CN1698345A - Jpeg压缩文件的生成方法、jpeg压缩文件的生成装置以及图象处理装置 - Google Patents

Abstract

从图象数据中导出图象特征量Va、Vb，根据该图象特征量Va、Vb确定系数C、D，导出以JPEG压缩文件的文件大小Sfj和量化数据系数值Aqt表示的近似式。然后，通过根据上述近似式设定所希望的JPEG压缩文件的文件大小，来导出量化数据系数值Aqt，通过使该量化数据系数值Aqt与作为基准的第一量化表进行乘法运算来得到第二量化表。然后，使用该第二量化表对图象数据实际进行JPEG压缩。

Description

JPEG压缩文件的生成方法、JPEG 压缩文件的生成装置以及图象处理装置

技术领域

本发明是涉及用于生成规定的文件大小(file size)的JPEG压缩文件的JPEG压缩文件的生成方法、JPEG压缩文件的生成装置以及图象处理装置的发明。

背景技术

以往，在JPEG压缩文件装置中生成JPEG文件时，需要使该生成的JPEG压缩文件的文件大小与预先确定的规定的文件大小相等。

在压缩图象数据生成JPEG文件时使用量化表，但如果把固定的表作为该量化表采用，则在单纯的图象数据和复杂的图象数据中，作为生成的JPEG压缩文件的文件大小，容易产生2倍以上的文件大小差。

但是，作为现有技术，预先准备作为基准的量化表，根据被压缩的图象数据的种类变换该量化表，使用该被变换后的量化表进行图象数据的压缩处理的技术被记载在以下专利文献中。

特开平10-66004号公报

该现有技术是为了得到规定文件大小的JPEG压缩文件，把压缩前的图象数据的一部分进行一次JPEG压缩，把作为其结果得到的压缩数据的大小作为评价值，以该评价值为基础计算用于JPEG压缩图象数据全体的量化表的技术。

具体地说，当JPEG压缩一部分数据的情况下，使用预先准备的固定的量化表。以下，用该固定的量化表，把JPEG压缩图象数据的一部分时的数据大小的结果作为评价值H求得。

以下，以评价值H为基础，用q＝M×H-N的计算式计算用于JPEG压缩图象数据全体的量化表的文件q。在此，M和N是规定的系数，对于每个希望的文件大小，是通过实验预先确定的系数。

进而，在上述现有技术的实施例中，在计算式q＝M×H-N中的系数M，如果评价值H增大则有增大的倾向。因而，采取根据评价值H把系数M转换为M1、M2这2个阶段的方法。

但是，在上述已有技术的JPEG压缩文件生成装置中，在最终JPEG压缩处理图象数据整体前对于图象的一部分需要进行JPEG压缩处理，因为需要2次的JPEG处理，所以实际在制成JPEG压缩文件前，需要相当多的时间，处理本身也复杂化。

另外，系数M、N的值对每个作为JPEG压缩文件所希望的文件大小，因为需要通过实验预先求得，所以当需要设置多个希望的文件大小的情况下，存在必须进行大量实验的问题。

进而，在上述计算式中系数M依赖于评价值H的值，但在现有技术中，因为通过只切换2阶段，只不过保证该评价值H的依赖性，所以不能高精度地反映评价值H的依赖性，其结果不能高精度地求得量化表的因子q。

因此，在根据该因子q得到的，由量化表生成的JPEG压缩文件大小，和在处理前希望的文件大小之间产生大的差异。

因而，本发明的目的在于：提供一种以简单、短时间的处理，就可以高精度地生成规定的尺寸的JPEG压缩文件的JPEG压缩文件生成方法、JPEG压缩文件的生成装置以及图象处理装置。

