專利名稱：用于高速壓縮圖像信息的方法和利用所述方法傳遞實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)圖像的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及高速壓縮圖像信息的方法和利用所述方法傳遞實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)圖像使得能夠產(chǎn)生動(dòng)態(tài)壓縮并進(jìn)行傳遞的方法。
一組被稱為“空間填充曲線”的例子是由D.希爾伯特在1891年提出的希爾伯特曲線，使用掃描與其類似的兩維Peano曲線用來(lái)壓縮圖像信息的方法也已經(jīng)被提出了(見(jiàn)JP-B-7-22345)。


圖1表示常規(guī)的兩維希爾伯特曲線的例子，其中圖1(a)表示2×2個(gè)像素的情況；圖1(b)表示4×4個(gè)像素的情況；圖1(c)表示8×8個(gè)像素的情況。
這種曲線近來(lái)應(yīng)用于各種研究，包括光譜圖像的分類，數(shù)據(jù)庫(kù)信息檢索，圖像壓縮，計(jì)算機(jī)全息圖等，這是因?yàn)?，它們具有高的鄰近保持性能。在這種應(yīng)用中，希爾伯特曲線被用于處理在兩維和三維空間中分布的數(shù)據(jù)。一般地說(shuō)，在N維空間(N=2,3,…)中的網(wǎng)格點(diǎn)和一維點(diǎn)之間建立一對(duì)一的操作被稱為“掃描”，并且沿著希爾伯特曲線的掃描被稱為“希爾伯特掃描”。
關(guān)于和用于壓縮圖像信息有關(guān)的方法的現(xiàn)有技術(shù)的文章包括(1) T.Agui,T.Nagae and M.Nakajima,"Generalized PeanoScans for Arbitrary-sized Arrays",ITEJ Technical Report Vol.14,No.37,pp.25-30,July 1990(2)Y.Bandoh and S.Kamata,"A Method of computing aPseudo-Hilbert Scan Filling in a Rectangular parallelepipedRegion",IEICE Transactions (D-II),Vol.J80-D-II,No.10,pp.2864-2867,October,1997
(3)S.Kamata,A.Perez,E.Kawaguchi,"A Method ofComputing Hilbertcurves in Two-and Three-Dimensional Spaces",IEICE Transaction (D-II),Vol.J74-D-II,No.9,pp.1217-1226,September 1991.
(4)X.Liu,G.F.Schrack,"An Algorithm for Encoding andDecoding the 3-D Hilbert Order",IEEE Trans.Image Processing,IP-6,No.9,pp.1333-1337,September 1997不過(guò)，使用希爾伯特掃描存在的問(wèn)題是，其應(yīng)用范圍被局限于在N維空間中滿足 (m是自然數(shù))的區(qū)域。
相反，垂直的希爾伯特掃描通?？梢詰?yīng)用于正象，其中要掃描一些矩形。在這種環(huán)境下，隨著兩維的希爾伯特掃描的普遍化，提出了用于矩形的平行六面體區(qū)域的掃描方法(見(jiàn)上述的現(xiàn)有技術(shù)的文章(1)和(2))。按照現(xiàn)有技術(shù)的文章(1)的方法，仍然具有和計(jì)算時(shí)間有關(guān)并基于硬件實(shí)現(xiàn)的問(wèn)題，因?yàn)樗且环N基于遞歸處理的方法。
相反，按照由本發(fā)明人提出的現(xiàn)有技術(shù)的文章(2)的方法是一種高速掃描方法，其是不包括遞歸處理的關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)中的文章(3)的一種擴(kuò)展形式。按照關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的文章(2)和(3)，預(yù)先在表中形成用于產(chǎn)生希爾伯特曲線的規(guī)則，其被相繼地參考，從而消除遞歸。
這種推廣的希爾伯特掃描一直沒(méi)有考慮三維應(yīng)用，這是因?yàn)槠渖婕皬?fù)雜的計(jì)算。按照關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的文章(1)的方法是一種推廣的兩維希爾伯特掃描，沒(méi)有描述用于三維應(yīng)用的專門的方法。按照關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的文章(4)的方法，仍然是一種在一個(gè)立體區(qū)域(2m×2m×2m)中的計(jì)算方法，沒(méi)有提及關(guān)于矩形的平行六面體的情況。因此，希爾伯特掃描對(duì)于三維空間的應(yīng)用一直受到嚴(yán)格的限制。
不過(guò)，根據(jù)按照關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的文章(2)，在三維空間中的推廣的希爾伯特掃描可以用和兩維空間中的方式類似的方式進(jìn)行。
在上述的環(huán)境下，本發(fā)明的目的在于提供一種用于高速壓縮圖像信息的方法和用于壓縮圖像信息的系統(tǒng)，其中作為三維希爾伯特掃描的擴(kuò)展，在矩形平行六面體區(qū)域上進(jìn)行掃描(不局限于三維的希爾伯特掃描)，從而改進(jìn)輸出量和降低成本。利用希爾伯特曲線掃描矩形平行六面體區(qū)域被稱為“準(zhǔn)希爾伯特掃描”。
在常規(guī)的用于傳遞和分配運(yùn)動(dòng)圖像的系統(tǒng)中，在分配服務(wù)器預(yù)先被壓縮的運(yùn)動(dòng)圖像利用在服務(wù)器確定的質(zhì)量和速度被傳輸。
圖2表示在這種常規(guī)的系統(tǒng)中的處理流程的一個(gè)例子，其中來(lái)自電視攝像機(jī)的圖像信號(hào)借助于視頻捕捉被裝入計(jì)算機(jī)中，并對(duì)裝入的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行圖像壓縮，以便傳輸圖像數(shù)據(jù)。在接收端的個(gè)人計(jì)算機(jī)對(duì)壓縮的圖像解壓，以便在每次刷新時(shí)顯示圖像。
不過(guò)，常規(guī)的方法具有以下問(wèn)題。
(1)在例如電視會(huì)議的系統(tǒng)中，因?yàn)轭A(yù)先給定每單位時(shí)間的圖像數(shù)而使圖像質(zhì)量必然減少。在具有高的圖像質(zhì)量的分配系統(tǒng)中，因?yàn)閳D像在分配終端被預(yù)先壓縮之后再進(jìn)行傳輸，將要被傳遞的圖像數(shù)據(jù)表示過(guò)去的情況，因此喪失了實(shí)時(shí)性質(zhì)。
(2)常規(guī)的軟件壓縮技術(shù)不能足夠快地進(jìn)行實(shí)時(shí)圖像壓縮。
(3)根據(jù)硬件進(jìn)行的圖像壓縮成本高，因?yàn)檫@需要專用設(shè)備。
(4)因?yàn)闆](méi)有考慮客戶終端的性能和網(wǎng)絡(luò)條件，所以不能發(fā)送滿足客戶要求的最佳的運(yùn)動(dòng)圖像。
造成這種情況的一個(gè)原因是，在常規(guī)的壓縮和解壓技術(shù)中，和壓縮速度相比，向來(lái)優(yōu)先考慮壓縮比和圖像質(zhì)量，因?yàn)槠渲荚诒３趾驮佻F(xiàn)，例如在DVD的情況下。這使得壓縮速度降低，因而需要以最大的速度發(fā)送。因此，當(dāng)例如在電視會(huì)議系統(tǒng)中實(shí)時(shí)地傳輸運(yùn)動(dòng)圖像時(shí)，往往犧牲圖像質(zhì)量而滿足速度要求。
