CN100536572C - 图像压缩装置和图像压缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种图像压缩装置。图像压缩装置包括：存储器，向其输入图像信号数据并且在其中存储图像信号数据；图像格式化部，具有内置的存储器，将输入图像信号数据分成具有预定大小的多个块以输出；离散余弦变换部，对由图像格式化部输入的每个块执行离散余弦变换，以输出离散余弦变换系数；重新排列部，为由离散余弦变换部输入的每个块按照从低频分量到高频分量的顺序重新排列并输出离散余弦变换系数；位数据存储部，通过提取输入视频信号数据中的预定信号数据的边缘分量，来测量宏块的边缘分量的积分值与帧的全部边缘分量的积分值的比值，并且存储从比值计算出的位数据。

Description

图像压缩装置和图像压缩方法

相关申请的交叉参考

本申请要求于2005年4月8日在韩国知识产权局提交的韩国专利申请第2005-0072271号的优先权，其全部内容结合于此作为参考。

技术领域

本发明涉及一种图像压缩装置和图像压缩方法，并且更特别地，涉及一种图像压缩装置和图像压缩方法，在上述图像压缩装置中，可以通过添加位数据(bit data)存储部，使得分配给一帧中的预定区域的数据量可以根据图像复杂度而改变，并且通过在对离散余弦变换系数进行编码时比较分配的数据量和估算的数据量来压缩图像，使得更精确地执行速率控制。

背景技术

一般地，安装在数字相机或移动电话上的用于执行数字相机功能的图像装置压缩通过数字相机或移动电话内的CCD(电荷耦合装置)或CMOS(互补金属氧化物半导体)传感器接收的图像数据，以将数据存储在存储器中或将数据传输到外部存储装置。

当用户按下图像装置(诸如数字相机、移动电话、智能电话、PDA等)的释放按钮以拍摄特定图像时，图像装置拍摄瞬时静止图像以便通过诸如JPEG或JPEG2000的方法压缩图像，或不压缩图像。然后，图像装置将图像存储在存储器中。此外，当用户选择记录模式时，用于拍摄运动图片的数字可携式摄像机通过诸如MPEG的方法来压缩连续输入的运动图片，以存储在存储器中。

通过调整内部压缩模块的量化器的量化参数来执行图像处理器中的图像压缩。通常，当减小压缩率以获得精致图像时，通过调整量化参数来减小量化步长。当希望通过增大压缩率来减小数据量时，即使没有获得精致的图像，也增加了量化步长。

然而，在这样的方法中，普通图像和复杂图像均具有彼此相同的量化步长。因此，在没有根据图像复杂度加权的情况下将图像压缩，这使得难以调整数据量。

换言之，可以通过低压缩率获得的普通图像浪费了存储器容量，并且不能再为需要大量数据的复杂图像分配数据。因此，难以调整数据量。

因此，根据屏幕内的图像复杂度，需要为复杂图像分配更多数据，并且需要为普通图像分配较少数据。

图1是示出说明根据相关技术的图像压缩装置的内部框图的示意图。如图1所示，图像压缩装置包括存储器101、图像格式化部102、离散余弦变换部103、第一量化器104、第二量化器105、速率控制器106、以及可变长度编码器107。

首先，由Y、Cb、Cr信号组成的图像信号数据被输入图像格式化部102。图像格式化部102将图像信号数据分成8×8像素的多个块，以输出到离散余弦变换部103。离散余弦变换部103对从图像格式化部102输入的每个块执行离散余弦变换，以输出对应于频率分量的离散余弦变换系数。然后，离散余弦变换部103通过折线扫描来排列离散余弦变换系数，以将排列的离散余弦变换系数存储在存储器中。

此时，当希望固定每帧的目标数据量时，另外地设置第二量化器105，以将一帧划分成小区域，使得数据量被均匀地分配给每个区域。

第二量化器105将均匀分配的数据量输入速率控制器106，并且速率控制器106在预先检测根据估算比例因数编码的数据量之后，找到合适的比例因数。

此后，第一量化器104用于根据由速率控制器106调整的比例因数来量化从存储器101输入的每个块的离散余弦变换系数。

可变长度编码器107用于对由第一量化器104量化的离散余弦变换系数进行可变长度编码，以输出压缩数据。

在上述的根据相关技术的图像压缩装置和图像压缩方法中，为各个区域分配统一的位数，而不考虑图像复杂度。因此，信噪比(S/N)不利于具有复杂图像的区域。

此外，应当设置多个第二量化器，以执行更精确的速率控制。

发明内容

本发明的一个优点在于，其提供了一种图像压缩装置和图像压缩方法，在上述图像压缩装置中，可以通过添加位数据存储部，使得分配给一帧内的预定区域的数据量可以根据图像复杂度而改变，并且通过在对离散余弦变换系数进行编码时比较分配的数据量和估算的数据量来压缩图像，使得更精确地执行速率控制。

