CN1674632A - 图像处理设备和方法 - Google Patents

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Abstract

图像处理设备从未压缩的静态输入图像来创建JPEG压缩后的图像数据。将输入图像的多个像素转换为要通过对输入图像进行尺寸缩减获得的缩减图像的预定像素数量。对输入图像的未压缩图像数据和缩减图像的缩减图像数据进行JPEG压缩以输出该输入图像和缩减图像的JPEG压缩后的图像数据。

Description

图像处理设备和方法
技术领域
本发明涉及图像处理技术，更具体地讲，涉及一种设备和方法，用于根据未压缩的图像数据来创建包括基本或主图像数据和缩减图像数据的图像数据。
背景技术
在数字像机(包括数字像机)和配备有照相机(包括数字像机)的移动电话中，具有超过一百万个像素的图像拾取器件已经得到广泛应用。在许多情况下，在以JPEG(联合图像专家组)格式压缩之后，记录具有这样大量的像素的图像。虽然有利的是，该JPEG格式需要较少量的存储器来存储图像数据，但是需要大量的计算来编码/解码。因此，JPEG格式记录具有以下缺点：在使用软件或硬件中的任一种的情况下，计算量和处理时间会发生增加。出于该原因，DCF(数字像机文件系统的设计规则)格式等广泛用作记录文件。根据这样类型的记录文件，将作为主图像的缩减版本的压缩数据与主图像数据一起存储，以实现记录之后的高速搜索和浏览。
在普通JPEG编码/解码处理中，编码处理包括DCT(离散余弦变换)、量化和霍夫曼编码。解码处理包括霍夫曼解码、去量化和反DCT(IDCT)。
在编码处理中，通过DCT变换来压缩输入的未压缩图像数据，并且对压缩的图像数据进行量化和霍夫曼编码。因此，将结果输出为JPEG数据。(例如，见日本专利申请待审公开No.2000-032462和2000-059612)。
更具体地讲，假定原始图像由M×N个像素构成，则首先将原始图像数据分割为各由给定数量的像素(通常为8×8像素)构成的单元块。将每一个块的图像数据变换为64个频率分量(水平和垂直方向上分别为8×8分量)，被称为DCT系数。在这些DCT系数中，对DC分量(64个系数之一)进行量化，之后，对该量化值和紧挨在前面的块的DC分量的量化值之间的差值进行霍夫曼编码。另一方面，对DCT系数的AC分量(64-1)进行量化、折线扫描，然后进行霍夫曼编码。
对于DC分量和AC分量进行不同处理的原因在于：考虑了每一种类型分量的特性。更具体地讲，DC分量对应于8×8像素块的平均值，并且具有平均值与邻近块的平均值几乎没有变化的特性。因此，对在直线中的块的DC系数之间的差值进行霍夫曼编码。
将霍夫曼编码后的DC分量和AC分量与诸如与在直到编码处理的处理中所使用的量化表、编码表等有关的信息、与原始图像的像素尺寸有关的信息和用于构成文件的附加信息等信息复用在一起，并由此输出为JPEG图像流数据。
解码处理逆向地遵循上述编码处理。具体地讲，对JPEG图像流数据的霍夫曼编码进行解码，并且通过将已经获得的紧挨在前面的块的DC分量的值与从所讨论的块中所获得的DC差的值相加，来再现每一个块的DC分量。将这样获得的DC分量和AC分量进行去量化、反DCT变换，并输出为块压缩图像数据。
还已经提出了用于产生缩减图像的一些方法。例如，日本专利申请待审公开No.2003-069831公开了一种图像处理设备，用于将原始图像数据分割为32×32像素瓦(pixel tile)，并通过使用在原始图像的JPEG压缩期间所产生的DCT系数的DC分量来创建缩略图。
此外，日本专利申请待审公开No.2002-218373公开了一种图像处理设备和电子照相机，用于在对主图像进行JPEG压缩的同时将DCF缩略图图像存储到存储器中，并且在完成主图像的压缩之后，压缩缩略图图像，从而创建主图像和缩略图图像的压缩文件。
另外，将数字像机和配备有照相机的移动电话配置为：当拍摄和记录图像时，用户能够选择图像尺寸。而且，已经提出了一种针对一些特定图像尺寸来执行高速处理的技术。在多个图像尺寸而非任何特定图像尺寸的情况下，要考虑的是，对压缩主图像完全解码，之后，经过尺寸调整和抽样比转换。然后，对所得到的尺寸调整后的数据进行压缩，从而获得主图像的缩减版本的压缩数据。
根据上述现有技术的编码/解码处理，与图像数据的像素数量成比例地增加每一个处理中的处理量，导致了大量的处理时间。而且，在相同数据经过上述尺寸调整和抽样比转换的情况下，存在以下缺点：从拍摄开始直到完成记录为止的等待时间将较长。
另外，在趋势是增长图像拾取器件的像素数量的同时，提出了部分进行高速处理，例如上述传统的图像处理技术。然而，现有技术并未考虑并行处理，并且其中的许多技术为非统一的技术。因此，现有技术不能够处理各种数量的像素，导致了硬件规模的不必要增加和处理时间量的增加。
发明内容
根据本发明，能够处理多个数量的像素并抑制处理量的增加。
根据本发明，能够减少从拍摄开始直到完成记录为止的等待时间，并抑制设备的能量消耗。
根据本发明，提出了一种用于根据输入图像的未压缩图像数据来创建压缩图像数据的图像处理设备，包括：转换器，用于将输入图像的像素数量转换为要通过对输入图像进行尺寸缩减而获得的缩减图像的预定像素数量；压缩部分，用于压缩图像数据以产生压缩的图像数据；以及控制器，进行控制，从而使压缩部分压缩输入图像的未压缩图像数据和缩减图像的缩减图像数据，以输出输入图像和缩减图像的压缩图像数据。
所述转换器可以包括图像存储器，用于存储要转换为缩减图像的预定像素数量的图像；其中所述控制器根据输入图像的像素数量和其宽高比，选择缩减图像和中间图像之一作为存储图像，以将其存储在图像存储器中，其中所述中间图像是在输入图像的压缩过程中中间获得的缩减图像。
