TWI666922B

TWI666922B - 影像動態壓縮系統及其方法

Info

Publication number: TWI666922B
Application number: TW107109738A
Authority: TW
Inventors: 李宇軒; 黃國翔; 邱文昱
Original assignee: 元智大學
Priority date: 2018-03-21
Filing date: 2018-03-21
Publication date: 2019-07-21
Also published as: TW201941611A

Abstract

本發明係關於一種影像動態壓縮系統，包括：接收多數個影像的多數個鏡頭；接收多數個影像的像素並輸出多數個分切畫面的像素電路；對多數個分切畫面進行二維運算而獲得二維梯度分量的梯度偵測電路；對多數個分切畫面進行灰階判斷而輸出JND值的灰階辨識電路；依據二維梯度分量與JND值計算出三個預測值的預測電路；包括有分別對應不同的電功率以及資料壓縮率之多數個前文數值的一動態功率電路；以及對多數個前文數值進行哥倫布編碼的編碼電路。本發明更包括一種影像動態壓縮方法。

Description

影像動態壓縮系統及其方法

本發明係關於一種影像動態壓縮系統及其方法，尤其是一種主要針對醫療用膠囊內視鏡影像且具有動態功率調整功能的影像動態壓縮系統及其方法。

隨著目前大腸癌發生率逐年攀升並成為國內癌症的主要死因之一，目前國人對於腸胃道的保養與醫療檢查越來越重視，現今較先進的腸胃道檢查技術為無線膠囊內視鏡技術(Wireless Capsule Endoscopy,WCE)的技術概念於2000年被科學界極富盛名的Nature期刊所揭露，其主要目的是避免使待測患者產生對於傳統消化內視鏡(或俗稱胃鏡)或鼻胃鏡所帶來給病人在生理上的不適感以及心理上的恐懼感，更重要的是，無限膠囊內視鏡技術還可以克服傳統內視鏡的使用限制，其概念是就像是患者服用藥物一樣，當需要進行腸胃內視鏡檢查時，就讓患者把一顆膠囊服用，而這個膠囊被吞入後，就會隨著食道到達胃，並且跟著腸胃道的蠕動運行，最後經由糞便排出，因為膠囊在人體的行進路徑中，通過所有的消化道系統，因此在膠囊內裝入微型攝影機、光源發射元件、無線信號收發器及電池等，即可將所有腸胃道的影像畫面進行拍攝及儲存，並且透過無線收發電路將影像畫面傳送到外部的接收端，而醫生就可以透過這些傳送回來的畫面資訊來進行腸胃道的檢查與判讀，對患者而言，這一種低侵入性的檢查技術，不會對病人生理及心裡造成過大負擔，就如同一般吞服藥丸，簡單且自然。現今無線內視鏡膠囊技術已被實現並且也有相關產品販售，但是實用上仍有需要改進的地方，現今一般的無限膠囊內視鏡仍有平均20%到30%的失誤率，而造成其失誤率的原因主要有兩項：第一、有限的視角(limited visual field)及低影像擷取率(acquisition rate)；第二、腸胃蠕動造成的隨機移動(random motion)。

為此，有的膠囊內視鏡鐘會裝入加速度感應器，以藉此調整影像擷取率，這個方法適用於蒐集食道方面的影像，因為當膠囊內視鏡通過食道時，它的速度通常會比較快速，因此也會需要較高的影像擷取率，但是有限的視角的問題仍然存在。已有其他關於膠囊內視鏡的相關研究進一步提出在膠囊內視鏡的雙端裝置微型攝影鏡頭，藉以擴充可見視角，以及在2015年被提出的具有多重微型鏡頭的無線膠囊內視鏡技術來克服上述問題，其最多具有六個微型鏡頭，分別佈置在三維座標軸中每一座標軸的兩端，再配合輔助感應器的資訊，降低腸胃蠕動造成的隨機移動對無線膠囊內視鏡的效能影響，克服傳統無線膠囊內視鏡的效能限制。

