[发明专利]彩色数字图像的JPEG压缩方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及数字图像压缩技术，尤其涉及彩色数字图像的JPEG压缩方法。

背景技术

传统的联合图像专家组(Joint Photographic Experts Group，JPEG)压缩算法结构通常包括四个部分。

第一部分是二维离散余弦变换(DCT)：如图1所示，由静态存储器(SRAM)存储(方框14)产生的8*8的块数据，分两次一维余弦变换(对应方框12和方框16)串行实现，最终可以得到一个有用信息主要集中在左上角的二维数组。

第二部分是量化(对应图1的方框18)：量化是实现数据压缩的重要一步，选择量化表对经过二维DCT变换得到的频率系数进行量化，这样可以减小非0系数的幅度和个数，在一定的主观保真的前提下，丢掉那些对视觉效果影响不大的细节。

第三部分是编码：如图所示，编码主要包括之字形变换20(也称作Z变换)、游程编码22、差分编码24以及熵编码26。Z变换将二维数组线性化为一维数组，其中非0系数集中在数组前列。差分编码24是使用差分脉冲调制编码(DPCM)技术对相邻图像块的直流系数的差值进行编码。游程长度编码22用来对交流系数进行编码。熵编码26是通过熵编码对分别编码过后的直流系数和交流系数再进行再压缩，常用的是霍夫曼熵编码。

最后是位数据流输出28，将各种标记代码以及编码过后的数据，组成一帧一帧的数据流输出。

在传统的JPEG算法结构中，针对彩色图像的压缩采用串行的方式，即亮度块和色彩块，一块接一块的进行上述四个部分对应步骤的处理。由于前端数字图像数据的输入是一行、一行地串行连续不断输入的，所以在对已构成的一个个的数据块进行上述四个步骤的操作时，必须将此时输入的数据进行存储，以作为当前块处理完后接下来的处理对象。对于例如YUV422格式的JPEG压缩，其中YUV422中一个基本单元(MCU)中包含2个亮度数据块和1个Cb色彩数据块、1个Cr色彩数据块，由此需要两个8行SRAM来进行乒乓操作，在对第一个SRAM处理操作的同时，第二个SRAM进行存储。对第二个进行处理操作的同时，对第一个进行存储。此处两个8行的SRAM在片上系统(SOC)芯片设计中占据较大的面积，造成较大的成本负担。

发明内容

本发明的目的旨在至少解决现有技术中的上述问题之一。

为此，本发明的实施例提出一种减小存储器空间的彩色数字图像的JPEG压缩方法和装置。

根据本发明的一个方面，本发明实施例提出了一种彩色数字图像的JPEG压缩方法，所述压缩方法包括以下步骤：a)向具有n行的存储器连续地按行串行输入图像的亮度数据和色度数据，其中n是形成8*8的亮度数据块和8*8的色度数据块所需的最小行数；b)在向所述存储器依次输入第n行数据的同时对应串行进行所述亮度数据和所述色度数据的第一次一维离散余弦变换DCT；c)将变换输出的所述亮度数据和所述色度数据分别置于第一通道和第二通道内，以并行执行对应的第二次一维DCT变换、量化和编码处理；以及d)按时序分别对应融合所述第一通道与所述第二通道中处理的数据流并缓存到所述存储器中顺序输出。

根据本发明的另一方面，本发明的实施例提出一种彩色数字图像的JPEG压缩装置，所述压缩装置包括：第一变换单元，在向具有n行的存储器串行输入第n行的亮度数据和色度数据时，对应串行执行所述亮度数据和所述色度数据的第一次一维DCT变换，其中n是形成8*8的亮度数据块和8*8的色度数据块所需的最小行数；第二变换单元，将变换输出的所述亮度数据和所述色度数据分别置于第一通道和第二通道内，并行执行对应的第二次一维DCT变换、量化和编码处理；以及融合单元，按时序分别对应融合所述第一通道与所述第二通道中处理的数据流并缓存到所述存储器中顺序输出。

本发明将亮度数据块和色度数据块由原来的一个接一个串行处理，改为并行处理，分为两个单独的通道进行二维DCT变换、量化、编码、合成位数据流，然后再存储输出。本发明可以实现对SRAM的充分分时复用，将这些已处理数据写入到数据读取完毕暂时没有用到的SRAM中，不再额外增加SRAM，然后利用下一轮构成满足二维DCT变换要求的空间数据块大小的时间里，将这些数据一一输出，从而完整实现数字图像JPEG压缩。

本发明附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，部分将从下面的描述中变得明显，或通过本发明的实践了解到。

附图说明

本发明的上述和/或附加的方面和优点从下面结合附图对实施例的描述中将变得明显和容易理解，其中：

图1为传统JPEG算法结构示意图；