TW201424380A - 影像與訊息編碼系統、編碼方法、解碼系統及解碼方法 - Google Patents

影像與訊息編碼系統、編碼方法、解碼系統及解碼方法 Download PDF

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    • H04N19/17—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object

Abstract

影像與訊息編碼系統、編碼方法、解碼系統及解碼方法。影像與訊息編碼方法包括以下步驟。提供一原始影像。原始影像具有一第一解析度。提供一訊息資料。將原始影像及訊息資料合併成一整合影像。整合影像具有一第二解析度。第二解析度大於第一解析度

Description

影像與訊息編碼系統、編碼方法、解碼系統及解碼方 法
本案是有關於一種編碼系統、編碼方法、解碼系統及解碼方法，且特別是有關於一種影像與訊息編碼系統、編碼方法、解碼系統及解碼方法。
在影像處理技術中，越來越多的設計需求傾向即時(real-time)運算的要求。當即時運算所產生的數據資料與原始影像資料需要回傳至計算機進行其它處理時，必須克服原始影像資料與數據資料之間的同步傳輸問題。
本案係有關於一種影像與訊息編碼系統、編碼方法、解碼系統及解碼方法。
根據本案之第一方面，提出一種影像與訊息編碼方法。影像與訊息編碼方法包括以下步驟。提供一原始影像。原始影像具有一第一解析度。提供一訊息資料。將原始影像及訊息資料合併成一整合影像。整合影像具有一第二解析度。第二解析度大於第一解析度。
根據本案之第二方面，提出一種影像與訊息編碼系統。影像與訊息編碼系統包括一影像擷取單元、一資料提供單元及一編碼單元。影像擷取單元用以提供一原始影像。原始影像具有一第一解析度。資料提供單元用以提供一訊息資料。編碼單元用以將原始影像及訊息資料合併成 一整合影像。整合影像具有一第二解析度。第二解析度大於第一解析度。
根據本案之第三方面，提出一種影像與訊息解碼方法。影像與訊息解碼方法包括以下步驟。接收一整合影像。整合影像具有一第二解析度。自整合影像分析出一原始影像及一訊息資料。原始影像具有一第一解析度。第二解析度大於第一解析度。
根據本案之一第四方面，提出一種影像與訊息解碼系統。影像與訊息解碼系統包括一影像輸入單元及一解碼單元。影像輸入單元用以接收一整合影像。整合影像具有一第二解析度。解碼單元用以自整合影像分析出一原始影像及一訊息資料。原始影像具有一第一解析度。第二解析度大於第一解析度。
為了對本案之上述及其他方面更瞭解，下文特舉實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下：
請參照第1圖，其繪示一原始影像910與一訊息資料920合併成一整合影像930之示意圖。原始影像910例如是一晶圓800的偵測影像。晶圓800包括數個晶粒810。訊息資料920例如是各個晶粒810之左上角的位置座標。原始影像910原本就是一張影像，故呈現於整合影像930中，仍可呈現原來的樣貌。訊息資料920則可能原本是數字、文字等組合，透過本實施例適當的編碼方式編碼於整 合影像930中。由於整合影像930係以影像的方式顯示出來，故訊息資料920可能呈現出類似馬賽克雜訊的不規則樣貌。當原始影像910與訊息資料920編碼於同一張整合影像930時，只需透過一個影像傳輸通道，即可同步傳輸原始影像910及訊息資料920。
請參照第2圖，其繪示影像與訊息編碼系統100、傳輸單元200及影像與訊息解碼系統300之示意圖。透過影像與訊息編碼系統100，可以將上述原始影像910及訊息資料920合併成整合影像930。再透過影像與訊息解碼系統300，則可以將從上述整合影像930分析出原始影像910及訊息資料920。其中，影像與訊息編碼系統100及影像與訊息解碼系統300皆是透過計算機技術來實現。
影像與訊息編碼系統100包括一影像擷取單元110、一資料提供單元120、一編碼單元130及一影像輸出單元140。影像擷取單元110用以提供各種影像，例如是一攝影機、一照相機、連接至攝影機/照相機之一傳輸線或連接至硬碟之一傳輸線。編碼單元130電性連接至影像擷取單元110、資料提供單元120及影像輸出單元140。