发明内容

为了实现上述目的，本发明的JPEG压缩文件的生成方法，使用根据量化数据系数值和作为基准的第一量化表而得到的第二量化表，从图象数据中生成JPEG压缩文件，包括：(a)从JPEG压缩前的上述图象数据中导出图象特征量的步骤；(b)根据上述图象特征量来确定规定的系数值的步骤；(c)对于包含上述量化数据系数值和上述规定的系数的、表示JPEG压缩文件的文件大小的关系式，把由上述步骤(b)确定的值适用在上述规定的系数中，作为上述JPEG压缩文件的文件大小，通过设定所希望的文件大小来导出上述量化数据系数值的步骤。

附图说明

图1是表示本发明的JPEG压缩文件的生成方法的处理步骤的流程图。

图2是用于说明图象特征量的导出方法的图。

图3是用于说明表示系数值和文件大小关系的近似式的有效性的图。

图4是用于说明系数C与图象特征量的关系的式子的有效的图。

图5是用于说明系数D与图象特征量的关系的式子的有效的图。

图6是表示实施基于本发明的JPEG压缩文件的生成方法时的结果的图。

具体实施方式

下面，根据表示其实施方式的附图具体地说明本发明。

实施方式1

图1是用于说明在本实施方式的JPEG压缩文件的生成方法中的、JPEG压缩处理步骤的流程图。该处理也可以通过被预先编程的计算机实施。

在图1中，步骤S11是从JPEG压缩前的图象数据中导出图象特征量的处理。

以下，步骤S12是根据在步骤S11中导出的图象特征量，导出表示把上述图象数据作为输入数据时的JPEG压缩文件的文件大小Sjf，和相对成为基准的第一量化表的量化数据系数值(以下，只称为系数值)Aqt之间的关系的近似式的处理。

具体地说，在步骤S12中把预先准备的近似式

Sjf＝(系数C)×Aqt^(系数D)  ……(1)中的系数C以及系数D，根据在步骤S11中导出的图象特征量确定。在此，如果通过被导出的近似式(1)例如确定文件大小Sjf，则可以唯一导出系数值Aqt。

以下，步骤S13是作为上述近似式(1)的Sjf设定所希望的规定的文件大小的值，是根据近似式(1)导出系数值Aqt的处理。

以下，步骤S14是通过在成为基准的第一量化表中乘算在步骤S13中导出的系数值Aqt，导出第二量化表的处理。

最后，步骤S15是通过使用该第二量化表对图象数据实施JPEG压缩处理，生成所希望的规定的文件大小的JPEG压缩文件的处理。

以下，说明具体的处理内容以及近似式(1)的有效性。

首先，说明图1的步骤S11中的图象特征量的导出方法。图2是用于说明把图象数据1分割为8[点]×8[点]单位的每个单位块2。

而在本发明的实施方式的JPEG压缩文件生成装置中，通过以下的式子导出第一图象特征量Va和第二图象特征量Vb。进而，压缩前的图象数据1是RGB形式。

Va＝∑(|G₀₀-G₁₁|)_i/(单位块数×3)  ……(2)

Vb＝∑{|G₀₀-G₃₃|/+(|R₀₀-R₃₃|+|B₀₀-B₃₃|)/2}_i/(单位块数×3)  ……(3)

在此，G₀₀、R₀₀，B₀₀如图2所示(最左上的象素假设位于0行0列。)，是位于各单位块2的第0行0列的象素的(绿·红·兰)的象素值。另外，G₁₁是位于各单位块2的第1行1列的象素的绿的象素值。另外，G₃₃、R₃₃，B₃₃如图2所示，是位于各单位块2的第3行3列的象素的(绿·红·兰)的象素值。

另外，在上述式(2)、(3)中，∑是与被分割的单位块2的数i有关的和。因而，例如当图象数据1以横160[点]×纵120[点]的图象构成的情况下，对300个单位块2计算|G₀₀-G₁₁|的和。另外，(单位块数)在上述例子的情况下是300。

如式(2)、(3)所示，第一图象特征量Va可以在横方向只偏离1，在纵方向上只偏离1的两个象素(可以掌握位于第一距离范围中的两个象素)的象素值的差表示。另外，第二象素特征量Vb可以在横方向只偏离3，在纵方向上只偏离3的两个象素(可以掌握位于第二距离范围中的两个象素)的象素值的差表示。

