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圖像壓縮系統中的緩衝器數據的控制電路和方法

2023-10-17 10:38:09 1

專利名稱:圖像壓縮系統中的緩衝器數據的控制電路和方法
技術領域:
本發明涉及一種緩衝器數據控制電路和方法,特別地,涉及一種通過根據一參考值而從小波變換圖像數據中移去對人眼較不敏感的頻帶內的數據來控制圖像壓縮數據量的電路和方法,其中該圖像壓縮數據在一圖像壓縮系統中採用小波變換進行處理並且在一通道緩衝器中累積。
一般地,為了減小傳輸中的輸入圖像數據比特率或者改進存儲圖像數據的存儲效率的目的而進行圖像壓縮。

圖1示出了一種常規的採用離散小波變換的圖像壓縮系統。參見圖1,一離散小波變換器10對提供給它的一輸入數字圖像進行小波變換,並且輸出具有後面將要解釋的示於圖3的配置的一小波信號。一向量組件20接收該小波信號,並且產生一具有DC因數的小波信號和具有AC因數的小波信號。一差分脈衝碼調製器30對所述具有DC因數的小波信號進行差分脈衝碼調製,以便將其轉換成一差分小波信號,並將該差分小波信號提供給一標量量化器40。
標量量化器40對該差分小波信號進行標量量化,並且將其提供給一霍夫曼編碼器50。霍夫曼編碼50將該標量量化的差分小波信號進行編碼,並將其轉換成一DC壓縮信號,並將該DC壓縮信號提供給多路復用器80的一個輸入端。一向量量化器60從向量組件20接收所述具有AC因數的小波信號,將其進行向量量化,並且將該向量量化的小波信號提供給另一霍夫曼編碼器70。霍夫曼編碼器70對所述向量量化的具有AC因數的小波信號進行編碼,將其轉換成一AC壓縮信號,並將該AC壓縮信號提供給多路復用器80的另一個輸入端。根據一系統控制器(未示出)的一選擇信號,多路復用器80通過一通道將所述AC壓縮信號和DC壓縮信號傳送到一網絡。
當在上述圖像壓縮系統中採用小波變換對正交公共中間格式(quardrature common intermediate format)的30幀/秒的彩色圖像以55∶1壓縮時,每秒通過信道傳輸的比特數等於30×188×144×8×2×2×(1/55)≈472529.4比特/秒。當在減小運動圖像的時間冗餘方面,採用全搜索算法將運動估算加到該壓縮系統中以獲得五倍壓縮效果時,每秒傳輸的比特數變成94505.9比特/秒。但是,考慮到利用在當前所用的PSTN(公共交換電話網)中的28.8kb/s的數據機傳輸數據的通道容量,94505.9比特/秒這個值還是相對大一些。因此,為了通過該數據機傳輸這種比特率的圖像數據,就需要減少每秒的傳輸幀數,或者,即使圖像質量下降,也要以較高的壓縮因子壓縮數字圖像的源數據。
本發明的一個目的是提供一種電路和方法,該電路和方法通過根據一參考值而從小波變換圖像數據中移去對人眼較不敏感的頻帶內的數據來控制圖像壓縮數據量,其中該圖像壓縮數據在一圖像壓縮系統中採用小波變換進行處理並且在一通道緩衝器中累積。
為了實現該目的,提供了一種在採用進行小波變換的小波系統的圖像壓縮系統中的緩衝器數據控制電路,包括一緩衝器,用於在一預定時間存儲將傳輸到一通道的壓縮圖像數據;一具有數據參考值的緩衝器控制器,用於在一預定周期對輸入到該緩衝器的壓縮圖像數據的輸入速度積分,並且將該積分值加到在一特定時刻在該緩衝器中累積的數據量,由此計算下一周期累積的數據量,緩衝器控制器將下一周期累積的數據量和數據參考值進行比較,並且產生一處理信號,所述預定周期的起點對應於所述特定時刻;以及一向量組件,用於根據所述處理信號,從構成小波變換圖像的幀結構的數據中移去具有高頻對角線分量的數據。
參照附圖,下面將詳細描述本發明的較佳實施例。應該注意的是,在所有的附圖之間,部件的參考號是一致的。同時,在後面的描述中給出了電路元件的許多具體細節。這些細節的提供僅僅是用於本發明的一般理解。顯然,對於本領域的普通技術人員而言,本發明可以不採用這些具體細節而實施。在描述本發明中,如果現有的功能或結構的詳細描述會造成本發明的觀點不明確,則將其省略。