現有技術的無線膠囊內視鏡的主要操作環境是在人體內的消化道中，因此它並無法隨時隨地接受市電的電源供給，所以必須提供給它一個獨立的供電設備，而電池是最好的選擇，但是電池的體積又不能夠太大，因為無線膠囊內視鏡是要以吞服方式進入人體消化道中，所以若是體積過大，反而造成吞食困難的情況，基於此限制大部分的無線膠囊內視鏡都只能以鈕扣電池(coin battery)當作首選，再加上無線膠囊內視鏡一旦吞入人體消化道中，通常需要經過大約8至10小時，才會由體內排出，在這段時間當中，無線膠囊內視鏡在行進人體消化道的過程中，將微型鏡頭所拍攝到的消化道影像紀錄，這些影像資料主要有兩種處理方式，第一種是在人體的腹部加裝微型接收裝置，無線膠囊內視鏡將所記錄到的影像資料經由無線傳輸方式給這些接收器進行蒐集。第二種方式是完全把影像資料都儲存在快閃記憶體(flash memory)中，待無線膠囊內視鏡從人體排出後，再將快閃記憶體中的影像資料一併讀取。

然而，針對第一種方式而言，在無線資料傳輸時所消耗的功率佔據了整體功率的大部分比例。而第二種方式對於快閃記憶體的寫入動作所消耗的功率也是占了該系統的大部分比例。綜合上述，無論是第一種方式或是第二種方式都對於無線膠囊內視鏡產生可觀的功率消耗負擔，一般醫學影像為保護病人的就醫權益，多半希望利用無失真壓縮方法，因為若使用失真壓縮影像資料無法知道捨棄的影像資訊是否會造成醫生的診斷失誤，而影響病人就醫權益，但在無線膠囊內視鏡中有效控制功率耗損。因此有必要提出一種影像壓縮方式來進一步降低因影像資料傳輸或儲存而消耗的功率。

鑒於前述之習知技術的缺點，本發明之主要目的係提供一種影像動態壓縮系統，其可依據不同灰階區域而具有動態的功率耗損與資料壓縮率調整，故能夠達到於維持影像質量與降低功率消耗之間取得平衡之目的。

為了達到前述目的及其他目的，本發明提供了一種影像動態壓縮系統，用於一膠囊內視鏡中，且包括：多數個鏡頭，係用以擷取多數個影像；一像素處理電路，係連接該多數個鏡頭，該像素處理電路解析該多數個影像的多數個像素，並將該多數個影像以部分該多數個像素所組成的一第一方陣為單位進行分切處理，而輸出多數個分切畫面；一梯度偵測電路，係連接至該像素處理電路，該梯度偵測電路自該像素處理電路接收該多數個分切畫面，且將該多數個分切畫面中相鄰的至少七個分切畫面進行二維方向的梯度計算而獲得一垂直梯度分量以及一水平梯度分量；一灰階辨識電路，係連接至該像素處理電路，該灰階辨識電路自該像素處理電路接收該多數個分切畫面，並對其中一該多數個分切畫面的部分該多數個像素進行灰階判斷，而輸出與灰階相關的一最小可覺差值；一預測電路，係分別連接至該梯度偵測電路以及該灰階辨識電路，該預測電路接收該垂直梯度分量、該水平梯度分量以及該最小可覺差值，該預測電路用以進行下列步驟：該預測電路根據當該垂直分量以及該水平分量中之較大者大於或等於四倍之該最小可覺差值時，產生一第一預測值；該預測電路根據當該垂直分量以及該水平分量中之較大者小於四倍之該最小可覺差值，且該垂直分量以及該水平分量中之較大者大於或等於該最小可覺差值時，產生一第二預測值；以及該預測電路根據當該垂直分量以及該水平分量中之較大者小於該最小可覺差值時，產生一第三預測值；一校正電路，係連接該預測電路且儲存一校正值，該校正電路接收該第一預測值、該第二預測值以及該第三預測值，且用以對該第一預測值、該第二預測值以及該第三預測值之其中至少一者加上該校正值且與組成該第一方陣的部分多數個像素相減而獲得一殘差值；一動態功率電路，係分別連接該校正電路、該預測電路以及該梯度偵測電路，該動態功率電路包括有五個梯度量化單元，五個梯度量化單元用以分別於五種不同電功率下運作，該動態功率電路用以依據與灰階相關的該最小可覺差值的大小，調整量化該垂直分量以及該水平分量之其中至少一者的級距，使該五個梯度量化單元產生彼此不同數量級距的五種前文數值，每一該前文數值分別對應不同的電功率以及資料壓縮率；以及一編碼電路，係連接該動態功率電路，該編碼電路用以接收該五種前文數值，並將其進行哥倫布編碼而輸出一位元串流。