本发明的一般发明原理的其他方面和优点将部分地在随后的描述中阐明，并且部分地将从描述中显而易见，或者可以通过实施一般发明原理而了解。

根据本发明的一个方面，图像压缩装置包括：存储器，向其输入图像信号数据并且在其中存储图像信号数据；图像格式化部，具有内置的存储器，将输入的图像信号数据分成具有预定大小的多个块，以便输出；离散余弦变换部，对从图像格式化部输入的每个块执行离散余弦变换，以输出离散余弦变换系数；重新排列部，按照从低频分量到高频分量的顺序重新排列从离散余弦变换部输入的每个块的离散余弦变换系数，并将其输出；位数据存储部，通过提取输入视频信号数据中的预定信号数据的边缘分量，来测量宏块(macro block)的边缘分量的积分值与帧的所有边缘分量的积分值的比值，并且存储由该比值计算出的位数据；比例因数生成器，接收由用户选择的图像质量模式数据以及存储在位数据存储部中的位数据，以便为宏块分配位数，并且从其固定比例因数；量化器，根据由比例因数生成器固定的比例因数来量化从重新排列部输入的每个块的离散余弦变换系数；编码位估算部，接收由量化器量化的离散余弦变换系数，以估算对离散余弦变换系数进行编码时的位数；缓冲器，存储由量化器量化的离散余弦变换系数；系数选择器，比较存储在缓冲器中的离散余弦变换系数的各个绝对值，并且比较由比例因数生成器分配的位数和由编码位估算部估算的位数；可变长度编码器，对存储在缓冲器中的离散余弦变换系数进行可变长度编码，以便输出；以及位计数器，计算在可变长度编码之后由比例因数生成器分配的位数中的剩余位数，并将计算出的位数输出到比例因数生成器。

存储器是其中存储有每帧的输入图像信号数据的帧存储器，并且，内置有帧存储器的图像格式化部区分每帧的输入图像信号数据，并针对每一帧将经过区分的图像信号数据分成具有预定大小的多个块，以输出分块的数据(blocked data)。

存储器是其中存储了具有16×N(N是正整数)行的每个片的输入图像信号数据的片式存储器(slice memory)，内置有片式存储器的图像格式化部区分每个片的输入图像信号数据，并针对每个片将经过区分的图像信号数据分成具有预定大小的多个块，以输出分块的数据。

图像信号数据由Y、Cb、Cr信号数据组成。

Y、Cb、Cr信号数据以4∶2∶2的比例格式化，以进行存储。

Y、Cb、Cr信号数据以4∶2∶0或4∶1∶1的比例格式化，以进行存储。

图像格式化部的具有预定大小的多个块是四个Y信号块，两个Cb信号块，以及两个Cr信号块，每个块具有8×8像素。

图像格式化部的具有预定大小的多个块是四个Y信号块，一个Cb信号块，以及一个Cr信号块，每个块具有8×8像素。

位数据存储部的预定信号数据是Y信号数据。

位数据存储部和比例因数生成器中的宏块由具有8×8像素的四个Y信号块组成。

当由比例因数生成器分配的位数小于由编码位估算部估算的位数时，系数选择器将绝对值较小的多个离散余弦变换系数转变为0。

根据本发明的另一方面，图像压缩方法包括：接收和存储图像信号数据；将输入图像信号数据分成具有预定大小的多个块，以便输出；对输出的每个块执行离散余弦变换，以输出离散余弦变换系数；对每个块按照从低频分量到高频分量的顺序重新排列输出的离散余弦变换系数，以便输出；通过提取输入图像信号数据中的预定信号数据的边缘分量来测量宏块的边缘分量的积分值与一帧的全部边缘分量的积分值的比值，并且存储由该比值计算出的位数据；接收所存储的位数据和由用户选择的图像质量模式数据，以便为宏块分配位数，并且从其固定比例因数；根据固定的比例因数量化每个块的输出离散余弦变换系数；接收量化的离散余弦变换系数，并且估算对离散余弦变换系数进行编码时的位数；存储量化的离散余弦变换系数，比较存储的离散余弦变换系数的各个绝对值，并且比较分配的位数和估算的位数；对存储的离散余弦变换系数进行可变长度编码，以便输出；并且计算在可变长度编码之后在分配的位数中剩余的位数。

