TW420932B

TW420932B - Image compression using directional predictive coding of the wavelet coefficients

Info

Publication number: TW420932B
Application number: TW088110104A
Authority: TW
Inventors: Tinku Acharya
Original assignee: Intel Corp
Priority date: 1998-07-13
Filing date: 1999-06-16
Publication date: 2001-02-01
Also published as: GB2354662A; DE19983369B4; DE19983369T1; JP4493215B2; KR100424288B1; GB0100161D0; KR20010071881A; AU4098399A; WO2000003347A1; US6233358B1; GB2354662B; JP2002520932A

Description

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五、發明說明（1) 發明背景 1.發明領域 —本發明大致係關於資料與影像壓縮。尤其，本發明資料與影像壓縮之編碼，特別是其中利用離散微波，變關者。，、 2·相關技藝描述成像一重要的方面為影像壓縮之處理。於像是數位之數位系統中，影像壓縮係以可能之最少位元數目，但機維持可接受的一影像品質，而用以儲存及傳送一大量之= 像資訊。一盛行之影像壓縮方案的例子為根據離散餘弦= 換（DCT)的JPEG(接合相片專家群組）^近來，新的影像^ 縮方案已利用離散微波變換（DWT*)而加以發展。不同於本吳上具週期性之離散餘弦變換（DCT)，離散微波變換⑶訂）更適於，且通常更能有效表示像是於影像邊緣特性之資料中所呈現的急遽間斷。離散微波變換（DWT)同時可促進快速且有效之硬體實行，尤其對於像是數位相機之小型攜帶式裝置。離散微波變換（DWT)將一輸入影像解析成一連串圖1中所示之"子頻帶"。該四個子頻帶標示成ll，HL，LH 與HH，其中子頻帶目的地之H係指離散微波變換⑼WT)的一高通部分之應用部分，而L為低通部分。以下將更詳細討論離散微波變換（DWT)之子頻帶及其性質。種稱為D PC Μ(微分脈衝碼調變）之處理無論資料是否先行顯示成一離散微波變換（DWT)，均可用以將該資料編碼及壓縮。於微分脈衝碼調變（DPCM)中，其目標為將一像素

第5頁 420932 五、發明說明（2) (或者資料值）值）予以編瑪預期將小於該 (較小之值）將之關聯或者高原始資料更不效率減低。例 0至η，則微分利用，則編碍碼調變（DPCM) 但視覺上較不輕微之色度或特性即一影像該等區域。就如所掃描的一料值加以編碼近像素或者鄰然後為原始影一系統顯示於像素與預測的技術特別稱為列’然後次— 料係以一西至掃描’所以微與利用鄰近像素而得之預測值間的差（錯誤 •以此方式’由於資料值與下一值之間的差資，值本身’所以可以—較少之位元數目问度關聯之資料組編碼。由於具有一不良網的資料组’可能（沒有取絕對值之）差值較易編媽’ ^以微分脈衝碼調變（DPCM)之編碼如^如果資料組中各資料值具有一可能範圍之f圍可月b；^_ni+n ’ #果此微分範圍完全 =此採用更多位元。成像時，編碼微分脈衝壬：尤ί有助於邊緣特性係使用較多資訊，者色調差異传使:二)而編竭的情形’像是士曰士 Α糸使用^乂少位元而編碼，該邊緣不同之用以定義邊緣的像素值之 β署，#用之微分脈衝碼調變（dpcm)係以呀-欠时杜十進行串列作業，將資。该貝枓值之編碼包含（介於一像素與一近像素之預測值間的）— 夕' 像像素值與錯誤影像影像之發現，圖2中，…下將像詳根，該錯誤之編碼。此鄰近像素間之錯誤，冑// 於― "預測"編竭。由於大衝碼調變（DPCM) ^ ^ . 乃影像陣列係以— 口者取得所有資料值戶" 東之方向編譯。由於影.，、賣分脈衝碼調變（DPCM)考唐:”至吊用列式 $應東西向其附近作為 420932 五、發明說明 ----------——---—一鄰近像素。當同時希望考同列者）作為錯誤影像時慮微南八北素（亦即該等屬於不實均勻通過影像中所有像素微分脈衝碼調變(DPCM)技術確獲影像掃描，★者從已儲存之未加工影像資料所、原始影像使用微分脈衝碼調變（DPCM )，則很難避免用以產生錯誤影像的一方Λ $去知士 a及2」万向或者一組方向係任意選擇。二而，於影像資料先行應用一離散微波變換（DWT)者將編碼子頻帶資料而非原始影像9此例子中，離散微波變換 (yWT)中存在可協助決定於微分脈衝碼調變⑶PCM)期間錯誤發現之最佳方向，使編碼之離散微波變換（DWT)影像小於C使用較少位元）一任意方向（或者方向組）的特性。由於一離散微波變換（DWT)處理之影像其子頻帶中具有某些預測行為，所以此資訊可用以減小編碼之影像大小。因此，需要一種適於並且善用離散微波變換（DWT)行為，而且謹慎考慮錯誤發現及編碼之方向的微分脈衝碼調變（DPCM)技術。發明概述一種包含決定一變換之影像資料組其最可能關聯的方向，以及將所變換之資料進行錯誤編碼的方法’其中該錯誤係決定於一變換之資料值與一所決定之方向上一預測的鄰近資料值之間。圖式簡述本發明之方法與裝置的目標，特性及優點將從以下描述中得以顯現，其中：

