CN110636308B - 一种基于改进型游程编码的线阵图像数据压缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种基于改进型游程编码的线阵图像数据压缩方法，旨在解决图像储存数据量过大的问题。其技术方案要点是：包括以下步骤：步骤A，输入原始彩色图像，并将原始彩色图像分解成三幅独立的单色图像；步骤B，依次把三幅单色图像经游程编码处理；步骤C，存储经游程编码处理后的数据，并将其重新整合成彩色图像。本发明能够将图像数据进行压缩后存储，大幅减小需要存储的数据量。

Description

一种基于改进型游程编码的线阵图像数据压缩方法

技术领域

本发明涉及线阵图像数据压缩技术领域，更具体地说，它涉及一种基于改进型游程编码的线阵图像数据压缩方法。

背景技术

在目前的田径、自行车、轮滑、摩托车等比赛中，终点摄影计时系统是一种极其常用的计时系统。终点摄影计时系统是通过线阵相机拍摄的图像来对运动员成绩进行判读。由于终点摄影计时系统的拍摄帧率通常会超过1000帧每秒，在高速的比赛项目中甚至会高达5000帧每秒，因此需要保存的线阵图像数据会十分庞大。在新型的终点计时系统中，需要整场比赛不间断地进行数据采集，以保证不遗漏任何比赛图像。在这类系统中，线阵图像数据如果不经过压缩，将会达到成百上千GB。巨大的数据量一方面会对硬盘空间的需求大大上升，另一方面在读取数据时的效率有一定程度的影响。

发明内容

针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种基于改进型游程编码的线阵图像数据压缩方法，该存储方式能够将图像数据进行压缩后存储，大幅减小需要存储的数据量。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种基于改进型游程编码的线阵图像数据压缩方法，包括以下步骤：

步骤A，原始彩色图像输入，并将所述原始彩色图像分解成三幅独立的单色图像；

步骤B，依次把三幅所述单色图像经游程编码处理；

步骤C，存储经所述游程编码处理后的数据，并将其重新整合成彩色图像。

优选地，所述步骤A具体为：

步骤A1，分别提取所述原始彩色图像的红色像素值、绿色像素值以及蓝色像素值；

步骤A2，根据提取出来的所述红色像素值、绿色像素值以及蓝色像素值，将所述原始彩色图像分解成为R、G、B三个单通道图像。

优选地，所述步骤B具体为：

步骤B1，依次把三个所述单通道图像像素数据按X方向依次进行压缩；

步骤B2，根据像素X方向数据一致性的不同分成四种情况分别进行压缩。

优选地，所述步骤B2具体为：

步骤B21,X方向数据完全一致时，按原始游程编码的方式进行压缩,按出现次数加像素值的方式存储；

步骤B22，X方向数据变化值在±2以内时，按照出现次数加变化值的方式进行存储，其中变化值是当前像素值减去前一个像素的差值，每个变化值占用2bit；

步骤B23，X方向数据变化值在±16以内时，同样按照出现次数加变化值的方式进行存储，其中每个变化值占用4bit；

步骤B24，X方向数据变化值在±16以外时，依旧按照出现次数加变化值的方式进行存储，其中每个变化值占用8bit。

优选地，所述步骤C具体为：

步骤C1，存储第一行的行首像素值；

步骤C2，依次计算下一个像素相对这个像素的变化值，当变化值大于阙值或到达行尾时，存储这些变化值相近的像素数据；

步骤C3，继续计算下一个像素相对这个像素的变化值，重复步骤C2，直到达到行尾；

步骤C4，按照所述步骤C1-C3继续对下一行像素数据进行编码，直到这幅单色图像数据结束；

步骤C5，按照所述步骤C1-C4继续对下一幅单色图像数据进行编码，直到三幅单色图像数据都编码完成。

本发明采用以上技术方案，达到的有益效果为：

1.通过将原始彩色图像分解成三幅独立的单色图像，然后根据像素数据一致性的不同分成四种情况依次把单色图像像素数据按X方向依次进行压缩后存储，大幅减小需要存储的数据量。

