DE10028139A1

DE10028139A1 - Verfahren und Anordnung zur Verwürfelung von Bilddaten

Info

Publication number: DE10028139A1
Application number: DE2000128139
Authority: DE
Inventors: Andre Kaup
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-06-07
Filing date: 2000-06-07
Publication date: 2001-12-20
Also published as: WO2001095630A1

Abstract

Es wird ein Verfahren zur Verwürfelung von Bilddaten angegeben, bei dem die Bilddaten aus einem ersten Bildspeicher einer Bildverarbeitungseinheit ausgelesen, verwürfelt und in einem zweiten Bildspeicher abgespeichert werden.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Verwürfelung von Bilddaten.

Beim Abspeichern von Bewegtbildern werden häufig Kompressionsverfahren, z. B. nach einem Bildkompressions standard MPEG-x oder H.26x (x steht für unterschiedliche Versionen des jeweiligen Standards) eingesetzt. Dies hat den Vorteil, dass ein zum Abspeichern zur Verfügung stehender Speicherplatz, z. B. auf einer Festplatte, effizient genutzt werden kann. Zu den Grundlagen des Bildkompressionsstandards MPEG-2 sei hierbei auf [1] verwiesen.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, in einer herkömmlichen Bildverarbeitungseinheit eine Erweiterung derart vorzusehen, dass ein interaktives Spiel durchführbar ist.

Diese Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Verwürfelung von Bilddaten angegeben, bei dem die Bilddaten aus einem ersten Bildspeicher einer Bildverarbeitungseinheit ausgelesen, verwürfelt und in einem zweiten Bildspeicher abgespeichert werden.

Eine Weiterbildung besteht darin, dass die Bildverarbeitungseinheit in Bildencoder oder aber ein Bilddecoder ist. Die Bildverarbeitungseinheit kann insbesondere nach einem Bildkompressionsstandard, zum Beispiel nach einem MPEG-Standard oder einem H.26x-Standard arbeiten.

Hierbei sei angemerkt, dass auf der Seite des Bildencoders Bilddaten verarbeitet, insbesondere komprimiert und zu einem Bilddecoder übertragen werden. Bei dem Bilddecoder selbst werden die Daten wieder sichtbar gemacht.

Eine andere Weiterbildung besteht darin, dass die Bilddaten verwürfelt werden, indem die Bilddaten in Teile zerlegt und dann die Teile neu angeordnet werden. Dies kann beispielsweise dadurch erfolgen, dass die Bilddaten aus dem ersten Bildspeicher als ein Bild in nahezu gleiche Blöcke unterteilt werden, die Blöcke zufällig vermischt werden und ein Mechanismus vorgesehen wird, der es erlaubt, die Blöcke nach bestimmten Regeln zu vertauschen. Dabei ist es ein Ziel, die Blöcke derart zu vertauschen, dass das ursprüngliche Bild entsteht. Diese Anwendung eignet sich zum Einsatz insbesondere auf mobilen Endgeräten, beispielsweise einem Handy, einem Bildhandy oder einem Personal Digital Assistant (PDA).

Die Eingabe zur Veränderung der Bilddaten in dem zweiten Bildspeicher kann auf unterschiedliche Art erfolgen: So kann zum einen eine Tastatur vorgesehen sein, beispielsweise ein Cursor-Feld, anhand dessen die verwürfelten Bilddatenteile (nach bestimmten Regeln) verschoben werden können. Alternativ ist es möglich, diese Art der Eingabe in Form einer Spracheingabe vorzunehmen. Weiterhin ist es eine Möglichkeit, dass die Eingabe mittels einer Computermaus erfolgt.

Eine Ausgestaltung besteht darin, dass der Inhalt des zweiten Bildspeichers dargestellt wird. Dazu kann insbesondere ein Display oder ein Monitor vorgesehen sein.

Auch ist es eine Weiterbildung, dass der Inhalt des zweiten Bildspeichers typisch ausgelesen wird. Ist der Zyklus ein Zeitintervall von geringer Dauer, so entspricht das verwürfelte Bild einer Bewegtbildfolge. Entsprechend wird dann das bewegte Bild anstelle des Standbildes wieder richtig zusammengesetzt. Neben Standbild und fließenden Bewegtbildern sind verschiedene Abstufungen möglich, so kann zum Beispiel der Zyklus alle n Sekunden ein neues Bild ergeben, wobei der aktuelle Zustand der Verwürfelung beibehalten wird.