420932 五，發明說明⑷ ~ ' " ~ 圖1說明一耗損之影像壓縮的方案。圖2說明從—影像上的一離散微波變換（DWT)作業所導致之子頻帶。圖3况明根據本發明一具體實施例而實現之微分脈衝碼調變（DPCM)。圖4係本發明一或更多具體實施例的一流程圖。，5係一根據本發明一具體實施例其一影像處理裝置之區塊圖。圖6係本發明—Β ^ 具體只施例的一系統圖。示範Iΐ =营2在將描述本發明之示範的具體實施例。該 ^ ^ f'] 2 例係提供以說明-本發明各方面，而不應視〇丨民制本發明之範圍儿圖或流程圖而描述之具體實施例主要係參照區塊 -方法步驟以及-程圖，流裎圖内之各區塊代表對應之裝置元件取也1仃該方法步驟的裝置元件兩者。取决於該實行可西？署# 體，或者其組合中。耳仃了配置於硬體，軟體，韌典型之影像壓縮於班―，影像。此近似影像可 $提供原始影像的-近似案，而或多或少近所利用之特殊影像壓縮方缩方案將具有如圖i中所7的原—始景二。此-耗損之影像壓像素或者像素群组通過-變換區塊

第8頁體：抑或其-組合中力：’並可能實行於硬體，*體或it 首先’一原始影像 420932 五、發明說明（5) 110。根據本發明一具體實施例，該變換係執行一離散微波變換（DWT)，以產生數個影像子頻帶（見圖2及相關描述）。原始影像變換後，然後像是子頻帶資料之所變換的資料則屬於從該變換之資料產生一錯誤資料組的微分脈衝碼調變（DPCM)(區塊120)。該錯預測之高度關要之影像，較成零，減少用愈 ifj，小的比換之資碼方案根據塊 120) 帶的特方向之體實施料組其向所獲小，因誤影像係一組（原始像素與一近似或者鄰近像素其間的）差像素。使用一錯誤影像係希望減少必需將聯於鄰近像素的像素值編碼，進而減少並未提供重像細節的冗餘。藉由將原始影像變換成一錯誤影佳關聯之鄰近像素（即沒有絲毫之密度變異）可表示而非可能大於零之兩相同的像素顏色/密度值。此以代表該影像所需之位元-總數目，而且關聯與冗餘壓縮"比例” C原始影像之位元大小對壓縮影像之大例）愈低。產生錯誤資料組之後，錯誤資料組與變料兩者係使用例如Huff man以及/或者輪換長度編而進行二進制編碼（130)。本發明一具體實施例，微分脈衝碼調變（DPCM)(區係考慮離散微波變換（DWT)之行為與所造成之子二徵而執行。各子頻帶具有偏好一方向而非另外邊緣性質。當產生錯誤資料組時，根據本發明一呈例可拓展各種子頻帶之此方向性質。結果，錯誤〔身大小將小=藉由均勻施行於所有子頻帶的一任竟方得之錯誤資料。益處上，最後t @ 使之！縮影像的大，]、較為其傳達最相關之影像資訊而勿略苴仙1豕：大叩心略其他。各子頻帶

