CN106878740B

CN106878740B - 适用于液晶显示驱动的图像压缩方法和图像压缩系统

Info

Publication number: CN106878740B
Application number: CN201510910497.5A
Authority: CN
Inventors: 陈越; 王富中; 赵德林; 高菲
Original assignee: Galaxycore Shanghai Ltd Corp
Current assignee: Galaxycore Shanghai Ltd Corp
Priority date: 2015-12-10
Filing date: 2015-12-10
Publication date: 2022-11-01
Anticipated expiration: 2035-12-10
Also published as: CN106878740A

Abstract

本发明提供一种适用于液晶显示驱动的图像压缩方法包括：提供图像，定义图像由2*2像素点阵列构成；根据2*2像素点的组成不同，配置若干模式；选择模式，通过选择预测数据与原始数据差值最小的模式，将所述模式对应的新数据进行压缩，分别更新像素点实现图像压缩。

Description

适用于液晶显示驱动的图像压缩方法和图像压缩系统

技术领域

本发明涉及图像压缩，尤其涉及一种适用于液晶显示驱动中的图像压缩方法和图像压缩系统。

背景技术

图像压缩技术广泛应用于数字电路设计领域，图像数据之所以能被压缩，因为数据中存在着冗余。图像数据的冗余主要表现为：图像中相邻像素间的相关性引起的空间冗余；图像序列中不同帧之间存在相关性引起的时间冗余；不同彩色平面或频谱带的相关性引起的频谱冗余。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。由于图像数据量的庞大,在存储、传输、处理时非常困难,因此图像数据的压缩就显得非常重要。图像压缩目的是减少图像数据中的冗余信息从而用更加高效的格式存储和传输数据。

目前，图像压缩可以是有损数据压缩也可以是无损数据压缩。对于如绘制的技术图、图表或者漫画优先使用无损压缩，这是因为有损压缩方法，尤其是在低的位速条件下将会带来压缩失真。如医疗图像或者用于存档的扫描图像等这些有价值的内容的压缩也尽量选择无损压缩方法。有损方法非常适合于自然的图像，例如一些应用中图像的微小损失是可以接受的（有时是无法感知的），这样就可以大幅度地减小位速。

无损图像压缩方法有：行程长度编码，熵编码法如 LZW 这样的自适应字典算法。这些方法都会存在压缩长度不固定，甚至超过原图片长度的可能。不能够实现直接随机访问任意像素。视觉无损压缩中，例如JEPG压缩，可以实现显示效果好，压缩比率高的特点。不好的地方是压缩比率不固定，计算复杂，系统消耗大。

有损压缩方法有：将色彩空间化减到图像中常用的颜色。所选择的颜色定义在压缩图像头的调色板中，图像中的每个像素都用调色板中颜色索引表示。这种方法可以与抖动(en:dithering)一起使用以模糊颜色边界。色度抽样，这利用了人眼对于亮度变化的敏感性远大于颜色变化，这样就可以将图像中的颜色信息减少一半甚至更多。变换编码，这是最常用的方法。首先使用如离散余弦变换（DCT）或者小波变换这样的傅立叶相关变换，然后进行量化和用熵编码法压缩。分形压缩（en:Fractal compression）。有损压缩会出现显示效果差的缺点。

在LCD显示设备中，存储显示数据需要占用很大的存储空间。并且需要支持主机能改变其中任意一个窗口范围内的像素。所以需要一种算法能够以固定的比例压缩图像，减小存储器的容量，并且支持随机访问任意像素。本专利采用了一种算法，利用图像中2x2 四个像素点的相关性进行压缩，并且每一组压缩的数据都是独立的。压缩后的数据大约位原始数据的50%~60%。虽然从数据来说是有损压缩，但是并且对于人类视觉系统来说几乎是没有失真的。

因此，如何在实现视觉无损压缩中控制压缩长度固定，并且压缩比率高，显示效果好，成为业内寻求解决的课题。

发明内容

基于上述描述，为优化视觉无损压缩，本发明提供一种适用于液晶显示驱动的图像压缩方法包括：提供图像，定义图像由2*2像素点阵列构成；根据2*2像素点的组成不同，配置若干模式；选择模式，通过选择预测数据与原始数据差值最小的模式，将所述模式对应的新数据进行压缩，分别更新像素点实现图像压缩。

