专利名称：影像数据的压缩方法以及装置的制作方法
技术领域：
本项发明中涉及到的是，针对影像内关系区域的特定模式信息，利用依据与概率性分布的马氏距离计算方法，事先计算与特定模式相对应的DCT值，并且构成表格，然后实际影像压缩时，无须额外的DCT演算过程，也可以进行压缩的影像数据压缩方法以及装置。
背景技术：
适用于影像数据压缩的最具代表性的压缩方式是MPEG压缩方式，其压缩过程中需要最多演算的是，计算与以前影像之间相关度的运动探索过程和离散余弦变换(Discrete cosine transform，简称DCT)演算。
特别是在演算过程中占据最大部分的DCT演算，对有效的数据传送形成了防碍要素；因此人们为了提高计算速度，持续着相关研究。
上述DCT是，将用灰度和色差表现的影像信号变换成空间上频率区域的方法，同样是一种MPEG、H.263等国际标准规格中适用于影像压缩、恢复操作中的方法。
DCT演算是以被称为块的64个像素(pixel)作为一个单位形成的。就是说，把一个画面分割成多数个块，然后再对每个块反复进行DCT演算，以此计算出DCT系数。可以在解码器的IDCT中，将从编码器接收到的DCT系数恢复为原来的像素值。
但是，影像系统的性能与每秒可处理(符号化、解密)的画面数有关；每秒可处理的画面数越多，其画质更加柔和和自然。因此，为了提高影像压缩系统的性能，必须要缩短处理时间中占据大部分时间的DCT演算时间；并且为了减少所耗电力，必须要缩小DCT端的消耗电力。
下面参照附图，对现有影响系统中的影像压缩装置进行说明。
图1是现有影像压缩装置的构成概略模块图。
参照图1，影像压缩装置由DCT装置100、量子化装置110、VLC装置120组成。
上述DCT装置100接收动影像数码数据(数码序列号)，并进行宏块单位的动向追踪以及补偿，并且对该结果执行DCT。就是说，DCT装置100将一个画面分割成多数个块，并且对每个块执行DCT演算，由此计算出DCT系数。
上述量子化装置110在DCT装置100中，对已DCT的系数进行量子化处理。
上述VLC装置120对上述已量子化的DCT系数，执行可变长度编码(Variable Length Coding；VLC)，将其符号化。
下面对具有上述结构的影像压缩装置工作原理进行说明。
上述DCT装置100通过二维轴变换除去其数据的相关性；为此，先将影像划分为块单位，然后根据DCT方式对每个块进行轴变换处理。这样被轴变换的数据具有向一侧方向(低域方向)聚集的倾向；上述量子化装置110只对上述聚集的数据，以所定量子化间隔进行量子化处理，并输出到可变长度编码(Variable Length Coding；VLC)装置120。
上述VLC装置120将经常出现的值表示为少数比特，而将偶尔出现的值表示为多数比特，以此减少整体比特数。
但是，这种现有影像数据计算过程中，占据最大部分的DCT演算成为了防碍有效数据传送的问题点。
发明内容因此，本项发明的目的就是，减少影像压缩过程中所需的计算量，提供能够适用于实时影像通话或者计算能力比较少的移动设备的影像数据压缩方法以及装置。
为了达到上述目的，本项发明提供的影像数据压缩方法要经过以下工作过程对关心影像的各块颜色信息平均值，利用马氏距离检测出索引模式；然后计算出上述索引模式的DCT系数，并且以匹配于各索引模式的DCT系数构成模式DCT表格；待接收到影像数据，从上述模式DCT表格中提取与上述影像数据的颜色信息相对应的索引模式，接着再提取出相应DCT系数；然后，利用上述提取出的DCT系数，执行量子化和符号化处理。
针对关心影像的各块颜色信息平均值，利用马氏距离检测索引模式的过程中，首先要计算关心影像的每个画素块颜色信息平均值，然后对上述颜色信息平均值计算马氏距离；接着，判断上述马氏距离是否在事先制定临界值范围之内；上述判断结果，上述马氏距离在事先制定临界值范围之内，将相应颜色信息认定为索引模式。
上述马氏距离可以利用(Xi-Yi)TS-1(Xi-Yi)计算。
从本项发明的另一个侧面来看上述影像数据压缩方法还具有以下特点接收影像数据后，将上述影像数据分割为画素块，并且提取每个画素块的颜色信息；接着，从事先保存的模式DCT表格中提取与上述颜色信息相对应的DCT系数；然后利用上述已提取的DCT系数进行量子化处理，并且对上述已量子化的DCT系数通过可变长度编码进行符号化处理。
从本项发明的又另外一个侧面来看，上述影像数据压缩装置由以下几个部件组成匹配有有关关心区域索引模式DCT系数的模式DCT表格；接收影像数据后，以宏块为单位进行分割，并提取每个块的颜色信息，而且从上述DCT系数表格中提取与上述颜色信息相对应DCT系数的DCT系数提取装置；在上述DCT系数提取装置中，对已提取的DCT系数进行量子化处理的量子化装置；通过可变长度编码，对上述已量子化DCT系数进行符号化处理的VLC装置。
