CN1700773A - 可纵向解码输出的区块解码方法及装置 - Google Patents

Abstract

本发明是有关于一种可纵向解码输出的区块解码方法及装置，利用预扫压缩资料流而获得解压缩影像的每一区块在该压缩资料流的起始位址，而使得解码装置能由纵向来对区块执行霍夫曼解码，再以90°旋转的锯齿排列与反量化处理、及经反离散余弦转换后，可获得90°旋转的区块，由于解码的方向与印表机输出的方向一致，因此仅需暂存该解压缩影像一行的区块资料即可进行列印输出，故可大幅减少所需的储存空间。

Description

可纵向解码输出的区块解码方法及装置

技术领域

本发明是关于一种区块解码方法及系统，尤指一种可纵向(longitudinal)解码输出的区块解码方法及系统。

背景技术

区块解码为一种已知的影像压缩/解压缩技术，其中广为所知的为JPEG解码，图1是一公知的JPEG解码器10的方块图，其主要由解码装置110、锯齿(Zig-zag)排列装置120、反量化装置130、反离散余弦装置140、色彩空间转换装置150及资料缓冲装置160所构成，用以解码一压缩资料流100。而该压缩资料流100中提供有关于其压缩资料101的表格资料102，此表格资料102包括一编码表格111及一反量化表格131等，以当该JPEG解码器10解码该压缩资料流100时，解码装置110依据编码表格111而对压缩资料101执行霍夫曼解码，而获得由一维排列的像素所构成的一维区块，锯齿排列装置120依据JPEG标准所规范的锯齿排列顺序而将该一维区块排列成由二维排列像素所构成的二维区块，图2显示前述的锯齿排列顺序，箭头所示即为将一维区块的像素排列成二维区块的像素的顺序，其依序由横向(右)、斜向(左下)、下、斜向(右上)等方向排列。

前述反量化装置130是根据反量化表格131而对该二维区块执行反量化运算，以获得一个二维反量化区块。图3显示此反量化表格131内容的一范例。前述反离散余弦装置140将该二维反量化区块由频率域(frequency domain)转换为空间域(spatial domain)。前述色彩空间转换装置150再将该二维空间域区块进行色彩转换，以将YCbCr格式转换为RGB格式，而获得近似原始影像的解压缩影像区块。

前述缓冲资料装置160则提供前述霍夫曼解码、锯齿排列、反量化、反离散余弦等处理所需的暂存储存空间。

由前述的JPEG解码过程可知，JPEG解码器10需将压缩资料流100的区块依序解码，再重新组合成一完整的解压缩影像200，如以图4所示的图像来表示该解压缩影像200，可了解JPEG解码器10是依据图4中的方向A(横向)依序解码每一区块41。而当要列印该解压缩影像200时，一般印表机的进纸方向如图4中的方向B，并依据图4中的方向C(纵向)来撷取该解压缩影像200的区块41，故可知JPEG解码器10需要先由压缩资料流100解码出所有区块41并将其暂存至资料缓冲装置160后，才能依据方向C所示撷取该解压缩影像200以列印输出，然随著影像解析度的增加，资料缓冲装置160亦需加大以储存大量的资料，以图4所示具有(M+1)×(N+1)个区块的解压缩影像200为例，如每一区块所需的储存空间为8×8×3位元组，则JPEG解码器10所需的资料缓冲装置160的大小将高达(M+1)×(N+1)×64×3位元组，因而造成硬件成本高昂。

为避免前述问题，于美国第USP5,751,865号专利案中，是在编码压缩阶段即预先将影像资料以区块为单位来对一区块内的资料进行旋转处理，并且在编码压缩时一并记载每一区块在一JPEG影像档中的位址，使得于解码时，可以粹取出旋转方向上的资料。然而，此种技术必须在压缩阶段即旋转影像，因此衍生出一特别的压缩格式，而无法支援通用的JPEG处理，同时由于该JPEG影像档已经进行旋转处理，故只能纵向解码，而无法选择横向或纵向解码。