在接收和存储图像信号数据的步骤中，针对每帧存储输入图像信号数据，以及在将输入视频信号数据分块输出的步骤中，区分每帧的输入图像信号数据，并针对每帧将输入图像信号数据分成具有预定大小的多个块，以便将其输出。

在接收和存储图像信号数据的步骤中，针对具有16×N(N是正整数)行的每个片存储输入图像信号数据，并且在将输入图像信号数据分成块输出的步骤中，区分每个片的输入图像信号数据，并针对每个片将输入图像信号数据分成具有预定大小的多个块，以便将其输出。

在接收和存储图像信号数据的步骤中，输入由Y、Cb、Cr信号数据组成的图像信号数据。

在接收和存储图像信号数据的步骤中，以4∶2∶2的比例来格式化Y、Cb、Cr信号数据，以便将其存储。

在接收和存储图像信号数据的步骤中，以4∶2∶0或4∶1∶1的比例来格式化Y、Cb、Cr信号数据，以便将其存储。

在将输入视频信号数据分块输出的步骤中，分成每个块均具有8×8像素的四个Y信号块、两个Cb信号块、以及两个Cr信号块，并将其输出。

在将输入视频信号数据分块输出的步骤中，分成每个块均具有8×8像素的四个Y信号块、一个Cb信号块、以及一个Cr信号块，并将其输出。

在测量比值并且存储由该比值计算出的位数据的步骤中，提取的是Y信号数据的边缘分量。

存储由该比值计算出的位数据并且接收存储的位数据以分配位数的步骤与将宏块设置为基本单元一起执行，其中宏块由具有8×8像素的四个Y信号块组成。

存储量化的离散余弦变换系数的步骤进一步包括当分配的位数小于估算的位数时，将绝对值较小的多个离散余弦变换系数转变为0的步骤。

当在计算剩余位数的步骤中计算剩余位数时，输入位数作为接收存储的位数据的步骤的数据以便分配位数。

附图说明

通过下面结合附图对实施例的描述，本发明的一般发明原理的这些和/或其他优点和特征将变得显而易见并且易于理解，在附图中：

图1是示出根据相关技术的图像压缩装置的内部框图；

图2A和图2B是示出根据相关技术的图像压缩装置的内部框图；

图3是示出根据宏块的位数的比例因数的曲线图；

图4A和图4B是示出离散余弦变换系数的一个8×8块的示意图；

图5是示出根据块的数量的目标位数的曲线图；以及

图6A和图6B是示出根据本发明的图像压缩方法的流程图。

具体实施方式

现在将详细参照本发明的一般发明原理的实施例，其实例在附图中示出，在附图中，相同的参考标号始终表示相同的元件。以下通过参照附图来描述实施例，以解释本发明的一般发明原理。

下文中，将参照附图来详细描述本发明的优选实施例。

图2A和图2B是示出根据本发明的图像压缩装置的框图。图2A中示出的图像压缩装置包括帧存储器201a、图像格式化部202、离散余弦变换部203、重新排列部204、位数据存储部206、比例因数生成器207、量化器205、编码位估算部208、缓冲器209、系数选择器210、可变长度编码器211、位计数器212。除了使用片式存储器201b来代替图2A的帧存储器之外，图2B中示出的图像压缩装置与图2A中示出的图像压缩装置几乎类似。

图2A的图像压缩装置具有以下优点，即，通过使用具有大容量的帧存储器201a可以执行更精确的速率控制。图2B的图像压缩装置具有以下优点，即，可以仅通过具有小容量的片式存储器201b来执行速率控制。

图2A的帧存储器201a和图2B的片式存储器201b接收由Y、Cb、Cr信号数据组成的图像信号数据。在图2A的帧存储器201a中，在每帧中存储输入图像信号数据Y、Cb、和Cr。在图2B的片式存储器201b中，在16×N(N为正整数)行的每个片中存储输入图像信号数据Y、Cb、和Cr。

在帧存储器201a和片式存储器201b中，Y、Cb、Cr信号数据以4∶2∶2、4∶2∶0或4∶1∶1的比例被格式化，以被存储。

图2A的具有内置帧存储器201a的图像格式化部202区分每帧的输入图像信号数据Y、Cb、和Cr，并且将区分的数据分成具有预定大小的多个块，以便输出。图2B的具有内置片式存储器201b的图像格式化部202区分每个片的输入图像信号数据Y、Cb、和Cr，并且将区分的数据分成具有预定大小的多个块，以便输出。

