DE19836570A1

DE19836570A1 - Image processing method in image recording arrangement

Info

Publication number: DE19836570A1
Application number: DE1998136570
Authority: DE
Inventors: Heinz Mattes
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 1998-08-12
Filing date: 1998-08-12
Publication date: 2000-02-17
Also published as: WO2000010321A3; WO2000010321A2

Abstract

The method involves digitising the image, and storing it through a progressive compression method. The progressive compression method assures a step-wise improvement of the image quality with an increasing number of data stored and/or read. The image stored through the progressive compression method may be sent from a transmitter to a receiver, whereby the receiver ignores further data at reception of data enough for a reproduction of the image at a predetermined image quality.

Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren und eine Anordnung zur Verarbeitung eines Bildes.The invention relates to a method and an arrangement for Processing an image.

Eine digitale Kamera speichert ein aufgenommenes Bild in Form digitalisierter Bilddaten in einem Speicher ab. Aufgrund hohen Datenvolumens des digitalisierten Bildes wird es mit einem vorgegebenen Kompressionsverfahren komprimiert und abgespeichert. Das Kompressionsverfahren gewährleistet eine deutliche Reduktion eines für das abzuspeichernde digitalisierte Bild erforderlichen Speicherplatzes.A digital camera stores a captured image in the form digitized image data in a memory. Because of high data volume of the digitized image it is with compresses a given compression method and saved. The compression process ensures one significant reduction of one for the to be saved digitized image required storage space.

Dementsprechend ist aufgrund des begrenzten Speicherplatzes in einer digitalen Kamera anhand des Kompressionsverfahrens das Abspeichern mehrerer digitalisierter Bilder möglich, als dies ohne Kompressionsverfahren gegeben wäre. Ein Nachteil bei der Kompression (auch: Komprimierung) besteht darin, daß ein Teil der Bildinformation durch die Datenreduktion unwiderruflich verlorengeht. Entsprechend verschlechtert sich mit zunehmender Kompressionsrate die Bildqualität. Beispiele für das Kompressionsverfahren sind blockbasierte Standardverfahren wie JPEG- oder TIF-Verfahren. Bei dem Kompressionsverfahren kann man zumeist den Grad der Komprimierung und somit die (gerade) noch akzeptable Bildqualität vor der Durchführung der Kompression angeben.Accordingly, due to the limited storage space in a digital camera using the compression process multiple digitized images can be saved as this would be the case without a compression process. A disadvantage in compression (also: compression) is that part of the image information through data reduction is irrevocably lost. Accordingly deteriorates with increasing compression rate the image quality. Examples for the compression process are block-based Standard procedures such as JPEG or TIF procedures. In which Compression can usually be the degree of Compression and thus the (just) still acceptable Specify image quality before performing compression.

Es ist ein Nachteil, den Grad der Kompression vorzugeben, bevor man das Bild gemacht hat. Für einen Anwender wie einen Fotojournalisten ist ein Qualitätsverlust zugunsten des Datenvolumens nicht annehmbar. Er benötigt Bildmaterial in hoher Auflösung, also viele Bildpunkte pro Flächeneinheit. Ein qualitätsminderndes Kompressionsverfahren ist ihm kaum von Nutzen. Dies führt zu großem Speicherplatzbedarf in einer entsprechenden digitalen Kamera. It's a disadvantage to specify the level of compression before you took the picture. For a user like one Photojournalists are losing quality in favor of Data volume unacceptable. He needs images in high resolution, i.e. many pixels per unit area. It is hardly a quality-reducing compression process useful. This leads to a large storage space requirement in one corresponding digital camera.

Aus [1] ist ein "progressives" Kompressionsverfahren bekannt, das sich bei der Bildkompression eines "Embedded Zerotree Wavelet"-Verfahrens (EZW) bedient. Dabei werden die einzelnen Bits des erzeugten Bitstroms entsprechend ihrer Bedeutung sortiert. Die Kompression kann an einer beliebigen Stelle abgebrochen werden, wobei die Qualität des Bildes dann den bereits übertragenen Daten entspricht.A "progressive" compression method is known from [1], which is the result of the image compression of an "Embedded Zerotree Wavelet "procedure (EZW) operated. The individual Bits of the generated bit stream according to their meaning sorted. The compression can be anywhere be canceled, the quality of the image then the data already transferred corresponds.

