CN105323588A - 一种动态适应压缩参数的影像压缩系统 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种动态适应压缩参数的影像压缩系统，一纹路及历史分析装置侦测复数个历史的解码后像素的内容或分析一先前历史信息，进而产生一预测值及一现行历史信息。一预测值差值装置将一现行编码像素及所述预测值相减，用以产生一预测值差值。一比特率控制装置依据一最终位，适应压缩倍率，并输出一建议位。一映像装置连接至所述纹路及历史分析装置、所述预测值差值装置、及所述比特率控制装置，依据所述预测值差值、所述现行历史信息、及所述建议位，用以计算产生一索引。一编码装置将所述索引编码，以输出一比特流及所述最终位。

Description

一种动态适应压缩参数的影像压缩系统

技术领域

本发明涉及影像压缩技术领域，尤指一种动态适应压缩参数的影像压缩系统。

背景技术

随着电子科技及传输技术的快速进步，使得人们对于所浏览的影像质量的要求也越来越高。由于影像数据的大小一般都非常庞大，因此在使用它们之前，通常需要先将其压缩后，再将它们放到网络上传送，或是储存在硬盘里。影像压缩不但可以节省影像数据占用内存的空间，并且可以加速其传输时间，故影像压缩是目前非常热门的研究课题。

2003年3月，ITU-T/ISO正式公布了H.264视频压缩标准，由于其相比以往标准的出色的性能，被人们称为新一代视频编码标准。具体而言，相较于H.263或MPEG-4，在同样画质下，其数码率能降低一半左右，或者说在同样码率下，其峰值信噪比(PSNR)明显提高。

然而，在影像显示的应用领域，面板的分辨率已经渐渐的从最早的QCIF(QuarterCommonIntermediateFormat)提升到1/4全高清(QuarterHighDefinition,qHD)，甚至全高清(FullHD)或4K2K。面对这样的趋势，如果没有在前端搭配适当的压缩或其他技术，数据传输所导致的功率需求、传输带宽和传输频率速度都会无可避免地增加。

为了增加压缩效率，H.264视频压缩标准在帧间编码(intercoding)提出可变区块大小(variableblocksize)。于美国专利第5,021,891号公告中，其依据影像纹路变化的强弱来决定这次压缩所使用的16x16区块如何切割。然而，在硬件实现上，此种技术需要先并行测试多种不同的区块大小，并估计各个组合可能会花费的位数之后才会决定区块的分割方式。这样耗费的硬件成本太高且不适合实时压缩解压缩的硬件实现。因此，现有影像压缩系统实仍有改善的空间。

发明内容

本发明解决的技术问题在于提供一动态适应压缩参数的影像压缩系统，其利用先前压缩产生的历史信息来预测参数，无需要分析大区块的信息，可以节省运算并降低相关的数据流和时间延迟，而适合实时压缩/解压缩的应用。

本发明提供一种动态适应压缩参数的影像压缩系统，用以对一帧复数个像素进行编码，所述影像压缩系统包含：一暂存装置，用以暂存该帧的复数个像素，其中，所述复数个像素包含一现行编码像素(X)及复数个历史的解码后像素；一纹路及历史分析装置，连接至所述暂存装置，用以分析所述复数个历史的解码后像素的内容或一先前历史信息，计算并输出一预测值及一现行历史信息；一预测值差值装置，连接至所述纹路及历史分析装置，将所述现行编码像素及所述预测值相减，以产生并输出一预测值差值；一比特率控制装置，依据一最终位，适应压缩倍率，并输出一建议位；一映像装置，连接至所述纹路及历史分析装置、所述预测值差值装置、及所述比特率控制装置，依据所述预测值差值、所述现行历史信息、及所述建议位，用以输出一索引；以及一编码装置，连接至所述映像装置及所述比特率控制装置，将所述索引编码，进而输出一比特流及所述最终位。

本发明还提供一种动态适应压缩参数的影像压缩系统，其对一帧的复数个像素进行编码，所述影像压缩系统包含：一暂存装置，其暂存所述帧的所述复数个像素，所述复数个像素包含一现行编码像素、复数个历史的译码后像素及复数个未编码像素；一纹路及历史分析装置，连接至所述暂存装置，用以侦测所述复数个历史的解码后像素的内容或分析一先前历史信息，进而计算并输出一预测值及一现行历史信息；一预测值差值装置，连接至所述纹路及历史分析装置，用以将所述现行编码像素及所述预测值相减，进而产生并输出一预测值差值；一比特率控制装置，依据一最终位，适应压缩倍率，进而输出一建议位；一映像装置，连接至所述纹路及历史分析装置、所述预测值差值装置、及所述比特率控制装置，依据所述预测值差值、所述现行历史信息、及所述建议位，以计算并输出一索引；一编码装置，连接至所述映像装置及所述比特率控制装置，将所述索引编码，以输出一第一比特流；一平坦侦测装置，连接至所述暂存装置，依据所述现行编码像素及所述第一至第三未编码像素，用以计算所述现行编码像素的一平坦度及一平坦度指示讯号；一平坦区编码装置，连接至所述预测值差值装置，依据一默认的量化参数及所述预测值差值，以计算并输出一第二比特流；以及一多任务装置，连接至所述编码装置、所述平坦侦测装置、及所述平坦区编码装置，依据所述平坦度指示讯号，以选择第一比特流及所述第二比特流其特征在于的一作为所述多任务装置的输出。

