在离散余弦变换域中以任意比率对图像大小进行调整的制作方法

专利名称：在离散余弦变换域中以任意比率对图像大小进行调整的制作方法
技术领域：
本发明通常涉及图像或视频帧压缩。更具体来讲，本发明涉及在频域 中以任意比率调整图像的大小。
背景技术：
源图像或视频帧的空间分辨率经常大于手持设备的屏幕尺寸。因此， 通常在服务供应商的服务器端执行用空间分辨率下采样把图像规模縮小 或进行视频代码转换，以减少源图像或视频帧的空间分辨率使其符合终端 设备的显示屏幕。调整图像或视频帧的大小通常在像素或空间域中通过后
面有下采样处理的低通滤波操作来执行。然而，对于JPEG图像，以及根 据通用的标准，诸如H.26x系列标准和MPEG-x系列标准已格式化的视频 帧，图像和视频帧已经处于频域中的压縮格式并且已经调整大小的JPEG 图像或视频帧必须以它们压縮后的格式传输。因而，对这种压縮图像或视 频帧进行空间域调整大小要求图像被完全解码到像素域中，通过低通滤 波、下采样和再压縮来调整大小。尽管有效，但由于它的高计算成本这种 强制法不是所希望的。
通过在频域中调整图像大小，计算复杂性能够得到减少，例如由 Young Secv Park等公开的"Arbitrary-ratio image resizing using fast DCT of composite length for a DCT based transcoder"， "IEEE Transactions On Image Processing", IEEE，美国，第15巻，第2期，2006年2月2日， 第494到500页。 一些建议的方法使用过滤矩阵，它的条目取决于离散余 弦变换(DCT)基函数。然而，这些方法仅仅为调整图像大小2次幂或一 些特定的比率而设计。在实际应用中，因为空间分辨率，或源图像的维度 是任意的，所以需要任意的调整大小比率。
也已经提供了在DCT域中以任意的比率调整大小的方法。在这种方 法中，从DCT域中邻近输入块和对应的移位矩阵中重建8x8规模縮小的块。在另一个方法中，通过零填充使图像规模扩大，然后通过高频DCT 系数截断使它规模縮小来实现以任意的比率调整大小。当与空间域调整大
小方法相比较时，在DCT域中这两个以任意的比率调整大小的方法显示 了良好的峰值信-噪比(PSNR)以及较低的计算复杂度。
然而，仍然有两个与这些以前建议的在DCT域中以任意的比率调整 大小的算法有关的问题。第一，它们仍然是计算昂贵的。第二，两种方法 难以实现用于实际应用中。对于大部分的实际应用，比如在手持设备上的 网站浏览或玩视频游戏，即使设备的屏幕尺寸是固定的，每一个源图像的 空间分辨率也会变化。因此，调整大小比率不仅是任意的，而且随着图像 的不同也不同。对于每一个不同的调整大小比率，第一种方法需要预先计 算和存储大量不同的矩阵。第二种方法需要在每个可能的长度处快速执行 DCT和逆离散余弦变换(IDCT)运算，即使对于合成长度存在一些快速 的实现方式，这也是不平凡的。
因此，人们所希望的是提供在DCT域中快速的以任意的比率调整图
像大小的方法，其不仅对于实际应用容易实现，而且同以前的方法比较起 来减少了计算复杂度。

发明内容
本发明优选的是可以消除或缓解以前的调整图像大小的方法和系统 的至少一个缺点。
在第一方面，提供一种方法用于在离散余弦变换'DCT'域中以任意的
比率调整压縮图像的大小，包含下列步骤根据定标比和原始图像块的数 目和目标图像块的数目确定第一和第二定标参数；在DCT域中根据第一 和第二定标参数对压縮图像中连续块的DCT系数执行非均匀采样，以提 供非均匀采样的样本；以及对非均匀采样的样本执行DCT运算，以提供 调整大小后的阁像的DCT系数块。能够对于压縮图像的每个颜色分量执 行非均匀采样和重采样步骤，并且能够对压縮图像中的块的每行或每列重 复执行。所述方法能够进一步的包括保持以不同的采样率压縮的分量之 间的同步，保持压縮图像中的分量的采样比和调整大小后的图像中的分量 的采样比之间的一致性。根据这个方面的实施例，确定第一和第二定标参数可以包括确定第 一和第二逆离散余弦变换(IDCT)长度作为定标比和压缩图像的DCT块
长度的函数；以及确定第一和第二定标参数作为压縮图像的DCT块长度、 原始图像块数目、目标图像块数目和第二IDCT长度的函数。确定第一和 第二定标参数可以包括确定第一IDCT长度，其是大于或等于DCT块 长度和定标比的乘积的最接近整数；确定第二IDCT长度，其是小于或等 于DCT块长度和定标比的乘积的最接近整数；根据DCT块长度和目标图 像块数目的乘积与第二 IDCT长度和原始图像块数目的乘积之间的差值确 定第一定标参数；以及根据原始图像块数目和第一定标参数之间的差值确 定第二定标参数。
根据其他的实施例，在DCT域中执行非均匀采样可以包括对与第 一定标参数成比例的多个块执行第一 IDCT长度的IDCT;以及对与第二 定标参数成比例的多个块执行第二IDCT长度的IDCT。此外，所述方法 可以进一步的包括根据预定的置换(permutation)方案执行第一和第二 IDCT长度的IDCT的置换。对压縮图像中的连续块的非均匀采样DCT系 数执行DCT运算可以包括将压縮图像中的连续块的非均匀采样DCT系 数重组到预定长度的块中；以及对每一个重组的块执行DCT。例如，对 非均匀采样的样本执行DCT运算可以包括重组压縮图像中的连续块的 非均匀采样DCT系数到8-采样块中；以及对每一个重组的块执行8-点 DCT。所述方法可以进一步的包括部分地解码压縮图像以恢复DCT系 数。这种部分解码压縮图像可以包括熵解码压縮图像以提供量化系数索 引；以及去量化(d叫uantize)所述量化系数索引以恢复DCT系数。根据 其他实施例，所述方法可以进一步的包括量化调整大小后的图像的DCT 系数块；以及熵编码量化的DCT系数块以提供调整大小后的压縮图像。
在DCE域中执行非均匀采样可以包括非均匀采样压縮图像中的连 续块的DCT系数，以提供非均匀采样的像素域样本，每个块具有8-点块 长度，通过以第一逆离散余弦变换'IDCT'长度IPI采样P个块并且以IDCT 长度IQI采样Q个块；其中IPI和IQI是2和8之间的整数，其是压縮图像的 DCT块长度和定标比的函数，第一定标参数P等于DCT块长度和目标图 像块数目L的乘积与第二 IDCT长度IQI和原始图像块数目M的乘积之间的差值，以及第二定标参数Q是原始图像块数目M与第一定标参数P之 间的差值。所述方法可以进一步的包括下列步骤将非均匀采样的像素域 样本连接成为8-样本块；以及对每个连接的块执行8-点DCT。
根据所述方法的实施例，非均匀采样DCT系数可以包括对P个块
执行IP卜点IDCT;以及对Q个块执行IQ卜点IDCT。
在另一个方面，提供一种用于在离散余弦变换'DCT'域中以任意的比 率调整压縮图像的大小的调整大小代码转换机(transcoder)，包括熵解 码器，熵解码压縮图像的分量，以提供针对每一个分量的量化系数索引； 去量化器，去量化所述量化的系数索引，以重构每一个分量的DCT系数； 定标功能元件，根据期望的定标比、原始图像块数目和目标图像块数目， 确定第一和第二 IDCT长度以及第一和第二定标参数；逆离散余弦变换 'IDCT'功能元件，根据第一和第二定标参数以及第一和第二 IDCT长度， 执行压縮图像中的连续块的DCT系数的非均匀采样，以提供非均匀采样 的像素域样本；调整大小功能元件，将非均匀采样的像素域样本连接成为 预定大小的块；DCT功能元件，变换每一个连接的块以提供调整大小后 的图像的DCT系数块；量化器，量化调整大小后的图像的DCT系数块； 以及熵编码器，熵编码量化的DCT系数块，以提供调整大小后的压縮图 像。
考虑到结合附图对本发明特定实施例的下列描述，本发明的其他方面 和特征对于本领域中的普通技术人员来说将变得显而易见。


