SE508927C2 - Områdesbaserad bildkodning - Google Patents

Description

508 927 information måste överföras för att mottagaren skall kunna bestämma om han/hon är intresserad av den överförda bilden eller 2 inte.

Nyligen har metoder som bygger på segmenterad bildkodning (Segmented Image Coding, (SIC)) eller områdesbaserad kodning (Region Based Coding, (RBC)) använts för progressiv bildöverföríng. Områdesbaserad kodning är en relativt ny bildkomprimeringsteknik där bilden delas upp i områden med långsamt växlande intensitet. Konturerna som åtskiljer olika områden beskrivs medelst kedjekoder och bildintensiteten inuti ett sådant område approximeras medelst en linjärkombination av basfunktioner. Konturerna och områdesintensiteterna överförs sedan via en kanal för att förse mottagaren med en bild.

De RBC-baserade algoritmerna åstadkommer en mycket bättre visuell kvalitet än till exempel JPEG-algoritmen vid höga kompressionsförhållanden. Anledningen till detta är de blockiga artefakterna som syns vid höga kompressionsförhållanden när JPEG-algoritmen används. Vid lägre kompressionsförhållanden är prestanda hos de RBC-baserade algoritmerna inte bättre än JPEG- algoritmen. Dessutom är beräkningskomplexiteten för RBC- algoritmer väsentligen högre än för JPEG-algoritmen, vilken också har den fördelen att den är kommersiellt tillgänglig till jämförelsevis låg kostnad.

De flesta av de nuvarande RBC-förfarandena approximerar gråskalevärdet inuti ett område som en viktad summa av basfunktioner, varefter koefficienterna som uppnås kvantifieras och kodas. Sådana tekniker finns beskrivna: “M. Gilge, "Region- orientated transform coding (ROTC) of images", proc. of ICASSP 90, Albuquerque, New Mexico, april 1990, sid 2245-2248, och M.

Kunt, B. Benard, R. Leonardi, "Recent results in high- compression image coding", IEEE Trans. circuits and systems, volym 34, november 1987, sid 1306-1336.

I senare RBC-baserade metoder är basfunktionerna inom ett givet område ortonormala. Användningen av ortonormala funktioner gör det möjligt att få koefficienterna i det linjära uttrycket 3 sos 927 oberoende av varandra, med färre och numeriskt stabila beräkningar. Se till exempel W. Philips, C. A. Christopoulos, "Fast segmented image coding using weakly separable bases", Proc. of ICASSP 94, Adelaide, Australien, april 19-22, 1994, volym V, sid 345-348. RBC-algoritmer har emellertid stora beräknings- och minnesbehov. Detta beror på att de ortonormala baserna beror på formen och storleken hos ett område och således måste nya individuella basfunktioner beräknas för varje område.

Vidare erbjuder inte RBC bättre visuell kvalitet än JPEG vid låga kompressionsförhållanden. Således förlorar de RBC-baserade algoritmerna sin fördel jämfört med andra kompressionsalgoritmer vid lägre kompressionsförhållanden.

REDoGöRELsE FÖR UPPFINNINGEN Det är ett syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett förfarande och ett transmissionssystem för PIT som åstadkommer bilder av hög kvalitet under transmissionens alla skeden.

Det är ett annat syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett förfarande och ett transmissionssystem vilket utnyttjar den goda initiala visuella kvaliteten hos segmenterad bildkodning liksom lågkostnadshögkompressionen som åstadkoms med JPEG-algoritmen för att åstadkomma en effektiv progressiv bildöverföring.

Det är ett ytterligare syfte med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett förfarande och ett transmissionssystem vilket utnyttjar ett RBC-schema som har en lägre beräkningskomplexitet och lägre minneskrav jämfört med existerande RBC-scheman.

Dessa syften och andra åstadkoms med ett förfarande som kombinerar RBC med en gråskalekompressionsalgoritm, till exempel JPEG, och/eller DCT (diskret cosinustransform). Således används under överföringens första skeden en RBC-algoritm, som har visat sig åstadkomma bilder med god visuell kvalitet under detta skede, det vill säga när den komprimerats vid ett högt kompressionsförhållande. Om en bild komprimerad vid ett lågt kompressionsförhållande önskas av en användare (mottagare) sos 927 4 överförs mer information men denna gång komprimerad med användning av JPEG-algoritmen. För att utnyttja den vid användning av RBC-algoritmen redan överförda informationen, utförs följande procedur vid sändaren för en gråskalebild som använder åtta bitar per pixel: 1. Skapa en ny bild genom att ta pixelvärdesskillnaden mellan den ursprungliga bilden och den med RBC återskapade bilden vid detta skede. 2. Addera 128 till varje pixelvärde för den åstadkomna skillnadsbilden. 3. Trunkera eller klipp in alla pixelvärden för den åstadkomna skillnadsbilden till intervallet [0,255], det vill säga låt varje värde mindre än O, vara lika med O, och varje värde större än 255, vara lika med 255. 4. Komprimera den resulterande skillnadsbilden med gråskalekompressionsalgoritmen, till exempel en JPEG-algoritm, vid ett kompressionsförhållande sådant att det totala antalet överförda bitar för den RBC-komprimerade bilden och den JPEG- komprimerade bilden blir lika med eller mindre än antalet bitar som behöver överföras för att åstadkomma en bild med önskad visuell kvalitet, än om denna endast hade komprimerats med gråskalekompressionsalgoritmen.

