圖像採集系統及其方法
2023-11-10 17:08:17 2
專利名稱：圖像採集系統及其方法
技術領域：
本發明是關於 一種圖像採集(capture)系統及其方法，尤其是關於一種具有代 碼轉換功能的圖像採集系統及其方法。
背景技術：
在不造成明顯視覺質量退化的前提下，壓縮是一種減小文件大小的圖像處 理技術。目前存在多種不同類型的圖l象壓縮標準，如聯合圖像專家組(Joint Photographic Experts Group,以下簡稱為JPEG)、聯合二值圖像專家組(Joint Bi-level Image Group,以下簡稱為JBIG)以及圖形交換格式(Graphics Interchange Format,以下簡稱為GIF)等等。在這些標準中，JPEG是目前應用最為普遍的靜 態圖像壓縮標準。
然而，仍然需要更好的圖像壓縮性能(更小的文件大小以及更小的視覺質 量退化)，以在存儲裝置如安全數碼存儲卡(Secure Digital card,以下簡稱為SD 卡)中存儲壓縮程度更高的文件悽t據。
發明內容
為了獲得更好的圖像壓縮性能，本發明的目的之一在於提供一種圖像採集 (capture)系統及其方法，可將由第 一編碼4各式壓縮的圖^f象數據轉換為由第二編碼 格式壓縮的輸出圖像數據。
依據本發明的實施例，提供一種圖像採集系統，包含有存儲裝置，用於 存儲由第一編碼格式壓縮的圖像數據，圖像數據來自所採集的靜態圖像；以及 代碼轉換器模塊，耦合於存儲裝置，用於將由第一編碼格式壓縮的圖像數據轉 換為符合第二編碼格式的輸出圖像數據，並在外部裝置請求播放所採集的靜態 圖像時，輸出此輸出圖像數據至外部裝置。
依據本發明另一實施例，還提供一種圖像採集方法，包含有存儲所採集 的靜態圖像的圖像數據至存儲裝置，此圖像數據由第一編碼格式壓縮；以及將 由第 一編碼格式壓縮的圖像數據轉換為由第二編碼格式壓縮的輸出圖像數據，並在所採集的靜態圖像被請求播放時，輸出此輸出圖像數據。
本發明的圖像採集系統及其方法，與現有技術相比較，其有益效果包括 利用第一編碼格式來對圖像數據進行壓縮，可提高壓縮性能，減小編碼後圖像 的大小，使得存儲裝置可存儲更多的圖^^,提高了其利用率。
圖1是依據本發明第一實施例的圖像採集系統的方框圖。
圖2是依據本發明實施例的圖像採集方法的流程圖。
具體實施例方式
在本說明書以及權利要求當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件，本領域 的技術人員應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件，本 說明書及權利要求並不以名稱的差異作為區分元件的方式，而是以元件在功能 上的差異作為區分的準則，在通篇說明書及權利要求書當中所提及的"包含有" 是開放式的用語，故應解釋成"包含有但不限定於，，，此外，"耦合" 一詞在此 包含任何直接及間接的電氣連接手段，因此，若文中描述第一裝置耦合於第二 裝置，則代表第一裝置可以直接電氣連接於第二裝置，或通過其它裝置或連接 手段間接地電氣連接至第二裝置。，
閱讀了下文對於附圖所示優選實施例的詳細描述之後，本發明對所屬技術 領域的技術人員而言將顯而易見。
