圖像傳輸系統的製作方法
2023-07-05 05:26:01 2
專利名稱：圖像傳輸系統的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種圖像傳輸系統，且特別是涉及一種能夠動態調整取樣模式和量化表的壓縮系統。
背景技術：
最近幾年，因為瀏覽器和計算機寬帶網絡的發展，各式各樣的信息，例如文字數據、圖像數據和聲音數據均已被數位化。這些數位化數據可以通過網際網路傳送給多個使用者。
傳統上，當數位化數據進行網絡傳送時，各種數位化數據以相同的取樣模式和量化表加以處理。當數位化數據為一文字數據，且此文字數據在連續畫面之間具有平緩的像素值變化時，上述的數位化數據的處理方法是可接受的。
然而，劇烈像素值變化及平緩像素值變化都會存在於連續圖像數據上。因此，只採用一種取樣模式及一種量化表來處理圖像數據是不夠的。舉例而言，可以採用一損失較少的取樣模式和一高量化表，來改善具有平緩像素值變化的兩連續畫面之間的對比。相反的，當兩連續畫面之間存有一劇烈像素值變化時，因為兩連續畫面之間存有一明顯對比，因此可以選擇一損失較多的取樣模式和一低量化表來處理此圖像數據。可見，無法兼顧兩全地有效處理圖像數據。
因此，若僅採用單一的取樣率和量化表來處理單一圖像數據，往往不能獲得最好的圖像質量，且若對前後畫面本質已具有高對比的圖像數據，仍採用損失少的取樣模式和一高量化表來處理，在帶寬有限的網絡上是相當不經濟的。
因此，亟需一種能夠動態調整取樣模式和量化表的壓縮系統。
發明內容
因此，本發明的主要目的在於提供一種可動態調整取樣模式和量化表的壓縮和解壓縮系統。
本發明的另一目的在於提供一種可根據兩連續畫面的像素變化量，來動態調整取樣模式和量化表的壓縮和解壓縮系統，通過降低數據量而達到快速圖像傳輸的目的。
本發明的再一目的在於提供一種可根據兩連續畫面的像素變化量，來動態調整取樣模式和量化表的壓縮和解壓縮系統，通過降低在解碼和編碼一圖像數據時所需的時間和所需的計算量。
上述所提及的問題可通過本發明的裝置來加以解決。本發明的圖像壓縮系統包括用以儲存兩連續畫面數據的兩緩存器、一減法器和一分析器。其中減法器用以將儲存於兩緩存器中的兩像素進行比較相減。分析器用以根據減法器相減後的餘數值，決定出一取樣模式和量化表來處理此圖像數據。
為考慮圖像質量和傳輸速率，取樣模式和量化表的決定由相鄰兩像素發生變化的區塊面積來加以決定。當像素變化區塊面積較大時，可使用高取樣模式和量化表的壓縮比率來進行圖像壓縮。而當像素變化區塊面積較小時，可使用低取樣模式和量化表的壓縮比率來進行圖像壓縮。
因此，本發明的壓縮系統可於圖像質量和圖像數據量間獲取一平衡點。
本發明的圖像壓縮系統還包括一耦接於三個取樣器的選擇器。分析器會根據相鄰兩像素值變化量來切換此選擇器，通過選擇一取樣器來處理此圖像數據。此三個取樣器具有不同的取樣模式，分別為第一、第二與第三取樣模式。
在一實施例中，本發明的第一取樣模式為一「411」取樣模式，第二取樣模式為一「422」取樣模式，第三取樣模式為一「444」取樣模式。
本發明的圖像壓縮系統還包括一耦接於兩個量化表的選擇器。分析器會根據相鄰兩像素值變化量來切換此選擇器，通過選擇一量化表來處理此圖像數據。
本發明的圖像解壓縮系統還包括一表頭挑選器用以解析表頭，通過判定壓縮系統在壓縮一圖像數據時所使用的取樣模式和量化表。
本發明的圖像解壓縮系統還包括一耦接於兩個量化表的選擇器。表頭挑選器可將所判定的壓縮系統使用的量化表通知此選擇器，此選擇器即可根據此項數據切換量化表來處理此圖像數據。
本發明的圖像解壓縮系統更包括一耦接於三個取樣器的選擇器。表頭挑選器可將所判定的壓縮系統使用的取樣模式通知此選擇器，此選擇器即可根據此項數據切換切換取樣器處理此圖像數據。此三個取樣器具有不同的取樣模式，分別為第一、第二與第三取樣模式。
在一實施例中，本發明的第一取樣模式為一「411」取樣模式，第二取樣模式為一「422」取樣模式，第三取樣模式為一「444」取樣模式。
此外，根據本發明為了避免選擇器切換頻率過高，因此提供一變動像素判定方法來控制選擇器的切換。此方法根據相鄰兩畫面的像素變化情形來判定是否進行選擇器的切換。其中本方法在一圖像數據可選擇兩種壓縮程序時，會強制兩選擇器選擇一和前壓縮程序最接近的取樣器和量化表來進行此次的壓縮程序。
