专利名称：射频通信系统中用于发送多分辨率图象数据的方法
技术领域：
本发明涉及无线通信系统，更具体地，涉及射频通信系统中用于通过无线设备发送多分辨率图象数据的方法。
背景技术：
多媒体应用正成为无线通信系统设计中的整体部分。这些应用集中在同一个通信信道上的图象、数据、和语音的传输。在多媒体应用中特别关心的是图象传输。图象包括代表在景象中物体的相对亮度的二维信号。景象可包括，例如，照片、视频图象、X-射线图象、或用于天气预报的雷达图象。两个重要的参量是通过图象数据传输所得到的图象的质量和清晰度。
典型的图象由512×512象素的矩阵组成。对于无彩色的图象，每个象素由灰度描述，并使用8比特存储器来存储这个消息。结果是整个图象占用大约2Mbit的存储器。对于彩色图象，每个象素使用24比特，导致图象占用大约6Mbit的存储器。因而，具有充分清晰度的图象通常需要大量的存储器、带宽、和功耗。
作为科技术进步的自然结果，通过射频通信的多媒体信号的传输受到了重视。在不久的将来，这种通信载体将成为射频通信系统的业务要求的重要的部分。然而，不像有线通信系统，射频系统趋向于受到频谱限制。另外，根据空中时间计费的业务花费对于消费者是非常高的。图象通常占用很大量的设备存储器，并且，图象信号的传输耗费相当长的时间。这样，通过射频系统(例如移动蜂窝无线网络)来发送图象变成为相当昂贵的。如果不需要高分辨率图象传输，则不必浪费这些资源。所以，需要这样一个系统，其中通过射频系统来发送图象所必须的空中时间可被最小化，以使得用户的花费最小。
发明概要本发明涉及射频通信系统中用于通过无线设备发送多分辨率图象数据的方法。
该方法使用小波技术来分解图象，并把图象作为离散信息块来存储在图象存储单元中。信息块包括表示图象的最低分辨率的基本图象，以及一个或多个图象细节，当把它们附加到基本图象时，可以提供增加的分辨率级别。图象被分解成的最大的分辨率级别数可以由图象存储单元的分辨极限来确定，或由发送方对图象存储单元设定的人为极限来确定。
在确定了通信信道以后，基本图象被发送到图象显示单元。图象显示单元包括用于通过发送图象数据请求到图象存储单元来递增地增加图象分辨率的装置。于是，附加的图象细节被发送到图象显示单元。然后，再使用小波技术把由图象显示单元接收的附加的图象细节和基本图象相组合，以产生更高分辨率的详细图象。图象显示单元可以发送多个对附加的图象细节的请求。每次，附加的图象细节与原先的图象相组合，以提供更高分辨率的新的清晰图象。
把图象分解成递增的分辨率级别的一个优点是只发送对于提供图象的合适的质量和清晰度所必须的分辨率级别。例如，诸如手写体那样的图象只需要可辨晰的中等或低级别图象分辨率。通过发送较低的分辨率，节省了带宽、功率、和传输时间。诸如签字或指纹那样的图象对于通信接收方来说可能需要高的分辨率。在这种情况下，接收方可请求较高的分辨率级别。
所需要的分辨率级别可由进行通信的任一方确定，或由通信设备的分辨率极限确定。这个概念的代表性的应用包括从手持无线设备发送图象，或从通过接口连接到手持蜂窝无线设备的膝上计算机发送图象。所以，可以看到，本发明的主要优点将是使得射频通信的空中时间和相关的花费最小，同时允许设备的用户确定适合他们的需要所必须的最佳分辨率级别。
附图简述
图1是对于实施本发明的方法所必须的系统配置的总方框图。
图2是由本发明实施的系统和方法的图象存储单元的方框图。
图3是由本发明实施的系统和方法的图象显示单元的方框图。
图4是说明本发明的图象存储单元的运行的流程图。
图5是说明本发明的图象显示单元的运行的流程图。
发明详细描述现在参照附图，图1显示了多分辨率传输系统，总的由数字10表示。多分辨率传输系统10的基本单元是总的由数字20表示的图象存储单元、总的由数字40表示的图象显示单元、以及通信媒体70，它提供了在图象存储单元20与图象显示单元40之间的通信链路。
