專利名稱：圖像壓縮裝置和方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種圖像壓縮裝置和方法，它使用先驗知識將從攝象機或其它圖像介質(zhì)中輸入的圖像分離為至少多于兩個的分層圖像，并按照每個相應層次壓縮每個分離的圖像。從而，按照本發(fā)明的圖像壓縮裝置和方法能夠改善圖像壓縮性能。
背景技術：
最近的多媒體發(fā)展允許可視信息在各種領域中被處理，比如移動通信和數(shù)字視頻記錄器。但是，可視信息的數(shù)據(jù)規(guī)模非常大，以致于需要大的存儲空間或具有大的帶寬的網(wǎng)絡來處理可視信息。
因為需要太多的費用來建立如此巨大的存儲空間或具有大的帶寬的網(wǎng)絡，所以希望存儲和傳輸壓縮圖像數(shù)據(jù)來減少費用。
有幾種壓縮圖像的標準方法，比如聯(lián)合圖像專家組(JPEG)，運動圖像專家組(MPEG)，H.261和H.263，還有許多對那些標準方法進行微小改動的方法。
但是，作為標準建立的壓縮方法主要分為兩類方法。兩類方法之一是靜態(tài)圖像壓縮方法，該方法一個一個地壓縮各個圖像。換句話說，靜態(tài)圖像壓縮方法通過不應用圖像之間的相關性，而應用離散余弦變換(DCT)或小波變換來進行壓縮圖像。
另一種方法是運動圖像壓縮方法，該方法應用圖像序列間的相關性來實現(xiàn)更高的壓縮性能。換句話說，運動圖像壓縮方法使用主要從時間順序的圖像中提取的運動信息。
以上說明的傳統(tǒng)壓縮方法將圖像壓縮為簡單的數(shù)值變換或僅利用物體的移動。因此，傳統(tǒng)的壓縮方法不適宜特定的領域，而只適于普通的領域。
結(jié)果，這種應用于普通領域的限制失去了特定領域的先驗知識可以用于在特定領域中壓縮圖像的優(yōu)點。
換句話說，可視信息包括各種復雜的物體。比如，在數(shù)字圖像監(jiān)視系統(tǒng)中，輸入圖像包括過道、門、椅子和乘客。
因此，那些物體按照預定標準可以劃分為幾個組。按照移動標準，上述例子中的那些物體可以分類為三個組，其中一個組包括過道和墻，另一個組包括門和椅子，第三組包括乘客。另一個觀點是，上述例子中的那些物體可以分類為五組，上述每個物體分別作為一個組考慮。
分組圖像意思是，在壓縮圖像時，壓縮性能可以通過應用在每個組的信息和屬于相應組物體之間的相關性得到改善。
但是，按照分類標準圖像可以分組為各種類型。通常，最好的分組方法是難以決定的，因為特定領域中最優(yōu)化的分組方法不能在其它領域具有同樣的壓縮性能。
因此，對分組圖像有效應用先驗知識是很重要的。
例如，多數(shù)數(shù)字圖像監(jiān)視系統(tǒng)長期觀察預定地點。因此，有關數(shù)字圖像監(jiān)視系統(tǒng)內(nèi)自身變化的信息，比如攝象機的移動和當前時間，即使在輸入圖像變化時也能很容易地識別。
因此，通過將圖像分類為至少多于一個的組，比如變化圖像、未變圖像和僅改變具體特性的圖像，可以獲得更有效的壓縮性能。尤其是，通過應用初步知識，比如攝象機的移動和當前時間，可以獲得最大壓縮效果。

發(fā)明內(nèi)容