開始使用本發明之影像動態壓縮系統時，置於該膠囊內視鏡中的該多數個鏡頭開始擷取與人體消化道相關的該多數個影像；此時，該像素處理電路解析該多數個影像的該多數個像素，並將該多數個影像以部分該多數個像素所組成的該第一方陣為單位進行分切處理，而輸出該多數個分切畫面，即是，每一該多數個分切畫面均被分切為該第一方陣的大小，接下來將以此為單位繼續進行影像處理；接著，該梯度偵測電路自該像素處理電路接收該多數個分切畫面，且將該多數個分切畫面中相鄰的至少七個分切畫面進行二維方向的梯度計算而獲得該垂直梯度分量以及該平梯度分量；此時，該灰階辨識電路自該像素處理電路接收該多數個分切畫面，並對其中一該多數個分切畫面的部分該多數個像素進行灰階判斷，而輸出與灰階相關的該最小可覺差值，即是，該最小可覺差值在其中一該多數個分切畫面以及其中一該多數個影像中為非均一值，該最小可覺差值會隨著畫面每一該多數個分切畫面中不同位置之部分該多數個像素的灰階差異而呈動態變化；繼而，該預測電路接收該垂直梯度分量、該水平梯度分量以及該最小可覺差值，並進行下列步驟：該預測電路根據當該垂直分量以及該水平分量中之較大者大於或等於四倍之該最小可覺差值時，產生一第一預測值；該預測電路根據當該垂直分量以及該水平分量中之較大者小於四倍之該最小可覺差值，且該垂直分量以及該水平分量中之較大者大於或等於該最小可覺差值時，產生一第二預測值；以及該預測電路根據當該垂直分量以及該水平分量中之較大者小於該最小可覺差值時，產生一第三預測值；此時，該校正電路對該第一預測值、該第二預測值以及該第三預測值之其中一者加上該校正值且與組成該第一方陣的部分多數個像素相減而獲得該殘差值；最後，該動態功率電路依據與灰階相關的該最小可覺差值的大小，調整量化該垂直分量以及該水平分量之其中至少一者的級距，使該五個梯度量化單元產生彼此不同數量級距的該五種前文數值，每一該前文數值分別對應不同的電功率以及資料壓縮率，並透過該編碼電路將該五種前文數值進行哥倫布編碼而輸出該位元串流。

即是，本發明的影像動態壓縮系統可依據不同灰階區域而具有動態的資料壓縮率調整，如依據灰階差異判斷對於人類視覺較不敏感的區域施以較高的資料壓縮率，而在人類視覺相對較敏感的區域施以較低的壓縮率以維持一定畫質，由此能夠在影響人眼可察覺畫質差異較少的情況下，獲得較高的資料壓縮率以及較低的資料傳輸量，故能夠達到於維持影像質量與降低功率消耗之間取得平衡之目的。

進一步而言，該第一方陣係為8x8個像素所組成的方陣。

進一步而言，更包括一查找表單元，該查找表單元連接該灰度辨識電路，且儲存有與灰階相關的多數個查找表，該灰階辨識電路係透過該查找表單元的該多數個查找表而找出與灰階相關的該最小可覺差值。

進一步而言，更包括一控制器、一行緩衝區以及一靜態隨機存取記憶體，其中，該控制器係分別連接並控制該動態功率電路、該行緩衝區以及該靜態隨機存取記憶體陣列；該行緩衝區係分別連接該像素處理電路、該控制器、該梯度偵測電路以及該查找表單元，用以接收該多數個分切畫面，並將該多數個分切畫面傳輸至該梯度偵測電路以及該灰度辨識電路；該靜態隨機存取記憶體係分別連接該控制器以及該動態功率電路，該動態隨機存取記憶體包括四個位元分割電路，每一該位元分割電路係依據五種該前文數值的其中之一而被該控制器控制而用以暫存至少一種該前文數值或關閉部分該位元分割電路的暫存功能。