Skillnadsbilden kan naturligtvis komprimeras med JPEG, eller någon annan metod, utan att begränsa antalet bitar till att vara lika med eller mindre än om gråskalekompressionsalgoritmen skulle ha använts.

För att mottagaren skall kunna använda den mottagna bilden utför mottagaren följande process: 1. Mottag den komprimerade skillnadsbilden. 2. Rekonstruera den mottagna skillnadsbilden med användning av JPEG. 3. Subtrahera 128 från varje pixelvärde hos den JPEG- konstruerade skillnadsbilden. 4. Addera den resulterande bilden från steg 3 till den RBC- rekonstruerade bilden. 508 927 I syfte att åstadkomma en bättre visuell kvalitet under transmissionens första skeden kan den använda RBC-algoritmen 5 modifieras till en hybrid RBC-DCT-(diskret cosinustransform)- algoritm. Hybrid RBC-DCT-algoritmen indelar den segmenterade bilden i rektangulära block. De block som helt innesluts i ett område hos den segmenterade bilden kodas sedan med användning av DCT-basfunktioner eller andra fördefinierade basfunktioner, såsom diskret Fouriertransform-(DFT)-basfunktioner vilket leder till ett hybrid-RBC-DFT-schema, medan de återstående delarna av dessa områden och de övriga områdena kodas med användning av ortogonala eller ortonormala basfunktioner, såsom särskilt svagt separerbara basfunktioner (weakly separable base functions), eller andra basfunktioner. Konturerna hos dessa rektangulära block behöver inte överföras eftersom indelningen i block kan utföras av mottagaren utan någon information från sändaren.

Således används under bildöverföringens första skeden, vid höga kompressionsförhållanden, ett hybrid-RBC-DCT-förfarande, på grund av RBC-algoritmernas förmåga att åstadkomma en bild med en högre kvalitet än JPEG i detta skede. Om ytterligare information behövs, det vill säga en bild med högre kvalitet önskas av mottagaren, överförs denna ytterligare information med användning av JPEG eller någon annan gråskalekompressionsalgoritm.

Det bör noteras att under transmissionens första skeden kan vilket RBC-schema som helst, som utnyttjar vilken segmenteringsteknik som helst, användas.

Bilderna kan också vara färgbilder eller ha annat antal bitar per pixel, och komprimeras då medelst användning av en liknande teknik.

KORTFATTAD BESKRIVNING AV RITNINGARNA Föreliggande uppfinning kommer nu att beskrivas mer i detalj och med hänvisning till de bilagda ritningarna, i vilka: - Figur 1 är ett blockschema över ett allmänt, tidigare känt, transmissionssystem för stillbilder som använder ett RBC-baserat transmissionsschema. 508 927 6 - Figur 2 är ett blockschema över en bildsändare som använder ett kombinerat RBC-JPEG-kompresionsschema.

- Figur 3 är ett flödesdiagram över de logiska steg som utförs i sändaren i figur 2.

- Figur 4 är ett blockschema som visar de olika steg som utförs när en skillnadsbild kodas.

- Figur 5 är ett blockschema över de i en RBC-dekompressor involverade stegen.

- Figur 6 är ett blockschema över de steg som utförs i en dekompressor när den dekomprimerar en skillnadsbild.

- Figur 7 är ett flödesschema som visar logiken i en sändare för en färgbild.

- Figur 8 är ett blockschema över de steg som utförs i en mottagare vid mottagande av färgbilder.

- Figur 9 är en schematisk vy över en överföring som använder ett schema som kopplar om mellan kompression med hjälp av en RBC-algoritm och med hjälp av en gråskalekompressionsalgoritm.

BESKRIVNING AV FÖREDRAGNA UTFÖRINGSFORMER I det följande exemplet används en gråskalebild med 8 bitar per pixel som originalbild. I figur 1 visas ett blockdiagram över ett transmissionsschema som använder ett progressivt bildöverföringsschema. Transmissionssystemet består av en sändande del 101 och en mottagande del 103. Den sändande delen innefattar ett inblock 105 och ett kompressionsblock 107 av PIT- typ. Den PIT-komprimerade bilden sänds på en transmissionskanal eller till ett minne 109 och mottages av den mottagande delen 103 som innefattar en PIT-dekompressor 111 och en utgång för den rekonstruerade bilden 113.

I figur 2 visas behandlingsblocken i PIT-blocket 107. Således komprimeras först bilden medelst ett RBC-schema i ett block 201 som innefattar en RBC-kompressor. Bilden som kodats enligt RBC- algoritmen i block 201 överförs sedan. Den använda RBC- algoritmen kan vara vilken lämplig algoritm som helst för den överförda bildtypen, såsom metoderna beskrivna i: "Region- orientated transform coding (ROTC) of images", proc. of ICASSP 90, Albuquerque, New Mexico, april 1990, sid 2245-2248 and W Philips, C A Christopoulos, "Fast segmented image coding using 508 927 weakly separable bases", Proc of ICASSP 94, Adelaide, Australien, april 19-22, 1994, volym V, sid 345-348. 7 Transmissionsschemat för de första skedena av överföringen kan också implementeras på ett sätt liknande den metod som finns beskriven i Sikora T., och Makai B, "Shape-adaptive DCT for generic coding of video", IEEE Trans. on Circuits and Systems for Video Technology, volym 5, nr 1, februari 1995, sid 59-62.

