Способ сжатия графических файлов



Способ сжатия графических файлов
Способ сжатия графических файлов
Способ сжатия графических файлов
Способ сжатия графических файлов
Способ сжатия графических файлов

 


Владельцы патента RU 2485591:

Открытое акционерное общество "Научно-исследовательский институт телевидения" (RU)

Изобретение относится к методам сжатия цифровых изображений. Техническим результатом является повышение степени сжатия графических файлов. В способе задают число возможных градаций уменьшения геометрических размеров исходного кадра, уменьшают его геометрические размеры на величину первой градации, сжимают, декомпрессируют и увеличивают до исходного размера, затем определяют величину пикового отношения сигнал/шум и сравнивают ее с предварительно заданным значением, при этом если полученное значение превысит заданное, то все операции повторяют для второй и последующих градаций до тех пор, пока величина пикового отношения сигнал/шум не станет меньше или равна заданному значению указанного отношения. 4 ил.

 

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

Из уровня техники известен способ (US 7020837, 28.03.2006) для эффективного сжатия графического содержания в сложных файлах PDF, содержащих комбинированные сложные графические страницы, каждая из которых составлена из базовой страницы и нуля или более наложений, а также страниц PDF. При этом страницы и графические элементы каждой страницы сохранены в статических файлах PDF.

Известен способ (CN 1595452, 16.03.2005) сжатия без потерь для графического файла, в котором сжимают графический файл согласно заданным параметрам длины регистра сжатия. 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.

Недостатками известных способов является то, что после передачи сжатых файлов и их декомпрессии графическое изображение на выходе теряет четкость, при том что способы-аналоги обеспечивают относительно низкую степень сжатия, что не позволяет сжатые ими файлы передавать с большой скоростью по каналам передачи данных.

Наиболее близким по технической сущности к заявленному является контурный способ сжатия графических файлов (патент РФ №2339998, 06.03.2007 г.). В известном способе-прототипе кадр графического изображения уменьшают при помощи специальной функции (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. Затем, полученный кадр со значениями контура контрастных элементов сжимают без потерь и сохраняют в сжатом файле.

Недостаток способа-прототипа состоит в том, что для изображений с достаточно низким показателем контрастности полученный кадр со значениями контура контрастных элементов будет содержать относительно малое число нулевых коэффициентов. В результате для него обеспечивается довольно низкая степень сжатия, что не позволяет сжатые файлы передавать с большой скоростью по каналам передачи данных. Кроме того, известный способ-прототип не обеспечивает максимально возможную степень сжатия кадра графического изображения исходя из заданного качества восстановленного и увеличенного кадра графического изображения.

Техническим результатом заявляемого способа является повышение степени сжатия графических файлов и скорости их передачи по каналам данных для заданной величины пикового отношения сигнал/шум.

Это достигается тем, что способ сжатия графических файлов, включающий операции изменения геометрических размеров исходных кадров графического изображения с последующей декомпрессией кадров графического изображения и качественной оценки параметров, отличается тем, что сначала задают число возможных градаций уменьшения геометрических размеров исходного кадра, затем уменьшают его геометрические размеры на величину первой градации, сжимают, декомпрессируют и увеличивают до исходного размера, после чего определяют величину пикового отношения сигнал/шум, характеризующую качество восстановленного кадра по сравнению с исходным, и сравнивают ее с предварительно заданным значением, при этом если полученное значение превысит заданное, то все операции повторяют для второй и последующих градаций до тех пор, пока величина пикового отношения сигнал/шум не станет меньше или равна заданному значению отношения сигнал/шум.

Заявленный способ поясняется чертежами, на которых показаны:

фиг.1 - принцип представления кадра графического изображения на основе 5 возможных градаций уменьшения его исходных геометрических размеров. Здесь L - горизонтальный размер кадра, выраженный в пикселях; H - вертикальный размер кадра, выраженный в пикселях;

фиг.2 - исходный кадр графического изображения и декомпрессированный кадр после сжатия его алгоритмом JPEG;

фиг.3 - увеличенный до исходного размера декомпрессированный кадр после сжатия алгоритмом JPEG его копии, геометрические размеры которой были уменьшены в 2 раза по отношению к исходному размеру, и увеличенный до исходного размера декомпрессированный кадр, после сжатия алгоритмом JPEG его копии, геометрические размеры которой были уменьшены в 3 раза по отношению к исходному размеру;

фиг.4 - увеличенный до исходного размера декомпрессированный кадр после сжатия алгоритмом JPEG его копии, геометрические размеры которой были уменьшены в 4 раза по отношению к исходному размеру, и увеличенный до исходного размера декомпрессированный кадр после сжатия алгоритмом JPEG его копии, геометрические размеры которой были уменьшены в 5 раза по отношению к исходному размеру.

