使用差分传送进行的无损图像压缩的制作方法
【专利说明】
【背景技术】
[0001]电子设备所捕获和/或显示的视觉图像常常以数量相当大的存储器空间占用(即，为了存储表示图像的数据而消耗的存储器的量)为特征。随着图像分辨率的提高，图像的存储器空间占用也增大。期望各种电子设备能够处理这样的图像。例如，移动电子设备(诸如移动电话和个人数字助理)常配备有拍摄静态照片、或者甚至视频的相机。虽然目前包括在这样的设备中的图像捕获传感器往往能够实现大约2-4百万像素，但是包括在较新电话中的传感器将继续提高分辨率。此外，这样的设备正配备有更高分辨率的屏幕，因此用于显示的图像的空间占用也增大。这样的设备还可被设计用于将高分辨率图像/视频输出到外部设备，并且高分辨率图像的空间占用很大。
[0002]虽然这样的设备中存储器的大小随着时间也在提高，但是存储器的大小不可能以与图像分辨率和/或尺寸相同的速率提高。另外，这样的设备越来越多地提供重要的功能性以用于其他目的。例如，智能电话正开始提供多线程处理来支持多个应用程序同时在电话上运行。每个应用程序消耗存储器以用于被执行的代码和所处理的数据，这对存储器容量产生了进一步的压力。此外，应用程序竞争访问存储器(例如带宽)，这可能对存储器和存储器控制器之间、以及存储器控制器和系统中其他设备(诸如处理器、图形设备、显示控制器等)之间的互连器产生压力。
[0003]图像能够以压缩形式被传输和存储。然而，在图像捕获和显示期间，对图像压缩和解压缩的时间和硬件要求可能是过高的。
【发明内容】
[0004]本文所述的系统和方法展示了使用差分传送进行的多种无损图像压缩技术。如本文所述，无损图像压缩可涉及利用图像(或图像的一部分)在多个帧(或其他图像序列)上不改变的实例。由于带宽(或其他资源)限制，可能必须发送仅代表图像近似版本的图像数据。在下一帧正被处理时，如果图像并没有改变，则可发送使得能够生成图像完整版本的附加图像信息。因此，在图像的完整数据(甚至在被压缩时)由于带宽限制而可能不是能传送的时候，使用差分传送进行的无损图像压缩可使得能够生成图像的完整版本。
[0005]例如，视频的一个帧的图像数据可能由于带宽或空间局限而使用有损压缩来被压缩。一旦被传送了，则有损压缩的图像数据可能只代表该帧的近似(或有损)版本。在下一帧被处理时，如果该帧没有改变(或者没有改变太多)，则使得能够生成该帧的完整(或无损)版本的图像数据可被传送。因此，如果非变化图像由于数据速率(或其他资源)限制而没有被无损地发送，则后续的差分传输可使被接收图像数据完整，以在两个或更多帧之后生成完全无损的结果。
[0006]在压缩和传送图像序列(诸如视频)时，在多个帧上，图像帧并非所有部分都可能同时或以同样的速率改变。因此，在(由于资源/带宽限制)为图像的一部分发送有损压缩的图像数据之后，图像的所述一部分在下一帧中可能没有改变。利用图像的特定部分在后续帧中没有改变这一事实，可发送所述图像的该部分的附加图像数据以允许生成图像的该部分的无损图像数据。
【附图说明】
[0007]图1是示出根据一个实施例的一般性数据源和数据目标使用压缩和解压缩的一个实施例的框图的逻辑框图。
[0008]图2是示出本文所述的用于执行使用差分传送进行的无损图像压缩的方法的一个实施例的流程图。
[0009]图3是示出根据一个实施例的使用无损图像压缩来压缩图像块的逻辑框图，该无损图像压缩使用差分传送进行。
[0010]图4是示出能够执行本文所述的使用差分传送进行的无损图像压缩的图像压缩单元的一个实施例的逻辑框图。
[0011]图5是示出用于使用无损图像压缩的方法的一个实施例的流程图，该无损图像压缩使用差分传送进行。
