CN105335989B - 图像编码方法和图像编码装置 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种图像编码方法和一种图像编码装置，其中，图像编码方法包括：扫描编码单元中的每一像素，记录每一像素的各颜色成分的色彩值；在各颜色成分中选定任一颜色成分作为基准颜色，将各颜色成分中其他颜色成分的色彩值映射为对应于基准颜色的色彩值，使各颜色成分的色彩值为基于基准颜色的色彩值；根据映射后的各颜色成分的色彩值生成色彩索引表；用索引表中与像素的各颜色成分的各个色彩值所对应的索引值替代像素的各颜色成分的色彩值；根据索引表以及与每一像素对应的索引值对编码单元进行熵编码。本发明提供了一种新的压缩方式，能够去除颜色成分之间的冗余数据，进一步减少表示图像的数据量，从而增强压缩效果。

Description

图像编码方法和图像编码装置
技术领域
本发明涉及图像处理技术领域，具体而言，涉及图像编码方法和图像编码装置。
背景技术
图像压缩用于减少表示数字图像时需要的数据量，图像之所以能被压缩，是因为数据中存在这冗余，数据压缩的目的就是通过去除这些数据冗余来减少表示数据所需的比特数。由于图像数据量庞大，在存储、传输、处理时较苦难，因此图像数据的压缩显得非常重要。
在传统的对复杂图像进行颜色编码或调色板编码时，使用各自的索引表压缩三个颜色成分，即每个颜色成分对应有一个索引表。
需要一种新的图像编码方法，能够进一步减少表示图像的数据量，优化压缩效果。
发明内容
有鉴于此，本发明提出了一种新的图像编码技术，仅使用一个索引表就可以表示三种成分的颜色分量，进一步减少了表示图像的数据量。
根据本发明的一个方面，提供了一种图像编码方法，包括：扫描编码单元中的每一像素，记录每一像素的各颜色成分的色彩值；在所述各颜色成分中选定任一颜色成分作为基准颜色，将所述各颜色成分中的其他颜色成分的色彩值映射为对应于所述基准颜色的色彩值，使所述各颜色成分的色彩值为基于所述基准颜色的色彩值；根据映射后的各颜色成分的色彩值生成色彩索引表；用所述索引表中与所述像素的各颜色成分的各个色彩值所对应的索引值替代所述像素的各颜色成分的色彩值；根据所述索引表以及与每一像素对应的索引值对所述编码单元进行熵编码。
根据本发明的另一方面，还提供了一种图像编码装置，包括：记录单元，扫描编码单元中的每一像素，记录每一像素的各颜色成分的色彩值；映射单元，在所述各颜色成分中选定任一颜色成分作为基准颜色，将所述各颜色成分中的其他颜色成分的色彩值映射为对应于所述基准颜色的色彩值，使所述各颜色成分的色彩值为基于所述基准颜色的色彩值；色彩索引表生成单元，根据映射后的各颜色成分的色彩值生成色彩索引表，以及用所述索引表中与所述像素的各颜色成分的各个色彩值所对应的索引值替代所述像素的各颜色成分的色彩值；压缩单元，根据所述索引表以及与每一像素对应的索引值对所述编码单元进行熵编码。
根据本发明的再一个方面，还提供了一种电子设备，该电子设备包括如上所述的图像编码装置。
根据本发明的又一个方面，还提供了一种存储有机器可读取的指令代码的程序产品，上述程序产品在执行时能够使上述机器执行如上所述的图像编码方法。
此外，根据本发明的其他方面，还提供了一种计算机可读存储介质，其上存储有如上所述的程序产品。
上述根据本发明实施例的图像编码装置、图像编码方法以及电子设备，对编码单元进行扫描，生成索引表，在索引表中具有对称性特征的两个像素集合的索引值相同，能够至少实现以下有益效果之一：减少索引值的数量，降低索引表的复杂度，从而进一步减少表示图像的数据量；特别适用于对计算机生成的图像或截屏图像进行压缩。
