CN1503560A

CN1503560A - 图像数据压缩装置和图像数据压缩方法

Info

Publication number: CN1503560A
Application number: CNA2003101154526A
Authority: CN
Inventors: 畠中正彦; 善家久祥; 宫地秀辅
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-11-26
Filing date: 2003-11-25
Publication date: 2004-06-09
Anticipated expiration: 2023-11-25
Also published as: EP1426902A3; US7542616B2; EP1426902A2; US20040146215A1; JP2004179840A; CN1321523C

Abstract

一种图像压缩装置，具备：以第1和第2压缩率对所输入的图像数据进行压缩并输出第1和第2压缩数据的图像压缩单元；具有存储有分别与多个数据大小相对应且表示与压缩率相对的数据大小的变化的多个近似式的近似式表、并从上述多个近似式中选择与上述多个数据大小中最接近于上述第1压缩数据的数据大小的第1数据大小相对应的近似式的近似式选择单元；和根据上述选择的近似式决定上述第2压缩率的压缩率决定单元。该图像数据压缩装置通过最多2次压缩动作即可获得所希望的大小的压缩的图像数据。

Description

图像数据压缩装置和图像数据压缩方法

技术领域

本发明涉及用于压缩图像数据的图像数据压缩装置及图像数据压缩方法。

背景技术

如数码相机那样，将通过摄影所得到的信号作为图像数据进行数字化并压缩而记录到半导体存储器中的装置已被商品化。

从细致的纹理多的即亮度信号的边缘部多的静态图像到纹理少的即亮度信号的边缘部少的静态图像等各种各样的图像得到图像数据。这些各种各样的图像数据可以用同一压缩比率压缩而后作为图像文件记录到具有闪速存储器、非易失性存储器的半导体存储卡等记录媒体中。图像文件的文件大小未必是一定的，边缘部越多的图像，其图像文件的文件大小就越大。因此，在记录媒体上就混合存在各种各样的文件大小不同的图像文件。

这样，在混合存在各种各样的文件大小不同的图像文件时，不仅指定容量的记录媒体所能记录的静态图像的张数有偏差，而且也不能高精度地进行剩余多少张可拍摄的图像等的文件管理(也不能高精度地进行可拍摄的图像的剩余张数等的文件管理)。

作为简化文件管理的方法，最好是预先固定1张静态图像用的文件大小。特开平10-66004号公报公开了将文件大小固定化这样的以往的图像数据压缩装置。

图5是该先有的图像数据压缩装置的框图。图像压缩单元51执行对在所输入的原静态图像的特定的位置设定的采样区域的图像数据进行压缩的第1图像压缩动作和对画面整体的图像数据进行压缩的第2图像压缩动作。文件大小评价单元52根据图像压缩单元51执行第1图像压缩动作所得到的第1图像文件的文件大小来计算评价值。压缩率决定单元53根据该评价值决定图像压缩单元51执行第2图像压缩动作时的压缩率。存储单元54由暂时存储所输入的原静态图像的图像数据的第1存储器54A和存储通过第2图像压缩动作而得到的第2图像文件的第2存储器54B构成。存储卡等存储媒体55存储通过第2图像压缩动作而得到的第2图像文件。

图6表示以往的图像数据压缩装置中的预测文件大小的预测程序的流程图。采样出由所输入的图像数据区域内的指定的4像素构成的1块(ブロツク)的图像数据(步骤S60)，生成4像素的图像数据的亮度数据(步骤S61)。对所生成的亮度数据施以离散余弦变换(DCT)处理(步骤S62)。然后初始化霍夫曼表(步骤S63)，将压缩率(Q因子)设定为95(步骤S64)。将施以DCT处理后的亮度数据量化处理(步骤S65)，然后进行霍夫曼编码(步骤S66)。判断步骤S60～S66的处理是否已对指定数(例如70)的块施以处理(步骤S67)，如果还未完成，则再次进行步骤S60～S66的处理。若在步骤S67中上述处理已结束，则计算出评价值H(步骤S68)，然后计算对所输入的图像的图像数据整体进行压缩时的Q因子(步骤S69)。

