数据压缩制造技术

一种用于例如图像或音频信号的数据压缩方法，包括：使用诸如小波变换或ＤＣＴ的变换编码数据，通过最高有效位和／或位值对变换系数分组，以及一个组接一个组地传送它们。在这种变换使用诸如匹配追踪的码本的情况下，系数可以进一步以码本值分组。在一个实施例中，此方法允许数据完全地由系数的位置和分组描述，而无论什么不需要存储或传送任何系数值信息。（*该技术在2024年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于数据压缩的方法和设备，尤其是但并非专指地涉及压缩静止或视频图像、和/或音频数据的方法和设备。已知有许多压缩图像和音频数据的方法。例子包括著名的用于静止图像编码和解码的联合图像专家组(JPEG)算法，和用于编码和解码视频数据的运动图像专家组(MPEG)算法。这些和许多其它编码和解码系统一起使用诸如离散余弦变换(DCT)的空间变换以把原始的图像数据转变为压缩格式。其它算法使用替换的变换诸如小波变换。通常，从所选变换的输出是一系列变换系数，它们整体地定义原始数据的编码压缩格式。当需要跨越通信媒介诸如因特网或低带宽的无线连接传递数据时，这些系数转变为二进制形式(位)，其随后能根据任何优选的通信协议传输，或者以任何适合方便的形式(例如，磁盘或存储器上)存储。在“嵌入式”系统(使用一种“嵌入式量化器”)中，变换系数按顺序地进入有效层(位平面)，一般首先传输的是最高有效位。用这种“嵌入式”编码方案，接收者最初收到低分辨率的图像，随着传输进行它逐渐改进成高分辨率的图像。这给了接收者一旦已经收到的图像有足够分辨率满足其的需要时在任何时候终止传输可能性。大多数嵌入式系统使用有效转换(switching)的概念，换言之它们提供一些机制，以告知解码器每个系数最高有效位的位置。如果没有有效转换，相当数量的可用带宽将会在第一个有效位还没有到达的情况下由重复地发送系数的非有效位而浪费。对正的系数，这意味着在第一个有效位(即，a1)还没有到达时重复地发送零。一些系统诸如Shapiro的系统由一次扫描一个位平面而完成这个参见Shapiro，IEEE Transactions on SignalProcessing，41(12)；3445-3462，十二月，1993(进一步描述于US-A-5321776和US-A-5315670)。其它系统通过明确地发送最高有效位而告知解码器它的位置。几种系统，诸如描述于文档WO-A-99/08449和WO-A-98/37700的系统，使用掩蔽技术以改善位传输效率。有不同的记法系统以表示数字系统中负数，其中最重要的是“符号和大小记法(sign and magnitude notation)”和“二次补码记法(twoscomplement notation)”。尽管信息通常以二次补码记法存储在计算机里，然而为了描述压缩算法，通常使用符号和大小记法。根据符号和大小记法给出这个专利技术的描述，其中正数的第一有效位(FSB)和其负版本在数据字中在同一位置上。对以上所有技术，首先发送每个单独系数的第一有效位，然后是相继地较低有效位，一个位平面接着一个位平面。当到达一特定的截止(cut-off)位平面时，系统可能认为，不值得对系数进行进一步精化，因此不发送可存在于低于截止位平面的进一步的位。近来提议的是，在FSB之后已经发送了一定数量的位之后，发送更多的可能是不值得的(参见Monro等人的Proceedings of the IEEEInternational Conference on Image Processing 2000，Vancouver，进一步描述于WO 02/13538)。这意味着，FSB之后的位模式的数量是有限的。例如，如果已知在一特定系数的FSB之后将要定义另外两个位，那么该模式能够采用仅四个可能的组合-11、10、01或00(以下降的数量级列出)。所有这些技术以及其它类似它们的技术的目的是通过使用尽可能少的位，来传输或存储变换系数的值以及它们在变换数据集里的位置，而达到有效的压缩。为了最小化发送数据所需位的理论数量(熵)，在进行设计用于传输机制的系数的排序和打包中已引入了大的创造性。