CN113556540A

CN113556540A - 图像显示设备的固定比压缩方法和系统

Info

Publication number: CN113556540A
Application number: CN202110867869.6A
Authority: CN
Inventors: 付召华; 孙添平; 董小辉
Original assignee: Shenzhen Aixiesheng Technology Co Ltd
Current assignee: Shenzhen Aixiesheng Technology Co Ltd
Priority date: 2021-07-30
Filing date: 2021-07-30
Publication date: 2021-10-26

Abstract

本发明提供了一种图像显示设备的固定比压缩方法，压缩方法包括以下步骤：设压缩流程中使用的基本对象是block单元，每个block单元由n行m列图像数据共计n*m个像素构成，将block单元分为4组，组编号为groupA、groupB、groupC、groupD，通过交换组的编号，使得第一个像素的组编号为groupA；分别计算每个组别的代表值，代表值为红子像素、绿子像素、蓝子像素在本组的中值；根据4组12个代表值满足的条件，选择对应的压缩方式对图像数据进行压缩，图像数据的压缩比例为固定比值。本发明将图像划分为以block为单元进行压缩，并且每个block为固定压缩比，block间没有依赖关系，能够方便电路进行并行化设计，能够进行开窗功能，特别是穿戴的command mode模式。

Description

图像显示设备的固定比压缩方法和系统

技术领域

本发明涉及图像压缩技术领域，特别是涉及一种图像显示设备的固定比压缩方法和系统。

背景技术

随着智能手机、平板电脑和穿戴设备等便携式移动电子设备大规模的普及，屏幕显示设备分辨率越来越高，对显示驱动电路传输带宽和内部存储容量提出了更高的要求，在显示驱动电路设计中的功耗，性能和成本形成了比较大的挑战。

在图像传输显示系统中，由于传输带宽的限制，处理后的图像数据需要经过压缩后再传输到显示屏，对于压缩后的图像数据通常要进行缓存。显示设备，比如LCD显示设备、OLED显示设备以及等离子显示设备，通常设计时使用图像压缩技术。显示屏驱动电路驱动显示屏时需要使用图像存储器，通过图像压缩技术能够减少的图像存储器的尺寸，同时也减少了传输数据量，传输数据量的减小导致传输速率和功耗的降低。

通常图像压缩方法，先将图像转换到频率域，在频率域进行压缩。比如DCT方法，该方法是JPEG算法的基本技术，并广泛的应用于图像处理。另外还有双线性插值，以及DSC压缩算法等。JPEG、DSC算法不能够提供精确的固定压缩比，导致不能够开窗(显示系统的command mode)，而双线性插值不能够产生高的压缩比。所以有必要提出一种能够提供固定压缩比，能够实现开窗功能的一种图像显示设备的固定比压缩方法和系统。

发明内容

针对现有技术中存在的缺陷，本发明的目的在于提供一种图像显示设备的固定比压缩方法和系统，能够提供固定压缩比，能够实现开窗功能。

为了达到上述目的，本发明所采用的具体技术方案如下：

一种图像显示设备的固定比压缩方法，压缩方法包括以下步骤：

S1，设压缩流程中使用的基本对象是block单元，每个block单元由n行m列图像数据共计n*m个像素构成，n、m为正整数；每个像素分为红子像素、绿子像素、蓝子像素；

S2，将block单元分为4组，组编号为groupA、groupB、groupC、groupD，通过交换组的编号，使得第一个像素的组编号为groupA；

S3，分别计算每个组别的代表值，代表值为红子像素、绿子像素、蓝子像素在本组的中值；

S4，根据4组12个代表值满足的条件，选择对应的压缩方式对图像数据进行压缩，图像数据的压缩比例为固定比值。

优选的，步骤S4具体包括以下步骤：

S401，判断4组12个代表值是否满足无损条件，若是，则选择无损压缩方式对图像数据进行压缩，否则执行下一步；

S402，判断4组12个代表值是否互不相关，若是，则选择L1X4模式对图像数据进行压缩，L1X4模式具体指的是根据编码方式对应bits数进行适当的移位使得编码能够存储而不发生溢出，否则执行下一步；