Способ сжатия графических файлов JPEG (файл JPEG - сжатый файл с расширением *.jpg (англ. Joint Photographic Experts Group, по названию организации-разработчика)) реализуется следующим образом.

В конкретном примере реализации способа число градаций задано равным пяти.

1. Определяют число возможных градаций уменьшения геометрических размеров исходного кадра.

Градация уменьшения геометрических размеров исходного кадра d представляет шаг деления L - горизонтального размера кадра графического изображения в пикселях и H - вертикального размера кадра графического изображения согласно формулам:

где Ld - горизонтальный размер кадра графического изображения в пикселях для d-й градации (на шаге градации d); Hd - вертикальный размер кадра графического изображения в пикселях для d-й градации (на шаге градации d).

Согласно формуле (1) для первой градации d=1 (на 1-м шаге градации) геометрические размеры кадра графического изображения не изменяются: L1=L и H1=H. Для второй градации d=2-L2=L/2 и H2=H/2. Для третьей градации d=3-L3=L/3 и H3=H/3 и т.д.

Чем ниже пропускная способность и чем меньше свободного места на носителе информации, тем большим выбирают значение градаций.

В качестве примера на фиг.1 показаны геометрические размеры тестового кадра графического изображения для числа градаций d=5.

Реализовать процедуру уменьшения геометрических размеров кадра графического изображений для второй и последующих градаций можно при помощи ресайза, описанного в патенте РФ №2339998, 06.03,2007 г., или посредством программы «Microsoft office picture manager», которая входит в состав пакета программ «Средства Microsoft Office».

2. Задают качество восстановленного и увеличенного кадра графического изображения величиной пикового отношения сигнал/шум (PSNR) к исходному кадру. С учетом того, что исходное трехцветное изображение имеет 3 компоненты - R, G, B [см. Телевидение (общий курс), Под ред. П.В.Шмакова, М.: «Связь», 1970, с.41], то итоговое выражение для PSNR будет иметь вид:

где L - горизонтальный размер кадра графического изображения в пикселях; H - вертикальный размер кадра графического изображения; (Yk(l, h)- l-е, h-е значение пикселя k-й компоненты исходного кадра графического изображения;

- l-е, h-е значение пикселя k-й компоненты декомпрессированного после сжатия и увеличенного до исходного геометрического размера кадра; B - число битов, отводимых на точку (в зависимости от количества представляемых цветов на каждую точку отводится от 1 до 48 битов); K=3 - число компонентов R, G, B.

Чем меньше различий в числовых значениях пикселей между исходным кадром графического изображения и декомпрессированным после сжатия и увеличенным до исходного геометрического размера кадра, тем выше значение показателя PSNR. Следовательно, тем меньше претерпевает изменений файл после процедур уменьшения геометрических размеров и сжатия с помощью алгоритма JPEG.

В исходном состоянии кадр графического изображения хранится в графическом файле BMP (от англ. Bitmap Picture - формат хранения растровых изображений, разработанный компанией Microsoft). После сжатия - в графическом файле JPEG.

Выбор заданного качества восстановленного и увеличенного кадра графического изображения PSNRдоп определяется техническими возможностями системы передачи информации или свободным объемом носителя информации. Чем ниже пропускная способность и чем меньше свободного места на носителе информации, тем ниже выбирают исходное значение показателя PSNRдоп.

3. Уменьшают геометрические размеры исходного кадра на значение первой градации L1=L и H1=H, после чего его сжимают.

Для градации d=1 геометрические размеры графического кадра не меняются. При сжатии кадра графического изображения используют алгоритм сжатия с потерями JPEG. В результате получают графический файл с расширением *.jpg.

Алгоритмы сжатия на базе алгоритма сжатия с потерями JPEG известны и описаны, например, в (Б.Скляр. Цифровая связь. Теоретические основы и практическое применение. Изд. 2-е, испр.: пер. с англ. - М.: Издательский дом «Вильямс», 2003. С.893-896).

