CN1107381C - 扫描图像实时压缩/解压缩方法 - Google Patents

Abstract

本发明的方法在压缩编码时，设定每字节格式有识别码及计数码。将读取的数据以位平面，区分高位平面及低位平面分别处理。在读取模拟/数字转换装置输出数据时，每字节最多可读取63位。每字节识别码为该位的编码性质。计数码部分累计连续的同一性质的编码位数。编码后将字节输出至随机存取存储器供主机存取。解压缩时，查询字节识别码，可知道其编码是高/低位或未编码的数据。再依计数码数目，依序填入缓冲器中相对应的位置中。

Description

扫描图像实时压缩/解压缩方法

技术领域

本发明涉及一种扫描图像压缩/解压缩方法，特别涉及一种利用位(bit)为读取单元的扫描图像压缩/解压缩方法，以提高重复数码的可能性，并适用于未来12、14或更高位解析的模拟/数字转换装置。

背景技术

图像压缩/解压缩技术的主要目的不外于加速图像传递的速度。应用于扫描器(scanner)的压缩/解压缩技术，便是应用在扫描器与计算机主机之间的传递，以增快图像传送至主机的速度。当扫描的图像经过模拟/数字转换装置转换成数字数据后，便可开始进行图像的压缩。压缩后的图像数据传送到一随机存取存储器，以供主机存取。主机便开始执行解压缩，待整个图像完成解压缩后便可输出至荧光屏，供使用者作进一步的处理。

公知的扫描图像的处理在读取模拟/数字转换装置所输出的图像数据时，皆以8位(bit)为单位来处理，亦即每次只读取8个位，再针对所读取的字节的特性来压缩/解压缩。此读取方法比较不具弹性，且当模拟/数字转换装置的解析已从原先的8位提高至12、14或更高位时，此读取方式将无法适用。而且，每次皆以8位为处理单位，由于失真处理的关系，容易产生如马赛克的现象。甚且，8位的数据量小，其位的重复性也相对较小，压缩的效率也较差。

发明内容

本发明的主要目的是提出一种不会产生马赛克现象的图像压缩/解压缩方法，并可使压缩时寻得重复数码的可能性提高，进而达到快速压缩/解压缩的目的。

本发明的另一目的在于提出一种不受限于模拟/数字转换装置的解析效率的图像压缩/解压缩方法，以使扫描图像的压缩/解压缩的方法可适用于未来12、14或更高位解析的模拟/数字转换装置。

依据上述的目的，本发明的压缩方法在编码时，先设定每一字节(byte)的格式为具有识别码(2 bits)，及计数码(6 bits)两部分。并将读取的数据以位平面，区分高位平面及低位平面分别来处理。在读取模拟/数字转换装置所输出的数据时，每一字节最多可读取63(2⁶-1)个位。每一字节的识别码代表该位的编码性质，如高/低位或未编码的数据。而计数码部分则累计连续的同一性质的编码的位数。编码完成后便将字节输出至一随机存取存储器供主机存取。

在解压缩时，主机便存取随机存取存储器中的数据。同时，并有一可至少容纳63字节的缓冲器，以供暂存解压缩后的数据。解压缩时，只要查询字节的识别码，便可知道其编码代表的是高/低位或未编码的数据。然后再依照其计数码的数目，依序填入缓冲器中相对应的位置中，如此便可完成解压缩的程序。完成后，便可输出整个缓冲器的图像数据，以供使用者作更进一步的处理。

本发明的压缩/解压缩方法在读取模拟/数字转换装置所输出的数据时仍以位为单位，而非以字节为单位来处理，因此不但具有数码变动小的优点，而且容易寻得同值性数码，所以图像的压缩效率较高。

