CN102238379A

CN102238379A - 影像档案的处理方法

Info

Publication number: CN102238379A
Application number: CN2010101672281A
Authority: CN
Inventors: 潘佳河; 林伯荣; 陈水淋; 邓延枰; 洪国峻
Original assignee: Altek Corp
Current assignee: Altek Corp
Priority date: 2010-04-27
Filing date: 2010-04-27
Publication date: 2011-11-09
Anticipated expiration: 2030-04-27
Also published as: CN102238379B

Abstract

本发明公开一种影像档案的处理方法，用以处理影像的影像档案，其中影像划分成多个影像块，并以至少一列的影像块依序将影像定义成多个影像排。影像档案的处理方法包括：提供影像的影像档案，其中影像档案包括比特流以及可交换影像档案数据；依据一展开范围，读取可交换影像档案数据的影像排指标；以及依据读取到的影像排指标以及对应于展开范围的影像排的非差值型直流系数，将比特流中对应展开范围所涵盖的影像排的片段解码，以得到影像排。

Description

影像档案的处理方法

技术领域

本发明涉及一种影像档案的处理方法，特别是关于一种将影像档案部分解码的方法。

背景技术

在现今的日常生活中，各种取代传统模拟技术的数字化产品已非常普及，数字相机便是一个很好的例子。数字相机利用光感测器撷取影像并转换为数字信号后，以电子图档的格式将撷取的影像储存成影像档案。目前最广泛的影像档案格式之一为静态影像压缩标准(Joint Photographic Experts Group，JPEG)，且JPEG格式的影像档案已使用于绝大多数的数字相机或其他数字化产品。

而撷取影像之后，使用者常会检阅被储存于数字相机中的影像档案。但是不论存在数字相机中的影像具有多高的解析度，使用者都只能通过小尺寸的显示屏幕检视被缩小影像。因此当使用者想要仔细检视影像内的部分范围时，会将影像放大，以检视部分的影像的细节。

但即使只需将影像的部分范围放大并呈现给使用者，最直接的处理方式需将整个影像档案解码回全解析度(full resolution)后，再显示使用者指定的部分影像。这种做法需要预备有能够容纳全解析度的影像的存储器，因此会耗费大量的存储器容量、存储器读写频宽以及解码影像时的运算量。且随着时代进步，影像的解析度增长快速，更加重了解码时的负担。

为了减少所需的存储器容量，可考虑仅将影像内的部分范围解码并显示给使用者。相关技术例如可参见美国专利公告第7,480,418号。相较于原始的档案，公知的做法会因额外负担(overhead)而增加影像档案的大小，并且影响数据压缩比。再者，处理过的影像档案并无法适用于现有而通用的解码器(例如JPEG解码器)，而丧失了绝大的流通性。

发明内容

由上述可知，本发明提供一种影像档案的处理方法，借以解决公知技术中无法仅将影像内的部分范围解码或处理影像档案的方法具有耗费大量的存储器容量、存储器读写频宽以及解码影像时的运算量，额外负担过重和/或无法适用于现有的解码器等问题。

本发明所公开的影像档案的处理方法，用以根据一展开范围将影像内的部分范围解码，进而显示展开范围圈选到的部分影像。

首先，提供一影像的一影像档案。其中，此影像划分成多个影像块(imageblock)，并以至少一列的影像块依序将影像定义成多个影像排(band)。而影像档案包括一比特流(bit stream)以及一可交换影像档案(ExchangeableImage File，EXIF)数据。且影像档案可为一静态影像压缩标准(JointPhotographic Experts Group，JPEG)格式。

比特流可以以一霍夫曼编码(Huffman coding)方式表示影像。比特流具有分别对应影像的影像排的多个片段，以及分别位于这些片段之后的多个再启动标记(Restart Marker，RSTm，RM)。而再启动标记的值可以是0xFFD0至0xFFD7之一。其中每一个片段具有一非差值型直流系数(non-differentialform DC，非差值型DC系数)，且非差值型DC系数对应于片段所对应的影像排的第一个影像块。

