用以压缩图像数据的装置及方法

文档序号:7917161阅读:318来源:国知局
专利名称:用以压缩图像数据的装置及方法
技术领域
本发明是有关于图像处理,特别是有关图像压缩的装置和方法。
背景技术
数字图像应用的快速发展,包括小规模出版业,多媒体、视讯会议、及
高清晰度电视(HDTV)等,增加了对于有效率且标准化的图像压缩技术的需 要。若没有图像压缩,则图像的传输所耗用的频宽可能是许多应用无法支援 的。因此,压缩图像的方法已成为许多研究发表的主题。图像压缩方法将由 2次元像素阵列的图像转换为一序列的位元,并透过传输连线传送之。每一 个像素表示该图像在一特定位置的强度。该传输连线可以为一般的电话线。
考虑一图像,其包含一照片的灰阶显示,解析度为1000 x 1000线。每一 个像素通常包含8位元,其是用以编码该照片上一个对应点的可能的2%个 强度阶层。因此,若没有压缩,则该照片的传输必须要在通讯连线上传送8 百万位元。 一般的电话线每秒可以传送约9600位元;因此上述照片的传送会 耗费10分钟以上。这样的传输时间是无法接受的。
因此,需要有图像压缩系统来减少传送时间。就本领域技术人员而言, 应该也可知图像压缩系统也可以应用图像储存系统中,以减少储存图像时需 要的存储器空间。
图像压缩通常需要执行2个步骤。在第l步骤中,该图像被转换成一新 的表示方式,其中相邻像素之间的关联被降低。此转换通常为完全可逆,亦 即,在此阶段并未损失任何信息。要表现转换后图像所需要的数据位元数, 至少和表现该原始图像所需的数据位元数相同。该转换的目的在于提供一图
像表示其更适合已知的压缩方法。
在第2步骤(称之为量化)中,转换后图像中的每一个像素都被一值所 取代,平均言之,相较于原始像素值,其以较少位元表示。通常,原始灰阶 -故一新的灰阶取^^,其阶级(st印)4交4且而可以用4交少位元表示。该新的灰 阶通常具有层级(level ),其中不同阶级的大小不同。该新的灰阶是从该转换后图像的像素值的统计分布中计算得出。
离散余弦变换(DCT, Discrete Cosine Transform)已知为转换方法中的 一种基本技术。为了分析如图像的二维(2D)信号,吾人需要2D版本的DCT。 DCT分别针对16x16区块的图像中的8x8区块执行,而不是将整个图像一起 转换。但是,因为其尺寸的限制,硬件实施时需要有数个行緩冲器,以同时 参照8行或16行的图像。例如,要转换一个8x8区块则需要7个行緩沖器, 用以暂时储存该图像的另外7行像素值。因为对行緩沖器的需要,以DCT为 基础的图像压缩的实施成本难以降低。

发明内容
本发明提供一种用以压缩图像数据的装置,该图像数据具有包含数据长 度的像素阵列。该装置包括 一重新排列单元、 一转换器、 一量化器、 一编 码器。该重新排列单元转换该阵列以形成具有一标记值的一重排区块。该转 换器依据一预定转换,取得该重排区块的转换系数。该量化器将该转换系数 量化。该编码器依据一预定编码方法,藉由将该已量化的转换系数及该标记 值编码,以产生一结果数据。
本发明另提供一种用以压缩图像数据的方法,该图像数据具有包含数据 长度的像素阵列。首先,藉由一重新排列单元,转换该阵列以形成具有一标 记值的一重排区块。继之,藉由一转换器,依据一预定转换,取得该重排区 块的转换系数。然后,藉由一量化器,将该转换系数量化。最后,藉由一编 码器,依据一预定编码方法,将该已量化的转换系数及该标记值编码,以产 生一结果数据。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂,下文特举 出较佳实施例,并配合附图,作详细说明如下


图1A显示依据本发明实施例中重新排列一 1x16阵列R以形成一 4x4阵 列B的示意图。
图1B显示依据本发明实施例中重新排列一 2x8阵列R以形成一 "4阵列 B的示意图。
图2显示依据本发明实施例的用以压缩具有一像素阵列的图像数据的装置200的示意图。
图3显示依据本发明实施例的用以压缩具有一像素阵列的图像数据的方 法的流程图。
主要元件符号说明
装置~ 200;
重新排列单元 210;
转换器 230;
量化器 250;
编码器 270;
候选者产生器 215;
选择器~217。
具体实施例方式