附图说明

图1为本发明一种动态适应压缩参数的影像压缩系统的方块图。

图2为本发明纹路及历史分析装置的一实施例的示意图。

图3为本发明预测值选择模块的伪码的示意图。

图4为本发明纹路及历史分析装置另一实施例的示意图。

图5为本发明预测值选择模块的另一伪码的示意图。

图6为本发明比特率控制装置微量调整所述建议位的伪码的示意图。

图7为本发明所述映像模块的示意图。

图8为本发明一种动态适应压缩参数的影像压缩系统另一实施例的方块图。

图9为本发明决定区块大小的伪码的示意图。

图10为本发明一种动态适应压缩参数的影像压缩系统又一实施例的方块图。

图11为本发明平坦区编码装置的功能伪码的示意图。

图12为本发明多任务装置的输出比特流的示意图。

图13为本发明多任务装置的输出比特流的另一示意图。

【符号说明】

影像压缩系统100

暂存装置110纹路及历史分析装置120

预测值差值装置130比特率控制装置140

映像装置150编码装置160

最小值模块121最大值模块123

差值模块125均值模块127

量化参数模块151映像模块153

中位数模块210外插值模块220

众数模块230预测值选择模块240

第一边缘侦测模块410第二边缘侦测模块420

第三边缘侦测模块430预测值选择模块440

影像压缩系统800

平坦装置810映像装置820

取舍模块821

影像压缩系统1000

平坦侦测装置1010平坦区编码装置1020

多任务装置1030位计数计算装置1040

帧190区块191

像素192

具体实施方式

图1为本发明一种动态适应压缩参数的影像压缩系统100的方块图，其对一帧(frame)190的复数个像素192进行编码。所述帧(frame)具有复数个矩阵排列的区块(block)191，每一个区块可为16x16,16x8,8x16,8x8,8x4,4x8,4x4个矩阵排列的像素192。所述影像压缩系统100包含一暂存装置110、一纹路及历史分析装置120、一预测值差值装置130、一比特率控制装置140、一映像装置150、及一编码装置160。

所述暂存装置110，用以暂存所述帧190的所述复数个像素192，所述复数个像素192包含一现行编码像素(X)、复数个历史的译码后像素、及复数个未编码像素。其中，所述复数个历史的解码后像素包含第一至第七历史的解码后像素(y1-y7)，所述第一历史的译码后像素(y1)位于所述现行编码像素(X)的上方，所述第二历史的译码后像素(y2)位于所述现行编码像素(X)的左上方，所述第三历史的译码后像素(y3)位于所述现行编码像素(X)的左方，所述第四历史的译码后像素(y4)位于所述现行编码像素(X)的左方两个像素处，所述第五历史的译码后像素(y5)位于所述现行编码像素(X)的左方三个像素处，所述第六历史的译码后像素(y6)位于所述现行编码像素(X)的上一列左方两个像素处，以及所述第七历史的译码后像素(y7)位于所述现行编码像素(X)的上一列右方一个像素处。本发明所指历史的译码后像素系指帧(frame)中已经被编码后，再经译码的相关位置处的像素。此处使用历史的译码后像素，主要系让影像压缩系统100所使的数据与一接收端(图未示)的译码数据一致。

所述复数个未编码像素包含第一至第三未编码像素(x1-x3)。所述第一未编码像素(x1)位于所述现行编码像素(x)的右方一个像素处，所述第二未编码像素(x2)位于所述现行编码像素(x)的右方二个像素处，所述第三未编码像素(x3)位于所述现行编码像素(x)的右方三个像素处。

所述纹路及历史分析装置120连接至所述暂存装置110，以侦测所述复数个历史的解码后像素的内容或分析一先前历史信息，计算并输出一预测值(predict-value)及一现行历史信息(G_dif)。其中，所述现行历史信息(G_dif)代表复数个历史的译码后像素的影像的复杂度。

所述纹路及历史分析装置120包含一最小值模块121、一最大值模块123、一差值模块125及一均值模块127。所述最小值模块121连接至所述暂存装置110，以接收所述复数个历史的解码后像素，并输出所述复数个历史的解码后像素的一最小值。所述最大值模块123连接至所述暂存装置110，以接收所述复数个历史的解码后像素，并输出所述复数个历史的解码后像素的一最大值。所述差值模块125连接至所述最小值模块121及所述最大值模块123，计算所述最小值及所述最大值的差值，进而产生所述现行历史信息(G_dif)。所述均值模块127连接至所述最小值模块121及所述最大值模块123，用以计算所述最小值及所述最大值的均值，进而产生所述预测值(predict-value)。

于本实施例中，其系使用所述复数个历史的译码后像素中的所述第一至第四历史的解码后像素(y1,y2,y3,y4)。亦即所述最小值模块121连接至所述暂存装置110，以接收所述第一至第四历史的解码后像素(y1,y2,y3,y4)，并输出所述第一至第四历史的解码后像素(y1,y2,y3,y4)中的一最小值min。亦即，所述最小值min可用下列公式表示：

min＝Min(y1,y2,y3,y4)。

所述最大值模块123连接至所述暂存装置110，以接收所述第一至第四历史的解码后像素(y1,y2,y3,y4)，并输出所述第一至第四历史的解码后像素(y1,y2,y3,y4)中的一最大值max。亦即，所述最大值max可用下列公式表示：

max＝Max(y1,y2,y3,y4)。

所述差值模块125连接至所述最小值模块121及所述最大值模块123，以计算所述最小值min及所述最大值max的差值，进而产生所述现行历史信息(G_dif)。亦即，所述现行历史信息(G_dif)可用下列公式表示：

G_dif＝max-min。

所述均值模块127连接至所述最小值模块121及所述最大值模块123，以计算所述最小值min及所述最大值max的均值，而产生所述预测值(predict-value)。亦即，所述预测值(predict-value)可用下列公式表示：

predict-value＝(max+min)/2。

图2为本发明所述纹路及历史分析装置120另一实施例的示意图。所述纹路及历史分析装置120包含一最小值模块121、一最大值模块123、一差值模块125、一中位数模块(median)210、一外插值模块220、一众数模块(mode)230、及一预测值(predict-value)选择模块240。

所述最小值模块121、所述最大值模块123、所述差值模块125与前一实施例相同，其与图1的差别在于对所述第一至第五历史的解码后像素(y1,y2,y3,y4,y5)进行运算，亦即运算G_dif＝Max(y1,y2,y3,y4,y5)-Min(y1,y2,y3,y4,y5)，故不再赘述。所述中位数模块(median)210连接至所述暂存装置110，以接收所述复数个历史的解码后像素，并输出所述复数个历史的解码后像素的一中位数。所述外插值模块220连接至所述暂存装置110，以接收所述复数个历史的解码后像素，并输出所述复数个历史的解码后像素的一外插值。所述众数模块(mode)230连接至所述暂存装置110，以接收所述复数个历史的解码后像素，并输出所述复数个历史的解码后像素的一众数。所述预测值(predict-value)选择模块240连接至所述中位数模块(median)210、所述外插值模块220、及所述众数模块230，以由所述中位数、所述外插值、及所述众数之中选择一个作为所述预测值(predict-value)。

