WO1996027977A1 - Process for storing an image having a predeterminable data size - Google Patents

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WO1996027977A1
WO1996027977A1 PCT/EP1995/002155 EP9502155W WO9627977A1 WO 1996027977 A1 WO1996027977 A1 WO 1996027977A1 EP 9502155 W EP9502155 W EP 9502155W WO 9627977 A1 WO9627977 A1 WO 9627977A1
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image
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representative
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PCT/EP1995/002155
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Inventor
Klaus Rindtorff
Original Assignee
International Business Machines Corporation
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/41Bandwidth or redundancy reduction

Definitions

  • the invention relates to a method for storing and
  • Data carrier cards such as memory cards, with a memory area and intelligent data carrier cards which, in addition to a memory area, have at least one integrated circuit (IC), such as Smart cards, multi-functional smart cards, or smart cards, offer a wide range of applications. Among them is the area of personal identification, e.g. that of the cardholder. Other applications require, for example to exclude unauthorized access to the data carrier card, an identification method to prove the access authorization to the card.
  • IC integrated circuit
  • One of the easiest ways to identify a person is to compare the person himself with an image of that person. It is therefore also intended that, for example, future machine-readable ID cards can also save an image in addition to information. This can be done, for example, using a data carrier card. The use of this technology also helps, among other things, to make these ID cards counterfeit-proof. In this context, it is then necessary to store an image in the memory of the card. However, the storage space of today's maps is limited. It is generally not sufficient to save a normal picture with the usual quality. This is especially true when rewritable memory is to be used.
  • JPEG frequency component coding
  • the data size of the (compressed) image depends on the image properties and cannot be predicted. This means that when reserving a memory space on the card, enough space must be reserved that the reserved memory size is sufficient for a sufficiently large part of the (compressed) images to be expected.
  • the decompression process (restoration) of the image is usually done line by line and must be completed before the original image is restored. If it is canceled beforehand, parts of the picture have been restored, if possible. In addition, decompression is computationally intensive and the image cannot be viewed during this time. Summary of the invention
  • the method according to the invention enables simple and compressible storage of digitized images, even in very small, fixed storage areas, such as, for example, in intelligent data carrier cards, such as memory cards or smart cards. It offers good data compression with lossless coding and a predeterminable compression factor with lossy coding. It still works effectively for very small images.
  • the image is visible with increasing details.
  • the process can be interrupted at any time, whereby an overall picture is always retained and the previously restored image information is incomplete, not spatially, but only in detail. It is therefore particularly suitable for the sequential reconstruction of images if only low data transfer rates are available when the stored image data is required to be transferred to a playback unit. Even after a small number of reconstruction steps, an image can be recognized by the viewer, so that, for example, a person can be recognized quickly.
  • the method according to the invention is also particularly suitable for storing images when only a small amount of fixed-length memory is available. With a sequential If the coded image data is saved in a storage space with a smaller data size than would be necessary to record the total amount of encoded image data, image details are lost, but the image is retained as an overall image and, if the data size is sufficient, also with a smaller detail resolution than the original image recognizable.
  • Images in the sense of the invention are not limited to photographic reproductions or video images, but can be images of any template. Photographs, fingerprints, iris or retina images or the like are particularly suitable as images for the identification of the card holder of a data carrier card, for example.
  • Fig. 1 shows a fixed scheme according to the invention for dividing the image sections
  • Fig. 2 shows an example of an adaptive division of an image section with an essentially homogeneous color design in one area.
  • the basis of the invention is the decomposition of an original image with the aid of a recursive division of the image area. It is preferably a binary tree, four-tree (quadtree) or pyramid Data structure as known, for example, from "Algorithms for Graphics and Image Processing", Theo Pavlidis, Heise Verlag 1990, ISBN 3-88229-124-9.
  • the trunk of this tree represents the entire picture.
  • the leaves of the tree represent individual pixels that cannot be further divided.
  • the original size or the aspect ratio of the image is saved. However, this can also be omitted if the exact, true-to-scale replication is not important in a subsequent reconstruction of the image, or if these data are fixed and therefore do not have to be stored separately.
  • the representative value can be derived from various calculation rules. Such calculation rules are possible, for example, which use the mean value of the color values, the median of the color values or the determination of the most common color value. All points of the respective image section, or just samples thereof, can be used.
  • the division continues recursively until no further division is possible, i.e. until the sections consist of a single pixel. However, the subdivision can also be terminated accordingly if a further, more precise subdivision is no longer desired or necessary.
  • the division of the image sections can be carried out adaptively, ie on the basis of the image information lying in the viewed image section, or according to a fixed scheme.
  • Fig. 1 shows a fixed scheme for the division of the image sections with a four-tree structure. This has the advantage that the selected positions for a division are implicitly known and do not have to be coded.
  • the current image section is preferably divided along its central axes, whereby any other division rule can also be used. In the case of a four-tree, this results in four new image sections per division. In each disassembly phase, all four sections are viewed in a fixed order. This repeats itself with each division phase, the number of cutouts quadrupling. All sections are preferably disassembled before recursively proceeding with another disassembly, but other disassembly orders can also be specified.
  • the entire image section 0 shown in FIG. 1 a is divided into the image sections 1-4 (FIG. 1 b) in a first division step.
  • the representative value is determined for each of the image sections 1-4.
  • Each of the image sections 1-4 is then divided into further image sections in a subsequent division step.
  • section 1 is divided into sections 1.1, 1.2, 1.3 and 1.4
  • section 2 into sections 2.1, 2.2, 2.3 and 2.4
  • section 3 into sections 3.1, 3.2, 3.3 and 3.4
  • section 4 into sections 4.1 , 4.2, 4.3 and 4.4.
  • the representative value is determined accordingly for each of the subdivided image sections 1.1-4.4 and then each of the subdivided image sections 1.1-4.4 is subdivided into further image sections in a next division step. This division process continues until one of the abort criteria mentioned is met.
  • the optimal section for the division is based on the resultant result Coding effort determined.
  • the division rule of each image section takes into account the content of this image section.
  • binary tree structures are particularly suitable for adaptive divisions.
  • FIG. 2 shows an example of an adaptive division of an image section 10 with an essentially homogeneous color design in an area 20.
  • a fixed division e.g. a division into the child cutouts 30, 32, 34 and 36 shown in FIG. 2a leads to further divisions in the child cutout 30 containing the area 20.
  • An adaptive division as shown in FIG. 2b, in accordance with the recognized color design of the area 20, reduces the need for further divisions. If the resolution of area 20 is sufficient for the required resolution, further subdivision can already be made at this point.
  • the adaptive division rule must be coded with the respective area.
  • the child cutout 30 that is created does not necessarily have to contain the entire area 20 or consist exclusively of a partial area of the area 20. With lower demands on the level of detail of the encoded image, e.g. if the area 20 is essentially contained or if the child section essentially consists of the area 20.
  • images can thus be encoded in such a way that, in the case of a subsequent, sequential reconstruction of the image, which is explained below, the image is always an overall image represents increasing detail resolution.
  • this allows the reconstruction method to be terminated when the reconstructed image has a sufficient resolution, and on the other hand, this method can also be used to limit the available storage space for storing the coded image to a fixed, predeterminable value.
  • a sequential storage of the coded picture in a sequence corresponding to the coding, starting from the trunk, allows the storage of a full picture, regardless of the specified size of the storage space provided.
