CN101246596A - 在文本图像编码和解码系统中匹配符号的设备和方法 - Google Patents

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李钟贤
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Abstract

一种在文本图像编码和解码系统中匹配符号的设备和方法，该设备包括：匹配单元，计算文本图像的符号与符号字典的参考符号之间的第一距离，根据第一距离和第一参考确定所述符号是否与所述参考符号匹配，如果根据第一距离和第一参考所述符号与参考符号匹配，则计算符号之一与所述参考符号之间的第二距离，并且根据第二距离和第二参考确定所述符号是否与所述参考符号匹配。

Description

在文本图像编码和解码系统中匹配符号的设备和方法
技术领域
本发明涉及一种在文本图像编码和解码系统中匹配符号的设备和方法，更具体地讲，涉及一种在基于模式匹配的编码和解码系统中减小匹配运算的次数并且提高匹配运算的质量/比特率以及速度的设备和方法。
背景技术
通常，在ITU-T T.88中描述的JBIG2标准定义用于二值图像(bi-levelimage)(即，由单个矩形比特平面构成的图像，每个像素上呈现仅有两个可能颜色之一)的压缩方法。JBIG2标准仅定义对与图像相应的规范比特流(compliant bit stream)进行解码的需求，没有定义编码器设计的具体特征，但是对于能够提高编码器设计的质量、压缩或速度的许多优化很灵活。
此外，JBIG2标准是提供二值图像的有损、无损和有损到无损压缩，并且支持用于文本和中间色(halftone)的多页图像和基于模型的编码的第一个国际标准。JBIG标准也允许压缩率比先前标准(例如，G3、G4和JBIG1)好三到八倍。
二值文档可包含一页或多页，并且每一页可包含作为输入二值图像的文本数据、中间色数据以及其他数据(例如，艺术线条或噪声)。期望JBIG2编码器将输入二值图像分为不同的区域(通常是三个区域)，并且使用不同的编码方法单独对每一区域编码。
图1是示出作为在JBIG2标准中将被分解为三个区域(例如，文本区域、中间色区域和一般(generic)区域)的输入图像的合成图像的示图。
JBIG2标准包括使用符号字典对输入图像的文本区域编码。输入图像被分为水平条纹。以光栅顺序扫描每一条纹以提取连通域(符号)。将每个提取的符号与符号字典中的参考符号进行比较。如果在输入页的符号和符号字典的参考符号之间找出匹配，则使用以下信息来对输入图像的符号编码：相对于先前符号的位置偏移、指向与符号字典中的参考符号的最佳匹配的字典索引以及输入图像的符号的编码位图的细化。如果没有找出匹配，则与输入图像的未匹配符号相应的新的符号被添加到符号字典。基于此模式匹配的编码系统被称为模式匹配和替换(PM&S)。
匹配过程通常通过检查误码图案(误码图案是新符号与字典的参考符号之间的逐位异或)来运算。在计算误码图案之前，将新符号和参考符号彼此适当排列，从而新符号和参考符号之一中的每一像素可与新符号和参考符号中的另一个映射。随后使用距离度量来估算误码图案。如下确定距离度量。
异或(XOR)用于计算误码图案的汉明距离(Hamming distance)，也就是，按照在误码图案中设置的像素的总数测量两个符号之间的不同。
加权异或(WXOR)用于根据误码发生的上下文不同地对误码像素加权。每一误码像素的作用量等于在其3×3邻域中的误码像素的数量。其结果是，发生在群集(cluster)中的误码像素更重要。图2示出WROR运算，其中，每一白色圆圈是误码像素，圆圈内的数字是相关权重。
加权与非(WAN)用于以与WXOR相同的方式对误码像素加权，但是对黑到白误码加权与对白到黑误码加权不同。
改进加权或异或用于让A和B成为将被比较以在两个误码图案(E1和E2)之间产生度量差异的符号和位图。E1包含在位图A(而不是B)中设置的像素，E2包含在B(而不是A)中设置的像素。最终误码图案是E1和E2的总和。
豪斯多夫距离用于对边界像素给出小的有效权重并且对距离边界不是非常近的像素给出大的有效权重。
为了将符号聚集为自相似类别，阈值用于决定应接受还是拒绝匹配。每一情况的结果是二元判定，即“匹配”或“不匹配”。如果误码或距离超过预定义阈值则拒绝匹配。
