專利名稱：影像數(shù)據(jù)的壓縮方法以及裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本項(xiàng)發(fā)明中涉及到的是，針對影像內(nèi)關(guān)系區(qū)域的特定模式信息，利用依據(jù)與概率性分布的馬氏距離計(jì)算方法，事先計(jì)算與特定模式相對應(yīng)的DCT值，并且構(gòu)成表格，然后實(shí)際影像壓縮時，無須額外的DCT演算過程，也可以進(jìn)行壓縮的影像數(shù)據(jù)壓縮方法以及裝置。
背景技術(shù)：
適用于影像數(shù)據(jù)壓縮的最具代表性的壓縮方式是MPEG壓縮方式，其壓縮過程中需要最多演算的是，計(jì)算與以前影像之間相關(guān)度的運(yùn)動探索過程和離散余弦變換(Discrete cosine transform，簡稱DCT)演算。
特別是在演算過程中占據(jù)最大部分的DCT演算，對有效的數(shù)據(jù)傳送形成了防礙要素；因此人們?yōu)榱颂岣哂?jì)算速度，持續(xù)著相關(guān)研究。
上述DCT是，將用灰度和色差表現(xiàn)的影像信號變換成空間上頻率區(qū)域的方法，同樣是一種MPEG、H.263等國際標(biāo)準(zhǔn)規(guī)格中適用于影像壓縮、恢復(fù)操作中的方法。
DCT演算是以被稱為塊的64個像素(pixel)作為一個單位形成的。就是說，把一個畫面分割成多數(shù)個塊，然后再對每個塊反復(fù)進(jìn)行DCT演算，以此計(jì)算出DCT系數(shù)。可以在解碼器的IDCT中，將從編碼器接收到的DCT系數(shù)恢復(fù)為原來的像素值。
但是，影像系統(tǒng)的性能與每秒可處理(符號化、解密)的畫面數(shù)有關(guān)；每秒可處理的畫面數(shù)越多，其畫質(zhì)更加柔和和自然。因此，為了提高影像壓縮系統(tǒng)的性能，必須要縮短處理時間中占據(jù)大部分時間的DCT演算時間；并且為了減少所耗電力，必須要縮小DCT端的消耗電力。
下面參照附圖，對現(xiàn)有影響系統(tǒng)中的影像壓縮裝置進(jìn)行說明。
圖1是現(xiàn)有影像壓縮裝置的構(gòu)成概略模塊圖。
參照圖1，影像壓縮裝置由DCT裝置100、量子化裝置110、VLC裝置120組成。
上述DCT裝置100接收動影像數(shù)碼數(shù)據(jù)(數(shù)碼序列號)，并進(jìn)行宏塊單位的動向追蹤以及補(bǔ)償，并且對該結(jié)果執(zhí)行DCT。就是說，DCT裝置100將一個畫面分割成多數(shù)個塊，并且對每個塊執(zhí)行DCT演算，由此計(jì)算出DCT系數(shù)。
上述量子化裝置110在DCT裝置100中，對已DCT的系數(shù)進(jìn)行量子化處理。
上述VLC裝置120對上述已量子化的DCT系數(shù)，執(zhí)行可變長度編碼(Variable Length Coding；VLC)，將其符號化。
下面對具有上述結(jié)構(gòu)的影像壓縮裝置工作原理進(jìn)行說明。
上述DCT裝置100通過二維軸變換除去其數(shù)據(jù)的相關(guān)性；為此，先將影像劃分為塊單位，然后根據(jù)DCT方式對每個塊進(jìn)行軸變換處理。這樣被軸變換的數(shù)據(jù)具有向一側(cè)方向(低域方向)聚集的傾向；上述量子化裝置110只對上述聚集的數(shù)據(jù)，以所定量子化間隔進(jìn)行量子化處理，并輸出到可變長度編碼(Variable Length Coding；VLC)裝置120。
上述VLC裝置120將經(jīng)常出現(xiàn)的值表示為少數(shù)比特，而將偶爾出現(xiàn)的值表示為多數(shù)比特，以此減少整體比特?cái)?shù)。