图2A和图2B的图像格式化部202输出其中Y∶Cb∶Cr的比例为4∶2∶2、4∶2∶0或4∶1∶1的CIR656/601像素信号数据以及垂直信号和水平信号的一帧，以便作为适于压缩图像数据Y、Cb、和Cr的输入来操作。

为此，图2A和图2B的图像格式化部202首先执行彩色坐标变换。在这种情况下，RGB被变换成YCbCr或YUV格式。例如，CCIR-601YCbCr彩色空间变换的公式如下：

Y＝(77R+150G+29B)/256              范围：16～235

Cb＝(-44R-87G+131B)/256+128        范围：16～240

Cr＝(131R-110G-21B)/256+128        范围：16～240

图2A和图2B的图像格式化部202对以该种方式变换的YCbCr格式执行色度格式转换，使得4∶4∶4的YcbCr被变换成4∶2∶2、4∶2∶0、或4∶1∶1。

图2A和图2B的图像格式化部202的色度格式变换基于相对于颜色的视力的低空间灵敏度。图像信号可以由四个亮度分量和两个色度分量或者四个亮度分量和一个色度分量(4∶4∶4-＞4∶2∶2，4∶4∶4-＞4∶2∶0，以及4∶4∶4-＞4∶1∶1)来表示。

图2A和图2B的具有内置帧存储器或片式存储器的图像格式化部202对在水平方向输入的Y/Cb/Cr像素数据定址，以二维传输8×8数据块。在这种情况下，在多个8×8块设置到一个单元的状态下，图像格式化部202捆绑(bind)YCbCr像素数据以便传输。

图2A和图2B的图像格式化部202将输入图像信号分块，从而对应于由恒定数量的像素组成的单元区(块)并且输出分块的图像信号。通常，图像格式化部202捆绑具有8×8像素的四个Y块、两个Cb块、以及两个Cr块或者具有8×8像素的四个Y块、一个Cb块、以及一个Cr块，以便输出图像信号。

同时，离散余弦变换部203对由图像格式化部202输入的每个块执行离散余弦变换，以便输出对应于频率分量的离散余弦变换系数。

在此所使用的离散余弦变换(DCT)将不规则地散布在屏幕上的像素值转变为频率，以分成从低频分量到高频分量的各种分频分量并且将图像能量聚焦到低频分量。

在8×8像素的块单元中执行离散余弦变换(其被认为是诸如H.261、JPEG、MPEG等各种国际标准的核心技术)。离散余弦变换是有关多媒体的国际标准H.261、JPEG、MPEG的核心要素。

在离散余弦变换中，具有高空间相关性的数据通过正交变换被分成从低频分量到高频分量的各种频率分量，并且各个分量被不同地量化。

这里，块能量被转移，使得可以将大部分能量聚焦到频率区的低频分量中，以增强压缩效果。图4A和图4B是示出离散余弦变换系数阵列的8×8块的示意图。在图中，DC和ac1至ac8(401)表示低频分量，以及ac55至ac63(402)表示高频分量。

对于由离散余弦变换部203输入的每个块，重新排列部204通过使用折线扫描从低频分量到高频分量重新排列离散余弦变换系数，然后将其输出。

位数据存储部206通过从输入图像信号数据Y、Cb、和Cr提取Y信号数据的边缘分量来测量宏块的边缘分量的积分值与一帧的全部边缘分量的积分值的比值，并且存储从该比值计算出的位数据。在这种情况下，宏块是用于编码图像信号的基本单元并且由具有8×8像素的四个Y信号块组成。

在16×16宏块的情况下，如果宏块的信息量被称为MBIk并且帧的全部信息量被称为PI，则MBIk和PI可以通过以下的表达式1和2来计算。

[表达式1]

$\mathrm{MBIk}=\underset{n=j}{\overset{n=j+15}{\mathrm{\Σ}}}\underset{m=i}{\overset{m=i+14}{\mathrm{\Σ}}}(P_{(m+1,n)}-P_{(m,n)})$

i＝0，16，32，...，M-16，j＝0，16，32，...，N-16(M和N表示屏幕的宽度和长度)

k＝0，1，2，...，(M/16×N/16)-1

[表达式2]

