CN101459854B - 图像压缩编码/解码装置及图像压缩编码/解码方法 - Google Patents

图像压缩编码/解码装置及图像压缩编码/解码方法 Download PDF

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Abstract

一种图像压缩编码装置，包括缓存模块，用于缓存待压缩的N位色彩信息，所述N位色彩信息包括多种基色数据各Y位，其中Y＜N，所述图像压缩编码装置还包括：控制模块、提取模块以及合成模块，所述控制模块用于检测所述N位色彩信息中各Y位基色数据的高L位是否全为零，并根据检测结果产生标志数据，所述提取模块根据所述标志数据提取所述N位色彩信息中各Y位基色数据的M位数据，其中M＜Y，所述合成模块将所述标志数据和提取的数据组合成V位色彩信息。此外还提供一种图像解码装置、一种图像压缩编码方法以及一种图像解码方法。

Description

图像压缩编码/解码装置及图像压缩编码/解码方法
技术领域
本发明涉及数据处理领域，尤其涉及图像压缩编码/解码装置以及图像压缩编码/解码方法。
背景技术
随着摄像器材像素集成度的不断提高，通过摄像或摄影器材捕捉的图像资料的原始数据量变得非常庞大，为了便于传输和存储图像，需要对原始的图像资料进行编码。
业界常用红(Red)、绿(Green)、蓝(Blue)三种颜色做为基色，即RGB，并用此三种颜色组合出像素的色彩信息。通常，为了保证图像色彩的完整性，每个像素点的色彩信息用24位(即RGB24)数据来编码，其中每种基色占8位。然而，随着摄像器材的高像素化，如分辨率为1280*720的图像，若采用24位数据来编码一个像素点，大约需要2.64兆的空间来存储。对于有限的存储空间来说，存储图像的数量将严重受到限制。
为此，对于图像质量要求不太高时，可以对24位的像素色彩信息进行压缩。目前的做法是：将24位色彩信息的各基色的8位数据中各取高5位数据，从而得到15位色彩信息，称为RGB555。因为数据的存储通常为2n位，所以最终24位色彩信息被压缩编码为16位，其中多出一位无意义。如此一来，图像的数据量将大幅度下降，如上所述分辨率为1280*720的图像，采用RGB555编码，图像的存储只需1.76兆空间。
可以看出，在RGB555编码的图像中，每个像素的色彩信息中的低位数据全部丢失。然而，在图像或者图像的部分亮度较低的情况时，像素的色彩信息主要体现在低位数据，压缩后的图像色彩的清晰度大大下降。
发明内容
有鉴于此，有必要提供一种提高图像清晰度的图像压缩编码装置。
还有必要提供一种提高图像清晰度的图像解码装置。
此外，还提供一种提高图像清晰度的图像压缩编码方法和图像解码方法。
一种图像压缩编码装置，包括缓存模块，用于缓存待压缩的N位色彩信息，所述N位色彩信息包括多种基色数据各Y位，其中Y＜N，所述图像压缩编码装置还包括：控制模块、提取模块以及合成模块，所述控制模块用于检测所述N位色彩信息中各Y位基色数据的高L位是否全为零，并根据检测结果产生标志数据，所述提取模块根据所述标志数据提取所述N位色彩信息中各Y位基色数据的M位数据，其中M＜Y，所述合成模块将所述标志数据和提取的数据组合成V位色彩信息，其中N为24，Y为8，L为3；所述检测24位色彩信息中各8位基色数据的高3位是否全为零，并产生的标志数据为“0”或“1”。
