利用逐颜色分裂向调色板图像提供熵约束颜色分裂的方法、系统和计算机程序产品技术方案

提供了一种使用数据处理系统对具有被分配给像素集的Ｍ个不同颜色的数字化彩色图像进行渐进编码的方法、系统和计算机程序产品，通过把所述Ｍ个不同颜色中的每一个分配给所述像素集中至少一个像素而提供所述数字化彩色图像。这包括：（ａ）通过提供至少一个起始叶节点来初始化树结构，所述起始叶节点包括来自所述像素集的像素子集；（ｂ）针对每一个起始叶节点，确定至少一个代表颜色；以及（ｃ）通过如下步骤增大所述树结构（ｉ）基于相关联的可实现代价，选择叶节点ｎ变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点ｎ，其中所述相关联的可实现代价通过如下步骤来确定：１）确定由把所述叶节点变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点而产生的相关联的失真改变；２）确定由把所述叶节点变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点而产生的相关联的熵速率增加；以及，３）基于所述相关联的失真改变以及所述相关联的熵速率增加，确定所述相关联的可实现代价；（ｉｉ）通过把ｎ中的每一个像素分配给所述两个新的叶节点之一而创建两个新的叶节点；（ｉｉｉ）针对所述两个新的叶节点中的每一个，确定代表颜色；以及（ｉｖ）对与叶节点ｎ相关联的索引信息、所述两个新的叶节点的代表颜色、以及与ｎ中每一个像素有关的信息进行编码。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及图像数据的渐进编码。
技术介绍
具有上千或上百万颜色的图片可以表示为真彩色图像，以诸如BMP(位图)和JPEG的格式来存储针对每一个像素的确切颜色。相反， 仅包含少量(典型地最多为256)颜色的图片能够被更有效地存储为色 图(colormapped)图像或调色板(palettized)图像，像公知的GIF (图 形交换格式)或PNG (便携式网络图形)格式。大部分的网络图像具 有GIF或PNG格式。当通过低带宽通信链路浏览调色板图像时，例如通过无线链路或 拨号链路，该调色板图像的渐进传输能够支持快速浏览，因为其使用 户能够在接收到所有渐进编码的图像数据之前观看该图像的完整版本 (但分辨率低)。然而，即使GIF和PNG均支持交错格式，该格式通过对图像进行多通道编码并在每个通道中跳过多个像素而渐进地细化图 像分辨率，但是就每个像素的颜色信息渐进地细化为无损失恢复的严 格意义上来说，交错的GIF和PNG不具有渐进格式。Rauschenbach在他的MCQ (移动可视化颜色量化格式)方法(U. Rauschenbach, Compression of palettized images with progressive coding of the color information, in Proc SPIE Visual)中研究了针对调 色板图像的颜色信息的渐进细化。Comwwm'caows am/ /mage /VoceswVzg (TC7尸/4( 卿,Perth, Australia, 2000年6月，下文称作[1]。与交错GIF和PNG格式不同，MCQ 的颜色信息的细化是逐比特平面而进行的，并且允许以良好细节对形状(例如文本)进行早期识别，通常是在对压缩比特流的小部分进行 解码之后。尽管MCQ支持和分辨率细化形成对照的颜色信息的渐进细化，然而其仅实现了与GIF或PNG格式可比较的压縮率。为了提高压 缩率并同时支持调色板图像的渐进传输，Chen等人(X.Chen， S.Kwong， 禾口J.Feng， A new compression scheme for color-quantized images,IEEE Transactions on Circuits and System for Video Technology，Vol.l2,No.l0,pp.904-908,Oct.2002,下文称作[2])提出了一 种基于MCQ的新的颜色细化方案，而且Orchard和Bouman开创了基于 失真的分层分裂颜色量化算法(Orchard和Bouman， Color quantization of images, T)wwacora on 5Vgwa/ 尸race肌'g,Vol.39，No.l2,pp.2677-26卯,Dec.l991,下文称作[3])。与逐比特平面地对 颜色信息进行细化的MCQ不同(比特平面的个数与调色板的颜色深度 相等)，Chen的算法逐颜色地对颜色进行进行细化。针对调色板图像 的无损压縮，[2]中提出的颜色分裂算法实现了相比于GIF或PNG格式 的大约30-40%的尺寸减小，而且还具有支持渐进传输的良好特征。
