RU2498407C1 - Способ сжатия графических файлов - Google Patents

Способ сжатия графических файлов Download PDF

Info

Publication number
RU2498407C1
RU2498407C1 RU2012120501/08A RU2012120501A RU2498407C1 RU 2498407 C1 RU2498407 C1 RU 2498407C1 RU 2012120501/08 A RU2012120501/08 A RU 2012120501/08A RU 2012120501 A RU2012120501 A RU 2012120501A RU 2498407 C1 RU2498407 C1 RU 2498407C1
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
matrix
graphic image
elements
zero
frame
Prior art date
Application number
RU2012120501/08A
Other languages
English (en)
Inventor
Сергей Викторович Дворников
Александр Ахатович Умбиталиев
Андрей Александрович Устинов
Марк Евгеньевич Винокуров
Original Assignee
Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения"
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" filed Critical Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения"
Priority to RU2012120501/08A priority Critical patent/RU2498407C1/ru
Application granted granted Critical
Publication of RU2498407C1 publication Critical patent/RU2498407C1/ru

Links

Images

Landscapes

  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)

Abstract

Изобретение относится к вычислительной технике. Технический результат заключается в повышении степени сжатия графических файлов и скорости их передачи по каналам данных для заданной величины пикового отношения сигнал/шум. Способ сжатия графических файлов включает операции изменения геометрических размеров исходных кадров графического изображения с последующей декомпрессией кадров графического изображения и качественной оценки параметров и отличается тем, что предварительно задают величину пикового отношения сигнал/шум, присваивают переменной iter значение, равное нулю, затем над исходным кадром графического изображения A(l,h) выполняют двумерное вейвлет-преобразование, из вейвлет-коэффициентов которого формируют матрицу Y(l,h), которую затем сжимают, а потом декомпрессируют, после чего формируют нулевую матрицу и вместо элементов помещают соответствующие элементы декомпрессированной матрицы, затем формируют восстановленное изображение путем выполнения обратного двумерного вейвлет-преобразования над нулевой матрицей с измененными элементами, после чего определяют величину пикового отношения сигнал/шум, характеризующую качество восстановленного кадра по сравнению с исходным кадром, и если вычисленное отношение превышает заданную величину, то выполняют описанные выше действия, увеличив текущее значение переменной iter на единицу и заменив матрицу исходного графического изображения A(l,h) на сформированную матрицу Y(l,h). 6 ил.