在本实施例中，其使用所述复数个历史的译码后像素中的所述第一至第五历史的解码后像素(y1,y2,y3,y4,y5)。亦即所述中位数模块(median)210连接至所述暂存装置110，以接收所述第一至第三历史的解码后像素(y1,y2,y3,y4,y5)，并输出所述第一至第五历史的解码后像素的一中位数median。

所述外插值模块220连接至所述暂存装置110，以接收所述第三至第五历史的解码后像素(y3,y4,y5)，并输出所述第三至第五历史的解码后像素的一外插值extrapolation。由于所述第三至第五历史像素(y3,y4,y5)与所述现行编码像素(x)位于同一条线，故使用所述第三至第五历史的译码后像素(y3,y4,y5)进行外插值运算。

所述众数模块(mode)230连接至所述暂存装置110，以接收所述第一至第五历史的解码后像素(y1,y2,y3,y4,y5)，并输出所述第一至第五历史的解码后像素的一众数mode。

所述预测值(predict-value)选择模块240连接至所述中位数模块(median)210、所述外插值模块220、及所述众数模块230，以由所述中位数median、所述外插值interpolation、及所述众数mode之中选择一个作为所述预测值(predict-value)。

图3为本发明所述预测值(predict-value)选择模块240的伪码的示意图。本领域普通技术人员可基于本发明公开的内容，使用Verilog或VHDL程序语言，将其转换为实际的硬件。如图3所示，当两倍所述第四历史的解码后像素(y4)减去所述第三历史的解码后像素(y3)及所述第五历史的解码后像素(y5)的值的绝对值小于一第一阈值Threshold1时，所述预测值选择模块240选择所述外插值extrapolation作为所述预测值(predict-value)。当两个所述第四历史的解码后像素(y4)减去所述第三历史的解码后像素(y3)及所述第五历史的解码后像素(y5)的值的绝对值小于一第一阈值Threshold1时，表示由所述第三历史的译码后像素(y3)、所述第四历史的解码后像素(y4)、至所述第五历史的解码后像素(y5)的变化呈线性变化、且变化量不大，故此时所述预测值选择模块240选择所述外插值extrapolation作为所述预测值(predict-value)。

当所述第一历史的解码后像素(y1)减去所述第二历史的解码后像素(y2)的绝对值、所述第二历史的解码后像素(y2)减去所述第三历史的解码后像素(y3)的绝对值、及所述第三历史的解码后像素(y3)减去所述第四历史的解码后像素(y4)的绝对值中的最大值系大于一第二阈值Threshold2时，所述预测值(predict-value)选择模块240选择所述众数mode为所述预测值(predict-value)。否则，所述预测值(predict-value)选择模块240选择所述中位数为所述预测值(predict-value)。

图4为本发明纹路及历史分析装置120又一实施例的示意图。所述纹路及历史分析装置120使用边缘(edge)来预测所述预测值(predict-value)。所述纹路及历史分析装置120包含包含复数个边缘侦测模块，用以产生复数个边缘值，从而预测所述预测值(predict-value)。所述纹路及历史分析装置120包含一最小值模块121、一最大值模块123、一差值模块125、一第一边缘侦测模块410、一第二边缘侦测模块420、一第三边缘侦测模块430、及一预测值(predict-value)选择模块440。

所述最小值模块121、所述最大值模块123、所述差值模块125与第一实施例相同，其与图1的差别在于对所述第一至第七历史的解码后像素(y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7)进行运算，亦即运算G_dif＝Max(y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7)-Min(y1,y2,y3,y4,y5,y6,y7)，故不再赘述。所述第一边缘侦测模块410连接至所述暂存装置110，以接收所述第二至第三历史的解码后像素(y2,y3)，计算所述第二历史的解码后像素(y2)与所述第三历史的解码后像素(y3)的差值的绝对值，并输出为一第一边缘值(e_v)。

所述第二边缘侦测模块420连接至所述暂存装置110，以接收所述第三及第六历史的解码后像素(y3,y6)，计算所述第六历史的解码后像素(y6)与所述第三历史的解码后像素(y3)的差值的绝对值，并输出为一第二边缘值(e1)。

所述第三边缘侦测模块430连接至所述暂存装置110，以接收所述第三及第一历史的解码后像素(y3,y1)，计算所述第一历史的解码后像素(y1)与所述第三历史的解码后像素(y3)的差值的绝对值，并输出为一第三边缘值(e2)。

所述预测值(predict-value)选择模块440连接至所述第一边缘侦测模块410、所述第二边缘侦测模块420、及所述第三边缘侦测模块430，依据所述第一边缘值(e_v)、所述第二边缘值(e1)、及所述第三边缘值(e2)，以由所述第二历史的解码后像素(y2)、所述第七历史的解码后像素(y7)、及所述第一历史的解码后像素(y1)之中选择一个作为所述预测值(predict-value)。

图5为本发明所述预测值(predict-value)选择模块440的伪码的示意图。如图5所示，当所述第二边缘值(e1)小于所述第一边缘值(e_v)且所述第二边缘值(e1)小于所述第三边缘值(e2)时，所述预测值(predict-value)选择模块440选择所述第二历史的解码后像素(y2)作为所述预测值(predict-value)。当所述第三边缘值(e2)小于所述第一边缘值(e_v)时，所述预测值(predict-value)选择模块选择所述第七历史的解码后像素(y7)为所述预测值(predict-value)，否则，所述预测值(predict-value)选择模块选择所述第一历史的解码后像素(y1)为所述预测值(predict-value)。

所述预测值差值装置130连接至所述纹路及历史分析装置120，将所述现行编码像素(X)及所述预测值(predict-value)相减，以产生并输出一预测值差值(dif)。