  • the method shown can therefore be used to store images with a predetermined, fixed data size. The resolution of the reconstructed image then depends on the image properties of the individual (original) image.
  • Possibilities for data compression arise, for example, from the compression methods known in data processing, such as frequency-dependent coding (for example the Huffman coding) or the like.
  • Data compression can also be achieved for images with large contiguous single-color or structured areas.
  • a further decomposition of the image sections can be terminated, for example, as soon as all the pixels (pixels) of the section have the same color or gray values.
  • Compression can also be achieved by determining and storing so-called decomposition information. This provides information about the type and progress of the dismantling and consists of a code that states whether or not to continue with the division (a section ) . Can a lossy compression of the image is accepted, the division of a section is terminated if a sufficient number of pixels have the same representative color value.
  • color information indicates whether the representative color has changed compared to the parent section (delta coding) and is optionally supplemented by the coding of the new representative color value if a change in the representative color is recognized by that of the parent section.
  • delta coding is chosen to be shorter than the color coding used (coding the representative color value) and provides information about the representative color value of a section, i.e. whether the representative color has changed compared to the parent section.
  • a further improvement of the coding method can be achieved by further compressing the image.
  • an analysis of the color change of the representative parent color to the representative child color is carried out by splitting the image as described above.
  • the frequency of all color changes between the respective representative parent color and the representative child color is determined.
  • the most frequently occurring color changes are determined and coded for each color. If one of the determined, most frequently occurring color changes are recognized, ie if one of the stored coded subsequent values matches the actually determined representative color value, this can be stored with a shorter coding, for example instead of the color value in the color information.
  • a table of the most common subsequent colors for each of the colors in the image can be determined during image analysis and saved before the subsequent coding of the image begins.
  • the most frequent color changes determined will often be the color values of the immediately adjacent pixels in color gradients with the respective color. It was also shown that coding the two most frequent color changes for each color already leads to suitable compression.
  • the image is coded with the help of the most frequent color changes of the respective colors determined and coded in the previous image analysis.
  • Each newly determined representative color of a child section is compared to the most frequently occurring representative subsequent colors of the respective representative color of the parent section. If one of the coded, most frequently occurring color changes is recognized, the shorter coding of the color change is saved instead of the specific representative color of the child's image section.
  • the delta codes are made from the respective coding of the new one Color values separated and added to the coded decomposition information.
  • This combination is now regarded as a code word and the correspondingly required color values are appended to the code word formed.
  • four-tree coding a maximum of four color values occur if the representative color value deviates from that of the parent image section in all four child image sections.
  • a suitable Huffman coding is therefore preferably selected for the code words. This can be determined during an image analysis as described above. In general, however, a fixed coding is sufficient, so that the storage of the Huffman codes with the compressed image data is not necessary.
  • the size of the image is first read out if it has been stored.
  • the reconstruction of the image is then carried out analogously to the coding by sequentially restoring the image, starting with the display of the representative value of the overall image and a step-by-step construction of the image by displaying the representative color values of the respective child image sections.
  • the correspondingly stored tables for example the subsequent colors, are first read in addition to the image size. This is followed by a sequence of code words with possibly additional color values.
  • the sections to be considered are determined on the basis of the read decomposition information. If there are changes in the representative color, the respective section is colored with the corresponding color. This process continues until all code words have been processed.
  • the order in which the sections are viewed is preferably the same as in the coding described above.
  • a full image is always displayed with sequential improvement in the detail resolution of the image.
  • the displayed image already satisfies a required detail resolution, i.e. is e.g. a person already sufficiently recognizable from the displayed image, the reconstruction process can be canceled.
  • the order of the viewing of sections during the coding and the reconstruction can be modified.
  • groups of four cutouts belonging together are preferably processed in a mixed order.
  • the prime factor p is used as a step size and the calculation of the indices for the current section is carried out modulo n. This guarantees that everyone Excerpt is viewed exactly once in a fixed, but not ascending, order.
  • Data carrier cards such as memory and smart cards
  • the method according to the invention can e.g. be used to store a, preferably relatively small, image on a card.
  • the usable storage space can be determined as desired, it can also be smaller than the storage space required for lossless reconstruction. It is preferably determined in such a way that a sufficiently high quality in the reconstruction can be expected for a large number of images to be stored. Possible losses in the reconstructed image are only noticeable in detail and not spatially, since a full image is always displayed. When the image is called up, the entire image information is built up with increasing details.
  • the retrieval can also be interrupted as soon as the desired level of detail has been reached or the image has been recognized or rejected.

Abstract

In a process for storing an image having a predeterminable data size, the image is coded in a sequential, recursive manner. In a first step of the process, a representative value of the image is determined. In a second step, the image is subdivided into several sections and a representative value is determined for each section. In a third step, at least one of the thus obtained sections is recursively subdivided into further sections and a representative value for each of said sections is determined until a predetermined interruption criteria is reached. The coded values required to reconstruct the image are then sequentially stored in the same order in which the image was coded.

Description

B E S C H R E I B U N G DESCRIPTION
Verfahren zur Speicherung eines Bildes mit einer vorgebbaren DatengrößeMethod for storing an image with a predeterminable data size
Gebiet der ErfindungField of the Invention
Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Speicherung undThe invention relates to a method for storing and
Komprimierung von Bildern.Compression of images.
Stand der TechnikState of the art
Datenträgerkarten, wie Memory-Cards, mit einem Speicherbereich und intelligente Datenträgerkarten, die neben einem Speicherbereich mindestens einem integrierten Schaltkreis (IC) aufweisen, wie z.B. Chipkarten, multifunktionale Chipkarten, oder Smart-Cards, bieten eine Vielzahl von Anwendungsmöglichkeiten. Darunter befindet sich u.a. der Bereich der persönlichen Identifikation, z.B. der des Karteninhabers. Andere Anwendungen verlangen, beispielsweise zum Ausschluß eines nicht autorisierten Zugriffs auf die Datenträgerkarte, ein Identifikationsverfahren zum Beweis der Zugriffsberechtigung auf die Karte.Data carrier cards, such as memory cards, with a memory area and intelligent data carrier cards which, in addition to a memory area, have at least one integrated circuit (IC), such as Smart cards, multi-functional smart cards, or smart cards, offer a wide range of applications. Among them is the area of personal identification, e.g. that of the cardholder. Other applications require, for example to exclude unauthorized access to the data carrier card, an identification method to prove the access authorization to the card.
Eine der einfachsten Methoden, eine Person zu identifizieren, ist der Vergleich der Person selbst mit einem Bild dieser Person. Es ist deshalb auch beabsichtigt, daß z.B. zukünftige maschinenlesbare Personalausweise neben Informationen auch ein Bild speichern können. Dies kann beispielsweise mit Hilfe einer Datenträgerkarte geschehen. Der Einsatz dieser Technologie hilft unter anderem auch, diese Ausweise fälschungssicher zu machen. In diesem Zusammenhang ist es dann erforderlich, ein Bild im Speicher der Karte abzulegen. Der Speicherplatz heutiger Karten ist jedoch begrenzt. Zur Speicherung eines normalen Bildes mit gewohnter Qualität reicht er im allgemeinen nicht aus. Dies gilt besonders dann, wenn ein wiederbeschreibbarer Speicher verwendet werden soll.One of the easiest ways to identify a person is to compare the person himself with an image of that person. It is therefore also intended that, for example, future machine-readable ID cards can also save an image in addition to information. This can be done, for example, using a data carrier card. The use of this technology also helps, among other things, to make these ID cards counterfeit-proof. In this context, it is then necessary to store an image in the memory of the card. However, the storage space of today's maps is limited. It is generally not sufficient to save a normal picture with the usual quality. This is especially true when rewritable memory is to be used.
