專利名稱：動態(tài)差分編碼和解碼方法
技術領域：
本發(fā)明屬數(shù)字信息存儲技術領域。
本發(fā)明目的是提供一種動態(tài)差分編碼和解碼方法，它可應用于三維光子存儲器等利用頁面方式來進行存儲和讀取的存取裝置中，解決電荷耦合器件CCD接收圖像時有效信息難以對準的問題，實現(xiàn)自動捕捉有效信息，并能減少由于光斑不均勻性與其它大尺度噪音引起的誤碼，從而降低誤碼率。
本發(fā)明的技術構成在對有效信息進行編碼時，用相鄰定義塊(被作為一個整體考慮的一個或多個象素)的灰度變化來表示信息的有效位，前者亮于后者為0，后者亮于前者為1，或用相反的關系來確定一個有效的位；在對計算機文件的有效信息編碼后，對每頁的有效信息四周添加邊框，形成編碼圖，利用存儲裝置存儲到存儲介質(zhì)中；讀出時，利用CCD來接收存儲在存儲介質(zhì)中的編碼圖，調(diào)整成像的大小，使有效信息和邊框小于CCD的面積，在CCD接收面元上有效信息和邊框外留有大于或等于五個象素；解碼時首先對讀出圖進行邊框判斷，從四條邊由外向內(nèi)對每行/列的所有象素的灰度值求和，將最外兩行/列所有象素的灰度值之和的3～10倍作為閾值，這樣可以得到對應于邊框的四條邊的四個閾值。通過相鄰兩行/列灰度和的差值和預先設定的閾值相比較，由外向內(nèi)差值的絕對值大于閾值的第一行/列被認定為編碼時加入的邊框，即可以判定出邊框的四條邊判斷邊框的位置、邊框邊的寬度和高度，然后再去除邊框得到有效信息，并得到有效信息的寬度、高度和位置；根據(jù)相鄰兩個定義塊的灰度變化來確定信息的每一個有效位，最后將圖中的信息還原成計算機文件。
本發(fā)明實施的具體步驟在對計算機文件進行編碼的時候，在每頁的有效信息周圍加入邊框。邊框的邊的寬度/高度和定義塊的寬度/高度一樣或具有一定的已知關系。邊框的大小在編碼時設定，例如每行含有2M個定義塊，每列包含N個定義塊。并用相鄰定義塊的灰度變化來表示信息的有效位，即相鄰兩個定義塊前者亮于后者(亮暗)表示0，后者亮于前者(暗亮)表示1(或用相反的關系來表示有效位)，定義塊的數(shù)目是有效信息數(shù)目的兩倍。形成編碼圖后，可利用激光通過空間光調(diào)制器或通過其他存儲方法存儲在存儲介質(zhì)中。
讀出時，利用CCD來接收存儲在存儲介質(zhì)中的編碼圖。通過調(diào)整成像的大小，使有效信息和邊框小于CCD的面積，并使它們都能被CCD接收，在CCD接收面元上有效信息和邊框外留有大于或等于五個象素，以利用它們進行邊框識別。先進行邊框判斷，從四條邊由外向內(nèi)對每行(列)的所有象素的灰度值求和，將最外兩行(列)所有象素的灰度值之和的3～10倍作為閾值，這樣可以得到四個閾值(對應于邊框的四條邊)。通過相鄰兩行(列)灰度和的差值和預先設定的閾值相比較，由外向內(nèi)差值的絕對值大于閾值的第一行(列)被認定為編碼時加入的邊框，即可以判定出邊框的四條邊。根據(jù)預先約定的內(nèi)部定義塊的個數(shù)將邊框去除，從而得到了有效的信息。
其次，對有效信息用相鄰定義塊之間灰度變化來表示一個位，根據(jù)當前定義塊的灰度與前一個灰度的比較，判斷該位是0或1(如“a”的ASCII碼的十六進制表示為61，編碼后的表示見