所述比特率控制装置140依据一最终位(final_bits)来适应压缩倍率，并输出一建议位(suggest_bits)。所述比特率控制装置140用来提供所述建议位(suggest_bits)给所述映像装置150，据以调整所述帧(frame)的各个区块(block)的压缩倍率，使总压缩倍率符合目标。

当所述帧(frame)的每个像素为红、绿、蓝(R,G,B)三色且每一颜色由8位表示，亦即每个像素为24位，且当一区块大小为4个像素且要使用两倍压缩时，则此时每个区块的目标位(bits_target)为48位，亦即bits_target＝24*4/2＝48bit。所述比特率控制装置140再利用所述最终位(final_bits)来微量调整所述建议位(suggest_bits)。图6为本发明所述比特率控制装置140微量调整所述建议位(suggest_bits)的伪码的示意图。当中，？为条件运算符(conditionaloperator)，d＝a？b:c，表示当a为真时，d为b，a不为真时，d为c。

再请参照图1，所述映像装置150连接至所述纹路及历史分析装置120、所述预测值差值装置130、及所述比特率控制装置140，依据所述预测值差值(dif)、所述现行历史信息(G_dif)、及所述建议位(suggest_bits)，以计算并输出一索引(index)。所述映像装置150包含一量化参数(QuantizationParameter,QP)模块151及一映像模块153。

所述量化参数(QP)模块151连接至所述纹路及历史分析装置120、及所述比特率控制装置140。所述量化参数(QP)模块151依据所述建议位(suggest_bits)及所述现行编码像素(x)所在的一区块的像素颜色数目以计算一位分布(bpc)，再依据所述现行历史信息(G_dif)及所述位分布(bpc)以计算一量化参数(QP)。

所述映像模块153连接至所述量化参数(QP)模块151，依据一最后预测值差值(dif_final)及所述量化参数(QP)，以计算所述索引(index)。其中，于本实施例中，所述最后预测值差值(dif_final)系为所述预测值差值(dif)。所述映像模块153系以下列公式表示：

index＝Map(dif_final)＝dif_final/S，

S＝1<<QP，

当中，index为所述索引(index)，dif_final为所述最后预测值差值(dif_final)，S为位1左移QP个位，QP为所述量化参数(QP)。亦即，当所述量化参数(QP)为2，则将1往左移2个位，故S为4(＝100b)。图7为本发明所述映像模块153的示意图，其中横坐标为所述最后预测值差值(dif_final)，纵坐标为所述索引(index)。

所述量化参数(QP)模块151为为所述建议位(suggest_bits)和所述现行历史信息(G_dif)的函数，而所述量化参数(QP)是其输出值。当所述帧(frame)的每个像素为红、绿、蓝(R,G,B)三色、区块大小为4个像素，所述区块的像素颜色数目(Num_value_in_Block)为12(＝3*4＝12)，所述位分布(bpc)系以下列公式表示：

bpc＝suggest_bits/Num_value_in_Block，

当中，bpc为所述位分布，suggest_bits为所述建议位，Num_value_in_Block为所述区块的像素颜色数目。

所述量化参数(QP)系以下列公式表示：

QP＝BitSize(G_dif+A)–bpc，

当中，G_dif为所述现行历史信息，bpc为所述位分布，A为一第一默认值，BitSize(k)为一位计算函数，以计算一非负整数k(unsignedinteger)所需的位数。例如：k为9(＝1001b)时，需用4个位表示，因此BitSize(k)为4。

于其他实施例中，所述量化参数(QP)采用以下列公式表示：

QP＝(bpc<4)？5:(G_dif>40)？4:G_dif/8，

当中，bpc为所述位分布，G_dif为所述现行历史信息，？为条件运算符(conditionaloperator)，d＝a？b:c，表示当a为真时，d为b，a不为真时，d为c。亦即，当所述位分布(bpc)小于4时，所述量化参数(QP)为5，当所述位分布(bpc)非小于4且所述现行历史信息(G_dif)大于40时，所述量化参数(QP)为4，否则，所述量化参数(QP)为所述现行历史信息(G_dif)除以8(G_dif/8)。

于其他实施例中，所述量化参数(QP)采用下列公式表示：

QP＝(bpc>4)？QP_old–1:(G_dif>40)？QP_old+1:QP_old，

QP＝clip(QP,min_QP,max_QP)，

当中，bpc为所述位分布，G_dif为所述现行历史信息，QP_old为一先前量化参数，min_QP为一第二默认值，max_QP为一第三默认值，？为条件运算符，亦即，当所述位分布(bpc)大于4时，所述量化参数(QP)为QP_old减去1，当所述位分布(bpc)非大于4且所述现行历史信息(G_dif)大于40时，所述量化参数(QP)为QP_old加1，否则，所述量化参数(QP)为QP_old。clip为一裁截运算，QP＝clip(QP,min_QP,max_QP)系表示，当QP的值在min_QP与max_QP之间时，QP的值维持不变，当QP的值大于max_QP时，QP的值为max_QP，当QP的值小于min_QP时，QP的值为min_QP。

所述编码装置160连接至所述映像装置150及所述比特率控制装置140，将所述索引(index)进行无损编码(loselesscoding)，以输出一比特流(bitstream,bs)及所述最终位(final_bits)。

在本发明另一实施例中，所述编码装置160的无损编码(loselesscoding)也可以藉由历史信息的分析来做动态分配。例如，当所述编码装置160使用GolombRiceEncoding进行无损编码(loselesscoding)时，若GolombRiceEncoding的映射公式x->(q,r)为x＝q*M+r，其中的参数M可以利用所述纹路及历史分析装置120所输出的复杂度来预测，当复数个历史的译码后像素的影像的复杂度大时，参数M为4，否则，参数M为2。其中，x代表GolombRiceEncoding的输入，在此为所述索引(index)，q、r会组成GolombRiceEncoding的输出，即为所述比特流(bs)。例如，q＝3,r＝2,M＝2,则bs输出为q个0,1,r的Mbit编码(000110)