Ein Verfahren zur Bildcodierung unter Anwendung einer Wavelet-Transformation ist aus [2] bekannt. Dabei wird in einem ersten Schritt die Wavelet-Transformation eingesetzt, um eine Menge biorthogonaler Unterklassen von Bildern zu erhalten. Ein Originalbild wird anhand verschiedener Maßstäbe gemäß einer pyramidenförmigen Architektur zerlegt. In einem zweiten Schritt werden Wavelet-Koeffizienten vektorquantisiert. Schließlich erfolgt die Kompression, indem die Wavelet-Koeffizienten kodiert werden unter der Annahme, daß das menschliche Auge Details in hoher Auflösung weniger gut wahrnimmt. Die Übertragung zu einem Adressaten bzw. Empfänger erfolgt in Form einer progressiven Übertragungsart.A method of image coding using a Wavelet transformation is known from [2]. Thereby in first used the wavelet transform, to a lot of biorthogonal subclasses of images receive. An original picture is based on different scales disassembled according to a pyramid-shaped architecture. In one second step are wavelet coefficients vector quantized. Finally, the compression is done by the wavelet coefficients are encoded assuming that the human eye details in high resolution less perceives well. The transfer to an addressee or Receiver takes the form of a progressive type of transmission.

Die Aufgabe der Erfindung besteht darin, ein Verfahren und eine Anordnung zur Verarbeitung eines Bildes anzugeben, wobei sicherstellt wird, daß keine Einbuße der Qualität eines digitalisierten Bildes hingenommen werden muß. Ferner ist dafür gesorgt, daß die Kompressionsrate, also das Maß für eine Qualitätsverminderung, nach Aufnahme des Bildes einstellbar ist.The object of the invention is a method and specify an arrangement for processing an image, wherein it is ensured that there is no loss of quality digitized image must be accepted. Further is ensured that the compression rate, i.e. the measure for a reduction in quality after taking the picture is adjustable.

Die Aufgabe wird gemäß den Merkmalen der unabhängigen Patentansprüche gelöst.The task is performed according to the characteristics of the independent Claims resolved.

Zur Lösung der Aufgabe wird ein Verfahren zur Verarbeitung eines Bildes in einer Bilderfassungseinheit, z. B. einer (digitalen) Kamera angegeben, bei dem das Bild digitalisiert wird und das digitalisierte Bild anhand eines progressiven Kompressionsverfahrens abgespeichert wird.A processing method is used to solve the problem an image in an image acquisition unit, e.g. B. one (digital) camera specified, in which the image is digitized and the digitized image based on a progressive Compression method is saved.

Das progressive Kompressionsverfahren speichert das digitalisierte Bild als einen Datenstrom, der abschnittsweise verschiedene Qualitätsstufen des digitalisierten Bildes umfaßt. Jeder neue Abschnitt bzw. jede neue Qualitätsstufe enthält Daten, die eine Verbesserung der Bildqualität des digitalisierten Bildes gegenüber der vorigen Qualitätsstufe sicherstellt. Ein Beispiel ist die Auflösung des digitalisierten Bildes in Form unterschiedlich großer Bildblöcke. Im Verlauf des Datenstroms wird mit jeder Qualitätsstufe der Bildblock verfeinert, bis schließlich der gesamte Datenstrom vorliegt und somit das digitalisierte Bild in größtmöglicher Bildqualität, also feinstmöglicher Unterteilung der Bildblöcke, dargestellt wird.The progressive compression process saves that digitized image as a data stream, the section different quality levels of the digitized image includes. Every new section or every new quality level contains data that improve the image quality of the digitized image compared to the previous quality level ensures. An example is the dissolution of the digitized image in the form of different sizes Image blocks. In the course of the data stream, everyone Quality level of the image block refined until finally the entire data stream is available and thus the digitized image in the greatest possible image quality, i.e. finest possible Subdivision of the image blocks is shown.

