本发明提出一种基于空间域预测编码的图像压缩方法,包括如下步骤:输入静态图像并划分16×16大小的编码宏块;按照多种分块模式分块并进行空间域预测,采用包括纹理合成在内的预测方法消除图像在空间域的冗余信息;采用包括纹理合成模式的多种预测模式对所述编码宏块进行预测,以获取预测图像、残差图像;比较得到所述分块模式下残差图像最小的预测模式;通过率失真函数确定最佳分块模式,采用该最佳分块模式下残差图像最小的预测模式和残差图像进行编码,作为该编码宏块的码流;获取余下编码宏块的码流。本发明可最大限度的减少图像在空间域的冗余信息以提高图像压缩的压缩比。
1.一种基于空间域预测编码的图像压缩方法,其特征在于,包括如下步骤:输入静态图像并划分16×16大小的编码宏块;按照多种分块模式分块并进行空间域预测,采用包括纹理合成在内的预测方法消除图像在空间域的冗余信息;采用包括纹理合成模式的多种预测模式对所述编码宏块进行预测,以获取预测图像、残差图像;比较得到所述分块模式下残差图像最小的预测模式;通过率失真函数确定最佳分块模式,采用该最佳分块模式下残差图像最小的预测模式和残差图像进行编码,作为该编码宏块的码流;获取余下编码宏块的码流。
2.如权利要求1所述的方法,其特征在于,按照多种分块模式分块并进行空间域预测,采用包括纹理合成在内的预测方法消除图像在空间域的冗余信息,还包括:编码所述编码块以获取所有所述编码块的空间域预测模式以及分块方式。技术领域
本发明涉及一种基于空间域预测编码的图像压缩方法。
背景技术
如何利用图像的已有信息降低图像的信息量从而提高压缩比是图像压缩中的一个难点,由于图像是静态的,消除图像的冗余只能从图像的本身出发,视频序列可以从时域消除冗余,目前经典的图像压缩方法都是用变换编码的方法提高平滑图像在频域的衰减速度,如JPEG压缩中的DCT变换,JPEG2000的小波变换等,这些方法都没有利用图像空间域的特性来降低图像的信息熵,其中JEPG2000的小波变换局域时空二重分析的性质,较JPEG有明显的提高。连续平滑的图像在空间域具有较好的相关性,利用这一性质对空间数据进行预测,对预测误差进行编码可以较好的压缩图像。在结构性较强、稳定性好的图像中空间域的预测具有理想的压缩效果(例如压缩一个平滑预测块只需要4bit左右的信息来表示该块,以块大小16×16来计算,压缩比可以达到512),而对于随机性较强,纹理多的区域,空间域的编码则显得无能为力。如何利用纹理图像的特性进一步提高图像的压缩比是图像压缩性能提高的必然之路。经典的空间预测模式在视频压缩标准H.264的I帧的压缩中取得了理想的效果,它将图像分成16×16的宏块,对于每一个还可以细分为8×8或者4×4的大小,这种分法可以大大提高了分块的粒度,可以充分利用各种分块的相关信息。对于每一个分块在空间域可以通过DC预测、自上而下、自左到右、斜对角等9个方向上做简单的线性预测。这种算法对于变化比较连续和平坦的区域可以取得比较理想的效果。但是对于突变和周期性的数据效果不好,图1、图2是他们对于这两种信号的预测效果图。从上面的实验结果来看,对于纹理图像的预测效果不理想,需要有较好的纹理图像的预测模式才行。H.264标准是用来压缩视频序列的,并没有专门用来处理静态的图像。
发明内容
本发明的目的是提供一种基于空间域预测编码的图像压缩方法,可以解决没有专门用来处理静态的图像的压缩方法的问题。本发明的目的是通过以下技术方案来实现:提出一种基于空间域预测编码的图像压缩方法,包括如下步骤:输入静态图像并划分16×16大小的编码宏块;按照多种分块模式分块并进行空间域预测,采用包括纹理合成在内的预测方法消除图像在空间域的冗余信息;采用包括纹理合成模式的多种预测模式对所述编码宏块进行预测,以获取预测图像、残差图像;比较得到所述分块模式下残差图像最小的预测模式;通过率失真函数确定最佳分块模式,采用该最佳分块模式下残差图像最小的预测模式和残差图像进行编码,作为该编码宏块的码流;获取余下编码宏块的码流。按照多种分块模式分块并进行空间域预测,采用包括纹理合成在内的预测方法消除图像在空间域的冗余信息,还包括:编码所述编码块以获取所有所述编码块的空间域预测模式以及分块方式。有益效果:利用多种预测组合模式来处理静态的图像,提高空间域的预测效果,提高压缩效率。通过为静态图像选择最佳的分块方式以及最佳的预测模式,从而最大限度的减少图像在空间域的冗余信息以提高图像压缩的压缩比。
附图说明
下面根据附图和实施例对本发明作进一步详细说明。图1为现有技术中进行图像压缩的效果图之一;图2为现有技术中进行图像压缩的效果图之二;图3为本发明使用纹理合成预测模式进行预测的效果图;图4为本发明一种基于空间域预测编码的图像压缩方法的流程图;图5为本发明另一场景一种基于空间域预测编码的图像压缩方法的流程图。
具体实施方式
