CN101231697B - 在图像编码和/或解码系统中分割图像的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供了一种在图像编码和/或解码系统中分割图像的设备和方法。所述设备包括：分割单元，将第一分辨率的第一图像转换为第二分辨率的第二图像，将第二分辨率的第二图像分割为一个或多个块，并将分割的第二图像转换为第三分辨率的第三图像作为分割的图像，其中，第二分辨率的第二图像包括具有前景和背景的二元掩模层。

Description

在图像编码和/或解码系统中分割图像的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种在图像编码和/或解码系统中分割图像和/或接收分割的图像的设备和方法，更具体地讲，涉及这样一种设备和方法，该设备和方法在基于混合光栅内容的编码和/或解码系统中将图像的分辨率调整为第二分辨率，分割第二分辨率的图像，并根据分割的图像和第一分辨率的图像产生分割图像。
背景技术
在ITU-T T.44中定义的混合光栅内容(MRC)是一种用于高效的文档压缩的标准，与传统的有损图像压缩算法相比，该标准能够极大地提高压缩/质量的平衡。MRC将图像表示为多层。在MRC的最基本的模式中，包括文本和图像的复合文档被分为三层：二元掩模层(binary mask layer)、前景层和背景层。二元掩模层向每个像素指示这样一种分配，即，前景为“1”，或者背景为“0”。根据ITU-T T.44，推荐文本和艺术线条被分到前景层而图像被分到背景层。
MRC编码包括分割处理以区分图像内的文本和图形区域，并创建上述二元掩模层。通常，前景层包含文本的颜色，背景层包含图像和图形，二元掩模层用于表示文本字体的精细细节。由于二元掩模定义字符的形状，而且错误的分割会导致解码的图像的失真，所以解码的图像的质量在很大程度上取决于分割算法。
尽管分割是MRC编码中的关键步骤，但是ITU-T T.44标准并没有定义分割方法。该标准仅定义了MRC文档解码器的结构，因此为了获得最佳性能可以独立地将分割算法最优化。
通常，分割的计算时间在很大程度上取决于输入图像中像素的数量。尤其在处理高分辨率图像时，必须考虑计算时间的改进。
发明内容
本发明总体构思提供一种在图像编码和解码系统中分割图像并调整分割的图像的分辨率的设备和方法。
本发明总体构思还提供一种在基于混合光栅内容的编码和解码系统中分割图像和/或调整分割的图像的分辨率的设备和方法。
本发明总体构思还提供一种在图像编码和解码系统中减少分割图像所花费的计算时间的设备和方法。
本发明总体构思的另外方面和/或优点将部分地在下面的描述中被阐述，部分地从该描述变得清楚，或者可通过实施本发明总体构思而得知。
可通过提供一种在图像编码和解码系统中可用的设备来实现本发明总体构思的上述和/或其他方面，所述设备包括：分离单元，将第一分辨率的第一图像转换为第二分辨率的第二图像，将第二分辨率的第二图像分割为一个或多个块，并将分割的第二图像转换为第三分辨率的第三图像作为分割的图像，其中，第二分辨率的第二图像包括具有前景和背景的二元掩模层。
第一分辨率可与第三分辨率相同。
其中，第二分辨率可以低于第一分辨率和第三分辨率中的至少一个。
分离单元可使用第一分辨率的第一图像将分割的第二图像转换为第三分辨率的第三图像。
分离单元可用第一分辨率的第一图像对分割的第二图像进行插值，以输出第三分辨率的第三图像作为分割的图像。
分离单元可用第一分辨率的第一图像改善第二分辨率的第二图像的边缘以具有第三分辨率。
分离单元可使用第一分辨率的第一图像改善前景和背景之间的边界块，以产生第三分辨率的第三图像作为分割的图像。
分离单元可将第二图像划分为一个或多个块，将第二图像的一个或多个块定义为前景和背景，并使用第一分辨率的第一图像将第二图像的一个或多个块的第二分辨率调整为第三分辨率。
第二图像的一个或多个块可包括表示第二分辨率的多个像素，第三图像的一个或多个块包括表示第三分辨率的多个第二像素。
