Способ компрессии и декомпрессии статических изображений и видеоинформации в цифровой форме

Изобретение относится к обработке статических изображений и видеоинформации в цифровой форме и может быть использовано в устройствах сжатия цифровых изображений. Техническим результатом является повышение коэффициента сжатия изображения при минимальной потере качества при его восстановлении. Предложен способ компрессии и декомпрессии статических изображений и видеоинформации в цифровой форме, содержащий следующие этапы: обработки информации на основе математических преобразований, разделения изображения на блоки изображения и кодирования текущего блока, причем разделение изображения осуществляют неоднократно на квадратные блоки, размеры которых определяют массивом исходных данных. Для не анализировавшихся ранее блоков строят неориентированный граф, каждая вершина которого соответствует одному из таких блоков, и каждый блок последовательно подвергают аффинным преобразованиям. Каждый преобразованный блок сравнивают со всеми остальными блоками и, если степень искажений такого блока при замене им одного из остальных блоков удовлетворяет заданным ограничениям на качество изображения, то между соответствующими вершинами графа создают ребро для получения графа, минимальное покрывающее множество вершин которого отвечает оптимальному базовому подмножеству блоков. Информацию сравнивают с хранящейся в памяти блока, в результате чего оставляют информацию о хранении изображения, соответствующую минимальному объему данных, необходимых для восстановления изображения, затем процедуру повторяют для следующего размера квадратного блока. 1 з.п. ф-лы, 1 ил.

 

Изобретение относится к обработке статических изображений и видеоинформации в цифровой форме и может быть использовано в устройствах, осуществляющих сжатие цифровых изображений.

Известен способ сжатия цифровых изображений, содержащий разделение необработанных цифровых данных на множество цветовых каналов, включая цветоразностные, каждый из которых подвергают двумерному дискретному вейвлет-преобразованию, квантованию и статистически кодируют (см. патент РФ №2295839, МПК⁸ Н04N 7/12, G06K 9/36, опубл. 20.03.2007 г.).

Недостатками данного способа являются низкая эффективность взаимной корреляции между цветовыми каналами, которая предусматривает цветовое преобразование каналов и получение четырех полноразмерных расширенных матриц, что усложняет технологичность процесса.

Наиболее близким к заявляемому техническому решению является способ сжатия видеоинформации, содержащий этапы обработки информации на основе математических данных и разделение изображения на блоки изображения и кодирование текущего блока (см. патент РФ №2209527, МПК⁸ H04N 7/28, опубл. 27.07.2003 г.).

Недостатками данного способа являются отсутствие возможности сжатия статических изображений и низкая эффективность сжатия видеоинформации в цифровой форме, так как вектор движения для определения дифференциального блока не позволяет оптимально находить блоки синтезированного изображения, являющиеся основами для кодирования.

Задачей предлагаемого технического решения является повышение эффективности сжатия изображения при минимальной потере качества исходных данных.

Технический результат заключается в увеличении коэффициента сжатия с заданным уровнем визуальных потерь качества, что достигается выбором оптимального размера и минимального подмножества базовых блоков, которые путем применения набора специальных функций, в основе которых лежат аффинные преобразования, позволяют восстановить исходное изображение.

Решение технической задачи достигается тем, что в известном способе компрессии и декомпрессии статических изображений и видеоинформации в цифровой форме, содержащем этапы обработки информации на основе математических преобразований, разделения изображения на блоки изображения и кодирования текущего блока, согласно изобретению разделение изображения осуществляют неоднократно на квадратные блоки, размеры которых определяют массивом исходных данных, причем для блоков, не анализировавшихся ранее, строят неориентированный граф, каждая вершина которого соответствует одному из таких блоков, и каждый блок последовательно подвергают аффинным преобразованиям, причем каждый преобразованный блок сравнивают со всеми остальными блоками и, если степень искажений такого блока при замене им одного из остальных блоков удовлетворяет заданным ограничениям на качество изображения, то между соответствующими вершинами графа создают ребро для получения графа, минимальное покрывающее множество вершин которого отвечает оптимальному базовому подмножеству блоков, и сравнивают с минимальным покрывающим множеством вершин, хранящимся в памяти, оставляя текущее минимальное покрывающее подмножество вершин построенного графа, затем процедуру повторяют для следующего размера квадратного блока.