Description

Изобретение относится к обработке, сжатию и передаче информации, в частности к способу сжатия графических файлов, и может быть использовано в системах передачи и приема сжатых графических файлов.
Из уровня техники известен способ (US 7020837, 28.03.2006) для эффективного сжатия графического содержания в сложных файлах PDF, содержащих комбинированные сложные графические страницы, каждая из которых составлена из базовой страницы и нуля или более наложений, а также страниц PDF. При этом страницы и графические элементы каждой страницы сохранены в статических файлах PDF.
Известен способ (CN 1595452, 16.03.2005) сжатия без потерь для графического файла, в котором сжимают графический файл согласно заданным параметрам длины регистра сжатия. Выбирают оптимальный параметр длины регистра сжатия. После этого сжимают графический файл согласно выбранному оптимальному параметру длины. Затем главная информация файла (графическая информация), информация сжатия и так далее вместе со сжатыми данными записываются в файле, тем самым формируя файл сжатия.
Недостатком известных способов является то, что после передачи сжатых файлов и их декомпрессии графическое изображение на выходе теряет четкость, притом что способы-аналоги обеспечивают относительно низкую степень сжатия, что не позволяет сжатые ими файлы передавать с большой скоростью по каналам передачи данных.
Наиболее близким по технической сущности к заявленному является контурный способ сжатия графических файлов (патент РФ №2339998, 06.03.2007 г.). В известном способе-прототипе исходный кадр графического изображения (ИКГИ) уменьшают при помощи специальной функции (ресайза), по меньшей мере, в 4 раза, сжимают и сохраняют его в сжатом файле, который декомпрессируют и увеличивают, по меньшей мере, в 4 раза. Затем ИКГИ накладывают на декомпрессионный увеличенный кадр, производят поиск разницы пиксельных значений между ИКГИ и декомпрессионным увеличенным кадром из заданного значения контраста по признаку контрастных элементов при помощи арифметического вычитания друг из друга. Затем полученный кадр со значениями контура контрастных элементов сжимают без потерь и сохраняют в сжатом файле.
Недостаток способа-прототипа состоит в том, что он обеспечивает относительно низкую степень сжатия, поскольку кадр со значениями контура контрастных элементов, содержащий большое число пикселей, значения которых близки к нулевой величине, невозможно сжать без потерь с высокой степенью сжатия. В результате кадры графического изображения, сжатые способом-прототипом, невозможно передавать с большой скоростью по каналам передачи данных.
Техническим результатом заявляемого способа является повышение степени сжатия графических файлов и скорости их передачи по каналам данных для заданной величины пикового отношения сигнал/шум.
Это достигается тем, что способ сжатия графических файлов, включающий операции изменения геометрических размеров исходного кадра графического изображения с последующей декомпрессией кадров графического изображения и качественной оценки параметров, отличается тем, что предварительно задают величину пикового отношения сигнал/шум, присваивают переменной iter значение, равное нулю, затем над исходным кадром графического изображения A(l,h) размером
Figure 00000001
элементов выполняют двумерное вейвлет-преобразование размером
Figure 00000002
, из вейвлет-коэффициентов которого формируют матрицу Y(l, h), где
Figure 00000003
;
Figure 00000004
, которую затем сжимают, а потом декомпрессируют, после чего формируют нулевую матрицу размером
Figure 00000002
элементов и вместо элементов с индексами
Figure 00000005
;
Figure 00000006
помещают соответствующие элементы декомпрессированной матрицы
Figure 00000007
, затем формируют восстановленное изображение путем выполнения обратного двумерного вейвлет-преобразования над нулевой матрицей размером
Figure 00000002
с измененными элементами с индексами
Figure 00000005
;
Figure 00000006
, после чего определяют величину пикового отношения сигнал/шум, характеризующую качество восстановленного кадра по сравнению с исходным кадром графического изображения, и если вычисленное отношение превышает заданную величину, то выполняют описанные выше действия, увеличив текущее значение переменной iter на единицу и заменив матрицу исходного кадра графического изображения A(l, h) на сформированную матрицу Y(l, h), причем указанные действия повторяют до тех пор, пока вычисленное пиковое отношение сигнал/шум не станет меньше или равным заданной величине.
Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:
фиг.1 - исходный кадр графического изображения A(l, h) размером L×H, здесь L - горизонтальный размер кадра, выраженный в пикселях; H - вертикальный размер кадра, выраженный в пикселях;
фиг.2 - матрица вейвлет-коэффициентов исходного кадра графического изображения после процедуры двумерного вейвлет-преобразования, в пределах которой выделена матрица вейвлет-коэффициентов Y1(l, h), здесь и далее нижний индекс у Y(l, h), O(l, h),
Figure 00000007
, A(l, h) указывает на количество выполненных процедур двумерного вейвлет-преобразования, по результатам которого указанные матрицы формировались;
фиг.3 - нулевая матрица O1(l, h), содержащая нулевые значения, в позиции которых, определенных координатами l=1, …, L/2; h=1, …, H/2, помещены вейвлет-коэффициенты декомпрессированной матрицы
Figure 00000007
;
фиг.4 - восстановленный процедурами двумерного вейвлет-преобразования до исходного размера L×H декомпрессированный кадр
Figure 00000008
после сжатия алгоритмом JPEG его матрицы вейвлет-коэффициентов Y1(l, h) размером (L/2)×(H/2), сформированной в результате двумерного вейвлет-преобразования [JPEG (файл JPEG - сжатый файл с расширением *.jpg (англ. Joint Photographic Experts Group, no названию организации-разработчика))];
фиг.5 - матрица вейвлет-коэффициентов после процедуры двумерного вейвлет-преобразования над Y1(l, h);
фиг.6 - восстановленный процедурами двумерного вейвлет-преобразования до исходного размера L×H декомпрессированный кадр
Figure 00000009
после сжатия алгоритмом JPEG его матрицы вейвлет-коэффициентов Y2(l, h) размером (L/4)×(H/4).
Способ сжатия графических файлов реализуется следующим образом.
1. Задают величину пикового отношения сигнал/шум (PSNR). Качество восстановленного кадра графического изображения
Figure 00000010
оценивают величиной PSNR по отношению к исходному кадру A(l, h). С учетом того, что исходный кадр графического изображения A(l, h) представляет собой трехцветное изображение и имеет 3 компоненты - R, G, B [см. Телевидение (общий курс). Под ред. П.В.Шмакова, М.: «Связь», 1970, с.41]. Следовательно, итоговое выражение для вычисления PSNR будет иметь вид:
Figure 00000011
где L - горизонтальный размер кадра графического изображения в пикселях; H - вертикальный размер кадра графического изображения; k(l, h)-l-е, h-е значение пикселя k-й компоненты исходного кадра графического изображения;
Figure 00000012
-l-е, h-е значение пикселя k-й компоненты декомпрессированного после сжатия и восстановленного кадра; B - число битов, отводимых на точку (в зависимости от количества представляемых цветов, на каждую точку отводится от 1 до 48 битов); K=3 - число компонентов R, G, B.
Чем меньше различий в числовых значениях пикселей между исходным кадром графического изображения A(l, h) и восстановленным
Figure 00000013
, тем выше значение показателя PSNR. Следовательно, тем меньше претерпевает изменений файл после процедур прямого и обратного двумерного вейвлет-преобразования, а также сжатия и декомпрессии с помощью алгоритма JPEG.
В исходном состоянии кадр графического изображения хранится в графическом файле BMP (от англ. Bitmap Picture - формат хранения растровых изображений, разработанный компанией Microsoft). После сжатия - в графическом файле JPEG.
Выбор заданного качества восстановленного кадра графического изображения PSNRдоп определяется техническими возможностями системы передачи информации или свободным объемом носителя информации. Чем ниже пропускная способность и чем меньше свободного места на носителе информации, тем меньшее значение выбирают для показателя PSNRдоп.
2. Для первой итерации выбирают значение переменной iter=0. Затем над исходным кадром графического изображения A(l, h) размером
Figure 00000002
(для первой итерации iter=0: L×H) элементов вычисляют двумерным вейвлет-преобразованием размером
Figure 00000002
. На фиг.1 представлен исходный кадр графического изображения A(l, h) размером L×H. Операции реализации двумерным вейвлет-преобразованием в общем случае известны и описаны в [Мала С. Вейвлеты в обработке сигналов. Пер. с англ. - М.: Мир, 2005, стр.329-336].
3. Из вейвлет-коэффициентов двумерным вейвлет-преобразованием размером
Figure 00000002
формируют матрицу вейвлет-коэффициентов Y(l, h), где
Figure 00000005
;
Figure 00000006
(для iter=0:Y1(l,h), размером (L/2)×(H/2)). На фиг.2 представлена матрица вейвлет-коэффициентов исходного кадра графического изображения после процедуры двумерного вейвлет-преобразования (вейвлет-коэффициенты матрицы на позициях
Figure 00000014
 ;
Figure 00000015
 имеют величину, равную нулю, или очень близкие к нулю значения, поэтому имеют низкую энергию и отображаются на изображениях темным цветом; с целью наглядности и пояснения физического смысла на всех представленных фигурах нулевые значения вейвлет-коэффициентов выделены белым цветом).
4. Матрицу вейвлет-коэффициентов Y(l,h) (для iter=0:Y1(l,h)) сжимают алгоритмом JPEG, после чего декомпрессируют. Процедуры сжатия и декомпрессии исходного кадра графического изображения известны (см. С.Бернард. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр. Пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», - 2003 г., стр.892-900; см. ссылку http://ru.wikipedia.org/wiki/JPEG).
5. Формируют нулевую матрицу O(l, h) размером
Figure 00000002
элементов (для iter=0:O1(l,h) размером L×H) и вместо элементов с индексами
Figure 00000005
;
Figure 00000006
помещают соответствующие элементы декомпрессированной матрицы
Figure 00000016
(для
Figure 00000017
 ). Нулевая матрица O1(l, h) представляет собой матрицу размером L×H, значения всех элементов которой равны нулю. Затем элементы, находящиеся на позициях
Figure 00000005
;
Figure 00000006
(для iter=0 это позиции l=1, …, L/2; h=1, …, H/2), заменяют вейвлет-коэффициентами декомпрессированной матрицы
Figure 00000018
 . На фиг.3 показана нулевая матрица O1(l, h), содержащая нулевые значения, в позиции которых, определенных координатами l=1, …, L/2; h=1, …, H/2, помещены вейвлет-коэффициенты декомпрессированной матрицы
Figure 00000019
 .
6. Формируют восстановленное изображение
Figure 00000020
 (для
Figure 00000021
 ) путем выполнения обратного двумерного вейвлет-преобразования над нулевой матрицей O1(l, h) размером
Figure 00000002
, в позициях индексов
Figure 00000005
 ;
Figure 00000006
 которой помещены вейвлет-коэффициенты декомпрессированной матрицы
Figure 00000022
 . Операции реализации обратного двумерного вейвлет-преобразования известны (см. Мала С. Вейвлеты в обработке сигналов. Пер. с англ. - М.: Мир, 2005, стр.329-336). На фиг.4 показан восстановленный процедурами двумерного вейвлет-преобразования до исходного размера L×H декомпрессированный кадр
Figure 00000023
 после сжатия алгоритмом JPEG его матрицы ВК Y1(l, h) размером (L/2)×(H/2), сформированной в результате двумерного вейвлет-преобразования.
7. Определяют величину пикового отношения сигнал/шум, характеризующую качество восстановленного кадра
Figure 00000024
 по сравнению с исходным кадром графического изображения A(l, h), и сравнивают ее с заданной величиной PSNRдоп.
Оценивают величину PSNRiter (для iter=0:PSNR0) по формуле (1) и сравнивают ее с предварительно заданной величиной PSNRдоп.
Если PSNR0>PSNRдоп, то значение переменной iter увеличивают на единицу и этапы 2-7 повторяют каждый раз, помещая вместо исходного кадра графического изображения A(l, h) матрицу Y(l, h), сформированную на предыдущем этапе выполнения итераций, до тех пор, пока не будет выполнено условие PSNRiter≤PSNRдоп. При достижении условия PSNRiter≤PSNRдоп сжатый файл исходного кадра графического изображения используют для хранения или передачи информации.
В качестве примера на фиг.5 показана матрица вейвлет-коэффициентов, сформированная на второй итерации для iter=1, когда в качестве исходного кадра графического изображения A2(l, h) использовалась матрица Y1(l, h) размером (L/2)×(H/2), сформированная на первой итерации iter=0. На фиг.5 матрица Y2(l, h) выделена фрагментом (L/4)×(H/4). На фиг.6 показан восстановленный исходный кадр графического изображения
Figure 00000025
 .
Таким образом, благодаря новой совокупности существенных признаков, заключающейся в том, что последовательно выполняют процедуры двумерного вейвлет-преобразования формирования матрицы вейвлет-коэффициентов, ее сжатия, декомпрессии, восстановления исходного кадра графического изображения путем формирования нулевой матрицы с декомпрессированными вейвлет-коэффициентами и выполнения обратного двумерного вейвлет-преобразования, обеспечивается максимально возможная степень сжатия для заданной величины пикового отношения сигнал/шум, что приводит к повышению скорости передачи сжатых исходных кадров графического изображения по каналам данных.