$\mathrm{PI}=\underset{k=0}{\overset{(M/16\×N/16)-1}{\mathrm{\Σ}}}\mathrm{MBIk}$

k＝0，1，2，...，(M/16×N/16)-1

通过使用表达式1和2的表达式3，可以计算每个宏块的位数据。

[表达式3]

每个宏块的位数据＝MBIk/PI×帧的目标位数

因此，如果MBIk是1,000比特，PI是10,000比特，并且帧的目标位数是100,000比特，则每个宏块的位数据将是10,000比特。帧的目标位数由用户选择的图像质量模式预先决定。

比例因数生成器207接收由用户选择的图像质量模式、存储在数据存储部206中的位数据、以及由位计数器212计算的位数(将在以下描述)，以为宏块分配位数，然后固定比例因数。

比例因数生成器207接收来自CPU等的图像质量模式数据，以通过使用由位数据存储部206通过表达式3计算的每个宏块的位数据来分配每个宏块的位数。

如果存在积聚在先前宏块中同时通过上述结构被编码的位数，则比例因数生成器207从位计数器接收位数，通过参照图像模式数据、每个宏块的位数据以及位数来分配每个宏块的位数，然后确定比例因数。

图3是示出根据每个宏块的位数的比例因数的曲线图。如图3所示，当通过表达式3在宏块中分配的位数为t时，比例因数sf被确定为sft。可以理解，如果比例因数很小，则每个宏块的位数较小，并且如果比例因数很大，则每个宏块的位数较大。

通常，由于高质量图像具有低压缩率，因此比例因数很高，并且在压缩帧时的总位数很大。此外，由于低质量图像具有高压缩率，因此比例因数很低，并且在压缩帧时的总位数很小。

量化器205用于根据由比例因数生成器207固定的比例因数，来量化由重新排列部205输入的每个块的离散余弦变换系数。

此时，改变用于每个块和每个离散余弦变换系数的量化参数。量化参数用作指示量化级的量值的参数，并且量化级几乎与量化参数成正比。即，当量化参数很大时，量化级变得很粗略，使得量化分量的绝对值变小。因此，量化分量的零运转周期(其中连续地排列具有0值的分量)变长，使得绝对等级值变小。

相反，当量化参数很小时，量化级变得精细，使得量化分量的绝对值变大。因此，零运转周期变短，使得绝对等级值变大。

通常，高频分量显示图像的细微部分，并且一些高频分量的损坏对整个图像质量没有影响，从而肉眼无法识别。因此，使用被设置为很小的量化量值对具有大量信息的低频分量进行细微编码，并且高频分量被量化成较大值。然后，在没有大损失的情况下使压缩效率最大化。

以这种方式量化的数据包括变成0的大量数据并且被输入可变长度编码器211，以被改变成压缩码。例如，图4A中示出的量化的离散余弦变换系数由25、17、12、2、0、23、0、0、0、0、...3、0、0、2、0、0、5来表示。可以发现包括了大量变成0的数据。

然而，当实际被编码时，以这种方式被量化的数据是通过对大量帧编码而获得的平均数据。因此，特定帧的数据严重偏离了每帧的目标位数。因此，通过另外地构造编码位估算部208、系数选择器210、以及位计数器212来再一次调整位数。然后，位数可以接近目标位数。

这里，编码位估算部208估算当输入由量化器205量化的离散余弦变换系数时的位数，以对离散余弦变换系数进行编码，然后将估算的位数输出到系数选择器210。

缓冲器209存储由量化器205量化的离散余弦变换系数，同时编码位估算部208估算当对离散余弦变换系数进行编码时的位数。

系数选择器210比较存储在缓冲器209中的离散余弦变换系数的各个绝对值，并且比较由比例因数生成器分配的位数和由编码位估算部估算的位数。当由比例因数生成器207分配的位数小于由编码位估算部208估算的位数时，系数选择器210将绝对值很小的多个离散余弦变换系数转变为0。

系数选择器210比较由量化器205输入的离散余弦变换系数的各个绝对值。因此，系数选择器210包括关于绝对值很大的系数以及绝对值很小的系数的信息。

图4A和图4B是示出离散余弦变换系数的8×8块的示意图。如图4A中所示，当确定由比例因数生成器207分配的位数小于由编码位估算部208估算的位数时，绝对值很小的系数被转变为0。因此，编码系数的数量减小，使得每个宏块的编码长度变短。