一种图像解码装置，包括缓存单元，用于缓存待解码的V位色彩信息，所述V位色彩信息包括多种基色数据各M位以及标志数据，所述图像解码装置还包括控制单元以及合成单元，所述控制单元用于检测所述标志数据，并产生控制信号，所述合成单元根据所述控制信号在所述V位色彩信息中各基色数据的M位数据前和后分别加上E和K个“0”，得到N位色彩信息，其中V为16，M为5，所述标志数据为“0”或“1”；若所述标志数据为“0”，则所述合成单元在16位色彩信息中各基色数据的5位数据前加上3个“0”，即E为3，K为0，得到24位色彩信息，即N为24；若所述标志数据为“1”，则所述合成单元在16位色彩信息中各基色数据的5位数据后加上3个“0”，即E为0，K为3，得到24位色彩信息，即N为24。
一种图像压缩编码方法，包括下列步骤：接收N位色彩信息，所述N位色彩信息包括多种基色数据各Y位，Y＜N；检测所述N位色彩信息中各Y位基色数据的高L位数据是否全为零，并根据检测结果生成标志数据；根据所述标志数据提取所述N位色彩信息中各Y位基色数据的M位数据，其中M＜Y；将所述提取的数据和标志数据组成V位色彩信息，其中N为24，Y为8，L为3；所述检测24位色彩信息中各8位基色数据的高L＝3位是否全为零，并产生的标志数据为“0”或“1”。
一种图像解码方法，包括下列步骤：接收待解码的V位色彩信息，所述V位色彩信息包括多种基色数据各M位以及标志数据；检测所述V位色彩信息中的标志位，并产生控制信号；根据所述控制信号，在所述V位色彩信息中各基色数据的M位数据前和后分别加上E和K个“0”，得到N位色彩信息；V为16，M为5，标志数据为“0”或“1”，若所述标志数据为“0”，则在16位色彩信息中各基色数据的5位数据前加上3个“0”，即E为3，K为0，得到24位色彩信息，即N为24；若所述标志数据为“1”，则在16位色彩信息中各基色数据的5位数据后加上3个“0”，即E为0，K为3，得到24位色彩信息，即N为24。
上述图像压缩编码装置和方法根据所述色彩信息各种基色数据的高位数据是否全为零，并根据检测结果生成标志数据，所述标志数据用于表示像素点处于较高亮度或较低亮度，进而选择所述色彩信息中各种基色数据的高位或低位保留至压缩后的色彩信息中，有效地保存了像素点在低亮度时的色彩信息的有效位，亦有效地提高了图像的清晰度。
附图说明
图1为一较佳实施方式的图像压缩编码装置的模块图。
图2为图1所示的图像压缩编码装置的编码原理示意图。
图3为一较佳实施方式的图像解码装置的模块图。
图4为图3所示的图像解码装置的解码原理示意图。
图5为一较佳实施方式的图像压缩编码方法的流程图。
图6为一较佳实施方式的图像解码方法的流程图。
具体实施方式
以下实施方式均以将像素点的24位色彩信息压缩为16位色彩信息为例进行说明。像素点的24位色彩信息包括红(Red)、绿(Green)和蓝(Blue)三基色数据各8位。本实施方式是根据24位色彩信息中各基色数据的高3位是否全为零，设置一为“0”或“1”的标志位，标志位用于在24位色彩信息压缩为16位色彩信息时，确定选择24位色彩信息中各8位基色数据中的高5位还是低5位。
如图1所示，图像压缩编码装置20包括缓存模块21、控制模块23、提取模块25以及合成模块27。
缓存模块21连接控制模块23和提取模块25，其用于缓存像素点的24位色彩信息。
控制模块23连接提取模块25及合成模块27，其用于判断缓存模块21中缓存的24位色彩信息中各8位基色数据的高3位是否全为零，生成一为“0”或“1”的标志位，并输出给提取模块25和合成模块27。当24位色彩信息中各8位基色数据的高3位均为零时，表示像素点的亮度较低，控制模块23生成的标志位为“0”；当24位色彩信息中各8位基色数据的高3位不全为零时，表示像素点的亮度较高，控制模块23生成的标志位为“1”。
提取模块25连接合成模块27，其用于根据控制模块23提供的标志位提取24位色彩信息中各8位基色数据中的高5位或低5位，并输出给合成模块27。当标志位为“0”时，提取模块25提取24位色彩信息中各8位基色数据的低5位(共15位)；当标志位为“1”时，提取模块25提取24位色彩信息中各8位基色数据的高5位(共15位)。