现在将仅仅参考附图通过示例来描述本发明的实施例，其中 图1是移动设备的实施例的方框图2是图1的移动设备的通信子系统部件的实施例的方框图； ' 图3是无线网络节点的示例性的方框图4是举例说明供图3的无线网络和图1的移动设备使用的一个示例 性配置的主机系统的部件的方框图5是JPEG代码转换机的方框图6是以任意比率调整大小的代码转换机的实施例的方框9图7是以任意比率调整大小的方法的实施例的流程图；以及 图8是以任意比率调整大小的方法的实施例的概念图。
具体实施例方式
一般来讲，提供一种用于以任意比率调整图像或视频帧大小的方法和 系统。在整个说明书中使用的术语"图像"涉及静止图像和视频帧两者。将 描述所述用于调整图像大小的方法和系统的实施例涉及把它们用于移动 无线通信到此后被称为移动设备的移动无线通信设备。然而，说明书不应 被认为是对所描述实施例的范围的限制，并且明确地没有将它们限制使用 在移动无线通信中。可适用的移动设备的例子包括寻呼机、蜂窝电话、蜂 窝式的智能电话、无线管理器、个人数字助理、计算机、膝上型电脑、手 持无线通信设备、具有无线功能的笔记本计算机等等。其中认为适当的， 在附图中附图标记被重复以指示对应的或类似的元件。此外，陈述了大量
细节以便提供对所描述实施例的彻底理解；然而，对于本领域中的普通技 术人员将要理解，在没有这些细节的情况下描述的实施例也可以得到实际 应用。公知的方法、过程和元件没有详细说明，以免混淆所描述的实施例。
为了帮助理解移动设备的结构以及它如何与其他设备和主机系统通 信，现在将参考图l-4，它们描述了移动设备100的实施例，以及它相关 的无线通信系统。任意比率调整大小的方法和系统可以被实际应用在这种 用于将图像传输到移动设备100的系统内。移动设备100是具有高级数据 通信能力的双向通信设备，该能力包括通过收发器站的网络与其他移动设 备或计算机系统通信的能力。移动设备100还可能具有语音通信能力。取 决于移动设备100提供的功能，它可以被认为是数据消息收发设备、双向 寻呼机、具有数据消息收发能力的蜂窝电话、无线因特网应用或数据通信 设备(具有或不具有通话能力)。
图1是移动设备100的示例性实施例的方框图。移动设备100包括多 个组件，诸如主处理器102，其控制移动设备100的整个操作。通信功能， 包括数据和语音通信，通过通信子系统104执行。由移动设备100接收的 数据可以由解码器103解压缩和解密，按照各种诸如数据加密标准(DES)、 3DES、或高级加密标准(AES)之类的标准，根据任何适当的解压縮技术和加密/解密技术来进行操作。图像数据一般根据适当的标准，诸如
JPEG，被压縮和解压縮，而视频数据一般根据适当的标准，诸如H.26x 和MPEG-x系列标准，被压縮和解压縮。
通信子系统104从无线网络200接收消息以及发送消息到无线网络 200。在这个移动设备100的示例性实施例中，根据全球移动通信系统 (GSM)和通用无线分组业务(GPRS)标准对通信子系统104进行配置。 全世界都使用GSM/GPRS无线网络并且希望这些标准将最终被增强数据 GSM环境(EDGE)和通用移动电信业务(UMTS)取代。新的标准仍然 在定义中，但是人们相信它们将与此处所述的网络特性具有相似性，并且 所属技术领域的技术人员也将要理解此处所述的实施例意图是使用任何 其他适当的在将来会得到发展的标准。连接通信子系统104和无线网络 200的无线线路表示一个或多个不同射频(RF)信道，按照为GSM/GPRS 通信指定的己定义协议进行操作。利用较新的网络协议，这些信道能够支 持电路交换语音通信和分组交换数据通信两者。
尽管在一个示例性的实现方式中与移动设备100相关联的无线网络 200是GSM/GPRS无线网络，在变型的实现方式中其他无线网络也可以 与移动设备100相关联。可以采用的不同类型的无线网络包括例如数据 中心(data-centric)无线网络、语音中心(voice-centric)无线网络和可以 经由相同的物理基站支持语音和数据通信两者的双模网络。组合的双模网 络包括但不局限于码分多址(CDMA)或CDMA2000网络、GSM/GPRS 网络(如上所述)和未来的第三代(3G)网络，像EDGE和UMTS。数 据中心网络的一些其他例子包括WiFi 802.11、 MobitexTM和DataTACTM网 络通信系统。其他的语音中心数据网络的例子包括像GSM的个人通信系 统(PCS)网络和时分多址(TDMA)系统。主处理器102也与诸如随机 存取存储器(RAM) 106、闪速存储器108、显示器110、辅助输入/输出 (I/O)子系统112、数据端口 114、键盘116、扬声器118、麦克风120、 近距离通信122及其他设备子系统124之类的附加子系统交互。
移动设备100的一些子系统执行通信相关功能，而其他子系统可以提 供"驻留，，或在设备上的功能。举例来说，显示器110和键盘116可以用于 诸如输入文本消息用于经由网络200传输之类的通信相关功能和诸如计算器或任务列表之类的设备驻留功能。
移动设备100可以在所需要的网络注册或激活过程已经完成之后经 由无线网络200发送和接收通信信号。网络访问与移动设备100的订户或
用户相关联。为了识别订户，移动设备100需要将SIM/RUIM卡126 (即 用户识别模块或可移动的用户识别模块)插入到SIM/RUIM接口 128中 以便与网络通信。SIM/RUIM卡126是一种常规的"智能卡"，尤其可用于 识别移动设备100的订户并对移动设备100进行个人化。在没有 SIM/RUIM卡126的情况下，移动设备100不能完全操作用于与无线网络 200通信。通过把SIM/RUIM卡126插入到SIM/RUIM接口 128中，订户 可以访问所有订阅的服务。服务可以包括网络浏览和消息收发，诸如电 子邮件、语音邮件、短消息服务(SMS)以及多媒体消息收发服务(MMS)。 更高级的服务可以包括销售点、现场服务以及销售力自动化(sales force automation)。 SIM/RUIM卡126包括处理器和用于存储信息的存储器。一 旦SIM/RUIM卡126插入到SIM/RUIM接口 128中，它与主处理器102 耦合。为了识别订户，SIM/RUIM卡126可以包括一些用户参数，例如国 际移动用户标识(IMSI)。使用SIM/RUIM卡126的一个优点是，订户没 有必要与任何单个物理移动设备绑定。SIM/RUIM卡126可以存储也用于 移动设备的附加订户信息，包括记事册(或日历)信息和最近的呼叫信息。 或者，也可以将用户标识信息编程输入到闪速存储器108中。
移动设备100是电池供电的设备，并且包括电池接口 132用于容纳一 个或多个可再充电电池130。在至少一些实施例中，电池130可以是具有 嵌入式微处理器的智能电池。电池接口 132与稳压器(未示出)耦合，后 者帮助电池130向移动设备100供电V+。尽管目前技术使用电池，但将 来的技术，例如微燃料电池可以向移动设备100供电。
移动设备100也包括操作系统134和软件组件136到146，在下面更 详细地描述它们。由主处理器102执行的操作系统134和软件组件136到 146通常存储在持久性存储器(例如闪速存储器108)中，其可以备选地 为只读存储器(ROM)或者是类似的存储元件(未示出)。本领域中的技 术人员将会理解，可以将操作系统134和软件组件136到146的多个部分， 例如特定的设备应用或其一部分，临时加载到易失性存储器(例如RAM106)中。本领域中的技术人员众所周知的是，还可以包括其他软件组件。 控制基本设备操作的软件应用136的子集，包括数据和语音通信应 用，将通常在制造期间会被安装在移动设备100上。其他软件应用包括消
息应用138，其可以是任何适当的允许移动设备100的用户发送和接收电 子消息的软件程序。对于本领域中的技术人员众所周知的是，存在各种备 选方案用于消息应用138。已经发送到或由用户接收到的消息通常存储在 移动设备100的闪速存储器108中，或存储在移动设备100中的一些其他 适合的存储元件中。在至少一些实施例中，可以把一些发送和接收的消息 从设备100远程存储到例如移动设备100可与其通信的相关联的主机系统 的数据存储器中。