为了减少以转换为基础的图像压缩所需要的行緩冲器的数量,而非以一 区块一 区块的方式执行图像数据的转换,而提供一个用于阵列转换的方法。 一图像数据包含一个二维的像素阵列,其配置为m行(rows)及n2列 (columns)。为了取得该图像数据的转换系数,将一个具有n2像素的阵列 重新排列,以形成配置为"x"的二维阵列,其中该阵列的尺寸小于n。但是, 将该阵列重新排列以形成一区块可能会增加该图像中高频的部分。因此,从 该阵列重新排列成该区块可能会图像压缩率的结果。
图1A显示依据本发明实施例中重新排列一 1x16阵列R以形成一 4x4阵 列B的示意图。为了保有阵列R的空间关系并形成一个4x4区块,以减少因 为重新排列而造成的高频,将阵列R平均分割为次阵列SR「SR4,其中每一个 次阵列为lx4阵列。而且,次阵列SR「SR4以不同的次序配置以形成多个候选 区块CB「CB4。例如,CBi的行次序可以为SRh SR2、 SR3、 SR4,而CB;的行次序 可以为SR4、 SR3、 SR2、 Sfd等。候选区块CBrCB4中高频信号最少的,则被选 为阵列R的区块B。每一个候选区块的频率可以依据每个候选区块中任何两 个相邻元素来计算。并且,产生对应于区块B的一标记值,以记录该次阵列 在区块B中的次序。在将阵列R转换形成区块B之后,可以藉由在区块B中 执行转换以取得阵列R的转换系数。载具有一个二维的像素阵列的图像数据中,可以分别取得每一个阵列的转换系数。因此,在上述图像压缩方法中, 不需要有行緩冲器。
依据另一实施例,图1B显示依据本发明实施例中重新排列一 2x8阵列R 以形成一 4x4阵列B的示意图。为了保有阵列R的空间关系并形成一个4x4区 块,以减少因为重新排列而造成的高频,将阵列R平均分割为次阵列SRrSR2, 其中每一个次阵列为2x4阵列。而且,次阵列SRrSR2以不同的次序配置以形 成多个候选区块CB「CB2。例如,CB,的行次序可以为SRi、 SR2,而CB2的行次 序可以为SR2、 SRi等。候选区块CB「CB2中高频信号最少的,则被选为阵列R 的区块B。每一个候选区块的频率可以依据每个候选区块中任何两个相邻元 素来计算。并且,产生对应于区块B的一标记值,以记录该次阵列在区块B 中的次序。在将阵列R转换形成区块B之后,可以藉由在区块B中执行转换 以取得阵列R的转换系数。载具有一个二维的像素阵列的图像数据中,可以 分别取得每一个阵列的转换系数。因此,在上述图像压缩方法中,只需要有 1个行緩冲器来读取该图像数据的2行以形成一个4x4的区块。同样地,在 上述图像压缩方法中,只需要有7个行緩冲器来读取该图像数据的8行以形 成一个16x16的区块。
图2显示依据本发明实施例的用以压缩具有一像素阵列的图像数据的装 置200的示意图。装置200包括一重新排列单元210、 一转换器230、 一量化 器250及一编码器270。重新排列单元210更包括一候选者产生器215及一 选择器217。
首先,重新排列单元210接收一图像数据输入,其具有包含数据长度n2 的像素阵列,并将该阵列转换以形成一重排区块。在重新排列单元210,候 选者产生器215藉由将该阵列平均分割为n个次阵列,产生配置为多行及列 的多个候选区块。每个次阵列的长度为n,且重新排列单元210依据不同的 次阵列次序,将该次阵列配置到每个候选区块中的行中。继之,选择器217 依据在每一个候选区块中任何两个相邻单元的差异而计算每个候选区块的差 异。选择器217依据该差异,选取该候选区块中高频最少的作为该阵列的该 重排区块,并产生该重排区块的该标记值以记录该次阵列在该重排区块中的 该次序。在决定了该阵列的重排区块后,转换器230接收该重排区块,并在 该重排区块执行DCT,以取得该阵列的转换系数,其中DCT可以用任何其他 的基于该重排区块的转换取代。继之,量化器250将该转换系数量化。最后,编码器270将该已量化的转换系数及该标记值编码,以产生一结果数据。