第二图像的一个或多个块可包括表示第二分辨率的第一数量的像素，第三图像的一个或多个块包括表示第三分辨率的第二数量的像素。
分离单元可使用第一分辨率的第一图像将分割的第二图像转换为第三分辨率的第三图像，以输出分割的第三分辨率的图像。
分割的第二图像可包括具有前景和背景的二元掩模层的一个或多个块，分离单元可使用第一分辨率的第一图像改善分割的第二图像的一个或多个块的边缘块以输出分割的图像。
分离单元可包括：子采样和抽取单元，对第一分辨率的第一图像进行子采样和/或抽取而形成第二分辨率的第二图像；分割单元，通过将第二图像划分为第二分辨率的一个或多个块作为二元掩模层的前景和背景来分割第二图像；插值和改善单元，将分割的第二图像转换为第三分辨率的第三图像。
分离单元可包括：子采样单元，对第一分辨率的第一图像进行子采样而形成第二分辨率的第二图像；分割单元，通过将第二图像划分为第二分辨率的一个或多个块作为二元掩模层的前景和背景来分割第二图像；插值单元，使用第一图像对分割的第二图像进行插值以产生第三分辨率的第三图像。
分离单元可包括：抽取单元，对第一分辨率的第一图像进行抽取而形成第二分辨率的第二图像；分割单元，通过将第二图像划分为第二分辨率的一个或多个块作为二元掩模层的前景和背景来分割第二图像；插值单元，使用第一图像对分割的第二图像进行插值以产生第三分辨率的第三图像。
分离单元可包括：子采样单元，对第一分辨率的第一图像进行子采样和/或抽取而形成第二分辨率的第二图像；分割单元，通过将第二图像划分为第二分辨率的一个或多个块作为二元掩模层的前景和背景来分割第二图像；改善单元，改善第二图像的边缘以产生第三分辨率的第三图像。
分离单元可包括：子采样单元和抽取单元，降低第一图像的第一分辨率以产生第二分辨率的第二图像；分割单元，通过将第二图像划分为第二分辨率的一个或多个块作为二元掩模层的前景和背景来分割第二图像；插值和改善单元，增大第二图像的块的第二分辨率以产生第三分辨率的第三图像。
所述设备还可包括：扫描仪，扫描文档以产生第一图像作为输入图像信号。
所述设备还可包括：编码单元，将分割的图像编码为输出图像信号。
所述设备还可包括：解码单元，将输出图像信号解码为打印图像信号。
所述设备还可包括：打印单元，将打印图像信号打印到打印介质上。
还可通过提供一种在图像编码和解码系统中可使用的设备来实现本发明总体构思的上述和/或其他方面，所述设备包括：分割单元，将第一图像的第一分辨率降低为第二分辨率而形成第二图像，将第二分辨率的第二图像分割为一个或多个块，将分割的第二图像的第二分辨率增大到第三分辨率而形成第三图像，以输出分割的图像，其中，第二分辨率的第二图像包括具有前景和背景的二元掩模层。
还可通过提供一种在图像编码和解码系统中使用的设备来实现本发明总体构思的上述和/或其他方面，所述设备包括：分割单元，将第一分辨率的第一图像转换为第二分辨率的第二图像，将第二分辨率的第二图像分割为一个或多个块，并将分割的第二图像转换为第三分辨率的第三图像作为分割的图像，其中，第二分辨率的第二图像包括具有前景和背景的二元掩模层。
还可通过提供一种在图像编码和解码系统中使用的设备来实现本发明总体构思的上述和/或其他方面，所述设备包括：编码单元，将分割的图像编码为输出图像信号；解码单元，将输出图像信号解码为打印图像信号；打印单元，将打印图像信号打印到打印介质上。
还可通过提供一种在图像编码和解码系统中可用的设备来实现本发明总体构思的上述和/或其他方面，所述设备包括：分割单元，将图像的第一分辨率降低为第二分辨率，分割第二分辨率的图像，将分割的图像的第二分辨率增大到第三分辨率，以输出分割的图像。
还可通过提供一种图像编码和/或解码系统来实现本发明总体构思的上述和/或其他方面，所述系统包括：分割单元，分割一定分辨率的图像，并将该分割的图像的分辨率调整为另一分辨率而形成分割图像。
还可通过提供一种图像编码和/或解码系统的方法来实现本发明总体构思的上述和/或其他方面，该方法包括：将图像的第一分辨率降低为第二分辨率；分割第二分辨率的图像；将分割的图像的第二分辨率增大到第三分辨率，以输出分割的图像。
