器300优选地配置成用于依次对来自分解器215的每个图像块进行处理(编码)。

在一个备选实现中，编码器210包括多个块编码器300，用于并行处理来自图像分解器215的多个图像块，这减小了总体图像编码时间。

图像编码器210的单元215和300可作为软件、硬件或者它们的结合来提供。单元215和300可在图像编码器210中共同实现。或者，分布式实现也是可行的，其中的一部分单元设置在移动单元中的其它位置上。

块编码器

图24说明根据本发明的块编码器300、如图23中的图像编码器的块编码器的一个实施例的框图。编码器300包括权重分配器310，用于将颜色权重分配给将要压缩的图像块中的图像元素的至少一个子集。在一个优选实现中，权重分配器310对块中的每个图像单元分配N个颜色权重，其中的N是等于颜色定量器320对图像块确定的颜色码字的数量的一个重数(multiple number)。在另一个优选实施例中，分配器310将颜色权重分配给块中的图像元素，使得用于表示图像元素的原色的颜色表示的至少一个颜色分量的颜色分量值沿块中的图像元素的行或/和列单调变化。由块编码器300的分配器310所执行的对块中的图像元素的权重分配优选地根据图像元素的位置、即块中的图像元素的相对坐标来进行。

块编码器300的颜色定量器320设置成用于至少部分根据分配器310所分配的颜色权重来确定图像块的至少两个颜色码字。在一个优选实现中，颜色定量器320确定三个颜色码字、优选地为三个RGB676码字。

块编码器300的单元310和320可作为软件、硬件或者它们的结合来提供。单元310和320可在块编码器300中共同实现。或者，分布式实现也是可行的，其中的一部分单元设置在图像编码器中的其它位置上。

图25是根据本发明的块编码器300的另一个实施例的示意性框图。这个块编码器300适合于按照不同的压缩模式、优选地按照四种不同模式进行操作。在第一压缩模式中，权重分配器310和颜色定量器320按照以上结合图24所述的进行操作。因此，这产生包含三个颜色码字和一个众数指数的压缩图像块，下面进一步进行描述。这样一个压缩块的一个实施例如图17所示。

在iPACKMAN/ETC压缩模式中，颜色定量器320用于确定作为第一颜色值的表示的第一颜色码字以及用于确定作为差分颜色的表示的第二颜色码字，它可与第一颜色值相加以便得到第二颜色值。修改符定量器340以这种模式进行操作，用于确定作为用于修改第一或第二颜色值以便得到颜色表示的多个强度修改符的至少一个集合的表示的至少一个(优选地为两个)强度码字。强度码字优选地是对包含多个这类修改符集合的修改符表500的表索引。指数选择器350设置在块编码器300中，用于对块中的每个图像元素确定与强度码字所表示的修改符集合中的强度修改符之一相关联的强度指数。

在两种THUMB模式中，颜色定量器320确定作为第一颜色值的表示的第一颜色码字。另外，定量器320确定作为第二颜色值的表示的第二颜色码字，其中，这两个值位于在色彩空间中具有第一方向的第一行。修改符定量器340以这种模式进行操作，用于提供作为适用于沿在色彩空间中具有第二方向的第二行来修改第一颜色值的至少一个颜色修改符的表示的颜色修改符码字。这种颜色修改沿第二行产生多个颜色表示。第二和第一方向是不平行的。指数选择器350则对于每个图像元素来选择与从以下表示中选取的颜色表示相关联的颜色指数：i)沿第二行的颜色表示；以及ii)基于第二颜色值的至少一个颜色表示。

在一个优选实现中，对于给定图像块来确定多个压缩候选表示，每种压缩模式一个表示。然后，实现模式选择器360用于选择候选表示的哪一个应当用作图像块的压缩表示。这种选择优选地根据误差估计的比较来执行，每种压缩模式一个这种估计。产生最小误差的候选优选地由模式选择器360选取。众数指数管理器370则编译表示产生最小误差的压缩模式、即在产生由模式选择器360所选的候选时使用的模式的众数指数。这种众数指数构成压缩图像块的一部分。

块编码器300的单元310至370可作为软件、硬件或者它们的结合来提供。单元310至370和500可在块编码器300中共同实现。或者，分布式实现也是可行的，其中的一部分单元设置在图像编码器中的其它位置上。