根據本發明的第一方面，提出一種壓縮系統，至少包括一分析器，用以依據一圖像數據的一第一畫面及一第二畫面比較的結果，傳送一第一控制信號和一第二控制信號；一第一選擇器，與多個取樣器耦接，用以根據此第一控制信號選擇這些取樣器之一來對此圖像數據進行取樣，其中這些取樣器提供多個不同的取樣模式；以及一第二選擇器，與多個量化表耦接，用以根據此第二控制信號選擇這些量化表之一來對此圖像數據進行量化。
根據本發明的第二方面，提出一種解壓縮系統，至少包括一表頭挑選器，用以接收一具有一特定號碼的表頭，其中此挑選器根據此特定號碼產生一第一控制信號以及一第二控制信號；一第一選擇器，與多個量化表耦接，用以接收此第二控制信號而選擇這些量化表之一來對一圖像數據進行反量化；以及一第二選擇器，與多個反取樣器耦接，用以接收此第一控制信號而選擇這些反取樣器之一來對此圖像數據進行反取樣，其中這些反取樣器提供多個不同的反取樣模式。
根據本發明的第三方面，提出一種壓縮方法，至少包括儲存一圖像數據的一第一畫面和一第二畫面，其中此第一畫面和此第二畫面為連續的；分析此第一畫面和此第二畫面；以及根據此第一畫面和此第二畫面的分析結果，從多個壓縮組合中選擇一壓縮組合進行取樣並量化此圖像數據，其中此壓縮組合代表一取樣模式和一量化表。
其中，此取樣模式包括一第一取樣模式、一第二取樣模式以及一第三取樣模式。
此外，壓縮方法更包括計算此第一畫面和此第二畫面間的像素變動數量。
另外，壓縮方法更包括將一特定號碼加入一表頭，其中此特定號碼代表對此圖像數據所使用的此壓縮組合。
再者，壓縮方法更包括轉換此圖像數據為一色彩空間數據。
另外，壓縮方法更包括將一取樣圖像數據從一空間域轉換成一頻率域數據。
再者，壓縮方法更包括編碼一量化圖像數據。
根據本發明的第四方面，提出一種解壓縮方法，至少包括接收一具有一特定號碼的表頭，其中此特定號碼用以表示一壓縮組合，此壓縮組合代表一取樣模式和一量化表；以及根據此壓縮組合，以多個反取樣模式之一反取樣並反量化一圖像數據。
其中，這些反取樣模式包括一第一反取樣模式、一第二反取樣模式以及一第三反取樣模式。
此外，解壓縮方法更包括將一反量化圖像數據從一空間域轉換成一頻率域。
另外，解壓縮方法更包括將一反取樣圖像數據從一色彩空間數據轉換成一彩色圖像數據。為讓本發明的上述內容能更明顯易懂，下文特舉一較佳實施例，並結合附圖，作如下詳細說明。
為讓本發明的上述和其它目的、特徵、優點與實施例能更明顯易懂，對附圖的詳細說明如下圖1示出了根據本發明一較佳實施例的動態調整且處理數據模式的圖像傳輸系統的方框圖；圖2示出了根據本發明一實施例的可動態調整且處理數據模式的壓縮系統的方框圖；圖3示出了根據本發明一實施例的可動態調整且處理數據模式的解壓縮系統的方框圖；圖4示出了根據本發明另一實施例的可動態調整且處理數據模式的壓縮系統的方框圖；圖5示出了本發明所提供的六種圖像壓縮組合的示意圖；圖6示出了根據本發明另一實施例的可動態調整且處理數據模式的解壓縮系統的方框圖；圖7示出了判定一圖像應使用何種量化表與取樣模式的概略圖。
其中，附圖標記100系統101來源裝置102目的裝置200a壓縮系統200b解壓縮系統2001擷取器2002和3002色彩空間轉換器2003、2004和2005取樣器2006取樣模式選擇器2007離散餘弦轉換器2008量化器2009編碼器2010表頭填入器2012量化表選擇器2013和3013第一量化表2014和3014第二量化表2015分析器2016前畫面緩存器2017交換器2018目前畫面緩存器2020減法器3003、3004和3005反取樣器3006反取樣模式選擇器3007反離散餘弦轉換器3008反量化器3009解碼器3010表頭挑選器
3012反量化表選擇器7000～7006閾值具體實施方式
請參照圖1，其示出了根據本發明一較佳實施例的動態調整且處理數據模式的圖像傳輸系統的方框圖。圖像傳輸系統100包括至少一來源裝置101、至少一目的裝置102、一壓縮系統200a和一解壓縮系統200b。其中，來源裝置101，例如為一可提供圖像數據的計算組件或一圖像攝影機。目的裝置102，例如為一顯示器。本發明提供一壓縮系統200a和一解壓縮系統200b，從而在來源裝置101和目的裝置102之間動態調整且處理數據模式。以下將詳述壓縮系統200a和解壓縮系統200b。
一般而言，壓縮系統200a和解壓縮系統200b將會控制在來源裝置101和目的裝置102間的數據傳輸模式的種類，後文將會進行更詳細描述。壓縮系統200a和解壓縮系統200b可根據兩連續圖像之間的對應像素值變化，來控制在來源裝置101和目的裝置102間的數據傳輸模式，例如取樣模式和量化表。