Размеры квадратного блока определяют в зависимости от сложности изображения.

Данный способ позволит повысить коэффициент сжатия изображения при минимальной потере качества при его восстановлении.

Сущность способа поясняется чертежом, на котором изображена общая схема устройства для реализации предлагаемого способа.

Устройство состоит из блока обработки цифровой информации 1, который последовательно соединен с блоком хранения исходных данных 2, с контуром разделения изображения 3 на квадратные блоки, с блоком формирования вершин и построения графа 4, а его выход последовательно соединен с контуром выбора режима сравнения и учета задаваемых погрешностей 5, выход блока 5 соединен с входом блока аффинных преобразований 6, причем последний соединен с блоком сравнения 7 и блоком хранения информации 8, при этом один из выходов блока 8 подключен к входу блока 4, а другой соединен с блоком сохранения итогового файла 9.

Пример конкретного осуществления способа.

Способ реализуется устройством, которое работает следующим образом.

Статическое изображение, а также кадры видеоинформации представляют двумерный массив векторов, состоящий из трех скалярных компонент, соответствующих величинам цветовых составляющих R, G, B.

Этот массив данных запоминают в блоке обработки цифровой информации 1. Затем на блок хранения исходных данных 2 подают значение очередной величины, соответствующей размеру квадратного блока изображения.

Изображение, хранящееся в блоке обработки цифровой информации 1, разделяют на квадратные блоки при помощи контура разделения изображения 3, размер которых соответствует величине, полученной в блоке хранения исходных данных 2. В следующем блоке формирования вершин и построения графа 4 строят граф, вершинам которого соответствуют полученные квадратные блоки. Выбор режима сравнения и учета задаваемых погрешностей хранят в контуре выбора режима сравнения и учета задаваемых погрешностей 5. В блоке аффинных преобразований 6 производят преобразование с помощью заданного набора функций, таких как поворот на 90°, 180°, 270° и др. Получившиеся преобразованные квадратные блоки изображения сравнивают со всеми остальными блоками с помощью блока сравнения 7. Полученную после сравнения блоков применительно ко всем остальным блокам триаду из адреса базового блока, функции его преобразования в не базовый блок и адрес этого не базового блока сохраняют в блоке 8, создают ребро в графе с помощью блока 4 и между вершинами, которым соответствуют совпавшие квадратные блоки изображения.

В случае, когда вся информация из блока 2 использована, т.е. учтены всевозможные указанные в блоке размеры квадратных блоков изображения, затем с помощью блока 9 производят сохранение информации, обеспечивающей максимальную компрессию изображения, поступившей из блока 8.

Использование предлагаемого способа компрессии и декомпрессии статических изображений и ввдеоинформации в цифровой форме позволит по сравнению с прототипом повысить коэффициент сжатия изображения, при минимальной потере качества исходных данных.

1. Способ компрессии и декомпрессии статических изображений и видеоинформации в цифровой форме, содержащий этапы обработки информации на основе математических преобразований, разделения изображения на блоки изображения и кодирования текущего блока, отличающийся тем, что разделение изображения осуществляют неоднократно на квадратные блоки, размеры которых определяют массивом исходных данных, причем для блоков, не анализировавшихся ранее, строят неориентированный граф, каждая вершина которого соответствует одному из таких блоков, и каждый блок последовательно подвергают аффинным преобразованиям, причем каждый преобразованный блок сравнивают со всеми остальными блоками и, если степень искажений такого блока при замене им одного из остальных блоков удовлетворяет заданным ограничениям на качество изображения, то между соответствующими вершинами графа создают ребро для получения графа, минимальное покрывающее множество вершин которого отвечает оптимальному базовому подмножеству блоков, и сравнивают с минимальным покрывающим множеством вершин, хранящимся в памяти, оставляя текущее минимальное покрывающее подмножество вершин построенного графа, затем процедуру повторяют для следующего размера квадратного блока.

2. Способ компрессии и декомпрессии по п.1, отличающийся тем, что размер квадратного блока определяют в зависимости от сложности изображения.