一种数据压缩和解压缩的方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种图像压缩和解压缩装置和方法，所述装置包括差值计算模块、残差编码模块、压缩数据指针生成模块、压缩数据指针解码模块、残差解码模块和差值补偿模块，其中，差值计算模块，被设置为进行图像分块和差值计算；残差编码模块，被设置为进行残差编码并储存编码后的压缩数据；压缩数据指针生成模块，被设置为生成并存储压缩数据指针；压缩数据指针解码模块，被设置为读取压缩数据指针；残差解码模块，被设置为读取压缩数据并进行残差解码；差值补偿模块，被设置为进行差值补偿，恢复出图像所有像素块的原始数据。本发明专利技术中在压缩率和复杂度之间取得合理的折中，从而提高了图像处理装置存取外置存储器中数据的效率。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及图像处理及人工智能
，特别是涉及一种图像处理装置存取外置存储器中数据时的数据压缩和解压缩的方法和装置。
技术介绍
目前图像信息的处理已经越来越成为与人们生活紧密相关的基础技术，图像中所包含的巨大信息量也成为人工智能
的研究重点。从手机中的图像增强、美颜功能，到图像内容的分类与理解，都离不开针对图像的密集运算。当利用GPU、DSP或者专用的图像处理器等芯片处理图像数据时，都需要从外置存储器存取大量的图像数据，图像处理芯片访问外置存储器的带宽很容易成为图像处理速度的瓶颈，并且成为图像处理系统中功耗消耗量的很大一部分。目前解决这一瓶颈的主要方法是在图像处理芯片和外置存储器之间通过数据压缩和解压缩模块，对写入外置存储器的数据进行压缩，减小写入外部存储器的数据量；当从外置存储器读出数据时，进行解压缩，恢复出原始的图像数据。在上述的数据压缩和解压缩的过程中，图像压缩率越高，对外部存储器的存取带宽和功耗的减小越明显。但是，现有技术中的图像压缩和解压缩的算法往往比较复杂，尽管能够提供更高的图像压缩率，但是会增加硬件的实现复杂度，提高了硬件成本和运行功耗，并且由于需要较长的处理时间来进行数据压缩和解压缩，增加了芯片访问外置存储器的延迟，反而使得图像处理速度下降。因此，需要一种能够对图像数据进行实时压缩和解压缩处理的方法，在压缩率和复杂度之间取得合理的折中，从而提高图像处理装置存取外置存储器中的图
像数据的效率。
技术实现思路
鉴于上述问题，本专利技术提供了一种克服上述问题或者至少部分地解决上述问题的一种图像处理装置存取外置存储器中数据时的数据压缩和解压缩的方法和装置。为了解决上述问题，本专利技术实施例公开了一种图像压缩和解压缩装置，包括差值计算模块、残差编码模块、压缩数据指针生成模块、压缩数据指针解码模块、残差解码模块和差值补偿模块，其中，差值计算模块，被设置为将图像划分为多个像素块，再进一步将各像素块划分为多个子像素块以对各像素块进行差值计算，在将一像素块划分为多个子像素块时，取该像素块的中心部分为参考子像素块，并保证该参考子像素块中的至少一个像素被包含在所有该像素块的其他子像素块中，以使得该像素作为其他子像素块的参考像素，然后取参考像素计算其余像素相对于该参考像素的差值；残差编码模块，被设置为将参考子像素块的参考像素值存入外部存储器，并且对各像素块中每个子像素块的其余像素的差值同时进行定长编码和变长编码，并根据编码后的数据大小选择编码后长度较短的数据储存到外部存储器中；压缩数据指针生成模块，被设置为生成并存储压缩数据指针，如果已知图像的遍历方法为顺序遍历，跳过此步骤；否则，将每个像素块编码后的数据在外部存储器中的地址指针也存入外部存储器；压缩数据指针解码模块，被设置为读取压缩数据指针，如果已知图像的遍历方法为顺序遍历，跳过此步骤；否则，当从外部存储器读取压缩后的图像并
