将帧的像素数据编码为交错比特流的图像压缩方法和装置以及相关的图像解压缩方法和装置的制造方法
【专利说明】将帧的像素数据编码为交错比特流的图像压缩方法和装置以及相关的图像解压缩方法和装置
[0001]相关串请的交叉引用
[0002]本申请要求如下申请的优先权:2012年10月12日递交的申请号为61/712，975的美国临时案；2013年10月8日递交的申请号为14/048，060的美国案。在此合并参考这些相关申请案的申请标的。
技术领域
[0003]本发明所公开的实施例涉及图像压缩(image compress1n)和解压缩(decompress1n)，更具体地，涉及用于将一个或多个块(block)的像素数据编码为交错比特流(interleaved bit-stream)的图像压缩方法和装置以及相关的图像解压缩方法和装置。
【背景技术】
[0004]传统的图像压缩方案可将一帧划分为多个块，并使用每个块作为压缩单元(compress1n unit)以将每个块编码成比特流。图1为根据传统的图像压缩方案通过编码一个块的像素数据(Pixel data)而产生的比特流的示意图。假设每个块BK包括N个像素，并且每个像素的像素数据包括不同颜色通道(color channel)(例如，红色通道R、绿色通道G和蓝色通道B)的颜色通道数据(color channel data)。如图1所示，第一像素具有颜色通道数据RpBpG1;第二像素具有颜色通道数据R2、B2、G2;第三像素具有颜色通道数据R3、B3、G3;以及第N像素具有颜色通道数据Rn、Bn、Gn。传统的图像压缩方案对块BK的像素数据进行编码，以产生由多个已连接的(concatenated)比特流部分组成的比特流BS，其中该多个比特流部分对应于不同的颜色通道，并且每个比特流部分包括所述块BK中相同颜色通道的所有编码后的颜色通道数据。如图1所示，一个比特流部分仅由编码后颜色通道数据R/ -R/组成，另一个比特流部分仅由编码后颜色通道数据G/ -G/组成，以及又一个比特流部分仅由编码后颜色通道数据B/ -B/组成。当传送端的图像压缩器输出图1所示的比特流到接收端时，接收端的图像解压缩器解码所接收到的比特流以重构(reconstruct)块BK的像素数据。由于比特流部分是已连接的，因而该比特流部分由图像解压缩器逐一地解码。其结果是，不得不在已经解码了由编码后颜色通道数据R/ -R/组成的比特流部分和由编码后颜色通道数据G/ -G/组成的比特流部分之后，才来解码由编码后颜色通道数据G/ -G/组成的比特流部分。因此，当编码后颜色通道数据B/被解码时，第一像素的解码后像素数据被完全重构，当编码后颜色通道数据B2’被解码时，第二像素的解码后像素数据被完全重构，以此类推。用于获得一个像素的解码后像素数据的处理延迟很高，这导致图像解压缩器的性能劣化。此外，接收端需要大的数据缓冲器来存储对编码后颜色通道数据R/-R/和G/ -Gn’解码所获得的所有解码后颜色通道数据，这不可避免地增加了硬件成本。为了创建图1所示的比特流BS，传送端也需要大的数据缓冲器来存储原始的(raw)颜色通道数据。同样地，图像压缩的缓冲器需求和处理延迟很高。
【发明内容】
[0005]根据本发明示例性实施例，提供一种用于将一个或多个块的像素数据编码为交错比特流的图像压缩方法和装置以及相关的图像解压缩方法和装置。
[0006]依据本发明第一方面，提供一种示范性图像压缩方法。该示范性图像压缩方法包含至少以下步骤:接收帧的多个像素，其中每个像素的像素数据具有分别对应于多个不同颜色通道的多个颜色通道数据；编码每个像素的所述像素数据并产生对应于所述像素的所述多个颜色通道数据的多个比特流，其中对应于所述像素的所述多个颜色通道数据的所述比特流是分开的；将不同像素的相同颜色通道数据的比特流打包为颜色通道比特流段，其中每个所述比特流段具有相同的预定尺寸；以及将所述不同颜色通道的颜色通道比特流段连接成最终比特流。