在本发明又一实施例中，所述编码装置160使用固定长度编码(Fixed-Lengthencoding)进行无损编码(loselesscoding)时，固定长度编码(Fixed-Lengthencoding)所需的位个数，可以使用所述比特率控制装置140输出的所述建议位(suggest_bits)来预测。

图8为本发明一种动态适应压缩参数的影像压缩系统800另一实施例的方块图，其对一帧(frame)的复数个像素进行编码。所述影像压缩系统800包含一暂存装置110、一纹路及历史分析装置120、一预测值差值装置130、一比特率控制装置140、一编码装置160、一平坦装置810、及一映像装置820。其与图1主要差别在于新增所述平坦装置810、及于所述映像装置820中新增一取舍模块(dropdecisionmodule)821。

所述平坦侦测装置810连接至所述暂存装置110，依据所述现行编码像素(X)及所述第一至第三未编码像素(X1,X2,X3)，以计算所述现行编码像素(X)的一平坦度(flat)。所述平坦度(flat)下列公式表示：

flat＝max(abs(X-X1),abs(X1–X2),abs(X2–X3))，

当中，flat为所述平坦度，X为所述现行编码像素，X1为所述第一未编码像素，X2为所述第二未编码像素，X3为所述第三未编码像素，max为一最大值函数，abs为一绝对值函数。

所述映像装置820包含所述量化参数(QP)模块151、所述映像模块153、及一取舍模块(dropdecisionmodule)821。所述量化参数(QP)模块151及所述映像模块153的功能已经于前面描述，不再赘述。所述取舍模块(dropdecisionmodule)821采用下列公式表示：

当中，dif为所述预测值差值，flat为所述平坦度，C为一第四默认值，D为一第五默认值，dif_final为所述最后预测值差值。

所述影像压缩系统800采用所述平坦侦测装置810，可参见未编码像素的信息，以修改所述最后预测值差值(dif_final)，以在合理的影像失真下，提升整体压缩率。亦即，取舍模块821会根据未来信息(所述平坦度)来微调所述最后预测值差值(dif_final)的值。举例来说，若未来区域属于非常平坦区(flat<D)，所述最后预测值差值(dif_final)就不会被调整。若未来区域属于非属平坦区(flat>D)，所述最后预测值差值(dif_final)被设定为0。

由于新增所述平坦侦测装置810，所述平坦侦测装置810可依据所述现行编码像素(X)及所述复数个未编码像素，以计算一包含所述现行编码像素(X)的一区块的一编码指示讯号。亦即，利用所述平坦侦测装置810的侦测结果，再利用2位来记录平坦区块的大小，并将此区块大小当作档头编入压缩的所述比特流(bs)中。图9为本发明决定区块大小的伪码的示意图。如图1及图9所示，当中，所述第一未编码像素(X1)位于所述现行编码像素(X)的右方一个像素处，所述第二未编码像素(X2)位于所述现行编码像素(X)的右方二个像素处，所述第三未编码像素(X3)位于所述现行编码像素(X)的右方三个像素处，依此类推。当(max(abs(X-X1),abs(X1-X2),...,abs(X15-X16))<TH)成立时，表示未编码像素之间差异不大，亦即越平坦，所以所述编码指示讯号为11b，以指示区块大小可为16x1。此时在此区块大小内的所有像素，在译码时都会被译码成同样的像素值，以提高压缩率。当(max(abs(X-X1),abs(X1-X2),...,abs(X7-X8))<TH)成立时，表示区块大小为8x1的区块的未编码像素之间差异不大，所以所述编码指示讯号为10b，以指示区块大小可为8x1，依此类推。

图10为本发明一种动态适应压缩参数的影像压缩系统1000又一实施例的方块图，其对一帧(frame)的复数个像素进行编码。所述影像压缩系统1000包含一暂存装置110、一纹路及历史分析装置120、一预测值差值装置130、一比特率控制装置140、一映像装置150、一编码装置160、一平坦侦测装置1010、一平坦区编码装置1020、一多任务装置1030、一位计数计算装置1040。

所述暂存装置110、所述纹路及历史分析装置120、所述预测值差值装置130、所述比特率控制装置140、所述映像装置150、和所述编码装置160的功能与图1相同，不再赘述。

所述平坦侦测装置1010连接至所述暂存装置110，依据所述现行编码像素(x)及所述第一至第三未编码像素(x1,x2,x3)，以计算所述现行编码像素(x)的一平坦度(flat)及一平坦度指示讯号(bflat)。

所述平坦度(flat)及所述平坦度指示讯号(bflat)可方别用下列公式表示：

flat＝max(abs(X-X1),abs(X1–X2),abs(X2–X3))，

bflat＝(flat<4)，

当中，flat为所述平坦度，X为所述现行编码像素，X1为所述第一未编码像素，X2为所述第二未编码像素，X3为所述第三未编码像素，max为一最大值函数，abs为一绝对值函数。当所述平坦度(flat)小于4时，亦即(flat<4)为真，表示所述区域为平坦区的机率很大，因此，所述平坦度指示讯号(bflat)为1，以指示所述区域为平坦区。当所述平坦度(flat)非小于4时，亦即(flat<4)为假，表示所述区域为平坦区的机率很小，因此，所述平坦度指示讯号(bflat)为0，以指示所述区域非为平坦区。

所述平坦区编码装置1020连接至所述预测值差值装置130，依据一默认的量化参数(QuantizationParameter,QP)及所述预测值差值(dif)，以计算并输出一第二比特流(bs2)。图10系将图1的编码功能再细分，并根据所述平坦侦测装置1010输出的所述平坦度指示讯号(bflat)，来决定此时要使用所述编码装置150的输出的一第一比特流(bs1)或所述平坦区编码装置1020的输出的一第二比特流(bs2)。

所述平坦区编码装置1020是特别设计针对具有平坦区的区块进行压缩，而所述映像装置150和所述编码装置160则是执行通用型的压缩函式。所述平坦区编码装置1020可为变动长度编码(run-lengthencoding)或固定长度码(fixed-lengthcode)等。由于所述平坦区编码装置1020是特别针对具有平坦区的区块进行压缩，故其压缩效率较所述映像装置150和所述编码装置160的压缩效率为佳。此时有两个的比特流，额外的文件头信息必须要被添加到压缩串流前，以确保压缩/解压缩的正确性。

