CN101378506A - 图像压缩方法 - Google Patents

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廖文彬
王威胜
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Foxlink Image Technology Co Ltd
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Foxlink Image Technology Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种图像压缩方法，用于对RGB图像进行压缩，包括如下步骤：步骤1，对原始图像的像素色调值进行取样；步骤2，对取样的数据进行正向离散余弦转换；步骤3，利用预设的量化表矩阵将正向离散余弦转换后得到的频率系数数据进行量化处理；步骤4，重新编排量化后的频率系数数据并对照相应的编码表进行熵编码；及步骤5，将熵编码后得到的数据组成帧数据，其输出文件即为用本发明图像压缩方法压缩得到的图像压缩结果。由于本发明对格式为RGB的像素直接进行取样，并且直接对取样数据进行正向离散余弦转换，从而不但保留了原始图像的大量细节信息，而且减少了图像压缩过程中的等待时间，提高了图像的压缩处理速度。

Description

图像压缩方法
技术领域
本发明涉及一种图像压缩方法，尤其涉及一种对RGB三色图像数据进行处理的图像压缩方法。
背景技术
数字图像是由像素(Pixel)矩阵组成的，其中，每一个像素包括三组信息数据，即该像素的红色(Red)、绿色(Green)及蓝色(Blue)的色调数值，计算器通过以不同的比例混合该三种色调数值，从而达到产生多种颜色显示图像的目的。
由于一张图像通常包含数百万以上的像素数据，这使得图像的显示及处理的速度会因图像数据占据的内存空间太大而过于缓慢。针对这种缺点，业界提出了“图像压缩/解压缩技术”。图像压缩技术即把原始图像数据通过一系列转化过程而产生另外一组对应的图像数据，该组对应的图像数据所占据的存储空间通常较原始图像数据小得多，被称为“压缩结果”。该压缩结果可以通过对应的解压缩技术还原为原始的图像数据以进行显示。
数字图像压缩的JPEG标准是联合图像专家组(Joint Picture ExpertGroup)依据“人的眼睛对图像中亮度变化的敏感程度远超过对颜色变化的感觉”这一视觉原理开发出的一种数字图像的压缩标准，该图像标准的色彩模型为YCrCb模型。
请参照图1，标准的JPEG图像压缩过程大致包括如下步骤：
步骤10，获取RGB图像数据；
步骤11，对RGB图像数据进行色相转换，即，将RGB图像10中的每一个像素由RGB色彩模型转换为YCrCb色彩模型，该转换公式为：
Y＝0.2990R+0.5890G+0.1140B
Cb＝-0.1687R-0.3313G+0.5000B+128
Cr＝0.5000R-0.4187G-0.0813B+128
其中：R、G及B值分别表示原始数字图像中像素的红、绿、蓝色的色调的数值；Y、Cb及Cr值分别表示转换之后数字图像像素的亮度值、色彩值及饱和度。
步骤12，对连续的图像像素的Y、Cb、Cr值分别进行取样。由于人眼对亮度变化敏感，所以对每个像素均取其亮度值(Y值)；对于上下左右相邻的多个像素的色彩值及饱和度值(Cb值、Cr值)则采集其中一个或几个色彩值及饱和度值作为该相邻多个像素的公共色彩值及公共饱和度值。常用的取样格式包括4：2：2及4：2：1等。以4：2：1取样格式为例，即，对于上下左右相邻的四个像素，采集每个像素的亮度值(Y值)，同时对该四个像素的色彩值及饱和度值分别进行两次及一次取样，其结果是这四个像素均保留其各自的亮度值，同时其中每两个像素共享一个色彩值，四个像素共享一个饱和度值。
步骤13，对取样完毕的数据进行正向离散余弦转换(Forward DiscreteCosine Transform，FDCT)，此步骤为利用正向余弦转换公式将取样数据转换为频率系数数据；
步骤14，利用预设的量化表矩阵将正向离散余弦转换后得到的频率系数数据做处理而进行量化，使得离散余弦转换后的频率系数数据中非“0”系数的幅度减小，且使得“0”值系数的数量增加；
步骤15，重新编排量化后的频率系数数据并对照相应的编码表进行熵编码，从而实现数字图像的压缩；
步骤16，将熵编码后得到的数据组成帧数据，其输出文件即为JPEG图像压缩结果数据，从而便于存储及传输。
请继续参阅图1，在标准JPEG图像的解压缩过程中，对压缩结果JPEG图像数据进行压缩过程的逆反转换，从而将压缩结果转换成RGB图像数据以进行显示。数字图像的JPEG压缩及解压缩方法已得到大量应用，成为HTML语法中选用的图像格式，而广泛应用于多媒体和网络程序中。
但是，由于数字图像通常含有数以百万计的像素，在使用JPEG标准压缩及解压缩方法进行处理的过程中，必然需要花费大量的时间等待图像对每个像素进行色相转换，尤其是在特定场合，如果需要处理大量图像，在对每个像素进行色相转换过程中耗费的时间则更加突出。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的缺陷和不足提出了一种对图像压缩时间短的图像压缩的方法。
为实现上述目的，本发明图像压缩的方法包括如下步骤：步骤1，对原始图像像素的色调值进行取样；步骤2，对取样的数据进行正向离散余弦转换；步骤3，利用预设的量化表矩阵将正向离散余弦转换后得到的频率系数数据进行量化处理；步骤4，重新编排量化后的频率系数数据并对照相应的编码表进行熵编码；及步骤5，将熵编码后得到的数据组成帧数据，其输出文件即为图像压缩结果。