图3显示依据本发明实施例的用以压缩具有数据长度W的一像素阵列的 图像数据的方法的流程图。首先,藉由重新排列单元210,转换该阵列以形 成具有一标记值的一重排区块(S1)。该阵列被平均分割为n个次阵列,以将 该阵列重新排列以形成该重排区块(Sll)。因此,该次阵列的长度为n。继之, 由候选者产生器215,依据多个预定次序,将该次阵列配置到每一个候选区 块的该行中,以产生配置为多行及列的多个候选区块(S12)。因此,每一个候 选区块对应于该预定次序中之一者。计算在每一个候选区块中任何两个相邻 单元的差异,以计算每个候选区块的差异,并从该候选区块中决定该重排区 块(S13)。继之,由选择器217,依据该差异,从该候选区块中选取该重排区 块,并产生一标记值以记录该次阵列在该重排区块中的该次序(S14)。继之, 藉由转换器230,依据一预定的转换(例如DCT),以取得该重排区块的转换 系数(S2)。继之,藉由量化器250,将该转换系数量化(S3)。最后,藉由编 码器270, ^l据一预定的编码方法(例如熵编码),将该已量化的转换系数 及该标记值编码,以产生一结果数据(S4)。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上,然其并非用以限定本发明,任何 本领域的技术人员,在不脱离本发明的精神和范围内,当可作些许的更动与 润饰,因此本发明的保护范围当视后附的权利要求书所界定者为准。
权利要求
1. 一种用以压缩图像数据的装置,该图像数据具有包含数据长度的像素阵列,其包括一重新排列单元,其转换该阵列以形成具有一标记值的一重排区块;一转换器,其依据一预定转换,取得该重排区块的转换系数;一量化器,将该转换系数量化;以及一编码器,依据一预定编码方法,藉由将该已量化的转换系数及该标记值编码,以产生一结果数据。
2. 如权利要求1所述的用以压缩图像数据的装置,其中该重新排列单元 包括一候选者产生器,其产生配置为多行及列的多个候选区块,其系藉由将 该阵列平均分割为多个次阵列,并依据多个预定次序,将该次阵列配置到每 一个候选区块的该行中,其中每一个候选区块对应于该预定次序中之一者; 以及一选择器,其选取该候选区块中之一者为该重排区块,并产生该重排区 块的该标记值以记录该次阵列在该重排区块中的该次序。
3. 如权利要求2所述的用以压缩图像数据的装置,其中该选择器更计算 该候选区块的差异,并依据该差异选取该重排区块。
4. 如权利要求3所述的用以压缩图像数据的装置,其中该候选区块的该 差异是依据在每一个候选区块中任何两个相邻单元的差异而计算。
5. 如权利要求1所述的用以压缩图像数据的装置,其中该预定转换为离 散余弦变4奐(DCT, Discrete Cosine Transform)。
6. 如权利要求1所述的用以压缩图像数据的装置,其中该预定编码方法 为熵编码。
7. —种用以压缩图像数据的方法,该图像数据具有包含数据长度的像素 阵列,其包括藉由一重新排列单元,转换该阵列以形成具有一标记值的一重排区块; 藉由一转换器,依据一预定转换,取得该重排区块的转换系数; 藉由一量化器,将该转换系数量化;以及藉由一编码器,依据一预定编码方法,将该已量化的转换系数及该标记值编码,以产生一结果数据。
8. 如权利要求7所述的用以压缩图像数据的方法,其中转换该阵列以形 成该重排区块的步骤包含将该阵列平均分割为多个次阵列;依据多个预定次序,将该次阵列配置到每一个候选区块的该行中,以产 生配置为多行及列的多个候选区块,其中每一个候选区块对应于该预定次序 中之一者;及选取该候选区块中之一者为该重排区块,并产生该重排区块的该标记值 以记录该次阵列在该重排区块中的该次序。
9. 如权利要求8所述的用以压缩图像数据的方法,更计算该候选区块的 差异,并依据该差异选取该重排区块。
10. 如权利要求9所述的用以压缩图像数据的方法,其中该候选区块的该差异是依据在每一个候选区块中任何两个相邻单元的差异而计算。
11. 如权利要求7所述的用以压缩图像数据的方法,其中该预定转换为离 散余弦变才奐(DCT, Discrete Cosine Transform)。
12. 如权利要求7所述的用以压缩图像数据的方法,其中该预定编码方法 为熵编码。
全文摘要
一种用以压缩图像数据的装置,该图像数据具有包含数据长度的像素阵列。该装置包括一重新排列单元、一转换器、一量化器、一编码器。该重新排列单元转换该阵列以形成具有一标记值的一重排区块。该转换器依据一预定转换,取得该重排区块的转换系数。该量化器将该转换系数量化。该编码器依据一预定编码方法,藉由将该已量化的转换系数及该标记值编码,以产生一结果数据。
文档编号H04N7/26GK101415119SQ20081013371
公开日2009年4月22日 申请日期2008年7月25日 优先权日2007年10月15日
发明者张芳甄 申请人:奇景光电股份有限公司
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