專利名稱：圖像編碼和解碼的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種圖像處理系統(tǒng)，具體的說，是涉及一種圖像編碼和解碼的方法，能夠提供高壓縮率和高速解碼。
背景技術(shù)：
由于移動通訊終端的屏幕變得更大，圖像功能增強(qiáng)；移動通訊終端的尺寸變得更小，并且分辨率趨向高質(zhì)量。從而，每像素可顯示的色彩的數(shù)目也隨之增加。
最近提出了具有16位(bit)色彩(65,000色)和QVGA(320×240)的高分辨率的液晶顯示器(Liquid crystal displayLCD)。用戶界面(UserInterfaceUI)已經(jīng)從單一圖像發(fā)展為三維圖像或動畫。由于強(qiáng)烈地需要用于存儲UI圖像的內(nèi)存空間的擴(kuò)展，人們正在積極研究UI圖片的編解碼器。
UI圖片的編解碼器首先需要較快的解碼速度。當(dāng)用戶按下鍵時，絕大多數(shù)的UI圖片必須立刻顯示，以便用戶不會因額外的解碼時間的分配而感覺到延遲。通常解碼和顯示圖像要在100ms以內(nèi)。由于絕大多數(shù)終端不能通過低性能的CPU，例如ARM7、ARM8，控制UI，它們不能使用需要大量計算的編解碼器(CODEC)，如JPGE，因此使用作為原始數(shù)據(jù)的位圖(BITMAP)。由于這種BITMAP為非壓縮的，將占據(jù)很大的內(nèi)存空間。
為了解決上述問題，提出了應(yīng)用字典編碼(dictionary basedcoding)，例如LZW的方法。雖然通過字典編碼可以快速對圖像進(jìn)行解碼，但是壓縮率卻減小到原始數(shù)據(jù)的1/2到1/5。因此，廣泛使用的是具有高速解碼但壓縮率低下的UI圖片的CODEC。
移動通訊終端通常使用自然圖像(例如，照片)以及簡單的人工圖像作為背景。
雖然使用字典編碼的CODEC對于簡單的人工圖像具有一定壓縮性能，但是自然圖像只能壓縮至1/2。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明針對圖像編碼和解碼的方法，有效避免了由于現(xiàn)有技術(shù)的局限和缺陷而產(chǎn)生的一個或多個問題。
本發(fā)明的目的在于，提供一種圖像編碼和解碼的方法，通過該方法，采用子取樣和字典編碼，可以對圖像進(jìn)行高速解碼，而且自然圖像也可以進(jìn)行高壓縮率編碼。
在以下說明書中部分地闡述本發(fā)明的其它的優(yōu)點、目的和特征，在理解以下內(nèi)容后，這些優(yōu)點、目的和特征部分地對于本領(lǐng)域普通技術(shù)人員部分的是顯然的，或者可以由本發(fā)明的實踐獲得。通過撰寫的說明書和權(quán)利要求以及附圖所明確指出的結(jié)構(gòu)，可以實現(xiàn)本發(fā)明的目的和優(yōu)點。
為實現(xiàn)上述目的和其他優(yōu)點并與本發(fā)明的效果一致，在此將作具體明顯的闡述。本發(fā)明的一種圖像編碼的方法，包括如下步驟通過子取樣，將輸入圖像分割為多個圖像；計算前一像素與分割圖像的第一分割圖像的差值，并計算第一分割圖像與其他各分割圖像的差值；對計算的差值進(jìn)行編碼。
本發(fā)明的另一方面，還提供了一種圖像解碼的方法，包括如下步驟對多個編碼的分割圖像進(jìn)行解碼；計算解碼的第一分割圖像與前一像素的和，并計算第一分割圖像與各其他分割圖像的和；將計算的分割圖像進(jìn)行合并，得到原始圖像。
可以理解，本發(fā)明的前述概括描述和下述具體描述是示范性的和說明性的，并且用于對所要求的本發(fā)明提供具體說明。


為了進(jìn)一步理解本發(fā)明，引用附圖，并將其作為本申請的一部分，附圖表示本發(fā)明的實施例，并與說明書一起對本發(fā)明的原理進(jìn)行說明。附圖中圖1為表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖像編碼方法的流程圖。
