专利名称：一种用于移动设备的运动图片压缩方法
技术领域：
本发明涉及压缩运动图片的技术。本发明尤其涉及用于移动设备的高效而不复杂地压缩运动图片的方法。
背景技术：
为有效地压缩和存储图像数据，迄今为止不断地进行了努力。结果，许多运动图片压缩技术被应用，并且关于运动图片压缩技术有许多国际标准。
运动图像专家组层1(MPEG 1)是用于诸如CD-ROM这样传输速度1.5Mbps的存储介质的标准。根据MPEG 1，将改进的离散余弦变换(DCT)和运动补偿相结合用于图像编码算法。播放功能包括倒退播放，高速播放，随机访问和前进播放。
MPEG 2是用于数字电视广播、通信、和存储介质的彩色运动图片以及音频的编码和压缩的国际标准。MPEG 2具有的传输速度为4～100Mbps，比MPEG 1提供更高的清晰度。
MPEG 4是用于传输速度低于64Kbps的数字图像和音频的编码和压缩的国际标准。相对MPEG 1或MPEG 2，MPEG 4是对图像和视频的压缩和编码标准，具备极低的速度和高度可压缩性。在诸如国际移动通信(IMT)-2000的无线环境中，MPEG 4被用作压缩运动图片的解决方案。根据MPEG 4的比特率范围在30Kbps和1Mbps之间。
H.261是对于视频会议开发的标准。H.261和MPEG 1有相同的性能，并且主要用于综合业务数字网络(ISDN)。H.261的比特率等于64Kbps和固定数值的乘积。
H.263是一种信号编解码器，其是MPEG 4的基础。H.263是对于视频电话开发的。并且，H.263假定使用公共电话网络，以便指定H.263的数据比特率低于V.34调制解调器的28.8Kbps。
H.264是最近对于视频电话、运动图片手持电话和电视而作为标准开发的信号编解码器。H.264能够将可压缩性提高到两倍于MPEG 4。
图1示出了一种根据MPEG的运动图片压缩方法的现有技术。首先说明了帧内编码。当RGB图像，即压缩的对象，通过像照相机这样的装置输入时(S1)，RGB图像被转换为具有对比度信息和色差信息的YUV420格式的图像(S2)。转换后，将图像分为16*16像素的宏块，并且这些宏块被进一步分为8*8像素的块。8*8像素的块经DCT转换(S3)，然后对经DCT变换得到的DCT系数进行量化处理(S4)。最后，对量化的DCT系数进行熵编码。根据MPEG的运动图片压缩方法利用使用霍夫曼表的霍夫曼编码作熵编码方法(S5)。
另一方面，对于帧间编码，首先执行运动估计(S6)。用16*16像素的宏块，从发生运动的块获得运动矢量(S8)。将该运动矢量通过霍夫曼编码进行熵编码(S10)。在不可能获得运动矢量的情况下，获得纹理映射信息和纹理块。对纹理块(即，发生运动的块和从其中不能获得运动矢量的块)进行纹理编码(S9)。在纹理编码之后，执行DCT变换(S11)、量化(S12)和霍夫曼编码(S13)。
迄今为止，在用在移动设备中的CPU中，最近开发的533MHz的CPU具备最好的性能。然而，与个人计算机相比，用在移动设备中的最近开发的CPU仍然在性能上存在缺陷，即电池和内存有限。因此，为了对于移动设备压缩运动图片，需要引入一种运动图片压缩方法，该方法能够减少内存的使用，不考虑CPU的性能而快速地显示图像，并且具备有效的可压缩性。
通常，图像由24位彩色(R(红)-8位，G(绿)-8位，B(蓝)-8位)表示，并且诸如图形、动画和菜单屏的简单图像也由24位彩色表示。
然而，有许多简单的静态图片能够用少于256色表示。因此，用256色不加选择地(indiscriminately)表示此类简单静态图片是效率很低的。
因此，需要运用一种用于移动设备的静态图片压缩方法，该方法通过用依赖于每张静态图片的适当色彩数重建静态图片，从而有效地压缩静态图片。