進一步而言，更包括一無線傳輸單元，該無線傳輸單元係連接該編碼電路，且用以將該位元串流以無線方式輸出。

鑒於前述之習知技術的缺點，本發明之另一目的係提供一種影像動態壓縮方法，用於一膠囊內視鏡中，且包括下列步驟：接收多數個影像，並將該多數個影像以部分該多數個像素所組成的一第一方陣為單位進行分切處理，而輸出多數個分切畫面；將該多數個分切畫面中相鄰的至少七個分切畫面進行二維方向的梯度計算而獲得一垂直梯度分量以及一水平梯度分量；並且對其中一該多數個分切畫面的部分該多數個像素進行灰階判斷，而輸出與灰階相關的一最小可覺差值；根據當該垂直分量以及該水平分量中之較大者大於或等於四倍之該最小可覺差值時，產生一第一預測值；當該垂直分量以及該水平分量中之較大者小於四倍之該最小可覺差值，且該垂直分量以及該水平分量之其中至少一者大於或等於該最小可覺差值時產生一第二預測值；以及當該垂直分量以及該水平分量中之較大者小於該最小可覺差值時，產生一第三預測值；對該第一預測值、該第二預測值以及該第三預測值之其中一者加上該校正值且與組成該第一方陣的部分多數個像素相減而獲得一殘差值；依據與灰階相關的該最小可覺差值的大小，調整量化該垂直分量以及該水平分量之其中至少一者的級距，而產生彼此不同數量級距的五種前文數值，每一該前文數值分別對應不同的電功率以及資料壓縮率；以及接收該五種前文數值，並將其進行哥倫布編碼而輸出一位元串流。

進一步而言，該第一方陣係為8x8個像素所組成的方陣。

進一步而言，更包括一步驟：透過儲存有多數個查找表的一查找表單元以找出與灰階相關的該最小可覺差值。

進一步而言，更包括一步驟：依據五種該前文數值的其中之一而暫存至少一種該前文數值或關閉部分暫存功能。

進一步而言，更包括一步驟：將該位元串流以無線方式輸出。

1‧‧‧膠囊內視鏡

10‧‧‧多數個鏡頭

20‧‧‧像素處理電路

21‧‧‧分切畫面

30‧‧‧行緩衝器

40‧‧‧梯度偵測電路

50‧‧‧灰度辨識電路

60‧‧‧預測電路

70‧‧‧校正電路

80‧‧‧動態功率電路

90‧‧‧編碼電路

100‧‧‧控制器

200‧‧‧查找表單元

300‧‧‧靜態隨機存取記憶體

400‧‧‧無線傳輸單元

JND‧‧‧最小可覺差值

Type 1~Type 5‧‧‧前文數值

g1~g6‧‧‧梯度分量

S01~S11‧‧‧步驟

圖1為本發明一實施例之影像動態壓縮系統的架構示意圖；圖2為本發明一實施例之影像動態壓縮系統的梯度偵測電路的水平方向動作示意圖；圖3為本發明一實施例之影像動態壓縮系統的梯度偵測電路的垂直方向動作示意圖；圖4為本發明一實施例之影像動態壓縮系統的動態功率電路的架構示意圖；圖5A至5D為本發明一實施例之影像動態壓縮系統的動態功率電路的梯度量化的級距調整示意圖；圖6為本發明一實施例之影像動態壓縮系統的靜態隨機存取記憶體的架構示意圖；以及圖7A及7B為本發明一實施例之影像動態壓縮方法的流程示意圖。

以下係藉由特定的具體實施例說明本發明之實施方式，熟悉此技術之人士可由本說明書所揭示之內容輕易地瞭解本發明之其他優點及功效。本發明亦可藉由其他不同的具體實例加以施行或應用，本發明說明書中的各項細節亦可基於不同觀點與應用在不悖離本發明之精神下進行各種修飾與變更。

須知，本說明書所附圖式繪示之結構、比例、大小、元件數量等，均僅用以配合說明書所揭示之內容，以供熟悉此技術之人士瞭解與閱讀，並非用以限定本發明可實施之限定條件，故不具技術上之實質意義，任何結構之修飾、比例關係之改變或大小之調整，在不影響本發明所能產生之功效及所能達成之目的下，均應落在本發明所揭示之技術內容得能涵蓋之範圍內。

