專利名稱：掃描圖像實(shí)時(shí)壓縮/解壓縮方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種掃描圖像壓縮/解壓縮方法，特別涉及一種利用位(bit)為讀取單元的掃描圖像壓縮/解壓縮方法，以提高重復(fù)數(shù)碼的可能性，并適用于未來12、14或更高位解析的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置。
圖像壓縮/解壓縮技術(shù)的主要目的不外于加速圖像傳遞的速度。應(yīng)用于掃描器(scanner)的壓縮/解壓縮技術(shù)，便是應(yīng)用在掃描器與計(jì)算機(jī)主機(jī)之間的傳遞，以增快圖像傳送至主機(jī)的速度。當(dāng)掃描的圖像經(jīng)過模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置轉(zhuǎn)換成數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)后，便可開始進(jìn)行圖像的壓縮。壓縮后的圖像數(shù)據(jù)傳送到一隨機(jī)存取存儲(chǔ)器，以供主機(jī)存取。主機(jī)便開始執(zhí)行解壓縮，待整個(gè)圖像完成解壓縮后便可輸出至熒光屏，供使用者作進(jìn)一步的處理。
公知的掃描圖像的處理在讀取模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置所輸出的圖像數(shù)據(jù)時(shí)，皆以8位(bit)為單位來處理，亦即每次只讀取8個(gè)位，再針對(duì)所讀取的位組的特性來壓縮/解壓縮。此讀取方法比較不具彈性，且當(dāng)模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的解析已從原先的8位提高至12、14或更高位時(shí)，此讀取方式將無法適用。而且，每次皆以8位為處理單位，由于失真處理的關(guān)系，容易產(chǎn)生如馬賽克的現(xiàn)象。甚且，8位的數(shù)據(jù)量小，其位的重復(fù)性也相對(duì)較小，壓縮的效率也較差。
本發(fā)明的主要目的是提出一種不會(huì)產(chǎn)生馬賽克現(xiàn)象的圖像壓縮/解壓縮方法，并可使壓縮時(shí)尋得重復(fù)數(shù)碼的可能性提高，進(jìn)而達(dá)到快速壓縮/解壓縮的目的。
本發(fā)明的另一目的在于提出一種不受限于模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置的解析效率的圖像壓縮/解壓縮方法，以使掃描圖像的壓縮/解壓縮的方法可適用于未來12、14或更高位解析的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置。
依據(jù)上述的目的，本發(fā)明的壓縮方法在編碼時(shí)，先設(shè)定每一位組(byte)的格式為具有識(shí)別碼(2 bits)，及計(jì)數(shù)碼(6 bits)兩部分。并將讀取的數(shù)據(jù)以位平面，區(qū)分高位平面及低位平面分別來處理。在讀取模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置所輸出的數(shù)據(jù)時(shí)，每一位組最多可讀取63(26-1)個(gè)位。每一位組的識(shí)別碼代表該位的編碼性質(zhì)，如高/低位或未編碼的數(shù)據(jù)。而計(jì)數(shù)碼部分則累計(jì)連續(xù)的同一性質(zhì)的編碼的位數(shù)。編碼完成后便將位組輸出至一隨機(jī)存取存儲(chǔ)器供主機(jī)存取。
在解壓縮時(shí)，主機(jī)便存取隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中的數(shù)據(jù)。同時(shí)，并有一可至少容納63位組的緩沖器，以供暫存解壓縮后的數(shù)據(jù)。解壓縮時(shí)，只要查詢位組的識(shí)別碼，便可知道其編碼代表的是高/低位或未編碼的數(shù)據(jù)。然后再依照其計(jì)數(shù)碼的數(shù)目，依序填入緩沖器中相對(duì)應(yīng)的位置中，如此便可完成解壓縮的程序。完成后，便可輸出整個(gè)緩沖器的圖像數(shù)據(jù)，以供使用者作更進(jìn)一步的處理。


圖1A為本發(fā)明的編碼的位組格式。
圖1B為本發(fā)明的編碼的位組的識(shí)別碼種類。
圖2A為位平面的處理方式示意圖。
圖2B為位平面的處理方式的另一示意圖。
圖3為本發(fā)明的壓縮的流程圖。