通过以下结合附图对本发明的最佳实施例的详细说明，本发明的这些以及其他优点将更加明显。
附图说明
本发明可以通过参考下文中结合附图所给出的描述而得到更好的理解，其中在所有附图中使用了相同或相似的附图标记来表示相同或者相似的部件。所述附图连同下面的详细说明一起包含在本说明书中并且形成本说明书的一部分，而且用来进一步举例说明本发明的优选实施例和解释本发明的原理和优点。在附图中：
图1示出了根据本发明的一个实施例的图像编码方法的流程示意图；
图2示出了根据本发明的另一实施例的图像编码方法的流程示意图；
图3示出了根据本发明的一实施例的对映射后的色彩值进行直方图统计的示意图；
图4示出了根据本发明的一个实施例的图像编码装置的框图。
具体实施方式
为了能够更清楚地理解本发明的上述目的、特征和优点，下面结合附图和具体实施方式对本发明进行进一步的详细描述。需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
在下面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，本发明并不限于下面公开的具体实施例的限制。
图1示出了根据本发明的一个实施例的图像编码方法的流程示意图。
如图1，根据本发明的实施例的图像编码方法可以包括以下步骤：
步骤102，扫描编码单元中的每一像素，记录每一像素的各颜色成分的色彩值；
步骤104，在各颜色成分中选定任一颜色成分作为基准颜色，将各颜色成分中其他颜色成分的色彩值映射为对应于基准颜色的色彩值，使各颜色成分的色彩值为基于基准颜色的色彩值；
步骤106，根据映射后的各颜色成分的色彩值生成色彩索引表；
步骤108，用索引表中与像素的各颜色成分的各个色彩值所对应的索引值替代像素的各颜色成分的色彩值；
步骤110，根据索引表以及与每一像素对应的索引值对编码单元进行熵编码。
在步骤106中，索引表的生成过程包括：
统计映射后的所述基准颜色的不同色彩值，并为每一不同色彩值分配唯一索引值，生成所述色彩索引表。
具体地，索引表的生成方式可以为：
对映射后的基准颜色的色彩值进行直方图统计，按照直方图中基准颜色的色彩值的统计次数进行排列；
为排序后的基准颜色的每一色彩值分配唯一的索引值，生成所述色彩索引表。
为进一步缩减数据量，采用对应的索引值来表示所述编码单元中的每一像素值，形成对应的索引值矩阵；对所述索引值矩阵采用差值编码或者帧内预测的方式进行再压缩。
在上述技术方案中，优选的，将所述各颜色成分中的其他颜色成分的色彩值映射为对应于所述基准颜色的色彩值的映射规则为：根据所述其他颜色成分与所述基准颜色之间的函数关系计算出所述其他颜色成分的色彩值映射到所述基准颜色的色彩值。
该函数关系可以是Cb`(Y)＝0.587Y+0.413Cb，Cr`(Y)＝0.515Y+0.485Cr。
采用本发明的技术方案能够减少索引值的数量，降低索引表的复杂度，从而进一步减少表示图像的数据量；特别适用于对计算机生成的图像或截屏图像进行压缩。
在下文中对于每一像素，以Y、Cr、Cb三种颜色成分为例进行说明，应理解，对于R、G、B三种颜色成分的处理相同，在此不再赘述。
下面结合图2进一步说明根据本发明的图像编码方法。
如图2所示，步骤202，扫描编码单元中的每一像素，得到每一像素的三种颜色成分的具体色彩值。
步骤204，将每一像素的Cr、Cb颜色分量映射到颜色分量Y上，使得Cr、Cb颜色分量的色彩值是基于颜色分量Y的色彩值。
