CN110197512A - 图像处理装置及图像处理方法 - Google Patents

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Abstract

实现了一种能够在解码时更有效地防止图像劣化的图像处理装置。本发明的图像处理装置(11)包括：区块化部(12)，其将图像信息分割为多个区块；映射信息获取部(13)，其用于获取映射信息，所述映射信息为将表示对象像素所要参照的参照像素的多个参照像素信息、以及表示所述对象像素与所述参照像素之间的位置关系的位置信息与所述区块内的所述对象像素相关联的信息；参照像素信息选择部(14)，其基于所述对象像素的像素值与所述参照像素的像素值，在所述映射信息所包含的所述多个参照像素信息中，选择一个参照像素信息。

Description

图像处理装置及图像处理方法
技术领域
本发明涉及图像处理装置及图像处理方法。
背景技术
作为图像编码技术，如专利文献1所公开，作为3DCG用的纹理编码技术已知S3TC(S3 Texture Compression，也被称为DXTC)。这里，S3TC中将图像信息分割为4×4的块。接下来，针对每个区块设定两个代表色和该代表色之间的两个中间色，并以这四个颜色替换每个像素(替换图像)。具体为，存储表示这四个颜色中使用了哪一个颜色的索引信息。根据上述构成，通过保留每个区块的代表色与索引信息，可以再现(重现)上述替换图像。由此，可以压缩图像信息。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本公表专利公报“特表2001-519608号”
发明内容
发明要解决的问题
然而，根据图像，有时解码后的图像的劣化程度变大。鉴于上述问题，相较于现有技术，本发明的目的在于，实现能够防止解码后图像劣化的图像处理装置。
用于解决问题的方案
本发明的图像处理装置包括：区块化部，其将图像信息分割为多个区块；映射信息获取部，其用于获取映射信息，所述映射信息为将表示对象像素所要参照的参照像素的多个参照像素信息、以及表示所述对象像素与所述参照像素之间的位置关系的位置信息与所述区块内的所述对象像素相关联的信息；参照像素信息选择部，其基于所述对象像素的像素值与所述参照像素的像素值，在所述映射信息所包含的所述多个参照像素信息中，选择一个参照像素信息。
本发明的图像处理方法中，将图像信息分割为多个区块；并获取映射信息，所述映射信息为将表示对象像素所要参照的参照像素的多个参照像素信息、以及表示所述对象像素与所述参照像素之间的位置关系的位置信息与所述区块内的所述对象像素相关联的信息；以及基于所述对象像素的像素值与所述参照像素的像素值，在所述映射信息所包含的所述多个参照像素信息中，选择一个参照像素信息。
本发明的图像处理程序使计算机实现如下各部的功能：区块化部，其将图像信息分割为多个区块；映射信息获取部，其用于获取映射信息，所述映射信息为将表示对象像素所要参照的参照像素的多个参照像素信息、以及表示所述对象像素与所述参照像素之间的位置关系的位置信息与所述区块内的所述对象像素相关联的信息；参照像素信息选择部，其基于所述对象像素的像素值与所述参照像素的像素值，在所述映射信息所包含的所述多个参照像素信息中，选择一个参照像素信息。
附图说明
图1为本发明的实施方式涉及的图像处理装置的构成的说明图。
图2为示出被输入的图像信息的一个例子的示意图。
图3为示出被区块化的区块的构成的一个例子的示意图。
图4A为示出映射信息的一个例子的示意图。
图4B为示出映射信息的其他例子的示意图。
图4C为示出映射信息的其他例子的示意图。
图4D为示出映射信息的其他例子的示意图。
图4E为示出映射信息的其他例子的示意图。
图4F为示出映射信息的其他例子的示意图。
图4G为示出映射信息的其他例子的示意图。
图4H为示出映射信息的其他例子的示意图。
图5为示出本发明的实施方式的流程的一个例子示意图。
具体实施方式
以下参数附图详细说明关于本发明的优选实施方式。所涉及的实施方式中所示的尺寸、材料、其他具体数值等仅仅是为了便于理解本发明的示例，除非另有说明，否则不限制本发明。并且，在本说明书和附图中，具有基本相同的功能和构成的要素由相同的附图标记表示，由此省略了重复说明，并且省略与本发明不直接相关的要素。
图1为示出本发明的图像处理装置的构成的一个例子的示意图。如图1所示，本发明的图像处理装置11例如功能性的包括：区块化部12、映射信息获取部13、参照像素信息选择部14、映射选择部15、量子化部16、存储部17、运算部18及编码部19。
