专利名称：图像压缩系统中的缓冲器数据的控制电路和方法
技术领域：
本发明涉及一种缓冲器数据控制电路和方法，特别地，涉及一种通过根据一参考值而从小波变换图像数据中移去对人眼较不敏感的频带内的数据来控制图像压缩数据量的电路和方法，其中该图像压缩数据在一图像压缩系统中采用小波变换进行处理并且在一通道缓冲器中累积。
一般地，为了减小传输中的输入图像数据比特率或者改进存储图像数据的存储效率的目的而进行图像压缩。
图1示出了一种常规的采用离散小波变换的图像压缩系统。参见图1，一离散小波变换器10对提供给它的一输入数字图像进行小波变换，并且输出具有后面将要解释的示于图3的配置的一小波信号。一向量组件20接收该小波信号，并且产生一具有DC因数的小波信号和具有AC因数的小波信号。一差分脉冲码调制器30对所述具有DC因数的小波信号进行差分脉冲码调制，以便将其转换成一差分小波信号，并将该差分小波信号提供给一标量量化器40。
标量量化器40对该差分小波信号进行标量量化，并且将其提供给一霍夫曼编码器50。霍夫曼编码50将该标量量化的差分小波信号进行编码，并将其转换成一DC压缩信号，并将该DC压缩信号提供给多路复用器80的一个输入端。一向量量化器60从向量组件20接收所述具有AC因数的小波信号，将其进行向量量化，并且将该向量量化的小波信号提供给另一霍夫曼编码器70。霍夫曼编码器70对所述向量量化的具有AC因数的小波信号进行编码，将其转换成一AC压缩信号，并将该AC压缩信号提供给多路复用器80的另一个输入端。根据一系统控制器(未示出)的一选择信号，多路复用器80通过一通道将所述AC压缩信号和DC压缩信号传送到一网络。
当在上述图像压缩系统中采用小波变换对正交公共中间格式(quardrature common intermediate format)的30帧/秒的彩色图像以55∶1压缩时，每秒通过信道传输的比特数等于30×188×144×8×2×2×(1/55)≈472529.4比特/秒。当在减小运动图像的时间冗余方面，采用全搜索算法将运动估算加到该压缩系统中以获得五倍压缩效果时，每秒传输的比特数变成94505.9比特/秒。但是，考虑到利用在当前所用的PSTN(公共交换电话网)中的28.8kb/s的调制解调器传输数据的通道容量，94505.9比特/秒这个值还是相对大一些。因此，为了通过该调制解调器传输这种比特率的图像数据，就需要减少每秒的传输帧数，或者，即使图像质量下降，也要以较高的压缩因子压缩数字图像的源数据。
本发明的一个目的是提供一种电路和方法，该电路和方法通过根据一参考值而从小波变换图像数据中移去对人眼较不敏感的频带内的数据来控制图像压缩数据量，其中该图像压缩数据在一图像压缩系统中采用小波变换进行处理并且在一通道缓冲器中累积。
为了实现该目的，提供了一种在采用进行小波变换的小波系统的图像压缩系统中的缓冲器数据控制电路，包括一缓冲器，用于在一预定时间存储将传输到一通道的压缩图像数据；一具有数据参考值的缓冲器控制器，用于在一预定周期对输入到该缓冲器的压缩图像数据的输入速度积分，并且将该积分值加到在一特定时刻在该缓冲器中累积的数据量，由此计算下一周期累积的数据量，缓冲器控制器将下一周期累积的数据量和数据参考值进行比较，并且产生一处理信号，所述预定周期的起点对应于所述特定时刻；以及一向量组件，用于根据所述处理信号，从构成小波变换图像的帧结构的数据中移去具有高频对角线分量的数据。
参照附图，下面将详细描述本发明的较佳实施例。应该注意的是，在所有的附图之间，部件的参考号是一致的。同时，在后面的描述中给出了电路元件的许多具体细节。这些细节的提供仅仅是用于本发明的一般理解。显然，对于本领域的普通技术人员而言，本发明可以不采用这些具体细节而实施。在描述本发明中，如果现有的功能或结构的详细描述会造成本发明的观点不明确，则将其省略。
图1是一常规小波图像压缩系统的方框图；图2是根据本发明的一小波图像压缩系统的方框图；图3是显示了通过对一数字图像采用示于图1、2中的离散小波变换器执行三级分解而获得的帧结构；图4是显示了在图2的通道缓冲器90中累积的图像压缩数据量B的变化，该通道缓冲器90由缓冲器控制器100控制；