优选的，所述方法中的模式包括：

模式一：把2x2 的像素点分成四个不同的点，保留数据的高位。

模式二：把2x2 的像素点分成三个不同的点，保留相同的一组点的值，其它两个点保留数据的高位。

模式三：在2x2 的像素点中引入阶梯的概念。保留两个点的值，其它两个点由保留的值按照不同的比例算出。

优选的，所述模式一和模式二中，保留数据高位，数据恢复时，丢掉的数据最高位默认为1，其它位为0 。

优选的，所述模式三采用对角线上的值为端点和对角线上的值两两相同的模式。

优选的，所述模式三采用任意两点的值为端点的模式中，

若不化简，具有150种模式；

若化简，具有111种模式。

本发明还提供一种图像压缩系统，所述系统包括：帧缓存模块，用于存储像素点的数据；解码模块，连接所述帧缓存模块，接收对应像素点压缩的数据，并解压；控制模块，连接所述解码模块，用于地址的判断，和数据选取的控制；数据输入模块，连接所述控制模块，包括：像素点新的数据信息、行地址信息、列地址信息；模式比较编码模块，连接控制模块和帧缓存模块，适于选择模式及对像素点新数据进行压缩，传输至所述帧缓存模块；行缓冲模块，连接所述控制模块，适于存储一行的像素点的数据

优选的，所述模式比较编码模块包括：模式比较子模块和编码模块；所述模式比较子模式适于选择预测数据与原始数据差值最小的模式；所述编码模式基于所述差值最小的模式对新数据进行编码。

本发明采用视觉无损压缩，采用2*2个像素点分模式的进行算法处理，能固定压缩的长度，并且能保证较好的压缩比及显示效果。

附图说明

通过参照附图阅读以下所作的对非限制性实施例的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显。

图1为本发明图像压缩方法的一实施例中模式一的像素点布局示意图；

图2为本发明图像压缩方法的一实施例中模式二的像素点布局示意图；

图3至图5为本发明图像压缩方法的一实施例中模式三的像素点布局示意图；

图6为本发明图像压缩方法的步骤流程图；

图7为本发明图像压缩系统的一实施例的模块示意图；

图8为本发明图像压缩系统中帧缓存模块的空间示意图。

在图中，贯穿不同的示图，相同或类似的附图标记表示相同或相似的装置（模块）或步骤。

具体实施方式

选的实施例的具体描述中，将参考构成本发明一部分的所附的附图。所附的附图通过示例的方式示出了能够实现本发明的特定的实施例。示例的实施例并不旨在穷尽根据本发明的所有实施例。可以理解，在不偏离本发明的范围的前提下，可以利用其他实施例，也可以进行结构性或者逻辑性的修改。因此，以下的具体描述并非限制性的，且本发明的范围由所附的权利要求所限定。

请参考图1至图5，图1为本发明图像压缩方法的一实施例中模式一的像素点布局示意图；图2为本发明图像压缩方法的一实施例中模式二的像素点布局示意图；图3至图5为本发明图像压缩方法的一实施例中模式三的像素点布局示意图；

图像压缩中将图像分成若干像素单元，若干像素单元组成像素阵列，在本发明中将图像分为2*2个像素单元，每个像素单元即像素点的状态可以相同、可以不同；在本发明中将四个像素点分为如下三种情况：

模式一：四个点完全不同，例如在图1中，相邻的四个点中，A、B、C、D完全不同，那么我们将存储像素高位。以RGB888为例,存储的内容为 {R_a[7:4],G_a[7:4],B_a[7:4], R_b[7:4],G_b[7:4],B_b[7:4], R_c[7:4],G_c[7:4],B_c[7:4], R_d[7:4],G_d[7:4],B_d[7:4]} 。这样我们将原来24*4 bit 的内容压缩到了48bit 。恢复时低位默认为4’b1000 ，这个是第一种模式。

模式二：图2中四个点中有一个是相同（或者是接近的）。这样我们存储的内容是{R_a[7:0],G_a[7:0],B_a[7:0], R_b[7:4],G_b[7:4],B_b[7:4], R_c[7:4],G_c[7:4],B_c[7:4]} 总共48bit。这样又有了6种模式。

模式三：四个点连续变化：

图3中，A B 分别是亮度最大和最小的两个点，这种情况中我们可以保留A 和B的值, C1 和C2 分别可能为 (0/4A + 4/4B ) , (1/4A + 3/4B ) , (2/4A + 2/4B ) , (3/4A + 1/4B ) , (4/4A + 0/4B ) 。所以当A B在对角线上时，有 5*5 种模式。那么上面两幅图有50种模式。