图2更详细地显示了图象存储单元。图象存储单元20包括图象输入装置22、主存储器24、图象处理器26、发射机模块28、接收机模块30、以及计数器模块32。图象存储单元20的用途是分解图象，并把所分解的图象存储在离散的信息块中。图象通过图象输入装置22被输入到主存储器24。图象输入装置22可包括，例如，磁盘读出器、扫描器、或电子画板。图象然后由图象处理器26分解成离散的信息块，它们被存储在主存储器24中。图象可以通过使用小波技术或其它金字塔式图象分解方案被分解。这样的方法对于本领域技术人员是熟知的，因而这里不再描述。对于小波技术的更详细的解释，可参看S.G.Mallat的“A Theory for Multiresolution SignalDecomposition:The Wavelet Representation(多分辨率信号分解原理小波表示法)”，IEEE Transaction on Pattern Analysis andMachine Intelligence,vol.11,No.7,pp.674-693(July,1989)，该文章在此引用，以供参考。
发射机模块28用来发射图象数据到位于远方的图象显示单元40。进入的对于附加图象细节的请求通过接收机模块30来控制。然后，命令主存储器24发送所请求的数据。计数器模块32也被更新以便来保持所发送的信息块数目的计数。实际上，图象存储单元20也能够发送附加的图象细节，而不用首先从图象显示单元40接收图象数据请求。这可由被结合到图象存储单元20中的单独的分辨率控制装置来完成。在这样的例子中，图象存储单元20的用户可响应于来自图象显示单元的用户的口头请求来发送附加图象细节。在图象数据中的控制码然后把进入的数据的性质通知显示单元40。
图3所示的显示单元40包括接收机模块42、开关44、主存储器46、辅助存储器48、图象处理器50、显示器52、分辨率控制装置54、定时器56、计数器模块58、发射机模块60、和复位装置62。由图象存储单元20发送的图象数据在接收机模块42处被接收。开关44控制图象数据被接收到主存储器46或辅助存储器48中，如将在下面描述的。通常，原先的或基本的图象被引导到主存储器46，而由接收方请求的任何附加图象细节被路由到辅助存储器48。主存储器46和辅助存储器48的内容被图象处理器50进行组合，以形成重新组合的图象。重新组合图象，在这里被称为清晰图象，然后被存储在主存储器48，并被引导到显示器52。
分辨率控制装置54被用来递增地增加图象的分辨率。分辨率控制装置54可以例如包括一个按钮。按下按钮54将使得图象数据请求通过发射机模块60被发送，以及使得开关44相应地被设置，以便为进入的数据定路由。计数模块58保持着对所发送的图象数据请求次数的计数。定时器56被用来延迟传输图象数据请求，以使得多次的按下按钮54可被累加起来，并作为单个请求被发送。复位装置62被用来复位计数器模块58和发送复位信号到图象存储单元20。
图1所显示的通信媒体70包括用以使图象存储单元20与图象显示单元40进行通信的装置。虽然通信的装置对于本发明并不是独特的，但它可包括诸如有线、射频、红外、或微波等那样的方法。通信的装置的子类别可以是在图象存储单元20与图象显示单元40之间的通信中为特定任务所专用的任何的信道。在本发明中，假定了射频通信装置。
为使用本发明的传输系统，图象S首先通过使用例如小波技术而被分解成基本图象S0和一系列图象细节D1、D2、…Dn。基本图象S0和图象细节D1、D2、…Dn被存储在图象存储单元20的主存储器24。图象细节D1、D2、…Dn可与基本图象S0重新组合，以提供详细图象。例如，与D1相组合的S0将提供比基本图象高一个分辨率级别的清晰图象。同样地，与D1和D2相组合的S0将提供比基本图象高两个分辨率级别的清晰图象。遵循这个概念，与D1、D2、…Dn相组合的S0将提供具有相应于最大的原先的分解级别的可提供的最高分辨率的清晰图象。
