專利名稱：圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置和圖像數(shù)據(jù)壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于壓縮圖像數(shù)據(jù)的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置及圖像數(shù)據(jù)壓縮方法。
背景技術(shù)：
如數(shù)碼相機(jī)那樣，將通過攝影所得到的信號作為圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)字化并壓縮而記錄到半導(dǎo)體存儲器中的裝置已被商品化。
從細(xì)致的紋理多的即亮度信號的邊緣部多的靜態(tài)圖像到紋理少的即亮度信號的邊緣部少的靜態(tài)圖像等各種各樣的圖像得到圖像數(shù)據(jù)。這些各種各樣的圖像數(shù)據(jù)可以用同一壓縮比率壓縮而后作為圖像文件記錄到具有閃速存儲器、非易失性存儲器的半導(dǎo)體存儲卡等記錄媒體中。圖像文件的文件大小未必是一定的，邊緣部越多的圖像，其圖像文件的文件大小就越大。因此，在記錄媒體上就混合存在各種各樣的文件大小不同的圖像文件。
這樣，在混合存在各種各樣的文件大小不同的圖像文件時，不僅指定容量的記錄媒體所能記錄的靜態(tài)圖像的張數(shù)有偏差，而且也不能高精度地進(jìn)行剩余多少張可拍攝的圖像等的文件管理(也不能高精度地進(jìn)行可拍攝的圖像的剩余張數(shù)等的文件管理)。
作為簡化文件管理的方法，最好是預(yù)先固定1張靜態(tài)圖像用的文件大小。特開平10-66004號公報公開了將文件大小固定化這樣的以往的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置。
圖5是該先有的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置的框圖。圖像壓縮單元51執(zhí)行對在所輸入的原靜態(tài)圖像的特定的位置設(shè)定的采樣區(qū)域的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮的第1圖像壓縮動作和對畫面整體的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮的第2圖像壓縮動作。文件大小評價單元52根據(jù)圖像壓縮單元51執(zhí)行第1圖像壓縮動作所得到的第1圖像文件的文件大小來計算評價值。壓縮率決定單元53根據(jù)該評價值決定圖像壓縮單元51執(zhí)行第2圖像壓縮動作時的壓縮率。存儲單元54由暫時存儲所輸入的原靜態(tài)圖像的圖像數(shù)據(jù)的第1存儲器54A和存儲通過第2圖像壓縮動作而得到的第2圖像文件的第2存儲器54B構(gòu)成。存儲卡等存儲媒體55存儲通過第2圖像壓縮動作而得到的第2圖像文件。
圖6表示以往的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置中的預(yù)測文件大小的預(yù)測程序的流程圖。采樣出由所輸入的圖像數(shù)據(jù)區(qū)域內(nèi)的指定的4像素構(gòu)成的1塊(ブロツク)的圖像數(shù)據(jù)(步驟S60)，生成4像素的圖像數(shù)據(jù)的亮度數(shù)據(jù)(步驟S61)。對所生成的亮度數(shù)據(jù)施以離散余弦變換(DCT)處理(步驟S62)。然后初始化霍夫曼表(步驟S63)，將壓縮率(Q因子)設(shè)定為95(步驟S64)。將施以DCT處理后的亮度數(shù)據(jù)量化處理(步驟S65)，然后進(jìn)行霍夫曼編碼(步驟S66)。判斷步驟S60～S66的處理是否已對指定數(shù)(例如70)的塊施以處理(步驟S67)，如果還未完成，則再次進(jìn)行步驟S60～S66的處理。若在步驟S67中上述處理已結(jié)束，則計算出評價值H(步驟S68)，然后計算對所輸入的圖像的圖像數(shù)據(jù)整體進(jìn)行壓縮時的Q因子(步驟S69)。
即，圖像壓縮單元51作為第1壓縮動作對第1存儲器54A中存儲的圖像數(shù)據(jù)中的一部分?jǐn)?shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，并將其結(jié)果所得到的壓縮后的數(shù)據(jù)存儲到第2存儲器54B中。在第1壓縮動作中，在圖6所示的步驟S60中，圖像壓縮單元51對分別由4像素的圖像數(shù)據(jù)構(gòu)成的70個塊的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮。這時的壓縮率即第1Q因子被固定為在步驟S64中所設(shè)定的95。