优选地，由压缩部分所执行的压缩处理符合JPEG(联合图像专家组)格式。在这种情况下，优选地，所述压缩部分包括：DCT部分，用于对要压缩的图像数据执行DCT(离散余弦变换)以产生DCT分量；量化器，用于对DCT分量进行量化以产生量化后的DCT分量；编码器，用于根据熵编码对量化后的DCT分量进行编码以产生压缩后的图像数据；以及合成器，用于将输入图像的压缩图像数据和缩减图像的压缩图像数据组合为输入图像和缩减图像的压缩图像数据的文件。
要存储在图像存储器中的中间图像可以由DCT分量的DC分量构成。
所述图像处理设备还可以包括：输入转换器，用于将输入图像转换到适合于JPEG压缩的颜色空间和抽样比，以选择性地向转换器和压缩部分输出转换后的输入图像。
所述转换器还可以包括：尺寸调整器，用于将输入图像和图像存储器中的存储图像中所选的一个尺寸调整为缩减图像的预定尺寸。所述转换器还可以包括：抽样比转换器，用于将输入图像和图像存储器中的存储图像中所选的一个转换到适合于JPEG压缩的预定抽样比。所述转换器还可以包括：填充部分，用于填充其中不存在像素的丢失区域以使缩减图像的宽高比与输入图像的宽高比相匹配，其中当输入图像和缩减图像具有不同的宽高比时产生了丢失区域。所述转换器可以通过适当地调节换算因子而不激活填充部分，沿其垂直和水平方向对输入图像的周围部分进行裁剪。
当输入图像的宽高比等于缩减图像的宽高比，并且输入图像的数量明显小于预定参考值时，所述控制器可以选择通过对输入图像进行尺寸调整后所获得的缩减图像以将其存储在图像存储器中。
当输入图像的宽高比等于缩减图像的宽高比，并且输入图像的数量略小于预定参考值时，所述控制器选择DCT分量的DC分量作为中间图像以将其存储在图像存储器中，其中在将所述中间图像转换为预定像素数量之后，将中间图像的DC分量输出到压缩部分。
当输入图像的宽高比等于缩减图像的宽高比，并且输入图像的数量不小于预定参考值时，所述控制器选择DCT分量的DC分量作为中间图像以将其存储在图像存储器中，其中将中间图像的DC分量输出到压缩部分，而不对中间图像进行转换。
所述图像处理设备还可以包括：尺寸调整器，用于将输入图像尺寸调整为尺寸调整后的图像；选择器，用于选择图像存储器中所存储的图像数据、由转换器从图像存储器中所存储的图像数据转换来的图像数据、以及尺寸调整后的图像的图像数据之一；调节器，用于调节由选择器所选的图像数据以产生适合显示的图像数据；以及显示器，用于显示适合于显示的图像数据。所述调节器可以包括颜色缩减部分，用于对所选图像数据进行颜色缩减。
所述调节器可以包括显示存储器，用于存储适合显示的图像数据，所述图像数据进一步用作缩减图像的源数据。
所述图像处理设备还可以包括：输入部分，用于从外部输入压缩图像数据；解压部分，用于对从外部输入的压缩图像数据进行解压以向尺寸调整器输出解压图像，从而显示该图像。
所述解码部分可以包括：熵解码器，用于对从外部输入的压缩图像数据进行解码以产生DCT分量；去量化器，用于对所述DCT分量进行去量化以产生去量化后的DCT分量；以及反DCT部分，用于对去量化后的DCT分量执行反DCT以产生解压图像。
所述图像处理设备还可以包括：选择去量化器，用于对由熵解码器所获得的DCT分量的DC分量进行去量化，以便将去量化后的DC分量输出到转换器，从而产生解压图像的缩减图像。
根据本发明，提出了一种配备有数字像机的便携式通信设备，包括如上所述的图像处理设备，并且所述数字像机输出所输入的图像。
根据本发明的另一方面，提出了一种图像处理方法，包括步骤：将输入图像的像素数量转换为要通过对输入图像进行尺寸缩减而获得的缩减图像的预定像素数量；压缩输入图像的未压缩图像数据和缩减图像的缩减图像数据；以及输出该输入图像和缩减图像的压缩图像数据。
所述转换步骤可以包括：将要转换为缩减图像的预定像素数量的图像存储到图像存储器中；以及根据输入图像的像素数量和其宽高比，选择缩减图像和中间图像之一作为存储图像，以将其存储在图像存储器中，其中所述中间图像是在输入图像的压缩过程中中间获得的缩减图像。
所述压缩处理符合JPEG(联合图像专家组)格式，其中所述压缩步骤包括：对要压缩的图像数据执行DCT(离散余弦变换)以产生DCT分量；对DCT分量进行量化以产生量化后的DCT分量；根据熵编码对量化后的DCT分量进行编码以产生压缩后的图像数据；以及将输入图像的压缩图像数据和缩减图像的压缩图像数据组合为输入图像和缩减图像的压缩图像数据的文件。
如上所述，根据本发明，通过尺寸转换将图像的像素数量改变为给定的像素数量。因此，在使用数字像机、配备有照相机的移动电话等来拍摄图像时，能够高速地执行记录处理，而与由用户所选的图像尺寸无关。因此，能够减少直到下一次拍摄为止的等待时间，导致了实现操作舒适性并抑制了能量消耗。
附图说明
图1是根据本发明第一实施例的图像处理设备的方框图；
图2是根据第一实施例的一个示例的图像处理设备的方框图；
图3是示出了第一实施例的总体操作的流程图；
图4A是示出了图3中的情况1中的操作的流程图；
图4B是示出了图3中的情况2中的操作的流程图；
图4C是示出了图3中的情况5中的操作的流程图；
图5是根据本发明第二实施例的第一示例的图像处理设备的方框图；
图6是根据本发明第二实施例的第二示例的图像处理设备的方框图；
图7是根据本发明第三实施例的图像处理设备的方框图；
图8是使用根据本发明的图像处理设备的移动电话的示意方框图。
具体实施方式
1.第一实施例
1.1)结构
图1示出了当提供没有缩减图像数据的未压缩图像数据时所使用的编档装置。顺便指出，在图1中，块间的虚线和单点化线分别表示诸如处理旁路等选择处理路径，并且块内虚线用于便于理解当使用块时所采用的输出路径等。
