CN101036151B - 用于图像压缩中的比率控制的方法和系统 - Google Patents

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Abstract

本发明描述用于压缩图像的方法和系统(100)。存取与图像数据块相关联的多个经变换和经量化的值。所述块对应于所述图像内的位置。对在所述块的游程长度编码(333)期间被编码的位数进行计数。如果所述计数达到界限，那么就终止所述块的游程长度编码(333)。

Description

用于图像压缩中的比率控制的方法和系统
技术领域
本发明的实施例一般涉及图像压缩。
背景技术
可压缩(编码)图像数据以减小与图像相关联的数据量而不明显影响图像的保真度。例如JPEG(联合图像专家组)压缩标准的图像压缩标准良好地用于减小图像数据量。
在JPEG编码中，输入图像被分解为MCU(宏代码单元或最小编码单元)，也被称作宏块。每一MCU包括许多块，通常为8×8值的阵列。块可与单独图像或图像中的色彩组分中的每一者相关联。举例来说，MCU可包括亮度块(例如，Y块)和两个色度块(例如，U块和V块)。
执行离散余弦变换(DCT)以将每一块转换到频率空间(被称作DCT系数)。通常，多数图像几乎不含有高频信息，且因此大多数经变换的图像数据都集中在低频组分。对于每一8×8块来说，产生64个DCT系数(一个“DC”系数和63个“AC”系数)。DCT变换本身不减少数据量。
在量化中，某些频率信息实质上被丢弃，使得可使用较少的位来描述图像。考虑到(例如)对于一像素来说可存在256个可能的着色水平(例如，从最亮到最暗)。因此，在量化之前，将通过八(8)位的唯一组合来识别每一水平。然而，通过使用量化，256个可能的水平可被量化为16个阶，每一阶有16个水平，每一阶由仅四(4)位的唯一组合识别。
通过使用相对大量的位可更离散地量化较低频率的DCT系数，而使用相对小量的位可基于原始数据量化较高频率的DCT系数。因此，可将较低频率的系数量化为16个阶，如上文所述，使用4位表示每一阶，而可将较高频率的系数量化为两个阶，通过一(1)位表示每一阶。
应用到DCT系数的量化阶布置在被称作量化表的8×8阵列中，使得量化表中的条目对应于DCT系数阵列中的位置。量化表影响压缩量(“压缩比”)，因为其指定量化阶的大小。量化阶越大，压缩比越大，但在经重新建构的(经解压缩或经解码的)图像的质量上存在等量减小。相反地，较小的量化阶意味着更接近地表示未压缩的数据，进而增加了经重新建构图像的质量，但减小了压缩比。
在量化后，当游程长度编码(例如，Huffman编码)将量化的数据编码并串行化为位流时，压缩过程终止。位流的大小(以位或字节测量)作为量化量的函数而变化，且也是图像数据的函数。
压缩方案的一所需特征是对压缩比的控制(被称作“比率控制”)。比率控制意味着指定目标压缩比，当根据目标压缩比压缩图像数据时，所得的位流的长度等于或小于目标大小。在合适的比率控制下，可以有效地为压缩数据分配文件空间，或分配带宽来转移压缩数据，因为大致已知所需的压缩数据量。另外，如果分配了过小的文件空间，那么压缩数据将不配合到所分配的文件空间中，或会超过可用的转移带宽。
如上文所提到，通过改变量化值来控制压缩比和输入质量(例如，经重新建构图像的质量)。在JPEG编码中，在编码之前选择量化值，且将一组值应用到整个图像。遗憾的是，对于数据(未经压缩)的输入量和选定组的量化值来说，不可能精确地预测输出数据量(经压缩)。实际上，对于不同的图像，输出位流的大小可有明显变化，且在最糟糕的情况下可能甚至大于输入位流。输出位流的大小上的不确定性构成问题，因为如上文所提到，压缩数据量可能过大而不能合适地配合到经分配的文件空间中，或可能过大而不能以给定的经分配的转移带宽进行转移。
如果压缩数据量过大，那么可选择一组新的量化值，并再次压缩数据。重复所述过程，直到实现目标压缩比(例如，目标位流或文件大小)。因此，常规的技术可需要多个迭代，从而增加了编码时间和计算资源(电能、存储器、处理器循环等)的使用。通过选择较大的量化值可减少超过目标位流或文件大小的风险，但这伴随着以过分降低经重新建构图像的质量为代价。
发明内容
因此，可将图像数据有效地压缩到目标压缩比的系统和/或方法将是有利的。根据本发明的实施例提供此优势和其它优势。
在本发明的一个实施例中，将界限或预算指派给每一经变换和经量化的图像数据块(例如，每一亮度和色度块)。在一个所述实施例中，预算的大小是图像内的与块相关联的位置的函数。所述预算对于每一块可相同或可不同。在一个实施例中，所有预算的总和不大于目标位流或文件的大小。