可交换影像档案数据包括多个影像排指标(band indicator)；影像排指标分别对应影像排，且每一个影像排指标用以指示对应的影像排所对应的片段位于比特流中的位置。此外，可交换影像档案数据另可包括影像被撷取时的一拍摄参数。而拍摄参数则可为一相机型号、一焦距、一拍摄时间、一曝光时间(exposure time)、一光圈值(f-number)、一感光度(photosensitivity)或是一测光模式(metering)。

接着影像档案的处理方法包括：依据用以选择影像的局部区块的展开范围，读取至少一影像排指标；以及依据读取到的影像排指标以及展开范围涵盖的影像排所对应的非差值型DC系数，将比特流中对应展开范围所涵盖的至少一个影像排的至少一个片段解码，以得到至少一个影像排。

而影像档案的处理方法另可包括：显示影像中对应解码的影像排中展开范围的部分影像。

上述的影像排指标可记录对应片段的一片段长度，或是对应的片段在比特流中的一片段起始位置。且影像排指标的相对地址或绝对地址的长度可相同或遵循固定格式，以减少解码的难度而增进处理影像档案的速度。

此外，为了使影像档案能够普遍地适用于现有的解码器(decoder)，可将每8个连续的影像排定义为一大影像排，并将对应的每8个连续的片段定义为一大片段。其中每一个大片段中的这些片段的再启动标记的值可依序为0xFFD0、0xFFD1、0xFFD2、0xFFD3、0xFFD4、0xFFD5、0xFFD6以及0xFFD7。

综上所述，根据本发明的影像档案的处理方法可仅将展开范围涵盖的影像排对应的比特流的片段解码。因此，根据本发明的影像档案的处理方法并不需将整张影像都解码回全解析度，而大量节省下解码时所需的存储器容量、存储器读写频宽以及运算量。在根据本发明的影像档案的处理方法中，影像档案将影像排指标写在EXIF数据附加于JPEG档案中，而比特流的部分仍符合JPEG规范，因此可相容于现有的JPEG解码器。并且，相较于公知的做法，在根据本发明的影像档案的处理方法中，在EXIF数据中增加的影像排指标所造成的额外负担(overhead)非常小，因此影像档案可具有优秀的数据压缩比。

附图说明

图1为根据本发明一实施范例的影像档案的示意图；

图2为根据本发明一实施范例的影像的示意图；

图3为根据本发明一实施范例的比特流的示意图；

图4为根据本发明一实施范例的可交换影像档案数据的示意图；

图5为根据本发明一实施范例的影像档案的处理方法的流程图；以及

图6为根据本发明一实施范例的展开范围的示意图。

其中，附图标记

20 影像档案

30 比特流

32 片段

38 再启动标记

39 非差值型直流(DC)系数

40 可交换影像档案(EXIF)数据

42 影像排指标

50 影像

52，52a，52b，52c，52d影像排

54 最小编码单元(MCU)

56 影像块

58 展开范围

具体实施方式

根据本发明的影像档案的处理方法用以根据一展开范围(亦可称为兴趣窗，window ofinterest，WOI)将影像内的部分范围解码，进而显示展开范围圈选到的部分影像。影像档案的处理方法可处理一影像的一影像档案。此影像档案的处理方法可依据展开范围，并仅将部分的影像档案解码以得到在展开范围内的部分影像。部分的影像档案指单一影像档案中的一部分。

图1为根据本发明一实施范例的影像档案的示意图。

参照图1，影像档案20包括一比特流(bit stream)30以及一可交换影像档案(Exchangeable Image File，EXIF)数据40。影像档案20可为一静态影像压缩标准(Joint Photographic Experts Group，JPEG)格式，但是本发明并不仅限于静态影像压缩标准，凡可实现本目的的影像档案20应皆涵盖之。。