因此，本發(fā)明的第二個(gè)目的在于通過(guò)壓縮和傳輸實(shí)時(shí)地裝入的數(shù)據(jù)實(shí)現(xiàn)實(shí)時(shí)裝入的圖像，從而傳輸最佳的圖像，以便根據(jù)圖像尺寸、圖像數(shù)量、圖像之間的間隔時(shí)間以及圖像質(zhì)量滿足客戶要求和網(wǎng)絡(luò)條件，并對(duì)每個(gè)客戶產(chǎn)生一個(gè)壓縮和傳遞拖運(yùn)器(sled)。這使得可以在不同條件下對(duì)多個(gè)客戶最佳地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像，以便適用于在將來(lái)增加的計(jì)算機(jī)速度實(shí)現(xiàn)傳遞最佳運(yùn)動(dòng)圖像的性能，并實(shí)現(xiàn)和網(wǎng)絡(luò)速度同步地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像。
為實(shí)現(xiàn)第一個(gè)目的，按照本發(fā)明，提供(1)一種用于以高的速度壓縮圖像信息的方法，其中包括三維信息的被拾取的運(yùn)動(dòng)圖像通過(guò)使用和在三維空間中的矩形平行六面體區(qū)域相關(guān)的查閱表逐個(gè)地被轉(zhuǎn)換成一維的串行信息，并且其中對(duì)所述轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。
(2)按照(1)所述的用于壓縮圖像信息的方法，其中可以通過(guò)三維準(zhǔn)希爾伯特掃描把拾取的運(yùn)動(dòng)圖像轉(zhuǎn)換為一維的串行信息。
(3)按照(2)所述的用于壓縮圖像信息的方法，其中用于遞歸分割矩形平行六面體每一側(cè)的方塊作為用于所述三維準(zhǔn)希爾伯特掃描的最小單位的規(guī)則被這樣規(guī)定，使得具有偶數(shù)長(zhǎng)度的邊在最接近于中點(diǎn)的分割點(diǎn)被分割成具有偶數(shù)長(zhǎng)度的邊；具有奇數(shù)長(zhǎng)度的邊在最接近于中點(diǎn)的分割點(diǎn)被分割成具有奇數(shù)長(zhǎng)度的邊；并相應(yīng)地規(guī)定矩形平行六面體區(qū)域的地址，(4)按照(2)所述的用于壓縮圖像信息的方法，其中所述數(shù)據(jù)壓縮是使用一個(gè)門限分割通過(guò)三維準(zhǔn)希爾伯特掃描解壓的一維數(shù)據(jù)的一種處理，
(5)按照(4)所述的用于壓縮圖像信息的方法，其中所述的分割處理把一維數(shù)據(jù)劃分成由所述一維數(shù)據(jù)得到最小方差的部分，并產(chǎn)生每個(gè)部分的線性近似的壓縮數(shù)據(jù)，(6)按照(1)到(5)所述的用于壓縮圖像信息的方法，其中在壓縮的數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)之間的微分波形被分割并被分類成為多個(gè)型式，以便制備誤差圖形；接近所述微分波形的誤差圖形的代碼在數(shù)據(jù)壓縮時(shí)被加于壓縮的數(shù)據(jù)；以及在數(shù)據(jù)解壓期間通過(guò)在解壓的數(shù)據(jù)上疊加和相關(guān)的誤差圖形代碼有關(guān)的誤差圖形的波形恢復(fù)所述數(shù)據(jù)，(7)一種用于壓縮圖像信息的系統(tǒng)，包括用于觀看運(yùn)動(dòng)圖像的圖像拾取裝置，用于把和矩形平行六面體區(qū)域相關(guān)的三維信息轉(zhuǎn)換成一維串行信息的三維準(zhǔn)希爾伯特掃描裝置，用于存儲(chǔ)所述一維串行信息的運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置，以及用于壓縮從運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置讀出的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)壓縮裝置，以及(8)一種用于壓縮圖像信息的系統(tǒng)，包括用于觀看運(yùn)動(dòng)圖像的圖像拾取裝置，用于把和矩形平行六面體區(qū)域相關(guān)的三維信息轉(zhuǎn)換成一維串行信息的三維準(zhǔn)希爾伯特掃描裝置，用于存儲(chǔ)所述一維串行信息的運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置，用于壓縮從運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置讀出的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)壓縮裝置，用于壓縮的數(shù)據(jù)的可逆編碼部分，用于來(lái)自可逆編碼部分的壓縮的數(shù)據(jù)的傳輸通路，用于被傳輸?shù)膲嚎s數(shù)據(jù)的可逆譯碼部分，用于從可逆譯碼部分恢復(fù)數(shù)據(jù)的部分，用于存儲(chǔ)來(lái)自數(shù)據(jù)恢復(fù)部分的數(shù)據(jù)的第二運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置，用于掃描從運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置讀出的壓縮數(shù)據(jù)的和矩形平行六面體區(qū)域相關(guān)的三維準(zhǔn)希爾伯特掃描裝置，以及用于顯示輸出的運(yùn)動(dòng)圖像的顯示裝置。
為了實(shí)現(xiàn)第二個(gè)目的，按照本發(fā)明，提供一種(9)一種用于把來(lái)自服務(wù)器的觀看的運(yùn)動(dòng)圖像實(shí)時(shí)地傳遞給客戶的方法，其中包括三維信息的被觀看的運(yùn)動(dòng)圖像通過(guò)使用和三維空間中的矩形平行六面體區(qū)域相關(guān)的查閱表被逐個(gè)地轉(zhuǎn)換成一維的串行信息，并且使用軟件壓縮技術(shù)壓縮轉(zhuǎn)換的原始數(shù)據(jù)，并通過(guò)通信通路傳遞轉(zhuǎn)換的原始數(shù)據(jù)，(10)按照(9)所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其中在壓縮的近似數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)之間的微分波形被分割并被分類成為多個(gè)型式，以便在每個(gè)服務(wù)器和客戶制備誤差圖形；在服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮時(shí)對(duì)接近所述微分波形的誤差圖形的代碼和壓縮數(shù)據(jù)一道被傳遞給客戶；以及在數(shù)據(jù)解壓期間在客戶通過(guò)在解壓的數(shù)據(jù)上疊加相關(guān)的誤差圖形的波形恢復(fù)所述數(shù)據(jù)，(11)按照(9)或(10)所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其中按照來(lái)自客戶的請(qǐng)求動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生查閱表，(12)按照(11)所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其中使用查閱表，在所述查閱表上按照客戶的請(qǐng)求可以列出任何尺寸的圖像，(13)按照(11)或(12)所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其中使用查閱表，在所述查閱表上按照客戶的請(qǐng)求可以列出任何數(shù)量的圖像，(14)按照(9)所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其中圖像的壓縮比按照客戶的請(qǐng)求被改變，(15)按照(9)到(14)任何一個(gè)所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其中對(duì)于客戶的每個(gè)請(qǐng)求產(chǎn)生一個(gè)特定的壓縮和傳遞拖運(yùn)器，(16)按照(9)到(15)任何一個(gè)所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其中圖像之間的間隔按照客戶的請(qǐng)求被改變，以及(17)按照(9)到(16)任何一個(gè)所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其中提供管理裝置用于同時(shí)處理來(lái)自多個(gè)客戶的每個(gè)客戶的請(qǐng)求。