如图1所示，根据本发明第一实施例的图像处理设备输入未压缩图像数据11，并且通过稍后将描述的图像处理，输出包括基本(或主)图像的JPEG数据和其缩减图像的JPEG数据的JPEG图像数据12的文件。该图像设备包括颜色空间转换和抽样比转换部分100、DCT部分101、量化部分102、霍夫曼编码器103、合成器104、尺寸转换处理器110和缩减图像数据存储器111。所述尺寸转换处理器110实现尺寸调整器110a、抽样比转换器110b和填充器的功能中的每一个。由图1中的虚线和单点划线所示的处理旁路P1到P3和由图1中的实线所示的处理路径可以由软件控制，如稍后将描述的。接下来，将要描述每一个块的功能。
颜色空间和抽样比转换
颜色空间转换和抽样比转换部分100具有输入数据转换功能。所述颜色空间转换和抽样比转换部分100将从诸如CCD或CMOS图像传感器等图像拾取器件输入的未压缩图像数据11转换为具有适合于JPEG系统的颜色空间和抽样比的数据。
由于图像拾取器件通常采用RGB原色滤波器或补色滤波器，所述图像拾取器件首先根据所使用的滤波器来产生颜色空间的图像信号。然而，在JPEG中，使用由亮度(Y)和色度(Cb，Cr)定义的被称为Y-Cb-Cr的颜色空间来执行压缩处理。因此，如果图像拾取器件及其内置控制电路并未执行颜色空间转换，则作为预处理，需要将颜色空间转换为YCbCr颜色空间。此外，在JPEG中，在许多情况下，在参考四个像素的亮度分量减少了Cb色度分量数和Cr色度分量数之后，执行压缩。要从原始图像信息的每一个信息元素中提取的分量数之间的该比率被称为抽样比，并且对于符合DCF标准的缩减图像，指定了抽样比4∶2∶2。附带指出，该DCF标准是包括在JEIDA标准中的JEITA CP-3461(照相机文件系统的设计规则)。
通常，对于图像数据的基本图像，在水平和垂直方向，色度与亮度的抽样比均为1/2。因此，当即使已经在图像拾取器件侧执行了颜色空间转换，而抽样比并非所需要的时，需要抽样比转换作为预处理。一些图像处理设备可以具有多种不同类型的图像拾取器件。尽管在这里未清楚地示出，但是假定可以彼此独立地对颜色空间转换功能和抽样比转换功能进行控制，并且可以对其中之一或两者进行旁路。
JPEG编码
在图1中从DCT部分101到霍夫曼编码器103的结构与传统JPEG编码的一般结构基本相同。将通过该部分JPEG编码后的数据发送到合成器104，在合成器104中，执行用于记录的数据的编档。
DCT部分101不仅具有以JPEG执行8×8 DCT操作的一般功能，而且具有在控制器(未示出)的控制下，从8×8 DCT计算的结果中提取DC分量以便将所提取的DC分量存储在缩减图像数据存储器111中的功能。被提取的该DC分量将被称为DCT-DC分量，并且该功能将被称为DCT-DC提取。
在JPEG标准中采用8×8 DCT处理，对8×8像素的块执行离散余弦变换。该变换还产生了8×8矩阵，并且第一行和第一列处的DCT系数被称为DC分量。所述DC分量具有以下特性：其是转换前的块中的所有分量的平均值。
从DCT部分101到霍夫曼编码器103的JPEG压缩部分不仅用于主图像而且用于缩减图像。然而，当对缩减图像进行JPEG压缩时，不需要操作DCT部分101的DCT-DC提取功能。当对主图像进行JPEG压缩时，根据需要来操作DCT部分101的DCT-DC提取功能，如稍后将描述的。将所提取的DCT-DC分量存储在缩减图像数据存储器111中。由于DCT计算的特性，通过在水平和垂直方向的每一个上以1/8对原始图像数据进行缩减来获得该缩减图像数据。
尺寸转换
尺寸转换处理器110具有尺寸调整器110a、抽样比转换器110b和填充器110c的功能，分别对从颜色空间转换和抽样比转换部分100接收到的数据、或缩减图像数据存储器111中所存储的数据执行尺寸调整、抽样比转换和填充插入。将尺寸转换处理器110配置为：当需要时，分别执行所述功能。当不需要执行所述功能时，如由图1中的单点划线所示，对尺寸转换处理器110进行旁路。
a) 尺寸调整器110a
在DCF缩略图格式中，将缩减图像限制为160×120像素。此外，对于每一设备，缩减图像的尺寸通常并非统一的。因此，如果从颜色空间转换和抽样比转换部分100输入的数据或缩减图像数据存储器111中所存储的数据不具有给定尺寸，则由尺寸调整器110a将输入图像的尺寸改变为给定尺寸。
b) 抽样比转换器110b
如先前所述，主图像和缩减图像并不总是具有相同的色度-亮度抽样比。因此，抽样比转换器110b将把输入数据的抽样比转换为给定的抽样比。在同时执行尺寸调整和抽样比转换的情况下，通过使用亮度和色度之间的不同换算比对输入图像进行尺寸调整，来同等地执行抽样比转换。
c) 填充器110c
当主图像和缩减图像具有与像素数量有关的不同的宽高比时，在保持宽高比(aspect ratio)的同时，使用填充器110c来填充丢弃区域。即，由于在缩减图像中沿垂直或水平方向出现了数据缺失，填充器110c具有以适当数据来填充已经出现数据缺失的部分的功能。因此，当相对于像素数量，主图像和缩减图像具有相同的宽高比时，或者当缩减图像中的丢失区域的出现是容许的时，或者当对宽高比的保持并不重要时，并不需要填充功能。
合成器
合成器104具有将JPEG压缩的主图像与JPEG压缩的缩减图像和填充所需的附加信息进行组合的功能。
注意，对于分别表示上述功能的块101到104，作为典型示例，需要设置像素数量、抽样比、量化表、霍夫曼表、图形信息等。由于如同传统电路的情况那样进行设置，因此将省略其描述。