請參照圖2，其示出了根據本發明一實施例的可動態調整且處理數據模式的壓縮系統200a的方框圖。壓縮系統200a包括一擷取器2001用以從一來源裝置101(如圖1所示)擷取一圖像數據。其中，圖像數據會先由一色彩空間轉換器2002進行轉換，以轉換成一適宜的色彩空間。例如，以彩色圖像而言，一RGB圖像數據會被轉換成一亮度/色度色彩空間數據(YcbCr，YUV等彩色轉換圖像數據)。在此空間域中，亮度部分為一灰階而其餘的兩軸為色彩信息。
接著，此轉換彩色圖像數據會被傳送至取樣器2003、2004和2005，通過平均所有像素的群組來對每一部分進行取樣。傳統上，由於人眼對於高頻的色度數據或高頻的亮度並不敏感，因此，亮度部分的數據會要求比色度部分的數據還多。因此，當進行此種圖像數據取樣時，亮度部分會以全解析度被保留，而對於色度部分，在水平方向會被降低至二分之一，而垂直方向不是降低至二分之一，就是維持不變。
在JPEG 形式上，這些取樣模式分別被稱為「411」取樣模式，由第一取樣器2003所執行，和「422」取樣模式，由第二取樣器2004所執行。此外，若亮度部分和色度部分均以全解析度被完全保留，此種取樣模式分別被稱為「444」取樣模式，由第三取樣器2005所執行。經由第一取樣器2003及第二取樣器2004的取樣，數據量被降低至一半或三分之一。根據本發明，一取樣模式選擇器2006會與三個取樣器2003、2004和2005耦接，從而選擇上述取樣器2003、2004和2005之一來對轉換彩色圖像數據進行取樣。其中此取樣模式選擇器2006，例如為一多任務器或是具相同功能的組件。值得注意的是，如圖4所示，此取樣模式選擇器2006亦可耦接於色彩空間轉換器2002和三個取樣器2003、2004和2005間。此三個取樣器2003、2004和2005分別提供三種不同的取樣模式，分別為第一取樣模式、第二取樣模式和第三取樣模式。在一實施例中，第一取樣模式為「411」取樣模式，第二取樣模式為「422」取樣模式，而第三取樣模式為「444」取樣模式。
此外，在本發明中，一連續圖像數據分別由一前畫面緩存器2016和一目前畫面緩存器2018所儲存。此前畫面緩存器2016和目前畫面緩存器2018共同與一交換器2017耦接。此交換器2017會根據一來源裝置101(於圖1中所示)的垂直同步信號，將儲存於目前畫面緩存器2018內的圖像數據的畫面傳送至前畫面緩存器2016。目前畫面緩存器2018耦接於擷取器2001，用以接收來源裝置101所傳送的圖像數據的畫面，稱為第一畫面。而當圖像數據的下一畫面，稱為第二畫面，由來源裝置101傳送出且由擷取器2001擷取後，原儲存於目前畫面緩存器2018內的第一畫面會被交換器2017傳送至前畫面緩存器2016，而第二畫面則儲存於目前畫面緩存器2018內。其中，交換器2017耦接於前畫面緩存器2016和目前畫面緩存器2018之間，前畫面緩存器2016和目前畫面緩存器2018可以是內存或其它儲存組件。
分別儲存在目前畫面緩存器2018與前畫面緩存器2016中的第一畫面和第二畫面會被一起傳送至一比較器，例如是減法器2020。減法器2020會計算經驗數據變化的變動像素數量，從而決定應選用何種取樣模式和量化表。
此變動像素數量會被傳送至一分析器2015，為動態調整取樣模式，此分析器2015會分析變動像素數量，從而控制取樣模式選擇器2006選取三個取樣器2003、2004和2005之一來進行圖像數據的取樣。根據本發明，分析器2015會產生一第一控制信號與一第二控制信號，用以分別控制取樣模式選擇器2006和量化表選擇器2012的切換。
例如，請同時參照圖2與圖7，當減法器2020所計算出的變動像素數量在閾值7000和閾值7002之間的區域時，分析器2015會選擇一J1型壓縮形式。分析器2015會送出第一控制信號給取樣模式選擇器2006，從而選取第一取樣器2003來進行圖像數據的取樣。此外，分析器2015會送出第二控制信號給量化表選擇器2012，從而選取QL量化表2014來進行圖像數據的量化。在其它的實施例中，當減法器2020所計算出的變動像素數量在閾值7002和閾值7004之間的區域時，分析器2015會選擇一J3型壓縮形式。分析器2015會送出第一控制信號給取樣模式選擇器2006，從而選取第二取樣器2004來進行圖像數據的取樣。此外，分析器2015會送出第二控制信號給量化表選擇器2012，從而選取QH量化表2013來進行圖像數據的量化。換言之，減法器2020會計算兩畫面之間的變動像素數量並傳送至分析器2015，分析器2015則可根據減法器2020所傳送的變動像素數量來決定應選用何種取樣模式和量化表。