圖1表示常規(guī)的二維希爾伯特曲線的一個(gè)例子；圖2是按照常規(guī)方法的處理流程的一個(gè)例子的方塊圖；圖3是按照本發(fā)明的用于壓縮圖像信息的系統(tǒng)的方塊圖4示意地表示作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的三維矩形平行六面體的準(zhǔn)希爾伯特掃描；圖5示意地表示作為本發(fā)明的第二實(shí)施例的三維矩形平行六面體的準(zhǔn)希爾伯特掃描；圖6示意地表示作為本發(fā)明的第三實(shí)施例的三維矩形平行六面體的準(zhǔn)希爾伯特掃描；圖7表示在被劃分的8個(gè)區(qū)域中的地址的分配；圖8表示在三維空間中的希爾伯特曲線；圖9表示在分割的區(qū)域中的掃描圖形；圖10表示原始圖像數(shù)據(jù)和壓縮的數(shù)據(jù)之間的關(guān)系；圖11表示利用誤差表實(shí)現(xiàn)高的圖像質(zhì)量的系統(tǒng)配置的方塊圖；圖12表示原始一維數(shù)據(jù)和在上述用于壓縮的方法中使用的每個(gè)部分中的平均值的關(guān)系；圖13表示近似的誤差數(shù)據(jù)；圖14是表示利用誤差表達(dá)到高的圖像質(zhì)量的系統(tǒng)配置的方塊圖；圖15是由網(wǎng)絡(luò)構(gòu)成的按照本發(fā)明的系統(tǒng)的配置圖；圖16表示按照本發(fā)明的方法的處理流程圖；圖17是表示在發(fā)送圖像的服務(wù)器和客戶之間連接時(shí)的初始化處理的方塊圖；圖18是表示在圖像發(fā)送服務(wù)器開(kāi)始發(fā)送運(yùn)動(dòng)圖像之后設(shè)置變更處理的方塊圖；圖19是表示在圖像發(fā)送服務(wù)器開(kāi)始發(fā)送運(yùn)動(dòng)圖像之后設(shè)置變更處理的方塊圖；圖20是表示接收?qǐng)D像的客戶的配置的方塊圖；圖21是表示在圖像接收客戶的處理的流程圖；圖22是表示在服務(wù)器的壓縮處理的流程圖；圖23是表示在客戶的解壓處理的流程圖。
下面詳細(xì)說(shuō)明用于實(shí)施本發(fā)明的方式。
圖3是按照本發(fā)明的用于壓縮圖像信息的系統(tǒng)的方塊圖，圖4是作為本發(fā)明的第一實(shí)施例的表示4×5×6個(gè)像素的情況下的三維準(zhǔn)希爾伯特掃描的示意圖。圖5是作為本發(fā)明的第二實(shí)施例的表示8×8×14個(gè)像素的的情況下的三維準(zhǔn)希爾伯特掃描的示意圖。圖6是作為本發(fā)明的第三實(shí)施例的表示8×8×14個(gè)像素的情況下的三維準(zhǔn)希爾伯特掃描的示意圖。
在圖3中，1表示視頻攝像機(jī)；2表示運(yùn)動(dòng)圖像輸入部分；3表示矩形平行六面體填充掃描部分；4表示運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)器；5表示控制電路；6表示數(shù)據(jù)壓縮部分；7表示積累誤差計(jì)算部分；8表示分割部分檢測(cè)部分；9表示可逆編碼部分；10表示傳輸通路；11表示可逆譯碼部分；12表示數(shù)據(jù)恢復(fù)部分；13表示分割部分恢復(fù)部分；14表示濾波處理部分；15表示控制電路；16表示運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)器；17表示矩形平行六面體填充掃描部分；18表示運(yùn)動(dòng)圖像輸出部分；19表示顯示器。
按照本發(fā)明的用于壓縮圖像信息的方法，從視頻攝像機(jī)1輸入的運(yùn)動(dòng)圖像在運(yùn)動(dòng)圖像輸入部分2在控制電路5的集中控制下由矩形平行六面體填充掃描部分3進(jìn)行三維準(zhǔn)希爾伯特掃描，并從三維信息被轉(zhuǎn)換為要被存儲(chǔ)在運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)器4中的一維串行信息。來(lái)自運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)器4中的一維串行信息被數(shù)據(jù)壓縮部分6發(fā)送給可逆編碼部分9，在所述數(shù)據(jù)壓縮部分6中，積累誤差計(jì)算部分7和分割部分檢測(cè)部分8協(xié)同操作。
來(lái)自可逆編碼部分9的壓縮數(shù)據(jù)通過(guò)壓縮通路10被發(fā)送給可逆譯碼部分11，并在控制電路15的集中控制下在由分割部分恢復(fù)部分13和濾波處理部分14構(gòu)成的數(shù)據(jù)恢復(fù)部分12被恢復(fù)，并被存儲(chǔ)在運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)器16中。被存儲(chǔ)在數(shù)據(jù)由矩形平行六面體填充掃描部分17進(jìn)行三維準(zhǔn)希爾伯特掃描，以便通過(guò)運(yùn)動(dòng)圖像輸出部分18作為運(yùn)動(dòng)圖像在顯示器19上被顯示。
例如，由矩形平行六面體填充掃描部分17進(jìn)行的三維準(zhǔn)希爾伯特掃描在4×5×6個(gè)像素的情況下如圖4所示，在8×8×14個(gè)像素的情況下如圖5所示，在8×8×14個(gè)像素的情況下如圖6所示。
下面逐一詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明的原理。
首先說(shuō)明希爾伯特掃描在三維空間中的推廣。
(1)用于填充的矩形平行六面體區(qū)域的希爾伯特掃描下面簡(jiǎn)要說(shuō)明在三維空間中利用兩種表(終止表和引入表)(關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的文章(3))在立方體區(qū)域上進(jìn)行希爾伯特掃描的方法。
這種三維的Hibert掃描旨在用于X-Y-Z迪卡爾坐標(biāo)系統(tǒng)中的滿足0≤X＜2m,0≤Y＜2m,0≤Z＜2m(m:1,2,…)的立方體區(qū)域，并且所述區(qū)域包括2m×2m×2m個(gè)格點(diǎn)。
下面說(shuō)明每個(gè)像素的地址。
圖7表示對(duì)于劃分的8個(gè)區(qū)域的地址分配。
如圖7a所示，一個(gè)立方體區(qū)域被分成8個(gè)部分，并對(duì)分割的每個(gè)區(qū)域賦予一個(gè)地址，如圖7b所示。接著，以類似方式對(duì)每個(gè)分割區(qū)域的被進(jìn)一步劃分的8個(gè)區(qū)域的每個(gè)區(qū)域賦予地址，并且這些區(qū)域的每一個(gè)用附加有3個(gè)最低位的6位表示。
因此，具有1×1×1的尺寸的區(qū)域在進(jìn)行m分割之后的地址z可以表示為具有m位的二進(jìn)制符號(hào)，如下所示 其中zi(i=1,2…,m)是具有3位的二進(jìn)制數(shù)，并且X1,1…Xm,3取0或1的值(圖1以二維為例表示地址的分配)。
下面討論圖7所示的8個(gè)分割區(qū)域的掃描(traverse)，其中每個(gè)區(qū)域用一個(gè)代表性的點(diǎn)表示。在這種情況下，對(duì)于8個(gè)起點(diǎn)的每一個(gè)具有3個(gè)終點(diǎn)，當(dāng)起點(diǎn)和終點(diǎn)被簡(jiǎn)單地反向所得的組合被刪除時(shí)，具有12個(gè)(=8×3/2)起點(diǎn)和終點(diǎn)的組合。
因此，在本發(fā)明中使用的希爾伯特曲線共有12種，如圖8所示。每個(gè)字母代表一種類型的曲線。由進(jìn)一步劃分每個(gè)分割的區(qū)域而獲得的8個(gè)分割區(qū)域的每一個(gè)也沿著A到M12條曲線的任何一個(gè)被穿越。
例如，在曲線A的情況下，圖7a所示的8個(gè)區(qū)域按照順序000,010,011,001,101,111,110和100被穿越，并在每個(gè)區(qū)域之間，按照順序B,B,C,J,J,I,I,E改變希爾伯特曲線的類型，如圖9所示。
根據(jù)曲線的類型和它被穿越的順序，兩類信息即地址信息和曲線類型的信息被分別存儲(chǔ)在終止表Ttrm[γj][ij]和引入表Tind[γj][ij]中。其中γj(=A,B,…,K,M)表示在j次分割之后曲線的類型，并且ij(=1,2,…8)表示在j次分割之后8個(gè)分割區(qū)域的掃描順序。例如，對(duì)于由曲線γ0=A掃描的第8個(gè)區(qū)域，查閱Z1=Ttrm[A][8]=100，和γ1=Tind[A][8]=E。