Es ist ein Vorteil der Erfindung, die Selektion der Bildqualität nach Aufnahme des Bildes vornehmen zu können. So kann beispielsweise der Journalist überprüfen, ob sich das Motiv des Bildes zum Abdruck eignet und, falls dies der Fall ist, eine Vorabversion in verminderter Bildqualität an einen Zeitungsverlag schicken. Der Versand erfolgt gegebenenfalls über eine Telefonleitung, die eine begrenzte Bandbreite aufweist. Ein komprimiertes Bild, das in etwa ein Viertel eines Bildschirms eines Notebooks ausfüllt und der Qualität eines durchschnittlichen Internet-Bildes entspricht, besitzt ein Datenvolumen von ca. 12 KByte. Überträgt man ein solches Bild über einen Mobilfunkkanal mit einer Datenübertragungsrate von 9,6 KBit/s, so beträgt die Übertragungszeit in etwa 10 Sekunden. Dagegen umfaßt ein unkomprimiertes Bild eines Sportjournalisten, das aus dessen Sicht gerade noch eine akzeptable Qualität aufweist, ein Datenvolumen von etwa 3,6 MByte. Ein derartiges Bild über einen Mobilfunkkanal zu übertragen, würde etwa 51 Minuten dauern. Dies ist für eine große Menge an Bildern nicht praktikabel. Demzufolge kann der Sportjournalist für die Auswahl eines geeigneten Bildes aus einer Menge von Bildern diese Bilder in reduzierter Qualität übertragen. Wird, z. B. von dem Zeitungsverlag, die Auswahl eines geeigneten Bildes vorgenommen, so kann der Sportjournalist immer noch das ausgewählte Bild in voller Qualität übertragen. Hier kommt der Vorteil der Auswahl einer gewünschten Auflösung im Nachhinein voll zum Tragen. Entsprechend kann der Sportjournalist die Entscheidung für in Frage kommende Bilder selbst treffen und die aussortierten Bilder aus dem Speicher seiner digitalen Kamera löschen. Dies gewährleistet eine effiziente Behandlung des in der digitalen Kamera zur Verfügung stehenden Speicherplatzes.It is an advantage of the invention that the selection of the To be able to make picture quality after taking the picture. So For example, the journalist can check whether this is Motif of the picture is suitable for reprint and, if so is a pre-release version with reduced image quality Send newspaper publisher. The dispatch takes place if necessary over a phone line that has a limited bandwidth having. A compressed image that is about a quarter a notebook's screen and the quality corresponds to an average internet picture a data volume of approx. 12 KByte. One transmits one Image over a cellular channel with a Data transfer rate of 9.6 kbit / s, the is Transmission time in about 10 seconds. In contrast, includes a uncompressed image of a sports journalist that emerges from it View is just of acceptable quality Data volume of about 3.6 MB. Such a picture about to transmit a cellular channel would take about 51 minutes last. This is not for a large amount of images practical. As a result, the sports journalist for the Select an appropriate image from a set of images transmit these images in reduced quality. Will, e.g. B. from the newspaper publisher, choosing a suitable picture the sports journalist can still do that transmit selected image in full quality. Here comes the advantage of choosing a desired resolution in the Full to wear afterwards. Accordingly, the Sports journalist making the decision for images in question meet yourself and the sorted out images from memory delete his digital camera. This ensures a efficient treatment of the in the digital camera Available space.

Auch liegt es im Rahmen der Erfindung, ein Verfahren zur Verarbeitung eines Bildes anzugeben, bei dem ein nach einem progressiven Kompressionsverfahren abgespeichertes Bild zu einem Empfänger übertragen wird, wobei der Empfänger bei Erhalt einer für seinen Zweck ausreichenden Qualität des Bildes von einer Übermittlung weiterer Daten dieses Bildes absieht.It is also within the scope of the invention to provide a method for Processing an image to indicate where one after one progressive compression method stored image is transmitted to a receiver, the receiver at Preservation of a sufficient quality of the Image from a transmission of further data of this image refrains.