但是，這種現(xiàn)有影像數(shù)據(jù)計(jì)算過程中，占據(jù)最大部分的DCT演算成為了防礙有效數(shù)據(jù)傳送的問題點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容因此，本項(xiàng)發(fā)明的目的就是，減少影像壓縮過程中所需的計(jì)算量，提供能夠適用于實(shí)時影像通話或者計(jì)算能力比較少的移動設(shè)備的影像數(shù)據(jù)壓縮方法以及裝置。
為了達(dá)到上述目的，本項(xiàng)發(fā)明提供的影像數(shù)據(jù)壓縮方法要經(jīng)過以下工作過程對關(guān)心影像的各塊顏色信息平均值，利用馬氏距離檢測出索引模式；然后計(jì)算出上述索引模式的DCT系數(shù)，并且以匹配于各索引模式的DCT系數(shù)構(gòu)成模式DCT表格；待接收到影像數(shù)據(jù)，從上述模式DCT表格中提取與上述影像數(shù)據(jù)的顏色信息相對應(yīng)的索引模式，接著再提取出相應(yīng)DCT系數(shù)；然后，利用上述提取出的DCT系數(shù)，執(zhí)行量子化和符號化處理。
針對關(guān)心影像的各塊顏色信息平均值，利用馬氏距離檢測索引模式的過程中，首先要計(jì)算關(guān)心影像的每個畫素塊顏色信息平均值，然后對上述顏色信息平均值計(jì)算馬氏距離；接著，判斷上述馬氏距離是否在事先制定臨界值范圍之內(nèi)；上述判斷結(jié)果，上述馬氏距離在事先制定臨界值范圍之內(nèi)，將相應(yīng)顏色信息認(rèn)定為索引模式。
上述馬氏距離可以利用(Xi-Yi)TS-1(Xi-Yi)計(jì)算。
從本項(xiàng)發(fā)明的另一個側(cè)面來看上述影像數(shù)據(jù)壓縮方法還具有以下特點(diǎn)接收影像數(shù)據(jù)后，將上述影像數(shù)據(jù)分割為畫素塊，并且提取每個畫素塊的顏色信息；接著，從事先保存的模式DCT表格中提取與上述顏色信息相對應(yīng)的DCT系數(shù)；然后利用上述已提取的DCT系數(shù)進(jìn)行量子化處理，并且對上述已量子化的DCT系數(shù)通過可變長度編碼進(jìn)行符號化處理。
從本項(xiàng)發(fā)明的又另外一個側(cè)面來看，上述影像數(shù)據(jù)壓縮裝置由以下幾個部件組成匹配有有關(guān)關(guān)心區(qū)域索引模式DCT系數(shù)的模式DCT表格；接收影像數(shù)據(jù)后，以宏塊為單位進(jìn)行分割，并提取每個塊的顏色信息，而且從上述DCT系數(shù)表格中提取與上述顏色信息相對應(yīng)DCT系數(shù)的DCT系數(shù)提取裝置；在上述DCT系數(shù)提取裝置中，對已提取的DCT系數(shù)進(jìn)行量子化處理的量子化裝置；通過可變長度編碼，對上述已量子化DCT系數(shù)進(jìn)行符號化處理的VLC裝置。
上述模式DCT表格由輸入影像顏色信息的各平均值形成，其輸出值則由64個DCT系數(shù)計(jì)算出來的。正如前面所講述的，本項(xiàng)發(fā)明提供了，通過單純的表格匹配，就可以計(jì)算出DCT系數(shù)，并且可以廣泛應(yīng)用于需要實(shí)時計(jì)算的影像壓縮領(lǐng)域中的影像數(shù)據(jù)壓縮方法以及裝置。
另外，本項(xiàng)發(fā)明中的影像數(shù)據(jù)壓縮方法以及裝置，其簡單的構(gòu)成采用了特定模塊硬件芯片形式，因此適合大量生產(chǎn)。
還有，本項(xiàng)發(fā)明中的影像數(shù)據(jù)壓縮方法以及裝置中，馬氏距離計(jì)算是能夠準(zhǔn)確分類人臉等具有正規(guī)分布特性影像的方法，因此非常適合于實(shí)時影像通話終端機(jī)等產(chǎn)品中。

