专利名称：一种色彩图像压缩码流的色彩分量实时分离方法及装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及图像压缩处理领域，特别涉及一种色彩图像压縮码流的色彩分量实 时分离方法及相应的装置。
背景技术：
随着多媒体技术和计算机科学的发展，图像压縮和解压縮功能已经成为各种多 媒体设备的必备功能。在许多实际系统，如数码相机、医疗图像设备上，广泛地采 用了 JPEG2000作为压縮算法。JPGE2000在具有高的压縮比，支持多解析度等优点 的同时，也具有算法复杂，计算量大的特点。特别是在一些实时的应用中，要求解 压缩系统能够高效快速的解压縮JPEG2000彩色压縮码流。对于这些实时的应用， 通常的办法是采用大规模集成电路(VLSI)和并行处理，为了能够更好的支持VLSI 和并行处理，需要将含有3个色彩分量的JPEG2000压縮码流分离为3个只含有1 个色彩分量的JPEG2000压縮码流，同时保证分离得到的每个码流均是完整的 JPEG2000压縮码流。目前尚未见^能够实时完成JPEG2000压縮码流色彩分量分离的方法及VLSI 实现。所以非常有必要找到一种方法能够实时的分离JPEG2000压縮码流，并且能 够方便VLSI实现。发明内容本发明的目的是克服现有的JPEG2000压縮码流色彩分量分离方法无法实现实 时分离的缺陷，从而提供一种可实现JPEG2000压縮码流色彩分量实时分离的方法。为了实现上述目的，本发明提供了一种色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离 方法，包括以下步骤'步骤100)、输入JPEG2000码流，对输入的码流检测SOC标记段和SIZ标记段 的标记，如果检测到，则标志着一帧码流的开始，把SOC标记段复制到三个单色彩
分量码流中，然后执行步骤200)，否则继续检测；步骤200)、对输入的码流进行SIZ标记段的处理，处理结束后，执行下一步； 步骤300)、继续检测输入的码流，如果检测到COD标记段的标记，则执行下 一步；如果检测到QCD标记段的标记，则执行步骤500);如果检测到COC标记段 的标记，则执行步骤600);如果检测到QCC标记段的标记，则执行步骤700);如 果检测到SOT标记段的标记，则执行步骤800);如果检测到码流结束标记，则执 行步骤卯0);否则，则继续检测；步骤400)、对输入的码流进行COD标记段的处理，处理完成后，重新执行步骤300);步骤500)、对输入的码流进行QCD标记段的处理，处理完成后，重新执行步 骤300);步骤600)、对输入的码流进行COC标记段的处理，处理完成后，重新执行步 骤300);步骤700)、对输入的码流进行QCC标记段的处理，处理完成后，重新执行步 骤300);步骤800)、根据SOT标记段的Lsot和LTP的值，对输入的码流进行SOT标记 段、SOD标记段以及编码数据包进行处理，处理完成后，执行步骤300);步骤900)、对输入的码流进行码流结束标记的处理，处理结束后，执行步骤 100)，对新输入的码流作进一步的处理。上述技术方案中，在所述的步骤200)中，所述的对输入的码流进行SIZ标记 段的处理包括将SIZ标记段中含有3个色彩分量的结构修改成为仅含有一个色彩 分量的结构，并复制成为3个单色彩分量码流的SIZ子段；对SIZ标记段结构的修 改为L&由47修改为41, C由3修改为l，并对每个色彩分量仅保留其对应的B、 Sc2、 SV上述技术方案中，在所述的步骤400)中，所述的对输入的码流进行COD标记 段的处理包括将标记段中的MC由1修改为0,然后复制成为3个单色彩分量码 流的COD子段。上述技术方案中，在所述的步骤500)中，所述的对输入的码流进行QCD标记 段的处理包括QCD标记段的内容保持不变，同时复制成为3个单色彩分量码流 的QCD子段。
上述技术方案中，在所述的步骤600)中，所述的对输入的码流进行COC标记 段的处理包括:首先记录COC标记段中的C值,然后根据C的值确定将当前的COC 标记段复制给哪个单色彩的码流，并在复制的同时修改C值为0。上述技术方案中，在所述的步骤700)中，所述的对输入的码流进行QCC标记 段的处理包括记录QCC标记段中的C值，确定将当前的QCC标记段复制给哪个 单色彩分量的码流，并修改C值为O。上述技术方案中，在所述的步骤800)中，所述的对SOT标记段的处理包括 首先记录SOT标记段中iTP值，然后根据iTP的值确定将当前的SOT标记段复制给哪个单色彩的码流，并在复制的同时修改iTP值为O， NTP，t值修改为l。