图像数据压缩系统和方法技术方案

所公开的一种基于块的数据压缩系统利用两个并行、独立的压缩网络。一个网络（２０，２２）提供固定的压缩，另一个网络（１４，１６）提供可变的压缩。选择来自这两个网络中的一个或另一个的已压缩数据，以获得令人满意的图像质量和所需要的压缩系数。如果一个位计数器（１８）确定可变压缩网络的输出未获得所需要的压缩系数，选择网络（２５）就为应用网络选取固定压缩网络的输出。（*该技术在2016年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用在数字信号处理系统中的数据压缩网络。更具体地说，本专利技术涉及一种例如可在电视系统中使用的图像信号处理器的数据压缩网络。具有相关联的大存储器需求的复杂数字信号处理系统变得日益普及。限制存储器需求的必要性在诸如视频和电视系统一类的消费产品中尤为重要，以将这种产品的成本保持在一个合理的水平。可利用各种数据压缩技术来降低对存储器的要求和促进有限带宽通道上的数据传输，同时保持可接受的图像质量。这些压缩技术包括差分脉冲编码调制(DPCM)、包含变换编码的分频段编码、矢量量化、混合编码、和这些技术的适当改型。图像信号处理的最新发展包括MPEG(运动图像专家组)信号处理标准(ISO/IEC13818-2，1994年5月10日)的开发。这一广泛接受的标准利用图像块处理，尤其令人吸引的是用于卫星、有线和地面广播系统，包括高清晰度电视(HDTV)系统。执行MPEG解码算法需要存储先前解码的数据。按照本专利技术原理，在此认识到最好是利用一种基于块的压缩系统来降低存储要求。本专利技术的目的是提供一种利用两个不同的压缩网络的数据压缩系统。选择来自这两个网络中的一个或另一个的已压缩数据，以获得令人满意的图像质量和所需要的压缩系数。在所公开的优选实施例中，一个网络提供固定的数据压缩，而另一个网络提供可变的数据压缩。该数据压缩是在块的基础上进行的，且两个数据压缩网络以并行方式同时工作。如果确定可变压缩网络的输出未获得所需的压缩系数，就使用固定压缩网络的输出。附图说明图1是按照本专利技术原理的一种含数据压缩网络的图像数据处理系统的一部分的方块图。图2较为详细地示出了图1中的可变长度压缩器。图3描绘出一个预测编码过程的图像块像素扫描模式。图4表示有助于理解一部分预测编码过程的操作的一组像素。图5较为详细地示出了图1的固定长度压缩器。图6描绘出另一种双路径压缩网络。将要描述的压缩系统以并行方式使用一个可变压缩网络和一个固定压缩网络。这两个压缩网络在同一像素块上同时工作。可变压缩网络具有无损或基本上无损的优点，并是一种优选的压缩网络。如果可变压缩网络未成功获得预定需要量的数据压缩，则用固定压缩网络的输出代替。虽然固定压缩网络能获得所需的压缩量，但该网络具有有损耗的缺点。在图1中，来自源10的图像表示数据源施加于含并行独立数据压缩路径14和20的数据压缩网络的输入端12。路径14是一个基本无损的路径，并包括一个提供已压缩数据给多路复用器(MUX)25的信号输入端之一的可变压缩处理器16，和一个位计数器18。计数器18监视被单元16压缩的每一数据块的位计数，并提供一个切换控制信号到MUX25的控制输入端。压缩路径14的其它细节在图2中示出并将结合图2讨论。路径20是一有损路径，它包括一个如图5中较详细示出的固定压缩处理器22。来自单元22的已压缩输出数据被提供到MUX25的另一信号输入端。如下面将更详细说明的，MUX25提供来自路径14的已压缩数据或来自路径20的已压缩数据到该压缩网络的输出端28。输出的已压缩数据提供给存储器30。在提供到显示处理器35之前，存储器30的输出数据由单元34解压。处理器35基本上是一视频数据接收器，并可包含一个在MPEG解码环路内的运动补偿处理器，或其它类型需要来自诸如存储器30一类的帧存储单元的数据的视频处理器。在该实施例中，源10提供代表光栅扫描的图像显示的输出数据，该数据是以顺序像素(图像单元)块，即，8×8像素块的形式提供的。这是以众所周知的方式完成的，比如利用带有适当控制的读/写功能的缓存器。每一像素值以一个8位的字来定义。基于块的压缩网络14、20独立地压缩每一像素块，并基本上保证以预定的或更大的压缩系数压缩每一块。