420932 五、發明說明（6) =方向特徵允許微分脈衝碼調變（DpcM)程序發現— 内：較佳關聯資料，並利用該關聯減少錯誤影像。’ ▼ 2像之微分脈衝碼調變（DpcM)(區塊12〇) 據本發明至少一具體實施例之量子化。量子化 , ^ t N<M 0 # ^ ^ ^ ^ 料組其可能之資料值總數目將減少。該映射係根據像貝 y=x/2之某些數學公式而達成，其中χ為資子化值。使用量子化減小資料值之可能大小，所=為以量不該影像所需之總位元數將變小。表以上之功能區塊丨丨0 —丨3〇說明一壓縮器功能，复用以減少所儲存及所傳送之影像資料的記憶體需^。決取於用以變換，量子化及編碼之方-法、 κ乃电原始影像大小除以壓縮衫像大小之壓縮比例將會變化。本發明此具體實施例於微分脈衝碼調變（D P C Μ)期間提供一加強之錯誤編碼機制，、可服務以利於最佳化壓縮比例。影像之解壓縮可藉由將以上輪廓抽出之程序予以反向，並於編碼之影像資料上執行一反轉離散微波變換（DWT)而達成。 ' 圖2說明從一影像上的一離散微波變換（DWT)作業所導致之子頻帶。該離散微波變換（DWT )係一”離散"演算法，因而以全微波之雜散抽樣趨近該輸入信號。因此，離散微波變換（DWT)與這些離散抽樣點可同時視為一具有良好定義之係數的濾、波器。不似傅利葉變換或者平均濾波器，該微波係數可選擇以特別適合於該應用，或者輸二信號之^ 型。本發明至少一具體實施例中所挑選之離散微波變換

420932 五、發明說明（7) (DWT)係9—7雙正交梳形濾波器離散微波變換（DWT)。由於離散微波變換（DWT)為離散，所以離散微波變換（DWT)可使用超大型積體電路（VLSI)之數位邏輯而實行，因而可與其他數位組成整合於一晶片。因此，離散微波變換（DtfT)可輕易實行於像是一數位靜止或者視訊相機的一影像裝置中。用以較趨近一影像之特性的離散微波變換（DWT )功能使影像壓縮臻於理想。再者，如以下所示以及所描述，離散微波變換（DWT)的一架構對於高資料傳輸量可有效執行’不同於需要多重週期或者遞迴以產生一單一輸出資料之傅利葉或者平均技術。基本上一般所謂一二維離散微波變換（DWT)為將一輸入信號分解成四個頻率（過濾之頻率係指高通（H )或者低通 (L)本質）的子頻帶。二維離散微波變換（DWT)建立具有資料值總數目並且各為輸入資料之丨/4的四個子頻帶，ll， LH ’ HL ’ HH。離散微波變換（DWT)為像是來自離散微波變換（DWT) —遞迴之結果資料的多重解析度技術可屬於另一離散微波變換（DWT)。解析度之各遞迴”位準，，係藉由在前一位準之離散微波變換（DWT)所產生的,,LL"子頻帶上應用離散微波變換（DWT)而獲得。此很有可能，因為u子頻帶匕3幾乎所有基本影像特性，而可視為前一位準L L子頻帶 $二度量版本（或者一單位準離散微波變換（DWT)中之原始 =影/象）。各子頻帶可以此離散微波變換（DWT)之多重解 ^度"功能進一步分割成更小以及如所希望的較小子頻

第11頁 420932 五、發明說明（8) 各離散微波變換（DWT)解析度位準k包含四個子頻帶， ΙΛ，HLk，LHk，HHk。離散微波變換（DWT)解析度之第一位準係藉由於整個原始影像上執行離散微波變換（DWT)而獲得，然而進一步之離散微波變換（DWT)解析度（位準k + 1 )係藉由於LLk子頻帶上執行離散微波變換（DWT)而獲得。該LLi{ 子頻帶包含足夠之影像資訊，用以實質上重新建構該影像的一度量版本。[^子頻帶包含原始影像中之水平或者東 =方向的邊緣。因此，LHij具有通常相較於南北向鄰近貝料更為高度關聯之東西向資料值。如以下所示，子 =帶之此性質可於微分脈衝碼調變（DPCM)期間用以減少錯誤影像所導致的熵與大小D另一方面，HL!子頻帶包含原始影像中之垂直或者南北方向的-邊緣。因此，通常LHi將具有相較於南北向鄰近資料更為高度關聯之東西向資料，。如以下所示，HLl子頻帶之此性質可於微分脈衝碼調變（DPCM)期間用以減小1^錯誤資料所導致之熵與大小。子頻帶包含對角方向之邊緣，可視為僅水平邊緣資訊，垂直邊緣資訊的一向量組合。因此，Η%子頻帶將具有 2數於僅有唯一向量組成方向（水平或者垂直）之鄰近值更為關聯的對角相關值。如以下所示，ΗΗι子頻帶之處理將子頻帶’其中將利用-二維微分一，似地，對於從應用離散微波變換（Dn)而解析成以的4個第2位準子頻帶之各子頻帶，第2位準子頻帶中子在一方向性質對應於第丨位準中相同子頻帶的方向性