在此种情况下还需要增加一种对角线数据相同的模式，如图4所示。

最常见的色彩最大和最小应该在对角线上，以上的模式从视觉效果来说已经足够。若再考虑其它四种图形，例如图5 中，A B两点并不固定在对角线上，这六种图形一共有150种模式。但其中有很多是重复的，化简后有111种模式，但是这种编码会更复杂。

需要注意的是，本发明限定采用2*2像素点的压缩方法，在上述过程中，将四个像素点分类为三种模式。

之后，进行模式选择，即：选择预测的数据和原始数据差值最小的模式。

假设第n种模式预测的数据分别为 R1_n , G1_n,B1_n, R2_n , G2_n,B2_n, R3_n , G3_n,B3_n, R4_n , G4_n,B4_n 。

原始数据是 R1_ori , G1_ori,B1_n, R2_ori , G2_ori,B2_ori, R3_ori ,G3_ori,B3_ori, R4_ori , G4_ori,B4_ori 。

两者之差为 sad_n = | R1_ori - R1_n| + | G1_ori – G1_n| + | B1_ori –B1_n| +

| R2_ori – R2_n| + | G2_ori – G2_n| + | B2_ori – B2_n| +

| R3_ori – R3_n| + | G3_ori – G3_n| + | B3_ori – B3_n| ;

Mod = min {sad_n} ;

以RGB888为例，若采用 1 + 6 + 50+1 = 58种模式，需要 6bit模式位和 48 bit数据存储位，压缩后的比率 96/54 = 1.77 。

若采用 1 + 6 + 150 = 157种模式，需要 8bit模式位和 48 bit 数据存储位，压缩后的比率 96/56 = 1.71 。

若采用 1 + 6 + 111 = 118种模式，需要 7bit模式位和 48 bit 数据存储位，压缩后的比率 96/55 = 1.75 。

请继续参考图6，图6为本发明图像压缩方法的步骤流程图；本发明提供一种适用于液晶显示驱动的图像压缩方法包括：提供图像，定义图像由2*2像素点阵列构成；根据2*2像素点的组成不同，配置若干模式；选择模式，通过选择像素点的预测数据与原始数据差值最小的模式，将所述模式对应的新数据进行压缩，分别更新像素点实现图像压缩。其中，模式一：把2*2 的像素点分成四个不同的点，保留数据的高位；模式二：把2*2 的像素点分成三个不同的点，保留相同的一组点的值，其它两个点保留数据的高位；模式三：在2*2 的像素点中引入阶梯的概念;保留两个点的值，其它两个点由保留的值按照不同的比例算出。

模式一和模式二中，保留数据高位，数据恢复时，丢掉的数据最高位默认为1，其它位为0 。

模式三采用对角线上的值为端点和对角线上的值两两相同的模式。

模式三采用任意两点的值为端点的模式中，若不化简，具有150种模式；若化简，具有111种模式。

本发明还提供一种实现上述图像压缩算法方法的图像压缩系统，请同时参考图7、图8。图7为本发明图像压缩系统的一实施例的模块示意图；图8为本发明图像压缩系统中帧缓存模块的空间示意图。

图像压缩系统包括：数据输入模块100、控制模块200、解码模块300、帧缓存模块400、模式比较编码模块500、行缓冲模块600。

在图7中，要更新的窗口位置已经通过数据输入模块100提前发给了控制模块200。数据输入模块100是新的数据的输入，并会预处理带有行列的地址信息。控制模块200是主控制器。解码模块300是根据以上的算法做的解压器。行缓冲模块600 可以存储 2X2 像素点中第一行的数据。帧缓存模块400，是存放整个压缩后图片的存储器，存储像素点的数据。模式比较编码模块500包括：模式比较子模块510是模式比较器，选择出失真最小的压缩模式。编码模块520是模式比较子模块选择出来的模式做的编码器，并可以将新的数据存入帧缓存模块400中。

请继续参考图8中，图8中701 代表帧缓存模块400的空间。702 代表外部需要更新3*3像素窗口，分别为 A、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ共9个点，这些9个点依次缓冲。703表示一个2*2的压缩单元，其中A点位于更新的窗口中，A对应的左上角2*2个点只更新A，其它在原帧缓存模块400中。704 表示一个 2X2 单元，其中 E、F、H、I 四个点都在更新的窗口中。