圖1。該圖中亮暗表示0，暗亮表示1)。在編碼圖的有效信息中，前12bytes為文件名信息(如果采用長文件名，則可選用約定的相應長度來表示文件名)，接著的2bytes為文件長度信息(也可采用更長的約定長度來表示)，然后是文件的內(nèi)容。編碼后每幅圖象包含的有效信息為MN個有效位，如果文件的內(nèi)容加上前面的文件名信息和文件長度信息大于MN bits，可以用多個編碼圖來存儲該文件。如果小于或等于MN bits，則可用一幅編碼圖來表示，在小于時可以在文件內(nèi)容后加入無用信息。在解碼時會根據(jù)前面得到的文件長度判斷此文件由幾幅圖組成，以及文件實際有效內(nèi)容的長度。最后將再現(xiàn)圖中的信息還原成計算機文件，而忽略掉無用信息。如果出現(xiàn)相鄰定義塊灰度值相等，則該有效位讀出失敗，可利用CCD重新讀取這兩個定義塊，并進行判別；或認定該有效位錯誤，將該有效位表示為1(或0)，并標記此有效位存在讀出問題。
本發(fā)明結合附圖詳細描述如下圖1是61(十六進制)的有效信息編碼圖；圖2是文件“2.txt”的二進制表示；圖3是文件“2.txt”的編碼圖；圖4是從記錄介質(zhì)再現(xiàn)出的圖；圖5是去除邊框后的有效信息圖。
如圖所示，對文件“2.txt”進行編碼，該文件的內(nèi)容為abcdfghijkabcdfghijkabcdfghijk編碼圖中的有效信息包含如下信息；前12bytes為文件名信息，接著的2bytes為文件長度信息，然后為文件的內(nèi)容。圖2為其二進制表示，按照暗亮為0、亮暗為1進一步編碼為圖像，并加上邊框，編碼后的圖見圖3(編碼圖每行的有效位為16bits，則有效信息每行的定義塊為32個。前6行為文件名，第7行為文件長度，然后為文件內(nèi)容)。定義塊為6×6個象素構成的正方形，邊框邊的寬度/高度和定義塊的寬度/高度一樣。編碼后的圖象由計算機輸出到空間光調(diào)制器上，并通過全息的方式或其它方式存儲在記錄介質(zhì)中，試驗是利用全息方法記錄在雙摻鈮酸鋰晶體中。
圖4為從記錄介質(zhì)中再現(xiàn)出的圖(在我們實際存儲的偏振配置下，再現(xiàn)圖的有效位的表示和存儲時的正好相反，因此在這里我們約定編碼時相鄰定義塊的暗亮表示0、亮暗表示1，而再現(xiàn)后圖中暗亮表示1、亮暗表示0，原來在有效信息周圍的暗邊框也成了亮邊框)，可以看到原來編碼的信息被全部接收，并在四周留有足夠的空余象素。
從左到右對每列的所有象素的灰度值求和，將最左兩列所有象素的灰度值之和的6倍作為閾值，并通過相鄰兩列灰度和的差值和預先設定的閾值相比較，從左到右差值的絕對值大于閾值的第一列被認定為編碼時加入的左邊框；相類似從右到左，從上到下及從下到上即可以判定出邊框的四條邊。根據(jù)預先約定的內(nèi)部有效信息為16位，兩個相鄰的定義塊代表一個有效位，再加上邊框，每行有34個定義塊，從而根據(jù)上面判斷出的左邊框和右邊框的位置得到每個定義塊的實際寬度，即可以將列邊框去掉。與此類似，我們對每列內(nèi)的定義塊數(shù)目也有預先的約定，列內(nèi)有效信息加上邊框共有24個定義塊。從而根據(jù)上面判斷出的上邊框和下邊框的位置得到每個定義塊的實際高度，即可以將行邊框去除，圖5為定位并去除邊框后的有效信息。