本发明提出一种基于空间域预测编码的图像压缩方法,基本思想在于:通过为静态图像选择最佳的分块方式以及最佳的预测模式,从而最大限度的减少图像在空间域的冗余信息以提高图像压缩的压缩比。实施例1一种基于空间域预测编码的图像压缩方法,包括如下步骤:S11、输入静态图像并划分16×16大小的编码宏块;S12、按照多种分块模式分块并进行空间域预测,采用包括纹理合成在内的预测方法消除图像在空间域的冗余信息;S13、采用包括纹理合成模式的多种预测模式对编码宏块进行预测,以获取预测图像、残差图像;S14、比较得到分块模式下残差图像最小的预测模式;S15、通过率失真函数确定最佳分块模式,采用该最佳分块模式下残差图像最小的预测模式和残差图像进行编码,作为该编码宏块的码流;S15、获取余下编码宏块的码流。实施例2一种基于空间域预测编码的图像压缩方法,包括:S21、输入静态图像,并将该静态图像划分成16×16大小的编码宏块。S22、选择其中一个编码宏块,采用不同分块方式对该编码宏块进行分块。S221、将编码宏块分成4个8×8的编码块,采用十种预测模式逐个获取该预测模式下的原图像、预测图像以及残差图像。其中,十种预测模式包括:九个线性预测模式以及一个纹理合成预测模式,九个线性预测模式包括:水平预测、垂直预测和左下预测等8个方向预测模式和均值预测(DC预测),其中,纹理合成预测模式具体为,将待预测编码块分成若干个2×2的小块,取每个2×2小块左上方的60个像素为模板,给定一个搜索范围(通常取为8到12之间),采用块匹配的方法在已解码的图像中寻找与当前模板距最小的3或5个8×8大小的图像块作为候选块。对候选块中右下角2×2的像素值进行加权平均后,认为是对当前待预测的2×2小块中像素值的预测值。S2211、对每一个编码块进行编码,获取每一个编码块的像素值,并通过编码块的像素值得到编码块的原图像,计算编码宏块的原图像。S2212、采集第一个编码块的像素值,采用十种预测模式中的一种预测模式预测第二个编码块的像素值,并根据预测得到的第二个编码块的像素值获取第二个编码块的预测图像。S2213、得到该编码宏块整体的预测图像,根据该编码宏块整体的预测图像和该编码宏块整体的原图像计算该编码宏块整体的残差图像。S2214、分别采用十种预测模式获取该编码宏块的十组预测图像和残差图像以及预测模式。S2215、保存其中残差图像最小的一组预测图像和残差图像以及预测模式。S222、将编码宏块分成8个4×4编码块,采用十种预测模式逐个获取该预测模式下的原图像、预测图像以及残差图像。其中,十种预测模式包括:九个线性预测模式以及一个纹理合成预测模式,九个线性预测模式包括:水平预测、垂直预测和左下预测等8个方向预测模式和均值预测(DC预测),其中,纹理合成预测模式具体为,将待预测编码块分成若干个2×2的小块,取每个2×2小块左上方的60个像素为模板,给定一个搜索范围(通常取为8到12之间),采用块匹配的方法在已解码的图像中寻找与当前模板距最小的3或5个8×8大小的图像块作为候选块。对候选块中右下角2×2的像素值进行加权平均后,认为是对当前待预测的2×2小块中像素值的预测值。S2221、对每一个编码块进行编码,获取每一个编码块的像素值,并通过编码块的像素值得到编码块的原图像,计算编码宏块的原图像。S2222、采集第一个编码块的像素值,采用十种预测模式中的一种预测模式预测第二个编码块的像素值,并根据预测得到的第二个编码块的像素值获取第二个编码块的预测图像。S2223、得到该编码宏块整体的预测图像,根据该编码宏块整体的预测图像和该编码宏块整体的原图像计算该编码宏块整体的残差图像。S2224、分别采用十种预测模式获取该编码宏块的十组预测图像和残差图像以及预测模式。S2225、保存其中残差图像最小的一组预测图像和残差图像以及预测模式。S23、通过率失真函数得到最佳分块方式,并保存该分块方式下残差图像最小的一组预测图像、残差图像以及预测模式。残差图像减去量化处理后的残差图像得到失真,编码量化后的残差图像得到码率,码率与失真成反比,码率越大失真越小,码率越小失真越大,通过率失真函数确定在多少码率下多大失真,效果较好,从而选择最佳分块方式,并保存最佳分块方式下的一组预测图像、残差图像以及预测模式。S24、对上述残差图像和预测模式进行编码,得到该编码宏块最终的码流。具体为:通过DCT变换获得DCT变换系数,对DCT变换系数进行自适应量化得到量化后的DCT变换系数,采用熵编码器对量化后的DCT变换系数进行算术编码得到码流,并将该码流与采用熵编码器对预测模式进行编码得到的码流合并,生成最终的二进制码流输出作为该编码宏块最终的码流。另一方面,进行逆DCT变换,将逆变换后的残差图像与原始的预测图像相加作为已编码的图像,用于对下一个编码宏块中像素值的预测。S25、选择其他的编码宏块进行编码,直至编码所有的编码宏块,得到整个图像最终的码流。本发明并不局限于此实施方式,以本发明思想为基础的相关实现总成均在本发明的保护范围内。