在此，JPEG压缩处理是被分成亮度成分、色差成分进行处理，特别是在亮度成分中分配多的数据量。然后，因为和该亮度成分相关性高的颜色是“绿”，所以上述式(2)只计算G的象素值。

另外，R、B的象素值虽然不象G象素值那样，但因为对JPEG文件有影响，所以在式(3)中导出关于R、G、B的值。另外，在上述式(3)中，分子除算的2引起相对亮度成分相关高的G，R和B的影响小。

通过以上可知，由上述式(2)得到的第一象素特征量Va表示在图象数据1中表示象素值的集聚变化的，高的频率成分。另外还知道，通过上述式(3)得到的第二图象特征量Vb与第一图象特征量Va相比表示在图象数据1中的表示象素值的缓慢变化的，低的频率成分。

进而，从式(2)、(3)可知，图象特征量Va、Vb的导出因为两个象素的象素值差的绝对值的和占大半，所以通过非常简单的计算就可以进行该图象特征量Va、Vb的导出。

进而，所谓在此的频率意味着考虑象素值的变化是波的情况下的频率。

以下，说明在步骤S13中的处理。

在步骤S13中，虽然是从外部把希望的JPEG压缩文件的规定的文件大小设定为近似式(1)的Sjf，根据在步骤S12中导出的近似式(1)和该规定的文件大小导出系数值Aqt，但在步骤S13中，进行以下所示的Sjf的换算，把该换算出的文件大小Sjf’代入近似式(1)的Sjf，导出计数值Aqt。

Sjf’＝{(被设定的规定的文件大小Sjf)-(不依赖于图象数据的数据部分的大小)}×160×120/(实际图象横的点数×实际图象纵的点数)  ……(4)

在上述式(4)中，通过×160×120/(实际图象横的点数×实际图象纵的点数)，Sjf被换算为160[点]×120[点]的象素大小的文件大小。

因而，通过换算，不管图象纵横的大小都可以使用同一近似式(1)进行JPEG压缩处理。即，在对不同大小的图象数据1进行JPEG压缩处理时，如果不进行该换算，则需要准备与不同大小的每个象素数据1对应的近似式，而因为通过该换算把不同大小的图象数据1通常换算为同一大小的图象数据1(当前是160×120的象素数据1的大小)的文件，所以准备的近似式(1)一个就够，可以根据同一近似式(1)处理不同大小的图象数据1。

另外，在式(5)中，通过(换算前的JPEG压缩文件的文件大小)-(不依赖于图象数据的数据部分的大小)，Sjf被换算为除去不依赖于压缩前的图象数据的数据部分大小的文件大小。

因而，通过该换算可以更高精度的生成等于所希望文件大小的尺寸的JPEG压缩文件。即，如后述那样近似式(1)的系数C、D是依赖于图象数据1特征量的量。因而，作为文件大小Sjf如果包含不依赖于量化表的部分等压缩前的图象数据1的数据部分，则近似式(1)的近似精度下降。因而，通过该换算从设定的文件大小中减去不依赖于图象数据1的数据部分的数据量，通过把值作为Sjf使用，变为依赖于图象数据1的图象特征的系数C、D，和依赖于图象数据1的图象特征的Sjf’之间的关系，可以提高近似式(1)的精度。

以下说明近似式(1)的有效性。

近似式(1)是从以下所示的实验结果中得到的实验式。图3是表示在实际的JPEG压缩处理中的、系数值Aqt和换算后的JPEG压缩文件的文件大小Sjf’的关系的实验结果。

在图3中纵轴表示换算后的JPEG压缩文件大小Sjf’，横轴表示系数Aqt。另外，在该实验中，针对人为设定的几个系数值Aqt，对二种横640[点]、纵480[点]的未被压缩的图象数据1实际上进行JPEG压缩。