由取樣模式選擇器2006所傳送出的取樣圖像數據會被傳送到一離散餘弦轉換器(Discrete Cosin Transform，DCT)2007中，離散餘弦轉換器2007用以執行一離散餘弦轉換計算，從而將空間域的圖像數據由轉換成頻率域的圖像數據。在一實施例中，一畫面中的圖像數據會被分成多個區塊，例如，每一區塊具有8×8像素。每一區塊由離散餘弦轉換器2007進行轉換。其中離散餘弦轉換器2007用以執行一傅立葉轉換(Fourier Transform)，並給予每一區塊一對應的頻率圖譜。也就是說，每一區塊具有64個頻率部分。
這些頻率部分數據會由離散餘弦轉換器2007傳送至量化器2008。在量化器2008中，一區塊中的64個頻率部分的每一個頻率，會被除以一量化係數(quantization coefficient)，並僅取除後的整數部分，換言之，量化技術用以將一範圍的圖像數值進行壓縮成單一量化值。因此，選擇越大的量化係數，越多的圖像數據會被移除。換言之，越大的量化係數被使用來處理圖像數據時，此圖像數據的數據量會變得越小。相反的，選擇較小的量化係數，越多的圖像數據會被保留。換言之，越小的量化係數被使用來處理圖像數據時，此圖像數據的數據量會變得越大。
因為人眼對高頻數據較不敏感，因此，對這種高頻的圖像數據即可使用一較大的量化係數來進行處理。因此，根據人眼的敏感性，不同的量化表被使用來處理一圖像數據中的不同片段。根據本發明，兩種具有不同量化係數的量化表2013和2014被用以量化一從離散餘弦轉換器2007傳送而來的圖像數據。其中，第一量化表2013，QH，具有較小的量化係數，因此，經由此量化表，QH，處理後的圖像數據，較不會失真而能獲得較高質量的圖像數據。第二量化表2014，QL，具有較大的量化係數，因此，經由此量化表，QL，處理後的圖像數據，較會失真，因此獲得一較低質量的圖像數據。
一量化表選擇器2012耦接此兩量化表，第一量化表2013和第二量化表2014，通過切換此兩量化表來耦接至量化器2008。量化表選擇器2012由分析器2015所控制。換言之，如同上述所描述，分析器2015會送出兩控制信號，第一控制信號與第二控制信號，用以分別控制取樣模式選擇器2006和量化表選擇器2012，來切換此三個取樣器2003、2004和2005的一進行圖像數據的取樣，以及切換此兩量化表2013和2014之一來量化圖像數據。
在圖像數據被量化後，此量化圖像數據會從量化器2008被傳送至一編碼器2009，以進行圖像數據的編碼。傳統上使用霍夫曼(Huffman)編碼或算術(arithemetic)編碼。編碼圖像數據被傳送至一表頭填入器2010，從而將所使用的取樣模式和量化表所代表的編號、號碼或參數加入編碼圖像數據的表頭中，並將編碼圖像數據經由圖1的網絡傳送出。
根據本發明，此三個取樣器2003、2004和2005和此兩量化表2013和2014會共同決定出六種處理圖像數據的組合。請參照圖5，其示出了本發明所提供的六種圖像壓縮組合的示意圖。例如，在一圖像數據由擷取器2001擷取，並經由色彩空間轉換器2002轉換成合適的色彩空間數據後，分析器2015根據亮度與色度的頻率數據決定出使用「411」取樣模式以及較低圖像質量的量化表QL來進行圖像處理。此時，取樣模式選擇器2006會切換取樣器2003，和量化表選擇器2012會切換量化表2014來處理此圖像數據。其中，使用「411」取樣模式以及較低圖像質量量化表QL處理後的圖像數據被稱為圖像J1。
相似的，當分析器2015根據亮度與色度的頻率數據決定出使用「411」取樣模式以及高圖像質量的量化表QH來進行圖像處理時，取樣模式選擇器2006即會切換取樣器2003，而量化表選擇器2012會切換量化表2013來處理此圖像數據。其中，使用「411」取樣模式以及高圖像質量量化表QH處理後的圖像數據被稱為圖像J2。其餘的可依此類推。其中若一圖像數據使用「422」取樣模式以及低圖像質量量化表QL處理，則處理後的圖像數據被稱為圖像J3。若一圖像數據使用「422」取樣模式以及高圖像質量量化表QH處理，則處理後的圖像數據被稱為圖像J4。若一圖像數據使用「444」取樣模式以及低圖像質量量化表QL處理，則處理後的圖像數據被稱為圖像J5。若一圖像數據使用「444」取樣模式以及高圖像質量量化表QH處理，則處理後的圖像數據被稱為圖像J6。依此，若選擇損失越少的取樣模式以及高質量的量化表，則會具有越大的圖像數據量。相反的，若選擇損失越多的取樣模式以及低質量的量化表，則會具有較小的圖像數據量。因此，圖像數據量的大小比較為J6＞J5＞J4＞J3＞J2＞J1，而圖像的質量比較為J6＞J5＞J4＞J3＞J2＞J1。