第12頁 420932 五、發明說明（9) ~~ — 質。因此’ L·札子頻帶具有l 子頻帶影像之水平邊緣資訊，而Η、子頻帶具有LLl子頻帶影像之垂直邊緣資訊:η% 如同其類似版本包含數位邊緣資訊，但係來自LL子頻2 帶而非原始基本影像。圖2僅顯示一 2位準離散微波變換 (DWT)解析度。然而，某些例子中可能希望提供像是三或者四位準之更多離散微波變換（DWT)解析度。一般而言，位準K子頻帶具有以下方向性質（如果Kq，貝几、係指〇原始影像）： LLK —包含LLh子頻帶的一度量版本。 LHK —包含來自LL^子頻帶影像之水平邊緣資訊。 HLK —包含來自LLh子頻帶影像之垂直邊緣資訊。 Η ~包含來自L Lh子頻帶影像_之數位邊緣資訊。於離散微波變換（DWT)解析度之各位準，微分脈衝瑪調變（DPCM)之處理決定應從何方向計算錯誤，因而增加發現子頻帶内更多關聯資料之可能性。子頻帶本身提供有關邊緣其方向的資訊，進而提供子頻帶中資料值間最高可能關聯的方向。圖3說明根據本發明一具體實施例而實現之微分脈衝碼調變（DPCM)。圖3表示一方向之預測編碼（微分脈衝碼調變（Dpc M))系統。圖3係以數種方式與典型之影像壓縮系統予以區別。總而言之’第一，利用一方向之預測編碼電路，及第二，使用查閱表用以執行量子化與二進制編碼。圖3之裝置係有利於預測編碼使用一情報將一子頻帶内之資料關聯藉由

苐13頁 4 2.0 9 :j 2 五、發明說明（10) ~ --- - 考慮各子頻帶之錯誤預測的一不同圖3顯示起源自配置以進行資成更有效。此貝讯通訊的—影後站』或者埠其一離散微波變換（Dn)電他/ 捉裝置計算-預測之鄰近值/λι㊁；；！路3:0。差電路-差電侧產生並提供二\實際子χ頻帶：料^ 值稱為π錯誤”或者△值。各^@ ? 作為輪出，該恢復電路35所提供的—鄰近預測有由錯誤測值x、s回授至差電路，用以加Γ/C該鄰近預 X，，以減少量子化錯誤。入“下-預測之鄰近所:施例，—預測之鄰近x、s將取決於之子頻帶的方向性質而具—有一 r.值。例將用以ϋ = 向邊緣貢訊’西向鄰近資料將用乂汁斤錯鍈。因此，對於子頻帶u ^丨且^卜^，指 =之西々鄰近值（資料陣列中之相同歹，卜前一搁）係考於子瓶=士然ί與Xi.】相比較’以計算對應之錯誤。由 Μ 劣/ '-之資料包含垂直方向邊緣資訊，北向鄰近資〆或者預測資料）將用以計算錯誤。因此，對於子頻帶 HL Γ-1_^且3”·，指不Xi.i之北向鄰近值（資料陣列中之相，攔，前一列）係考慮用於預測，然後與心,相比較，以計舁對應之錯誤。對於包含對角方向邊緣資訊之HH子頻帶，將考慮Xi，i其北與西鄰近值的一組合。—種考慮兩鄰近值具有邊緣特性為其資料值相近之良好可能性的方法係採用 HH子頻帶之該等鄰近值的—平均，像是

第14頁 420932 五、發明說明（u) 一 — 一—- 以1"‘式化X卜]，j )/2。然後此值與Xi>j相比較，將錯誤予預測編碼電路30包含一預測值與錯誤恢復電 WVER) 35，其產生—預測值並且恢復量子化所造笋誤°預測值與錯誤恢復電路（PVER)35可包括根據指干a in:於何子頻帶(LH，HL或者HH)的控制信號，而決 ί:棚(I·網路。替代i，此可根據目前編碼資料之何列與何根’(與J)而決定。此-邏輯網路可包括一計數器，以 f/或者一連串之正反器，以及追蹤所處理與何襴的其他狀態控制機制。買抖之付歹】預測編碼電路30作業如下。差電路300產生一 △，一代表Xi. j與X r，S其差之值。此'，錯誤.值△用以作為一查閱表 (LUT)310的一位址。查閱表（LUT)31〇係一用以計^ 一反轉量子化值=查閱表。查閱表（LUT)31〇可儲存一給定之△錯誤值的一置子化值與一反轉量子化值兩者。圖3中顯示用於錯誤恢復電路中的一，，恢復之”錯誤值AR的查閱表（LUT) 310輸出。藉由查閲表（LUT)31〇而輸出之所恢復的錯誤值 △ R係量子化及反轉量子化兩者之結果。例如，一錯誤值 △ = 96可具有一量子化值i。於反轉量子化時，該量子化值 1 2將給定一恢復之錯誤值△ R，例如為98。此係促進壓縮之量子化損耗。用以編譯查閱表之量子化公式同時可能導致像是96與98的許多值’而映成至一量子化值12。以上給定之例子中，當反轉量子化時，該1 2之值將永遠給定—反轉量子化值9 8，其中” 1 21，係從量子化一錯誤值9 6或者9 8而