在一个实施例中，在块中的经变换和经量化图像数据的游程长度编码期间，对经编码的位数(例如，经串行化为位流)进行计数。当计数达到为块指定的界限时，终止对所述块的编码。也就是说，如果在对全部块编码之前预算就已耗尽，那么通过强加块末尾代码而实质上丢弃尚未被游程长度编码的任何经变换和经量化的值。
在另一实施例中，如果在没有消耗块的全部预算的情况下将块编码，那么可将所述预算的任何剩余部分添加到另一块的预算。
在又一实施例中，在每一预算内界定一第一阈值。所述第一阈值实质上对由预算强加的界限确立一裕度。在所述实施例中，如果达到所述第一阈值，那么不满足第二阈值的任何剩余的(例如，尚未被编码的)经变换和经量化的值被设定为零(实际上，它们被丢弃)。所述第二阈值与经变换和经量化的值的大小相关联。所述第一和第二阈值是可编程的，且可在编码过程期间改变。
总之，根据本发明的实施例，通过确立分布在图像数据块之间并基于逐块而强加的预算，有效地实现比率控制。在一个实施例中，块中的稍后被游程长度编码的且一般对应于较少有助于图像保真度的值的经变换和经量化的值被丢弃(不被编码)，从而减少了压缩数据量而不明显减少图像保真度。在另一实施例中，一般不明显有助于图像保真度的“较小”的经变换和经量化的值(例如，不满足上文提到的第二阈值的那些值)被丢弃(不被编码)，同样减少压缩数据量而不明显减少图像保真度。
在阅读下文在各种图式中说明的实施例的详细描述后，所属领域的普通技术人员将了解本发明的各种实施例的在上文提到的目的和优势，以及其它目的和优势。
附图说明
并入在本说明书中并形成本发明的一部分的附图说明本发明的实施例，且与描述内容一起用以解释本发明的原理：
图1A是可用于实施根据本发明的实施例的系统的一个实例的方框图。
图1B是可用于实施根据本发明的实施例的系统的另一实例的方框图。
图2是展示根据本发明的一个实施例，数据在编码和解码过程中的流动的数据流程图。
图3是展示根据本发明的一个实施例，编码过程中的步骤的数据流程图。
图4是展示根据本发明的一个实施例，编码过程中的步骤的数据流程图。
图5是根据本发明的一个实施例，可用于实现比率控制的预算的实例的图。
图6A说明根据本发明的一个实施例的可被压缩的图像。
图6B是根据本发明的一个实施例，可用于实现比率控制的预算的实例的图。
图7是根据本发明的一个实施例，用于压缩数据的方法的流程图。
图8是根据本发明的另一实施例，用于压缩数据的方法的流程图。
除了有特别注释之外，描述中涉及到的图式不应被理解为是按比例绘制的。
具体实施方式
现在将详细参考本发明的各种实施例，在附图中说明其实例。虽然将结合这些实施例描述本发明，但应了解，并不期望它们将本发明限于这些实施例。相反，期望本发明涵盖可包括在由所附权利要求书界定的本发明的精神和范畴内的替代物、修改和等效物。此外，在本发明的以下详细描述中，陈述大量特定细节以提供对本发明的彻底理解。然而，应了解，可在没有这些特定细节的情况下实践本发明。在其它实例中，未详细描述众所周知的方法、程序、组件和电路从而不会不必要地混淆本发明的各方面。
下文的详细描述的某些部分是以程序、逻辑块、处理和对计算机存储器内的数据位操作的其它符号表示法的方式来展现的。这些描述和表示法是由数据处理技术领域中的技术人员用以向所属领域中的其它技术人员最有效地传达他们工作的实质内容的方法。在本申请案中，程序、逻辑块、过程或类似物被构思为导向所需结果的步骤或指令的自洽序列。所述步骤为利用物理量的物理操纵的步骤。通常，尽管并非必要，但这些量采取能在计算机系统中存储、转移、组合、比较和另外操纵的电或磁信号的形式。主要出于共同使用的原因，已证明有时将这些信号称作交易、位、值、元件、符号、特征、片段、像素或类似物是便利的。
然而，应了解，所有这些和类似的术语与适当的物理量相关联，且仅为应用于这些量的便利符号。从以下讨论可明了，除非另有特定陈述，否则应了解，在本发明全文中利用例如“存取”、“维持”、“计数”、“压缩”、“解压缩”、“编码”、“解码”、“增加”、“结束”、“改变”、“变换”、“量化”、“接收”、“指派”、“选择”、“减少”等的术语的讨论涉及计算机系统或类似的电子计算装置的动作和处理(例如，分别为图7和图8的流程图700和800)。计算机系统或类似的电子计算装置操纵并变换表示为计算机系统存储器、寄存器或其它所述信息存储、传输或显示装置中的物理(电子)量的数据。本发明良好地适合与其它计算机系统一起使用。