被存储在图象存储单元20中的图象数据以离散信息块被发送到图象显示单元40。当图象数据请求从图象显示单元40被接收时，图象存储单元20通过发送请求的图象数据级别而进行应答。通常，只有基本图象响应于起始的图象数据请求被发送。然而，这个图象可包括基本图象以及一个或多个细节。在这种情况下，基本图象和细节在发送以前在图象存储单元20中被组合。
如果需要更多的细节，则接收者可发送要求更多细节的附加图象数据请求(实时地)。对于每个附加图象数据请求，图象存储单元20通过发送包含下一个数据细节级别的信息块来应答。在图象显示单元40中，图象细节与基本图象和任何先前的图象细节相组合，以改进图象的分辨率。如果对于多个图象细节的请求被图象存储单元20接收，则包含接下来的各图象细节级别的相应数目的信息块在与先前的图象重新组合之前被顺序地发送到图象显示单元40，以进一步提高分辨率。
注意到图象存储单元20的用户可能能够指定特定的图象显示单元40，它们能够接收多分辨率图象数据。实际上，在无线电话通信系统中这种强加上的限制的例子将是图象存储单元20的用户把某些鉴权的电话号码编程到该装置中。结果，只有来自那些特定的电话号码的带有图象显示单元40的呼叫者将具有完全的多分辨率图象数据接收能力。来自除了由图象存储单元20的用户特别鉴权的那些号码以外的号码的呼叫者将接收不到图象数据或者只能以预定级别的分辨率接收图象数据。这样，对所有图象数据传输的封锁将包括安全特性，以阻止由非鉴权方接收图象。只发送能临界地使用的基本图象给非鉴权的号码也可能具有类似的安全效果。然而，发送任何更高级别的分辨率(例如与多个图象细节相组合的基本图象)，可由图象存储单元20的用户来进行设定，以便限制传输所需要的空中时间。图象存储单元20的用户可以确定中等级别的分辨率正是接收方所需要的，因而只发送该级别。所以，这个任选项将有助于安全以及图象传输的带宽、功率、与传输时间参量的最优化。
现在参照图4和5，它们更详细地显示了图象存储单元20和图象显示单元40的运行。在呼叫发起期间，通信的各方确定要被发送的起始分辨率，例如S0或S0和D1等等。确定最小分辨率级别的步骤以图象存储单元20的功能块76(图4)和图象显示单元40的功能块91(图5)表示。典型地，这个级别可在图象存储单元20和图象显示单元40中被相关的用户预先设置。如果由各方规定的级别是不同的，则两个数值中的最小值将是限制的起始参量。
除了设置最小分辨率级别，发射方也可能规定可提供给接收方的最大分辨率级别。由发射方设置的最大分辨率级别可以小于原先的图象在开始输入到系统时的分辨率。例如，图象可能原先被分解成基本图象和七个附加图象细节。发射方可限制最大的可供使用的分辨率为四个附加图象细节。因此，接收方只能接收带有四个附加图象细节的基本图象的最大分辨率，而不是原先图象的全部分辨率。这个特性在发射方承受通信的花费和寻求限制图象传输所需要的空中时间的情况下是有用的。
在最小分辨率级别被确定以后，在图象数据请求从图象显示单元40经专用控制信道DCC(例如快速相关控制信道(FACCH)或慢速相关控制信道(SACCH))被发送到图象存储单元20时，便开始图象传输。注意到，专用控制信道DCC可被利用于图象数据请求，因为不进行任何图象数据发送。需要这样的专用控制信道DCC的附加因素是在传输图象序列期间如果已经正在进行对话。
现在参照图4，它显示了图象存储单元20的运行。当图象存储单元20接收到图象数据请求时(判决块77)，图象存储单元20发送所请求的数目的信息块到图象显示单元40(功能块80)。如总的以功能块78表示的，当接收到第一图象数据请求时，图象存储单元20发送包含基本图象的信息块。随后，图象存储单元20响应于每个图象数据请求而发送包含下一个级别的图象细节的信息块。如果接收到对于多个信息块的请求，则图象存储单元20就把多个细节组合到单个信息块中，或者在基本图象上按相应于递增的细节级别的顺序串来组合所请求的数目的块(功能块78)。如以功能块79所表示的，当每次接收到对图象数据请求，计数器模块32就增量计数值，以确保信息块数目不超过对于该图象可提供的最大的细节级别。