另外，根据现有技术的运动图片编码方法，对于运动估计，应该从基于16*16像素的宏块的搜索区域获得运动矢量。16*16像素的宏块对有小尺寸屏幕的移动设备是不适合的，就使得显示图像时屏幕质量变得更糟。
因此，需要用于移动设备运动图片压缩方法，该方法考虑到在移动设备屏幕中的像素数和CPU能力，能对每张静态图片用适当的色彩数重建静态图片，从而压缩静态图片。
发明内容
为了解决现有技术的问题和课题，对于移动通信图像业务提供了一种有效地压缩图像的方法。
根据本发明的一个优选实施例，依照用于移动设备的运动图片压缩方法，帧间编码的处理包括在特定大小的像素块中确定是否发生运动，而不从像素块内获取运动矢量；用第三映射信息值表示是否发生运动的确定结果；并且基于第三映射信息值来编码运动块。
优选地，可以自由选择像素块的大小。
优选地，编码运动块的步骤将运动块划分为低比特运动块和高比特运动块，其中低比特运动块中大部分样本值是低比特样本值，而高比特运动块中大部分样本值是高比特样本值；分开地编码低比特运动块和高比特运动块；并用第四映射信息值表示划分运动块的结果。
优选地，对一帧中的所有像素块，连续地进行确定是否发生运动的步骤，并且在关于是否发生运动的确定之后，对一帧中的所有像素块连续地进行编码运动块的步骤。也就是说，本发明不用确定在一个像素块中是否发生运动然后对该确定的像素块编码，而是在对一帧中的所有像素块完成关于是否发生运动的确定后，才进行对该帧中所有像素块的编码。
优选地，帧间编码的处理还包括，基于以前存在的帧内编码帧(I帧)作为参考帧，来编码预测帧(P帧)。
根据本发明，例如，如果帧包括I帧、P1帧、P2帧和P3帧，对于帧间编码，基于I帧作为参考帧，通过编码其中不同于I帧的部分，编码所有的P1帧、P2帧和P3帧。这使得本发明与现有技术的方法相区别，现有技术的方法编码P2帧和P1帧之间的区别以及P3帧和P2帧之间的区别。
同上，I帧，即以前存在的帧是编码P帧的参考帧，使得即使当以前的P帧损坏时，仍可能对帧进行再生。因此就可以提高网络传输效率。
根据本发明的用于移动设备的压缩运动图片的帧内编码方法，由每张静态图片以不同的颜色数重建静态图片，并且包括检查静态图片中所有像素的(R，G，B)值；以出现频率的顺序排列(R，G，B)值，并且依据每张静态图片代表(R，G，B)值所确定的，来设置一样多的(R，G，B)值；为代表(R，G，B)值指定索引值，并将这些代表(R，G，B)值存储为调色板。
优选地，根据本发明的用于移动设备的静态图片压缩方法还包括通过用索引值获得样本值和第一映射信息值；并且依据该分类来划分样本值和压缩样本值。
优选地，并且在以前的索引值不同于当前的索引值的情况中，产生样本值，并且其与当前的索引值有相同的值。
优选地，第一映射信息值表示索引值是否改变。优选地，根据第一映射信息值确定要被压缩的样本值。
优选地，根据分类来划分样本值并压缩该样本值的步骤将该样本值划分为低比特样本值和高比特样本值，低比特样本值能够用少于特定数量的位表示，高比特样本值不能够用特定数量的位表示，并且其中低比特样本值和高比特样本值被分别压缩。
优选地，由第二映射信息值表示样本值是否能用少于特定数量的位来表示。
图1示出了根据MPEG的现有技术的运动图片压缩方法；图2示出了根据本发明的用于移动设备的运动图片压缩方法。
实现本发明的最佳模式下文中，参考附图，将详细描述用于移动设备的运动图片压缩方法。
图2示出了根据本发明的用于移动设备的运动图片压缩方法。
本发明的用于移动设备的运动图片压缩方法包括帧内编码处理，其中以依据每张静态图片即压缩对象所确定的同样多的颜色来重建静态图片，并且压缩重建的静态图片。
对于静态图片的重建，检查静态图片中所有像素的(R，G，B)值，并以出现频率的顺序来排列(例如，参考下表1)。
