Устройство кодирования параметров элементов изображения Советский патент 1991 года по МПК G06F15/62 

/5

ж

ж

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для реализации систем визуального отображения данных с сокращением избыточности хранящейся информации о параметрах элементов изображения.

Цель изобретения - повышение точности.

На фиг.1 - 3 показаны схемы способа кодирования и декодирования; на фиг.4 - устройство кодирования параметров элементов изображения; на фиг.5 - устройство декодирования параметров элементов изображения; на фиг.6 - система отображения данных.

Способ кодирования (фиг.1, прототип) состоит из этапа 1 фильтрации нижних частот, этапа 2 децимационной фильтрации, этапа 3 определения разности, этапов 4 и 5 первого и второго кодирования соответственно.

Способ декодирования (фиг.2, прототип) состоит из этапов 6 и 7 второго и первого декодирования соответственно, этапа 8 интерполяционной фильтрации и этапа 9 объединения или дополнения.

Способ кодирования (фиг.З, предлагаемый) представляет собой модификацию способа кодирования прототипа и содержит упомянутые этапы 1-5, дополненные этапами 6 и 8.

Устройство кодирования параметров элементов изображения (фиг.4) содержит блок 10 формирования элементов изображения объекта 11 передачи, блок 12 фильтрации нижних частот, блок 13 децимационной фильтрации, первый блок 14 кодирования, второй блок 15 кодирования, блок 16 декодирования, блок 17 интерполяционной фильтрации и блок 18 вычисления разности. Кодированные данные о параметрах элементов изображения запоминаются на запоминающей среде 19.

Устройство декодирования параметров элементов изображения (фиг.5) содержит первый и второй блоки 20 и 21 декодирования, блок 22 интерполяционной фильтрации, блок 23 суммирования и блок 24 кодирования. Восстановленное изображение отображается на дисплее 25. Цифрами у линий связи (фиг.З - 5) обозначена их разрядность.

Система отображения данных (фиг.6) содержит устройство 26 визуального отображения, видеогенератор 27, процессор 28, массовое запоминающее устройство 29, устройство 30 памяти программ, устройство 31 видеопамяти, клавиатуру 32, графический планшет 33, устройство 34 декодирования параметров элементов изображения, цифроаналоговые преобразователи 35 - 37, преобразователь 38 сигналов Y, U, V (где Y -составляющая яркости; U, V - составляющие

цветности) в сигналы R, G, В (где R, G, В - составляющие красного, зеленого и синего цветов соответственно), шину 39, таймер 40, формирующий сигналы синхронизации на шинах 41 и 42 синхронизации, декодирую0 щее устройство 43, системную шину 44.

При восстановлении матрицы М1 в процессе декодирования (фиг.2) происходит потеря степени точности восстановления, поскольку в процессе декодирования не

5 участвуют фактические значения параметров элемента изображение матрицы М2, а участвуют лишь соответствующие декодированные и интерполированное- значения параметров элемента изображения восста0 новленной матрицы М21. Для устранения этого недостатка в устройстве реализован следущий способ кодирования.

Информация в форме первой матрицы М1 из 720x560 значений параметров эле5 ментов изображения (Н1), соответствующая дисплею с повышенной разрешающей способностью, на 1 этапе фильтрации нижних частот преобразуется во вторую матрицу М2 из 720x560 значений параметров элементов

0 изображения (LO), которые представляют изображение относительно пониженной разрешающей способности.

В соответствии со способом кодирования по изобретению в схеме кодирования

5 отсутствует вторая матрица М2, которая используется на этапе 3 определения разности, а вместо нее используется восстановленная вторая матрица М21. На этапе 3 определения разности происходит

0 вычитание (элемент за элементом изображения) значений параметров восстановленной второй матрицы М2 из первой матрицы Ml с целью образования третьей матрицы МЗ из 720x560 разностных значений (D1),

5 которые кодируются на этапе первого кодирования 4 с образованием первого комплекта результирующих или конечных цифровых данных RDD1. Этап 2 децимационной фильтрации отбирает каждое второе значение

0 параметров элемента изображения второй матрицы М2 как по горизонтали, так и по вертикали с целью последующего образования четвертой матрицы М4 из 360x280 значений параметров элемента изображения

5 (N0) с уменьшенной плотностью расположения элементов изображения. Представленная четвертой матрицей М4 информация элемента изображения относится к отображению с нормальной разрешающей способностью. Пятый этап второго кодирования

осуществляет кодирование значений параметров элемента изображения четвертой матрицы М4 с конечным образованием второго комплекта результирующих цифровых данных RDD2. Оба комплекта цифровых данных RDD1 и RDD2 могут храниться на соответь вующей среде для хранения ин формации SM.