Eine zusätzliche Ausgestaltung besteht darin, dass, falls die Bildverarbeitungseinheit ein Bildencoder ist, die Bilddaten von einer Kamera stammen, so dass insbesondere eigene Aufnahmen, sei es in Form von Stand- oder Bewegtbildern, als Eingabe aus dem ersten Bildspeicher für die Verwürfelung dienen.

Ferner wird zur Lösung der Aufgabe eine Anordnung zur Verwürfelung von Bilddaten angegeben, die einen ersten Bildspeicher einer Bildverarbeitungseinheit aufweist. Es ist eine Verwürfelungseinheit vorgesehen, die die Bilddaten aus dem ersten Bilddatenspeicher verwürfelt. Diese verwürfelten Bilddaten werden in einem, ebenfalls vorgesehenen zweiten Bildspeicher, abgespeichert.

Eine besondere Ausgestaltung besteht darin, dass die Anordnung zur Verwürfelung von Bilddaten mobil ausgeführt ist. Dabei kann bevorzugt von der mobilen Anordnung eine Bildkommunikation zu einem Adressaten hin erfolgen bzw. kann die mobile Anordnung selbst der Adressat einer Bildkommunikation von einer weiteren mobilen Anordnung oder einem stationären Rechner sein.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.

Das Verfahren ist insbesondere geeignet zur Durchführung anhand der erfindungsgemäßen Anordnung oder einer seiner vorstehend erläuterten Weiterbildungen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellt und erläutert.

Es zeigen

einen Bildencoder mit Spieleinheit;

einen Bilddecoder mit Spieleinheit;

eine Skizze mit einer möglichen Verwürfelung.

Fig. 1 zeigt einen Bildencoder mit Spieleinheit. Eine Kamera KAM nimmt eine Bildsequenz, bzw. ein Standbild als Teil der Bildsequenz, auf und leitet die Aufnahme (n) an einen Analog- Digital-Wandler A/D weiter. Das digitalisierte Bild bzw. jedes digitalisierte Bild der Bildsequenz wird in einem ersten Bildspeicher BS1 101 abgelegt. In einer Codiereinheit COD wird das in dem Bildspeicher BS1 101 abgelegte Bild bzw. die Sequenz der Bilder nach einem Bildkompressionsverfahren codiert und zu einem Empfänger verschickt. Insbesondere erfolgt das Verschicken über eine Funkschnittstelle, zum Beispiel eine GSM-Schnittstelle oder eine DECT-Schnittstelle.

Die Spieleinheit 102 umfasst die folgenden Einheiten: Zuerst wird das Bild aus dem ersten Bildspeicher BS1 101 ausgelesen und von einer Verwürfelungseinheit VW durchmischt (Details zum Durchmischen siehe Fig. 3 mit Beschreibung). Das vermischte Bild wird in einem zweiten Bildspeicher BS2 abgespeichert. Der Inhalt des zweiten Bildspeichers BS2 wird auf einer Anzeigeeinheit (Display) DISP dargestellt. Eine Einheit zur Neuordnung NO der einzelnen verwürfelten Teile erfolgt durch Interaktion des Benutzers über eine Eingabeeinheit INP. Eine solche Interaktion kann beispielsweise in Form einer Tastatureingabe, einer Spracheingabe oder einer Ansteuerung mit einer Computermaus erfolgen. Der Benutzer verwendet die Eingabeeinheit INP dazu, schrittweise eine Umsortierung der verwürfelten Bildteile in dem zweiten Bildspeicher BS2 zu erwirken. Dabei werden bestimmte Regeln aufgestellt, die eine Neuordnung zu einem Spiel des Benutzers mit der Spieleinheit 102 ausgestalten.

Fig. 2 zeigt einen Bilddecoder mit Spieleinheit. Entsprechend des verschickten codierten Bildsignals aus Fig. 1 (siehe Emission der Codiereinheit COD in Fig. 1) wird das codierte Bild von einem Decoder DEC empfangen und in einem ersten Bildspeicher des Decoders BS1 201 abgelegt. Dieser erste Bildspeicher BS1 201 dient wieder als Eingabe für eine Spieleinheit 202, die analog zu der Spieleinheit 102 aus Fig. 1 aufgebaut ist.

In Fig. 3 ist eine Skizze mit einer möglichen Verwürfelung, das heißt einer Ausgestaltung der Spielfunktionalität dargestellt.