图2是示出加权异或距离度量(例如，加权的异或距离度量)的示图。这里，采用XOR距离度量，字母“c”和“o”比字母“e”的两个版本更相似。然而，采用WXOR，字母“e”之间的距离小于“c”和“o”之间的距离。XOR距离度量可引起替换错误，除非定义非常严格的阈值。另一方面，非常严格的阈值可能引起大的符号字典，从而增加比特率。当使用PM&S时在对文档编码中，WXOR距离度量能减小替换错误的数量，而不会增加比特率，然而，与XOR度量相比，其具有一些计算开销。
参照图2，示图(a)示出A、B和A+B以产生通过字母“e”的两个版本的比较产生的误码图案，这引起XOR距离29和WXOR距离75。示图(b)示出C、D和C+D以产生通过字母“c”和“o”的比较产生的误码图案，这引起XOR距离23和WXOR距离131。注意WXOR距离分配比在不匹配的“c”和“o”符号之间的XOR更大的误码距离。
然而，以上传统匹配处理具有的缺点在于，增加了处理时间，并且比特率减小。
发明内容
本发明总体发明构思提供一种在文本图像编码和解码系统中匹配符号的设备和方法。
本发明总体发明构思提供一种在基于模式匹配的编码和解码系统中减小匹配运算的次数并且提高匹配运算的质量/比特率和速度的设备和方法、以及在文本图像编码和解码系统中管理包括不同符号的字典的动态符号高速缓存设备和方法。
本发明总体发明构思提供一种使用多个距离和多个参考距离执行匹配处理的基于模式匹配的编码和解码系统。
本发明总体发明构思提供一种具有减小匹配处理时间的改善的误码图案的基于模式匹配的编码和解码系统。
将在接下来的描述中部分阐述本发明另外的方面和/或优点，还有一部分通过描述将是清楚的，或者可以经过本发明的实施而得知。
可通过提供一种在文本图像编码和解码系统中使用的设备来实现本发明的上述和/或其他方面，该设备包括：匹配单元，计算文本图像的符号与符号字典的参考符号之间的第一距离，根据第一距离和第一参考确定所述符号是否与所述参考符号匹配，如果根据第一距离和第一参考所述符号与参考符号匹配，则计算符号之一与所述参考符号之间的第二距离，并且根据第二距离和第二参考确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
匹配单元可包括：第一比较器，比较第一距离和第一参考以确定所述符号是否与所述参考符号匹配；和第二比较器，比较第二距离和第二参考以确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
当根据第一比较器的比较，所述符号与所述参考符号不匹配时，可创建新的参考符号以与所述符号相应，并将所述新的参考符号存储在符号字典中。
匹配单元可根据第二比较器的比较确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
当根据第二比较器的比较，所述符号与所述参考符号不匹配时，可创建新的参考符号以与所述符号相应，并将所述新的参考符号存储在符号字典中。
第一参考可包括第一子参考和第二子参考；第一比较器可包括第一子比较器和第二子比较器，第一子比较器将第一距离与第一子参考进行比较，第二子比较器将第一距离与第二子参考进行比较；和匹配单元可根据第一子比较器和第二子比较器的比较确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
第二参考可以与第一子参考和第二子参考不同。
当根据第一子比较器和第二子比较器的比较，所述符号与所述参考符号不匹配时，可创建新的参考符号以与所述符号相应，并将所述新的参考符号存储在符号字典中。
匹配单元可根据第二比较器的比较确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
该设备可包括：编码单元，当根据第一子比较器和第二子比较器以及第二比较器的比较，所述符号与所述参考符号匹配时，根据关于所述参考符号的信息和文本图像的符号的位置对所述符号编码。
该设备可还包括：分解器，分解图像数据以提取具有包括所述符号的一个或多个符号的文本图像；和编码器，根据关于所述参考符号的信息和文本图像中的符号的位置对所述符号编码。
设备可还包括：扫描仪，扫描对象以产生作为图像数据的扫描图像。
设备可还包括：控制器，当根据第一距离和第二距离以及第一参考和第二参考所述符号与所述参考符号不匹配时，控制符号字典创建新的参考符号。
第一距离可以是XOR距离。
第二距离可以是WXOR距离。
第二参考可具有小于第一参考的值。
匹配单元可将XOR距离与第一参考比较以确定是使用所述参考符号代表所述符号还是将所述符号创建为新的参考符号。