Aus der Bildverarbeitung sind zahlreiche Kompressionsverfahren bekannt, wie zum Beispiel Lauflängenkodierungen, Dictionary Kodierungen, arithmetische Kodierungen und Frequenzanteil Kodierungen (JPEG). Fast alle bekannten Verfahren weisen jedoch wenigstens einen der folgenden Nachteile auf.Numerous compression methods are known from image processing, such as run length coding, dictionary coding, arithmetic coding and frequency component coding (JPEG). However, almost all known methods have at least one of the following disadvantages.
Die Datengröße des (komprimierten) Bildes ist abhängig von den Bildeigenschaften und läßt sich nicht vorhersagen. Das bedeutet, daß bei der Reservierung eines Speicherplatzes auf der Karte soviel Platz reserviert werden muß, daß für einen hinreichend großen Teil der zu erwartenden (komprimierten) Bilder die reservierte Speichergröße ausreicht.The data size of the (compressed) image depends on the image properties and cannot be predicted. This means that when reserving a memory space on the card, enough space must be reserved that the reserved memory size is sufficient for a sufficiently large part of the (compressed) images to be expected.
Bei einem beschränkten Speicherplatz wird vielfach ein kleines Bild mit einer entsprechend geringeren Datenmenge gewählt. Typischerweise weisen jedoch die üblichen Bildkompressionsverfahren gerade für kleine Datenmengen schlechtere Kompressionsfaktoren auf. Unter Umständen sind die komprimierten Daten sogar umfangreicher als die Originaldaten.With a limited storage space, a small image with a correspondingly smaller amount of data is often chosen. Typically, however, the usual image compression methods have worse compression factors, especially for small amounts of data. The compressed data may even be larger than the original data.
Der Dekomprimierungsvorgang (Restaurierung) des Bildes geschieht meist zeilenweise und muß vollständig abgeschlossen sein, bevor das Originalbild wiederhergestellt ist. Wird er vorher abgebrochen, sind günstigenfalls Teile des Bildes restauriert. Außerdem ist die Dekomprimierung rechenintensiv und während dieser Zeit kann das Bild noch nicht betrachtet werden. Zusammenfassung der ErfindungThe decompression process (restoration) of the image is usually done line by line and must be completed before the original image is restored. If it is canceled beforehand, parts of the picture have been restored, if possible. In addition, decompression is computationally intensive and the image cannot be viewed during this time. Summary of the invention
Es ist Aufgabe der Erfindung eine Möglichkeit zu schaffen, Bilder z.B. in Datenträgerkarten abzuspeichern, die eine einfache Kodierung der Bilddaten bietet und die genannten Nachteile des Standes der Technik überwindet.It is an object of the invention to provide a way to e.g. to store in data carrier cards, which offers simple coding of the image data and overcomes the disadvantages of the prior art mentioned.
Die Aufgabe der Erfindung wird, wie in den unabhängigen Ansprüchen beschrieben, gelöst.The object of the invention is achieved as described in the independent claims.
Das erfindungsgemäße Verfahren ermöglicht eine einfache und komprimierbare Speicherung von digitalisierten Bildern, auch in sehr kleinen festen Speicherbereichen, wie zum Beispiel in intelligenten Datenträgerkarten, wie Memory-Cards oder Smart-Cards. Es bietet eine gute Datenkompression bei verlustfreier Kodierung und einen vorbestimmbaren Kompressionsfaktor bei verlustbehafteter Kodierung. Es arbeitet auch für sehr kleine Bilder noch effektiv.The method according to the invention enables simple and compressible storage of digitized images, even in very small, fixed storage areas, such as, for example, in intelligent data carrier cards, such as memory cards or smart cards. It offers good data compression with lossless coding and a predeterminable compression factor with lossy coding. It still works effectively for very small images.
Während der Rekonstruktion eines Bildes ist das Bild mit zunehmenden Details sichtbar. Der Vorgang kann jederzeit abgebrochen werden, wobei stets ein Gesamtbild erhalten bleibt und die bis dahin restaurierte Bildinformation nicht räumlich, sondern nur im Detail, unvollständig ist. Es eignet sich daher besonders zur sequentiellen Rekonstruktion von Bildern, wenn bei einer erforderlichen Datenübertragung der gespeicherten Bilddaten zu einer Wiedergabeeinheit nur geringe Datenübertragungsraten zur Verfügung stehen. Schon nach einer geringen Anzahl von Rekonstruktionsschritten wird ein Bild für den Betrachter erkennbar, so daß beispielsweise eine Person schnell erkannt werden kann.During the reconstruction of an image, the image is visible with increasing details. The process can be interrupted at any time, whereby an overall picture is always retained and the previously restored image information is incomplete, not spatially, but only in detail. It is therefore particularly suitable for the sequential reconstruction of images if only low data transfer rates are available when the stored image data is required to be transferred to a playback unit. Even after a small number of reconstruction steps, an image can be recognized by the viewer, so that, for example, a person can be recognized quickly.
Das erfindungsgemäße Verfahren eignet sich auch besonders zur Speicherung von Bildern, wenn nur wenig Speicher mit fester Länge zur Verfügung steht. Bei einem sequentiellen Abspeichern der kodierten Bilddaten in einem Speicherplatz mit einer geringeren Datengröße als für die Aufnahme der Gesamtmenge der kodierten Bilddaten notwendig wäre, gehen zwar Bilddetails verloren, das Bild bleibt jedoch als Gesamtbild erhalten und, bei einer ausreichenden Datengröße, auch mit geringerer Detailauflösung als das Orginalbild noch erkennbar.The method according to the invention is also particularly suitable for storing images when only a small amount of fixed-length memory is available. With a sequential If the coded image data is saved in a storage space with a smaller data size than would be necessary to record the total amount of encoded image data, image details are lost, but the image is retained as an overall image and, if the data size is sufficient, also with a smaller detail resolution than the original image recognizable.
Bilder im Sinne der Erfindung sind nicht beschränkt auf photografische Wiedergaben oder Videobilder, sondern können Abbildung beliebiger Vorlagen sein. Für die Identifikation beispielsweise des Karteninhabers einer Datenträgerkarte eignen sich als Bilder insbesondere photografische Abbildungen, Fingerabdrücke, Iris- oder Netzhautabbildungen oder dergleichen.Images in the sense of the invention are not limited to photographic reproductions or video images, but can be images of any template. Photographs, fingerprints, iris or retina images or the like are particularly suitable as images for the identification of the card holder of a data carrier card, for example.
Weitere, vorteilhafte Ausführungen der Erfindung finden sich in den Unteransprüchen.Further advantageous embodiments of the invention can be found in the subclaims.
