CN102469306A - 图像压缩的方法 - Google Patents

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张庆彦
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Abstract

一种图像压缩的方法，适用于将图像以固定压缩倍率进行压缩，其中图像具有原始数据。该方法包括：接收预定长度的原始数据做为压缩单元；将压缩单元压缩成已压缩比特流，已压缩比特流的总长度不大于目标比特流长度；当已压缩比特流的总长度小于目标比特流长度时，附加填充码于已压缩比特流之后，以使已压缩比特流加上填充码的比特流长度等于目标比特流长度；以及重复上述所有步骤，直至将原始数据压缩成图像比特流，其中图像比特流包括所有已压缩比特流及分别附加于已压缩比特流之后的填充码。本发明能够确保图像比特流的大小。且填充码使已压缩比特流在图像比特流中整齐排列，故图像比特流中的每一个已压缩比特流都能轻易被选定、存取以及解压缩。

Description

图像压缩的方法
技术领域
本发明涉及一种图像压缩的方法，特别涉及一种用于数字图像的原始数据(raw data)的固定压缩倍率图像压缩的方法。
背景技术
使用者能使用数码相机或摄影机等撷取图像或视频信号，并得到可直接播放观赏的图像/视频信号输出文件。然而数码相机等装置最初由传感器(sensor)所能得到的数据为原始数据(raw data)，原始数据尚须经过图像处理装置进行许多的处理才能提供给使用者观赏。
但是图像的原始数据通常需要占用很大的储存空间，因此例如Pextax、Nikon或是Canon都有推出数码单眼相机(Digital Single Lens Reflex Camera，常简称为DSLR)将图像的原始数据做压缩，以节省储存空间以及读取时间。但是现有压缩原始数据的技术大多采用无失真压缩(lossless compression)或是非视觉性失真压缩(not visible lossy compression)，而这些方法都难以事先预知控制压缩后的文件大小。此类压缩方式能够节省的空间并不一定，只能在实际压缩完后确认省下了多少储存空间。换句话说，现有的压缩方法只能压多少省多少，而无法得到固定压缩倍率的结果。
就记忆体空间而言，现有的压缩方法因无法事先得知压缩倍率或维持固定压缩倍率，所以在记忆体上就还是要维持最大的空间，因此就记忆体大小而言并没有任何的改善。
发明内容
为了解决上述问题，本发明的目的在于提供一种图像压缩的方法。图像压缩的方法适用于将一图像以固定的一压缩倍率进行压缩，其中图像具有一原始数据(raw data)。
图像压缩的方法包括：接收一预定长度的原始数据做为一压缩单元(compression unit)；将压缩单元压缩成一已压缩比特流，已压缩比特流的总长度不大于一目标比特流长度；当已压缩比特流的总长度小于目标比特流长度时，附加一填充码(dummy bits)于已压缩比特流之后，以使已压缩比特流加上填充码的比特流长度等于目标比特流长度；以及重复上述所有步骤，直至将原始数据压缩成一图像比特流，其中图像比特流包括所有已压缩比特流以及分别附加于已压缩比特流之后的填充码。
其中目标比特流长度可以是压缩倍率与压缩单元的比特流长度的乘积。而填充码可以是所有的位的值都相同，也可以是附加的已压缩比特流的一验证码，或是用以辨识编码结束的特殊文件头(header)。
根据本发明的不同实施范例，压缩单元可以是一压缩窗(window)、一图列(line)、一或多图像排(band)或是一整张图(frame)。
当压缩单元是图列时，上述“将压缩单元压缩成一已压缩比特流，已压缩比特流的总长度不大于一目标比特流长度”的步骤可以包括：以压缩窗分割图列；依序将每一压缩窗压缩成一子比特流；以及将对应于图列的这些子比特流作为已压缩比特流。
当压缩单元是图像排时，上述“将压缩单元压缩成已压缩比特流，已压缩比特流的总长度不大于目标比特流长度”的步骤则可以包括：以压缩窗分割图像排；依序将每一压缩窗压缩成一子比特流；以及将对应于图像排的这些子比特流作为已压缩比特流。
综上所述，本发明的功效在于，图像压缩的方法能够确保图像比特流的大小。且填充码使得已压缩比特流在图像比特流中整齐排列，故图像比特流中的每一个已压缩比特流都能轻易地被选定、存取以及解压缩。
以下结合附图和具体实施例对本发明进行详细描述，但不作为对本发明的限定。
附图说明
图1为根据本发明一实施范例的图像压缩的方法的流程图；
图2为根据本发明一实施范例的图像压缩的方法所适用的编译码器的示意图；
图3为根据本发明一实施范例的压缩单元的示意图；
图4A为根据本发明一实施范例的图像比特流的示意图；
图4B为根据本发明另一实施范例的图像比特流的示意图；
图5A为根据本发明一实施范例的步骤S120的流程图；
图5B为根据本发明另一实施范例的步骤S120的流程图；以及
图6为根据本发明一实施范例的译码程序的示意图。
其中，附图标记
20 电子装置
22 传感器
24 压缩编译码器模块
241 编码器
242 译码器
26 记忆体总线
28 记忆体
30 原始数据
32 压缩单元
40 图像比特流
42 目标比特流长度
44 已压缩比特流
46 填充码
具体实施方式
以下在实施方式中详细叙述本发明的详细特征以及优点，其内容足以使任何本领域技术人员了解本发明的技术内容并据以实施，且根据本说明书所揭露的内容、权利要求范围及图式，任何本领域技术人员可轻易地理解本发明相关的目的及优点。
本发明提供一种图像压缩的方法，其可通过一电子装置执行。图像压缩的方法适用于将一图像以一压缩倍率进行压缩成一图像比特流(bit stream，或称为BitTorrent)，其中图像具有一原始数据(raw data)。
请参照图1以及图2，其分别为根据本发明一实施范例的图像压缩的方法的流程图以及适用的编译码器的示意图。由图2可以见悉，电子装置20包括一传感器(sensor)22、一压缩编译码器模块(codec module)24、一记忆体总线(memory bus)26以及一记忆体28。压缩编译码器模块24包括至少一编码器241或一译码器242之一，其中也可同时包括编码器241以及译码器242。