附图说明

图1A为本发明的编码的字节格式。

图1B为本发明的编码的字节的识别码种类。

图2A为位平面的处理方式示意图。

图2B为位平面的处理方式的另一示意图。

图3为本发明的压缩的流程图。

图4为本发明的解压缩的流程图。

具体实施方式

现结合附图对本发明进行详细说明。

为根本打破惯用的图像数据的读取方式，本发明先定义编码的字节(byte)的格式，如图1A所示。在一字节中，前两个位代表识别码11，后6个位则代表计数码12。识别码1 1有两个位，因此可有4种组合，如图1B所示。其中，“00”表示该字节中所编码的皆为高位的数据，即“1”。“01”表示该字节中所编码的为低位的数据，即“0”。“10”表示该字节中的数据皆是尚未编码的数据，即原始数据。例如，当图像数据的重复性很低时，便不须经过编码，可直接输出。“11”则代表备用，尚未定义。当然，这四种可能的组合及定义可因人而异，只要能分别代表高位，低位，及未编码等三种类别即可。

每笔编码的字节有8位，去除前两位的识别码后，所剩的6个位，可用来记录编码时连续的同一性质编码的数目。因此，6个位最多可记录63(2⁶-1)个编码的位。例如，“00111111”便表示有连续63个高位(“1”)的图像数据。而，“01001111”便表示有连续15个低位(“0”)的图像数据。

另外，本发明采用“位平面切片”的观念来处理每一笔读取的图像数据。依据“位平面切片”的技术，若一个图像中的每个像素是以8位表示，便可将图像当作由八个1位的平面所构成，如图2A所示。其范围由最不重要的位平面0至最重要的位平面7。依据8位的二进字节，平面0包含组成图像像素二进位的所有最低位，平面7则包含所有组成图像像素二进位的所有最高位。如图2B所示，读入的每一字节的各个位将由高而低分别处理。也就是，处理位的顺序是[A7][B7][C7]...[A6][B6][C6]...[A5][B5][C5]...[A4][B4][C4]...[A3][B3][C3]...[A2][B2][C2]...[A1][B1][C1]...[A0][B0][C0]...。

依此原理，一张图像若以其中的一种位平面图像来呈现，则8个位平面将显示出完全不同的图像。高位平面的可压缩性较高，而低位平面的数据重复性较小，因此压缩较困难。对于最后三个低位的位平面数据，可以不必编码而直接传递。或是在传递高位平面的数据后，再以乱数方式补充低位平面的数据，以降低解压后数据的失真率。此为本领域的技术人员所常用的技术，其目的在只针对压缩效率大的图像进行压缩。

依据上述的编码格式及位平面的处理方法，本发明的方法每次读取的数据最多为63个字节，因为有6个位最多可记录63笔数据，而每笔数据当作8个位平面来处理，所以每次处理的区块便有63字节。

本发明的压缩方法的详细步骤如图3所示：301：读取模拟/数字转换装置所输出的数据；302：由于图像的处理是依序一条一条地处理，因此将每一条扫描的图像，

以63个字节为一区块，分成数个处理区块；303：依序处理所读取的区块的数据，其处理程序如下：3031：依序读取模拟/数字转换装置所输出的6个位；3032：判断此6个位的属性？当此6个位皆为“1”时，执行步骤3033；当

此6个位皆为“0”时，执行步骤3034；其它情况时，执行步骤3035；3033：设定该字节的识别码为“00”，并将该计数码设为二进位的“11”，并

  执行步骤3036。3034：设定该字节的识别码为“01”，并将该计数码设为二进位的“11”，并

  执行步骤3036。3035：设定该字节的识别码为“10”，并执行步骤3038；3036：判定下一位是否为同值，或该计数码的六个位皆为“1”？如果是，便

  执行步骤3037；否则，便执行步骤3038。3037：将该计数码累进1，并重复执行步骤3036。3038：输出该字节至一存储装置。3039：判断是否已完成该区块的处理？若是，则执行步骤304；否则，执行

  步骤3031；304：判断是否已完成所有区块的处理？若是，则执行步骤305；否则执行步

 骤303。305：结束。

在步骤3031，为增加数据的可压缩性，可先将二进位码转换成葛雷码(gray code)。葛雷码是对相邻的位进行XOR的运算。由于葛雷码有个独特的性质，即经过葛雷码转换后，相连的代码字之间仅有一个位不同。因此，利用此特性，即使灰阶有很小变化，也可在所有的位平面显示出来，不会使画面为一大片全黑或全白。