在映射时，可根据需要设定一个映射规则，统一按照该映射规则映射在颜色分量Y上。
该映射规则可以例如：Cb`(Y)＝0.587Y+0.413Cb，Cr`(Y)＝0.515Y+0.485Cr。Y是基准颜色，Cb和Cr分别是三种颜色成分中的其他两颜色成分，Cb`(Y)和Cr`(Y)是其他两种颜色成分的色彩值映射到基准颜色的色彩值。
步骤206，经过映射之后，可生成一个新的颜色表，每一像素的三种颜色成分都与基准颜色Y有关。
步骤208，在映射之后，对各颜色值进行统计，为每一颜色值分配一个索引值，这样就得到一个新的索引表，该索引表是三个颜色成分可共用的索引表。
步骤210，在生成索引表之后，基于该索引表对编码单元进行熵编码。
采用对应的索引值来表示编码单元中的每一像素值，形成对应的索引值矩阵，为了进一步减少压缩量，可对该索引矩阵进行压缩。压缩方式可采用目前的任一种压缩方式，例如差值编码或者帧内预测编码。
上述映射方式仅仅是其中一个例子，除此之外，还可以将Y、Cb颜色分量映射到Cr分量上，或者是将Y、Cr颜色分量映射到Cb分量上。
本发明将其中两个颜色成分映射到另一颜色成分上，能够使三种颜色成分共用一个索引表，从而去除了颜色成分之间的冗余数据，提高了压缩效率。
下面结合具体表格数字来详细说明上述图像编码处理流程。
表1为颜色成分Y的初始颜色索引表，表2为颜色成分Cb的初始颜色索引表，表3为颜色成分Cr的初始颜色索引表。
索引值 色彩值
0 100
1 140
2 200
表1
索引值 色彩值
0 140
1 160
2 220
表2
索引值 色彩值
0 100
1 200
2 220
表3
传统的图像编码方法中，针对每种颜色成分有相应的索引表，如上述三个表所示，因此，没有减少颜色成分之间的冗余数据。在本实施例中，可减少该颜色成分之间的冗余数据，进一步减少表示图像的数据量。
将上述表2所示的Cb的各颜色值，以及表3所示的Cr的各颜色值分别映射到Y分量上，得到新的表2和新的表3。
对映射后的色彩值进行直方图统计，按照直方图中基准颜色的色彩值的统计次数进行排列，例如统计出色彩值为100的出现次数为1次，色彩值为140的出现次数为3次，色彩值为160的出现次数为5次，色彩值为200的出现次数为6次，色彩值为220的出现次数为8次，如图3所示。然后为每一色彩值分配唯一的索引值，生成色彩索引表，如下表4所示：
索引值 基于Y的色彩值
0 100
1 140
2 160
3 200
4 220
表4
上述表4即生成的可使三个颜色成分共用的索引表。基于该新的索引表对编码单元进行熵编码。因此，现有技术需要使用三个索引表，而根据本发明的图像编码技术仅需要一个索引表，去除了颜色成分之间的冗余信息，原来需要表示9个色彩值，现在仅需要表示5个色彩值。采用现有技术需要的比特数是3×3×8(假设每一色彩值占用的比特数是8比特)，而采用本发明的方案所需要的比特数是5×8，远远小于现有技术需要的数据量，因此根据本发明的图像编码方法可大大提高图像压缩效率。
图4示出了根据本发明的一个实施例的图像编码装置的框图。
如图4所示，根据本发明的实施例的图像编码装置400可以包括：
记录单元402，扫描编码单元中的每一像素，记录每一像素的各颜色成分的色彩值；
映射单元404，在所述各颜色成分中选定任一颜色成分作为基准颜色，将所述各颜色成分中的其他颜色成分的色彩值映射为对应于所述基准颜色的色彩值，使所述各颜色成分的色彩值为基于所述基准颜色的色彩值；
色彩索引表生成单元406，根据映射后的各颜色成分的色彩值生成色彩索引表，以及用所述索引表中与所述像素的各颜色成分的各个色彩值所对应的索引值替代所述像素的各颜色成分的色彩值；