图1A是可用于实施根据本发明的实施例的系统100的方框图。系统100展示用于实施根据本发明的实施例的特定功能性的执行平台的组件。如图1A中所描绘，系统100包括经由主机接口101耦合到图形处理器105的微处理器102。主机接口101将微处理器102与图形处理器105之间传递的数据和命令翻译成其各自的格式。微处理器102和图形处理器105均经由存储器控制器106耦合到存储器107。在系统100实施例中，存储器107为共用存储器，借此存储器107存储用于微处理器102和图形处理器105两者的指令和数据。对共用存储器107的存取是通过存储器控制器106。共用存储器106还包括用于存储驱动所耦合的显示器108的像素数据的视频帧缓冲器。
如上文所述，在一个实施例中，本发明的某些过程和步骤被实现为一系列指令(例如，软件程序)，其可驻存在计算机系统(系统100)的计算机可读存储器(例如，存储器107)中，且可由系统100的微处理器102和图形处理器105执行。当执行时，所述指令促使系统100实施本发明的实施例的功能性，如下文所述。在另一实施例中，在硬件中(例如，使用图形处理器105)实现本发明的某些过程和步骤。
另外，尽管图1A的组件被描绘为离散的组件，但所述组件中的若干组件可被实施为单个集成电路装置(例如，单个集成电路晶粒)，其经配置以利用现代的半导体制造工艺所提供的高度集成。举例来说，在一个实施例中，微处理器102、主机接口101、图形处理器105和存储器控制器106可被制造成单个集成电路晶粒。
图1B展示根据本发明的替代实施例的系统120。系统120实质上类似于图1A的系统100。然而，系统120利用具有专用系统存储器127的微处理器102以及具有专用图形存储器126的图形处理器105。在一个实施例中，在系统120中，系统存储器127存储用于在微处理器102上执行的过程/线程的指令和数据，且图形存储器126存储用于在图形处理器105上执行的那些过程/线程的指令和数据。图形存储器126将像素数据存储在驱动显示器108的帧缓冲器中。如图1A的系统100，系统120的组件中的一者或一者以上可集成为单个集成电路晶粒。
图2为展示根据本发明的一个实施例，数据在数据编码过程222和数据解码过程224中的流动的数据流程图200。编码过程222使用下文将更全面描述的编码方案来压缩(编码)数据221。图2的解码过程224对经压缩的数据223解压缩(重新建构)以产生经重新建构的数据225。重要的是，根据本发明的实施例，经压缩的数据223的量将适合目标文件，或将不超过可用的转移带宽，如下文更全面的描述。可随后检索经压缩的数据223并使其流到解码器。或者，在存储装置原位或与存储装置并行地对经压缩的数据223编码时，其可流到解码器。
图3是根据本发明的一个实施例，展示编码过程222中的步骤的数据流程图。在一个实施例中，使用实质上服从JPEG的压缩方案来实施编码过程222；然而，本发明并不受如此限制。
编码过程222包括离散余弦变换(DCT)331、量化332和游程长度编码333。在DCT331中，将每一数据块221(图2)转换为DCT系数。对于每一8×8数据块，产生64个DCT系数(一个DC系数和63个AC系数)。
在量化332(图3)中，频率信息中的某些信息实质上被丢弃，使得较少的位可用来描述图像。通过使用相对大量的位，可更离散地量化较低频率的DCT系数，而通过使用相对小量的位，可基于原始数据量化较高频率的DCT系数。
在量化332后，执行游程长度编码333(例如，Huffman编码)以编码并串行化经量化的数据。在游程长度编码期间，用代码代替经常重复的串，其中最常出现的串获得较短的代码。可将经编码的数据存储在文件中，随后可从所述文件将其读取并使其流到解码器。或者，在数据编码时，可使经编码的数据流到解码器。
显然，根据本发明的实施例，可更可靠地实现比率控制(例如，目标文件或位流大小)，且因此预期将减小量化332与游程长度编码333之间的前后迭代的数目。
图4是展示根据本发明的一个实施例，编码过程(例如，图2和图3的编码过程222)中的步骤的数据流程图。在图4的实例中，图像401包括由图像部分410表示的许多图像部分。在一个实施例中，由包括许多数据块的宏块或MCU表示图像部分410。在图4的实例中，与图像部分410关联的是Y块420(例如，亮度块)和U块421以及V块422(例如，色度块)。然而，本发明并不限于YUV格式的使用。作为替代，例如，可使用RGB(红、绿、蓝)格式或CMYK(青、洋红、黄、黑)格式。
