DE112004000422B4

DE112004000422B4 - Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien, Vorrichtung zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien und Bildverarbeitungsgerät

Info

Publication number: DE112004000422B4
Application number: DE112004000422T
Authority: DE
Inventors: Shigeo Ando; Yasuo Maeda; Mitsunobu Yoshinaga; Kanae Ikeda; Satoshi Minami; Kyosuke Yoshimoto; Aki Kimura
Original assignee: Mitsubishi Electric Corp
Current assignee: Mitsubishi Electric Corp
Priority date: 2003-03-13
Filing date: 2004-03-12
Publication date: 2011-05-05
Anticipated expiration: 2024-03-13
Also published as: HK1083678A1; CN100391229C; US7599564B2; CN1698345A; JP2004282205A; US20070036451A1; WO2004082260A1; JP3625211B2; DE112004000422T5

Abstract

Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien zum Erzeugen einer JPEG-Kompressionsdatei aus Bilddaten, unter Verwendung einer zweiten Quantisierungstabelle, die auf der Grundlage eines Quantisierungsdatenkoeffizientenwerts und einer ersten Quantisierungstabelle als Referenz erhalten wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst:
(a) einen Schritt des Ableitens eines Bildfeaturewerts aus den Bilddaten vor der JPEG-Kompression;
(b) einen Schritt des Ableitens des Quantisierungsdatenkoeffizientenwerts durch, in Bezug auf einen relationalen Ausdruck, der den Quantisierungsdatenkoeffizientwert und die vorausbestimmten Koeffizienten enthält, zum Ausdrücken der Dateigröße einer JPEG-Kompressionsdatei, Festlegen einer erwünschten Dateigröße als die Dateigröße der JPEG-Kompressionsdateien;
wobei Schritt (a) Folgendes umfasst:
(a-1) einen Schritt des Unterteilens der Bilddaten in eine Vielzahl von Einheitsblöcken,
(a-2) einen Schritt des Berechnens eines Bildpunktwertunterschieds zwischen Bildpunkten in vorausbestimmten Positionen für jeden der Einheitsblöcke, und
(a-3) einen Schritt des Ableitens des Bildfeaturewerts durch Summieren jedes Bildpunktwertunterschieds, der im Schritt (a-2) berechnet wurde;
und Schritt...

Description

TECHNISCHES GEBIET
Die vorliegende Erfindung betrifft Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien mit einer vorausbestimmten Dateigröße, entsprechende JPEG-Kompressionsdateierzeugungsgeräte und Bildverarbeitungsgeräte.
ALLGEMEINER STAND DER TECHNIK
Wenn eine JPEG-Kompressionsdatei in einer JPEG-Kompressionsdateivorrichtung erzeugt wird, muss die Dateigröße der erzeugten JPEG-Kompressionsdatei normalerweise gleich einer vorausbestimmten Dateigröße sein, die im Voraus festgelegt wird.
Beim Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien durch Komprimieren von Bilddaten werden Quantisierungstabellen verwendet. Wenn jedoch festgelegte Tabellen als Quantisierungstabellen angewandt werden, ergibt sich leicht zwischen den einfachen Bilddaten und komplizierten Bilddaten mehr als zwei Mal der Unterschied in der Dateigröße der erzeugten JPEG-Kompressionsdateien.
Als herkömmliche Technik wird daher eine Technik in dem unten stehenden Patentdokument beschrieben, in dem eine Referenzquantisierungstabelle im Voraus vorbereitet wird, die in Übereinstimmung mit dem Typ der Bilddaten, die zu komprimieren sind, umgewandelt wird, und der Bilddatenkompressionsvorgang wird unter Anwenden der umgewandelten Quantisierungstabelle durchgeführt.
Offenbartes Japanisches Patent Nr. 66004/1998 Die herkömmliche Technik ist eine Technik bei der zum Erzielen einer JPEG-Kompressionsdatei mit einer vorausbestimmten Dateigröße ein Teil der Bilddaten vor dem Komprimieren einmal JPEG-komprimiert wird, und, da die Größe der resultierenden komprimierten Daten ein Schätzungswert ist, wird eine Quantisierungstabelle zum JPEG-Komprimieren der ganzen Bilddaten auf dem Schätzungswert basierend berechnet.
Spezifisch, wenn ein Teil der Daten JPEG-komprimiert wird, wird eine fixe Quantisierungstabelle, die im Voraus vorbereitet wird, verwendet. Danach wird eine resultierende Dateigröße in einem Fall, in dem ein Teil der Bilddaten gemäß der fixen Quantisierungstabelle JPEG-komprimiert wird, als ein Schätzungswert H berechnet.
Danach wird auf der Grundlage des Schätzungswerts H ein Faktor q der Quantisierungstabelle zum JPEG-Komprimieren der ganzen Bilddaten gemäß der Berechnungsformel q = M × H – N berechnet. Hier sind M und N vorausbestimmte Koeffizienten, die im Voraus durch Experiment für jede der gewünschten Dateigrößen bestimmt werden.
Zusätzlich tendiert bei der Ausführungsform der üblichen oben beschriebenen Technik der Koeffizient M in der Berechnungsformel q = M × H – N dazu, mit dem Schätzungswert H zu steigen. Ein Verfahren zum Umwechseln des Koeffizienten M zwischen zwei Werten M1 und M2 in Übereinstimmung mit dem Schätzungswert H wird daher angewandt.
