CN101415118A - 编码方法及系统 - Google Patents

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Abstract

一种编码方法，其以预定压缩率一次处理编码图像数据，该图像数据包含一系列区块。其中该区块被分为第一组及第二组。在可得位长度及预定贷出位长度的总和内编码在该第一组的区块，其中该可得位长度是依据该预定压缩率及该剩下位长度计算。在该可得位长度内编码在该第二组区块。当该目前位长度大于该可得位长度时，更新贷出位长度。当该目前区块为该第一组中且该目前位长度不大于该可得位长度时，更新该剩下位长度。当该目前区块位于该第二组，该贷出位长度为正且该剩下位长度大于预定临界值时，更新该剩下位长度及该贷出位长度。

Description

编码方法及系统
技术领域
本发明是有关于数据压缩，特别是有关图像数据编码的装置和方法。
背景技术
数字图像应用的快速发展，包括小规模出版业、多媒体、视频会议、及高清晰度电视(HDTV)等，增加了对于有效率且标准化的图像压缩技术的需要。若没有图像压缩，则图像的传输所耗用的频宽可能是许多应用无法支持的。因此，压缩图像的方法已成为许多研究发表的主题。图像压缩方法将由2次元像素阵列的图像转换为一序列的位，并通过传输联机传送之。每一个像素表示该图像在特定位置的强度。该传输联机可以为一般的电话线。
考虑一图像，其包含照片的灰阶显示，分辨率为1000×1000线。每一个像素通常包含8位，其是用以编码该照片上一个对应点的可能的256个强度阶层。因此，若没有压缩，则该照片的传输必须要在通讯联机上传送8兆位。一般的电话线每秒可以传送约9600位；因此上述照片的传送会耗费10分钟以上。这样的传输时间是无法接受的。
因此，需要有图像压缩系统来减少传送时间。就本领域技术人员而言，应该也可知图像压缩系统也可以应用图像储存系统中，以减少储存图像时需要的存储器空间。
但是，在一个固定的压缩系统中，因为固定的压缩率，该图像数据的一个区域可能会被扭曲。尤其是，因为不同的区域内容，在同一个图像数据中的不同区域的实际压缩率是不同的。有均匀内容的区域的实际压缩率较高，而另一方面，有复杂内容的区域的实际压缩率较低。为了达到最佳的压缩质量，编码器可以在先处理的均匀区域保留一些位，并将这些保留的位用在稍后的复杂区域的编码。虽是如此，为了一致及简单起见，通常采用一次性编码(one-pass coding)进行编码处理。使用一次性编码，则图像数据通过编码器一次，且处理内容时是使用固定的压缩率。因此，当在复杂区域之前先处理均匀区域时，就没有保留的位可以用于将该复杂区域编码，且该复杂区域编码将使用固定压缩率。因此，可能会造成该图像数据的该复杂区域的扭曲。
发明内容
本发明提供一种编码方法，其以预定压缩率一次处理编码图像数据，该图像数据包含一系列区块。其中该区块被分为第一组及第二组，且该第一组之后为该第二组。一个目前区块为该区块中的一者，该被编码的目前区块包含目前位长度。在编码开始时，贷出位长度及剩下位长度均为0。该编码方法包括下列步骤。在可得位长度及预定贷出位长度的总和内编码在该第一组的区块，其中该可得位长度是依据该预定压缩率及该剩下位长度计算。在该可得位长度内编码在该第二组的区块。当该目前区块位于该第一组中且该目前位长度大于该可得位长度时，在编码该目前区块之后，依据该目前位长度及该可得位长度，更新该贷出位长度。当该目前区块为该第一组中且该目前位长度不大于该可得位长度时，更新该剩下位长度。当该目前区块为该第二组时，更新该剩下位长度。当该目前区块位于该第二组，该贷出位长度为正且该剩下位长度大于预定临界值时，在对该剩下位长度执行计算之后，依据补偿位长度调整该剩下位长度，并依据该补偿位长度调整该贷出位长度。
本发明还提供一种编码方法，其将包含一系列区块的图像数据编码。其中该区块被分为第一组及第二组，且该第一组之后为该第二组。第一区块为该第一组中的一者，且第二区块为该第二组中的一者。每个该区块包含依据预定压缩率的可得编码位长度(k+left_len)，该编码方法包括下列步骤。决定该第一区块的第一可允许位长度。其中该第一可允许位长度的最大位长度较该可得编码位长度大第一预定位长度(k/8)。编码该第一区块，并通过从该编码的第一区块的位长度减去该可得编码位长度，以记录贷出位长度，或通过从该可得编码位长度减去该编码的第一区块的位长度，以记录剩下位长度。决定该第二区块的第二可允许位长度。其中该第二可允许位长度的最大位长度等于该可得编码位长度(k+left_len)。当该贷出位长度为正，且该剩下位长度大于第二预定位长度(k/4)时，编码该第二区块，并更新该剩下位长度。