在本实施例中，块420、421和422中的每一者均被布置为8×8的数据阵列。将Y块422用作实例，每一块中的数据被变换为DCT系数的8×8阵列(块431)。在经变换的块431中，将第一值(例如，块431的左上角中的值)称作DC值(此值确立平均亮度)。将块431中的剩余的值称作AC值。AC值描述从DC值的变化。一般来说，块431中的值被称作DCT系数。
在本实施例中，对块431中的DCT系数进行量化。块432表示经量化的DCT系数。接着可例如使用游程长度编码对块432中的经变换和经量化的数据进行编码并串行化为位流。可接着将所得的数据写入文件中，或使其流到解码器。
在一个实施例中，如图4中所说明，可以Z字形方式读取或扫描块432中的经变换和经量化的数据。然而，本发明并不受如此限制。举例来说，可替代地逐行或逐列地读取块432中的数据。
根据本发明的实施例，将预算或界限指派给每一块。预算限制可从块432编码的位的数目。在对块432中的经变换和经量化的数据的游程长度编码期间强加所述预算或界限。在一个实施例中，当读取并编码块432中的值时，对与每一值相关联的位数进行计数。当计数达到预算界限时，终止对块432的编码。在一个实施例中，将块末尾代码插入位流中，以指示来自块432的经编码数据的末尾，且丢弃块432中的任何剩余的(未经编码的)值。
所述预算对于与特定的图像组分相关联的所有块来说可以是相同的，或可随不同的块而变化。因此，举例来说，所有Y块可具有相同的预算，或它们可具有不同的预算。同样，与特定MCU或图像部分相关联的每一块可具有相同的预算或不同的预算。也就是说，例如，尽管Y块420、U块421和V块422均与同一图像部分410相关联，但它们可具有不同的预算，或它们可具有相同的预算。
可能需要为与图像401的某些部分相关联的块指派大于指派给与所述图像的其它部分相关联的块的预算的预算。也就是说，图像401的一个或一个以上区域可能被认为比所述图像的其它区域更重要，且可能需要将较大的预算指派给与相对更重要的区域相关联的块。举例来说，在肖像中，对于经重新建构的图像可能需要更精确地描绘肖像主体(通常朝着图像中央处定位)，而较不注意图像的围绕主体的那些部分(例如，特定来说，图像的边界)。如下文结合图6A更详细的讨论，使用者可界定图像的中心或其它某个焦点(没有必要是中心)，且根据块距那个点的距离来为所述块指派预算。
可用于编码图4的整个图像401的总预算不大于目标文件或位流的大小。换句话说，指派给块的个别的预算的总和(以位计)不大于目标文件或位流大小。因此，因为将每一块在其各自的预算内编码，所以当压缩图像401时，经编码的图像数据将适合为其分配的存储空间量。
可使用至少两种不同的方法来实施根据本发明的实施例。在一种方法中，单独针对每一块强加逐块预算。也就是说，为一块指派预算，且在所述块的游程长度编码期间，将仅针对所述块对经编码的位数进行计数。块的游程长度编码持续进行，直到所述块的所有数据都经编码，或直到达到预算界限为止。
在另一种方法中，从一块到下一块维持累积计数，且相应地增加预算。当第一块中的数据被游程长度编码时，对正被编码的位数进行计数。第一块的游程长度编码将持续进行，直到所有数据都被串行化，或直到达到预算界限为止。在结束第一块的游程长度编码后，使预算增加指派给待编码的第二块的预算的量。当第二块中的数据被游程长度编码时，对正被编码的位数进行计数，对第二块的计数持续进行，而对第一块的计数停止。
在上文所述的方法中的任一种方法中，可存在用于块的预算没有完全消耗掉的情况。也就是说，将存在在达到预算界限之前块中的所有经变换和经量化的值就已被游程长度编码的情形。
在上文讨论的后一种方法中，用于第一块的预算中尚未使用的任何部分将自动遗留到在第二块的游程长度编码期间应用的预算。
在上文讨论的前一种方法中，用于一个块的预算的任何剩余部分可用于增加另一块的预算。举例来说，一旦终止对一个块的游程长度编码，用于所述块的预算的任何未使用部分可被添加到待编码的下一块的预算。或者，用于一个块的预算的未使用部分可替代地保存下来，且应用到其它块中的任一者，而没有必要是待编码的下一块。举例来说，如上文所提到的，可能认为图像的一个部分比另一部分更重要，且对于那个部分可能需要具有比所述图像的其它部分更大的预算。因此，可将来自一个块的预算的未使用部分添加到与图像的相对更重要的部分相关联的块的预算。以类似的思路，未使用的预算部分可替代地积累保存下来，且在需要时，被认为是更重要的块可利用所保存的预算。
