单一位平面的编码系统及方法

摘要

一种单一位平面的编码系统及方法。单一位平面被分离或切割(segment)为至少一背景区域及一前景区域。使用多个编码器，分别对背景区域及前景区域进行编码。通过此切割方式，得以增进编码的效能。

权利要求

1.一种单一位平面的编码系统，包含：

区域分离装置，用以将单一位平面分离为至少一背景区域及一前景区域；及多个编码器，用以分别将该背景区域及该前景区域进行编码，上述的背景区域包含多个像素列，其中每一该像素列的所有像素值皆相同，上述的前景区域包含多个像素列，其中每一该像素列中至少有一像素值异于其它像素值。

2.根据权利要求1所述单一位平面的编码系统，还包含背景区块分离装置，用以将该背景区域分离为上半部背景区块及下半部背景区块。

3.根据权利要求2所述单一位平面的编码系统，还包含前景区块分离装置，用以将该前景区域分离为第一区块，其包含该前景区域的第一像素列；及第二区块，其包含该第一像素列之后的其它多个像素列。

4.根据权利要求1所述单一位平面的编码系统，还包含多个编码表，用以分别配合该多个编码器。

5.根据权利要求1所述单一位平面的编码系统，还包含：向量量化编码器，用以对图像进行编码；以及单一平面分离装置，用于将该向量量化编码器所产生的编码图像分离为多个单一平面。

6.根据权利要求3所述单一位平面的编码系统，还包含多个解码器，用以分别对经编码的该上半部背景区块、该下半部背景区块、该第一区块及该第二区块进行相对应的解码。

7.一种单一位平面的编码方法，包含：

将单一位平面分离为至少一背景区域及一前景区域；及

分别将该背景区域及该前景区域进行编码，

上述的背景区域包含多个像素列，其中每一该像素列的所有像素值皆相同，上述的前景区域包含多个像素列，其中每一该像素列中至少有一像素值异于其它像素值。

8.根据权利要求7所述单一位平面的编码方法，还包含背景区块分离步骤，用以将该背景区域分离为上半部背景区块及下半部背景区块。

9.根据权利要求8所述单一位平面的编码方法，还包含前景区块分离步骤，用以将该前景区域分离为第一区块，其包含该前景区域的第一像素列；及第二区块，其包含该第一像素列之后的其它多个像素列。

10.根据权利要求7所述单一位平面的编码方法，还包含提供多个编码表，用以分别配合该背景区域、前景区域的编码。

11.根据权利要求7所述单一位平面的编码方法，还包含：向量量化编码步骤，用以对图像进行编码；以及单一位平面分离步骤，用以将该向量量化编码的图像分离为多个单一位平面。

12.根据权利要求9所述单一位平面的编码方法，还包含解码步骤，用以分别对经编码的该上半部背景区块、该下半部背景区块、该第一区块及该第二区块进行相对应的解码。

说明书

单一位平面的编码系统及方法

技术领域

[0001] 本发明是有关数据压缩，特别是为数据压缩的区块切割(segmentation)。

背景技术

[0002] 现今的电子装置(例如电视机、数字视频影碟(DVD)播放器、计算机)通常会于屏幕上重迭显示出额外的消息，此称为屏幕上显示(OSD)。OSD提供给使用者对于电子装置更多的功能或控制选择，例如频道或音量调整。OSD的显示有文字(character)及图标(graphic)两种模式。此两种模式的数据皆储存于存储器中，例如只读存储器(ROM)。由于OSD数据是以图像的方式来储存，因此所需存储器容量较大且成本高。

[0003] 为了可以有效储存OSD数据，因此需要使用图像压缩技术来降低数据的冗余(redundancy)。鉴于一般图像当中相邻的像素通常具有相同的亮度值，因此，串长(run-length)编码是通常用来进行图像压缩的编码方法之一。串长编码是由亮度值以及相同亮度值的像素数量(亦即，串长)所组成。例如，如果连续十二个像素皆具有亮度值为150，则可以经串长编码成为二字节码(150，2)。因此，其压缩率为6(＝12字节/2字节)。
即使串长编码有助于一般图像的压缩，然而，对于小尺寸图像(例如OSD)，串长编码的数据压缩效果并不好，还可能造成数据的扩充(expand)。