用于查閱地址的終止表(Ttrm)和用于查閱曲線類型的引入表被表示如下Ttrm[A]=
Ttrm[B]=
Ttrm[C]=
Ttrm[D]=[110,100,101,111,011,001,000,010]Ttrm[E]=[110,111,011,010,000,001,101,100]Ttrm[F]=[110,010,000,100,101,001,011,111]Ttrm[G]=[101,111,110,100,000,010,011,001]Ttrm[H]=[101,100,000,001,011,010,110,111]Ttrm[I]=[101,001,011,111,110,010,000,100]Ttrm[J]=
Ttrm[K]=
Ttrm[M]=
Tind[A]=[B,C,C,J,J,I,I,E]Tind[B]=[C,A,A,H,H,D,D,M]Tind[C]=[A,B,B,F,F,K,K,G]Tind[D]=[E,F,F,G,G,M,M,B]Tind[E]=[F,D,D,K,K,A,A,I]Tind[F]=[D,E,E,C,C,H,H,J]Tind[G]=[H,I,I,D,D,C,C,K]Tind[H]=[I,G,G,B,B,J,J,F]Tind[I]=[G,H,H,M,M,E,E,A]Tind[J]=[K,M,M,A,A,F,F,H]Tind[K]=[M,J,J,E,E,G,G,C]Tind[M]=[J,K,K,I,I,B,B,D]通過(guò)省略算法1的括號(hào)中的處理，設(shè)iM+1為1到8，并用Ttrm代替地址參考表可以提供一種專用的算法。
(2)用于填充的矩形平行六面體區(qū)域的希爾伯特掃描按照本發(fā)明，上述的對(duì)于立方體(2m×2m×2m)的三維希爾伯特掃描被擴(kuò)展成為可以處理矩形平行六面體區(qū)域的一種掃描方法。
希爾伯特掃描通常用于掃描立方體區(qū)域，并具有有限的應(yīng)用范圍。本發(fā)明采用一種對(duì)矩形平行六面體區(qū)域進(jìn)行三維準(zhǔn)希爾伯特掃描的方法，該方法基于利用兩種表進(jìn)行順序處理的技術(shù)。因此，在計(jì)算次數(shù)和硬件實(shí)現(xiàn)方面，比根據(jù)遞歸處理的方法具有許多優(yōu)點(diǎn)。
由立方體實(shí)現(xiàn)到矩形平行六面體實(shí)現(xiàn)的擴(kuò)展涉及到兩點(diǎn)，即，把在遞歸分割期間邊劃分的規(guī)則改變?yōu)?個(gè)部分，并改變地址的3個(gè)最低有效位的指定。
在遞歸分割期間，按照以下規(guī)則將每個(gè)邊劃分成8個(gè)部分。
(1)具有偶數(shù)長(zhǎng)度的邊在最接近于中點(diǎn)的分割點(diǎn)被分割成具有偶數(shù)長(zhǎng)度的邊。
(2)具有奇數(shù)長(zhǎng)度的邊在最接近于中點(diǎn)的分割點(diǎn)被分割成具有奇數(shù)長(zhǎng)度的邊。
按照所述的劃分規(guī)則，在經(jīng)過(guò)m次劃分成為兩部分之后，具有長(zhǎng)度2m的一個(gè)線段被劃分成具有長(zhǎng)度“a”的2m個(gè)線段，因此，當(dāng)長(zhǎng)度為l的線段滿足2×2m≤1＜4×2m時(shí)，在經(jīng)過(guò)m次劃分為兩部分之后，1被劃分為2m個(gè)線段，其是線段長(zhǎng)度2,3,和4的組合。因此，在的邊長(zhǎng)度為1x,1y,1z的矩形平行六面體區(qū)域滿足2×2m≤1x＜4×2m,2×2m≤1y＜4×2m,2×2m≤1z＜4×2m…(1)的情況下，在m次分割8個(gè)部分之后，產(chǎn)生具有長(zhǎng)度為2,3和4的組合的邊的矩形平行六面體(以后這種作為最小單位的矩形平行六面體被稱為“塊”)。
在滿足公式(1)的矩形平行六面體的情況下，滿足掃描條件(1)起點(diǎn)和終點(diǎn)必須在塊的同一個(gè)邊出去和(2)要被進(jìn)行的向地址之間的孤峰(humming)距離是1的格點(diǎn)的運(yùn)動(dòng)的塊的邊長(zhǎng)當(dāng)用(1x,1y,1z)表示時(shí)具有12種組合(2×2×2),(2×3×2),(2×2×4),(2×4×2),(4×2×2),(2×3×4),(4×3×2),(2×4×4),(4×2×4),(4×4×2),(4×3×4)，和(4×4×4)。
在立方體(2m×2m×2m)的情況下，通過(guò)分割該立方體只產(chǎn)生塊(2×2×2)。
需要對(duì)矩形平行六面體的地址的最低有效位重新賦值，因?yàn)樽鳛榉指畹慕Y(jié)果而產(chǎn)生的塊和由立方體產(chǎn)生的塊不同。
每個(gè)塊的地址被存儲(chǔ)在終止表[p][γ][i]中，其中p(=1,2,…,12)是對(duì)每個(gè)塊指定的數(shù)，γ和i和Ttrm中的相同。例如，對(duì)于塊(2×2×4)，查閱P Ttrm[3][A][16]=1000。
作為表的第一個(gè)參數(shù)的數(shù)3是代表塊(2×2×4)的數(shù)。
因此，對(duì)于滿足公式1的矩形平行六面體的和在立方體的情況下一樣對(duì)分割成的8個(gè)部分進(jìn)行m次掃描，并且此后可以通過(guò)在和每個(gè)塊相關(guān)的終止表P Ttrm上查閱地址對(duì)矩形平行六面體區(qū)域指定地址。
根據(jù)這種思路，獲得用于計(jì)算基于遞歸的滿足公式1的矩形平行六面體區(qū)域(1x0×1y0×1z0)的所有地址的算法。其中，1xk×1yk×1zk表示分割k次之后的每個(gè)邊的長(zhǎng)度。
下面說(shuō)明對(duì)于一個(gè)希爾伯特地址(γ1,1x0,1y0,1z0,m)的算法1。
對(duì)于i1=1,2,…,8z1=Ttrm[γ1][i1]:γ2=Tind[γ1][i1]；{按照劃分規(guī)則分割區(qū)域(1x0×1y0×1z0)，從而確定和z1相關(guān)的分割區(qū)域的邊長(zhǎng)(1x1×1y1×1z1)}對(duì)于im=1,2,…,8zm=Ttrm[γm][im]:γm+1=Tind[γm][im]；{按照劃分規(guī)則分割區(qū)域(1xm-1×1ym-1×1zm-1)，從而確定和zm相關(guān)的分割區(qū)域的邊長(zhǎng)(1xm×1ym×1zm)}{確定和1xm×1ym×1zm相關(guān)的塊(p)}
對(duì)于im+1=1,…1xm×1ym×1zmzm+1=P Ttrm[γm+1][im+1]；輸出<z1,…zmzm+1>
此處我們假定在掃描區(qū)域內(nèi)的格點(diǎn)的總數(shù)是1x0×1y0×1z0=LN。此時(shí)，所述算法需要的計(jì)算量O(LN)大約只是LN的兩倍。
雖然本發(fā)明和利用遞歸處理的希爾伯特掃描的推廣(關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的文章(1))相比，因?yàn)橄柌貟呙璧耐茝V是第一種用于三維的專門的方法，但是，這種方法比本發(fā)明的方法占用的計(jì)算時(shí)間長(zhǎng)得多，因?yàn)槠渲猩婕鞍ㄟf歸處理的復(fù)雜的處理，像在二維應(yīng)用中那樣。
在由希爾伯特掃描獲得的一維序列的順序和在三維空間中的格點(diǎn)的地址之間具有一一對(duì)應(yīng)的關(guān)系，因此可以彼此從對(duì)方導(dǎo)出。此處不對(duì)特定的方法進(jìn)行說(shuō)明，因?yàn)檫@和關(guān)于現(xiàn)有技術(shù)的文章(2)中披露的相同。
本發(fā)明的方法限制于上述的下列條件。
(1)(最短邊的長(zhǎng)度)≤(最長(zhǎng)邊的長(zhǎng)度)≤2×(最短邊的長(zhǎng)度)。
(2)起點(diǎn)扣終點(diǎn)所在邊的長(zhǎng)度和在正交方向上不包括起點(diǎn)和終點(diǎn)的平面的邊的長(zhǎng)度是奇數(shù)長(zhǎng)度。
在由上述(1)確定的范圍之外的尺寸可以通過(guò)在滿足(1)的尺寸中連續(xù)地排列矩形平行六面體被基本上覆蓋。
雖然必須規(guī)定上面的項(xiàng)(2)，以便在將來(lái)擴(kuò)展到不受限制的任意尺寸的應(yīng)用，但是這個(gè)問(wèn)題可以通過(guò)在圖像的邊沿增加一行掃描來(lái)解決。
按照本發(fā)明的方法，通過(guò)使用兩種表消除了遞歸處理。
表1總結(jié)了這些表的存儲(chǔ)容量。