应用网络30、34、35选用压缩路径14或者路径20的输出，以便提供令人满意的图像质量和所需要的压缩系数。该压缩系数表明在存储一个像素块时将节省的存储空间量。例如，一个50％的压缩系数导致一个为其原始大小的50％的压缩块，并且与原始块相比将少占用50％的存储空间。也可使用大于50％的压缩系数。然而，已确定不超过50％的压缩系数产生良好的结果。25％的压缩系数与没有这种压缩的常规解码器处理相比基本上是透明的。在50％压缩的情况下，该结果是不太透明的，但该结果是可接受的且不认为比未作存储器减小的常规解码器处理有显著的不同。该压缩网络的多路特性获得高图像质量并确保将至少获得固定压缩系数。可变压缩路径14呈现无损或接近无损的压缩，但是由路径14所提供的输出位的数目是可变的。来自路径14的已压缩的块输出位的数目由计数器18监视。如果来自路径14的压缩块位数等于或小于与预定压缩系数相关联的预定目标位计数，则由MUX25选择从路径14输出的压缩数据并传送到存储器30。不然，就使用从固定压缩器22输出的压缩块。如将要说明的，固定压缩器22利用带量化的有损压缩例程，以产生固定的目标位输出。为便于解压，对于每一个压缩块来说，每一压缩网络将信令信息插入数据流中，以指出对该块进行的压缩的类型。信令信息可以是插在每一压缩数据块的起始处，例如，在首标中的一个或多个位。该信令位被解压网络34检测，该网络34执行已用于将与给定信令位相关联的块压缩的压缩过程的逆过程。该首标可包含其它控制信息，例如量化控制信息等。可变压缩最好用在图像的平滑区域中以避免扰人的边缘人造痕迹。在这种区域上基本上保证高的图像质量，这是因为可变压缩器16没怎么使用量化或根本不使用量化，这是一种基本上无损的过程。另一方面，固定压缩器22可用在包含大量详细信息的图像区域中。由于在这种区域中的量化噪声不可能引入更易感觉到的误差，在路径20中经过固定压缩的图像区域的感觉质量很可能是良好的。但是，没必要以这种方式有选择地使用可变的和固定的压缩，尽管在许多系统中这样做是有益的。根据来自可变压缩器16的压缩块的位计数选择将使用这两个压缩块中的哪一个是简单的。如果该位指出压缩器16已获得所期望的压缩，则使用它。压缩器16是优选压缩器，因为它是无损的。否则，使用压缩器22。由压缩网络14、20进行的基于块的压缩和每个块的独立压缩允许解码器对每个块解码，而无需涉及任何其它块的信息。由于每块是以预定的压缩系数压缩的，每块的第一像素的存储地址是事先知道的。因此可从存储器访问每个块而无需涉及任何其它块的信息。关于这一点，注意到在存储器中为每个块保留有区域。在50％压缩的情况下，每一保留区域是原始块大小的一半。因此由于对位的计数和必要时对压缩器22输出的利用，每一压缩块将放在为其保留的存储区域中。如果优选压缩器16在达到超过目标压缩量上是成功的，则利用压缩器16的输出，并且某些保留的存储空间未被压缩块数据使用。亦即，这一压缩块开始填充它的保留存储区，该存储区从预定起始地址开始一直持续到小于为该块保留的最末地址的地址。基于块的压缩最好能够既获得高的压缩效率又易于访问像素块中的每个像素，尽管这两个结果在性质上相冲突。亦即，高压缩效率要求大的块尺寸，而易访问像素需要小的块尺寸。已发现这两种特性实际上均能够以8×8像素和16×4像素的像素块大小来实现。如前所述在单元10中使块成形为所要求的N×N像素大小。在该实例中，基于像素块的每场以图3所示的光栅方式以向下的方本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于处理图像表示数字数据的系统，包括具备以下特征的装置：一个呈现第一数据压缩特性的第一数据压缩器（１６）；一个呈现不同的第二数据压缩特性的第二数据压缩器（２２）；用于同时将所述图像数据加到所述第一和第二压缩器的输入端（１０， １２）；一个应用网络（３０－３５）；以及一个选择网络（２５），用于将来自所述第一和第二压缩器中的一个或另一个的呈现所期望的压缩系数的已压缩数据传送到所述应用网络。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：韦曼拉姆，巴斯A坎菲尔德，比利W小拜尔斯，
申请(专利权)人：汤姆森消费电子有限公司，
类型：发明
国别省市：US[美国]