CN1953502A - 用于使用误差扩散来处理图像数据的设备和方法 - Google Patents

用于使用误差扩散来处理图像数据的设备和方法 Download PDF

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Abstract

提供用于使用误差扩散处理图像数据的设备和方法。该设备和方法解码以联合图像专家组(JPEG)格式压缩的图像数据，将图像数据转换为色彩坐标，而无需将图像数据存储在存储器中，并且通过根据以块为单元的图像数据计算误差值来执行二进制化，以产生1位长的最终输出数据。由于用于使用误差扩散处理图像数据的设备和方法不需要通过DMA控制器发送和将图像数据存储在系统存储器中的操作，因此改善了系统性能。此外，由于存储器不需要大容量空间来存储解码的图像数据，因此改善了其使用性。

Description

用于使用误差扩散来处理图像数据的设备和方法
技术领域
本发明涉及用于使用误差扩散来处理图像数据的设备和方法。特别地，本发明涉及用于使用误差扩散来处理图像数据的设备和方法，其解码以联合图像专家组(JPEG)格式压缩的图像数据，将图像数据转换为色彩坐标，而无需将图像数据存储在存储器中，并且通过根据以块为单元的图像数据计算误差值来执行二进制化处理，以产生1位长的最终输出数据。
背景技术
通常，图像处理设备以联合图像专家组(JPEG)格式压缩对应于从外部装置输入的图像的图像数据。图像处理设备通过执行直接存储器存取(DMA)操作来将所压缩的图像数据存储到存储器中。此外，图像处理设备通过在外部装置请求时执行DMA操作来从存储器中读出图像数据。由DMA处理器而不是中央处理器(CPU)控制DMA操作，并且直接将数据从连接到总线的存储器中传输，其中总线连接到通道(channel)，反之亦然。
图1A是图解能够解码图像数据的常规图像处理设备的方框图。
常规图像处理设备100包括图像数据预处理器110、存储器120、DMA控制器130、图像压缩器140和图像数据解码器150。
图像数据预处理器110以下面的采样率中的任意一种来输出图像数据的亮度分量Y和色度分量Cb和Cr，其中采样率包括Y∶Cb∶Cr＝4∶4∶4；Y∶Cb∶Cr＝4∶2∶2；或Y∶Cb∶Cr＝4∶1∶1。图像数据预处理器110以Y、Cb、Cr的顺序以光栅图像的形式输出图像数据，其中以线位单元表示光栅图像。
DMA控制器130根据图像数据的分量将以线为单元输出的图像数据存储到存储器120的每个区域中。DMA控制器130以下面的采样率中的任意一种以由8×8像素组成的块为单元从存储器120读出图像数据分量Y、Cb、Cr，并且将图像数据分量Y、Cb、Cr传输到图像压缩器140，其中采样率包括Y∶Cb∶Cr＝4∶4∶4；Y∶Cb∶Cr＝4∶2∶2；或Y∶Cb∶Cr＝4∶1∶1。
图像压缩器140使用离散余弦变换(DCT)、量化和霍夫曼编码来将所传输来的图像数据分量顺序地编码并压缩为二进制数据。将经压缩的图像数据存储在存储器120中。
图像数据解码器150执行图像压缩器140的操作的反向操作，由此将图像数据解码为下面的格式中的任意一种，即Y∶Cb∶Cr＝4∶4∶4；Y∶Cb∶Cr＝4∶2∶2；或Y∶Cb∶Cr＝4∶1∶1。此外，DMA控制器130将各个图像数据分量存储在存储器120中。将各个图像数据分量解码为下面的格式中的任意一种，即Y∶Cb∶Cr＝4∶4∶4；Y∶Cb∶Cr＝4∶2∶2；或Y∶Cb∶Cr＝4∶1∶1，并存储到存储器120。接下来，当完成了特定量图像数据的解码时，DMA处理器130将图像数据转换为与打印机兼容的CMYK色彩坐标。然后，DMA处理器130将图像数据二进制化为与打印机兼容的1位最终图像数据。
