圖象數據記錄設備及圖象數據再現設備的製作方法
2023-09-16 09:55:35 2
專利名稱：圖象數據記錄設備及圖象數據再現設備的製作方法
技術領域：
本項發明涉及一種圖象數據記錄裝置，在其中，一幅畫面的圖象數據被分割為多個圖象區域，並被壓縮以將其記錄到記錄媒體上；本發明還涉及一種圖象再現裝置，在其中，從記錄媒體再現圖象數據，而該媒體已被所述數據記錄裝置記錄上圖象數據。作為例子，本發明應用於一種圖象存檔系統，把已編碼的(經壓縮的)靜止畫面記錄到盤形記錄媒體上，例如磁性光碟上。
背景技術：
迄今已知磁性光碟記錄裝置用於將盤外提供的靜止畫面數據記錄到磁性光碟上。
用磁性光碟記錄裝置，加到上面的圖象數據以編碼單元為基元劃分成數據塊。圖象數據按數據塊基元加以編碼並送給一個光磁性記錄電路。光磁性記錄電路在中央處理器(CPU)的控制下檢測磁性光碟的空白區。中央處理器控制著光磁性記錄電路按預定的記錄單元，例如按塊作為記錄單元，將已編碼的靜止畫面數據記錄到空白區。
若在圖象歸檔系統裡將靜止畫面數據，例如文件或映射數據記錄到記錄媒體上，為了處理的目的每幅畫面被分割成多個局部圖象區。已知有一種方法分割處理多值數據表示的圖象，例如汽車運行引導系統，還有另一種方法分割處理未經壓縮(未經編碼)的圖象，例如映射畫面。
作為壓縮靜止畫面數據的方法，有一種已知的聯合攝影編碼專家組(JPEG)系統，它運用了離散餘弦變換(DCT)。
如果在圖象歸檔系統中使用以數據塊為基礎的不可逆壓縮，會伴有畸變，為處理的目的，整幅畫面被分割成多個圖象區，在邊界部分會引起畸變，致使合成圖象的畫面質量變壞。
鑑於現有技術的上述問題，本發明設法提供一種圖象數據記錄裝置和圖象數據再現裝置，可以完成分割圖象處理而不產生邊界畸變。
發明內容
按本發明的圖象數據記錄裝置包括圖象數據記錄裝置、編碼裝置、分割裝置、編碼圖象數據記錄裝置和控制裝置。其中圖象數據記錄裝置用於存儲單幅畫面的輸入圖象數據；編碼裝置用於將圖象數據分割成數據塊，並對形成的數據塊進行編碼；分割裝置用於將存儲在所說圖象存儲裝置中的單幅畫面輸入圖象數據分割成多個局部圖象區，每個區的大小都是該編碼裝置裡最小尺寸數據塊單元的整數倍，再進一步將局部圖象區的圖象數據分割成所說的最小數據塊，並把分割成的最小數據塊送到所述編碼裝置；記錄編碼圖象數據的記錄裝置將經該編碼裝置編碼的已編碼圖象數據，按局部圖象區為基礎在記錄媒體上記錄下來；控制裝置控制上述各裝置的運行。
在本發明的圖象數據記錄裝置中，分割裝置的運行如下當一幅畫面的大小無法按局部圖象區的大小加以分割時，利用虛設象素以改變畫面，使畫面形狀可以按局部圖象區加以分割；在圖象數據存儲裝置裡存儲的單幅畫面的輸入圖象數據被分割成多個局部圖象區，每區的大小都是編碼裝置中最小數據塊的整倍數，而在那裡以局部圖象區為基礎的圖象數據再按最小數據塊為單位分割，並以這種形式送往編碼裝置。
在此發明的圖象數據記錄裝置，記錄裝置是以恆定線速度驅動旋轉的磁性光碟，而由編碼裝置編碼的圖象數據則按局部圖象區為基礎被記錄到磁性光碟上。