在以上的動作之后，文件大小評價單元52根據(jù)所計算出的平價值H預(yù)測壓縮后的圖像數(shù)據(jù)整體的大小，壓縮率決定單元53決定用于第2壓縮動作的壓縮率、即笫2Q因子。接著圖像壓縮單元51按第2Q因子對第1存儲器中存儲的圖像數(shù)據(jù)整體進(jìn)行壓縮以執(zhí)行第2壓縮動作，并將其結(jié)果所得到的壓縮數(shù)據(jù)存儲到第2存儲器54B中，同時根據(jù)需要將壓縮數(shù)據(jù)記錄到存儲卡等存儲媒體55上。

發(fā)明內(nèi)容
這樣，就根據(jù)笫1壓縮動作后的大小，利用面積比來預(yù)測與圖像數(shù)據(jù)整體相對應(yīng)的大小。在該預(yù)測中，由于原圖像的內(nèi)容、即紋理的不同，實際上與Q因子的增減相對的壓縮后的大小的變化的傾斜度不同，利用面積比的預(yù)測的結(jié)果有可能與實際的數(shù)據(jù)大小偏差很大。這時，就必須進(jìn)一步執(zhí)行壓縮圖像數(shù)據(jù)的第3壓縮動作。此外，在第1壓縮動作中所選擇的塊不一定表示畫面整體的平均的亮度。不論哪種情況都需要進(jìn)行3次壓縮動作，因此，在將1張圖像數(shù)據(jù)記錄到記錄媒體55中之前的處理時間變長，電力消耗增大。
本發(fā)明的圖像壓縮裝置具有以第1和第2壓縮率對所輸入的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮、并輸出第1和第2壓縮數(shù)據(jù)的圖像壓縮單元；存儲有分別與多個數(shù)據(jù)大小相對應(yīng)且分別表示與壓縮率相對的數(shù)據(jù)大小的變化的多個近似式的近似式表、并從上述多個近似式中選擇與上述多個數(shù)據(jù)大小中最接近于上述圖像壓縮單元的上述第1壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小的第1數(shù)據(jù)大小相對應(yīng)的近似式的近似式選擇單元；以及根據(jù)上述選擇的近似式?jīng)Q定上述第2壓縮率的壓縮率決定單元。
該圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置最大通過2次壓縮動作就可以得到所希望的大小的壓縮的圖像數(shù)據(jù)。


圖1是本發(fā)明實施例的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置的框圖。
圖2是實施例的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置中的圖像壓縮程序處理的流程圖。
圖3表示與實施例的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置的Q因子相對的壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小的近似值。
圖4表示實施例的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置中的近似式表。
圖5是以往的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置的框圖。
圖6是以往的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置的文件大小的預(yù)測程序的流程圖。
具體實施例方式
圖1是本發(fā)明實施例的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置的框圖。所輸入的原靜態(tài)圖像數(shù)據(jù)被存儲到存儲單元4的第1存儲器4A中。圖像壓縮單元1對存儲在第1存儲器4A中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，并將該壓縮后的數(shù)據(jù)存儲到第2存儲器4B中，同時記錄到存儲媒體5上。近似式選擇單元2將由圖像壓縮單元1壓縮的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小與預(yù)先存儲在近似式表中的多個表大小進(jìn)行比較，選擇構(gòu)成所希望的表大小的近似式。壓縮率決定單元3根據(jù)所選擇的近似式計算出可以得到所期望的壓縮后的大小的Q因子X。存儲單元4和存儲媒體5與圖5所示的以往的存儲單元54和存儲媒體55相同。
圖2是實施例的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置的圖像壓縮程序的流程圖。作為第1壓縮動作，對存儲在第1存儲器4A中的圖像數(shù)據(jù)以固定的例如95的Q因子(壓縮率)進(jìn)行壓縮(步驟S20)。對壓縮后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行量化處理(步驟S21)，并進(jìn)行霍夫曼編碼(步驟S22)。如果該壓縮后的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小為目標(biāo)數(shù)據(jù)大小，則將該壓縮后的圖像數(shù)據(jù)記錄到記錄媒體中(步驟S29)。