根据该实施例，如下面将描述的，能够根据输入的未压缩数据11的像素数量NIN，自适应地选择有效装置，从而将缩减图像的压缩数据创建为文件。因此，在数字像机或配备有照相机的移动电话终端中所执行的图像处理中，可以高速地完成图像记录，而与由用户所选的图像尺寸无关。因此，将减小直到下一次拍摄操作为止的等待时间，导致实现了操作舒适和抑制能量消耗。
1.2)示例
如图2所示，可以通过在诸如CPU等程序控制的处理器112上运行所需的控制程序来执行图像处理设备的上述操作控制。所述程序控制处理器112通过读取并执行程序存储器113中所存储的相应控制程序来执行图像处理操作，下面将详细地进行描述。应该指出，在图2中，将相同参考数字和符号提供给具有与图1中的上述块相同功能的块，并且将省略对其的描述。因此，在图2所示的图像处理设备中，能够根据输入的未压缩图像数据11的像素数量NIN，自适应地选择有效装置，从而将缩减图像的压缩数据创建为文件。
当执行填充时，未压缩图像数据11的像素数量NIN是已知的。因此，在该示例中，将通过同时在垂直和水平方向上8倍地放大所需的缩减图像(具有像素数量NS)所获得的图像指定为参考图像(具有像素数量NREF)，并且将该参考像素数量NREF与输入图像的像素数量NIN进行比较。根据该比较结果，将图像处理操作分支为情况1到情况5中的任何一个，如图3所示。
这里，作为示例，假定在DCF缩略图格式下，缩减图像的像素数量NS是160×120像素，并且像素的参考数NREF为1280×960像素，通过分别在垂直和水平方向上将160×120像素乘以8来获得。
(情况1)
参考图3，当输入图像的宽高比与缩减图像的宽高比相同且输入图像的像素数量NIN比参考像素数量NREF(1280×960)小得多时，选择情况1中的操作。例如，这适用于其中输入图像的像素数量NIN为640×480的情况，如同VGA(视频图形适配器)的情况。
在情况1中，如图4A所示，通过图2中的DCT部分101到霍夫曼编码器103对主图像进行JPEG压缩，然后输出到合成器104(步骤S401)。此时，并不使用DCT部分101的DCT-DC提取功能。
与主图像的JPEG压缩并行地，颜色空间转换和抽样比转换部分100向尺寸转换处理器110输出数据，其中尺寸调整器110a将该数据尺寸调整为160×120像素的给定缩减图像(步骤S402)。具体地讲，如果输入图像是VGA的时，在垂直和水平方向上同时以1/4对输入图像进行缩减。将这样尺寸调整后的缩减图像存储在缩减图像数据存储器111中(步骤S403)。在尺寸转换处理器110中，如果需要，可以由抽样比转换器110b执行抽样比转换。
步骤S402和S403分别对应于图1中的虚线所示的路径P1和P2。缩减图像数据存储器111中所存储的缩减图像数据对尺寸转换处理器110进行旁路(图1中的P3)，通过DCT部分101到霍夫曼编码器103对该数据进行JPEG压缩(步骤404)，并输出到合成器104。然后，所述合成器104执行适合于记录主图像的JPEG压缩后的数据、缩减图像的JPEG压缩后的数据和其他所需信息的归档(步骤S302)。
(情况2)
在图3中，当输入图像的宽高比与缩减图像的宽高比相同且输入图像的像素数量NIN比参考像素数量NREF(1280×960)小一点时，选择情况2中的操作。例如，这适用于其中输入图像的像素数量NIN＝1024×768的情况。
在情况2中，如图4B所示，激活DCT部分101的DCT-DC提取功能，从而提取DCT系数的DC分量(步骤S501)。对于主图像，在该DCT-DC提取之后，通过DCT部分101到霍夫曼编码器103执行上述JPEG压缩，然后将JPEG压缩后的数据输出到合成器104(步骤S502)。
与主图像的JPEG压缩并行地，将由DCT部分101所提取的DCT-DC分量存储在缩减图像数据存储器111中(步骤S503)。当输入图像的像素数量NIN等于1024×768时，所存储的缩减图像的像素数量为128×96。由于给定缩减图像的像素数量为160×120，因此需要将缩减图像数据存储器111中所存储的128×96像素图像数据增大到该给定图像尺寸。因此，尺寸转换处理器110从缩减图像数据存储器111中接收128×96像素的图像数据的输入，并且将其尺寸增大调整到给定的图像尺寸160×120(步骤S504)。换句话说，当输入图像的像素数量NIN等于1024×768时，使缩减图像数据变为1.25倍大。应该指出，如果需要，则执行抽样比转换。
将这样增大到给定图像尺寸160×120的缩减图像数据输出到DCT部分101，并且如上所述，通过DCT部分101到霍夫曼编码器103进行JPEG压缩(步骤S505)。所述合成器104执行适合于记录主图像的JPEG压缩后的数据、缩减图像的JPEG压缩后的数据和其他所需信息的归档(步骤S302)。
(情况3)
在图3中，当输入图像的宽高比与缩减图像的宽高比相同且输入图像的像素数量NIN等于参考像素数量NREF(1280×960)时，选择情况3中的操作。
虽然情况3中的操作类似于情况2中的操作，但是尺寸转换处理器110在情况3中并不执行尺寸调整。因此，不需要图4B中的步骤S504。如果也不需要抽样比转换，则对尺寸转换处理器110进行旁路(图1中的单点划线所示的路径P3)。
(情况4)
在图3中，当输入图像的宽高比与缩减图像的宽高比相同且输入图像的像素数量NIN大于参考像素数量NREF(1280×960)时，选择情况4中的操作。
尽管情况4中的操作与情况2中的操作类似，但是尺寸转换处理器110并不执行情况4中的尺寸调整。如果也不需要抽样比转换，则对尺寸转换处理器110进行旁路(图1中单点划线所示的路径P3)。然而，当输入图像的像素数量NIN略大于参考像素数量NREF(1280×960)，并且并不需要将周围像素包括在缩减图像中时，执行与情况3中相同的处理。