在邊框判斷的同時也得到了定義塊的大小，可以知道每個定義塊所含的象素數(shù)及其內(nèi)所有象素的灰度和。根據(jù)相鄰兩個定義塊之間的亮暗關系(暗亮表示1、亮暗表示0)從而得到了每個有效位的信息。從前六行中我們得到了該圖象的文件名，從第七行我們得到了該文件的長度，以備對其后(第七行以后)的實際有效內(nèi)容進行解碼還原，該文件的有效內(nèi)容正好和編碼圖的大小一致。最后將文件按解碼得到的文件名和文件內(nèi)容存回計算機，完成解碼過程。
本發(fā)明可應用于三維光子存儲器等利用頁面方式來進行存儲和讀取的存取裝置中，它的突出效果1、實現(xiàn)了圖象有效信息的自動定位，解決電荷耦合器件CCD接收圖像時有效信息難以自動確定的問題；2、減少由于光斑不均勻性與其它大尺度噪音引起的誤碼，編碼前原始誤碼率大于10-2，編碼后誤碼率低于10-6。
權利要求
1.一種動態(tài)差分編碼和解碼方法，其特征在于它包括下述步驟(1)在對有效信息進行編碼時，用相鄰定義塊的灰度變化，前者亮于后者為0，后者亮于前者為1，或用相反的關系來確定一個有效的位；(2)在對計算機文件的有效信息編碼后，對每頁的有效信息四周添加邊框，形成編碼圖，利用存儲裝置存儲到存儲介質(zhì)中；(3)讀出時，利用CCD來接收存儲在存儲介質(zhì)中的編碼圖，調(diào)整成像的大小，使有效信息和邊框小于CCD的面積，在CCD接收面元上有效信息和邊框外留有大于或等于五個象素；(4)解碼時首先對讀出圖進行邊框判斷，從四條邊由外向內(nèi)對每行/列的所有象素的灰度值求和，將最外兩行/列所有象素的灰度值之和的3～10倍作為閾值，這樣可以得到對應于邊框的四條邊的四個閾值。通過相鄰兩行/列灰度和的差值和預先設定的閾值相比較，由外向內(nèi)差值的絕對值大于閾值的第一行/列被認定為編碼時加入的邊框，即可以判定出邊框的四條邊，判斷邊框的位置、邊框邊的寬度和高度，然后再去除邊框得到有效信息，并得到有效信息的寬度、高度和位置；(5)根據(jù)相鄰兩個定義塊的灰度變化來確定信息的每一個有效位，最后將圖中的信息還原成計算機文件。
2.按照權利要求1所說的動態(tài)差分編碼和解碼方法，其特征在于其中有效信息的內(nèi)容是文件名、文件長度或/和文件內(nèi)容。
3.按照權利要求1所說的動態(tài)差分編碼和解碼方法，其特征在于所說的定義塊的數(shù)目是有效信息的有效位數(shù)目的兩倍。
4.按照權利要求1所說的動態(tài)差分編碼和解碼方法，其特征在于所說的邊框的邊的寬度/高度與定義塊的寬度/高度有一個對應關系。
5.按照權利要求1或4所說的動態(tài)差分編碼和解碼方法，其特征在于所說的邊框的邊的寬度/高度與定義塊的寬度/高度相等。
全文摘要
本發(fā)明屬數(shù)字信息存儲技術領域。動態(tài)差分編碼和解碼方法,利用邊框定位編碼圖中的有效信息,把作為一個整體來考慮的一個或多個象素稱為定義塊,利用相鄰定義塊之間的灰度關系進行位的判斷。編碼圖中有效信息的內(nèi)容包括:文件名、文件長度或/和文件內(nèi)容。解決了由CCD接收中有效信息的定位問題和光斑不均勻及其它噪音引起的誤碼率升高的問題,使得誤碼率低于10
文檔編號G06T9/00GK1278089SQ0012109
公開日2000年12月27日 申請日期2000年7月20日 優(yōu)先權日2000年7月20日
發(fā)明者張心正, 黃暉, 許京軍, 唐柏權, 吳強, 喬海軍, 張光寅 申請人:南開大學