Ein Block 301 umfasst 16 Felder, die ein Bild, das in dem ersten Bildspeicher BS (siehe 101 in Fig. 1 bzw. 201 in Fig. 2) abgelegt ist, veranschaulichen. Das Bild 301 ist unterteilt in 16 (gleich große) Blöcke A bis P. Die besondere Kennzeichnung des Blocks P hebt darauf ab, dass dieser Block nicht mit Bildmaterial angefüllt ist, sondern ein "leerer" verschiebbarer Block ist. Leerer Block bedeutet in diesem Zusammenhang, dass die Stelle des Blockes P frei ist, wobei die jeweils senkrecht oder waagrecht direkt angrenzenden Blöcke, hier O und L, mit dem Block P Platz tauschen können. Auf diese Weise wandert die freie Stelle P um einen Block in eine vorgegebene Richtung (horizontal oder vertikal). Die iterative Anwendung dieser Regel ermöglicht eine Verschiebung der freien Stelle P und damit eine Umsortierung der besetzten Blöcke A bis O. Eine Linie 302 deutet den Verfahrensschritt der Verwürfelung (siehe VW in Fig. 1 und Fig. 2) an, die (nahezu) zufällig alle Blöcke A bis P umsortiert. Es ergibt sich ein Bild 303. Betrachtet man das Bild 303 im Gegensatz zum Bild 301, so stellt man fest, dass die Blöcke nicht mehr an den ursprünglichen Stellen liegen und somit das Bild, bestehend aus den einzelnen Bildblöcken A bis O falsch zusammengesetzt ist. Die Aufgabe besteht nur darin, die Blöcke A bis O derart umzusortieren (nach oben beschriebener Regel), so dass wiederum das Bild 301 in der Darstellung wie es aufgenommen wurde, darstellbar ist. Dieses "puzzeln" wird durch die Verbindungslinie 304 veranschaulicht. Der Benutzer hat demnach über die beschriebene Eingabeneinheit INP in den Fig. 1 und 2 die Möglichkeit, die einzelnen Blöcke des verwürfelten Bildes 303 umzusortieren, so dass das ursprüngliche Bild 301 herauskommt. Hierbei ist zu bemerken, dass sich der Inhalt des Bildes, bzw. der einzelnen Blöcke, auch während des Umsortierens 304 verändern kann. Im Extremfall kann sogar eine Bewegtbildfolge verwürfelt 302 und umsortiert 304 werden. In diesem Fall stellt jedes Segment A bis O des Original- bzw. verwürfelten Bildes eine eigene Bewegtbildfolge dar, wobei in Gestalt des verwürfelten Bildes 303 lediglich die Zusammensetzung der einzelnen Blöcke falsch ist. Dies zu entwirren ist wiederum Ziel des Benutzers in dem Schritt 304.

Literaturverzeichnis

[1] J. De Lameillieure, R. Schäfer: "MPEG-2-Bildcodierung für das digitale Fernsehen", Fernseh- und Kino-Technik, 48. Jahrgang, Nr. 3/1994, Seiten 99-107.

Claims

1. Verfahren zur Verwürfelung von Bilddaten, bei dem die Bilddaten aus einem ersten Bildspeicher einer Bildverarbeitungseinheit ausgelesen, verwürfelt und in einem zweiten Bildspeicher abgespeichert werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bildverarbeitungseinheit ein Bildencoder ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem die Bildverarbeitungseinheit ein Bilddecoder ist.

4. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bilddaten verwürfelt werden, indem die Bilddaten in Teile zerlegt und die Teile neu angeordnet werden.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem anhand einer Eingabe die Daten in dem zweiten Bildspeicher verändert werden.

6. Verfahren nach Anspruch 5, bei dem die Eingabe in Form einer Spracheingabe, einer Tastatureingabe oder einer Eingabe mittels einer Computer-Maus erfolgt.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Inhalt des zweiten Bildspeichers dargestellt wird.

8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem der Inhalt des ersten Bildspeichers zyklisch ausgelesen wird.

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem die Bildverarbeitungseinheit nach einem Bildkompressionsstandard arbeitet.

10. Verfahren nach Anspruch 9, bei dem der Bildkompressionsstandard ein MPEG-Standard oder ein H.26x-Standard ist.

11. Anordnung zur Verwürfelung von Bilddaten,

a) mit einem ersten Bildspeicher einer Bildverarbeitungseinheit;
b) mit einer Verwürfelungseinheit, die die Bilddaten aus dem ersten Bildspeicher verwürfelt;
c) mit einem zweiten Bildspeicher, in den die verwürfelten Bilddaten abgespeichert werden.

12. Anordnung nach Anspruch 11, eingesetzt als mobile Einheit.

13. Anordnung nach Anspruch 11 oder 12, bei der die Anordnung selbst eine Bildkommunikation zu einem Adressaten durchführt oder von einer weiteren Einheit eine Bildkommunikation zu der Anordnung hin erfolgt.