請參閱圖1至圖6所示，其中，圖1為本發明一實施例之影像動態壓縮系統的架構示意圖；圖2為本發明一實施例之影像動態壓縮系統的梯度偵測電路的水平方向動作示意圖；圖3為本發明一實施例之影像動態壓縮系統的梯度偵測電路的垂直方向動作示意圖；圖4為本發明一實施例之影像動態壓縮系統的動態功率電路的架構示意圖；圖5A至5D為本發明一實施例之影像動態壓縮系統的動態功率電路的梯度量化的級距調整示意圖；圖6為本發明一實施例之影像動態壓縮系統的靜態隨機存取記憶體的架構示意圖。

以下依據本發明之一實施例，描述一種影像動態壓縮系統，其用於一膠囊內視鏡1中，且包括：多數個鏡頭10、像素處理電路20、行緩衝器30、梯度偵測電路40、灰度辨識電路50、預測電路60、校正電路70、動態功率電路80、編碼電路90、控制器100、查找表單元200、靜態隨機存取記憶體300以及無線傳輸單元400。

多數個鏡頭10係用以擷取多數個影像(圖中未示)。在本發明之所述實施例中，多數個鏡頭10包括有A鏡頭、B鏡頭、C鏡頭、D鏡頭，如圖1所示。

像素處理電路20係連接多數個鏡頭10，像素處理電路20解析多數個影像的多數個像素(圖中未示)，並將多數個影像以部分像素所組成的第一方陣(圖中未示)為單位進行分切處理，而輸出多數個分切畫面21。在本發明之所述實施例中，第一方陣係為8x8個像素所組成的方陣。

行緩衝器30係分別連接像素處理電路20、控制器100、梯度偵測電路40以及查找表單元200，用以接收多數個分切畫面21，並將多數個分切畫面21傳輸至梯度偵測電路40以及灰度辨識電路50。

梯度偵測電路40係通過行緩衝器30而連接至像素處理電路20，梯度偵測電路40自像素處理電路20接收多數個分切畫面21，且將多數個分切畫面21中相鄰的七個分切畫面進行二維方向的梯度計算而獲得一垂直梯度分量以及一水平梯度分量。

如圖2以及圖3所示，分別為水平梯度分量以及垂直梯度分量的計算方式，其中，水平梯度分量包括有：g₁、g₂、g₃，垂直梯度分量包括有：g₄、g₅、g₆。其計算方式詳見如下述：g₁=|W-WW|；g₂=|N-NW|；g₃=|NN-NNW|；g₄=|NWW-WW|；g₅=|NW-W|；g₆=|NN-N|。故水平梯度分量=g₁+g₂+g₃，垂直梯度分量=g₄+g₅+g₆。

灰度辨識電路50係通過行緩衝器30而連接至像素處理電路20，灰階辨識電路50自像素處理電路20接收多數個分切畫面21，並對其中一個分切畫面21的部分像素進行灰階判斷，而輸出與灰階相關的最小可覺差值(Just Noticeable Difference,JND)。其中，更包括一查找表單元200，查找表單元200連接灰度辨識電路50，且儲存有與灰階相關的多數個查找表(Look up table,LUT)，灰階辨識電路50係透過查找表單元200的多數個查找表而找出與灰階相關的最小可覺差值(JND)。

在本發明的所述實施例中，最小可覺差值是動態可變地，其計算方式如下述：JND(X _i,j)=jnd[bg(X _i,j)]

接著將前述平均背景亮度遮罩縮小範圍後公式如下：

由上述公式可得知，其灰階度以127為分界點，當灰階度小於127視為背景亮度較暗區域，反之大於127為較亮區域。假設最後計算JND閥值為4(4 JND)，代表在此區域兩者灰階度差異值必須超過4才能被肉眼所辨識察覺。

預測電路60係分別連接至梯度偵測電路40以及灰階辨識電路50，預測電路60接收垂直梯度分量(g₄+g₅+g₆)、水平梯度分量(g₁+g₂+g₃)以及最小可覺差值(JND)，預測電路60用以進行下列步驟：預測電路60根據當該垂直分量以及該水平分量中之較大者大於或等於四倍之該最小可覺差值(JND)時，產生一第一預測值；預測電路60根據當垂直分量以及水平分量中之較大者小於四倍之最小可覺差值(JND)，且垂直分量以及水平分量中之較大者大於或等於最小可覺差值(JND)時，產生一第二預測值；以及預測電路60根據當垂直分量以及水平分量中之較大者小於最小可覺差值(JND)時，產生一第三預測值。