[0004] 鉴于此，因此亟需提出一种有效压缩技术，用以压缩特定图像，特别是OSD图像。

发明内容

[0005] 鉴于上述，本发明的目的之一是通过切割方式来增进数据压缩的效能。

[0006] 根据本发明实施例的单一位平面的编码系统及方法，区域分离装置将单一位平面分离为至少一背景区域及一前景区域。使用多个编码器，分别对背景区域及前景区域进行编码。通过此切割方式，得以增进编码的效能。

[0007] 本发明提供了一种单一位平面的编码系统，包含：区域分离装置，用以将单一位平面分离为至少一背景区域及一前景区域；及多个编码器，用以分别将该背景区域及该前景区域进行编码，上述的背景区域包含多个像素列，其中每一该像素列的所有像素值皆相同，上述的前景区域包含多个像素列，其中每一该像素列中至少有一像素值异于其它像素值。

[0008] 本发明还提供了一种单一位平面的编码方法，包含：将单一位平面分离为至少一背景区域及一前景区域；及分别将该背景区域及该前景区域进行编码，上述的背景区域包含多个像素列，其中每一该像素列的所有像素值皆相同，上述的前景区域包含多个像素列，其中每一该像素列中至少有一像素值异于其它像素值。

附图说明

[0009] 图1显示本发明实施例之一的数据切割装置及方法。

[0010] 图2A例示文字模式的OSD字形(font)。

[0011] 图2B例示图标模式的OSD图像(icon)。

[0012] 图3显示针对第二图所产生的编码进行解码的装置及方法。

[0013] 图4A显示本发明实施例的(图1)编码器的装置及方法，用以对前景区域的第一非全零像素列进行编码。

[0014] 图4B显示本发明实施例的(图3)解码器的装置及方法，用以将霍夫曼编码位串解码，以还原产生前景区域的第一非全零像素列。

[0015] 图5A显示本发明实施例的(图1)编码器的装置及方法，用以对第一非全零像素列之后的其它非全零像素列进行编码。

[0016] 图5B显示本发明实施例的二维差距量(offset)编码的流程图。

[0017] 图5C显示一个二维差距量编码的例子。

[0018] 图5D显示本发明实施例的(图3)解码器的装置及方法，用以将霍夫曼编码位串加以解码，以还原产生前景区域中第一非全零像素列之后的其它非全零像素列。

[0019] [主要元件标号说明]

[0020] 8 向量量化 9 单一位平面

[0021] 10 分析图像 11 分离为多个区域

[0022] 12A 背景区域 12B 前景区域

[0023] 120A 上半部背景 121A 下半部背景

[0024] 120B 第一非全零像素列 121B 其它非全零像素列

[0025] 122A、123A、122B、123B 编码器

[0026] 124A、125A、124B、125B 编码表

[0027] 222A、223A、222B、223B 解码器

[0028] 224A、225A、224B、225B 解码表

[0029] 220A 上半部背景 221A 下半部背景

[0030] 220B 第一非全零像素列 221B 其它非全零像素列

[0031] 21 结合区块 20 单一位平面

[0032] 19 结合单一位平面 18 VQ解码器

[0033] 41 串长编码 43 霍夫曼(Huffman)编码[0034] 430 串长编码的统计 432 霍夫曼(Huffman)编码表[0035] 434 霍夫曼(Huffman)编码器 41B 串长解码

[0036] 43B 霍夫曼(Huffman)解码 432B 霍夫曼(Huffman)编码表[0037] 434B 霍夫曼(Huffman)解码器

[0038] 51 二维差距量(offset)编码

[0039] 510-1512 二维差距量(offset)编码步骤

[0040] 53 霍夫曼(Huffman)编码 530 差距量编码的统计

[0041] 532 霍夫曼(Huffman)编码表 534 霍夫曼(Huffman)编码器[0042] 53B 霍夫曼(Huffman)解码 532B 霍夫曼(Huffman)编码表[0043] 534B 霍夫曼(Huffman)解码器 51B 二维差距量(offset)解码[0044] 516 差距量解码器 517 前一像素列