第15頁五 '發明說明（12) 獲得。將錯誤值量子化成資料值較小的一組所造成的損耗可潛在傳播通過整列像素，除非應用一恢復機制。錯誤恢復電路3 5藉由回授，並以目前恢復之錯誤值厶r加至前一預測之鄰近值，而尋求降低量子化所造成損耗的傳播。各預測之鄰近值基本上為X r，s(目前）= X，r,s(前一。預測值與錯誤恢復電路（PVER)35基本上為轉寄之影像壓縮處理的解壓縮或者反轉。此模擬發生於解壓縮階段之反向預測。結果，各資料值之量子化損耗保持其區域化之值。

如以上所述，預測編碼電路3〇產生各子頻帶資料值X 的一錯誤值△。一第二查閱表（LUT) 32〇係用以執行量子\ 錯誤值之假定長編碼。再次，例·如，一 Δ = 96可能具有一 ^子化值i。查閱表（LUT)32 0儲存可能之△值其^整範圍作為位址，以索引化該量子化值及其碼字（編碼值）^ ^裝電路而送出之碼字包含足夠資訊，用以表示一壓縮二

=像，彺後並且可解壓縮以恢復原始捕捉影像的一稍微I = 捕捉，之影像送至預物政微波交換（DWT )所處理之影像的&】資料組。例如考慮LH儲存頻帶，纟要求慮近預測資料值。LH子頻帶中重要之笛$ :預帶之西向，於啰早镅俄肉力士篁要之第一貧料值（例如\ 10) ^亥子頻π内 >又有西向鄰近值。因此向"預測之丨，鄰近佶Υ，及从貝科值X:>U，西化之二 u°所恢復之錯誤"“為量子 θ、U。‘煞後將量子化之值反轉）料」。之預測值

第16頁 ^Υ.Ό-'β'όΖ4209 五、發明說明（13) 時’藉由預測值與錯誤恢復電路（PVER)35而產生，其中\ ίο為零。因此X1U之錯誤等於Χι,〗厂△Ru。對於下—值 χι,π ’於計算錯誤中所使用之預測值X，ι η係所恢復之錯誤值與前一預測值X’ 11G的和。因此，對於LH子頻帶，一般而言：對於一輸入資料值乂；；，Γ〜 = x，ARr s ;且 Δ；其中r = i且s=卜1 另一方面’考慮HL子頻帶該相同子頻帶内之北向鄰近預測資料值。HL子頻帶中重要之第一資料值（例如Xiq i)於該子頻帶内沒有北向鄰近值。因此，相關於Xiq i之錯誤值將為X1(M本身。對於所考慮之相同攔中的下一輸入資料〗（由於係考慮邊緣的一垂直方_向，輸入資料係襴接著欄 L11 一 • ” ............. 而非列接著列，如同LH子頻帶之處理），北向預測鄰近值【10,1係於所恢復之錯誤Δ Ri(U (為量子化之錯誤，然後將量子化之值反轉）與XI(),】之預測值相加時，藉由預測值與錯誤，復電路（PVER)35而產生，其中Xiqi為零。因此、之錯誤等於X1K1- 。對於下一值χι2，丨，用以產生錯誤△ w之預測ΑΓ…係所恢復之錯誤值Λ匕"與前一預測值、的和。因此，對於HL子頻帶，一般而言，對於一輸入

X 資料值;，X， r = i - 1 且 s “ 對於IIH子頻帶資料值，發生規劃用於u與虬之相同程序，但以下除外。輸入資料係列接著列而掃描，其令前一列儲存於一緩衝器中，使北向預測鄰近值可與西向鄰近值平均。由於HH子頻帶中之資料其重要的第一列與攔除外，其中