图像解码器

图26说明根据本发明的图像解码器220的一个实施例的框图。图像解码器220优选地包括块选择器222，它适合于例如从存储器中选择哪一个编码图像块应当提供给块解码器400用于解码。块选择器222优选地例如从报头或呈现引擎中接收与编码图像数据关联的输入信息。具有预期图像元素的编码图像块的地址则根据输入信息来计算。这个计算地址优选地取决于图像中的图像元素(像素、图素或体素)坐标。采用该地址，块选择器222从存储器中识别编码图像块。这个已识别编码图像块则从存储设备中取出，并提供给块解码器400。

对图像块的图像元素的(随机)存取有利地实现仅对图像中所需的那些部分进行有选择解码。此外，图像还可按照数据需要的任何顺序来解码。例如，在纹理映射中，可能仅需要纹理的一部分，以及一般以非连续顺序需要这些部分。因此，本发明的图像解码可有利地适用于仅处理图像的一部分。

所选编码图像块则被转发给块解码器400。除了图像块之外，解码器400还优选地接收指定块的哪些图像元素应当被解码的信息。信息可指定整个图像块、即其中的所有图像元素应当被解码。但是，所接收信息可能仅标识应当被解码的单个或几个图像元素。块解码器400则产生块中的图像元素的解码表示。这个解码表示优选地为P位颜色，其中的P是原始图像中的每个图像元素的位数、如24位RGB色。

可选图像合成器224可设置在图像解码器220中。这个合成器接收来自块解码器400的解码图像元素，并将它们合成以便产生可在屏幕上呈现或显示的像素。这个图像合成器224或者也可设置在图形系统中。

或者，图像解码器220包括多个块解码器400。通过有权访问多个块解码器400，图像解码器220可并行对多个编码图像块进行处理(解码)。这多个块解码器400允许提高图像解码器220的处理性能和效率的并行处理。

图像解码器220的单元222、224和400可作为软件、硬件或者它们的结合来提供。单元222、224和400可在图像解码器220中共同实现。或者，分布式实现也是可行的，其中的一部分单元设置在用户终端中的其它位置上。

块解码器

图27是根据本发明的块解码器400的一个实施例的说明。块解码器400包括颜色生成器410，它根据压缩块表示中的至少两个颜色码字来产生至少两个颜色值。这个颜色生成器410优选地配置成用于将颜色码字的定量颜色分量优选地扩大或扩展为RGB888。加权管理器420设置在块解码器400中，用于对应当解码的每个图像元素提供分配给图像元素的颜色权重。在一个优选实现中，不同图像块的给定位置中的对应图像元素具有相同的所分配颜色权重。因此，颜色权重取决于块中的图像元素的坐标或位置，但是对于根据本发明进行压缩的不同块没有改变。因此，加权管理器420优选地根据图像块中的图像元素位置/坐标来提供颜色权重。

颜色计算器430连接到颜色生成器410和加权管理器420，并将所提供颜色权重和所产生颜色值用于确定用作图像元素的原色的表示的颜色表示。优选地实现计算器430用于组合来自生成器410、但采用来自加权管理器420的颜色权重进行加权的颜色值。

块解码器400的单元410至430可作为软件、硬件或者它们的结合来提供。单元410至430可在块解码器400中共同实现。或者，分布式实现也是可行的，其中的一部分单元设置在图像解码器中的其它位置上。

图28是根据本发明适合于多模式操作的块解码器400的另一个实施例的示意性框图。块解码器400包括模式选择器460，它从多个可用模式(优选地从四个模式)中选择哪一个解压缩模式要在对当前压缩块表示进行解压缩时使用。这个模式选择器460使用压缩块中的众数指数来选择正确的模式。

如果选择器460选择第一解压缩模式，则颜色生成器410、加权管理器420和颜色计算器430按照前面结合图27所述的进行操作。

如果选择器460改为选择了第二解压缩模式，则对应于iPACKMAN/ETC，颜色生成器410根据第一颜色码字或者根据第一和第二颜色码字(取决于块中的图像元素的实际位置)来确定颜色值。在前一种情况下，定量器组成颜色只是优选地扩展为RGB888。在后一种情况下，第二码字的差分分量与从第一码字可导出的颜色分量相加，以便确定颜色值。修改符管理器470设置在块解码器400中，用于根据至少一个强度码字其中之一、优选地从修改符表500中提供多个强度修改符集合。颜色选择器450采用与当前图像元素相关联的强度指数来从所提供的集合中选择强度修改符其中之一。颜色修改器440然后使用这个所选强度修改符对颜色值进行强度修改，以便计算图像元素的颜色表示。