在可接受的图象已被发送到图象显示单元40以后，接收方可以发送复位信号到图象存储单元20或者结束呼叫。复位信号表示，接收方对先前发送的图象满意，并且现在准备好从图象存储单元20接收新的图象。在从图象显示单元40接收复位信号(判决块81)的情况下，计数器模块32被复位，如功能块82所表示的，且图象传输过程重新开始。复位信号是重要的，因为这样该方可发起另一个图象的传输，而不用重新建立通信线路，如果有另一个图象要被发送的话。否则，如果呼叫被结束(判决块83)，则计数器模块32被复位(功能块84)，然后结束呼叫。
现在参照图5，它显示了图象显示单元40。图象传输过程在图象显示单元40发送图象数据请求到图象存储单元20(判决块92)时开始。如果图象数据请求是第一个这样的请求，则对其给出肯定答复的判决块93把路由开关44设置到主存储器46数据路由(功能块94)。计数器模块58也被进行增量，以便计数所请求的信息块数目(功能块95)。在图象显示单元40从图象存储单元20接收请求的图象数据(功能块96)后，图象数据被开关44引导到主存储器46或辅助存储器48。对于初始传输，开关44被设置来把数据路由到主存储器46，如功能块97所示。主存储器46也被作为用于重新组合的图象的存储单元。由此，数据由图象处理器50进行处理，并被存储在主存储器46中，然后被路由到其中显示初始图象S1的显示器52(功能块98)。
如果在接收初始图象S1以后对于分辨率不满意，则接收方可通过将按钮54按下相应于想要的附加细节级别数的次数，从而来增加分辨率。启动按钮54(判决块92)将导致三件事定时器56被启动，相应于按钮54的启动情况的增量被计数器模块58登录(功能块100)，以及开关44被设置来使进入的附加细节被路由到辅助存储器48(功能块99)。在特定的时间已到达后，定时器56命令计数器模块58发送相应于由计数器模块58登录的增量的图象数据请求到图象存储单元20。例如，如果按钮54被按下两次，则对于两个信息块的请求通过专用控制信道DCC被发送。同样地，如果接收方激发按钮54三次，则图象存储单元20将请求发送三个包含附加图象细节的信息块。
所发送的包含附加图象细节的信息块被图象显示单元40接收(功能块101)，然后，被开关44路由到辅助存储器48(功能块102)。由此，图象处理器50通过再次使用小波技术把主存储器中的图象与辅助存储器48中的附加图象细节相组合(功能块103)。最后得到的清晰图象然后在被路由到显示器52(功能块98)以前被存储在主存储器46(功能块104)。
将递增地调谐图象分辨率的处理过程如前面的段落中所说明的那样继续下去，直到接收方满意或达到最大的细节数。还注意到，可供接收方使用的最大细节数可能被图象存储单元20的分辨率极限所限制或被由发射方所确定的图象存储单元20中的人为极限所限制。另外，最大细节数可能被图象显示单元40中的参量所限制，该参量限制了可通过多次启动按钮54同时请求的附加细节总数。
当接收方取得想要的图象时，该接收方可以结束通信(判决块108)，或者复位图象显示单元40以接收另一个图象(判决块105)。即使接收方选择复位图象显示单元40，但通信可能仍被结束(判决块108)。通过复位图象显示单元40可结束对于特定图象的传输序列，这可能通过以下两个方法中的任一个完成(1)由接收方启动复位装置62，或(2)通过接收方启动按钮54，其启动的次数比能被同时请求的最大数目的细节更多。如果对于特定的图象的图象传输序列被这三个方法中的任一个方法所结束，则计数器模块58被复位(功能块106和109)，并且发送一个信号到图象存储单元20(功能块107和110)，以便复位计数器模块32。
所描述的用于发射多分辨率图象数据的方法显示了增加了的有效性程度，这种增加的有效性程度可通过使得通信双方能确定当图象通信时所需要的最佳分辨率级别来实现。这种方法的交互作用的性质也允许双方能使以多图象的序列发射的每个图象的分辨率最佳化。这样，这个方法会导致快得多的图象传输，特别是如果对于用户的要求不需要最高级别的分辨率的话。所以，当这个方法被应用到射频通信时，它可用来通过减少存储器需要、带宽需要、功率消耗和空中时间而提高图象通信的效率。