圖1是一常規小波圖像壓縮系統的方框圖;圖2是根據本發明的一小波圖像壓縮系統的方框圖;圖3是顯示了通過對一數字圖像採用示於圖1、2中的離散小波變換器執行三級分解而獲得的幀結構;圖4是顯示了在圖2的通道緩衝器90中累積的圖像壓縮數據量B的變化,該通道緩衝器90由緩衝器控制器100控制;
圖5是一流程圖,顯示了通過採用示於圖2的緩衝器控制器100而控制在通道緩衝器90中累積的視頻壓縮數據量的方法;以及圖6是一流程圖,顯示了通過採用示於圖2的向量組件20,根據緩衝器控制器100的輸出在對角線方向上從在離散小波變換器10中處理的圖像數據移去一數據單元的方法。
圖2是根據本發明的一圖像壓縮系統的方框圖。參照圖2,離散小波變換器10對一輸入數字圖像進行小波變換,並且輸出具有後面將要解釋的示於圖3的配置的一小波信號。向量組件20接收該小波信號,並且產生一具有DC因數的小波信號和具有AC因數的小波信號。差分脈衝碼調製器30對所述具有DC因數的小波信號進行差分脈衝碼調製,將其轉換成一差分小波信號,並將該差分小波信號提供給標量量化器40。
標量量化器40對該差分小波信號進行標量量化,並且將該標量化的差分小波信號提供給霍夫曼編碼器50。霍夫曼編碼器50將該標量量化的差分小波信號進行編碼,將其轉換成一DC壓縮信號,並將該DC壓縮信號提供給多路復用器80的一個輸入端。向量量化器60從向量組件20接收具有AC因數的小波信號,將其進行向量量化,並將該向量量化的小波信號提供給霍夫曼編碼器70。霍夫曼編碼器70對所述向量量化的具有AC因數的小波信號進行編碼,將其轉換成一AC壓縮信號,並將該AC壓縮信號提供給多路復用器80的另一個輸入端。根據一系統控制器(未示出)的一選擇信號,多路復用器80將所述AC壓縮信號和DC壓縮信號提供到一通道緩衝器90。
通道緩衝器90接收所述AC壓縮信號和DC壓縮信號,將它們累積,並且將所累積的信號傳送到一網絡。一緩衝器控制器100將在通道緩衝器90中累積的圖像壓縮信號量與第一、第二、第三參考值進行比較,並且產生第一、第二和第三處理信號。根據該第一、第二和第三處理信號,向量組件20從由離散小波變換器10輸出的小波圖像數據中移去對人眼較不敏感的頻帶內的數據。
圖3顯示了一由圖2示出的小波變換器10進行小波變換的圖像的幀結構。該幀結構通過三級分解而獲得。在該結構中,S08代表在區域A的一數據單元(data cell)。DiM指示在方向i上的一數據單元,這裡的i代表一方向標識值。例如,當i=1,i=2和i=3時,它們分別指示垂直方向、水平方向和對角線方向。還有方程式M=2m,其中M指示關於解析度等級m=1,2,3的冪。
在前述的幀結構中,當值M較小時,數據單元具有高頻分量。具有最大M值(M=8)的數據單元S08具有低頻分量。D1M代表具有解析度2-m的數據單元的垂直分量,D2M代表具有解析度2-m的數據單元的水平分量,而D3M代表具有解析度2-m的數據單元的對角線分量。
一般地,根據MTF(調製傳遞函數)函數特性,人眼對4.7至8周期/度(cpd)的空間頻率最敏感,而對高頻區域具有最大值的3%的敏感度。根據Canvpbell的方向角特性,θ-45°分量的圖像的敏感度比具有方向角0°和90°的圖像低3dB。因此,示於圖2的緩衝器控制器100一級級地從空間區域中逐步移去將在向量量化器60中進行向量量化的高頻/對角線分量的數據單元,用於傳輸的數據單元的移去順序是D32>D34>D38。在本發明中,緩衝器控制器100將在通道緩衝器90中累積的數據量和相應的參考值進行比較,並且移去高頻/對角線分量的D32+D34+D38或D32的數據單元。圖4顯示了在通道緩衝器90中累積的數據量的變化。
緩衝器控制器100將當前在通道緩衝器90中累積的數據量,以及在下一幀被處理後將被累積的數據量與第一、第二和第三參考值TH1、TH2、TH3進行比較,產生第一、第二和第三處理信號,並把它們提供給向量組件20。