圖2為表示根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實施例的原始圖像的示意圖。
圖3A至3D為通過子取樣，從圖2的原始圖像分割的圖像的示意圖。
圖4A至4D為關(guān)于圖3的分割圖像的實際圖像的示意圖。
圖5為表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖像解碼方法的流程圖。
圖6為表示根據(jù)本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的圖像編碼方法的流程圖。
圖7為表示根據(jù)本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖像解碼方法的流程圖。
具體實施例方式
下面將結(jié)合附圖對本發(fā)明的優(yōu)選實施例作詳細(xì)說明。盡可能圖中相同或相近的部分，采用相同的附圖標(biāo)記。
圖1為表示本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖像編碼方法的流程圖。
如圖1所示，輸入RGB圖像(S11)。RGB圖像包含R像素值、G像素值和B像素值。
輸入的RGB圖像重新調(diào)整為R、G和B圖像(S12)。因此，R圖像只包含R像素值，G像素只包含G像素值，B像素只包含B像素值。任何一個R、G和B圖像的尺寸與RGB圖像的尺寸相同。
通過子取樣，分別將重新調(diào)整過的R、G和B圖像分割為多個圖像(S13)。
在此實施例中，將每個R、G和B圖像分割為四個圖像。即，將R圖像分割為四個圖像，G圖像分割為四個圖像，B圖像也分割為四個圖像。因此，每個被分割的圖像的尺寸比R，G和B圖像的尺寸變小了。
分割圖像的過程將參照附圖2及3A至3D進(jìn)行說明。
圖2為本發(fā)明優(yōu)選實施例的原始圖像的示意圖。圖3A至3D為通過子取樣從圖2所示原始圖像分割的圖像的示意圖。
在圖2中，描述了R，G和B圖像之一。為了解釋方便，假設(shè)如圖2所示圖像為R圖像。如圖2所示，R圖像可以由64個像素構(gòu)成。各個像素被分配一個數(shù)字，作以區(qū)分。
如圖3A至3D所示，R圖像可以通過子取樣分割為四個圖像。
圖3A至3D分別顯示了第一分割圖像、第二分割圖像、第三分割圖像和第四分割圖像。
因此，圖2所示R圖像調(diào)整為涉及四個像素(例如，像素1、2、9和10)的分割圖像。
例如，在圖2所示R圖像中，像素1調(diào)整至圖3A的第一分割圖像，像素2調(diào)整到圖3B的第二分割圖像，像素9調(diào)整到圖3C的第三分割圖像，像素10調(diào)整到圖3D的第四分割圖像。
另外，圖2所示R圖像也調(diào)整為涉及另四個像素(例如，像素3，4，11，12)的分割圖像。
例如，在圖2所示的R圖像中，像素3調(diào)整至圖3A的第一分割圖像，像素4調(diào)整至圖3B的第二分割圖像，像素11調(diào)整至圖3C的第三分割圖像，像素12調(diào)整至圖3D的第四分割圖像。
按照如上方式，通過子取樣，將圖2所示R圖像調(diào)整為圖3A至3D的分割圖像。雖然將圖像調(diào)整為四個分割圖像，但是在必要的時候，可以將圖像調(diào)整為八個分割圖像。
第一分割圖像由圖2所示R圖像的奇數(shù)行和奇數(shù)列的交叉點的像素構(gòu)成；第二分割圖像由圖2所示R圖像的奇數(shù)行和偶數(shù)列的交叉點的像素構(gòu)成；第三分割圖像由圖2所示R圖像的偶數(shù)行和奇數(shù)列的交叉點的像素構(gòu)成；第四分割圖像由圖2所示R圖像的偶數(shù)行和偶數(shù)列的交叉點的像素構(gòu)成。
因此，分割圖像的行和列減少到了R圖像的1/2，像素數(shù)目減少到了1/4。就是說，分割圖像由16像素構(gòu)成，而R圖像由64像素構(gòu)成。
除R圖像以外，G圖像和B圖像也分割為多個圖像。
分割圖像結(jié)束后，對第一分割圖像進(jìn)行解碼。
