图像处理设备和方法
【技术领域】
[0001] 本发明大体上涉及用于对图像数据进行压缩和解压缩的图像处理设备和方法。
【背景技术】
[0002] 除高速处理大量信息的个人终端之外，用于快速传输信息的宽带通信服务发展迅 速。一种更有吸引力的技术是对包括语音和图像的媒体信息进行处理的压缩技术。压缩技 术为用于减小信息量的编码技术。编码技术的典型示例是用于压缩运动图片数据的运动图 片压缩编码技术。
[0003] 例如，运动图片压缩编码技术（如H. 264/AVC)是由国际电信联盟-电信标准化部 (ITU-T)制定用于运动图片压缩编码的标准。
[0004] 通常，处理信息的大多数电子设备使用用于压缩和释放压缩（在下文中称为"解 压缩"）的各种技术，以减小信息量。为了减小信息量，一方面是基于有效使用重编码媒介 的能力以重编码信息，另一方面是基于提供可靠的传输。
[0005] 通常，以最高级别（即，以高压缩率）对数据进行压缩的方案需要复杂的压缩程 序，并且速度慢。相反地，以低级别对数据进行压缩的方案具有简单的压缩程序，并且速度 快。
[0006] 例如，可变长度编码方案对应于这样的方案，在该方案中，根据待编码二进制字符 串中具有预定值的符号的出现频率，分配不同的码长度，来对二进制字符串进行压缩。也就 是说，为二进制字符串中的高频符号图案分配短码。为较低频的符号图案分配长码。可变 长度编码方案的示例包括熵编码方案。
[0007] 通常，当基于可变长度编码方案对二进制字符串进行压缩时，需要较长的处理时 间，并且输出字符串的长度变得更长。因此，考虑到硬件复杂度或处理时间，通常选择用于 获得期望等级质量的数据压缩方案。进一步，需要能够降低硬件复杂度和处理时间并获得 高质量压缩编码方案及对应的解码方案。
【发明内容】
[0008] 本发明旨在至少解决上述问题和/或缺点，并且至少提供如下文所述的优点。因 此，本发明的一方面将提供一种图像处理设备和方法，其使得通过对压缩的图像进行解压 缩而获得的解压缩的图像能够在预定等级内维持压缩之前的原始图像的图像质量。
[0009] 本发明的另一方面将提供一种图像处理设备和方法，其最小化在图像的压缩和解 压缩过程中的图像质量的损害，并减小带宽。
[0010] 本发明的另一方面将提供一种图像处理设备和方法，其对图像进行压缩和解压缩 以具有最大的PSNR，从而满足固定的压缩率。
[0011] 本发明的另一方面将提供一种图像处理设备和方法，其基于为形成图像帧的每行 预测的图像质量动态地分配对应行的压缩率。
[0012] 本发明的另一方面将提供一种图像压缩/解压缩设备和方法，其在图像处理设备 中对由多个行形成的图像帧的每行进行压缩并对该图像帧进行解压缩。
[0013] 本发明的另一方面将提供一种图像处理设备和方法，其预测形成单个图像帧的每 行的图像质量、为每行独立确定能够为每行获得所预测图像质量的压缩率，以及使用为预 定行独立确定的压缩率对与单个图像帧的预定行对应的图像数据进行压缩。
[0014] 本发明的另一方面将提供一种图像处理设备和方法，其基于对各种类型的图像帧 的不同标准，对形成图像帧的每行动态地分配压缩比特数目。
[0015] 本发明的另一方面将提供一种图像处理设备和方法，其分析形成图像帧的每行的 压缩性能，并基于所分析的压缩性能为每行动态地设定压缩率。
[0016] 本发明的另一方面将提供一种图像处理设备和方法，对于静止图像的情况，该图 像处理设备和方法为图像帧的每行分析压缩性能，并基于为每行分析的压缩性能为随后的 图像帧的每行分配压缩比特数目，从而为每行可变地应用压缩率。
[0017] 本发明的另一方面将提供一种图像处理设备和方法，对于运动图像的情况，该图 像处理设备和方法基于先前行的压缩信息和在单个图像帧中对当前行进行压缩时预测的 压缩性能，为当前行分配压缩比特数目，从而为每行可变地应用压缩率。