JP 08-079 762 A beschreibt ein Bildcodierer bzw. -decodierer wobei ein Speicher liefert einen Output von Bilddaten von einem Terminal für jeden der 8 × 8-Bildelementblöcke. Ein Quantisierungsschaltkreis verwendet eine von einem Quantisierungstabelleneinstellungsschaltkreis bestimmte Tabelle, um einen von einem DCT-Schaltkreis ausgegebenen DCT-Koeffizient zu quantisieren und übergibt das Ergebnis an einen Codierschaltkreis. Ein Schaltkreis für die Berechnung der Kantenintensität integriert Unterschiede in der horizontalen und vertikalen Richtung von benachbarten Bildelementen und liefert das Ergebnis als Parameter E, der die Kantenintensität repräsentiert. Auf Basis der Kenntnis, dass eine in einem Frame generierte Codemenge G in einer logarithmisch linearen Relation sowohl in Bezug auf einen Skalierungsfaktor S und einen Kantenintensitätsparameter E beim Einstellen der Quantisierungstabelle ist, wird der Skalierungsfaktor von einer Skalierungsfaktorberechnung bestimmt, so dass die generierte Codemenge G eine vorbestimmte Objektcodemenge T erreicht.
OFFENBARUNG DER ERFINDUNG
Bei einer Vorrichtung zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien, die mit der üblichen oben beschriebenen Technik verwandt ist, muss jedoch vor dem endgültigen Durchführen der JPEG-Kompression für die ganzen Bilddaten der JPEG-Kompressionsprozess für einen Teil des Bilds durchgeführt werden, und daher war der JPEG-Prozess zweimal erforderlich, wobei für das tatsächliche Anlegen der JPEG-Kompressionsdatei beachtliche Zeit erforderlich war, und das Verfahren selbst war kompliziert.
Ferner bestand aufgrund der Tatsache, dass die Werte der Koeffizienten M und N im Voraus durch Experiment für jede der erwünschten Dateigrößen der JPEG-Kompressionsdateien berechnet wurden, das Problem darin, dass, wenn eine Vielzahl erwünschter Dateigrößen festgelegt werden muss, eine enorme Menge von Experimenten durchgeführt werden muss.
Ferner, obwohl in der oben beschriebenen Berechnungsformel der Koeffizient M vom Schätzungswert H abhängt, wird bei der herkömmlichen Technik die Abhängigkeit von dem Schätzungswert H nur durch das Verfahren des einfachen Umwechselns zwischen zwei Werten ausgeglichen, so dass die Abhängigkeit von dem Schätzungswert H nicht präzis wiedergegeben werden kann, und es infolgedessen unmöglich war, einen Faktor q in der Quantisierungstabelle mit hoher Präzision zu berechnen.
Dementsprechend bestand ein großer Unterschied zwischen der Größe einer JPEG-Kompressionsdatei, die in Übereinstimmung mit der Quantisierungstabelle erzeugt wird, die auf dem Faktor q basierend berechnet wird, und der erwünschten Dateigröße vor dem Verarbeiten.
Es ist daher eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien, eine Vorrichtung zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien und eine Bildverarbeitungsvorrichtung bereitzustellen, bei welchen JPEG-Kompressionsdateien einer vorausbestimmten Größe durch ein einfaches und schnelles Verfahren mit hoher Präzision erzeugt werden können.
Um die oben beschriebene Aufgabe zu verwirklichen, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien in Bezug auf ein Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien unter Gebrauch einer zweiten Quantisierungstabelle, die auf der Basis eines Quantisierungsdatenkoeffizientenwerts und auf der Basis einer ersten Quantisierungstabelle als Referenz erzielt wird, Folgendes: (a) einen Schritt des Ableitens eines Bildfeaturewerts von den Bilddaten vor der JPEG-Kompression; (b) einen Schritt des Bestimmens vorausbestimmter Koeffizientenwerte auf der Grundlage des Bildfeaturewerts; und (c) einen Schritt des Ableitens des Quantisierungsdatenkoeffizientenwerts in Bezug auf einen relationalen Ausdruck, der den Quantisierungsdatenkoeffizientenwert und die vorausbestimmten Koeffizienten enthält, zum Ausdrücken der Dateigröße einer JPEG-Kompressionsdatei, unter Gebrauch der in Schritt (b) bestimmten Werte für die vorausbestimmten Koeffizienten und das Festlegen einer gewünschten Dateigröße als die Dateigröße der JPEG-Kompressionsdatei.
KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
1 ist ein Flussdiagramm, das Vorgehensweisen eines erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien darstellt.
2 ist ein Diagramm zum Darstellen eines Ableitungsverfahrens der Bildfeaturewerte.
3 ist ein Diagramm zum Darstellen der Eignung ungefährer Ausdrücke, die die Beziehung zwischen einem Koeffizientenwert und einer Dateigröße angeben.
4 ist ein Diagramm zum Darstellen der Eignung eines Ausdrucks, der die Beziehung zwischen einem Koeffizienten C und Bildfeaturewerten angibt.
5 ist ein Diagramm zum Darstellen der Eignung eines Ausdrucks, der die Beziehung zwischen einem Koeffizienten D und den Bildfeaturewerten angibt.
6 ist ein Diagramm, das die Resultate des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien, das ausgeführt wurde, darstellt.
BESTE AUSFÜHRUNGSFORM ZUM DURCHFÜHREN DER ERFINDUNG
Unten wird die vorliegende Erfindung spezifisch in Übereinstimmung mit den Zeichnungen beschrieben, die Ausführungsformen der Erfindung darstellen.
Ausführungsform 1.
1 ist ein Flussdiagramm zum Darstellen von Vorgehensweisen eines JPEG-Kompressionsprozesses in einem Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien gemäß der vorliegenden Ausführungsform. Der Prozess kann in einem im Voraus programmierten Computer durchgeführt werden.
In 1 ist Schritt S11 eine Vorgehensweise zum Ableiten von Bildfeaturewerten aus den Bilddaten vor der JPEG-Kompression.