还可通过提供一种图像编码和解码系统的方法来实现本发明总体构思的上述和/或其他方面，该方法包括：将第一分辨率的第一图像转换为第二分辨率的第二图像；分割第二分辨率的第二图像；将分割的第二图像转换为第三分辨率的第三图像作为分割的图像。
还可通过提供一种图像编码和解码系统的方法来实现本发明总体构思的上述和/或其他方面，该方法包括：将第一图像的第一分辨率降低为第二分辨率而形成第二图像；将第二分辨率的第二图像分割为一个或多个块，其中，第二分辨率的第二图像包括具有前景和背景的二元掩模层；将分割的第二图像的第二分辨率增大到第三分辨率而形成第三图像，以输出分割的图像。
还可通过提供一种图像编码和解码系统的方法来实现本发明总体构思的上述和/或其他方面，该方法包括：将第一分辨率的第一图像转换为第二分辨率的第二图像；将第二分辨率的第二图像分割为一个或多个块，其中，第二分辨率的第二图像包括具有前景和背景的二元掩模层；将分割的第二图像转换为第三分辨率的第三图像作为分割的图像；将分割的图像编码为输出图像信号；将输出图像信号解码为打印图像信号；将打印图像信号打印到打印介质上。
还可通过提供一种包含作为用于执行图像编码和解码系统的方法的程序的计算机可读代码的计算机可读记录介质来实现本发明总体构思的上述和/或其他方面，所述方法包括：将第一分辨率的第一图像转换为第二分辨率的第二图像；分割第二分辨率的第二图像；将分割的第二图像转换为第三分辨率的第三图像作为分割的图像。
还可通过提供一种包含作为用于执行图像编码和解码系统的方法的程序的计算机可读代码的计算机可读记录介质来实现本发明总体构思的上述和/或其他方面，所述方法包括：将第一图像的第一分辨率降低为第二分辨率而形成第二图像；将第二分辨率的第二图像分割为一个或多个块，其中，第二分辨率的第二图像包括具有前景和背景的二元掩模层；将分割的第二图像的第二分辨率增大到第三分辨率而形成第三图像，以输出分割的图像。
还可通过提供一种包含作为用于执行图像编码和解码系统的方法的程序的计算机可读代码的计算机可读记录介质来实现本发明总体构思的上述和/或其他方面，所述方法包括：将第一分辨率的第一图像转换为第二分辨率的第二图像；将第二分辨率的第二图像分割为一个或多个块，其中，第二分辨率的第二图像包括具有前景和背景的二元掩模层；将分割的第二图像转换为第三分辨率的第三图像作为分割的图像；将分割的图像编码为输出图像信号；将输出图像信号解码为打印图像信号；将打印图像信号打印到打印介质上。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明总体构思的上述和/或其它方面和优点将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1是示出根据本发明总体构思的实施例的图像编码和/或解码系统中的编码设备的示图；
图2是示出根据本发明总体构思的实施例的图像编码和/或解码系统的方法的流程图；
图3是示出图1的图像编码和/或解码系统的编码设备中用不同的分辨率改善的边缘的示图；
图4是示出图1的传统分割和编码设备的计算时间的示图；
图5是分别示出在插值和/或改善之前和之后具有不同的分辨率的分割图像的示图；
图6是示出原始图像、初始分割结果和从图1的图像编码和/或解码系统的编码设备获得的多速率分割结果之间的比较的示图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明总体构思的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。
输入文档的分辨率直接影响到分割的计算时间。根据本发明总体构思，使用不同的分辨率来分割图像的多速率方案通过以较低的分辨率执行分割减少了计算时间。在执行分割之后，使用原始图像对分割的输出进行插值并对其进行改善，以获得高分辨率的输出。