圖1是現(xiàn)有影像壓縮裝置的構(gòu)成概略模塊圖；圖2是本項(xiàng)發(fā)明實(shí)例中影像壓縮裝置的構(gòu)成概略模塊圖；圖3是顯示本項(xiàng)發(fā)明實(shí)例中影像壓縮方法的流程圖；圖4是顯示本項(xiàng)發(fā)明實(shí)例中影像數(shù)據(jù)壓縮方法的流程圖；圖5是本項(xiàng)發(fā)明實(shí)例中DCT系數(shù)提取方法的顯示圖；圖6是本項(xiàng)發(fā)明實(shí)例中模式DCT表格構(gòu)成方法的顯示圖。
具體實(shí)施方式下面參照附圖，對本項(xiàng)發(fā)明的實(shí)例進(jìn)行詳細(xì)說明。
圖2是顯示本項(xiàng)發(fā)明實(shí)例中影像壓縮裝置的概略構(gòu)成模塊圖。
參照圖2，影像壓縮裝置由模式DCT表格200、DCT系數(shù)提取裝置210、量子化裝置220、VLC裝置230組成。
上述模式DCT表格200中匹配有關(guān)心區(qū)域模式索引的DCT系數(shù)。就是說，關(guān)于實(shí)際輸入影像顏色信息(Y，Cb，Cr)的各平均值是，通過具有三維索引的模式DCT表格200的輸入形成，其輸出值是通過64個DCT系數(shù)計(jì)算出來的。參照圖5，對上述DCT系數(shù)表格200進(jìn)行詳細(xì)的說明。
上述DCT系數(shù)提取裝置210將接收到的動影像數(shù)碼數(shù)據(jù)(數(shù)碼序列號)以宏塊為單位進(jìn)行分割后，提取每塊的顏色信息(Y，Cb，Cr)。然后，上述DCT系數(shù)提取裝置210從上述DCT系數(shù)表格200中提取對應(yīng)于上述顏色信息的DCT系數(shù)。
上述量子化裝置220對上述DCT系數(shù)提取裝置210提取出來的DCT系數(shù)，進(jìn)行量子化處理。
上述VLC裝置230通過可變長度編碼(Variable Length Coding；VLC)對上述已量子化DCT系數(shù)，進(jìn)行符號化處理。
圖3是顯示本項(xiàng)發(fā)明實(shí)例中影響壓縮方法的流程圖。
參照圖3，用戶針對關(guān)心影像的各塊顏色信息平均值，利用馬氏距離檢測出索引模式(步驟S300)。下面參照圖6，對上述索引模式的檢測方法，進(jìn)行詳細(xì)的說明。
執(zhí)行完步驟300后，用戶針對上述已檢測索引模式，計(jì)算DCT系數(shù)；并且匹配于各索引模式的DCT系數(shù)，構(gòu)成模式DCT表格(步驟S302)。
通過上述過程構(gòu)成的模式DCT表格保存在影像壓縮裝置中。
上述索引模式的檢測和DCT系數(shù)的計(jì)算，可以通過與影像壓縮裝置不同的其他設(shè)備完成。
一旦構(gòu)成模式DCT表格，影像壓縮裝置對接收到的影像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮處理。
上述影像壓縮裝置接收到影像數(shù)據(jù)后(步驟S304)，從上述模式DCT表格中提取與上述影像數(shù)據(jù)相對應(yīng)的索引模式(步驟S306)。
就是說，上述影像壓縮裝置接收到影像數(shù)據(jù)后，將上述接收到的影像數(shù)據(jù)分割為多數(shù)個畫素塊，然后提取每個畫素塊的顏色信息；接著從模式DCT表格中提取與上述顏色信息相對應(yīng)的索引模式。
完成步驟306后，上述影像壓縮裝置就會提取與上述索引模式相對應(yīng)的DCT系數(shù)(步驟S308)。
完成步驟308后，上述影像壓縮裝置就會利用上述已提取的DCT系數(shù)，進(jìn)行量子化和符號化處理(步驟S310)。
通過上述過程，影像數(shù)據(jù)被壓縮。
圖4是顯示本項(xiàng)發(fā)明實(shí)例中影像數(shù)據(jù)壓縮方法的流程圖；圖5是本項(xiàng)發(fā)明實(shí)例中DCT系數(shù)提取方法的顯示圖。