图2以及图3分别为根据本发明一实施范例的影像的示意图以及比特流的示意图。

请参照图2以及图3，影像50被划分成多个连续的影像块(image block)56，并且以至少一列的影像块56依序将影像50定义成多个影像排(band)52。也就是说，影像排52包括至少一列的影像块56。举例来说，在编码时，可以一个或多个影像块56作为一最小编码单元(minimum coded unit，MCU)54，并且以一列的MCU 54依序将影像50定义成多个影像排52。其中，影像块56的大小例如可以是8×8像素(pixel)。

比特流30可以以一霍夫曼编码(Huffman coding)方式表示影像50。影像50可用色差色彩空间(YC_bC_rcolor space)的方式表示。其中，YC_bC_r色彩空间的Y、C_B以及C_r分别代表影像50中一个像素的亮度(Luminance，亦称为明度)、蓝色色度(Chrominance，亦称为彩度或饱和度)以及红色色度。而每一个MCU 54可用色差色彩空间表示成至少一数据单元(data unit)。以MCU 54为单位对影像50取样及编码的方式有很多种。常见的取样方式例如有“4:4:4”、“4:2:2”、“4:2:0”或是“4:1:1”。举例来说，“4:2:0”的取样方式代表一个MCU 54中包括4个影像块56，且一个MCU 54以4个影像块56的亮度与影像块56之间的蓝色色度与红色色度的6个数据单元表示。

在JPEG影像标准中，每一个压缩后的数据单元可用一影像直流系数(DCcoefficient，DC系数)以及63个影像交流系数(AC coefficient，AC系数)来表示。比特流30可包括经霍夫曼编码后的数据单元的影像DC系数以及影像AC系数。在比特流30中的影像DC系数可以是以非差值型(non-differential)或是差值型(differential)。非差值型的影像DC系数代表这个DC系数的值是完整而独立的，而差值型的影像DC系数记录这一个数据单元与上一个数据单元的影像DC系数的差异。

因此，当比特流30中是以差值型的影像DC系数来表示数据单元时，相较于以非差值型的影像DC系数来表示，比特流30可具有较少的比特(bit)数，进而能减少整个比特流30的长度。但在进行解码而欲得知一个差值型的影像DC系数所代表的完整的值时，便需往比特流30的起始端找到离此影像DC系数最近的一个非差值型的影像DC系数，以利用最近的非差值型的影像DC系数来得到代表此差值型的影像DC系数的完整的值。举例来说，可将距离欲解码的差值型的影像DC系数最近的非差值型的影像DC系数与欲解码的差值型的影像DC系数之间所有的差值型的影像DC系数累计。

比特流30具有分别对应影像50的影像排52的多个片段32，而片段32包括对应的影像排52中所有编码过的数据单元。比特流30并具有分别位在这些片段32之后的多个再启动标记(Restart Marker，RSTm，或称为RM)38，而再启动标记38的值可以是0xFFD0至0xFFD7之一。

比特流30中的每一个片段32的起始处具有一非差值型DC系数39，也就是一个非差值型的影像DC系数，且非差值型DC系数39对应于片段32所对应的影像排52的第一个影像块56。更详细地说，非差值型DC系数39为片段32所对应的影像排52的第一个MCU 54中，代表明度、蓝色色度以及红色色度数据单元的影像DC系数，其为非差值型的影像DC系数。

且于JPEG规范之中，每一个再启动标记38之后都会接续非差值型DC系数39，因此影像档案20符合JPEG规范，而能被一般现有的JPEG解码器(decoder)以传统的方式展开回全解析度(full resolution)的影像50。

请参照图4，其为根据本发明一实施范例的可交换影像档案数据的示意图。影像档案20的EXIF数据40包括多个影像排指标(band indicator)42。影像排指标42分别对应影像排52，且每一个影像排指标42用以指示对应的影像排52所对应的片段32位于比特流30中的位置。其中影像排指标42可以记录对应的片段32的一片段长度，或是对应的片段32在比特流30中的一片段起始位置。也就是说，影像排指标42能以记录绝对地址或是相对地址的方式来将对应的影像排52进行定址。全部的影像排指标42的相对地址或绝对地址的长度可相同或遵循固定格式，以减少解码的难度而增进处理影像档案20的速度。