软件应用可以进一步包括设备状态模块140、个人信息管理器(PIM) 142及其他适当的模块(未示出)。设备状态模块140提供持久性，即设 备状态模块140确保重要的设备数据存储在持久性存储器中，例如闪速存 储器108，以便数据当移动设备100关闭或掉电时不被丢失。
PIM 142包括用于组织和管理用户感兴趣的数据项的功能，例如但不 局限于，电子邮件、联系人、日历事件、语音邮件、约会和任务项。PIM 应用具有经由无线网络200发送和接收数据项的能力。PIM数据项可以经 由无线网络200与移动设备订户对应的存储的和/或与主机系统相关联的 数据项进行无缝集成、同步和更新。这个功能性在移动设备100上关于这 些项创建镜像主机。当主机系统是移动设备订户的办公室计算机系统时， 这是特别有益的。
移动设备100也包括连接模块144和信息技术(IT)策略模块146。 连接模块144执行移动设备100与无线基础架构和任何主机系统(诸如移 动设备IOO被授权与之接口的企业系统)进行通信所需要的通信协议。无 线基础架构和企业系统的例子假定为图3和4，其在下面进行更详细地描 述。
连接模块144包括一组应用编程接口 (API)，其可以与移动设备100 集成以允许移动设备100使用与企业系统相关联的任何数目的业务。连接 模块144允许移动设备IOO和主机系统建立端对端的、安全的、经验证的 通信管道。连接模块144为其提供接入的应用子集可被用于从主机系统传送IT策略命令到移动设备100。这可以以无线或有线的方式进行。然后
可以将这些指令传送到IT策略模块146以修改设备100的配置。备选地， 在某些情况下，IT策略更新还可以经由有线连接来执行。
也可以将其他类型的软件应用安装在移动设备100上。这些软件应用 可以是第三方应用，其可在移动设备100制造完之后添加。第三方应用的 例子包括游戏、计算器、实用程序，等等。
附加的应用可以通过无线网络200、辅助输入/输出子系统112、数据 端口 114、近距离通信子系统122或任何其他适合的设备子系统124中的 至少一个被加载到移动设备100上。应用安装中的这个灵活性增加了移动 设备100的功能，并且可以提供增强的设备上功能、通信相关功能或两者。 例如，安全通信应用可以使电子商务功能及其他这种金融交易能够使用移 动设备100来执行。
数据端口 114使订户能够通过外部设备或软件应用来设置首选项，并 且通过向移动设备100提供信息或软件下载而不是通过无线通信网络扩 展移动设备100的能力。可替换的下载路径例如可以用于通过直接和可靠 以及受信的连接而把加密密钥加载到移动设备100上，以提供安全的设备 通信。
数据端口 114可以是任何适合的端口，其使数据能够在移动设备100 和另一个计算设备之间通信。数据端口 114可以是串行的或并行的端口。 在有些情况下，数据端口 114可以是USB端口，其包括用于数据传输的 数据线，以及可以提供充电电流从而向移动设备100的电池130充电的电 源线。
近距离通信子系统122在移动设备100和不同的系统或设备之间提供 通信，而不必使用无线网络200。例如，子系统122可以包括红外设备和 用于近距离通信的相关电路和组件。近距离通信标准的例子包括由红外线 数据协会(IrDA)开发的标准、蓝牙和由IEEE开发的802.11标准族。
使用中，接收的信号，诸如文本消息、电子邮件消息或网页下载将由 通信子系统104进行处理并输入主处理器102。主处理器102将会处理接 收的信号，以输出到显示器110或者输出到辅助输入/输出子系统112。订 户也可以例如使用键盘116结合显示器110和可能的辅助输入/输出子系
14统112来编写数据项，诸如电子邮件消息。辅助子系统112可以包括多个 设备，例如触摸屏、鼠标、跟踪球、红外线指纹检测器或具有动态按钮按 压能力的滚轮。键盘116优选的是字母数字键盘和/或电话类型小键盘。
然而，其他类型的键盘也是可以使用的。可以通过通信子系统104经由无 线网络200传输编写的项。
对于语音通信，移动设备100的整个操作基本上是类似的，除了接收 的信号被输出到扬声器118，并且由麦克风120生成用于传输的信号之外。 可替换的语音或音频输入/输出子系统，例如语音消息记录子系统，也可 以在移动设备IOO上实现。尽管语音或音频信号输出主要通过扬声器118 实现，显示器110也可以用于提供附加信息，例如呼叫方的身份、话音语 叫持续时间或其他语音呼叫相关信息。
图2示出了通信子系统组件104的示例性的方框图。通信子系统104 包括接收机150、发射机152以及相关组件，例如一个或多个嵌入的或内 部天线元件154和156、本地振荡器(LO) 158和处理模块，例如数字信 号处理器(DSP) 160。通信子系统104具体的设计取决于通信网络200， 通过该网络操作移动设备100。如此，应当被理解的是在图2中举例说
明的设计仅仅作为一个例子。
将由天线154通过无线网络200接收到的信号输入接收机150，其可
以完成常用的接收机功能，如信号放大、下变频、滤波、信道选择和模数 (A/D)转换。接收信号的模/数转换允许在DSP 160中执行更复杂的通信 功能，例如解调和解码。按类似方式，通过DSP 160处理将被发送的信号， 包括调制和编码。将这些通过DSP处理的信号输入到发射机152用于数 模(D/A)转换、上变频、滤波、放大和通过天线156经由无线网络200 发送。DSP160不仅仅处理通信信号，而且提供接收机和发射机控制。例 如，应用于接收机150和发射机152中的通信信号的增益可以通过在DSP 160中实现的自动增益控制算法自适应地控制。
在移动设备100和无线网络200之间的无线链路可以包含一个或多个 不同的信道，通常是不同的射频信道，和在移动设备100和无线网络200 之间使用的相关协议。射频信道是应该节省的有限资源，通常由于在总带 宽和移动设备IOO有限的电池电力方面的限制。当移动设备100完全可操作时，通常只有当发射机152正在向无线网
络200进行发送时，发射机才会被键控或打开，否则其被关闭以节省资源。 类似地，接收机150被周期性地关闭以节省电力，直到需要它在指定的时 间段中接收信号或信息(如果有的话)为止。
图3是无线网络200的节点202的示例性实现方式的方框图。在实践 中，无线网络200包括一个或多个节点202。结合连接模块144，移动设 备100可以与无线网络200内的节点202通信。在图3的示例性的实现方 式中，根据通用无线分组业务(GPRS)和全球移动通信系统(GSM)技 术配置节点202。节点202包括具有相关联的塔站206的基站控制器 (BSC) 204、添加的用于在GSM中支持GPRS的分组控制单元(PCU) 208、移动交换中心(MSC) 210、归属位置寄存器(HLR) 212、访问者 位置寄存器(VLR) 214、服务GPRS支持节点(SGSN) 216、网关GPRS 支持节点(GGSN) 218和动态主机配置协议(DHCP) 220。这个组件列 表没有意指GSM/GPRS网络内的每个节点202的组件的穷尽列表，而是 通常用于通过网络200通信中的组件列表。
在GSM网络中，MSC 210耦合到BSC 204和陆线网(landline network),例如公共交换电话网(PSTN) 222，以满足电路交换要求。通 过PCU 208、 SGSN 216和GGSN 218到公用的或专用的网络(因特网) 224(在这里也通常称作为共享网络基础架构)的连接表示用于具有GPRS 能力的移动设备的数据通路。在用GPRS能力扩展的GSM网络中，BSC 204也包含分组控制单元(PCU) 208，其连接到SGSN 216以控制分割、 无线电信道分配并且满足分组交换要求。为了跟踪移动设备100的位置并 且对于电路交换和分组交换管理两者的可用性，HLR 212共用于MSC 210 和SGSN 216。对VLR 214的访问通过MSC 210控制。