在此發明的圖象數據記錄裝置，分割裝置將存儲在圖象數據存儲裝置中的單幅畫面的輸入圖象數據分割成多個局部圖象區，每區的大小都是最小數據塊的整數倍。數據塊由彩色圖象的亮度數據塊和色差數據塊組成。分割裝置進一步將以局部圖象區為基礎的圖象數據分割到以最小數據塊為單元，並以這種形式送往編碼裝置。
圖象數據再現裝置用於從記錄媒體再現圖象數據，該媒體記錄著單幅畫面的圖象數據，而這些數據已被分割為多個局部圖象區，每區的大小都是用於編碼的最小編碼單元的整數倍，而且它們都已在局部圖象區基礎上按數據塊編碼。按照本發明，圖象數據再現裝置包括再現裝置、擴展裝置、圖象數據存儲裝置，和控制裝置。其中再現裝置用以從記錄媒體再現編碼的圖象數據；擴展裝置用以擴展由再現裝置讀出的編碼圖象數據，該數據以局部圖象區為基礎進行編碼；圖象數據存儲裝置，在其中寫入被擴展裝置擴展的圖象數據，並可作為回放圖象數據而讀出；控制裝置則控制相應各裝置的運行。
採用本發明的圖象數據再現裝置，再現裝置由磁性光碟讀出已編碼的圖象數據，該盤作為記錄媒體以恆定線速度旋轉。
按本發明的圖象數據記錄/再現裝置，包括記錄系統和再現系統。在記錄系統中有圖象數據記錄裝置、編碼裝置、分割裝置、記錄編碼圖象數據的記錄裝置。其中圖象數據記錄裝置用以存儲單幅畫面的輸入圖象數據。編碼裝置用以分割圖象數據為數據塊並將分成的數據塊編碼。分割裝置用以將存儲在圖象數據存儲裝置中的圖象數據分割成多個局部圖象區，每區的大小都是該編碼裝置最小數據塊單元的整數倍，再進一步將以局部圖象數據為基礎的圖象數據分割到最小數據塊單元，並將分得的最小數據塊送往編碼裝置。記錄編碼圖象數據的記錄裝置將經編碼裝置編碼的圖象數據以局部圖象區為單元記錄到記錄媒體上。在再現系統中有再現裝置、擴展裝置、圖象數據存儲裝置。其中再現裝置用以從記錄媒體再現經編碼的圖象數據。擴展裝置用於擴展以局部圖象區為基礎的編碼圖象數據，該數據由再現裝置從記錄媒體讀出。圖象數據存儲裝置，在其中寫入經擴展裝置擴展的圖象數據，以備作為回放圖象數據而讀出。另外還有控制裝置用以控制記錄系統和再現系統的運行。
在本發明的圖象數據記錄/再現裝置，記錄系統裡的分割裝置運行如下當圖象的大小無法按局部圖象區的大小分割時，用虛設象素改變圖象的形狀使其可以按局部圖象區分割，在圖象存儲裝置裡單幅畫面的輸入圖象數據被分割為多個局部圖象區，每區的大小都是編碼裝置中最小數據塊的整數倍，而且以局部圖象區為基礎的圖象數據再按最小數據塊為單元進行分割，並以這種形式送往所說的編碼裝置。
在本發明的圖象數據記錄/再現裝置中，記錄裝置是一個磁性光碟，以恆定線速度驅動旋轉，而經編碼裝置編碼的圖象數據按局部圖象區為基礎由磁性光碟予以記錄/再現。
附圖簡述
圖1是表明本發明的圖象數據記錄裝置結構的框圖。
圖2A和2B圖解說明圖象數據記錄裝置中圖象數據分割的例子。
圖3表示圖象數據記錄裝置的一種狀態，其中送到存儲器的整幅畫面的大小無法按局部圖象區的大小分割。
圖4是流程圖，說明在送到存儲器的整幅畫面的大小無法按局部圖象區分割的情況下，存儲控制器的處理內容。
圖5是表明本發明的圖象數據再現裝置結構的方框圖。
圖6示出要由圖象數據再現裝置的存儲器讀出的圖象數據。
圖7是表明本發明的圖象數據記錄/再現裝置結構的框圖。
實現本發明的最佳方式參照附圖，本發明的優選實施例可作細緻的解釋。
本發明的圖象數據記錄裝置的結構如圖1的框圖所示。