Wie bereits oben erwähnt, verfügt ein Kommunikationskanal zumeist über eine eingeschränkte Bandbreite, so daß Bilder in (hoher) "Fotoqualität" oftmals nicht in großer Zahl in annehmbarer Zeit übertragen werden können. Der Empfänger eines Bildes kann bei Erhalt eines nach einem progressiven Kompressionsverfahren komprimierten digitalisierten Bildes den Abbruchzeitpunkt der Übertragung des Bildes und dadurch die für ihn noch akzeptable Qualität des erhaltenen digitalisierten Bildes festlegen.As already mentioned above, there is a communication channel mostly over a limited bandwidth, so that images in (High) "photo quality" often not in large numbers in acceptable time can be transmitted. The recipient an image can be received after a progressive Compression method of compressed digitized image the point in time at which the image was transferred and thereby the still acceptable quality of the received set digitized image.

Auch wird eine Anordnung zur Verarbeitung eines Bildes angegeben, mit einer Bilderfassungseinheit zur Digitalisierung des Bildes und mit einer Prozessoreinheit, die derart eingerichtet ist, daß das digitalisierte Bild in einem Speicher mittels eines progressiven Kompressionsverfahrens abspeicherbar ist. Also an arrangement for processing an image specified, with an image acquisition unit for Digitizing the image and using a processor unit, which is set up so that the digitized image in a memory by means of a progressive Compression method can be saved.

Diese Anordnung ist insbesondere geeignet zur Durchführung des erfindungsgemäßen Verfahrens oder einer seiner Weiterbildungen.This arrangement is particularly suitable for implementation of the method according to the invention or one of its Training.

Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich auch aus den abhängigen Ansprüchen.Further developments of the invention also result from the dependent claims.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden nachfolgend anhand der Zeichnung dargestellt und erläutert.Exemplary embodiments of the invention are described below shown and explained in the drawing.

Es zeigenShow it

Fig. 1 einen Datenstrom komprimiert nach einem progressiven Kompressionsverfahren; Fig. 1 shows a data stream is compressed according to a progressive compression method;

Fig. 2 eine Anordnung zur Verarbeitung eines Bildes. Fig. 2 shows an arrangement for processing an image.

Fig. 1 zeigt einen Datenstrom, der nach einem progressiven Kompressionsverfahren komprimiert ist. Entlang einer Zeitachse 101 werden Bilddaten eines digitalisierten Bildes abgespeichert. Dabei kann die Zeitachse 101 interpretiert werden als eine Reihenfolge der in dem Speicher abgespeicherten Daten. Fig. 1 shows a data stream which is compressed according to a progressive compression method. Image data of a digitized image are stored along a time axis 101 . The time axis 101 can be interpreted as a sequence of the data stored in the memory.

Ein progressiv codierter Datenstrom 101 umfaßt Bildmaterial in verschiedenen Qualitätsstufen, von einem grob aufgelösten Bild 106 über Verbesserungen in der Bildqualität 107 und 108 bis hin zum hochauflösenden digitalisierten Bild 109. Die Qualitätsstufe 102 (entspricht 106) enthält den gesamten Bildinhalt in stark komprimierter und damit auch qualitätsreduzierter Form. Die folgenden Qualitätsstufen 103 bzw. 104 verbessern die Bildqualität stufenweise. Schließlich wird der Original-Bildinhalt mit höchstmöglicher Qualität anhand der letzten Qualitätsstufe 105 erreicht. Hieraus ist ersichtlich, daß die Übertragung des Datenstroms 101 von dem Empfänger abgebrochen werden kann, sobald dieser mit der erreichten Qualität zufriedengestellt ist. Empfänger ist insbesondere ein über eine Telefonverbindung angeschlossener Adressat, alternativ kann es sich bei dem Empfänger auch um eine lokale Festplatte einer Bilddatenbank handeln. Die Datenströme 106, 107, 108 und 109 zeigen die für die unterschiedlichen Bildqualitäten notwendigerweise zu übertragenden Daten.A progressively coded data stream 101 comprises image material in various quality levels, from a roughly resolved image 106 to improvements in the image quality 107 and 108 up to the high-resolution digitized image 109 . Quality level 102 (corresponds to 106 ) contains the entire image content in a highly compressed and thus also reduced quality form. The following quality levels 103 and 104 gradually improve the image quality. Finally, the original image content is achieved with the highest possible quality based on the last quality level 105 . From this it can be seen that the transmission of the data stream 101 can be terminated by the receiver as soon as it is satisfied with the quality achieved. The recipient is in particular an addressee connected via a telephone connection, alternatively the recipient can also be a local hard disk of an image database. The data streams 106 , 107 , 108 and 109 show the data which are necessarily to be transmitted for the different image qualities.