站点206是固定的收发站，并且连同BSC 204 —起形成固定的收发 器设备。固定的收发器设备提供用于通常被称为"小区"的具体覆盖区域的 无线网络覆盖。固定的收发器设备通过站点206将通信信号传输到它的小 区内的移动设备以及从它的小区内的移动设备接收通信信号。固定的收发 器设备通常根据具体的，通常预定的，通信协议和参数，在它的控制器的 控制下执行如调制和可能地编码和/或加密将被传输到移动设备100的信号的功能。如果需要，固定的收发器设备类似地解调和可能地解码和解密 任何从它的小区内的移动设备100接收的通信信号。通信协议和参数可以 在不同的节点之间改变。例如，与其他节点相比， 一个节点可以采用不同 的调制方案并且以不同的频率操作。
对于所有向特定网络注册的移动设备100，将如用户简档之类的永久
性配置数据存储在HLR 212中。HLR 212也包含了每个已注册移动设备 的位置信息，并且可以被查询以确定移动设备的当前位置。MSC210负责 一组位置区域并且存储当前在VLR214的负责区域中的移动设备的数据。 进一步，VLR214也包含关于正在访问其他网络的移动设备的信息。VLR 214中的信息包括从HLR 212传输到VLR 214的一部分永久性移动设备 数据，以便于更快地访问。通过从远程HLR 212节点移动附加信息到VLR 214，在这些节点之间的通信量可以被减少，以便语音和数据服务可以具 有更快的反应时间并且同时需要使用更少的计算资源。
SGSN 216和GGSN 218是为GSM内的GPRS支持，即分组交换数 据支持而添加的元件。通过跟踪每个移动设备100的位置，SGSN 216和 MSC 210在无线网络200内具有类似的职责。SGSN 216也对无线网络200 上的数据通信执行安全功能和访问控制。GGSN218提供与外部分组交换 网络的网间互连，并且通过在网络200内操作的因特网协议(IP)中枢网 络连接到一个或多个SGSN 216。在正常工作期间，给定的移动设备100 必须执行"GPRS附加"以获取IP地址并访问数据业务。这个要求没有存在 于电路交换语音信道中，因为综合服务数字网络(ISDN)地址用于路由 输入和输出呼叫。目前，所有的具有GPRS能力的网络使用专用的、动态 分配的IP地址，这样需要连接到GGSN 218的DHCP服务器220。对于 动态IP分配有许多机制，包括使用远程验证拨入用户业务(RADIUS)服 务器和DHCP服务器的组合。 一旦GPRS附加完成，从移动设备100中 通过PCU208和SGSN 216到GGSN 218内的接入点节点(APN)建立逻 辑连接。APN表示可以直接访问因特网的兼容业务或者专用网连接的IP 隧道的逻辑末端。APN也表示网络200的安全机构，每个移动设备100 必须分配给一个或多个APN并且移动设备100在没有首先执行向己经被 批准使用的APN的GPRS附加的情况下不能交换数据。APN可以被认为
17是类似于因特网域名，例如"myconnection.wireless.com"。
一旦GPRS附加操作完成，创建了隧道并且所有的通信在标准IP分 组内使用可以在IP分组中支持的任何协议进行交换。这包括遂穿方法， 例如在使用虚拟专用网络(VPN)的一些IP安全(IPsec)连接的情况下 的IP上的IP (IPoverIP)。这些隧道也被称为分组数据协议(PDP)上下 文，并且这些中的有限数目能够在网络200中使用。为了最大化PDP上 下文的使用，网络200将为每个PDP上下文运行空闲计时器，以确定是 否缺少活动性。当移动设备100没有使用其PDP上下文时，PDP上下文 可以被解除分配，并且IP地址返回到由DHCP服务器220管理的IP地址 池。
图4是举例说明主机系统250的示例性配置的组件的方框图，移动设 备.00可以连同连接模块144与该主机系统通信。主机系统250将通常是 公司或其他局域网(LAN),但是例如在变型的实现方式中还可以是家庭 的办公计算机或其他的专用系统。在图4中所示的例子中，主机系统250 被描述为移动设备100的用户所属的一个机构的局域网。通常，多个移动 设备可以通过无线网络200的一个或多个节点202与主机系统250无线通 信。
主机系统250包括彼此由网络260连接的多个网络组件。例如，具有 用于用户的移动设备100的配套支架264的用户台式计算机262a位于 LAN连接上。用于移动设备100的支架264例如可以通过串行连接或通 用串行总线(USB)连接与计算机262a耦合。其他用户计算机262b-262n 也位于网络260上，并且每个可以安装有配套支架264。支架264帮助从 用户计算机262a向移动设备100加载信息(例如PIM数据、私有对称加 密密钥，以便于安全通信)，并且可以被专门用于在为了使用而初始化移 动设备100中经常执行的大批量信息更新。下载到移动设备100的信息可 以包括在消息交换中使用的证书。
所属领域的技术人员将要理解，通常也将用户计算机262a-262n连接 到其他外围设备，例如打印机，等等，其没有明确地在图4中示出。此外， 便于说明仅仅在图4中示出主机系统250的网络组件的子集，并且所属领 域的技术人员将要理解，主机系统250将包括没有明确地在图4中示出的
18附加的组件以用于这个示例性的配置。 一般地说，主机系统250可以表示 机构的较大网络(未示出)中的一小部分，并且可以包括不同的组件和/ 或以不同于图4的示例性实施例中所示的拓扑来布置。
为了帮助移动设备100的操作以及在移动设备100与主机系统250 的组件之间的消息和消息相关数据的无线通信，可以提供多个无线通信支 持组件270。在一些实现方式中，无线通信支持组件270可以包括信息管 理服务器272、移动数据服务器274、例如超文本传输协议(HTTP)服务 器275的网络服务器、联系人服务器276和设备管理模块278。 HTTP服 务器也可以位于企业系统的外部，如由依附于网络224的HTTP服务器 279所指示的。设备管理模块278包括IT策略编辑器280和IT用户属性 编辑器282，以及其他软件组件，用于允许IT管理员配置移动设备IOO。 在备选实施例中，可以由一个编辑器提供IT策略编辑器280和IT用户属 性编辑器282两者的功能。支持组件270也包括数据存储器284和IT策 略服务器286。 IT策略服务器286包括处理器288、网络接口 290和存储 单元292。处理器288控制IT策略服务器286的操作并且执行如下所述 的与标准化的IT策略相关的功能。网络接口 290允许IT策略服务器286 与主机系统250和移动设备100的各种组件通信。存储单元292可以存储 在实现IT策略中使用的函数以及相关数据。本领域中的技术人员知道怎 样实现这些不同的组件。本领域中的技术人员众所周知的是，也可以包括 其他组件。进一步，在一些实现方式中，数据存储器284可以是任何一个 服务器的一部分。
在这个示例性实施例中，移动设备100通过无线网络200的节点202 和诸如服务供应商网络或公用的因特网之类的共享网络基础架构224与 主机系统250通信。可以通过一个或多个路由器(未示出)提供对主机系 统250的访问，并且主机系统250的计算设备可以在防火墙或代理服务器 266后面操作。代理服务器266为主机系统250提供安全节点和无线因特 网网关。代理服务器266智能地向主机系统250内的修正目的地服务器路 由数据。
在一些实现方式中，主机系统250可以包括无线VPN路由器(未示 出)以便主机系统250和移动设备IOO之间的数据交换。无线VPN路由器允许将被建立的VPN直接通过特定的无线网络连接到移动设备100。
无线VPN路由器可以使用因特网协议(IP)版本6 (IPV6)和基于IP的