本发明亦提供一种编码系统，其将包含一系列区块的图像数据编码。其中该区块被分为第一组及第二组，且该第一组之后为该第二组。第一区块为该第一组中的一者，且第二区块为该第二组中的一者。每个该区块包含依据预定压缩率的可得编码位长度(k+left_len)，该编码系统包括输入单元、编码器及输出单元。该输入单元接收该区块。该编码器决定该第一区块的第一可允许位长度，并编码该第一区块，并通过从该编码的第一区块的位长度减去该可得编码位长度，以记录贷出位长度，或通过从该可得编码位长度减去该编码的第一区块的位长度，以记录剩下位长度，决定该第二区块的第二可允许位长度，当该贷出位长度为正，且该剩下位长度大于第二预定位长度(k/4)时，编码该第二区块，并更新该剩下位长度，其中该第一可允许位长度的最大位长度较该可得编码位长度大第一预定位长度(k/8)，且该第二可允许位长度的最大位长度等于该可得编码位长度(k+left_len)。该输出单元输出该编码结果为位串流。
为让本发明的上述和其它目的、特征、和优点能更明显易懂，下文特举出较佳实施例，并配合所附图式，作详细说明如下。
附图说明
图1显示依据本发明实施例的编码装置的示意图。
图2显示依据本发明实施例的编码方法的流程图。
[主要元件标号说明]
编码装置～100；
输入单元～103；
编码器～105；
输出单元～107。
具体实施方式
图1显示依据本发明实施例的编码装置的示意图。编码装置100包含输入单元103、编码器105、输出单元107。编码装置100以预定压缩率一次处理(one pass)编码图像数据IMG。图像数据IMG包含一系列区块。而编码装置100依序接收这些区块。该区块被分为2组，亦即，第一组及第二组。依据本实施例，该第一组的区块为该区块的四分之一，而该第二组中的区块为该区块剩下的四分之三。
输入单元103接收这一系列区块。编码器105在可得位长度及预定贷出位长度的总和内编码该第一组的区块，其中该编码数据的最大长度是限制为低于该可得位长度及该预定贷出位长度的总和。该可得位长度是依据该预定压缩率及剩下位长度left_len计算。因为该剩下位长度在编码每一区块之后被更新，所以该可得位长度是针对每一个区块而被调整。依据本实施例，该可得位长度为该剩下位长度left_len及依据该预定压缩率计算的内定位长度k的总和。依据本实施例，该预定贷出位长度为k/8。在编码开始时，该剩下位长度left_len及贷出位长度lend_len均为0。编码器105在该可得位长度left_len+k之内编码该第二组中的区块。
针对每一个区块，目前区块B为由编码装置100接收的该序列的区块中的一者，而目前位长度cur_len为该编码的目前区块B的数据长度。在将目前区块B编码之后，当该目前区块B位于该第一组中且该目前位长度大于该可得位长度时，编码器105依据该目前位长度cur_len及该可得位长度left_len+k，更新该贷出位长度lend_len。需注意，只有当目前区块B位于该第一组，则该目前位长度才会比该可得位长度长。依据本实施例，贷出位长度lend_len的更新是依据目前位长度cur_len及该可得位长度left_len+k的差，其为：当目前区块B位于该第一组中，且cur_len>left_len+k，则贷出位长度lend_len＝lend_len+cur_len-(left_len+k)。否则，当该目前区块B为该第一组中且该目前位长度cur_len不大于该可得位长度left_len+k时，编码器105更新该剩下位长度left_len。依据本实施例，当该目前区块B为该第一组中，且cur_len≤left_len+k时，剩下位长度的更新是依据该可得位长度left_len+k及该目前位长度cur_len的差。而且，当该目前区块B位于该第二组时，编码器150更新该剩下位长度left_len。需注意该目前位长度必须小于该可得位长度。依据本实施例，剩下位长度的更新是依据该可得位长度left_len+k及该目前位长度cur_len的差，其为：left_len＝(left_len+k)-cur_len。
而且，当该目前区块位于该第二组时，当该贷出位长度lend_len为正，且该剩下位长度left_len大于第二预定临界值时，编码器150在更新该剩下位长度之后，依据补偿位长度调整该剩下位长度。依据本实施例，该预定临界值为k/4，且该剩下位长度的调整是通过减去该补偿位长度而为之。该补偿位长度是依据该贷出位长度计算。当该贷出位长度lend_len大于预定数值时，该补偿位长度决定为该预定数值。依据本实施例，该预定数值为k/8。因此，依据本实施例，当lend_len>k/8时，该剩下位长度left_len改变为left_len＝left_len-k/8。否则，当该贷出位长度lend_len不大于该预定数值时，该补偿位长度决定为该贷出位长度lend_len。因此，依据本实施例，当lend_len≤k/8时，该剩下位长度left_len调整为left_len＝left_len-lend_bit。继之，在调整剩下位长度之后，编码器150依据该补偿位长度，调整该贷出位长度lend_len。该贷出位长度lend_bit的调整是通过减去该补偿位长度而为之。因此，依据本实施例，当lend_len>k/8，该贷出位长度lend_len调整为lend_len＝lend_len-k/8，并当lend_len≤k/8时，调整为lend_len＝0。需注意，该预定临界值大于该预定数值。最后，输出单元107输出该编码结果为位串流。
