CN101753780A - 一种基于基色提取分割压缩的彩色图像压缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种彩色图像压缩方法，具体涉及一种基于基色提取分割压缩的彩色图像压缩方法，本发明有效地减少了图像的数据量，保证了经传输的图像质量。主要解决了现有技术无法同时满足减小数据量、保持图像像质及色彩不失真的问题，该方法可广泛应用于数据传输带宽要求苛刻的场合。

Description

一种基于基色提取分割压缩的彩色图像压缩方法

技术领域

本发明涉及一种彩色图像压缩方法，具体涉及一种基于基色提取分割压缩的彩色图像压缩方法，可应用于数据传输带宽要求苛刻的场合，解决彩色图像数据量大和数据传输带宽窄的矛盾。

背景技术

彩色光学相机在航天器上的应用越来越多，图像分辨率越来越高，图像的数据量也越来越大，目前的数据下行带宽越来越难以满足图像传输的要求，特别是在深空探测领域，如火星、水星探测等，急需一种数据量小、图像失真小的彩色图像压缩方法。

目前，彩色图像的压缩主要有两种方式：

文献1公布了一种彩色图像压缩编码改进方法，其主要是将相机输出的原始BAYER图像插值为RGB图像，然后对R、G、B分量分别压缩，或者是把图像从RGB颜色空间变换到YUV颜色空间，对Y、U、V分量分别压缩。

上述方法虽然能够获得较好质量的图像，但其数据量大，将原始BAYER图像转换为RGB图像数据量放大3倍，一般只适用于普通的应用场合，无法满足数据传输带宽有限的情况。

文献2公布了一种适用于无线传感网图像节点单元的彩色图像压缩方法，该方法直接把相机输出的原始BAYER图像按照单色图像压缩，这种方法一般用在数据传输或存储能力受限的场合。

上述方法虽然数据量小，但压缩时没有考虑原始BAYER图像中包含的颜色信息，压缩过程中颜色信息丢失较为严重。

文献1

《一种彩色图像压缩编码改进方法》(《科学技术与工程》，第5卷，第17期，2005年9月，P1305-P1308)。

文献2

《一种适用于无线传感网图像节点单元的彩色图像压缩方法》(《电视技术》，第47卷，第1期，2007年2月，P100-P103)。

发明内容

本发明提供一种基于基色提取分割压缩的彩色图像压缩方法，主要解决了现有技术无法同时满足减小数据量、保持图像像质及色彩不失真的问题，该方法可广泛应用于数据传输带宽要求苛刻的场合。

本发明的技术解决方案如下：

该基于基色提取分割压缩的彩色图像压缩方法，包括以下步骤：

1)对原始BAYER图像进行基色分割后得到R基色子图、G基色子图和B基色子图，R基色子图中所有像元对应同一种滤色片，G基色子图中所有像元对应同一种滤色片，B基色子图中所有像元对应同一种滤色片；图像数据量无变化；

2)对R基色子图按照单色图像压缩得到R压缩子图，对G基色子图按照单色图像压缩得到G压缩子图，对G基色子图按照单色图像压缩得到B压缩子图；

3)将得到R压缩子图、G压缩子图和B压缩子图的数据经传输系统传输至数据应用处理系统；

4)在数据应用处理系统中对R压缩子图、G压缩子图和B压缩子图进行解压缩处理；

5)解压缩后依据步骤1)分割时各个象素的位置进行合并，得到BAYER图像；所述合并是步骤1)分割过程的逆过程；

以上所述步骤5)结束后，对BAYER图像进行插值处理得到彩色图像。

以上所述步骤2)中对各子图分别按照单色图像的压缩是采用CCSDS压缩算法。

本发明的优点在于：

1.有效地减少了图像的数据量

采用本发明提供的彩色图像压缩方法，压缩方式大大减少了图像的数据量，相对直接将图像插值为RGB分量图像在压缩的传统方法，数据量减少了近两倍，解决了图像数据量大和数据传输带宽窄的矛盾。

2.保证了经传输的图像质量

采用本发明提供的彩色图像压缩方法，虽然大大降低了图像的数据量，但并未对图像质量产生影响。

附图说明

图1为本发明彩色图像压缩方法的流程图；

图2BAYER图像数据格式；

图3分割后的三基色图数据格式；

图4为未经压缩处理的原始BAYER图像插值后的彩色图像；

图5为直接对BAYER图像按单色图像压缩处理的彩色图像(8倍压缩)；

图6为采用本发明彩色图像压缩方法处理的彩色图像(8倍压缩)。

具体实施方式

以下结合附图对该基于基色提取分割压缩的彩色图像压缩方法进行详述，如图1所示，包括以下步骤：

1)对原始BAYER图像进行基色分割后得到R基色子图、G基色子图和B基色子图，R基色子图中所有像元对应同一种滤色片，G基色子图中所有像元对应同一种滤色片，B基色子图中所有像元对应同一种滤色片；图像数据量无变化；由于每个子图中所有像元对应同一种滤色片，所以具有较高的相关性