圖4為本發(fā)明的解壓縮的流程圖。
現(xiàn)結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)說明。
為根本打破慣用的圖像數(shù)據(jù)的讀取方式，本發(fā)明先定義編碼的位組(byte)的格式，如圖1A所示。在一位組中，前兩個(gè)位代表識(shí)別碼11，后6個(gè)位則代表計(jì)數(shù)碼12。識(shí)別碼11有兩個(gè)位，因此可有4種組合，如圖1B所示。其中，“00”表示該位組中所編碼的皆為高位的數(shù)據(jù)，即“1”。“01”表示該位組中所編碼的為低位的數(shù)據(jù)，即“0”?！?0”表示該位組中的數(shù)據(jù)皆是尚未編碼的數(shù)據(jù)，即原始數(shù)據(jù)。例如，當(dāng)圖像數(shù)據(jù)的重復(fù)性很低時(shí)，便不須經(jīng)過編碼，可直接輸出?！?1”則代表備用，尚未定義。當(dāng)然，這四種可能的組合及定義可因人而異，只要能分別代表高位，低位，及未編碼等三種類別即可。
每筆編碼的位組有8位，去除前兩位的識(shí)別碼后，所剩的6個(gè)位，可用來記錄編碼時(shí)連續(xù)的同一性質(zhì)編碼的數(shù)目。因此，6個(gè)位最多可記錄63(26-1)個(gè)編碼的位。例如，“00111111”便表示有連續(xù)63個(gè)高位(“1”)的圖像數(shù)據(jù)。而，“01001111”便表示有連續(xù)30個(gè)低位(“0”)的圖像數(shù)據(jù)。
另外，本發(fā)明采用“位平面切片”的觀念來處理每一筆讀取的圖像數(shù)據(jù)。依據(jù)“位平面切片”的技術(shù)，若一個(gè)圖像中的每個(gè)像素是以8位表示，便可將圖像當(dāng)作由八個(gè)1位的平面所構(gòu)成，如圖2A所示。其范圍由最不重要的位平面0至最重要的位平面7。依據(jù)8位的二進(jìn)位組，平面0包含組成圖像像素二進(jìn)位的所有最低位，平面7則包含所有組成圖像像素二進(jìn)位的所有最高位。如圖2B所示，讀入的每一位組的各個(gè)位將由高而低分別處理。也就是，處理位的順序是[A7][B7][C7]...[A6][B6][C6]...[A5][B5][C5]...[A4][B4][C4]...[A3][B3][C3]...[A2][B2][C2]...[A1][B1][C1]...[A0][B0][C0]...。
依此原理，一張圖像若以其中的一種位平面圖像來呈現(xiàn)，則8個(gè)位平面將顯示出完全不同的圖像。高位平面的可壓縮性較高，而低位平面的數(shù)據(jù)重復(fù)性較小，因此壓縮較困難。對(duì)于最后三個(gè)低位的位平面數(shù)據(jù)，可以不必編碼而直接傳遞。或是在傳遞高位平面的數(shù)據(jù)后，再以亂數(shù)方式補(bǔ)充低位平面的數(shù)據(jù)，以降低解壓后數(shù)據(jù)的失真率。此為本領(lǐng)域的技術(shù)人員所常用的技術(shù)，其目的在只針對(duì)壓縮效率大的圖像進(jìn)行壓縮。
依據(jù)上述的編碼格式及位平面的處理方法，本發(fā)明的方法每次讀取的數(shù)據(jù)最多為63個(gè)位組，因?yàn)橛?個(gè)位最多可記錄63筆數(shù)據(jù)，而每筆數(shù)據(jù)當(dāng)作8個(gè)位平面來處理，所以每次處理的區(qū)塊便有63位組。
本發(fā)明的壓縮方法的詳細(xì)步驟如圖3所示301讀取模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置所輸出的數(shù)據(jù)；302由于圖像的處理是依序一條一條地處理，因此將每一條掃描的圖像，以63個(gè)位組為一區(qū)塊，分成數(shù)個(gè)處理區(qū)塊；303依序處理所讀取的區(qū)塊的數(shù)據(jù)，其處理程序如下3031依序讀取模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置所輸出的6個(gè)位；3032判斷此6個(gè)位的屬性？當(dāng)此6個(gè)位皆為“1”時(shí)，執(zhí)行步驟3033；當(dāng)此6個(gè)位皆為“0”時(shí)，執(zhí)行步驟3034；其它情況時(shí)，執(zhí)行步驟3035；3033設(shè)定該位組的識(shí)別碼為“00”，并將該計(jì)數(shù)碼設(shè)為二進(jìn)位的“11”，并執(zhí)行步驟3036。3034設(shè)定該位組的識(shí)別碼為“01”，并將該計(jì)數(shù)碼設(shè)為二進(jìn)位的“11”，并執(zhí)行步驟3036。