(情况5)
在图3中，当输入图像的宽高比与缩减图像的宽高比不同时，选择情况5中的操作。
对于情况5中的操作，根据输入图像的像素数量NIN与参考像素数量NREF(1280×960)之间的比较结果，来选择上述情况1、情况2和情况4之一。在尺寸转换处理器110中，可以使填充器110c的功能有效。作为选择，如果垂直和水平方向上的输入图像的周围部分的裁剪是允许的，则可以对其进行选择，通过适当地调节换算因子，不使用填充功能。
如上所述，无论输入图像的像素数量NIN是多少，该实施例可以通过切换和设置内部电路块来处理输入图像。更具体地讲，在要输入图像的像素数量已知的阶段，仅通过在图像处理设备的电路中设置处理路径和通过设置针对像素数量的转换比，能够输入具有不同像素数量的图像。
此外，在根据该实施例的图像处理设备中，当诸如输出来自数字像机的图像数据时，可以针对主图像来选择多个像素数量。而且，能够以符合诸如数字静态照相机图像文件格式标准中的DCF规范部分的JPEG格式(针对数字静态照相机的可交换图像文件格式：Exif)，将主图像及其缩减图像电子地编档和记录在诸如存储器之类记录介质上。
根据该实施例中，保存在主图像压缩处理中所提取的DCT-DC分量。然后，能够按照需要对DCT-DC分量进行尺寸调整，以便根据需要转换针对DCT-DC分量的色度和亮度抽样比，从而当垂直-水平像素数量比并非所需的时添加填充器，和/或执行裁剪。对已经转换而具有所需像素数量的图像数据进行JPEG压缩，然后与压缩的主数据和与填充标准相关的附加信息编档在一起。
此外，可以通过控制输入图像产生侧，诸如照相机，来改变主图像的像素数量。还可以通过在输入级安装尺寸调整引擎(软件或硬件)来改变输入像素数量。可以通过放大/缩小输入图像和/或通过裁剪输入图像的一部分来对像素数量进行尺寸调整。
在主数据的像素数量并不大的情况下，还能够通过使用诸如十中抽一等技术在DCT之前减少数据来获得其缩减图像。在已经全部记录了DCT之前的数据之后、或与数据的获取并行地执行图像数据的缩减。还能够通过解压由JPEG压缩所获得的JPEG图像然后通过十中抽一来减少解压后的图像数据来获得缩减图像。
如上所述，根据该实施例，通过根据输入图像改变图像数据的尺寸来实现给定的像素数量。因此，当利用数字像机或具有照相机的移动电话来拍摄图像时，能够高速地完成图像记录，而与用户所选的图像尺寸无关。因此，减少了直到下一次拍摄为止的等待时间，导致了实现操作舒适以及抑制能量消耗。
2.第二实施例
图5示出了根据本发明第二实施例的图像处理设备的第一示例。类似地，图6示出了根据第二实施例的图像处理设备的第二示例。应该指出，将相同参考数字和符号提供给具有与图1中的块相同的功能的块，并将省略对其的描述。
在根据第二实施例的图像处理设备中，考虑了与图像显示设备的协作。在图5中，选择器120选择尺寸转换处理器110的输出和缩减图像数据存储器111的输出之一，并且将所选的一个输出到颜色空间变换部分121。所述颜色空间变换部分121将所选图像数据的颜色空间变换为适合于图像显示设备的颜色空间，然后将图像数据输出到选择器140。在一些情况下，由尺寸调整器130对输入图像数据11或来自颜色空间转换和抽样比转换部分100的图像数据进行尺寸调整，然后通过或不通过颜色空间变换部分121输出到选择器140。选择器140选择从选择器120侧输入的图像数据和从尺寸调整器130侧输入的图像数据之一。由颜色缩减部分131对所选的图像数据进行颜色缩减，然后输出为针对显示设备的图像数据14a。
已经描述的用于JPEG压缩的从块100到块111的部分具有等价于R、G、B每一颜色的8比特的颜色分辨率，而许多显示设备具有从每一颜色5到6比特的范围的颜色分辨率，例如RGB 565或RGB 666。因此，需要缩减每一个像素中的比特数。该功能被称为颜色缩减，并且颜色缩减部分131用于该功能。可以通过简单地截去较低有效比特或者通过被称为抖动的误差扩散处理来实现颜色缩减。将由颜色缩减部分131进行颜色缩减后的图像数据14a传递到该显示设备。
颜色空间变换部分121将颜色空间从YCbCr空间变换到RGB空间。这是由于如已经描述的那样，尽管YCbCr空间用来表示JPEG中的颜色，但是一般图像显示设备使用RGB空间来表示颜色。将经过颜色空间变换的数据通过选择器140传递到颜色缩减部分131。
尺寸调整器130通过颜色空间转换和抽样比转换部分100和通过旁路其从图像拾取器件中接收图像数据的输入，并且将该图像数据尺寸调整为适合于图像显示的像素数量。通过设置尺寸调整器130，在预览状态，能够显示正在获取的图像，而无需激活块101到104、110、111和120。
如果从图像拾取器件中输出的图像数据的颜色空间为YCbCr空间，则可以对颜色空间转换和抽样比转换部分100进行旁路。如果从图像拾取器件中输出的图像数据的颜色空间是RGB空间，则对颜色空间转换和抽样比转换部分100和颜色空间变换部分121进行旁路(由图5中的虚线表示)。
与图1的第一实施例类似地执行如图5所示的第二实施例的图像文件创建。第二实施例的特征在于：能够在图像记录之前的预览期间创建用于显示的图像数据，并且在记录操作之后，合理地提供用于显示的数据。
在预览期间，设置选择器140，从而选择从图像拾取器件中输出的、且通过尺寸调整器130进行尺寸调整后的图像数据。在获取和记录该图像之后，设置选择器120和140，从而选择缩减图像数据存储器111中所存储的数据和进一步由尺寸转换处理器110尺寸调整后的数据之一作为用于显示的数据。