换言之，如果在图4A中ac3的2、ac55的3以及ac58的2被转变为0，则三个系数不需要被编码，使得每个宏块的编码长度变短。

如图4B中所示，离散余弦变换系数ac1至ac5可以在不被转变为0的情况下被编码，即使其绝对值很小。在频率区的图像数据中，低频分量401比高频分量402更重要。因此，由于具有低频分量的编码离散余弦变换系数的数量变大，因此可以获得较高质量的图像。

图5是示出根据宏块数量的目标位数的曲线图。在图5中，淡的虚线表示目标位数，浓的实线表示实施本发明之前的位数，以及浓的虚线表示实施本发明之后的位数。

在诸如JPEG和MPEG的大多数压缩方法中，如果离散余弦变换系数如图4A和图4B所示被转变为0，则待编码的位数减小。因此，如图5所示，可以发现当实施本发明时，位数接近目标位数。因此，可以执行更精确的速率控制。

可变长度编码器211用于对存储在缓冲器209中的离散余弦变换系数执行可变长度编码。

可变长度编码器211通过使用编码表来将量化的分量转变成每个块的编码流，其中，编码表示出了表示量化分量的量值和编码之间的对应关系。

位计数器212计算由比例因数生成器207分配的位数中在可变长度编码之后剩余的位数，然后将计算的位数输出到比例因数生成器207。

图6A和图6B是示出图像压缩方法的流程图，图6A示出使用帧存储器的图像压缩方法以及图6B示出使用片式存储器的图像压缩方法。

如图6A所示，使用帧存储器的图像压缩方法可以大体上分成14个步骤。

首先，输入Y、Cb、Cr信号数据(S601a)。

然后，Y、Cb、Cr像素以4∶2∶2、4∶2∶0或4∶1∶1的比例格式化，并按帧进行存储(S602a)。

然后，输出Y、Cb、Cr信号数据，其基本单元由每个块具有8×8像素的四个Y信号块、两个Cb块、以及两个Cr块或者每个块具有8×8像素的四个Y信号块、一个Cb块、以及一个Cr块组成(S603a)。

然后，在8×8块的单元中对输入信号数据进行离散余弦变换(S604a)。

然后，从低频分量到高频分量输出被离散余弦变换的8×8系数(S605a)。

然后，通过从Y信号数据提取边缘分量来测量宏块的边缘分量的积分值与帧的全部边缘分量的积分值的比值，并且存储从其计算的位数据(S606a)。

然后，输入由用户选择的图像模式数据、在步骤S606a中计算的位数据、以及在步骤S614a中计算的位数，使得为每个宏块分配位数，并且从其确定比例因数(S607a)。

然后，根据确定的比例因数来量化离散余弦变换系数(S608a)。

然后，计算离散余弦变换系数被编码时的估算位数(S609a)。

然后，将分配的位数与离散余弦变换系数被编码时的估算位数进行比较(S610a)。

然后，如果分配的位数小于离散余弦变换系数被编码时的估算位数(S611a)，则绝对值很小的离散余弦变换系数被转变为0(S613a)，并且所有离散余弦变换系数被可变长度编码(S612a)。否则，所有离散余弦变换系数被立即可变长度编码(S612a)。

最后，在执行可变长度编码之后，计算所分配的位数中的剩余位数(S614a)。此时，输入所计算出的位数作为用于在步骤S607a中分配位数和从其确定比例因数的数据。

如图6B中所示，使用片式存储器的图像压缩方法可以大致分成14个步骤。

首先，输入Y、Cb、Cr信号数据(S601b)。

然后，Y、Cb、Cr像素以4∶2∶2、4∶2∶0或4∶1∶1的比例被格式化，并按片进行存储(S602b)。

然后，输出Y、Cb、Cr信号数据，其基本单元由具有8×8像素的四个Y信号块、两个Cb块、以及两个Cr块或者具有8×8像素的四个Y信号块、一个Cb块、以及一个Cr块组成(S603b)。

然后，在8×8块的单元中对输入信号数据进行离散余弦变换(S604b)。

然后，从低频分量到高频分量输出被离散余弦变换的8×8系数(S605b)。

然后，通过从Y信号数据提取边缘分量来测量宏块的边缘分量的积分值与帧的全部边缘分量的积分值的比值，并且存储从其计算的位数据(S606b)。

然后，输入由用户选择的图像模式数据、在步骤S606b中计算的位数据、以及在步骤S614b中计算的位数，使得为每个宏块分配位数，并且从其确定比例因数(S607b)。