PIT:en fortsätts att användas med RBC-kompressionstekniken tills antingen mottagaren (användaren) beslutar att han/hon inte vill ha en bild med bättre visuell kvalitet eller till den punkt då, vid samma kompressionsförhållande, andra, enklare kompressionstekniker, som använder en gråskalekompressor, såsom i detta fall JPEG, kan förse användaren med en bild med bättre .eller lika bra kvalitet. Beslutet kan också fattas i enlighet med ett signal-till-brus förhållande (SNR), medelkvadratfel (MSE) eller något annat kriterium.

Alternativt kan omkopplingen från RBC-baserad kompression till gråskalekompression väljas att inte utföras, om mottagaren eller sändaren inte vill detta. Till exempel kan mottagaren vara intresserad av detaljer i ett visst område eller vissa områden i den segmenterade bilden. I detta fall kan fullständig RBC användas för detta/dessa områden.

Andra kodningsförfaranden för att koda skillnadsbilden än JPEG kan sålunda också användas, såsom ett blocktransformskodnings- (BTC)-förfarande, vektorkvantifieringsförfarande eller wavelet- förfaranden etc., vilka då skulle kunna använda DCT anbringade på block av 8 x 8 eller 16 x 16 pixlar eller block av större storlek.

Om det senare av dessa fall föreligger, det vill säga en JPEG- komprimerad bild inte är sämre än en RBC-komprimerad bild vid kompressionsförhållandet vid ett visst skede av överföringen, kopplar sändaren om till att utföra den vidare PIT:en med användning av JPEG. För att inte förlora informationen, som finns i den med RBC redan överförda bilden, dekomprimeras den 508 927 8 RBC-komprimerade bilden vid detta skede av en dekompressor i ett block 203.

Bilden som erhålls från dekompressionen subtraheras från originalbilden i ett block 205. Den åstadkomna bilden komprimeras sedan av en gråskalekompressor, såsom i detta fall en JPEG-kompressor. Detta utförs i ett block 207, vars ytterligare detaljer beskrivs nedan med hänvisning till figur 4.

I figur 3 visas ett flödesdiagram över de steg som utförs i en sändare som använder det kombinerade RBC-JPEG-schemat. Således kan en bild som skall överföras komprimeras på följande sätt.

Först hämtas bilden i ett block 301. Sedan segmenteras bilden i ett block 303. Konturerna av den segmenterade bildens område kodas sedan i ett konturkodningsblock 305 och konturerna överförs. Den använda algoritmen kan vara vilken segmenteringsalgoritm som helst. Dessutom kan den använda konturkodningstekniken vara förlustfri (lossless) likväl som behäftad med förluster (lossy). Den segmenterade bilden matas också till blocket 307, via ett block 306, vilket åstadkommer en etikett (label) och binärbild. I block 307 approximeras områdenas innerdelar med polynom.

I block 306 alstras en binär konturbild och även etikettbilden.

Etikettbilden är en bild som förser bildens pixlar med en identifikation, så att alla pixlar inuti samma område av den segmenterade bilden har samma identifikationsreferens, till exempel alla pixlar i ett område har identifikation 1, alla pixlar i ett annat område har identifikation 2, etc.

Basfunktionerna som används för att alstra polynomen kan vara vilken uppsättning basfunktioner som helst. I beskrivningen nedan används svagt separerbara (WS)-basfunktioner såsom beskrivs i W. Philips och C. A. Christopoulos, "Fast segmented image Coding using weakly separable bases", Proc. of ICASSP 94, Adelaide, Australien, april 19-22, 1994, volym V, sid 345-348.

Polynomkoefficienterna överförs sedan. Sändaren förses sedan med återkopplingsinformation från mottagaren i blocket 309. På basis 9 508 927 av denna återkopplingsinformation fattas ett beslut i blocket 311 om överföringen skall fortsätta. Om ett beslut fattas att stoppa överföringen fortsätter sändaren till ett block 313 i vilket överföringen avslutas.

Om, å andra sidan, överföringen beslutas fortsätta fortsätter schemat till ett block 315. I blocket 315 beslutas det om det är fördelaktigt att fortsätta med RBC-schemat eller om den vidare överföringen skall utföras med en JPEG-kompressionsalgoritm.

Beslutet baseras på prestanda för de två olika schemana vid kompressionsförhållandet vid det skede av överföringen som finns när schemat når blocket 315, det vill säga om en bild komprimerad med RBC är bättre än en JPEG-bild vid detta kompressionsförhållande, är beslutet ja, och annars är beslutet nej. Beslutet i blocket 315 baseras på ett fördefinierat kriterium, till exempel ett subjektivt kriterium eller ett kvantitativt kriterium såsom SNR eller MSE, och kriteriet utvärderas varje gång schemat når blocket 315. Om beslutet i block 315, är ja, det vill säga RBC kommer att åstadkomma bättre kvalitet vid ett lägre kompressionsförhållande och schemat fortsätter till block 317, där det bestäms att högre ordningens polynom skall användas.