作为示例，采用第一实施例的示例中所示的数值，在缩减图像数据存储器111中所存储的图像的像素数量与来自图像拾取器件的图像像素数量成比例，而在缩减图像创建期间来自尺寸转换处理器110的输出具有160×120像素的尺寸。因此，对选择器120进行设置，从而相对于显示设备的像素数量，选择适当的一个。
如果上述像素数量的任何一个太小，则在创建缩减图像之后将尺寸转换处理器110中的尺寸调整器的设置改变为适当的放大值，并且对选择器120和140进行设置，从而将经过尺寸调整的图像数据提供给显示设备。
根据第二实施例，在图像记录之前和之后的预览状态中，能够显示来自图像拾取器件的图像或经过了与要记录的缩减图像数据相同处理的图像。即，紧接在拍摄图像之后，能够显示记录的缩减图像数据，因而检查记录的图像质量。
在已经将没有缩减图像数据的JPEG压缩图像数据记录在记录介质的情况下，也采用上述图像处理设备来获得类似的优点。
应该指出，对于根据第二实施例的图像处理设备，需要使用具有显示设备的设备。可以根据需要对输入图像进行尺寸调整，然后发送到显示设备(显示模式A)。另外，可以根据需要来进行颜色缩减处理。所述颜色缩减部分131可以为支持简单颜色缩减、抖动、调色板的任何装置，或者可以是能够选择性地实现或执行这些功能的任何装置。
而且，如上所述，所述显示设备可以显示尺寸调整后的DCT-DC分量或未经过尺寸调整的DCT-DC分量(显示模式B)。在这种情况下，作为图像处理设备，可以采用以下设备：仅具有允许显示模式A的电路系统；仅具有允许显示模式B的电路系统；或者同时具有分别允许显示模式A和B的电路系统，能够自适应地在它们之间进行切换。作为自适应切换的示例，能够在预览期间选择显示模式A而在记录拍摄的图像时切换到显示模式B。
此外，当主图像的像素数量并不大时，通过使用十中抽一技术等缩减DCT之前的数据来形成其缩减图像。可以在记录所有数据之后对DCT之间的数据进行缩减，或者与数据的获取并行地执行缩减。此外，还可以通过解压JPEG压缩后的图像，然后利用十中抽一技术等来缩减解压的图像数据来形成缩减图像。此外，还能够使用于显示的数据的尺寸等于缩减图像的像素数量，从而将其用作压缩的缩减图像的源数据。
应该指出，尽管在JPEG压缩中使用了表示为YCbCr(或YUV)的颜色空间，但是大多数显示设备使用三原色RGB来驱动。在一些情况下，输入图像为RGB的，而在一些情况下为YUV的。此外，在具有显示设备的设备的情况下，将颜色空间变换功能设置在适当的位置。然而，由于有时需要而有时并不需要输入图像的颜色空间变换，因此，当需要时选择颜色空间变换功能。在RGB-YUV变换中，使色度的抽样比的改变为可选的。
利用根据第二实施例的结构，即使对于从外部获得的、并包括缩减图像的图像数据，也能够在短时间内创建、添加和显示缩减图像。因此，能够禁止图像浏览时间随着文件而改变。而且，当浏览图像时，一般使用缩减图像。由于对于不包括缩减图像的图像数据仅创建用于显示的数据一次，因此，能够抑制能量消耗。
2.2)第二示例
参考图6，块100到104、110、111、120、121、130、131和140与图5中的块基本相同。因此，将相同的参考数字和符号提供给这些块，并且将省略对其的描述。
在第二实施例中，与图5中的结构相对比，附加地设置了显示存储器141。该显示存储器141用于存储用于显示的数据，并且使用于显示的数据成为缩减图像数据的源数据。在许多情况下，当显示设备没有图像存储器时，设置显示存储器141。
对图6所示的示例进行配置，从而可以选择使显示存储器141成为缩减图像的图像源的附加功能。换句话说，可以通过颜色空间转换和抽样比转换部分100和尺寸转换处理器110(根据需要)，将显示存储器141中所存储的图像数据存储在缩减图像数据存储器111中。
当不使用该附加功能时，所执行的处理与图5中的第一实施例中的处理基本相同。当选择该附加功能时，由于根本未使用第一实施例中所述的缩减数据创建处理且未激活在这些处理中所涉及的软件和硬件，因此能够减少时间和能量消耗。另外，通过在省电模式期间或当剩余电池时间较小时使用该附加功能，能够延长可用时间，而不会显著地削弱图像记录功能。
应该指出，可以利用图2所示的处理器来执行根据第二实施例的图像处理设备的上述操作控制。
3.第三实施例
图7是根据本发明第三实施例的图像处理设备的方框图。应该指出，将相同参考数字和符号提供给具有与图6中的块基本相同功能的块，并将省略对其的描述。
根据第三实施例的图像处理设备包括在对JPEG图像数据13的解码处理和当需要时所执行的缩减图像的创建之间的关联。通常使用JPEG解码处理，其中由霍夫曼解码器150、去量化部分153和反DCT(IDCT)部分154将JPEG数据13解压为用于显示的数据。应该指出，霍夫曼解码器150具有从霍夫曼解码后的DCT矩阵中提取DC分量的功能，然后将所提取的DC分量传递到选择去量化部分151。
所述选择去量化部分151对通过去量化部分153的去量化处理所获得的DC分量执行去量化。所述去量化部分153使用由8×8数值构成的量化表，而选择去量化部分151仅使用8×8数值中与该DC分量相对应的一个值。由于将单独的量化表用于Y分量和Cr、Cb分量，因此由选择去量化部分151使用三种类型值中的最大值。
在第三实施例中，附加地设置图像解码装置。因此，能够显示已经记录的图像数据，并且当外部创建的数据中不包括缩减图像时，创建和添加缩减图像。在图像拍摄和记录以及记录之前和之后的图像显示中所涉及的内容与上述实施例基本相同，因此将省略对其的描述。
