[发明专利]一种视觉无损的图像压缩编、解码装置及编、解码方法

说明书

技术领域

本发明关于一种图像压缩编、解码装置及编、解码方法，特别是涉及一种视觉无损的图像压缩编、解码装置及编、解码方法。

背景技术

数字化时代的今天，很多信息都以数字化的方式表示、传输和存储。图像是包含信息量最大的一种媒介，但数字图像庞大的信息量也成为了数字化进程中的阻碍，必须进行有效的压缩。对于遥感照片、侦察照片、指纹图像、医用图像、天气云图等图像数据的存储和传输等，为了不损失关键信息，方便后期的处理和应用，往往采用无损压缩的方式。尤其在芯片及硬件的开发过程中，受DDR带宽等限制，无法顺利的对高分辨率视频图像(如1080P、4k*2k)进行图像数据读写、存储、缓存等处理，更需要对其进行无损或近无损压缩。

常用的通用无损数据压缩算法有LZW、Huffman编码、算术编码等，针对单帧图像的现有无损压缩标准则有JPEG2000、JPEG-LS等，但是以上算法都不同程度的存在着一定的缺陷，如Huffman编码、算术编码、JPEG2000等算法虽然压缩率高，但复杂度也高，实现较困难，而LZW等算法虽然复杂度低，速度快，但压缩率低，而JPEG-LS等算法则硬件实现比较困难。可见，已有的成熟方案不能从根本上解决以上出现的各种问题，必须实有必要提出一种更高效率、更低复杂度的无损压缩方案。

发明内容

为克服上述现有技术存在的不足，本发明之目的在于提供一种视觉无损的图像压缩编、解码装置及编、解码方法，其可以在具有高压缩率的同时，有着非常低的复杂度，硬件实现简单，不但可以提供高质量的无损视频图像，而且不会对硬件资源有太多的消耗，且具有低功耗、低成本、高效率的性能。

本发明之另一目的在于图像视觉无损压缩的编、解码装置及其编、解码方法，根据图像的某些属性模仿人类的视觉系统，当对某一行图像采取固定码率压缩时(即采取适当的码率控制方案)，可以保持图像质量的同时，使得一个有损的图像对于人类的肉眼来说是“无损”状态，可以无损地显现出来；如果不采取固定码率压缩时，本发明则可以切换到无损模式。

为达上述及其它目的，本发明提出一种视觉无损的图像压缩编码装置，至少包括：

分块模组，用于将图像的每行分成若干宏块；

宏块分析模组，逐一对各宏块进行分析，判断当前宏块属于graphic类型宏块还是非graphic类型宏块，并于判断出当前宏块是非graphic类型宏块时，对其进行采样格式分析；

graphic类型宏块编码模块，于该宏块分析模组的分析结果为graphic类型宏块时，对当前宏块进行graphic编码，形成graphic类型宏块的码流；

帧内预测模块，对于非graphic类型宏块，对其Y、U、V三个分量进行帧内模式预测，判断当前宏块属于哪一种预测模式，并求出当前宏块与预测宏块之间的残差；

编码模式判别模块，对当前宏块进行编码模式判别，判断其最终编码输入是选择残差还是小波变换后的变换系数；

码率控制模块，根据图像的特殊属性，模拟人眼的视觉机理，并综合以上分析出来的各种信息，对不同属性的宏块分配不同的比特，形成自适应的码率控制；

编码模块，在该码率控制模块形成的码率的控制下，对输入的残差或变换系数进行编码，得出最终的码流；

小波反变换模块，若编码时选择的是小波变换后的变换系数的编码模式，则对该变换系数进行反变换得到残差；

重建模块，结合残差与该帧内预测模块获得的预测宏块重建出当前模块的重建宏块并进入缓存，供下一行当前位置的宏块预测使用。

进一步地，该宏块分析模组根据当前宏块的颜色种类数来判别当前宏块为graphic类型宏块还是非graphic类型宏块。

进一步地，该宏块分析模组对当前非graphic类型宏块进行采样格式分析，判断其采样格式是属于YUV444、YUV422、YUV400中的哪一类，若判断当前宏块为YUV422采样格式，则对色度进行下采样处理；若判断当前宏块为YUV400格式，则在后续的编码中只编码Y分量。

进一步地，该宏块分析模块对非graphic类型宏块之灰度图像与彩色图像的判别采用如下判别公式：

其中，U、V为宏块的U分量、V分量，is_gray为1表示该宏块是非graphic类型宏块中的灰度图像类型宏块，0表示否。