标准方法的目的是，以最少量的位表示位置信息，从而允许尽量多的可用带宽专用于定义数据的值的位中。在本专利技术中，完全丢弃了这种方法，并通过更多地集中在数据的位置方面而不是它的值的方面而改善熵。尤其是，本专利技术预期完全地通过位置信息来描述数据集，并根本不发送值信息。根据本专利技术的第一方面，提供了一种数据压缩方法，包括对数据施加变换，以得到多个变换系数；把系数分为多个组；以及将所述组作为压缩数据顺序地存储或传送。所述这些组优选地是不等概率的。本专利技术进一步延伸为一种实现这种方法的计算机程序，和载有这种计算机程序的一种机器可读数据载体(如CD)，以及代表这种计算机程序的一种位流(如，通过因特网下载)。本专利技术进一步延伸为一种实现这种方法的编码器(coder)，以及包括这种编码器的编解码器(codec)。通过根据系数值的特征(或根据一些辅助信息)对系数完全或部分地分组，并着重于确切发送位置信息而不是与值相关的信息，申请人已经发现可进一步提高效率。即使在组的数量大(例如与系数的数量相同)的情况下也惊讶地适用。在数据值比可能的组少的情况下，一些组将是空的，然后通过对传送的组进行游程编码而进一步提高效率。通过分组而减少熵可起因于几种原因，并与数据的不平稳性有关。例如，系数值或码本条目(codebook entry)可具有稍微不同的发生频率，并也可依赖于位置。通过把系数分成组，可以显现各组的统计学差异，其将比这些组的组合导致较低的总熵。即使每组的值平均数小于1，如果编码器布置为告知解码器存在空组的运转，那么所描述的方法仍然提供了有效的增加，。本专利技术可以以多种方式付诸实施，现在通过示例并参考附图来描述一些特定实施例，其中附图说明图1表示4×4图像的2-尺度小波变换的例子；图2表示把图1的系数分成位平面；图3表示根据本专利技术的一个实施例的第一次系数分组；图4表示第二次分组。首先参照图1，其表示一种类型的小波变换的输出，从而我们期望按位编码以存储或跨过通信介质向前传输。在这个例子中，图1所示的输出表示4×4图像的2-尺度小波变换，但在实际的实施方式中，系数值和图像尺寸的范围通常较大，小波尺度的数量也可较大。将按位编码的数据集不必是小波变换(尽管是优选的)的系数，而且本专利技术同等地适用于由任何其它类型的变换系数组成的输出集，其它类型的变换包括FFT、DCT、重叠正交变换等等。以上描述的方法也能用于有效的按位压缩的其它数据集，即为不必代表图像或音频的数据集。描述的方法将同样地适用于例如电子制表数据(spread sheet data)或文字处理数据的有效的按位压缩。相关的任何特征诸如颜色、字体、语言或甚至气味也能形成系数分组的基础。此方法通常通过把系数值转换为二进制位并一个一个单独地考虑位平面而开始，如图2所示。为了简化，图2只显示了两个系数1、2。其中第一个在位平面17具有第一有效位(FSB)21，而第二个在位平面16具有FSB 22。在该附图中，实的方块代表1，空的方块代表0。图2中考虑的数据集25可以是图1所示数据集的整体，或者可以仅是其一部分。在正压缩的数据集包括小波变换的系数的情况下，图2的数据集25可以表示图1所示的各子带11之一。在一种类型的传统“嵌入式”系统中，诸如Shapiro系统中，变换系数的位通常是逐层地发送的，首先传输最高有效位。因此在这样的系统中，通常首先传输位21，然后按顺序传输位平面16、15和14的有效位。在这个系统里不会发送低于预定的阈值位平面(这个例子中的14)的位。对发送的每个位也必须识本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种数据压缩方法，包括对数据实施变换以得到多个变换系数；把所述系数分成多个组；以及将所述组作为压缩数据顺序地存储或传送。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：唐纳德马丁蒙罗，
申请(专利权)人：艾斯科夫视频有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]