也就是說，檢查分割圖像是否為第一分割圖像(S14)。如果分割圖像為第一分割圖像，計算當(dāng)前像素值與前一像素值之間的差值(S15)。在此，如圖4A所示，為實際的第一分割圖像。
由于第一像素值(例如，像素1的值)之前不存在像素值，將第一像素值保持作為第一差值。計算第二像素值(例如，像素3的值)與第一像素值之間的第二差值并將所獲得的值置于第一像素值(第一差值)之后。同樣，計算第三像素值(例如，像素5的值)與第二像素值之間的第三差值并將所獲得的值置于第二差值之后。通過這種方式，計算第一分割圖像的差值。
第一分割圖像的差值全部計算后，使用字典編碼進(jìn)行編碼(S16)。
例如，如果當(dāng)前五個差值彼此相同，這五個差值先前存在，并且當(dāng)前五個差值與先前的相同差值的距離為12像素，則該圖像編碼為(12，5)。即，其意義為與相距12像素的像素值，當(dāng)前五個差值與五個連續(xù)的像素相同。因此，可以使用“12，5”解碼當(dāng)前五個差值。
將第一分割圖像編碼完成后，對第二至第四分割圖像編碼。
對第二至第四分割圖像的編碼過程相同。
對于第二分割圖像，計算與第一分割圖像相同位置的像素值的差值(S17)。
由于第一分割圖像的尺寸與第二圖像的尺寸相同，第一分割圖像的像素與第二分割圖像的像素相對應(yīng)。
因此，計算處于第一和第二分割圖像的相同位置的像素之間的差值。
在此，成行的兩個像素和成列的兩個像素中，第一像素被調(diào)整至第一分割圖像，與第一像素臨近的像素分別調(diào)整至第二至第四分割圖像中。因而，第一分割圖像和第二、三、四分割圖像十分相似。
因此，第一分割圖像和第二分割圖像的差值可能差不多接近于零。
根據(jù)有關(guān)第二分割圖像的差值，使用字典編碼進(jìn)行編碼(S18)。
由于第一分割圖像和第二至第四分割圖像十分相似，更高的壓縮率是可能的。
第三和第四分割圖像通過步驟S17、S18進(jìn)行編碼。
在此，圖4B至4D為第二至第四分割圖像的差值。如圖4B至4D所示，第二至第四分割圖像的差值幾乎接近于零。因而，圖像由幾乎沒有意義的圖像構(gòu)成。即使通過編碼將這些圖像中刪除，在將相應(yīng)圖像隨后解碼時，也不會產(chǎn)生影響。
將R圖像的全部分割圖像編碼后，再通過步驟S13至S18，將G和B圖像編碼。
即，檢查是否重新調(diào)整的圖像(例如，R，G和B圖像)被編碼。如果存在未壓縮的重新調(diào)整的圖像，繼續(xù)進(jìn)行編碼。如果已經(jīng)將全部的重新調(diào)整的圖像編碼，則進(jìn)程結(jié)束(S19)。
圖5為本發(fā)明優(yōu)選實施例的圖像解碼方法的流程圖。
如圖5所示，使用字典解碼，將各個R，G和B圖像的分割圖像解碼(S22)。
例如，使用字典編碼，分別將R圖像的四個分割圖像，G圖像的四個分割圖像和B圖像的四個分割圖像解碼。
由于在圖1中，各R，G和B圖像的分割圖像被編碼，因此，各圖像的編碼的分割圖像被解碼。
下面將對R圖像中的四個分割圖像的解碼進(jìn)行詳細(xì)說明。應(yīng)該注意，下述過程也適用于G和B圖像。
檢查解碼的分割圖像是否為第一分割圖像(S23)，對于第一分割圖像，計算當(dāng)前像素值與前一像素值的和(S24)。
對于第一分割圖像，由于沒有第一像素值之前的像素值，解碼的第一像素值保持其本身。計算第二像素值與第一像素值的第二和，并排列在第一像素值之后。計算第三像素值與第二和的第三和，并排列在第二像素值之后。以這種方式，計算第一分割圖像的各像素值之間的和。
全部計算第一分割圖像的和后，計算第二分割圖像的和。然后計算第三和第四分割圖像的和。
即，對于第二分割圖像，計算當(dāng)前像素值與第一分割圖像處于相同位置的像素值的和(S25)。對第二分割圖像的全部像素值進(jìn)行這一過程。
然后，對第三和第四分割圖像進(jìn)行步驟S25。
檢查是否完成對R圖像的全部分割圖像的和計算(S26)。如果沒有完成，執(zhí)行步驟S23和S25。如果完成對全部分割圖像的和計算，則進(jìn)程執(zhí)行下一步驟。
如果完成了對全部分割圖像的和計算，則將四個分割圖像合并，生成R圖像(S27)。
通過上述過程也生成G和B圖像。