資料提供單元120用以提供各種資料，例如是一硬碟、一記憶體、一光碟、連接至硬碟之一傳輸線或一輸入裝置。
編碼單元130用以進行各種編碼程序，例如是一專屬硬體電路板或一處理晶片。
影像輸出單元140用以輸出各種影像資料，例如是一數位視訊介面(Digital Visual Interface，DVI)、一類 比視頻圖形陣列介面(Video Graphics Array，VGA)、一周邊元件擴展介面(Pedpherd Component Interconnect，PCI)、一快速周邊元件擴展介面(PCI-Express，PCI-e)、一通用序列匯流排介面(Universal Serial Bus，USB)或一乙太網路介面(Ethernet)。
傳輸單元200用以傳輸各種資料，例如是一數位視訊介面(DVI)傳輸線、一類比視頻圖形陣列介面(VGA)傳輸線、一周邊元件擴展介面(PCI)傳輸線、一快速周邊元件擴展介面(PCI-e)傳輸線、一通用序列匯流排介面(USB)傳輸線或一乙太網路介面傳輸線。
影像與訊息解碼系統300包括一影像輸入單元310、一解碼單元320及一顯示單元330。影像輸入單元310用以輸入各種影像資料，例如是一數位視訊介面(DVI)、一類比視頻圖形陣列介面(VGA)、一周邊元件擴展介面(PCI)、一快速周邊元件擴展介面(PCI-e)、一通用序列匯流排介面(USB)或一乙太網路介面(Ethernet)。解碼單元320電性連接至影像輸入單元310及顯示單元330。傳輸單元200電性連接至影像輸出單元140及影像輸入單元310。
解碼單元320用以進行各種解碼程序，例如是一硬體電路板或一處理晶片。
顯示單元330用以顯示各種資訊，例如是一顯示面板、一投影機或一印表機。
以下更以一流程圖詳細說明影像與訊息編碼系統100、傳輸單元200及影像與訊息解碼系統300之運作方 式。請參照第3圖，其繪示影像與訊息編碼方法及影像與訊息解碼方法的流程圖。階段S100表示由影像與訊息編碼系統100所執行之影像與訊息編碼方法；階段S200表示由傳輸單元200所執行的傳輸步驟；階段S300表示由影像與訊息解碼系統300所執行的影像與訊息解碼方法。
在步驟S101中，影像擷取單元110提供原始影像910。原始影像910具有一第一解析度，例如是640*480。以第1圖為例，原始影像910係為晶圓800的偵測影像。晶圓800包括9顆晶粒810。取得原始影像910可以在進行後續分析處理的動作。
在步驟S102中，資料提供單元120提供訊息資料920。訊息資料920可以是由原始影像910進行初步分析所獲得的座標資訊、或者是已存在於影像擷取單元110的光圈、快門或感光度(ISO值)等、或者是由使用者自行輸入的文字資訊。這些訊息資料920經常需要隨同原始影像910傳輸到另一計算機進行更精密的分析。
在步驟S103中，編碼單元130將原始影像910及訊息資料920合併成一整合影像930。整合影像930具有一第二解析度。第二解析度例如是800*600。整合影像930的第二解析度大於原始影像910的第一解析度，以使整合影像930多餘的畫素可以用來記錄訊息資訊920。
請參照第1圖，整合影像930之長度L930大於原始影像910之長度L910，整合影像930之寬度W930大於原始影像910之寬度W910。如此一來，原始影像910可以完全嵌入整合影像930中。
如第1圖所示，整合影像930具有一第一區A1及一第二區A2。第一區A1與第二區A2不重疊。原始影像910編碼於第一區A1，訊息資料編碼於第二區A2。第一區A1呈現原始影像910的樣貌，第二區A2則絕大部分呈現黑色(或白色)而沒有任何灰階值變化。第二區A2中紀錄訊息資料920之部分則呈現類似馬賽克雜訊的不規則灰階值樣貌。
如第1圖所示，第二區A2包圍第一區A1。由於第二區A2所紀錄的訊息資料920可以被任意切割，故可以分配在第一區A1的周圍。而第一區A1所紀錄之原始影像910則不希望被切割，故集中於第一區A1內。