[0012]图6是示出本文所述的包括系数量化的使用差分传送进行的无损图像压缩方法的一个实施例的流程图。
[0013]图7是示出使用差分传送进行的无损图像压缩方法的一个实施例的流程图。
[0014]图8是根据一个实施例展示图像解压缩单元的逻辑框图。
[0015]图9是示出使用差分传送进行的无损图像压缩方法的一个实施例的流程图。
[0016]图10是示出使用差分传送进行的无损图像压缩方法的一个实施例的流程图。
[0017]图11是示出根据一个实施例的能够执行本文所述的使用差分传送进行的无损图像压缩的计算机系统的逻辑框图。
[0018]虽然各种实施例在本文中以几个实施例和例示性附图的示例方式进行了描述，但是本领域技术人员将认识到，实施例并不限于所描述的那些实施例和附图。应当理解，附图及其详细描述并不旨在要将实施例限制为所公开的具体形式，相反，本发明是要涵盖落在本公开的实质和范围内的所有修改、等同形式和替代形式。本文中所使用的任何标题只是为了编排的目的，而并不是要用于对说明书的范围进行限制。如在整个本专利申请中所使用的那样，以允许的意义(即，意味着具有可能性)而不是强制的意义(即，意味着必须)来使用“可以” 一词。类似地，词语“包括”、“包含”、和“具有”是指包括、但不限于。
【具体实施方式】
[0019]根据一些实施例，本文所述的使用差分传送进行的无损图像压缩可包括最初由于资源限制而利用有损压缩传送图像数据、但随后以生成无损图像数据的方式来传送图像数据。
[0020]如本文所述，使用差分传送进行的无损图像压缩可由图像压缩单元和兼容的图像解压缩单元来实现。图像压缩单元能够以低延迟和相对少的硬件来执行图像的压缩。类似地，图像解压缩单元能够以低延迟和少量硬件来对图像进行解压缩。使用差分传送进行的无损图像压缩可减轻存储器与对图像进行操纵的设备/模块之间的互连器上的带宽压力、以及图像数据与其它数据存储之间对存储器空间的竞争。
[0021]图像可作为一系列图像块来被处理(分析、压缩、传送、解压缩等)。每个块可以是统一的大小，并代表总体图像的一部分。因此，视频序列中的每个图像帧可作为在被一起显示时形成整个时间帧的一组块来被处理。本文所述的使用差分传送进行的无损图像压缩可被应用于图像序列(例如视频)中的各个图像块(例如帧)。
[0022]例如，图像压缩单元可能由于有限的带宽(诸如存储器与显示控制器之间的限制或其他资源限制)而对于图像帧的一个(或多个)所述块仅发送图像数据的一部分。部分图像数据可以用于生成该图像块的近似(例如有损)版本。然后，如果那个块的内容(例如图像/图形)在下一帧中没有改变，则图像压缩单元于是可发送那个块的使得能够生成那个块的准确(例如无损)版本的图像数据。例如，在一个实施例中，在处理下一帧时，图像压缩单元可发送该块的其余图像数据，从而在与先前发送的图像数据结合时可创建该图像块的完整版本。
[0023]请注意，虽然在本文中以图像并利用基于图像的示例来进行描述，但是，使用差分传送进行的无损图像压缩可应用于除了图像之外的数据和/或信息。例如，可作为序列帧来分析的任何数据集合都可使用本文所述的系统、方法和技术来传送。
[0024]在以下详细描述中，给出了多个具体细节以提供对要求保护的主题的全面理解。但是，本领域技术人员将理解，要求保护的主题可以在没有这些具体细节的情况下被实现。在其他实例中，方法、装置或系统在下文中没有被详细地描述，这是因为它们是本领域技术人员已知的，以便避免使要求保护的主题模糊不清。