外部按照A、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｇ、Ｈ、Ｉ发入数据。当A数据输入时，控制模块200会进行地址判断，并控制解码模块300从帧缓存模块400中取出对应位置压缩的数据，并解压。然后控制控制模块200从解码模块300中得到四个数据，并用A的新数据替换掉对应的数据，再将所有的数据送给模式比较编码模块500。模式比较编码模块500的模式比较子模块510通过上述的图像压缩算法方法选出最优的模式，然后通过模式比较编码模块500的编码子模块520根据选出的模式进行编码，将压缩后的数据再次存入帧缓存模块400。

当B数据输入时，B不压缩暂存，等C数据输入时一起压缩；当C数据输入时，控制模块200会进行地址判断，并控制解码模块300 从帧缓存模块400中取出对应位置压缩的数据，并解压还原为4个点，B和C上进行重新压缩，即：送给模式比较编码模块500。模式比较编码模块500的模式比较子模块510通过上述的图像压缩算法方法选出最优的模式，然后通过模式比较编码模块500的编码子模块520根据选出的模式进行编码，将B、C上压缩后的数据再次存入帧缓存模块400。

当数据 E、F 输入时直接存入行缓冲模块600中，不进行压缩，锁存一行的数据；等到H 、I 输入时，E、F、H、I四个点齐了一起放入模式比较编码模块500中进行运算，将压缩后的数据存入帧缓存模块400。

D输入时也需要存入行缓存模块600，需要等待G一起进入模式比较编码模块500，将压缩后的输入存入帧缓存模块400。这样整体图像压缩完成。

对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论如何来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的。此外，明显的，“包括”一词不排除其他元素和步骤，并且措辞“一个”不排除复数。装置权利要求中陈述的多个元件也可以由一个元件来实现。第一，第二等词语用来表示名称，而并不表示任何特定的顺序。

Claims

1.一种图像压缩方法，包括：

提供图像，定义图像由2*2像素点阵列构成；

根据2*2像素点的组成不同，配置若干模式；

选择模式，通过选择像素点的预测数据与原始数据差值最小的模式，将所述模式对应的新数据进行压缩，分别更新像素点实现图像压缩；

其中，配置若干模式的方法包括：

模式一：2*2的像素点中的四个点完全不同，保留数据的高位；

模式二：2*2的像素点中的四个点有两个是相同的，保留相同的一组点的值，其他两个点保留数据的高位；

模式三：2*2的像素点中的四个点是连续变化的，保留两个点的值，其他两个点由保留的值按照不同的比例算出。

2.根据权利要求1所述的图像压缩方法，其特征在于，所述模式一和模式二中，保留数据高位，数据恢复时，丢掉的数据最高位默认为1，其它位为0 。

3.根据权利要求1所述的图像压缩方法，其特征在于，所述模式三采用对角线上的值为端点和对角线上的值两两相同的模式。

4.根据权利要求1所述的图像压缩方法，其特征在于，所述模式三中，保留两个端点的值，两个端点的值分别设为A与B, 其他两点的值分别设为C1与C2，将两个端点之间的值进行n等分，则（C1,C2）可以选自(0/nA,n/nB)、(1/nA,n-1/nB)、(2/nA,n-2/nB)、(n/nA,0/nB)中的任意一种，其中n为大于0的自然数。

5.根据权利要求4所述的图像压缩方法，其特征在于，将两个端点之间的值进行4等分,（C1 ,C2）选自(0/4A , 4/4B ) 、(1/4A , 3/4B ) 、(2/4A , 2/4B ) , (3/4A ,1/4B ) 、(4/4A ,0/4B )中的任意一种，则2*2像素点阵列的像素点数据压缩模式为：

若不化简，具有150种模式；

若化简，具有111种模式。

6.一种图像压缩系统，其特征在于，所述系统包括：

帧缓存模块，用于存储像素点的数据；

解码模块，连接所述帧缓存模块，接收对应像素点压缩的数据，并解压；

控制模块，连接所述解码模块，用于地址的判断，和数据选取的控制；

数据输入模块，连接所述控制模块，存储有：像素点新的数据信息、行地址信息、列地址信息；

模式比较编码模块，连接控制模块和帧缓存模块，采用权利要求1~5任一项所述的图像压缩方法，适于选择预测数据与原始数据差值最小的模式及对像素点新数据进行压缩，传输至所述帧缓存模块；

行缓冲模块，连接所述控制模块，适于存储一行的像素点的数据。

7.根据权利要求6所述的图像压缩系统，其特征在乎，所述模式比较编码模块包括：模式比较子模块和编码模块；所述模式比较子模块适于选择预测数据与原始数据差值最小的模式；所述编码模式基于所述差值最小的模式对新数据进行编码。