表1
用于立方體填充掃描所需的表是在“用于填充立方體區(qū)域的希爾伯特掃描”一節(jié)中所述的表(終止表和引入表)。雖然需要增加三維準(zhǔn)希爾伯特掃描的每個(gè)方塊的地址信息表，但是利用圖8所示的曲線的對(duì)稱性使得可以大大減少用于存儲(chǔ)表所需的容量。表1表示，當(dāng)利用對(duì)稱性時(shí)，存儲(chǔ)容量的增加可以被抑制到1/5。因而，即使在矩形平行六面體的情況下，所述的表也可以被配置相當(dāng)小的存儲(chǔ)容量。由上述的兩種表產(chǎn)生的表示三維準(zhǔn)希爾伯特掃描的順序的表被叫做“查閱表”。
下面說(shuō)明按照本發(fā)明的用于壓縮信息的方法。
在運(yùn)動(dòng)圖像中，具有X×Y個(gè)像素的z幀圖像當(dāng)以三維方式觀看時(shí)形成一個(gè)矩形平行六面體。此處利用根據(jù)上述的查閱表通過(guò)矩形平行六面體填充掃描部分6進(jìn)行的三維準(zhǔn)希爾伯特掃描提供一種以高的圖像質(zhì)量和高的速度壓縮運(yùn)動(dòng)圖像的技術(shù)。對(duì)于由X×Y×Z三維準(zhǔn)希爾伯特掃描解壓的一維數(shù)據(jù)進(jìn)行基于門限的分割處理。
下面說(shuō)明分割處理。
一維數(shù)據(jù){xi,i=1,2,…,SIZE}的第i個(gè)到第(N-1)個(gè)N個(gè)像素值的平均值Xi如下x-=1NΣj=0N-1xi+j]]>其中N不是一個(gè)預(yù)定的值，并參考下述的誤差被確定。在平均值X和初始一維數(shù)據(jù){xi,i=0,1,…,(N-1)}的一部分之間的累積的方差e1(N)如下e1(N)=Σj=0N-1xi+j-x]]>
由直到ei預(yù)先給定的門限THRE的第(N-1)個(gè)像素確定一部分。這種處理從一維數(shù)據(jù)的開(kāi)頭按順序進(jìn)行。這種壓縮算法如下子程序GROUPING根據(jù)計(jì)算的值確定分割點(diǎn)。SIZE表示總的像素?cái)?shù)，THRE表示判據(jù)ei的門限。Main (){通過(guò)平行六面體填充掃描得到一維數(shù)據(jù){xi,i=1,2…,SIZE}k=1:i=1:
while(i≤SIZE){Grouping(i,N,x):
1k=N:ck=x:k++:
i=i+N:
}K=k-1；編碼和輸出{1k}和{Ck}(k=1,2…,K)；}subgrouping(i,N,x){
for(j=1:j≤SIZE；j++){計(jì)算{xi,xi+1,…,xi+j}的平均值x；el(N)=Σm=0j(Xi+mX-);]]>if(ei(N)＞THRE)break；}N=j；}可以使用其它的距離，例如市街區(qū)距(絕對(duì)值)。
圖10表示這樣獲得的壓縮數(shù)據(jù)和初始圖像之間的關(guān)系。壓縮數(shù)據(jù)由亮度值ck和亮度值持續(xù)的長(zhǎng)度1k表示。
壓縮數(shù)據(jù)可以沿著由矩形平行六面體填充掃描部分17進(jìn)行的三維準(zhǔn)希爾伯特掃描，通過(guò)在被看作矩形平行六面體的運(yùn)動(dòng)圖像中{lk}和{ck}的隱藏?cái)?shù)據(jù)的簡(jiǎn)單處理被恢復(fù)。用于恢復(fù)運(yùn)動(dòng)圖像數(shù)據(jù)的算法如下。在濾波處理14進(jìn)行的濾波處理是一種常規(guī)技術(shù)。例如，其中使用平滑濾波器。Main{解碼{1k}和{Ck}(k=1,2…,K):
通過(guò)平行六面體填充掃描部分17執(zhí)行的三維偽希爾伯特掃描，在長(zhǎng)度{1k}上進(jìn)行解壓縮{Ck}執(zhí)行濾波處理}下面參照?qǐng)D12說(shuō)明在數(shù)據(jù)壓縮部分6的分割部分檢測(cè)部分8進(jìn)行的分割部分的檢測(cè)。
假定THRE=10。首先，按照順序從點(diǎn)1檢查累積的誤差，以便確定一個(gè)第一部分。
(1)因?yàn)閤1=5，所以當(dāng)j=1，即當(dāng)包括點(diǎn)x2=7時(shí)，在x=6和e=2計(jì)算平均值x和累積誤差e。然后，因?yàn)榇藭r(shí)e＜THRE，所以檢查下一個(gè)點(diǎn)。
(2)當(dāng)j=2，即當(dāng)包括點(diǎn)x3=9時(shí)，在x=7和e=8計(jì)算平均值x和累積誤差e。然后，因?yàn)榇藭r(shí)e＜THRE，所以檢查下一個(gè)點(diǎn)。
(3)當(dāng)j=3，即當(dāng)包括點(diǎn)x4=7時(shí)，在x=7和e=8計(jì)算平均值x和累積誤差e。然后，因?yàn)榇藭r(shí)e＜THRE，所以檢查下一個(gè)點(diǎn)。
(4)當(dāng)j=4，即當(dāng)包括點(diǎn)x5=2時(shí)，在x=6和e=28計(jì)算平均值x和累積誤差e。因?yàn)榇藭r(shí)e＞THRE，所以點(diǎn)x1,x2,x3,x4在同一部分。
因?yàn)檫@樣便確定了第一部分，所以從點(diǎn)5確定第二部分。
(1)因?yàn)閤5=2，當(dāng)j=1，即當(dāng)包括點(diǎn)x6=4時(shí)，在x=3和e=2計(jì)算平均值x和累積誤差e。然后，因?yàn)榇藭r(shí)e＜THRE，所以檢查下一個(gè)點(diǎn)。
(2)當(dāng)j=2，即當(dāng)包括點(diǎn)x7=3時(shí)，在x=3和e=2計(jì)算平均值x和累積誤差e。然后，因?yàn)榇藭r(shí)e＜THRE，所以檢查下一個(gè)點(diǎn)。
(3)以類似方式對(duì)j=3,4,…,計(jì)算平均值x和累積誤差e。然后e＞THRE的點(diǎn)確定同一部分。點(diǎn)x5,x6,x7,x8在同一部分。
這樣，便確定了第二部分。
重復(fù)上述的處理，直到覆蓋所有的數(shù)據(jù)。
按照本發(fā)明的用于高速壓縮圖像信息的方法使得能夠改善圖像信息的壓縮效率，如圖11所示。圖中所示的圖像只是利用0.19位/像素的壓縮比(只對(duì)亮度)進(jìn)行壓縮的Miss America(360×288像素/幀)。
具體地說(shuō)，圖11的水平軸和垂直軸分別表示幀數(shù)和處理時(shí)間(秒)；曲線“a”表示按照本發(fā)明進(jìn)行的圖像信息壓縮；曲線“b”表示按照現(xiàn)有技術(shù)(MPEG運(yùn)動(dòng)圖像專家組，運(yùn)動(dòng)圖像圖像編碼專家組，它們是關(guān)于運(yùn)動(dòng)圖像壓縮的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)系統(tǒng))進(jìn)行的圖像信息壓縮。
由圖可見(jiàn)，按照本發(fā)明，處理時(shí)間大約為2.5秒，而按照現(xiàn)有技術(shù)，則大約為28秒，因而處理時(shí)間被大約縮短到原來(lái)的1/10。
根據(jù)在數(shù)據(jù)壓縮期間使用的平均值門限THRE的大小，可能發(fā)生圖像質(zhì)量的降低。具體地說(shuō)，大的門限THRE引起圖像質(zhì)量的降低，盡管其增加了壓縮比。小的門限THRE減少壓縮比，從而增加傳遞時(shí)間，雖然其改善了圖像質(zhì)量。下面說(shuō)明能夠滿足壓縮比和圖像質(zhì)量?jī)烧叩囊笸瑫r(shí)能夠抑制和門限THRE有關(guān)的圖像質(zhì)量的任何降低的一種技術(shù)。
圖12表示在上述的壓縮方法中使用的原始的一維數(shù)據(jù)和每個(gè)部分的平均值的關(guān)系。
這是一個(gè)如圖13所示的逼近的誤差數(shù)據(jù){yi,i=1,2,…,SIZE}。在服務(wù)器和客戶制備多個(gè)這種逼近的誤差圖形或誤差圖形。在服務(wù)器和壓縮數(shù)據(jù)一道向客戶傳遞在數(shù)據(jù)壓縮期間接近一個(gè)微分波形的誤差圖形的代碼。在數(shù)據(jù)解壓期間，相關(guān)的誤差圖形的波形在客戶被疊加在解壓的數(shù)據(jù)上，以便恢復(fù)所述數(shù)據(jù)。圖14表示用于實(shí)現(xiàn)這種方法的配置。圖14a表示在服務(wù)器的壓縮操作，圖14b表示在客戶的恢復(fù)操作。
這使得可以提供具有高的圖像質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)圖像。