压缩单元408，根据所述索引表以及与每一像素对应的索引值对所述编码单元进行熵编码。
所述色彩索引表生成单元406统计映射后的所述基准颜色的不同色彩值，并为每一不同色彩值分配唯一索引值，生成所述色彩索引表。
其中，所述色彩索引表生成单元406包括：
统计单元4062，对映射后的基准颜色的色彩值进行直方图统计，按照直方图中基准颜色的色彩值的统计次数进行排列；分配单元4064，为排序后的基准颜色的每一色彩值分配唯一的索引值，生成所述色彩索引表。
所述压缩单元408还用于对索引值矩阵采用差值编码或者帧内预测的方式进行再压缩，其中，采用对应的索引值来表示所述编码单元中的每一像素值，形成对应的所述索引值矩阵。
其中，所述映射单元404将所述各颜色成分中的其他颜色成分的色彩值映射为对应于所述基准颜色的色彩值的映射规则为：根据所述其他颜色成分与所述基准颜色之间的函数关系计算出所述其他颜色成分的色彩值映射到所述基准颜色的色彩值。
此外，本发明的实施例还提供了一种电子设备，该电子设备包括如上的图像编码装置。在根据本发明的实施例的上述电子设备的具体实现方式中，上述电子设备可以是以下设备中的任意一种设备：计算机；平板电脑；个人数字助理；多媒体播放设备；手机以及电纸书等等。其中，该电子设备具有上述用于图像编码装置的各种功能和技术效果，这里不再赘述。
上述根据本发明的实施例的图像编码装置中的各个组成单元、子单元、模块等可以通过软件、固件、硬件或其任意组合的方式进行配置。在通过软件或固件实现的情况下，可从存储介质或网络向具有专用硬件结构的机器安装构成该软件或固件的程序，该机器在安装有各种程序时，能够执行上述各组成单元、子单元的各种功能。
此外，本发明还提出了一种存储有机器可读取的指令代码的程序产品。上述指令代码由机器读取并执行时，可执行上述根据本发明的实施例的图像编码方法。相应地，用于承载这种程序产品的例如磁盘、光盘、磁光盘、半导体存储器等的各种存储介质也包括在本发明的公开中。
此外，本发明的各实施例的方法不限于按照说明书中描述的或者附图中示出的时间顺序来执行，也可以按照其他的时间顺序、并行地或独立地执行。因此，本说明书中描述的方法的执行顺序不对本发明的技术范围构成限制。
此外，显然，根据本发明的上述方法的各个操作过程也可以以存储在各种机器可读的存储介质中的计算机可执行程序的方式实现。
而且，本发明的目的也可以通过下述方式实现：将存储有上述可执行程序代码的存储介质直接或者间接地提供给系统或设备，并且该系统或设备中的计算机或者中央处理单元读出并执行上述程序代码。
此时，只要该系统或者设备具有执行程序的功能，则本发明的实施方式不局限于程序，并且该程序也可以是任意的形式，例如，目标程序、解释器执行的程序或者提供给操作系统的脚本程序等。
上述这些机器可读存储介质包括但不限于：各种存储器和存储单元，半导体设备，磁盘单元例如光、磁和磁光盘，以及其它适于存储信息的介质等。
以上结合附图详细说明了根据本发明的技术方案，本发明将其中两个颜色成分映射到另一颜色成分上，能够使三种颜色成分共用一个索引表，从而去除了颜色成分之间的冗余数据，提高了压缩效率。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
综上，在根据本发明的实施例中，本发明提供了如下方案但不限于此：
附记1.一种图像编码方法，包括：
扫描编码单元中的每一像素，记录每一像素的各颜色成分的色彩值；