請參照第4圖，其繪示訊息資料920之編碼方式。原始影像910具有數個畫素911，每一個畫素911由記錄紅色深度值、綠色深度值與藍色深度值組成。每一畫素911的單一色素是採用8個位元(每個位元記錄「0」或「1」)來紀錄0~255之間的色素深度值。所以原始影像910之一畫素的組成色素單位長度U1為8個位元。
訊息資料920則採用24個位元作為一資料單位長度U2，資料區塊D0~D8紀錄第1~9顆晶粒810之起始座標。資料區塊D9則記錄各個晶粒810之長度與寬度。
每一資料區塊D0~D9又可分為數個子區塊。以資料區塊D0為例，資料區塊D0包括子區塊D01及D02。子區塊D01以9個位元紀錄第1顆晶粒810之Y軸起始座標，子區塊D02以10個位元紀錄第1顆晶粒810之X軸起始座標，剩餘的5個位元則皆記錄為「0」(或皆記錄為「1」)。 再以資料區塊D9為例，資料區塊D9包括子區塊D91及D92。子區塊D91以8個位元紀錄各個晶粒810之長度，子區塊D92以8個位元紀錄各個晶粒810之寬度，剩餘的8個位元則皆記錄為「0」(或皆記錄為「1」)。
在訊息資料920中，不論每一資料區塊D0~D9的子區塊如何安排，每8個位元將作為一個畫素的組成色素的深度值顯示於整合影像930中。所以在整合影像930中，訊息資料920可能呈現出類似馬賽克雜訊的不規則樣貌。
如上所述，訊息資料920之資料單位長度U2(例如是24位元)係為原始影像910之畫素的組成色素(例如是紅色素、綠色素或藍色素)的單位長度U1(例如是8位元)的整數倍(例如是3倍)。採用整數倍的設計，可以降低訊息資料920的解碼運算複雜度。
在一實施例中，訊息資料920可以從原始影像910之下一列的起始行開始編碼。在另一實施例中，訊息資料920也可以編碼於整合影像930之起始位置。
在一實施例中，可以設定好解碼協定，影像與訊息解碼系統300事先得知解碼協定，即可至對應位置找出原始影像910及訊息資料920。
在另一實施例中，編碼單元130可以建立一表頭資料921。表頭資料921記錄原始影像910及訊息資料920之範圍。舉例來說，如第1圖所示，表頭資料921可以編碼於整合影像930之起始位置。表頭資料921可以記錄原始影像910的起始位置/長度/寬度、訊息資料920的起始位置/長度、及訊息資料920之編碼規則。如此一來，即使 沒有事先設定好解碼協定，影像與訊息解碼系統300也可以依據表頭資料921找出原始影像910及訊息資料920。
如第3圖所示，編碼單元130完成整合影像930以後，進入階段S200。在步驟S201中，影像輸出單元140將整合影像930輸出，並透過傳輸單元200傳輸至影像輸入單元310。在此步驟中，由於訊息資料920已經編碼於整合影像930中，因此僅需透過影像傳輸通道來傳遞整合影像930，而無須額外透過資料傳輸通道來傳遞訊息資料920。並且，僅需透過一次性傳輸即可同時傳遞整合於整合影像930之原始影像910及訊息資料920。
在階段S300之步驟S301中，影像輸入單元310接收整合影像930。
在步驟S302中，解碼單元320自整合影像930分析出原始影像910及訊息資料920。在一實施例中，解碼單元320可以依據預先得知的解碼協定獲得原始影像910之範圍、訊息資料920之範圍及訊息資料920之解碼規則。或者，在另一實施例中，解碼單元320可以依據表頭資料921獲得原始影像910之範圍、訊息資料920之範圍及訊息資料920之解碼規則。
在步驟S303中，顯示單元330可以分別顯示解碼後的原始影像910及訊息資料920。
在本實施例中，傳輸單元200可以是數位傳輸通道，例如是數位視訊介面(DVI)傳輸線。在另一實施例中，傳輸單元300可以是類比傳輸通道，例如是類比視頻圖形陣列介面(VGA)傳輸線。
當傳輸單元200採用類比傳輸通道時，類比傳輸通道之前必須先做數位轉換類比的處理，類比傳輸通道之後則需做類比轉換數位的處理。一般而言，類比與數位的轉換處理可能會造成部份二進制數值的失真。尤其在訊息資料920部份，些微的失真即可能導致解碼後的訊息資料920與原始的訊息資料920有相當大的差距。因此，當傳輸單元200採用類比傳輸通道時，訊息資料920的編碼方式成為一項相當困難的挑戰。