如果壓縮后的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小不是目標(biāo)數(shù)據(jù)大小，則變數(shù)i就設(shè)定為0，且變數(shù)X設(shè)定為96(步驟S24)，并從近似式表中選擇與變數(shù)i+1對應(yīng)的近似式(步驟S25)。然后，判斷存儲在近似式表中的表大小是否與壓縮后的數(shù)據(jù)大小基本相等(步驟S26)。如果表大小與壓縮后的數(shù)據(jù)大小不相等，則使變數(shù)i增加(加1)，進(jìn)行步驟S25。在此，在圖2中，是從表大小較小的一方開始探索近似式的，但也可以從表大小較大的一方開始探索近似式。另外，所選擇的近似式，可以在表大小在壓縮后的數(shù)據(jù)大小以下的近似式中選擇最大的。如果表大小與壓縮后的數(shù)據(jù)大小基本相等，則根據(jù)數(shù)學(xué)式計算出與變數(shù)(X-1)相對應(yīng)的近似大小(步驟S27)，并判斷近似大小是否小于或等于目標(biāo)數(shù)據(jù)大小(步驟S28)。如果近似大小小于或等于目標(biāo)數(shù)據(jù)大小，則將壓縮率Q賦值為Q＝X-1，進(jìn)行步驟S21，如果近似大小超過了目標(biāo)數(shù)據(jù)大小，則變數(shù)X就減小(減1)(步驟S30)，進(jìn)行步驟S27。
下面，對實施例的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置和圖像數(shù)據(jù)壓縮方法的具體的動作進(jìn)行說明。
首先，說明笫1壓縮率(Q＝95)的第1壓縮動作。用相機(jī)拍攝而得到的圖像數(shù)據(jù)或從視頻等機(jī)器輸入的圖像數(shù)據(jù)被存儲到存儲單元4的第1存儲器4A中。圖像壓縮單元1以固定的例如95的壓縮率、即Q因子對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮(圖2的步驟S20)。作為壓縮動作，圖像壓縮單元進(jìn)行圖2的步驟S20～S22所示的例如量化及霍夫曼編碼處理。
其次，圖像壓縮單元1將壓縮后的圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小與目標(biāo)大小進(jìn)行比較(圖2的步驟S23)，如果壓縮后的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小相對于目標(biāo)大小在例如±20％以內(nèi)，則將壓縮后的圖像數(shù)據(jù)記錄到存儲媒體5上(圖2的步驟S29)。
在圖2的步驟S23中壓縮后的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小相對于目標(biāo)大小有例如±20％或以上的差時，近似式選擇單元2先將壓縮后的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小與近似式表中預(yù)先存儲的多個表大小進(jìn)行比較，選擇與最接近的表大小相對應(yīng)的近似式。如圖4所示，近似式表存儲有與i+1相對應(yīng)的數(shù)據(jù)，表大小近似于例如Q因子值為95時的數(shù)據(jù)大小。常數(shù)a～e是將例如圖4所示的4次多項式(aX4-bX3+cX2+dX+e)作為基本近似式的近似式的系數(shù)。
圖3表示近似于與Q因子1～95相對的壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小的多個曲線。根據(jù)這些曲線提取近似式表中所存儲的多個常數(shù)a～e。多個曲線近似對具有紋理等的各種各樣的性質(zhì)的圖像進(jìn)行壓縮而得到的數(shù)據(jù)的大小，并將對每一個這種曲線求得的用于表示4次近似式的常數(shù)存儲到近似式表中。另外，最好考慮在微處理器等中的運算，將指定值與這些常數(shù)相乘以進(jìn)行取整數(shù)的數(shù)值化處理。這時，在計算近似大小時，用上述指定值除所求的近似大小，從而求出實際的近似大小。
近似式表具體按以下方式使用。首先，當(dāng)以Q因子值95壓縮后的圖像數(shù)據(jù)(壓縮數(shù)據(jù))的數(shù)據(jù)大小為例如150000字節(jié)時，近似式選擇單元2就選擇與該大小最接近的145435即從圖4的從上數(shù)第8行(i+1＝8)的表大小(圖2的步驟S25、S26)。
其次，若將作為目標(biāo)的壓縮數(shù)據(jù)的大小設(shè)為例如40000字節(jié)，則壓縮率決定單元3就使用所選擇的表大小、145435那一行的常數(shù)(a＝27、b＝2769、c＝40748、d＝832、e＝6543)，從Q因子值X＝94開始逐次減1(即X-1)(圖2的步驟S30)，并同時反復(fù)進(jìn)行近似大小的計算直至近似大小≤40000為止(圖2的步驟S27、S28)。