上述技术方案中，在所述的步骤800)中，所述的对SOD标记段的处理包括 SOD标记段保持不变，复制成为3个单色彩分量码流的SOD子段。一种色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离装置，包括移位寄存器1，标记段 标记检测及控制模块2，控制总线3， SIZ标记段处理模块4， COD标记段处理模块 5， QCD标记段处理模块6， COC标记段处理模块7， QCC标记段处理模块8， SOT 标记段处理模块9和码流结束处理模块10;其中，所述的移位寄存器1的输入端与外接的数据线连接，所述移位寄存器1 的输出端分别与所述的SIZ标记段处理模块4、 COD标记段处理模块5、 QCD标记 段处理模块6、 COC标记段处理模块7、 QCC标记段处理模块8、 SOT标记段处理 模块9和码流结束处理模块10连接，所述的移位寄存器1还与标记段标记检测及控 制模块2连接；所述的标记段标记检测及控制模块2通过控制总线3分别与所述的 SIZ标记段处理模块4、 COD标记段处理模块5、 QCD标记段处理模块6、 COC标 记段处理模块7、 QCC标记段处理模块8、 SOT标记段处理模块9和码流结束处理 模块10连接。本发明的优点在于1、 实现了硬件要求的JPEG2000色彩分量分离功能，有利于JPEG2000解压缩 的并行执行；2、 能够实时的完成JPEG2000色彩分量分离功能，而且不需要额外的存储资源, 可以嵌入到其他需要完成色彩分量分离的应用中；3、 适用于任意大小的JPEG2000码流，具有良好的可扩展性和可移植性。
图1为对色彩图像码流进行色彩分量分离的示意图； 图2为色彩码流中的主标头结构示意图；图3为主标头中的SIZ标记段的结构示意图；图4为主标头中的COD标记段的结构示意图；图5为主标头中的COC标记段的结构示意图； 图6为主标头中的QCC标记段的结构示意图； 图7为色彩分量中的Tile标头的结构示意图； 图8为SOT标记段的结构示意图；图9为本发明的色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离装置的示意图； 图10为本发明的色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离方法的流程图。图面说明1移位寄存器2标记段标记检测及控制模块3控制总线4SIZ标记段处理模块5COD标记段处理模块6QCD标记段处理模块7COC标记段处理模块8QCC标记段处理模块9SOT标记段处理模块10码流结束处理模块具体实施方式
下面结合附图和具体实施方式
对本发明作进一步的说明。在对本发明的色彩分量实时分离方法进行说明前，首先对JPEG2000标准中， 彩色图像的JPEG2000码流进行分析。如图1所示，彩色图像的JPEG2000码流由5 部分组成主标头、色彩分量0、色彩分量l、色彩分量2、码流结束标记。其中的 主标头包含了SOC、 SIZ、 COD、 QCD等标记段；三个色彩分量均包含了 Tile标头 和若干个编码数据包；码流结束标记表示一帧图像的压缩码流结束，固定为0xFFD9。 而分离后的单色彩码流由3部分构成主标头、色彩分量、码流结束标记。图l为 彩色图像的JPEG2000码流与单色彩码流在整体结构上的比较。由两种码流在结构 上的比较可知，本发明要实现色彩图像压縮码流中色彩分量的实时分离，需要完成 以下基本操作1、提取并修改主标头和色彩分量中Tile标头的有效信息；2、 拆分色彩分量；3、 补齐码流结束标记。如图2所示，根据JPEG2000标准，主标头中必须含有SOC、 SIZ、 COD、 QCD 标记段，可能含有COC、 QCC、 TLM、 PLM、 CRG、 COM标记段。在上述标记段 中，与解码相关的标记段为SOC、 SIZ、 COD、 QCD、 COC、 QCC标记段，因 此，在色彩分量分离时必须处理这6个标记段。对上述6个标记段进行分离应分别 满足以下条件a、 SOC标记段SOC标记段的内容保持不变，但应当复制成为3个单色彩分 量码流的SOC子段。b、 SIZ标记段SIZ标记段需要从含有3个色彩分量的结构修改成为仅含有一 个色彩分量的结构，并复制成为3个单色彩分量码流的SIZ子段。SIZ标记段的结 构如图3所示，其需要修改的内容为Uiz由47修改为41， C由3修改为l，并对 每个色彩分量仅保留其对应的B、 SV Se,。c、 COD标记段COD标记段需要将MC由1修改为0，然后复制成为3个单 色彩分量码流的COD子段。其示意图如图4所示。