圖1所示圖象數據記錄裝置包括一個存儲控制器3，通過模/數轉換器2連接到圖象輸入1，一個存儲器4，連接到存儲控制器3上，一個記錄單元6，通過編碼單元5連接到存儲控制器3上，以及一個控制器7，連接到編碼單元5和記錄單元6上。
圖象輸入1由一個掃描器或視頻攝象機組成，用以從底片或照片之類讀入圖象，並為模/數轉換器2提供模擬圖象信號。模/數轉換器2將彩色圖象的模擬信號數位化，並將數位化信號經存儲控制器3送往存儲器4。
存儲器4存儲經模/數轉換器2送來的單幅畫面的輸入彩色圖象數據。
存儲控制器3將存儲在存儲器4裡的輸入單幅彩色圖象數據分割為多個局部圖象區ARn，例如分割為圖2A所示的3個局部圖象區，或圖2B所示的2×3個局部圖象區，並以局部圖象區為基礎將圖象數據傳送到編碼單元5。每個局部圖象區的大小都定為等於最小尺寸8×8像素的編碼數據塊BL的整數倍，以組成亮度數據塊或色差數據塊，例如將局部圖象區的大小定為640×480象素。存儲控制器3將圖象數據送往按局部圖象區為基礎的編碼單元。
存儲控制器送來的圖象數據，由編碼單元5按照一種數據塊編碼系統，例如JPEG系統予以編碼。以局部圖象區為基礎將基於局部圖象區編碼的彩色圖象數據傳送到記錄單元6上。
記錄單元6把已編碼的圖象數據記錄到以恆定線速度驅動的磁性光碟。在控制器7的控制下，記錄單元以局部圖象區為基礎記錄已編碼的彩色圖象數據。
如果提供給存儲器4的整幅畫面的大小(x×y)不能按局部圖象區(640×480象素)可分，存儲控制器3給整幅畫面添加上虛設象素並將合成圖象存儲到存儲器4，然後如圖3所示將其分成局部圖象區。存儲控制器3以局部圖象區為基礎將圖象數據送往編碼器5。此時由存儲控制器3進行的處理在圖4的流程裡表示出來。
存儲控制器3在步驟S1中判斷送到存儲器4的整幅畫面(X×Y)的橫向象素數X是否等於整數N乘上構成局部圖象區橫向的640個象素。
如果步驟S1判斷的結果為否(NO)，即假如橫向象素X不是一個整數乘上局部圖象區橫向的640個象素，則存儲控制器轉到步驟S2。存儲控制器3對提供給存儲器4的整幅畫面橫向的全部Y行，用虛設數據去填充空缺部分，然後轉到步驟S3。如果在步驟S1判斷的結果為是(YES)，即假如橫向象素數X是一整數乘上橫向局部圖象區的640個象素，則存儲控制器就直接轉到步驟S3。
在步驟S3，存儲控制器判斷送到存儲器4的整幅畫面的行數Y是否等於整數M乘上局部圖象區的行數480行。
如果在步驟S3判斷的結果為否(NO)，即假如行數Y不是整數M乘上局部圖象區的行數480，則存儲控制器3在終止流程圖的運行序列之前，先轉到步驟S4對提供給存儲器4的整幅畫面各行用虛設數據去填充空缺。如果步驟S3判斷的結果為是(YES)，即行數Y是整數M乘上局部圖象區的行數480，則存儲控制器3直接終止流程圖的運行序列。
上述圖象數據記錄裝置，在處理存儲於存儲器4中的單幅畫面輸入彩圖象數據時，每一整幅畫面都被分割為多個局部圖象區，每區的大小都是用作編碼的最小編碼數據塊的整數倍，而且圖象數據按局部圖象區為基礎進行數據塊編碼，使編碼數據塊的邊界與局部圖象區的邊界重合。其結果是在局部圖象區的邊界不產生畸變，以使圖象數據可按局部圖象區為基礎記錄到記錄媒體上，就和來自靜止畫面的區域分割所編碼的圖象數據一樣，不會在局部圖象區的邊界處產生畸變。