在USP6298166号专利案公告中，是在编码压缩时使用标准的JPEG编码，但同时纪录下每个压缩单元的额外资讯(additional information aboutcompressed units)，这些额外资讯包括了压缩单元的指标等等。这些额外资讯并不存在原始JPEG压缩资料中，而是提供给JPEG解码器。根据这些额外资讯，JPEG解码器可在纵向上解码并根据影像需旋转与镜射的要求重新编码输出JPEG档。前述技术是在编码压缩时作额外的处理，此系统较适合数字影像输入系统，对于影像输出系统如何做纵向处理则未提及，另外此篇专利中所提及的在频率域处理影像镜射及旋转的方法，而非在空间域处理影像镜射及旋转的方法，较偏向于理论推导，缺乏实作的装置。由此可知，公知的JPEG解码方法在实用性上仍有改善的空间。

发明内容

本发明的目的在于提供一种可纵向解码输出的区块解码方法及装置，能节省所需资料缓冲储存器的大小而造节省成本的目的，同时，只需些微改变JPEG解码器的结构，即可做JPEG横向及纵向区块解码，不需要使用特殊的压缩格式及额外的资讯才能做JPEG纵向区块解码。

依据本发明的一特色，提出一种可纵向解码输出的区块解码方法，其对一输入的压缩资料流进行解码以获得一具有复数个以行列排列的区块的解压缩影像，每一区块是由以二维排列的像素构成，该方法包含下列步骤：一预扫步骤，对该压缩资料流预扫，以获得每一区块在该压缩资料流中的起始位址；一解码步骤，依据每一区块的起始位址，以由纵向来对区块执行霍夫曼解码，而获得区块内每个频率值；一反锯齿排列步骤，以一反锯齿排列顺序来对区块内每个频率值做重排动作，其中，该预设的锯齿排列顺序是依序由下、斜向(右上)、横向(右)、斜向(左下)等方向排列；一反量化步骤，以一反量化表格来将重排后区块内频率值执行反量化运算，其中，该反量化表格为该压缩资料流所含的反量化表格旋转90°所得；以及，一反离散余弦转换步骤，用以将该反量化后的区块由频率域转换至空间域。

依据本发明的另一特色，提供一种可纵向解码输出的区块解码装置，其对一输入的压缩资料流进行解码以获得一具有复数个以行列排列的区块的解压缩影像，每一区块是由以二维排列的像素构成，该装置包含一预扫装置、一解码装置、一反锯齿排列装置、一反量化装置及一反离散余弦装置。该预扫装置接收该压缩资料流，以执行一预扫(pre-scan)而获得每一区块在该压缩资料流中的起始位址；该解码装置依据每一区块的起始位址，以由纵向来对区块执行霍夫曼解码，而获得由一维排列的像素所构成的一维区块；该反锯齿排列装置耦合至该解码装置，以一反锯齿排列顺序来对区块内每个频率值做重排动作，其中，该锯齿排列顺序依序由下、斜向(右上)、横向(右)、斜向(左下)等方向排列；该反量化装置耦合至该锯齿排列装置，以一反量化表格来将重排后区块内频率值执行反量化运算，其中，该反量化表格是为该压缩资料流所含的反量化表格旋转90°所得；以及，该反离散余弦装置耦合至该反量化装置，以将该反量化后的区块由频卒域转换为空间域。

依据本发明的再一特色，提供一种可纵向解码输出的区块解码方法，其对一输入的压缩资料流进行解码以获得一具有复数个以行列排列的区块的解压缩影像，每一区块由以二维排列的像素构成，该方法包含下列步骤：一预扫步骤，对该压缩资料流预扫，以获得每一区块在该压缩资料流中的起始位址；一解码步骤，依据每一区块的起始位址，以由纵向来对区块执行霍夫曼解码，而获得区块内每个频率值；一反锯齿排列步骤，以一预设的反锯齿排列顺序来对区块内每个频率值做重排动作；一反量化步骤，以一反量化表格来将重排后区块内频率值执行反量化运算，其中，该反量化表格为该压缩资料流所含的反量化表格旋转90°所得；以及，一反离散余弦转换步骤，用以将该反量化后的区块由频率域转换至空间域。