应注意，来自与一种类型图像组分相关联的块的未使用的预算可应用到与另一种类型图像组分相关联的块的预算。也就是说，例如，Y块编码之后的任何剩余的预算可添加到另一Y块的预算或添加到U块或V块的预算。
图5是根据本发明的一个实施例，可用于实现比率控制的预算的实例图。图5的实例对应于上文所展现的从一个块到下一块维持累积计数并相应增加预算的方法。因此，图5中所示的预算(以经编码的位数表达)是从一个块积聚到下一块的累积值。实际上，指派给块1的预算量为B1，指派给块2的预算量是B2减B1，指派给块3的预算量是B3减B2等。
图5说明向每一块指派相同的预算量。然而，如上文所提到，本发明并不受如此限制，且可向块指派不同的预算。
在一个实施例中，在每一块的预算内确定一阈值。在图5的实例中，用于块1的预算包括阈值T1，当以位来测量时，T1小于预算界限B1。所述阈值实质上界定预算界限的裕度。所述阈值是可在编码过程期间改变的可编程的值。
在一个实施例中，在块的游程长度编码期间，如果经编码的位数达到预算中的阈值(“第一阈值”)，那么在所述块的编码的剩余部分期间，“小于”第二阈值的那些经变换和经量化的值就不被编码。在一个所述实施例中，第二阈值对应于经变换和经量化的值的各自的量值。因此，例如，如果经编码的位数超过第一阈值，那么具有小于由第二阈值指定量值的量值的经变换和经量化的值就不被编码(例如，其值被设定为零)。或者，第二阈值可对应于编码经变换和经量化的值所需的位数。在那种情况下，例如，如果经编码的位数超过第一阈值，那么具有不满足第二阈值的位长度的经变换和经量化的值就不被编码。
被应用到正被编码的块中的值大小的第二阈值是可编程的值。可在对一块进行游程长度编码的过程期间改变第二阈值的值。举例来说，一旦达到第一(预算)阈值，就可当经编码的位数接近预算界限时增加第二阈值的值，使得块中的逐渐变大的经变换和经量化的值不被编码，留下用于待编码的剩余值中最大值的预算。或者，在达到第一阈值后，如果没有如预期那么快地消耗预算，那么就可减小第二阈值的值。也可在编码从一块进行到下一块时改变第二阈值。因此，对于不同的块，第二阈值可不同。
图6A说明根据本发明的一个实施例，可被压缩的图像601。如上文所提到，可能需要为与图像601的某些部分相关联的块指派大于向与图像601的其它部分相关联的块指派的预算的预算。也就是说，图像的一个或一个以上区域可能被认为比所述图像的其它区域更重要，且可能需要向与相对更重要的区域相关联的块指派较大的预算。
在一个实施例中，可能由使用者在图像601中指定位置615。所述位置615对应于图像601中被认为是最终要的区域。位置615可以是图像601中位于任何地方的任何位置。还可指定默认位置，例如图像601的中心。
在一个实施例中，指派给块的预算是图像601中的块位置的函数。在一个所述实施例中，由块与位置615之间的距离界定块的位置。因此，例如，可分别根据从图像部分610到位置615的距离和从图像部分611到位置615的距离向图像部分(MCU)610中的块和向图像部分(MCU)611中的块指派不同的预算。在图6A的实例中，可向图像部分611中的块指派较大的预算，因为图像部分611比图像部分610更靠近位置615。
例如，由下式给出从图像部分611到位置615的距离：
距离＝sqrt[(x-x0)2+(y-y0)2]；
其中(x0，y0)是与位置615相关联的坐标，且(x，y)是与图像部分611相关联的坐标，且其中“sqrt”指平方根。接着可使用下式向(x，y)处的块指派预算：
预算＝a-b*sqrt[(x-x0)2+(y-y0)2]；
其中“a”和“b”是可编程的常量。可选择“a”和“b”的值，使得计算出正值的预算。
为简化距离的计算，可代替地使用以下形式的公式：
距离＝c*abs(x-x0)+d*abs(y-y0)；
其中“abs”指绝对值，且其中“c”和“d”是可编程的常量。接着可使用下式向(x，y)处的块指派预算：
预算＝e-c*abs(x-x0)-d*abs(y-y0)；
其中“e”也是可编程的常量，且其中可选择“c”、“d”和“e”，使得计算出正值的预算。可依据图像601的形状选择“c”和“d”值。举例来说，对于正方形的图像，“c”和“d”可以相同，但对于矩形的图像可以不同。
可将不同的“a”、“b”、“c”、“d”和“e”值应用到不同的图像组分。也就是说，例如，用于Y块的“a”、“b”、“c”、“d”和“e”值可不同于用于U块或V块的“a”、“b”、“c”、“d”和“e”值。可使用其它计算距离的方法。同样，可使用并不以与块相关联的图像部分与位置615之间的距离为基础的基础来确定向块指派的预算的大小。
