專利名稱：用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是有關(guān)于圖像處理，特別是有關(guān)圖像壓縮的裝置和方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字圖像應(yīng)用的快速發(fā)展，包括小規(guī)模出版業(yè)，多媒體、視訊會(huì)議、及
高清晰度電視(HDTV)等，增加了對(duì)于有效率且標(biāo)準(zhǔn)化的圖像壓縮技術(shù)的需 要。若沒有圖像壓縮，則圖像的傳輸所耗用的頻寬可能是許多應(yīng)用無法支援 的。因此，壓縮圖像的方法已成為許多研究發(fā)表的主題。圖像壓縮方法將由 2次元像素陣列的圖像轉(zhuǎn)換為一序列的位元，并透過傳輸連線傳送之。每一 個(gè)像素表示該圖像在一特定位置的強(qiáng)度。該傳輸連線可以為一般的電話線。
考慮一圖像，其包含一照片的灰階顯示，解析度為1000 x 1000線。每一 個(gè)像素通常包含8位元，其是用以編碼該照片上一個(gè)對(duì)應(yīng)點(diǎn)的可能的2%個(gè) 強(qiáng)度階層。因此，若沒有壓縮，則該照片的傳輸必須要在通訊連線上傳送8 百萬(wàn)位元。 一般的電話線每秒可以傳送約9600位元；因此上述照片的傳送會(huì) 耗費(fèi)10分鐘以上。這樣的傳輸時(shí)間是無法接受的。
因此，需要有圖像壓縮系統(tǒng)來減少傳送時(shí)間。就本領(lǐng)域技術(shù)人員而言， 應(yīng)該也可知圖像壓縮系統(tǒng)也可以應(yīng)用圖像儲(chǔ)存系統(tǒng)中，以減少儲(chǔ)存圖像時(shí)需 要的存儲(chǔ)器空間。
圖像壓縮通常需要執(zhí)行2個(gè)步驟。在第l步驟中，該圖像被轉(zhuǎn)換成一新 的表示方式，其中相鄰像素之間的關(guān)聯(lián)被降低。此轉(zhuǎn)換通常為完全可逆，亦 即，在此階段并未損失任何信息。要表現(xiàn)轉(zhuǎn)換后圖像所需要的數(shù)據(jù)位元數(shù)， 至少和表現(xiàn)該原始圖像所需的數(shù)據(jù)位元數(shù)相同。該轉(zhuǎn)換的目的在于提供一圖
像表示其更適合已知的壓縮方法。
在第2步驟(稱之為量化)中，轉(zhuǎn)換后圖像中的每一個(gè)像素都被一值所 取代，平均言之，相較于原始像素值，其以較少位元表示。通常，原始灰階 -故一新的灰階取^^,其階級(jí)(st印)4交4且而可以用4交少位元表示。該新的灰 階通常具有層級(jí)(level ),其中不同階級(jí)的大小不同。該新的灰階是從該轉(zhuǎn)換后圖像的像素值的統(tǒng)計(jì)分布中計(jì)算得出。
離散余弦變換(DCT, Discrete Cosine Transform)已知為轉(zhuǎn)換方法中的 一種基本技術(shù)。為了分析如圖像的二維(2D)信號(hào)，吾人需要2D版本的DCT。 DCT分別針對(duì)16x16區(qū)塊的圖像中的8x8區(qū)塊執(zhí)行，而不是將整個(gè)圖像一起 轉(zhuǎn)換。但是，因?yàn)槠涑叽绲南拗疲布?shí)施時(shí)需要有數(shù)個(gè)行緩沖器，以同時(shí) 參照8行或16行的圖像。例如，要轉(zhuǎn)換一個(gè)8x8區(qū)塊則需要7個(gè)行緩沖器， 用以暫時(shí)儲(chǔ)存該圖像的另外7行像素值。因?yàn)閷?duì)行緩沖器的需要，以DCT為 基礎(chǔ)的圖像壓縮的實(shí)施成本難以降低。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的裝置，該圖像數(shù)據(jù)具有包含數(shù)據(jù)長(zhǎng) 度的像素陣列。該裝置包括 一重新排列單元、 一轉(zhuǎn)換器、 一量化器、 一編 碼器。該重新排列單元轉(zhuǎn)換該陣列以形成具有一標(biāo)記值的一重排區(qū)塊。該轉(zhuǎn) 換器依據(jù)一預(yù)定轉(zhuǎn)換，取得該重排區(qū)塊的轉(zhuǎn)換系數(shù)。該量化器將該轉(zhuǎn)換系數(shù) 量化。該編碼器依據(jù)一預(yù)定編碼方法，藉由將該已量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)及該標(biāo)記 值編碼，以產(chǎn)生一結(jié)果數(shù)據(jù)。