本發明的圖象數據再現裝置的構造，作為例子展示在圖5的框圖裡。
圖5所示的圖象數據再現裝置是設計用於從磁性光碟再現圖象數據的，該盤經由上述圖象數據記錄裝置給以記錄。再現裝置包括一個存儲控制單元13，通過擴展單元12連接到再現單元11上，以及一個存儲器14連接到存儲控制單元13上。再現裝置還包括一個圖象輸出17，通過顯示器15和數/模轉換器16連接到存儲控制單元13上，以及一個控制單元18連接到再現單元11，擴展單元12和存儲控制單元13上。
再現單元11驅動磁性光碟以恆定線速度旋轉，再現數據，並將已編碼的彩色圖象數據以局部圖象區為單位由磁性光碟傳送到擴展單元12。
擴展單元12執行數據解碼(擴展)，這是由圖象記錄裝置所執行的編碼(壓縮)操作的反操作，用以產生回放的彩色圖象數據，並將回放的彩色圖象數據按局部圖象區為基礎通過存儲控制器13傳送給存儲器14。
另一方面，存儲控制器13選擇性地讀出欲顯示區(例如一塊640×480的象素區)上的彩色圖象數據，並將讀出的彩色圖象數據傳送到顯示器15。
數/模轉換器16將顯示單元15送來的彩色圖象數據轉換為模擬數據，再作為輸出彩色圖象信號通過圖象輸出17傳送到未表示出來的監測單元。
在該彩色圖象再現裝置裡，存儲器14具有的圖象數據存儲容量可以是3×3局部圖象區為例的AR11到AR33，如圖6所示。控制器18進行控制，用以由再現單元11將對應於顯示所需的局部圖象區的已編碼圖象數據提供給擴展單元12。經擴展單元12擴展的彩色圖象數據通過存儲控制單元13記錄到存儲器14上，而待顯示的區域則靠存儲控制單元13來選擇。如果待顯示的區域ARDSP處於存儲器14之外，則在控制單元18的控制下由再現單元11重新讀出一個最佳局部圖象區以執行類似的運行。
在上述的圖象數據再現裝置裡，因為被再現單元11從記錄媒體讀出並以局部圖象區為基礎而編碼的彩色圖象數據，是結合著上述圖象裝置的壓縮而擴展的，並且是作為再現的圖象數據通過存儲控制單元13而輸出的，所以圖象分割可以進行得不產生邊界畸變，使得經過圖象分割操作就可以在較高速度下實現記錄和還原。
本發明的圖象數據記錄/再現裝置的結構表示在圖7的框圖中。
在圖7所示的圖象數據記錄/再現裝置裡，本發明應用到一種圖象歸檔系統。圖象數據記錄/再現裝置包括一個幀幅存儲器23，經由模/數轉換器22從圖象輸入21連接過來；一個圖象輸出25，經過數/模轉換器24連接到幀幅存儲器23；一個記錄/再現單元27，通過編碼/解碼單元26連接到幀幅存儲器23；以及一個控制器28連接到編碼/解碼單元26和記錄/再現單元27。
圖象輸入21包含一個掃描器或視頻攝像機，用以從諸如底片或照片讀出圖象，並給模/數轉換器22提供模擬圖象信號。模/數轉換器22將模擬彩色圖象信號數位化，再傳送此數位訊號到幀幅存儲器23，作為輸入的彩色圖象數據。
對於記錄模式，幀幅存儲器23存儲經模/數轉換器進入幀幅存儲器的輸入圖象數據。在回放模式，幀幅存儲器存儲經編碼/解碼單元26來自記錄/再現單元27的回放彩色圖象數據。
數/模轉換器24把從幀幅存儲器23讀出的彩色圖象數據轉換成模擬信號，再作為輸出彩色圖象信號通過圖象輸出25提供給未表示出來的監測裝置。