Beschreibung der ZeichnungenDescription of the drawings
Zur näheren Erläuterung der Erfindung sind im folgenden Ausführungsbeispiele mit Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:To further explain the invention, exemplary embodiments are described in the following with reference to the drawings. Show it:
Fign. 1 ein festes, erfindungsgemäßes Schema für die Teilung der Bildausschnitte;Fig. 1 shows a fixed scheme according to the invention for dividing the image sections;
Fign. 2 ein Beispiel für eine adaptive Teilung eines Bildausschnittes mit einer im wesentlichen homogenen Farbgestaltung in einem Bereich.Fig. 2 shows an example of an adaptive division of an image section with an essentially homogeneous color design in one area.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung Grundlage der Erfindung ist die Zerlegung eines Originalbildes mit Hilfe einer rekursiven Teilung der Bildfläche. Es handelt sich dabei vorzugsweise um eine Binärbaum-, Viererbaum- (Quadtree) oder Pyramiden- Datenstruktur, wie sie z.B aus "Algorithmen zur Grafik und Bildverarbeitung", Theo Pavlidis, Heise Verlag 1990, ISBN 3-88229-124-9, bekannt ist. Der Stamm dieses Baums repräsentiert das gesamte Bild. Die Blätter des Baums repräsentieren einzelne, nicht weiter teilbare Bildpunkte (Pixel) .DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The basis of the invention is the decomposition of an original image with the aid of a recursive division of the image area. It is preferably a binary tree, four-tree (quadtree) or pyramid Data structure as known, for example, from "Algorithms for Graphics and Image Processing", Theo Pavlidis, Heise Verlag 1990, ISBN 3-88229-124-9. The trunk of this tree represents the entire picture. The leaves of the tree represent individual pixels that cannot be further divided.
KodierungsverfahrenCoding method
Vor der Kodierung eines Bildes wird zunächst die ursprüngliche Größe oder das Längen/Breitenverhältnis des Bildes gespeichert. Dies kann jedoch auch unterbleiben, wenn es auf die genaue, maßstabsgetreue Wiederabbildung bei einer nachfolgenden Rekonstruktion des Bildes nicht ankommt, oder diese Daten jeweils fest sind und demzufolge nicht extra abgelegt werden müssen.Before encoding an image, the original size or the aspect ratio of the image is saved. However, this can also be omitted if the exact, true-to-scale replication is not important in a subsequent reconstruction of the image, or if these data are fixed and therefore do not have to be stored separately.
Während der anschließenden Kodierung wird, beginnend mit dem vollständigen Bild als erstem Bildausschnitt, eine Analyse der verwendeten Farben oder Grauwerte für den jeweilig betrachteten Bildausschnitt durchgeführt. Aus dieser Analyse wird ein Farbwert oder bzw. ein Grauwert, die sogenannte repräsentative Farbe oder der repräsentative Grauwert, bestimmt. Nur der repräsentative Wert (Färb- oder Grauwert) eines Bildausschnitt wird für diesen gespeichert. Die im folgenden für Farbwerte dargestellten Verfahrensschritte sind jedoch nicht auf diese beschränkt, sondern lassen sich analog auf Grauwerte eines Grau- oder Schwarz/Weißbildes oder entsprechende andere, ein Bild oder Bildausschnitt repräsentierende Werte übertragen.During the subsequent coding, starting with the complete image as the first image section, an analysis of the colors or gray values used is carried out for the respective image section viewed. A color value or a gray value, the so-called representative color or the representative gray value, is determined from this analysis. Only the representative value (color or gray value) of an image section is saved for it. However, the method steps presented below for color values are not limited to these, but can be transferred analogously to gray values of a gray or black / white image or corresponding other values representing an image or image detail.
Der repräsentative Wert kann aus verschiedenen RechenvorSchriften abgeleitet werden. Möglich sind beispielsweise solche Rechenvorschriften, die sich des Mittelwertes der Farbwerte, des Medians der Farbwerte oder der Bestimmung des häufigsten Farbwertes bedienen. Es können dabei alle Punkte des jeweiligen Bildausschnitts, oder auch nur Stichproben hiervon, herangezogen werden.The representative value can be derived from various calculation rules. Such calculation rules are possible, for example, which use the mean value of the color values, the median of the color values or the determination of the most common color value. All points of the respective image section, or just samples thereof, can be used.
Nach erfolgter Ermittlung des repräsentativen Wertes wird der augenblicklich betrachtete Bildausschnitt (Eltern-Ausschnitt) in mehrere, nicht notwendigerweise gleich große Teile (Kinder-Ausschnitte) zerlegt. Diese Kinder-Ausschnitte werden dann wie der Eltern-Ausschnitt zuvor behandelt, d.h. es wird eine Analyse der verwendeten Farben oder Grauwerte für den jeweilig betrachteten Bildausschnitt durchgeführt und aus dieser Analyse die jeweilig repräsentative Farbe oder der repräsentative Grauwert bestimmt.After determining the representative value of the currently viewed image section (parent-section) in several, not necessarily Alike h large parts (child-outs) is broken. These children A usschnitte then the parents-neck treated as before, that is, an analysis of the colors used or gray values performed for the respective Considered h ended picture and determined from this analysis, the respective representative color or representative gray value.
Die Unterteilung wird rekursiv fortgesetzt, bis keine weitere Teilung möglich ist, d.h. bis die Ausschnitte aus einem einzelnen Bildpunkt bestehen. Entsprechend kann die Unterteilung jedoch auch abgebrochen werden, wenn eine weitere, genauere Unterteilung nicht mehr gewünscht oder notwendig ist.The division continues recursively until no further division is possible, i.e. until the sections consist of a single pixel. However, the subdivision can also be terminated accordingly if a further, more precise subdivision is no longer desired or necessary.
Die Teilung der Bildausschnitte kann adaptiv, d.h. aufgrund der im betrachteten Bildausschnitt liegenden Bildinformationen, oder nach einem festen Schema durchgeführt werden. Fig. 1 zeigt ein festes Schema für die Teilung der Bildausschnitte mit einer Viererbaumstruktur. Dieses hat den Vorteil, daß die gewählten Positionen für eine Teilung implizit bekannt sind und nicht kodiert werden müssen. Der augenblickliche Bildausschnitt wird vorzugsweise jeweils entlang seiner Mittelachsen geteilt, wobei auch jede andere Teilungsvorschrift angewandt werden kann. Dies ergibt im Falle eines Viererbaums vier neue Bildausschnitte pro Teilung. In jeder Zerlegungsphase werden alle vier Ausschnitte in einer festen Reihenfolge betrachtet. Dies wiederholt sich mit jeder Teilungsphase, wobei die Anzahl der Ausschnitte sich jeweils vervierfacht. Vorzugsweise werden jeweils alle Ausschnitte zerlegt, bevor rekursiv mit einer weiteren Zerlegung fortgefahren wird, es können jedoch auch andere Zerlegungsreihenfolgen festgelegt werden.The division of the image sections can be carried out adaptively, ie on the basis of the image information lying in the viewed image section, or according to a fixed scheme. Fig. 1 shows a fixed scheme for the division of the image sections with a four-tree structure. This has the advantage that the selected positions for a division are implicitly known and do not have to be coded. The current image section is preferably divided along its central axes, whereby any other division rule can also be used. In the case of a four-tree, this results in four new image sections per division. In each disassembly phase, all four sections are viewed in a fixed order. This repeats itself with each division phase, the number of cutouts quadrupling. All sections are preferably disassembled before recursively proceeding with another disassembly, but other disassembly orders can also be specified.
Es ist zu verstehen, daß die Erfindung nicht an die Verwendung einer Viererbaumstruktur gebunden ist, sondern daß jede beliebige Zerlegungsstruktur angewandt werden kann.It is to be understood that the invention is not limited to the use of a four-tree structure, but that any decomposition structure can be used.