上述模式DCT表格由输入影像颜色信息的各平均值形成，其输出值则由64个DCT系数计算出来的。正如前面所讲述的，本项发明提供了，通过单纯的表格匹配，就可以计算出DCT系数，并且可以广泛应用于需要实时计算的影像压缩领域中的影像数据压缩方法以及装置。
另外，本项发明中的影像数据压缩方法以及装置，其简单的构成采用了特定模块硬件芯片形式，因此适合大量生产。
还有，本项发明中的影像数据压缩方法以及装置中，马氏距离计算是能够准确分类人脸等具有正规分布特性影像的方法，因此非常适合于实时影像通话终端机等产品中。
图1是现有影像压缩装置的构成概略模块图；图2是本项发明实例中影像压缩装置的构成概略模块图；图3是显示本项发明实例中影像压缩方法的流程图；图4是显示本项发明实例中影像数据压缩方法的流程图；图5是本项发明实例中DCT系数提取方法的显示图；图6是本项发明实例中模式DCT表格构成方法的显示图。
具体实施方式下面参照附图，对本项发明的实例进行详细说明。
图2是显示本项发明实例中影像压缩装置的概略构成模块图。
参照图2，影像压缩装置由模式DCT表格200、DCT系数提取装置210、量子化装置220、VLC装置230组成。
上述模式DCT表格200中匹配有关心区域模式索引的DCT系数。就是说，关于实际输入影像颜色信息(Y，Cb，Cr)的各平均值是，通过具有三维索引的模式DCT表格200的输入形成，其输出值是通过64个DCT系数计算出来的。参照图5，对上述DCT系数表格200进行详细的说明。
上述DCT系数提取装置210将接收到的动影像数码数据(数码序列号)以宏块为单位进行分割后，提取每块的颜色信息(Y，Cb，Cr)。然后，上述DCT系数提取装置210从上述DCT系数表格200中提取对应于上述颜色信息的DCT系数。
上述量子化装置220对上述DCT系数提取装置210提取出来的DCT系数，进行量子化处理。
上述VLC装置230通过可变长度编码(Variable Length Coding；VLC)对上述已量子化DCT系数，进行符号化处理。
图3是显示本项发明实例中影响压缩方法的流程图。
参照图3，用户针对关心影像的各块颜色信息平均值，利用马氏距离检测出索引模式(步骤S300)。下面参照图6，对上述索引模式的检测方法，进行详细的说明。
执行完步骤300后，用户针对上述已检测索引模式，计算DCT系数；并且匹配于各索引模式的DCT系数，构成模式DCT表格(步骤S302)。
通过上述过程构成的模式DCT表格保存在影像压缩装置中。
上述索引模式的检测和DCT系数的计算，可以通过与影像压缩装置不同的其他设备完成。
一旦构成模式DCT表格，影像压缩装置对接收到的影像数据进行压缩处理。
上述影像压缩装置接收到影像数据后(步骤S304)，从上述模式DCT表格中提取与上述影像数据相对应的索引模式(步骤S306)。
就是说，上述影像压缩装置接收到影像数据后，将上述接收到的影像数据分割为多数个画素块，然后提取每个画素块的颜色信息；接着从模式DCT表格中提取与上述颜色信息相对应的索引模式。
完成步骤306后，上述影像压缩装置就会提取与上述索引模式相对应的DCT系数(步骤S308)。
完成步骤308后，上述影像压缩装置就会利用上述已提取的DCT系数，进行量子化和符号化处理(步骤S310)。
通过上述过程，影像数据被压缩。
图4是显示本项发明实例中影像数据压缩方法的流程图；图5是本项发明实例中DCT系数提取方法的显示图。
参照图4，影像压缩装置接收到影像数据后(步骤S400)，将上述接收到的影像数据分割为多数个画素块，然后提取每个画素块的颜色信息(步骤S402)完成步骤402后，上述影像压缩装置从模式DCT表格中提取与上述颜色信息相对应的DCT系数(步骤S404)。
下面参照图5，对从上述模式DCT表格中提取DCT系数的方法进行说明。
参照图5，一旦提取到有关输入影像的颜色信息，上述影像压缩装置就会判断模式DCT表格中是否存在与上述已提取颜色信息相对应的索引模式。上述判断结果，模式DCT表格中存在与上述已提取的颜色信息相对应的索引模式，上述影像压缩装置就会提取与相关索引模式对应的DCT系数。
完成步骤404后，上述影像压缩装置利用上述已提取的DCT系数进行量子化处理(步骤S406)；并且通过可变长度编码对上述已量子化DCT系数进行符号化处理(步骤S408)。
正如前面所述，影像数据压缩方法是一种对影像内关心区域的前期处理过程，也可以适用到实际影像分割等区域中。
图6是本项发明实例中模式DCT表格构成方法的显示图。