即，图像压缩单元51作为第1压缩动作对第1存储器54A中存储的图像数据中的一部分数据进行压缩，并将其结果所得到的压缩后的数据存储到第2存储器54B中。在第1压缩动作中，在图6所示的步骤S60中，图像压缩单元51对分别由4像素的图像数据构成的70个块的图像数据进行压缩。这时的压缩率即第1Q因子被固定为在步骤S64中所设定的95。

在以上的动作之后，文件大小评价单元52根据所计算出的平价值H预测压缩后的图像数据整体的大小，压缩率决定单元53决定用于第2压缩动作的压缩率、即笫2Q因子。接着图像压缩单元51按第2Q因子对第1存储器中存储的图像数据整体进行压缩以执行第2压缩动作，并将其结果所得到的压缩数据存储到第2存储器54B中，同时根据需要将压缩数据记录到存储卡等存储媒体55上。

发明内容

这样，就根据笫1压缩动作后的大小，利用面积比来预测与图像数据整体相对应的大小。在该预测中，由于原图像的内容、即纹理的不同，实际上与Q因子的增减相对的压缩后的大小的变化的倾斜度不同，利用面积比的预测的结果有可能与实际的数据大小偏差很大。这时，就必须进一步执行压缩图像数据的第3压缩动作。此外，在第1压缩动作中所选择的块不一定表示画面整体的平均的亮度。不论哪种情况都需要进行3次压缩动作，因此，在将1张图像数据记录到记录媒体55中之前的处理时间变长，电力消耗增大。

本发明的图像压缩装置具有：以第1和第2压缩率对所输入的图像数据进行压缩、并输出第1和第2压缩数据的图像压缩单元；存储有分别与多个数据大小相对应且分别表示与压缩率相对的数据大小的变化的多个近似式的近似式表、并从上述多个近似式中选择与上述多个数据大小中最接近于上述图像压缩单元的上述第1压缩数据的数据大小的第1数据大小相对应的近似式的近似式选择单元；以及根据上述选择的近似式决定上述第2压缩率的压缩率决定单元。

该图像数据压缩装置最大通过2次压缩动作就可以得到所希望的大小的压缩的图像数据。

附图说明

图1是本发明实施例的图像数据压缩装置的框图。

图2是实施例的图像数据压缩装置中的图像压缩程序处理的流程图。

图3表示与实施例的图像数据压缩装置的Q因子相对的压缩数据的数据大小的近似值。

图4表示实施例的图像数据压缩装置中的近似式表。

图5是以往的图像数据压缩装置的框图。

图6是以往的图像数据压缩装置的文件大小的预测程序的流程图。

具体实施方式

图1是本发明实施例的图像数据压缩装置的框图。所输入的原静态图像数据被存储到存储单元4的第1存储器4A中。图像压缩单元1对存储在第1存储器4A中的图像数据进行压缩，并将该压缩后的数据存储到第2存储器4B中，同时记录到存储媒体5上。近似式选择单元2将由图像压缩单元1压缩的数据的数据大小与预先存储在近似式表中的多个表大小进行比较，选择构成所希望的表大小的近似式。压缩率决定单元3根据所选择的近似式计算出可以得到所期望的压缩后的大小的Q因子X。存储单元4和存储媒体5与图5所示的以往的存储单元54和存储媒体55相同。

图2是实施例的图像数据压缩装置的图像压缩程序的流程图。作为第1压缩动作，对存储在第1存储器4A中的图像数据以固定的例如95的Q因子(压缩率)进行压缩(步骤S20)。对压缩后的图像数据进行量化处理(步骤S21)，并进行霍夫曼编码(步骤S22)。如果该压缩后的图像数据的数据大小为目标数据大小，则将该压缩后的图像数据记录到记录媒体中(步骤S29)。如果压缩后的图像数据的数据大小不是目标数据大小，则变数i就设定为0，且变数X设定为96(步骤S24)，并从近似式表中选择与变数i+1对应的近似式(步骤S25)。然后，判断存储在近似式表中的表大小是否与压缩后的数据大小基本相等(步骤S26)。如果表大小与压缩后的数据大小不相等，则使变数i增加(加1)，进行步骤S25。在此，在图2中，是从表大小较小的一方开始探索近似式的，但也可以从表大小较大的一方开始探索近似式。另外，所选择的近似式，可以在表大小在压缩后的数据大小以下的近似式中选择最大的。如果表大小与压缩后的数据大小基本相等，则根据数学式计算出与变数(X-1)相对应的近似大小(步骤S27)，并判断近似大小是否小于或等于目标数据大小(步骤S28)。如果近似大小小于或等于目标数据大小，则将压缩率Q赋值为Q＝X-1，进行步骤S21，如果近似大小超过了目标数据大小，则变数X就减小(减1)(步骤S30)，进行步骤S27。