压缩后的数据暂存在一随机存取存储器中，以供解压缩装置来处理。解压缩的方法乃相对于压缩方法进行，其方法如下，而且解压缩需要至少63字节的缓冲器存储解压缩后的数据。缓冲器的存储器排列等同于压缩前的图像数据的排列。本发明的解压缩的详细步骤如下：401：依序读取编码的数据，每次读取一字节。402：由该字节的识别码，判断该字节的属性。403：当该字节的识别码为“00”时，依据该字节的计数器所记录的数，依

 序填入等量的“1”于缓冲器中相对应的位置；即按照

 [A7][B7][C7]...[A6][B6][C6 ]...[A0][B0][C0]...等顺序，由高位至低位开

 始填入等量的“1”。404：当该v的识别码为“01”时，依据该位组的计数器所记录的数，依序

 填入等量的“1”于缓冲器中相对应的位置；即按照

 [A7][B7][C7]...[A6][B6][C6]...[A0][B0][C0]...等顺序，由高位至低位开

 始填入等量的“0”。405：当该字节的识别码为“10”时，则依序将该字节的计数码的数据，存

 入缓冲器中相对应的位置。由于此字节尚未编码，因此只要将计数码

 的数据填入相对的位置即可。例如，如果该字节为“10101010”，且代

 表第5位的数据，则分别依序将“101010”填入[A5][B5][C5][D5][E5][F5]

 中。406：判断缓冲器是否已填满？如果是，执行步骤407；否则，执行步骤401。407：输出缓冲器中的数据。408：判断是否已完成所有数据的解压缩？若是，执行步骤409；否则，执行

 步骤401。409：结束。

如此当每一区块的图像数据还原后，便将缓冲器中的数据输入计算机主机，直至完成所有区块的转换。其中，若原先的二进位码已转换为葛雷码，在执行步骤407时，由于所解压缩的是葛雷码，必须先将葛雷码转换为二进位码，才能将缓冲器中的数据输入计算机。压缩及解压缩的步骤可同时进行，只是必须以63个字节为单位。当压缩程序将图像编码为63个字节，然后传送至存储装置后，解压缩程序便可开始进行。由于压缩时是以63个字节为单位，因此，解压缩程序必须等到63个字节都编码完成后才可进行。

本发明的方法可以软件实施，也可将程序制作成专用集成芯片(ASIC)，来执行图像的压缩及解压缩。综上所述，本发明的压缩/解压缩方法在读取模拟/数字转换装置所输出的数据时仍以位(bit)为单位，而非以字节(byte)为单位来处理，因此不但具有数码变动小的优点，而且容易寻得同值性数码，所以图像的压缩效率较高。

另外，本发明的压缩/解压缩方法在图像损失(loss)方面，因可针对一或二个位采取个别的处理，例如将255阶降低为128阶或64阶，使图像钝化等，使用者并不容易察觉，且其改变较为柔和，不会产生公知类似马赛克的现象。甚且，本发明的压缩方法，可以选择低位(low bit)的传送，以一条线(one line)抽样传送，或以责任循环周期(duty cycle)的观念重建，因此可视图像的传输量而定，非常具有弹性。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，且已达广泛的实用功效，凡依本发明权利要求范围所作的等同变化与修饰，皆属本发明权利要求涵盖的范围内。

Claims (12)