图2显示依据本发明实施例的编码方法的流程图。由编码装置100接收目前区块(S1)。在编码开始时，该剩下位长度及该贷出位长度均为0。首先，判断该目前区块为于该第一组中或该第二组中(S2)。当该目前区块位于该第一组中，则由编码器105将该目前区块编码为k+left_len+k/8之内(S3)。在将该第一组中的该目前区块编码之后，判断该目前位长度cur_len是否大于该可得位长度left_len+k(S4)。当cur_len>left_len+k时，则该贷出位长度更新为lend_len＝lend_len+cur_len-(left_len+k)(S5)。否则，当cur_len≤left_len+k时，该剩下位长度更新为left_len＝(left_len+k)-cur_len(S6)。
若该目前区块位于该第二组时，将该目前区块编码为k+left_len之内(S7)。继之，因为当该目前区块位于该第二组时，该目前位长度不会大于该可得位长度该剩下位长度更新为left_len＝(left_len+k)-cur_len(S8)。继之，判断该贷出位长度lend_len是否为正，且该剩下位长度left_len是否大于该预定临界值k/4(S9)。当lend_len>0且left_len>k/4，判断该贷出位长度lend_len是否大于该预定数值k/8(S10)。当left_len>k/8时，该补偿位长度决定为该预定数值k/8，且该剩下位长度调整为left_len＝left_len-k/8。该贷出位长度随之被调整为lend_len＝lend_len-k/8(S11)。否则，该补偿位长度决定为该贷出位长度，且该剩下位长度调整为left_len＝left_len-lend_len。该贷出位长度并随之被调整为lend_len＝0(S12)。当lend_len≤0或left_len≤k/4时，不更新也不调整位长度。在该目前区块被编码且该位长度被更新之后，由编码装置100接收下一个区块，并重复执行上述的编码程序直到该序列的区块都被编码为止(S13及S14)。
因此，上述的编码装置及方法可以在编码不同区块时提供可调整的位长度。当一开始就遇到复杂区域时，上述的编码装置及方法可以增加用以编码该复杂区域的该位长度，并基于将后续的均匀区域编码的平均，以较短的位长度减少该位率。因此而避免了在该复杂区域发生扭曲。
本发明所提出的方法及系统，或者其中某些部分，可能以计算机程序(计算机指令)的方式加以实现，此计算机程序(计算机指令)可能建置于储存媒体中，如软盘(floppy diskettes)、光盘(CD-ROMS)、硬盘(hard drives)、固件(firmware)或其它任何机器可辨读的储存媒体中。当前述的计算机程序(计算机指令)经由如计算机等机器加载并执行时，此加载计算机程序(计算机指令)的机器即转换为用以实现本发明的装置。再者，本发明所揭示的方法及系统可以计算机程序(计算机指令)的方式进行传输，传输媒体如电线(electrical wire)、电缆(cable)、光纤(fiber optics)、以及其它任何可进行传输的传输媒体或无线传输(wireless communication)。当前述传输的计算机程序(计算机指令)经由如计算机等机器加载并执行时，此加载计算机程序(计算机指令)的机器即转换为用以实现本发明的装置。又再者，本发明所揭示的方法及系统可以计算机程序(计算机指令)的型态应用于通用目的(general-purpose)处理器中，当前述应用于通用目的处理器的计算机程序(计算机指令)与该处理器相结合时，即提供用以实现本发明的装置，其功能相当于具有特定功能的逻辑电路(logic circuits)。
虽然本发明已以较佳实施例揭露如上，然其并非用以限定本发明，任何本领域技术人员，在不脱离本发明的精神和范围内，当可作些许的更动与润饰，因此本发明的保护范围当视所附的权利要求范围所界定者为准。

Claims (20)

1.一种编码方法，其以预定压缩率一次处理编码图像数据，该图像数据包含一系列区块，其中该区块被分为第一组及第二组，且该第一组之后为该第二组，一个目前区块为该区块中的一者，该被编码的目前区块包含目前位长度，且在编码开始时，贷出位长度及剩下位长度均为0，该编码方法包括：