根据本发明的图像压缩方法，优选地：在步骤1中对原始图像像素的红、绿、蓝三种色调值分别进行取样。
根据本发明的图像压缩方法，优选地：对原始图像像素的红、绿、蓝色调值进行4：4：4取样。
根据本发明的图像压缩方法，优选地：在步骤2中，对取样的数据以n×n个像素为一个单元进行正向离散余弦转换，其中n为正整数。
根据本发明的图像压缩方法，优选地：对取样的数据以8×8个像素为一个单元进行正向离散余弦转换。
如上所述，本发明用于图像压缩的方法省去了对RGB格式的像素进行色相转换的过程，从而不但保留了原始图像的大量细节信息，而且减少了图像压缩过程中的等待时间，提高了图像压缩的处理速度。同样，在相应的图像解压缩过程中，由于减少了对每一像素进行的复杂的色相转换处理的过程，也加快了图像显示的速度。
附图说明
图1为一种现有的图像压缩及解压缩过程的流程图。
图2为本发明图像压缩方法的流程图。
图3为本发明图像压缩方法所对应的解压缩过程的流程图。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、构造特征、所达成目的及效果，以下例举实施例并配合附图详细说明。
请参阅图2，本发明图像压缩方法包括如下步骤：
步骤21，获取初始图像的数据，初始图像数据是以RGB格式表示的RGB格式图像数据，其中图像的每一像素包含三个数值，分别表示该像素的红(R)、绿(G)、蓝(B)三原色的取值；通常情况下，图像的R、G、B的值均为8位无符号数字表示，当三色为不同取值时，其对应的像素可显示出不同的颜色；
步骤22，直接对像素的红(R)、绿(G)、蓝(B)三色的色值进行取样，因此本发明图像压缩方法不同于标准的JPEG图像压缩方法。本发明中的图像压缩方法并不经过对初始图像像素的红、绿、蓝色的色调数值进行色相转换的过程，由于没有色相转换过程，为了保留原始图像的细节，特别是避免损失图像的亮度细节，在步骤22的取样过程中，本发明采用的是4：4：4的完全取样方法，即对于上下左右相邻的四个像素，分别采集每个像素的红、绿、蓝色的色调数值，其结果为该四个像素全部分别保留其各自之红、绿、蓝色的色调数值；
步骤23，对取样的数据进行正向离散余弦转换，在正向离散余弦转换过程中，本发明以n×n个像素为一个单元进行正向离散余弦转换，其中n为正整数。例如，当n为8时，即以8×8个像素为一个单元进行正向离散余弦转换，当原始图像的长或宽不是8的整数倍时，应先将其补足为满足该转换要求，因此经二维正向离散余弦转换公式转换处理之后，图像的数据转换为频率系数数据，其处理过程可参照图像的标准JPEG压缩方法的对应方法，这些技术已经为业界所公知，在此不再进行详细阐述；
步骤24，利用预设的量化表矩阵对正向离散余弦转换后得到的频率系数数据进行量化处理；
步骤25，重新编排量化后的频率系数数据并对照相应的编码表进行熵编码；
步骤26，将熵编码后得到的数据组成帧数据，其输出文件即为本发明图像压缩方法的图像压缩结果。
由于本发明图像压缩方法在图像压缩过程中，没有进行色相转换的操作，即压缩过程中没有出现对图像的像素亮度等的转换和处理操作，故其
Figure A200710147160D0007142655QIETU
生的图像压缩结果也有别于标准的JPEG图像的格式。
请参阅图3，其揭示了对于利用本发明图像压缩方法得到的图像压缩结果进行解压缩的过程，该解压缩过程的步骤包括：获取图像压缩结果的步骤26’；解码步骤25’；反量化步骤24’及反余弦转换(Inverse Discrete CosineTransform，IDCT)的步骤23’，获得RGB图像的取样数据的步骤22’；及将取样数据示为RGB图像的像素显示RGB图像的步骤21’。
综上所述，相对于标准的JPEG图像压缩技术，本发明图像压缩方法，其压缩过程省去了对RGB格式的像素进行色相转换的过程，直接针对RGB格式像素的R、G及B值进行4：4：4取样，这不但保留了原始图像的大量细节信息，而且减少了图像压缩过程中大量的等待时间，提高了图像的压缩处理速度。相应地，在对使用本发明图像压缩方法的压缩结果进行解压缩的过程中，同样由于减少了像素由YCrCb格式转换为RGB格式的复杂的处理过程，也加快了图像的显示速度，此外由于利用本发明图像压缩方法保留了原始图像的大量细节信息，因此在解压缩过程所得的RGB图像失真小，从而对经本发明图像压缩方法压缩后的数据解压后所得的RGB图像的图像质量高。

Claims (5)

1.一种图像压缩方法，用于对RGB格式的图像进行压缩，其特征是，该图像压缩方法包括如下步骤：
步骤1，对原始图像像素的色调值进行取样；
步骤2，对取样的数据进行正向离散余弦转换；
步骤3，利用预设的量化表矩阵将正向离散余弦转换后得到的频率系数数据进行量化处理；
步骤4，重新编排量化后的频率系数数据并对照相应的编码表进行熵编码；及
步骤5，将熵编码后得到的数据组成帧数据，其输出文件即为图像压缩结果。
2.根据权利要求1所述的图像压缩方法，其特征是：在步骤1中对原始图像像素的红、绿、蓝三种色调值分别进行取样。
3.根据权利要求2所述的图像压缩方法，其特征是：对原始图像像素的红、绿、蓝色调值进行4：4：4取样。
4.根据权利要求1所述的图像压缩方法，其特征是：在步骤2中，对取样的数据以n×n个像素为一个单元进行正向离散余弦转换。
5.根据权利要求4所述的图像压缩方法，其特征是：对取样的数据以8×8个像素为一个单元进行正向离散余弦转换。
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