参照图6，计算关心区域的颜色信息平均值(步骤S600)。
然后，利用数学式1计算有关上述颜色信息(Y，Cb，Cr)平均值的马氏距离(M)(步骤S602)。
数学式1M(Xi-Yi)TS-1(Xi-Yi)在这里上述Xi是Y，Cb，Cr的平均值，上述Yi是关心区域的平均值，S-1是关心区域的协方差矩阵，T代表的是转换距阵。
在上述步骤602中一旦计算出马氏距离，就会判断上述马氏距离是不是在事先制定临界值范围之内(步骤S604)。
步骤604的判断结果，上述马氏距离在事先制定临界值范围之内时，将相关颜色信息认定为索引模式(步骤S606)。
然后利用认定为上述索引模式的颜色信息，计算DCT系数(步骤S608)。这样，由匹配于各模式索引的DCT系数构成模式DCT表格。
就是说，通过适用于马氏距离计算的事先计算过程，计算影像内关心区域的颜色分布。然后，将实际输入影像的Y，Cb，Cr平均值输入到马氏距离计算中，并且只选取属于一定马氏距离范围之内的平均值，认定为关心区域的模式。通过是上述过程计算关心区域模式的DCT系数，然后用匹配于各模式的DCT系数构成模式DCT表格。
以影像电话机为例，用户所关心的区域是脸部区域，而构成脸部的颜色信息，由皮肤颜色和头发颜色等不同颜色构成相关模式；事先计算上述这些信息，并且应用为表格的索引，构成模式DCT表格。模式DCT表格事先计算每个索引的DCT系数，并且将其作为表格值；因此在实时压缩时，DCT演算无须经过演算过程直接通过表格匹配得出结果。
通过上述的说明内容，相关工作人员完全可以在不偏离本项发明技术思想的范围内，进行多样的变更以及修改。
因此，本项发明的技术性范围并不局限于说明书上的内容，必须要根据权利范围来确定其技术性范围。
权利要求
1.影像数据压缩方法，包括步骤一，对关心影像的各块颜色信息平均值，利用马氏距离检测出索引模式；步骤二，计算出上述索引模式的离散余弦变换系数，并且以匹配于各索引模式的离散余弦变换系数构成模式离散余弦变换表格；步骤三，待接收到影像数据，从上述模式离散余弦变换表格中提取与上述影像数据的颜色信息相对应的索引模式，接着再提取出相应离散余弦变换系数；步骤四，利用上述提取出的离散余弦变换系数，执行量子化和符号化处理。
2.如权利要求1所述的影像数据压缩方法，其特征在于针对关心影像的各块颜色信息平均值，利用马氏距离检测索引模式的步骤要分以下几个步骤进行步骤一，计算关心影像的每个画素块颜色信息平均值；步骤二，对上述颜色信息平均值计算马氏距离；步骤三，判断上述马氏距离是否在事先制定临界值范围之内；步骤四，上述判断结果，上述马氏距离在事先制定临界值范围之内，将相应颜色信息认定为索引模式。
3.如权利要求1所述的影像数据压缩方法，其特征在于上述马氏距离可以利用(Xi-Yi)TS-1(Xi-Yi)计算。
4.影像数据压缩方法，包括步骤一，接收影像数据后，将上述影像数据分割为画素块，并且提取每个画素块的颜色信息；步骤二，从事先保存的模式离散余弦变换表格中提取与上述颜色信息相对应的离散余弦变换系数；步骤三，利用上述已提取的离散余弦变换系数进行量子化处理，并且对上述已量子化的离散余弦变换系数通过可变长度编码进行符号化处理。
5.影像数据压缩装置，包括匹配有有关关心区域索引模式离散余弦变换系数的模式离散余弦变换表格；接收影像数据后，以宏块为单位进行分割，并提取每个块的颜色信息，而且从上述离散余弦变换系数表格中提取与上述颜色信息相对应离散余弦变换系数的离散余弦变换系数提取装置；在上述离散余弦变换系数提取装置中，对已提取的离散余弦变换系数进行量子化处理的量子化装置；通过可变长度编码，对上述已量子化离散余弦变换系数进行符号化处理的可变长度编码装置。
6.如权利要求5所述的影像数据压缩装置，其特征在于上述模式离散余弦变换表格由输入影像颜色信息的各平均值形成，其输出值则由64个离散余弦变换系数计算出来的。
全文摘要
本项发明中涉及到的是影像数据压缩方法以及装置，其工作原理如下对关心影像的各块颜色信息平均值，利用马氏距离检测出索引模式；然后计算出上述索引模式的DCT系数，并且以匹配于各索引模式的DCT系数构成模式DCT表格；待接收到影像数据，从上述模式DCT表格中提取与上述影像数据的颜色信息相对应的索引模式，接着再提取出相应DCT系数；然后，利用上述提取出的DCT系数，执行量子化和符号化处理；由于单纯通过表格匹配就可以计算出DCT系数，因此需要实时计算的影像压缩领域中可广泛适用。
文档编号H04N7/26GK1753496SQ20041005162
公开日2006年3月29日 申请日期2004年9月22日 优先权日2004年9月22日
发明者金庾浩 申请人:乐金电子(惠州)有限公司