Claims (1)

  1. Способ сжатия графических файлов, включающий операции изменения геометрических размеров исходных кадров графического изображения с последующей декомпрессией кадров графического изображения и качественной оценки параметров, отличающийся тем, что предварительно задают величину пикового отношения сигнал/шум, присваивают переменной iter значение, равное нулю, затем над исходным кадром графического изображения A(l,h) размером
    Figure 00000026
     элементов выполняют двумерное вейвлет-преобразование размером
    Figure 00000027
     , из вейвлет-коэффициентов которого формируют матрицу Y(l,h), где
    Figure 00000028
     ;
    Figure 00000029
     , которую затем сжимают, а потом декомпрессируют, после чего формируют нулевую матрицу размером
    Figure 00000026
     элементов и вместо элементов с индексами
    Figure 00000028
     ;
    Figure 00000029
     помещают соответствующие элементы декомпрессированной матрицы
    Figure 00000030
    , затем формируют восстановленное изображение путем выполнения обратного двумерного вейвлет-преобразования над нулевой матрицей размером
    Figure 00000026
     с измененными элементами с индексами
    Figure 00000028
     ;
    Figure 00000029
     , после чего определяют величину пикового отношения сигнал/шум, характеризующую качество восстановленного кадра по сравнению с исходным кадром, и если вычисленное отношение превышает заданную величину, то выполняют описанные выше действия, увеличив текущее значение переменной iter на единицу и заменив матрицу исходного графического изображения A(l,h) на сформированную матрицу Y(l,h), причем указанные действия повторяют до тех пор, пока вычисленное пиковое отношение сигнал/шум не станет меньше или равным заданной величине.
RU2012120501/08A 2012-05-17 2012-05-17 Способ сжатия графических файлов RU2498407C1 (ru)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012120501/08A RU2498407C1 (ru) 2012-05-17 2012-05-17 Способ сжатия графических файлов