频繁使用误差扩散方法来二进制化数据。如图1B所示，常规误差扩散二进制化方法以线为单元根据由8×8像素组成的图像数据执行计算。更具体地，执行根据由像素a00、a10、a20、a30、a40、a50、a60、a70组成的第一行图像数据的计算并将结果存储在存储器120中。接下来，执行关于由像素a01、a11、a21、a31、a41、a51、a61、a71组成的第二行图像数据的计算并将结果存储在存储器120中。接下来，以第三、第四、第五和第六和第七行的顺序执行计算。关于由像素a0n、a1n、a2n、...、a(m-1)n、amn组成的最后一行图像数据的来执行最终计算并将结果存储在存储器120中。
如上所述，根据以线为单元执行的误差扩散二进制化，如图1所示，虽然将由8×8像素组成的图像数据转换为CMYK色彩坐标，但是第一行图像数据可能与第二行图像数据相关。因此，如果停止关于误差扩散二进制化的计算，则很难察觉到在单元行中和最终打印的图像数据中出现的误差。
因此，需要用于使用误差扩散来处理图像数据的改进的系统和方法。
发明内容
本发明的示例性实施例的一方面在于至少解决以上问题和/或缺点，并且至少提供下述的优点。根据本发明的示例性实施例的一方面，提供用于使用误差扩散来处理图像数据的设备和方法。将以JPEG格式压缩的图像数据解码并转换为色彩坐标而无需将图像数据存储在存储器中。通过关于以块为单元的图像数据在对角线方向计算误差值来执行二进制化，以产生1位长的最终输出数据。
通过提供图像数据处理设备来实现本发明的示例性实施例的以上方面。该图像数据处理设备包括图像解码器，用于根据采样率来将以联合图像专家组(JPEG)格式压缩的图像数据解码为预定的块格式。还包括色彩坐标转换器和误差扩散二进制化单元。色彩坐标转换器将解码的图像数据转换为色彩坐标，而误差扩散二进制化单元通过关于被转换为色彩坐标的图像数据在对角线方向上计算误差值来执行二进制化。
还通过提供用于使用误差扩散来处理图像数据的方法来实现以上方面。根据采样率将以JPEG格式压缩的图像数据解码为预定的块格式。将解码的图像数据转换为色彩坐标，并且通过关于被转换为色彩坐标的图像数据在对角线方向上计算误差值来执行误差扩散二进制化。
最好，预定的块由8×8像素组成，并且色彩坐标是包括青、洋红和黄色的CMYK色彩坐标。最好采样率是下述中的一种：Y∶Cb∶Cr＝4∶4∶4；Y∶Cb∶Cr＝4∶2∶2；或Y∶Cb∶Cr＝4∶1∶1。参照采样率，Y表示亮度分量，而Cb和Cr表示色度分量。
误差扩散二进制化单元通过使用位于第一行和第一列中的像素和位于第一行和第二列中的像素计算第一误差值来执行二进制化。使用位于第一行和第二列中的像素和位于第二行和第一列中的像素计算第二误差值。使用位于第一行和第三列中的像素、位于第二行和第二列中的像素和位于第三行和第一列中的像素计算第三误差值。使用上述相同的模式来计算后续的误差值。
最好，但不是必须地，误差扩散二进制化单元通过使用位于每行中的像素计算行方向误差值来执行二进制化，其中用于计算特定行方向误差值的最后像素对角线上超前于用于计算特定行方向误差值的之前行方向误差值的像素。
从下面的详细描述中本发明的其它目标、优点和显著特征对应本领域技术人员来说将变得更加清楚，其中结合附图，下面的详细描述公开了本发明示例性实施例。
附图说明
通过结合附图，本发明的特定示例性实施例的以上和其它示例性目的、特征和优点将变得更加清楚，并且从下面的实施例描述种更容易理解，在附图中：
图1A是图解具有解码图像数据能力的常规图像处理设备；
