[发明专利]图像压缩/解压方法及图像编/解码器和解码电路

说明书

技术领域

本发明涉及图像处理技术领域，具体涉及图像压缩/解压方法及相应的图像编/解码器和解码电路，本发明特别适用于对纹理图像的压缩。

背景技术

随着图形应用领域的不断扩大，图像压缩技术也不断丰富和发展。目前有许多优秀的变长图像压缩编码算法，例如联合图像专家组(JPEG：JointPhotographic Experts Group)压缩算法等。采用变长编码方式时，在进行原始图像分块后，熵大的图像子块比熵小的图像子块使用更多的码位。由于变长编码意味着不能确定图像中特定像素在编码码流中的相应位置，为了获取特定的像素，需要遍历整个码流，因此在某些特殊情况下还需要使用定长的压缩编码算法。

纹理图像是图形实时渲染技术中需要使用的一种特殊图像类型。在实时渲染中，进行图形的纹理映射时需要无序地访问纹理图像的随机部分，因此纹理图像的压缩一般需要采用定长压缩编码方式，使得图像中各个子块都占据相同大小的存储空间，图像的各个像素在编码码流中的存储位置是可以计算的，以满足随机访问的要求。目前纹理图像主要采用的定长压缩方法有如下三种：

一、将被压缩的图像划分为若干个4×4的子块，每个子块计算出两个特征颜色，由这两个特征颜色以及它们线性插值生成的另外两个颜色组成4个重建颜色。子块中的每个像素分别对应两位索引，表示选择四个重建颜色中的某一个作为该像素的实际解压颜色值。这样，每个子块的压缩数据由两个RGB565格式的特征颜色和16个两位索引组成，其编码长度为16+16+16×2＝64比特，即4比特每像素。对于目前常用的24比特真彩图像，压缩率为6∶1。

在上述压缩方法中，4个重建颜色可视为RGB空间中位于同一轴上的点，对于大部分变化柔和的自然图像，这是十分合适的近似。但由于重建颜色所在的轴与RGB空间中亮度变化的轴(RGB空间中白色与黑色的连线)通常是不平行的，因此对于图像子块内有明锐的亮度变化的情况无法很好的解决。该方法在应用于一般为非自然图像的纹理图像的压缩时，可能产生较大的失真。并且由于没有利用人类视觉系统中亮度变化比色度变化敏感的特性，降低了主观视觉效果。

二、将被压缩的图像划分为若干个4×4的子块，每个子块分别均匀地划分为上下或左右两边，各边计算出1个特征颜色。各边分别使用3比特指示全局亮度修正码书中8行中的某一行，各边内的8个像素分别使用两比特指示对应行中4个亮度修正值中的某一个，各像素以本边特征颜色与对应的亮度修正值的叠加作为重建颜色。两个特征颜色可用两种方式表示：1、当两边的特征颜色相差较大时，均使用RGB444颜色格式进行独立编码；2、当两边的特征颜色相差较小时，其一使用RGB555颜色格式，另一使用基于前者的dRdGdB333增量格式进行差分编码。这样，每个子块的压缩数据包括两个共24位的特征颜色值，两个共6位的全局亮度修正码书行索引，1位子块划分方式标志，1位颜色编码格式标志，以及16个共32位的全局亮度修正码书列索引，其编码长度为24+6+1+1+16×2＝64比特，对于常用的24比特真彩图像，压缩率为6∶1。

在上述压缩方法中，由于子块同边8个像素的4个重建颜色之间仅有亮度上的差别，可视为位于RGB空间中与亮度变化方向一致的同一轴上，因而对于子块内的多色度问题未能很好解决；尤其在同亮度的颜色渐变区域，色带和方块效应明显。

三、该算法基于上采样和下采样的图像与原始图像相似的原理提出，通过使用两个下采样图像和每个子块相应的索引表来弥补尖锐边缘丢失的缺憾。这样，图像划分的若干个4×4子块中的各像素根据相应的两位索引从指定的下采样图像获取颜色值。每个4×4子块的压缩数据包含两个下采样图像中的一个RGB565格式特征颜色和一个16项的两位索引表，相应编码长度为：16+16+16×2＝64比特，对于常用的24比特真彩图像，压缩率为6∶1。

对于两个下采样图像，每个子块相应的特征颜色放置于中间且偏左上处，因而解码一个子块时还需要取出四个相邻子块相应的特征颜色用于上升的双线性插值，然后根据像素对应的索引值混合两个下采样图像的插值结果。这样，在解码一个像素时需要读取四个邻近子块的压缩数据，因而造成较大的系统延时和总线负担，且解码的复杂度较高。