4. Декомпрессируют сжатый графический файл с расширением *.jpg и увеличивают геометрические размеры графического файла до исходного размера. Для градации d=1 геометрические размеры декомпрессированного графического кадра не увеличивают.

Декомпрессировать сжатый графический файл с расширением *.jpg в графический файл с расширением *.bmp можно посредством программы Paint, которая входит в пакет стандартных программ операционной системы Windows любой версии.

Увеличить декомпрессированный файл можно при помощи ресайза, описанного в патенте РФ №2339998, 06.03.2007 г., или посредством программы «Microsoft office picture manager», которая входит в состав пакета программ «Средства Microsoft Office».

В качестве примера на фиг.2 представлен исходный кадр графического изображения и декомпрессированный кадр после сжатия его алгоритмом JPEG для градации d=1.

5. Оценивают величину PSNR для градации d=1 и сравнивают ее с предварительно заданной величиной PSNRдоп.

Для оценки пикового отношения сигнал/шум PSNRd для декомпрессированного и увеличенного до исходного размера кадра графического изображения (для градации d=1 геометрические размеры кадра после декомпрессии не увеличивают) применяют формулу (2).

Сравнивают величину PSNR1 для d=1 с величиной PSNRдоп.

Если PSNR1>PSNRдоп, то этапы 3, 4 и 5 повторяют до тех пор, пока не будет выполнено условие PSNR1≤PSNRдоп.

Каждая последующая градация уменьшения геометрического размера исходного кадра ведет к ухудшению качества по показателю PSNR для декомпрессированного и увеличенного до исходного размера кадра.

В качестве примера на фиг.3 и 4 показаны декомпрессированные и увеличенные до исходного размера кадры для градаций d=2, d=3, d=4, d=5.

В качестве итогового сжатого графического файла с расширением *.jpg выбирают файл, полученный на последней градации, если выполняется условие PSNR1=PSNRдоп. В противном случае, если выполняется условие PSNR1<PSNRдоп, в качестве итогового сжатого графического файла с расширением *.jpg выбирают файл, полученный на предыдущей градации уменьшения геометрического размера исходного кадра.

В качестве примера, для тестового изображения на фиг.1 представлены оцененные величины по формуле (2) для 1, 2, 3, 4 и 5 градаций: PSNR1=36,9384 дБ, PSNR2=31,9429 дБ, PSNR3=29,4774 дБ, PSNR4=27,8353 дБ, PSNR5=26,7854 дБ.

Объем исходного файла BMP кадра графического изображения составлял 921654 байт. Объемы сжатых файлов JPEG для 1, 2, 3, 4 и 5 градации соответственно 43943 байта, 13071 байт, 7026 байт, 4589 байт, 3331 байт.

Таким образом, благодаря новой совокупности существенных признаков, заключающихся в том, что определяют число возможных градаций уменьшения геометрических размеров исходного кадра, среди которых находят такую, при которой PSNR сжатого, а потом декомпрессированного и увеличенного до исходного размера кадра графического изображения к исходному кадру не превысит предварительно заданного PSNR, обеспечивается максимально возможная степень сжатия.

Способ сжатия графических файлов, включающий операции изменения геометрических размеров исходных кадров графического изображения с последующей декомпрессией кадров графического изображения и качественной оценки параметров, отличающийся тем, что сначала задают число возможных градаций уменьшения геометрических размеров исходного кадра, затем уменьшают его геометрические размеры на величину первой градации, сжимают, декомпрессируют и увеличивают до исходного размера, после чего определяют величину пикового отношения сигнал/шум, характеризующую качество восстановленного кадра по сравнению с исходным, и сравнивают ее с предварительно заданным значением, при этом если полученное значение превысит заданное, то все операции повторяют для второй и последующих градаций до тех пор, пока величина пикового отношения сигнал/шум не станет меньше или равна заданному значению отношения сигнал/шум.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к средствам магнитно-резонансного сканирования и визуализации. .

Изобретение относится к средствам формирования ультразвукового медицинского изображения. .

Изобретение относится к способу защиты подлинности цифровых данных. .

Изобретение относится к системам получения изображения с помощью оптико-электронных (телевизионных или тепловизионных) приборов. .

Изобретение относится к электронному устройству для обработки данных. .