d、 QCD标记段保持不变，同时复制成为3个单色彩分量码流的QCD子段。e、 COC标记段COC标记段用于描述单个色彩分量的信息，因此在符合 JPEG2000标准的彩色图像码流中可能含有多个COC标记段，其处理方法如下首 先记录COC标记段中C值，然后根据C的值确定将当前的COC标记段复制给哪个 单色彩的码流，并在复制的同时修改C值为O。在输入的彩色图像码流中，C的值 为0、 1或2,分别对应第1 、第2和第3个单色彩分量，因此，假如记录到当前COC 标记段的C值为1 ，那么需要将当前的COC标记段复制到第2个单色彩分量的码流， 同时将C值改为0。由于在处理后，只包含有一个色彩分量，因此C的值固定为0。 COC标记段的示意图如图5所示。f、 QCC标记段QCC标记段的处理和COC标记段相同，需要根据记录得到的 C值，确定将当前的QCC标记段复制给哪个单色彩分量的码流，并修改C值为0， QCC标记段的示意图如图6所示。如图7所示，在JPEG2000标准码流的色彩分量的Tile标头中，必须含有SOT、 SOD标记段，可能含有TLM和COM标记段。其中与解码相关的标记段为SOT、 SOD标记段，为了处理方便，可以只处理SOT、 SOD标记段，其具体处理方法如
下A、 SOT标记段首先记录SOT标记段中iiP值，然后根据iTP的值确定将当前 的SOT标记段复制给哪个单色彩的码流，并在复制的同时修改iTP值为O， NTP,t值 修改为l。例如记录到当前SOT标记段的ixp值为1，那么需要将当前的SOT标 记段复制到第2个单色彩的码流，同时将iTP值改为O， NTP，t值改为l。 SOT标记段 的示意图如图8所示。B、 SOD标记段SOD标记段保持不变，复制成为3个单色彩分量码流的SOD 子段。拆分色彩分量时，编码数据包同样保持不变，复制成为相应单色彩分量码流的 编码数据包。码流结束标记的内容同样保持不变，复制成为3个单色彩分量码流的码流结束 标记。在上述描述的基础上，对本发明的色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离方法 进行说明。如图IO所示,本发明的色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离方法包含以下步骤步骤100、对输入的JPEG2000码流中检测SOC标记段和SIZ标记段的标记(固 定为0xFF4FFF51)，如果检测到，则标志着一帧码流的开始，把SOC标记段复制到 三个单色彩分量码流中，然后执行步骤200，否则继续检测；步骤200、对输入的码流进行SIZ标记段的处理，处理结束后，执行下一步；在处理SIZ标记段时，如前所述，需要修改色彩分量的结构，并改变标记段中 的内容。对SIZ标记段修改的具体实现可见前面的说明。步骤300、继续检测输入的码流。如果检测到COD标记段的标记，则执行下一 步；如果检测到QCD标记段的标记，则执行步骤500;如果检测到COC标记段的 标记，则执行步骤600;如果检测到QCC标记段的标记，则执行步骤700;如果检 测到SOT标记段的标记，则执行步骤800;如果检测到码流结束标记，则执行步骤 900;否则，则继续检测；步骤400、对输入的码流进行COD标记段的处理，处理完成后，重新执行步骤300;步骤500、对输入的码流进行QCD标记段的处理，处理完成后，重新执行步骤300;步骤600、对输入的码流进行COC标记段的处理，处理完成后，重新执行步骤300;步骤700、对输入的码流进行QCC标记段的处理，处理完成后，重新执行步骤300;步骤800、根据SOT标记段的Lsot和LTP的值，对输入的码流进行SOT标记 段、SOD标记段以及编码数据包进行处理，处理完成后，执行步骤300;在本步骤 中，由于SOT和SOD、编码数据包在输入码流结构上是连续的，而且SOT标记段 中含有SOT， TLM， COM, SOD和编码数据包的信息，所以在检测到SOT出现时， 可以将SOT和SOD标记段，编码数据包同时处理。步骤900、对输入的码流进行码流结束标记的处理，处理结束后，执行步骤100， 对新输入的码流作进一步的处理。在本实施例中，还提供了一种色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离装置，以 实现上述的色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离方法。