如果THUMB模式由模式选择器460选取，则颜色生成器410采用第一颜色码字来确定第一颜色值，并根据第二颜色码字来确定第二颜色值。两个值位于在色彩空间中具有第一方向的第一行上。颜色修改器440通过采用由颜色修改符码字所表示的至少一个颜色修改符来修改第一颜色值，沿具有第二不同方向的第二行产生多个颜色表示。颜色选择器450则根据颜色指数序列从以下表示中选择颜色表示：i)沿第二行的多个颜色表示；以及ii)基于第二颜色值的至少一个颜色表示。

块解码器400的单元410至470可作为软件、硬件或者它们的结合来提供。单元410至470和500可在块解码器400中共同实现。或者，分布式实现也是可行的，其中的一部分单元设置在图像解码器中的其它位置上。

如计算机图形领域公知的那样，除了颜色之外的图像的其它属性也可在图像处理期间被压缩和解压缩。例如，颜色码字的三个颜色分量RGB可用于表示标准图的分量X、Y、Z。这表示本发明的理论也可应用于标准图压缩和解压缩。在这种情况下，将权重分配给图像块中的多个图像元素的至少一个子集。此后，表示至少两组X、Y、Z值的至少两个码字，即至少两个标准量(normal)，根据所分配的权重来确定。因此，从至少一个子集的图像元素的至少两个标准量和标准表示中可导出的标准表示所表示的图像块的原始标准量，是从通过所分配权重进行加权的至少一个标准量的组合中可导出的。

在这个环境中，至少标准码字可表示三个X、Y、Z分量或者其中的一个子集、如X、Y，在其中，第三分量Z根据其它两个分量X、Y来计算。

本发明还可用于压缩灰度级图像而不是彩色图像和纹理。

本领域的技术人员会理解，可在不背离所附权利要求书定义的本发明的范围的前提下，对本发明进行各种修改和改变。

参考文献

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Claims (39)

1.一种将包括多个图像元素的图像块压缩成压缩块表示的方法，所述方法包括以下步骤：

-将颜色权重分配给所述多个图像元素的至少一个子集；

-根据所分配的颜色权重来确定作为至少两个颜色值的表示的至少两个颜色码字，所述压缩块表示包括所述至少两个颜色码字；以及

-通过从所述至少两个颜色值中可导出的颜色表示来表示所述多个图像元素的原色，

其中，所述至少一个子集中的图像元素的颜色表示是从通过所分配的颜色权重进行加权的所述至少两个颜色值的组合中可导出的。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，所述分配步骤在所述确定步骤之前执行。

3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述分配步骤包括：对所述至少一个子集中的每个图像元素，根据所述图像块中的所述图像元素的位置来分配所述颜色权重。

4.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，所述分配步骤包括将颜色权重分配给所述多个图像元素。

5.如权利要求1至3中的任一项所述的方法，其特征在于，所述分配步骤包括对所述多个图像元素的第一子集分配预定颜色权重，以及所述第一子集中的图像元素的颜色表示是从通过所分配的颜色权重进行加权的所述至少两个颜色值的组合中可导出的，以及所述多个图像元素的第二剩余子集中的图像元素的颜色表示从所述至少两个颜色值中选取。

6.如权利要求1至5中的任一项所述的方法，其特征在于，所述分配步骤包括以下步骤：

-选择所述颜色权重，使得颜色表示的至少一个颜色分量的颜色分量值沿所述图像块中的一行或一列图像元素单调变化；以及

-将所选的颜色权重分配给所述行或列中的所述图像元素。

7.如权利要求6所述的方法，其特征在于，所述选择步骤包括：

-选择所述颜色权重，使得颜色表示的至少一个颜色分量的颜色分量值沿所述图像块中的一行图像元素单调变化；以及

-选择所述颜色权重，使得颜色表示的至少一个颜色分量的颜色分量值沿所述图像块中的一列图像元素单调变化。

8.如权利要求1至7中的任一项所述的方法，其特征在于，所述确定步骤包括根据所分配的颜色权重来确定作为三个颜色值的表示的三个颜色码字。

9.如权利要求8所述的方法，其特征在于，所述分配步骤包括对于在所述图像块中具有坐标x，y的图像元素分配等于下式的具有颜色权重W₀、W_H、W_V的颜色权重向量w，x、y分别为0、1、2、3：

$w=\left[\begin{array}{c}{w}_0\\ w_H\\ w_v\end{array}\right]=\left[\begin{array}{c}1-\frac{x}{4}-\frac{y}{4}\\ \frac{x}{4}\\ \frac{y}{4}\end{array}\right].$