Изобретение относится к обработке цифровых изображений, в частности к способам изменения масштаба цифрового изображения, т.е. .

Изобретение относится к способам обработки изображений, а именно к способам коррекции фотографий, и может быть использовано в многофункциональных периферийных устройствах (МФП), а также других устройствах с наличием функций сканирования и печати фотографий.

Изобретение относится к способам обработки и хранения рентгеновских изображений. .

Изобретение относится к устройству обработки входных дискретизированных данных изображения для увеличения картинки в горизонтальном направлении. .

Изобретение относится к устройствам обработки изображений. Техническим результатом является обработка изображений, при которой добиваются, имея небольшой объем данных зернистости фотопленки, одинаковой зернистости фотопленки для множества изображений, имеющих разные размеры с подавлением формирования периодических структур. Результат достигается тем, что устройство обработки изображений для наложения эффектов зернистости фотопленки на изображение принятых данных изображения включает в себя: блок формирования, сконфигурированный для формирования, на основе значений пикселей, случайным образом считанных из данных зернистости, включающих в себя множество значений пикселей, базового зернистого изображения, имеющего определенный размер, больший, чем данные зернистости; блок изменения размеров, сконфигурированный для изменения размеров базового зернистого изображения, сформированного блоком формирования, чтобы имело такой же размер, как принятые данные изображения; и блок объединения, сконфигурированный для объединения базового зернистого изображения, подвергнутого изменению размеров блоком изменения размеров, с принятыми данными изображения. 3 н. и 8 з.п. ф-лы, 9 ил.

Изобретение относится к устройству обработки изображений. Технический результат заключается в эффективности хранения изображений. Способ обработки изображения включает в себя этапы, на которых принимают от пользователя команду на преобразование размера изображения, сгенерированного путем фотографирования объекта, в предварительно заданный размер, преобразуют размер изображения в соответствии с командой, определяют, является ли обнаруживаемым объект на изображении, имеющем преобразованный размер, сохраняют изображение, имеющее преобразованный размер. 5 н. и 17 з.п ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системам и способам для просмотра и навигации по цифровому изображению, размеры которого превышают размеры экрана. Техническим результатом является обеспечение возможности более детального просмотра частей изображений за счет их масштабирования. Технический результат достигается за счет разработки способа и системы для комфортного просмотра изображения на устройстве отображения с эффектом масштабирования произвольно выбранных областей изображения для их детального рассмотрения и деформации по определенным правилам остальных областей. Способ для просмотра изображения на устройстве отображения содержит этапы, на которых выделяют, по меньшей мере, одну область на изображении, детектируют строки и столбцы изображения, относящиеся к фону и к переднему плану. А также согласно способу выводят на устройство отображения изображение, у которого выделенные области выводят в предопределенном масштабе, а строки и столбцы остальных областей изображения деформируют. 2 н. и 5 з.п. ф-лы, 12 ил.

Изобретение относится к средствам воспроизведения потоковой видеоинформации. Техническим результатом является повышение точности отображения субтитров при смещении отображаемых данных видео в плоскости экрана. Устройство включает таблицу выбора потока, указывающую потоковую запись и атрибут потока субтитров, воспроизводимого в моноскопического режиме, и содержит регистр хранения информации о режиме сдвига видео, где режим сдвига видео включает сдвиг вверх и вниз. При сдвиге изображения вверх или вниз устройство сдвигает видео данные, сформированные из видеопотока, в плоскости видео вверх или вниз и размещает данные субтитров, сформированных из потока субтитров, соответственно в нижнем или в верхнем конце плоскости видео. 2 н.п. ф-лы, 110 ил.

Изобретение относится к вычислительной технике, а именно к управляющему устройству для изменения изображений на дисплее смартфона. Техническим результатом является обеспечение синхронного отображения и синхронного получения команд для предоставления указанным устройством различных функций. Управляющее устройство для изменения изображений на дисплее смартфона оснащено монитором, установленным с резидентным драйвером экранного устройства. Резидентный драйвер экранного устройства содержит операционную систему реального времени, которая управляет протоколом связи TCP/IP, протоколом связи USB-Host, сетевым и дисплейным сервером, драйвером мобильного телефона и осуществляет обработку данных, поступающих по линии связи, и протоколом связи Bluetooth-Host. Посредством указанного драйвера мобильного телефона и обработки данных, поступающих по линии связи, обеспечивается синхронная передача команд мобильному телефону с помощью периферийного устройства ввода к указанному монитору. Мобильный телефон содержит резидентный драйвер мобильного телефона, установленный в корпусе мобильного телефона. Резидентный драйвер мобильного телефона содержит резидентную службу обнаружения операций, удаленный человеко-машинный интерфейс, удаленный диск, устройство управления разрешением экрана, обработчик событий удаленных операций и виртуальный драйвер дисплея. 7 з.п. ф-лы, 8 ил.