Som ett alternativ kan ett tröskelvärde ställas in på ett kvantitativt kriterium vilket kan bestämma när under överföringen omkopplingen mellan RBC och gråskalekompressionen, såsom JPEG i detta fall, skall utföras, om det använda kriteriet inte kan utvärderas varje gång. Dessutom kan den tidpunkt, då omkopplingen mellan de två olika kompressionsmetoderna skall utföras, vara baserad på den erfarenhet som erhålls i sändaren, det vill säga sändaren förses med information om att vid ett visst kompressionsförhållande är det fördelaktigt att koppla om mellan de olika schemana.

Därefter återgår schemat till block 307, i vilket områdena hos bilden approximeras med polynom, vilken denna gång har högre ordning än den förra gången. Den högre ordningens koefficienter överförs sedan och schemat fortsätter till blocket 309 såsom sos 927 N tidigare. Om emellertid i block 315 beslutet är nej, det vill säga det beslutas att en RBC-bild inte kommer att åstadkomma en bättre bild vid ett lägre kompressionsförhållande, fortsätter schemat till ett block 319.

I blocket 319 åstadkoms en skillnadsbild medelst subtraktion av pixelvärdena för den rekonstruerade, dekomprimerade RBC-bilden från motsvarande pixelvärden från originalbilden.

Skillnadsbilden kodas sedan i ett block 321. Kodningsschemat i block 321 beskrivs mer i detalj nedan med hänvisning till figur 4.

I figur 4 visas ett kodningsschema för skillnadsbilden.

Skillnadsbilden, det vill säga den rekonstruerade RBC-bilden subtraherad från originalbilden, förs in i schemat i ett block 401. Skillnadsbilden matas sedan till ett additionsblock 403. I additionsblocket adderas värdet 128 till varje pixelvärde hos skillnadsbilden.

Sedan sätts pixelvärdena hos den bild som erhållits av blocket 403 in i originalbildens intervall i ett block 405, det vill säga i detta fall i intervallet [0,255]. Detta åstadkoms genom att låta alla pixelvärden mindre än 0, anta värdet 0 och genom att låta alla pixelvärden större än 255, anta värdet 255.

Således åstadkoms en bild med pixelvärden i intervallet [0,255].

Bilden komprimeras sedan med en åtta bitars JPEG-kompressor vid ett lämpligt kompressionsförhållande i blocket 407.

Figurerna 5 och 6 visar de olika steg som utförs vid mottagaränden av ett transmissionssystem när en RBC-bild och en skillnadsbild, komprimerad i enlighet med schemat som beskrivits, mottages, respektive dekomprimeras. Således avkodas i figur 5 den mottagna bilden i enlighet med en lämplig RBC- algoritm, det vill säga en algoritm svarande mot den använda kompressionsalgoritmen. Den komprimerade bilden mottages i ett block 501 och rekonstrueras på ett normalt, tidigare känt, sätt i blocket 503.

Om å andra sidan den mottagna komprimerade bilden är en JPEG- komprimerad skillnadsbild, såsom beskrivits med hänvisning till figur 4, dekomprimeras bilden i enlighet med schemat som visas i ll figur 6. Först mottages den JPEG-komprimerade skillnadsbilden i ett block 601. Sedan dekomprimeras skillnadsbilden medelst en konventionell JPEG dekompressionsalgoritm i ett block 603.

Från varje pixelvärde hos den dekomprimerade bilden subtraheras sedan värdet 128. Detta utförs i blocket 605. Därefter adderas den i blocket 605 åstadkomna bilden till den redan mottagna RBC- rekonstruerade bilden, vilken har dekomprimerats i enlighet med schemat beskrivet i samband med figur 5, i blocket 607.

Således har en gråskalebild med 8 bitar per pixel överförts på ett PIT-sätt, involverande minst två steg och utan att använda fler bitar än om bilden hade överförts i ett steg endast med användning av JPEG-algoritmen. Den slutliga rekonstruerade överföringsbilden åstadkommer då bilder vid mottagaren som har en kvalitet lika med de fall då bilden har överförts endast med användning av JPEG.

Om en bild som har ett annat antal bitar än 8 skall överföras med det ovan beskrivna schemat måste vissa modifikationer göras.

Förfarandet används på samma sätt som beskrivits ovan. Om emellertid JPEG-kompressionsalgoritmen skall användas i de senare skedena måste det först säkerställas att JPEG kan hantera en sådan typ av bild, till exempel en bild med 12 eller 16 bitar per pixel. Sedan måste kompressions- och dekompressionsalgoritmerna justeras så att det adderade, respektive subtraherade värdet inte är 128 utan 2m'l, där m är antalet använda pixel för gråskalebilden.

Dessutom måste intervallet i vilket skillnadsbilden läggs eller klipps modifieras om antalet bitar per pixel i originalbilden är annat än 8, så att skillnadsbilden ligger i intervallet för originalbilden, det vill säga pixelvärdena läggs i intervallet [0, 2m -1]. Ovan har ett schema som används för gråskalebilder beskrivits. Schemat fungerar emellertid lika väl för färgbilder, såsom kommer att beskrivas nedan. 508 927 En färgbild definieras som havande N bitar per färgband, där N 12 är ett positivt heltal. En typisk färgbild representeras av 3 färgband med vardera 8 bitar, det vill säga totalt 24 bitar per pixel.