然而影像档案20中，影像排指标42亦可采用同时混合使用绝对地址或相对地址的方式将对应的影像排52进行定址。只要以比特映像(bitmap)等方式记录，或遵循预先约定好的方式如绝对地址与相对地址固定交错方式，就可以知道接下来的影像排指标42是采用绝对地址或是相对地址。故影像排指标42的相对地址或绝对地址的长度亦可不同，例如采用相对地址时长度可较短。而比特映像亦可与影像排指标42一同被存放于EXIF数据40之中。

此外，EXIF数据40另可包括影像50被撷取时的一拍摄参数。而拍摄参数则可为一相机型号、一焦距、一拍摄时间、一曝光时间(exposure time)、一光圈值(f-number)、一感光度(photosensitivity)或是一测光模式(metering)。

请参照图5与图6，其分别为根据本发明一实施范例的影像档案的处理方法的流程图，以及展开范围的示意图。接下来通过图5与图6详细说明本发明提供的影像档案的处理方法处理上述的影像档案20的步骤。而影像档案的处理方法可依据展开范围58将部分的比特流30解码以得到在展开范围58内的部分影像。

首先，提供如上述的影像50的压缩影像档案20(步骤S100)，及被框选的展开范围58。其中展开范围58可以由使用者指定，且展开范围58涵盖至少一个影像排52。接着依据展开范围58，在EXIF数据40中读取与被展开范围58涵盖的影像排52对应的影像排指标42(步骤S110)。在影像档案的处理方法中，会先依据展开范围58确认展开范围58涵盖到影像50中的哪一个或哪些影像排52。例如在图6中，影像50包含影像排52a、52b、52c以及52d，其中展开范围58涵盖影像排52b以及52c。因此在步骤S110中，对应于影像排52b以及52c的影像排指标42会被读取，以得到影像排52b以及52c对应的片段32在比特流30中的位置。

当影像排指标42中记录的是对应的片段32在比特流30中的片段起始位置时，读取对应于影像排52b以及52c的影像排指标42即可直接得知影像排52b以及52c对应的片段32在比特流30中的绝对位置。而当影像排指标42中记录的是对应的片段32的片段长度(可视之为对应的片段32在比特流30之中的相对位置)时，亦需读取对应影像排52b的影像排指标42之前的所有影像排指标42并将其加总，以得到影像排52b以及52c对应的片段32在比特流30中的绝对位置。也就是说，通过影像排指标42，可以得知对应的片段32的内容在比特流30之中是由哪一个比特开始记录的。

再来，依据读取到的影像排指标42以及展开范围58涵盖的影像排52，将比特流30中对应展开范围58所涵盖的至少一个影像排52的至少一个片段32解码，以得到至少一个影像排52的部分影像(步骤S120)。

依据读取到的影像排指标42可找到其对应的片段32，由于能够直接由展开范围58涵盖的影像排52对应的片段32进行运算，因此在步骤S120中进行解码时，比特流30中展开范围58对应的片段32之前的所有片段32都不需被解码。

解码时得到展开范围58对应的片段32的起始处的非差值型DC系数39后，便可依据非差值型DC系数39将展开范围58对应的片段32解码。例如假设在展开范围58对应的片段32中，除了非差值型DC系数39之外所有的数据单元都使用差值型的影像DC系数以及其他影像AC系数。则只要将欲解码的数据单元的影像DC系数与非差值型DC系数39之间所有的影像DC系数累加起来，便可得到与解码的数据单元的差值型的影像DC系数所代表的完整的值，并用以将此数据单元解码。因此，整个比特流30之中只有与展开范围58对应的片段32被解码，以获得展开范围58涵盖的影像排52。

此外，影像档案的处理方法另可包括：显示影像中对应解码的影像排52中的展开范围58的部分影像。也就是说，可仅将影像排52中被展开范围58框选的部分影像显示给使用者检阅。