[0007]依据本发明第二方面，提供一种示范性图像解压缩方法。该示范性图像解压缩方法包含至少以下步骤:接收对应于一帧的比特流，其中所述比特流由被连接的多个颜色通道比特流段组成，并且每个所述颜色通道比特流段具有相同的预定尺寸；以及将所述比特流解码为所述帧中的多个像素的像素数据，其中每个所述像素具有分别对应于多个不同颜色通道的多个颜色通道数据。
[0008]依据本发明第三方面，提供一种示范性图像压缩方法。该示范性图像压缩方法包含至少以下步骤:接收帧的多个像素，其中每个像素的像素数据具有分别对应于多个不同颜色通道的多个颜色通道数据；编码每个像素的所述像素数据并产生对应于所述像素的所述多个颜色通道数据的比特流，其中对应于所述像素的单个颜色通道数据的每个比特流为颜色通道比特流段；以及将相同像素的颜色通道比特流段连接成已连接的比特流部分，以及将不同像素的已连接的比特流部分连接成最终比特流。
[0009]依据本发明第四方面，提供一种示范性图像解压缩方法。该示范性图像解压缩方法包含至少以下步骤:接收对应于一帧的比特流，其中所述比特流由被连接的多个颜色通道比特流段组成，并且每个所述颜色通道比特流段仅包含对应于一个像素的信息；以及将所述比特流解码为所述帧中的多个像素的像素数据，其中每个所述像素具有分别对应于多个不同颜色通道的多个颜色通道数据。
[0010]依据本发明第五方面，提供一种示范性图像压缩器。该示范性图像压缩器包含输入端口和编码器。输入端口被设置为接收帧的多个像素，其中每个像素的像素数据具有分别对应于多个不同颜色通道的多个颜色通道数据。编码器被设置为编码每个像素的所述像素数据并产生对应于所述像素的所述多个颜色通道数据的比特流，其中对应于所述像素的所述多个颜色通道数据的所述比特流为分开的；将不同像素的相同颜色通道数据的比特流打包为颜色通道比特流段，其中每个所述比特流段具有相同的预定尺寸；以及将所述不同颜色通道的颜色通道比特流段连接成最终比特流。
[0011]依据本发明第六方面，提供一种示范性图像解压缩器。该示范性图像解压缩器包含输入端口和解码器。输入端口被设置为接收对应于一帧的比特流，其中所述比特流由被连接的多个颜色通道比特流段组成，并且每个所述颜色通道比特流段具有相同的预定尺寸。解码器被设置为将所述比特流解码为所述帧中的多个像素的像素数据，其中每个所述像素具有分别对应于多个不同颜色通道的多个颜色通道数据。
[0012]依据本发明第七方面，提供一种示范性图像压缩器。该示范性图像压缩器包含输入端口和编码器。输入端口被设置为接收帧的多个像素，其中每个像素的像素数据具有分别对应于多个不同颜色通道的多个颜色通道数据。编码器被设置为编码每个像素的所述像素数据并产生对应于所述像素的所述多个颜色通道数据的比特流，其中对应于所述像素的单个颜色通道数据的每个比特流为颜色通道比特流段；以及将相同像素的颜色通道比特流段连接成已连接的比特流部分，以及将不同像素的已连接的比特流部分连接成最终比特流。
[0013]依据本发明第八方面，提供一种示范性图像解压缩器。该示范性图像解压缩器包含输入端口和解码器。输入端口被设置为接收对应于一帧的比特流，其中所述比特流由被连接的多个颜色通道比特流段组成，并且每个所述颜色通道比特流段仅包含对应于一个像素的信息。解码器被设置为将所述比特流解码为所述帧中的多个像素的像素数据，其中每个所述像素具有分别对应于多个不同颜色通道的多个颜色通道数据。
[0014]本领域的普通技术人员在阅读以下以各种附图示出的优选实施例的详细描述后，可以轻易了解本发明的这些和其它目的。
【附图说明】
[0015]图1为根据传统的图像压缩方案通过编码一个块的像素数据而产生的比特流的示意图。
[0016]图2为根据本发明实施例的数据处理系统的示意图。