如图9所示，本发明的色 彩图像压縮码流的色彩分量实时分离装置包括移位寄存器1,标记段标记检测及控 制模块2，控制总线3， SIZ标记段处理模块4， COD标记段处理模块5， QCD标记 段处理模块6， COC标记段处理模块7， QCC标记段处理模块8， SOT标记段处理 模块9和码流结束处理模块10。其中，移位寄存器1的输入端与外接的数据线连接， 接收JPEG2000色彩图像压縮码流，移位寄存器1的输出端分别与SIZ标记段处理 模块4、 COD标记段处理模块5、 QCD标记段处理模块6、 COC标记段处理模块7、 QCC标记段处理模块8、 SOT标记段处理模块9和码流结束处理模块10连接，移 位寄存器1还与标记段标记检测及控制模块2连接；标记段标记检测及控制模块2 通过控制总线3分别与SIZ标记段处理模块4、 COD标记段处理模块5、 QCD标记 段处理模块6、 COC标记段处理模块7、 QCC标记段处理模块8、 SOT标记段处理 模块9和码流结束处理模块10连接。移位寄存器.l接收含有3个色彩分量的输入码流，通过移位操作将输入的码流 缓存，以便于其它各个模块使用。标记段标记检测及控制模块2对移位寄存器1的内容进行检测，每当有新的数 据进入移位寄存器1时，该模块就检测移位寄存器1的内容，并判断是否有合法的 标记出现。如果出现了合法的标记，那么该模块就通过控制总线3控制相应的处理模块开始工作，对随后进入移位寄存器的码流执行分离操作，产生单色彩分量的输 出码流。控制总线3传递标记段标记检测及控制模块2发送给其它各个处理模块的控制倍息oSIZ标记段处理模块4对移位寄存器1的内容执行SIZ标记段的分离操作。 COD标记段处理模块5对移位寄存器1的内容执行COD标记段的分离操作。 QCD标记段处理模块6对移位寄存器1的内容执行QCD标记段的分离操作。 COC标记段处理模块7对移位寄存器1的内容执行COC标记段的分离操作。 QCC标记段处理模块8对移位寄存器1的内容执行QCC标记段的分离操作。 SOT标记段处理模块9对移位寄存器内容执行SOT标记段、SOD标记段和编 码数据包的分离操作。码流结束处理模块10为单色彩分量码流补齐码流结束标记。 本发明的色彩图像压缩码流的色彩分量实时分离装置是在大规模集成电路上 实现的。利用本发明的装置，在对压縮码流做色彩分量实时分离时，不仅不需要存 储相关数据，还能够在码流输入的同时进行色彩分量分离和输出，具有很高的实时 性；而且，本发明的装置为每个标记段设计了一个处理模块，具有很好的扩展性， 对新的需要处理的标记段，只需要添加其相应的处理模块就可以了，不需要改动已 有的模块。因此，本发明的色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离装置具有实时性 高和扩展性好的特点。
权利要求
1. 一种色彩图像压缩码流的色彩分量实时分离方法，包括以下步骤步骤100)、输入JPEG2000码流，对输入的码流检测SOC标记段和SIZ标记段的标记，如果检测到，则标志着一帧码流的开始，把SOC标记段复制到三个单色彩分量码流中，然后执行步骤200)，否则继续检测；步骤200)、对输入的码流进行SIZ标记段的处理，处理结束后，执行下一步；步骤300)、继续检测输入的码流，如果检测到COD标记段的标记，则执行下一步；如果检测到QCD标记段的标记，则执行步骤500)；如果检测到COC标记段的标记，则执行步骤600)；如果检测到QCC标记段的标记，则执行步骤700)；如果检测到SOT标记段的标记，则执行步骤800)；如果检测到码流结束标记，则执行步骤900)；否则，则继续检测；步骤400)、对输入的码流进行COD标记段的处理，处理完成后，重新执行步骤300)；步骤500)、对输入的码流进行QCD标记段的处理，处理完成后，重新执行步骤300)；步骤600)、对输入的码流进行COC标记段的处理，处理完成后，重新执行步骤300)；步骤700)、对输入的码流进行QCC标记段的处理，处理完成后，重新执行步骤300)；步骤800)、根据SOT标记段的LSOT和LTP的值，对输入的码流进行SOT标记段、SOD标记段以及编码数据包进行处理，处理完成后，执行步骤300)；步骤900)、对输入的码流进行码流结束标记的处理，处理结束后，执行步骤100)，对新输入的码流作进一步的处理。
2、 根据权利要求1所述的色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离方法，其特征 在于，在所述的步骤200)中，所述的对输入的码流进行SIZ标记段的处理包括 将SIZ标记段中含有3个色彩分量的结构修改成为仅含有一个色彩分量的结构，并 复制成为3个单色彩分量码流的SIZ子段；对SIZ标记段结构的修改为L&由47 修改为41， C由3修改为l，并对每个色彩分量仅保留其对应的B、 Se2、 S、。