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A20932 五、發明說明（14^ " ---- /微分脈衝碼調變（DPCM)可通^化如下：對於一輸入資料值 Xi’i ’X ;且、，】4，厂X’rs ’其中 r=i-l，且 syq 。，，，、、最後位準LL子頻帶資料並未量子化’而直接編碼。為促進此作業’於進行編碼之任何位準，—多工器選擇由查閱表（LUT) 320提供予除了該等最後位準LL子頻帶以外之所有資料值的量子化碼字，當該值屬於其他子頻帶時，則選擇。無論來自查閱表（LUT) 320之碼字或者Xi』，由多工器340所選定之值係藉由包裝電路35〇加以包裝。因此，查閱表（LUT) 320可為像是一隨機存取記憶體 (RAM)的一簡單之可定址記憶體’該記憶體使用之值作為一位址，用以查閱量子化/編碼之碼字。此一隨機取記憶體（RAM)查閱表相較於二進制編碼電路較為便宜，傳統上該二進制編碼電路用以執行相同功能β對於像是以一攜帶式數位相機捕捉靜止影像之應用，編碼表可於影捕捉前，以所有影像捕捉值所使用之相同表格加以編譯。圓4係本發明一或更多具體實施例的一流桎圖。方向預測編碼的第一階段係決定/取得所量子化及之資料的子頻帶（區塊4Η)。可取得包含關聯性的—_碼制信號，或者該關聯性可根據計數器與追蹤該資 ^ 攔位置）之狀態控制機制而決定。如果發、= LL子頻帶（區塊420 ),則資料值Α、、Λ t相關於碼（區塊425)而直接進行二進制 ττ工此* p 4 微波變換⑽)之最後位準

420932 五、發明説明（15) 一步解析成下一位準之另外四個子頻帶），因而必需加以保留，因其像是大部分重要之影像資訊。如果子頻帶關聯為L H C區塊4 3 0 )，則將預測西向鄰近值以用於錯誤計算（區塊435 )，因為邊緣資訊係水平方向。預測及錯誤計算後，則可量子化及編碼該資料（區塊48〇 )。如果資料之子頻帶關聯為HU區塊440 )，則需預測北向鄰近值以用於錯誤計 =(區塊445)，因為邊緣資訊係垂直方向。預測及錯誤計算後，則可將資料量子化及編碼（區塊48〇)。此方法可快速加以修正而用於其他影像壓縮，使一輸入資料組之方向座質可以。周和方向性質的方式取得或者決定並進行錯誤册如果未發現任何以上之關聯1資料必定相關於⑽子頻 :。該情況下’資料將更為高度關聯於一對角方向，而必 =預向鄰近值（區塊4 52)與北向鄰近值（區塊454)兩入! 2後t些預測鄰近值一起平均（區塊456 )。然後從輪將^ #頻f資料減去此平均值以產生錯誤值（區塊4 58 ) ^ 將该錯誤值進行量子化及編碼（區塊48〇)。區:5圖一根據本發明™具體實施例的一影像處理裝置之係影像裝置其内部影像處理組成的一區塊圖，該彩像裝置合併冬他例。〃適合之編碼器的本發明至少一具體實施境之；I員色之二'電路中，一感測器60 0產生來自某景物/環元像素俏值、*, Λ值的像素組成。由感測器600所產生之11位 ’、得达至—捕捉界面610。内容中有關本發明之感

第19頁 420932 五、發明說明（16) ' —--- =器60 0通常將從一區域或者位置的,，感測”而測得r , g， =者B組成之一。因此，各像素之強度值僅相關於三顏色之一，並可一起形成一 Bayer_型態的未加工影像。捕捉界面61 0解析藉由感測器所產生之影像，並將強度值指定 2別像素4個影像之所有這類像素組為—根據數位相機感測器之典型工業所實行的Bayer型態。 &通常任何感測器裝置中，感測器平面中某些像素細胞可忐無法適當回應景物/環境中之照明條件。結果，從這些 ..、田胞所產生之像素值可能有瑕疵。這些像盔卜”像素代換1元615以列中恰為前一有效像素取代象各热效像素。一隨機存取記憶體（RAM)616係由感測器所供應之無效像素的列與攔索引組成。-此隨機存取記憶體 (RAM)6 16協助識別相關於所捕捉之影像的無效像素位置。一主要壓縮器62 8接收感測器影像資料並根據本發明一或更多具體實施例而執行影像壓縮。一隨機存取記憶體 (RAM)6 29可用以儲存離散微波變換（DWT)係數以及/或者執行離散微波變換（DWT)專利權中所述之壓縮技術所希望的各頻道/子頻帶之量子化臨限。主要之壓縮器628利用如以上所述之方向預測編碼，因而藉由將已知資料關聯拓展成於未加工影像上施行一二維（2D)離散微波變換（dwt) 的結果’而減少編碼資料之總大小。取決於即時執行所希望之位準’離散微波變換（DWT)變換可能於方向熵編碼處理期間’需暫時將資料輸出至隨機存取記憶體（RAM ) 62 9。主要壓縮器6 2 8可設計成將所壓縮及方向預測編碼之輸