可通过提供一种文本图像编码和解码系统的方法来实现本发明的上述和/或其他方面，该方法包括：计算文本图像的符号与符号字典的参考符号之间的第一距离；根据第一距离和第一参考确定所述符号是否与所述参考符号匹配；如果根据第一距离和第一参考所述符号与所述参考符号匹配，则计算符号之一与所述参考符号之间的第二距离；和根据第二距离和第二参考确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
确定所述符号是否与参考符号匹配的步骤可包括：在第一比较器中比较第一距离和第一参考以确定所述符号是否与所述参考符号匹配；和在第二比较器中比较第二距离和第二参考以确定所述符号是否与参考符号匹配。
该方法可还包括：当根据第一比较器的比较所述符号与所述参考符号不匹配时，创建新的参考符号以与所述符号相应，并将创建的参考符号存储在符号字典中。
比较第二距离和第二参考的步骤可包括：根据第二控制器的比较确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
该方法可还包括：当根据第二比较器的比较所述符号与参考符号不匹配时，创建新的参考符号以与所述符号相应，并将创建的参考符号存储在符号字典中。
第一参考可包括第一子参考和第二子参考；第一比较器可包括第一子比较器和第二子比较器，第一子比较器将第一距离与第一子参考进行比较，第二子比较器将第一距离与第二子参考进行比较；和确定所述符号是否与所述参考符号匹配的步骤可包括：根据第一子比较器和第二子比较器的比较确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
第二参考可以与第一子参考和第二子参考不同。
该方法可还包括：当根据第一子比较器和第二子比较器的比较，所述符号与所述参考符号不匹配时，创建新的参考符号以与所述符号相应，并将创建的新的参考符号存储在符号字典中。
该方法可还包括：根据第二比较器的比较确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
该方法可还包括：当根据第一子比较器和第二子比较器以及第二比较器的比较所述符号与所述参考符号匹配时，根据关于所述参考符号的信息和文本图像的符号的位置对所述符号编码。
该方法可还包括：分解图像数据以提取具有包括所述符号的一个或多个符号的文本图像；和根据关于所述参考符号的信息和文本图像中的符号的位置对所述符号编码。
该方法可还包括：扫描对象以产生作为图像数据的扫描图像。
该方法可还包括：当根据第一距离和第二距离以及第一参考和第二参考所述符号与所述参考符号不匹配时，控制符号字典创建新的参考符号。
可还通过提供一种包含执行在文本图像编码和解码系统中的方法的程序的计算机可读代码的计算机可读介质来实现本发明的上述和/或其他方面，该方法包括：计算文本图像的符号与符号字典的参考符号之间的第一距离；根据第一距离和第一参考确定所述符号是否与所述参考符号匹配；如果根据第一距离和第一参考所述符号与所述参考符号不匹配，则计算符号之一与所述参考符号之间的第二距离；和根据第二距离和第二参考确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
可还通过提供一种在文本图像编码和解码系统中使用的设备来实现本发明的上述和/或其他方面，该设备包括：匹配单元，根据输入图像数据的符号和字典的参考符号之间的至少两个不同距离以及至少两个不同参考值确定所述符号与所述参考符号是否匹配。
可还通过提供一种在文本图像编码和解码系统中使用的设备来实现本发明的上述和/或其他方面，该设备包括：匹配单元，根据使用第一距离和第一参考的粗略运算确定输入图像数据的符号和字典的参考符号是否匹配，并且当在粗略运算中输入图像数据的符号和字典的参考符号不匹配时，根据使用第二距离和第二参考的精细运算确定输入图像数据的符号和字典的参考符号是否匹配。
可还通过提供一种文本图像编码和解码系统来实现本发明的上述和/或其他方面，该系统包括：编码设备，计算文本图像的符号与符号字典的参考符号之间的第一距离，根据第一距离和第一参考确定该符号是否与参考符号匹配，并且如果根据第一距离和第一参考，该符号与参考符号不匹配，则计算符号之一与参考符号之间的第二距离，并且根据第二距离和第二参考确定该符号是否与参考符号匹配，从而根据使用第一和第二距离与第一和第二参考的确定产生编码信号；和解码设备，接收根据使用第一和第二距离与第一和第二参考的确定编码的信号，并且对接收的信号解码以再现文本图像。