從而，在屏幕上顯示生成的RGB圖像。
如果生成的圖像不是RGB圖像，而是YCbCr圖像，還包括將YCbCr圖像轉(zhuǎn)換成RGB圖像的過程。
雖然分別通過字典編碼和字典解碼進(jìn)行編碼和解碼，也可以通過可變長度編碼(Variable length codingVLC)和可變長度解碼(Variablelength decodingVLD)進(jìn)行編碼和解碼。
即，根據(jù)本發(fā)明，可以通過字典編碼、VLC或其結(jié)合的方法進(jìn)行編碼，并通過字典解碼、VLD或其結(jié)合的方法進(jìn)行解碼。
上述說明涉及無損壓縮方法。即，不對圖1和5的編碼和解碼方法進(jìn)行量化(quantization)。按照無損編碼和解碼方法，圖像可以沒有損失地解碼為原始圖像。然而，由于無損編碼和解碼的方法不進(jìn)行量化，因此壓縮率下降同樣多。
下面將對通過有損壓縮增大壓縮率的方法進(jìn)行說明。
圖6為圖像根據(jù)本發(fā)明另一優(yōu)選實施例的編碼方法的的流程圖。
如圖6所示，輸入RGB圖像(S31)。進(jìn)行由RGB至YCbCr的彩色空間轉(zhuǎn)換(S32)。由于彩色空間轉(zhuǎn)換是共知的，不對其做詳細(xì)說明。在YCbCr圖像中，每個像素表達(dá)一個Y值(亮度值)，而由一行的兩個像素和一列的兩個像素組成的四個像素表達(dá)一個Cb值和一個Cr值(色度值)。
因此，Y圖像的像素值的數(shù)目與RGB圖像相同，但是Cb圖像和Cr圖像的像素值的數(shù)目為RGB圖像的1/4。因而，每個Cb圖像和Cr圖像的大小減小到RGB圖像的1/4，因此，同比提高壓縮率。由于對于人眼，Cb圖像和Cr圖像并不敏感，甚至在它們被編碼和解碼時人們幾乎不能感覺到。
YCbCr圖像重新調(diào)整為Y，Cb和Cr圖像(S33)，并通過子取樣，將每個圖像分割為多個圖像(S34)。在此實施例中，Y，Cb和Cr圖像分別被分割為四個圖像。
首先，檢查輸入圖像是否為Y圖像的第一分割圖像(S35)。如果輸入的是Y圖像的第一分割圖像，計算當(dāng)前像素和前一像素之間的差值，并進(jìn)行量化(S36，S37)。
然后，通過字典編碼將量化的第一分割圖像編碼(S38)。
其中，如果輸入的圖像不是Y圖像的第一分割圖像，即，如果輸入的圖像是第二，第三或第四圖像，則計算與第一分割圖像處于相同位置的像素的差值并進(jìn)行量化(S39，S40)。
通過字典編碼，將量化的第二至第四分割圖像編碼(S41)。
檢查是否已經(jīng)對全部重新調(diào)整的圖像(Y，Cb和Cr圖像)編碼(S42)。如果存在沒有進(jìn)行編碼的圖像，則按照步驟S35至S41將Cb和Cr圖像的分割圖像編碼。
如果所有重新調(diào)整的圖像都編碼，則編碼結(jié)束。
如此，通過進(jìn)一步進(jìn)行色彩空間轉(zhuǎn)換和量化，可以更加增大壓縮率。
圖7為按照本發(fā)明的另一優(yōu)選實施例的圖像編碼方法的流程圖。
如圖7所示，輸入編碼的Y，Cb和Cr分割圖像(S51)。
然后，使用字典解碼，將編碼的Y，Cb和Cr的分割圖像解碼(S52)。
檢查輸入圖像是否為Y圖像的第一分割圖像(S53)。如果輸入的是Y圖像的第一分割圖像，則計算當(dāng)前像素值與前一像素值的和(S54)。
對于第一分割圖像，由于第一像素值之前不存在像素值，解碼后的第一像素值保持其本身。計算第二像素值與第一像素值的第二和，并排列在第一像素值之后。計算第三像素值與第二和的第三和數(shù)，并排列在第二像素值之后。以這種方式，計算第一分割圖像的各像素值的和。
對分割圖像進(jìn)行反量化(S55)。
在計算全部第一分割圖像的和后，計算第二分割圖像的和。然后計算第三和第四分割圖像的和。
即，對于第二分割圖像，計算當(dāng)前像素值和與第一分割圖像處于相同位置的像素值的和(S56)。對第二分割圖像的全部像素值進(jìn)行這一過程。
然后，對分割圖像進(jìn)行反量化(S57)。
如果步驟56和57對第二分割圖像的操作完成，則對第三和第四分割圖像重復(fù)步驟56和57進(jìn)行操作。