S403，判断4组12个代表值是否只有两组代表值具有相关性，若是，则选择L2+L1X2模式对图像数据进行压缩，L2+L1X2模式具体指的是根据编码方式对应bits数表示具有相关性的两组代表值的平均值以及另外两组代表值；否则执行下一步；

S404，判断4组12个代表值是否两组之间具有相关性，另外两组之间具有相关性，若是，则选择L2X2模式对图像数据进行压缩，L2X2模式具体指的是根据编码方式对应bits数表示前面两组具有相关性的代表值的平均值以及后面两组具有相关性的代表值的平均值；否则执行下一步；

S405，选择L4X1模式对图像数据进行压缩，L4X1模式具体指的是将4组代表值转换为YCoCg后表示Y、Co、Cg的数值特性。

优选的，步骤S401中的无损条件包括下面的任一项：

Cond11：RA＝＝RB＝＝RC＝＝RD&&GA＝＝GB＝＝GC＝＝GD&&BA＝＝BB＝＝BC＝＝BD

Cond12：RA＝＝GA＝＝BA&&RB＝＝GB＝＝BB&&RC＝＝GC＝＝BC&&RD＝＝GD＝＝BD

Cond13：GA＝＝GB＝＝GC＝＝GD＝＝BA＝＝BB＝＝BC＝＝BD

Cond14：BA＝＝BB＝＝BC＝＝BD＝＝RA＝＝RB＝＝RC＝＝RD

Cond15：RA＝＝RB＝＝RC＝＝RD＝＝GA＝＝GB＝＝GC＝＝GD

Cond16：GA＝＝GB＝＝GC＝＝GD and RA＝＝BA&&RB＝＝BB&&RC＝＝BC&&RD＝＝BD

Cond17：BA＝＝BB＝＝BC＝＝BD and RA＝＝GA&&RB＝＝GB&&RC＝＝GC&&RD＝＝GD

Cond18：RA＝＝RB＝＝RC＝＝RD and GA＝＝BA&&GB＝＝BB&&GC＝＝BC&&GD＝＝GD。

优选的，判断两组代表值之间是否具有相关性具体指的是判断两组代表值之间的差值是否小于等于设定值，若是，则具有相关性。

优选的，图像数据的编码方式为RGB565。

优选的，步骤S4中图像数据的压缩比例为1/3。

一种图像显示设备的固定比压缩系统，用于实现所述的方法，所述图像显示设备包括显示屏、驱动电路、图像解压缩电路、图像存储器、图像压缩电路、控制电路、主机、行存储器，所述主机的输出端与所述控制电路的输入端连接，所述控制电路与所述行存储器双向连接，所述控制电路的输出端分别与所述图像压缩电路和驱动电路连接，所述图像压缩电路、图像存储器、图像解压缩电路、驱动电路和显示屏依次连接。

优选的，所述显示屏为LCD显示屏。

本发明的有益效果在于：将图像划分为以block为单元进行压缩，并且每个block为固定压缩比，block间没有依赖关系，能够方便电路进行并行化设计，能够进行开窗功能，特别是穿戴的command mode模式。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明图像显示设备的固定比压缩方法的流程图；

图2是block单元的示意图；

图3是图像压缩算法的流程图；

图4是block单元的流程图；

图5是本发明图像显示设备的固定比压缩系统的原理框图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的其他实施例，都属于本发明保护的范围。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“竖直”、“上”、“下”、“水平”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，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，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，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

如图1-图4所示，本发明提出了一种图像显示设备的固定比压缩方法，本示例使用穿戴设备常用的RGB565图像格式作为示例说明，但是不限制于RGB565格式。压缩方法包括以下步骤：

S1，设压缩流程中使用的基本对象是block单元，每个block单元由n行m列图像数据共计n*m个像素构成，n、m为正整数；每个像素分为红子像素、绿子像素、蓝子像素(Rsubpixel，G subpixel，B subpixel)；每个子像素位于源线和栅线的交叉处。在本示例中，RGB子像素分别为5bits、6bits、5bits，一个像素需要使用16bits。本例中采用2X8 pixels组成block单元，实际使用中不限于2x8，也可以采用别的nxm pixels组成block单元。