När det ovan beskrivna kompressionsschemat används för färgbilder kan samma schema som beskrivits ovan användas för varje färgband separat. Om emellertid de 3 färgbanden representerar en färgbild på annat sätt än i YUV-färgrymden, till exempel RGB (Red Green Blue) färgrymden, kan det vara fördelaktigt att utföra en transformation till YUV-färgrymden, där Y är luminanskomponenten och U och V är färgkomponenterna, eftersom den mesta energin i en YUV-färgbild är koncentrerad till Y-komponenten, eller till en annan lämplig färgrymd. Som ett alternativ kan kompressionsschemat alternativt utföras såsom beskrivits nedan med hänvisning till figurerna 7 och 8.

I figurerna 7 och 8 visas en sändande del för ett transmissionssystem för komprimerade bilder, respektive en mottagande del för ett sådant system. Således representerar block 701 i figur 7 inmatandet av en färgbild representerad av RGB-färgkomponenter. RGB-färgbilden transformeras sedan till en :mv-färgbild i ett block 703.

I block 705 undersamplas bildens U- och V-komponenter, det vill säga bildens storlek reduceras, till exempel reduceras en 512 x 512 pixelbild till en 256 x 256 pixelbild genom en undersampling med två i varje dimension, så att endast Y-komponenten överförs under transmissionens initiala skeden. Den ovan beskrivna RBC- JPEG-algoritmen utförs sedan för Y-komponenten i block 707.

Undersamplingen av U och V färgkomponenterna som utförs i block 705 är valfri. Dessutom kan segmenteringen som utförs på färgbilderna utföras endast på Y-komponentbilden eller på hela färgbilden involverande alla tre komponenterna.

Om mottagaren under något skede av överföringen bestämmer att han/hon vill ha de andra färgkomponenterna överförda, överförs en sådan begäran till sändaren, vilken i ett block 709 13 sus 927 kontinuerligt kontrollerar om en sådan begäran har ankommit. Om beslutet i block 709 är nej fortsätter PIT:en för endast Y- komponenten, block 711. Om beslutet är ja kopplar schemat om till att överföra U- och V-komponenterna med JPEG-algoritmen, block 713.

Ett alternativt schema är att använda RBC för U- och V- komponenterna också. Således, om beslutet i block 709 är ja, fortsätter schemat till block 715 i vilket en segmenterad bild för U- och V-komponenterna åstadkoms genom undersampling av Y- komponentbildens etikettbild. Sedan används PIT-schemat på U- och V-komponenterna i block 717.

Dessutom kan de första skedena av transmissionen bestå av överföring av en sådan segmenterad bild, i vilken pixelvärdena för varje område är utbytta mot medel-, eller medianfärgen för pixlarna i varje område.

I figur 8 visas den mottagande delen i ett färgbildstransmissionssystem. Den komprimerade YUV-färgbilden mottages i ett block 801. Komponenterna hos bilden dekomprimeras sedan med hjälp av en algoritm svarande mot den använda kompressionsalgoritmen, det vill säga RBC-algoritmen eller JPEG- algoritmen i blocket 803. Därefter transformeras YUV-färgbilden till en RGB-färgbild i block 805, och den rekonstruerade färgbilden finns sedan tillgänglig i blocket 807.

Slutligen är figur 9 en schematisk bild som visar det grundläggande konceptet för de ovan beskrivna transmissionsschemana. Sålunda matas i block 901 en originalbild in i transmissionssystemet. Bilden överförs sedan till ett block 903, i vilket ett omkopplingsorgan bestämmer vilken algoritm som skall användas vid detta skede av PIT:en. På basis av det beslut som fattas i blocket 903 komprimeras bilden antingen av en RBC- kompressor i block 905 eller en gråskalekompressor i ett block 907. Den komprimerade bilden överförs sedan i enlighet med ett PIT-schema på kanalen 909 till en mottagare som innefattar ett block 911 som beslutar vilken kompressionsalgoritm som har använts som dirigerar den mottagna bilden till lämplig 508 927 14 dekompressor.

I de ovan beskrivna schemana börjar sändaren alltid med kompression enligt en RBC-algoritm och kopplar sedan, i vissa fall, om till en gråskalekompression. I ett sådant fall kan omkopplingen i mottagaren åstadkommas genom att sända ett kodord från sändaren till mottagaren när kompressionsalgoritmen ändras och att mottagaren då har ett organ i blocket 911 för att detektera ett sådant kodord och utföra en omkoppling vid mottagandet av detta.

Dekompressionen utförs sedan av lämplig dekompressor, antingen en RBC-dekompressor i block 913 eller en gråskaledekompressor i ett block 915. Bilden återskapas sedan och visas för en användare i ett block 911, vilket kan vara utrustat med en återkopplingsledning 917 till omkopplingsorganet 903 i sändaren i syfte att möjliggöra kommandoöverföring till sändaren för att koppla om kompressionsalgoritm eller för att avsluta överföring av bilden.

I de ovan beskrivna kompressionsschemana kan RBC-algoritmen modifieras till ett hybrid-RBC-DCT-(diskret cosinustransform)- algoritm, i syfte att åstadkomma en bättre visuell kvalitet under det första skedet av överföringen. Denna hybrid RBC-DCT- algoritm utförs genom att dela in den segmenterade bilden i rektangulära block. Storleken för ett sådant block är i detta exempel föredraget att vara 16 x 16 pixel för en 256 x 256 pixelbild. Större eller mindre block kan emellertid användas.