檢查是否對全部Y圖像的分割圖像完成的反量化(S58)。如果沒有完成，則執(zhí)行步驟S53，S56和S57。如果完成了對全部Y圖像的分割圖像的反量化，則執(zhí)行下一步驟。
如果完成了對所有分割圖像的反量化，則將四個分割圖像合并，生成Y圖像(S59)。
也通過上述過程生成G和B圖像。通過這種方式，進(jìn)行由YCbCr至RGB的彩色空間轉(zhuǎn)換，在屏幕上顯示RGB圖像。
雖然分別通過字典編碼和字典解碼進(jìn)行編碼和解碼，也可以通過可變長度編碼(VLC)和可變長度解碼(VLD)進(jìn)行編碼和解碼。
即，根據(jù)本發(fā)明，可以通過字典編碼、VLC或其結(jié)合的方法進(jìn)行編碼，并通過字典解碼、VLD或其結(jié)合的方法進(jìn)行解碼。
以這種方式，本發(fā)明可以通過進(jìn)行進(jìn)一步的彩色空間轉(zhuǎn)換和量化，提高壓縮率。
而且，通過采用子取樣和字典編碼，可以對圖像高速解碼，也可以對自然圖像進(jìn)行高壓縮率編碼。
本領(lǐng)域技術(shù)人員可以看到，可以對本發(fā)明進(jìn)行多樣的變更以及修改。因此，本項發(fā)明應(yīng)覆蓋落入所附的權(quán)利要求和其等價范圍的本發(fā)明的變更以及修改。
權(quán)利要求
1.一種圖像編碼的方法，包括如下步驟通過子取樣，將輸入圖像分割為多個圖像；計算前一像素與分割的圖像的第一分割圖像之間的差值，并計算第一分割圖像與其他各分割圖像的差值；對計算的差值進(jìn)行編碼。
2.按照權(quán)利要求1所述的圖像編碼的方法，其中所述多個分割圖像包括第一分割圖像，由位于輸入圖像的奇數(shù)行和奇數(shù)列的交叉點的像素構(gòu)成；第二分割圖像，由位于輸入圖像的奇數(shù)行和偶數(shù)列的交叉點的像素構(gòu)成；第三分割圖像，由位于輸入圖像的偶數(shù)行和奇數(shù)列的交叉點的像素構(gòu)成；第四分割圖像，由位于輸入圖像的偶數(shù)行和偶數(shù)列的交叉點的像素構(gòu)成。
3.按照權(quán)利要求1所述的圖像編碼方法，其特征在于，所述多個分割圖像根據(jù)輸入圖像的彩色分量分離。
4.按照權(quán)利要求1所述的圖像編碼方法，其特征在于，使用字典編碼、可變長度編碼(VLC)或其組合中的任何一種進(jìn)行編碼。
5.按照權(quán)利要求1所述的圖像編碼方法，其特征在于，如果輸入圖像為RGB圖像，則進(jìn)行從RGB圖像到Y(jié)CbCr圖像的彩色空間轉(zhuǎn)換。
6.按照權(quán)利要求1所述的圖像編碼方法，其特征在于，還包括如下步驟在對計算的差值編碼之前，對計算的差值進(jìn)行量化。
7.一種圖像解碼的方法，包括如下步驟解碼多個編碼的分割圖像；計算解碼的第一分割圖像與解碼的分割圖像的前一像素的和，并計算第一分割圖像與其他各分割圖像的和；將計算的分割圖像進(jìn)行合并，得到原始圖像。
8.按照權(quán)利要求7所述的圖像解碼方法，其特征在于，使用字典解碼、可變長度解碼(VLD)或其組合中的任何一種進(jìn)行解碼。
9.按照權(quán)利要求7所述的圖像解碼方法，其特征在于，如果輸入圖像為YCbCr圖像，則進(jìn)行從YCbCr圖像到RGB圖像的色彩空間轉(zhuǎn)換。
10.按照權(quán)利要求7所述的圖像解碼方法，其特征在于，還包括如下步驟在對計算的分割圖像合并之前，對計算的分割圖像進(jìn)行反量化。
全文摘要
本發(fā)明提供一種圖像編碼和解碼的方法，能夠提供高壓縮率和高速編碼。本發(fā)明的圖像編碼方法包括如下步驟通過子取樣，將輸入圖像分割為多個圖像；計算前一像素與分割的圖像的第一分割圖像的差值，并計算第一區(qū)割圖像與其他各分割圖像的差值；以及對計算的差值進(jìn)行編碼。
文檔編號G06T3/40GK1664862SQ20051005119
公開日2005年9月7日 申請日期2005年3月2日 優(yōu)先權(quán)日2004年3月2日
發(fā)明者李振秀, 金敃燮 申請人:Lg電子有限公司