可还通过提供一种文本图像编码和解码系统的方法来实现本发明的上述和/或其他方面，该方法包括：计算文本图像的符号与符号字典的参考符号之间的第一距离，以根据第一距离和第一参考确定该符号是否与参考符号匹配；如果根据第一距离和第一参考该符号与参考符号不匹配，则计算符号之一与参考符号之间的第二距离；根据第二距离和第二参考确定该符号是否与参考符号匹配，从而根据使用第一和第二距离与第一和第二参考的确定产生编码的信号；对根据使用第一和第二距离与第一和第二参考的确定编码的信号解码以再现文本图像。
附图说明
通过下面结合附图对实施例进行的描述，本发明总体发明构思的上述和/或其他方面和优点将会变得更加清楚和更易于理解，其中：
图1是在传统图像编码和解码系统中划分为三个区域的输入图像的示意图；
图2是示出加权异或距离度量的示图；
图3是示出可在根据本发明总体发明构思的实施例的文本图像编码和解码系统中使用的设备的示图；
图4是示出根据本发明总体发明构思的实施例的文本图像编码和解码系统的匹配方法的流程图；
图5是示出在图3的文本图像编码和解码系统中使用的测试图像的示图；
图6是示出传统图像编码和解码系统和根据本发明总体发明构思的实施例的文本图像编码和解码系统的压缩比的示图；
图7是示出在传统图像编码和解码系统中需要的符号匹配的平均数和根据本发明总体发明构思的实施例的文本图像编码和解码系统中需要的符号匹配的平均数的曲线图的示图；和
图8是示出根据本发明总体发明构思的实施例的文本图像编码和解码系统的匹配方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施例，其示例在附图中表示，其中，相同的标号始终表示相同的部件。
本发明总体发明构思提供一种在维持可与WXOR度量比较的压缩比的同时获得XOR度量的计算速度的方法。使用XOR度量，该方法能够在粗略运算中快速识别符号和参考符号之间的匹配，并且随后当匹配不确定时，WXOR度量可用作更精确运算。本实施例可应用于二值文档的JBIG2编码。
在这种情况下，匹配方法在粗略运算和精细运算中用于比较符号并且形成字典。匹配方法的实施例可被称为预先筛选加权异或(PWXOR)。
图3是示出可在根据本发明总体发明构思的实施例的文本图像编码和解码系统300中使用的设备的示图。
参照图3，文本图像编码和解码系统300可包括编码设备310和解码设备360。编码设备可包括扫描仪320、匹配单元330、编码器340和控制器350。解码设备360可包括解码单元361和打印单元362。文本图像编码和解码系统300可包括通过线390(例如，电路、有线网络或无线网络)在编码设备310和解码设备360之间发送和接收编码数据的发送单元370和380。
扫描仪320可包括这样的扫描单元，该扫描单元向文档发射光，接收从文档反射的光，并且从接收的光产生与扫描的图像相应的输入信号，作为输入图像(或图像数据)。传统扫描仪可用作扫描仪320。
匹配单元330可包括分解器331、第一比较器(包括子比较器332和另一子比较器333)、第二比较器334和字典335(例如作为字典的存储参考字符的存储器)。
分解器331将输入信号(或扫描图像)分解为表示三个不同区域(例如，文本区域、中间色区域和一般区域)的二元图像(binary image)信号(二值图像信号)。这里，分解器331可包括将文本区域划分或分割为一个或多个条纹的划分器，并且还可包括从每个条纹(或条纹图像)提取一个或多个符号的提取器。每个条纹可以是以光栅顺序扫描的测试区域的一部分以提取连通域作为符号。
控制器350控制匹配单元330计算在文本图像的符号与符号字典的参考符号之间的第一距离，并且根据第一距离和第一参考确定该符号是否与参考符号匹配，并且如果根据第一距离和第一参考该符号不与参考符号匹配，则计算符号之一与参考符号之间的第二距离，并且根据第二距离和第二参考确定该符号是否与参考符号匹配。控制器350可计算第一距离和第二距离。第一参考和第二参考可被存储在控制单元350或匹配单元330中。
子比较器332将第一距离与子参考比较，另一子比较器将第一距离与另一子参考比较。
第二比较器334将第二距离与第二参考比较以确定该符号是否与参考符号匹配。
控制器350控制扫描仪320，控制匹配单元330来确定符号与参考符号匹配的时候，并且拒绝或接受该符号和参考符号之间的匹配，控制编码器340对匹配单元330的输出信号编码，并且控制发送单元370通过线390将编码信号发送给外部装置或解码设备360。
解码单元361接收包括编码符号的编码信号以根据关于各个符号和字典的信息形成条纹图像。
解码单元361可接收与各个条纹图像相应的编码符号以及关于符号和字典的信息。
解码单元361可接收关于参考符号的索引信息和关于各个条纹中的符号的位置信息以根据接收的信息再现带有条纹的图像。