校正電路70係連接預測電路60且儲存一校正值(圖中未示)，校正電路70接收第一預測值、第二預測值以及第三預測值的其中之一，且用以對第一預測值、第二預測值以及第三預測值的其中之一加上校正值且與組成第一方陣的部分像素相減而獲得一殘差值(圖中未示)。

動態功率電路80係分別連接校正電路70、預測電路60以及梯度偵測電路40，動態功率電路80包括有五個梯度量化單元，如圖4所示的：A梯度量化單元、B梯度量化單元、C梯度量化單元、D梯度量化單元、E梯度量化單元，其分別於五種不同電功率下運作，動態功率電路80用以依據與灰階相關的最小可覺差值(JND)的大小，調整量化垂直分量以及水平分量的級距，使五個梯度量化單元產生彼此不同數量級距的五種前文數值：Type 1~Type 5，每一個前文數值分別對應不同的電功率以及資料壓縮率。如圖5A至5D所示，其中的gi軸對應於前述的梯度分量g1~g6，T₁~T₃為非負臨界值，JND為與灰階相關的最小可覺差值，Qi軸為對應五種前文數值，由圖中我們可以知道Type 1與Type 5一個梯度量化值有9種可能性，而Type 2一個梯度量化值有7種可能性，接著Type 3一個梯度量化值有5種可能性，最後Type 4則一個梯度量化值有3種可能性，換句話說，Type 1~Type 5的五種變化透過正負映射後分別得到的前文數量分別為365、172、63、14與41的五種前文數值。其中每一種模式的最小可覺差值為近無損壓縮時的可容忍最大失真度。

在本案之所述實施例中，解析度640×480下的腸胃道圖片分別於Type 1降低69%所要表示的bit數、於Type 2降低60%所要表示的bit數、於Type 3降低54%所要表示的bit數、於Type 4降低41%所要表示的bit數、於Type 5降低47%所要表示的bit數。

編碼電路90係連接動態功率電路80，編碼電路90用以接收五種前文數值Type 1~Type 5，並將其進行哥倫布編碼而輸出位元串流，並透過無線傳輸單元400將位元串流以無線方式輸出，以利於判讀膠囊內視鏡的成果。

控制器100分別連接並控制動態功率電路300、行緩衝區30以及靜態隨機存取記憶體陣列300。

靜態隨機存取記憶體300係分別連接控制器100以及動態功率電路80，動態隨機存取記憶體300包括四個位元分割電路，如圖6所示，共有A SRAM、BSRAM、C SRAM、N SRAM，每一個位元分割電路係依據五種前文數值的其中之一而被控制器100控制而用以暫存至少一種前文數值或關閉部分位元分割電路的暫存功能。進一步而言，A SRAM、BSRAM、C SRAM、N SRAM分別代表14bit、6bit、8bit、6bit，前文數值的數量可能為五種型態，故將所需儲存的四個參數A、B、C與N儲存SRAM切割成兩個128字、兩個32字與一個64字的SRAM，並搭配13個D Flip-flop(DFF)完成數量的儲存，每一級SRAM以及DFF都將搭配一個clock-gating電路，使A SRAM、 BSRAM、C SRAM、N SRAM構成的SRAM Group能依操作的Type 1~Type 5不同時，硬體方面能關閉不須使用的SRAM Group，以達成動態功率調整的目的。