每一個壓縮編號、號碼或參數被包含在表頭內，致使圖1的解壓縮系統200b的解壓縮器基於所接收的表頭而能夠反向操作，以進行壓縮圖像數據的解壓縮動作。上述的壓縮編號、號碼或參數包含所採用的量化表形式及取樣模式的信息。此外，又如圖2所示，量化表選擇器2012會傳送一結果信號，即量化表編號，給表頭填入器2010，從而告知表頭填入器2010哪一個量化表被選用。取樣模式選擇器2006亦會傳送一結果信號，即取樣模式編號，給表頭填入器2010，從而告知表頭填入器2010哪一個取樣器被選用。此兩編號，量化表編號以及取樣模式編號，代表本發明壓縮器進行一圖像壓縮時所使用的取樣模式以及量化表，可由一壓縮號碼代替。而此壓縮號碼可由一表頭填入器2010填入壓縮圖像數據的表頭，從而通知解壓縮系統中的解壓縮器，根據此壓縮號碼所代表的特定取樣模式以及特定量化表進行壓縮圖像數據的解壓縮。
根據本發明，共有六種壓縮組合來處理此圖像數據，一號碼代表一種特定壓縮處理參數，可被填入圖像數據的表頭中，從而通知解壓縮器，壓縮系統使用何種取樣模式和量化表來進行數據壓縮。換言之，與標準JPEG圖像數據相比，那些量化表並不需依附在JPEG資料中而被省略，且一量化表的數據量約有數百個字節，因此所傳送的數據量可被大幅降低。最後，此壓縮圖像數據會由壓縮系統200a傳送至圖1的網絡。
請參照圖3，其示出了根據本發明的一實施例的可動態調整且處理數據模式的解壓縮系統200b的方框圖。經由圖1的網絡傳送而來的壓縮圖像數據，由解壓縮器200b接收後，一表頭挑選器3010用以分析嵌入於表頭的號碼，以獲知哪一種取樣模式與量化表被使用。然後，這些信息會被傳送至量化表選擇器3012從而告知壓縮系統200a所選用的量化表，以及反取樣模式選擇器3006從而告知壓縮系統200a所選用的取樣模式，通過切換對應的量化表以及取樣器，來對壓縮圖像數據進行解壓縮。
在一表頭由表頭挑選器3010接收並分析後，此壓縮圖像數據會經由一解碼器3009進行解碼。然後，此解碼圖像數據會被傳送至一反量化器3008，根據表頭所記錄的壓縮參數，一特定量化表3013或3014會被量化表選擇器3012所選擇，從而進行此解碼圖像數據的反量化程序。
接著，此反量化圖像數據會被送至一反離散餘弦轉換器(Inverse DiscreteCosine Transform，IDCT)3007中，反離散餘弦轉換器3007具有與離散餘弦轉換器2007相反的功能，其用以計算執行一反傅立葉轉換(Inverse FourierTransform)，從而將頻率域的圖像數據轉換成空間域的圖像數據。
接著，此空間域的圖像數據經由一選擇的反取樣器進行反取樣。換言之，根據表頭所記錄的參數，一反取樣模式選擇器3006會選擇一特定反取樣器3003、3004或3005來進行圖像數據的反取樣。值得注意的是，此反取樣模式選擇器3006亦可如圖6所示，耦接在反離散餘弦轉換器3007以及三個反取樣器3003、3004或3005間。
反取樣圖像數據為色彩空間數據，會被傳送至色彩空間轉換器3002進行轉換，以轉換色彩空間數據為彩色圖像數據。例如，一亮度/色度色彩空間數據(YcbCr，YUV等)會被轉換成RGB圖像數據。最後，此RGB圖像數據會被傳送至圖1的一目地裝置102，從而重現此圖像。
請參照圖7，其示出了判定一圖像應使用何種量化表與取樣模式的概略圖。其中，此六種壓縮組合對應於六個具有不同面積的區塊。任相鄰兩區塊間的部分區域彼此重迭而形成一重迭區域。重迭區域和兩壓縮組合有關。
根據圖5所示，當所有變動像素數量在閾值7000和閾值7002之間的區域時，選擇圖像J1型壓縮形式。而當所有變動像素數量在閾值7001和閾值7003之間的區域時，選擇圖像J2型壓縮形式。而當所有變動像素數量在閾值7002和閾值7004之間的區域時，選擇圖像J3型壓縮形式。而當所有變動像素數量在閾值7003和閾值7005之間的區域時，選擇圖像J4型壓縮形式。而當所有變動像素數量在閾值7004和閾值7006之間的區域時，選擇圖像J5型壓縮形式。而當所有變動像素數量在閾值7006所圍繞的區域內時，則選擇圖像J6型壓縮形式。