2)对R基色子图按照单色图像压缩得到R压缩子图，对G基色子图按照单色图像压缩得到G压缩子图，对G基色子图按照单色图像压缩得到B压缩子图；压缩可采用CCSDS压缩算法，CCSDS压缩算法是本发明在一个工程实用时所采用的压缩算法，CCSDS压缩算法只是数据压缩方法的一种，实际应用时也可采取别的压缩算法，如JPEG等。

3)将得到R压缩子图、G压缩子图和B压缩子图的数据经传输系统传输至数据应用处理系统；

4)在数据应用处理系统中对R压缩子图、G压缩子图和B压缩子图进行解压缩处理；

5)解压缩后依据步骤1)分割时各个象素的位置进行合并，得到BAYER图像；合并是分割过程的逆过程；

6)对BAYER图像进行插值处理得到彩色图像。

实施例1：

如图2所示，原始BAYER图像的数据格式分辨率2592×1944，图像由R、G、B三种基色按照固定排列顺序组成，比例为1∶2∶1，分割时分别将R、G、B基色提取出来，分割为R基色子图(648×486)、G基色子图(1296×972)、B基色子图(648×486)三个子图像，图像数据量没有变化，如图3所示；这分成了三幅小图像。

提取后像素排列方式按照在原始图像中的相对位置排列，例如原图中坐标为(0，2)的G像素在G子图中的坐标为(0，1)，原图中坐标为(1，0)、(1，2)的两个R象素在R子图中的坐标为(0，0)、(0，1)。该种排列的方法保留了像素在原图像中的相对位置关系，即保留了象素间的相关性，有利于提高压缩倍率。

图像传感器顺序输出图1的图像序列，从坐标为(0，0)的像元开始依次输出(0，1)......(0，1943)、(1，0)......(2591，1943)，图像压缩处理模块读取图像数据，根据像素的行列坐标判断像属于的基色类，判断依据是奇行奇列、偶行偶列为G像元，偶行奇列为B像元，奇行偶列为R像元，每种基色像元数据分别存储在连续的存储区内并加上相应的标识信息，即把一副图像分为三部分放在三块存储区中保存，一副图像读取并分割完成后分别从三个存储区中读取数据对每个子图分别压缩。

试验中分别采用直接对BAYER图像按单色图像压缩和基于基色提取分割压缩的彩色图像压缩方法对图像处理，图4为未经压缩处理的原始BAYER图像插值后的彩色图像，图5为直接对BAYER图像按单色图像压缩处理的彩色图像(8倍压缩)，图6为采用本发明彩色图像压缩方法处理的彩色图像(8倍压缩)。将各个图像进行对比，本发明所采用的方法得到的彩色图像无论从分辨率还是色彩效果上与原始图像无明显变化，在同样的压缩倍数下，优于把BAYER图像直接按单色图像压缩的方法。

与对比文件中提到的两种方法相比，本发明的处理流程与第一种方法完全不同，第一种方法采用先插值后压缩，而本方法是先压缩后插值，数据量大大减小；本发明的处理流程与第二种方法也存在着较大的不同，第二种方法是采用的先压缩后插值的方法，数据量小，这个基本思路与本方法一致，但第二种方法不考虑BAYER图像中的颜色信息，致使压缩效果较差，而本方法考虑了BAYER图像中的颜色信息，提高了压缩效果。

Claims (3)

1.一种基于基色提取分割压缩的彩色图像压缩方法，其特殊之处在于，包括以下步骤：

1)对原始BAYER图像进行基色分割后得到R基色子图、G基色子图和B基色子图，R基色子图中所有像元对应同一种滤色片，G基色子图中所有像元对应同一种滤色片，B基色子图中所有像元对应同一种滤色片；图像数据量无变化；

2)对R基色子图按照单色图像压缩得到R压缩子图，对G基色子图按照单色图像压缩得到G压缩子图，对G基色子图按照单色图像压缩得到B压缩子图；

3)将得到R压缩子图、G压缩子图和B压缩子图的数据经传输系统传输至数据应用处理系统；

4)在数据应用处理系统中对R压缩子图、G压缩子图和B压缩子图进行解压缩处理；

5)解压缩后依据步骤1)分割时各个象素的位置进行合并，得到BAYER图像；所述合并是步骤1)分割过程的逆过程；

2.根据权利要求1所述的基于基色提取分割压缩的彩色图像压缩方法，其特征在于：所述步骤5)结束后，对BAYER图像进行插值处理得到彩色图像。

3.根据权利要求1或2所述的基于基色提取分割压缩的彩色图像压缩方法，其特征在于：所述步骤2)中对各子图分别按照单色图像的压缩是采用CCSDS压缩算法。

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