解码单元361可输出从其解码的数据，并且打印单元362可在打印介质上打印包括形成的包括符号的条纹的输出数据。解码单元361可通过电路、有线网络或无线网络将解码的数据或文本图像数据输出给外部装置。打印单元362可以是喷墨打印单元、激光束打印单元，其中，喷墨打印单元使用一个或多个具有一个或多个墨水管口的喷墨头在打印介质上喷射墨滴，激光束打印单元使用激光束形成潜像并且使用显影剂(例如，墨粉)显现潜像。
根据本实施例，可在文本图像编码和解码系统300中使用的设备可包括：匹配单元330，用于根据符号和参考符号之间的至少两个不同距离以及至少两个不同参考值确定输入图像数据的符号和字典的参考符号是否匹配。
根据本实施例，可在文本图像编码和解码系统300中使用的设备可包括：匹配单元330，根据使用第一距离和第一参考的粗略运算确定输入图像数据的符号和字典的参考符号是否匹配，并且当在粗略运算中输入图像数据的符号和字典的参考符号不匹配时，根据使用第二距离和第二参考的精细运算确定输入图像数据的符号和字典的参考符号是否匹配。
根据本实施例，文本图像编码和解码系统300可包括：编码设备310，计算文本图像的符号与符号字典的参考符号之间的第一距离，根据第一距离和第一参考确定该符号是否与参考符号匹配，并且如果根据第一距离和第一参考该符号与参考符号不匹配，则计算符号之一与参考符号之间的第二距离，并且根据第二距离和第二参考确定该符号是否与参考符号匹配，从而根据使用第一和第二距离与第一和第二参考的确定产生编码信号。
文本图像编码和解码系统300可还包括：解码设备360，接收根据使用第一和第二距离与第一和第二参考的确定编码的编码信号，并且对接收的信号解码以再现文本图像。
文本图像编码和解码系统300可还包括：打印单元362，根据解码的信号在打印介质上打印图像作为文本图像。
图4是示出根据本发明总体发明构思的实施例的文本图像编码和解码系统的匹配方法的流程图。
参照图3和图4，在操作410，例如按照参考线或矩心来排列从页提取的符号和字典的参考符号，从而从排列的符号和参考符号产生误码图案(errormap)。在操作420，通过计算设置在误码图案中的像素的总数来计算XOR距离(dXOR)。随后，根据操作420的输出，筛选法确定是否需要计算这两个符号之间的WXOR度量。
如果这两个符号之间的XOR距离大于预定阈值T1，则在操作440无需进一步考虑而拒绝匹配。如果该距离小于阈值的一半(也就是T1/2)，则接受匹配，并且认为这两个符号相似并且算法结束。然而，当在操作450距离小于T1而大于T1/2时，则在操作460计算这两个符号之间的WXOR运算并且获得新的距离dWXOR，并且在操作480估算WXOR距离。当WXOR距离小于预定阈值T2时，则在操作492接受匹配，否则在操作491拒绝匹配。对于每一距离度量，在不影响以上方法的分类处理的结果的情况下，尽可能确定并选择合适的阈值。
图5是示出在图3的文本图像编码和解码系统中使用的测试图像的示图。二值图像被用作如图5所示的测试图像。使用三种不同类型的度量(例如XOR、WXOR和PWXOR)来对二值图像编码。
图像具有以下特征：
尺寸：1566×2122
分辨率：192dpi
大小：407KByte
全部是原始字符(clean character)
无变形
包含1639个符号
图6是示出传统图像编码和解码系统和图3的文本图像编码和解码系统的压缩比的示图，图7是在传统图像编码和解码系统中需要的符号匹配的平均数和图3的文本图像编码和解码系统中需要的符号匹配的平均数的曲线图的示图。
参照图6，本实施例的PWXOR在压缩比与从WXOR获得的压缩比类似且远高于从XOR获得的压缩比的情况下，提供比WXOR和XOR更快的算法。
参照图7，显示出在相同质量级别在速度和压缩比方面，三个匹配度量(XOR、WXOR和PWXOR)的比较。
图7比较从页(文本图像)提取的每一符号需要的符号匹配的平均数。需要更大的字典来将每一新的符号与更大数量的符号进行比较。因此，JBIG2编码的计算时间与符号字典的大小直接相关。如图7所示，对于每一符号，XOR和WXOR度量分别需要平均176个匹配运算和平均131个匹配运算，而对于每一符号，PWXOR仅需要129个XOR运算和14个WXOR运算。
根据本实施例，该设备可扩展到使用匹配度量的序列，d1、d2、…、dn，计算di需要的计算量要比计算di+1的计算量小很多。
图8是示出根据本发明总体发明构思的实施例的文本图像编码和解码系统的匹配方法的流程图。参照图3、图4和图8，图8的操作与图4的操作类似。因此，将省略对类似操作的详细描述。