然后，根据确定的比例因数来量化离散余弦变换系数(S608b)。

然后，计算离散余弦变换系数被编码时的估算位数(S609b)。

然后，将分配的位数与离散余弦变换系数被编码时的估算位数进行比较(S610b)。

然后，如果分配的位数小于离散余弦变换系数被编码时的估算位数(S611b)，则绝对值很小的离散余弦变换系数被转变为0(S613b)，并且所有离散余弦变换系数被可变长度编码(S612b)。否则，所有离散余弦变换系数被立即可变长度编码(S612b)。

最后，在执行可变长度编码之后，计算所分配的位数中的剩余位数(S614b)。此时，输入所计算出的位数作为用于在步骤S607b中分配位数和从其确定比例因数的数据。

根据上述本发明的图像压缩装置和方法，通过添加位数据存储部，分配在一帧内预定区域中的数据量可以根据图像复杂度而改变，并且通过比较分配的数据量和对离散余弦变换系数进行编码时的估算位数来压缩图像，这使得可以执行更精确的速率控制。

虽然已经示出和描述了本发明的一般发明原理的几个实施例，但是在不背离本发明的一般发明原理的原则和精神、附属权利要求及其等同物所限定的范围的情况下，可以对这些实施例作出各种修改，这对本领域技术人员来说是显而易见的。

Claims (23)

1.一种图像压缩装置，包括：

存储器，图像信号数据输入并存储其中；

图像格式化部，具有内置的所述存储器，将所输入的图像信号数据分成具有预定大小的多个块，以便输出；

离散余弦变换部，对从所述图像格式化部输入的每个块执行离散余弦变换，从而输出离散余弦变换系数；

重新排列部，按照从低频分量到高频分量的顺序重新排列从所述离散余弦变换部输入的每个块的所述离散余弦变换系数，并将其输出；

位数据存储部，通过提取所输入的视频信号数据中的预定信号数据的边缘分量，来测量宏块的边缘分量的积分值与帧的全部边缘分量的积分值之间的比值，并存储由所述比值计算出的位数据；

