[发明专利]一种混合编码与字典编码整合的图像压缩方法及装置

说明书

技术领域

本发明涉及计算机图像压缩的相关技术领域，具体地说是一种混合编码与字典编码整合的图像压缩方法及装置。

背景技术

伴随网络信息技术的快速发展，多计算机之间及主机与其他数字设备之间的互联已经成为现实并越来越成为一种发展趋势。这使得服务器端到客户端的实时屏幕传输成为当前的迫切需求。由于需要传输的屏幕视频数据量很大，以1280x1024大小的24位真彩色屏幕图像为例，60帧/s的话需要传输的数据超过200M字节，如此多的数据要想在当前的网络条件下实现实时传输是不可能的，因此有效的数据压缩必不可少。

计算机屏幕图像的突出特点是包含文字、背景、图形及自然图像的复合图像(compoundimage)。其中，文字、背景、图形由计算机生成或扫描仪输入，而自然图像是由摄像机拍摄得到的。当前，对自然图像和视频的压缩编码已经比较成熟，有许多既定的标准可采用。这些标准基本采用预测编码与变换编码结合的混合编码的框架，但他们对复合图像的压缩效果较差，必须寻求更适合于复合图像压缩的算法来实现有效压缩。

目前，对复合图像的压缩方法大致有两种：基于分层和基于块的压缩。基于分层的方法是先将图像分为不同的图像层，如MRC(mixed raster content)标准(ITU T.44)把图像分为前景和背景两个颜色层和一个二值掩膜层(binary mask)，然后对不同的图像层采用不同的压缩方法。基于分块方法是将图像分为许多固定大小块(如8x8)，而后对编码块做合适的分类，对不同类型块采用不同的方法压缩。基于分层和基于块的压缩都是先将图像做预处理，然后对不同内容选择不同的方法进行压缩，因此都存在图像分层或块分类不准确的情况。

发明内容

本发明的目的是提供了一种混合编码与字典编码整合的图像压缩方法及装置，解决了传统的图像压缩方法对复合图像的压缩都存在图像分层或块分类不准确的情况等问题。

为实现上述目的，本发明采用了以下技术方案：

对自然图像，混合编码框架是非常有效的方法，被广泛应用于图像和视频的压缩编码中。而字典编码则可实现对文字、背景、图形的有效压缩。因此本发明采用混合编码和字典编码整合的压缩方法，压缩一幅图像的具体步骤如下：(如图1所示)

(1)将当前图像分为多个非重叠的NxN(一般为16x16)大小的宏块。

(2)对每个宏块，采用混合编码法和字典编码法分别压缩。

(3)比较混合编码法和字典编码法产生压缩bits数(位数)的多少。若混合编码法产生的压缩bits数少，则顺序执行步骤(4)，否则执行步骤(5)。

(4)将混合编码法产生的压缩数据放入压缩码流。

(5)将字典编码法产生的压缩数据放入压缩码流。

(6)重复(1)~(5)直至当前图像编码结束。

其中混合编码方法的压缩流程如下：(如图2所示)

(1)对要编码的图像宏块，以已经完成编码的复原图像或宏块的数据为参考，做帧间或帧内预测，得到预测宏块。

(2)计算原始宏块与预测宏块的差得到预测误差宏块。

(3)对预测误差宏块做变换处理。

(4)对变换后的宏块数据执行量化操作。

(5)对宏块量化的结果依次做反量化、反变换。

(6)由预测宏块和反变换得到的宏块相加得到重构宏块。

(7)对重构宏块做滤波等后处理操作，得到复原宏块，以用作后续宏块编码时的参考，这一步骤在某些编码器中可以不使用。

(8)对量化后的宏块数据用熵编码方法进一步压缩形成最后的压缩码流。

(9)对码率进行控制，即确定下一宏块量化和反量化时所使用的量化参数QP；QP也可以取常数。

(10)当前宏块编码结束。

为了提高字典方法对单个宏块的压缩比，从而提高混合编码和字典编码整合的压缩方法的压缩性能，本发明不仅使用当前宏块的数据作为字典，同时使用已编码过的其他宏块的数据作为字典，这里采用两种方法之一扩大预测数据的范围：

(1)使用当前编码字节之前的原始图像的R个字节数据作为字典，用Ori_R表示该字典。

(2)使用当前编码字节之前的复原图像的R个字节数据作为字典，用Rec_R表示该字典。