依据本发明的又一特色，提供一种可纵向解码输出的区块解码装置，其对一输入的压缩资料流进行解码以获得一具有复数个以行列排列的区块的解压缩影像，每一区块由以二维排列的像素构成，该装置包含一预扫装置、一解码装置、一反锯齿排列装置、一反量化装置及一反离散余弦装置。该预扫装置接收该压缩资料流，以执行一预扫(pre-scan)而获得每一区块在该压缩资料流中的起始位址；该解码装置依据每一区块的起始位址，以由纵向来对区块执行霍夫曼解码，而获得由一维排列的像素所构成的一维区块；该反锯齿排列装置耦合至该解码装置，以一反锯齿排列顺序来对区块内每个频率值做重排动作，该反量化装置耦合至该锯齿排列装置，以一反量化表格来将重排后区块内频率值执行反量化运算，其中，该反量化表格为该压缩资料流所含的反量化表格旋转90°所得；以及，该反离散余弦装置耦合至该反量化装置，以将该反量化后的区块由频率域转换为空间域。

附图说明

图1为公知JPEG解码器的方块图。

图2显示公知JPEG解码的锯齿排列顺序。

图3显示习知JPEG解码的反量化表格的一范例。

图4显示一解压缩影像。

图5为本发明的纵向解码输出的区块解码装置的方块图。

图6为本发明的纵向解码输出的区块解码方法的流程图。

图7显示本发明所使用的锯齿排列顺序。

图8为本发明将反量化表格旋转90°的示意图。

图9显示本发明以资料缓冲装置暂存解压缩影像的区块的示意图。

具体实施方式

有关本发明的可纵向解码输出的区块解码装置的较佳实施例，是以JPEG解码为例说明，如图5所示的方块图，其用以对一输入的压缩资料流100进行解码以获得一具有复数区块201的解压缩影像200，该复数区块201是以二维阵列方式排列，区块(i，j)为该解压缩影像200的第i列第j行的区块(i＝0-M、j＝0-N，M、N为整数)，该压缩资料流100中提供有关于其压缩资料101的表格资料102，此表格资料102包括一编码表格311及一反量化表格331等。如图所示，该区块解码装置包含一预扫装置380、一解码装置310、一反锯齿排列装置320、一反量化装置330、一反离散余弦装置340、一色彩空间转换装置350、及一资料缓冲装置360。

并请参照图6所示本发明的可纵向解码输出的区块解码方法的流程图，当欲进行解码输出时，如不选择纵向输出，由于本发明的解码装置310、反锯齿排列装置320、反量化装置330、反离散余弦装置340、色彩空间转换装置350、及缓冲资料装置360等均可以与传统JPEG解码器相同的方式运作，因此，本发明的区块解码装置仍可如公知般由横向解码输出。而当选择纵向输出时，以预扫装置380对压缩资料流100执行一预扫(pre-scan)，以获得该解压缩影像200的每一区块(i，j)在该压缩资料流100中的起始位址(步骤S601)。

前述预扫是先对该压缩资料流100执行一霍夫曼解码，以求得该解压缩影像200的第一行纵向区块在该压缩资料流100中的起始位址，亦即取得区块(0，0)、(1，0)、…、(M，0)在该压缩影像档100中的起始位址，并求得该解压缩影像200中每一区块的大小；之后，进一步算出其他区块在该压缩资料流100中的起始位址，例如，区块(0，1)在该压缩资料流100中的起始位址即为区块(0，0)的起始位址加上区块(0，0)的大小，区块(0，2)在该压缩影像档100中的起始位址为区块(0，1)的起始位址加上区块(0，1)的大小，依此方式可求出每一区块(i，j)在该压缩资料流100中的起始位址。