然后，排列与预定用于重建静态图片同样多的(R，G，B)值。例如，为了用128色重建有和表1一样(R，G，B)值配置的静态图片，从最高频率的(R，G，B)值(100，110，120)开始排列128个(R，G，B)值。用该128个(R，G，B)值确定索引值23和调色板22。例如，如下表2来确定索引值和调色板。
模板22包括从静态图片的(R，G，B)值提取的代表(R，G，B)值。索引值23成为构成调色板22的每个(R，G，B)值的索引。通过以上处理，可以用索引值23替代(R，G，B)值来表示像素，并且构建了与索引值相对应的调色板22。当执行解码时，按照原样存储的调色板22被用作待解压缩的静态图片的色彩信息。
另一方面，被作为移动设备的静态图片使用的压缩RGB图像大部分是简单的静态图片，并且通常简单的静态图片由相同数据值的像素连续地组成，因此可以更加有效地压缩静态图片。这可以在从索引值23中获得样本值25和第一映射信息值24的处理中得到利用。在当前索引值不同于先前索引值时，生成样本值25，并且该样本值具有的值和当前索引值相同。在对比当前索引值和先前索引值后，第一映射信息值24表示当前索引值是否与先前索引值相同。第一映射信息值24能够用1位表示。例如，在当前索引值和先前索引值相同的情况下，第一映射信息值24被指定为“1”，否则第一映射信息值24被指定为“0”。相反地，在当前索引值和先前索引值相同的情况下，第一映射信息值24被指定为“0”，否则第一映射信息值24被指定为“1”。
在从索引值23获得样本值25和第一映射信息值24后，将有效地压缩被划分为低比特样本值27和高比特样本值26的样本值25。将能够用少于特定数量位来表示的样本值指定为“低比特样本值”，并且将需要多于特定数量位的样本值指定为“高比特样本值”。此时，低比特样本值和高比特样本值被分别排列和压缩。此外，指定第二映射信息值28，并用于表示样本值是低比特样本值27或高比特样本值26。第二映射信息值28用于有效的执行压缩和解压缩。
表3给出了依赖于索引值变化的第一映射信息值、样本值、低比特样本值、高比特样本值和第二映射信息值的例子。在表3中，能用少于2比特表示的样本值被指定为低比特样本值，而不能用2比特表示的样本值被指定为高比特样本值。低比特样本值的第二映射信息值被指定为“0”，并且高比特样本值的第二映射信息值被指定为“1”。可自由指定低比特样本值和高比特样本值的具体第二映射信息值。因此，相反地，低比特样本值的第二映射信息值可以指定为“1”，而高比特样本值的第二映射信息值可以指定为“0”。
如上所述，依据样本值是否可以用少于特定数量的位来表示，将样本值分为低比特样本值和高比特样本值。然后，依据此分类，分别压缩低比特样本值和高比特样本值。
例如，假定能用少于2比特表示的样本值是低比特样本值，而不能用2比特表示的样本值是高比特样本值。在这种情况下，用1个字节能够表示4个低比特样本值。然而，用1个字节仅能够表示2个或3个高比特样本值。有时，表示3个高比特样本值需要2个字节。
根据本发明的用于移动设备的运动图片压缩方法，对特定大小的像素块(例如4*4像素的像素块)进行运动估计。像素块的大小不受限定并且是可变化的。可变化的像素块大小区分本发明与现有技术的运动图片压缩方法，其中现有技术的运动图片压缩方法基于由DCT变换得到的宏块进行运动估计。
此外，根据本发明的方法仅仅确定是否发生运动，而不从像素块获得运动矢量，并且用第三映射信息值30表示确定的结果。此时，对相同位置的像素块检查是否发生运动。第三映射信息值由“0”和“1”表示。对发生运动的像素块，第三映射信息值指定为“0”，否则第三映射信息值指定为“1”。相反地，对发生运动的像素块，第三映射信息值指定为“1”，否则第三映射信息值指定为“0”。此外，因为对快速恢复用一个字节的单位存储第三映射信息值是有效的，所以用一个字节的单位存储第三映射信息值。