參閱前述內容以及圖7A及7B所示，為本發明一實施例之影像動態壓縮方法的流程示意圖。

開始使用本發明之影像動態壓縮系統時，置於膠囊內視鏡中的多數個鏡頭10開始擷取與人體消化道相關的多數個影像；此時，像素處理電路20解析多數個影像的多數個像素，並將多數個影像以部分像素所組成的第一方陣為單位進行分切處理，而輸出多數個分切畫面21(步驟S01)，即是，每一個分切畫面21均被分切為第一方陣的大小，接下來將以此為單位繼續進行影像處理；接著，梯度偵測電路40通過行緩衝器30而自像素處理電路20接收多數個分切畫面21，且將多數個分切畫面21中相鄰的至少七個分切畫面21進行二維方向的梯度計算而獲得垂直梯度分量以及平梯度分量；此時，灰階辨識電路通過行緩衝器30而自像素處理電路接收多數個分切畫面21，並對其中一個分切畫面21的部分像素進行灰階判斷，而輸出與灰階相關的最小可覺差值(步驟S02)；即是，最小可覺差值在其中一個分切畫面21以及其中一個影像中為非均一值，最小可覺差值會隨著畫面每一個分切畫面21中不同位置之部分像素的灰階差異而呈動態變化；繼而，預測電路60接收垂直梯度分量、水平梯度分量以及最小可覺差值，並進行下列步驟：預測電路60根據當垂直分量以及水平分量之較大者大於或等於四倍最小可覺差值時(步驟S03)，產生第一預測值(步驟S04)；接著，預測電路60根據當垂直分量以及水平分量中之較大者小於四倍之最小可覺差值，且垂直分量以及水平分量大於或等於最小可覺差值(步驟S05)時，產生第二預測值(步驟S06)；最後，預測電路60根據當垂直分量以及水平分量小於最小可覺差值(步驟S07)時，產生第三預測值(步驟S08)；此時，校正電路70對預測電路所產生之第一預測值、第二預測值以及第三預測值的其中之一加上校正值且與組成第一方陣的部分像素相減而獲得殘差值(步驟S09)；最後，動態功率電路80依據與灰階相關的最小可覺差值的大小，調整量化垂直分量以及水平分量的級距，使五個梯度量化單元產生彼此不同數量級距的五種前文數值Type 1~Type 5(步驟S10)，每一前文數值分別對應不同的電功率以及資料壓縮率，並透過編碼電路將五種前文數值進行哥倫布編碼而輸出位元串流(步驟S11)。

藉此，即是，本發明的像動態壓縮系統可依據不同灰階區域而具有動態的資料壓縮率調整，如依據灰階差異判斷對於人類視覺較不敏感的區域施以較高的資料壓縮率，而在人類視覺相對較敏感的區域施以較低的壓縮率以維持一定畫質，由此能夠在影響人眼可察覺畫質差異較少的情況下，獲得較高的資料壓縮率以及較低的資料傳輸量，故能夠達到於維持影像質量與降低功率消耗之間取得平衡之目的。

儘管已參考本申請的許多說明性實施例描述了實施方式，但應瞭解的是，本領域技術人員能夠想到多種其他改變及實施例，這些改變及實施例將落入本公開原理的精神與範圍內。尤其是，在本公開、圖式以及所附申請專利範圍的範圍內，對主題結合設置的組成部分及/或設置可作出各種變化與修飾。除對組成部分及/或設置做出的變化與修飾之外，可替代的用途對本領域技術人員而言將是顯而易見的。