請參照圖1，圖1是依據本發明第一實施例的圖像採集(capture)系統100的 方框圖。如圖1所示，圖像採集系統100包含第一編碼器110、第二編碼器120、 存儲裝置130、第一解碼器115以及第二解碼器125。本實施例中，圖像採集系 統100整合於數位相機(Digital Still Camera, DSC);然而，這種情況僅為本發明 的一種實施例。實際操作中，圖像採集系統IOO可整合於DSC行動電話(cellular phone)或任何DSC裝置中。圖像採集系統100更包含圖像傳感器140、原始圖 像數據存儲器150以及後置處理器(post-processor) 160。當圖像採集系統100 採集靜態圖像時，圖像傳感器140記錄落在其內每一圖像位置(photo-site)上 的光線的強度與亮度，以產生原始圖像數據。原始圖像數據存儲器150存儲圖 像傳感器140所產生的原始圖像數據。第一編碼器110與第二編碼器120均耦 合於原始圖像數據存儲器150和存儲裝置130。第一編碼器110將存儲在原始圖像數據存儲器150中的原始圖像數據編碼成為相應於第一編碼格式的圖像數據，
並將編碼後的圖像數據存儲至存儲裝置130。類似地，第二編碼器120將存儲在 原始圖像數據存儲器150中的原始圖像數據編碼成為相應於第二編碼;^各式的圖 像數據，並將編碼後的圖像數據存儲至存儲裝置130。存儲裝置130，如安全數 碼存儲卡(Secure Digital card,以下簡稱為SD卡)，用於存儲由第一編碼器110 和第二編碼器120編碼的圖像數據。第一解碼器115與第二解碼器125均耦合 於存儲裝置130。第一解碼器115將相應於第一編碼;格式的圖像數據解碼成為解 碼後的圖像數據。類似地，第二解碼器125將相應於第二編碼格式的圖像數據 解碼成為解碼後的圖像數據。後置處理器160對來自第一解碼器115或第二解 碼器125的解碼後的圖像數據執行縮放或噪聲消除處理。
此外，第一解碼器115更耦合於第二編碼器120，且第二編碼器120將來自 第一解碼器115的解碼後的圖像數據編碼成為相應於第二編碼格式的輸出圖像 數據。因此，本實施例中，第一解碼器115與第二編碼器120組成代碼轉換器 模塊102，用於將由第一編碼格式壓縮的圖像數據轉換為由第二編碼格式壓縮的 輸出圖像數據。
以下進一步描述圖像採集系統100的操作細節。在下文的描述中，第一編 碼格式符合H.264標準，以及第二編碼格式符合JPEG標準；然而，請注意，上 述僅為闡釋發明目的，而並非用於限定本發明。實際操作中，第一編碼格式可 符合任何-見頻壓縮標準，如MPEG-1標準、MPEG-2標準、MPEG-4標準、H.261 標準或H.263標準，第二編碼格式可符合任何靜態圖1象壓縮標準，如JPEG-2000 標準。
請再次參照圖1 ，由於JPEG標準普遍應用於靜態圖像編碼，因此原始靜態 圖像數據編碼成為JPEG圖像數據來存儲與傳送。第二編碼器120 (如JPEG編 碼器)將圖像傳感器140產生的存儲於原始圖像數據存儲器150的原始圖像數 據編碼成為符合第二編碼格式(如JPEG)的圖像數據，並將其存儲於存儲裝置 130(如SD卡)。當需要將所採集的圖像直接在DSC的顯示器IO上播放時，第 二解碼器125 (如JPEG解碼器)會對JPEG編碼格式的圖像數據進行解碼。接 著，後置處理器160對解碼後的圖像數據進行處理，以允許相應於所採集的圖 像的解碼後圖像數據在DSC的顯示器10上播放。當外部裝置200 (如個人計算 機，PC機)請求播放來自DSC的採集的圖像時，從存儲裝置130 (如SD卡) 取回JPEG編碼格式的圖像數據，並將其存儲至外部裝置200的存儲裝置250中。上文描述了圖像採集系統100在處理採集的靜態圖像的原始圖像數據時的 一般操作。第一編碼器110 (如H.264編碼器)與第一解碼器115 (如H.264解 碼器)通常用於編碼及解碼視頻數據，但由於它們具有比圖像編碼標準(如JPEG) 更好的壓縮性能，本實施例中用於處理靜態圖像。因此，由圖像傳感器140產 生的存儲於原始圖像數據存儲器150的原始圖像數據可由第一編碼器110 (如 H,264編碼器)編碼為第一編碼格式(如R264格式)的圖像數據，並存儲至存 儲裝置130 (如SD卡)。