De block som helt ryms inom ett område av den segmenterade bilden kodas sedan med användning av DCT-basfunktioner eller andra fördefinierade basfunktioner, såsom DFT-basfunktioner, vilket skulle åstadkomma ett hybritt RBC-DFT-schema, medan de återstående delarna av områdena och de övriga områdena kodas med användning av svagt separerbara (WS)-basfunktioner, såsom de som citerats ovan i samband med beskrivningen av figur 3 eller andra basfunktioner. Konturerna av dessa rektangulära block behöver inte överföras, eftersom indelning i block kan utföras av mottagaren utan någon information från sändaren. 15 508 927 Med denna indelning i block finns det inget behov av att beräkna basfunktioner för dessa block. Istället kan förberäknade DCT- basfunktioner användas för ett sådant rektangulärt område eller motsvarande sådana om DFT eller andra transformer används. Detta minskar väsentligt beräkningskomplexiteten för den använda RBC- algoritmen. Även minneskraven minskas med den hybrida RBC-DCT- algoritmen jämfört med en algoritm som endast använder RBC.

Ytterligare ett annat sätt att dela in den segmenterade bilden i rektangulära områden, är att börja med att dela bilden i rektangulära områden med en relativt stor storlek, till exempel 64 x 64 pixel. Sedan fortsätter schemat genom att indela bilden i rektangulära områden med mindre storlek, till exempel 32 x 32 pixel. Detta förlopp upprepas tills inga fler rektangulära områden kan adderas eller till det skede när den fördefinierade rektangeln av liten storlek, till exempel 8 x 8 eller 16 x 16 pixel nås. Det bör noteras att även om indelningen görs i kvadrater, är det möjligt att använda andra storlekar såsom 16 x 8, 32 x 8 etc. Om till exempel ett område består av 40 rader och 30 kolumner kan ett rektangulärt område med storleken 32 x 16 inpassas inuti ett sådant område.

Således kan i de block där DCT används, JPEG-algoritmen användas för PIT, det vill säga successivt eller spektralt val. När schemat sedan kopplar om till att använda JPEG, fortsätter schemat att använda det successiva eller spektrala valet för de block som helt ryms inuti ett sådant block, utan att använda en skillnadsbild för ett sådant block, medan JPEG- tillvägagångssättet, det vill säga DCT-baserad kodning används för de övriga blocken i bilden.

Det bör noteras, att hela skillnadsbilden kan undvikas att kodas med JPEG. Detta kan utföras på följande sätt: Om ett block har rekonstruerats väl innan omkopplingen till JPEG utförs, det vill säga kvaliteten på ett sådant block är tillfredsställande, finns det inget behov av att använda JPEG på detta särskilda block.

Ett kvantitativt mått såsom SNR, MSE etc kan för detta ändamål användas för att kontrollera utfallet för varje rekonstruerat block. I ett sådant fall kan kodning av skillnadsblock undvikas, 508 927 16 varvid bitar sparas, vilka sedan kan allokeras för kodning av block vilka innehåller kanter.

Således har ett PIT-schema, vilket kombinerar fördelarna hos RBC och JPEG, beskrivits. Det föreslagna schemat använder inte fler bitar än om JPEG ensamt hade använts från början och förser samtidigt mottagaren med en snabbt tolkningsbar bild som ger honom/henne möjligheten att avbryta ytterligare överföring av en oönskad bild vid ett tidigt skede av transmissionen, varvid den använda transmissionskanalen frigörs och kan användas för andra ändamål.

Claims (40)

i? 508 927 SE 9600853-7 PATENTKRAV

1. Transmissionförfarande, särskilt för användning i progressiv bildöverföring (PIT), kännetecknat av att en områdesbaserad kodning (RBC) för komprimering av en bild används innefattande stegen att åstadkomma en segmenterad bild och att överföra en digitaliserad bild från en sändare till en mottagare och att vid något skede av PIT:en kompressionsalgoritmen kopplas om till att komprimera bilden med en gråskalekompressionsalgoritm.

2. Förfarande enligt krav 1, kännetecknat av att RBC-algoritmen kopplas om till en gråskalekompressionsalgoritm när bildkvaliteterna hos de två kompressionsmetoderna blir lika, mätt med samma kriterium.

3. Förfarande enligt krav 1 eller 2, känneteoknat av att, när omkopplingen från RBC till gråskalekompression utförs, följande steg utförs i sändaren: - en ny bild, en skillnadsbild, skapas, genom att ta pixelvärdesskillnaden mellan en originalbild och den vid detta skede rekonstruerade RBC-bilden, - värdet 2”1, där m är antalet bitar som används för varje pixel i originalbilden, adderas till varje pixelvärde hos skillnadsbilden, - alla pixelvärden trunkeras till intervallet [0, 2”-1], - skillnadsbilden komprimeras med användning av en gråskalekompressionsalgoritm och den komprimerade bilden överförs, och att utföra följande motsvarande steg i mottagaren: - den mottagna skillnadsbilden rekonstrueras med användning av en dekompressionsalgoritm svarande mot gråskalekompressionsalgoritmen, - värdet ZW1 subtraheras från varje pixelvärde och - bilden adderas till den RBC-rekonstruerade bilden

4. Förfarande enligt något av kraven 1-3, kännetecknat av att den segmenterade bilden indelas i rektangulära områden innan den överförs och att de rektangulära områden som helt ryms inuti ett 508 927 78 område av den segmenterade bilden kodas medelst fördefinierade basfunktioner.