請參照第5圖，其繪示訊息資料920之另一種編碼方式。為了實現傳輸單元200採用類比傳輸通道的實施方式，在步驟S103中，編碼單元130可以將訊息資料920轉換為數個二進制數值922。編碼單元130進一步將二進制數值922編碼為一畫素組成色素的最小值923或一畫素組成色素的最大深度值924。
舉例來說，若訊息資料920的內容為「字元『0』」，透過美國資訊交換標準代碼(ASCII)表所轉換的二進制數值922為「0110000(2)」。其中，第1個二進制數值922為「0」，其進一步編碼為畫素組成色素的最小值923，例如是「00000000」。第3個二進制數值922為「1」，其進一步編碼為畫素組成色素的最大值924，例如是「11111111」。
在類比通道中，「00000000」先被轉換成代表「數值0」的類比訊號；「11111111」則先被轉換成代表「數值255」的類比訊號。
在傳輸過程，代表「數值0」的類比訊號可能因雜訊 而變成「數值5」的類比訊號，但與「數值0」相差不遠，故仍可辨識回「00000000」。
在傳輸過程，代表「數值1」的類比訊號可能因雜訊而變成「數值240」的類比訊號，但與「數值255」相差不遠，故仍可辨識回「11111111」。
因此，透過第5圖的種編碼方式，可以實現於傳輸單元200採用類比傳輸通道的情況，而不會使訊息資料920有嚴重失真的情況。
綜上所述，雖然本案已以實施例揭露如上，然其並非用以限定本案。本案所屬技術領域中具有通常知識者，在不脫離本案之精神和範圍內，當可作各種之更動與潤飾。因此，本案之保護範圍當視後附之申請專利範圍所界定者為準。
100‧‧‧影像與訊息編碼系統
110‧‧‧影像擷取單元
120‧‧‧資料提供單元
130‧‧‧編碼單元
140‧‧‧影像輸出單元
200‧‧‧傳輸單元
300‧‧‧影像與訊息解碼系統
310‧‧‧影像輸入單元
320‧‧‧解碼單元
330‧‧‧顯示單元
800‧‧‧晶圓
810‧‧‧晶粒
910‧‧‧原始影像
911‧‧‧畫素
920‧‧‧訊息資料
921‧‧‧表頭資料
922‧‧‧二進制數值
923‧‧‧畫素組成色素的最小值
924‧‧‧畫素組成色素最大值
930‧‧‧整合影像
S100、S200、S300‧‧‧階段
S101、S102、S103、S201、S301、S302、S303‧‧‧流程步驟
A1‧‧‧第一區
A2‧‧‧第二區
D0、D1、D8、D9‧‧‧資料區塊
D01、D02、D91、D92‧‧‧子區塊
L910‧‧‧原始影像之長度
L930‧‧‧整合影像之長度
U1‧‧‧畫素組成色素的單位長度
U2‧‧‧資料單位長度
W910‧‧‧原始影像之寬度
W930‧‧‧整合影像之寬度
第1圖繪示原始影像與訊息資料合併成整合影像之示意圖。
第2圖繪示影像與訊息編碼系統、傳輸單元及影像與訊息解碼系統之示意圖。
第3圖繪示影像與訊息編碼方法及影像與訊息解碼方法的流程圖。
第4圖繪示訊息資料之編碼方式。
第5圖繪示訊息資料之另一種編碼方式。
800‧‧‧晶圓
810‧‧‧晶粒
910‧‧‧原始影像
920‧‧‧訊息資料
921‧‧‧表頭資料
930‧‧‧整合影像
A1‧‧‧第一區
A2‧‧‧第二區
L910‧‧‧原始影像之長度
L930‧‧‧整合影像之長度
W910‧‧‧原始影像之寬度
W930‧‧‧整合影像之寬度

Claims (26)

  1. 一種影像與訊息編碼方法，包括：提供一原始影像，該原始影像具有一第一解析度；提供一訊息資料；以及將該原始影像及該訊息資料合併成一整合影像，該整合影像具有一第二解析度，該第二解析度大於該第一解析度。
  2. 如申請專利範圍第1項所述之影像與訊息編碼方法，該整合影像之長度大於該原始影像之長度，該整合影像之寬度大於該原始影像之寬度。
  3. 如申請專利範圍第1項所述之影像與訊息編碼方法，該整合影像具有一第一區及一第二區，該第一區與該第二區不重疊，該原始影像編碼於該第一區，該訊息資料編碼於該第二區。
  4. 如申請專利範圍第3項所述之影像與訊息編碼方法，其中該第二區包圍該第一區。