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一進制編碼器6 3 0 »可配備二進制以實現像是修正之Huffman編碼的各種二進制編碼^30用五、發明說明（π) 出提供予一 —進制編碼器6 3 0脾折说m »風' & 、·碼方案。 6 4 〇。"器6 3 〇將所編碼及壓縮之資料提供予儲存陣列各隨機存取記憶體（RAM)表格616 流排66°進行通訊，而可載入其資料= 匯要則可加以修正。再者，哕耸醅有必 R m m ^ 冉者該等隨機存取記憶體（ram)表格及其他隨機存取記憶體（RAM)表可果之資料。扣以依所布儲存中途結圖6係本發明一具體實施例的一系統圖。之：系統m，可為任何一般或者特殊用途貝料處理機器，像是_轉合至一相機730的一個 =腦（PC)。相機73〇可為一數位相機，數位視訊相機，或者任何影像捕捉裝置或影像系统，或者其組合，用以捕足物7 4 0的影像。基本上，所捕捉之影像係藉由一影，處理電路732而處理’使其可有效儲存於一影像記憶體早儿734中’該影像記憶體單元734可為一唯讀記憶體 (ROM)，隨機存取記憶體（RAM)或者像是一固定式磁碟之其他儲存裝置。包含於電腦系統71 〇之特定影像記憶體單元 7 34内的影像可根據本發明一具體實施例而直接儲存成壓縮及方向預測編碎之資料。可執行靜止影像之大部分數位相機中’影像係先儲存而之後才下載。此允許相機7 3 〇可快速捕捉下一物件/景物而沒有額外之延遲9於各種具體實施例中’尤其於提供直接轉換自所捕捉之8位元Bayer專

第21頁 420932 五、發明說明（18) · 利權的一壓縮之吾；# n± % ^〜像時，本發明減少相機730之計算需求及其相關成本，而為 ^ Λ , 苟—較低廉之相機。影像處理電路7 3 ?杳Ιθ , ^實現壓縮及方向預測編碼。當一所壓縮及編碼之影傻ητ # E & v 1豕卜載至電腦系統71 0時，可予以解碼，然 \供應像是一印表機（未顯示）或者-監視器裝置720之某 ^輸出裝置。影像解碼可使用像是奔騰（Penh·)處理器英特爾（I n t e 1 )公司的—產品）的一處理器？丨2以及像是一 :機存取s己憶體（_)的—記隱體71丨而達成，該隨機存取 "己隱體（RAM)係用以儲存/載入指令位址與結果之資料。叮於Ϊ代之具體實施例中以上所述之方向預測編碼技術電腦系統Π0上所執行的一軟體應用程非直接於相機730中執粁。士 ^ ^ ^ Φ ^ ^ ^ ^ ^ ^ _ 此一真體實施例中，影像處理執行編碼以方/ ϋ f 像。從相機73(3下載後’用以轨订，.扁碼以及/或者解碼庫編嘐白u —诒县〜丄應用程式可為來自一可執行且夕-r冲ί是之語言所撰寫的原始碼。該可執行檔之指令可儲存至一磁碟718或者記 /該了執仃檔指令對應於度量影像所需的指令。^1，該可執行標之分佈於一網路上或者與其他系丹者，這類應用軟體可體《連用的—電腦可讀取媒當相機730捕捉像是一景物了4〇的/ 理電路732。影像處理電路7 32係由景彡像時’則送至影像處縮影像的適當編碼之1C及其他組在其他功能間執行一壓元734將儲存所壓縮及編碼之資料、所組成。影像記憶體單並儲存或者傳送至電腦系統71 〇以。一旦所有像素已處理 &供應’則相機7 30空出