技术实现思路
根据本专利技术的实施例的方面，提供了一种使用数据处理系统对具 有被分配给像素集的M个不同颜色的数字化彩色图像进行渐进编码的 方法，通过把所述M个不同颜色中的每一个分配给所述像素集中至少 一个像素而提供所述数字化彩色图像，所述方法包括(a)通过提供 至少一个起始叶节点来初始化树结构，所述起始叶节点包括来自所述 像素集的像素子集；(b)针对每一个起始叶节点，确定至少一个代表 颜色；以及(c)通过如下步骤增大所述树结构(i)基于相关联的可 实现代价，选择叶节点n变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点n， 其中所述相关联的可实现代价通过如下步骤来确定1)确定由把所 述叶节点变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点而产生的相关联的 失真改变；2)确定由把所述叶节点变为与两个新的叶节点相链接的非 叶节点而产生的相关联的熵速率增加；以及，3)基于所述相关联的失 真改变以及所述相关联的熵速率增加，确定所述相关联的可实现代价;(ii)通过把n中的每一个像素分配给所述两个新的叶节点之一而创建 两个新的叶节点；(iii)针对所述两个新的叶节点中的每一个，确定代 表颜色；以及(iv)对与叶节点n相关联的索引信息、所述两个新的叶 节点的代表颜色、以及与n中每一个像素有关的信息进行编码。根据本专利技术的实施例的方面，提供了一种由计算机使用的计算机 程序产品，对具有被分配给像素集的M个不同颜色的数字化彩色图像 进行渐进编码，通过把所述M个不同颜色中的每一个分配给所述像素 集中相关联的像素子集而提供所述数字化彩色图像，所述计算机程序 产品包括记录介质；以及所述记录介质上记录的装置，用于指挥计 算机系统执行如下步骤(a)通过提供至少一个起始叶节点来初始化 树结构，所述起始叶节点包括来自所述像素集的像素子集；(b)针对 每一个起始叶节点，确定至少一个代表颜色；以及(C)通过如下步骤 增大所述树结构(i)基于相关联的可实现代价，选择叶节点n变为与 两个新的叶节点相链接的非叶节点n，其中所述相关联的可实现代价通 过如下步骤来确定1)确定由把所述叶节点变为与两个新的叶节点 相链接的非叶节点而产生的相关联的失真改变；2)确定由把所述叶节 点变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点而产生的相关联的熵速率 增加；以及，3)基于所述相关联的失真改变以及所述相关联的熵速率 增加，确定所述相关联的可实现代价；(ii)通过把n中的每一个像素 分配给所述两个新的叶节点之一而创建两个新的叶节点；(m)针对所 述两个新的叶节点中的每一个，确定代表颜色；以及(iv)对与叶节 点n相关联的索引信息、所述两个新的叶节点的代表颜色、以及与n中 每一个像素有关的信息进行编码。根据本专利技术的另一实施例，提供了一种对具有被分配给像素集的 M个不同颜色的数字化彩色图像进行渐进编码的系统，通过把所述M 个不同颜色中的每一个分配给所述像素集中相关联的像素子集而提供 所述数字化彩色图像，所述系统包括记录介质；以及包括用于执行 如下步骤的处理器的装置(a)通过提供至少一个起始叶节点来初始 化树结构，所述起始叶节点包括来自所述像素集的像素子集；(b)针 对每一个起始叶节点，确定至少一个代表颜色；以及(c)通过如下步骤增大所述树结构(i)基于相关联的可实现代价，选择叶节点n变为 与两个新的叶节点相链接的非叶节点n，其中所述相关联的可实现代价 通过如下步骤来确定I)确定由把所述叶节点变为与两个新的叶节点 相链接的非叶节点而产生的相关联的失真改变；2)确定由把所述叶节 点变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点而产生的相关联的熵速率 增加；以及，3)基于所述相关联的失真改变以及所述相关联的熵速率 增加，确定所述相关联的可实现代价；(ii)通过把n中的每一个像素 