一种基于视觉的色彩编码方法与流程

本发明涉及电视图像，尤其涉及一种基于视觉的色彩编码方法。

背景技术：

1、色彩编码包括rgb编码、yuv、nv21等，可以用于电视图像生成、图像压缩等技术领域。

2、但现有的色彩编码的定义色彩id较多，以rgb颜色系统为例，每种颜色都由红、绿、蓝三种基色的不同强度组合而成，每种基色的强度都可以用0~255之间的整数来表示，10bit色时0~1023；因此，rgb颜色系统可以表示的颜色id数量是256的三次方，即16777216种不同的颜色，10bit色时1073741824色；图像生成和图像压缩时采用线性生成的16777216不同颜色，严重影响图像传输、显示和压缩效率。

技术实现思路

1、针对现有方法的不足，本发明根据现有图像的色彩分布特征，重新构建了whv色彩编码方法，使色彩编码在实际使用时单帧或单镜头数据结构消除色彩冗余，千万级只需使用百万级，依旧能还原原有色彩，增加图像压缩比，提高图像压缩效率和传输速度。

2、本发明所采用的技术方案是：一种基于视觉的色彩编码方法包括以下步骤：

3、步骤一、采集标准视频的不同片段，并根据视频段落提取帧图像；

4、步骤二、利用像素点的rgb值和灰度值对单帧图像的像素点进行色区划分，根据像素点的rgb值出现频次进行单帧图像像素点的解构；

5、作为本发明的一种优选实施方式，步骤二具体包括：

6、步骤21、将像素点的rgb值转换为灰度值，并根据rgb值和灰度值将像素点划分为不同的色区，并对不同色区赋予第一权重值，得到第一权重矩阵r1；

7、作为本发明的一种优选实施方式，色区包括：色阶区、色调区、色阶与色调重合区和非色调杂色区。

8、作为本发明的一种优选实施方式，第一权重值的公式为：

9、

10、其中，w1为非色调杂色区的第一权重值，w2为色阶区的第一权重值，w3为色调区的第一权重值，w4为色阶与色调重合区的第一权重值，ri为第i个像素点的红色分量值，gi为第i个像素点的绿色分量值，bi为第i个像素点的蓝色分量值，rgbi为rgb值的灰度值。

11、步骤22、在r1中根据像素点的rgb值出现频次降序得到第二权重矩阵r2的第一列；其中，r2的第一列的参数包括：像素点的rgb值和对应的第二权重值w1，w1=w*a，a为像素点的rgb值在r1中的出现频次，w为第一权重值；

12、步骤23、以r2的第一列的像素点的rgb值为基准，在r1中查找与r2的第一列像素点的rgb值相同，且右相邻出现频次最多的像素点作为r2的第二列，依此类推，得到r2的第m列；其中，r2的第二至m列的参数包括：像素点的rgb值和对应的第三权重w2，w2=w*b，b为以r2的第m列像素点的rgb值为基准在r1中与该像素点的rgb值右相邻出现频次；

13、步骤24、对r2中第二至m列像素点设置对应的第一修正系数c2至cm；

14、步骤25、以r2中第一列的像素点的rgb值为基准向右上方向查找，在r2的第二列至第m列中是否存与r2中第一列的像素点的rgb值依次连续右相邻的像素点的rgb值，如果存在，则将w1和cm相乘作为第四权重值w3，并与r2中第一列的像素点的rgb值共同构建第三权重矩阵r3。

15、作为本发明的一种优选实施方式，还包括：对若干帧图像的第三权重矩阵r3中的像素点的rgb值的第四权重值w3进行累加求和。

16、步骤三、对连续帧图像像素点进行子网络划分，并将子网络进行合并，对合并后的子网络进行交并集操作，完成连续帧图像像素点的解构；

17、作为本发明的一种优选实施方式，步骤三具体包括：

18、步骤31、将6帧图像中的像素点根据设定窗口大小和步长划分为若干子网络；

19、步骤32、将第1、2帧的第1子网络进行并集操作，得到像素点的rgb值及对应频次求和矩阵a(1,2),1；依次类推，得到第3、4帧以及第5、6帧的第一子网的像素点的rgb值及对应频次求和矩阵a(3,4),1、a(5,6),1；