合成模块27接收来自控制模块23的标志位及来自提取模块25的15位色彩信息，并将标志位和15位色彩信息合成16位色彩信息。
请同时参阅图2，其为图1所示的图像压缩编码装置20的编码原理示意图。24位色彩信息包括红(Red)、绿(Green)和蓝(Blue)三基色数据各8位。控制模块23为一逻辑或门电路，其接收24位色彩信息各8位基色数据的高3位，输出“0”或“1”的标志位(Flag)；控制模块也可为一逻辑或非门电路，此时输入仍然为24位色彩信息各8位基色数据的高3位，输出“1”或“0”的标志位(F)，当标志位为“1”时，表示像素点的亮度较低，提取模块25提取24位色彩信息各8位基色数据的低5位(共15位)，并将提取的15位色彩信息输出至合成模块27；当标志位为“0”，表示像素点的亮度较高，提取模块25提取24位色彩信息各8位基色数据的高5位(共15位)，并将提取的15色彩信息位输出至合成模块27。合成模块27将标志位(F)和15位色彩信息合成16位色彩信息。
如图3所示，一较佳实施方式的图像解码装置30的模块图。图像解码装置30用于将像素点的16位色彩信息解码成包括红、绿、蓝三基色数据各8位的24位色彩信息。其中16位色彩信息中包括红、绿、蓝三基色数据各5位以及一“0”或“1”的标志位。图像解码装置30包括缓存单元31、控制单元33以及合成单元35。
缓存单元31连接控制单元33和合成单元35，其用于缓存像素点的16位色彩信息。
控制单元33连接合成单元35，用于检测缓存单元31中缓存的16位色彩信息中的标志位，并产生一控制信号，以控制合成单元35在16位色彩信息各5位基色数据前或后加入三个“0”，得到24位色彩信息。
合成单元35用于根据控制单元33输出的控制信号在16位色彩信息各5位基色数据前或后写入三个“0”。当标志位为“0”时，表示待解码的色彩信息为原始24位色彩信息的低位数据，合成单元35将在16位色彩信息各5位基色数据前加上三个“0”，得到24位色彩信息；当标志位为“1”时，表示待解码的色彩信息为原始24位色彩信息的高位数据，合成单元35将在16位色彩信息各5位基色数据后加上三个“0”，得到24位色彩信息。
如图4所示，其为图3所示的图像解码装置30的解码原理示意图。控制单元33检测16位色彩信息中的标志位(Flag)是否为“0”，并产生一控制信号输出至合成单元35。合成单元35根据控制信号在16位色彩信息各5位基色数据前(T)或后(I)加上三个“0”，得到24位色彩信息。
相对于背景技术中所述的RGB555编码方式，本实施方式在像素点处于低亮度情况下，可明显增加压缩数据的有效位，以保留更多地色彩信息，提高图像清晰度，请参阅下表一：
表一：各种编码方式拥有的有效位比较
Figure GDA0000048551180000061
其中，表中X为“0”或“1”。
从上表一可以看出，以本实施方式压缩色彩信息的像素点在高亮度时，与RGB555的有效位相当；但以本实施方式压缩色彩信息的像素点在低亮度时，即各基色为0001XXXX到00000001时，本实施方式的有效位明显高于RGB555，这使得采用本实施方式压缩编码的像素点的在低亮度时仍然具有较高的清晰度。
如图5所示，一较佳实施方式的图像压缩编码方法，用于将像素点的24位色彩信息压缩为16位色彩信息。图像压缩编码方法包括下列步骤：
步骤701，接收24位色彩信息，其中24位色彩信息包括红、绿、蓝三基色数据各8位。
步骤703，检测24位色彩信息中各8位基色数据的高3位，并输出“0”或“1”的标志位。当24位色彩信息中各8位基色数据的高3位全为零时，输出标志位“0”，否则，输出标志位“1”。