本發(fā)明另提供一種用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的方法，該圖像數(shù)據(jù)具有包含數(shù)據(jù) 長(zhǎng)度的像素陣列。首先，藉由一重新排列單元，轉(zhuǎn)換該陣列以形成具有一標(biāo) 記值的一重排區(qū)塊。繼之，藉由一轉(zhuǎn)換器，依據(jù)一預(yù)定轉(zhuǎn)換，取得該重排區(qū) 塊的轉(zhuǎn)換系數(shù)。然后，藉由一量化器，將該轉(zhuǎn)換系數(shù)量化。最后，藉由一編 碼器，依據(jù)一預(yù)定編碼方法，將該已量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)及該標(biāo)記值編碼，以產(chǎn) 生一結(jié)果數(shù)據(jù)。
為讓本發(fā)明的上述和其他目的、特征、和優(yōu)點(diǎn)能更明顯易懂，下文特舉 出較佳實(shí)施例，并配合附圖，作詳細(xì)說明如下


圖1A顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中重新排列一 1x16陣列R以形成一 4x4陣 列B的示意圖。
圖1B顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中重新排列一 2x8陣列R以形成一 "4陣列 B的示意圖。
圖2顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用以壓縮具有一像素陣列的圖像數(shù)據(jù)的裝置200的示意圖。
圖3顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用以壓縮具有一像素陣列的圖像數(shù)據(jù)的方 法的流程圖。
主要元件符號(hào)說明
裝置~ 200;
重新排列單元 210;
轉(zhuǎn)換器 230;
量化器 250;
編碼器 270;
候選者產(chǎn)生器 215;
選擇器~217。
具體實(shí)施例方式
為了減少以轉(zhuǎn)換為基礎(chǔ)的圖像壓縮所需要的行緩沖器的數(shù)量，而非以一 區(qū)塊一 區(qū)塊的方式執(zhí)行圖像數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換，而提供一個(gè)用于陣列轉(zhuǎn)換的方法。 一圖像數(shù)據(jù)包含一個(gè)二維的像素陣列，其配置為m行(rows)及n2列 (columns)。為了取得該圖像數(shù)據(jù)的轉(zhuǎn)換系數(shù)，將一個(gè)具有n2像素的陣列 重新排列，以形成配置為"x"的二維陣列，其中該陣列的尺寸小于n。但是， 將該陣列重新排列以形成一區(qū)塊可能會(huì)增加該圖像中高頻的部分。因此，從 該陣列重新排列成該區(qū)塊可能會(huì)圖像壓縮率的結(jié)果。
圖1A顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中重新排列一 1x16陣列R以形成一 4x4陣 列B的示意圖。為了保有陣列R的空間關(guān)系并形成一個(gè)4x4區(qū)塊，以減少因 為重新排列而造成的高頻，將陣列R平均分割為次陣列SR「SR4，其中每一個(gè) 次陣列為lx4陣列。而且，次陣列SR「SR4以不同的次序配置以形成多個(gè)候選 區(qū)塊CB「CB4。例如，CBi的行次序可以為SRh SR2、 SR3、 SR4，而CB;的行次序 可以為SR4、 SR3、 SR2、 Sfd等。候選區(qū)塊CBrCB4中高頻信號(hào)最少的，則被選 為陣列R的區(qū)塊B。每一個(gè)候選區(qū)塊的頻率可以依據(jù)每個(gè)候選區(qū)塊中任何兩 個(gè)相鄰元素來計(jì)算。并且，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于區(qū)塊B的一標(biāo)記值，以記錄該次陣列 在區(qū)塊B中的次序。在將陣列R轉(zhuǎn)換形成區(qū)塊B之后，可以藉由在區(qū)塊B中 執(zhí)行轉(zhuǎn)換以取得陣列R的轉(zhuǎn)換系數(shù)。載具有一個(gè)二維的像素陣列的圖像數(shù)據(jù)中，可以分別取得每一個(gè)陣列的轉(zhuǎn)換系數(shù)。因此，在上述圖像壓縮方法中， 不需要有行緩沖器。