另一方面，當所有變動像素數量在閾值7001和閾值7002之間的區域時，圖像J1型和圖像J2型的兩種壓縮形式均可被選擇。當所有變動像素數量在閾值7002和閾值7003之間的區域時，圖像J2型和圖像J3型的兩種壓縮形式均可被選擇。當所有變動像素數量在閾值7003和閾值7004之間的區域時，圖像J3型和圖像J4型的兩種壓縮形式均可被選擇。當所有變動像素數量在閾值7004和閾值7005之間的區域時，圖像J4型和圖像J5型的兩種壓縮形式均可被選擇。當所有變動像素數量在閾值7005和閾值7006之間的區域時，圖像J5型和圖像J6型的兩種壓縮形式均可被選擇。
請同時參考圖2與圖7。如圖7所示，共有六條閾值7001至7006。根據圖7的定義，一分析器2015會先以統計方式計算分別儲存在目前畫面緩存器2018以及前畫面緩存器2016中，第一畫面和第二畫面之間的所有變動像素數量。
實際上，此計算結果來自減法器2020所算出的殘值。在一實施例中，當所有變動像素數量在閾值7000和閾值7002之間的區域時，圖像J1型壓縮程序會被選擇。換言之，因為圖像的改變是相當強烈的，因此最大的壓縮模式被選擇，亦即低的量化表QL，和「411」取樣模式被選擇。因此，取樣模式選擇器2006會切換且選取取樣器2003，而量化表選擇器2012會切換且選取量化表2014來壓縮此圖像數據。
當下一圖像數據再被擷取後，分析器2015會再次以統計方式計算分別儲存在目前畫面緩存器2018以及前畫面緩存器2016中，第一畫面和第二畫面間所有變動像素數量。本發明為了避免取樣模式選擇器2006和量化表選擇器2012切換過於頻繁，因此，當所有變動像素數量依然在閾值7000和閾值7002間任何地方以及最外圍變動像素在閾值7000和閾值7002之間區域時，圖像J1型壓縮程序會再次被選擇，亦即低的量化表QL，和「411」取樣模式再次被選擇。因此，取樣模式選擇器2006會切換且選取取樣器2003，而量化表選擇器2012會切換且選取量化表2014來壓縮此圖像數據。然而，假如所有變動像素數量在閾值7002和閾值7003之間區域時，圖像J2型壓縮程序會被選擇，亦即高的量化表QH，和「411」取樣模式被選擇。因此，取樣模式選擇器2006會切換且選取取樣器2003，而量化表選擇器2012會切換且選取量化表2013來壓縮此圖像數據。
換言之，當所有變動像素數量分布在可選擇兩種圖像類型的壓縮模式的那些區域內時，為了避免取樣模式選擇器2006和量化表選擇器2012切換過於頻繁，本發明會強制取樣模式選擇器2006和量化表選擇器2012選擇類似於前次壓縮程序所使用的取樣模式和量化表。因此，若前次壓縮程序中，所有變動像素數量分布在閾值7001和閾值7002之間的區域，而在下一圖像數據進入後，造成本次變動像素數量分布在閾值7002和閾值7003之間的區域時，兩種壓縮程序都為圖像J2型壓縮程序。另一方面，若前次壓縮程序中，所有變動像素數量分布在閾值7000和閾值7001之間的區域，而在下一圖像數據進入後，造成本次變動像素數量分布在閾值7002和閾值7003之間的區域時，壓縮程序的變動，從圖像J1型壓縮程序變動至圖像J2型壓縮程序，而非從圖像J1型壓縮程序變動至圖像J3型壓縮程序，這是因為圖像J2型壓縮程序較圖像J3型壓縮程序更類似於圖像J1型壓縮程序。其它壓縮程序選擇方法可依此類推。
另一方面，若前次壓縮程序中，所有變動像素數量分布在閾值7002和閾值7003之間的區域，而在下一圖像數據進入後，造成本次變動像素數量分布在閾值7004和閾值7005之間的區域時，壓縮程序的變動，從圖像J2型壓縮程序變動至圖像J4型壓縮程序，而非從圖像J2型壓縮程序變動至圖像J5型壓縮程序，這是因為圖像J2型壓縮程序較圖像J5型壓縮程序更類似於圖像J4型壓縮程序。其餘的壓縮程序選擇方法可依此類推。
在一較佳實施例中，若顯示器的解析度為640×480像素，則由閾值7000所圍繞出的區域為640×480像素。
由閾值7001所圍繞出的區域為549×411像素，其中549＝640×6/7以及411＝480×6/7。
由閾值7002所圍繞出的區域為457×343像素，其中457＝640×5/7以及343＝480×5/7。