將採集的圖像編碼為第一編碼格式(如R264格式) 而不是第二編碼格式(如JPEG格式)的好處在於，可減小編碼後圖像的大小， 從而使存儲裝置(如SD卡)可存儲更多的圖像。然而，在某些其它實施例中， 第一編碼格式的壓縮性能並不優於第二編碼格式，但仍將採集的圖像編碼為第 一編碼格式的原因可能在於，解碼時計算簡單、壓縮速度較快或功率消耗較低。 請注意，第一編碼格式並不必然作為視頻編碼格式，第二編碼格式也不一定必 然作為圖Y象編碼格式，舉例來說，第一編碼才各式與第二編碼格式均可用於一見頻 編碼，也均可作為圖像編碼格式，或者，第一編碼;格式用於視頻編碼，第二編 碼格式用於圖像編碼。
當需要將採集的圖像直接在DSC的顯示器10上播放時，第一解碼器115(如 R264解碼器)解碼圖像數據(如H.264格式的圖像數據)。接著，後置處理器 160處理解碼後的圖像數據，以改善所呈現圖像的質量或調整所呈現的圖像。在 某些實施例中，解碼後執行的後處理(post-processing)操作包括噪聲削減、 亮度、對比度與銳利度調整、夜景補償、黑白圖像處理以及色彩改變或覆蓋等。
然而，當存儲在存儲裝置130(如SD卡)的圖像數據(如H.264格式的圖像數 據)傳送至外部裝置200的存儲裝置250時，代碼轉換器模塊102將圖像數據(如 H.264格式的圖像數據)轉換為對應於第二編碼格式(如JPEG標準)的輸出圖像 數據。本實施例中，第一解碼器115(如11264解碼器)對圖像數據進行解碼。接 著，第二編碼器120 (如JPEG編碼器)將解碼後的圖像數據編碼為對應於第二 編碼格式(如JPEG標準)的輸出圖像數據，並將輸出圖像數據輸出至外部裝置 200的存儲裝置250。在另一實施例中，在沒有代碼轉換器模塊的情況下，外部 裝置也可存取第一編碼格式(如H.264)的圖像數據。舉例來說，使用者希望可 以將採集的圖像暫存於可攜式存儲裝置中，而暫存H.264格式的圖像所需的便 攜式存儲裝置的空間小於存儲JPEG格式的圖像所需的空間。另一實施例中，若 外部裝置可播放第一編碼格式(如H.264),圖像數據可不必轉換成第二編碼格式(如JPEG )，而直接傳送至外部裝置。
本實施例中，圖像數據通過USB 2.0傳輸線從圖像採集系統100 ( DSC )的 存儲裝置(如SD卡)傳送至外部裝置200 (如PC機)的存儲裝置250。然而，以 上所述僅為闡釋發明目的，而非用於限定本發明。舉例來說，圖像數據可以通 過藍牙接口傳送。另一實施例中，圖像採集系統100可為行動電話，以及外部 裝置200可為另一行動電話。圖像數據可通過無線通信網絡(如WLAN、 WIMAX、 WIFI、 3G)從一個行動電話的存儲裝置130 (如SD卡)傳送到另一 行動電話的SD卡。
簡而言之，由於某些一見頻編碼格式(如H.264標準)具有比圖像編碼格式 (如JPEG標準)更好的壓縮性能，依據H.264標準編碼原始圖像數據，可使 SD卡存儲比JPEG標準更多的圖像。
圖像採集系統IOO更包含微處理器170。某些實施例中，當使用者希望通過 外部裝置200 (如PC機)預先查看存儲在圖像採集系統100中的圖像文件列表 時，微處理器170執行程序代碼PROG以取回圖像數據的文件名稱，將具有相 應於第一編碼格式的文件擴展名(file extension)的文件名稱轉換為具有相應於 第二編碼格式的文件擴展名的輸出文件名稱。因此，以第一編碼格式(如H.264) 存儲圖像數據至圖像採集系統100的過程對於外部裝置的用戶來說是透明的 (transparent )。同樣，當外部裝置.200需要獲知採集的圖像的文件大小或存儲 於圖像採集系統100的圖像的總體文件大小時，微處理器170執行程序代碼以 取回第一編碼格式的圖像數據的相應文件大小，並將相應於第一編碼格式的文 件大小轉換為相應於第二編碼格式的輸出文件大小。輸出文件大小僅作為一個 估計值，給使用者提供了第二編碼格式(如JPEG)圖像大小的大致概念，再次 使得將圖像數據編碼為第一編碼格式對於用戶來說是透明的(transparent to the user )。