依據(jù)另一實(shí)施例，圖1B顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例中重新排列一 2x8陣列R 以形成一 4x4陣列B的示意圖。為了保有陣列R的空間關(guān)系并形成一個(gè)4x4區(qū) 塊，以減少因?yàn)橹匦屡帕卸斐傻母哳l，將陣列R平均分割為次陣列SRrSR2, 其中每一個(gè)次陣列為2x4陣列。而且，次陣列SRrSR2以不同的次序配置以形 成多個(gè)候選區(qū)塊CB「CB2。例如，CB,的行次序可以為SRi、 SR2，而CB2的行次 序可以為SR2、 SRi等。候選區(qū)塊CB「CB2中高頻信號(hào)最少的，則被選為陣列R 的區(qū)塊B。每一個(gè)候選區(qū)塊的頻率可以依據(jù)每個(gè)候選區(qū)塊中任何兩個(gè)相鄰元 素來計(jì)算。并且，產(chǎn)生對(duì)應(yīng)于區(qū)塊B的一標(biāo)記值，以記錄該次陣列在區(qū)塊B 中的次序。在將陣列R轉(zhuǎn)換形成區(qū)塊B之后，可以藉由在區(qū)塊B中執(zhí)行轉(zhuǎn)換 以取得陣列R的轉(zhuǎn)換系數(shù)。載具有一個(gè)二維的像素陣列的圖像數(shù)據(jù)中，可以 分別取得每一個(gè)陣列的轉(zhuǎn)換系數(shù)。因此，在上述圖像壓縮方法中，只需要有 1個(gè)行緩沖器來讀取該圖像數(shù)據(jù)的2行以形成一個(gè)4x4的區(qū)塊。同樣地，在 上述圖像壓縮方法中，只需要有7個(gè)行緩沖器來讀取該圖像數(shù)據(jù)的8行以形 成一個(gè)16x16的區(qū)塊。
圖2顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用以壓縮具有一像素陣列的圖像數(shù)據(jù)的裝 置200的示意圖。裝置200包括一重新排列單元210、 一轉(zhuǎn)換器230、 一量化 器250及一編碼器270。重新排列單元210更包括一候選者產(chǎn)生器215及一 選擇器217。
首先，重新排列單元210接收一圖像數(shù)據(jù)輸入，其具有包含數(shù)據(jù)長(zhǎng)度n2 的像素陣列，并將該陣列轉(zhuǎn)換以形成一重排區(qū)塊。在重新排列單元210，候 選者產(chǎn)生器215藉由將該陣列平均分割為n個(gè)次陣列，產(chǎn)生配置為多行及列 的多個(gè)候選區(qū)塊。每個(gè)次陣列的長(zhǎng)度為n,且重新排列單元210依據(jù)不同的 次陣列次序，將該次陣列配置到每個(gè)候選區(qū)塊中的行中。繼之，選擇器217 依據(jù)在每一個(gè)候選區(qū)塊中任何兩個(gè)相鄰單元的差異而計(jì)算每個(gè)候選區(qū)塊的差 異。選擇器217依據(jù)該差異，選取該候選區(qū)塊中高頻最少的作為該陣列的該 重排區(qū)塊，并產(chǎn)生該重排區(qū)塊的該標(biāo)記值以記錄該次陣列在該重排區(qū)塊中的 該次序。在決定了該陣列的重排區(qū)塊后，轉(zhuǎn)換器230接收該重排區(qū)塊，并在 該重排區(qū)塊執(zhí)行DCT,以取得該陣列的轉(zhuǎn)換系數(shù)，其中DCT可以用任何其他 的基于該重排區(qū)塊的轉(zhuǎn)換取代。繼之，量化器250將該轉(zhuǎn)換系數(shù)量化。最后，編碼器270將該已量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)及該標(biāo)記值編碼，以產(chǎn)生一結(jié)果數(shù)據(jù)。