  5. 如申請專利範圍第1項所述之影像與訊息編碼方法，其中該訊息資料之一資料單位長度係為該原始影像之一畫素的組成色素的單位長度的整數倍。
  6. 如申請專利範圍第1項所述之影像與訊息編碼方法，其中在將該原始影像及該訊息資料合併之步驟中，更建立一表頭資料，該表頭資料記錄該原始影像及該訊息資料之範圍。
  7. 如申請專利範圍第1項所述之影像與訊息編碼方法，其中在將該原始影像及該訊息資料合併之步驟中，該 訊息資料係轉換為複數個二進制數值，各該二進制數值編碼更編碼為一畫素的組成色素的最小值或一畫素的組成色素的最大值。
  8. 一種影像與訊息編碼系統，包括：一影像擷取單元，用以提供一原始影像，該原始影像具有一第一解析度；一資料提供單元，用以提供一訊息資料；以及一編碼單元，用以將該原始影像及該訊息資料合併成一整合影像，該整合影像具有一第二解析度，該第二解析度大於該第一解析度。
  9. 如申請專利範圍第8項所述之影像與訊息編碼系統，該整合影像之長度大於該原始影像之長度，該整合影像之寬度大於該原始影像之寬度。
  10. 如申請專利範圍第8項所述之影像與訊息編碼系統，該整合影像具有一第一區及一第二區，該第一區與該第二區不重疊，該原始影像編碼於該第一區，該訊息資料編碼於該第二區。
  11. 如申請專利範圍第10項所述之影像與訊息編碼系統，其中該第二區包圍該第一區。
  12. 如申請專利範圍第8項所述之影像與訊息編碼系統，其中該訊息資料之一資料單位長度係為該原始影像之一畫素的組成色素的單位長度的整數倍。
  13. 如申請專利範圍第8項所述之影像與訊息編碼方法，其中該編碼單元更建立一表頭資料，該表頭資料記錄該原始影像及該訊息資料之範圍。
  14. 如申請專利範圍第8項所述之影像與訊息編碼系統，其中該編碼單元更將該訊息資料係轉換為複數個二進制數值，各該二進制數值編碼更編碼為一畫素的組成色素的最小值或一畫素的組成色素的最大值。
  15. 一種影像與訊息解碼方法，包括：接收一整合影像，該整合影像具有一第二解析度；以及自該整合影像分析出一原始影像及一訊息資料，該原始影像具有一第一解析度，該第二解析度大於該第一解析度。
  16. 如申請專利範圍第15項所述之影像與訊息解碼方法，該整合影像之長度大於該原始影像之長度，該整合影像之寬度大於該原始影像之寬度。
  17. 如申請專利範圍第15項所述之影像與訊息解碼方法，該整合影像具有一第一區及一第二區，該第一區與該第二區不重疊，該原始影像編碼於該第一區，該訊息資料編碼於該第二區。
  18. 如申請專利範圍第17項所述之影像與訊息解碼方法，其中該第二區包圍該第一區。
  19. 如申請專利範圍第17項所述之影像與訊息解碼方法，其中該訊息資料之一資料單位長度係為該原始影像之一畫素的組成色素的單位長度的整數倍。
  20. 如申請專利範圍第17項所述之影像與訊息解碼方法，其中在分析該原始影像及該訊息資料之步驟中，更依據一表頭資料獲得該原始影像及該訊息資料之範圍。
  21. 一種影像與訊息解碼系統，包括：一影像輸入單元，用以接收一整合影像，該整合影像具有一第二解析度；以及一解碼單元，用以自該整合影像分析出一原始影像及一訊息資料，該原始影像具有一第一解析度，該第二解析度大於該第一解析度。
  22. 如申請專利範圍第21項所述之影像與訊息解碼系統，該整合影像之長度大於該原始影像之長度，該整合影像之寬度大於該原始影像之寬度。
  23. 如申請專利範圍第21項所述之影像與訊息解碼系統，該整合影像具有一第一區及一第二區，該第一區與該第二區不重疊，該原始影像編碼於該第一區，該訊息資料編碼於該第二區。
  24. 如申請專利範圍23項所述之影像與訊息解碼系統，其中該第二區包圍該第一區。
  25. 如申請專利範圍第21項所述之影像與訊息解碼系統，其中該訊息資料之一資料單位長度係為該原始影像之一畫素的組成色素的單位長度的整數倍。
  26. 如申請專利範圍第21項所述之影像與訊息解碼方法，其中該解碼單元更依據一表頭資料獲得該原始影像及該訊息資料之範圍。
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