舉例來說，PC機請求播放文件名稱為"abc.avi"、文件大小為3Mb的H.264 格式的圖像數據，微處理器170執行程序代碼PROG,將文件名稱"abc.avi"轉換 成"abc.jpg"。同時，微處理器170執行程序代碼PROG,將文件大小乘一個數值。 所述數值可依據第一編碼格式與第二編碼格式之間預設的轉換關係來確定。舉 例來說，假設H.264編碼的圖像的文件大小約為JPEG編碼圖像的文件大小的一 半，則此悽史值選定為2。因此文件大小由3Mb轉換為6Mb。然而，上述^叉為舉 例說明，所述數值可依據第 一編碼格式與第二編碼格式之間的壓縮比率選擇2.5或3。從而，顯示於PC機上的文件名稱為"abc.jpg"，文件大小為6Mb。這樣， 用戶便不會意識到圖像數據實際上是以H.264標準存儲在存儲裝置130中。
另外，本實施例中，通過將文件大小乘一個數值實現其轉換；然而，任何 其它計算方式都是可行的，只要能夠達到相同的目的即可，即能夠將取得的相 應於第一編碼格式的文件大小轉換為相應於第二編碼才備式的輸出文件大小。通 過搜尋具有至少一種圖像信息(如圖像解析度、大小設定)的表格，可很容易 地完成文件大小的轉換，因此在相同解析度與大小設定下所獲得的圖像可轉換 為相同的文件大小。
圖2是依據本發明實施例的圖像採集方法的流程圖。此方法的步驟不須嚴 格依照圖2所示的順序，也可得到相同的結果。本實施例的圖像採集方法可應 用於圖1所示的圖像採集系統100,方法包含下列步驟
步驟200:利用數位相機(DSC)的圖像傳感器來獲得相應於DSC採集的 靜態圖像的原始圖像數據。
步驟202:依據第一編碼格式對原始圖像數據進行編碼，第一編碼格式符合 -見頻壓縮標準，如MPEG-1標準、MPEG-2標準、MPEG-4標準、H.261標準或 H.263標準。
步驟204:將編碼後的圖像數據存儲至DSC的存儲裝置。 步驟206:編碼後圖像數據是否顯示於DSC 若是，繼續步驟208;若否， 轉至步驟210。
步驟208:對編碼後的圖像數據進行解碼以產生解碼後圖像數據。
步驟209:將解碼後的圖〗象數據顯示於DSC。返回步驟206。
步驟210:外部裝置是否請求播放編碼後的圖像數據？若是，繼續步驟212;
若否，轉至步驟206。
步驟212:將第一編碼格式的編碼後圖像數據轉換為第二編碼格式的圖像數
據，第二編碼格式符合靜態圖像壓縮標準，如JPEG-2000標準。 步驟214:將轉換為第二編碼格式的圖像數據輸出至外部裝置。 閱讀了前述揭露之後，所屬領域的技術人員當可很容易地理解圖2中每一
步驟的操作，因而，為筒潔起見，此處略去其進一步描述。
所屬技術領域的技術人員可輕易完成的均等改變或潤飾均屬於本發明所主
張的範圍，本發明的權利範圍應以權利要求書所限定的範圍為準。
權利要求
1. 一種圖像採集系統，包含有存儲裝置，用於存儲由第一編碼格式壓縮的圖像數據，該圖像數據來自所採集的靜態圖像；以及代碼轉換器模塊，耦合於該存儲裝置，用於將由該第一編碼格式壓縮的該圖像數據轉換為符合第二編碼格式的輸出圖像數據，並在外部裝置請求播放所採集的該靜態圖像時，輸出該輸出圖像數據至該外部裝置。