為了實現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的優(yōu)選實施例提供一種圖像壓縮裝置，包括圖像接收機，用于存儲從視頻攝象機或其它圖像介質(zhì)輸入的圖像數(shù)據(jù)，知識數(shù)據(jù)庫，用于通過應用初步知識以適當?shù)男问綄D像數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫，層次分離器，用于通過應用存儲在知識數(shù)據(jù)庫中的信息分別將每個輸入圖像分離為幾個分層圖像，分層圖像存儲器，用于分別存儲每個分離的分層圖像，分層圖像壓縮器，用于壓縮每個分離的分層圖像，壓縮數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲分層圖像壓縮器中的壓縮圖像數(shù)據(jù)，解碼器，用于解壓縮壓縮的數(shù)據(jù)，預測解壓縮圖像存儲器，用于存儲解碼器中恢復的數(shù)據(jù)，和知識數(shù)據(jù)庫控制器，用于應用預測解壓縮的圖像存儲器中的預測解壓縮圖像以便管理和更新知識數(shù)據(jù)庫中的信息。
本發(fā)明的另一個目的是提供一種圖像壓縮方法包括步驟通過對輸入圖像應用初步知識建立知識數(shù)據(jù)庫，將輸入圖像臨時存入存儲器，更新有關輸入圖像的知識數(shù)據(jù)庫，通過應用知識數(shù)據(jù)庫將輸入的圖像分離為分層圖像，按照相應的分離層次分別壓縮分離的分層圖像數(shù)據(jù)，通過合并壓縮的分離數(shù)據(jù)產(chǎn)生壓縮數(shù)據(jù)，解碼上述步驟中的壓縮數(shù)據(jù)以產(chǎn)生恢復的圖像，和更新在知識數(shù)據(jù)庫中的恢復的圖像。
再有，將輸入圖像分離為分層圖像的步驟將輸入圖像分離為至少兩個分層圖像，包括有背景圖像的圖像和沒有背景圖像的圖像。
再有，沒有背景圖像的圖像被分離為變化圖像和未變圖像。
再有，在知識數(shù)據(jù)庫中更新恢復的圖像的步驟是在輸入圖像塊和相應中間背景圖像塊之間的差超過閾值時，中間背景圖像代替輸入圖像并初始化等級整數(shù)為‘0’，在輸入圖像塊和相應中間背景圖像塊之間的差小于閾值時，中間背景圖像將等級整數(shù)增加‘1’，在分別具有超過預定值的等級整數(shù)的塊的數(shù)量超過閾值時，背景圖像更新塊的圖像。


為了獲得對本發(fā)明和其中的優(yōu)點更全面的理解，現(xiàn)在參考以下結(jié)合相應附圖的描述，其中同樣的附圖標記表示相同的部分，并且其中圖1是按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖像壓縮裝置的方框圖；圖2a和圖2b是按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖像壓縮方法的流程圖；和圖3是說明按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的分離圖像和背景圖像的示例圖。
具體實施例方式
現(xiàn)在將詳細參考本發(fā)明的優(yōu)選實施例，其示例在相應附圖中說明。
圖1是按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖像壓縮裝置的方框圖。按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖像壓縮裝置包括圖像接收機10，知識數(shù)據(jù)庫11，層次分離器12，分層圖像存儲器13，分層圖像壓縮器14，壓縮數(shù)據(jù)存儲器15，解碼器16，預測解壓縮圖像存儲器17，和知識數(shù)據(jù)庫控制器18。