在所述各颜色成分中选定任一颜色成分作为基准颜色，将所述各颜色成分中其他颜色成分的色彩值映射为对应于所述基准颜色的色彩值，使所述各颜色成分的色彩值为基于所述基准颜色的色彩值；
根据映射后的各颜色成分的色彩值生成色彩索引表；
用所述索引表中与所述像素的各颜色成分的各个色彩值所对应的索引值替代所述像素的各颜色成分的色彩值；
根据所述索引表以及与每一像素对应的索引值对所述编码单元进行熵编码。
附记2.根据附记1所述的图像编码方法，统计映射后的所述基准颜色的不同色彩值，并为每一不同色彩值分配唯一索引值，生成所述色彩索引表。
附记3.根据附记2所述的图像编码方法，对映射后的基准颜色的色彩值进行直方图统计，按照直方图中基准颜色的色彩值的统计次数进行排列；
为排序后的基准颜色的每一色彩值分配唯一的索引值，生成所述色彩索引表。
附记4.根据附记1所述的图像编码方法，采用对应的索引值来表示所述编码单元中的每一像素值，形成对应的索引值矩阵；
对所述索引值矩阵采用差值编码或者帧内预测的方式进行再压缩。
附记5.根据附记1至4中任一项所述的图像编码方法，将所述各颜色成分中的其他颜色成分的色彩值映射为对应于所述基准颜色的色彩值的映射规则为：根据所述其他颜色成分与所述基准颜色之间的函数关系计算出所述其他颜色成分的色彩值映射到所述基准颜色的色彩值。
附记6.根据附记5所述的图像编码方法，其中，所述函数关系是：
Cb`(Y)＝0.587Y+0.413Cb，Cr`(Y)＝0.515Y+0.485Cr，其中，Y是所述基准颜色，Cb和Cr分别是所述其他颜色成分，Cb`(Y)和Cr`(Y)是所述其他颜色成分的色彩值映射到所述基准颜色的色彩值。
附记7.一种图像编码装置，包括：
记录单元，扫描编码单元中的每一像素，记录每一像素的各颜色成分的色彩值；
映射单元，在所述各颜色成分中选定任一颜色成分作为基准颜色，将所述各颜色成分中的其他颜色成分的色彩值映射为对应于所述基准颜色的色彩值，使所述各颜色成分的色彩值为基于所述基准颜色的色彩值；
色彩索引表生成单元，根据映射后的各颜色成分的色彩值生成色彩索引表，以及用所述索引表中与所述像素的各颜色成分的各个色彩值所对应的索引值替代所述像素的各颜色成分的色彩值；
压缩单元，根据所述索引表以及与每一像素对应的索引值对所述编码单元进行熵编码。
附记8.根据附记7所述的图像编码装置，所述色彩索引表生成单元统计映射后的所述基准颜色的不同色彩值，并为每一不同色彩值分配唯一索引值，生成所述色彩索引表。
附记9.根据附记8所述的图像编码装置，所述色彩索引表生成单元包括：
统计单元，对映射后的基准颜色的色彩值进行直方图统计，按照直方图中基准颜色的色彩值的统计次数进行排列；
分配单元，为排序后的基准颜色的每一色彩值分配唯一的索引值，生成所述色彩索引表。
附记10.根据附记7所述的图像编码装置，所述压缩单元还用于对索引值矩阵采用差值编码或者帧内预测的方式进行再压缩，其中，采用对应的索引值来表示所述编码单元中的每一像素值，形成对应的所述索引值矩阵。
附记11.根据附记7至10中任一项所述的图像编码装置，所述映射单元将所述各颜色成分中的其他颜色成分的色彩值映射为对应于所述基准颜色的色彩值的映射规则为：根据所述其他颜色成分与所述基准颜色之间的函数关系计算出所述其他颜色成分的色彩值映射到所述基准颜色的色彩值。
附记12.根据附记11所述的图像编码装置，其中，所述函数关系是：
Cb`(Y)＝0.587Y+0.413Cb，Cr`(Y)＝0.515Y+0.485Cr，其中，Y是所述基准颜色，Cb和Cr分别是所述其他颜色成分，Cb`(Y)和Cr`(Y)是所述其他颜色成分的色彩值映射到所述基准颜色的色彩值。
