[发明专利]一种新型的彩色图像编码方法

说明书

本发明提供了一种新型的彩色图像编码方法，它是根据RGB和YCbCr彩色空间之间的转换矩阵为非酉矩阵的特性即RGB图像和YCbCr图像之间存在的误差的不对等性，以最小化RGB空间的插值误差为目标，对Y、Cb和Cr三个分量进行联合优化滤波，滤波后保持Y分量的分辨率不变，Cb和Cr两个分量的分辨率得到降低；滤波完成后，再利用标准的JPEG图像压缩方法对三个分量分别进行压缩；以此为基础对RGB图像进行编码，编码效率大幅提高。采用本发明的方法能够提高RGB彩色图像的编码效率，并且复杂度不高，易于实现。

技术领域

本发明属于图像压缩领域，主要涉及一种新型的彩色图像编码方法。

背景技术

随着大数据时代的到来，对高效的高色彩保真度图像压缩方法的需求越来越多，面对这一日益增长的需求和当前大多数显示设备仅支持RGB彩色视频输入的限制，如何实现RGB彩色图像的高效编码变得尤为重要。RGB彩色图像内部的三个颜色通道之间，存在大量的色彩冗余，因此，为了实现对RGB图像的高效压缩，首先需要将RGB图像转换为YCbCr图像后再进行压缩。YCbCr图像由一个亮度分量(记为Y)和两个色度分量(分别记为Cb和Cr)组成。在每个色度分量内部，存在大量的空间冗余，为了提高压缩效率，通常是将Cb和Cr两个色度分量先进行下采样，降低一半的分辨率后，再对原始的亮度分量和低分辨率的色度分量分别进行压缩，这就是常用的YCbCr 4:2:0编码模式。在重建RGB图像时，首先需要将压缩后的低分量色度分量利用图像插值的方法提高分辨率，然后再将压缩后的亮度分量和色度分量转换为RGB图像。为了提高图像插值的效率，在产生低分辨率图像时首先需要对图像进行滤波处理，以保证在降低分辨率以后能够用低分辨率的图像重建出高质量的高分辨率图像。文献“Interpolation-dependent image downsampling”，提出了一种基于插值的图像下采样算法(Interpolation-dependent image downsampling，IDID)，通过最小化插值误差提高了图像插值效率。这种方法被应用于彩色图像编码中时，通常需要将其分别作用于Cb和Cr分量上，产生相应的低分辨率图像，然后再进行后续处理。这样的实现方式，无法保证RGB彩色图像的整体最优化插值，因此也制约了彩色图像的编码压缩效率。

发明内容

本发明提供了一种新型的彩色图像编码方法，在编码过程中，为了减小RGB空间的重建误差，在YCbCr空间对两个色度分量Cb和Cr进行下采样时，实现了一种对Y、Cb和Cr三个分量的新型滤波算法。该算法以最小化RGB空间的插值误差为目标，对Y、Cb和Cr三个分量进行联合优化滤波，并且在滤波后保持Y分量的分辨率不变，而Cb和Cr两个分量的分辨率得到降低。滤波完成后，再利用标准的JPEG图像压缩方法对三个分量分别进行压缩。

为了方便描述本发明的内容，首先做以下术语定义：

定义1，标准的提取RGB图像分量的方法

标准的提取RGB图像分量的方法是将构成RGB图像的三维矩阵中的每一维子矩阵逐一提取出来组成一个分量图像矩阵的方法；

定义2，标准的无重叠式图像分块方法

标准的无重叠式图像分块方法按照JPEG标准中对图像进行分块的方法，将原始图像划分为多个互不重叠的等尺寸图像块，具体描述过程参见“JPEG(Joint PhotographicExperts Group):ISO/IEC IS 10918–1/ITU-T Recommendation T.81,DigitalCompression and Coding of Continuous-Tone Still Image,1993”；

定义3，标准的矩阵转化为列向量的方法

标准的矩阵转化为列向量的方法是将原矩阵内的每个列向量按照从左到右的顺序依次取出，然后按照从上到下的顺序组成一个一维列向量的方法；

定义4，标准的低维列向量合成高维列向量的方法