在此，分别用方形的曲线和圆形曲线区分对二种图象数据1的实验结果。在本实施中，设定5点的系数值Aqt，对该设定的系数值Aqt，实际上进行JPEG压缩，观测压缩后的文件大小Sjf，通过求用式(4)换算了该Sjf的Sjf’进行。

另外，在图3所示的实验中，作为成为基准的第一量化表，即第一亮度信号用量化表，以及第一色差信号用量化表，分别使用以ISO/IEC 10918-1：1993(E)的AnnexK表示的，TableK.1以及TableK.2。

对图3所示的两种曲线，在图3中用实线表示实施最小自乘法得到的近似曲线。进而，在上述的近似处理时得到的近似曲线的函数式一并记载在图3中。

这样判明通过图3所示的实验结果得到的实验式可以以式(1)的函数形式高精度地近似。

另外，在图3中一并记载的函数形式中，相对在一方的图象中系数C是2.66，系数D是-0.574，因为在另一方图象中系数C变为1.91，系数D变为-0.602，所以还判明系数C以及系数D因图象数据1的种类不同其值有很大不同。

因此，系数C、D可以推测为依赖于表示图象特征的各图象特征量Va、Vb。即，可以推测把系数C、D作为各图象特征量Va、Vb的函数表示。

因而，如果适当地选择依赖于系数C、D的图象特征量Va、Vb的函数形式，把在图1的步骤S12中得到的图象特征量Va、Vb代入该函数形式，则可以得到适当每个图象数据1的系数C、D，作为结果可以得到高精度的近似式(1)。

在本发明的JPEG压缩文件生成方法中，作为系数C、D的函数形式，采用可以以多个图象数据1为基础通过统计得到的，以下的式子。

C＝0.222×Va+0.033×Vb+0.499    ……(5)

D＝0.019×Va-0.001×Vb-0.676    ……(6)

从上式(5)、(6)可知，与系数D有关的图象特征量Vb的作用和其他量相比小。

以下，通过图4、图5所示的实验结果来说明上式(5)、(6)是适当的函数形式。

在此，图4是研究式(5)的有效性的实验结果，图5是研究式(6)的有效性的实验结果。另外，该实验是把13种图象数据1作为对象进行。

另外，图4的横轴表示实验结果的系数C的值，纵轴表示通过根据式(5)的计算导出的系数C的值。另外，图5的横轴表示实验结果的系数D的值，纵轴表示通过根据式(6)的计算导出的系数D的值。

该实验首先对1个样品进行用图3来说明的实验，使用最小自乘法导出近似式，从该近似式中观测系数C以及系数D的值。这些是图4的实验结果的系数C，图5的实验结果的系数D。

另一方面，对于同一样品，实施在图1的步骤S11中说明的处理，确定对该样品的图象数据1的图象特征量Va、Vb，通过该图象特征量Va、Vb和式(5)、(6)导出系数C以及D。这些是通过图4的计算导出的系数C的值，通过图5的计算导出的系数D的值。

然后，在图4中曲线表示相对上述观测到的系数C的值的、上述导出的系数C的值。另外，在图5中曲线表示相对上述观测的系数D的值的，上述导出的系数D的值。

把该处理对13种样品分别实施，把该实验结果如图4、5所示各自曲线表示。另外，在图4中，虚线表示观测到的系数C的值与导出的系数C的值相等的情况，在图5中，虚线表示观测到的系数D的值与导出的系数D的值相等的情况。

从图4可知，虚线相对13个标绘位置(plot)为高精度的近似线。这就意味着式(5)作为确定系数C的函数是有效的。

另外，从图5可知，虚线作为相对13个标绘位置的近似线，其精度与系数C的情况相比会稍许下降。但是，式(6)的近似如后述的测定结果所示，知道如果是图5中所示的系数D的近似误差，则高精度充分高。

进而，当不需要那么高的作为目标的精度的情况下，可以考虑还可以用固定值处理系数D。

以下，从以上的实验结果中，实际上使用表示了其有效性的上述各式实施JPEG压缩处理。

该压缩处理根据以下顺序进行。

首先，在图1的步骤S11中，如图2所示，把作为RGB形式压缩前的图象数据1分割为8[点]×8[点]单位的每单位块2。然后，对于该被分割的各单位块2，根据预先准备的式(2)、(3)，进行JPEG压缩之前的图象数据1的图象特征量Va、Vb的导出。