Danach ist Schritt S12 eine Vorgehensweise, die auf der Grundlage der Bildfeaturewerte, die in Schritt S11 abgeleitet wurden, einen ungefähren Ausdruck ableitet, der die Beziehung zwischen der Dateigröße Sjf der JPEG-Kompressionsdatei, bei der die Bilddaten als Eingangsdaten verwendet werden, und einem Quantisierungsdatenkoeffizientenwert (nachstehend einfach ein Koeffizientenwert genannt) Aqt für eine erste Quantisierungstabelle als eine Referenz angibt.
Genauer genommen werden in Schritt S12 ein Koeffizient C und ein Koeffizient D in dem folgenden ungefähren Ausdruck, der im Voraus vorbereitet wird, auf der Grundlage der Bildfeaturewerte, die in Schritt S11 abgeleitet werden, bestimmt. Sjf = (Koeffizient C) × Aqt^{(Koeffizient D)} (1)
Hier kann der Koeffizientenwert Aqt allein gemäß dem abgeleiteten ungefähren Ausdruck (1), wenn zum Beispiel die Dateigröße Sjf festgelegt ist, abgeleitet werden.
Danach ist Schritt S13 eine Vorgehensweise, bei der ein vorausbestimmter erwünschter Wert der Dateigröße als Sjf in dem ungefähren Ausdruck (1) festgelegt wird, und der Koeffizientenwert Aqt wird gemäß dem ungefähren Ausdruck (1) abgeleitet.
Danach ist Schritt S14 eine Vorgehensweise, bei der eine zweite Quantisierungstabelle abgeleitet wird, indem die erste Quantisierungstabelle als eine Referenz mit dem Koeffizientenwert Aqt, der in Schritt S13 abgeleitet wurde, multipliziert wird.
Schließlich ist Schritt S15 eine Vorgehensweise zum Erzeugen einer JPEG-Kompressionsdatei einer erwünschten vorausbestimmten Dateigröße durch Durchführen des JPEG-Kompressionsprozesses an Bilddaten unter Verwendung der zweiten Quantisierungstabelle.
Unten werden spezifische Vorgehensweisen und die Eignung des ungefähren Ausdrucks (1) beschrieben.
Zuerst wird das Ableitungsverfahren für Bildfeaturewerte in Schritt S11 in 1 beschrieben. 2 ist ein Diagramm, das beschreibt, dass Bilddaten 1 in Einheitsblöcke 2 unterteilt werden, welche jeder 8 [Punkte] × 8 [Punkte] umfassen.
Zwischenzeitlich müssen in der Vorrichtung zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien gemäß der Ausführungsform der vorliegenden Erfindung der erste Bildfeaturewert Va und der zweite Bildfeaturewert Vb gemäß den unten beschriebenen Gleichungen abgeleitet werden. Zusätzlich sind die Bilddaten 1 vor dem Komprimieren im RGB-Format. Va = Σ(|G₀₀ – G₁₁|)_i,/(Einheitsblockzählung × 3) (2) Vb = Σ{|G₀₀ – G₃₃| + (|R₀₀ – R₃₃| + |B₀₀ – B₃₃|)/2}, (Einheitsblockzählung × 3) (3)
Wie in 2 dargestellt (der oberste linke Bildpunkt befindet sich in Zeile 0 und Spalte 0) sind G₀₀, R₀₀ und B₀₀ die Bildpunktwerte des Bildpunkts (grün, rot und blau), die sich auf Zeile 0 und Spalte 0 in jedem Einheitsblock 2 befinden. Ferner ist G₁₁ ein grüner Bildpunktwert des Bildpunkts, der sich in Zeile 1 und Spalte 1 in jedem Einheitsblock 2 befindet. Ferner und wie in 2 dargestellt, sind G₃₃, R₃₃ und B₃₃ die Bildpunktwerte des Bildpunkts (grün, rot und blau), der sich in Zeile 3 und Spalte 3 in jedem Einheitsblock 2 befindet.
Ferner ist in den oben stehenden Gleichungen (2) und (3) Σ die Summe der Anzahl i der aufgeteilten Einheitsblöcke 2. Wenn die Bilddaten 1 daher zum Beispiel aus einem Bild mit horizontal 160 [Punkten] × senkrecht 120 [Punkten] bestehen, wird die Summe von |G₀₀ – G₁₁| für 300 Einheitsblöcke 2 berechnet. Zusätzlich beträgt die Anzahl der Einheitsblöcke in dem oben beschriebenen Beispiel 300.
Wie in den Gleichungen (2) und (3) dargestellt, wird der erste Bildfeaturewert Va ausgedrückt, indem der Bildpunktwertunterschied zwischen zwei Bildpunkten (verstanden als zwei Bildpunkte in einem ersten Entfernungsbereich), die horizontal um 1 Punkt beabstandet sind und vertikal um 1 Punkt beabstandet sind, ausgedrückt. Zwischenzeitlich wird der zweite Bildfeaturewert Vb unter Verwenden des Bildpunktwertunterschieds zwischen zwei Bildpunkten (verstanden als zwei Bildpunkte in einem zweiten Entfernungsbereich), die horizontal um 3 Punkte und senkrecht um 3 Punkte beabstandet sind, ausgedrückt.
Hier wird der JPEG-Kompressionsprozess durchgeführt, so dass Luminanz- und Chrominanzkomponenten getrennt werden. Insbesondere wird den Luminanzkomponenten eine große Menge von Daten zugewiesen. Und da die stark mit Luminanzkomponenten korrelierte Farbe Grün ist, wird in der oben stehenden Gleichung (2) die Berechnung ausschließlich unter Verwendung von G-Bildpunktwerten durchgeführt.