Чтобы образовать или вывести восстановленную вторую матрицу M2V второй комплект цифровых данных RDD2 подается на этап б второго декодирования, который является дополнением к этапу 5 кодирования, и образуется декодированная четвертая матрица М4 . Последняя подается на этап 8 интерполяционной фильтрации, где в результате интерполяции будет восстанавливаться вторая матрица М2 в виде матрииы М2 .

Этап 8 интерполяционной фильтрации идейтичен этапу 8, который используется в способе декодирования, схематически показанном на фиг.2. Подобным же образом и этап 6 декодирования идентичен этапу 6 декодирования, который используется в способе декодирования (фиг.2). Следовательно, по способу кодирования в соответствии с изобретением будет обязательно осуществляться этап 3 определения разности, который в качестве второй матрицы значений параметров элемента изображения, которые относятся к изображению с низкой разрешающей способностью, использует восстановленную матрицу, которая идентична восстановленной матрице, которая впоследствии используется на этапе сложения в ходе осуществления декодирования. Следовательно, первоначальная информация элемента изображения матрицы М1. которая восстанавливается в процессе осуществления способа декодирования, будет свободной от любых ошибок, вводимых на этапе 6 декодирования и на этапе 8 интерполяционной фильтрации способа декодирования.

Таким образом, восстановленная первоначальная информация элемента изображения матрицы М1 испытывает на себе возможное влияние только со стороны ошибок, которые образуются в процессе кодирования третьей матрицы МЗ значений разности.

Значение составляющей элемента изображения всех матриц М1, М2, М2 МЗ и М4 могут быть представлены обычными данными, которые прошли этап импульсно-кадо- вой модуляции. Первый этап А кодирования может осуществлять квантование и групповое кодирование, а второй этап 5 кодирования может осуществлять дельта-кодирование,

Показанное на фиг.4 устройство кодирования содержит блок 10 формирования

элементов изображения, например видеокамеру. Блок 10 формирует матрицу М1 из 720x560 дискретных значений параметров элемента изображения. Каждое из этих значений элемента изображения выражается

0 трехкомлонентными значениями, представ- пенными Зх8-битовыми кодами импульсно- кодовой модуляции, использующими YUV кодирование. Именно поэтому матрица Ml (как и все остальные матрицы) в уст5 ройстве кодирования состоит из трех дискретных субматриц, по одной на каждое значение паоаметров элемента изображения Y, U и V. Подобное кодирование образует и выдает неуплотненные естественные

0 изображения или картинки по 8 бит в глубину для 256 цветов, чтобы для полноэкранного изображения требовалось 3x8 бит - на каждый элемент изображения или емкость запоминающего устройства должно быть

5 примерно 1210 К. Устройство кодирования может выполнять уплотнение данных, что положительно сказывается на ДОВРЛЬНО значительной экономии емкости запоминающего устройства без какого-лм&о ухудше0 ния качества изображения.

Коды сигнала Y, U. V подаются в блок 12 фильтрации нижних частот, который и обеспечивает фильтрацию этих кодов сигнала. Результатом фильтрации является образо5 вание информации элемента изображения с низкой разрешающей способностью в матрице М2 из 720x560 дискретных значений параметров элемента изображения, которые все еще представлены Зх8-битовыми

0 кодами импульсно-кодовой модуляции, использующие кодирование Y, U, V.

Коды сигналов Y U V от блока 12 подаются в блок 13 децимационной фильтрации, в котором и происходит

5 отфильтровывание каждого второго значения параметра элемента изображения матрицы М2 как по горизонтали, так и по вертикали с конечным образованием информации элемента изображения с низкой

0 разрешающей способностью в матрице М4 из 360x280 значений параметров элемента изображения, которые все еще представлены Зх8-битовыми кодами импульсно-кодовой модуляции, использующими

5 кодирование Y, U, V. Коды сигналов Y, U, V от блока 13 подаются в блок 14 кодирования, например, дельта импульсно-кодовой модуляции (ДИКМ). Результирующие или конечные коды сигналов Yr, Ur, Vr образуют первый комплект цифровых данных.

