Контурный способ сжатия графических файлов

Изобретение относится к технологии обработки, сжатию и передаче информации, в частности к контурному способу сжатия графических файлов, и может быть использовано в системах передачи и приема сжатых графических файлов. Техническим результатом является повышение эффективности сжатия/декомпрессии файла и снижении занятости ресурса памяти при сохранении четкости графического изображения после декомпрессии файлов. Предложен контурный способ сжатия графических файлов, характеризующийся тем, что кадр графического изображения уменьшают при помощи ресайза, по меньшей мере, в 4 раза, сжимают и сохраняют его в сжатом файле, который декомпрессируют и увеличивают, по меньшей мере, в 4 раза, затем исходный кадр графического изображения накладывают на декомпрессионный увеличенный кадр, производят поиск разницы пиксельных значений между исходным кадром графического изображения и декомпрессионным увеличенным кадром из заданного значения контраста по признаку контрастных элементов при помощи арифметического вычитания друг из друга, после полученный кадр со значениями контура контрастных элементов сжимают и сохраняют в сжатом файле. 8 ил.

 

Изобретение относится к обработке, сжатию и передаче информации, в частности к контурному способу сжатия графических файлов, и может быть использовано в системах передачи и приема сжатых графических файлов.

Из уровня техники известен способ для производства файла ввода, используя. Мета изображения на сжатие графических данных, включающий: (а) подготовку расширяемого текстового формата MPEG-4 (ХМТ) схема, которая определяет узел сжатия (узел BitWrapper), содержащий информацию относительно данных объекта, которые сжимают, кодируя параметры для сжатия, включая формат сжатого потока битов, и AFXConfig определение типа декодеров, доступных для расшифровывания переданного потока битов; (в) подготовка XMT2BIFS, разработка таблицы, поддерживающей преобразование входа файла ХМТ в файл объекта согласно схеме ХМТ, и объекта XMT2MUX, поддерживающей преобразование входа файла ХМТ в файл коммутатора согласно схеме ХМТ; (с) создание файла объекта и файла коммутатора; (d) определение содержания файла объекта, полученного как результат разбора несжатых графических данных объекта; и (е) выявление присутствия несжатых графических данных объекта (US 2005131930, 16.06.2005).

Известен способ для эффективного сжатия графического содержания в сложных файлах PDF, содержащий комбинированные сложные графические страницы, каждая из которых составлена из базовой страницы и ноля или более наложений и страниц PDF, при этом страницы и графические элементы каждой страницы сохранены в статических файлах PDF (US 7020837, 28.03.2006).

Известен способ сжатия без потерь для графического файла, в котором сжимают графический файл согласно задающим различным параметрам длины регистра сжатия и выбирают оптимальный параметр длины регистра сжатия. После этого, сжимают графический файл согласно выбранному оптимальному параметру длины, затем главная информация файла (графическая информация), информация сжатия и так далее вместе со сжатыми данными записываются в файле, тем самым, формируя файл сжатия (CN 1595452, 16.03.2005).

Недостатками этих способов является то, что после передачи сжатых файлов и их декомпрессии графическое изображение на выходе теряет четкость, кроме того, медленная передача сжатых файлов.

Задача, на решение которой направлено предложенное изобретение, заключается в создании такого контурного способа сжатия графических файлов, который исключал бы указанные выше недостатки.

Технический результат, достигаемый при реализации данного изобретения, заключается в повышении эффективности сжатия/декомпрессии файла и снижении занятости ресурса памяти при сохранении четкости графического изображения после декомпрессии файлов.

Указанный технический результат достигается в контурном способе сжатия графических файлов, в котором кадр графического изображения уменьшают при помощи ресайза, по меньшей мере, в 4 раза, сжимают и сохраняют его в сжатом файле, который декомпрессируют и увеличивают, по меньшей мере, в 4 раза, затем исходный кадр графического изображения накладывают на декомпрессионный увеличенный кадр и производят поиск разницы пиксельных значений исходя из заданного значения контраста по признаку контрастных элементов, при помощи арифметического вычитания, после полученный кадр со значениями контура контрастных элементов сжимают и сохраняют в сжатом файле.

Сущность изобретения поясняется чертежами, где на фиг.1-5 изображен первый контурный способ сжатия графических файлов; на фиг.6, 7 - второй контурный способ сжатия графических файлов.