Zusätzlich beeinflussen die Bildpunktwerte von R und B, die JPEG-Dateien, auch wenn nicht im gleichen Ausmaß wie G-Bildpunktwerte, so dass die Gleichung (3) unter Verwendung von Bildpunktwerten von R, G und B abgeleitet wird. Ferner wird in der oben stehenden Gleichung (3), „2” für die Division in den Zähler eingeführt, weil R und B im Vergleich zu G, die stark mit Luminanzkomponenten korrelieren, weniger Einfluss auf Luminanzkomponenten haben.
Gemäß den oben stehenden Beschreibungen versteht man, dass der erste Bildfeaturewert Va, der gemäß der Gleichung (2) berechnet wird, Komponenten mit hoher Frequenz angibt, die einen raschen Wechsel in Bildpunktwerten der Bilddaten 1 ausdrücken. Zwischenzeitlich ist es klar, dass der zweite Bildfeaturewert Vb, der gemäß der Gleichung (3) berechnet wird, Komponenten mit niedrigerer Frequenz angibt, die im Vergleich zum ersten Bildfeaturewert Va einen langsameren Wechsel in den Bildpunktwerten der Bilddaten 1 ausdrücken.
Wie aus den Gleichungen (2) und (3) erwartet werden kann und weil der Großteil der Ableitung der Bildfeaturewerte Va und Vb Hinzufügung zu dem absoluten Wert des Bildwertunterschieds zwischen zwei Bildpunkten ist, können zusätzlich die Bildfeaturewerte Va und Vb gemäß extrem einfachen Berechnungen abgeleitet werden.
Ferner bedeutet die hier verwendete „Frequenz” die Frequenz, wenn der Wechsel in Bildwerten als eine Welle angesehen wird.
Unten wird nun die Vorgehensweise in Schritt S13 beschrieben.
In Schritt S13 wird eine erwünschte vorausbestimmte Dateigröße der JPEG-Kompressionsdateien extern als Sjf in dem ungefähren Ausdruck (1) festgelegt, und der Koeffizientenwert Aqt wird in Übereinstimmung mit dem ungefähren Ausdruck (1), der in Schritt S12 abgeleitet wird, und der vorausbestimmten Dateigröße abgeleitet. In Schritt S13 wird die folgende Umwandlung von Sjf durchgeführt, und die Größe der umgewandelten Datei Sjf' wird für Sjf in dem ungefähren Ausdruck (1) eingesetzt, so dass der Koeffizientenwert Aqt abgeleitet wird. Sjf' = {(eine vorausbestimmte festzulegende Dateigröße Sjf) – (die Größe eines Teils der Daten, die von den Bilddaten unabhängig sind)} × 160 × 120/(die Anzahl horizontaler Punkte eines tatsächlichen Bilds × die Anzahl senkrechter Punkte des tatsächlichen Bilds) (4)
In der Gleichung (4), die oben beschrieben ist, wird Sjf in eine Dateigröße eines Bilds umgewandelt, dessen Größe 160 Punkte × 120 Punkte mal „× 160 × 120/(die Anzahl der horizontalen Punkte eines tatsächlichen Bilds × die Anzahl der vertikalen Punkte des tatsächlichen Bilds)” beträgt.
Durch die oben beschriebene Umwandlung kann daher der JPEG-Kompressionsprozess ungeachtet der horizontalen und vertikalen Größe des Bilds in Übereinstimmung mit dem identischen ungefähren Ausdruck (1) ausgeführt werden. Genauer genommen müssen jeweilige ungefähre Ausdrücke für Bilddaten 1 verschiedener Größen vorbereitet werden, wenn Bilddaten 1 verschiedener Größen JPEG-komprimiert werden, wenn die Umwandlung nicht durchgeführt wird. Gemäß der Umwandlung werden Bilddaten 1 verschiedener Größen immer als Bilddaten 1 der gleichen Größe umgewandelt (in diesem Fall Bilddaten 1 der Größe 160 × 120), so dass nur ein ungefährer Ausdruck (1) vorbereitet werden muss, und Bilddaten 1 verschiedener Größen können gemäß dem gleichen ungefähren Ausdruck (1) verarbeitet werden.
Zwischenzeitlich wird in dem Ausdruck (5) gemäß „(Dateigröße der JPEG-Kompressionsdatei vor der Umwandlung) – (Dateigröße eines Teils der Kompressionsdateidaten, die von den Bilddaten unabhängig sind)” Sjf in die Dateigröße umgewandelt, aus der die Größe des Teils der von den Bilddaten unabhängigen Kompressionsdateidaten vor dem Komprimieren eliminiert wurde.
Gemäß der Umwandlung kann eine JPEG-Kompressionsdatei der Größe erzeugt werden, die präziser nahe der erwünschten Dateigröße liegt. Wie weiter unten beschrieben, sind die Koeffizienten C und D genauer genommen in dem ungefähren Ausdruck (1) Werte, die von den Featurewerten der Bilddaten 1 abhängen. Dementsprechend, wenn die Größe eines Teils der Daten, die von den Bilddaten 1 vor dem Komprimieren unabhängig sind, wie zum Beispiel die Größe der Quantisierungstabelle, in der Dateigröße Sjf enthalten ist, sinkt die Annäherungspräzision in dem ungefähren Ausdruck (1). Durch Verwenden des Unterschieds zwischen der festgelegten Dateigröße und der Größe eines Teils der Daten, die von den Bilddaten 1 gemäß der oben beschriebenen Umwandlung unabhängig sind, wird als Sjf der ungefähre Ausdruck in die Beziehung zwischen den Koeffizienten C und D umgewandelt, die von Bildfeatures der Bilddaten 1 abhängen, und Sjf' hängt ebenfalls von Bildfeatures der Bilddaten 1 ab, so dass die Präzision in dem ungefähren Ausdruck (1) erhöht werden kann.