3035設(shè)定該位組的識(shí)別碼為“10”，并執(zhí)行步驟3038；3036判定下一位是否為同值，或該計(jì)數(shù)碼的六個(gè)位皆為“1”？如果是，便執(zhí)行步驟3037；否則，便執(zhí)行步驟3038。3037將該計(jì)數(shù)碼累進(jìn)1，并重復(fù)執(zhí)行步驟3036。3038輸出該位組至一存儲(chǔ)裝置。3039判斷是否已完成該區(qū)塊的處理？若是，則執(zhí)行步驟304；否則，執(zhí)行步驟3031；304判斷是否已完成所有區(qū)塊的處理？若是，則執(zhí)行步驟305；否則執(zhí)行步驟303。305結(jié)束。
在步驟3031，為增加數(shù)據(jù)的可壓縮性，可先將二進(jìn)位碼轉(zhuǎn)換成葛雷碼(gray code)。葛雷碼是對(duì)相鄰的位進(jìn)行XOR的運(yùn)算。由于葛雷碼有個(gè)獨(dú)特的性質(zhì)，即經(jīng)過葛雷碼轉(zhuǎn)換后，相連的代碼字之間僅有一個(gè)位不同。因此，利用此特性，即使灰階有很小變化，也可在所有的位平面顯示出來，不會(huì)使畫面為一大片全黑或全白。
壓縮后的數(shù)據(jù)暫存在一隨機(jī)存取存儲(chǔ)器中，以供解壓縮裝置來處理。解壓縮的方法乃相對(duì)于壓縮方法進(jìn)行，其方法如下，而且解壓縮需要至少63位組的緩沖器存儲(chǔ)解壓縮后的數(shù)據(jù)。緩沖器的存儲(chǔ)器排列等同于壓縮前的圖像數(shù)據(jù)的排列。本發(fā)明的解壓縮的詳細(xì)步驟如下401依序讀取編碼的數(shù)據(jù)，每次讀取一位組。402由該位組的識(shí)別碼，判斷該位組的屬性。403當(dāng)該位組的識(shí)別碼為“00”時(shí)，依據(jù)該位組的計(jì)數(shù)器所記錄的數(shù)，依序填入等量的“1”于緩沖器中相對(duì)應(yīng)的位置；即按照[A7][B7][C7]...[A6][B6][C6]...[A0][B0][C0]...等順序，由高位至低位開始填入等量的“1”。404當(dāng)該位組的識(shí)別碼為“01”時(shí)，依據(jù)該位組的計(jì)數(shù)器所記錄的數(shù)，依序填入等量的“1”于緩沖器中相對(duì)應(yīng)的位置；即按照[A7][B7][C7]...[A6][B6][C6]...[A0][B0][C0]...等順序，由高位至低位開始填入等量的“0”。405當(dāng)該位組的識(shí)別碼為“10”時(shí)，則依序?qū)⒃撐唤M的計(jì)數(shù)碼的數(shù)據(jù)，存入緩沖器中相對(duì)應(yīng)的位置。由于此位組尚未編碼，因此只要將計(jì)數(shù)碼的數(shù)據(jù)填入相對(duì)的位置即可。例如，如果該位組為“10101010”，且代表第5位的數(shù)據(jù)，則分別依序?qū)ⅰ?01010”填入[A5][B5][C5][D5][E5][F5]中。406判斷緩沖器是否已填滿？如果是，執(zhí)行步驟407；否則，執(zhí)行步驟401。407輸出緩沖器中的數(shù)據(jù)。408判斷是否已完成所有數(shù)據(jù)的解壓縮？若是，執(zhí)行步驟409；否則，執(zhí)行步驟401。409結(jié)束。
如此當(dāng)每一區(qū)塊的圖像數(shù)據(jù)還原后，便將緩沖器中的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)主機(jī)，直至完成所有區(qū)塊的轉(zhuǎn)換。其中，若原先的二進(jìn)位碼已轉(zhuǎn)換為葛雷碼，在執(zhí)行步驟407時(shí)，由于所解壓縮的是葛雷碼，必須先將葛雷碼轉(zhuǎn)換為二進(jìn)位碼，才能將緩沖器中的數(shù)據(jù)輸入計(jì)算機(jī)。壓縮及解壓縮的步驟可同時(shí)進(jìn)行，只是必須以63個(gè)位組為單位。當(dāng)壓縮程序?qū)D像編碼為63個(gè)位組，然后傳送至存儲(chǔ)裝置后，解壓縮程序便可開始進(jìn)行。由于壓縮時(shí)是以63個(gè)位組為單位，因此，解壓縮程序必須等到63個(gè)位組都編碼完成后才可進(jìn)行。
本發(fā)明的方法可以軟件實(shí)施，也可將程序制作成專用集成芯片(ASIC)，來執(zhí)行圖像的壓縮及解壓縮。綜上所述，本發(fā)明的壓縮/解壓縮方法在讀取模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置所輸出的數(shù)據(jù)時(shí)仍以位(bit)為單位，而非以位組(byte)為單位來處理，因此不但具有數(shù)碼變動(dòng)小的優(yōu)點(diǎn)，而且容易尋得同值性數(shù)碼，所以圖像的壓縮效率較高。