[0018] 本发明的另一方面将提供一种图像处理设备和方法，其使用小波变换来预测形成 图像帧的每行的图像质量。
[0019] 本发明的另一方面将提供一种图像处理设备和方法，其基于先前图像帧的图像质 量分析结果确定是否对当前帧进行压缩。
[0020] 根据本发明的另一方面，提供了 一种对多行形成的图像帧中的每行进行压缩的方 法，其包括：预测形成单个图像帧的每行的图像质量，为每行独立确定能够为每行获得所预 测图像质量的压缩率，以及使用为预定行独立确定的压缩率对单个图像帧的预定行的图像 数据进行压缩。
[0021] 根据本发明的另一方面，提供了一种对多行形成的图像帧中的每行进行压缩的图 像处理设备，其包括帧缓冲器和编码器，其中帧缓冲器接收和存储要压缩的图像帧，编码器 预测形成帧缓冲器输出的单个个图像帧的每行的图像质量、为每行独立确定能够为每行获 得所预测图像质量的压缩率、以及使用为预定行独立确定的压缩率对单个图像帧的预定行 的图像数据进行压缩。
【附图说明】
[0022] 通过结合附图阅读以下详细描述，本发明的上述及其他方面、特征以及优点将变 得更明显，在附图中：
[0023] 图1示出了根据本发明实施方式的对图像进行压缩和解压缩的图像处理设备的 示例；
[0024] 图2示出了根据本发明实施方式的、对位于其内部的图像进行压缩和解压缩的图 像处理设备的示例；
[0025] 图3示出了根据本发明实施方式的、对位于其内部的图像进行压缩和解压缩的图 像处理设备的另一示例；
[0026] 图4示出了根据本发明实施方式的用于压缩图像数据的图像处理设备的配置；
[0027] 图5中的框图示出了根据本发明实施方式的用于压缩静止图像的编码器的示例 性配置；
[0028] 图6中的框图示出了根据本发明实施方式的用于压缩运动图像的编码器的示例 性配置；
[0029] 图7示出了根据本发明实施方式的基于小波变换对数据进行压缩的示例；
[0030] 图8示出了根据本发明实施方式的图像信息率与图像质量之间的映射的示例；
[0031] 图9示出了根据本发明实施方式的编码器调度压缩比特数目的示例；
[0032] 图10是根据本发明实施方式的用于控制在编码器中对图像数据进行的压缩的流 程图；
[0033] 图11是根据本发明实施方式的用于控制编码器执行的压缩的流程图；
[0034] 图12是根据本发明实施方式的用于控制静止图像的图像帧的编码的静止图像压 缩子程序的流程图；
[0035] 图13是根据本发明实施方式的、用于控制运动图像的图像帧编码的运动图像压 缩子程序的流程图；
[0036] 图14中的框图示出了根据本发明另一实施方式的图像处理设备的配置；
[0037] 图15是根据本发明另一实施方式的、用于对基于预测的图像质量确定处理图像 帧的方案进行控制的流程图；
[0038] 图16中的流程图示出了使用单个图像帧实现图15中的图像质量预测方案的控制 处理；以及
[0039] 图17中的流程图示出了使用两个图像帧实现图15中的图像质量预测方案的控制 处理。
【具体实施方式】
[0040] 在下文中，将参照附图更具体地描述本发明的各个实施方式。应注意，在全部附图 中，通过相同的附图标记来表示图中相同的部件。在本发明的以下描述中，当在本文中引入 已知功能和配置的详细描述会使本申请主题不清楚时，将省略这些详细描述。
[0041] 通常，图像处理设备对单个图像帧指定单一的压缩率，因此其使用相同的压缩率 (即，输入比特数目与输出比特数目的比值）对形成图像帧的各行中具有高图像质量（和 /或高压缩性能）的行和具有相对较低图像质量（和/或相对较低压缩性能）的行进行压 缩。也就是说，在假设单个图像帧中具有高图像质量的行和具有相对较低图像质量的行由 相同数目的比特形成时，对具有高图像质量的行进行压缩所获得的压缩比特数目与对具有 相对较低图像质量的行进行压缩所获得的压缩比特数目相等。
[0042] 然而实际上，当逐行对图像帧进行压缩时，