下文中，发生运动的像素块被定义为运动块，编码运动块的处理不是显著不同于编码静态图片的处理。根据编码运动块的处理，获得运动块的样本值，并且确定样本值是否可以用少于2比特表示。然后，在样本值可以用少于2比特表示的情况下，将样本值划分为低比特样本值，且在样本值不可以用少于2比特表示的情况下，将其划分为高比特样本值。
并且，在运动块的大部分样本值是低比特样本值的情况下，该运动块被划分为低比特运动块，而在运动块的大部分样本值是高比特样本值的情况下，将其划分为高比特运动块。
同时，用第四映射信息值32表示低比特运动块33和高比特运动块34。例如，在低比特运动块的情况中，可以指定第四映射信息值为“0”，而在高比特运动块的情况中，可以指定第四映射信息值为“1”。
根据移动设备的运动图片压缩方法，为编码一个帧，对该帧的所有像素块连续地进行运动估计，在执行运动估计之后，对该帧的所有像素块一起执行编码该帧的处理。这就使得可以由第三映射信息值和第四映射信息值有效地执行帧间编码。第三映射信息值区分运动块和没有发生运动的像素块。第四映射信息值区分大部分样本值是低比特样本值的低比特运动块和大部分样本值是高比特样本值的高比特运动块。
换句话说，通过分别排列和编码高比特运动块和低比特运动块，就可以有效地编码一个帧。
工业应用根据本发明的用于移动设备的运动图片压缩方法仅确定是否发生了运动，而不通过用宏块进行的运动估计处理获得运动矢量，并且可自由地选择在其上确定是否发生运动的像素块的大小，由此有效地压缩运动图片。
此外，根据用于移动设备的运动图片压缩方法，基于以前存在的帧内编码帧(I帧)执行预测帧(P帧)的编码，使得当通过网络传输运动图片时可以省略其他以前的P帧，并且不需要额外的缓冲存储。因此，它具有网络支持简单和对数据丢失适应性强的优点。
尽管为示例性的目的说明了本发明的优选实施例，但是本领域技术人员可以理解，在不脱离随附权利要求公开的本发明范围和精神的情况下，不同的修改、添加和替换是可能的。
权利要求
1.一种用于移动设备的运动图片压缩方法，其中，帧间编码的处理包括在特定大小的若干个像素块中确定是否发生运动，而不从这些像素块中获得运动矢量；用第三映射信息值表示是否发生运动的确定结果；并且基于该第三映射信息值编码若干个运动块。
2.根据权利要求1的方法，其中这些像素块的大小是自由选择的。
3.根据权利要求1的方法，其中，该编码运动块的步骤将该运动块划分为低比特运动块和高比特运动块，其中该低比特运动块中大部分样本值是低比特样本值，而该高比特运动块中大部分样本值是高比特样本值，分别编码该低比特运动块和该高比特运动块，并用第四映射信息值表示划分该运动块的结果。
4.根据权利要求1的方法，其中对一帧的所有像素块连续地执行确定是否发生运动的步骤，并且，在确定了是否发生运动之后，对一帧的所有像素块连续地执行编码运动块的步骤。
5.根据权利要求1的方法，其中该帧间编码处理还包括基于作为参考帧的、预先存在的帧内编码帧(I帧)，来编码预测帧(P帧)。
全文摘要
公开了压缩运动图片的技术。本发明尤其涉及一种用于移动设备的压缩运动图片的高效并且简单的方法。根据本方法，因为本方法通过用宏块进行运动估计的处理确定是否发生运动，而不获得运动矢量，并且对于将被确定是否发生运动的块的大小选择提供各种选择，就可以高效地压缩运动图片。此外，本方法基于以前存在的I帧作为参考帧，执行P帧编码，使得当通过网络传输运动图片时，本方法可以省略其他以前的P帧，并且不需要任何额外的缓冲存储。因此，它有网络支持简单和对数据丢失适应性强的优点。
文档编号H04N7/14GK1883207SQ200480034265
公开日2006年12月20日 申请日期2004年11月24日 优先权日2003年11月27日
发明者李昌浩 申请人:株式会社摩迩迪