在操作820，计算距离di，并且在操作830，将距离di与阈值T11进行比较。Ti2、Ti1(Ti2＜Ti1)是距离di将与之进行比较的阈值。当在操作830不满足阈值T11时，在操作840，无需进一步的计算而拒绝匹配。当在操作830满足阈值T11时，在操作850，将距离di与阈值T12进一步进行比较。当满足阈值T12时，在操作S870，无需进一步的计算而接受匹配。
当不满足阈值T12时，在操作860，计算第二距离d2。在操作880，第二距离d2与阈值T21进行比较。当不满足阈值T21时，在操作881拒绝匹配。当满足阈值T21时，在操作890，将距离d2与阈值T22进一步进行比较。当满足阈值T22时，在操作893，接受匹配。当不满足阈值T22时，分别在操作894和操作895计算第三距离d3和第n距离dn。在操作896，将第三距离d3或第n距离dn与第n阈值Tn1进行比较。当第n距离dn小于第n阈值Tn1时，在操作892，接受匹配。
当第n距离dn不小于第n阈值Tn1时，在操作891拒绝匹配。也就是，满足第一条件，并且不满足第二条件，那么应用下一更复杂的度量di+1。这种递归预先筛选处理减小总计算量，同时几乎实现了计算量最大的度量dn的精确度。
如上所述，根据本实施例，文本图像编码和解码系统的方法包括：计算文本图像的符号与符号字典的参考符号之间的第一距离，根据第一距离和第一参考确定该符号是否与参考符号匹配，如果根据第一距离和第一参考该符号与参考符号匹配，则计算符号之一与参考符号之间的第二距离，并且根据第二距离和第二参考确定该符号与参考符号是否匹配。
如上所述，根据本实施例，文本图像编码和解码系统的方法包括：根据符号和参考符号之间的至少两个不同距离以及至少两个不同参考值确定输入图像数据的符号与字典的参考符号是否匹配。
如上所述，根据本实施例，可在文本图像编码和解码系统使用的设备包括：根据使用第一距离和第一参考的粗略运算确定输入图像数据的符号与字典的参考符号是否匹配，并且当在粗略运算中输入图像数据的符号与字典的参考符号不匹配时，根据使用第二距离和第二参考的精细运算确定输入图像数据的符号与字典的参考符号是否匹配。
根据本实施例，组合两个度量，也就是两种度量中最快的一种用作计算更复杂度量的筛选方法。因此，本实施例减小承担的模版匹配运算的次数，同时提高了质量/比特率。
本发明总体发明构思还可实现为计算机可读记录介质上的程序的计算机可读代码。计算机可读记录介质是可存储其后可由计算机系统读取的数据的任何数据存储装置。计算机可读记录介质的例子包括：只读存储器(ROM)、随机存取存储器(RAM)、CD-ROM、磁带、软盘、光学数据存储装置以及载波(例如，通过互联网的数据传输)。计算机可读记录介质也可分布于网络连接的计算机系统上，从而以分布式方式存储和执行计算机可读代码。另外，可由本发明总体发明构思所属的技术领域的编程人员容易地解释实现本发明总体发明构思的功能程序、代码和代码段。
如上所述，本发明总体发明构思提供一种匹配二元图像的新方法。由于文本图像包含许多重复文本字符，从而在字符级别是高冗余的，因此，文本图像是特殊类型的二元图像。诸如JBIG2的文本图像压缩方法通过基于模式匹配技术对文本进行编码来利用这种冗余。在基于模式匹配的编码系统中，并不是对输入图像的所有字符位图(称为符号)进行逐像素编码，而是编码器首先从所有符号中选择代表性的符号子集，并且将它们作为字典发送。
用于比较两个符号的距离度量是获得快速且精确压缩算法从而引起高压缩比的关键。本发明将两种现有的距离度量(异或(XOR)和加权异或(WXOR))组合来形成测量距离的新方法，这种新方法减小计算时间，同时维持相同的质量和压缩比。具体地讲，我们的算法使用XOR度量以预先筛选WXOR度量，从而维持XOR度量的速度以及WXOR度量的质量/压缩比。本发明(称为PWXOR)用于使用模式匹配和替换(PM&S)的任何编码方法，这是因为本发明减小了匹配处理的高成本，同时提高了质量/比特比；这里我们将JBIG2用作使用PWXOR方法的示例性应用。
尽管已经显示和描述了本发明总体发明构思的一些实施例，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离本发明总体发明构思的原理和精神的情况下，可以对这些实施例进行改变，本发明总体发明构思的范围定义在权利要求及其等同物中。

Claims (39)

1、一种在文本图像编码和解码系统中使用的设备，包括：