10.如权利要求1至9中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

-按照多种压缩模式来压缩所述图像块，以得到多个压缩候选图像块；

-选择作为所述图像块的压缩表示的所述多个压缩候选图像块的压缩候选图像块；以及

-提供与用于产生所选的压缩候选图像块的压缩模式相关联的众数指数，其中，所述压缩步骤包括按照第一压缩模式进行的所述分配、确定和表示步骤。

11.如权利要求10所述的方法，其特征在于，按照第二压缩模式，所述压缩步骤包括以下步骤：

-确定作为第一颜色值的表示的第一颜色码字；

-确定作为第二颜色值的表示的第二颜色码字，所述第一和第二颜色值位于色彩空间中具有第一方向的第一行；

-提供作为适用于沿色彩空间中具有第二方向的第二行来修改所述第一颜色值的至少一个颜色修改符的表示的颜色修改符码字，以获得沿所述第二行的多个颜色表示，所述第二方向不同于所述第一方向；以及

-对于所述图像块中的每个图像元素来选择与从以下表示中选取的颜色表示相关联的颜色指数：i)沿所述第二行的所述多个颜色表示；以及ii)基于所述第二颜色值的至少一个颜色表示。

12.如权利要求10或11所述的方法，其特征在于，按照第三压缩模式，所述压缩步骤包括以下步骤：

-确定作为第一颜色值的表示的第一颜色码字；

-确定作为差分颜色的表示的第二颜色码字，其中，第二颜色值是作为所述第一颜色值和所述差分颜色之和可得到的；

-提供作为多个强度修改符集合的表示的至少一个强度码字，所述多个强度修改符用于修改所述第一或第二颜色值的强度以得到多个颜色表示；

-对于所述图像块中的每个图像元素，选择与所述强度修改符集合中的强度修改符相关联的强度指数。

13.一种压缩包括多个图像元素的图像块的方法，所述方法包括以下步骤：

-对于所述多个图像元素的每个图像元素提供包含多个颜色权重的多维颜色权重向量；

-根据所提供的颜色权重向量来确定包含多个颜色值的多维颜色向量；

-通过对所述多个颜色值定量来压缩所述颜色向量；以及

-通过从所述颜色权重向量和所述颜色向量可导出的颜色表示来表示所述多个图像元素的原色。

14.一种对图像进行编码的方法，所述方法包括以下步骤：

-将所述图像分解为图像块，各图像块包括多个图像元素；以及

-对于至少一个图像块，通过按照权利要求1至13中的任一项压缩所述至少一个图像块来确定编码表示。

15.一种处理包括多个图像元素的图像块的压缩表示的方法，所述压缩表示包括至少两个颜色码字，以及所述方法包括以下步骤：

-根据所述至少两个颜色码字来确定至少两个颜色值；

对于所述图像块中的至少一个图像元素：

-提供分配给所述至少一个图像元素的颜色权重；以及

-根据所提供的颜色权重和所确定的至少两个颜色值来计算颜色表示。

16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，所述提供步骤包括根据所述图像块中的所述图像元素的位置来提供所述颜色权重。

17.如权利要求15或16所述的方法，其特征在于，所述提供步骤包括提供以这样一种方式定义的颜色权重：使得颜色表示的至少一个颜色分量的颜色分量值沿所述图像块中的一行或一列图像元素单调变化。

18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，所述提供步骤包括提供以这样一种方式定义的颜色权重，使得：i)颜色表示的至少一个颜色分量的颜色分量值沿所述图像块中的一行图像元素单调变化；以及ii)颜色表示的至少一个颜色分量的颜色分量沿所述图像块中的一列图像元素单调变化。

19.如权利要求15至18中的任一项所述的方法，其特征在于，所述压缩表示包括三个颜色码字，所述确定步骤包括根据三个颜色码字来确定三个颜色值，以及所述计算步骤包括根据所提供的颜色权重和所确定的三个颜色值的至少两个颜色值来计算所述颜色表示。

20.如权利要求15至19中的任一项所述的方法，其特征在于，还包括以下步骤：

-根据所述压缩块表示中的众数指数来选择解压缩模式；以及

-按照所选解压缩模式对所述压缩表示进行解压缩，

其中，如果根据所述众数指数选取了第一解压缩模式，则所述解压缩步骤包括所述确定、提供和计算步骤。

21.如权利要求20所述的方法，其特征在于，如果选取了第二解压缩模式，则所述压缩表示包括第一颜色码字、第二颜色码字、颜色修改符码字和颜色指数序列，以及如果选取了所述第二解压缩模式，则所述解压缩步骤包括以下步骤：