前述解码装置310接收该压缩资料流100，并依据编码表格311及该预扫装置380所获得的每一区块(i，j)的起始位址，依纵向(行方向)区块的顺序来对区块(i，j)执行霍夫曼解码(步骤S602)以获得区块内每个频率值，于此步骤中，由于每一区块(i，j)在压缩资料流100中的起始位址为已知，因此能够以起始位址选择所要解码的区块，达成依纵向顺序来解码的效果，亦即，先解码第0行的区块(i，0)(i＝0-M)、再解码第j行的区块(i，1)(i＝0-M)、再解码第2行的区块(i，2)(i＝0-M)…，依此顺序解码至第n行的区块(i，N)(i＝0-M)。

前述反锯齿排列装置320是耦合至该解码装置310，以依据一预定的反锯齿排列顺序而将区块(i，j)内每个频率值做重排动作(步骤S603)，图7显示前述预定的反锯齿排列顺序，其依序由下、斜向(右上)、横向(右)、斜向(左下)等方向排列，图2所示传统的JPEG定义的锯齿排列顺序。

该反量化装置330耦合至该反锯齿排列装置320，其将反量化表格331旋转90°(如图8所示)，再以此旋转90°的反量化表格对二维区块(i，j)执行反量化运算，以获得一个二维反量化区块(i，j)(步骤S604)。

该反离散余弦装置340是耦合至该反量化装置330，以将该二维反量化区块(i，j)由频率域(frequency domain)转换为空间域(spatial domain)(步骤S605)。

依据JPEG的规格，频率域(frequency domain)的系数经由反离散余弦转换可获得空间域的系数，而区块(i，j)空间域的系数A(x，y)可表示成：

其中，f(m，n)为频率域的系数，该等空间域的系数A(x，y)可组成一8×8的矩阵[A(x，y)]，该矩阵[A(x，y)]的转致矩阵(transpose matrix)可表示为[A(x，y)]^T＝[A(y，x)]，故区块(i，j)空间域的系数A(y，x)可表示成：

将式(2)中的m、n互换可得：

由式(1)及式(3)比较可知，将频率域的矩阵先行旋转再经反离散余弦转换，可获得旋转的空间域矩阵。因此，前述依据预定的锯齿排列顺序排列而成的二维区块(i，j)在执行完反离散余弦转换后，已经将该区块(i，j)进行90°旋转。

该色彩空间转换装置350是耦合至该反离散余弦装置340，以将二维空间域区块(i，j)进行色彩转换，而由YCbCr格式转换为RGB格式，以获得近似原始影像的解压缩影像的区块(i，j)(步骤S606)。

步骤607判断是否完成一行的区块的解码，如否，则再执行步骤S602-S606以对下一区块进行解码，如是，则可将已完成解码一行的区块输出(步骤S608)，再对下一行的区块解码，直至完成全部行区的解码。

前述资料缓冲装置360是提供前述霍夫曼解码、反锯齿排列、反量化、反离散余弦等处理所需的暂存储存空间。图9说明以资料缓冲装置360暂存解压缩影像200的区块(i，j)的示意图，其中，每一区块(i，j)包括64个像素(编号1至64)，而资料缓冲装置360仅需暂存该解压缩影像200的一行区块即可进行列印输出。故仅需(M+1)×1×64×3个储存位元组来暂存该解压缩影像200的第j行区块。

由以上说明可知，本发明是利用预扫压缩资料流而获得解压缩影像的每一区块在该压缩资料流的起始位址，而使得解码装置能由纵向来对区块执行霍夫曼解码，再以反锯齿排列与反量化处理、及经反离散余弦转换后，可获得90°旋转的区块，由于解码的方向与印表机输出的方向一致，因此仅需暂存该解压缩影像的一行的区块资料即可进行列印输出，故可大幅减少所需的储存空间。且其所处理的压缩资料流的格式与JPEG标准相同，而解码的过程亦相容于JPEG标准，因此可与传统的JPEG解码器整合，达成同时支援纵向及横向解码的目的。

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 (28)

1.一种可纵向解码输出的区块解码方法，其对一输入压缩资料流进行解码以获得一具有复数个以行列排列区块的解压缩影像，每一区块由以二维排列的像素构成，该方法包含下列步骤：