图1B是图解用于解释以线为单元执行计算的常规误差扩散二进制化方法的视图；
图2是示意性图解根据本发明示例性实施例的图像数据处理设备的方框图；
图3是图解根据本发明第一示例性实施例的误差扩散二进制化方法的视图；和
图4是图解根据本发明第二示例性实施例的误差扩散二进制化方法的视图。
在所有附图中，相同的附图标记将被理解为指代相同的组成部分、特征和结构。
具体实施方式
提供了在诸如详细构造和组成部分的描述中限定的事项来帮助理解本发明的实施例。因此，本领域技术人员将认识到，可以对这里描述的实施例做出各种改变和修改而不背离本发明的范围和宗旨。此外，为了清楚和简明的目的，省略了公知功能和构造的描述。
为了理解本发明示例性实施例的缘故，将描述一般的误差扩散方法。
图像显示器根据输入图像数据的顺序在显示面板上显示灰度级图像。需要量化处理来通过以彩色方式在可能具有低灰度级值的图像显示器上呈现具有灰度级值的原始图像。这是由于可以在图像显示器上再现的灰度级值受限的事实。因此，在原始图像的灰度级值和输出到显示面板的灰度级值之间产生差异。
降低在输出到显示面板的灰度级值和原始的灰度级值之间产生的差异的一种方法是误差扩散。误差扩散指在量化期间将在特定像素中发生的误差扩散到相邻像素，由此关于在预定区域中的相邻像素产生灰度级支持。误差扩散以低成本显著地改善图像显示器的驱动性能，并且还很容易获得足够的图像灰度级。
图2是图解根据本发明示例性实施例的图像数据处理设备200的方框图。
如图2所示，根据本发明示例性实施例的图像数据处理设备200包括图像数据解码器150、色彩坐标转换器210和误差扩散二进制化单元220。
根据本发明示例性实施例的图像数据处理设备200不具有DMA控制器130。另外，常规图像处理设备100可以具有DMA控制器130。因此，图像数据处理设备200不需要将解码的图像数据通过DMA控制器130存储在存储器120中的操作。
既然参照图1A描述了图像数据预处理器110和存储器120，因此为了清楚和简明的目的从图2中省略了它们。
图像数据解码器150根据采样率将经压缩的图像数据解码为特定的格式。例如，图像数据解码器150根据采样率将经压缩的图像数据解码为下面的格式中的一种：Y∶Cb∶Cr＝4∶4∶4；Y∶Cb∶Cr＝4∶2∶2；或Y∶Cb∶Cr＝4∶1∶1。所解码的图像数据以由8×8像素组成的块为单元。
色彩坐标转换器210将由图像数据解码器150解码的图像数据转换为与打印机兼容的CMYK色彩坐标。
色彩打印机基于CMYK色彩坐标来混合青、洋红和黄三种墨水色彩，并由此打印彩色图像。对于一个像素有7种色彩组合可用，诸如青(C)、洋红(M)、黄(Y)、蓝(B＝青+洋红；C+M)、红(R＝洋红+黄；M+Y)、绿(G＝青+黄；C+Y)和黑(B＝青+洋红+黄；C+M+Y)。如果在组合中添加白色，则可以打印8种色彩的图像。为了执行色彩误差扩散二进制化，以光栅扫描顺序指定目标像素，并且将目标像素的色彩分量划分并转换为C、M和Y。
误差扩散二进制化单元220通过计算关于由块组成的图像数据的误差值来执行二进制化。如图3所示，每个块由对角线方向上的8×8像素组成。
此外，误差扩散二进制化单元220通过在行方向上计算误差值来执行二进制化。这里，用于计算特定误差值的最后像素在对角线上超前于用于计算特定误差值的之前误差值的像素。
图3是图解根据本发明第一示例性实施例的误差扩散二进制化方法的视图。
存在诸如Floyd-Steinberg和Stucki之类的公知误差扩散方法。Floyd-Steinberg误差扩散方法通常用于将灰度级或连续色调彩色图像转换为具有每像素较少的位数的图像。本发明的示例性实施例采用Floyd-Steinberg误差扩散方法。