Claims

一種影像動態壓縮系統，用於一膠囊內視鏡中，且包括：多數個鏡頭，係用以擷取多數個影像；一像素處理電路，係連接該多數個鏡頭，該像素處理電路解析該多數個影像的多數個像素，並將該多數個影像以部分該多數個像素所組成的一第一方陣為單位進行分切處理，而輸出多數個分切畫面；一梯度偵測電路，係連接至該像素處理電路，該梯度偵測電路自該像素處理電路接收該多數個分切畫面，且將該多數個分切畫面中相鄰的至少七個分切畫面進行二維方向的梯度計算而獲得一垂直梯度分量以及一水平梯度分量；一灰階辨識電路，係連接至該像素處理電路，該灰階辨識電路自該像素處理電路接收該多數個分切畫面，並對其中一該多數個分切畫面的部分該多數個像素進行灰階判斷，而輸出與灰階相關的一最小可覺差值；一預測電路，係分別連接至該梯度偵測電路以及該灰階辨識電路，該預測電路接收該垂直梯度分量、該水平梯度分量以及該最小可覺差值，該預測電路用以進行下列步驟：該預測電路根據當該垂直分量以及該水平分量中之較大者大於或等於四倍之該最小可覺差值時，產生一第一預測值；該預測電路根據當該垂直分量以及該水平分量中之較大者小於四倍之該最小可覺差值，且該垂直分量以及該水平分量中之較大者大於或等於該最小可覺差值時，產生一第二預測值；以及該預測電路根據當該垂直分量以及該水平分量中之較大者小於該最小可覺差值時，產生一第三預測值；一校正電路，係連接該預測電路且儲存一校正值，該校正電路用以對該預測電路所產生該第一預測值、該第二預測值以及該第三預測值之其中一者加上該校正值且與組成該第一方陣的部分多數個像素相減而獲得一殘差值；一動態功率電路，係分別連接該校正電路、該預測電路以及該梯度偵測電路，該動態功率電路包括有五個梯度量化單元，五個梯度量化單元用以分別於五種不同電功率下運作，該動態功率電路用以依據與灰階相關的該最小可覺差值的大小，調整量化該垂直分量以及該水平分量之其中至少一者的級距，使該五個梯度量化單元產生彼此不同數量級距的五種前文數值，每一該前文數值分別對應不同的電功率以及資料壓縮率；以及一編碼電路，係連接該動態功率電路，該編碼電路用以接收該五種前文數值，並將其進行哥倫布編碼而輸出一位元串流。
如申請專利範圍第1項所述的影像動態壓縮系統，其中，該第一方陣係為8x8個像素所組成的方陣。
如申請專利範圍第1項所述的影像動態壓縮系統，更包括一查找表單元，該查找表單元連接該灰度辨識電路，且儲存有與灰階相關的多數個查找表，該灰階辨識電路係透過該查找表單元的該多數個查找表而找出與灰階相關的該最小可覺差值。
如申請專利範圍第3項所述的影像動態壓縮系統，更包括一控制器、一行緩衝區以及一靜態隨機存取記憶體，其中，該控制器係分別連接並控制該動態功率電路、該行緩衝區以及該靜態隨機存取記憶體陣列；該行緩衝區係分別連接該像素處理電路、該控制器、該梯度偵測電路以及該查找表單元，用以接收該多數個分切畫面，並將該多數個分切畫面傳輸至該梯度偵測電路以及該灰度辨識電路；該靜態隨機存取記憶體係分別連接該控制器以及該動態功率電路，該動態隨機存取記憶體包括四個位元分割電路，每一該位元分割電路係依據五種該前文數值的其中之一而被該控制器控制而用以暫存至少一種該前文數值或關閉部分該位元分割電路的暫存功能。
如申請專利範圍第1項所述的影像動態壓縮系統，更包括一無線傳輸單元，該無線傳輸單元係連接該編碼電路，且用以將該位元串流以無線方式輸出。
一種影像動態壓縮方法，用於一膠囊內視鏡中，且包括下列步驟：接收多數個影像，並將該多數個影像以部分該多數個像素所組成的一第一方陣為單位進行分切處理，而輸出多數個分切畫面；將該多數個分切畫面中相鄰的至少七個分切畫面進行二維方向的梯度計算而獲得一垂直梯度分量以及一水平梯度分量；並且對其中一該多數個分切畫面的部分該多數個像素進行灰階判斷，而輸出與灰階相關的一最小可覺差值；根據當該垂直分量以及該水平分量中之較大者大於或等於四倍之該最小可覺差值時，產生一第一預測值；當該垂直分量以及該水平分量中之較大者小於四倍之該最小可覺差值，且該垂直分量以及該水平分量之其中至少一者大於或等於該最小可覺差值時產生一第二預測值；以及當該垂直分量以及該水平分量中之較大者小於該最小可覺差值時，產生一第三預測值；對該第一預測值、該第二預測值以及該第三預測值之其中一者加上一校正值且與組成該第一方陣的部分多數個像素相減而獲得一殘差值；依據與灰階相關的該最小可覺差值的大小，調整量化該垂直分量以及該水平分量之其中至少一者的級距，而產生彼此不同數量級距的五種前文數值，每一該前文數值分別對應不同的電功率以及資料壓縮率；以及接收該五種前文數值，並將其進行哥倫布編碼而輸出一位元串流。
如申請專利範圍第6項所述的影像動態壓縮方法，其中，其中，該第一方陣係為8x8個像素所組成的方陣。
如申請專利範圍第6項所述的影像動態壓縮方法，更包括一步驟：透過儲存有多數個查找表的一查找表單元以找出與灰階相關的該最小可覺差值。
如申請專利範圍第6項所述的影像動態壓縮方法，更包括一步驟：依據五種該前文數值的其中之一而暫存至少一種該前文數值或關閉部分暫存功能。
如申請專利範圍第6項所述的影像動態壓縮方法，更包括一步驟：將該位元串流以無線方式輸出。