下面，說明第2壓縮動作。上述結(jié)果，計算出了近似大小小于或等于40000字節(jié)的Q因子值50。圖像壓縮單元1以Q因子值50對存儲在第1存儲器4A中的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮(圖2的步驟S31)。壓縮后的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小收斂在目標(biāo)大小40000字節(jié)的±20％的范圍內(nèi)(圖2的步驟S23)，因此，圖像壓縮單元1將壓縮后的圖像數(shù)據(jù)記錄到存儲媒體5上(步驟S29)。
另外，為了使壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小可根據(jù)Q因子變化，通常所知道的方法是將Q因子與在圖2的步驟S21的量化處理中所使用的量化表相乘。也可以將對計算出的Q因子乘以一定的系數(shù)而得到的值與量化表相乘。另外，乘以Q因子后的量化表每當(dāng)進(jìn)行壓縮動作時都被初始化為缺省值。
在本實施例中，將目標(biāo)大小與近似大小進(jìn)行比較。在將縮略圖(サムネイル)等附加數(shù)據(jù)附加到圖像數(shù)據(jù)中的情況下，可以對從目標(biāo)大小中預(yù)先減去附加數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小而得到的臨時的目標(biāo)大小進(jìn)行同樣的處理，并將圖像數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小集中在所希望的目標(biāo)大小內(nèi)。
在本實施例中，將第1壓縮動作時的Q因子的初始值設(shè)定得較大，能夠獲得相對于目標(biāo)大小充分大的數(shù)據(jù)大小的壓縮數(shù)據(jù)。為了使壓縮處理時間進(jìn)一步高速化，可以減小Q因子的初始值以得到比目標(biāo)大小充分小的數(shù)據(jù)大小的壓縮數(shù)據(jù)。這時，近似式表中預(yù)先存儲的表大小與該小的Q因子相對應(yīng)。另外，近似式選擇單元2也可以具有分別與大的Q因子和小的Q因子相對應(yīng)的2個近似式表。不論在哪種情況下，在根據(jù)所選擇的近似式求出的各近似大小中都必須包含小于或等于目標(biāo)大小的值。
另外，在本實施例中，在圖2的步驟S27、S28中，將Q因子(X)逐次減1，并同時求取近似大小。近似式選擇單元2將Q因子X在94之后設(shè)定為46，如果壓縮后的數(shù)據(jù)的大小超過目標(biāo)大小，則將Q因子X進(jìn)一步設(shè)定為其一半的23，如果小于目標(biāo)大小，則將Q因子X設(shè)定為69，即可以逐漸縮小Q因子的范圍。
另外，在本實施例中，基本近似式為4次多項式，但這也可以是其他次數(shù)的多項式，甚至包含對數(shù)函數(shù)、指數(shù)函數(shù)等的公式。另外，近似式表存儲有基本近似式之常數(shù)，但也可以對每一表存儲近似式之該值。
另外，在本實施例中，將近似式表的近似式的數(shù)設(shè)定為16，但是，也可以有其他數(shù)的近似式。
另外，本實施例的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置和圖像數(shù)據(jù)壓縮方法既可以用硬件構(gòu)成，也可以用軟件構(gòu)成。用軟件構(gòu)成時，可以通過將其記錄到存儲媒體上的計算機(jī)等機(jī)器實現(xiàn)實施例的圖像壓縮裝置。
另外，圖像壓縮單元1可以以第1壓縮率僅對暫時存儲在第1存儲器中的圖像數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行壓縮。這時，可以根據(jù)例如面積比而得到圖像數(shù)據(jù)整體的壓縮后的數(shù)據(jù)大小。由此，便可縮短計算第2壓縮率的時間。另外，圖像壓縮單元1也可以以第1壓縮率對暫時存儲在第1存儲器中的圖像數(shù)據(jù)的多個部分進(jìn)行壓縮。
另外，第1壓縮率可以是使壓縮數(shù)據(jù)比目標(biāo)數(shù)據(jù)大小大、或小的壓縮率。
如上所述，按照實施例的圖像壓縮裝置和方法，將用于計算出與各種各樣的畫質(zhì)的圖像數(shù)據(jù)相對應(yīng)的近似式的常數(shù)預(yù)先存儲在近似式表中，決定構(gòu)成目標(biāo)大小的壓縮率以得到壓縮數(shù)據(jù)。因此，可以通過最多2次壓縮動作而高精度地使壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小小于目標(biāo)大小。
權(quán)利要求