以下，在步骤S12中，用预先准备的式(5)、(6)，和在上述步骤S11中导出的图象特征量Va、Vb导出系数C、D。然后，把导出的系数C、D代入预先准备的式(1)，导出表示JPEG压缩文件的文件大小Sjf，和相对成为基准的第一量化表的系数值Aqt之间关系的近似式。

以下，在步骤S13中，设定所希望的JPEG压缩文件的规定的文件大小Sjf，用式(4)导出被换算后的文件大小Sjf’。然后，向在步骤S12中导出的近似式(1)的Sjf代入换算后的文件大小Sjf’，导出第一量化表导出用的系数值Aqt。

以下，在步骤S14中，在预先的，成为基准的第一量化表中，乘算在步骤S13中导出的系数值Aqt，导出为了压缩图象数据1而使用的第二量化表。

最后，在步骤S15中，使用在步骤S14中导出的第二量化表，实际对图象数据实施JPEG压缩处理，生成上述被设定的，与规定的文件大小大致相等的文件大小的JPEG压缩文件。

对13个图象数据1实施上述一连串的JPEG压缩处理。进而，该JPEG压缩处理在把所希望的JPEG压缩文件的文件大小设定为4.49[k字节]和3.23[k字节(byte)]的情况下进行。图6表示该JPEG压缩处理的结果。

从图6可知，对于某一所希望的文件大小(4.49k字节，或者3.23k字节)，都可以以高精度得到相当于该所希望的文件大小的JPEG压缩文件大小。

这样在本发明中，因为从图象特征量Va、Vb中导出求文件大小Sjf和量化数据系数值Aqt的关系的近似式(1)，从该近似式(1)中导出相对成为希望的文件大小Sjf的量化数据系数值Aqt，所以只准备一个近似式(1)，可以进行任意设定的文件大小的压缩处理。即，不预先实施如现有技术那样对每个设定的文件大小的庞大的实验即可。

进而，在现有技术中，在JPEG压缩图象数据的一部分后，进行图象数据整体的JPEG压缩处理，在二次的JPEG压缩处理中耗费的时间巨大。但是，在本发明中因为以一次的JPEG处理完成，所以处理时间缩短。

另外，如用图2说明那样，在导出图象特征量Va、Vb时，因为通过把象素值的差加在各单位块2的每个上导出，所以该导出处理因为主要以加算·减算进行，所以可以短时间导出图象特征量Va、Vb。

另外，在导出两个图象特征量Va、Vb时，因为用处于第一距离范围的两个象素的象素值的差，和处于第二距离范围的两个象素的象素值的差导出，所以可以特定使用在图象数据1中的象素值的变化的低频率成分和高频率成分的图象特征量Va、Vb，可以以更高精度地把图象数据的特征作为特征量Va、Vb表现。进而，这些如式(5)、(6)所示那样，还可以从图象特征量Va、Vb的系数不是零，变为有意义的程度的值知道。

另外，作为预先准备的近似式，因为采用式(1)的形式，所以通过确定适当的系数C、D，可以高精度地生成JPEG压缩文件(即可以最小限度地抑制所生成的文件大小与希望的文件大小的差)。这也可以从图3所示的实验结果而得知，近似式(1)高精度地再现了实验结果。

另外，因为根据图象数据Va、Vb导出式(1)的系数C、D，所以与把一方的系数设置为固定值相比，还可以导出精度高的近似式。即，如图4、5所示，系数C以及系数D因为都和图象特征量Va、Vb相关，所以与忽略该相关而把一方的系数设为固定的值相比，可以导出精度优良的近似式。

进而，作为JPEG压缩文件生成装置，由于其构成是可以通过例如使用了计算机的软件处理来实施上述处理，据此，就可以提供处理时间快且能生成精度优良的JPEG压缩文件的、JPEG压缩文件生成装置。