對記錄模式，編碼/解碼單元26將存儲在幀幅存儲器23裡的單幅輸入彩色圖象數據在存儲器裡分割成多個局部圖象區。每個局部圖象區的大小都定為等於最小編碼數據塊大小的整數倍，該編碼數據塊構成亮度數據塊或色差數據塊。編碼/解碼單元按數據塊編碼方式，例如JPEG方式對按局部圖象區為基礎的圖象數據進行編碼。以局部圖象區為基礎並以此方式編碼的圖象數據被送往記錄/再現單元27。編碼/解碼單元26按局部圖象區為基礎，用與編碼相反的解碼操作，把記錄/再現單元27從記錄媒體中再現的回放彩色圖象數據解碼(擴展)，以產生回放的彩色圖象數據，並將以局部圖象區為基礎的回放彩色圖象數據送往幀幅存儲器23。
編碼/解碼單元26的運行模式或圖象分割數目的確定由控制器28進行控制。
記錄/再現單元27，適合以恆定線速度驅動磁性光碟去記錄/再現，其運行模式由控制器28控制，以按局部圖象區為基礎記錄/再現已編碼的彩色圖象數據。
於記錄模式期間，上述圖象歸檔系統在處理存儲在幀幅存儲器23裡的單幅畫面輸入圖象數據時，每一整幅畫面都被分割為多個局部圖象區，每區的大小都等於用以編碼的最小編碼數據塊的整倍數，並對按局部圖象區為基礎的圖象數據以數據塊編碼方式進行編碼。這樣就使編碼數據塊的邊界與局部圖象區的邊界重合。其結果是在局部圖象區的邊界不產生畸變，使得圖象數據可以作為按局部圖象區為單位，類似靜止畫面數據分區得來的編碼圖象數據那樣記錄到記錄媒體上，而不會在局部圖象區的邊界產生畸變。在回放模式下，因為按局部圖象區為基礎，由再現單元11從記錄媒體讀出的編碼彩色圖象數據，是結合上述圖象數據記錄裝置的壓縮而擴展的，再通過存儲控制單元13作為再現圖象數據輸出，所以圖象分割可以在不產生邊界畸變的條件下操作，使得能由圖象分割操作，在較高速度下記錄和還原。
權利要求
1.圖象數據記錄裝置，其特徵在於，包括存儲單畫面輸入圖象數據的圖象數據記錄裝置；將圖象數據分割為數據塊並將分割的數據塊編碼的編碼裝置；分割裝置，用於將存儲在所說圖象數據存儲裝置裡的單畫面輸入圖象數據分割為多個局部圖象區，每區的大小都是所說編碼裝置中最小數據塊單位的整數倍，並進一步將按局部圖象區為基礎的圖象數據分割為所說的最小數據塊單元，再將分割的最小數據塊送給所說的編碼單元；記錄裝置，用於將所說編碼裝置編碼的圖象數據按局部圖象區為基礎記錄到所說的記錄媒體上；以及控制裝置用以控制上列各裝置的運行。
2.根據權利要求1中要求的圖象數據記錄裝置，其中，所說的分割裝置運行如下當一幅畫面的大小無法按局部圖象區的大小分割時，使用虛設象素將畫面形狀改變成可按局部圖象區分割的畫面形狀，存儲在所說圖象數據存儲裝置中的單畫面輸入圖象數據被分割為多個局部圖象區，每區的大小都是該編碼裝置裡最小數據塊的整數倍，且其中，按局部圖象區為基礎的圖象數據又被分割至最小數據塊，並以這種形式送給所說的編碼裝置。
3.根據權利要求1或2所要求的圖象數據記錄裝置，其中，所說的記錄裝置是一個以恆定線速度驅動旋轉的磁性光碟，並在其中，經所說的編碼裝置編碼的已編碼圖象數據，被按照局部圖象區為基礎記錄到該磁性光碟上。