Der in Fig. la gezeigte gesamte Bildausschnitt 0 wird in einem ersten Teilungsschritt in die Bildausschnitte 1-4 (Fig. lb) zerlegt. Für jeden der Bildausschnitte 1-4 wird der repräsentative Wert ermittelt. Anschließend wird jeder der Bildausschnitte 1-4 in einem nachfolgenden Teilungsschritt in weitere Bildausschnitte unterteilt. So wird Bildausschnitt 1 in die Bildausschnitte 1.1, 1.2, 1.3 und 1.4 geteilt, Bildausschnitt 2 in die Bildausschnitte 2.1, 2.2, 2.3 und 2.4, Bildausschnitt 3 in die Bildausschnitte 3.1, 3.2, 3.3 und 3.4, und schließlich Bildausschnitt 4 in die Bildausschnitte 4.1, 4.2, 4.3 und 4.4. Für jeden der unterteilten Bildausschnitte 1.1-4.4 wird entsprechend der repräsentative Wert ermittelt und anschließend wird jeder der unterteilten Bildausschnitte 1.1-4.4 in einem nächsten Teilungsschritt in jeweils weitere Bildausschnitte unterteilt. Dieses Teilungsverfahren wird fortgesetzt, bis eines der genannten Abbruchkriterien erfüllt ist.The entire image section 0 shown in FIG. 1 a is divided into the image sections 1-4 (FIG. 1 b) in a first division step. The representative value is determined for each of the image sections 1-4. Each of the image sections 1-4 is then divided into further image sections in a subsequent division step. Thus, section 1 is divided into sections 1.1, 1.2, 1.3 and 1.4, section 2 into sections 2.1, 2.2, 2.3 and 2.4, section 3 into sections 3.1, 3.2, 3.3 and 3.4, and finally section 4 into sections 4.1 , 4.2, 4.3 and 4.4. The representative value is determined accordingly for each of the subdivided image sections 1.1-4.4 and then each of the subdivided image sections 1.1-4.4 is subdivided into further image sections in a next division step. This division process continues until one of the abort criteria mentioned is met.
Bei der adaptiven Teilung der Bildausschnitte entsprechend der im betrachteten Bildausschnitt liegenden Bildinformationen wird der für die Teilung optimale Schnitt aufgrund des dafür entstehenden Kodierungsaufwandes bestimmt. Die Teilungsvorschrift eines jeden Bildausschnitts trägt dem Inhalt dieses Bildausschnittes Rechnung. Für adaptive Teilungen eignen sich neben dem Viererbaum insbesondere auch Binärbaumstrukturen.In the adaptive division of the image sections in accordance with the image information lying in the viewed image section, the optimal section for the division is based on the resultant result Coding effort determined. The division rule of each image section takes into account the content of this image section. In addition to the four-tree, binary tree structures are particularly suitable for adaptive divisions.
Fig. 2 zeigt ein Beispiel für eine adaptive Teilung eines Bildausschnittes 10 mit einer im wesentlichen homogenen Farbgestaltung in einem Bereich 20. Eine fixe Teilung, wie z.B. eine in Fig. 2a gezeigte flächengleiche Aufteilung in die Kind-Ausschnitte 30, 32, 34 und 36, führt in dem, den Bereich 20 enthaltenden Kind-Ausschnitt 30 zu weiteren Teilungen. Eine adaptive Teilung, wie in Fig. 2b gezeigt, entsprechend der erkannten Farbgestaltung des Bereiches 20, reduziert die Notwendigkeit weiterer Unterteilungen. Genügt die Auflösung des Bereiches 20 der geforderten Auflösung, kann an dieser Stelle bereits von einer weiteren Unterteilung abgesehen werden. Die erfolgte adaptive Teilungsvorschrift ist mit dem jeweiligen Bereich zu kodieren.FIG. 2 shows an example of an adaptive division of an image section 10 with an essentially homogeneous color design in an area 20. A fixed division, e.g. a division into the child cutouts 30, 32, 34 and 36 shown in FIG. 2a leads to further divisions in the child cutout 30 containing the area 20. An adaptive division, as shown in FIG. 2b, in accordance with the recognized color design of the area 20, reduces the need for further divisions. If the resolution of area 20 is sufficient for the required resolution, further subdivision can already be made at this point. The adaptive division rule must be coded with the respective area.
Es ist zu verstehen, daß bei einer adaptiven Unterteilung, wie in Fig. 2 gezeigt, der entstehende Kind-Ausschnitt 30 nicht notwendigerweise den gesamten Bereich 20 enthalten oder ausschließlich aus einem Teilbereich des Bereiches 20 bestehen muß. Bei geringeren Anforderungen an die Detailtreue des kodierten Bildes reicht z.B. aus, wenn der Bereich 20 im wesentlichen enthalten ist, bzw. wenn der Kind-Ausschnitt im wesentlichen aus dem Bereich 20 besteht.It is to be understood that in the case of an adaptive subdivision, as shown in FIG. 2, the child cutout 30 that is created does not necessarily have to contain the entire area 20 or consist exclusively of a partial area of the area 20. With lower demands on the level of detail of the encoded image, e.g. if the area 20 is essentially contained or if the child section essentially consists of the area 20.
Mit dem geschilderten Kodierungsverfahren lassen sich also Bilder so kodieren, daß bei einer anschließenden, weiter unten erläuterten, sequentiellen Rekonstruktion des Bildes, dieses immer ein Gesamtbild mit jeweils zunehmender Detailauflösung darstellt. Dies erlaubt zum einen die Möglichkeit eines Abbruchs des Rekonstruktionsverfahrens bei Erreichen einer ausreichenden Auflösung des rekonstruierten Bildes, andererseits läßt sich mit diesem Verfahren auch eine Begrenzung des zur Verfügung stehenden Speicherplatzes für die Speicherung des kodierten Bildes auf einen festen, vorgebbaren Wert realisieren. Ein sequentielles Abspeichern des kodierten Bildes in einer der Kodierung entsprechenden Reihenfolge, beginnend vom Stamm, erlaubt das Abspeichern eines Vollbildes, unabhängig von der vorgegebenen Größe des zur Verfügung gestellten Speicherplatzes. Reicht der Speicherplatz für ein Abspeichern der Datenmenge des gesamten Bildes nicht aus, so entfallen die Informationen weiter oben liegender Zweige und Blätter, die die Detailauflösung des Bildes repräsentieren. Wird das Bild dann anschließend aus der begrenzten Datenmenge heraus rekonstruiert, muß zwar eine, entsprechend dem limitierten Speicherplatz, begrenzte Auflösung in Kauf genommen werden, man erhält jedoch immer ein Vollbild. Mit dem dargestellten Verfahren lassen sich demnach erfindungsgemäß Bilder mit einer vorgegebenen, festen Datengröße abspeichern. Die Auflösung des rekonstruierten Bildes hängt dann von den Bildeigenschaften des einzelnen (Original-)Bildes ab.With the coding method described, images can thus be encoded in such a way that, in the case of a subsequent, sequential reconstruction of the image, which is explained below, the image is always an overall image represents increasing detail resolution. On the one hand, this allows the reconstruction method to be terminated when the reconstructed image has a sufficient resolution, and on the other hand, this method can also be used to limit the available storage space for storing the coded image to a fixed, predeterminable value. A sequential storage of the coded picture in a sequence corresponding to the coding, starting from the trunk, allows the storage of a full picture, regardless of the specified size of the storage space provided. If there is not enough storage space to store the amount of data for the entire image, the information from branches and leaves above that represent the detailed resolution of the image is omitted. If the image is then reconstructed from the limited amount of data, a resolution corresponding to the limited storage space has to be accepted, but a full image is always obtained. According to the invention, the method shown can therefore be used to store images with a predetermined, fixed data size. The resolution of the reconstructed image then depends on the image properties of the individual (original) image.