匹配单元，计算文本图像的符号与符号字典的参考符号之间的第一距离，根据第一距离和第一参考确定所述符号是否与所述参考符号匹配，如果根据第一距离和第一参考所述符号与参考符号匹配，则计算符号之一与所述参考符号之间的第二距离，并且根据第二距离和第二参考确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
2、如权利要求1所述的设备，其中，匹配单元包括：
第一比较器，比较第一距离和第一参考以确定所述符号是否与所述参考符号匹配；和
第二比较器，比较第二距离和第二参考以确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
3、如权利要求2所述的设备，其中，当根据第一比较器的比较，所述符号与所述参考符号不匹配时，创建新的参考符号以与所述符号相应，并将所述新的参考符号存储在符号字典中。
4、如权利要求3所述的设备，其中，匹配单元根据第二比较器的比较确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
5、如权利要求4所述的设备，其中，当根据第二比较器的比较，所述符号与所述参考符号不匹配时，创建新的参考符号以与所述符号相应，并将所述新的参考符号存储在符号字典中。
6、如权利要求2所述的设备，其中：
第一参考包括第一子参考和第二子参考；
第一比较器包括第一子比较器和第二子比较器，第一子比较器将第一距离与第一子参考进行比较，第二子比较器将第一距离与第二子参考进行比较；和
匹配单元根据第一子比较器和第二子比较器的比较确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
7、如权利要求6所述的设备，其中，第二参考与第一子参考和第二子参考不同。
8、如权利要求6所述的设备，其中，当根据第一子比较器和第二子比较器的比较，所述符号与所述参考符号不匹配时，创建新的参考符号以与所述符号相应，并将所述新的参考符号存储在符号字典中。
9、如权利要求8所述的设备，其中，匹配单元根据第二比较器的比较确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
10、如权利要求6所述的设备，还包括：
编码单元，当根据第一子比较器和第二子比较器以及第二比较器的比较，所述符号与所述参考符号匹配时，根据关于所述参考符号的信息和文本图像的符号的位置对所述符号编码。
11、如权利要求1所述的设备，还包括：
分解器，分解图像数据以提取具有包括所述符号的一个或多个符号的文本图像；和
编码器，根据关于所述参考符号的信息和文本图像中的符号的位置对所述符号编码。
12、如权利要求11所述的设备，还包括：
扫描仪，扫描对象以产生作为图像数据的扫描图像。
13、如权利要求1所述的设备，还包括：
控制器，当根据第一距离和第二距离以及第一参考和第二参考所述符号与所述参考符号不匹配时，控制符号字典创建新的参考符号。
14、如权利要求1所述的设备，其中，第一距离包括XOR距离。
15、如权利要求1所述的设备，其中，第二距离包括WXOR距离。
16、如权利要求1所述的设备，其中，第二参考具有小于第一参考的值。
17、如权利要求1所述的设备，其中：
第一距离包括XOR距离；
第二距离包括WXOR距离；和
匹配单元将XOR距离与第一参考比较以确定是使用所述参考符号代表所述符号还是将所述符号创建为新的参考符号。
18、一种文本图像编码和解码系统的方法，包括：
计算文本图像的符号与符号字典的参考符号之间的第一距离；
根据第一距离和第一参考确定所述符号是否与所述参考符号匹配；
如果根据第一距离和第一参考，所述符号与所述参考符号匹配，则计算符号之一与所述参考符号之间的第二距离；和
根据第二距离和第二参考确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
19、如权利要求18所述的方法，其中，确定所述符号是否与参考符号匹配的步骤包括：
在第一比较器中比较第一距离和第一参考以确定所述符号是否与所述参考符号匹配；和
在第二比较器中比较第二距离和第二参考以确定所述符号是否与参考符号匹配。
20、如权利要求19所述的方法，还包括：
当根据第一比较器的比较所述符号与所述参考符号不匹配时，创建新的参考符号以与所述符号相应，并将创建的参考符号存储在符号字典中。
21、如权利要求19所述的方法，其中，比较第二距离和第二参考的步骤包括：
根据第二比较器的比较确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
22、如权利要求21所述的方法，还包括：