步骤705，判断标志位是否为“0”。若标志位为“0”，表示像素点的亮度较低，则执行步骤707；若标志位为“1”，表示像素点的亮度较高，则执行步骤709。
步骤707，提取24位色彩信息中各8位基色数据的低5位，共15位。
步骤709，提取24位色彩信息中各8位基色数据的高5位，共15位。
步骤711，将步骤707或步骤709提取的15位色彩信息与标志位组合成16位色彩信息。
如图6所示，一较佳实施方式的图像解码方法，用于将像素点的16位色彩信息解码成24位色彩信息，其中16位色彩信息包括红、绿、蓝三基色数据各5位以及一“0”或“1”的标志位。图像解码方法包括下列步骤：
步骤801，接收16位色彩信息。
步骤803，检测16位色彩信息中的标志位是否为“0”。若标志位为“0”，执行步骤805；若标志位为“1”，执行步骤807。
步骤805，在16位色彩信息各5位基色数据前加上三个“0”，得到24位的色彩信息。
步骤807，在16位色彩信息各5位基色数据后加上三个“0”，得到24位的色彩信息。
上述图像压缩编码/解码装置和图像压缩编码/解码方法在像素点处于较高亮度时，即24位色彩信息中各基色数据的高3位不全为零时，设置一为“1”的标志位，取24位色彩信息中各基色数据的高5位(共15位)与标志位组合成16位色彩信息；当像素点处于较低亮度时，即24位色彩信息中各基色数据的高3位全为零时，设置一为“0”的标志位，取取24位色彩信息中各基色数据的低5位(共15位)与标志位组合成16位色彩信息。像素点在较低亮度时，其色彩信息主要体现在各基色数据的低位，因此选择保留色彩信息中各基色数据的低5位，进而保持了像素点色彩信息的有效位，提高像素点在较低亮度时的清晰度。
另外，上述图像压缩编码方法还适用于将N位色彩信息压缩为V(其中V＜N)位色彩信息，其中N位色彩信息包括多种基色数据。图像压缩编码方法首先检测N位色彩信息中各种基色数据的高L位是否全为零，并输出标志数据，然后根据标志数据提取N位色彩信息中各种基色数据的M位数据，并结合标志数据一起组合成V位色彩信息。其中，标志数据也可以是多位，如此该标志数据即可表示多种数据的提取方式，例如取高M位，低M位或中间M位等。解码过程则是对应的根据标志数据将V位色彩信息还原成N位色彩信息，其中V位色彩信息包括多种基色数据各M位。解码时，根据标志数据在V位色彩信息各基色数据的M位数据前和后分别加上E和K个“0”，得到N位色彩信息。

Claims (13)

1.一种图像压缩编码装置，包括缓存模块，用于缓存待压缩的N位色彩信息，所述N位色彩信息包括多种基色数据各Y位，其中Y＜N，其特征在于：所述图像压缩编码装置还包括：控制模块、提取模块以及合成模块，所述控制模块用于检测所述N位色彩信息中各Y位基色数据的高L位是否全为零，并根据检测结果产生标志数据，所述提取模块根据所述标志数据提取所述N位色彩信息中各Y位基色数据的M位数据，其中M＜Y，所述合成模块将所述标志数据和提取的数据组合成V位色彩信息，其中N为24，Y为8，L为3；所述检测24位色彩信息中各8位基色数据的高3位是否全为零，并产生的标志数据为“0”或“1”。
2.如权利要求1所述的图像压缩编码装置，其特征在于：所述控制模块为逻辑或门电路或逻辑或非门电路，其接收所述N位色彩信息中各Y位基色数据的高L位，输出标志数据。
3.如权利要求1所述的图像压缩编码装置，其特征在于：所述N位色彩信息包括红、绿、蓝三基色数据各Y位。
4.如权利要求1所述的图像压缩编码装置，其特征在于：其中M为5，当所述标志数据为“0”时，所述提取模块提取24位色彩信息中各8位基色数据的低5位，共15位；当所述标志数据为“1”时，所述提取模块提取24位色彩信息中各8位基色数据的高5位，共15位。