Jedoch wird durch das geschilderte Kodierungsverfahren die Datenmenge des Bildes an sich nicht reduziert (komprimiert), sondern sogar noch erhöht, denn es müssen nicht nur die Daten der einzelnen Blätter (Bildpunkte) des Baumes ermittelt und gespeichert werden, sondern zusätzlich auch noch die Daten der jeweiligen dazugehörigen Knoten, bis hin zum Stamm. Um z.B. bei einem Viererbaum 64 Bildpunkte zu speichern, müssen 1+4+16+64 = 85 repräsentative Werte gespeichert werden. Allgemein ergibt sich bei einem Viererbaum die Anzahl der zu speichernden repräsentativen Werte R bei k Viertelungen der Bildausschnitte zu:However, the encoding method described does not reduce (compress) the amount of data in the image itself, but even increases it, because not only the data of the individual leaves (pixels) of the tree must be determined and stored, but also the data of the respective associated nodes, right down to the trunk. For example, to save 64 pixels for a four-tree, 1 + 4 + 16 + 64 = 85 representative values must be saved. In general, the number of four-tree results representative values R to be stored at k quarters of the image sections for:
Damit ergibt sich ein Speicher-"Overhead" Δ von ungefähr 30%, oder genauer, bei einer durch 4 teilbaren Anzahl von Bildpunkten:Thus ergi b, a storage "overhead" Δ t of about 30%, or more specifically, at a divisible by 4 Number of pixels:
1=01 = 0
Deshalb empfiehlt sich für viele Anwendungen eine Modifikation des obigen Kodierungsverfahrens mit einer Komprimierung der Bilddaten. D it alb h emp f iehlt for many applications a Mo d ifikation the above encoding method with a compression of the image data.
KomprimierungsverfahrenCompression method
Möglichkeiten zur Datenkomprimierung ergeben sich beispielsweise aus den in der Datenverarbeitung bekannten Komprimierungsverfahren, wie einer häufigkeitsabhängigen Kodierung (z.B. der Huffman Kodierung) oder dergleichen.Possibilities for data compression arise, for example, from the compression methods known in data processing, such as frequency-dependent coding ( for example the Huffman coding) or the like.
Datenkomprimierungen lassen sich auch bei Bildern mit großen zusammenhängenden einfarbigen oder gleichstrukturierten Flächen erreichen. Eine weitere Zerlegung der Bildausschnitte kann beispielsweise abgebrochen werden, sobald alle Bildpunkte (Pixel) des Ausschnitts die gleichen Färb- bzw. Grauwerte aufweisen.Data compression can also be achieved for images with large contiguous single-color or structured areas. A further decomposition of the image sections can be terminated, for example, as soon as all the pixels (pixels) of the section have the same color or gray values.
Eine Komprimierung läßt sich auch durch die Ermittlung und Speicherung einer sogenannten Zerlegungsinformation erreichen. Diese gibt Hinweise über die Art und den Fortschritt der Zerlegung und besteht aus einer Kodierung, die besagt, ob mit der Teilung (eines Ausschnitts) fortgefahren werden soll oder nicht. Kann eine verlustbehaftete Komprimierung des Bildes in Kauf genommen werden, wird die Teilung eines Ausschnittes bereits abgebrochen, wenn ausreichend viele Bildpunkte den gleichen repräsentativen Farbwert besitzen.Compression can also be achieved by determining and storing so-called decomposition information. This provides information about the type and progress of the dismantling and consists of a code that states whether or not to continue with the division (a section ) . Can a lossy compression of the image is accepted, the division of a section is terminated if a sufficient number of pixels have the same representative color value.
Bei der Zerlegung des Bildes muß nicht jede auftretende repräsentative Farbe, bzw. jeder repräsentative Grauwert, gespeichert werden. Anstatt für jede Zerlegung den repräsentativen Farbwert zu speichern, wird dieser beispielsweise nur dann angegeben und gespeichert, wenn eine Änderung gegenüber dem vorherigen Eltern-Ausschnitt vorliegt. Eine sogenannte Farbinformation gibt an, ob sich die repräsentative Farbe gegenüber dem Eltern-Ausschnitt verändert hat (Delta-Kodierung) und wird gegebenenfalls durch die Kodierung des neuen repräsentativen Farbwertes ergänzt, wenn eine Änderung der repräsentativen Farbe von der des Eltern-Abschnitts erkannt wird. Diese Delta-Kodierung wird kürzer als die verwendete Farbkodierung (Kodierung des repräsentativen Farbwertes) gewählt und gibt Hinweise über den repräsentativen Farbwert eines Ausschnitts, d.h., ob sich die repräsentative Farbe gegenüber dem Eltern-Ausschnitt verändert hat.When decomposing the image, it is not necessary to save every representative color or gray scale. Instead of storing the representative color value for each decomposition, it is only specified and saved, for example, if there is a change compared to the previous parent section. So-called color information indicates whether the representative color has changed compared to the parent section (delta coding) and is optionally supplemented by the coding of the new representative color value if a change in the representative color is recognized by that of the parent section. This delta coding is chosen to be shorter than the color coding used (coding the representative color value) and provides information about the representative color value of a section, i.e. whether the representative color has changed compared to the parent section.
Ausgehend vom räumlichen Zusammenhang der Verteilung der unterschiedlichen Farben in einem Bild, kann eine weitere Verbesserung des Kodierungsverfahrens durch eine weitere Komprimierung des Bildes erreicht werden. Hierzu wird in einem ersten Schritt eine Analyse der Farbwechsel der repräsentativen Elternfarbe auf die repräsentative Kindfarbe durch die Zerlegung des Bildes, wie oben beschrieben, durchgeführt. Dabei wird die Häufigkeit aller Farbwechsel zwischen der jeweiligen repräsentativen Elternfarbe und der repräsentativen Kindfarbe bestimmt. Für jede Farbe werden die am häufigsten auftretenden Farbwechsel ermittelt und kodiert. Wird einer der ermittelten, am häufigsten auftretenden Farbwechsel erkannt, d.h. stimmt einer der gespeicherten kodierten Folgewerte mit dem tatsächlich bestimmten repräsentativen Farbwert überein, kann dies mit einer kürzeren Kodierung, z.B. anstelle des Farbwertes in der Farbinformation, gespeichert werden. Eine Tabelle der häufigsten Folgefarben für jede der im Bild vorkommenden Farben kann bei der Bildanalyse bestimmt und vor Beginn der anschließenden Kodierung des Bildes gespeichert werden.Starting from the spatial relationship of the distribution of the different colors in an image, a further improvement of the coding method can be achieved by further compressing the image. For this purpose, in a first step an analysis of the color change of the representative parent color to the representative child color is carried out by splitting the image as described above. The frequency of all color changes between the respective representative parent color and the representative child color is determined. The most frequently occurring color changes are determined and coded for each color. If one of the determined, most frequently occurring color changes are recognized, ie if one of the stored coded subsequent values matches the actually determined representative color value, this can be stored with a shorter coding, for example instead of the color value in the color information. A table of the most common subsequent colors for each of the colors in the image can be determined during image analysis and saved before the subsequent coding of the image begins.