在可得位长度及预定贷出位长度的总和内编码在该第一组的区块，其中该可得位长度是依据该预定压缩率及该剩下位长度计算；
在该可得位长度内编码在该第二组区块；
当该目前区块位于该第一组中且该目前位长度大于该可得位长度时，在编码该目前区块之后，依据该目前位长度及该可得位长度，更新该贷出位长度；
当该目前区块为该第一组中且该目前位长度不大于该可得位长度时，更新该剩下位长度；
当该目前区块为该第二组时，更新该剩下位长度；以及
当该目前区块位于该第二组，该贷出位长度为正且该剩下位长度大于预定临界值时，在对该剩下位长度执行计算之后，依据补偿位长度调整该剩下位长度，并依据该补偿位长度调整该贷出位长度。
2.根据权利要求1所述的编码方法，其中该可得位长度为该剩下位长度及依据该预定压缩率计算的内定位长度的总和。
3.根据权利要求1所述的编码方法，其中该贷出位长度的更新是依据该目前位长度及该可得位长度的差。
4.根据权利要求1所述的编码方法，其中该剩下位长度的更新是依据该可得位长度及该目前位长度的差。
5.根据权利要求1所述的编码方法，其中该补偿位长度是依据该贷出位长度计算。
6.根据权利要求5所述的编码方法，当该贷出位长度大于预定数值时，该补偿位长度决定为该预定数值。
7.根据权利要求5所述的编码方法，当该贷出位长度不大于预定数值时，该补偿位长度决定为该贷出位长度。
8.根据权利要求1所述的编码方法，其中该剩下位长度的调整是通过减去该补偿位长度而为之，其中该贷出位长度的调整是通过减去该补偿位长度而为之。
9.根据权利要求1所述的编码方法，其中该第一组的该区块为该区块的第一个四分之一，而该第二组中的该区块为该区块剩下的四分之三。
10.根据权利要求1所述的编码方法，其中该预定临界值大于该预定数值。
11.一种编码方法，其将包含一系列区块的图像数据编码，其中该区块被分为第一组及第二组，且该第一组之后为该第二组，第一区块为该第一组中的一者，且第二区块为该第二组中的一者，每个该区块包含依据预定压缩率的可得编码位长度(k+left_len)，该编码方法包括：
决定该第一区块的第一可允许位长度，其中该第一可允许位长度的最大位长度较该可得编码位长度大第一预定位长度(k/8)；
编码该第一区块，并通过从该编码的第一区块的位长度减去该可得编码位长度，以记录贷出位长度，或通过从该可得编码位长度减去该编码的第一区块的位长度，以记录剩下位长度；
决定该第二区块的第二可允许位长度，其中该第二可允许位长度的最大位长度等于该可得编码位长度(k+left_len)；以及
当该贷出位长度为正，且该剩下位长度大于第二预定位长度(k/4)时，编码该第二区块，并更新该剩下位长度。
12.根据权利要求11所述的编码方法，其中该可得位长度为该剩下位长度及依据该预定压缩率计算的内定位长度的总和。
13.根据权利要求11所述的编码方法，其中该剩下位长度是依据补偿位长度而更新。
14.根据权利要求13所述的编码方法，其中该补偿位长度是依据该贷出位长度计算。
15.根据权利要求14所述的编码方法，当该贷出位长度大于预定数值时，该补偿位长度决定为该预定数值。
16.根据权利要求14所述的编码方法，当该贷出位长度不大于预定数值时，该补偿位长度决定为该贷出位长度。
17.根据权利要求11所述的编码方法，其中该剩下位长度的调整是通过减去该补偿位长度而为之。
18.根据权利要求11所述的编码方法，其中该第一组的该区块为该区块的第一个四分之一，而该第二组中的该区块为该区块剩下的四分之三。
19.根据权利要求11所述的编码方法，其中该预定临界值大于该预定数值。
20.一种编码系统，其将包含一系列区块的图像数据编码，其中该区块被分为第一组及第二组，且该第一组之后为该第二组，第一区块为该第一组中的一者，且第二区块为该第二组中的一者，每个该区块包含依据预定压缩率的可得编码位长度(k+left_len)，该编码系统包括：
输入单元，其接收该区块；
编码器，其决定该第一区块的第一可允许位长度，并编码该第一区块，并通过从该编码的第一区块的位长度减去该可得编码位长度，以记录贷出位长度，或通过从该可得编码位长度减去该编码的第一区块的位长度，以记录剩下位长度，决定该第二区块的第二可允许位长度，当该贷出位长度为正，且该剩下位长度大于第二预定位长度(k/4)时，编码该第二区块，并更新该剩下位长度，其中该第一可允许位长度的最大位长度较该可得编码位长度大第一预定位长度(k/8)，且该第二可允许位长度的最大位长度等于该可得编码位长度(k+left_len)；以及
输出单元，其输出该编码结果为位串流。
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