參照圖4，影像壓縮裝置接收到影像數(shù)據(jù)后(步驟S400)，將上述接收到的影像數(shù)據(jù)分割為多數(shù)個畫素塊，然后提取每個畫素塊的顏色信息(步驟S402)完成步驟402后，上述影像壓縮裝置從模式DCT表格中提取與上述顏色信息相對應(yīng)的DCT系數(shù)(步驟S404)。
下面參照圖5，對從上述模式DCT表格中提取DCT系數(shù)的方法進(jìn)行說明。
參照圖5，一旦提取到有關(guān)輸入影像的顏色信息，上述影像壓縮裝置就會判斷模式DCT表格中是否存在與上述已提取顏色信息相對應(yīng)的索引模式。上述判斷結(jié)果，模式DCT表格中存在與上述已提取的顏色信息相對應(yīng)的索引模式，上述影像壓縮裝置就會提取與相關(guān)索引模式對應(yīng)的DCT系數(shù)。
完成步驟404后，上述影像壓縮裝置利用上述已提取的DCT系數(shù)進(jìn)行量子化處理(步驟S406)；并且通過可變長度編碼對上述已量子化DCT系數(shù)進(jìn)行符號化處理(步驟S408)。
正如前面所述，影像數(shù)據(jù)壓縮方法是一種對影像內(nèi)關(guān)心區(qū)域的前期處理過程，也可以適用到實(shí)際影像分割等區(qū)域中。
圖6是本項(xiàng)發(fā)明實(shí)例中模式DCT表格構(gòu)成方法的顯示圖。
參照圖6，計(jì)算關(guān)心區(qū)域的顏色信息平均值(步驟S600)。
然后，利用數(shù)學(xué)式1計(jì)算有關(guān)上述顏色信息(Y，Cb，Cr)平均值的馬氏距離(M)(步驟S602)。
數(shù)學(xué)式1M(Xi-Yi)TS-1(Xi-Yi)在這里上述Xi是Y，Cb，Cr的平均值，上述Yi是關(guān)心區(qū)域的平均值，S-1是關(guān)心區(qū)域的協(xié)方差矩陣，T代表的是轉(zhuǎn)換距陣。
在上述步驟602中一旦計(jì)算出馬氏距離，就會判斷上述馬氏距離是不是在事先制定臨界值范圍之內(nèi)(步驟S604)。
步驟604的判斷結(jié)果，上述馬氏距離在事先制定臨界值范圍之內(nèi)時，將相關(guān)顏色信息認(rèn)定為索引模式(步驟S606)。
然后利用認(rèn)定為上述索引模式的顏色信息，計(jì)算DCT系數(shù)(步驟S608)。這樣，由匹配于各模式索引的DCT系數(shù)構(gòu)成模式DCT表格。
就是說，通過適用于馬氏距離計(jì)算的事先計(jì)算過程，計(jì)算影像內(nèi)關(guān)心區(qū)域的顏色分布。然后，將實(shí)際輸入影像的Y，Cb，Cr平均值輸入到馬氏距離計(jì)算中，并且只選取屬于一定馬氏距離范圍之內(nèi)的平均值，認(rèn)定為關(guān)心區(qū)域的模式。通過是上述過程計(jì)算關(guān)心區(qū)域模式的DCT系數(shù)，然后用匹配于各模式的DCT系數(shù)構(gòu)成模式DCT表格。
以影像電話機(jī)為例，用戶所關(guān)心的區(qū)域是臉部區(qū)域，而構(gòu)成臉部的顏色信息，由皮膚顏色和頭發(fā)顏色等不同顏色構(gòu)成相關(guān)模式；事先計(jì)算上述這些信息，并且應(yīng)用為表格的索引，構(gòu)成模式DCT表格。模式DCT表格事先計(jì)算每個索引的DCT系數(shù)，并且將其作為表格值；因此在實(shí)時壓縮時，DCT演算無須經(jīng)過演算過程直接通過表格匹配得出結(jié)果。
通過上述的說明內(nèi)容，相關(guān)工作人員完全可以在不偏離本項(xiàng)發(fā)明技術(shù)思想的范圍內(nèi)，進(jìn)行多樣的變更以及修改。
因此，本項(xiàng)發(fā)明的技術(shù)性范圍并不局限于說明書上的內(nèi)容，必須要根據(jù)權(quán)利范圍來確定其技術(shù)性范圍。
權(quán)利要求