此外，所述图像处理装置11作为硬件构成包括例如由CPU、MPU等构成的控制部，其根据被存储在存储部17的程序运作。并且，所述构成仅为一个例子，例如也可构成为，由一个LSI保存有后述的如图4B所示的映射信息(参照像素信息、与位置关系相关的信息、比特分配信息、模式信息等)。由该控制部实现区块化部12、映射信息获取部13、参照像素信息选择部14、映射选择部15、量子化部16、运算部18及编码部19。存储部17例如由ROM或RAM等信息存储介质构成，是用于保存由控制部执行的程序的信息存储介质。此外，存储部17也作为控制部的工作存储器来运作。并且，该程序也可以例如经由网络下载而提供，或通过CD-ROM或DVD-ROM、半导体存储器等的计算机可读取的各种信息存储介质来提供。
这里，输入至图像处理装置11的图像信息为，例如如图2所示，图像信息Vmn在水平方向X(图中的左右方向)上排列的m个像素信息，并且在垂直方向Y(图中的上下方向)上排列n个像素信息(m、n是自然数)。此外，该图像信息例如由RGB的各种颜色形成。并且，除了RGB以外，该图像信息也可以由YUV等的不同形式的图像信息形成，下述的例子中，以RGB为例子进行说明。
例如如图3所示，区块化部12将被输入的图像信息分割为4×4行的包括16个像素P0～P15的多个区块。所述区块并不限定于4×4行，只要包括多个像素，并不特别限定。
所述区块的每个像素的像素值通过量子化部16被量子化，并生成量子化区块。该量子化区块被存储在存储部17中。
量子化部16例如基于区块中的像素的像素值，将图像信息的RGB各色的最大值、最小值作为代表值计算。并且，通过以多个中间值来替换该区块内的各像素的像素值来进行量子化，所述多个中间值由该最大值与最小值之间的规定的比特宽度(例如12bit)表示。所述区块及量子化区块被存储在存储部17中。上述例子中，将最大值与最小值作为代表值，但并不限定于此。
映射信息获取部13获取映射信息，所述映射信息为表示对象像素所要参照的参照像素的多个参照像素信息与表示对象像素与参照像素之间的位置关系的位置信息相关联的信息。具体地，使用图4B所示的映射信息来进行说明。图4B中，对象像素为Q1至Q4。如图4B右侧所示，参照像素P1、P4、P1和P13、P4和P7作为参照像素信息与对象像素Q1相关联。此外，如图4B左侧所示，也将各参照像素与对象像素的位置关系相关联。进一步，如图4B右侧所示，每个参照像素信息(对象像素Q1与P1、P4、P1和P13、P4和P7相关联)与模式信息相关联，所述模式信息表示直接参照参照像素还是以1:2内分等。并且，关于直接参照及内分等的详细说明将后述。进一步，映射信息中，对象像素的比特宽度及对象像素以外的像素比特宽度也相关联。并且，该映射信息仅为一个例子，映射信息并不限定于上述构成。
此外，相应于在上述的现有技术中解码时图像的劣化程度大的各图像，预先设定各映射信息。具体地，例如，当区块内的像素的颜色像渐变一样连续变化时，由代码6或代码7表示的映射信息能够抑制解码时的图像劣化的程度。
参照像素信息选择部14基于对象像素的像素值与参照像素的像素值，选择一个参照像素信息。具体地，将所述对象像素Q1的情况作为例子说明。如上所述，Q1与P1、P4、P1和P13、P4和P7相关联，因此分别获得候补像素值。更具体地，例如，图4B第一行的参照像素信息中，作为模式信息相关联了直接参照，因此候补像素值为P1的像素值。同样地，第二行的参照像素值为P4的像素值。另一方面，关于第三行的像素值而言，由于作为参照像素信息相关联了P1和P13，因此根据对象像素Q1和参照像素P1、P13的距离，获得候补像素信息。具体地，Q1和P1之间的距离及Q1和P13之间的距离的比率为1:2，因此Q1的候补像素信息根据P1的像素值×2/3+P13的像素值×1/3来获得。关于第四行的参照像素值而言，作为参照像素信息相关联了P4和P7，因此与第三行的参照像素信息相同地，根据P4的像素值×2/3+P7的像素值×1/3来获得参照像素值。当以公式表示，根据对应于Q1和P1之间的距离及Q1和P13之间的距离来计算参照像素值的公式如下。
【公式1】
并且，上述参照像素值的计算方法仅为一个例子，并不限定于该计算方法。
参照像素信息选择部14还使运算部18计算对象像素值与所述参照像素值之间的差分，并作为参照像素信息选择对应于该差分为最小的参照像素值的参照像素。这里示出了计算差分来选择的例子，但并不限定于此，只要是使对象像素的像素值与参照像素值之间的误差小的选择方法，可以为其他任意方法。例如，所述差分值使用近似差分值等来计算。