如图3所示，根据本发明第一实施例的误差扩散二进制化方法使用位于第一行和第一列中的像素a00和位于第一行和第二列中的像素a10来计算第一误差值e00。误差扩散二进制化方法使用位于第一行和第二列中的像素a10和位于与像素a10对角方向上的、即位于第二行和第一列中的像素a01来计算第二误差值e10。
使用位于第一行和第三列中的像素a20、位于与像素a20对角方向上的、即位于第二行和第二列中的像素a11和位于与像素a11对角的方向上的、即位于第三行和第一列中的像素a02来计算第三误差值e20。
使用位于第一行和第四列中的像素a30、位于第二行和第三列中的像素a21、位于第三行和第二列中的像素a12和位于第四行和第一列中的像素a03来计算第四误差值e30。使用位于第一行和第五列中的像素a40、位于第二行和第四列中的像素a31、位于第三行和第三列中的像素a22、位于第四行和第二列中的像素a13和位于第五行和第一列中的像素a04来计算第五误差值e40。
使用位于第一行和第六列中的像素a50、位于第二行和第五列中的像素a41、位于第三行和第四列中的像素a32、位于第四行和第三列中的像素a23、位于第五行和第二列中的像素a14和位于第六行和第一列中的像素a05来计算第六误差值e50。使用位于第一行和第七列中的像素a60、位于第二行和第六列中的像素a51、位于第三行和第五列中的像素a42、位于第四行和第四列中的像素a33、位于第五行和第三列中的像素a24、位于第六行和第二列中的像素a15和位于第七行和第一列中的像素a06来计算第七误差值e60。
使用位于第一行和第八列中的像素a70、位于第二行和第七列中的像素a61、位于第三行和第六列中的像素a52、位于第四行和第五列中的像素a43、位于第五行和第四列中的像素a34、位于第六行和第三列中的像素a25、位于第七行和第二列中的像素a16和位于第八行和第一列中的像素a07来计算第八误差值e70。简而言之，通过在对角方向上计算误差值来执行二进制化。
图4是图解根据本发明第二示例性实施例的误差扩散二进制化方法的视图。
根据本发明第二示例性实施例的误差扩散二进制化方法通过关于以块为单元的图像数据在水平方向上计算误差值，诸如使用每行中的像素计算行方向误差值来执行二进制化。此时，用于计算特定误差值的最后像素在对角线上超前于用于计算特定误差值的之前误差值的像素。
更具体说，如图4所示，分别使用位于第一行的第一到第七列中的像素a00、a10、a20、a30、a40、a50和a60来计算第一行误差值。分别使用位于第二行的第一到第六列中的像素a01、a11、a21、a31、a41和a51来计算第二行误差值。
使用位于第三行的第一到第五列中的像素a02、a12、a22、a32和a42来计算第三行误差值，其中a42在对角线上超前于用于计算第二行误差值的最后像素a51(第六列)。使用位于第四行的第一到第四列中的像素a03、a13、a23和a33来计算第四行误差值，其中a33在对角线上超前于用于计算第三行误差值的最后像素a42。使用相同的模式计算第五、第六和第七误差值。最好，仅使用第七行的第一列像素a06来计算第七误差值，以便完成第一块‘a’的误差值的计算。
关于第二块‘b’的第一行误差值的计算从位于第一行第八列a70开始到第二块‘b’的第六列的b50。即，由7个像素组成的一行被用于计算每个误差值。
使用位于第一块‘a’的第二行第七列的a61到在对角线上超前于用于计算第一行误差值的最后像素b50的、第二块‘b’的第二行第五列的b41的7个像素来计算第二行误差值。