每个block单元包含16个pixel，共有16个R-subpixel、16个G-subpixel、16个B-subpixel block，总共16*16(5+6+5)＝256bits。该block经过压缩后，为达到1/3压缩比，需要变为85bits的数据。

首先将block单元分为2组，分组时先计算需要分组的三个RGB分量变差，Rdiff＝Rmax-Rmin，Gdiff＝Gmax-Gmin，Bdiff＝Bmax-Bmin；选出其中最大的值所在分量G(C为R，G，B中一种)作为分组依据，计算该分量的中值Gcenter＝(Gmax+Gmin)/2(根据实际情况确定是计算哪个分量Ccenter＝(Cmax+Cmin)/2)作为分组标准。如果分量G>＝Ccenter则编为0组，G<Ccenter编为1，每个像素将属于一个组，每个pixel需要使用1bits来表示所属的组号。Pixel#0的组编号为1，所以通过交换所有像素的组编号将编组号0变为1，编组号1变为0，保证Pixel#0的组编号为0。由于pixel#0通过交换，使得pixel#0的组编号固定为0。

实际分组还需要进一步将已经分好的2组进行分组，得到4个编组。由于pixel#0组编号固定为0，所以pixel#0的组不用编号，其余的像素需要编号，共需要15X2＝30bits。

比如：RA＝(max(RgroupA)+min(RgroupA))/2，GA＝(max(GgroupA)+min(GgroupA))/2，BA＝(max(BgroupA)+min(BgroupA))/2，同样对groupB，groupC，groupD组进行相同计算得到各组的代表值。

步骤S4具体包括以下步骤：

步骤S401中的无损条件包括下面的任一项：

Cond13：GA＝＝GB＝＝GC＝＝GD＝＝BA＝＝BB＝＝BC＝＝BD

Cond14：BA＝＝BB＝＝BC＝＝BD＝＝RA＝＝RB＝＝RC＝＝RD

Cond15：RA＝＝RB＝＝RC＝＝RD＝＝GA＝＝GB＝＝GC＝＝GD

无损压缩编码模式的编码方式如下表所示：

Pixel group ID

Compression type

pattern type

Data#1

Data#2

Data#3

Data#4

Data#5

padding

30Bits

(1111)4bits

3bits

8bits

其中：

Group ID：表示pixel#1-pixel#15个pixels属于一个组，每个组使用2bits(pixel#0属于0组不编号)，连续排列，共需要30bits。

Compression type：表示无损压缩模式，用4bits表示。

Pattern type：表示满足Cond11至cond18中的哪个条件，使用3bits表示。

Data#1～Data#5：如果满足无损压缩的任何一个条件，则4个分组的，12个表示值RA、GA、BA；RB、GB、BB；RC、GC、BC；RD、GD、BD中最多只有5个值是不同的。Data#1～Data#5用来表示这5个不同的值。

下面示意一个例子。

假设满足条件Cond11，则Group ID，根据pixel#1～pixel#15组号连续编码，共30bits，Compression type：1111(bits)，Pattern type：000(3bits，000～111分别表示条件cond11～cond18)，由于满足条件Cond11，所以只有3个不同的数值，Data#1表示RA，Data#2表示GA，Data#2表示BA，Data#4～Data5，padding可以使用默认数值0，这种条件下这些bit位不存储有用的数据。

如果不满足无损压缩条件，则判断各组的相关性。

相关的判断条件(组#1和组#2)：|R#1-R#2|<＝Thr1&&|G#1-G#2|<＝Thr2&&|B#1–B#2|<＝Thr3(式1)

表示两组数据比较接近，Thr1、Thr2、Thr3为相关性阈值，具体的数值根据实际情况设置。

四组代表值互不相关也就是满足条件：GroupA和GroupB，GroupA和GroupC，GroupA和GroupD，GroupB和GroupC，GroupB和GroupD，以及GroupC和GroupD都不满足(式1)的条件。

L1X4模式压缩编码方式如下表所示：

其中：

Group ID：表示pixel#1-pixel#15个pixels属于的组，每个组使用2bits共需要30bits。

Compression type：表示L1X4压缩模式。

RA*DATA至BD*DATA：表示12个数值，RA、GA、BA原来的数据需要5bits、6bits、5bits，根据编码方式对应bits数进行适当的移位使得编码能够存储而不发生溢出。