Bei den ermittelten häufigsten Farbwechseln wird es sich häufig um die Farbwerte der unmittelbar benachbarten Pixel in Farbverläufen mit der jeweiligen Farbe handeln. Auch zeigte es sich, daß schon eine Kodierung der zwei häufigsten Farbwechsel für jede Farbe bereits zu einer geeigneten Komprimierung führt.The most frequent color changes determined will often be the color values of the immediately adjacent pixels in color gradients with the respective color. It was also shown that coding the two most frequent color changes for each color already leads to suitable compression.
In einem weiteren Schritt wird nun, mit Hilfe der in der vorangegangenen Bildanalyse ermittelten und kodierten häufigsten Farbwechsel der jeweiligen Farben, eine Kodierung des Bildes durchgeführt. Jede neu bestimmte repräsentative Farbe eines Kind-Ausschnittes wird gegen die am häufigsten auftretenden repräsentativen Folgefarben der jeweiligen repräsentativen Farbe des Eltern-Ausschnitts verglichen. Wird einer der kodierten, am häufigsten auftretenden Farbwechsel erkannt, wird an Stelle der bestimmten repräsentativen Farbe des Kind- Bildausschnittes die kürzere Kodierung des Farbwechsels gespeichert.In a further step, the image is coded with the help of the most frequent color changes of the respective colors determined and coded in the previous image analysis. Each newly determined representative color of a child section is compared to the most frequently occurring representative subsequent colors of the respective representative color of the parent section. If one of the coded, most frequently occurring color changes is recognized, the shorter coding of the color change is saved instead of the specific representative color of the child's image section.
Aus der möglichen Folge von Zerlegungs- und Farbinformationen ergibt sich eine weitere Verbesserungsmöglichkeit für die Datenkomprimierung. Für den kodierten Datensatz der jeweiligen Kind- Bildausschnitte eines Eltern-Bildausschnittes werden die Delta-Kodierungen von der jeweiligen Kodierung der neuen Farbwerte getrennt und diese an die kodierten Zerlegungsinformationen angefügt. Diese Kombination wird nun als ein Codewort betrachtet und die entsprechend erforderlichen Farbwerte werden an das gebildete Codewort angehängt. Für den Fall einer Viererbaum-Kodierung kommen maximal vier Farbwerte vor, wenn bei allen vier Kind- Bildausschnitten der repräsentative Farbwert von dem des Eltern-Bildausschnittes abweicht.From the possible sequence of decomposition and color information, there is a further possibility for improving data compression. For the coded data record of the respective child picture sections of a parent picture section, the delta codes are made from the respective coding of the new one Color values separated and added to the coded decomposition information. This combination is now regarded as a code word and the correspondingly required color values are appended to the code word formed. In the case of four-tree coding, a maximum of four color values occur if the representative color value deviates from that of the parent image section in all four child image sections.
Bei der Zerlegung eines Bildes tritt nur ein Teil aller möglichen Codeworte auf, einige davon jedoch besonders häufig. Vorzugsweise wird daher für die Codeworte eine geeignete Huffman Kodierung gewählt. Diese kann während einer Bildanalyse, wie oben beschrieben, bestimmt werden. Im allgemeinen jedoch reicht eine fixe Kodierung aus, so daß die Speicherung der Huffman Codes mit den komprimierten Bilddaten nicht notwendig ist.When splitting an image, only a part of all possible code words occurs, but some of them are particularly common. A suitable Huffman coding is therefore preferably selected for the code words. This can be determined during an image analysis as described above. In general, however, a fixed coding is sufficient, so that the storage of the Huffman codes with the compressed image data is not necessary.
Rekonstruktionreconstruction
Bei der Rekonstruktion eines Bildes aus den kodierten, gespeicherten Daten heraus, wird zunächst die Größe des Bildes ausgelesen, falls diese abgelegt wurde. Für den einfachsten Fall der Kodierung eines Bildes durch sukzessives Teilen und Ermitteln des jeweiligen repräsentativen Wertes, erfolgt die Rekonstruktion des Bildes dann analog zur erfolgten Kodierung durch ein sequentielles Wiederherstellen des Bildes, angefangen von der Anzeige des repräsentativen Wertes des Gesamtbildes und einem schrittweisen Aufbau des Bildes durch die Anzeige der repräsentativen Farbwerte der jeweiligen Kind-Bildausschnitte.When an image is reconstructed from the encoded, stored data, the size of the image is first read out if it has been stored. For the simplest case of coding an image by successively dividing and determining the respective representative value, the reconstruction of the image is then carried out analogously to the coding by sequentially restoring the image, starting with the display of the representative value of the overall image and a step-by-step construction of the image by displaying the representative color values of the respective child image sections.
Bei der Rekonstruktion eines Bildes aus den kodierten und komprimiert gespeicherten Daten heraus, werden zunächst neben der Bildgröße die entsprechend abgelegten Tabellen, z.B. der Folgefarben, gelesen. Darauf folgt eine Sequenz von Codewörtern mit möglicherweise zusätzlichen Farbwerten. Aufgrund der gelesenen Zerlegungsinformation werden die zu betrachtenden Ausschnitte bestimmt. Liegen Änderungen der repräsentativen Farbe vor, wird der jeweilige Ausschnitt mit der entsprechenden Farbe eingefärbt. Dieser Vorgang wird fortgesetzt, bis alle Codewörter abgearbeitet worden sind. Die Reihenfolge des Betrachtens der Ausschnitte ist vorzugsweise dieselbe wie bei der im vorangegangenen beschriebenen Kodierung.When reconstructing an image from the encoded and compressed stored data, the correspondingly stored tables, for example the subsequent colors, are first read in addition to the image size. This is followed by a sequence of code words with possibly additional color values. The sections to be considered are determined on the basis of the read decomposition information. If there are changes in the representative color, the respective section is colored with the corresponding color. This process continues until all code words have been processed. The order in which the sections are viewed is preferably the same as in the coding described above.
Bei der Rekonstruktion eines Bildes wird immer ein Vollbild angezeigt mit sequentieller Verbesserung der Detailauflösung des Bildes. Genügt während der Rekonstruktion des Bildes das angezeigte Bild bereits einer geforderten Detailauflösung, d.h. ist z.B. eine auf Person aus dem angezeigten Bild heraus bereits hinreichend erkennbar, so kann der Rekonstruktionsvorgang abgebrochen werden.When reconstructing an image, a full image is always displayed with sequential improvement in the detail resolution of the image. During the reconstruction of the image, the displayed image already satisfies a required detail resolution, i.e. is e.g. a person already sufficiently recognizable from the displayed image, the reconstruction process can be canceled.