图6B是根据本发明的一个实施例，可用于实现比率控制的预算的实例的图。图6B所说明的预算是累积预算(其中，预算是从一个块积聚到下一块的累积值)的实例。在图6A的实例中，指派给图像部分中的块的预算是与所述块相关联的图像部分与图6A的位置615之间的距离的函数。
图6B的示范性预算对应于图6A的行620。行620包括图像部分(MCU)1到11；然而，在图像中的一行中可具有任何数目的图像部分。因为预算是累积预算，所以与用于行620的图像部分1的块相关联的预算界限一般等于在行620之前编码的行的末尾处的累积预算加上指派给用于图像部分1的块的预算量(假设是以逐行的方式对图像601进行编码)。用于行620中的每一连续的图像部分的预算增加个别的量，其中所述量是图像部分与位置615之间的距离的函数。因此，如图6B所示，当接近位置615时，累积预算具有较陡的斜度，且距位置615的距离增加时，斜度变得较不陡。
图7是根据本发明的一个实施例，用于压缩数据的计算机实施的方法的流程图700。图8是根据本发明的另一实施例，用于压缩数据的计算机实施的方法的流程图800。尽管在流程图700和800中揭示特定的步骤，但这些步骤是示范性的。也就是说，本发明良好地适合于执行各种其它步骤或流程图700和800中所述的步骤的变化。应了解，可以不同于所展现的次序的次序执行流程图700和800中的步骤，且没有必要以所说明的顺序执行流程图700和800中的步骤。
首先参考图7，流程图700开始于步骤702。在步骤702处，存取具有经变换和经量化的值的块(例如，图4的块432)。
在图7的步骤703中，计算块的预算。所述预算包括指派给块的预算量，且还可包括来自先前编码的另一块的预算的任何剩余部分，如本文先前所述。
在一个实施例中，块中的值被游程长度编码。在步骤704中，存取块中的值，且对与所述值相关联的位数进行计数。
在步骤706中，来自步骤704的计数可用于确定是否超过指派给所述块的预算。如果没有剩余的预算，或如果剩余的预算并不足以用于待编码的在步骤704中存取的值，那么流程图700进行到步骤707。否则，流程图700进行到步骤708。
在步骤707中，在本实施例中，没有编码块(例如，图4的块432)中的剩余值。实质上，通过将块末尾的代码插入经编码的数据中而丢弃剩余的值。流程图700接着进行到步骤716。
在图7的步骤708中，在一个实施例中，作出是否已达到或超过预算中的第一阈值的确定。如上文所述，第一阈值确立预算界限的裕度。如果尚未达到或超过第一阈值，那么流程图700进行到步骤712。否则，流程图700进行到步骤710。
在步骤710中，作出是否满足第二阈值的确定。如上文所述，第二阈值对应于与步骤704中存取的值相关联的大小(例如，量值或位数)。如果步骤704中存取的值不满足第二阈值，那么流程图700返回进行到步骤714。否则，流程图700进行到步骤712。
在步骤712中，对步骤704中存取的值(“当前的值”)进行编码，且对经编码的位数进行计数。所述计数包括与当前值相关联的位数以及与块中的在当前值之前被编码的任何其它值相关联的位数。所述计数用于上文的块706中，以确定是否有足够的预算剩余来对块中的下一值进行编码。
在步骤714中，作出关于当前值是否为块中的最后的值的确定。如果不是，那么流程图700返回到步骤704，其中针对块中的新值开始编码过程。否则流程图700进行到步骤716。
在步骤716中，作出块是否为待编码的最后的块的确定。如果是，那么结束流程图700。否则流程图700进行到步骤718。
在步骤718中，如果在对块编码后有任何的预算剩余，那么将预算的剩余部分添加到指派给具有经变换和经量化的数据值的另一块(可能为待编码的下一块)的预算。或者，预算的剩余部分可保存起来，且在需要时在稍后使用。因此结束对当前块的编码，且流程图700返回到步骤702以进行下一块的编码。
现在参看图8，在步骤802中，存取与第一图像数据块(例如，图4的块432)相关联的第一多个经变换和经量化的值。所述第一块与图像中的第一位置相关联。
在图8的步骤804中，对在所述第一块的游程长度编码期间被编码的位数进行计数。
在步骤806中，对第一块的编码持续进行，直到达到应用于所述第一块的预算界限。也就是说，如果所述计数达到应用于所述第一块的预算界限，那么对所述第一块的游程长度编码终止；如果未达到所述预算界限，那么可对第一数据块的全部进行编码。
在步骤810中，一旦对第一块的编码终止，便存取与第二图像数据块相关联的第二多个经变换和经量化的值。所述第二块与图像中的第二位置相关联。