在显示设备具有相当大量的像素且显示已经记录的数据时，执行以下操作。具体地讲，在选择用于显示的图像的阶段中，由霍夫曼解码器150、去量化部分153和IDCT部分154对记录文件中所包括的缩减图像进行解码，并且如果需要，由尺寸调整器130对其进行尺寸调整。然后，将结果数据发送到显示存储器141以便如上所述进行显示。当进行图像选择操作时，通常，类似地对主图像进行解码然后进行显示。当显示设备的像素数量并非相当大和/或取决于应用时，存在着仅涉及缩减图像相关部分和处理的实现、或仅处理主图像的实现的可能性。
通常，由于处理缩减图像的过程不能够工作，因此当从外部提供未包括缩减图像数据的图像数据时直接对主图像进行解码。在这种情况下，如果主图像的像素数量较大，则处理时间将与像素数量成比例地增加。
在这样的情况下，根据该实施例，将遵循块150、151、110、120、121、140、131和141的处理路径用于显示数据的创建，而非遵循块150、153和154的路径。利用该处理路径，可以在短时间内创建用于显示的数据，而无需由块153和154所执行的去量化和IDCT操作。这里，从选择去量化部分151到颜色空间变换部分121的路径并不必须遵循包括块110和120的路线，而可以采用仅包括块130的路线。
然而，存在一些情况，其中由于处理时间与也在该处理中的像素数量成比例地增加，因此难以高速地执行霍夫曼解码器150中的处理。因此，还可以通过以下处理来形成具有缩减图像的文件：通过允许图像数据到达上述尺寸转换处理器110以通过块101到103，来创建缩减图像的JPEG压缩后的数据；并且使用合成器104将JPEG压缩后的图像数据与JPEG数据13进行组合以输入到霍夫曼解码器150中。
尽管在图7中未示出处理路径，当主图像并不比其缩减图像在垂直和水平方向上的8倍大的数据大得多时，优选地，选择包括IDCT部分154和去量化部分153的路径，而不选择包括选择去量化部分151的路径，以便创建缩减图像。而且，当主图像相当小时，存在不创建任何缩减图像的选择。
附带指出，除了第二实施例中的特征之外，根据第三实施例的图像处理设备具有以下特征：可以从外部写入要存储在电子存储介质中的压缩图像。该写入包括：通过通信装置写入，由外部设备写在可拆卸介质上等。
在读取电子存储介质上所存储的压缩图像的处理中(包括文件内容检查)，当不包括缩减图像时，在去量化之前的霍夫曼解码然后去量化之后，仅能够提取DCT-DC分量。通过去量化获得的该数据变为缩减图像。因此，能够通过与DCT-DC分量相同的处理来创建压缩的缩减图像。
此外，与第一实施例类似地对创建的缩减图像和其源图像进行编档。应该指出，当源图像的像素数量并不大时，不执行该编档处理。此外，当源图像的像素数量并不大且并不对其执行记录处理时，通过解压图像、利用十中抽一技术等缩减解码后的图像以获得缩减图像、然后压缩缩减图像来形成压缩后的缩减图像。
应该指出，在根据第三实施例的图像处理设备中，可以由图2所示的处理器来执行上述操作控制。
此外，可以将如上所述的第一到第三实施例中的任何一个的图像处理设备应用于配备有照相机的移动电话。将本发明应用于配备有照相机的移动电话能够即时地显示各种各样的图像输入。因此，能够进一步扩展移动电话的多功能性。
图8示出了配备有包括根据本发明的图像处理设备801的照相机的移动电话。对于图像处理设备801，优选地，使用根据如图5到7所示的第二和第三实施例的设备之一。然而，应该想到，设置到移动电话上的图像处理设备801在移动电话中的CPU 802的控制下进行操作。
参考图8，移动电话具有充当显示设备的LCD 803、充当图像拾取器件的数字像机804、以及图像存储器805。由如上所述的根据本发明的图像处理设备801来处理由数字像机804所拾取的图像数据。因此，可以在LCD 803上即时地显示该图像数据，并且还将其与其缩减图像一起记录在图像存储器805上。通过包括缩减图像，易于浏览所记录的图像。
本发明可以应用于诸如数字像机和配备有照相机的移动电话等设备，所述设备具有作为主功能或子功能的拍摄和记录图像的功能，并且在图像记录信息中具有缩减图像。此外，本发明还可应用于需要通过包括缩减图像来为浏览记录图像的操作提供方便的设备。

Claims (27)

1.一种用于从输入图像的未压缩图像数据来创建压缩图像数据的图像处理设备，包括：
转换器，用于将输入图像的像素数量转换为要通过对输入图像进行尺寸缩减获得的缩减图像的预定像素数量；
压缩部分，用于压缩图像数据以产生压缩图像数据；以及
控制器，进行控制，从而使压缩部分压缩输入图像的未压缩图像数据和缩减图像的缩减图像数据以输出该输入图像和缩减图像的压缩图像数据。
2.根据权利要求1所述的图像处理设备，其中所述转换器包括图像存储器，用于存储要转换为预定像素数量的缩减图像的图像；
其中所述控制器根据输入图像的像素数量和其宽高比，选择缩减图像和中间图像之一作为存储图像以将其存储在图像存储器中，所述中间图像是在输入图像的压缩过程中中间获得的缩减图像。
3.根据权利要求2所述的图像处理设备，其中由压缩部分所执行的压缩处理符合联合图像专家组(JPEG)格式，
其中所述压缩部分包括：
离散余弦变换部分，用于对要压缩的图像数据执行离散余弦变换以产生离散余弦变换分量；
量化器，用于对离散余弦变换分量进行量化以产生量化后的离散余弦变换分量；
编码器，用于根据熵编码对量化后的离散余弦变换分量进行编码以产生压缩后的图像数据；以及
合成器，用于将输入图像的压缩图像数据和缩减图像的压缩图像数据组合为输入图像和缩减图像的压缩图像数据的文件。
4.根据权利要求3所述的图像处理设备，其中将输入图像和缩减图像的压缩图像数据的文件记录到记录介质中。
5.根据权利要求3所述的图像处理设备，其中要存储在图像存储器中的中间图像包括离散余弦变换分量的DC分量。
6.根据权利要求3所述的图像处理设备，进一步还包括：
输入转换器，用于将输入图像转换到适合于JPEG压缩的颜色空间和抽样比，以便有选择地向转换器和压缩部分输出转换后的输入图像。