在這種情況下，圖像接收機10存儲從視頻攝象機或其它圖像介質(zhì)輸入的圖像數(shù)據(jù)，并且知識數(shù)據(jù)庫11通過應用先驗知識以適當?shù)男问綄D像數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫。再有，層次分離器12通過應用存儲在知識數(shù)據(jù)庫中的信息分別將每個輸入圖像分離為多于兩個的分層圖像，并且分層圖像存儲器13分別存儲每個分離的分層圖像。另外，分層圖像壓縮器14壓縮每個分離的分層圖像，并且壓縮數(shù)據(jù)存儲器15存儲分層圖像壓縮器14中合并為一個數(shù)據(jù)流的壓縮圖像數(shù)據(jù)。再有，解碼器16解壓縮壓縮的數(shù)據(jù)，并且預測解壓縮圖像存儲器17存儲解碼器16中解壓縮的數(shù)據(jù)。最后知識數(shù)據(jù)庫控制器18應用預測解壓縮圖像存儲器17中的解壓縮圖像、輸入圖像和外部輸入來管理和更新知識數(shù)據(jù)庫11中的信息。
圖2a和圖2b是按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖像壓縮方法的流程圖。按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例的圖像壓縮方法包括步驟通過對輸入圖像應用先驗知識建立知識數(shù)據(jù)庫(S200)，將輸入圖像臨時存入存儲器(S210)，更新關于輸入圖像的知識數(shù)據(jù)庫(S220)，通過應用知識數(shù)據(jù)庫將輸入的圖像分離為分層圖像(S230)，按照相應的分離層次分別壓縮分離的分層圖像數(shù)據(jù)(S240)，通過合并壓縮的分離數(shù)據(jù)產(chǎn)生壓縮數(shù)據(jù)(S250)，解碼上述步驟中的壓縮數(shù)據(jù)以產(chǎn)生恢復的圖像(S260)，和更新在知識數(shù)據(jù)庫中的恢復的圖像(S270)。
如圖2b所示，將輸入圖像分離為分層圖像的步驟(S230)包括分離步驟(S231)，將輸入圖像分離為最少兩個分層圖像，其中一個包含背景圖像而另一個不包含背景圖像。
將輸入圖像分離為分層圖像的步驟還包括步驟(S232)，在比較沒有背景圖像的當前圖像和沒有背景圖像的前一圖像時，將沒有背景圖像的當前圖像分離為當前變化圖像和當前未變圖像。
更詳細地，如圖2a所示，本發(fā)明的實施例建立初始知識數(shù)據(jù)庫，該數(shù)據(jù)庫存儲將輸入圖像分離為分層圖像(S200)所必須的先驗知識。
然后，附加的裝置將從視頻攝象機或其它的輸出和視頻攝象機同樣信號的裝置輸入的模擬信號轉(zhuǎn)換為數(shù)字信號，并且轉(zhuǎn)換后的數(shù)字信號臨時存入存儲器中?；蛘撸R數(shù)據(jù)庫控制器18直接從輸出數(shù)字信號的裝置接收數(shù)字信號，并臨時存儲數(shù)字信號(S210)。
在這種情況中，對知識數(shù)據(jù)庫控制器18的數(shù)字信號的臨時存儲包括預處理，比如彩色調(diào)整轉(zhuǎn)換和比例縮放。
作為接下來的步驟，知識數(shù)據(jù)庫控制器18分析輸入圖像并和知識數(shù)據(jù)庫11中的信息進行比較，來更新知識數(shù)據(jù)庫11的信息以適應變化的情況(S220)。此時，知識數(shù)據(jù)庫11可以按照層次分離方法具有任意的結(jié)構。
因此，當圖像通過圖像接收機10從視頻攝象機或其它的輸出和視頻攝象機同樣信號的裝置輸入時，層次分離器12分離輸入的圖像數(shù)據(jù)。具體地說，層次分離器12根據(jù)先前建立在知識數(shù)據(jù)庫11中的數(shù)據(jù)，將輸入圖像分離為幾個分層圖像(S230)。