第22頁五、發明說明（19) =下：Γ象。當使用者或者應用程式希望，要求下載象記憶體單元中所編碼之影像資料則從影像記 ϋ二734傳送至輸入/輸出（1/〇)蜂717。輪入/輸出 ( 埠71 7使用所示之匯流排橋接器架構（輸入/輪出 (I/O)匯流排71 5至橋接器Ή 4至系統匯流排71 3)，將資料暫時儲存至記憶體711或者選擇性儲存至磁碟718。電腦系統710具有一系統匯流排713，其促進資訊傳送往/來於處理器71 2與記憶體71 1以及一耦合至一輸入/輸出（1/〇)匯流排715之橋接器714。輸入/輸出（i/Q)匯流排了丨5連接各種輸入/輸出（I/O)裝置’像是一顯示配接器，磁碟 718與一像是一串列埠之輸入/輸出（1/〇)埠717等。許多這類輪入/輸出（I/O)裝置之組合，匯流排與橋接器可與本發明連用，而所示之組合僅說明這類可能組合之一。此處所述之示範具體實施例僅提供用以說明本發明之原理’而不應假設成本發明的範圍限制。而是，本發明之原理可應用於系統的一寬廣範圍，以達成此處所述優點，並同時達成其他優點或者滿足其他目標。第23頁

Claims

420932 六、申請專利範圍 1. 一種方法，包含：決定一變換之影像資料組其最可能關聯的方向；以及將該變換之資料進行錯誤編碼，該錯誤係於一變換之‘ 資料值與所決定之方向上一預測的鄰近資料值之間決定。 2. 如申請專利範圍第1.項之方法，其中該變換係一離散微波變換（DWT)，該變換之資料組係產生自該離散微波變換（DWT)的複數個子頻帶之一。 3. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該子頻帶之一係 LL子頻帶。 4. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該子頻帶之一係一LH子頻帶，該LH子頻帶具有最可能關聯之水平方向，當決定該錯誤時，錯誤編碼考慮一西向之預測的鄰近資料值。 5. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該子頻帶之一係一HL子頻帶，該HL子頻帶具有最可能關聯之垂直方向，當決定錯誤時，錯誤編碼考慮一北向之預測的鄰近資料值。 6. 如申請專利範圍第2項之方法，其中該子頻帶之一係一HH子頻帶，該HH子頻帶具有最可能關聯之對角方向，當決定錯誤時，錯誤編碼考慮一西向之預測的鄰近資料值與一北向之預測的鄰近資料值的一平均值。 7. 如甲請專利範圍第2項之方法，其中錯誤編碼包括決定該變換之資料的子頻帶關聯。 8. 如申請專利範圍第2項之方法，進一步包含：量子化該錯誤；以及

O:\58\58943.PTD 第24頁 _請專利範圍減少該錯誤之番 9‘如申請專利範【：：所造成的損耗之傳播。之傳播包括. 第8項之方法，其中、达+ θ 2 將匕：、中減…化損耗錯誤值；子化之錯誤值進行反轉量子化，以產… 以產生一恢復的 ”以前面所取得文預W 亚且加總，該總和構/鄰近資料回授該恢復之錯誤值， —種裝置’包構人成目前之預測的鄰近資料。以及配置以產味—3 測之鄰近值的一方向預測值編碼器；各輪入像素值遠方向預測值編碼器像素資料值，其中-差編碼器輕合至近像素值作為其輪邊方向預測值編碼器提供預測之鄰輪入像素值與其對麻，而該差編瑪器產生一錯誤值，為該 11.如申請專利之預測的鄰近像素值之差。蝙碼器係配置以決1 —第10項之裝置’其中該方向預測值聯的方向，今箱2又—影像中之輸入像素值其最高可能關 1 2如由’之鄰近像素值位於該決定的方向上。 ^至Λ 圍第10項之裝置，其中該差編碼器係 ° —閱表’該查閱表配置以提供該錯誤值的一量子化版本。 1 3.如申請專利範圍第1 2項之裝置，其中該方向預測編碼器包括配置以恢復該量子化所造成之損耗的一錯誤恢復電路，該恢復避免將損耗傳播至未來所預測之鄰近像素值。

第25頁 420932 六'申請專利範圍 14. 一種影像系統，包含：一處理器，該處理器配置以將離散微波變換（DWT )之· 結果資料的錯誤值進行方向編碼，該處理器配置以根據影， ,像邊緣之方向，而決定該結果資料中之最高關聯的方向；以及耦合至該處理器的一記憶體，該記憶體配置以儲存該方向編碼之錯誤資料。 1 5.如申請專利範圍第1 4項之系統，其中該離散微波變換（DWT )結果資料係於該影像系統所捕捉的一輸入影像上施行一9 —7雙正交梳形濾波器離散微波變換（DWT)之結果。

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