7.根据权利要求3所述的图像处理设备，其中所述转换器还包括：
尺寸调整器，用于将输入图像和图像存储器中的存储图像中所选的一个图像的尺寸调整为预定尺寸的缩减图像。
8.根据权利要求3所述的图像处理设备，其中所述转换器还包括：
抽样比转换器，用于将输入图像和图像存储器中的存储图像中所选的一个图像转换到适合于JPEG压缩的预定抽样比。
9.根据权利要求3所述的图像处理设备，其中所述转换器还包括：
填充部分，用于填充其中不存在像素的丢失区域以使缩减图像的宽高比与输入图像的宽高比相匹配，其中当输入图像和缩减图像具有不同的宽高比时产生了丢失区域。
10.根据权利要求9所述的图像处理设备，其中所述转换器通过适当地调节换算因子而不激活填充部分，沿其垂直和水平方向对输入图像的周围部分进行裁剪。
11.根据权利要求3所述的图像处理设备，其中当输入图像的宽高比等于缩减图像的宽高比，并且输入图像的数量明显小于预定参考值时，所述控制器选择通过对输入图像进行尺寸调整后所获得的缩减图像以将其存储在图像存储器中。
12.根据权利要求3所述的图像处理设备，其中当输入图像的宽高比等于缩减图像的宽高比，并且输入图像的数量比预定参考值略小时，所述控制器选择离散余弦变换分量的DC分量作为中间图像以将其存储在图像存储器中，其中在将所述中间图像转换为预定像素数量之后，将中间图像的DC分量输出到压缩部分。
13.根据权利要求3所述的图像处理设备，其中当输入图像的宽高比等于缩减图像的宽高比，并且输入图像的数量不小于预定参考值时，所述控制器选择离散余弦变换分量的DC分量作为中间图像以将其存储在图像存储器中，其中将中间图像的DC分量输出到压缩部分，而不对中间图像进行转换。
14.根据权利要求3所述的图像处理设备，其中还包括：
尺寸调整器，用于将输入图像尺寸调整为尺寸调整后的图像；
选择器，用于选择图像存储器中所存储的图像数据、由转换器从图像存储器中所存储的图像数据转换来的图像数据、以及尺寸调整后的图像的图像数据之一；
调节器，用于调节由选择器所选的图像数据以产生适合显示的图像数据；以及
显示器，用于显示适合显示的图像数据。
15.根据权利要求14所述的图像处理设备，其中所述调节器包括颜色缩减部分，用于对所选图像数据进行颜色缩减。
16.根据权利要求15所述的图像处理设备，其中所述颜色缩减部分支持简单颜色缩减、抖动和调色板之一。
17.根据权利要求14所述的图像处理设备，其中所述调节器包括显示存储器，用于存储适合显示的图像数据，所述图像数据进一步用作缩减图像的源数据。
18.根据权利要求14所述的图像处理设备，其中还包括：
输入部分，用于从外部输入压缩图像数据；
解压部分，用于对从外部输入的压缩图像数据进行解压以向尺寸调整器输出解压图像，从而显示该图像。
19.根据权利要求18所述的图像处理设备，其中所述解压缩部分包括：
熵解码器，用于对从外部输入的压缩图像数据进行解码以产生离散余弦变换分量；
去量化器，用于对所述离散余弦变换分量进行去量化以产生去量化后的离散余弦变换分量；以及
反离散余弦变换部分，用于对去量化后的离散余弦变换分量执行反离散余弦变换以产生解压图像。
20.根据权利要求19所述的图像处理设备，其中还包括：
选择去量化器，用于对由熵解码器所获得的离散余弦变换分量的DC分量进行去量化，以便将去量化后的DC分量输出到转换器，从而产生解压图像的缩减图像。
21.一种配备有数字像机的便携式通信设备，包括根据权利要求1至20中的任何一项所述的图像处理设备，其中所述数字像机输出该输入图像。
22.一种用于从输入图像的未压缩图像数据来创建压缩图像数据的图像处理方法，包括步骤：
将输入图像的像素数量转换为要通过对输入图像进行尺寸缩减获得的缩减图像的预定像素数量；
压缩输入图像的未压缩图像数据和缩减图像的缩减图像数据；以及
输出该输入图像和缩减图像的压缩图像数据。
23.根据权利要求22所述的图像处理方法，其中所述转换步骤包括：
将要转换为预定像素数量的缩减图像的图像存储到图像存储器中；以及
根据输入图像的像素数量和其宽高比，选择缩减图像和中间图像之一作为存储图像以将其存储在图像存储器中，其中所述中间图像是在输入图像的压缩过程中中间获得的缩减图像。
24.根据权利要求23所述的图像处理方法，其中所执行的压缩处理符合联合图像专家组(JPEG)格式，
其中所述压缩步骤包括：
对要压缩的图像数据执行离散余弦变换以产生离散余弦变换分量；
对离散余弦变换分量进行量化以产生量化后的离散余弦变换分量；
根据熵编码对量化后的离散余弦变换分量进行编码以产生压缩后的图像数据；以及
将输入图像的压缩图像数据和缩减图像的压缩图像数据组合为输入图像和缩减图像的压缩图像数据的文件。
25.根据权利要求23所述的图像处理方法，其中当输入图像的宽高比等于缩减图像的宽高比，并且输入图像的数量明显小于预定参考值时，选择通过对输入图像进行尺寸调整后所获得的缩减图像以将其存储在图像存储器中。
26.根据权利要求23所述的图像处理方法，其中当输入图像的宽高比等于缩减图像的宽高比，并且输入图像的数量略小于预定参考值时，选择离散余弦变换分量的DC分量作为中间图像以将其存储在图像存储器中，其中在将所述中间图像转换为预定像素数量之后，对中间图像的DC分量进行压缩。
27.根据权利要求23所述的图像处理方法，其中当输入图像的宽高比等于缩减图像的宽高比，并且输入图像的数量不小于预定参考值时，选择离散余弦变换分量的DC分量作为中间图像以将其存储在图像存储器中，其中对中间图像的DC分量进行压缩，而不对中间图像进行转换。
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