3、 根据权利要求1所述的色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离方法，其特征在于，在所述的步骤400)中，所述的对输入的码流进行COD标记段的处理包括 将标记段中的MC由1修改为0，然后复制成为3个单色彩分量码流的COD子段。
4、 根据权利要求1所述的色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离方法，其特征 在于，在所述的步骤500)中，所述的对输入的码流进行QCD标记段的处理包括 QCD标记段的内容保持不变，同时复制成为3个单色彩分量码流的QCD子段。
5、 根据权利要求1所述的色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离方法，其特征 在于，在所述的步骤600)中，所述的对输入的码流进行COC标记段的处理包括 首先记录COC标记段中的C值，然后根据C的值确定将当前的COC标记段复制给 哪个单色彩的码流，并在复制的同时修改C值为O。
6、 根据权利要求1所述的色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离方法，其特征 在于，在所述的步骤700)中，所述的对输入的码流进行QCC标记段的处理包括 记录QCC标记段中的C值，确定将当前的QCC标记段复制给哪个单色彩分量的码 流，并修改C值为O。
7、 根据权利要求1所述的色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离方法，其特征 在于，在所述的步骤800)中，所述的对SOT标记段的处理包括首先记录SOT 标记段中iw值，然后根据iiP的值确定将当前的SOT标记段复制给哪个单色彩的码 流，并在复制的同时修改iTP值为O， NTP,t值修改为l。
8、 根据权利要求1所述的色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离方法，其特征 在于，在所述的步骤800)中，所述的对SOD标记段的处理包括SOD标记段保持 不变，复制成为3个单色彩分量码流的SOD子段。
9、 一种采用权利要求1所述的色彩图像压縮码流的色彩分量实时分离方法的装 置，其特征在于，包括移位寄存器(1)，标记段标记检测及控制模块(2)，控制总 线(3), SIZ标记段处理模块(4)， COD标记段处理模块(5)， QCD标记段处理模 块(6)， COC标记段处理模块(7)， QCC标记段处理模块(8)， SOT标记段处理 模块(9)和码流结束处理模块(10);其中，所述的移位寄存器(1)的输入端与外接的数据线连接，所述移位寄存器 (1)的输出端分别与所述的SIZ标记段处理模块(4)、 COD标记段处理模块(5)、 QCD标记段处理模块(6)、 COC标记段处理模块(7)、 QCC标记段处理模块(8)、 SOT标记段处理模块(9)和码流结束处理模块(10)连接，所述的移位寄存器(1) 还与标记段标记检测及控制模块(2)连接；所述的标记段标记检测及控制模块(2) 通过控制总线(3)分别与所述的SIZ标记段处理模块(4)、 COD标记段处理模块 (5)、 QCD标记段处理模块(6)、 COC标记段处理模块(7)、 QCC标记段处理模 块(8)、 SOT标记段处理模块(9)和码流结束处理模块(10)连接。
全文摘要
本发明公开了一种色彩图像压缩码流的色彩分量实时分离方法，包括对输入的码流检测SOC标记段和SIZ标记段的标记，检测到后开始分离码流中的色彩分量；对码流中的不同标记段作不同的处理，收到码流结束标记后，结束色彩分量的实时分离操作。本发明还公开了一种色彩分量实时分离装置，包括移位寄存器，标记段标记检测及控制模块，控制总线，SIZ标记段处理模块，COD标记段处理模块，QCD标记段处理模块，COC标记段处理模块，QCC标记段处理模块，SOT标记段处理模块和码流结束处理模块。本发明实现了硬件要求的JPEG2000色彩分量分离功能，有利于JPEG2000解压缩的并行执行；具有良好的可扩展性和可移植性。
文档编号G06T9/00GK101211461SQ200610171510
公开日2008年7月2日 申请日期2006年12月30日 优先权日2006年12月30日
发明者玲 李, 王贞松, 勐 郭 申请人:中国科学院计算技术研究所