劉學超

(淮北職業(yè)技術學院 計算機系，安徽 淮北 235000)

“終端動漫”是近年來隨著智能手機、移動終端等設備而發(fā)展起來的一種新形式，隨著3G、4G 網(wǎng)絡的普及應用，這種新興的動漫產(chǎn)品正以它自身無可比擬的優(yōu)勢迅速占領市場。［1］然而目前移動終端仍然存在著成本高、傳輸速度慢、硬件存儲性能低等問題，嚴重制約了“終端動漫”發(fā)展，為了盡量提升用戶的體驗感，如何更好的對終端動漫的圖像進行傳輸、存儲、輸出及顯示，是擺在我們面前的一個重要問題。

動漫類圖像圖片多采用JPEG 格式進行壓縮處理，此格式在進行高倍壓縮時容易產(chǎn)生視覺塊狀模糊噪點，因此我們需要在將動漫圖片的數(shù)據(jù)進行優(yōu)選處理，以保證壓縮質量和視覺效果。

色彩量化技術是圖像處理中廣泛采用的一種方式，業(yè)界提出的幾種經(jīng)典量化算法都有其對應的應用場合和自身的優(yōu)缺點，由于動漫圖片其自身的特點及應用平臺，傳統(tǒng)的圖像處理算法效果并不是很好，文章在分析了各類經(jīng)典算法和改進算法基礎之上，提出基于視覺特性的動漫圖片優(yōu)選算法(Visual characteristics based algorithm VCBA)，VCBA 算法包括三個模塊:(1)色彩量化處理(2)編碼存儲(3)解碼輸出。

1 色彩量化處理

圖1 色彩量化處理算法流程圖

該模塊主要是將圖片中的色彩值進行量化，將其中的關鍵顏色予以保留，其余顏色按相應的算法替換成關鍵顏色中的相近顏色，以減少圖像顏色值種類。在進行優(yōu)選時，要協(xié)調色彩頻度與距離，選擇合適的權值，保證圖片的層次感滿足觀賞者的視覺感受。［2］色彩量化的具體優(yōu)選取算法如下圖1 所示，其中原圖sr_ img，關鍵主導顏色數(shù)為K，色差歸并閾值w1、w2，調色板輸入顏色集為P。

2 圖像編碼存儲模塊

存儲模塊主要負責將原始圖像中和顏色信息依照算法映射到調色板顏色集中，并存儲壓縮之后的圖像。［3］把原始圖像按像素點分割，找出每個像素x 與量化過之后的調色板中最接近的顏色，并以此顏色建立索引，對原圖像像素進行編碼。使用這種方法假定調色板的顏色個數(shù)為M，現(xiàn)在只需存儲2

M 位數(shù)據(jù)，進而實現(xiàn)壓縮存儲的目的。算法描述如下:

輸入:原始圖像sr_ img，調色板顏色集P，圖像寬度wid，圖像高度hei

輸出:文件格式lut. gz

(1)對二維顏色映射表PC_ index 賦初值，行數(shù)=hei，列數(shù)=wid，i=0。

(2)判斷i = = hei，如果是，流程跳轉到(4)，否則j=0。

(3)判斷j= =wid，如果是，則i =i +1，流程跳轉到(2)。否則取原圖像src_ img 中坐標為［i］［j］的像素，比對顏色值C ［i］ ［j］與調色板顏色集P，找到與Ci 最接近的顏色值Pm，PC_index ［i］［j］ =m，j=j+1，循環(huán)步驟(3)。

(4)保存wid，hei，P，PC_index 到文件lut.ga中，文件采用gzip 標準壓縮存儲。

3 圖像解碼輸出模塊

解碼輸出模塊實際上就是對存儲過程的反向操作。對前一步驟的文件進行解壓縮，讀取其中的文件數(shù)據(jù)輸出圖像到顯示器。［4］相對來說，解碼輸出操作最為簡單，具體操作算法如下所示:

輸入:文件lut. gz

輸出:重構圖dst_ img

(1)對文件lut. gz 解壓，讀取圖像寬度值wid，高度值hei，調色板顏色集P，二維顏色映射表PC_ index。

(2)根據(jù)上述數(shù)據(jù)重新構圖dis_ img。

(3)將dis_ img，顯示輸出。

4 實驗與結果分析

將VCBA 算法的三個方面對實驗結果進行比對分析其性能。

4.1 色彩量化效果對比分析

實驗中我們挑選了幾幅有代表性的圖片進行比對，其中有些圖片色彩層次非常豐富，有些圖片則注重動畫的細節(jié)表現(xiàn)，這樣比對結果更具有一般性。實驗中我們分別采用VCBA 算法、LBG 算法、頻度序列算法對圖片進行色彩量化。

圖2 VCBA 算法處理效果圖

從圖中我們可以看到經(jīng)VCBA 算法處理過的圖片顏色數(shù)得到了最大程度的量化，與原始圖片較為接近，而且我們可以看局部放大對比圖中，氣泡的光暈過渡銜接自然，層次紋理清晰，綜上所述，VCBA 算法無論是對注重色彩圖片還是注重層次細節(jié)的圖片都具有良好的量化效果。［5］

4.2 壓縮效果對比分析

評價圖片壓縮效果的兩個常用指標分別是壓縮比和圖像質量，實驗選取5 幅BMP 格式圖片分別采用VCBA 算法、JPEG、JPEG2000 進行壓縮，結果如下表所示:

表1 壓縮率對比(單位:KB)

從表1 中可以看出VCBA 算法壓縮后文件占用空間最小，下面再比對一下圖片的壓縮質量，這里采用PSNR (峰值信噪比)作為圖像質量的評價標準，PSNR 值越高，圖片質量越好。PSNR =10*lg2552/MSN 其中MSN 的計算公式如下所示:

三種方法經(jīng)計算得出PSNR 值如下表2 所示:

表2 PSNR 對比結果(單位:dB)

從表2 中不難看出VCBA 算法PSNR 值最高，綜上我們得出在壓縮效果上，VCBA 算法無論是壓縮比還是圖像質量均優(yōu)于其他兩種方法。

4.3 編碼/解碼時間

表3 三種算法的編碼/解碼時間對比(單位:ms)

表3 的數(shù)據(jù)清晰的反映出:JPEG 在編解碼上效率最高，JPEG2000 效果居中，而VCBA 算法在這一部分效果最差，平均時間在100ms 左右，其大量時間耗費在色階量化和圖像存儲上，因此操作人員如果在不考慮時間效率的前提下，VCBA 算法是目前性能最好的一種操作方法。

5 結語

終端動漫目前是互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)傳輸中的一項重要業(yè)務，文章在保證素材視覺效果的前提下提出對終端動漫的色彩量化、存儲等方面的操作經(jīng)實驗證明具有良好的效果。［6］未來我們會對算法的時間效率做進一步的改進，以提高圖片的編碼/解碼時間。

［1］馬金祥. 中國手機動漫產(chǎn)業(yè)發(fā)展研究［D］. 西安:西安科技大學，2012.

［2］魏小燕. 基于色階值總和的快速映射研究［D］. 廈門大學，2010.

［3］孫家廣. 計算機圖形學［M］. 北京:清華大學出版社，2014:245－247.

［4］付達杰. 我國手機動漫發(fā)展困境及其出路探析［J］. 信息通信，2013，(1):227－228.

［5］宋淑彩，趙巍. 新媒體時代中國手機動漫產(chǎn)業(yè)發(fā)展［J］. 河北建筑工程學院學報，2006，26(1):23－28.

［6］周兵. 基于顏色對比的色彩量化算法［J］. 計算機工程學報，2012，29(8):83－87.