无线网络。这个协议可以提供足够的IP地址以便每个移动设备具有专用
的IP地址，使得能够随时将信息推送到移动设备。使用无线VPN路由器 的一个优点是，它可以是现成的VPN组件，并且不需要独立的无线网关 和独立的无线基础架构。在这个备选实现方式中，VPN连接优选的可以 是传输控制协议(TCP) /IP或用户数据报协议(UDP) /IP连接，以用于 直接将消息传送到移动设备100。
打算用于移动设备100的用户的消息最初由主机系统250的消息服务 器268接收。这种消息可以来自任意数目的源。例如，消息已经由发送方 经由共享网络基础架构224，可能例如通过应用服务供应商(ASP)或因 特网服务供应商(ISP)而发送，该发送方可以来自主机系统250中的计 算机262b、来自连接到无线网络200或不同的无线网络的不同的移动设 备(未示出)、来自不同的计算设备、或来自其他能够发送消息的设备。
消息服务器268通常作为经由共享网络基础架构224在机构内交换消 息，尤其是电子邮件消息的主要接口。己经设置发送和接收消息的机构中 的每个用户通常与由消息服务器268管理的用户帐户相关联。消息服务器 268的一些示例性实现方式包括Microsoft ExchangeTM服务器、Lotus DominoTM服务器、Novell GroupwiseTM服务器或另一个安装在公司环境中 的适当的邮件服务器。在一些实现方式中，主机系统250可以包括多个消 息服务器268。消息服务器268还可以适于提供超越信息管理的附加功能， 例如包括与日历和任务列表相关联的数据的管理。
当由消息服务器268接收到消息时，它们通常被存储在与消息服务器 268相关联的数据存储器中。在至少一些实施例中，数据存储器可以是独 立的硬件单元，诸如消息服务器268与之通信的数据存储器284。接着， 通过访问所述消息服务器268，可以取回消息并把它传送给用户。例如， 在用户的计算机262a上操作的电子邮件客户应用可以请求与在与消息服 务器268相关联的数据存储器上存储的用户账户相关联的电子邮件消息。 然后从数据存储器中取回这些消息，并且把它们本地存储在计算机262a 上。与消息服务器268相关联的数据存储器可以存储被本地存储在移动设备100上的每个消息的副本。备选地，与消息服务器268相关联的数据存 储器可以存储所有用于移动设备100的用户的消息，并且可以仅将少量消
息存储在移动设备100上以节省存储器。例如，可以将最近的消息(即那 些例如在过去的两个到三个月中接收的消息)存储在移动设备100上。
当操作移动设备100时,用户可能希望取回电子邮件消息以传送到移 动设备100。在移动设备100上操作的消息应用138还可以向消息服务器 268请求与用户账户相关联的消息。可以配置消息应用138 (通过用户或 通过管理员，可能根据机构的IT策略)以在用户的方向、以某个预定义 时间间隔、或者当发生某个预定义事件时做出这个请求。在一些实现方式 中，移动设备100被分配它自己的电子邮件地址，并且当由消息服务器 268接收到特定寻址到移动设备100的消息时，这些消息自动地被重定向 到移动设备100。
信息管理服务器272可被特定地用于对将由移动设备处理的诸如电 子邮件消息之类的消息进行管理而提供支持。通常，当消息仍然存储在消 息服务器268上时，消息管理服务器272可被用于控制何时、是否以及如 何将消息发送给移动设备100。消息管理服务器272也帮助对在移动设备 100上编写的消息进行处理，其被发送给消息服务器268用于随后的传送。
例如，消息管理服务器272可以监视用户的"邮箱"(例如与消息服务 器268上的用户账户相关联的消息存储器)关于新的电子邮件消息，并且 应用用户可定义的滤波器到新消息，以确定是否以及如何将消息中继到用 户的移动设备100。消息管理服务器272还可以通过与之相关联的编码器 (未示出)、使用任何适当的压縮/解压縮技术(例如YK压縮、JPEG、 MPEG-x、 H.26x及其他已知的技术)压缩消息数据，以及加密消息(例 如使用诸如数据加密标准(DES)， 3DES，或高级加密标准(AES)之类 的加密技术)，并且经由共享网络基础架构224和无线网络200把它们推 送到移动设备100。消息管理服务器272还可以接收在移动设备100上编 写的消息(例如使用3DES加密)，解密和解压縮编写的消息，如果期望 的话重新格式化编写的消息，以便它们看来像是来自于用户的计算机 262a，并且重新路由编写的消息到消息服务器268以进行传送。
可以定义与将被发自和/或由移动设备100接收到的消息相关联的某些属性或限制(例如通过管理员并根据IT策略来定义)，并且由消息管理
服务器272执行。例如，这些可以包括移动设备100是否可以接收加密的
和/或签名的消息、最小加密密钥尺寸、输出消息是否必须被加密和/或签
名，以及是否将所有发自移动设备100的安全消息的副本发送给预定义的
副本地址。
消息管理服务器272还可以适于提供其他控制功能，诸如仅把特定消 息信息或在消息服务器268上存储的消息的预定义部分(例如"块")推送 到移动设备100。例如，在某些情况下，当最初由移动设备100从消息服 务器268中取回消息时，消息管理服务器272可以仅仅推送消息的第一部 分到移动设备100，该部分具有预定义的大小(例如2千字节)。用户能 因此请求更多消息在类似大小的块中被消息管理服务器272传送到移动 设备100，可能直到最大的预定义消息大小。因此，消息管理服务器272 便于较好地控制传递给移动设备100的数据类型和数据量，并且可以帮助 最小化带宽或其他资源的潜在浪费。
移动数据服务器274包含任何其他存储与公司有关的信息的服务器。 移动数据服务器274可以包括但是不局限于数据库、在线数据文档知识 库、客户关系管理(CRM)系统或企业资源计划(ERP)应用。移动数据 服务器274还可以通过HTTP服务器275或其他适当的网络服务器，诸如 文件传送协议(FTP)服务器，连接到因特网或其他公共网络，以获取 HTTP网页及其他数据。对网页的请求通常被路由通过移动数据服务器 274而到达HTTP服务器275，通过适当的防火墙及其他保护机制。网络 服务器然后经由因特网获取网页，并且将它返回到移动数据服务器274。 如上所述，相对于消息管理服务器272，移动数据服务器274—般被提供 或与编码器277相关联，该编码器允许使用任何适当的压缩技术(例如 YK压縮、JPEG、 MPEG-x、 H.26x及其他已知的技术)，对获取的数据(诸 如获取的网页)解压縮和压縮，以及加密(例如使用加密技术，例如DES， 3DES，或AES)，然后经由共享网络基础架构224和无线网络200推送到 移动设备IOO。虽然仅仅示出用于移动数据服务器274的编码器277，将 要理解的是，消息服务器268、消息管理服务器272以及HTTP服务器275 和279中的每一个也可以具有与之关联的编码器。
22联系人服务器276可以提供用户的联系人列表的信息，和移动设备
100上的地址薄类似。因此，对于给定的联系人，联系人服务器276可以
包括联系人的姓名、电话号码、工作地址和电子邮件地址，以及其他信息。
联系人服务器276也可以提供全局地址列表，其包含与主机系统250相关 联的所有联系人的联系人信息。
所属领域的技术人员将要理解，消息管理服务器272、移动数据服务 器274、 HTTP服务器275、联系人服务器276、设备管理模块278、数据 存储器284和IT策略服务器286不需要在主机系统250内的独立的物理 服务器上实现。例如， 一些或所有与消息管理服务器272相关联的功能可 以与消息服务器268或主机系统250中的一些其他服务器集成。备选地， 主机系统250可以包括多个消息管理服务器272，尤其是在变型的实现方 式中大量的移动设备需要得到支持。