[0025]下面的【具体实施方式】的一些部分是以对二进制数字信号的操作的算法或符号表示来进行展示的，该二进制数字信号存储在特定装置或专用计算设备或平台的存储器内。在这个具体说明书的上下文中，术语“特定装置”等包括通用计算机，只要其被编程为根据来自程序软件的指令执行特定功能。算法描述或符号表示是信号处理或相关领域中普通技术人员用来将其工作实质内容传达给该领域中其他技术人员的技术的示例。算法在这里、并且一般性地被视为是导致所期望结果的操作或类似信号处理的自相一致的序列。在这个语境中，操作或处理涉及物理量的物理操纵。通常，但是不是必然地，这样的量可以采取能够被存储、传送、组合、比较或以其它方式操纵的电或磁信号的形式。已经证明有时(主要是出于惯用用法的原因)将这样的信号指代为位、数据、数值、元素、符号、字符、项、数字、数码等是方便的。但是应该理解，所有这些或类似术语要与适当的物理量相关联并且仅仅是方便的标号。
[0026]除非另外特别说明，否则如从下面的讨论中显而易见的那样，应当理解，在本说明书通篇中，利用诸如“处理”、“计算”、“运算”、“确定”等这样的术语的讨论是指特定装置(诸如专用计算机或类似的专用电子计算设备)的动作或过程。因此，在本说明书的上下文中，专用计算机或类似的专用电子计算设备能够操纵或变换信号，信号通常被表示为所述专用计算机或类似的专用电子计算设备的存储器、寄存器、或其他信息存储设备、传输设备、或显示设备内的电子或磁的物理量。
[0027]现在转向图1，示出了经由信道150耦接的一般性图像数据源110和一般性图像数据目标140的框图，该信道150包括至少一个带宽受限和/或空间受限的资源。图像数据源110包括图像压缩单元120，并且图像数据目标140包括图像解压缩单元130。
[0028]一般而言，图像数据源110可被配置为通过信道150将数据传送到图像数据目标140。图像数据源110可生成数据(例如，图像数据源110可以是传感器，诸如用于图形图像的相机)，或者可从其他电路接收数据并任选地可处理该数据以将该数据以某种限定的方式进行变换。图像数据源I1于是可利用图像压缩单元120对数据进行压缩。一般而言，根据一些实施例，压缩可以是数据的一种变换，在该变换中减小数据的大小。
[0029]压缩可以是无损的或者是有损的。利用无损压缩，原始数据在压缩和随后的解压缩之后可恢复为其准确形式。因此，无损压缩算法可着眼于移除原始数据中的冗余以及更有效地对数据进行编码，但是是以保留所有信息内容的方式。例如，数据中一长串连续的相同数值可以更有效的编码来代替，诸如该数值的实例数量的计数、后面跟有该数值本身的一个实例。在有损压缩中，(通过对原始数据进行压缩并对压缩的数据进行解压缩而得到的)解压缩的数据是原始数据的近似值。特别是对于图形图像，有损压缩可能生成在用人眼观察时基本上难以与原始图像进行区分的解压缩图像，即使解压缩图像已经丢失了一些表示该图像的内容。或者，有损压缩可能导致解压缩的图像相对于原始图像具有明显的差异，但是这些差异可能被认为是观察者能接受的。
[0030]通过压缩数据并通过信道150传送压缩的数据，图像数据源110可消耗信道150中更少的可用带宽和/或存储空间。例如，信道150可能包括一个或多个互连器，数据通过所述一个或多个互连器而被传输。每个互连器可能具有一最大带宽，并且至少一些互连器带宽可能不足以支持未压缩数据的“实时”传输。即，未压缩数据可能由图像数据源110以特定速率来生成或接收。如果可用于图像数据源110的带宽小于该速率，则未压缩数据不能在不对数据生成/接收速率产生拖延、或反压力的情况下被传输。在一些情况下，对数据生成/接收速率产生拖延可能并不是能被接受的。例如，如果图像数据源I1是相机传感器，则代表图像的数据必须在传感器捕获下一个图像之前被传输。如果图像数据源110正在提供视频，则图像正以特定的帧速率被传