5. Förfarande enligt krav 4, kännetecknat av att basfunktionerna i de använda rektangulära områdena är DCT-(diskret cosinustransform)- eller DFT-(diskret Fouriertransform) basfunktioner.

6. Förfarande enligt något av kraven 1-5, kännetecknat av att RBC-schemat använder ortogonala eller ortonormala basfunktioner för att koda områdena i den segmenterade bilden.

7. Förfarande enligt något av kraven 1-6, kännetecknat av att den segmenterade bilden indelas i rektangulära områden innan den överförs och att de rektangulära områden som helt ryms inuti ett område av RBC-bilden kodas med fördefinierade basfunktioner.

8. Förfarande enligt krav 7, kännetecknat av att de använda basfunktionerna är DCT-(diskret cosinustransform) eller DFT- (diskret Fouriertransform)-basfunktioner.

9. Förfarande enligt något av kraven 1-8, i de fall då bilden som skall överföras är en färgbild, kännetecknat av - att färgbilden transformeras till en YUV-bild, - att endast Y-komponenten överförs medelst RBC under de initiala transmissionsskedena, och - att om mottagaren önskar de övriga färgkomponenterna så överförs dessa.

10. Förfarande enligt krav 9, kännetecknat av att de andra färgkomponenterna (U och V) undersamplas innan de överförs.

11. Förfarande enligt något av kraven 9-10, kännetecknat av att under de första transmissionsskedena överförs den segmenterade bilden och medel- eller medianfärgen för varje område.

12. Förfarande enligt något av kraven 1-11, kännetecknat av att den använda gråskalekompressionsalgoritmen är JPEG.

13. Transmissionförfarande, särskilt progressiv bildöverföring 19 sus 927 (PIT), som använder en områdesbaserad kodnings-(RBC)-algoritm innefattande segmentering av en digitaliserad bild för att överföra bilden från en sändare till en mottagare, kännetecknat av att den segmenterade bilden indelas i rektangulära områden innan den överförs och att de rektangulära områden som helt ryms inuti ett område av RBC-bilden kodas med fördefinierade basfunktioner.

14. Förfarande enligt krav 13, kännetecknat av att de använda basfunktionerna är DCT-(diskret cosinustransform)- eller DFT- (diskret Fouriertransform)-basfunktioner.

15. Sändare för sändning av digitaliserade, komprimerade bilder enligt ett PIT-schema komprimerade med en RBC-algoritm, känne- tecknad av att sändaren även innefattar organ för gråskalekompression och organ för omkoppling mellan kompression med RBC-algoritmen och algoritmen för gråskalekompression.

16. Sändare enligt krav 15, kännetecknad av organ för - att skapa en ny bild, en skillnadsbild, genom att ta pixelvärdesskillnaden mellan en originalbild och en RBC- rekonstruerad bild vid detta skede, - att addera 2m*, där m är antalet bitar som används för varje pixel i originalbilden, till skillnadsbilden, - att trunkera alla pixelvärden till intervallet [O ,2“-1], där m är antalet bitar som används för varje pixel i originalbilden, - att komprimera skillnadsbilden med användning av en gråskalekompressor och organ för att sända den.

17. Sändare enligt något av kraven 15-16, kännetecknad av organ för att indela den segmenterade bilden i rektangulära områden innan den överförs och för att koda de rektangulära områden som helt ryms inuti ett område av den segmenterade bilden med hjälp av fördefinierade basfunktioner.

18. Sändare enligt krav 17, kännetecknad av att basfunktionerna som används i de rektangulära områdena är DCT-(diskret cosinustransform)- eller DFT-(diskret Fouriertransform)- basfunktioner. 508 927 lo

19. Sändare enligt något av kraven 15-18, kännetecknad av att RBC-kompressorn använder ortogonala eller ortonormala basfunktioner för att koda bildens område.

20. Sändare enligt något av kraven 15-19, kännetecknad av organ för att oberoende sända var och en av färgkomponenterna hos färgbilden.

21. Mottagare för att mottaga digitaliserade komprimerade bilder, kännetecknad av att mottagaren har organ för att mottaga och dekomprimera bilder komprimerade av en RBC-algoritm och bilder komprimerade med hjälp av en gråskalekompressionsalgoritm samt organ anslutet till organen för att mottaga och dekomprimera bilder komprimerade med RBC-algoritmen och komprimerade med hjälp av gråskalekompressionsalgoritmen, vilket är anordnat att växla mellan mottagning av en bild komprimerad med RBC-algoritmen och komprimerad med gråskalekompressionsalgoritmen.

22. Mottagare enligt krav 21 som även har organ för att mottaga en skillnadsbild, kännetecknad av organ för - att rekonstruera den mottagna skillnadsbilden med en dekompressor svarande mot den använda gråskalekompressionsalgoritmen, - att subtrahera ZW1 från varje pixelvärde, och för - att addera bilden till den RBC-rekonstruerade bilden.