设备管理模块278向IT管理员提供图形用户接口 ， IT管理员与该图 形用户接口相交互，以配置移动设备100的各个设置。如上所述，IT管 理员可以使用IT策略规则来定义移动设备100上的被允许的某些应用的 行为，如电话、网络浏览器或即时信使的使用。IT策略规则也可以用于 为配置设置设定特定值，例如在移动设备IOO上机构需要自动签名文本、 WLAN/VolP/VPN配置、安全性要求(例如加密算法、口令规则，等等)， 指定在移动设备100上允许运行的主题或应用，等等。
现在将描述以任意比率来调整大小的方法和系统。为了解释的目的， 在余下的说明书中，假定采用JPEG图像格式。然而，所描述的技术适合 于使用任何DCT压缩技术，包括JPEG、 MPEG-x和H.26x的图像或视频 帧压縮。对于大部分的应用，在服务器端诸如在与编码器277相关联的代 码转换机中实现以任意比率调整图像或视频帧的大小。然而，如果期望的 话，调整大小可以在设备端实现。
为了更好的理解调整大小的方法，通常将参考图5描述JPEG压縮， 其示出了一般的JPEG编码器300的方框图。预处理器302接收用于图像 的每一个像素的红色、绿色、蓝色(RGB)分量，并且选择性地把它们从 RGB颜色空间转换到YUV或其他颜色空间中。在余下的说明书中，YUV 颜色空间用作示例性颜色空间。然而，所描述的技术适合于包括灰色图像的其他颜色空间。YUV颜色空间具有三个分量Y、 U和V。 Y分量表示 像素的亮度或辉度，并且U和V分量表示色度。预处理器302也可以对 色度分量进行下采样或色度采样，以减少压縮图像的文件大小。在JPEG 中可以进行下采样的比率是4:4:4 (没有下采样)、4:2:2 (在水平方向上减 少2倍)，并且大部分通常是4:2:0 (在水平和垂直方向上减少2倍)。色 度分量的下采样节省了图像占据的空间，并且所产生的质量损失通常人眼 是察觉不到的。对于其余的压縮处理，分别处理Y、 U和V分量。在下 采样之后，将每个分量信道划分为8x8的块，如果信道的数据不表示整数 个块，那么预处理器302填充不完全的块，如在现有技术中众所周知的。 然后将8x8块送到DCT块304，其使用二维前向DCT将分量转换到 频域。在频域中，DCT的输出是一组DCT系数。最先或最低的频率系数 是DC系数，而剩余的系数是逐渐增高的频率上的AC系数。然后在量化 器306处通过将每个系数除以针对该频率的量化步长大小，然后舍入 (rounding)到最接近的整数，来量化DCT系数。然后，在熵编码器308 处使用诸如霍夫曼编码或算术编码之类的技术将量化的系数熵编码，以得 出压縮的比特流输出。压縮图像的解压縮以相反的方向在解码器103处进 行(参见图1):对分量进行熵解码，去量化，IDCT，并恢复到RGB颜色 空间。
用于在DCT域中调整压縮图像大小的调整大小代码转换机320在图 6中示出。调整大小代码转换机320可以集成到图4中所示的编码器277 中，或可以独立地实现并且与任何服务器端元件相关联。对于在服务器端 不知道设备分辨率的应用，或对于期望的是"实时"调整大小的应用，调整 大小代码转换机320可以在移动设备100中实现。调整大小代码转换机 320及其相关操作方法提供了对DCT域的压縮图像的大小进行任意调整。 根据块数目L和M以及定标比L/M或M/L，取决于图像是縮小还是增大， 确定第一和第二定标参数P和Q。 L和M分别是在公因子不大于一 (即， L/M是不可约的分数)的情况下目标和原始图像块数目。然后，根据定标 参数，DCT域中的非均匀采样应用于压縮图像中的连续块的系数。如在 这里使用的，"非均匀的"指的是不相等的或不一致的，即所有的块没有以 相同的比率采样。更具体地说，如在下面详细说明的，根据IPI点IDCT对
24P个块进行采样并且将其从给定的块长度变换到IPI，而根据IQI点IDCT对 Q个块进行采样并且将其从给定的块长度变换到IQI。然后，将非均匀采样
的和变换的像素域采样重组为预定的块大小，并且变换回以生成调整大小
后的图像的DCT系数。在一个实施例中，可以通过将8点DCT应用到重 组的8-采样块来进行该变换。
现在将参考缩小操作非常详细的描述该方法和系统，其中以定标比 L/M縮小图像。然而，以定标比M/L扩大同样适用。定标比是不可约的 分数。例如，如果在一维中将图像的空间分辨率从464缩小到320，那么 L/M=320/464=20/29，以及N^29和L-20。为了描述，假定标准块长度为 8，尽管完全可预料的是可以使用不同的标准单位块长度。尽管调整大小 的图像在像素域中通过本任意比率DCT域縮放方法可以获得任意的空间 分辨率，根据运算在一维还是二维执行，DCT域中的基本单位通常是8xl 或8^8块。为了简化描述，图像被假定为由8xl采样块在水平和垂直两个 方向上形成。原始图像被认为由M个块的行和列构成，并且调整大小后 的图像被认为由L个块的行和列构成，尽管很明显原始和调整大小的图像 的实际的行和列可能包含多个M和L个块，并且所述方法可以根据适当 的乘数而定标。在水平和垂直方向中的每一个上，M和L可以是不同的。 对每个8xl块水平和垂直地依次执行根据本发明的调整大小，并且对于每 个分量(Y， U， V)信道重复执行。
参考图6和7，图像或输入比特流流首先通过熵解码器322解码，以 获得量化的系数索引(步骤400)，其然后通过去量化器324被去量化， 以重建或重新组成压縮图像的DCT系数，如在现有技术中众所周知的(步 骤402)。 DCT系数在这里也被称为样本。然后通过定标功能元件326， 基于L和M、定标比L/M和标准块长度，确定DCT域定标参数P和Q (步骤404)。而且，通过定标功能元件326，基于定标比和标准块长度， 确定IDCT长度IPI和IQI。当标准块长度是8时，IDCT长度IPI和IQI以及定 标参数P和Q的计算如下
|P|=ceil(8*L/M)
|Q|=floor(8*L/M)
P=8*L-|Q|*MQ=M-P
其中L/M是不可约的分数；函数ceil(x)返回大于或等于x的最小整 数；以及函数floor(x)返回小于或等于x的最大整数。
然后，IDCT 328对图像的P个块执行IPI点IDCT，以及对Q个块执 行IQI点IDCT (步骤406)，以下采样图像。为了减少定标失真，置换方案 可被用于确定根据IPI点和IQI点IDCT对块进行变换的顺序。这种下采样的 和变换后的块在这里分别被称为P-块和Q-块。可以使用任何置换或交错 方案，包括P-块和Q-块的伪随机交错。如果P和Q具有公因子，M个块 可以根据公因子被进一步地分成更小的组，并且每个较小的组可以根据期 望的置换方案被置换。根据第一个示例性的方案，对第一个P个块执行IPI 点IDCT，并且对剩余的Q个块执行IQI点IDCT。根据第二个示例性的方 案，可以交错P-块和Q-块，直到一种类型的块用尽为止。交错可以单独 地、成对地或以任何其他期望的分组来执行。根据第三个示例性的方案， 确定了与比值P/Q最接近的整数值R(假定P大于Q)，并且R个P-块后 面有一个Q-块，直到一种类型的块用尽为止。如果Q大于P，基于比值 Q/P来确定R，并且R个Q-块后面有一个P-块。
图8在概念上示出了在步骤406中IPI和IQI点IDCT运算是如何执行 的。在这个例子中，原始图像分辩率是580x580且目标图像分辩率是 400x400 ，因而M=29并且L=20 。 |P|=ceil(8*20/29) = 6并且 |Q|=floor(8*20/29)=5， P= (8*20) -(5*29)=15， Q=(29-15)=14。重建的DCT 系数420在M个8-采样块Ul(k)8-uM(k)8中进行排列。在从DCT系数块420 到像素域采样块422的转换中描述IDCT运算。将那些已经进行了IPI点 IDCT (导致每个P-块P个样本)的块标记为x"n)ip「Xp(n)罔，并且将那些 己经进行了IQI点IDCT (导致每个Q-块Q个样本)的块标记为 Xl(n)IQI-xQ(n)IQI。如上所述，在这个例子中使用的置换方案是单块交错。