进行解压缩时，首先从外部存储器读取压缩数据指针；残差解码模块，被设置为根据读取压缩数据，并根据编码过程中所选择的编码方式相对应地对各子像素块的差值进行定长解码或者变长解码；差值补偿模块，被设置为根据参考子像素块的参考像素，以及其余各子像素块的差值，进行差值补偿，恢复出图像所有像素块的原始数据。本专利技术实施例还公开了一种图像压缩和解压缩方法，所述方法具体包括如下步骤：(1)将图像划分为多个像素块，再进一步将各像素块划分为多个子像素块以对各像素块进行差值计算，在将一像素块划分为多个子像素块时，取该像素块的中心部分为参考子像素块，并保证该参考子像素块中的至少一个像素被包含在所有该像素块的其他子像素块中，以使得该像素作为其他子像素块的参考像素，然后取参考像素计算其余像素相对于该参考像素的差值；(2)将参考子像素块的参考像素值存入外部存储器，并且对各像素块中每个子像素块的其余像素的差值同时进行定长编码和变长编码，并根据编码后的数据大小选择编码后长度较短的数据储存到外部存储器中；(3)生成并存储压缩数据指针，如果已知图像的遍历方法为顺序遍历，跳过此步骤；否则，将每个像素块编码后的数据在外部存储器中的地址指针也存入外部存储器；(4)读取压缩数据指针，如果已知图像的遍历方法为顺序遍历，跳过此步骤；否则，当从外部存储器读取压缩后的图像并进行解压缩时，首先从外部存储器读取压缩数据指针；(5)根据读取压缩数据，并根据编码过程中所选择的编码方式相对应地对
各子像素块的差值进行定长解码或者变长解码；(6)根据参考子像素块的参考像素，以及其余各子像素块的差值，进行差值补偿，恢复出图像所有像素块的原始数据。本专利技术包括以下优点：本专利技术给出一种存取外置存储器中的图像数据时的数据压缩和解压缩的方法和装置，减小了存取外部存储器数据时的带宽和功耗。本专利技术在压缩率和复杂度之间取得合理的折中，通过本专利技术的图像压缩和解压缩的方法和装置可以在存取外置存储器中的图像数据时，实现低成本、低功耗和高效率的有益技术效果。同时本专利技术中所采用的图像分块和差值计算方式以及残差编码方式都进一步减小了相对于原始图像的数据量，在有益于硬件实现的同时达到了更好的压缩效果。附图说明图1是本专利技术实施例中数据压缩和解压缩装置的示意图；图2A是本专利技术实施例中差值计算模块中图像分块的示意图；图2B是本专利技术实施例中差值计算模块中差值计算的示意图；图3是本专利技术实施例中残差编码模块和残差解码模块的具体结构的示意图；图4是本专利技术实施例中残差编码模块的定长编码示意图；图5是本专利技术实施例中残差编码模块的变长编码示意图；图6是本专利技术实施例中压缩数据指针生成模块生成压缩数据指针的示意图；图7是本专利技术实施例中存取外置存储器的数据时的数据压缩和解压缩方法的流程图。具体实施方式为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面结合附图和具体实施方式对本专利技术作进一步详细的说明。参照图1，为图像处理装置存取外置存储器中数据时的数据压缩和解压缩装置的示意图。所述图像压缩和解压缩装置包括差值计算模块101、残差编码模块102、压缩数据指针生成模块103、压缩数据指针解码模块104、残差解码模块105和差值补偿模块106。差值计算模块101，被设置为进行图像分块和差值计算。当图像处理模块向外置存储器写入图像数据时，将图像划分为多个像素块，再进一步将各像素块划分为多个子像素块以对各像素块进行差值计算，在将一像素块划分为多个子像素块时，取该像素块的中心部分为参考子像素块，并保证该参考子像素块中的至少一个像素被包含在所有该像素块的其他子像素块中，以使得该像素作为其他子像素块的参考像素。然后，取参考像素计算其余像素相对于该参考像素的差值。这种差值计算方式可以更进一步地减小相对于原始图像的数据量，进而减少访问外置存储器的带宽和功耗。其中，如果划分的该像素块的数据全部为零值，则输出一个特定标记，不再对该像素块进行编码。上述子像素块的划分方式遵循了图像的局部相关性原则，提高了各像素与其参考像素的相似度，能更好的实现对数据的压缩。更进一步地，当像素含有红色R、绿色G、蓝色B或者亮度、色差等多个通道的数据时，还可以对各个通道依次按照上述图像分块和差值计算的方式进行处理。