电子装置20可以是数码相机、附有照相功能的手机、附有照相功能的笔记型计算机或是图像撷取模块等能够以传感器22撷取图像的装置。而传感器22可以例如是电荷耦合装置(charge coupled device，CCD)或是互补金属氧化物半导体(complementary metal oxide semiconductor，CMOS)，用以产生图像的原始数据。
对于压缩编译码器模块24，首先由传感器22接收一预定长度的图像的原始数据做为一压缩单元(compression unit)(步骤S110)。请参照图3，其为根据本发明一实施范例的压缩单元的示意图。压缩单元32是为整个图像的原始数据30的一部分，例如可以是一图列(line)、一图像排(band)、一压缩窗(window)或是一整张图(frame)。于图3的实施范例的中图像被分为多个图列，每一个图列便是图像中一排像素，而每一个图列都被当作一个压缩单元32。图像排也为一种分割图像的单位，而一个图像排可包括至少一个图列。压缩窗一般而言包括一个图列中的部分连续像素，例如可以取一个图列中的连续8个、16个或24个像素作为一个压缩窗。
编码器241以固定压缩倍率将压缩单元32压缩成一已压缩比特流(步骤S120)，其中已压缩比特流的总长度不大于一目标比特流长度，以确保压缩得到的图像比特流能够达成预设的压缩倍率。编码器241可以利用常见压缩标准(如静态图像压缩标准，Joint photographic experts group，JPEG)重复尝试不同压缩参数，直至压缩至目标比特流长度为止；或是用自有压缩方法以进行压缩。根据本发明的一实施范例，目标比特流长度可以是压缩倍率与压缩单元32的比特流长度的乘积。
举例而言，当压缩单元32是包括8个像素的压缩窗，原始数据30中每一个像素使用8个位(bit)，且压缩倍率为1/2时，目标比特流长度为8×8×1/2＝32位。又例如当图像的原始数据30的比特流长度为80兆字节(megabyte，MB)而压缩倍率为1/2时，图像比特流的比特流长度就是80MB(乘号)1/2＝40MB。根据本发明的另一实施范例，编码器241仅需将压缩过的整个图像比特流保持在压缩倍率之下即可，并不需将每一个压缩比特流都保持在压缩倍率之下。
压缩编译码器模块24接收已压缩比特流，并判断已压缩比特流的总长度是否小于目标比特流长度(S130)。当已压缩比特流的总长度小于目标比特流长度时，压缩编译码器模块24于已压缩比特流之后附加一填充码，使得已压缩比特流加上填充码的比特流长度等于目标比特流长度(S140)。
请参照图4A以及图4B，其分别为根据本发明不同实施范例的图像比特流的示意图。图4A以及图4B的实施范例分别将一个图列以及包括两个图列的一个图像排作为压缩单位做处理。压缩编译码器模块24在不满目标比特流长度42的已压缩比特流44的后面补上填充码46，因此图像比特流40中每隔一个目标比特流长度42就是一个已压缩比特流44的起始点。压缩单元32中包括图像内容会影响到压缩出来的结果，例如对应于单纯的图像内容的已压缩比特流44的比特流长度会较平均值短。因此与每一个已压缩比特流44对应的填充码46的长度可能有所不同。
填充码46中可以所有的位的值都相同，例如全是0或者是全是1。填充码46也可以是附加的已压缩比特流44的一验证码，例如可以是相对应的已压缩比特流44的校验和(check sum)，或是用来辨识编码结束的特殊文件头(header)。
当已压缩比特流44的比特流长度与目标比特流长度42相同或是已补上适当的填充码46时，压缩编译码器模块24则判断是否已完成将整个原始数据30压缩成图像比特流40(S150)。若已将图像的原始数据30压缩完成则可结束图像压缩的方法。若否，则重复上述所有步骤S110到S150，直到将原始数据30压缩成完整的图像比特流40。其中完整的图像比特流40包括所有已压缩比特流44以及分别附加于这些已压缩比特流44的后的填充码46。
请参照图5A以及图5B，其分别为根据本发明不同实施范例的步骤S 120的流程图。根据本发明的一实施范例，当压缩单元32是一个图列时，步骤S120可包括：以压缩窗分割图列(步骤S121)；依序将每一压缩窗压缩成一子比特流(步骤S122)；以及将对应于图列的这些子比特流作为已压缩比特流44(步骤S123)。
根据本发明的另一实施范例，当压缩单元32是一个图像排时，步骤S120可包括：以压缩窗分割图像排(步骤S126)；依序将每一压缩窗压缩成一子比特流(步骤S127)；以及将对应于图像排的这些子比特流作为已压缩比特流44(步骤S128)。换句话说，编码器241可以每次将一个压缩窗的部分图像压缩成子比特流；压缩编译码器模块24再以包括多个压缩窗的压缩单元32(图列或是图像排)为单位写入填充码46。
压缩编译码器模块24还可包括至少一译码器242，译码器242执行一译码程序以将图像比特流40中的至少一个已压缩比特流44解压缩回其对应的压缩窗、图列或是图像排。请参照图6，其为根据本发明一实施范例的译码程序的流程图。
译码器242首先可以接收至少一目标索引(步骤S200)。每一个目标索引对应于一个已压缩比特流44，例如目标索引可以是每一个已压缩比特流44的编号。接着译码器242计算目标比特流长度42乘以目标索引的积作为一目标起始位置(步骤S210)，并由目标起始位置译码至少一个已压缩比特流44(步骤S220)。由于图像比特流40中每隔一个目标比特流长度42就是一个已压缩比特流44的起始点，因此译码器242可以随机存取(random access)图像比特流40中的任何一个已压缩比特流44，并将其解压缩。
综上所述，编码器已压缩倍率压缩图像的原始数据，而能确保压缩得到的图像比特流省下足够的储存空间与记忆体存取频宽。此外，通过附加填充码的技术，图像比特流中的每一个已压缩比特流都能轻易地被选定、存取以及解压缩。因此在仅需要将整个图像中的部分压缩单元解压缩时，并不需要将整个图像比特流解压缩，而是只要将与所需的压缩单元对应的已压缩比特流译码即可。
当然，本发明还可有其它多种实施例，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当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 (10)