Unten wird nun die Eignung des ungefähren Ausdrucks (1) beschrieben.
Der ungefähre Ausdruck (1) ist eine experimentale Formel, die von den Experimentalresultaten abgeleitet wird, die unten beschrieben werden. 3 stellt die Experimentalresultate dar, die die Beziehung zwischen dem Koeffizientenwert Aqt und der Dateigröße Sjf' der JPEG-Kompressionsdatei nach der Umwandlung in dem tatsächlichen JPEG-Kompressionsprozess ausdrücken.
In 3 stellt die senkrechte Achse die JPEG-Kompressionsdateigröße Sjf' nach der Umwandlung dar, und die horizontale Achse stellt den Koeffizientenwert Aqt dar. Das Experiment wurde in einer Art und Weise ausgeführt, bei der zwei Typen nicht komprimierter Bilddaten 1 mit horizontal 640 [Punkten] × vertikal 480 [Punkten] tatsächlich für mehrere künstlich festgelegte Koeffizientenwerte Aqt JPEG-komprimiert werden.
In der Figur sind Experimentalresultate in Bezug auf zwei Typen von Bilddaten 1 mit quadratischen Kennzeichnungen und runden Kennzeichnungen gekennzeichnet. Das Experiment wurde in einer Art und Weise durchgeführt, bei der fünf Koeffizientenwerte Aqt festgelegt werden, die JPEG-Kompression wird tatsächlich für die festgelegten Koeffizientenwerte Aqt durchgeführt, die Dateigröße Sjf nach den Verdichten wird gemessen, und Sjf' wird berechnet, indem Sjf gemäß der Gleichung (4) umgewandelt wird.
In dem in 3 dargestellten Experiment für die ersten Quantisierungstabellen als Referenzen, mit anderen Worten für eine erste Luminanzsignalquantisierungstabelle und eine erste Chrominanzsignalquantisierungstablle, werden jeweils Tabelle K.1 und Tabelle K.2 des Anhangs K von ISO/IEC 10918-1: 1993 (E) verwendet.
Zwischenzeitlich werden ungefähre Kurven, die durch Durchführen des Verfahrens des kleinsten Fehlerquadrats in Bezug auf die zwei Typen von Kennzeichnungen, die in 3 gezeigt sind, erzielt werden, in durchgehenden Strichen in 3 eingetragen. Zusätzlich werden in 3 Funktionsausdrücke der ungefähren Kurven, die in dem oben beschriebenen Annäherungsprozess erzielt werden, ebenfalls in 3 aufgenommen.
Es stellt sich daher heraus, dass die Experimentalformeln, die von den Experimentalresultaten abgeleitet werden, die in 3 dargestellt sind, mit hoher Präzision durch die Funktionsform der Gleichung (1) angenähert werden können.
Zwischenzeitlich beträgt in den Funktionsformen, die in 3 enthalten sind, für ein Bild der Koeffizient C 2,66 und der Koeffizient D –0,574, während für ein anderes Bild der Koeffizient C 1,91 und der Koeffizient D –0,602 betragen, wobei es sich ebenfalls herausstellt, dass der Koeffizient C und der Koeffizient D ihre Werte weitgehend in Abhängigkeit von dem Typ der Bilddaten 1 ändern.
Dementsprechend kann angenommen werden, dass die Koeffizienten C und D von den Bildfeaturewerten Va und Vb abhängen, die Features der Bilder angeben. Mit anderen Worten kann angenommen werden, dass die Koeffizienten C und D als Funktionen der Bildfeaturewerte Va und Vb ausgedrückt werden können.
Wenn die Funktionsformen der Koeffizienten C und D, die von den Bildfeaturewerten Va und Vb abhängen, daher entsprechend ausgewählt werden, und die Bildfeaturewerte Va und Vb, die in Schritt S12 in 1 erzielt werden, für Va und Vb in den Funktionsformen eingesetzt werden, man die entsprechenden Koeffizienten C und D daher in Übereinstimmung mit den Bilddaten 1 erzielen und daher der ungefähre Ausdruck (1) mit hoher Präzision abgeleitet werden kann.
Bei dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien werden die folgenden Gleichungen, die statistisch auf der Grundlage einer Vielzahl von Bilddaten 1 abgeleitet wurden, als Funktionsformen der Koeffizienten C und D angenommen. C = 0,222 × Va + 0,033 × Vb + 0,499 ... (5) D = 0,019 × Va – 0,001 × Vb – 0,676 ... (6)
Wie aus den oben stehenden Gleichungen (5) und (6) ersichtlich, ist der Beitrag des Bildfeaturewerts Vb zu dem Koeffizienten D kleiner als in anderen Gliedern.
Unten wird nun gemäß den Experimentalresultaten, die in 4 und 5 dargestellt sind, beschrieben, dass die Gleichungen (5) und (6) in geeigneten Funktionsformen sind.
Hier zeigt 4 die Resultate eines Experiments, das die Eignung der Gleichung (5) prüft, und 5 zeigt die Resultate eines Experiments, das die Eignung der Gleichung (6) prüft. Die Experimente wurden an 13 Typen von Bilddaten 1 durchgeführt.
Die horizontale Achse in 4 zeigt die Werte des Koeffizienten C aus den Experimentalresultaten an, und die vertikale Achse zeigt die Werte des Koeffizienten C an, die durch Berechnung gemäß der Gleichung (5) abgeleitet werden. Zwischenzeitlich gibt die horizontale Achse in 5 die Werte des Koeffizienten D aus den Experimentalresultaten an, und die senkrechte Achse die Werte des Koeffizienten D abgeleitet durch Berechnung gemäß Gleichung (6).