在步骤812中，增加步骤806中提到的预算界限以确立新的界限用于第二块的编码。应注意，新界限将包括在第一块的编码期间未消耗的预算的任何部分。
在步骤814中，在第二块的游程长度编码期间继续在步骤804中开始的计数。如果计数达到新的界限，那么对第二块的游程长度编码结束，否则可持续进行，直到第二数据块的全部都被编码。流程图800以此方式针对待编码的每一数据块持续进行。
应了解，由流程图800描述的方法可经扩展以包括上文所述的本发明的其它特征。举例来说，当编码一块中的经变换和经量化的值，并对经编码的位数进行计数时，可应用第一阈值(在应用于块的预算界限内)和第二阈值(对应于被编码的值的大小)，如上文所述。
总之，本发明的实施例提供用于有效地将图像数据压缩为目标文件或位流大小，而不需要不必要的迭代且不明显减少图像保真度的方法和系统。在一个实施例中，块中的在游程长度编码过程中稍后被编码的，以及一般对应于较少有助于图像保真度的值的经变换和经量化的值被丢弃(不被编码)，从而减少压缩数据的量而不明显降低图像保真度。在另一实施例中，一般不明显有助于图像保真度的“较小”的经变换和经量化的值(例如，不满足上文提到的第二阈值的那些值)被丢弃(不被编码)，从而同样减少压缩数据的量，同时维持图像保真度。
可在硬件或软件或其组合中实施根据本发明的实施例。举例来说，可存储在图像的编码期间使用的某些类型的信息，且随后在图像的后续编码期间使用所述信息，以便通过减少可能需要的迭代的数目来改进后续编码的效率。
尽管针对JPEG编码进行了描述，但本发明并不受如此限制。举例来说，根据本发明的实施例还可应用于MPEG(运动图像专家组)编码中。
总而言之，本文揭示用于压缩图像的方法和系统。存取与图像数据块相关联的多个经变换和经量化的值。所述块对应于图像中的位置。对在所述块的游程长度编码期间进行编码的位数进行计数。如果计数达到界限，那么就终止对所述块的游程长度编码。
因此描述本发明的实施例。虽然已在特定实施例中描述了本发明，但应了解，不应将本发明理解为受这些实施例限制，而应根据所附权利要求书来理解。

Claims (28)

1.一种压缩图像的方法，所述方法包含：
存取与第一图像数据块相关联的第一多个经变换和经量化的值，其中所述第一块对应于所述图像中的第一位置，所述值的每一者均被表示为位数；和
维持对在所述第一块的游程长度编码期间被编码的所述位数的计数，其中如果所述计数达到界限，那么终止对所述第一块的所述游程长度编码。
2.根据权利要求1所述的方法，其中所述界限具有根据所述第一位置确定的值。
3.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在所述维持所述位数的所述计数之后的以下步骤：
增加所述界限以编码对应于所述图像中的第二位置的第二数据块。
4.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在所述维持所述位数的所述计数之后的以下步骤：
存取与第二图像数据块相关联的第二多个经变换和经量化的值，其中所述第二块对应于所述图像中的第二位置；
使所述界限增加一量以确立新的界限用于所述第二块的编码；和
在所述第二块的游程长度编码期间增加所述计数，其中如果所述计数达到所述新的界限，那么结束所述第二块的所述游程长度编码。
5.根据权利要求4所述的方法，其中根据所述第二位置来确定所述量。
6.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在所述维持所述位数的所述计数期间的以下步骤：
将所述计数与第一阈值作比较，所述第一阈值确立所述界限的裕度，其中如果达到所述第一阈值，那么不对未满足第二阈值的经变换和经量化的值进行编码。
7.根据权利要求6所述的方法，其中将所述第二阈值应用于所述经变换和经量化的值的大小，其中将未满足所述第二阈值的经变换和经量化的值设定为零。
8.根据权利要求6所述的方法，其中在所述游程长度编码期间改变所述第二阈值。
9.根据权利要求1所述的方法，其中所述第一块对应于所述图像中的第一位置，其中所述第一块是多个图像数据块中对应于所述第一位置的一个块，其中在所述多个块中的每一块的游程长度编码期间被编码的位数服从各自的界限。
10.根据权利要求1所述的方法，其进一步包含在所述存取所述第一多个经变换和经量化的值之前的以下步骤：
接收未经压缩的图像数据块；
使用离散余弦变换对所述未经压缩的图像数据进行变换以产生经变换的数据；和