图5是一流程图，显示了通过采用示于图2的缓冲器控制器100而控制在通道缓冲器90中累积的视频压缩数据量的方法；以及图6是一流程图，显示了通过采用示于图2的向量组件20，根据缓冲器控制器100的输出在对角线方向上从在离散小波变换器10中处理的图像数据移去一数据单元的方法。
图2是根据本发明的一图像压缩系统的方框图。参照图2，离散小波变换器10对一输入数字图像进行小波变换，并且输出具有后面将要解释的示于图3的配置的一小波信号。向量组件20接收该小波信号，并且产生一具有DC因数的小波信号和具有AC因数的小波信号。差分脉冲码调制器30对所述具有DC因数的小波信号进行差分脉冲码调制，将其转换成一差分小波信号，并将该差分小波信号提供给标量量化器40。
标量量化器40对该差分小波信号进行标量量化，并且将该标量化的差分小波信号提供给霍夫曼编码器50。霍夫曼编码器50将该标量量化的差分小波信号进行编码，将其转换成一DC压缩信号，并将该DC压缩信号提供给多路复用器80的一个输入端。向量量化器60从向量组件20接收具有AC因数的小波信号，将其进行向量量化，并将该向量量化的小波信号提供给霍夫曼编码器70。霍夫曼编码器70对所述向量量化的具有AC因数的小波信号进行编码，将其转换成一AC压缩信号，并将该AC压缩信号提供给多路复用器80的另一个输入端。根据一系统控制器(未示出)的一选择信号，多路复用器80将所述AC压缩信号和DC压缩信号提供到一通道缓冲器90。
通道缓冲器90接收所述AC压缩信号和DC压缩信号，将它们累积，并且将所累积的信号传送到一网络。一缓冲器控制器100将在通道缓冲器90中累积的图像压缩信号量与第一、第二、第三参考值进行比较，并且产生第一、第二和第三处理信号。根据该第一、第二和第三处理信号，向量组件20从由离散小波变换器10输出的小波图像数据中移去对人眼较不敏感的频带内的数据。
图3显示了一由图2示出的小波变换器10进行小波变换的图像的帧结构。该帧结构通过三级分解而获得。在该结构中，S08代表在区域A的一数据单元(data cell)。DiM指示在方向i上的一数据单元，这里的i代表一方向标识值。例如，当i=1,i=2和i=3时，它们分别指示垂直方向、水平方向和对角线方向。还有方程式M=2m，其中M指示关于分辨率等级m=1,2,3的幂。
在前述的帧结构中，当值M较小时，数据单元具有高频分量。具有最大M值(M=8)的数据单元S08具有低频分量。D1M代表具有分辨率2-m的数据单元的垂直分量，D2M代表具有分辨率2-m的数据单元的水平分量，而D3M代表具有分辨率2-m的数据单元的对角线分量。
一般地，根据MTF(调制传递函数)函数特性，人眼对4.7至8周期/度(cpd)的空间频率最敏感，而对高频区域具有最大值的3％的敏感度。根据Canvpbell的方向角特性，θ-45°分量的图像的敏感度比具有方向角0°和90°的图像低3dB。因此，示于图2的缓冲器控制器100一级级地从空间区域中逐步移去将在向量量化器60中进行向量量化的高频/对角线分量的数据单元，用于传输的数据单元的移去顺序是D32＞D34＞D38。在本发明中，缓冲器控制器100将在通道缓冲器90中累积的数据量和相应的参考值进行比较，并且移去高频/对角线分量的D32+D34+D38或D32的数据单元。图4显示了在通道缓冲器90中累积的数据量的变化。
缓冲器控制器100将当前在通道缓冲器90中累积的数据量，以及在下一帧被处理后将被累积的数据量与第一、第二和第三参考值TH1、TH2、TH3进行比较，产生第一、第二和第三处理信号，并把它们提供给向量组件20。