20、步骤33、以a(1,2),1为基准与a(3,4),1进行交并操作；

21、步骤34、再与a(5,6),1进行交并操作，得到矩阵；

22、步骤35、将a(1,2),1、a(3,4),1、a(5,6),1进行并集操作，得到矩阵；

23、步骤36、计算c总,1中像素点的rgb值的权值，，为矩阵c总,1中像素点的rgb值的频次，为矩阵all总,1中像素点的rgb值的频次，为矩阵c总,1的权重修正因子；

24、步骤37、根据步骤31至步骤36对6帧图像的所有子网格进行像素点的rgb值的权值求解，并将6帧图像像素点的rgb值根据权值进行汇聚求和；以此类推，得到6帧所有子网格的各像素点的rgb值对应的第五权重值，第五权重值，其中，p为6帧图像的第p个子网格，p为每帧图像子网格的总数。

25、步骤四、将像素点rgb值的第四权重值和第五权重值进行累加，得到各像素点的rgb值的总权重值；

26、作为本发明的一种优选实施方式，还包括：步骤五、构建若干个第一色彩容器，将不同像素点的rgb值及对应的总权重值放入不同的色彩容器中，根据总权重值降序得到对应的若干个第二色彩容器。

27、作为本发明的一种优选实施方式，步骤五具体包括：

28、步骤51、构建若干第一色彩容器；

29、作为本发明的一种优选实施方式，第一色彩容器的公式为：

30、

31、其中，o1为色彩由黑向灰转变的像素色彩区；o2为色彩由蓝到紫转变的像素色彩区；o3为色彩由深绿到浅绿转变的像素色彩区；o4为色彩由深青到浅青转变的像素色彩区；o5为色彩由深红到浅红转变的像素色彩区；o6为色彩由紫到红转变的像素色彩区；o7为色彩由褐色到黄色转变的像素色彩区；o8为色彩由灰到白转变的像素色彩区；ri为第i个像素点的红色分量值，gi为第i个像素点的绿色分量值，bi为第i个像素点的蓝色分量值。

32、步骤52、将各像素点的rgb值及对应总权重值依据像素点的rgb值导入对应的第一色彩容器中；

33、步骤53、根据像素点的rgb值的总权重值之和对若干第一色彩容器进行降序，得到第二色彩容器；

34、步骤54、将未出现过的像素点的rgb值导入第二色彩容器，得到第三色彩容器。

35、作为本发明的一种优选实施方式，还包括：步骤六、构建whv坐标系，并利用whv坐标系对第三色彩容器中的像素点的rgb值进行坐标映射。

36、作为本发明的一种优选实施方式，步骤六具体包括：

37、步骤61、以基点坐标为原点，构建w、h、v相互垂直的whv坐标系；其中，w、h、v对应基点坐标的长、宽、高；

38、步骤62、对若干第三色彩容器进行128^3坐标指定，生成对应的坐标容器；

39、步骤63、依据每个坐标容器中像素点的rgb值将坐标容器划分常用内色区和非常用外色区。

40、作为本发明的一种优选实施方式，常用内色区和非常用外色区的公式为：

41、

42、其中，w、h、v为对应基点坐标的长、宽、高；c为基点坐标；q为坐标容器序号。

43、作为本发明的一种优选实施方式，还包括：步骤七、对whv坐标系下的坐标容器生成对应的色彩id 。

44、本发明的有益效果：

45、1、本发明利用单帧处理方法，根据视觉的特点规律转换成像素色彩的权重从图像中剥离出来形成有主次的色彩概率；

46、2、本发明根据前后6帧像素色彩运动关系进行分解，提取最有效的色彩进行赋值，从色彩角度去计算图像运动的概率同时能通过减值处理避免边缘闪烁对最终采样值的干扰；

47、3、本发明提出的whv坐标系，并设计不同的色彩容器用于存储常用色区的两百多万色彩，大大提高查找色彩编码的效率；

48、4、本发明提出的色彩编码方法，旨在为电视图像、网络视频传输等领域提供高效、低成本的视频处理解决方案；与传统yuv、nv12色彩编码相比whv色彩编码在色彩还原、压缩效率和处理速度方面具有显著优势；为更高的数据压缩率和图像质量的无损失提供基础。