Cond31：groupA与groupB满足相关性，groupC与groupD不满足相关性；

Cond32：groupA与groupC满足相关性，groupB与groupD不满足相关性；

Cond33：groupA与groupD满足相关性，groupB与groupD不满足相关性；

Cond34：groupB与groupC满足相关性，groupA与groupD不满足相关性；

Cond35：groupB与groupD满足相关性，groupA与groupC不满足相关性；

Cond36：groupC与groupD满足相关性，groupA与groupB不满足相关性；

L2+L1X2模式的编码方式如下表所示：

其中：

Compression type：(10)表示L2+L1X2压缩模式；

Pattern type：表示Cond31至Cond36中的哪个条件；

repR，repG和repB：表示相关的两个group的代表值的平均值；

Ri*DATA至Bj*DATA：表示剩下了两个group的代表值。

例子示意说明，假设满足条件Cond31：

Group ID表示pixel#1-pixel#15组号，每个组使用2bits共需要30bits。Compression type 10表示L2+L1X2压缩类型，Pattern type 000表示模式Cond31，表示groupA和groupB相关，repR＝(RA+RB)/2，repG＝(GA+GB)/2，repB＝(BA+BB)/2，Ri*DATA，Gi*DATA，Bi*DATA，表示RC、GC、BC，Rj*DATA、Gj*DATA、Bj*DATA表示RD、GD、BD。

如果不满足上面的无损条件、L1X4条件、L2+L1X2条件、不满足四组都相关(任何两两相关)条件，且满足下列条件之一，则采用L2X2的压缩模式：

Cond41：groupA与groupB满足相关性，groupC与groupD也满足相关性

Cond42：groupA与groupC满足相关性，groupB与groupD也满足相关性

Cond43：groupA与groupD满足相关性，groupB与groupC也满足相关性

L2X2压缩编码如下表所示：

其中：Compression type：表示L2X2压缩模式

Pattern type：表示Cond41、Cond42、Cond43中的哪个条件满足

repR#1、repG#1和repB#1：表示前面两个相关的group的代表值的平均值

repR#2、repG#2和repB#2：表示后面两个相关的group的代表值的平均值

例子示意说明，假设满足条件Cond41

Group ID表示pixel#1-pixel#15组号，每个组使用2bits共需要30bits。Compression type 110共3bits表示LX2压缩类型，Pattern type 000表示模式Cond41，表示groupA和groupB相关，groupC和groupD相关，repR#1＝(RA+RB)/2，repG#1＝(GA+GB)/2，repB#1＝(BA+BB)/2，repR#2＝(RC+RD)/2，repG#2＝(GC+GD)/2，repB#2＝(BC+BD)/2。

如果不满足上面的无损条件、L1X4条件、L2+L1X2和L2X2的压缩条件，则表示四组代表值都两两相关，则采用L4X1的压缩模式。

先对四组代表值RGB转换为YCoCg：

压缩编码如下表所示：

Pixel group ID

Compression type

Ymin

Ydist0

Ydist1

Ydist2

address

Co'

Cg'

padding

30Bits

(1110)4bits

10bits

4bits

2bits

10bits

7bits

其中：

Compression type：表示L4X1压缩模式

Ymin：表示四组数据中最小的Y

Ydist0～Ydist2：表示其他3组数据中Y与Ymin的差值，Y-Ymin

Address：表示Ymin是第几组

Co’表示四组数据中Co的平均值

Cg’表示四组数据中Cg的平均值

解压缩过程与压缩过程是对称的，是压缩的逆过程，可以根据上述压缩过程进行解压缩。

在L4X1的解压过程中，解码后需要对YCoCg数据进行转换，转换到RGB空间，转换公式为：

如图5所示，本发明还提出了一种图像显示设备的固定比压缩系统，用于实现所述的方法，所述图像显示设备包括显示屏、驱动电路、图像解压缩电路、图像存储器、图像压缩电路、控制电路、主机、行存储器，所述主机的输出端与所述控制电路的输入端连接，所述控制电路与所述行存储器双向连接，所述控制电路的输出端分别与所述图像压缩电路和驱动电路连接，所述图像压缩电路、图像存储器、图像解压缩电路、驱动电路和显示屏依次连接。