2. 如權利要求1所述的圖像釆集系統，其特徵在於，更包含 第一編碼器，耦合於該存儲裝置，用於將所採集的該靜態圖像的原始圖像數據編碼成為由該第一編碼格式壓縮的該圖像數據，其中，該第一編碼格式具有比該第二編碼格式更好的壓縮性能。
3. 如權利要求2所述的圖像採集系統，其特徵在於，該代碼轉換器模塊包含 第一解碼器，耦合於該存儲裝置，用於將由該第一編碼格式壓縮的該圖像數據解碼成為解碼後的圖像數據；以及第二編碼器，進一步耦合於該第一解碼器，用於將該解碼後的圖像數據編 碼成為由該第二編碼格式壓縮的該輸出圖像數據。
4. 如權利要求1所述的圖像採集系統，其特徵在於，該第一編碼格式符合視 頻壓縮標準以及該第二編碼格式符合圖像壓縮標準。
5. 如權利要求4所述的圖像採集系統，其特徵在於，該第一編碼格式符合 MPEG-1標準、MPEG-2標準、MPEG-4標準、H.261標準、H.263標準或H.264 標準，以及該第二編碼格式符合JPEG標準或JPEG-2000標準。
6. 如權利要求1所述的圖像採集系統，其特徵在於，更包含 微處理器，用於執行多個程序代碼，以取回所採集的該靜態圖像的文件名稱，並將具有相應於該第一編碼格式的文件擴展名的該文件名稱轉換為具有相 應於該第二編碼格式的文件擴展名的輸出文件名稱。
7. 如權利要求1所述的圖像採集系統，其特徵在於，更包含 微處理器，用於執行多個程序代碼，以取回所採集的該靜態圖像的文件大小，並將相應於該第一編碼格式的該文件大小轉換為相應於該第二編碼格式的 輸出文件大小。
8. —種圖像採集方法，包含有存儲所採集的靜態圖像的圖像數據至存儲裝置，該圖像數據由第一編碼格 式壓縮；以及將由該第 一編碼格式壓縮的該圖像數據轉換為由第二編碼格式壓縮的輸出 圖像數據，並在所採集的該靜態圖像被請求播放時輸出該輸出圖像數據。
9. 如權利要求8所述的圖像採集方法，其特徵在於，更包含 將原始圖像數據編碼成為由該第一編碼格式壓縮的該圖像數據，並將該圖像數據存儲至該存儲裝置。
10. 如權利要求8所述的圖像採集方法，其特徵在於，更包含 取回所採集的該靜態圖像的文件名稱，並將具有相應於該第一編碼格式的文件擴展名的該文件名稱轉換為具有相應於該第二編碼;格式的文件擴展名的輸 出文4牛名一爾。
11. 如權利要求8所述的圖像採集方法，其特徵在於，更包含 取回所採集的該靜態圖像的文件大小，並將相應於該第一編碼格式的該文件大小轉換為相應於該第二編碼格式的輸出文件大小。
12. 如權利要求8所述的圖像採集方法，其特徵在於，該第一編碼格式符合 -魄頻壓縮標準以及該第二編碼格式符合圖像壓縮標準。
13. 如權利要求12所述的圖像採集方法，其特徵在於，該第一編碼格式符合 MPEG-1標準、MPEG-2標準、MPEG-4標準、H.261標準、H.263標準或H.264 標準，以及該第二編碼才各式符合JPEG標準或JPEG-2000標準。
14. 如權利要求8所述的圖像採集方法，其特徵在於，該第一編碼格式具有 比該第二編碼格式更好的壓縮性能。
全文摘要
本發明提供一種圖像採集系統，包含有存儲裝置，用於存儲由第一編碼格式壓縮的圖像數據，圖像數據來自所採集的靜態圖像；以及代碼轉換器模塊，耦合於存儲裝置，用於將由第一編碼格式壓縮的圖像數據轉換為符合第二編碼格式的輸出圖像數據，並在外部裝置請求播放所採集的靜態圖像時，輸出此輸出圖像數據至外部裝置。本發明所提供的圖像採集系統，利用第一編碼格式來對圖像數據進行壓縮，可提高壓縮性能，減小編碼後圖像的大小，使得存儲裝置可存儲更多的圖像，提高了其利用率。
文檔編號H04N1/41GK101534372SQ200810132250
公開日2009年9月16日 申請日期2008年7月22日 優先權日2008年3月10日
發明者郭志輝, 黃毓文 申請人:聯發科技股份有限公司