所述平坦区编码装置1020只使用数值小的量化参数(QP)。例如当一区块有四个像素时，量化参数(QP)则有四个元素(QP[0],QP[1],QP[2],QP[3])，其分别为[0,1,2,2]。图11为本发明所述平坦区编码装置1020的功能伪码的示意图。图11所示，因一区块有四个像素，所述平坦区编码装置1020将所述预测值差值(dif)的四个值(dif0,dif1,dif2,dif3)分别除以一第一至第四值，而产生一第一至第四指示索引(index0,index1,index2,index3)，其中，所述第一值为2^QP[0]、所述第二值为2^QP[1]、所述第三值为2^QP[2]、所述第四值为2^QP[3]，当中，^为幂次运算(poweroperation)。亦即，2^1＝2、2^2＝4、2^3＝8，依此类推。

所述平坦区编码装置1020再将所述第一至第四指示索引(index0,index1,index2,index3)使用三位的固定长度编码(Fixed-Lengthencoding)。由于所述区块为平坦区，因此使用三位的固定长度编码(Fixed-Lengthencoding)足够将全部的所述第一至第四指示索引(index0,index1,index2,index3)无失真编入所述第二比特流(bs2)。

所述多任务装置1030连接至所述编码装置160、所述平坦侦测装置1010、及所述平坦区编码装置1020，依据所述平坦度指示讯号(bflat)，以选择所述第一比特流(bs1)及所述第二比特流(bitstream)其中的一作为所述多任务装置1030的输出。所述位计数计算装置1040连接至所述多任务装置1030及所述比特率控制装置140，依据所述多任务装置输出的一比特流(bs)，以计算所述最终位(final_bits)。

图12为本发明所述多任务装置1030的输出比特流(bs)的示意图。如图12所示，当所述平坦度指示讯号(bflat)为0时，表示所述区域非为平坦区，因此所述多任务装置1030选择所述第一比特流(bs1)。当所述平坦度指示讯号(bflat)为1时，表示所述区域为平坦区，因此所述多任务装置1030选择所述第二比特流(bs2)。

于其他实施例中，系将所述平坦度指示讯号(bflat)当作略过模式(Skipmode)的指示讯号。亦即，所述影像压缩系统1000只编码所述平坦度指示讯号(bflat)、且将代表方块内的像素都直接重复贴上前一像素y3(所述第三历史的解码后像素(y3))。图13系本发明所述多任务装置1030的输出比特流(bs)的另一示意图。如图13所示，当所述平坦度指示讯号(bflat)为0时，表示所述区域非为平坦区，因此所述多任务装置1030选择所述第一比特流(bs1)。当所述平坦度指示讯号(bflat)为1时，表示所述区域为平坦区，后面位不再是压缩的编码数据。当一接收端从比特流(bs)读到所述平坦度指示讯号(bflat)为1时，表示后面的位不是压缩的编码数据，其只需从先前译码出的所述第三历史的解码后像素(y3)重复贴上即可。

由前述说明可知，本发明可根据未来信息(所述平坦度)来微调所述最后预测值差值(dif_final)的值，由于在复杂区的预测误差被调降，因此用来压缩所需的位数会变少。在平坦区的预测误差被保留，因此在平坦区的压缩质量会提高。例如，调降误差系将所述最后预测值差值(dif_final)设定成0，则对的后的无损压缩，会因为index＝＝0出现的机率大幅提升，而有更高的压缩效率。同时，本发明可以藉由所述纹路及历史分析装置120进行图像纹路侦测，而自动地适应压缩所需要的参数。或藉由纹路侦测的讯息，转换到更有效率的编码模块。

综上所述，本发明无需要复杂的运算，可利用先前压缩产生的历史信息来预测参数，且不用添加额外的位并增加压缩效率，亦无需要分析大区块(16x16)的信息，可以节省运算并降低相关的数据流和时间延迟。由于压缩单元所需要的压缩延迟较小，更适合实时压缩/解压缩的应用。

上述实施例仅为了方便说明而举例而已，本发明所主张的权利范围自应以申请专利范围所述为准，而非仅限于上述实施例。

Claims (23)

1.一种动态适应压缩参数的影像压缩系统，用以对一帧复数个像素进行编码，其特征在于，所述影像压缩系统包含：

一暂存装置，用以暂存该帧的复数个像素，其中，所述复数个像素包含一现行编码像素(X)及复数个历史的解码后像素；

一纹路及历史分析装置，连接至所述暂存装置，用以分析所述复数个历史的解码后像素的内容或一先前历史信息，计算并输出一预测值及一现行历史信息；

一预测值差值装置，连接至所述纹路及历史分析装置，将所述现行编码像素及所述预测值相减，以产生并输出一预测值差值；

一比特率控制装置，依据一最终位，适应压缩倍率，并输出一建议位；

一映像装置，连接至所述纹路及历史分析装置、所述预测值差值装置、及所述比特率控制装置，依据所述预测值差值、所述现行历史信息、及所述建议位，用以输出一索引；以及

一编码装置，连接至所述映像装置及所述比特率控制装置，将所述索引编码，进而输出一比特流及所述最终位。

2.如权利要求1所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述纹路及历史分析装置包含：

一最小值模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述复数个历史的解码后像素，并输出所述复数个历史的解码后像素的一最小值；

一最大值模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述复数个历史的解码后像素，进而输出所述复数个历史的解码后像素中的一最大值；

一差值模块，连接至所述最小值模块及所述最大值模块，用以计算所述最小值及所述最大值的差值，进而产生所述现行历史信息；以及

一均值模块，连接至所述最小值模块及所述最大值模块，用以计算所述最小值及所述最大值的均值，进而产生所述预测值。

3.如权利要求1所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述纹路及历史分析装置包含：

一中位数模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述复数个历史的解码后像素，进而输出所述复数个历史的解码后像素中的一中位数；

一外插值模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述复数个历史的解码后像素，进而输出所述复数个历史的解码后像素的一外插值；