Группа изобретений относится к средствам передачи изображений. Техническим результатом является снижение запаздывания при передаче изображений от видеокамеры на терминал. Способ содержит получение от устройства съемки изображений части необработанного изображения, уменьшенного изображения, полученного цветовой интерполяцией и уменьшением необработанного изображения; цветовую интерполяцию части необработанного изображения; преобразование уменьшенного изображения увеличением до размера необработанного изображения; объединение части, до процесса цветовой интерполяции, с полноразмерным изображением; выдачу на дисплей синтезированного изображения с частично различающимися уровнями разрешения. 8 н. и 6 з.п. ф-лы, 8 ил.

Изобретение относится к устройству объединения изображений в единую композицию сцены. Технический результат заключается в повышении точности объединения изображений разного масштаба за счет автоматического выбора преобразований детализированных объектов, определения коэффициентов масштабирования и трансформации и исключения ложных соответствий. Устройство содержит соединенные между собой блок поиска контрольных точек (7), блок поиска соответствий (8), блок преобразования входных изображений (14), блок совмещения (15), блок хранения входной реализации (1), вход которого является информационным входом устройства, блок переноса контрольных точек на исходные изображения (12), блок детектора границ (4), блок поиска детализированных объектов (5), блок выделения детализированных областей (6), блок исключения ложных соответствий (9), блок масштабирования детализированных объектов (10), блок приведения к единому масштабу входных изображений (13), блок преобразования детализированных объектов (11), блок хранения выходной реализации (16), выход которого является информационным выходом устройства, а также блок управления, при этом синхронность работы устройства обеспечивается генератором тактовых импульсов (3). 4 ил.

Изобретение относится к средствам проецирования изображений. Техническим результатом является повышение качества отображения проецируемого изображения при проецировании с двойным наложением. Способ содержит: определение верхнего и нижнего граничных изображений, основываясь на значениях пикселей каждого из принятого изображения и порогового изображения; создание изображений посредством сглаживающего фильтра в комбинации с верхним, нижним граничными, принятым изображениями и пороговым изображением; проецирование первого изображения на поверхность первым проектором; проецирование второго изображения на поверхность вторым проектором. В способе первое изображение и второе изображение имеют значения пикселей, находящиеся в пределах освещения первого и второго проекторов. 3 н. и 15 з.п. ф-лы, 19 ил.

Изобретение относится к способу подготовки изображений в визуально неразличимых спектральных областях, а также к соответствующей тепловизионной камере (ТПВ-камере) и измерительной аппаратуре. Техническим результатом является улучшение четкости изображения в ТПВ-камере в визуально неразличимой спектральной области другим способом. Указанный технический результат достигается тем, что в тепловизионной камере (1) предусмотрено, что во время случайного движения ТПВ-камеры (1) принимается поток данных (5) изображения в инфракрасных лучах (4) и эти изображения в инфракрасных лучах (4) совмещаются для получения высокочеткого изображения в инфракрасных лучах (9). 2 н. и 8 з.п. ф-лы, 4 ил.

Изобретение относится к системам проецирования изображений. Техническим результатом является повышение качества отображения проецируемого изображения при проецировании с двойным наложением. Предложен способ создания из принятого изображения и порогового изображения первого изображения и второго изображения. Способ включает в себя этап, на котором определяют верхнее граничное изображение и нижнее граничное изображение на основе пиксельных значений каждого из принятого изображения и порогового изображения. Далее, согласно способу, создают первое изображение и второе изображение посредством использования верхнего граничного изображения, нижнего граничного изображения, принятого изображения и порогового изображения, при этом первое изображение имеет пространственную частоту содержимого, отличную от второго изображения. 4 н. и 26 з.п. ф-лы, 20 ил.
Наверх