参照像素信息选择部14相同地选择关于图4B所示的对象像素Q2～Q4的参照像素信息。并且，获取了关于图4B～图4H所示的映射信息时，进行与上述相同的处理，因此省略其说明。
映射选择部15基于替换区块和替换之前的区块选择所述多个映射信息的中的一个映射信息，其中所述替换区块是以针对每个映射信息根据参照像素信息选择部14选择的参照像素信息计算出的像素值来替换。映射选择部15基于包含每个对象像素的参照像素信息的映射信息，将对应于每个对象像素的参照像素以所获得的参照像素值替换，并获得替换区块。映射选择部15是运算部18计算所获得的替换区块和替换之前的区块之间的差分，并选择差分最小的映射信息。差分的计算方法并不特别限定，可以计算直接差分，也可以计算近似值的差分。这里示出计算差分并选择的例子，选择映射信息时的方法并不限定于此，只要使替换区块与替换之前的区块的误差变小，可以为任意方法。
例如，编码部19作为编码信息输出：将上述所选择的映射信息(例如，代码1)量子化的数据、将对应于所选择的映射信息的参照像素信息(例如，表示Q1的参照像素P1的信息)量子化的数据、将对象像素以外的像素值(例如，P0)量子化的数据、所述最大值与最小值量子化的数据。如上所述，这里映射信息与比特分配信息相关联，例如，对应于该映射信息，量子化部16将参照像素信息及对象像素以外的像素值进行量子化。并且，也可以构成为：根据所述最大值与最小值的数据所包含的顺序，判断是基于RGB的数据还是基于YUV的数据。
本发明的图像处理装置还可以构成为:具备解码部(未图示)，被编码的信息在解码部中进行解码，生成被解码后的图像数据。
此外，所述通信处理装置11还可以具备单色判断部，其用于判断图像信息是否由单色构成。该情况下，单色判断部判断所述区块中所述像素是否由单色表示。当判断为区块中的每个像素为单色的情况下，也通过将RGB各颜色独立地具有的最大值/最小值相同设置，将剩余的比特分配给量子化时的比特宽度。例如，使用如图4A所示的代码0的映射信息来进行处理。如图4A所示，由于没有参照像素，所以在编码时原样使用区块的信息。例如，使用如图4A所示的区块内的像素P0～15被分配12bit的比特宽度的区块。并且，该情况下也可以使用上述图4B至4H中所示的映射信息来进行处理。此外，单色的情况下能够以一个颜色表示，因此不需要对其他颜色分配比特宽度，因此也可以构成为，进一步将剩余的比特宽度分配给该单色中。此外，例如，当每个像素的值是R、G、B，R、G在一定范围内相同时，也可以像单色一样处理。组合不限于此。具备单色判断的情况下，通过将判断是否为单色的附加比特添加到代码数据中，由此能够在解码时进行判断。
以下，参照图5例示的流程图说明本实施方式涉及的图像处理装置11执行的图像处理流程。
如图5所示，向图像处理装置11输入图像信息(S1)。区块化部12将被输入的图像信息分割为4×4行的包括16个像素P0～P15的多个区块(S2)。基于区块中的像素的像素值，将图像信息的RGB各色的最大值、最小值作为代表值来计算(S3)。
映射信息获取部13获取映射信息，所述映射信息为表示对象像素所要参照的参照像素的多个参照像素信息与表示对象像素与参照像素之间的位置关系的位置信息相关联的信息(S4)。参照像素信息选择部14还使运算部18计算参照像素值与所述参照像素值之间的差分，并作为参照像素信息选择对应于该差分为最小的参照像素值的参照像素(S5)。对每个映射信息进行该处理。
映射选择部15基于替换区块和替换之前的区块选择所述多个映射信息的中的一个映射信息，其中所述替换区块是由参照像素信息选择部14选择的参照像素信息计算出的像素值来替换(S6)。
例如，编码部19作为编码信息输出：将上述所选择的映射信息(例如，代码1)量子化的数据、将对应于所选择的映射信息的参照像素信息(例如，表示Q1的参照像素P1的信息)量子化的数据对象像素以外的像素值(例如，P0)量子化的数据、将所述最大值与最小值量子化的数据(S7)。
根据上述实施方式，与上述的现有技术相比，能够防止解码后的图像劣化。