In den Experimenten wird das in 3 beschriebene Experiment zuerst an Mustern von Bilddaten 1 ausgeführt, wobei die ungefähren Ausdrücke unter Verwendung des Verfahrens des kleinsten Fehlerquadrats abgeleitet werden, und danach werden die Werte der Koeffizienten C und D der ungefähren Ausdrücke beobachtet. Es sind dies die Koeffizienten C der Experimentalresultate in 4, und die Koeffizienten D aus den Experimentalresultaten in 5.
Zwischenzeitlich wird die Vorgehensweise, die in Schritt S11 in 1 beschrieben ist, an identischen Mustern durchgeführt, und die Bildfeaturewerte Va und Vb für die Muster der Bilddaten 1 werden bestimmt. Danach werden die Koeffizienten C und D aus den Bildfeaturewerten Va und Vb und aus den Gleichungen (5) und (6) abgeleitet. Es sind dies die Werte des Koeffizienten C in 4, die aus der Berechnung abgeleitet werden, und die Werte des Experimentalkoeffizienten D in 5, der durch Berechnung abgeleitet wird.
Danach werden die Werte des Koeffizienten C, die wie oben beschrieben abgeleitet wurden, in 4 gegenüber den Werten des Koeffizienten C, die wie oben beobachtet wurden, eingetragen. Ferner werden die Werte des Koeffizienten D, die wie oben beschrieben abgeleitet wurden, in 5 gegenüber den Werten des Koeffizienten D, die wie oben beschrieben beobachtet wurden, eingetragen.
Die Vorgehensweise wurde an jedem der 13 Typen von Mustern durchgeführt. Die Experimentalresultate wurden wie in 4 und 5 jeweils dargestellt eingetragen. In 4 zeigt die gestrichelte Linie Fälle an, in welchen der beobachtete Wert des Koeffizienten C gleich dem abgeleiteten Wert des Koeffizienten C ist, und in 5 zeigt die gestrichelte Linie Fälle an, in welchen der beobachtete Wert des Koeffizienten D gleich dem abgeleiteten Wert des Koeffizienten D ist.
Wie aus 4 ersichtlich, ist die gestrichelte Linie eine angenäherte Linie in Bezug zu den 13 eingetragenen Daten mit hoher Präzision. Das bedeutet, dass die Gleichung (5) als Funktion zum Definieren des Koeffizienten C gültig ist.
Zwischenzeitlich und wie in 5 ersichtlich, ist die gestrichelte Linie eine angenäherte Linie in Bezug auf die 13 eingetragenen Daten, aber die Präzision der Annäherung ist im Vergleich zu dem Fall des Koeffizienten C eher niedrig. Es ist jedoch klar, und die unten beschriebenen Resultate zeigen dies an, dass, wenn Annäherungsfehler in dem Koeffizienten D in der in 5 dargestellten Größenordnung liegen, die Präzision der Annäherung durch die Gleichung (6) hoch genug ist.
Zusätzlich kann man, wenn die angestrebte Präzision nicht sehr hoch ist, annehmen, dass der Koeffizient D als fixer Wert behandelt werden kann.
Danach wird der JPEG-Kompressionsprozess mit der tatsächlichen Verwendung der oben stehenden Gleichungen durchgeführt, die durch die Experimentalresultate, die oben beschrieben wurden, bestätigt wurden.
Der Kompressionsprozess wurde gemäß den folgenden Vorgehensweisen durchgeführt.
Zuerst werden in Schritt S11 in 1, wie in 2 beschrieben, die RGB-Bilddaten 1 vor dem Komprimieren in zwei Blöcke 2 unterteilt, die jeder 8 [Punkte] × 8 [Punkte] umfassen. Dann werden für jeden Einheitsblock 2 die Bildfeaturewerte Va und Vb der Bilddaten 1 vor dem JPEG-Komprimieren in Übereinstimmung mit den Gleichungen (2) und (3), die im Voraus vorbereitet wurden, abgeleitet.
Danach werden in Schritt S12 die Koeffizienten C und D gemäß den Gleichungen (5) und (6), die im Voraus vorbereitet wurden, und gemäß den Bildfeaturewerten Va und Vb, die im oben beschriebenen Schritt S11 abgeleitet wurden, abgeleitet. Danach werden die abgeleiteten Koeffizienten C und D für die Koeffizienten C und D in der Gleichung (1), die im Voraus vorbereitet wurde, ersetzt, und der ungefähre Ausdruck, der die Beziehung zwischen der Dateigröße Sjf der JPEG-Kompressionsdatei und dem Koeffizientenwert Aqt für die erste Quantisierungstabelle als Referenz anzeigt, wird abgeleitet.
Danach wird in Schritt S13 eine vorausbestimmte erwünschte Dateigröße Sjf der JPEG-Kompressionsdatei festgelegt, und die umgewandelte Dateigröße Sjf' wird gemäß der Gleichung (4) abgeleitet. Danach wird die umgewandelte Dateigröße Sjf' für Sjf in dem ungefähren Ausdruck (1), der in Schritt S12 abgeleitet wurde, eingesetzt, so dass der Koeffizientenwert Aqt für das Ableiten der ersten Quantisierungstabelle abgeleitet wird.
Danach wird in Schritt S14 die zweite Quantisierungstabelle zum Komprimieren der Bilddaten 1 abgeleitet, indem die erste Quantisierungstabelle als Referenz, die im Voraus vorbereitet wurde, mit dem Koeffizientenwert Aqt, der in Schritt S13 abgeleitet wurde, multipliziert wird.