当提供给通道缓冲器90的数据的比特率是I(t)(比特/秒)时，每一帧的传输周期是T，在通道缓冲器中累积的数据量是B，而每周期T从通道缓冲器90输出的数据量是D，若在通道缓冲器90中t0时刻累积的数据量为B0，则经过周期T后，在通道缓冲器90中累积的数据量可以由下面的公式(1)计算。B=B0+∫t0t0+TI0(t)dt-----(1)]]>在这个公式中，当在通道缓冲器90中累积的数据量B大于参考值TH1时，将产生严重的溢出。因此，在数字图像数据的源编码中应减少编码数据。基于这一点，向量组件从小波变换图像的帧结构中移去D32、D34和D38，然后向量量化器60和霍夫曼编码器70将该源数据进行编码。通过这样做，数字图像数据的被编码的源数据量减小到43/64。因此，数据从通道缓冲器到通道的传输速率高于到通道缓冲器的数据输入速率，在时刻t0+T，在通道缓冲器90中累积的数据量降低了J。
当经过了t1秒后，缓冲器控制器100将到通道缓冲器90的数据输入速率从I(t)改变为I1(t)，并且根据下列公式计算下一周期累积的数据量。B=B1+∫t1t1+TI1(t)dt------(2)]]>为了使由于数字图像数据的源数据量的猝然移去而导致的图像质量恶化减小到最低程度，当从公式(2)获得的数据量B等于减小于第二参考值TH2时，缓冲器控制器100产生第二处理信号。然后，向量组件20接收第二处理信号，从小波变换图换的帧结构中仅仅移去D32，并且将D32从其中移去的帧结构提供给向量量化器60。向量量化器60对D32从其中移去的帧结构进行向量量化，并将其提供给霍夫曼编码器70。霍夫曼编码器70对该向量量化的数据进行编码，并且通过通道缓冲器90将其传送到通道，通过这样做，数据量被控制为到通道缓冲器90的输入I2(t)大于I1(t)。在经过t1秒之后，根据到通道缓冲器90的数据输入速度I2(t)，缓冲器控制器100根据下列公式(3)计算下一周期累积的数据量。B=B2+∫t2t2+TI2(t)dt------(3)]]>通过公式(3)，在通道缓冲器90中累积的数据量可能会下溢，为了防止这一点，当累积的数据量等于或小于第三参考值TH3时，到通道缓冲器90的数据输入速度从I2(t)改变到I1(t)。这就意味着数字图像的源数据不再被移去，并且整个帧被传送到通道。
图5是一个流程图，显示了根据在一特定时刻到通道缓冲器90的数据输入速率和当前累积的数据量而计算下一周期累积的数据量的方法。在步骤500，缓冲器控制器90设置处理级为1，并且将输出设置到处理级1。然后，在步骤510，缓冲器控制器检查处理级是否设置为1。这里，当处理级为1时，通过从时刻t0至t0+T求数据输入速率I(t)对dt的积分，并且将其加到在时刻t0在通道缓冲器90中累积的数据量B0，缓冲器控制器100计算在时刻t0+T在通道缓冲器90中累积的数据量B。
进行到步骤530，缓冲器控制器100检查在时刻t0+T，在通道缓冲器90中累积的数据量B是否等于或者大于第一参考值TH1。当数据量B大于或者等于第一参考值TH1时，在步骤540中，缓冲器控制器100将处理级设置为2，设置输出到处理级2，并且然后返回到步骤510。当在时刻t0+T，在通道缓冲器90中累积的数据量B不等于或不大于第一参考值TH1时，缓冲器控制器100直接回到步骤510。
当在步骤510中处理级不是1时，缓冲器控制器前进到步骤550并且检查处理级是否为2。这里，当处理级是2时，在步骤560中，通过从时刻t1至t1+T求数据输入速率I1(t)对dt的积分，并且将其加到在时刻t1在通道缓冲器中累积的数据量B1，缓冲器控制器100计算在时刻t1+T在通道缓冲器90中累积的数据量B。进行到步骤570，缓冲器控制器检查数据量B是否等于或小于第二参考值TH2。当数据量B等于或小于第二参考值TH2时，缓冲器控制器100将处理级设置到3，设置输出到处理级3，并且返回到步骤550。当在步骤570中数据量B大于第二参考值TH2时，缓冲器控制器100直接进行到步骤550。
当在步骤550中处理级不是2时，缓冲器控制器进行到步骤590，并且检查处理级是否为3。当处理级是3时，在步骤600，通过从时刻t2至t2+T求数据输入速率I2(t)对dt的积分，并且将其加到在时刻t2在通道缓冲器累积的数据量B2，缓冲器控制器100计算在时刻t2+T在通道缓冲器90中累积的数据量B。然后，在步骤610，缓冲器控制器100检查在时刻t2+T在通道缓冲器90中累积的数据量B是否等于或小于第三参考值TH3。当在时刻t2+T在通道缓冲器90中累积的数值量B等于或小于第三参考值TH3时，缓冲器控制器100将处理级设置为1，设置输出到处理级1，返回到步骤590，并且重复后面的步骤。