На фиг.1 изображен исходный кадр графического изображения, уменьшенный при помощи ресайза в 4 раза;

Фиг.2 - уменьшенный кадр графического изображения, сжатый любыми стандартными методами: JPEG, Wavelet, DIKM-LOSSY. LZW, ZIP, RAR-LOSSLESS;

Фиг.3 - сжатый файл уменьшенного в 4 раза кадра, декомпрессированный (обратный процесс сжатию) и увеличенный в 4 раза;

Фиг.4 - кадр со значениями контура контрастных элементов;

Фиг.5 - таблица отношений контрастных элементов;

Фиг.6 - группы таблицы самых контрастных элементов;

Фиг.7 - контурные значения по каждой из групп кадра графического изображения;

Фиг.8 - полученный по первому или второму контурному способу сжатия графических файлов кадр графического изображения.

Контурный способ сжатия графических файлов STU (файл STU - сжатый файл с расширением *.stu - STU Technologies (Space Technology Universal - Космическая Универсальная Технология)) содержит этапы:

а) кадр графического изображения уменьшают при помощи ресайза, по меньшей мере, в 4 раза, сжимают и сохраняют его в сжатом файле STU;

б) сжатый файл STU декомпрессируют и увеличивают, по меньшей мере, в 4 раза;

в) исходный кадр графического изображения накладывают на декомпрессионный увеличенный кадр и производят поиск разницы пиксельных значений по признаку контрастных элементов, при помощи арифметического вычитания;

г) кадр со значениями контура контрастных элементов сжимают и сохраняют в сжатом файле STU.

Контурный способ сжатия графических файлов может быть проведен и другим методом, а именно по следующим этапам:

а) распознают контурные очертания контрастных элементов графического изображения с максимальными значениями разницы соседних пикселей в кадре графического изображения и разбивают их на группы, от максимально контрастных значений пикселей, до минимальных;

б) соседние пиксели, у которых появляются максимально контрастные элементы графического изображения, в данной группе, записывают одним битом 1, а все остальные значения записывают как 0;

в) пространство с нулевыми значениями заполняют байтовыми значениями пикселей и высчитывают плавные переходы от максимально контрастных элементов до менее контрастных элементов;

г) сохраняют каждый контрастный элемент графического изображения в свой отдельный контурный файл, после чего его сжимают;

д) сжатые контурные файлы объединяют в один сжатый конечный файл после контурной обработки STU для чего производят последовательное арифметическое вычитание друг из друга контурных файлов.

Процедура обработки и сжатия:

Кадр графического изображения любого разрешения в пикселях с цветовыми характеристиками 24 бита на цвет, уменьшается при помощи ресайза, по меньшей мере, в 4 раза (фиг.1).

Этот кадр графического изображения сжимается любыми стандартными методами: JPEG, Wavelet, DIKM-LOSSY. LZW, ZIP, RAR-OSSLESS (фиг.2).

После чего сжатый файл этого кадра графического изображения сохраняется, и в дальнейшем войдет в состав сжатого файла STU Technologies - *.stu. (STU - Space Technologies Universal). Сжатый файл уменьшенного в 4 раза кадра графического изображения декомпрессируется (процесс обратный сжатию, то есть разложение, расширение) и увеличивается в 4 раза обратно (фиг.3).

При использовании алгоритмов сжатия с ошибками - LOSSY, в особенности JPEG, который наполняет изображение паразитными артефактами, производится усреднение пиксельных значений (2×2, 3×3 и т.д.).

Процедуру ресайз (уменьшения) в 4 раза кадра графического изображения можно не использовать, при этом качество изображения улучшается, но коэффициент сжатия ухудшается.

Исходный кадр графического изображения накладывается на декомпрессионный, дересайзный (увеличенный) кадр графического изображения и производится поиск разницы пиксельных значений по признаку контрастных элементов, при помощи простого арифметического вычитания.

В случае, если разница значений пикселей между оригинальным и декомпрессионным, дересайзным кадром графического изображения - одинаковая или близкая, ставятся нули. Если разница значений пикселей между оригинальным и декомпрессионным, дересайзным кадром графического изображения - велика, ставится результат арифметического вычитания.

Кадр графического изображения со значениями контура контрастных элементов очень хорошо сжимается, поскольку в нем преобладают нулевые значения (фиг.4).