如圖2b所示，層次分離將輸入圖像分離為至少多于兩個的分層圖像，例如具有背景圖像的圖像和沒有背景圖像的圖像(中間背景圖像)。
換句話說，輸入圖像的層次分離單獨存儲當前背景圖像和用于更新當前背景圖像的中間背景圖像(S231)。此時，圖像被劃分為預定的大小(比如，8×8的小單元塊)，并且每個塊存儲背景圖像的信息。
如圖3所示，當圖像連續(xù)輸入時中間背景圖像和背景圖像被更新。在這種情況中，當背景圖像和中間背景圖像被初始化時，背景圖像和中間背景圖像不被指定。
在存儲背景圖像和中間背景圖像時，知識數(shù)據(jù)庫控制器18以每個塊(按照循環(huán)運動的塊)為單位比較輸入圖像和背景圖像。當根據(jù)比較的差值超過預定閾值時，輸入圖像再與中間圖像進行比較。
因此，當輸入圖像的塊與相應中間背景圖像的塊之間的差超過閾值時，中間背景圖像代替輸入圖像并初始化等級整數(shù)(grade integer)為‘0’。另外，當輸入圖像的塊與相應中間背景圖像的塊之間的差小于閾值時，中間背景圖像將等級整數(shù)增加‘1’。如果分別具有超過預定值的等級整數(shù)的塊的數(shù)量超過閾值時，背景圖像更新塊的圖像。
當攝象機與電子旋轉(zhuǎn)器連接時，知識數(shù)據(jù)庫控制器18檢測用于操作電子旋轉(zhuǎn)器的命令以初始化背景圖像和中間背景圖像。
另外，通過應用輸入圖像和外部輸入更新知識數(shù)據(jù)庫后，層次分離器12比較輸入圖像和背景圖像，并將輸入圖像分離為具有背景圖像的分層圖像和沒有背景圖像的分層圖像。
再有，在層次分離器12中，每個輸入圖像被分離為多于兩個的分層圖像，并且每個分離圖像存儲在相應的每個分層圖像存儲器13中。另外，每個分層圖像壓縮器14通過應用適當?shù)膲嚎s方法，比如JPEG或MPEG，壓縮每個分層存儲圖像數(shù)據(jù)(S240)。此時，分層圖像壓縮可以應用各種壓縮方法，并且同一壓縮方法可以用于不同的步驟。
然后，分層圖像壓縮器14中的分層壓縮圖像數(shù)據(jù)在壓縮數(shù)據(jù)存儲器15中合并以產(chǎn)生壓縮圖像數(shù)據(jù)(S250)。從而在每個分層圖像壓縮器14中產(chǎn)生的數(shù)據(jù)合并為一個數(shù)據(jù)流。
然后，解碼器16解壓縮和恢復壓縮數(shù)據(jù)存儲器15中包括一個數(shù)據(jù)流的壓縮圖像數(shù)據(jù)(S260)，并且解壓縮和恢復的圖像數(shù)據(jù)在預測壓縮圖像存儲器17中產(chǎn)生恢復的圖像。再有，恢復的圖像數(shù)據(jù)通過知識數(shù)據(jù)庫控制器18更新知識數(shù)據(jù)庫11，從而知識數(shù)據(jù)庫控制器18對此后輸入的圖像應用輸入圖像和壓縮圖像間的差值信息。
如上所述，按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例根據(jù)輸入圖像先驗知識建立知識數(shù)據(jù)庫。此后，在對輸入圖像更新知識數(shù)據(jù)庫時，通過應用知識數(shù)據(jù)庫，輸入圖像被分離為分層圖像，此時，按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例比較輸入圖像和背景圖像。最后，在背景圖像被分離為具有背景圖像的分層圖像和沒有背景圖像的分層圖像后，按照本發(fā)明的優(yōu)選實施例壓縮分層圖像。結(jié)果圖像壓縮性能得以改善。
本發(fā)明參考它的優(yōu)選實施例已經(jīng)被詳細示出和描述，同時，本領域技術人員可以理解，前述和其它的在形式和細節(jié)上的變化可以不偏離本發(fā)明的宗旨和范圍而進行。