圖3顯示依據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的用以壓縮具有數(shù)據(jù)長(zhǎng)度W的一像素陣列的 圖像數(shù)據(jù)的方法的流程圖。首先，藉由重新排列單元210，轉(zhuǎn)換該陣列以形 成具有一標(biāo)記值的一重排區(qū)塊(S1)。該陣列被平均分割為n個(gè)次陣列，以將 該陣列重新排列以形成該重排區(qū)塊(Sll)。因此，該次陣列的長(zhǎng)度為n。繼之， 由候選者產(chǎn)生器215，依據(jù)多個(gè)預(yù)定次序，將該次陣列配置到每一個(gè)候選區(qū) 塊的該行中，以產(chǎn)生配置為多行及列的多個(gè)候選區(qū)塊(S12)。因此，每一個(gè)候 選區(qū)塊對(duì)應(yīng)于該預(yù)定次序中之一者。計(jì)算在每一個(gè)候選區(qū)塊中任何兩個(gè)相鄰 單元的差異，以計(jì)算每個(gè)候選區(qū)塊的差異，并從該候選區(qū)塊中決定該重排區(qū) 塊(S13)。繼之，由選擇器217,依據(jù)該差異，從該候選區(qū)塊中選取該重排區(qū) 塊，并產(chǎn)生一標(biāo)記值以記錄該次陣列在該重排區(qū)塊中的該次序(S14)。繼之， 藉由轉(zhuǎn)換器230,依據(jù)一預(yù)定的轉(zhuǎn)換(例如DCT)，以取得該重排區(qū)塊的轉(zhuǎn)換 系數(shù)(S2)。繼之，藉由量化器250,將該轉(zhuǎn)換系數(shù)量化(S3)。最后，藉由編 碼器270, ^l據(jù)一預(yù)定的編碼方法(例如熵編碼)，將該已量化的轉(zhuǎn)換系數(shù) 及該標(biāo)記值編碼，以產(chǎn)生一結(jié)果數(shù)據(jù)(S4)。
雖然本發(fā)明已以較佳實(shí)施例揭露如上，然其并非用以限定本發(fā)明，任何 本領(lǐng)域的技術(shù)人員，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍內(nèi)，當(dāng)可作些許的更動(dòng)與 潤(rùn)飾，因此本發(fā)明的保護(hù)范圍當(dāng)視后附的權(quán)利要求書所界定者為準(zhǔn)。
權(quán)利要求
1. 一種用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的裝置，該圖像數(shù)據(jù)具有包含數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的像素陣列，其包括一重新排列單元，其轉(zhuǎn)換該陣列以形成具有一標(biāo)記值的一重排區(qū)塊；一轉(zhuǎn)換器，其依據(jù)一預(yù)定轉(zhuǎn)換，取得該重排區(qū)塊的轉(zhuǎn)換系數(shù)；一量化器，將該轉(zhuǎn)換系數(shù)量化；以及一編碼器，依據(jù)一預(yù)定編碼方法，藉由將該已量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)及該標(biāo)記值編碼，以產(chǎn)生一結(jié)果數(shù)據(jù)。
2. 如權(quán)利要求1所述的用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的裝置，其中該重新排列單元 包括一候選者產(chǎn)生器，其產(chǎn)生配置為多行及列的多個(gè)候選區(qū)塊，其系藉由將 該陣列平均分割為多個(gè)次陣列，并依據(jù)多個(gè)預(yù)定次序，將該次陣列配置到每 一個(gè)候選區(qū)塊的該行中，其中每一個(gè)候選區(qū)塊對(duì)應(yīng)于該預(yù)定次序中之一者； 以及一選擇器，其選取該候選區(qū)塊中之一者為該重排區(qū)塊，并產(chǎn)生該重排區(qū) 塊的該標(biāo)記值以記錄該次陣列在該重排區(qū)塊中的該次序。
3. 如權(quán)利要求2所述的用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的裝置，其中該選擇器更計(jì)算 該候選區(qū)塊的差異，并依據(jù)該差異選取該重排區(qū)塊。
4. 如權(quán)利要求3所述的用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的裝置，其中該候選區(qū)塊的該 差異是依據(jù)在每一個(gè)候選區(qū)塊中任何兩個(gè)相鄰單元的差異而計(jì)算。