使用位于第一块‘a’的第三行第六列的a52到在对角线上超前于用于计算第二行误差值的最后像素b41的、第二块‘b’的第三行第四列的b32的7个像素来计算第三行误差值。
使用在对角线上超前于用于计算第三行误差值的最后像素b32的像素a43到b23来计算第四行误差值。使用像素a34到b14来计算第五行误差值，并且使用像素a25到b05来计算第六行误差值。
接下来，误差扩散二进制化单元220使用像素a16到a76来计算第七行误差值，并且使用像素a07到a67来计算第八行误差值。
简而言之，误差扩散二进制化单元220通过使用每行的像素、关于在水平方向上以块为单元的图像数据计算误差值来执行二进制化，其中用于计算特定误差值的最后像素在对角线上超前于用于计算特定误差的之前误差值的像素。
根据上述本发明示例性实施例，由于用于使用误差扩散来处理图像数据的设备和方法不需要发送和通过DMA控制器在系统存储器中存储图像数据的操作，因此可以改善系统的性能。此外，由于存储器不需要大容量空间来存储所解码的图像数据，因此可以改善使用性。
虽然已经参照示特定例性实施例显示并描述了本发明，但是本领域技术人员将理解可以做出各种形式的改变并做出其细节，而不背离所附权利要求及其等效物限定的本发明的宗旨和范围。

Claims (11)

1.一种图像数据处理设备，包括：
图像解码器，用于根据采样率来将以联合图像专家组(JPEG)格式压缩的图像数据解码为块格式；
色彩坐标转换器，用于将解码的图像数据转换为色彩坐标；和
误差扩散二进制化单元，用于通过根据被转换为色彩坐标的图像数据在对角线方向上计算误差值来执行二进制化。
2.如权利要求1所述的图像数据处理设备，其中块格式由8×8像素组成。
3.如权利要求1所述的图像数据处理设备，其中色彩坐标包括CMYK色彩坐标，而CMYK色彩坐标进一步包括青、洋红和黄色。
4.如权利要求1所述的图像数据处理设备，其中误差扩散二进制化单元通过基于多个对角相关的像素计算多个误差值来执行二进制化。
5.如权利要求1所述的图像数据处理设备，其中采样率包括Y∶Cb∶Cr＝4∶4∶4、Y∶Cb∶Cr＝4∶2∶2、或Y∶Cb∶Cr＝4∶1∶1中的至少一种，其中Y表示亮度分量，而Cb和Cr表示色度分量。
6.如权利要求1所述的图像数据处理设备，其中误差扩散二进制化单元通过使用位于每行中的像素计算行方向误差值来执行二进制化，其中用于计算特定行方向误差值的最后像素在对角线上超前于用于计算特定行方向误差值的之前行方向误差值的像素。
7.一种用于使用误差扩散来处理图像数据的方法，包括：
根据采样率将以JPEG格式压缩的图像数据解码为块格式；
将解码的图像数据转换为色彩坐标；和
通过根据被转换为色彩坐标的图像数据在对角线方向上计算误差值来执行误差扩散二进制化。
8.如权利要求7所述的方法，其中图像解码操作的采样率包括Y∶Cb∶Cr＝4∶4∶4、Y∶Cb∶Cr＝4∶2∶2、或Y∶Cb∶Cr＝4∶1∶1中的至少一种，其中Y表示亮度分量，而Cb和Cr表示色度分量。
9.如权利要求7所述的方法，其中色彩坐标包括CMYK色彩坐标，而CMYK色彩坐标包括青、洋红和黄色。
10.如权利要求7所述的方法，其中根据以块为单元的图像数据，误差扩散二进制化操作通过基于多个水平相关的像素计算多个误差值来执行二进制化。
11.如权利要求7所述的方法，其中根据以块为单元的图像数据，误差扩散二进制化操作通过使用位于每行中的像素计算行方向误差值来执行二进制化，其中用于计算特定行方向误差值的最后像素在对角线上超前于用于计算特定行方向误差值的之前行方向误差值的像素。
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