分配给所述两个新的叶节点之一而创建两个新的叶节点；(iii)针对所 述两个新的叶节点中的每一个，确定代表颜色；以及(iv)对与叶节 点n相关联的索引信息、所述两个新的叶节点的代表颜色、以及与n中 每一个本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种使用数据处理系统对具有被分配给像素集的Ｍ个不同颜色的数字化彩色图像进行渐进编码的方法，通过把所述Ｍ个不同颜色中的每一个分配给所述像素集中至少一个像素而提供所述数字化彩色图像，所述方法包括：　　　　（ａ）通过提供至少一个起始叶节点来初始化树结构，所述起始叶节点包括来自所述像素集的像素子集；　　　　（ｂ）针对每一个起始叶节点，确定至少一个代表颜色；以及　　　　（ｃ）通过如下步骤增大所述树结构：　　　　（ｉ）基于相关联的可实现代价，选择叶节点ｎ变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点ｎ，其中所述相关联的可实现代价通过如下步骤来确定：　　　　确定由把所述叶节点变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点而产生的相关联的失真改变；　　　　确定由把所述叶节点变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点而产生的相关联的熵速率增加；以及，　　　　基于所述相关联的失真改变以及所述相关联的熵速率增加，确定所述相关联的可实现代价；　　　　（ｉｉ）通过把ｎ中的每一个像素分配给所述两个新的叶节点之一而创建两个新的叶节点；　　　　（ｉｉｉ）针对所述两个新的叶节点中的每一个，确定代表颜色；以及　　　　（ｉｖ）对与叶节点ｎ相关联的索引信息、所述两个新的叶节点的代表颜色、以及与ｎ中每一个像素有关的信息进行编码。...

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】US 2005-9-23 60/719,5851、一种使用数据处理系统对具有被分配给像素集的M个不同颜色的数字化彩色图像进行渐进编码的方法，通过把所述M个不同颜色中的每一个分配给所述像素集中至少一个像素而提供所述数字化彩色图像，所述方法包括(a)通过提供至少一个起始叶节点来初始化树结构，所述起始叶节点包括来自所述像素集的像素子集；(b)针对每一个起始叶节点，确定至少一个代表颜色；以及(c)通过如下步骤增大所述树结构(i)基于相关联的可实现代价，选择叶节点n变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点n，其中所述相关联的可实现代价通过如下步骤来确定确定由把所述叶节点变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点而产生的相关联的失真改变；确定由把所述叶节点变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点而产生的相关联的熵速率增加；以及，基于所述相关联的失真改变以及所述相关联的熵速率增加，确定所述相关联的可实现代价；(ii)通过把n中的每一个像素分配给所述两个新的叶节点之一而创建两个新的叶节点；(iii)针对所述两个新的叶节点中的每一个，确定代表颜色；以及(iv)对与叶节点n相关联的索引信息、所述两个新的叶节点的代表颜色、以及与n中每一个像素有关的信息进行编码。2、 根据权利要求l所述的方法，其中，所述步骤(c) (ii)包括 通过如下步骤来把n中的每一个像素分配给两个新的叶节点之一.-针对两个新的叶节点中的每一个，确定涉及到速率和失真的相关 联的有偏失真测量，并把n中的像素分配给具有较低的相关联的有偏失真测量的新的叶节点。3、 根据权利要求2所述的方法，其中，针对两个新的叶节点中的每一个，通过如下步骤针对n中的每一个像素而确定相关联的有偏失真测量确定由向新的叶节点分配像素而产生的相关联的失真改变； 确定由向新的叶节点分配像素而产生的相关联的熵速率增加；以及基于相关联的失真改变和相关联的熵速率增加，计算相关联的有 偏失真测量。4、 根据权利要求3所述的方法，其中，所述确定由向新的叶节点分配像素而产生的相关联的熵速率增加的步骤包括确定相邻像素集，其中，相邻像素集中的每一个像素与该像素邻接；以及基于所述相邻像素集和新的叶节点，确定针对该像素的熵速率增加。