1.一种扫描图像实时压缩方法，包含步骤：

设定一字节，该字节包含识别码，及计数码；

读取模拟/数字转换装置所输出的数据；

区分该输出的数据为多个处理区块；

依序处理所读取的区块的数据，包括步骤：

(a)依序读取模拟/数字转换装置所输出的6个位；

(b)判定该六个位的属性，并依据该六个位的属性，设定该字节的识别码；

(c)当该字节的识别码表示高位或低位时，设定该字节的计数码为二进位码“11”，并执行步骤(e)；

(d)当该字节的识别码不为高位或低位时，直接依序输入六个位于该字节的计数码；

(e)该字节的计数码累计连续且同值的位数，直至该计数码的六个位皆为“1”，或当下一位不为同值；

(f)当该计数码的六个位皆为“1”，或当下一位不为同值时，输出该字节；

(g)重复该步骤(a)～(f)直至完成所有图像数据的编码。

2.如权利要求1所述的方法，其中所述的步骤(a)还包含步骤：

(h)在读取所述的模拟/数字转换装置所输出的6个位时，转换所述的6个位为葛雷码。

3.如权利要求1所述的方法，其中所述的识别码为二个位，及所述的计数码为六个位。

4.一种扫描图像实时解压缩方法，包含步骤：

依序读取所述的编码的字节数据，每次读取一字节；

依据所读取的字节的识别码，判断该字节的属性；

当该读取的字节的识别码表示高位时，依据该字节的计数码所记录的数，依序填入等量的“1”于缓冲器中相对应的位置；

当该读取的字节的识别码表示低位时，依据该字节的计数码所记录的数，依序填入等量的“0”于缓冲器中相对应的位置；

当该读取的字节的识别码不为低位或高位时，依序将该字节的计数码的数据，存入缓冲器中相对应的位置；及

当该缓冲器已填满时，输出该缓冲器中的数据。

5.如权利要求4所述的方法，还包含步骤：

在输出所述的缓冲器中的数据时，如果所述数据为葛雷码，则转换所述的葛雷码为二进位码。

6.如权利要求4所述的方法，其中所述的缓冲器至少可容纳63个字节。

7.一种扫描图像实时压缩/解压缩方法，包含步骤：

(a)设定一字节，该字节包含识别码，及计数码；

(b)读取模拟/数字转换装置所输出的数据；

(c)区分该输出的数据为多个处理区块；

(d)依序读取模拟/数字转换装置所输出的6个位；

(e)判定该六个位的属性，并依据该六个位的属性，设定该字节的识别码；

(f)当该字节的识别码表示高位或低位时，设定该字节的计数码为二进位码“11”，并累计连续且同值的位数于该字节的计数码，直至该计数码的六个位皆为“1”，或当下一位不为同值；

(g)当该字节的识别码不为高位或低位时，直接依序输入六个原始数据的位于该字节的计数码；

(h)当该字节的计数码的六个位皆为“1”，或当下一位不为同值时，输出该字节；

(i)重复步骤(d)至(h)直至完成所有图像数据的编码；

(j)依序读取该编码的字节数据，每次读取一字节；

(k)依据所读取的字节的识别码，判断该字节的属性；

(l)当该读取的字节的识别码表示高位时，依据该字节的计数码所记录的数，依序填入等量的“1”于缓冲器中相对应的位置；

(m)当该读取的字节的识别码表示低位时，依据该字节的计数码所记录的数，依序填入等量的“0”于缓冲器中相对应的位置；

(n)当该读取的字节的识别码不为低位或高位时，依序将该字节的计数码的数据，存入缓冲器中相对的位置；及

(o)当该缓冲器已填满时，输出该缓冲器中的数据。

8.如权利要求7所述的方法，其中所述的步骤(b)还包含步骤：

(p)在读取所述的模拟/数字转换装置所输出的6个位时，转换所述的6个位为葛雷码。

9.如权利要求7所述的方法，其中所述的步骤(o)还包含步骤：

(q)在输出所述的缓冲器中的数据时，如果所述数据为葛雷码，则转换所述的葛雷码为二进位码。

10.如权利要求7所述的方法，其中所述的识别码为二个位，及所述的计数码为六个位。

11.如权利要求7所述的方法，其中所述的缓冲器至少可容纳63个字节。

12.如权利要求7所述的方法，其中所述的步骤(b)至(i)与所述的步骤(j)至(o)是可同时执行。

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