一众数模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述复数个历史的解码后像素，并输出所述复数个历史的解码后像素的一众数；

一预测值选择模块，连接至所述中位数模块、所述外插值模块、以及所述众数模块，用以由所述中位数、所述外插值、及所述众数之中选择一个作为所述预测值；

一最小值模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述复数个历史的解码后像素，并输出所述复数个历史的解码后像素的一最小值；

一最大值模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述复数个历史的解码后像素，并输出所述复数个历史的解码后像素的一最大值；以及

一差值模块，连接至所述最小值模块及所述最大值模块，计算所述最小值及所述最大值的差值，以产生所述现行历史信息。

4.如权利要求3所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述复数个历史的解码后像素包含第一至第五历史的解码后像素，所述第一历史的译码后像素位于所述现行编码像素的上方，所述第二历史的译码后像素位于所述现行编码像素的左上方，所述第三历史的译码后像素位于所述现行编码像素的左方，所述第四历史的译码后像素位于所述现行编码像素的左方两个像素处，所述第五历史的译码后像素位于所述现行编码像素的左方三个像素处，所述纹路及历史分析装置包含：

一中位数模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述第一至第三历史的解码后像素，并输出所述第一至第三(n)历史的解码后像素的一中位数；

一外插值模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述第三至第五历史的解码后像素，并输出所述第三至第五历史的解码后像素的一外插值；

一众数模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述第一至第五历史的解码后像素，并输出所述第一至第五(n)历史的解码后像素的一众数；

一预测值选择模块，连接至所述中位数模块、所述外插值模块、及所述众数模块，以由所述中位数、所述外插值、及所述众数之中选择一个作为所述预测值；

一最小值模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述第一至第五历史的解码后像素，并输出所述第一至第五历史的解码后像素的一最小值；

一最大值模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述第一至第五历史的解码后像素，并输出所述第一至第五历史的解码后像素的一最大值；以及

一差值模块，连接至所述最小值模块及所述最大值模块，计算所述最小值及所述最大值的差值，用以产生所述现行历史信息。

5.如权利要求4所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，当两个所述第四历史的解码后像素减去所述第三历史的解码后像素及所述第五历史的解码后像素的值的绝对值小于一第一阈值时，所述预测值选择模块选择所述外插值作为所述预测值，当所述第一历史的解码后像素减去所述第二历史的解码后像素的绝对值、所述第二历史的解码后像素减去所述第三历史的解码后像素的绝对值、及所述第三历史的解码后像素减去所述第四历史的解码后像素的绝对值的最大值大于一第二阈值时，所述预测值选择模块选择所述众数为所述预测值，否则，所述预测值选择模块选择所述中位数为所述预测值。

6.如权利要求1所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述纹路及历史分析装置包含复数个边缘侦测模块，用以产生复数个边缘值，通过所述复数个边缘值预测所述预测值。

7.如权利要求6所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述复数个历史的解码后像素包含第一至第七历史的解码后像素，所述第一历史的译码后像素位于所述现行编码像素的上方，所述第二历史的译码后像素位于所述现行编码像素的左上方，所述第三历史的译码后像素位于所述现行编码像素的左方，所述第四历史的译码后像素位于所述现行编码像素的左方两个像素处，所述第五历史的译码后像素位于所述现行编码像素的左方三个像素处，所述第六历史的译码后像素位于所述现行编码像素的上一列左方两个像素处，所述第七历史的译码后像素位于所述现行编码像素的上一列右方一个像素处，所述纹路及历史分析装置包含：

一第一边缘侦测模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述第二至第三历史的解码后像素，计算所述第二历史的解码后像素与所述第三历史的解码后像素的差值的绝对值，并输出为一第一边缘值；

一第二边缘侦测模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述第三及第六历史的解码后像素，计算所述第六历史的解码后像素与所述第三历史的解码后像素的差值的绝对值，并输出为一第二边缘值；

一第三边缘侦测模块，连接至所述暂存装置，用以接收所述第三及第一历史的解码后像素，计算所述第一历史的解码后像素与所述第三历史的解码后像素的差值的绝对值，并输出为一第三边缘值；

一预测值选择模块，连接至所述第一边缘侦测模块、所述第二边缘侦测模块、及所述第三边缘侦测模块，依据所述第一边缘值、所述第二边缘值、及所述第三边缘值，用以由所述第二历史的解码后像素、所述第七历史的解码后像素、及所述第一历史的解码后像素之中选择一个作为所述预测值；

一最小值模块，连接至所述暂存装置，以接收所述第一至第七历史的解码后像素，并输出所述第一至第七历史的解码后像素的一最小值；

一最大值模块，连接至所述暂存装置，以接收所述第一至第七历史的解码后像素，并输出所述第一至第七历史的解码后像素的一最大值；以及

一差值模块，连接至所述最小值模块及所述最大值模块，计算所述最小值及所述最大值的差值，以产生所述现行历史信息。

8.如权利要求7所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，当所述第二边缘值小于所述第一边缘值且所述第二边缘值小于所述第三边缘值时，所述预测值选择模块选择所述第二历史的解码后像素作为所述预测值，当所述第三边缘值小于所述第一边缘值时，所述预测值选择模块选择所述第七历史的解码后像素为所述预测值，否则，所述预测值选择模块选择所述第一历史的解码后像素为所述预测值。

9.如权利要求1所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述映像装置包含：

一量化参数模块，连接至所述纹路及历史分析装置、及所述比特率控制装置，所述量化参数模块依据所述建议位及所述现行编码像素所在的一区块的像素颜色数目，用以计算一位分布，以及再依据所述现行历史信息及所述位分布用以计算一量化参数；以及

一映像模块，连接至所述量化参数模块，依据一最后预测值差值及所述量化参数，用以计算所述索引。

10.如权利要求9所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述映像模块采用下列公式表示：

index＝Map(dif_final)＝dif_final/S，

S＝1<<QP，

当中，index为索引，dif_final为最后预测值差值，S为位1左移QP个位，QP为所述量化参数。

11.如权利要求10所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述位分布采用下列公式表示：

bpc＝suggestion_bits/Num_value_in_Block，

当中，bpc为位分布，suggestion_bits为建议位，Num_value_in_Block为区块的像素颜色数目。

12.如权利要求11所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述量化参数、历史信息和位信息的关系如下：