5、 根据权利要求l所述的方法，其中步骤(C)还包括 确定以下至少一项(A)相关联的增加的熵速率，所述相关联的增加的熵速率通过把叶节点n中的每一个颜色分配给两个新的叶节点 之一，将叶节点n变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点n而产生， 以及(B)叶节点的新的总数，所述叶节点的新的总数由将叶节点n变 为与两个新的叶节点相链接的非叶节点n而产生；如果确定了相关联的增加的熵速率，则若所述相关联的增加的熵 速率小于目标熵速率，便重复步骤(c);以及如果确定了叶节点的新的总数，则若所述叶节点的新的总数小于 叶节点的目标个数，便重复步骤(c)。6、 根据权利要求l所述的方法，其中所述确定叶节点的代表颜色 的步骤包括确定叶节点中所有像素的所有颜色；针对叶节点中的每一个颜色，确定数字化彩色图像中具有该颜色 的多个像素；以及基于叶节点中具有与叶节点相关联的每一个己确定颜色的像素 的个数，确定与叶节点相关联的所有己确定颜色的质心。7、 根据权利要求l所述的方法，其中所述步骤(C) (ii)包括通过如下步骤来把n中的每一个像素分配给两个新的叶节点之一针对两个新的叶节点中的每-一个，确定涉及到把像素分配给新的叶节点的速率和失真的相关联的有偏失真测量，并把n中的像素分配给具有较低的相关联的有偏失真测量的新的叶节点。8、 根据权利要求l所述的方法，还包括.-根据每一个起始节点的至少一个代表颜色，初始化较低分辨率的图像；其中，步骤(c) (iv)还包括根据步骤(c) (ii)中把n中的像素向两个新的叶节点之一的 分配，确定n中所有像素的信息比特；以及使用算术编码，基于较低分辨率的图像对信息比特进行编码。9、 根据权利要求l所述的方法，还包括基于每一个起始节点的至少一个代表颜色，初始化己编码的图像；其中，步骤(c)还包括通过附加在步骤(c) (iv)中获得的已 编码比特，渐进地更新己编码的图像。10、 一种在计算机上使用的计算机程序产品，对具有被分配给像 素集的M个不同颜色的数字化彩色图像进行渐进编码，通过把所述M 个不同颜色中的每一个分配给所述像素集中相关联的像素子集而提供 所述数字化彩色图像，所述计算机程序产品包括记录介质；以及所述记录介质上记录的装置，用于指挥计算机系统执行如下步骤(a) 通过提供至少一个起始叶节点来初始化树结构，所述起始 叶节点包括来自所述像素集的像素子集；(b) 针对每一个起始叶节点，确定至少一个代表颜色；以及(C)通过如下步骤增大所述树结构(i) 基于相关联的可实现代价，选择叶节点n变为与两个新 的叶节点相链接的非叶节点n，其中所述相关联的可实现代价通过如下步骤来确定确定由把所述叶节点变为与两个新的叶节点相链接的 非叶节点而产生的相关联的失真改变；确定由把所述叶节点变为与两个新的叶节点相链接的非叶节点而产生的相关联的熵速率增加；以及，基于所述相关联的失真改变以及所述相关联的熵速率 增加，确定所述相关联的可实现代价；(ii) 通过把n中的每一个像素分配给所述两个新的叶节点之 一而创建两个新的叶节点；(iii) 针对所述两个新的叶节点中的每一个，确定代表颜色；以及(iv) 对与叶节点n相关联的索引信息、所述两个新的叶节点 的代表颜色、以及与n中每一个像素有关的信息进行编码。11、 根据权利要求10所述的计算机程序产品，其中，所述步骤(c) (ii)包括通过如下步骤来把n中的每一个像素分配给两个新的叶节点之 一针对两个新的叶节点中的每一个，确定涉及到速率和失真的相关 联的有偏失真测量，并把n中的像素分配给具有较低的相关联的有偏失 真测量的新的叶节点。12、 根据权利要求ll所述的计算机程序产品，其中，针对两个新 的叶节点中的每一个，通过如下步骤针对n中的每一个像素而确定相关 联的有偏失真测量确定由向新的叶节点分配像素而产生的相关联的失真改变； 确定由向新的叶节点分配像素而产生的相关联的熵速率增加；以及基于相关联的失真改变和相关联的熵速率增加，计算相关联的有 偏失真测量。13、 根据权利要求12所述的计算机程序产品，其中，所述确定向 新的叶节点分配像素而产生的相关联的熵速率增加的步骤包括确定相邻像素集，其中，相邻像素集中的每一个像素与该像素邻 接；以及基于所述相邻像素集和新的叶节点，确...

【专利技术属性】
技术研发人员：杨恩辉，王隆吉，
申请(专利权)人：喷流数据有限公司，
类型：发明
国别省市：CA[加拿大]