附记13.一种电子设备，包括如上述附记7至12中任一项的图像编码装置。

Claims (8)

1.一种图像编码方法，包括：
扫描编码单元中的每一像素，记录每一像素的各颜色成分的色彩值；
在所述各颜色成分中选定任一颜色成分作为基准颜色，将所述各颜色成分中其他颜色成分的色彩值映射为对应于所述基准颜色的色彩值，使所述各颜色成分的色彩值为基于所述基准颜色的色彩值；
根据映射后的各颜色成分的色彩值生成一个色彩索引表；
用所述色彩索引表中与所述像素的各颜色成分的各个色彩值所对应的索引值替代所述像素的各颜色成分的色彩值；
根据所述色彩索引表以及与每一像素对应的索引值对所述编码单元进行熵编码，
将所述各颜色成分中的其他颜色成分的色彩值映射为对应于所述基准颜色的色彩值的映射规则为：
根据所述其他颜色成分与所述基准颜色之间的函数关系计算出所述其他颜色成分的色彩值映射到所述基准颜色的色彩值。
2.根据权利要求1所述的图像编码方法，其中，所述根据映射后的各颜色成分的色彩值生成一个色彩索引表包括：
统计映射后的所述基准颜色的不同色彩值，并为每一不同色彩值分配唯一索引值，以生成所述色彩索引表。
3.根据权利要求2所述的图像编码方法，其中，所述统计映射后的所述基准颜色的不同色彩值，并为每一不同色彩值分配唯一索引值，以生成所述色彩索引表包括：
对映射后的基准颜色的色彩值进行直方图统计，按照直方图中基准颜色的色彩值的统计次数进行排列；
为排序后的基准颜色的每一色彩值分配唯一的索引值，以生成所述色彩索引表。
4.根据权利要求1所述的图像编码方法，其中，所述根据所述色彩索引表以及与每一像素对应的索引值对所述编码单元进行熵编码包括：
采用对应的索引值来表示所述编码单元中的每一像素值，形成对应的索引值矩阵；
对所述索引值矩阵采用差值编码或者帧内预测的方式进行再压缩。
5.一种图像编码装置，包括：
记录单元，扫描编码单元中的每一像素，记录每一像素的各颜色成分的色彩值；
映射单元，在所述各颜色成分中选定任一颜色成分作为基准颜色，将所述各颜色成分中的其他颜色成分的色彩值映射为对应于所述基准颜色的色彩值，使所述各颜色成分的色彩值为基于所述基准颜色的色彩值；
色彩索引表生成单元，根据映射后的各颜色成分的色彩值生成一个色彩索引表，以及用所述色彩索引表中与所述像素的各颜色成分的各个色彩值所对应的索引值替代所述像素的各颜色成分的色彩值；
压缩单元，根据所述色彩索引表以及与每一像素对应的索引值对所述编码单元进行熵编码，
所述映射单元将所述各颜色成分中的其他颜色成分的色彩值映射为对应于所述基准颜色的色彩值的映射规则为：
根据所述其他颜色成分与所述基准颜色之间的函数关系计算出所述其他颜色成分的色彩值映射到所述基准颜色的色彩值。
6.根据权利要求5所述的图像编码装置，所述色彩索引表生成单元统计映射后的所述基准颜色的不同色彩值，并为每一不同色彩值分配唯一索引值，生成所述色彩索引表。
7.根据权利要求6所述的图像编码装置，所述色彩索引表生成单元包括：
统计单元，对映射后的基准颜色的色彩值进行直方图统计，按照直方图中基准颜色的色彩值的统计次数进行排列；
分配单元，为排序后的基准颜色的每一色彩值分配唯一的索引值，生成所述色彩索引表。
8.根据权利要求5所述的图像编码装置，所述压缩单元还用于对索引值矩阵采用差值编码或者帧内预测的方式进行再压缩，其中，采用对应的索引值来表示所述编码单元中的每一像素值，形成对应的所述索引值矩阵。
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