一预扫步骤，对该压缩资料流预扫，以获得每一区块在该压缩资料流中的起始位址；

一解码步骤，依据每一区块的起始位址，以由纵向来对区块执行霍夫曼解码，而获得区块内每个频率值；

一反锯齿排列步骤，以一反锯齿排列顺序来对区块内每个频率值做重排动作，其中，该预设的锯齿排列顺序是依序由下、斜向(右上)、横向(右)、斜向(左下)等方向排列；

一反量化步骤，以一反量化表格来将重排后区块内频率值执行反量化运算，其中，该反量化表格为该压缩资料流所含的反量化表格旋转90°所得；以及

一反离散余弦转换步骤，用以将该反量化后的区块由频率域转换至空间域。

2.如权利要求1的方法，其特征在于，其中该解码步骤至该反离散余弦转换步骤为重复执行，以将该压缩资料流中所有区块依纵向来解码。

3.如权利要求2的方法，其特征在于，其还包含一色彩空间转换步骤，以将该反离散余弦转换后的二维空间域区块进行色彩转换。

4.如权利要求3的方法，其特征在于，其中该色彩转换步骤是将YCbCr格式转换为RGB格式。

5.如权利要求1的方法，其特征在于，其中该压缩资料流是依JPEG标准来压缩所产生。

6.如权利要求1的方法，其特征在于，其中该预扫步骤包括：

对该压缩资料流执行一霍夫曼解码，以求得该解压缩影像的第一行区块在该压缩资料流中的起始位址；

求得该解压缩影像中每一区块的大小；以及

由该第一行区块在该压缩资料流中的起始位址及每一区块的大小，计算出其他区块在该压缩资料流中的起始位址。

7.一种可纵向解码输出的区块解码装置，其对一输入压缩资料流进行解码以获得一具有复数个以行列排列区块的解压缩影像，每一区块由以二维排列的像素构成，该装置包含：

一预扫装置，其接收该压缩资料流，以执行一预扫(pre-scan)而获得每一区块在该压缩资料流中的起始位址；

一解码装置，其依据每一区块的起始位址，以由纵向来对区块执行霍夫曼解码，而获得由一维排列的像素所构成的一维区块；

一反锯齿排列装置，其耦合至该解码装置，以一反锯齿排列顺序来对区块内每个频率值做重排动作，其中，该锯齿排列顺序依序由下、斜向(右上)、横向(右)、斜向(左下)等方向排列；

一反量化装置，耦合至该锯齿排列装置，以一反量化表格来将重排后区块内频率值执行反量化运算，其中，该反量化表格为该压缩资料流所含的反量化表格旋转90°所得；以及

一反离散余弦装置，耦合至该反量化装置，以将该反量化后的区块由频率域转换为空间域。

8.如权利要求7的装置，其特征在于，还包含一资料缓冲装置，用以提供该解码装置、锯齿排列装置、反量化装置、及反离散余弦装置处理所需的暂存储存空间。

9.如权利要求8的装置，其特征在于，其还包含一色彩空间转换装置，其耦合至该反离散余弦装置，以将该反离散余弦转换后的二维空间域区块进行色彩转换。

10.如权利要求9的装置，其特征在于，其中该色彩转换是将YcbCr格式转换为RGB格式。

11.如权利要求7的装置，其特征在于，其中该压缩资料流是依JPEG标准来压缩所产生。

12.如权利要求7的装置，其特征在于，其中该预扫装置是先对该压缩资料流执行一霍夫曼解码，以求得该解压缩影像的第一行区块在该压缩资料流中的起始位址，再求得该解压缩影像中每一区块的大小，以计算出其他区块在该压缩资料流中的起始位址。

13.一种可纵向解码输出的区块解码方法，其对一输入的压缩资料流进行解码以获得一具有复数个以行列排列区块的解压缩影像，每一区块由以二维排列的像素构成，该方法包含下列步骤：