当然，本发明可以以不同于这里所述的那些方式的其它特定方式来实现，而不会背离本发明的精神和基本特性。所以，本发明在所有方面都应被看作为是说明性的，而不是限制性的，来自附属权利要求的含义和等价范围内的所有改变都应被包括在权利要求中。
权利要求
1．射频通信系统中用于通过无线设备发送多分辨率图象数据的方法，包括以下步骤(a)把图象分解为基本图象和一个或多个图象细节；(b)把分解的图象存储在图象存储单元中；(c)把基本图象从图象存储单元发送到图象显示单元；(d)把图象存储在所述图象显示单元中；(e)把附加图象数据请求发射到图象存储单元；(f)响应于所述附加图象数据请求，把附加图象细节从图象存储单元发送到图象显示单元；以及(g)把附加的图象细节和基本图象在图象显示单元中进行重新组合。
2．权利要求1的方法，其特征在于，其中基本图象被存储在所述图象显示单元的主存储器中。
3．权利要求2的方法，其特征在于，其中所述图象细节在与所述基本图象相组合之前被存储在所述图象显示单元的辅助存储器中。
4．权利要求3的方法，其特征在于，其中图象显示单元中的图象处理器把所述图象细节与在主存储器中的图象重新组合，并把最终结果的详细图象存储在主存储器中。
5．权利要求4的方法，其特征在于，其中在所述主存储器中的图象被显示在显示装置上。
6．按照权利要求1的方法，其特征在于，其中发送附加图象数据请求的步骤包括发送一个对于多个图象细节的多图象数据请求。
7．按照权利要求6的方法，其特征在于，其中发送附加图象细节的步骤包括响应于一个多图象数据请求发送多个图象细节。
8．按照权利要求7的方法，其特征在于，其中发送多个图象细节的步骤包括在把它们发送到所述图象显示单元以前组合所述多个图象细节。
9．按照权利要求7的方法，其特征在于，其中发送多个图象细节的步骤包括把所述图象细节作为一串离散信息块发送。
10．按照权利要求1的方法，其特征在于，包括把被发送到所述图象显示单元的信息块总数的计数值存储在所述图象存储单元的步骤。
11．按照权利要求10的方法，其特征在于，其中发送所述图象细节的步骤包括确定先前被发送到所述图象显示单元的信息块总数、发送下一个图象细节、以及把所述的总的计数值加增量。
12．按照权利要求1的方法，其特征在于，其中图象数据请求是从图象显示单元发起的。
13．按照权利要求1的方法，其特征在于，还包括限制在图象存储单元中可提供的分辨率级别的步骤。
14．按照权利要求1的方法，其特征在于，还包括限制多分辨率图象数据对于鉴权用户的可提供性的步骤。
15．在图象存储单元与图象显示单元之间传输图象的方法，包括(a)把图象分解为包括基本图象和一个或多个图象细节的离散信息块；(b)把所述信息块存储在图象存储单元中；(c)把第一图象数据请求发送到所述图象存储单元；(d)响应于所述第一图象数据请求，把包含所述基本图象的信息块从所述图象存储单元发送到所述图象显示单元；(e)把所述基本图象显示在所述图象显示单元上；(f)把一个或多个附加图象数据请求发送到所述图象存储单元；(g)响应于所述附加图象数据请求，把包含图象细节的信息块从所述图象存储单元发送到所述图象显示单元；(h)在所述图象显示单元中，把所述图象细节和由所述图象显示单元接收的所述基本图象以及任何先前的图象细节相组合，以产生比先前图象高的分辨率的新的清晰图象；以及(i)把新的详细图象显示在所述图象显示单元上；
16．权利要求15的方法，其特征在于，其中基本图象被存储在所述图象显示单元的主存储器中。
17．权利要求16的方法，其特征在于，其中所述图象细节在与所述基本图象相组合之前被存储在所述图象显示单元的辅助存储器中。
18．权利要求17的方法，其特征在于，其中图象显示单元中的图象处理器把所述图象细节与在主存储器中的图象重新组合，并把最终得到的详细图象存储在主存储器中。