图1是示出根据本发明总体构思的实施例的图像编码和/或解码系统100的示图。参照图1，所述图像编码和/或解码系统100包括编码设备110和解码设备(未示出)。编码设备110可包括：扫描单元(未示出)，扫描文档以产生表示文本、图形和边缘中的至少一个的输入信号(输入图像或图像数据)；转换单元120，从扫描单元或外部装置接收图像数据并将该图像数据的分辨率转换为第二分辨率；分割单元130，分割第二分辨率的图像数据；插值和/或改善单元140，将分割的图像插值和/或改善为将在编码单元(未示出)中被编码并将通过发送单元和线路(如电路、有线网络和无线网络(未示出))输出到解码设备的分割图像。
输入信号可包括具有一个或多个背景以及一个或多个前景的二元掩模层、表示所述一个或多个前景的前景层以及表示所述一个或多个背景的背景层。二元掩模层可作为输入信号被发送给编码设备110。
分割单元130可包括划分器(未示出)。划分器可将扫描单元或外部装置的输入信号划分为一个或多个块。
转换单元120可包括子采样和/或抽取单元，该子采样和/或抽取单元用于对所述一个或多个块的输入信号进行子采样或抽取以降低输入信号的分辨率。划分器可以连接在转换单元120和分割单元130之间。在这种情况下，输入信号被子采样以将分辨率降低为第二分辨率，然后子采样的第二分辨率的输入图像被划分为一个或多个块从而被分割。划分器还可以将输入信号划分为一个或多个块，转换单元120将所述一个或多个块的分辨率降低为第二分辨率。
分割单元130分割第二分辨率的输入信号(输入图像)的块，并根据预定方式调整各个块的像素值以产生第一分割图像。例如，可以调整块的像素值以形成具有一个或多个前景和/或一个或多个背景的二元掩模层。分割单元130可包括用于执行分割的分割算法。分割单元130可以执行传统的分割算法。
插值和/或改善单元140使用第一分割图像作为第二分辨率的粗分辨率分割并使用原始高分辨率输入图像，将第一分割图像改善为第二分割图像。
转换单元120可根据输入图像的特性选择性地操作。即，输入图像被子采样以减少计算时间，随后子采样的图像被分割。根据输入图像的特性或简单程度，如果子采样不是必需的，那么不对输入图像进行子采样。因而，分割单元130可对子采样的图像或非子采样的图像之一执行分割。可使用子采样或抽取来降低输入图像的分辨率。
用于MRC文档分割的传统方法处理全分辨率的输入图像。然而，根据本实施例，使用输入图像的两种不同的分辨率(两种不同的速率)来获得分割。这种多速率分割方法可以使用在多功能打印机(MFP)中，并提供减小硬件成本或提高处理速度的优点。
分割的计算时间在很大程度上取决于输入图像中的像素数量。当扫描文档的分辨率高时，用于分割的总计算时间会很大。然而，根据本发明总体构思，这种多速率分割算法通过降低待分割的文档的分辨率来减少计算时间，同时通过改善最终的分割，可以基本上保持原始分割质量。
图2是示出根据本发明总体构思的实施例的图像编码和/或解码系统的方法的流程图。参照图1和图2，在操作210，按照一定的子采样率对输入图像进行子采样或抽取。例如，如果输入图像是300dpi图像而且子采样率为3，那么子采样的图像变为100dpi图像。在操作220，对子采样的100dpi的图像执行分割。由于分割在很大程度上取决于图像的分辨率，所以可以极大地减少计算时间。在这种情况下，计算时间大约减少9＝3×3倍。随后，在操作230，所生成的100dpi分割被插值回300dpi，并沿着每个连接部分的边界执行边缘改善以获得最终的300dpi分割。在操作230，边缘改善操作还使用原始的300dpi图像作为另一输入以改善第一分割图像的边缘。在操作240，输出分割的图像。这种多速率分割过程产生基本上相同的分割质量，同时极大地减少了计算时间。
图3是示出图1的图像编码和/或解码系统的编码设备中用不同的分辨率改善的边缘的示图。图3的改善的边缘示出从100dpi到300dpi的边缘改善。100dpi的在“0”和“1”之间的边界处的像素被改善。在边界处对“0”和“1”像素的改善产生更好的结果。在该示例中，黑色区域表示前景“1”，白色区域表示背景“0”。在100dpi中被红线(实线而且是粗线)包围的黑色像素是正被改善的当前像素。基于下面描述的相邻的分割状态和原始图像值，300dpi的相应的3×3像素被分为0或1。