1.一種圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置，其具備以第1和第2壓縮率對所輸入的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮，并分別輸出第1和第2壓縮數(shù)據(jù)的圖像壓縮單元；具有存儲分別與多個數(shù)據(jù)大小相對應(yīng)且表示與壓縮率相對的數(shù)據(jù)大小的變化的多個近似式的近似式表、并從上述多個近似式中選擇與上述多個數(shù)據(jù)大小中最接近于上述第1壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小的第1數(shù)據(jù)大小相對應(yīng)的近似式的近似式選擇單元；以及根據(jù)上述選擇的近似式?jīng)Q定上述第2壓縮率的壓縮率決定單元。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置，其中上述多個近似式是多次多項式。
3.如權(quán)利要求2所述的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置，其中上述近似式表存儲上述多項式的系數(shù)。
4.如權(quán)利要求1所述的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置，其中上述多個數(shù)據(jù)大小中的至少1個小于或等于設(shè)為目標(biāo)的數(shù)據(jù)大小。
5.如權(quán)利要求1所述的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置，其中進(jìn)一步具有存儲上述輸入的圖像數(shù)據(jù)的存儲器，上述圖像壓縮單元以上述第1壓縮率僅對存儲在上述存儲器中的圖像數(shù)據(jù)之中的一部分進(jìn)行壓縮，輸出上述第1壓縮數(shù)據(jù)。
6.如權(quán)利要求5所述的圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置，其中存儲在上述存儲器中的圖像數(shù)據(jù)之中的上述一部分包含上述圖像數(shù)據(jù)的多個部分。
7.一種圖像數(shù)據(jù)壓縮方法，其包括以第1壓縮率對圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮以得到壓縮數(shù)據(jù)的步驟；從分別與多個數(shù)據(jù)大小相對應(yīng)的多個近似式中、選擇與上述多個數(shù)據(jù)大小中最接近于上述壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小的第1數(shù)據(jù)大小相對應(yīng)的第1近似式的步驟；根據(jù)上述第1近似式?jīng)Q定第2壓縮率的步驟；和以上述第2壓縮率對上述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮的步驟。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中上述多個近似式是多次多項式。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中上述多個數(shù)據(jù)大小中的至少1個小于或等于設(shè)為目標(biāo)的數(shù)據(jù)大小。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中取得上述壓縮數(shù)據(jù)的步驟包含以上述第1壓縮率僅對上述圖像數(shù)據(jù)的一部分進(jìn)行壓縮的步驟。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中上述圖像數(shù)據(jù)的上述一部分包含上述圖像數(shù)據(jù)的多個部分。
全文摘要
一種圖像壓縮裝置，具備以第1和第2壓縮率對所輸入的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行壓縮并輸出第1和第2壓縮數(shù)據(jù)的圖像壓縮單元；具有存儲有分別與多個數(shù)據(jù)大小相對應(yīng)且表示與壓縮率相對的數(shù)據(jù)大小的變化的多個近似式的近似式表、并從上述多個近似式中選擇與上述多個數(shù)據(jù)大小中最接近于上述第1壓縮數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)大小的第1數(shù)據(jù)大小相對應(yīng)的近似式的近似式選擇單元；和根據(jù)上述選擇的近似式?jīng)Q定上述第2壓縮率的壓縮率決定單元。該圖像數(shù)據(jù)壓縮裝置通過最多2次壓縮動作即可獲得所希望的大小的壓縮的圖像數(shù)據(jù)。
文檔編號H04N7/26GK1503560SQ20031011545
公開日2004年6月9日 申請日期2003年11月25日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月26日
發(fā)明者
中正彥, 畠中正彥, 善家久祥, 祥, 宮地秀輔, 輔 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社