1.一种图像压缩的方法，通过一电子装置执行下列步骤，适用于将一图像以一压缩倍率进行压缩，其中该图像具有一原始数据，其特征在于，该图像压缩的方法包括：
接收一预定长度的该原始数据做为一压缩单元；
将该压缩单元压缩成一已压缩比特流，该已压缩比特流的总长度不大于一目标比特流长度；
当该已压缩比特流的总长度小于该目标比特流长度时，附加一填充码于该已压缩比特流之后，以使该已压缩比特流加上该填充码的比特流长度等于该目标比特流长度；以及
重复上述所有步骤，直至将该原始数据压缩成一图像比特流，其中该图像比特流包括所有该些已压缩比特流以及分别附加于该些已压缩比特流之后的该些填充码。
2.根据权利要求1所述的图像压缩的方法，其特征在于，该目标比特流长度为该压缩倍率与该压缩单元的比特流长度的乘积。
3.根据权利要求1所述的图像压缩的方法，其特征在于，该压缩单元为一压缩窗。
4.根据权利要求1所述的图像压缩的方法，其特征在于，该压缩单元为一图列。
5.根据权利要求4所述的图像压缩的方法，其特征在于，该将该压缩单元压缩成一已压缩比特流，该已压缩比特流的总长度不大于一目标比特流长度的步骤包括：
以一压缩窗分割该图列；
依序将每一该压缩窗压缩成一子比特流；以及
将对应于该图列的该些子比特流作为该已压缩比特流。
6.根据权利要求1所述的图像压缩的方法，其特征在于，该压缩单元为一图像排。
7.根据权利要求6所述的图像压缩的方法，其特征在于，将该压缩单元压缩成一已压缩比特流，该已压缩比特流的总长度不大于一目标比特流长度的步骤包括：
以一压缩窗分割该图像排；
依序将每一该压缩窗压缩成一子比特流；以及
将对应于该图像排的该些子比特流作为该已压缩比特流。
8.根据权利要求1所述的图像压缩的方法，其特征在于，该填充码中所有的位的值都相同。
9.根据权利要求1所述的图像压缩的方法，其特征在于，该填充码为附加的该已压缩比特流的一验证码。
10.根据权利要求1所述的图像压缩的方法，其特征在于，该填充码为用以辨识编码结束的特殊文件头。
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