首先，计算前景参考色和背景参考色以确定将被分为“0”或“1”的3×3像素的阈值。在100dpi，当前像素的相邻像素(在这种情况下使用四个相邻像素)被划分为组“0”和组“1”。前景参考色和背景参考色分别被定义为“1”像素和“0”像素的平均值。在该示例中，前景参考色是标号为4的像素的颜色，而背景参考色是标号为1、2和3的像素的平均值。
第二，通过比较到前景参考色和背景参考色的两个距离来对3×3像素进行分割。对于300dpi的3×3像素中的每个像素，如果原始像素值接近前景参考色，那么该像素被分割为“1”。否则，该像素被分割为“0”。可以沿着所有连接的部分的边界重复该过程。
图4是示出图1的传统分割和编码设备的计算时间的示图。对于信函大小的纸张而言，文档的分辨率平均下来通常从300dpi到600dpi。以下是对300dpi的13个测试图像的计算时间结果。输入图像在子采样阶段被减小为100dpi。
图5是分别示出在插值和/或改善之前和之后具有不同的分辨率的分割图像的示图。在分割之后执行插值和改善以根据降低的分辨率获得原始分辨率。图5示出沿着边界的分割插值和改善的示例。
图6是示出原始图像、初始分割结果和从图1的图像编码和/或解码系统的编码设备获得的多速率分割结果之间的比较的示图。图6示出初始分割结果与多速率分割结果之间的比较。对于该采样图像而言，多速率分割的计算时间为0.80秒，初始分割的计算时间为5.37秒。尽管计算时间减少，但质量仍然与原始结果相当。
还可将本发明总体构思实施为计算机可读记录介质上的计算机可读代码。所述计算机可读记录介质是可存储数据作为其后能由计算机系统读取的程序的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的示例包括只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置和载波(诸如通过互联网的数据传输)。计算机可读记录介质还可以分布在联网的计算机系统上，从而计算机可读代码以分布式方式被存储和执行。此外，本发明总体构思所属领域的程序员可以容易地解释用于实现本发明总体构思的功能程序、代码和代码段。
如上所述，所述图像编码和/或解码系统减少了分割输入图像所花费的计算时间，并能保持分割图像的质量。
如上所述，所述图像编码和/或解码系统提供分割图像的改善的边缘。
如上所述，所述图像编码和/或解码系统可根据输入图像的特性选择性地使用子采样。
尽管示出和描述了本发明总体构思的几个实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离本发明总体构思的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变，本发明总体构思的范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (16)

1.一种在图像编码和解码系统中使用的设备，包括：
分离单元，将第一分辨率的第一图像转换为第二分辨率的第二图像，将第二分辨率的第二图像分割为一个或多个块，并将分割的第二图像转换为第三分辨率的第三图像作为分割的图像，其中，第二分辨率的第二图像包括具有前景和背景的二元掩模层，
其中，分离单元使用第一分辨率的第一图像，沿着第二图像的块与块之间的每个连接部分的边界改善第二分辨率的第二图像的边缘，以具有第三分辨率，
其中，第一分辨率与第三分辨率相同，第二分辨率低于第一分辨率和第三分辨率。
2.如权利要求1所述的设备，其中，分离单元用第一分辨率的第一图像对分割的第二图像进行插值，以输出第三分辨率的第三图像作为分割的图像。
3.如权利要求1所述的设备，其中，分离单元使用第一分辨率的第一图像改善前景和背景之间的边界块，以产生第三分辨率的第三图像作为分割的图像。