比例因数生成器，接收由用户选择的图像质量模式数据以及存储在所述位数据存储部中的所述位数据，以便为所述宏块分配位数，并且根据为所述宏块分配的位数固定比例因数；

量化器，根据由所述比例因数生成器固定的所述比例因数来量化由所述重新排列部输入的每个块的所述离散余弦变换系数；

编码位估算部，接收由所述量化器量化的所述离散余弦变换系数，以估算对所述离散余弦变换系数进行编码时的位数；

缓冲器，存储由所述量化器量化的所述离散余弦变换系数；

系数选择器，比较存储在所述缓冲器中的所述离散余弦变换系数的各个绝对值，并且比较由所述比例因数生成器分配的位数和由所述编码位估算部估算的位数；

可变长度编码器，对存储在所述缓冲器中的所述离散余弦变换系数进行可变长度编码，以便输出；以及

位计数器，计算在可变长度编码之后由所述比例因数生成器分配的位数中的剩余位数，并将计算得到的位数输出到所述比例因数生成器。

2.根据权利要求1所述的图像压缩装置，

其中，所述存储器是帧存储器，所述输入图像信号数据针对每帧存入其中；以及

内置有所述帧存储器的所述图像格式化部区分每帧的所述输入图像信号数据，并针对每一帧将经过区分的图像信号数据分成具有预定大小的多个块，从而输出分块的数据。

3.根据权利要求1所述的图像压缩装置，

其中，所述存储器是片式存储器，所述输入图像信号数据针对具有16×N行的每个片存入其中，N为正整数；以及

内置有所述片式存储器的所述图像格式化部区分每个片的所述输入图像信号数据，并针对每个片将经过区分的图像信号数据分成具有预定大小的多个块，从而输出分块的数据。

4.根据权利要求1所述的图像压缩装置，

其中，所述图像信号数据由Y、Cb、Cr信号数据组成。

5.根据权利要求4所述的图像压缩装置，

其中，所述Y、Cb、Cr信号数据以4∶2∶2的比例格式化，以进行存储。

6.根据权利要求4所述的图像压缩装置，

其中，所述Y、Cb、Cr信号数据以4∶2∶0或4∶1∶1的比例格式化，以进行存储。

7.根据权利要求5所述的图像压缩装置，

其中，所述图像格式化部的具有预定大小的所述多个块是每个块具有8×8像素的四个Y信号块、两个Cb信号块、以及两个Cr信号块。

8.根据权利要求6所述的图像压缩装置，

其中，所述图像格式化部的具有预定大小的所述多个块是每个块具有8×8像素的四个Y信号块、一个Cb信号块、以及一个Cr信号块。

9.根据权利要求4所述的图像压缩装置，

其中，所述位数据存储部的所述预定信号数据是Y信号数据。

10.根据权利要求9所述的图像压缩装置，

其中，所述位数据存储部和所述比例因数生成器中的所述宏块由具有8×8像素的四个Y信号块组成。

11.根据权利要求1所述的图像压缩装置，

其中，当由所述比例因数生成器分配的位数小于由所述编码位估算部估算的位数时，所述系数选择器将绝对值很小的多个离散余弦变换系数转变为0。

12.一种图像压缩方法，包括：

接收和存储图像信号数据；

将所输入的所述图像信号数据分成具有预定大小的多个块，以便输出；

对输出的每个块执行离散余弦变换，以输出离散余弦变换系数；

对每个块按照从低频分量到高频分量的顺序重新排列所述输出离散余弦变换系数，以便输出；

通过提取所述输入图像信号数据中的预定信号数据的边缘分量，来测量宏块的边缘分量的积分值与帧的全部边缘分量的积分值的比值，并且存储由所述比值计算出的位数据；

接收所存储的位数据和由用户选择的图像质量模式数据，以便为所述宏块分配位数，并且根据为所述宏块分配的位数固定比例因数；

根据所固定的比例因数来量化每个块的输出离散余弦变换系数；

接收所述量化的离散余弦变换系数，并且估算对所述离散余弦变换系数进行编码时的位数；

存储所述量化的离散余弦变换系数，比较所述存储的离散余弦变换系数的各个绝对值，以及比较所述分配的位数和所述估算的位数；

对所述存储的离散余弦变换系数进行可变长度编码以便输出；以及

计算在可变长度编码之后在所分配的位数中剩余的位数。

13.根据权利要求12所述的图像压缩方法，

其中，在所述接收和存储图像信号数据的步骤中，针对每帧存储所述输入图像信号数据；以及

在将所述输入视频信号数据分块输出的步骤中，区分每帧的所述输入图像信号数据，并针对每帧将其分成具有预定大小的多个块，以将其输出。

14.根据权利要求12所述的图像压缩方法，

其中，在所述接收和存储图像信号数据的步骤中，针对具有16×N行的每个片存储所述输入图像信号数据，其中，N为正整数；以及

在将所述输入图像信号数据分块输出的步骤中，区分每个片的所述输入图像信号数据，并针对每片将其分成具有预定大小的多个块，以便将其输出。

15.根据权利要求12所述的图像压缩方法，

其中，在所述接收和存储图像信号数据的步骤中，输入由Y、Cb、Cr信号数据组成的图像信号数据。

16.根据权利要求15所述的图像压缩方法，

其中，在所述接收和存储图像信号数据的步骤中，以4∶2∶2的比例格式化所述Y、Cb、Cr信号数据，以进行存储。

17.根据权利要求15所述的图像压缩方法，

其中，在所述接收和存储图像信号数据的步骤中，以4∶2∶0或4∶1∶1的比例格式化所述Y、Cb、Cr信号数据，以进行存储。

18.根据权利要求16所述的图像压缩方法，

其中，在所述将输入视频信号数据分块输出的步骤中，分成每个块具有8×8像素的四个Y信号块、两个Cb信号块、以及两个Cr信号块，并将其输出。

19.根据权利要求17所述的图像压缩方法，

其中，在将所述输入视频信号数据分块输出的步骤中，分成每个块具有8×8像素的四个Y信号块、一个Cb信号块、以及一个Cr信号块，并将其输出。

20.根据权利要求15所述的图像压缩方法，

其中，在所述测量比值并且存储由所述比值计算出的位数据的步骤中，提取的是Y信号数据的边缘分量。

21.根据权利要求20所述的图像压缩方法，

其中，所述存储由所述比值计算出的位数据并且接收所存储的位数据以分配位数的步骤与将所述宏块设置为基本单元一起执行，所述宏块由四个具有8×8像素的Y信号块组成。

22.根据权利要求12所述的图像压缩方法，

其中，所述存储量化的离散余弦变换系数的步骤进一步包括在所分配的位数小于估算的位数时，将绝对值很小的多个离散余弦变换系数转变为0。

23.根据权利要求12所述的图像压缩方法，

其中，当在所述计算剩余位数的步骤中计算剩余位数时，输入所述位数作为所述接收所述存储的位数据的步骤的数据，以分配位数。

Images