返回到图6和7，调整大小功能元件330将像素域样本重组为L个8-样本块(步骤408)。然后，DCT 332对每个重组的块执行8点DCT,以 生成调整大小后的图像的DCT系数(步骤410)。调整大小后的图像的 DCT系数因此可以在熵编码器336处进行熵编码(步骤418)之前，在量 化器334处以软判定方式被优化地量化(步骤414)或以硬判定方式有规则地量化(步骤416)。图8在概念上示出了重采样和重组步骤406和408。 由散列的线424概念地示出把像素域样本重组为8-样本块Xl(n)8-XL(n)8。 通过从重组的像素域样本424转换到调整大小后的图像426的DCT系数 (标记为块V,(k)8-v^k)8)来描述8点DCT运算。因而，在本范例中，6 点IDCT需要用于15个块并且5点IDCT需要用于剩余的14个块。对重 组的20个块，所有的DCT运算具有长度8。
为了简化实现方式，在实现本发明的调整大小的方法之前，原始图像 可以被缩小比例为1:8，如果8呓/]VKl。这可以通过对DC系数执行8点 DCT很容易地实现。这个1:8调整大小处理可以重复进行，直到8*L/M> 1为止。
因为JPEG标准和大部分的视频标准两者都允许不同的采样比用于 亮度分量Y和色度分量U和V，还可以采用多个步骤以防止亮度和色度 分量之间的同步的可能位移或失去。为了避免这种位移，应该记住下列三 个标准。首先，被用于縮放的原始图像的每个分量的块的数目(沿水平方 向的和垂直方向两者)应该符合分量采样比。例如，对于具有4:2:0采样 比的408x408 JPEG图像，每个块的行具有51个亮度块和26个色度块， 而分量之间的采样比是2:1。因此，为了缩放的目的代替使用51个亮度块 和26个色度块，50个亮度块和25个色度块应该被用于縮放，以维持原 始图像的采样比。类似地，在调整大小后的图像中不同分量的块的目标数 目也应该符合分量采样比。例如，将408x408 JPEG图像调整大小到 312x312将在每个块行中产生39个亮度块和20个色度块。然而，为了维 持所需的2:1的采样比，调整大小后的图像的块的目标数目应该设置为40 和20分别用于亮度和色度分量。根据需要，可以通过丢弃样本或零填充 样本流而实现对块的原始或目标数目进行调整。
最后，如果原始图像的亮度分量和色度分量的采样比不同，所计算的 用于以较高速率采样的分量(即所述亮度分量)的M、 L、 P和Q应当相 应增大，以防止调整大小后的图像中的颜色位移。例如，如果将4:2:0 JPEG 图像从408x408调整大小到312x312，如上述计算的M、 L、 P和Q分别 是5， 4， 2和3用于亮度分量和色度分量两者。为了防止颜色位移，在调 整大小操作期间，用于亮度分量(即，以较高速率采样的分量)的M、 L、
27P和Q的值应该加倍。换句话说，对于亮度分量，两倍数量的块将被下采
样和重采样作为处理单元。IDCT长度IPI和1Q1保持不变。因而，计算的复
杂性没有增加。
正如将要理解的，对于实际应用，本发明的在DCT域中调整大小的 方法仅仅需要实现N点IDCT运算和8点DCT，其中N从2到8。这些 实现方式需要的矩阵是公知的以及容易获得的，例如通过开源资源，如 JPEGclub.org。如在Dugad， R., Ahuja， N.，"A fast scheme for image size change in the compressed domain", IEEE Trans.Circuits Syst.Video Technol.， 第11巻，第4号，2001年4月中描述的，通过对每个N^8的N点IDCT 以及8点DCT组合利用DCT的正交性和对称性，能够进一步减小复杂性。
与像素域定标法相比较，本方法减少了整个DCT/IDCT运算的复杂 性，消除了像素域中的低通滤波，以及消除了任何需要的颜色空间转换。 对实际的JPEG图像的测试表明，总体上，为了将JPEG图像的大小调整 成縮小的JPEG图像，本方法所需时间仅为相应的像素域方法的一半，并 且实现了更好的视觉质量。与之前的任意比率调整大小的方法相比，例如 在Park, Y.， Park, H., "Arbitrary ratio image resizing using fast DCT of composite length for DCT腸based Transcoder" ， IEEE Trans. Image Process.,第 15巻，第2号，2006年2月(在下文中称为Park)中描述的，本方法所 需要的IDCT和DCT运算简单得多，因而显著地减少了总计算复杂性。 在Park的任意比率调整大小的方法(情况I)中，将恢复的DCT系数块 通过零填充均匀地扩大以形成L-样本块。然后对每个块执行L点IDCT， 产生M个L-点块。将M个块重组为L个块，以及对每个块执行M点DCT。 然后丢弃高频系数，以得到DCT域中的L个8-点块。为了提供用于实际 应用的任意比率的调整大小，Park必须对于所有可能的长度L和M实现 快速的IDCT和DCT算法。这是代价高的，并且给实际应用添加了显著 的复杂性。
本方法和由Park提出的方法之间的比较如下。本方法的一个优点是 显著地减少了与IDCT和DCT縮放运算有关的计算复杂性，其便于该方 法和系统的实际应用。在本方法和由Park描述的方法之间实际的计算复 杂性的减少取决于实际的定标比。表I比较由这两个方法的DCT域縮放
28运算所消耗的执行时间，其中DCT和IDCT两者都直接基于DCT/IDCT 方程实现，而任何快速的DCT/IDCT实现方式可以按比例地减少两个方法 的复杂性。当与Park相比时能够看出本方法显著地减少了复杂性。本方 法的DCT运算的执行时间仅仅与调整大小后的图像的尺寸成正比。另一 方面，Park的方法取决于M和L的值，这又取决于原始的和调整大小后 的图像的尺寸。M和L的值越大，Park的方法的计算复杂度越高。对于 某些情况，裁剪源图像的边缘可以减少M和L的值，但是对于大部分的 应用，裁剪源图像太多通常是不能接受的。
目标尺寸152x152200x200304x304352x352400x400
M的值6464321632
L的值1925191125
Park的方法1.152.011.450.652.60
本方法0.060.100.220.280.35
表I.对于在奔腾PC上的512x512灰度级Lena,Park和本方法的DCT 域定标运算的执行时间(单位是秒)
在之前的描述中，为了解释起见，阐述了很多的细节以便对本发明的 实施例提供透彻的了解。然而，对于本领域中的普通技术人员显而易见的 是，不一定需要这些具体的细节来实践本发明。在其他例子中，为了不使 本发明难于理解，以方框图形式中示出了公知的电结构和电路。例如，关 于此处所述的本发明的实施例是否被实现为软件例程、硬件电路、固件或 它们的组合没有提供具体的细节。
本发明的实施例可以表示为存储在机器可读介质(也被称为其中包含 计算机可读程序代码的计算机可读介质、处理器可读介质或计算机可用的 介质)中的软件产品。机器可读介质可以是任何适当的有形介质，包括磁 存储介质、光存储介质或电存储介质，包括软盘、只读光盘(CD-ROM)、 存储设备(易失性的或非易失性的)，或类似的存储装置。机器可读介质 可以包含指令、代码序列、配置信息或其他数据的各种集合，当被执行时， 它们使处理器执行根据本发明的实施例的方法中的步骤。本领域中的普通技术人员将要理解，对实现描述的发明来说是必需的其他指令与操作也可 以存储在机器可读介质上。从机器可读介质运行的软件可以与电路接口以 执行描述的任务。
本发明的上述实施例仅仅意指范例。可以由本领域中的普通技术人员 在没有脱离本发明的范围的情况下对具体的实施例进行改变、修改和变 化，本发明的范围仅由所附的权利要求进行定义。