2.直接通过对比压缩率就能够对图像进行裁剪，不再需要额外进行运算，大幅提升图像裁剪时的响应速度，裁剪的精度更高。

3.对每一行数据单独进行压缩，严格保证数据压缩率与图像数据在X方向的一致性的相关性，线阵图像数据在Y轴上的一致性就不会影响数据的压缩率。

附图说明

图1为本发明一种基于改进型游程编码的线阵图像数据压缩方法的流程实现框图；

图2为本发明中游程编码处理过程中的流程图；

图3为本发明中数据存储方式及编码方式的流程图。

具体实施方式

为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，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。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”“顶/底端”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。

在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置有”、“套设/接”、“连接”等，应做广义理解，例如“连接”，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1所示，一种基于改进型游程编码的线阵图像数据压缩方法，包括以下步骤：

步骤A，原始彩色图像输入，并将原始彩色图像分解成三幅独立的单色图像；

步骤B，依次把三幅单色图像经游程编码处理；

步骤C，存储经游程编码处理后的数据，并将其重新整合成彩色图像。

进一步地，步骤A具体为：

步骤A1，分别提取原始彩色图像的红色像素值、绿色像素值以及蓝色像素值；

步骤A2，根据提取出来的红色像素值、绿色像素值以及蓝色像素值，将原始彩色图像分解成为R、G、B三个单通道图像。

本实施例中，原始彩色图像通过线阵相机拍摄，线阵相机拍摄的图像是线性的彩色图像。线阵相机每次都只采集一列像素值，也就是每一帧图像都只有一列，当相机采集到一定数量的帧后(如100帧)，会将这些列的图像数据拼成一幅图像，并将这幅图像打包发送。当线阵相机拍摄的图像中没有运动员时，这幅图像在X方向上的像素值一致性很高。因此，本实施例中的改进型的游程编码结合了游程算法原有的优势，并针对线性的彩色图像进行优化，使得本来并不适用于彩色图像压缩的游程编码能够用在线性彩色图像上。首先把彩色图像(每个像素占用24bit)分解成三幅独立的单色图像(每个像素占用8bit)，分别提取原图像的红色像素值，绿色像素值，蓝色像素值。然后依次把单色图像像素数据按X方向依次进行压缩。将图像数据进行压缩后存储，大幅减小需要存储的数据量。最终再整合成一幅新的彩色图像输出。

如图2所示，本实施例中游程编码的处理过程为：

步骤B1，依次把三个单通道图像像素数据按X方向依次进行压缩；

步骤B2，根据像素X方向数据一致性的不同分成四种情况分别进行压缩。

进一步地，步骤B2具体为：

步骤B21,X方向数据完全一致时，按原始游程编码的方式进行压缩,按出现次数加像素值的方式存储；

步骤B22，X方向数据变化值在±2以内时，按照出现次数加变化值的方式进行存储，其中变化值是当前像素值减去前一个像素的差值，每个变化值占用2bit；

步骤B23，X方向数据变化值在±16以内时，同样按照出现次数加变化值的方式进行存储，其中每个变化值占用4bit；

步骤B24，X方向数据变化值在±16以外时，依旧按照出现次数加变化值的方式进行存储，其中每个变化值占用8bit。

为使解压缩时能够区分这四种压缩方式，使用一个压缩方式标志来区分不同的压缩方式，该标志占用2bit。压缩数据的出现次数则需占用6bit，最大能表示的出现次数即为64个。

在应用于不同的终点摄影计时系统中，本实施例的改进型的游程编码能够进行不同程度的改变，其中主要改变的参数有两方面。一方面是四种压缩方式里的X方向数据变化值可以采用不同的值(±2，±4，±8，±16，±32，±64，±128)，另一方面是压缩数据的出现次数所占用的空间大小也可以选取其他值(2bit，4bit，6bit)。