另外，本發(fā)明的壓縮/解壓縮方法在圖像損失(loss)方面，因可針對(duì)一或二個(gè)位采取個(gè)別的處理，例如將255階降低為128階或64階，使圖像鈍化等，使用者并不容易察覺，且其改變較為柔和，不會(huì)產(chǎn)生公知類似馬賽克的現(xiàn)象。甚且，本發(fā)明的壓縮方法，可以選擇低位(low bit)的傳送，以一條線(oneline)抽樣傳送，或以責(zé)任循環(huán)周期(duty cycle)的觀念重建，因此可視圖像的傳輸量而定，非常具有彈性。
以上所述僅為本發(fā)明的較佳實(shí)施例而已，且已達(dá)廣泛的實(shí)用功效，凡依本發(fā)明權(quán)利要求范圍所作的等同變化與修飾，皆屬本發(fā)明權(quán)利要求涵蓋的范圍內(nèi)。
權(quán)利要求
1.一種掃描圖像實(shí)時(shí)壓縮方法，包含步驟設(shè)定一位組，該位組包含識(shí)別碼，及計(jì)數(shù)碼；讀取模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置所輸出的數(shù)據(jù)；區(qū)分該輸出的數(shù)據(jù)為多個(gè)處理區(qū)塊；依序處理所讀取的區(qū)塊的數(shù)據(jù)，包括步驟(a)依序讀取模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置所輸出的6個(gè)位；(b)判定該六個(gè)位的屬性，并依據(jù)該六個(gè)位的屬性，設(shè)定該位組的識(shí)別碼；(c)當(dāng)該位組的識(shí)別碼表示高位或低位時(shí)，設(shè)定該位組的計(jì)數(shù)碼為二進(jìn)位碼的“11”，并執(zhí)行步驟(e)；(d)當(dāng)該位組的識(shí)別碼不為高位或低位時(shí)，直接依序輸入六個(gè)位于該位組的計(jì)數(shù)碼；(e)該位組的計(jì)數(shù)碼累計(jì)連續(xù)且同值的位數(shù)，直至該計(jì)數(shù)碼的六個(gè)位皆為“1”，或當(dāng)下一位不為同值；(f)當(dāng)該計(jì)數(shù)碼的六個(gè)位皆為“1”，或當(dāng)下一位不為同值時(shí)，輸出該位組；(g)重復(fù)該步驟(a)～(f)直至完成所有圖像數(shù)據(jù)的編碼。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的步驟(a)還包含步驟(h)在讀取所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置所輸出的6個(gè)位時(shí)，轉(zhuǎn)換所述的6個(gè)位為葛雷碼。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述的識(shí)別碼為二個(gè)位，及所述的計(jì)數(shù)碼為六個(gè)位。
4.一種掃描圖像實(shí)時(shí)解壓縮方法，包含步驟依序讀取所述的編碼的位組數(shù)據(jù)，每次讀取一位組；依據(jù)所讀取的位組的識(shí)別碼，判斷該位組的屬性；當(dāng)該讀取的位組的識(shí)別碼表示高位時(shí)，依據(jù)該位組的計(jì)數(shù)碼所記錄的數(shù)，依序填入等量的“1”于緩沖器中相對(duì)應(yīng)的位置；當(dāng)該讀取的位組的識(shí)別碼表示低位時(shí)，依據(jù)該位組的計(jì)數(shù)碼所記錄的數(shù)，依序填入等量的“0”于緩沖器中相對(duì)應(yīng)的位置；當(dāng)該讀取的位組的識(shí)別碼不為低位或高位時(shí)，依序?qū)⒃撐唤M的計(jì)數(shù)碼的數(shù)據(jù)，存入緩沖器中相對(duì)應(yīng)的位置；及當(dāng)該緩沖器已填滿時(shí)，輸出該緩沖器中的數(shù)據(jù)。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，還包含步驟在輸出所述的緩沖器中的數(shù)據(jù)時(shí)，轉(zhuǎn)換所述的葛雷碼為二進(jìn)位碼。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述的緩沖器至少可容納63個(gè)位組。