另外，也可以在进行包含图象数据的压缩的规定的图象处理的图象处理装置中组装入该JPEG压缩文件生成装置。

进而，也可以把安装有该JPEG压缩文件生成装置的图象处理装置搭载在便携终端装置例如手机等中。

本发明的JPEG压缩文件的生成方法，使用根据量化数据系数值和成为基准的第一量化表得到的第二量化表，从图象数据中生成JPEG压缩文件，包括：(a)从JPEG压缩前的上述图象数据中导出图象特征量的步骤；(b)根据上述图象特征量确定规定的系数值的步骤；(c)对于包含上述量化数据系数值以及上述规定的系数的、表示JPEG压缩文件的文件大小的关系式，在上述规定的系数中适用由上述步骤(b)确定的值，作为上述JPEG压缩文件的文件大小，通过设定所希望的文件大小来导出上述量化数据系数值的步骤。因此，被导出的关系式对任意设定的文件大小都是有效的，所以只要准备一个关系式就可以进行所希望的任意文件大小的压缩处理。即不用如现有技术那样预先实施每个所希望的文件大小的庞大的实验即可。

Claims (10)

1.一种JPEG压缩文件的生成方法，使用根据量化数据系数值和作为基准的第一量化表而得到的第二量化表，从图象数据中生成JPEG压缩文件，其特征在于包括：

(a)从JPEG压缩前的上述图象数据中导出图象特征量的步骤；

(b)根据上述图象特征量来确定规定的系数值的步骤；

(c)对于包含上述量化数据系数值和上述规定的系数的、表示JPEG压缩文件的文件大小的关系式，在上述规定的系数中适用由上述步骤(b)确定的值，通过设定所希望的文件大小作为上述JPEG压缩文件的文件大小，来导出上述量化数据系数值的步骤。

2.如权利要求1所述的JPEG压缩文件的生成方法，其特征在于：上述步骤(a)包括：

(a-1)把上述图象数据分割为多个单位块的步骤；

(a-2)对上述各单位块求出规定位置之象素的象素值的差的步骤；

(a-3)通过分别加上在上述步骤(a-2)中求得的各象素值的差来导出上述图象特征量的步骤。

3.如权利要求2所述的JPEG压缩文件的生成方法，其特征在于：

在上述步骤(a)中导出的上述图象特征量是两个，

第一图象特征量使用处于第一距离范围的两个象素的象素值的差来导出，

第二图象特征量使用处于第二距离范围的两个象素的象素值的差来导出。

4.如权利要求1所述的JPEG压缩文件的生成方法，其特征在于：

在上述步骤(c)中，当把上述JPEG压缩文件的文件大小设为Sjf，把上述量化数据系数值设为Aqt，把上述规定的系数设为C、D时，上述关系式为

Sjf＝(系数C)×Aqt^(系数D)

5.如权利要求4所述的JPEG压缩文件的生成方法，其特征在于：

上述步骤(b)是根据上述图象特征量来确定上述系数C和系数D的值的步骤。

6.如权利要求1所述的JPEG压缩文件的生成方法，其特征在于：

上述步骤(c)是

使用对于上述设定的所希望的文件大小换算成了相当于规定的图象大小的文件大小的值作为上述JPEG压缩文件的文件大小，来导出上述量化数据系数值的步骤。

7.如权利要求1所述的JPEG压缩文件的生成方法，其特征在于：

上述步骤(c)是

使用从上述设定的所希望的文件大小中除去了不依赖于上述图象数据的数据部分的大小后得到的值作为上述JPEG压缩文件的文件大小，来导出上述量化数据系数值的步骤。

8.一种JPEG压缩文件的生成装置，能实施权利要求1所述的JPEG压缩文件的生成方法。

9.一种图象处理装置，其特征在于：包括权利要求8所述的JPEG压缩文件生成装置。

10.一种便携终端装置，其特征在于：包括权利要求9所述的图象处理装置。

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