例如，上述实施方式中，还可以构成为，例如基于整体比特数和各颜色的最大值和最小值的差分比(范围比、r1≤r2≤r3)，确定各颜色(RGB或YUV)的比特分配(b1≤b2≤b3)，由此进行分配。该情况下，获取比特分配信息，并基于该比特分配信息确定向各颜色的比特分配，所述比特分配信息例如如下表所示，表示针对每个代码预先设定的范围比和比特分配之间的关系。并且，下表表示比特分配信息的一部分的一个例子。更具体为，例如代码1的情况下，当像素信息的范围比(r1，r2、r3)为(2、5、4096)时，是比特分配信息(2、4、4096)，由于r2对应的值5为比特分配信息中r2对应的值4以上，因此基于下表中第一行的比特分配信息，(b1、b2、b3)的比特分配设为(1、2、12)等。并且，下表仅为比特分配信息的一个例子，并不限定于下表。例如，可以针对每个上述代码或各代码组(代码1至4等)预先设定。由此，可以更加均衡每个比特数可以表示的最大范围。并且，例如也可以构成为向各范围上添加1，以使上述范围(r1等)不会成为0。此外，为了增加Y的权重，也可以构成为加权到3倍。进一步，为了打破平局，也可以构成为G添加1。并且，上述说明中，使用最大值和最小值之间的差分比作为示例，并不限定于此。
[表1]
本发明不限于上述实施方式，可以用与上述实施方式所示的构成基本相同的构成、实现相同作用效果的构成、或者可以实现相同目的的构成替换。并且，例如，在8K电视中，编码/解码图像信息时可以应用所述图像处理装置。
本发明不限于上述各实施方式，能在权利要求所示的范围中进行各种变更，将不同的实施方式中分别公开的技术手段适当组合得到的实施方式也包含于本发明的技术范围。而且，能够通过组合各实施方式分别公开的技术方法来形成新的技术特征。
附图标记说明
11：图像处理装置
12：区块化部
13：映射信息获取部
14：惨像素信息选择部
15：映射选择部
16：量子部
17：存储部
18：运算部
19：编码部

Claims (11)

1.一种图像处理装置，其特征在于，包括：
区块化部，其将图像信息分割为多个区块；
映射信息获取部，其用于获取映射信息，所述映射信息为将表示所述对象像素所要参照的参照像素的多个参照像素信息、以及表示所述对象像素与所述参照像素之间的位置关系的位置信息与所述区块内的所述对象像素相关联的信息；
参照像素信息选择部，其基于所述对象像素的像素值与所述参照像素的像素值，在所述映射信息所包含的所述多个参照像素信息中，选择一个参照像素信息。
2.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，
所述参照像素信息选择部基于根据所述参照像素的像素值而计算出的像素值与所述对象像素的像素值之间的差分，选择所述一个参照像素信息。
3.如权利要求1或2所述的图像处理装置，其特征在于，
所述对象像素所参照的参照像素的数量为多个。
4.如权利要求3所述的图像处理装置，其特征在于，
基于所述参照像素的像素值而计算的像素值，是基于所述多个参照像素与对象像素之间的距离计算所述多个参照像素的像素值。
5.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，
所述映射信息获取部获取多个映射信息，并且
所述图像处理装置还包括映射选择部，所述映射选择部基于替换区块和替换之前的区块选择所述多个映射信息的中的一个映射信息，其中所述替换区块是基于由所述参照像素信息选择部选择的参照像素信息计算出的像素值来替换。
6.如权利要求5所述的图像处理装置，其特征在于，
所述各映射信息包括比特宽度信息，所述比特宽度信息表示将所述对象像素以外的像素的像素值量子化的比特宽度，
所述图像处理装置还包括量子化部，其基于所选择的所述映射信息将所述区块进行量子化。
7.如权利要求6所述的图像处理装置，其特征在于，
所述比特宽度信息根据所述映射信息所包含的所述对象像素的个数而不同。
8.如权利要求7所述的图像处理装置，其特征在于，
所述量子化部基于所述区块内的像素的像素值中的第一值与第二值进行量子化。
9.如权利要求8所述的图像处理装置，其特征在于，
所述第一值为所述区块内的像素的像素值中的最大值，所述第二值为所述区块内的像素的像素值中的最小值。
10.如权利要求1所述的图像处理装置，其特征在于，
所述图像处理装置还包括比特分配部，其基于根据所述各像素的各颜色的第一值和第二值的范围比，确定所述各颜色的比特分配，并向所述各颜色分配比特。
11.一种图像处理方法，其特征在于，包括如下步骤：
将图像信息分割为多个区块；以及
获取映射信息，所述映射信息为将表示对象像素所要参照的参照像素的多个参照像素信息、以及表示所述对象像素与所述参照像素之间的位置关系的位置信息与所述区块内的所述对象像素相关联的信息；以及
基于所述对象像素的像素值与所述参照像素的像素值，在所述映射信息所包含的所述多个参照像素信息中，选择一个参照像素信息。
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