Однако сжимать необходимо только теми алгоритмами, у которых восстановление имеет 100% достоверность, которое проверяется путем побитового сравнения - LOSSLESS.

Кадр графического изображения со значениями контура контрастных элементов сжимается, и этот сжатый файл входит в состав сжатого файла STU Technologies - *.stu.

Составляющая разницы значений пикселей определяется появлением максимальных значений по признаку контраста (фиг.5). Диапазон разницы контрастных элементов может быть зауженным или расширенным.

При узком диапазоне поиска контрастных элементов, коэффициент сжатия увеличивается, а качество ухудшается. При широком диапазоне поиска контрастных элементов коэффициент сжатия уменьшается, а качество изображения увеличивается.

Процесс восстановления сжатого файла - *.stu, производится в обратном порядке (фиг.8).

Графический файл в другом варианте выполнения рассматривается как контурные очертания контрастных элементов пиксельных значений.

Сначала ищутся контурные очертания контрастных элементов с максимальными значениями разницы соседних пикселей. Таблица отношений контрастных элементов может быть разбита на несколько групп, от максимально контрастных значений пикселей, до минимальных (фиг.6).

Поскольку определены зоны пиксельных значений, нет необходимости записывать их значения.

Затем рассматривается файл первой группы таблицы самых контрастных элементов. Те соседние пиксели, у которых появляются максимально контрастные элементы, в данной группе, записываются одним битом 1. Все остальные значения записываются как 0.

Зная, значения самых контрастных элементов первой группы и менее контрастных элементов, пространство с нулевыми значениями, легко заполняется байтовыми значениями пикселей, и высчитываются плавные переходы от максимально контрастных элементов до менее контрастных.

В данном случае таблица определения контрастных элементов была разделена на 7 групп (фиг.6).

Каждый файл очень хорошо сжимается любым алгоритмом со 100% достоверностью восстановления - LOSSLESS. Все сжатые файлы объединяются в один, который представляет сжатый конечный файл после контурной обработки STU. 1к+2к+3к+4к+5к+6к+7к=*.stu.

Для получения максимального коэффициента сжатия, необходимо произвести последовательное вычитание контурных файлов.

Контурные значения по каждой из 7 групп вычитаются последовательно друг из друга простым арифметическим действием (фиг.7).

1к-2к=2м, 2к-3к=3м, 3к-4к=4м, 4к-5к=5м, 5к-6к=6м, 6к-7к=7м, 7к-Original_k=Okm

Сжатые файлы 1к+2м+3м+4м+5м+6м+7м+Окм=*.stu

Информация (графическое, мультимедийное изображение: видеонаблюдение за объектом, фильм и т.п.) записывается или сразу без задержки передается с помощью цифровой камеры (видеокамеры могут быть различными с любым разрешением), то есть потоком мультимедийной информации реального времени. Процесс трансляции информации может происходить по компьютерным и телекоммуникационным сетям (например, в Интернете) в режиме реального времени. При этом транслируемую (передаваемую) информацию обрабатывают контурным способом сжатия графических файлов. В случае, если информация передается сразу (без записи), то процесс передачи происходит быстрее (нет задержек во времени и количество отображаемых при просмотре видеокадров в заданный промежуток времени проходит без задержек) и качество изображения на порядок выше, чем при других способах обработки сжатия графических файлов, а также с высокой пропускной способностью. Информация может приниматься любыми мобильными средствами по радиоканалам связи на средства видеоотображения, различного назначения, например, компьютером, ноутбуком, карманным компьютером и т.п.

После тщательного тестирования были подобраны оптимальные соотношения коэффициента сжатия и качества изображения, при различных вариантах.

Любой формат графических файлов трансформируется в формат Microsoft - *RAW или *bmp.

Контурный способ сжатия графических файлов, характеризующийся тем, что кадр графического изображения уменьшают при помощи ресайза, по меньшей мере, в 4 раза, сжимают и сохраняют его в сжатом файле, который декомпрессируют и увеличивают, по меньшей мере, в 4 раза, затем исходный кадр графического изображения накладывают на декомпрессионный увеличенный кадр, производят поиск разницы пиксельных значений между исходным кадром графического изображения и декомпрессионным увеличенным кадром из заданного значения контраста по признаку контрастных элементов при помощи арифметического вычитания друг из друга, после полученный кадр со значениями контура контрастных элементов сжимают и сохраняют в сжатом файле.