从处理级1、2、3产生的第一、第二、第三处理信号被提供给向量组件20。向量组件20对这些信号执行的操作将在后面参考图6进行解释。向量组件20在步骤650中接收缓冲器控制器100的输出，并且在步骤660中检查该输出是否为第一处理信号。当该输出是第一处理信号时，向量组件20从由离散小波变换器10输出的图像的帧结构中移去D32、D34和D38，并且完成该处理。
当在步骤660中输出不是第一处理信号时，向量组件20在步骤680中检查该输出是否为第二处理信号。当该输出是第二处理信号时，向量组件20从由离散小波变换器10输出的图像的帧结构中移去D32，并且完成该处理。当在步骤680中输出不是第二处理信号时，向量组件20在步骤700中检查该输出是否为第三处理信号。当该输出是否为第三处理信号时，在步骤710，向量组件20不加任何改变地输出由离散小波变换器10输出的图像的帧结构，并且完成该处理。当在步骤700中输出不是第三处理信号时，向量组件返回到步骤660，并且重复后面的操作。
如上所述，通过从图像数据中移去高频/对角线分量的数据，本发明控制了在通道缓冲器中累积的小波变换图像数据量，借此防止了在通道中的溢出。这就提高了数据传输率。而且，当通过通道传输的图像被再现时，可以获得好的图像质量。
因此，应该理解的是，本发明不限于这里公开的作为用于实现本发明的最佳方式的具体实施例，而且除了如后面的权利要求所定义的之外，本发明不限于在说明书中描述的具体实施例。
权利要求
1．一种在采用进行小波变换的小波系统的图像压缩系统中的缓冲器数据控制电路，包括一缓冲器，用于在一预定时间存储将传输到一通道的压缩图像数据；一具有数据参考值的缓冲器控制器，用于在一预定周期对输入到该缓冲器的压缩图像数据的输入速度积分，并且将该积分值加到在一特定时刻在该缓冲器中累积的数据量，由此计算下一周期累积的数据量，缓冲器控制器将所述下一周期累积的数据量和数据参考值进行比较，并且产生一处理信号，所述预定周期的起点对应于所述特定时刻；以及一向量组件，用于根据所述处理信号，从构成小波变换图像的帧结构的数据中移去具有高频对角线分量的数据。
2．如权利要求1的缓冲器数据控制电路，其中所述数据参考值分成第一参考值、第二参考值和第三参考值，该第一参考值用于判断在缓冲器中累积的数据量是否溢出，该第二参考值用于将由向量组件根据由该第一参考值产生的处理信号移去具有对角线分量的数据而产生的图像质量下降最小化，该第三参考值用于判断在缓冲器累积的数据量是否下溢。
3．一种在采用进行小波变换的小波系统的图像压缩系统中的缓冲器数据控制方法，该方法包括步骤在一预定时间存储将传输到一通道的压缩图像数据；在一预定周期对输入到该缓冲器的压缩图像数据的输入速度积分，并且将该积分值加到在一特定时刻在该缓冲器中累积的数据量，由此计算下一周期累积的数据量，将所述下一周期累积的数据量和数据参考值进行比较，并且产生一处理信号，所述预定周期的起点对应于所述特定时刻；以及根据所述处理信号，从构成小波变换图像的帧结构的数据中移去具有高频对角线分量的数据。
全文摘要
一种在采用进行小波变换的小波系统的图像压缩系统中的缓冲器数据控制电路和方法,其中,该控制电路包括:在一预定时间存储将传输到一通道的压缩图像数据的缓冲器;一具有数据参考值的缓冲器控制器;以及一向量组件。其中,该图像压缩数据采用小波变换进行处理并且在通道缓冲器中累积,通过根据一参考值而从小波变换图像数据中移去对人眼较不敏感的频带内的数据,该电路和方法能够控制图像压缩数据量。
文档编号H04N1/41GK1213245SQ9712256
公开日1999年4月7日 申请日期1997年9月30日 优先权日1997年9月30日
发明者黄载式 申请人:三星电子株式会社