4.如权利要求1所述的设备，其中，分离单元将第二图像划分为一个或多个块，将第二图像的一个或多个块定义为前景和背景，并使用第一分辨率的第一图像将第二图像的一个或多个块的第二分辨率调整为第三分辨率。
5.如权利要求4所述的设备，其中，第二图像的一个或多个块包括表示第二分辨率的多个像素，第三图像的一个或多个块包括表示第三分辨率的多个第二像素。
6.如权利要求1所述的设备，其中，分离单元包括：
子采样和抽取单元，对第一分辨率的第一图像进行子采样和/或抽取而形成第二分辨率的第二图像；
分割单元，通过将第二图像划分为第二分辨率的一个或多个块作为二元掩模层的前景和背景来分割第二图像；
插值和改善单元，将分割的第二图像转换为第三分辨率的第三图像。
7.如权利要求1所述的设备，其中，分离单元包括：
子采样单元，对第一分辨率的第一图像进行子采样而形成第二分辨率的第二图像；
分割单元，通过将第二图像划分为第二分辨率的一个或多个块作为二元掩模层的前景和背景来分割第二图像；
插值单元，使用第一图像对分割的第二图像进行插值以产生第三分辨率的第三图像。
8.如权利要求1所述的设备，其中，分离单元包括：
抽取单元，对第一分辨率的第一图像进行抽取而形成第二分辨率的第二图像；
分割单元，通过将第二图像划分为第二分辨率的一个或多个块作为二元掩模层的前景和背景来分割第二图像；
插值单元，使用第一图像对分割的第二图像进行插值以产生第三分辨率的第三图像。
9.如权利要求1所述的设备，其中，分离单元包括：
子采样单元，对第一分辨率的第一图像进行子采样和/或抽取而形成第二分辨率的第二图像；
分割单元，通过将第二图像划分为第二分辨率的一个或多个块作为二元掩模层的前景和背景来分割第二图像；
改善单元，改善第二图像的边缘以产生第三分辨率的第三图像。
10.如权利要求1所述的设备，其中，分离单元包括：
子采样单元和抽取单元，降低第一图像的第一分辨率以产生第二分辨率的第二图像；
第二单元，通过将第二图像划分为第二分辨率的一个或多个块作为二元掩模层的前景和背景来分割第二图像；
插值和改善单元，增大第二图像的块的第二分辨率以产生第三分辨率的第三图像。
11.如权利要求1所述的设备，还包括：扫描仪，扫描文档以产生第一图像作为输入图像信号。
12.如权利要求1所述的设备，还包括：编码单元，将分割的图像编码为输出图像信号。
13.如权利要求12所述的设备，还包括：解码单元，将输出图像信号解码为打印图像信号。
14.如权利要求12所述的设备，还包括：打印单元，将打印图像信号打印到打印介质上。
15.一种在图像编码和解码系统中使用的设备，包括：
分离单元，将第一分辨率的第一图像转换为第二分辨率的第二图像，将第二分辨率的第二图像分割为一个或多个块，并将分割的第二图像转换为第三分辨率的第三图像作为分割的图像，其中，第二分辨率的第二图像包括具有前景和背景的二元掩模层，其中，分离单元使用第一分辨率的第一图像，沿着第二图像的块与块之间的每个连接部分的边界改善第二分辨率的第二图像的边缘，以具有第三分辨率，其中，第一分辨率与第三分辨率相同，第二分辨率低于第一分辨率和第三分辨率；
编码单元，将分割的图像编码为输出图像信号；
解码单元，将输出图像信号解码为打印图像信号；
打印单元，将打印图像信号打印到打印介质上。
16.一种图像编码和解码系统的方法，该方法包括：
将第一分辨率的第一图像转换为第二分辨率的第二图像；
将第二分辨率的第二图像分割为一个或多个块，其中，第二分辨率的第二图像包括具有前景和背景的二元掩模层；
将分割的第二图像转换为第三分辨率的第三图像作为分割的图像；
将分割的图像编码为输出图像信号；
将输出图像信号解码为打印图像信号；
将打印图像信号打印到打印介质上，
其中，使用第一分辨率的第一图像，沿着第二图像的块与块之间的每个连接部分的边界改善第二分辨率的第二图像的边缘，以具有第三分辨率，
其中，第一分辨率与第三分辨率相同，第二分辨率低于第一分辨率和第三分辨率。
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