关于实现数字图像的无损压缩的像素值编码方法及编码器技术

本公开涉及关于实现数字图像的无损压缩的像素值编码方法及编码器。提供用于对包含多行像素的数字图像的像素值进行编码以实现数字图像的无损压缩的编码器(131；800)和方法。对于所述多行中的每一行，编码器(131；800)获得(701)行的未编码像素值。并且，对于所述多行中的每一行，编码器(131；800)对于行的一个或多个像素中的每一个像素确定(702)在数字图像的所述无损压缩中使用哪种编码对像素(x)的未编码像素值进行编码。确定基于所述未编码像素值与所述行中的其它最近相邻像素(N1，N2)的未编码像素值的关系。

【技术实现步骤摘要】
关于实现数字图像的无损压缩的像素值编码方法及编码器
这里的实施例涉及与包含多行像素的数字图像的像素值的编码有关的方法和配置，用于实现数字图像的无损压缩。
技术介绍
数字图像通常被定义为像素的阵列。阵列中的像素的数量通常被称为分辨率。各像素由包括关于像素位置的有关图像的信息的一个或多个像素值表示，即与一个或多个像素值相关联。在灰度图像中，像素由描述该像素的强度的非负整数值表示。图像的位深定义像素可以具有的值的范围。灰度图像通常具有8-16位的像素深度，从而意味着像素范围是[0；2N-1]，这里，N是像素深度。用于工厂和物流自动化的工业视觉照相机和系统可以基于捕获对象的三维(3D)图像的3D机器视觉。3D图像是指还包括“高度”或“深度”信息的图像，并且，不是或至少不仅仅是如在常规图像中那样关于仅二维(2D)的像素的信息(例如，强度和/或颜色)。然后可以施加处理以从3D图像提取关于对象的特性(即对象的3D特性)的信息，并且例如转换为各种3D图像格式。这种关于高度的信息可以被称为范围数据，这里，范围数据因此可以对应于来自被成像对象的高度测量(或者换句话说，来自对象的范围或距离测量)的数据。可选地或另外，像素可以对应于其它材料性能，诸如光在成像区域中的散射或特定波长的光的反射。因此，像素值可以例如与像素的强度和/或与范围数据和/或与材料性能相关。数字数据压缩是通过使用比原始表现更少的位编码信息的任务。其目标通常是减少存储空间或最小化传输带宽。通过最小化数字文件中的冗余信息，可以对数据进行无损或有损压缩。无损压缩，又称为无破坏压缩，是指压缩过程是完全可逆的，从而意味着压缩过程可以反转，以实现原始信息的精确拷贝。有损压缩是指通常由于压缩算法中的量化而无法实现这一点的压缩。无损压缩技术是本公开的主要关注点。为图像设计的压缩算法通常包括后面跟随熵编码的去相关步骤。由于正常的连续图像在相邻像素之间具有很高的相关性，即具有空间冗余，因此使用去相关步骤以最小化这种冗余，从而降低图像熵。无损图像压缩技术可以分为两类：基于预测的技术和基于字典的技术。存在许多发展良好的基于字典的压缩算法，包括例如所谓的Lempel-Ziv-Welch(LZW)算法、算术编码算法和所谓的Huffman编码算法。在这些中，重复和频繁出现的图案被赋予较短的码字。码字表基于图像的统计信息被创建，并然后用于对图像进行编码。概率表通常由两次(或更多次)扫描图像的所谓的two-pass方法创建，以建立可以对图像进行压缩的统计模型。另一种方案是使用基于编码器将处理的图像的假设创建的固定概率表。基于预测的算法通过基于相邻(即邻近)像素预测当前像素值并然后对预测值与实际像素值之间的差值的预测误差(即残值)进行编码，利用图像中的空间冗余。可以一遍完成编码。例如，在支持无损压缩的联合摄影专家组LS(JPEG-LS)、基于上下文的自适应无损图像编解码器(CALIC)、快速高效无损图像压缩系统(FELICS)和作为扩展Rice无损压缩的实现的SZIP中，使用基于预测的算法。在比如制造、装配和质量控制的高度自动化的行业中，例如由照相机和基于成像的系统提供的快速和精确的传感器和测量是必要的。这种系统可以通过千兆位以太网(GigabitEthernet)(GbE)将未压缩的图像数据发送到主机计算机以供进一步处理。由于在接收器处预期或甚至需要低延迟的图像，因此以太网链路的带宽设定照相机操作速度的限制。允许更快的以太网通信的硬件更新伴随高成本，并且，希望提高吞吐量的成本有效的方案。常规的数字灰度和RGB图像以及具有范围数据的3D图像通常具有可用于压缩的很高的空间和时间冗余。比如JPEG-LS、CALICS和也称为游程编码(encoding)(RLE)的游程编码(coding)(RLC)的无损压缩方案可以被使用以增加信息密度和减小图像文件的大小。因此，与仅在未压缩图像数据的情况下可能实现的相比，可以利用这种方案以及足够高的压缩和解压缩速度来增加通信链路(例如，以太网链路)上的吞吐量。由此，在照相机系统中，图像数据带宽可以非常高，并且有时诸如千兆位以太网的物理传输层限制性能。因此，无损压缩可以提高系统的性能。当使用照相机系统以执行测量时，希望或者常常甚至需要无损。US2016249064A1公开了无损数据压缩和解压缩装置、系统和方法。目标是增加要以无损方式(诸如千兆位以太网连接)传输的图像数据的平均量，以增加其带宽。用于压缩的视频图像文件包括多个线段，每个线段具有M像素的长度和H位的头部，并且每个像素由t位表示。从未编码图像文件读取具有第一段长度M像素的第一线段中的第一数量的未编码像素值。进一步从未编码图像文件读取具有第二长度M的第二线段的第二数量的未编码像素值。然后确定第一和第二未编码像素值中的每一个之间的差异。对于段中的每个像素值，只有第一和第二未编码像素值中的每一个之间的差异通过使用给定数量的位的最小数量的位t被编码，其中，t被定义为1与N之间的整数。
技术实现思路
鉴于以上，目标是，诸如关于编码数字图像的像素值以实现无损压缩并有利于在带宽受限的通信链路上传输，提供现在技术的一种或多种改进或替代。根据这里的实施例的第一方面，通过用于对包含多行像素的数字图像的像素值进行编码以实现数字图像的无损压缩的编码器，实现目标。编码器被配置为对于所述多行中的每一行，获得该行的未编码像素值。编码器被配置为对于所述多行中的每一行，对该行的一个或多个像素中的每一个，确定在数字图像的所述无损压缩中使用哪种编码对像素的未编码像素值进行编码。确定基于所述未编码像素值与所述行的其它最近相邻像素的未编码像素值的关系。根据这里的实施例的第二方面，通过由编码器执行的用于对包含多行像素的数字图像的像素值进行编码以实现数字图像的无损压缩的方法实现目标。对于所述多行中的每一行，编码器获得该行的未编码像素值。对于所述多行中的每一行，编码器进一步对于行的一个或多个像素中的每一个，确定在数字图像的所述无损压缩中使用哪种编码对像素的未编码像素值进行编码。确定基于所述未编码像素值与所述行中的其它最近相邻像素的未编码像素值的关系。根据这里的实施例的第三方面，通过包括当由一个或多个处理器执行时导致编码器执行根据第二方面的方法的指令的计算机程序实现目标。根据这里的实施例的第四方面，通过包含根据第三方面的计算机程序的载体，实现目标。通过基于同一行中的(例如同一行中对应于预测器的参考像素的)其它像素值确定在数字图像的所述无损压缩中使用哪种编码对像素的未编码像素值进行编码，特别是当数字图像是具有范围数据的3D图像时，使得快速和资源有效的硬件实现成为可能。像素值可以被行独立地编码和解码，并且，用于无损压缩的适合的编码可以按像素值被确定(例如，被选择)并且基于与所述确定相同的参考像素。附图说明参照在下面简要描述的示意性附图，更详细地描述这里的实施例的示例。图1A示意性地示出用于提供3D图像的基于三角测量的测量本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于对包含多行像素的数字图像的像素值进行编码以实现数字图像的无损压缩的编码器(131；800)，其中，编码器(131；800)被配置为：对于所述多行像素中的每一行，/n获得(701)所述行的未编码像素值；以及/n对于所述行的一个或多个像素中的每一个像素，确定(702)在数字图像的所述无损压缩中使用哪种编码来对像素(x)的未编码像素值进行编码，所述确定基于所述未编码像素值与所述行中的其它最近相邻像素(N1，N2)的未编码像素值的关系。/n