下面，对实施例的图像数据压缩装置和图像数据压缩方法的具体的动作进行说明。

首先，说明笫1压缩率(Q＝95)的第1压缩动作。用相机拍摄而得到的图像数据或从视频等机器输入的图像数据被存储到存储单元4的第1存储器4A中。图像压缩单元1以固定的例如95的压缩率、即Q因子对图像数据进行压缩(图2的步骤S20)。作为压缩动作，图像压缩单元进行图2的步骤S20～S22所示的例如量化及霍夫曼编码处理。

其次，图像压缩单元1将压缩后的图像数据的数据大小与目标大小进行比较(图2的步骤S23)，如果压缩后的数据的数据大小相对于目标大小在例如±20％以内，则将压缩后的图像数据记录到存储媒体5上(图2的步骤S29)。

在图2的步骤S23中压缩后的数据的数据大小相对于目标大小有例如±20％或以上的差时，近似式选择单元2先将压缩后的数据的数据大小与近似式表中预先存储的多个表大小进行比较，选择与最接近的表大小相对应的近似式。如图4所示，近似式表存储有与i+1相对应的数据，表大小近似于例如Q因子值为95时的数据大小。常数a～e是将例如图4所示的4次多项式(aX⁴-bX³+cX²+dX+e)作为基本近似式的近似式的系数。

图3表示近似于与Q因子1～95相对的压缩数据的数据大小的多个曲线。根据这些曲线提取近似式表中所存储的多个常数a～e。多个曲线近似对具有纹理等的各种各样的性质的图像进行压缩而得到的数据的大小，并将对每一个这种曲线求得的用于表示4次近似式的常数存储到近似式表中。另外，最好考虑在微处理器等中的运算，将指定值与这些常数相乘以进行取整数的数值化处理。这时，在计算近似大小时，用上述指定值除所求的近似大小，从而求出实际的近似大小。

近似式表具体按以下方式使用。首先，当以Q因子值95压缩后的图像数据(压缩数据)的数据大小为例如150000字节时，近似式选择单元2就选择与该大小最接近的145435即从图4的从上数第8行(i+1＝8)的表大小(图2的步骤S25、S26)。

其次，若将作为目标的压缩数据的大小设为例如40000字节，则压缩率决定单元3就使用所选择的表大小、145435那一行的常数(a＝27、b＝2769、c＝40748、d＝832、e＝6543)，从Q因子值X＝94开始逐次减1(即X-1)(图2的步骤S30)，并同时反复进行近似大小的计算直至近似大小≤40000为止(图2的步骤S27、S28)。

下面，说明第2压缩动作。上述结果，计算出了近似大小小于或等于40000字节的Q因子值50。图像压缩单元1以Q因子值50对存储在第1存储器4A中的图像数据进行压缩(图2的步骤S31)。压缩后的数据的数据大小收敛在目标大小40000字节的±20％的范围内(图2的步骤S23)，因此，图像压缩单元1将压缩后的图像数据记录到存储媒体5上(步骤S29)。

另外，为了使压缩数据的数据大小可根据Q因子变化，通常所知道的方法是将Q因子与在图2的步骤S21的量化处理中所使用的量化表相乘。也可以将对计算出的Q因子乘以一定的系数而得到的值与量化表相乘。另外，乘以Q因子后的量化表每当进行压缩动作时都被初始化为缺省值。

在本实施例中，将目标大小与近似大小进行比较。在将缩略图(サムネイル)等附加数据附加到图像数据中的情况下，可以对从目标大小中预先减去附加数据的数据大小而得到的临时的目标大小进行同样的处理，并将图像数据的数据大小集中在所希望的目标大小内。