23. Mottagare enligt något av kraven 21-22, kännetecknad av organ för att indela den mottagna bilden, vilken är indelad i områden, i rektangulära block.

24. Mottagare enligt något av kraven 21-23, kännetecknad av att mottagaren har organ för att utföra en omkoppling mellan RBC- dekompression och gråskalekompression vid mottagande av ett kodord.

25. Sändare, särskilt en progressiv bildsändare, som använder områdesbaserad kodning (RBC) för att överföra en digitaliserad bild, kännetecknad av organ för att indela den segmenterade bilden i rektangulära områden innan den överförs och organ för att koda de rektangulära områdena som helt ryms inuti ett område 21 sos 927 av RBC-bilden med hjälp av fördefinierade basfunktioner.

26. Sändare enligt krav 25, kännetecknad av att de använda basfunktionerna är DCT-(diskret cosinustransform)- eller DFT- (diskret Fouriertransform)-basfunktioner.

27. Transmissionssystem, särskilt för användning i progressiv bildöverföring (PIT), innefattande en sändare och en mottagare, kännetecknat av en områdesbaserad kodnings-(RBC)-kompressor och en gråskalekompressor för att komprimera en digitaliserad bild i sändaren och organ i sändaren för att överföra bilden till mottagaren och att sändaren har organ för att koppla om kompressionen med RBC-kompressorn till att komprimera bilden med gråskalekompressorn vid något skede av PIT:en.

28. System enligt krav 27, kännetecknat av organ i sändaren för att koppla om från RBC-kompressorn till gråskalekompressorn när bildkvaliteten för de två kompressorerna blir lika, mätt med samma kriterium.

29. System enligt krav 27 eller 28, kännetecknat av organ i sändaren för: - att skapa en ny bild, en skillnadsbild, genom att ta pixelvärdesskillnaden mellan en originalbild och den vid detta skede RBC-rekonstruerade bilden, - att addera värdet 2m“, där m är antalet bitar som används för varje pixel i originalbilden, till varje pixelvärde i skillnadsbilden, - att trunkera alla pixelvärden till intervallet [0, 2”-l], - att komprimera skillnadsbilden med en gråskalekompressionsalgoritm och överföra den komprimerade bilden, och av organ i mottagaren för: - att rekonstruera den mottagna skillnadsbilden med en dekompressionsalgoritm svarande mot gråskalekompressionsalgoritmen, - att subtrahera värdet ZW1 från varje pixelvärde, och - att addera bilden till den RBC-rekonstruerade bilden. 508 927 21

30. System enligt något av kraven 27-29, kännetecknat av organ i sändaren för att indela bilden i rektangulära områden innan den överförs och av organ i sändaren för att koda de rektangulära områden som helt ryms inuti ett område av bilden med fördefinierade basfunktioner.

31. System enligt krav 30, kännetecknat av att organen är utformade för att använda DCT-(diskret cosinustransform)- eller DFT-(diskret Fouriertransform)-basfunktioner.

32. System enligt något av kraven 27-31, känneteoknat av att RBC- kompressorn är utformad för att använda ortogonala eller ortonormala basfunktioner för att koda bildens områden.

33. System enligt något av kraven 27-32, kännetecknat av organ i sändaren för att indela bilden i rektangulära områden innan den sänds och av organ för att koda de rektangulära områden som helt ryms inuti ett område av RBC-bilden med fördefinierade basfunktioner.

34. System enligt krav 33, kännetecknat av att organen för att koda de rektangulära områden som helt ryms inuti ett område av RBC-bilden är utformade att använda DCT-(diskret cosinustransform)- eller DFT-(diskret Fouriertransform)- basfunktioner.

35. System enligt något av kraven 27-34, i de fall då bilden som skall överföras är en färgbild, kännetecknat av organ för: - att transformera färgbilden till en YUV-bild, - att endast överföra Y-komponenten med RBC under överföringens initiala skeden, och - att överföra de övriga färgkomponenterna i fall mottagaren överför en begäran om de övriga färgkomponenterna.

36. System enligt krav 35, kännetecknat av organ i sändaren för att undersampla de övriga färgkomponenterna (U och V).

37. System enligt något av kraven 35-36, kännetecknat av organ i sändaren för att endast överföra en segmenterad bild och medel- eller medianfärgen för varje område under överföringens första 25 508 927 skede.

38. System enligt något av kraven 27-37, kännetecknat av att gråskalekompressorn är en JPEG-kompressor.

39. System för transmission, särskilt för progressiv bildtransmission (PIT), som använder en områdesbaserad kodnings- (RBC)-kompressor innefattande organ för att utföra segmentering av en digitaliserad bild för att överföra en bild från en sändare till en mottagare, kännetecknat av organ i sändaren för att indela den segmenterade bilden i rektangulära områden innan den överförs och av organ för att koda de rektangulära områden som helt ryms inuti ett område av RBC-bilden med användning av fördefinierade basfunktioner.

40. System enligt krav 39, kännetecknat av att organen för att koda de rektangulära områdena som helt ryms inuti ett område av RBC-bilden är utformade för att använda DCT-(diskret cosinustransform)- eller DFT-(diskret Fouriertransform)- basfunktioner.