Fig. 2 zeigt eine Anordnung zur Verarbeitung eines Bildes. Die Anordnung umfaßt eine Bilderfassungseinheit BEE, die mit einem Rechner R verbunden ist, wobei der Rechner R auf einen Speicher MEM zugreift. Auf dem Rechner R läuft ein progressives Kompressionsverfahren ab, das eine effiziente Nutzung des Speichers MEM ermöglicht. Ferner ist am Rechner R eine Ein-/Ausgabeeinheit I/O angeschlossen, über die ein digitalisiertes Bild übertragen (vgl. Pfeil 202) oder empfangen (vgl. Pfeil 203) wird. Auch umfaßt die Anordnung 201 eine Einrichtung zur Visualisierung VIS des jeweils aufgenommenen Bildes in einer vorgegebenen Bildqualität. Die Auswahl der Bildqualität bzw. der Kompressionsrate bzw. der Aktion der Anordnung 201 erfolgt über eine Eingabeeinheit TAST. Fig. 2 shows an arrangement for processing an image. The arrangement comprises an image acquisition unit BEE, which is connected to a computer R, the computer R accessing a memory MEM. A progressive compression process runs on the computer R, which enables efficient use of the memory MEM. Furthermore, an input / output unit I / O is connected to the computer R, via which a digitized image is transmitted (see arrow 202 ) or received (see arrow 203 ). The arrangement 201 also comprises a device for visualizing VIS of the respectively recorded image in a predetermined image quality. The selection of the image quality or the compression rate or the action of the arrangement 201 takes place via an input unit TAST.

bibliography

[1] J. M. Shapiro: "Embedded Image Coding Using Zerotrees of Wavelet Coefficients", IEEE Trans. on Signal Processing, Vol. 41, No. 12, December 1993, pages 3445 to 3462.
[2] M. Antonini et al.: "Image Coding Using Wavelet Transform", IEEE Trans. on Image Processing, Vol. 1, No. 2, April 1992, pages 205 to 220.[1] JM Shapiro: "Embedded Image Coding Using Zerotrees of Wavelet Coefficients", IEEE Trans. On Signal Processing, Vol. 41, No. 12, December 1993, pages 3445 to 3462.
[2] M. Antonini et al .: "Image Coding Using Wavelet Transform", IEEE Trans. On Image Processing, Vol. 1, No. 2, April 1992, pages 205 to 220.

Claims

1. Method for processing an image in an image acquisition unit,

a) in which the image is digitized,
b) in which the digitized image is stored using a progressive compression process.

2. The method according to claim 1, where the progressive compression process is a gradually improve an image quality of the digitized image ensures the more data this image can be saved or read out.

3. method for processing an image, one with a progressive compression process stored image from a transmitter to a receiver is transmitted, the recipient upon receipt of a for its purpose adequate quality of the image of one Reception of remaining data of this image refrains.

4. arrangement for processing an image,

a) with an image capture unit for digitizing the image,
b) with a processor unit which is set up in such a way that the digitized image can be stored in a memory by means of a progressive compression method.