Schließlich wird in Schritt S15 durch tatsächliches Durchführen des JPEG-Kompressionsprozesses an den Bilddaten 1 mit der zweiten Quantisierungstabelle, die in Schritt S14 abgeleitet wurde, eine JPEG-Kompressionsdatei mit in etwa der gleichen Dateigröße wie die vorausbestimmte oben festgelegte Dateigröße erzeugt.
Die oben beschriebenen Reihen von JPEG-Kompressionsvorgehensweisen wurden an den 13 Bilddatendateien 1 durchgeführt. Die JPEG-Kompressionsvorgehensweisen wurden an den JPEG-Kompressionsdateien in Fällen durchgeführt, in welchen die erwünschte Dateigröße festgelegt ist als 4,49 [kByte] und 3,23 [kByte]. Die Resultate der JPEG-Kompressionsvorgehensweisen sind in 6 aufgelistet.
Wie aus 6 ersichtlich, kann man die JPEG-Kompressionsdateigrößen, die den jeweiligen erwünschten Dateigrößen entsprechen, mit hoher Präzision für jede der erwünschten Dateigrößen (4,49 kB oder 3,23 kB) erzielen.
Wie oben beschrieben, wird bei der vorliegenden Erfindung der ungefähre Ausdruck (1) zum Berechnen der Beziehung zwischen der Dateigröße Sjf und dem Quantisierungsdatenkoeffizientenwert Aqt von den Bildfeaturewerten Va und Vb abgeleitet, und der Quantisierungsdatenkoeffizientwert Aqt für die erwünschte Dateigröße Sjf wird von dem ungefähren Ausdruck (1) abgeleitet, wobei das Vorbereiten des nur einen ungefähren Ausdrucks (1) das Komprimieren auf eine willkürlich festgelegte Dateigröße erlaubt. Kurz gesagt braucht keine enorme Menge an Experimenten für jede der festgelegten Dateigrößen wie bei der herkömmlichen Technik erforderlich im Voraus durchgeführt zu werden.
Ferner werden bei der herkömmlichen Technik nach dem JPEG-Komprimieren eines Teils der Bilddaten die ganzen Bilddaten JPEG-komprimiert, so dass enorm viel Zeit in zwei Stufen des JPEG-Kompressionsprozesses verbraucht wurde. Bei der vorliegenden Erfindung benötigt der JPEG-Prozess jedoch nur eine Stufe, so dass die Verarbeitungszeit verringert wird.
Ferner und wie in 2 beschrieben, wird das Ableitungsverfahren, weil die Bildfeaturewerte Va und Vb durch Summieren des Bildpunktwertunterschieds jedes der zwei Einheitsblöcke 2 abgeleitet werden, in der Hauptsache durch Addieren und Subtrahieren durchgeführt, wodurch die Bildfeaturewerte Va und Vb in einer kurzen Zeit abgeleitet werden können.
Da die zwei Bildfeaturewerte Va und Vb ferner abgeleitet werden, indem die Bildpunktwertunterschiede zwischen zwei Bildpunkten in einem Entfernungsbereich und die Bildwertunterschiede zwischen zwei Bildpunkten in einem zweiten Entfernungsbereich verwendet werden, wird das Bestimmen der Bildfeaturewerte Va und Vb unter Einsatz von Komponenten mit niedriger Frequenz und Komponenten höherer Frequenz des Wechsels in Bildpunktwerten in den Bilddaten 1 ermöglicht, so dass Features der Bilddaten als Bildfeaturewerte Va und Vb mit höherer Präzision ausgedrückt werden können. Das ist auch aus der Tatsache ersichtlich, dass, wie in den Gleichungen (5) und (6) ausgedrückt, die Koeffizienten der Bildfeaturewerte Va und Vb nicht Null sind, sondern eine signifikante Menge von Werten.
Da der ungefähre Ausdruck, der im Voraus vorbereitet wird, in Form der Gleichung (1) angenommen wird, kann eine JPEG-Kompressionsdatei durch Festlegen entsprechender Koeffizienten C und D mit hoher Präzision erzeugt werden, (kurz gesagt kann der Unterschied zwischen der Größe der erzeugten Datei und der erwünschten Dateigröße auf ein Minimum reduziert werden. Das ist auch aus den Experimentalresultaten ersichtlich, die in 3 dargestellt sind, und der ungefähre Ausdruck (1) reproduziert die Experimentalresultate mit hoher Präzision.
Ferner werden die Koeffizienten C und D in der Gleichung (1) auf der Grundlage der Bildfeaturewerte Va und Vb abgeleitet, so dass ein genauerer ungefährer Ausdruck im Vergleich zu einem Fall, in dem einer der Koeffizienten ein fixer Wert ist, abgeleitet werden kann. Wie in 4 und 5 angezeigt, haben sowohl der Koeffizient C als auch der Koeffizient D spezifische Korrelationen mit den Bildfeaturewerten Va und Vb, so dass ein präziserer ungefährer Ausdruck im Vergleich zu einem Fall abgeleitet werden kann, in dem einer der Koeffizienten ungeachtet der Korrelationen festgelegt ist.
Konfiguriert man zusätzlich zum Beispiel als ein Gerät zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien eine Vorrichtung mit einem Computer, in dem die oben beschriebenen Vorgehensweisen durch Software durchgeführt werden können, kann die Vorrichtung zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien bereitgestellt werden, die in einer kurzen Zeit eine JPEG-Kompressionsdatei mit hoher Präzision erzeugen kann.
Ferner kann die vorliegenden Vorrichtung zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien in eine Bildverarbeitungsvorrichtung eingebaut werden, die eine vorausbestimmte Bildverarbeitung inklusive des Komprimierens der Bilddaten durchführt.