當提供給通道緩衝器90的數據的比特率是I(t)(比特/秒)時,每一幀的傳輸周期是T,在通道緩衝器中累積的數據量是B,而每周期T從通道緩衝器90輸出的數據量是D,若在通道緩衝器90中t0時刻累積的數據量為B0,則經過周期T後,在通道緩衝器90中累積的數據量可以由下面的公式(1)計算。B=B0+t0t0+TI0(t)dt-----(1)]]>在這個公式中,當在通道緩衝器90中累積的數據量B大於參考值TH1時,將產生嚴重的溢出。因此,在數字圖像數據的源編碼中應減少編碼數據。基於這一點,向量組件從小波變換圖像的幀結構中移去D32、D34和D38,然後向量量化器60和霍夫曼編碼器70將該源數據進行編碼。通過這樣做,數字圖像數據的被編碼的源數據量減小到43/64。因此,數據從通道緩衝器到通道的傳輸速率高於到通道緩衝器的數據輸入速率,在時刻t0+T,在通道緩衝器90中累積的數據量降低了J。
當經過了t1秒後,緩衝器控制器100將到通道緩衝器90的數據輸入速率從I(t)改變為I1(t),並且根據下列公式計算下一周期累積的數據量。B=B1+t1t1+TI1(t)dt------(2)]]>為了使由於數字圖像數據的源數據量的猝然移去而導致的圖像質量惡化減小到最低程度,當從公式(2)獲得的數據量B等於減小於第二參考值TH2時,緩衝器控制器100產生第二處理信號。然後,向量組件20接收第二處理信號,從小波變換圖換的幀結構中僅僅移去D32,並且將D32從其中移去的幀結構提供給向量量化器60。向量量化器60對D32從其中移去的幀結構進行向量量化,並將其提供給霍夫曼編碼器70。霍夫曼編碼器70對該向量量化的數據進行編碼,並且通過通道緩衝器90將其傳送到通道,通過這樣做,數據量被控制為到通道緩衝器90的輸入I2(t)大於I1(t)。在經過t1秒之後,根據到通道緩衝器90的數據輸入速度I2(t),緩衝器控制器100根據下列公式(3)計算下一周期累積的數據量。B=B2+t2t2+TI2(t)dt------(3)]]>通過公式(3),在通道緩衝器90中累積的數據量可能會下溢,為了防止這一點,當累積的數據量等於或小於第三參考值TH3時,到通道緩衝器90的數據輸入速度從I2(t)改變到I1(t)。這就意味著數字圖像的源數據不再被移去,並且整個幀被傳送到通道。
圖5是一個流程圖,顯示了根據在一特定時刻到通道緩衝器90的數據輸入速率和當前累積的數據量而計算下一周期累積的數據量的方法。在步驟500,緩衝器控制器90設置處理級為1,並且將輸出設置到處理級1。然後,在步驟510,緩衝器控制器檢查處理級是否設置為1。這裡,當處理級為1時,通過從時刻t0至t0+T求數據輸入速率I(t)對dt的積分,並且將其加到在時刻t0在通道緩衝器90中累積的數據量B0,緩衝器控制器100計算在時刻t0+T在通道緩衝器90中累積的數據量B。
進行到步驟530,緩衝器控制器100檢查在時刻t0+T,在通道緩衝器90中累積的數據量B是否等於或者大於第一參考值TH1。當數據量B大於或者等於第一參考值TH1時,在步驟540中,緩衝器控制器100將處理級設置為2,設置輸出到處理級2,並且然後返回到步驟510。當在時刻t0+T,在通道緩衝器90中累積的數據量B不等於或不大於第一參考值TH1時,緩衝器控制器100直接回到步驟510。
當在步驟510中處理級不是1時,緩衝器控制器前進到步驟550並且檢查處理級是否為2。這裡,當處理級是2時,在步驟560中,通過從時刻t1至t1+T求數據輸入速率I1(t)對dt的積分,並且將其加到在時刻t1在通道緩衝器中累積的數據量B1,緩衝器控制器100計算在時刻t1+T在通道緩衝器90中累積的數據量B。進行到步驟570,緩衝器控制器檢查數據量B是否等於或小於第二參考值TH2。當數據量B等於或小於第二參考值TH2時,緩衝器控制器100將處理級設置到3,設置輸出到處理級3,並且返回到步驟550。當在步驟570中數據量B大於第二參考值TH2時,緩衝器控制器100直接進行到步驟550。
當在步驟550中處理級不是2時,緩衝器控制器進行到步驟590,並且檢查處理級是否為3。當處理級是3時,在步驟600,通過從時刻t2至t2+T求數據輸入速率I2(t)對dt的積分,並且將其加到在時刻t2在通道緩衝器累積的數據量B2,緩衝器控制器100計算在時刻t2+T在通道緩衝器90中累積的數據量B。然後,在步驟610,緩衝器控制器100檢查在時刻t2+T在通道緩衝器90中累積的數據量B是否等於或小於第三參考值TH3。當在時刻t2+T在通道緩衝器90中累積的數值量B等於或小於第三參考值TH3時,緩衝器控制器100將處理級設置為1,設置輸出到處理級1,返回到步驟590,並且重複後面的步驟。