雖然上述的實(shí)施例說(shuō)明了參照有關(guān)三維準(zhǔn)希爾伯特掃描方法把觀看的運(yùn)動(dòng)圖像轉(zhuǎn)換為一維的串行信息，但是所述的轉(zhuǎn)換也可以使用其它方法進(jìn)行。
下面說(shuō)明利用按照本發(fā)明的高速壓縮圖像信息的方法進(jìn)行傳遞實(shí)時(shí)的動(dòng)態(tài)圖像的方法。圖15是由網(wǎng)絡(luò)N例如LAN(內(nèi)聯(lián)網(wǎng))或互聯(lián)網(wǎng)構(gòu)成的按照本發(fā)明的系統(tǒng)的配置圖，圖16表示按照本發(fā)明的方法的處理流程的一個(gè)例子。按照本發(fā)明，使多個(gè)計(jì)算機(jī)通過(guò)網(wǎng)絡(luò)N相連。其中至少一個(gè)計(jì)算機(jī)是運(yùn)動(dòng)圖像傳遞端(以后稱為“服務(wù)器S”)，在其中設(shè)置視頻捕捉卡和視頻攝像機(jī)V。其它的計(jì)算機(jī)是客戶機(jī)C。按照本發(fā)明，通過(guò)以下處理傳遞運(yùn)動(dòng)圖像。
(1)在服務(wù)器S執(zhí)行服務(wù)器程序。
(2)在客戶C執(zhí)行客戶程序。
(3)從客戶C到任何服務(wù)器S建立連接(可能有多個(gè)服務(wù)器)。
(4)客戶C請(qǐng)求服務(wù)器S提供標(biāo)準(zhǔn)規(guī)范的圖像。
(5)服務(wù)器S向客戶C連續(xù)地發(fā)送請(qǐng)求的運(yùn)動(dòng)圖像。
(6)客戶C根據(jù)需要改變請(qǐng)求的內(nèi)容。
(7)服務(wù)器S相應(yīng)地產(chǎn)生、轉(zhuǎn)換或刪除一個(gè)壓縮和傳遞拖運(yùn)器。
具體地說(shuō)，如圖16所示，客戶C向服務(wù)器S發(fā)送關(guān)于傳遞速度、圖像尺寸、圖像數(shù)量等的信息，并取回傳遞速度信息，將其設(shè)置為控制顯示間隔t1。接著，服務(wù)器S例如借助于視頻捕捉以上述的顯示間隔t1獲取來(lái)自電視攝像機(jī)的圖像信號(hào)，并使用查閱表LUT對(duì)獲取的圖像進(jìn)行壓縮，以便按照顯示間隔t1實(shí)現(xiàn)壓縮速度、圖像尺寸和圖像數(shù)量，并和獲取的間隔信息t1一道向客戶發(fā)送圖像數(shù)據(jù)?？蛻鬋的計(jì)算機(jī)使用查閱表LUT對(duì)壓縮的圖像進(jìn)行解壓，并以獲取間隔t1在顯示器上顯示圖像。當(dāng)它們收到圖像數(shù)據(jù)時(shí)，它們還測(cè)量傳遞速度，并向服務(wù)器S發(fā)送傳遞速度的信息。服務(wù)器S利用和傳遞速度信息相應(yīng)的值更新顯示間隔t1，以便按照客戶C的特征例如圖像處理速度獲取圖像。
下面參照實(shí)施例詳細(xì)說(shuō)明本發(fā)明。
圖17是表示在圖像發(fā)送服務(wù)器和客戶連接時(shí)進(jìn)行的初始化處理的方塊圖。所述的處理如下從客戶接收速度設(shè)置。
(2)將設(shè)置的內(nèi)容通知管理拖運(yùn)器。
(3)從管理表中檢索和設(shè)置的內(nèi)容一致的拖運(yùn)器。
(4)如果存在具有相同設(shè)置的拖運(yùn)器，則指定現(xiàn)有的拖運(yùn)器。如果不存在，則產(chǎn)生一個(gè)新的壓縮拖運(yùn)器，并指定該拖運(yùn)器。
(5)產(chǎn)生包括速度信息的壓縮數(shù)據(jù)。
(6)在指定的壓縮拖運(yùn)器上向客戶傳遞壓縮數(shù)據(jù)。
圖18是表示在發(fā)送運(yùn)動(dòng)圖像之后在圖像發(fā)送服務(wù)器改變?cè)O(shè)置的處理的方塊圖。圖19是上述處理的流程圖，所述的處理如下。
(1)從客戶接收速度設(shè)置。
(2)把設(shè)置的內(nèi)容通知管理拖運(yùn)器。
(3)從管理表中檢索和設(shè)置的內(nèi)容一致的拖運(yùn)器。
(4)如果存在具有相同設(shè)置的拖運(yùn)器，則指定現(xiàn)有的拖運(yùn)器。如果不存在，則產(chǎn)生一個(gè)新的壓縮拖運(yùn)器，并指定該拖運(yùn)器。
(4’)同時(shí)刪除不使用的壓縮拖運(yùn)器。
(5)產(chǎn)生包括速度信息的壓縮數(shù)據(jù)。
(6)在指定的壓縮拖運(yùn)器上向客戶傳遞壓縮數(shù)據(jù)。
圖20是表示接收?qǐng)D像的客戶的配置的方塊圖，圖21是表示下述處理的流程圖。
(1)從設(shè)置菜單輸入速度。
(2)把設(shè)置的內(nèi)容通知管理拖運(yùn)器。
(3)把設(shè)置的內(nèi)容發(fā)送給服務(wù)器。
(4)發(fā)送請(qǐng)求壓縮數(shù)據(jù)的下一個(gè)請(qǐng)求。
(5)接收壓縮的數(shù)據(jù)。
(6)從壓縮數(shù)據(jù)中檢索速度信息。
(7)在下述拖運(yùn)器中設(shè)置所述速度信息。
(8)按照速度信息顯示圖像。
圖22是在服務(wù)器進(jìn)行的壓縮處理的流程圖。在所述壓縮處理中，同時(shí)進(jìn)行壓縮圖像信號(hào)的處理和用于增加傳遞速度的處理。通過(guò)產(chǎn)生包括速度信息和圖像尺寸的圖像信息并壓縮每個(gè)亮度信號(hào)、紅色偏差信號(hào)和藍(lán)色偏差信號(hào)使圖像被壓縮。在用于增加傳遞速度的壓縮處理中，多個(gè)圖像被組合成三維圖像，然后把圖像轉(zhuǎn)換成一維數(shù)據(jù)，進(jìn)行分割處理，并被編碼，以便發(fā)送給客戶。
圖23是在客戶進(jìn)行的解壓處理的流程圖。在解壓處理中，同時(shí)進(jìn)行解壓壓縮的圖像信號(hào)的處理和解壓壓縮的傳輸信號(hào)的處理。通過(guò)提取包括圖像尺寸和速度信息的圖像信息并解壓每個(gè)亮度信號(hào)、紅色偏差信號(hào)和藍(lán)色偏差信號(hào)使壓縮數(shù)據(jù)被解壓。解壓壓縮的傳輸信號(hào)的處理涉及合成處理，綜合處理，將其轉(zhuǎn)換為三維數(shù)據(jù)的處理和將其分割為多個(gè)圖像以便在顯示器上顯示原始圖像的處理。
如上所述，按照本發(fā)明的用于高速壓縮圖像信息的方法具有如下效果。
因?yàn)槭褂没诶煤腿S空間中的矩形平行六面體區(qū)域有關(guān)的查閱表的順序處理的技術(shù)，所以可以避免由普通的遞歸計(jì)算引起的輸出量的減少和成本的增加。
特別是，可以用低的成本提供用于以高的速度和質(zhì)量壓縮運(yùn)動(dòng)圖像信息的技術(shù)。運(yùn)動(dòng)圖像信息是一種數(shù)量巨大的信息，把這種大量的信息通過(guò)三維矩形平行六面體填充掃描將三維信息轉(zhuǎn)換成具有高的鄰近保持特性的一維串行信息。此外，可以合適地消除運(yùn)動(dòng)圖像的重復(fù)。
因而，可以建立一種更實(shí)際的處理，用于壓縮和在三維空間中的矩形平行六面體區(qū)域有關(guān)的運(yùn)動(dòng)圖像信息。特別是，使用快速單獨(dú)壓縮和恢復(fù)處理，利用層次和與圖像具有小的依賴性的壓縮參數(shù)進(jìn)行的轉(zhuǎn)換處理可以大大地促進(jìn)數(shù)字圖像壓縮技術(shù)的發(fā)展。
按照本發(fā)明的用于傳遞實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)圖像的方法，使用表示由兩種表產(chǎn)生的掃描順序的查閱表，使得可以大大減少壓縮速度，從而可以進(jìn)行圖像的實(shí)時(shí)壓縮。借助于對(duì)不同的圖像尺寸和圖像數(shù)量動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生任意的壓縮和傳遞拖運(yùn)器，可以滿足不同的要求。通過(guò)自動(dòng)地產(chǎn)生用于在不同的時(shí)基上選擇、壓縮和傳遞任意圖像的拖運(yùn)器，可以使以不同的時(shí)間間隔傳遞圖像的要求和網(wǎng)絡(luò)的速度匹配。因?yàn)樵摲椒ㄊ峭耆谲浖?，其中反映了CPU的性能，因而，CPU的處理速度的增加使得能夠相應(yīng)地增加圖像尺寸和圖像數(shù)量。
按照本發(fā)明的高速壓縮圖像信息的方法不限于上述的實(shí)施例，不脫離本發(fā)明的構(gòu)思根據(jù)本發(fā)明的原理可以作出各種改變和改型。