由閾值7003所圍繞出的區域為366×274像素，其中366＝640×4/7以及274＝480×4/7。
由閾值7004所圍繞出的區域為274×206像素，其中274＝640×3/7以及206＝480×3/7。
由閾值7005所圍繞出的區域為183×137像素，其中183＝640×2/7以及137＝480×2/7。
由閾值7006所圍繞出的區域為91×69像素，其中91＝640×1/7以及69＝480×1/7。而原點為0×0像素。換言之，根據顯示器的解析度，所有變動像素數量被區分成七個等分，根據其考慮壓縮形式的選擇。
綜合上述所言，本發明提供一種圖像傳輸和接收系統，其可根據圖像數據中兩連續畫面的圖像變動，來動態調整取樣模式和量化表。因此，一最合適的壓縮形式可被應用在一圖像數據中，從而降低壓縮數據量。此外，通過實時調整，可改善圖像質量。
雖然本發明已以一較佳實施例進行如上描述，然而其並非用以限定本發明。本發明所屬技術領域的普通技術人員，在不脫離本發明的精神和範圍內，可對本發明進行各種變化與改進。因此本發明的保護範圍為後附的權利要求書所限定。
權利要求
1.一種壓縮系統，其特徵在於，至少包括一分析器，用以依據一圖像數據的一第一畫面及一第二畫面比較的結果，傳送一第一控制信號和一第二控制信號；一第一選擇器，與多個取樣器耦接，用以根據該第一控制信號選擇該取樣器之一來對該圖像數據進行取樣，其中該取樣器提供多個不同的取樣模式；以及一第二選擇器，與多個量化表耦接，用以根據該第二控制信號選擇該量化表之一來對該圖像數據進行量化。
2.根據權利要求1所述的壓縮系統，其特徵在於，還包括一表頭填入器，耦接該第一選擇器和該第二選擇器，其中該表頭填入器根據所選擇的該取樣器以及該量化表，將一特定號碼填入一表頭。
3.根據權利要求1所述的壓縮系統，其特徵在於，該取樣模式包含一第一取樣模式、一第二取樣模式以及一第三取樣模式。
4.根據權利要求1所述的壓縮系統，其特徵在於，更包括一第一內存及一第二內存，用以分別儲存該第一畫面及該第二畫面，其中該第一畫面和該第二畫面為連續。
5.根據權利要求4所述的壓縮系統，其特徵在於，更包括一擷取器，用以從一來源裝置中擷取該圖像數據並輸出。
6.根據權利要求5所述的壓縮系統，其特徵在於，更包括一色彩空間轉換器，耦接於該擷取器及該第一選擇器之間，用以將從該擷取器所傳送出的該圖像數據轉換成一色彩空間數據。
7.根據權利要求6所述的壓縮系統，其特徵在於，該第一選擇器耦接於該色彩空間轉換器及該取樣器之間，該色彩空間轉換器會傳送該色彩空間數據給該第一選擇器，該第一選擇器傳送該色彩空間數據給所選擇的該取樣器，以對該色彩空間數據進行取樣。
8.根據權利要求7所述的壓縮系統，其特徵在於，更包括一離散餘弦轉換器，耦接該取樣器，其中該離散餘弦轉換器用以執行一傅立葉轉換，用以將由該取樣器傳送出的一取樣圖像數據從一空間域轉換成一頻率域。
9.根據權利要求6所述的壓縮系統，其特徵在於，該取樣器耦接於該色彩空間轉換器及該第一選擇器之間，該色彩空間轉換器會傳送該色彩空間數據給該第一選擇器所選擇的該取樣器，以對該色彩空間數據進行取樣，該取樣器傳送一取樣圖像數據給該第一選擇器。
10.根據權利要求9所述的壓縮系統，其特徵在於，更包括一離散餘弦轉換器，耦接該第一選擇器，其中該離散餘弦轉換器用以執行一傅立葉轉換，用以將由該第一選擇器傳送出的該取樣圖像數據從一空間域轉換成一頻率域。
11.根據權利要求4所述的壓縮系統，其特徵在於，更包括一交換器，耦接於該第一內存與該第二內存之間，用以將該第二畫面從該第一內存傳送至該第二內存。
12.根據權利要求1所述的壓縮系統，其特徵在於，更包括一量化器，耦接該第一選擇器及該第二選擇器，用以量化該取樣圖像數據並輸出一量化圖像數據；以及一編碼器，耦接該量化器，用以接收並編碼該量化圖像數據。
13.根據權利要求1所述的壓縮系統，其特徵在於，該取樣器和該量化表決定出多個壓縮組合，其中各該壓縮組合代表一特定取樣器和一特定量化表。
14.根據權利要求13所述的壓縮系統，其特徵在於，該壓縮組合對應於多個具有不同面積的區塊。
15.根據權利要求14所述的壓縮系統，其特徵在於，該分析器依據該第一畫面與該第二畫面間的多個變動像素數量來決定選擇該區塊之一。
16.根據權利要求15所述的壓縮系統，其特徵在於，更包括一比較器，耦接該分析器，用以比較該第一畫面與該第二畫面，並輸出該變動像素數量給該分析器。