优选的，所述显示屏为LCD显示屏。

LCD屏体模块10由pixel(像素)按行和列排列的矩阵(rows x cols)，每一个pixel有3个subpixel(子像素)组成，分别为R subpixel，G subpixel，B subpixel(红、绿、蓝子像素)，每个subpixel位于source Line(源线)和gate Line(栅线)的交叉处。驱动电路模块11，根据输入图像，驱动LCD屏体的相应的子像素。在本示例中，RGB子像素分别为5bits，6bits，5bits，一个pixel需要使用16bits。驱动电路模块12被控制电路模块15控制，根据主机17命令，控制电路模块15产生的控制信号。图像解压缩电路模块12、图像存储模块13和图像压缩电路模块14对输入的图像进行压缩，存储和解压缩的处理。行存储器模块16的作用是在压缩过程中对输入的图像按行进行缓存以供图像压缩使用。

压缩流程中使用的基本对象是block，一个block由2行8列图像数据16个pixel构成(本例中采用2X8 pixels组成block单元，实际使用中不限于2x8，也可以采用别的nxmpixels组成block单元)。

每个block包含16个pixel，共有16个R-subpixel，16个G-subpixel，16个B-subpixel block，总共16*16(5+6+5)＝256bits。该block经过压缩后，为达到1/3压缩比，需要变为85bits的数据，并存储到图像存储器模块13中。

本发明的有益效果在于：本发明通过将图像划分为以block(2X8＝16pixels)为单元进行压缩，并且每个block为固定压缩比，block间没有依赖关系，能够方便电路进行并行化设计，能够进行开窗功能，特别是穿戴的command mode模式。针对RGB565格式的图片，采用2X8的block，能够取得比较好的质量和较高压缩比，并且算法没有复杂的运算，复杂度比较低可以简化电路设计，需要的资源也较小，该算法能够减少存储空间和降低功耗，在电路中使用可以取得比较高的性价比。

以上述依据本发明的理想实施例为启示，通过上述的说明内容，本领域技术人员完全可以在不偏离本发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。本发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利要求书范围来确定其技术性范围。

Claims

1.一种图像显示设备的固定比压缩方法，其特征在于，压缩方法包括以下步骤：

2.根据权利要求1所述的图像显示设备的固定比压缩方法，其特征在于，步骤S4具体包括以下步骤：

3.根据权利要求2所述的图像显示设备的固定比压缩方法，其特征在于，步骤S401中的无损条件包括下面的任一项：

Cond13：GA＝＝GB＝＝GC＝＝GD＝＝BA＝＝BB＝＝BC＝＝BD

Cond14：BA＝＝BB＝＝BC＝＝BD＝＝RA＝＝RB＝＝RC＝＝RD

Cond15：RA＝＝RB＝＝RC＝＝RD＝＝GA＝＝GB＝＝GC＝＝GD

4.根据权利要求2所述的图像显示设备的固定比压缩方法，其特征在于，判断两组代表值之间是否具有相关性具体指的是判断两组代表值之间的差值是否小于等于设定值，若是，则具有相关性。

5.根据权利要求1-4任一项所述的图像显示设备的固定比压缩方法，其特征在于，图像数据的编码方式为RGB565。

6.根据权利要求1-4任一项所述的图像显示设备的固定比压缩方法，其特征在于，步骤S4中图像数据的压缩比例为1/3。

7.一种图像显示设备的固定比压缩系统，用于实现权利要求1所述的方法，其特征在于，所述图像显示设备包括显示屏、驱动电路、图像解压缩电路、图像存储器、图像压缩电路、控制电路、主机、行存储器，所述主机的输出端与所述控制电路的输入端连接，所述控制电路与所述行存储器双向连接，所述控制电路的输出端分别与所述图像压缩电路和驱动电路连接，所述图像压缩电路、图像存储器、图像解压缩电路、驱动电路和显示屏依次连接。

8.根据权利要求7所述的图像显示设备的固定比压缩系统，其特征在于，所述显示屏为LCD显示屏。