这种改进型的游程编码在数据压缩时针对图像数据在X方向的一致性的不同采用了不同压缩率的压缩方式。因此，这种改进型的游程编码的压缩率会与图像数据在X方向的一致性有显著的相关性。而通常的图像裁剪算法就是根据图像数据在X方向的一致性的大小来进行裁剪。因此经过这种改进型的游程编码压缩的数据直接通过对比压缩率就能够对图像进行裁剪。而且，由于在数据压缩时，所有数据都需要经过压缩算法的运算，相比某些采用抽样方式的图像裁剪算法，经过这种改进型游程编码压缩的数据在应用于图像裁剪时，裁剪的精度更高。

由于线阵图像数据在Y轴上不会有显著的一致性，而且为了严格保证数据压缩率与图像数据在X方向的一致性的相关性，本实施例中对每一行数据单独进行压缩。这样线阵图像数据在Y轴上的一致性就不会影响数据的压缩率。

如图3所示，数据存储方式及编码方式的流程具体为：

步骤C1，存储第一行的行首像素值；

步骤C2，依次计算下一个像素相对这个像素的变化值，当变化值大于阙值或到达行尾时，存储这些变化值相近的像素数据；

步骤C3，继续计算下一个像素相对这个像素的变化值，重复步骤C2，直到达到行尾；

步骤C4，按照步骤C1-C3继续对下一行像素数据进行编码，直到这幅单色图像数据结束；

步骤C5，按照步骤C1-C4继续对下一幅单色图像数据进行编码，直到三幅单色图像数据都编码完成。

通过以上步骤，可以将三幅单色图像的数据均以压缩类型标志加重复次数加一系列变化值的方式进行存储，数据的存储全面。

本发明具有以下优点：

1.采用改进型的游程编码对线阵图像数据进行压缩后存储，大幅减小数据存储所需的空间大小。

2.在使用改进型的游程编码对线阵图像数据进行压缩同时进行了图像裁剪参数(即图像数据的压缩率)的运算，在不增加额外运算量的情况下获取了图像裁剪参数，大大提高终点摄影计时系统在执行图像裁剪时的响应速度。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (3)

1.一种基于改进型游程编码的线阵图像数据压缩方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤A，原始彩色图像输入，并将所述原始彩色图像分解成三幅独立的单色图像；

步骤B，依次把三幅所述单色图像经游程编码处理；

步骤C，存储经所述游程编码处理后的数据，并将其重新整合成彩色图像；

所述步骤A具体为：

步骤A1，分别提取所述原始彩色图像的红色像素值、绿色像素值以及蓝色像素值；

步骤A2，根据提取出来的所述红色像素值、绿色像素值以及蓝色像素值，将所述原始彩色图像分解成为R、G、B三个单通道图像；

所述步骤B具体为：

步骤B1，依次把三个所述单通道图像像素数据按X方向进行压缩；

步骤B2，根据像素X方向数据一致性的不同分成四种情况分别进行压缩。

2.根据权利要求1所述的一种基于改进型游程编码的线阵图像数据压缩方法，其特征在于，所述步骤B2具体为：

步骤B21,X方向数据完全一致时，按原始游程编码的方式进行压缩,按出现次数加像素值的方式存储；

步骤B22，X方向数据变化值在±2以内时，按照出现次数加变化值的方式进行存储，其中变化值是当前像素值减去前一个像素的差值，每个变化值占用2bit；

步骤B23，X方向数据变化值在±16以内时，同样按照出现次数加变化值的方式进行存储，其中每个变化值占用4bit；

步骤B24，X方向数据变化值在±16以外时，依旧按照出现次数加变化值的方式进行存储，其中每个变化值占用8bit。

3.根据权利要求2所述的一种基于改进型游程编码的线阵图像数据压缩方法，其特征在于，所述步骤C具体为：

步骤C1，存储第一行的行首像素值；

步骤C2，依次计算下一个像素相对这个像素的变化值，当变化值大于阙值或到达行尾时，存储这些变化值相近的像素数据；

步骤C3，继续计算下一个像素相对这个像素的变化值，重复步骤C2，直到达到行尾；

步骤C4，按照所述步骤C1-C3继续对下一行像素数据进行编码，直到这幅单色图像数据结束；

步骤C5，按照所述步骤C1-C4继续对下一幅单色图像数据进行编码，直到三幅单色图像数据都编码完成。

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