5.如权利要求4所述的图像压缩编码装置，其特征在于：所述合成模块将所述标志数据和所述提取模块提取的15位基色数据组合成16位色彩信息，即V为16。
6.一种图像解码装置，包括缓存单元，用于缓存待解码的V位色彩信息，所述V位色彩信息包括多种基色数据各M位，其特征在于：所述V位色彩信息还包括标志数据，所述图像解码装置还包括控制单元以及合成单元，所述控制单元用于检测所述标志数据，并产生控制信号，所述合成单元根据所述控制信号在所述V位色彩信息中各基色数据的M位数据前和后分别加上E和K个“0”，得到N位色彩信息，其中V为16，M为5，所述标志数据为“0”或“1”；若所述标志数据为“0”，则所述合成单元在16位色彩信息中各基色数据的5位数据前加上3个“0”，即E为3，K为0，得到24位色彩信息，即N为24；若所述标志数据为“1”，则所述合成单元在16位色彩信息中各基色数据的5位数据后加上3个“0”，即E为0，K为3，得到24位色彩信息，即N为24。
7.如权利要求6所述的图像解码装置，其特征在于：所述V位色彩信息包括红、绿、蓝三基色数据各M位。
8.一种图像压缩编码方法，包括下列步骤：
接收N位色彩信息，所述N位色彩信息包括多种基色数据各Y位，其中Y＜N；
检测所述N位色彩信息中各Y位基色数据的高L位数据是否全为零，并根据检测结果生成标志数据；
根据所述标志数据提取所述N位色彩信息中各Y位基色数据的M位数据，其中M＜Y；
将所述提取的数据和标志数据组成V位色彩信息，其中N为24，Y为8，L为3；所述检测24位色彩信息中各8位基色数据的高L＝3位是否全为零，并产生的标志数据为“0”或“1”。
9.如权利要求8所述的图像压缩编码方法，其特征在于：检测所述N位色彩信息中各Y位基色数据的高L位是否全为零是通过逻辑或门电路或逻辑或非门电路实现的。
10.如权利要求8所述的图像压缩编码方法，其特征在于：所述N位色彩信息包括红、绿、蓝三基色数据各Y位。
11.如权利要求8所述的图像压缩编码方法，其特征在于：其中M为5，当所述标志数据为“0”时，提取所述24位色彩信息中各8位基色数据的低5位，共15位；当所述标志数据为“1”时，提取所述24位色彩信息中各8位基色数据的高5位，共15位；将所述标志数据和所述提取的15位基色数据组成16位色彩信息，即V为16。
12.一种图像解码方法，包括下列步骤：
接收待解码的V位色彩信息，所述V位色彩信息包括多种基色数据各M位以及标志数据；
检测所述V位色彩信息中的标志数据，并产生控制信号；
根据所述控制信号，在所述V位色彩信息中各基色数据的M位数据前和后分别加上E和K个“0”，得到N位色彩信息；V为16，M为5，标志数据为“0”或“1”，若所述标志数据为“0”，则在16位色彩信息中各基色数据的5位数据前加上3个“0”，即E为3，K为0，得到24位色彩信息，即N为24；若所述标志数据为“1”，则在16位色彩信息中各基色数据的5位数据后加上3个“0”，即E为0，K为3，得到24位色彩信息，即N为24。
13.如权利要求12所述的图像解码方法，其特征在于：所述V位色彩信息包括红、绿、蓝三基色数据各M位。
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Denomination of invention: Encoding/decoding apparatus for picture compression and encoding/decoding method therefor

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