который хранится на запоминающей среде 19.

Результирующие или конечные коды сигналов Yr, Ur, Vrna блока 14 также подаются в блок 16 декодирования, который в данном случае представлен декодером ДИКМ и образует матрицу М4 из 360x280 значений элемента изображения, представленных в данном случае кодами сигнала Yi , Ui и . Эти коды сигнала подаются в блок 17 интерполяционной фильтрации, который может образовывать восстановленную матрицу М2 из 720x560 значений элемента изо- бражения, которые в данном случае представлены кодами сигналов Yi , Ui , Vi . Эти последние коды сигналов подаются в блок 18 вычисления разности. Блок 18 осуществляет вычитание (элемент изображения за элементом изображения) значений параметра элемента изображения в матрице М2 из значений параметра элемента изображения в матрице М1. Конечным результатом этой операции будет образование матрицы МЗ из 720x560 значений параметров разности элемента изображения, которые все еще представлены Зх8-би- товыми кодами импульсно-кодовой модуляции, использующей кодирование Y, U, V. Коды сигналов Y, U, V от блока 18 подаются а блок 15 кодирования, в котором они квантуются с конечным образованием небольшого количества квантованных значений, включая нуль, а образующиеся в результате этой операции квантованные значения подвергаются групповому кодированию. Конечные или результирующие коды сигнала Ya, Ua, Va образуют второй комплект цифровых данных, который хранится на запоминающей среде 19.

В качестве среды для хранения информации лучше всего использовать оптический носитель записи (например, компактный диск), который выполняет функцию постоянной памяти с целью обеспече- ния постоянного запоминающего устройства для цифровых данных. Перед моментом отправки на хранение необходимо изменить формат цифровых данных (с помощью соответствующего устройства, которое не показано), чтобы сделать эти данные более совместимыми с требованиями и

правилами хранения информации на компактных дисках.

Устройство декодирования (фиг.5) и система отображения данных (фиг.6) работают аналогично описанию, приведенному в прототипе.

Формула изобретения

1.Устройство кодирования параметров элементов изображения, содержащее блок формирования элементов изображения,выход которого соединен с первым информационным входом блокг. вычисления разности и с информационном входом блока фильтрации нижних частот, выход которого соединен через блок децим г,,

фильтрации с информационным входом первого блока кодирования, выход которого является первым информационным выходом устройства, выход блока вычисления разности соединен с информационным входом второго блока кодирования, выход которого является вторым информационным выходом устройства, отличающееся тем, что, с целью повышения точности, в него введены последовательно соединенные блок декодирования и блок интерполяционной фильтрации, выход которого соединен с вторым информационным входом блока вычисления разности, информационный вход блока декодирования

соединен с выходом первого блока кодирования.

2.Устройство поп.1,отличающее- с я тем, что блок децимационной фильтрации выполнен с возможностью исключения

каждой второй величины параметра элемента изображения в поле изображения.

3.Устройство поп.1.отличающее- с я тем, что второй блок кодирования выполнен с возможностью кодирования групп

значений разностных элементов изображений в последовательность предопределенных значений.

Ш.

(HI)

Изобретение относится к вычислительной технике и предназначено для реализации систем визуального отображения данных с сокращением избыточности хранящейся информации о параметрах элементов изображения. Цель изобретения - повышение точности. Для достижения цели в устройство кодирования, содержащее блок 10 формирования элементов изображения объекта 11 передачи, блок 12 фильтрации нижних частот, блок 13 децимационной фильтрации, первый и второй блоки 14 и 15 кодирования и блок 18 вычисления разности, введены последовательно соединенные блок 16 декодирования и блок 17 интерполяционной фильтрации. Это позволяет формировать разностные значения параметров элементов изображения в блоке 18 с учетом искажений, возникающих в аналогичных блоках в устройстве декодирования. 2 з.п.ф-лы, 6 ил.

т

7

(1.0) (14)

f

w 360 ZBO(NO)

Ш2 ЯЩ

isr

D

Фиг.1

Ш2 ,

Ш. (LO)

ф IWxMOlHl) Фиг. 2

нг

()

Л 1 I

яоаг

J

280N

m

«гад/ю

Г

1 Г

Фиг.3

т

мъ

(ni)

D

SW

3S«

RI7J7;

(В1)

ж

720 560 {HI)

ну г720х560(Ц)m

HSS1

Фиг. 5