[0017]图3为使用所提出的数据处理系统的第一应用的示意图。
[0018]图4为使用所提出的数据处理系统的第二应用的示意图。
[0019]图5为使用所提出的数据处理系统的第三应用的示意图。
[0020]图6为根据本发明实施例的图像压缩操作的示意图。
[0021]图7为根据本发明实施例的另一图像压缩操作的示意图。
[0022]图8为根据本发明实施例的具有固定长度的颜色通道比特流段的交错比特流的示意图。
[0023]图9为根据本发明实施例的又一图像压缩操作的示意图。
[0024]图10为根据本发明实施例的图像解压缩操作的示意图。
[0025]图11为根据本发明实施例的另一图像解压缩操作的示意图。
【具体实施方式】
[0026]在说明书及权利要求当中使用了某些词汇来指称特定的元件。本领域中技术人员应可理解，电子装置制造商可能会用不同的名词来称呼同一个元件。本说明书及权利要求并不以名称的差异来作为区分元件的方式，而是以元件在功能上的差异来作为区分的准贝1J。在通篇说明书及权利要求当中所提及的“包含”和“包括”为开放式的用语，故应解释成“包含但不限定于”。此外，“耦接”一词在此包含任何直接及间接的电气连接手段。因此，若文中描述第一装置耦接到第二装置，则代表该第一装置可直接电气连接于该第二装置，或通过其他装置或连接手段间接地电气连接至该第二装置。
[0027]图2为根据本发明实施例的数据处理系统的示意图。数据处理系统200包括图像压缩器(image compressor) 202和图像解压器(image decompressor) 204，其中图像压缩器202位于传送端TX，以及图像解压缩器204位于接收端RX。使用所提出的数据处理系统200的若干示例性应用在图3-5示出以用于说明目的。
[0028]图3为使用所提出的数据处理系统的第一应用的示意图。应用处理器302包括图像压缩器202和其它电路303。驱动集成电路(driver IC) 304具有图像解压缩器204和其它电路305。应用处理器302中的其它电路303产生原始图像MGeaw至图像压缩器202。应用处理器302可在输出原始图像頂6_之前对原始图像MG KAW应用像素处理。图像压缩器202耦接于其它电路303，并对原始图像MGeaw执行有损/无损图像压缩，以产生压缩后/编码后的图像MG_P，其中压缩后/编码后的图像MG_P通过其它电路303被传送到显示接口(display interface) 306。在本发明中，压缩后/编码后的图像IMG_P由已连接的交错比特流组成，其中每一交错比特流是通过对原始图像MGeaw的一个或多个块编码而产生的。应用处理器302经由显示接口 306传送压缩后/编码后的图像MG_P到驱动集成电路304。例如，显示接口 306可以是由移动行业处理器接口(Mobile Industry ProcessorInterface，MIPI)标准化的显示器串行接口 (display serial interface，DSI)或由视频电子标准协会(Video Electronics Standards Associat1n，VESA)标准化的嵌入式显不端口 (embedded display port, EDP) ο
[0029]图像解压缩器204接收来自显示接口 306的压缩后/编码后图像頂G_P，然后通过其他电路305传送压缩后/编码后的图像MG_P到图像解压缩器204。图像解压缩器204对压缩后/编码后图像IMG_P执行有损/无损解压缩来恢复原始图像IMGkaw’，并传送原始图像頂Gka/到其它电路305做进一步处理。如果图像压缩器202采用无损压缩算法，则从对应的无损解压缩算法产生的原始图像IMGkaw’将与原始图像IMGeaw相同。然而，如果图像压缩器202采用有损压缩算法，则从相应的有损解压缩产生的原始图像MGeaw’可能不同于原始图像