【技术特征摘要】
20190502 EP 19172426.91.一种用于对包含多行像素的数字图像的像素值进行编码以实现数字图像的无损压缩的编码器(131；800)，其中，编码器(131；800)被配置为：对于所述多行像素中的每一行，
获得(701)所述行的未编码像素值；以及
对于所述行的一个或多个像素中的每一个像素，确定(702)在数字图像的所述无损压缩中使用哪种编码来对像素(x)的未编码像素值进行编码，所述确定基于所述未编码像素值与所述行中的其它最近相邻像素(N1，N2)的未编码像素值的关系。


2.如权利要求1所述的编码器(131；800)，其中，如果所述行的一个或多个随后出现的像素中的每一个像素的所述未编码像素值与所述最近相邻像素(N1，N2)的未编码像素值相同，则确定使用游程编码RLC对所述一个或多个随后出现的像素的像素值进行编码。


3.如前面的权利要求中的任一项所述的编码器(131；800)，其中，所述最近相邻像素(N1，N2)是沿着所述行的某个方向上的先前像素(N1，N2)。


4.如权利要求3所述的编码器(131；800)，其中，所述最近相邻像素是两个最近的先前像素(N1，N2)。


5.如前面的权利要求中的任一项所述的编码器(131；800)，其中，至少一些像素值基于使用所述最近相邻像素(N1，N2)的预测和所述预测的计算残值(ε)被编码，该计算的残值(ε)基于未编码像素值与所述最近相邻像素中的至少一个的未编码像素值的关系。


6.如前面的权利要求中的任一项所述的编码器(131；800)，其中，如果所述未编码像素值处于所述最近相邻像素(N1，N2)的所述未编码像素值之间，则确定使用第一类型的编码对所述未编码像素值进行编码，并且如果所述未编码像素值低于或高于所述最近相邻像素(N1，N2)的所述未编码像素值中的任何一个，则确定使用另一种第二类型的编码对所述未编码像素值进行编码。


7.如权利要求6所述的编码器(131；800)，其中，所述第二类型的编码是被配置为使用上下文无关的k值和预定的最大码长的Golomb-...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·海纳森，M·约翰尼森，
申请(专利权)人：西克IVP股份公司，
类型：发明
国别省市：瑞典;SE