QP＝BitSize(G_dif+A)–bpc，

当中，G_dif为所述现行历史信息，bpc为所述位分布，A为第一默认值，BitSize(k)为一位计算函数，以计算一非负整数k所需的位数。

13.如权利要求11所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述量化参数、历史信息和位信息的关系如下：

QP＝(bpc<4)？5:(G_dif>40)？4:G_dif/8，

当中，bpc为所述位分布，G_dif为所述现行历史信息，？为条件运算符，d＝a？b:c，表示当a为真时，d为b，a不为真时，d为c。

14.如权利要求11所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述量化参数与前一个QP和历史信息的关系如下：

QP＝(bpc>4)？QP_old–1:(G_dif>40)？QP_old+1:QP_old

QP＝clip(QP,min_QP,max_QP)，

当中，bpc为位分布，G_dif为现行历史信息，QP_old为一先前量化参数，min_QP为第二默认值，max_QP为第三默认值，？为条件运算符，d＝a？b:c，表示当a为真时，d为b，a不为真时，d为c，clip为一裁截运算，当QP的值在min_QP与max_QP之间时，QP的值维持不变，当QP的值大于max_QP时，QP的值为max_QP，当QP的值小于min_QP时，QP的值为min_QP。

15.如权利要求1所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述暂存装置更包含复数个未编码像素，所述复数个未编码像素包含第一至第三未编码像素，所述第一未编码像素位于所述现行编码像素的右方一个像素处，所述第二未编码像素位于所述现行编码像素的右方二个像素处，所述第三未编码像素位于所述现行编码像素(X)的右方三个像素处。

16.如权利要求15所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其更包含：

一平坦侦测装置，连接至所述暂存装置，依据所述现行编码像素及所述第一至第三未编码像素，以计算所述现行编码像素的一平坦度，其特征在于，所述平坦度为未编码像素像素数值的变异程度，其关系为下列公式：

flat＝max(abs(X–X1),abs(X1–X2),abs(X2–X3))，

当中，flat为平坦度，X为现行编码像素，X1为第一未编码像素，x2为第二未编码像素，X3为第三未编码像素，max为一最大值函数，abs为一绝对值函数。

17.如权利要求16所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述平坦侦测装置依据所述现行编码像素及所述复数个未编码像素，以计算一包含所述现行编码像素的一区块的一编码指示信号，，所述编码指示讯号为11b时，所述区块大小为16x1，所述编码指示讯号为10b时，所述区块大小为8x1，所述编码指示讯号为01b时，所述区块大小为4x1，以及所述编码指示讯号为99b时，所述区块大小为1x1。

18.如权利要求16所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述映像装置包含：

一取舍模块，连接至所述预测值差值装置及所述平坦侦测装置，依据所述平坦度及所述预测值差值，以产生一最后预测值差值；

一量化参数模块，连接至所述纹路及历史分析装置、及所述比特率控制装置，以依据所述建议位及所述现行编码像素所在的一区块的像素颜色数目来计算一位分布，再依据所述现行历史信息及所述位分布以计算一量化参数；以及

一映像模块，连接至所述量化参数模块，依据所述最后预测值差值及所述量化参数，以计算所述索引。

19.如权利要求18所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述取舍模块利用一未来平坦信息和一预测误差来判断最后要进入编码的数值，采用公式表示如下：

当中，dif为所述预测值差值，C为一第四默认值，D为一第五默认值，dif_final为所述最后预测值差值。

20.一种动态适应压缩参数的影像压缩系统，其对一帧的复数个像素进行编码，其特征在于，所述影像压缩系统包含：

一暂存装置，其暂存所述帧的所述复数个像素，所述复数个像素包含一现行编码像素、复数个历史的译码后像素及复数个未编码像素；

一纹路及历史分析装置，连接至所述暂存装置，用以侦测所述复数个历史的解码后像素的内容或分析一先前历史信息，进而计算并输出一预测值及一现行历史信息；

一预测值差值装置，连接至所述纹路及历史分析装置，用以将所述现行编码像素及所述预测值相减，进而产生并输出一预测值差值；

一比特率控制装置，依据一最终位，适应压缩倍率，进而输出一建议位；

一映像装置，连接至所述纹路及历史分析装置、所述预测值差值装置、及所述比特率控制装置，依据所述预测值差值、所述现行历史信息、及所述建议位，以计算并输出一索引；

一编码装置，连接至所述映像装置及所述比特率控制装置，将所述索引编码，以输出一第一比特流；

一平坦侦测装置，连接至所述暂存装置，依据所述现行编码像素及所述第一至第三未编码像素，用以计算所述现行编码像素的一平坦度及一平坦度指示讯号；

一平坦区编码装置，连接至所述预测值差值装置，依据一默认的量化参数及所述预测值差值，以计算并输出一第二比特流；以及

一多任务装置，连接至所述编码装置、所述平坦侦测装置、及所述平坦区编码装置，依据所述平坦度指示讯号，以选择第一比特流及所述第二比特流其特征在于的一作为所述多任务装置的输出。

21.如权利要求20所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，还包含：

一位计数计算装置，连接至所述多任务装置及所述比特率控制装置，依据所述多任务装置输出的一比特流，以计算所述最终位。

22.如权利要求21所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述多任务装置输出的所述比特流中，当所述平坦度指示讯号为0b时，用以指示所述比特流中的后续比特流为所述第一比特流，以及当所述平坦度指示讯号为1b时，用以指示所述比特流中的后续比特流为所述第二比特流。

23.如权利要求22所述的动态适应压缩参数的影像压缩系统，其特征在于，所述多任务装置输出的所述比特流中，当所述平坦度指示讯号为0b时，用以指示所述比特流中的后续比特流为所述第一比特流，以及当所述平坦度指示讯号为1b时，用以指示所述比特流中的后续比特流不再是压缩的编码数据。