在本实施例中，将第1压缩动作时的Q因子的初始值设定得较大，能够获得相对于目标大小充分大的数据大小的压缩数据。为了使压缩处理时间进一步高速化，可以减小Q因子的初始值以得到比目标大小充分小的数据大小的压缩数据。这时，近似式表中预先存储的表大小与该小的Q因子相对应。另外，近似式选择单元2也可以具有分别与大的Q因子和小的Q因子相对应的2个近似式表。不论在哪种情况下，在根据所选择的近似式求出的各近似大小中都必须包含小于或等于目标大小的值。

另外，在本实施例中，在图2的步骤S27、S28中，将Q因子(X)逐次减1，并同时求取近似大小。近似式选择单元2将Q因子X在94之后设定为46，如果压缩后的数据的大小超过目标大小，则将Q因子X进一步设定为其一半的23，如果小于目标大小，则将Q因子X设定为69，即可以逐渐缩小Q因子的范围。

另外，在本实施例中，基本近似式为4次多项式，但这也可以是其他次数的多项式，甚至包含对数函数、指数函数等的公式。另外，近似式表存储有基本近似式之常数，但也可以对每一表存储近似式之该值。

另外，在本实施例中，将近似式表的近似式的数设定为16，但是，也可以有其他数的近似式。

另外，本实施例的图像数据压缩装置和图像数据压缩方法既可以用硬件构成，也可以用软件构成。用软件构成时，可以通过将其记录到存储媒体上的计算机等机器实现实施例的图像压缩装置。

另外，图像压缩单元1可以以第1压缩率仅对暂时存储在第1存储器中的图像数据的一部分进行压缩。这时，可以根据例如面积比而得到图像数据整体的压缩后的数据大小。由此，便可缩短计算第2压缩率的时间。另外，图像压缩单元1也可以以第1压缩率对暂时存储在第1存储器中的图像数据的多个部分进行压缩。

另外，第1压缩率可以是使压缩数据比目标数据大小大、或小的压缩率。

如上所述，按照实施例的图像压缩装置和方法，将用于计算出与各种各样的画质的图像数据相对应的近似式的常数预先存储在近似式表中，决定构成目标大小的压缩率以得到压缩数据。因此，可以通过最多2次压缩动作而高精度地使压缩数据的数据大小小于目标大小。

Claims

1.一种图像数据压缩装置，其具备：

以第1和第2压缩率对所输入的图像数据进行压缩，并分别输出第1和第2压缩数据的图像压缩单元；

具有存储分别与多个数据大小相对应且表示与压缩率相对的数据大小的变化的多个近似式的近似式表、并从上述多个近似式中选择与上述多个数据大小中最接近于上述第1压缩数据的数据大小的第1数据大小相对应的近似式的近似式选择单元；以及

根据上述选择的近似式决定上述第2压缩率的压缩率决定单元。

2.如权利要求1所述的图像数据压缩装置，其中上述多个近似式是多次多项式。

3.如权利要求2所述的图像数据压缩装置，其中上述近似式表存储上述多项式的系数。

4.如权利要求1所述的图像数据压缩装置，其中上述多个数据大小中的至少1个小于或等于设为目标的数据大小。

5.如权利要求1所述的图像数据压缩装置，其中进一步具有存储上述输入的图像数据的存储器，上述图像压缩单元以上述第1压缩率仅对存储在上述存储器中的图像数据之中的一部分进行压缩，输出上述第1压缩数据。

6.如权利要求5所述的图像数据压缩装置，其中存储在上述存储器中的图像数据之中的上述一部分包含上述图像数据的多个部分。

7.一种图像数据压缩方法，其包括：

以第1压缩率对图像数据进行压缩以得到压缩数据的步骤；

从分别与多个数据大小相对应的多个近似式中、选择与上述多个数据大小中最接近于上述压缩数据的数据大小的第1数据大小相对应的第1近似式的步骤；

根据上述第1近似式决定第2压缩率的步骤；和

以上述第2压缩率对上述图像数据进行压缩的步骤。

8.如权利要求7所述的方法，其中上述多个近似式是多次多项式。

9.如权利要求7所述的方法，其中上述多个数据大小中的至少1个小于或等于设为目标的数据大小。

10.如权利要求7所述的方法，其中取得上述压缩数据的步骤包含以上述第1压缩率仅对上述图像数据的一部分进行压缩的步骤。

11.如权利要求10所述的方法，其中上述图像数据的上述一部分包含上述图像数据的多个部分。