-根据所述第一颜色码字来确定第一颜色值；

-根据所述第二颜色码字来确定第二颜色值，所述第一和第二颜色位于色彩空间中具有第一方向的第一行；

-通过采用由所述颜色修改符码字表示的至少一个颜色修改符来修改所述第一颜色值，沿色彩空间中具有第二方向的第二行产生多个颜色表示，所述第二方向不同于所述第一方向；以及

对于所述图像块中的至少一个图像元素：

-根据所述颜色指数序列从以下表示中选择颜色表示：i)沿所述第二行的所述多个颜色表示；以及ii)基于所述第二颜色值的至少一个颜色表示。

22.如权利要求20或21所述的方法，其特征在于，如果选取了第三解压缩模式，则所述压缩表示包括第一颜色码字、第二颜色码字、至少一个强度码字和强度指数序列，以及如果选取了所述第三解压缩模式，则所述解压缩步骤包括以下步骤：

-根据所述第一颜色码字或者根据所述第一和第二颜色码字来确定颜色值；

-根据所述至少一个强度码字来提供多个强度修改符的集合；

对于所述图像块中的至少一个图像元素：

-根据所述强度指数序列从所述强度修改符集合中选择强度修改符；以及

-通过根据所选强度修改符修改所述颜色值的强度，来产生颜色表示。

23.一种对包括图像块的编码表示的编码图像进行解码的方法，其中各图像块包括多个图像元素，所述方法包括以下步骤：

-根据权利要求15至22中的任一项来处理图像块的压缩表示，以产生图像元素的多个颜色表示；以及

-通过合成图像元素的所述多个颜色表示来产生所述编码图像的解码表示。

24.一种将包括多个图像元素的图像块压缩成压缩块表示的系统，所述系统包括：

-权重分配器，用于将颜色权重分配给所述多个图像元素的至少一个子集；

-颜色定量器，用于根据所分配的权重来确定作为至少两个颜色值的表示的至少两个颜色码字，所述压缩块表示包括所述至少两个颜色码字，

其中，通过从所述至少两个颜色值中可导出的颜色表示来表示所述多个图像元素的原色，以及所述至少一个子集中的图像元素的颜色表示是从通过所分配的颜色权重进行加权的所述至少两个颜色值的组合中可导出的。

25.如权利要求24所述的系统，其特征在于，所述权重分配器设置成用于将颜色权重分配给所述多个图像元素。

26.如权利要求24或25所述的系统，其特征在于，所述权重分配器设置成用于：对所述至少一个子集中的每个图像元素，根据所述图像块中的所述图像元素的位置来分配所述颜色权重。

27.如权利要求24至26中的任一项所述的系统，其特征在于，所述颜色定量器设置成用于根据所分配的颜色权重来确定作为三个颜色值的表示的三个颜色码字。

28.如权利要求24至27中的任一项所述的系统，其特征在于，所述系统适合按照多种压缩模式来压缩所述图像块，以得到多个压缩候选图像块，所述系统还包括：

-模式选择器，用于选择作为所述图像块的压缩表示的所述多个压缩候选图像块的压缩候选图像块；以及

-众数指数管理器，用于提供与用于压缩所选压缩候选图像块的压缩模式相关联的众数指数，其中，所述权重分配器和所述颜色定量器按照第一压缩模式进行操作。

29.如权利要求28所述的系统，其特征在于，所述系统在按照第二压缩模式进行操作时包括：

-第一颜色定量器，用于确定作为第一颜色值的表示的第一颜色码字；

-第二颜色定量器，用于确定作为第二颜色值的表示的第二颜色码字，所述第一和第二颜色值位于色彩空间中具有第一方向的第一行；

-修改符定量器，用于提供颜色修改符码字作为适用于沿色彩空间中具有第二方向的第二行来修改所述第一颜色值的至少一个颜色修改符的表示，以获得沿所述第二行的多个颜色表示，所述第二方向不同于所述第一方向；以及

-指数选择器，用于对所述图像块中的每个图像元素来选择与从以下表示中选取的颜色表示相关联的颜色指数：i)沿所述第二行的所述多个颜色表示；以及ii)基于所述第二颜色值的至少一个颜色表示。