具体实施方式

[0045] 图1显示本发明实施例之一的数据切割(segmentation)装置及方法。在本实施例中，是针对屏幕上显示(OSD)图像进行切割，然而，本发明实施例也可以适用于其它图像。先对此OSD图像进行前置处理，例如向量量化(vectorquantization，VQ)8，又称为区块量化(block quantization)或样式匹配量化(pattern matching quantization)，其使用编码表(codebook/codetable/lookup-table)的方式来对数据进行编码，使其从多维度向量空间成为低维度向量空间。接着，向量量化(VQ)8的输出被分离为多个单一位平面(bit-plane)9。每一个单一位平面是由相同有效位所组成。例如，对于一个5位的图像，可以分离为五个单一位平面；其每一像素的亮度值为“0”或“1”，如图2A或图2B所示。第一单一位平面是由最高有效位(MSB)所组成，而第五单一位平面则由最低有效位(LSB)所组成。

[0046] 如图1所示，对单一位平面图像进行分析或扫描(方块10)，以判定像素列的像素值是否全部为零(“0”)。接下来，于方块11中，根据该分析接果将图像分离为多个区域(area)或片段(segment)，使得每一个区域具有相同或类似的特性(例如统计特性)。在本实施例中，OSD图像被分离为背景区域12A及前景区域12B。其中，背景区域12A在本实施例中是定义为包含全零(all-zero)像素列的区域，或者，每一像素列的所有像素值皆相同，例如皆为零(“0”)；前景区域12B在本实施例中是定义为非全零(non-all-zero)像素列的区域，或者，每一像素列的部分像素值(例如“1”)异于其它像素值(例如“0”)。

[0047] 图2A例示文字模式的OSD字形(font)，图2B则例示图标模式的OSD图像(icon)。在这些图例中，背景区域12A包含两个不连续部分—上半部背景120A及下半部背景121A，其皆包含全零(all-zero)像素列。至于前景区域12B则包含多个连续的非全零(non-all-zero)像素列；该前景区域12B至少包含第一区块(其至少包含第一非全零像素列120B，位于前景区域12B的第一列)以及第二区块(其包含第一非全零像素列120B之后的其它非全零像素列121B，直到前景区域12B的最后一列)。

[0048] 接下来，使用个别的编码器122A、123A、122B、123B来分别对上半部背景120A、下半部背景121A、第一非全零像素列120B、其它非全零像素列121B进行编码。这些编码器122A-123B彼此可以是不同的，也可以是部分不同。通过适当地选择适合的编码技术，使得个别的区块数据可以有效地编码。编码器122A-123B的有效程度通常视个别特定应用的最佳压缩比、压缩时间或者两者的折衷来决定。另外，可以选择使用辅助编码表124A、125A、
124B、125B，用以配合或加速编码器122A-123B的编码。这些编码表124A-125B可以包含统计消息，例如图像出现的频率。编码器122A-123B的输出位串则储存于一或多个存储器装置(例如只读存储器(ROM))，而储存的数据将于后续被读取并显示于显示装置(例如电视屏幕或液晶显示器)。

[0049] 图3显示针对第二图所产生的编码进行解码的装置及方法。之前储存于存储器装置的位串1-4被读取出来，并分别输入至解码器222A、223A、222B、223B，其是使用和第二图编码相对应的解码技术。另外，可以选择使用辅助解码表224A、225A、224B、225B，用以配合或加速解码器222A-223B的解码。位串1-4经解码器222A-223B的解码后，分别还原产生上半部背景220A、下半部背景221A、第一非全零像素列220B、其它非全零像素列221B。经解码的区块220A-221B通过方块21予以结合后，形成单一位平面(方块20)。所有单一位平面经由方块19加以结合后，进行VQ解码18，其是执行图1的向量量化(VQ)8的相对应解码。

[0050] 图4A显示本发明实施例的编码器122B(图1)装置及方法，用以对前景区域12B的第一非全零像素列120B进行编码。第一非全零像素列120B经串长编码41后，形成单一位平面串长编码。由于单一位平面仅含有像素值“0”或“1”，因此使用串长编码于个别的单一位平面时，可以省略掉像素值。接着，再进行霍夫曼(Huffman)编码43。在霍夫曼(Huffman)编码43中，首先收集串长编码的出现(/发生)频率(或其统计特性)(430)；接着，根据此统计特性产生霍夫曼(Huffman)编码表432。在霍夫曼(Huffman)编码表432中，较常出现的串长编码被赋予较短编码，而较罕出现的串长编码被赋予较长编码。霍夫曼(Huffman)编码器434则根据霍夫曼(Huffman)编码表432进行编码，形成霍夫曼编码的位串。