对所述经变换的数据进行量化以产生所述经变换和经量化的数据。
11.一种压缩包含第一多个经变换和经量化的数据块的图像数据的方法，所述方法包含：
将第一预算指派给所述第一多个块中的第一块，其中所述第一预算包含对可用于编码所述第一块的位数的界限；和
对所述第一块进行编码，其中如果没有超过指派给所述第一块的第一预算，那么对所述第一块的所述编码就持续进行，其中否则将停止对所述第一块的所述编码。
12.根据权利要求11所述的方法，其进一步包含在所述对所述第一块进行编码之后的以下步骤：
将在对所述第一块的所述编码后剩余的所述第一预算的一部分添加到指派给所述第一多个块中的第二块的第二预算。
13.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一块包含多个经变换和经量化的值，所述经变换和经量化的值中每一者由各自的位数表示，其中所述编码包含：
选择经变换和经量化的值；和
使所述第一预算减少与所述经变换和经量化的值相关联的位数。
14.根据权利要求13所述的方法，其进一步包含在所述对所述第一块进行编码期间的以下步骤：
将所述第一预算与第一阈值作比较，其中如果达到所述第一阈值，那么在所述游程长度编码期间不选择未满足第二阈值的经变换和经量化的值。
15.根据权利要求14所述的方法，其中所述第二阈值对应于所述经变换和经量化的值的大小，且其中将未满足所述第二阈值的经变换和经量化的值设定为零。
16.根据权利要求14所述的方法，其中相对于所述第二阈值测量所述经变换和经量化的值的大小，且其中将未满足所述第二阈值的经变换和经量化的值设定为零。
17.根据权利要求14所述的方法，其进一步包含如果达到所述第一阈值，在所述编码期间改变所述第二阈值。
18.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一块对应于图像中的一位置，且其中所述第一预算具有对应于所述位置的值。
19.根据权利要求11所述的方法，其中所述第一块对应于图像中的一位置，其中所述第一块是第二多个块中的对应于所述位置的一个块，且其中所述第二多个块中的每一块在编码期间服从各自的预算。
20.一种用于压缩图像的系统，其包含：
用于存取与第一图像数据块相关联的第一多个经变换和经量化的值的装置，其中所述第一块对应于所述图像中的第一位置，所述值的每一者均被表示为位数；
用于维持对所述第一块的游程长度编码期间被编码的所述位数的计数的装置，其中如果所述第一块的所述计数达到一第一界限，那么终止对所述第一块的所述游程长度编码；
用于存取与第二图像数据块相关联的第二多个经变换和经量化的值的装置，其中所述第二块对应于所述图像中的第二位置；和
用于维持对所述第二块的游程长度编码期间被编码的所述位数的计数的装置，其中如果所述第二块的所述计数达到一第二界限，那么终止对所述第二块的所述游程长度编码。
21.根据权利要求20所述的系统，其中所述第一界限具有根据所述第一位置确定的值。
22.根据权利要求20所述的系统，其中增加所述第一界限以编码对应于所述图像中的第二位置的第二数据块。
23.根据权利要求20所述的系统，其中所述用于存取所述第二多个经变换和经量化的值的装置进一步包含：
用于使所述第一界限增加一量以确立新的界限用于所述第二块的编码的装置；和
用于在所述第二块的游程长度编码期间增加用于所述第二块的所述计数的装置，其中如果用于所述第二块的所述计数达到所述新的界限，那么结束所述第二块的所述游程长度编码。
24.根据权利要求23所述的系统，其中根据所述第二位置来确定所述量。
25.根据权利要求20所述的系统，其中所述用于维持对所述第二块的游程长度编码期间被编码的所述位数的所述计数装置进一步包含用于针对用于所述第一块的所述计数识别第一阈值的装置，所述第一阈值确立所述第一界限的裕度，其中如果达到所述第一阈值，那么就不对未满足第二阈值的经变换和经量化的值进行编码。
26.根据权利要求25所述的系统，其中将所述第二阈值应用于所述经变换和经量化的值的大小，其中未满足所述第二阈值的经变换和经量化的值被设定为零。
27.根据权利要求25所述的系统，其中在所述游程长度编码期间改变所述第二阈值。
28.根据权利要求20所述的系统，其中所述第一块是多个图像数据块中的对应于所述第一位置的一个块，其中在所述多个块中的每一块的游程长度编码期间被编码的所述位数服从各自的界限。
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