然而部分现有的解码器只能辨识出第一次出现的再启动标记38的值为0xFFD0。为了使影像档案的处理方法能够普遍地适用于现有的解码器，可将连续8个影像排52定义为一大影像排，并将对应的每8个连续的片段32定义为一大片段。更佳的是，每一个大片段中的这些片段32的再启动标记38的值依序为0xFFD0、0xFFD1、0xFFD2、0xFFD3、0xFFD4、0xFFD5、0xFFD6以及0xFFD7。如此一来，以大影像排为单位便可避免部分弹性不足的现有解码器只能辨认值为0xFFD0的再启动标记38的问题。

综上所述，根据本发明的影像档案的处理方法读取写于EXIF数据中的影像排指标，并可仅将展开范围涵盖的影像排对应的比特流的片段解码。因此，根据本发明的影像档案的处理方法不需将整张影像都解码回全解析度，而可大量节省下解码时所需的存储器容量、存储器读写频宽以及运算量，进而大幅提升将影像部分解码所需的时间，亦减少完成此影像处理所需的成本。再者，在根据本发明的影像档案的处理方法中，影像档案系将影像排指标写在EXIF数据附加于JPEG档案中，而比特流的部分符合JPEG规范。因此本发明所提供的影像档案可相容于现有的JPEG解码器，而保留其广大的可流通性。且相较于公知的做法，根据本发明的影像档案的处理方法，在EXIF数据中增加的影像排指标所造成的额外负担(overhead)非常小，因此影像档案的数据压缩比仍可维持。

当然，本发明还可有其他多种实施例，在不背离本发明精神及其实质的情况下，熟悉本领域的技术人员可根据本发明作出各种相应的改变和变形，但这些相应的改变和变形都应属于本发明所附的权利要求的保护范围。

Claims

1.一种影像档案的处理方法，其特征在于，包括：

提供一影像的一影像档案，该影像划分成多个影像块，以至少一列的这些影像块依序将该影像定义成多个影像排，其中该影像档案包括：

一比特流，表示该影像，该比特流具有分别对应这些影像排的多个片段，以及分别位于这些片段之后的多个再启动标记；以及

一可交换影像档案数据，包括多个影像排指标，这些影像排指标分别对应这些影像排，且每一该影像排指标用以指示对应的该影像排所对应的该片段位于该比特流中的位置；

依据用以选择该影像的局部区块的一展开范围，读取至少一该影像排指标；以及

依据读取到的该影像排指标以及该展开范围涵盖的该影像排所对应的一非差值型直流系数，将该比特流中对应该展开范围所涵盖的至少一该影像排的至少一该片段解码，以得到至少一该影像排。

2.根据权利要求1所述的影像档案的处理方法，其特征在于，另包括：

显示该影像中对应解码的该影像排中的该展开范围的部分影像。

3.根据权利要求1所述的影像档案的处理方法，其特征在于，该影像排指标记录对应的该片段的一片段长度。

4.根据权利要求1所述的影像档案的处理方法，其特征在于，该影像排指标记录对应的该片段在该比特流中的一片段起始位置。

5.根据权利要求1所述的影像档案的处理方法，其特征在于，每8个连续的这些影像排定义为一大影像排，对应的每8个连续的这些片段定义为一大片段。

6.根据权利要求5所述的影像档案的处理方法，其特征在于，每一该大片段中的这些片段的这些再启动标记的值依序为0xFFD0、0xFFD1、0xFFD2、0xFFD3、0xFFD4、0xFFD5、0xFFD6以及0xFFD7。

7.根据权利要求1所述的影像档案的处理方法，其特征在于，该可交换影像档案数据另包括该影像被撷取时的一拍摄参数。

8.根据权利要求7所述的影像档案的处理方法，其特征在于，该拍摄参数为一相机型号、一焦距、一拍摄时间、一曝光时间、一光圈值、一感光值或是一测光模式。

9.根据权利要求1所述的影像档案的处理方法，其特征在于，这些影像排指标的相对地址或绝对地址的长度相同。