[发明专利]JPEG编码和解码方法及系统

说明书

技术领域

本发明涉及一种支持随机位置解码的JPEG编码和解码方法及系统。

背景技术

目前使用广泛的JPEG baseline编码和解码都是通过把图像划分成最小编码单元(MCU，Minimum Coding Unit)，然后按照光栅扫描(Raster Scan)的顺序，对每一个编码单元进行一系列的DCT变换，量化，熵编码。

如图1所示，JPEG标准编码器压缩编码算法的主要编码流程如下：

(1)8*8分块。

(2)正向离散余弦变换(FDCT)。

(3)量化(quantization)。

(4)z字扫描(zigzag scan)。

(5)熵编码(Entropy Coding)，其中使用差分脉冲编码调制(DPCM)对直流系数(DC)进行编码，并使用行程长度编码(RLC)对交流系数(AC)进行编码。

由于在编码的过程中，利用了数据的相关性，包括对DC(直流)系数的差分脉冲编码(DPCM，Differential Pulse-code Modulation)。对JPEG编码的大尺寸文件来说，这种编码方式下，即使只需显示图像中的一小部分(ROI，Regionof Interest)，也必须从标准JPEG文件的码流的起点开始解码，即无法只对图像的任意位置进行解码，另外，为了使平移显示的速度加快，需要整个图像尺寸的显示缓存。

如图2所示，JPEG标准解码器的主要解码算法流程如下：

(1)熵解码(Entropy Decoding)，其中，使用可变长解码(RLD)对交流系数(AC)进行解码，对差分脉冲编码调制(DPCM)的直流系数(DC)进行解码。

(2)反量化(inverse quantization)。

(3)反z字扫描(inverse zigzag scan)。

(4)反向离散余弦变换(IDCT)。

(5)8*8分块数据重组为图像。

为了实现对图像的任意位置进行解码，业界现有的解决方案大致有两种，一种是标准JPEG编码支持插入Restart字节，但仍需扫描标准JPEG文件的整个压缩数据，以确定每个MCU在压缩文件中所对应字节的位置中；另一种是编码器在编码过程中在MCU之间加入分隔符，但仍需要扫描标准JPEG文件的整个压缩数据确定分隔符所对应的MCU在压缩文件中的位置，而且还需要对每一个DC系数进行差分脉冲解码，这同样增加了很多计算量，而且所有DC系数的存储也需要开辟额外的存储空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种JPEG编码和解码方法及系统，能够快速定位到所需解码的图像区域的相应的MCU的位置，无需扫描特殊JPEG文件的整个特殊压缩数据，并对每一个MCU进行独立的解码，支持随机位置解码即实现只对图像的部分位置进行解码。

为解决上述问题，本发明提供一种支持随机位置解码的JPEG编码方法，包括：

将图像按照8*8像素块的大小进行分块，再按照输入图像的格式将所述图像分割成若干个最小编码单元，每个最小编码单元包括固定个数的8*8像素块；

对图像中的所有最小编码单元，按照所述光栅扫描的顺序作如下处理：对每个最小编码单元中的每一个8*8像素块进行正向离散余弦变换以获取离散余弦变换系数；对所述离散余弦变换系数按照量化表进行量化以获取量化的离散余弦变换系数；对所述量化的离散余弦变换系数进行Z字扫描以获取从低频到高频排序的离散余弦变换系数；对所述从低频到高频排序的离散余弦变换系数进行熵编码以获取对应的二进制码流，其中，使用行程长度编码对所述从低频到高频排序的离散余弦变换系数中的交流系数进行编码，对所述从低频到高频排序的离散余弦变换系数中的直流系数不作差分脉冲编码；

将所有最小编码单元的对应的二进制码流采用填充方式作字节对齐以获取每个最小编码单元的字节对齐的二进制码流；

根据所有的最小编码单元的字节对齐的二进制码流生成一特殊JPEG文件的特殊压缩数据；

按照所述光栅扫描的顺序建立记录所述每个最小编码单元的字节对齐的二进制码流在所述特殊JPEG文件的特殊压缩数据中位置的查找表。

进一步的，在上述方法中，所述图像为YUV格式。

进一步的，在上述方法中，采用填充方式作字节对齐步骤中，采用填充零的方式作字节对齐。

进一步的，在上述方法中，所述查找表中用统一的空间大小记录每个最小编码单元在所述特殊JPEG文件的特殊压缩数据中位置。