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
RU2012120501/08A RU2498407C1 (ru) 2012-05-17 2012-05-17 Способ сжатия графических файлов

Publications (1)

Publication Number Publication Date
RU2498407C1 true RU2498407C1 (ru) 2013-11-10

Family

ID=49683330

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2012120501/08A RU2498407C1 (ru) 2012-05-17 2012-05-17 Способ сжатия графических файлов

Country Status (1)

Country Link
RU (1) RU2498407C1 (ru)

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1595452A (zh) * 2003-09-10 2005-03-16 联想(北京)有限公司 图形文件的无损压缩方法
US7020837B1 (en) * 2000-11-29 2006-03-28 Todd Kueny Method for the efficient compression of graphic content in composite PDF files
RU2339998C1 (ru) * 2007-03-06 2008-11-27 Виктор Владимирович Степанов Контурный способ сжатия графических файлов
US7613352B2 (en) * 2003-12-26 2009-11-03 Mega Chips Lsi Solutions Inc. Compression encoder
US7876820B2 (en) * 2001-09-04 2011-01-25 Imec Method and system for subband encoding and decoding of an overcomplete representation of the data structure

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7020837B1 (en) * 2000-11-29 2006-03-28 Todd Kueny Method for the efficient compression of graphic content in composite PDF files
US7876820B2 (en) * 2001-09-04 2011-01-25 Imec Method and system for subband encoding and decoding of an overcomplete representation of the data structure
CN1595452A (zh) * 2003-09-10 2005-03-16 联想(北京)有限公司 图形文件的无损压缩方法
US7613352B2 (en) * 2003-12-26 2009-11-03 Mega Chips Lsi Solutions Inc. Compression encoder
RU2339998C1 (ru) * 2007-03-06 2008-11-27 Виктор Владимирович Степанов Контурный способ сжатия графических файлов

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN102523367B (zh) 基于多调色板的实时图像压缩和还原方法
Narayanaperumal et al. VLSI Implementations of Compressive Image Acquisition using Block Based Compression Algorithm.
GB2533109A (en) Encoder, decoder and method for data
EP2145476B1 (en) Image compression and decompression using the pixon method
WO2009087783A1 (ja) 符号化用データ生成装置、符号化用データ生成方法、復号装置および復号方法
CN115358929B (zh) 压缩图像超分方法、图像压缩方法及系统
CN107547773B (zh) 一种图像处理方法、装置及设备
WO2016025161A1 (en) System and method for optimized chroma subsampling
CN112906874A (zh) 卷积神经网络特征图数据压缩方法及装置
US8428381B2 (en) Image compression method with variable quantization parameter
RU2498407C1 (ru) Способ сжатия графических файлов
Rahman et al. Efficient colour image compression using fusion approach
Naaz et al. Implementation of hybrid algorithm for image compression and decompression
Ryu et al. Image compression with meanshift based inverse colorization
Larcom et al. Foveated image formation through compressive sensing
CN109255770B (zh) 一种图像变换域降采样方法
CN112749802A (zh) 神经网络模型的训练方法、装置以及计算机可读存储介质
Roy et al. VQ-DCT based image compression: a new hybrid approach
CN107172425B (zh) 缩略图生成方法、装置及终端设备
RU2485591C1 (ru) Способ сжатия графических файлов
Wang et al. Perceptual compressive sensing scheme based on human vision system
Hussin et al. Comparative Study on Performance of Discrete Wavelength Transform and Huffman Compression Technique on 2D Signal
Ramya et al. Study and Survey on Image Compression Techniques
KR20160072831A (ko) 이미지 처리 시스템 및 그 제공방법
JP6655790B2 (ja) 撮像装置及び撮像システム