7.一種掃描圖像實(shí)時(shí)壓縮/解壓縮方法，包含步驟(a)設(shè)定一位組，該位組包含識(shí)別碼，及計(jì)數(shù)碼；(b)讀取模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置所輸出的數(shù)據(jù)；(c)區(qū)分該輸出的數(shù)據(jù)為多個(gè)處理區(qū)塊；(d)依序讀取模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置所輸出的6個(gè)位；(e)判定該六個(gè)位的屬性，并依據(jù)該六個(gè)位的屬性，設(shè)定該位組的識(shí)別碼；(f)當(dāng)該位組的識(shí)別碼表示高位或低位時(shí)，設(shè)定該位組的計(jì)數(shù)碼為二進(jìn)位碼的“11”，并累計(jì)連續(xù)且同值的位數(shù)于該位組的計(jì)數(shù)碼，直至該計(jì)數(shù)碼的六個(gè)位皆為“1”，或當(dāng)下一位不為同值；(g)當(dāng)該位組的識(shí)別碼不為高位或低位時(shí)，直接依序輸入六個(gè)原始數(shù)據(jù)的位于該位組的計(jì)數(shù)碼；(h)當(dāng)該位組的計(jì)數(shù)碼的六個(gè)位皆為“1”，或當(dāng)下一位不為同值時(shí)，輸出該位組；(i)重復(fù)步驟(d)至(h)直至完成所有圖像數(shù)據(jù)的編碼；(j)依序讀取該編碼的位組數(shù)據(jù)，每次讀取一位組；(k)依據(jù)所讀取的位組的識(shí)別碼，判斷該位組的屬性；(l)當(dāng)該讀取的位組的識(shí)別碼表示高位時(shí)，依據(jù)該位組的計(jì)數(shù)碼所記錄的數(shù)，依序填入等量的“1”于緩沖器中相對(duì)應(yīng)的位置；(m)當(dāng)該讀取的位組的識(shí)別碼表示低位時(shí)，依據(jù)該位組的計(jì)數(shù)碼所記錄的數(shù)，依序填入等量的“0”于緩沖器中相對(duì)應(yīng)的位置；(n)當(dāng)該讀取的位組的識(shí)別碼不為低位或高位時(shí)，依序?qū)⒃撐唤M的計(jì)數(shù)碼的數(shù)據(jù)，存入緩沖器中相對(duì)的位置；及(o)當(dāng)該緩沖器已填滿時(shí)，輸出該緩沖器中的數(shù)據(jù)。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的步驟(b)還包含步驟(p)在讀取所述的模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置所輸出的6個(gè)位時(shí)，轉(zhuǎn)換所述的6個(gè)位為葛雷碼。
9.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的步驟(o)還包含步驟(q)在輸出所述的緩沖器中的數(shù)據(jù)時(shí)，轉(zhuǎn)換所述的葛雷碼為二進(jìn)位碼。
10.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的識(shí)別碼為二個(gè)位，及所述的計(jì)數(shù)碼為六個(gè)位。
11.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的緩沖器至少可容納63個(gè)位組。
12.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述的步驟(b)至(i)與所述的步驟(j)至(o)是可同時(shí)執(zhí)行。
全文摘要
本發(fā)明的方法在壓縮編碼時(shí),設(shè)定每位組格式有識(shí)別碼及計(jì)數(shù)碼。將讀取的數(shù)據(jù)以位平面,區(qū)分高位平面及低位平面分別處理。在讀取模擬/數(shù)字轉(zhuǎn)換裝置輸出數(shù)據(jù)時(shí),每位組最多可讀取63位。每位組識(shí)別碼為該位的編碼性質(zhì)。計(jì)數(shù)碼部分累計(jì)連續(xù)的同一性質(zhì)的編碼位數(shù)。編碼后將位組輸出至隨機(jī)存取存儲(chǔ)器供主機(jī)存取。解壓縮時(shí),查詢位組識(shí)別碼,可知道其編碼是高/低位或未編碼的數(shù)據(jù)。再依計(jì)數(shù)碼數(shù)目,依序填入緩沖器中相對(duì)應(yīng)的位置中。
文檔編號(hào)G06T9/00GK1276650SQ9910697
公開日2000年12月13日 申請(qǐng)日期1999年6月3日 優(yōu)先權(quán)日1999年6月3日
發(fā)明者陳皇村 申請(qǐng)人:鴻友科技股份有限公司