本發(fā)明可以應(yīng)用于圖像壓縮和實(shí)時(shí)的運(yùn)動(dòng)圖像的傳輸領(lǐng)域。
權(quán)利要求書(shū)按照條約第19條的修改1．一種用于以高的速度壓縮圖像信息的方法，其特征在于，包括三維信息的拍攝運(yùn)動(dòng)圖像通過(guò)使用表示掃描三維空間中的矩形平行六面體區(qū)域的順序的查閱表逐個(gè)地被轉(zhuǎn)換成一維的串行信息，并且其中對(duì)所述轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。
2．按照權(quán)利要求1所述的用于壓縮圖像信息的方法，其特征在于，可以通過(guò)矩形平行六面體填充掃描把拍攝運(yùn)動(dòng)圖像轉(zhuǎn)換為一維的串行信息。
3．按照權(quán)利要求2所述的用于壓縮圖像信息的方法，其特征在于，用于遞歸分割矩形平行六面體塊每一邊作為所述矩形平行六面體填充掃描的最小單位的規(guī)則被這樣規(guī)定，使得具有偶數(shù)長(zhǎng)度的邊在最接近于中點(diǎn)的分割點(diǎn)被分割成具有偶數(shù)長(zhǎng)度的邊；具有奇數(shù)長(zhǎng)度的邊在最接近于中點(diǎn)的分割點(diǎn)被分割成具有奇數(shù)長(zhǎng)度的邊和具有偶數(shù)長(zhǎng)度的邊；并相應(yīng)地規(guī)定矩形平行六面體區(qū)域的地址。
4．按照權(quán)利要求2所述的用于壓縮圖像信息的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)壓縮是使用一個(gè)門限分割通過(guò)所述矩形平行六面體填充掃描解壓的一維數(shù)據(jù)的一種處理。
5．按照權(quán)利要求4所述的用于壓縮圖像信息的方法，其特征在于，所述的分割處理把一維數(shù)據(jù)劃分成由所述一維數(shù)據(jù)得到最小方差的部分，并產(chǎn)生每個(gè)部分的線性近似的壓縮數(shù)據(jù)，6．按照權(quán)利要求1到5任何一個(gè)所述的用于壓縮圖像信息的方法，其特征在于在壓縮的數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)之間的微分波形被分割并被分類成為多個(gè)型式，以便制備誤差圖形；接近所述微分波形的誤差圖形的代碼在數(shù)據(jù)壓縮時(shí)被加于壓縮的數(shù)據(jù)；以及在數(shù)據(jù)解壓期間通過(guò)在解壓的數(shù)據(jù)上疊加和相關(guān)的誤差圖形代碼有關(guān)的誤差圖形的波形恢復(fù)所述數(shù)據(jù)。
7．(刪除)8．一種用于壓縮圖像信息的系統(tǒng)，其特征在于其包括
(a)用于拍攝運(yùn)動(dòng)圖像的拍攝裝置；(b)矩形平行六面體填充掃描裝置，用于掃描所述拍攝運(yùn)動(dòng)圖像，并用于使用表示在三維空間中掃描矩形平行六面體區(qū)域的順序的查閱表把三維信息轉(zhuǎn)換成一維串行信息；(c)用于存儲(chǔ)所述一維串行信息的第一運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置；(d)用于壓縮從所述第一運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置讀出的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)壓縮裝置；(e)用于所述壓縮的數(shù)據(jù)的可逆編碼部分；(f)用于來(lái)自所述可逆編碼部分的壓縮的數(shù)據(jù)的傳輸通路；(g)用于所述被傳輸?shù)膲嚎s數(shù)據(jù)的可逆譯碼部分；(h)用于從所述可逆譯碼部分恢復(fù)數(shù)據(jù)的部分；(i)用于存儲(chǔ)來(lái)自數(shù)據(jù)恢復(fù)部分的數(shù)據(jù)的第二運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置；(j)用于掃描從所述第二運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置讀出的壓縮數(shù)據(jù)并和矩形平行六面體區(qū)域相關(guān)的矩形平行六面體填充掃描裝置；以及(k)用于顯示輸出的運(yùn)動(dòng)圖像的顯示裝置。
9．一種用于把來(lái)自服務(wù)器的拍攝的運(yùn)動(dòng)圖像實(shí)時(shí)地傳遞給客戶的方法，其特征在于包括三維信息的拍攝的運(yùn)動(dòng)圖像通過(guò)使用表示掃描三維空間中的矩形平行六面體區(qū)域的順序的查閱表逐個(gè)地被轉(zhuǎn)換成一維的串行信息，并且其中對(duì)所述轉(zhuǎn)換的原始數(shù)據(jù)使用軟件壓縮技術(shù)進(jìn)行壓縮，并通過(guò)通信通路被傳輸。
10．如權(quán)利要求9所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于在壓縮的近似數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)之間的微分波形被分割并被分類成為多個(gè)型式，以便在每個(gè)服務(wù)器和客戶制備誤差圖形；在服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮時(shí)對(duì)接近所述微分波形的誤差圖形的代碼和壓縮數(shù)據(jù)一道被傳遞給客戶；以及在數(shù)據(jù)解壓期間在客戶通過(guò)在解壓的數(shù)據(jù)上疊加相關(guān)的誤差圖形的波形恢復(fù)所述數(shù)據(jù)。
11．如權(quán)利要求9或10所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于按照來(lái)自客戶的請(qǐng)求動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生查閱表。
12．如權(quán)利要求11所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于使用查閱表，在所述查閱表上按照客戶的請(qǐng)求可以列出任何尺寸的圖像。
13．如權(quán)利要求11或12所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于使用查閱表，在所述查閱表上按照客戶的請(qǐng)求可以列出任何數(shù)量的圖像。
14．如權(quán)利要求9所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于圖像的壓縮比按照客戶的請(qǐng)求被改變。
15．如權(quán)利要求9到14任何一個(gè)所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于對(duì)于客戶的每個(gè)請(qǐng)求產(chǎn)生一個(gè)特定的壓縮和傳遞拖運(yùn)器。
16．如權(quán)利要求9到15任何一個(gè)所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于圖像之間的間隔按照客戶的請(qǐng)求被改變。
17．如權(quán)利要求9到16任何一個(gè)所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于提供管理裝置用于同時(shí)處理來(lái)自多個(gè)客戶的每個(gè)客戶的請(qǐng)求。
權(quán)利要求
1．一種用于以高的速度壓縮圖像信息的方法，其特征在于，包括三維信息的被觀看的運(yùn)動(dòng)圖像通過(guò)使用和在三維空間中的矩形平行六面體區(qū)域相關(guān)的查閱表逐個(gè)地被轉(zhuǎn)換成一維的串行信息，并且其中對(duì)所述轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。
2．按照權(quán)利要求1所述的用于壓縮圖像信息的方法，其特征在于，可以通過(guò)三維準(zhǔn)希爾伯特掃描把觀看的運(yùn)動(dòng)圖像轉(zhuǎn)換為一維的串行信息。