30.如权利要求28或29所述的系统，其特征在于，所述系统在按照第三压缩模式进行操作时包括：

-第一颜色定量器，用于确定作为第一颜色值的表示的第一颜色码字；

-第二颜色定量器，用于确定作为差分颜色的表示的第二颜色码字，其中，第二颜色值是作为所述第一颜色值和所述差分颜色之和可得到的；

-修改符定量器，提供作为多个强度修改符集合的表示的至少一个强度码字，所述多个强度修改符用于修改所述第一或第二颜色值的强度以得到多个颜色表示；

-指数选择器，用于对所述图像块中的每个图像元素，选择与所述强度修改符集合中的强度修改符相关联的强度指数。

31.一种用于对图像进行编码的系统，所述系统包括：

-图像分解器，用于将所述图像分解为图像块，各图像块包括多个图像元素；以及

-如权利要求24至30中的任一项所述的系统，用于对至少一个图像块，通过压缩所述至少一个图像块来确定编码表示。

32.一种用于处理包括多个图像元素的图像块的压缩表示的系统，所述压缩表示包括至少两个颜色码字，以及所述系统包括：

-颜色生成器，用于根据所述至少两个颜色码字来确定至少两个颜色值；

-加权管理器，用于对所述图像块中的至少一个图像元素提供分配给所述至少一个图像元素的颜色权重；以及

-颜色计算器，用于根据所提供的颜色权重和所确定的至少两个颜色值来计算颜色表示。

33.如权利要求32所述的系统，其特征在于，所述加权管理器设置成用于根据所述图像块中的所述至少一个图像元素的位置来提供所述颜色权重；

34.如权利要求32或33所述的系统，其特征在于，所述压缩表示包括三个颜色码字，以及所述颜色生成器设置成用于根据三个颜色码字来确定三个颜色值，并且所述颜色计算器设置成用于根据所提供的颜色权重和所确定的三个颜色值的至少两个颜色值来计算所述颜色表示。

35.如权利要求32至34中的任一项所述的系统，其特征在于，还包括模式选择器，用于根据所述压缩表示中的众数指数来选择解压缩模式，所述颜色生成器、加权管理器和颜色计算器按照第一解压缩模式进行操作。

36.如权利要求35所述的系统，其特征在于，如果所述模式选择器选取了第二解压缩模式，则所述压缩表示包括第一颜色码字、第二颜色码字、颜色修改符码字和颜色指数序列，以及如果所述模式选择器选取了所述第二解压缩模式，则所述系统包括：

-第一颜色生成器，用于根据所述第一颜色码字来确定第一颜色值；

-第二颜色生成器，用于根据所述第二颜色码字来确定第二颜色值，所述第一和第二颜色值位于色彩空间中具有第一方向的第一行；

-颜色修改器，用于通过采用由所述颜色修改符码字表示的至少一个颜色修改符来修改所述第一颜色值，沿色彩空间中具有第二方向的第二行产生多个颜色表示，所述第二方向不同于所述第一方向；以及

-颜色选择器，用于对所述图像块中的至少一个图像元素并且根据所述颜色指数序列从以下表示中选择颜色表示：i)沿所述第二行的所述多个颜色表示；以及ii)基于所述第二颜色值的至少一个颜色表示。

37.如权利要求35或36所述的系统，其特征在于，如果所述模式选择器选取了第三解压缩模式，则所述压缩表示包括第一颜色码字、第二颜色码字、至少一个强度码字和强度指数序列，以及如果所述模式选择器选取了所述第三解压缩模式，则所述系统包括：

-颜色生成器，用于根据所述第一颜色码字或者根据所述第一和第二颜色码字来确定颜色值；

-修改符管理器，用于根据所述至少一个强度码字来提供多个强度修改符的集合；

-强度选择器，用于根据所述强度指数序列对所述图像块中的至少一个图像元素从所述强度修改符集合中选择强度修改符；以及

-强度修改器，用于通过根据所选强度修改符修改所述颜色值的强度，来产生颜色表示。

38.一种用于对包括图像块的编码表示的编码图像进行解码的系统，其中各图像块包括多个图像元素，所述系统包括：

-如权利要求32至37中的任一项所述的处理系统，用于处理图像块的压缩表示，以产生图像元素的多个颜色表示；以及

-图像合成器，用于通过合成图像元素的所述多个颜色表示来产生所述编码图像的解码表示。

39.一种用户终端，其特征在于，包括如权利要求23至38中的任一项所述的系统。

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