19．权利要求18的方法，其特征在于，其中在所述主存储器中的图象被显示在显示装置上。
20．按照权利要求15的方法，其特征在于，其中发送附加图象数据请求的步骤包括发送一个对于多个图象细节的多图象数据请求。
21．按照权利要求20的方法，其特征在于，其中发送附加图象细节的步骤包括响应于一个多图象数据请求来发送多个图象细节。
22．按照权利要求21的方法，其特征在于，其中发送多个图象细节的步骤包括在把它们发送到所述图象显示单元以前组合所述多个图象细节。
23．按照权利要求21的方法，其特征在于，其中发送多个图象细节的步骤包括把所述图象细节作为一串离散信息块发送。
24．按照权利要求15的方法，其特征在于，包括把被发送到所述图象显示单元的信息块总数的计数值存储在所述图象存储单元的步骤。
25．按照权利要求24的方法，其特征在于，其中发送所述图象细节的步骤包括确定先前被发送到所述图象显示单元的信息块总数、发送下一个图象细节、以及把所述的总的计数值进行增量。
26．多分辨率图象传输系统包括(a)具有存储器的图象存储单元，用于按包括基本图象和一个或多个图象细节的信息块的形式来存储分解的图象，这些图象细节可顺序地与所述基本图象相组合，以产生递增的更高分辨率的清晰图象；(b)包括图象显示器的图象显示单元；(c)把所述图象存储单元与所述图象显示单元相链接的通信装置；(d)用于发送图象数据请求到所述图象存储单元的请求装置，所述图象存储单元响应于所述图象数据请求，以便把图象数据以离散的单元形式发送到所述图象显示器，发送这些离散的单元是从所述基本单元开始，逐步递增所述图象细节，直到达到最后的图象细节；以及(e)在所述图象显示单元中的图象处理装置，用于组合所述基本图象与所述图象细节，以产生附加有每个图象细节的递增的更高分辨率的清晰图象。
27．权利要求26的多分辨率图象传输系统，其特征在于，其中图象显示单元包括主存储器，用于存储基本图象和要被显示的任何的清晰图象。
28．权利要求27的多分辨率图象传输系统，其特征在于，其中图象显示单元包括辅助存储器，用于在所述图象细节与所述基本图象组合以前存储所述图象细节。
29．权利要求26的多分辨率图象传输系统，其特征在于，其中所述递增命令装置包括设在所述图象显示单元上的按钮。
30．权利要求29的多分辨率图象传输系统，其特征在于，其中所述图象显示单元还包括用于对于按下所述按钮的次数进行计数的计数器。
31．权利要求30的多分辨率图象传输系统，其特征在于，其中所述数据请求装置还包括经历时间计数装置，用于测量从初始按下所述按钮以来所经历的时间，所述计数器用来计数在由所述经历时间计数装置所测量的从初始按下所述按钮以来一段预定时间间隔内按钮被按下的次数。
32．权利要求31的多分辨率图象传输系统，其特征在于，其中所述数据请求装置响应于所述计数器来发送对于等于所述计数器的数值的附加数目的信息块的所述请求。
33．权利要求26的多分辨率图象传输系统，其特征在于，其中所述图象存储单元包括用于计数被发送到所述图象显示单元信息块总数的计数装置，所述图象存储单元响应于图象数据请求来发送下一个信息块。
全文摘要
本发明涉及射频通信系统中用于通过无线设备发送多分辨率图象数据的方法,在其中图象被分解成分辨率级别。图象数据以离散信息块形式被存储在图象存储单元中,其中包括基本图象和一个或多个图象细节。基本图象代表图象的粗分辨率。当把每个图象细节加到基本图象时,就改善了图象的分辨率。图象显示单元(52)把对图象数据的请求发送到图象存储单元(46)。响应于初始请求,基本图象被发送到图象显示单元。如果基本图象还不够的话,则分辨率可通过发送附加的图象数据请求以便发送附加图象细节而被按增量地提高。于是附加图象细节被发射到图象显示单元,并和基本图象重新组合,以提供更高分辨率级别的图象。
文档编号H04N1/41GK1225775SQ97196469
公开日1999年8月11日 申请日期1997年7月9日 优先权日1996年7月16日
发明者A·哈桑, D·G·马修斯 申请人:艾利森公司