17.根據權利要求15所述的壓縮系統，其特徵在於，任相鄰兩該區塊間的部分區域彼此重迭而形成一重迭區域。
18.根據權利要求17所述的壓縮系統，其特徵在於，該重迭區域和兩該壓縮組合有關。
19.一種解壓縮系統，其特徵在於，至少包括一表頭挑選器，用以接收一具有一特定號碼的表頭，其中該挑選器根據該特定號碼產生一第一控制信號以及一第二控制信號；一第一選擇器，與多個量化表耦接，用以接收該第二控制信號而選擇該量化表之一來對一圖像數據進行反量化；以及一第二選擇器，與多個反取樣器耦接，用以接收該第一控制信號而選擇該反取樣器之一來對該圖像數據進行反取樣，其中該反取樣器提供多個不同的反取樣模式。
20.根據權利要求19所述的解壓縮系統，其特徵在於，該特定號碼用以指示一特定反取樣模式和一特定量化表的一組合。
21.根據權利要求19所述的解壓縮系統，其特徵在於，更包括一解碼器，耦接該表頭挑選器，用以對該圖像數據進行解碼。
22.根據權利要求19所述的解壓縮系統，其特徵在於，該反取樣模式包含一第一反取樣模式、一第二反取樣模式以及一第三反取樣模式。
23.根據權利要求19所述的解壓縮系統，其特徵在於，更包括一反量化器，耦接該解碼器及該第一選擇器，用以反量化該解碼器所輸出的一解碼圖像數據並傳送出一反量化圖像數據；以及一反離散餘弦轉換器，耦接該反量化器，用以執行一反傅立葉轉換，將由該反量化器傳送出的該反量化圖像數據從一頻率域轉換成一空間域。
24.根據權利要求23所述的解壓縮系統，其特徵在於，該反離散餘弦轉換器經由該反取樣器耦接該第二選擇器。
25.根據權利要求24所述的解壓縮系統，其特徵在於，更包括一色彩空間轉換器，耦接該第二選擇器，用以將由該第二選擇器傳送出的一色彩空間數據轉換成一彩色圖像數據。
26.根據權利要求23所述的解壓縮系統，其特徵在於，該反離散餘弦轉換器經由該第二選擇器耦接該反取樣器。
27.根據權利要求26所述的解壓縮系統，其特徵在於，更包括一色彩空間轉換器，耦接該反取樣器，用以將由該第二選擇器所選擇的該反取樣器傳送出的一色彩空間數據轉換成一彩色圖像數據。
28.一種壓縮方法，其特徵在於，至少包括儲存一圖像數據的一第一畫面和一第二畫面，其中該第一畫面和該第二畫面為連續的；分析該第一畫面和該第二畫面；以及根據該第一畫面和該第二畫面的分析結果，從多個壓縮組合中選擇一壓縮組合進行取樣並量化該圖像數據，其中該壓縮組合代表一取樣模式和一量化表。
29.根據權利要求28所述的壓縮方法，其特徵在於，該取樣模式包括一第一取樣模式、一第二取樣模式以及一第三取樣模式。
30.根據權利要求28所述的壓縮方法，其特徵在於，分析該第一畫面和該第二畫面的步驟更包括計算該第一畫面和該第二畫面間的像素變動數量。
31.根據權利要求28所述的壓縮方法，其特徵在於，更包括將一特定號碼加入一表頭，其中該特定號碼代表對該圖像數據所使用的該壓縮組合。
32.根據權利要求28所述的壓縮方法，其特徵在於，更包括轉換該圖像數據為一色彩空間數據。
33.根據權利要求28所述的壓縮方法，其特徵在於，更包括將一取樣圖像數據從一空間域轉換成一頻率域數據。
34.根據權利要求28所述的壓縮方法，其特徵在於，更包括編碼一量化圖像數據。
35.一種解壓縮方法，其特徵在於，至少包括接收一具有一特定號碼的表頭，其中該特定號碼用以表示一壓縮組合，該壓縮組合代表一取樣模式和一量化表；以及根據該壓縮組合，以多個反取樣模式之一反取樣並反量化一圖像數據。
36.根據權利要求35所述的解壓縮方法，其特徵在於，該反取樣模式包括一第一反取樣模式、一第二反取樣模式以及一第三反取樣模式。
37.根據權利要求35所述的解壓縮方法，其特徵在於，更包括將一反量化圖像數據從一空間域轉換成一頻率域。
38.根據權利要求35所述的解壓縮方法，其特徵在於，更包括將一反取樣圖像數據從一色彩空間數據轉換成一彩色圖像數據。
全文摘要
本發明公開了一種圖像壓縮系統，其採用與眾不同的壓縮標準，可依據多個閾值動態調整取樣模式和量化表。本發明圖像壓縮系統的分析器，會根據兩連續畫面之間的像素值變化比較兩緩存器所儲存的兩圖像數據，以決定一取樣模式和一量化表。一旦兩連續畫面之間的像素值變化從一閾值變化成另一閾值時，分析器所決定的取樣模式和量化表會隨之改變。
文檔編號H04N7/30GK101056402SQ20071000759
公開日2007年10月17日 申請日期2007年2月8日 優先權日2006年2月15日
發明者劉建興 申請人:宏正自動科技股份有限公司