1.影像數(shù)據(jù)壓縮方法，包括步驟一，對關(guān)心影像的各塊顏色信息平均值，利用馬氏距離檢測出索引模式；步驟二，計(jì)算出上述索引模式的離散余弦變換系數(shù)，并且以匹配于各索引模式的離散余弦變換系數(shù)構(gòu)成模式離散余弦變換表格；步驟三，待接收到影像數(shù)據(jù)，從上述模式離散余弦變換表格中提取與上述影像數(shù)據(jù)的顏色信息相對應(yīng)的索引模式，接著再提取出相應(yīng)離散余弦變換系數(shù)；步驟四，利用上述提取出的離散余弦變換系數(shù)，執(zhí)行量子化和符號化處理。
2.如權(quán)利要求1所述的影像數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于針對關(guān)心影像的各塊顏色信息平均值，利用馬氏距離檢測索引模式的步驟要分以下幾個步驟進(jìn)行步驟一，計(jì)算關(guān)心影像的每個畫素塊顏色信息平均值；步驟二，對上述顏色信息平均值計(jì)算馬氏距離；步驟三，判斷上述馬氏距離是否在事先制定臨界值范圍之內(nèi)；步驟四，上述判斷結(jié)果，上述馬氏距離在事先制定臨界值范圍之內(nèi)，將相應(yīng)顏色信息認(rèn)定為索引模式。
3.如權(quán)利要求1所述的影像數(shù)據(jù)壓縮方法，其特征在于上述馬氏距離可以利用(Xi-Yi)TS-1(Xi-Yi)計(jì)算。
4.影像數(shù)據(jù)壓縮方法，包括步驟一，接收影像數(shù)據(jù)后，將上述影像數(shù)據(jù)分割為畫素塊，并且提取每個畫素塊的顏色信息；步驟二，從事先保存的模式離散余弦變換表格中提取與上述顏色信息相對應(yīng)的離散余弦變換系數(shù)；步驟三，利用上述已提取的離散余弦變換系數(shù)進(jìn)行量子化處理，并且對上述已量子化的離散余弦變換系數(shù)通過可變長度編碼進(jìn)行符號化處理。
5.影像數(shù)據(jù)壓縮裝置，包括匹配有有關(guān)關(guān)心區(qū)域索引模式離散余弦變換系數(shù)的模式離散余弦變換表格；接收影像數(shù)據(jù)后，以宏塊為單位進(jìn)行分割，并提取每個塊的顏色信息，而且從上述離散余弦變換系數(shù)表格中提取與上述顏色信息相對應(yīng)離散余弦變換系數(shù)的離散余弦變換系數(shù)提取裝置；在上述離散余弦變換系數(shù)提取裝置中，對已提取的離散余弦變換系數(shù)進(jìn)行量子化處理的量子化裝置；通過可變長度編碼，對上述已量子化離散余弦變換系數(shù)進(jìn)行符號化處理的可變長度編碼裝置。
6.如權(quán)利要求5所述的影像數(shù)據(jù)壓縮裝置，其特征在于上述模式離散余弦變換表格由輸入影像顏色信息的各平均值形成，其輸出值則由64個離散余弦變換系數(shù)計(jì)算出來的。
全文摘要
本項(xiàng)發(fā)明中涉及到的是影像數(shù)據(jù)壓縮方法以及裝置，其工作原理如下對關(guān)心影像的各塊顏色信息平均值，利用馬氏距離檢測出索引模式；然后計(jì)算出上述索引模式的DCT系數(shù)，并且以匹配于各索引模式的DCT系數(shù)構(gòu)成模式DCT表格；待接收到影像數(shù)據(jù)，從上述模式DCT表格中提取與上述影像數(shù)據(jù)的顏色信息相對應(yīng)的索引模式，接著再提取出相應(yīng)DCT系數(shù)；然后，利用上述提取出的DCT系數(shù)，執(zhí)行量子化和符號化處理；由于單純通過表格匹配就可以計(jì)算出DCT系數(shù)，因此需要實(shí)時計(jì)算的影像壓縮領(lǐng)域中可廣泛適用。
文檔編號H04N7/26GK1753496SQ20041005162
公開日2006年3月29日 申請日期2004年9月22日 優(yōu)先權(quán)日2004年9月22日
發(fā)明者金庾浩 申請人:樂金電子(惠州)有限公司