從處理級1、2、3產生的第一、第二、第三處理信號被提供給向量組件20。向量組件20對這些信號執行的操作將在後面參考圖6進行解釋。向量組件20在步驟650中接收緩衝器控制器100的輸出,並且在步驟660中檢查該輸出是否為第一處理信號。當該輸出是第一處理信號時,向量組件20從由離散小波變換器10輸出的圖像的幀結構中移去D32、D34和D38,並且完成該處理。
當在步驟660中輸出不是第一處理信號時,向量組件20在步驟680中檢查該輸出是否為第二處理信號。當該輸出是第二處理信號時,向量組件20從由離散小波變換器10輸出的圖像的幀結構中移去D32,並且完成該處理。當在步驟680中輸出不是第二處理信號時,向量組件20在步驟700中檢查該輸出是否為第三處理信號。當該輸出是否為第三處理信號時,在步驟710,向量組件20不加任何改變地輸出由離散小波變換器10輸出的圖像的幀結構,並且完成該處理。當在步驟700中輸出不是第三處理信號時,向量組件返回到步驟660,並且重複後面的操作。
如上所述,通過從圖像數據中移去高頻/對角線分量的數據,本發明控制了在通道緩衝器中累積的小波變換圖像數據量,藉此防止了在通道中的溢出。這就提高了數據傳輸率。而且,當通過通道傳輸的圖像被再現時,可以獲得好的圖像質量。
因此,應該理解的是,本發明不限於這裡公開的作為用於實現本發明的最佳方式的具體實施例,而且除了如後面的權利要求所定義的之外,本發明不限於在說明書中描述的具體實施例。
權利要求
1.一種在採用進行小波變換的小波系統的圖像壓縮系統中的緩衝器數據控制電路,包括一緩衝器,用於在一預定時間存儲將傳輸到一通道的壓縮圖像數據;一具有數據參考值的緩衝器控制器,用於在一預定周期對輸入到該緩衝器的壓縮圖像數據的輸入速度積分,並且將該積分值加到在一特定時刻在該緩衝器中累積的數據量,由此計算下一周期累積的數據量,緩衝器控制器將所述下一周期累積的數據量和數據參考值進行比較,並且產生一處理信號,所述預定周期的起點對應於所述特定時刻;以及一向量組件,用於根據所述處理信號,從構成小波變換圖像的幀結構的數據中移去具有高頻對角線分量的數據。
2.如權利要求1的緩衝器數據控制電路,其中所述數據參考值分成第一參考值、第二參考值和第三參考值,該第一參考值用於判斷在緩衝器中累積的數據量是否溢出,該第二參考值用於將由向量組件根據由該第一參考值產生的處理信號移去具有對角線分量的數據而產生的圖像質量下降最小化,該第三參考值用於判斷在緩衝器累積的數據量是否下溢。
3.一種在採用進行小波變換的小波系統的圖像壓縮系統中的緩衝器數據控制方法,該方法包括步驟在一預定時間存儲將傳輸到一通道的壓縮圖像數據;在一預定周期對輸入到該緩衝器的壓縮圖像數據的輸入速度積分,並且將該積分值加到在一特定時刻在該緩衝器中累積的數據量,由此計算下一周期累積的數據量,將所述下一周期累積的數據量和數據參考值進行比較,並且產生一處理信號,所述預定周期的起點對應於所述特定時刻;以及根據所述處理信號,從構成小波變換圖像的幀結構的數據中移去具有高頻對角線分量的數據。
全文摘要
一種在採用進行小波變換的小波系統的圖像壓縮系統中的緩衝器數據控制電路和方法,其中,該控制電路包括:在一預定時間存儲將傳輸到一通道的壓縮圖像數據的緩衝器;一具有數據參考值的緩衝器控制器;以及一向量組件。其中,該圖像壓縮數據採用小波變換進行處理並且在通道緩衝器中累積,通過根據一參考值而從小波變換圖像數據中移去對人眼較不敏感的頻帶內的數據,該電路和方法能夠控制圖像壓縮數據量。
文檔編號H04N1/41GK1213245SQ9712256
公開日1999年4月7日 申請日期1997年9月30日 優先權日1997年9月30日
發明者黃載式 申請人:三星電子株式會社

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