5. 如權(quán)利要求1所述的用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的裝置，其中該預(yù)定轉(zhuǎn)換為離 散余弦變4奐(DCT， Discrete Cosine Transform)。
6. 如權(quán)利要求1所述的用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的裝置，其中該預(yù)定編碼方法 為熵編碼。
7. —種用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的方法，該圖像數(shù)據(jù)具有包含數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的像素 陣列，其包括藉由一重新排列單元，轉(zhuǎn)換該陣列以形成具有一標(biāo)記值的一重排區(qū)塊； 藉由一轉(zhuǎn)換器，依據(jù)一預(yù)定轉(zhuǎn)換，取得該重排區(qū)塊的轉(zhuǎn)換系數(shù)； 藉由一量化器，將該轉(zhuǎn)換系數(shù)量化；以及藉由一編碼器，依據(jù)一預(yù)定編碼方法，將該已量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)及該標(biāo)記值編碼，以產(chǎn)生一結(jié)果數(shù)據(jù)。
8. 如權(quán)利要求7所述的用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的方法，其中轉(zhuǎn)換該陣列以形 成該重排區(qū)塊的步驟包含將該陣列平均分割為多個(gè)次陣列；依據(jù)多個(gè)預(yù)定次序，將該次陣列配置到每一個(gè)候選區(qū)塊的該行中，以產(chǎn) 生配置為多行及列的多個(gè)候選區(qū)塊，其中每一個(gè)候選區(qū)塊對(duì)應(yīng)于該預(yù)定次序 中之一者；及選取該候選區(qū)塊中之一者為該重排區(qū)塊，并產(chǎn)生該重排區(qū)塊的該標(biāo)記值 以記錄該次陣列在該重排區(qū)塊中的該次序。
9. 如權(quán)利要求8所述的用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的方法，更計(jì)算該候選區(qū)塊的 差異，并依據(jù)該差異選取該重排區(qū)塊。
10. 如權(quán)利要求9所述的用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的方法，其中該候選區(qū)塊的該差異是依據(jù)在每一個(gè)候選區(qū)塊中任何兩個(gè)相鄰單元的差異而計(jì)算。
11. 如權(quán)利要求7所述的用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的方法，其中該預(yù)定轉(zhuǎn)換為離 散余弦變才奐(DCT， Discrete Cosine Transform)。
12. 如權(quán)利要求7所述的用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的方法，其中該預(yù)定編碼方法 為熵編碼。
全文摘要
一種用以壓縮圖像數(shù)據(jù)的裝置，該圖像數(shù)據(jù)具有包含數(shù)據(jù)長(zhǎng)度的像素陣列。該裝置包括一重新排列單元、一轉(zhuǎn)換器、一量化器、一編碼器。該重新排列單元轉(zhuǎn)換該陣列以形成具有一標(biāo)記值的一重排區(qū)塊。該轉(zhuǎn)換器依據(jù)一預(yù)定轉(zhuǎn)換，取得該重排區(qū)塊的轉(zhuǎn)換系數(shù)。該量化器將該轉(zhuǎn)換系數(shù)量化。該編碼器依據(jù)一預(yù)定編碼方法，藉由將該已量化的轉(zhuǎn)換系數(shù)及該標(biāo)記值編碼，以產(chǎn)生一結(jié)果數(shù)據(jù)。
文檔編號(hào)H04N7/26GK101415119SQ20081013371
公開日2009年4月22日 申請(qǐng)日期2008年7月25日 優(yōu)先權(quán)日2007年10月15日
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