[发明专利]一种无损位图的压缩与解压缩方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种数字图像的处理方法，特别涉及一种数字图像压缩与解压缩方法。

背景技术

数字图像是目前重要的信息载体，其应用十分广泛，计算机直接获取的绝大多数是数字位图，通过有效的压缩减小体积后能提高图像储存时的空间效率和传输时的带宽效率。

目前最常见的数字位图压缩模式有JPEG和GIF两种。而JPEG不能提供无损的压缩；GIF则有256色的限制，且对不规则抖动支持不理想。

JPEG压缩方式是将图像颜色信息线形变换为饱和度信息后，分别对各分量做DCT(离散余弦变换)，再根据需要丢弃高频项，最后对频率分量做RLE(行程编码)。该压缩方式适应了人眼对频率的筛选特性，去掉容易被忽略的信息，保留图像主要部分，同时可以根据需要在压缩时调整图像品质；但是该压缩方法不能实现无损的压缩，并且在做DCT及其逆变换时可能引起的±1误差及其带来的饱和度溢出问题。

GIF压缩方式采用LZW算法对图像压缩，基本方式是记录图像中出现的重复结构，避免未经压缩的重复记录相同的图像结构。该压缩方法对图像的压缩比较高，并且部分情况可以实现无损压缩，但是对不规则抖动支持不理想，在高压缩比的图像中出现大量重复结构，且不支持多于256色的位图。

发明内容

本发明要解决的技术问题是：克服现有技术的不足，提供一种无损位图压缩与解压缩方法，采用广义色块编码与差分变换相结合，实现图像的压缩过程；采用广义色块解码与差分逆变换相结合，实现图像的解压缩过程；在无损压缩的基础上，对不规则抖动有较好的支持，并且对颜色深度没有附加要求。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案包括：一种无损位图的压缩方法，其特征在于包含以下步骤：

(1)对原始图像作广义色块编码，并记录其压缩比C₀；

(2)指定差分变换次数为1

(3)以横优先和纵优先方式分别对图像做指定次数的差分变换，判断进行该差分次数的变换后是否和上次差分变换后结果相同，如果是，执行步骤(6)；否则，执行步骤(4)；

(4)对差分变换后的结果进行广义色块编码并记录，然后和已记录的最高压缩比进行比较，保留压缩比较高时的变化情况；

(5)指定差分次数增加1，返回步骤(3)；

(6)根据记录选用压缩比最高时的变换方式以及变换过程，将对应的差分变换方式以及经过广义色块编码后的图像数据写入文件。

上述所述的广义色块编码采用以下步骤实现：

(i)清空记录序列，在图像左侧和上侧分别补2像素的纯白色边缘；

(ii)选定实际位置的图像左上角点即(0，0)点为目标点；

(iii)选定目标点与其左上方共3×3正方形区域内点为分析区，该区域内除基点外其余8点为判定点；

(iv)按从上到下从左到右的顺序，逐个判定分析区内每个判定点是否需要判定，默认情况为需要判定；

(v)若需要判定，则判定其是否与目标点颜色相同，并将判定结果的布尔形变量加入记录序列尾部，并决定是否将目标点加入判定点对应的色块，将8点中判定点右或下方向所有点与判定点可判定属于同一色块的标记为不需判定，若记录中目标点同时与两个或更多判定点颜色相同，则合并这些判定点所属的色块；若不需要判定，执行步骤(vi)；

(vi)判定目标点是否位于最后一列，若否，则目标点右移一像素，返回步骤(iii)；

(vii)判定目标点是否位于最后一行，若否，则目标点移至下一行最左侧，返回步骤(iii)；

(viii)将图像中以左上至右下横向优先方式扫描图像所有点，每个色块第一次出现时记录其颜色记录值。

本发明的技术方案还包括一种无损位图的解压缩方法，其特征在于包含以下步骤：

(1′)对图像数据做广义色块解码；

(2′)根据记录的差分变换方式，以记录的横或纵优先方式按照记录的次数用差分逆变换还原图像。

上述所述的广义色块解码采用以下步骤实现：

(i′)根据图像头信息，重建画布，并在左侧和上侧分别补2像素的纯白色边缘；

(ii′)画布内所有点标记为独立的色块；

(iii′)选定实际位置左上角点即(0，0)点为目标点；

(iv′)选定目标点与其左上方共3×3正方形区域内点为分析区，该区域内除基点外其余8点为判定点；

(v′)按照图3所示的顺序逐个判定分析区内每个判定点是否需要判定，默认情况为需要判定；