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权利要求
1、一种在离散余弦变换DCT域中以任意比率调整压缩图像大小的方法，包括下列步骤根据定标比以及原始图像块数目和目标图像块数目，确定(404)第一和第二定标参数；根据第一和第二定标参数，在DCT域中对压缩图像中的连续块的DCT系数执行(406)非均匀抽样，以提供非均匀采样的样本；以及对非均匀采样的样本执行(410)DCT运算，以提供调整大小后的图像的DCT系数块。
2、 根据权利要求1所述的方法，其中，确定第一和第二定标参数包括下列步骤-根据定标比和压縮图像的DCT块长度，确定第一和第二逆离散余弦变换"IDCT"长度；以及根据压縮图像的DCT块长度、原始图像块数目、目标图像块数目和第二IDCT长度，确定第一和第二定标参数。
3、 根据权利要求2所述的方法，其中，确定第一和第二定标参数包括下列步骤-确定第一 IDCT长度，其是大于或等于DCT块长度和定标比的乘积的最接近整数；确定第二 IDCT长度，其是小于或等于DCT块长度和定标比的乘积的最接近整数；根据DCT块长度和目标图像块数目的乘积与第二 IDCT长度和原始图像块数目的乘积之间的差值，确定第一定标参数；以及根据原始块数目和第一定标参数之间的差值，确定第二定标参数。
4、 根据权利要求3所述的方法，其中，执行(406) DCT域中的非均匀采样包括下列步骤-对与第一定标参数成比例的多个块执行第一 IDCT长度的IDCT;以及对与第二定标参数成比例的多个块执行第二 IDCT长度的IDCT。
5、 根据权利要求4所述的方法，还包括步骤根据预定的置换方案，执行第一和第二长度的IDCT的置换。
6、 根据在前任一权利要求所述的方法，其中，对非均匀采样的样本 执行(410) DCT运算包括下列步骤将非均匀采样的样本重组为预定长度的块；以及 对每个重组的块执行DCT。
7、 根据权利要求1至5中任一权利要求所述的方法，其中，对非均 匀采样的样本执行(410) DCT运算包括下列步骤将非均匀采样的样本重组为8-样本块；以及 对每个重组的块执行8点DCT。
8、 根据之前任一权利要求所述的方法，还包括部分地解码压縮图 像以恢复DCT系数。
9、 根据权利要求8所述的方法，其中，部分地解码压縮图像包括下 列步骤对所述压縮图像进行熵解码(400)，以提供量化系数索引；以及 对所述量化系数索引进行去量化(402)，以恢复DCT系数。
10、 根据之前任一权利要求所述的方法，还包括 对调整大小后的图像的DCT系数块进行量化(416);以及 对所述量化的DCT系数块进行熵编码(418)，以提供调整大小后的压縮图像。
11、 根据之前任一权利要求所述的方法，还包括步骤对于压縮图像 的每个颜色分量，执行(406， 410)非均匀采样和重采样步骤。
12、 根据权利要求ll所述的方法，其中，维持以不同的釆样率压縮 的分量之间的同步。
13、 根据权利要求11或12所述的方法，其中，维持压縮图像中的分 量的采样比和调整大小后的图像中的分量的采样比之间的一致性。
14、 根据在前任一权利要求所述的方法，还包括歩骤对于压縮图像 中的块的每一行，重复非均匀采样和重采样步骤。
15、 根据在前任一权利要求所述的方法，还包括步骤对于压缩图像 中的块的每一列，重复非均匀采样和DCT运算步骤。
16、 根据权利要求1所述的方法，其中，在DCT域中执行非均匀采样包括下列步骤通过以第一逆离散余弦变换汀DCT'长度iPi采样P个块并且以IDCT长度IQI采样Q个块，对压縮图像中的连续块的DCT系数进行非均匀采样，每个块具有8点块长度，以提供非均匀采样的像素域样本；其中lPl和lQl是2和8之间的整数，而且是压缩图像的DCT块长度和定标比的函数，第一定标参数P等于DCT块长度和目标图像块数目L的乘积与第二 IDCT长度lQl和原始图像块数目M的乘积之间的差值，而第二定标参数Q是原始图像块数目M和第一定标参数P之间的差值。
17、 根据权利要求16所述的方法，还包括步骤将非均匀采样的像素域样本连接成为8-样本块；以及对每个连接的块执行8点DCT。
18、 根据权利要求16或17所述的方法，其中，非均匀采样DCT系数包括对P个块执行lPl点IDCT;以及对Q个块执行lQl点IDCT。
19、 根据权利要求16到18任一权利要求所述的方法，还包括对于压縮图像的每个分量重复所述步骤。
20、 根据权利要求19所述的方法，其中，维持以不同的采样率压縮的分量之间的同步。
21、 根据权利要求19或20所述的方法，其中，维持压縮图像中的分量的采样比和调整大小后的图像中的分量的采样比之间的一致性。
22、 根据权利要求16到21任一权利要求所述的方法，还包括对压縮图像中的块的每一行重复所述步骤。
23、 根据权利要求16到22任一权利要求所述的方法，还包括对压縮图像中的块的每一列重复所述步骤。
24、 一种在离散余弦变换DCT域中以任意比率调整压縮图像的大小的调整大小代码转换机(320)，包括熵解码器(322)，对压縮图像的分量进行熵解码，以提供每个分量的量化系数索引；去量化器(324)，对所述量化系数索引去量化，以重建每个分量的DCT系数；定标功能元件(326)，根据期望的定标比以及原始图像块数目和目标 图像块数目，确定第一和第二IDCT长度以及第一和第二定标参数；逆离散余弦变换IDCT功能元件(328)，根据第一和第二定标参数以 及第一和第二 IDCT长度，对压縮图像中的连续块的DCT系数执行非均匀 采样，以提供非均匀采样的像素域样本；调整大小功能元件(330)，将非均匀采样的像素域样本连接为预定大 小的块；DCT功能元件(332)，对每个连接的块进行变换，以提供调整大小后的图像的DCT系数块；量化器(334)，对调整大小后的图像的DCT系数块进行量化；以及 熵编码器(336)，对量化的DCT系数块进行熵编码，以提供调整大小后的压縮图像。
25、 根据权利要求24所述的代码转换机(320)，其中，第一 IDCT 长度是大于或等于DCT块长度和定标比的乘积的最接近整数；第二 IDCT 长度是小于或等于DCT块长度和定标比的乘积的最接近整数；第一定标参 数等于DCT块长度和目标图像块数目的乘积减去第二 IDCT长度和原始图 像块数目的乘积；以及第二定标参数等于原始图像块数目和第一定标参数 之间的差值。
26、 根据权利要求24或25所述的代码转换机(320)，其中，所述 IDCT功能元件被配置为对与第一定标参数成比例的多个块执行第一 IDCT 长度的IDCT，并且对与第二定标参数成比例的多个块执行第二 IDCT长度 的IDCT。
27、 一种在DCT域中以任意定标比缩小压縮图像的系统，具有用于实 现权利要求16到23中任何一个所述的方法的装置。
28、 一种计算机可读介质，存储有计算设备的处理器可执行的计算机 可读指令，所述指令使所述计算设备执行权利要求1到23中任何一个所 述的方法的步骤。
全文摘要
用于任意调整离散余弦变换(DCT)域中的压缩图像大小的方法和系统。根据块数目L和M和定标比L/M或M/L确定第一和第二定标参数P和Q。然后根据定标参数将DCT域中的非均匀的或非一致的采样应用于压缩图像中的连续块的系数。在一个实施例中，对P个块采样并且根据|P|点IDCT将其从给定的块长度转换到|P|，同时对Q个块采样并且根据|Q|点IDCT将其从给定的块长度转换到|Q|。然后将非均匀采样的和转换的像素域样本重组为预定的块大小，并且变换回以生成压缩图像的DCT系数。与其他DCT域任意比率的图像大小调整方法相比较，所提出的方法显著地减少了计算复杂性。它也便于实际的实现，因为仅仅需要具有长度N(1＜N＜9)的IDCT和具有长度8的DCT的快速实现方式。
文档编号H04N7/26GK101494784SQ20081022079
公开日2009年7月29日 申请日期2008年10月16日 优先权日2007年10月19日
发明者杨恩辉, 王隆吉 申请人:捷讯研究有限公司