4.根據權利要求1或2所要求的圖象數據記錄裝置，其中，所說的分割裝置將存儲在圖象數據存儲裝置中的單畫面輸入圖象數據分割成多個局部圖象區，每區的大小都是最小數據塊的整數倍，這些數據塊由彩色圖象數據的亮度數據塊和色差數據塊組成，所說的分割裝置還將按局部圖象區為基礎的圖象數據進一步分割為最小數據塊，並以這種形式送給所說的編碼裝置。
5.圖象數據再現裝置，用於從記錄媒體上再現圖象數據，該記錄媒體上已記錄著單幅畫面的圖象數據，而這些數據已被分割為多個局部圖象區，每區的大小都是用以編碼的最小編碼單元的整數倍，並按局部圖象區為基礎以數據塊編碼的方式進行編碼，所述圖象數據再現裝置包括再現裝置，用於由所說記錄媒體再現已編碼的圖象數據；擴展裝置，用於擴展由所說再現裝置從所說媒體中讀出的編碼圖象數據，該數據以局部圖象區為基礎；圖象數據存儲裝置，在其中，寫入由所說擴展裝置擴展的圖象數據，以作為回放的圖象數據讀出；以及控制裝置，用以控制各分別裝置的運行。
6.根據權利要求5所要求的圖象數據再現裝置，其中所說的再現裝置從磁性光碟讀出編碼圖象數據，該盤作為記錄媒體以恆定線速度旋轉。
7.圖象數據記錄/再現裝置包括一記錄系統和一再現系統，所述記錄系統具有圖象數據記錄裝置，用於存儲單畫面輸入圖象數據；編碼裝置，用以分割圖象數據成為數據塊並將分得的數據塊編碼；分割裝置，用以將存儲在所說圖象數據存儲裝置中的單畫面輸入圖象數據分割成多個局部圖象區，每區的大小都是所說編碼裝置中最小數據塊單元的整數倍，並進一步將按局部圖象區為基礎的圖象數據分割成所說的最小數據塊單元，再把分得的最小數據塊傳送給所說的編碼裝置；以及記錄裝置，用以把所說編碼裝置編碼的已編碼圖象數據按局部圖象區為基礎記錄到所說的記錄媒體上。所述再現系統具有再現裝置，用以由所說的記錄媒體再現編碼圖象數據；擴展裝置，用於擴展由所說再現裝置從該記錄媒體讀出的按局部圖象區為基礎的圖象數據；圖象數據存儲裝置，在其中寫入經該擴展裝置擴展的圖象數據以備讀出作為回放圖象數據；另外還有控制裝置，用以控制該記錄系統和該再現系統的運行。
8.根據權利要求7所要求的圖象數據記錄/再現裝置，其中，在所說記錄系統裡所說的分割裝置運行如下當一幅畫面的大小無法按局部圖象區的大小分割時，使用虛設象素以改變畫面形狀使之成為可按局部圖象區分割的形狀，存儲在所說圖象數據存儲裝置裡的單幅畫面輸入圖象數據被分割為多個局部圖象區，每區的大小都是該編碼裝置裡最小數據塊的整數倍，而且在其中以局部圖象區為基礎的圖象數據被分割成最小數據塊單元，並以這種形式送往所說的編碼裝置。
9.根據權利要求8或9的圖象數據記錄/再現裝置，其中，所說的記錄媒體是磁性光碟，以恆定線速度旋轉運行，並在其中按局部圖象區為基礎將編碼圖象數據記錄到所說磁性光碟上或由盤上再現圖象數據。
全文摘要
存儲在幀幅存儲器(23)的單畫面輸入圖象數據在編碼/解碼電路中被分割成多個局部圖象區，每區的大小都是最小編碼數據塊大小的整數倍。所得到的以局部圖象區為基礎的圖象數據按數據塊編碼方式編碼，並由記錄/再現單元(27)按局部圖象區為基礎記錄到記錄媒體上。
文檔編號H04N5/85GK1139506SQ9519136
公開日1997年1月1日 申請日期1995年10月4日 優先權日1994年10月7日
發明者小林稔治 申請人:索尼公司