当根据第二比较器的比较所述符号与参考符号不匹配时，创建新的参考符号以与所述符号相应，并将创建的参考符号存储在符号字典中。
23、如权利要求19所述的方法，其中：
第一参考包括第一子参考和第二子参考；
第一比较器包括第一子比较器和第二子比较器，第一子比较器将第一距离与第一子参考进行比较，第二子比较器将第一距离与第二子参考进行比较；和
确定所述符号是否与所述参考符号匹配的步骤包括：根据第一子比较器和第二子比较器的比较确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
24、如权利要求23所述的方法，其中，第二参考与第一子参考和第二子参考不同。
25、如权利要求23所述的方法，还包括：
当根据第一子比较器和第二子比较器的比较，所述符号与所述参考符号不匹配时，创建新的参考符号以与所述符号相应，并将创建的新的参考符号存储在符号字典中。
26、如权利要求25所述的方法，还包括：根据第二比较器的比较确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
27、如权利要求26所述的方法，还包括：
当根据第一子比较器和第二子比较器以及第二比较器的比较所述符号与所述参考符号匹配时，根据关于所述参考符号的信息和文本图像的符号的位置对所述符号编码。
28、如权利要求18所述的方法，还包括：
分解图像数据以提取具有包括所述符号的一个或多个符号的文本图像；和
根据关于所述参考符号的信息和文本图像中的符号的位置对所述符号编码。
29、如权利要求28所述的方法，还包括：
扫描对象以产生作为图像数据的扫描图像。
30、如权利要求18所述的方法，还包括：
当根据第一距离和第二距离以及第一参考和第二参考所述符号与所述参考符号不匹配时，控制符号字典创建新的参考符号。
31、如权利要求18所述的方法，其中，第一距离包括XOR距离。
32、如权利要求18所述的方法，其中，第二距离包括WXOR距离。
33、如权利要求18所述的方法，其中，第二参考具有小于第一参考的值。
34、如权利要求18所述的方法，其中：
第一距离包括XOR距离；
第二距离包括WXOR距离；和
确定所述符号是否与所述参考符号匹配的步骤包括：将XOR距离与第一参考比较并且将WXOR距离与第二参考比较以确定是使用所述参考符号代表所述符号还是将所述符号创建为新的参考符号。
35、一种包含执行在文本图像编码和解码系统中的方法的程序的计算机可读代码的计算机可读介质，该方法包括：
计算文本图像的符号与符号字典的参考符号之间的第一距离；
根据第一距离和第一参考确定所述符号是否与所述参考符号匹配；
如果根据第一距离和第一参考所述符号与所述参考符号匹配，则计算符号之一与所述参考符号之间的第二距离；和
根据第二距离和第二参考确定所述符号是否与所述参考符号匹配。
36、一种在文本图像编码和解码系统中使用的设备，包括：
匹配单元，根据输入图像数据的符号和字典的参考符号之间的至少两个不同距离以及至少两个不同参考值确定所述符号与所述参考符号是否匹配。
37、一种在文本图像编码和解码系统中使用的设备，包括：
匹配单元，根据使用第一距离和第一参考的粗略运算确定输入图像数据的符号和字典的参考符号是否匹配，并且当在粗略运算中输入图像数据的符号和字典的参考符号匹配时，根据使用第二距离和第二参考的精细运算确定输入图像数据的符号和字典的参考符号是否匹配。
38、一种文本图像编码和解码系统，包括：
编码设备，计算文本图像的符号与符号字典的参考符号之间的第一距离，根据第一距离和第一参考确定该符号与参考符号是否匹配，并且如果根据第一距离和第一参考该符号与参考符号匹配，则计算符号之一与参考符号之间的第二距离，并且根据第二距离和第二参考确定该符号与参考符号是否匹配，从而根据使用第一和第二距离与第一和第二参考的确定产生编码信号；和
解码设备，接收根据使用第一和第二距离与第一和第二参考的确定编码的信号，并且对接收的信号解码以再现文本图像。
39、一种文本图像编码和解码系统的方法，该方法包括：
计算文本图像的符号与符号字典的参考符号之间的第一距离，以根据第一距离和第一参考确定该符号与参考符号是否匹配；
如果根据第一距离和第一参考该符号与参考符号匹配，则计算符号之一与参考符号之间的第二距离；
根据第二距离和第二参考确定该符号与参考符号是否匹配，从而根据使用第一和第二距离与第一和第二参考的确定产生编码的信号；
对根据使用第一和第二距离与第一和第二参考的确定编码的信号解码以再现文本图像。
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