一预扫步骤，对该压缩资料流预扫，以获得每一区块在该压缩资料流中的起始位址；

一解码步骤，依据每一区块的起始位址，以由纵向来对区块执行解码，而获得区块内每个频率值；

一反锯齿排列步骤，以一反锯齿排列顺序来对区块内每个频率值做重排动作；

一反量化步骤，以一反量化表格来将重排后区块内频率值执行反量化运算，其中，该反量化表格为该压缩资料流所含的反量化表格旋转90°所得；以及

一反离散余弦转换步骤，用以将该反量化后的区块由频率域转换至空间域。

14.如权利要求13的方法，其特征在于，其中该解码步骤至该反离散余弦转换步骤为重复执行，以将该压缩资料流中所有区块依纵向来解码。

15.如权利要求14的方法，其特征在于，其还包含一色彩空间转换步骤，以将该反离散余弦转换后的二维空间域区块进行色彩转换。

16.如权利要求15的方法，其特征在于，其中该色彩转换步骤是将YCbCr格式转换为RGB格式。

17.如权利要求13的方法，其特征在于，其中该压缩资料流是依JPEG标准来压缩所产生。

18.如权利要求13的方法，其特征在于，其中该预扫步骤包括：

对该压缩资料流执行一霍夫曼解码，以求得该解压缩影像的第一行区块在该压缩资料流中的起始位址；

求得该解压缩影像中每一区块的大小；以及

由该第一行区块在该压缩资料流中的起始位址及每一区块的大小，计算出其他区块在该压缩资料流中的起始位址。

19.如权利要求13的方法，其特征在于，其中该反锯齿排列步骤是以一反锯齿排列顺序来对区块内每个频率值做重排动作，当中，该预设的锯齿排列顺序依序由下、斜向(右上)、横向(右)、斜向(左下)等方向排列。

20.如权利要求13的方法，其特征在于，其中该解码步骤是依据每一区块的起始位址，以由纵向来对区块执行霍夫曼解码，而获得区块内每个频率值。

21.一种可纵向解码输出的区块解码装置，其对一输入的压缩资料流进行解码以获得一具有复数个以行列排列区块的解压缩影像，每一区块由以二维排列的像素构成，该装置包含：

一预扫装置，其接收该压缩资料流，以执行一预扫(pre-scan)而获得每一区块在该压缩资料流中的起始位址；

一解码装置，其依据每一区块的起始位址，以由纵向来对区块执行解码，而获得由一维排列的像素所构成的一维区块；

一反锯齿排列装置，其耦合至该解码装置，以一反锯齿排列顺序来对区块内每个频率值做重排动作；

一反量化装置，耦合至该锯齿排列装置；以一反量化表格来将重排后区块内频率值执行反量化运算，其中，该反量化表格为该压缩资料流所含的反量化表格旋转90°所得；以及

一反离散余弦装置，耦合至该反量化装置，以将该反量化后的区块由频率域转换为空间域。

22.如权利要求21的装置，其特征在于，还包含一资料缓冲装置，用以提供该解码装置、锯齿排列装置、反量化装置、及反离散余弦装置处理所需的暂存储存空间。

23.如权利要求22的装置，其特征在于，其还包含一色彩空间转换装置，其耦合至该反离散余弦装置，以将该反离散余弦转换后的二维空间域区块进行色彩转换。

24.如权利要求23的装置，其特征在于，其中该色彩转换是将YcbCr格式转换为RGB格式。

25.如权利要求21的装置，其特征在于，其中该压缩资料流是依JPEG标准来压缩所产生。

26.如权利要求21的装置，其特征在于，其中该预扫装置是先对该压缩资料流执行一霍夫曼解码，以求得该解压缩影像的第一行区块在该压缩资料流中的起始位址，再求得该解压缩影像中每一区块的大小，以计算出其他区块在该压缩资料流中的起始位址。

27.如权利要求21的装置，其特征在于，其中该反锯齿排列装置是以一反锯齿排列顺序来对区块内每个频率值做重排动作，当中，该预设锯齿排列顺序依序由下、斜向(右上)、横向(右)、斜向(左下)等方向排列。

28.如权利要求21的装置，其特征在于，其中该解码装置是依据每一区块的起始位址，以由纵向来对区块执行霍夫曼解码，而获得由一维排列的像素所构成的一维区块。

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