[0051] 图4B显示本发明实施例的解码器222B(图3)装置及方法，用以将霍夫曼编码位串加以解码，以还原产生前景区域12B的第一非全零像素列120B。在霍夫曼(Huffman)解码43B中，霍夫曼(Huffman)解码器434B根据霍夫曼(Huffman)编码表432B进行解码。接着，经霍夫曼解码的位串由串长解码器41B再作进一步解码，因而还原得到前景区域12B的第一非全零像素列120B。

[0052] 图5A显示本发明实施例的编码器123B(图1)装置及方法，用以对第一非全零像素列120B之后的其它非全零像素列121B(直到前景区域12B的最后一列)进行编码。单一位平面的区块首先由二维差距量(offset)51进行编码。

[0053] 图5B显示本发明实施例的二维差距量(offset)编码的流程图，图5C则显示一个编码例子。在步骤510中，于前一像素列中决定出第一位置b1。在本实施例中，此第一位置b1是定义为第一个出现，且(1)与目标(或目前)像素值(或颜色)相异，(2)位于目标像素的右方，且(3)位于像素值(颜色)转换处。例如，图5C所示的位置b1即为第一位置，因为其像素值(“1”(白色))与目标(或目前)像素值(“0”(黑色))相异，位于目标像素的右方，且位于像素值转换处(由“0”转换为“1”)。

[0054] 在步骤511中，于目前像素列决定出第二位置a1。在本实施例中，此第二位置a1是定义为：欲编码像素(亦即，紧接于经编码的目标像素右边的像素)之后第一个像素值(颜色)转换处。例如，图5C所示的位置a1即为第二位置，因为其位于欲编码像素之后第一个像素值(颜色)转换处(由“1”转换为“0”)。

[0055] 于步骤512中，决定位置a1与位置b1的差距量(offset)。在本实施例中，差距量是定义为自位置b1至位置a1的横向距离。例如，在图5C中，自位置b1至位置a1的距离(或差距量)为“-2”。

[0056] 继续参阅图5A，接着将差距量编码再进行霍夫曼(Huffman)的编码53。类似于图4A，在霍夫曼(Huffman)编码53中，首先收集差距量编码的出现(/发生)频率(或其统计特性)(530)；接着，根据此统计特性产生霍夫曼(Huffman)编码表532。在霍夫曼(Huffman)编码表532中，较常出现的差距量编码被赋予较短编码，而较罕出现的差距量编码被赋予较长编码。霍夫曼(Huffman)编码器534则根据霍夫曼(Huffman)编码表532进行编码，形成霍夫曼编码的位串。

[0057] 图5D显示本发明实施例的解码器223B(图3)装置及方法，用以将霍夫曼编码位串加以解码，以还原产生前景区域12B中第一非全零像素列120B之后的其它非全零像素列121B(直到前景区域12B的最后一列)。在霍夫曼(Huffman)解码53B中，霍夫曼(Huffman)解码器534B根据霍夫曼(Huffman)编码表532B进行解码。接着，经霍夫曼解码的位串则进行差距量解码51B，用以还原得到前景区域12B中第一非全零像素列120B之后的其它非全零像素列121B。差距量解码51B是由差距量解码器516配合可储存前一像素列数据的储存区域517来完成差距量解码。

[0058] 根据上述的实施例，通过切割方式而得以增进编码的效能。再者，OSD图像(例如图2A、图2B所示者)的前景区域12B还可以再作进一步编码，以进一步增进OSD的显示效能。本发明实施例适用于OSD图像或与其尺寸相当的图像，然而也可适用于其它尺寸的图像压缩。

[0059] 以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并非用以限定本发明的权利要求范围；凡其它未脱离本发明所揭示的精神下所完成的等效改变或修饰，均应包含在上述的权利要求范围内。