權利要求
1.一種圖像壓縮裝置，包括圖像接收機，用于存儲從各種圖像介質(zhì)輸入的圖像數(shù)據(jù)；知識數(shù)據(jù)庫，用于通過應用先驗知識以適當?shù)男问綄D像數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫；層次分離器，用于通過應用存儲在知識數(shù)據(jù)庫中的信息分別將每個輸入圖像分離為幾個分層圖像；分層圖像存儲器，用于存儲每個分離的分層圖像；分層圖像壓縮器，用于壓縮每個分離的分層圖像；壓縮數(shù)據(jù)存儲器，用于存儲分層圖像壓縮器中的壓縮圖像數(shù)據(jù)；解碼器，用于解壓縮壓縮的數(shù)據(jù)；預測解壓縮圖像存儲器，用于存儲解碼器中恢復的數(shù)據(jù)；和知識數(shù)據(jù)庫控制器，用于應用預測解壓縮圖像存儲器中的預測解壓縮圖像以便管理和更新知識數(shù)據(jù)庫中的信息。
2.一種圖像壓縮方法，包括通過對輸入圖像應用先驗知識建立知識數(shù)據(jù)庫的步驟；將輸入圖像臨時存入存儲器的步驟；更新有關輸入圖像的知識數(shù)據(jù)庫的步驟；通過應用知識數(shù)據(jù)庫將輸入的圖像分離為分層圖像的步驟；按照相應的分離層次分別壓縮分離的分層圖像數(shù)據(jù)的步驟；通過合并壓縮的分離數(shù)據(jù)產(chǎn)生壓縮數(shù)據(jù)的步驟；解碼上述步驟中的壓縮數(shù)據(jù)以產(chǎn)生恢復的圖像的步驟；和在知識數(shù)據(jù)庫中更新恢復的圖像的步驟。
3.按照權利要求2的圖像壓縮方法，其中將輸入圖像分離為分層圖像的步驟將輸入圖像分離為至少兩個分層圖像，包括有背景圖像的圖像和沒有背景圖像的圖像。
4.按照權利要求3的圖像壓縮方法，其中沒有背景圖像的圖像被分離為變化圖像和未變圖像。
5.按照權利要求2的圖像壓縮方法，其中在知識數(shù)據(jù)庫中更新恢復的圖像的步驟是在輸入圖像的塊和相應中間背景圖像塊之間的差超過閾值時，中間背景圖像代替輸入圖像并初始化等級整數(shù)為‘0’，在輸入圖像塊和相應中間背景圖像的塊之間的差小于閾值時，中間背景圖像將等級整數(shù)增加‘1’，在分別具有超過預定值的等級整數(shù)的塊的數(shù)量超過閾值時，背景圖像更新分塊的圖像。
全文摘要
一種圖像壓縮裝置和方法,使用先驗知識將從攝象機或其它輸入介質(zhì)中輸入的圖像分離為至少多于兩個的分層圖像,并按照每個相應層次壓縮每個分離的圖像,改善圖像壓縮性能。圖像壓縮裝置包括:圖像接收機,存儲輸入的圖像數(shù)據(jù),知識數(shù)據(jù)庫,通過應用先驗知識以適當形式將圖像數(shù)據(jù)存儲到數(shù)據(jù)庫,層次分離器,將數(shù)據(jù)庫中的每個存儲圖像數(shù)據(jù)分別分離為幾個分層圖像,分層圖像存儲器,分別存儲每個分離的分層圖像,分層圖像壓縮器,壓縮每個分離的分層圖像,壓縮數(shù)據(jù)存儲器,存儲分層圖像壓縮器中的壓縮圖像數(shù)據(jù),解碼器,解壓縮壓縮的數(shù)據(jù),預測解壓縮圖像存儲器,存儲解碼器中恢復的數(shù)據(jù),知識數(shù)據(jù)庫控制器,應用預測解壓縮圖像,管理和更新知識數(shù)據(jù)庫中的信息。
文檔編號H04N7/26GK1367613SQ01145449
公開日2002年9月4日 申請日期2001年12月1日 優(yōu)先權日2000年12月1日
發(fā)明者柳柄淳 申請人:艾迪斯株式會社