3．按照權(quán)利要求2所述的用于壓縮圖像信息的方法，其特征在于，用于遞歸分割矩形平行六面體每一邊的方塊作為用于所述三維準(zhǔn)希爾伯特掃描的最小單位的規(guī)則被這樣規(guī)定，使得具有偶數(shù)長(zhǎng)度的邊在最接近于中點(diǎn)的分割點(diǎn)被分割成具有偶數(shù)長(zhǎng)度的邊；具有奇數(shù)長(zhǎng)度的邊在最接近于中點(diǎn)的分割點(diǎn)被分割成具有奇數(shù)長(zhǎng)度的邊；并相應(yīng)地規(guī)定矩形平行六面體區(qū)域的地址。
4．按照權(quán)利要求2所述的用于壓縮圖像信息的方法，其特征在于，所述數(shù)據(jù)壓縮是使用一個(gè)門限分割通過(guò)三維準(zhǔn)希爾伯特掃描解壓的一維數(shù)據(jù)的一種處理，
5．按照權(quán)利要求4所述的用于壓縮圖像信息的方法，其特征在于，所述的分割處理把一維數(shù)據(jù)劃分成由所述一維數(shù)據(jù)得到最小方差的部分，并產(chǎn)生每個(gè)部分的線性近似的壓縮數(shù)據(jù)，
6．按照權(quán)利要求1到5任何一個(gè)所述的用于壓縮圖像信息的方法，其特征在于在壓縮的數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)之間的微分波形被分割并被分類成為多個(gè)型式，以便制備誤差圖形；接近所述微分波形的誤差圖形的代碼在數(shù)據(jù)壓縮時(shí)被加于壓縮的數(shù)據(jù)；以及在數(shù)據(jù)解壓期間通過(guò)在解壓的數(shù)據(jù)上疊加和相關(guān)的誤差圖形代碼有關(guān)的誤差圖形的波形恢復(fù)所述數(shù)據(jù)。
7．一種用于壓縮圖像信息的系統(tǒng)，其特征在于其包括(a)用于觀看運(yùn)動(dòng)圖像的圖像拾取裝置；(b)用于把和矩形平行六面體區(qū)域相關(guān)的三維信息轉(zhuǎn)換成一維串行信息的三維準(zhǔn)希爾伯特掃描裝置；(c)用于存儲(chǔ)所述一維串行信息的運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置；以及(d)用于壓縮從運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置讀出的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)壓縮裝置。
8．一種用于壓縮圖像信息的系統(tǒng)，其特征在于其包括(a)用于觀看運(yùn)動(dòng)圖像的圖像拾取裝置；(b)用于把和矩形平行六面體區(qū)域相關(guān)的三維信息轉(zhuǎn)換成一維串行信息的三維準(zhǔn)希爾伯特掃描裝置；(c)用于存儲(chǔ)所述一維串行信息的運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置；以及(d)用于壓縮從所述運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置讀出的數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)壓縮裝置；(e)用于所述壓縮的數(shù)據(jù)的可逆編碼部分；(f)用于來(lái)自所述可逆編碼部分的壓縮的數(shù)據(jù)的傳輸通路；(g)用于被傳輸?shù)膲嚎s數(shù)據(jù)的可逆譯碼部分；(h)用于從所述可逆譯碼部分恢復(fù)數(shù)據(jù)的部分；(i)用于存儲(chǔ)來(lái)自數(shù)據(jù)恢復(fù)部分的數(shù)據(jù)的第二運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置；(j)用于掃描從運(yùn)動(dòng)圖像存儲(chǔ)裝置讀出的壓縮數(shù)據(jù)的和矩形平行六面體區(qū)域相關(guān)的三維準(zhǔn)希爾伯特掃描裝置；以及(k)用于顯示輸出的運(yùn)動(dòng)圖像的顯示裝置。
9．一種用于把來(lái)自服務(wù)器的觀看的運(yùn)動(dòng)圖像實(shí)時(shí)地傳遞給客戶的方法，其特征在于包括三維信息的被觀看的運(yùn)動(dòng)圖像通過(guò)使用和三維空間中的矩形平行六面體區(qū)域相關(guān)的查閱表被逐個(gè)地轉(zhuǎn)換成一維的串行信息，并且使用軟件壓縮技術(shù)壓縮轉(zhuǎn)換的原始數(shù)據(jù)，并通過(guò)通信通路傳遞轉(zhuǎn)換的原始數(shù)據(jù)。
10．如權(quán)利要求9所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于在壓縮的近似數(shù)據(jù)和原始數(shù)據(jù)之間的微分波形被分割并被分類成為多個(gè)型式，以便在每個(gè)服務(wù)器和客戶制備誤差圖形；在服務(wù)器進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮時(shí)對(duì)接近所述微分波形的誤差圖形的代碼和壓縮數(shù)據(jù)一道被傳遞給客戶；以及在數(shù)據(jù)解壓期間在客戶通過(guò)在解壓的數(shù)據(jù)上疊加相關(guān)的誤差圖形的波形恢復(fù)所述數(shù)據(jù)。
11．如權(quán)利要求9或10所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于按照來(lái)自客戶的請(qǐng)求動(dòng)態(tài)地產(chǎn)生查閱表。
12．如權(quán)利要求11所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于使用查閱表，在所述查閱表上按照客戶的請(qǐng)求可以列出任何尺寸的圖像。
13．如權(quán)利要求11或12所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于使用查閱表，在所述查閱表上按照客戶的請(qǐng)求可以列出任何數(shù)量的圖像。
14．如權(quán)利要求9所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于圖像的壓縮比按照客戶的請(qǐng)求被改變。
15．如權(quán)利要求9到14任何一個(gè)所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于對(duì)于客戶的每個(gè)請(qǐng)求產(chǎn)生一個(gè)特定的壓縮和傳遞拖運(yùn)器。
16．如權(quán)利要求9到15任何一個(gè)所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于圖像之間的間隔按照客戶的請(qǐng)求被改變。
17．如權(quán)利要求9到16任何一個(gè)所述的用于實(shí)時(shí)地傳遞運(yùn)動(dòng)圖像的方法，其特征在于提供管理裝置用于同時(shí)處理來(lái)自多個(gè)客戶的每個(gè)客戶的請(qǐng)求。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種用于以高的速度壓縮圖像信息的方法和利用所述方法傳遞實(shí)時(shí)運(yùn)動(dòng)圖像的方法,其中作為三維希爾伯特掃描(本發(fā)明不限于三維希爾伯特掃描)的擴(kuò)展進(jìn)行矩形平行六面體區(qū)域的掃描,從而改善輸出量和降低成本。在按照本發(fā)明的用于以高的速度壓縮圖像信息的方法中,包括三維信息的被觀看的運(yùn)動(dòng)圖像通過(guò)使用和在三維空間中的矩形平行六面體區(qū)域相關(guān)的查閱表逐個(gè)地被轉(zhuǎn)換成一維的串行信息,并且其中對(duì)所述轉(zhuǎn)換的數(shù)據(jù)進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮。在從服務(wù)器向客戶實(shí)時(shí)地傳遞觀看的運(yùn)動(dòng)圖像的方法中,按照所述方法壓縮的數(shù)據(jù)通過(guò)通信通路被傳遞,并在客戶被解壓。
文檔編號(hào)H04N13/00GK1303570SQ99806840
公開(kāi)日2001年7月11日 申請(qǐng)日期1999年4月12日 優(yōu)先權(quán)日1999年3月1日
發(fā)明者松尾勝憲, 鐮田清一郎 申請(qǐng)人:株式會(huì)社九州電器系統(tǒng)