残差编码模块102，被设置为进行残差编码并储存编码后本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像压缩和解压缩装置，其特征在于：包括差值计算模块、残差编码模块、压缩数据指针生成模块、压缩数据指针解码模块、残差解码模块和差值补偿模块，其中，差值计算模块，被设置为将图像划分为多个像素块，再进一步将各像素块划分为多个子像素块以对各像素块进行差值计算，在将一像素块划分为多个子像素块时，取该像素块的中心部分为参考子像素块，并保证该参考子像素块中的至少一个像素被包含在所有该像素块的其他子像素块中，以使得该像素作为其他子像素块的参考像素，然后取参考像素计算其余像素相对于该参考像素的差值；残差编码模块，被设置为将参考子像素块的参考像素值存入外部存储器，并且对各像素块中每个子像素块的其余像素的差值同时进行定长编码和变长编码，并根据编码后的数据大小选择编码后长度较短的数据储存到外部存储器中；压缩数据指针生成模块，被设置为生成并存储压缩数据指针，如果已知图像的遍历方法为顺序遍历，跳过此步骤；否则，将每个像素块编码后的数据在外部存储器中的地址指针也存入外部存储器；压缩数据指针解码模块，被设置为读取压缩数据指针，如果已知图像的遍历方法为顺序遍历，跳过此步骤；否则，当从外部存储器读取压缩后的图像并进行解压缩时，首先从外部存储器读取压缩数据指针；残差解码模块，被设置为根据读取压缩数据，并根据编码过程中所选择的编码方式相对应地对各子像素块的差值进行定长解码或者变长解码；差值补偿模块，被设置为根据参考子像素块的参考像素，以及其余各子像素块的差值，进行差值补偿，恢复出图像所有像素块的原始数据。...

【技术特征摘要】
1.一种图像压缩和解压缩装置，其特征在于：包括差值计算模块、残差编码模块、压缩数据指针生成模块、压缩数据指针解码模块、残差解码模块和差值补偿模块，其中，差值计算模块，被设置为将图像划分为多个像素块，再进一步将各像素块划分为多个子像素块以对各像素块进行差值计算，在将一像素块划分为多个子像素块时，取该像素块的中心部分为参考子像素块，并保证该参考子像素块中的至少一个像素被包含在所有该像素块的其他子像素块中，以使得该像素作为其他子像素块的参考像素，然后取参考像素计算其余像素相对于该参考像素的差值；残差编码模块，被设置为将参考子像素块的参考像素值存入外部存储器，并且对各像素块中每个子像素块的其余像素的差值同时进行定长编码和变长编码，并根据编码后的数据大小选择编码后长度较短的数据储存到外部存储器中；压缩数据指针生成模块，被设置为生成并存储压缩数据指针，如果已知图像的遍历方法为顺序遍历，跳过此步骤；否则，将每个像素块编码后的数据在外部存储器中的地址指针也存入外部存储器；压缩数据指针解码模块，被设置为读取压缩数据指针，如果已知图像的遍历方法为顺序遍历，跳过此步骤；否则，当从外部存储器读取压缩后的图像并进行解压缩时，首先从外部存储器读取压缩数据指针；残差解码模块，被设置为根据读取压缩数据，并根据编码过程中所选择的编码方式相对应地对各子像素块的差值进行定长解码或者变长解码；差值补偿模块，被设置为根据参考子像素块的参考像素，以及其余各子像素块的差值，进行差值补偿，恢复出图像所有像素块的原始数据。2.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：在差值计算模块中，如果划分的该像素块的数据全部为零值，则输出一个特定标记，不再对该像素块进行编码；在残差编码模块中，当子像素块的各像素差值都为零时，残差编码步骤输出一个特定标记，不再对每个像素的差值进行编码。3.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：在残差编码模块中对差值进行变长编码时，当子像素块的各像素差值有一个或者多个不为零时，将所述差值分成高位和低位两部分，对其中的低位部分进行定长编码，对其中的高位部分进行变长编码。4.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：在残差编码模块中，在计算子像素块中未与参考子像素块相邻的像素相对于参考像素的差值数据时，可以根据前面各个像素相对于参考像素的差值数据的大小自适应的调整计算差值的方向。5.根据权利要求1所述的装置，其特征在于：在差值计算模块中，将原始图像划分成多个4×4像素大小的像素块，然后将每个像素块进一步划分成5个2×2像素大小的子像素块，其中取该像素块的中间部分的四个像素为参考子像素块，该参考子像素块所包含的四个像素分别被作为其他四个子像素块的参考像素以进行差值计算。6.根据权利要求5所述的装置，其特征在于：所述差值计算包括选取参考子像素块中与...

【专利技术属性】
技术研发人员：张彦刚，
申请(专利权)人：张彦刚，
类型：发明
国别省市：北京;11