Zusätzlich kann die Bildverarbeitungsvorrichtung, die die vorliegende Vorrichtung zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien enthält, in einem mobilen Terminalgerät, wie zum Beispiel in einem Mobiltelefon installiert werden.
INDUSTRIELLE ANWENDBARKEIT
Als Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien zum Erzeugen einer JPEG-Kompressionsdatei ausgehend von Bilddaten, das eine zweite Quantisierungstabelle verwendet, die auf der Grundlage eines Quantisierungsdatenkoeffizientenwerts und auf einer ersten Quantisierungstabelle als Referenz erzielt wird, umfasst das erfindungsgemäße Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien Folgendes: (a) einen Schritt des Ableitens von Bildfeaturewerten aus den Bilddaten vor der JPEG-Kompression, (b) einen Schritt des Bestimmens vorausbestimmter Koeffizientenwerte auf der Grundlage der Bildfeaturewerte, und (c) einen Schritt des Ableitens des Quantisierungsdatenkoeffizientenwerts in Bezug auf einen relationalen Ausdruck, der den Quantisierungsdatenkoeffizientenwert und die vorausbestimmten Koeffizienten enthält, zum Ausdrücken der Dateigröße einer JPEG-Kompressionsdatei, wobei die Werte verwendet werden, die in dem Schritt (b) für die vorausbestimmten Koeffizienten festgelegt werden, und Festlegen einer erwünschten Dateigröße als die Dateigröße der JPEG-Kompressionsdatei, wobei der abgeleitete relationale Ausdruck für eine willkürlich festgelegte Dateigröße gültig ist, so dass das Vorbereiten des nur einen relationalen Ausdrucks das Komprimieren auf eine willkürlich erwünschte Dateigröße erlaubt. Mit anderen Worten ist keine enorme Menge an Experimenten für jede der erwünschten Dateigrößen, die im Voraus durchgeführt werden muss, wie bei der herkömmlichen Technik erforderlich.

Claims

Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien zum Erzeugen einer JPEG-Kompressionsdatei aus Bilddaten, unter Verwendung einer zweiten Quantisierungstabelle, die auf der Grundlage eines Quantisierungsdatenkoeffizientenwerts und einer ersten Quantisierungstabelle als Referenz erhalten wird, wobei das Verfahren Folgendes umfasst: (a) einen Schritt des Ableitens eines Bildfeaturewerts aus den Bilddaten vor der JPEG-Kompression; (b) einen Schritt des Ableitens des Quantisierungsdatenkoeffizientenwerts durch, in Bezug auf einen relationalen Ausdruck, der den Quantisierungsdatenkoeffizientwert und die vorausbestimmten Koeffizienten enthält, zum Ausdrücken der Dateigröße einer JPEG-Kompressionsdatei, Festlegen einer erwünschten Dateigröße als die Dateigröße der JPEG-Kompressionsdateien; wobei Schritt (a) Folgendes umfasst: (a-1) einen Schritt des Unterteilens der Bilddaten in eine Vielzahl von Einheitsblöcken, (a-2) einen Schritt des Berechnens eines Bildpunktwertunterschieds zwischen Bildpunkten in vorausbestimmten Positionen für jeden der Einheitsblöcke, und (a-3) einen Schritt des Ableitens des Bildfeaturewerts durch Summieren jedes Bildpunktwertunterschieds, der im Schritt (a-2) berechnet wurde; und Schritt (a-2) Folgendes umfasst: wobei ein erster Bildfeaturewert abgeleitet wird, indem ein Bildpunktwertunterschied zwischen zwei Bildpunkten in einem ersten Entfernungsbereich verwendet wird, und ein zweiter Bildfeaturewert abgeleitet wird, indem ein Bildfeaturewertunterschied zwischen zwei Bildpunkten in einem zweiten Entfernungsbereich verwendet wird.
Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien nach Anspruch 1, wobei in dem Schritt (b), vorausgesetzt die Dateigröße der JPEG-Kompressionsdatei ist Sjf, der Quantisierungsdatenkoeffizient Aqt ist, und die Koeffizienten, die von den Bildfeaturewerten abgeleitet werden, C und D sind, wobei der relationale Ausdruck wie folgt ausgedrückt wird: Sjf = (Koeffizient C) × Aqt^{(Koeffizient D)}.
Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien nach Anspruch 2, wobei der Schritt (b) umfasst: Festlegen des Wertes des Koeffizienten C und des Koeffizienten D auf der Grundlage des Bildfeaturewerts.
Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien nach Anspruch 1, wobei der Schritt (b) den Quantisierungsdatenkoeffizientenwert ableitet, indem als Dateigröße der JPEG-Kompressionsdatei eine Dateigröße verwendet wird, die einer vorausbestimmten Dateigröße entspricht, die ausgehend von der festgelegten erwünschten Dateigröße umgewandelt wird.
Verfahren zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien nach Anspruch 1, wobei der Schritt (b) den Quantisierungsdatenkoeffizientenwert ableitet, indem als Dateigröße der JPEG-Kompressionsdatei die festgelegte erwünschte Dateigröße verwendet wird, von der die Größe eines Teils der Kompressionsdateidaten, die unabhängig von den Bilddaten sind, eliminiert worden ist.
Vorrichtung zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien zum Durchführen des Verfahrens zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien nach Anspruch 1.
Bildverarbeitungsvorrichtung, die eine Vorrichtung zum Erzeugen von JPEG-Kompressionsdateien nach Anspruch 6 umfasst.
Mobiles Terminalgerät, das die Bildverarbeitungsvorrichtung nach Anspruch 7 umfasst.