ZerlegungsreihenfolgeDisassembly order
Um einen gleichmäßigen Fortschritt der Detailauflösung über die gesamte Bildfläche während der Rekonstruktion zu erhalten, kann die Reihenfolge der Betrachtung von Ausschnitten bei der Kodierung und der Rekonstruktion modifiziert werden. Anstelle einer streng geordneten Bearbeitung werden, bei der Verwendung einer Viererbaumstruktur, vorzugsweise Gruppen von jeweils vier zusammengehörigen Ausschnitten in gemischter Reihenfolge bearbeitet. Die Durchmischung kann durch Verwendung einer geeigneten Schrittweite für eine Anzahl n von Ausschnitten erreicht werden. Da n stets ein Vielfaches von 4, also von der Form n = 2 * 2 * k, sein wird, ergibt sich die Schrittweite aus der kleinsten Primzahl p mit p > k. Der Primfaktor p wird als Schrittweite verwendet und die Berechnung der Indizes für den aktuellen Ausschnitt wird modulo n durchgeführt. Dies garantiert, daß jeder Ausschnitt in einer festen, jedoch nicht aufsteigenden, Reihenfolge genau einmal betrachtet wird.In order to obtain a steady progress of the detail resolution over the entire image area during the reconstruction, the order of the viewing of sections during the coding and the reconstruction can be modified. Instead of strictly ordered processing, when using a four-tree structure, groups of four cutouts belonging together are preferably processed in a mixed order. Mixing can be achieved by using a suitable step size for a number n of cutouts. Since n will always be a multiple of 4, i.e. of the form n = 2 * 2 * k, the step size results from the smallest prime number p with p> k. The prime factor p is used as a step size and the calculation of the indices for the current section is carried out modulo n. This guarantees that everyone Excerpt is viewed exactly once in a fixed, but not ascending, order.
Anwendungsgebieteapplication areas
Datenträgerkarten, wie Memory- und Smart-Cards, verfügen heute über einen noch deutlich beschränkten Speicherplatz. Dieser muß zudem häufig noch fix partitioniert werden. Die Übertragung großer Datenmengen aus dem Chip z.B zu einem Lesegerät nimmt zudem noch relativ viel Zeit in Anspruch. Das erfindungsgemäße Verfahren kann z.B. verwendet werden, um ein, vorzugsweise relativ kleines, Bild in einer Karte zu speichern. Der verwendbare Speicherplatz kann beliebig festgelegt werden, er kann auch kleiner als der für eine verlustfreie Rekonstruktion notwendige Speicherplatz sein. Vorzugsweise wird er so festgelegt, daß bei einer Vielzahl von zu speichernden Bildern eine ausreichend hohe Qualität bei der Rekonstruktion zu erwarten ist. Mögliche Verluste im rekonstruierten Bild machen sich dabei nur im Detail und nicht räumlich bemerkbar, da immer ein Vollbild angezeigt wird. Beim Abruf des Bildes baut sich die gesamte Bildinformation mit zeitlich zunehmenden Details auf. Der Abruf kann auch unterbrochen werden, sobald die gewünschte Detailtreue erreicht ist, oder das Bild erkannt bzw. verworfen wurde.Data carrier cards, such as memory and smart cards, currently have a significantly limited storage space. This also often has to be permanently partitioned. The transfer of large amounts of data from the chip, e.g. to a reader, also takes a relatively long time. The method according to the invention can e.g. be used to store a, preferably relatively small, image on a card. The usable storage space can be determined as desired, it can also be smaller than the storage space required for lossless reconstruction. It is preferably determined in such a way that a sufficiently high quality in the reconstruction can be expected for a large number of images to be stored. Possible losses in the reconstructed image are only noticeable in detail and not spatially, since a full image is always displayed. When the image is called up, the entire image information is built up with increasing details. The retrieval can also be interrupted as soon as the desired level of detail has been reached or the image has been recognized or rejected.
Weitere Anwendungen liegen auf allen Gebieten, in denen ein Speicherbereich mit fixer Größe zur Aufnahme eine Bildes verwendet werden soll. Dies ist zum Beispiel auch der Fall für Datenbanken mit fester Satzlänge. Further applications are in all areas in which a memory area with a fixed size is to be used to take an image. For example, this is also the case for databases with a fixed record length.

Claims

A N S P R Ü C H E EXPECTATIONS
1. Verfahren zur Speicherung eines Bildes mit einer vorgebbaren Datengröße, bestehend aus:1. Method for storing an image with a predeterminable data size, consisting of:
einer sequentiellen, rekursiven Kodierung des Bildes mit:sequential, recursive coding of the image with:
einem ersten Schritt des Bestimmens eines repräsentativen Wertes des Bildes,a first step of determining a representative value of the image,
einem zweiten Schritt des Teilens des Bildes in mehrere Kinder-Ausschnitte und des Bestimmens eines repräsentativen Wertes in jedem der Kinder-Ausschnitte,a second step of dividing the image into several child sections and determining a representative value in each of the child sections,
einem dritten Schritt des rekursiven Teilens mindestens eines, der bis dahin erhaltenen mehreren Kinder-Ausschnitte in weitere Kinder- Ausschnitte, und des Bestimmens eines repräsentativen Wertes in jedem der neu erhaltenen Kinder-Ausschnitte, bis zum Erreichen eines vorgegebenen Abbruchkriteriums; unda third step of recursively dividing at least one of the multiple child clippings obtained so far into further child clippings, and determining a representative value in each of the newly received child clippings until a predetermined termination criterion is reached; and
einem sequentiellen Abspeichern der, für eine Rekonstruktion des Bildes notwendigen, kodierten Werte in einer der Kodierung des Bildes entsprechenden Reihenfolge.sequential storage of the coded values necessary for a reconstruction of the picture in an order corresponding to the coding of the picture.
2. Verfahren nach Anspruch 1, worin als2. The method according to claim 1, wherein as
Abbruchkriterium dient, daß eine weitere Teilung eines Kind-Ausschnittes nicht mehr möglich oder nicht mehr gewünscht ist. The termination criterion is such that a further division of a child section is no longer possible or is no longer desired.
3. Verfahren nach den Ansprüchen 1 oder 2, worin die Kodierung des Bildes einen Schritt des Bestimmens der Größe des Bildes aufweist.3. The method of claims 1 or 2, wherein the encoding of the image comprises a step of determining the size of the image.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einem zusätzlichen Schritt des Festlegens der für ein Abspeichern zur Verfügung stehenden Datengröße.4. The method according to any one of the preceding claims with an additional step of specifying the data size available for storage.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Teilung einer Vielzahl von Bildausschnitten nach einem festen Schema durchgeführt wird.5. The method according to any one of the preceding claims, wherein the division of a plurality of image sections is carried out according to a fixed scheme.
6. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die Teilung einer Vielzahl von Bildausschnitten adaptiv aufgrund der im betrachteten Bildausschnitt liegenden Bildinformationen durchgeführt wird.6. The method according to any one of the preceding claims, wherein the division of a plurality of image sections is performed adaptively on the basis of the image information lying in the viewed image section.
7. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin der Schritt des Abspeicherns der für eine Rekonstruktion notwendigen Werte einen Schritt des Abspeicherns verwendeter Teilungsvorschriften aufweist.7. The method according to any one of the preceding claims, wherein the step of storing the values necessary for a reconstruction comprises a step of storing division rules used.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin eine weitere Teilung eines Bildausschnittes abgebrochen wird, sobald eine vorgebbare Anzahl von Bildpunkten (Pixel) des Bildausschnittes die gleichen repräsentativen Werte aufweisen.8. The method according to any one of the preceding claims, wherein a further division of an image section is terminated as soon as a predeterminable number of pixels of the image section have the same representative values.
9. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche mit einer Komprimierung der kodierten Daten durch die Ermittlung und Speicherung einer9. The method according to any one of the preceding claims with a compression of the encoded data by determining and storing one
ZerlegungsInformation, die Hinweise über die Art und den Fortschritt der Zerlegung gibt. Disassembly information that provides information about the type and progress of the disassembly.
10. Verfahren nach Anspruch 9, worin die Zerlegungsinformation angibt, ob mit der Teilung fortgefahren werden soll oder nicht.10. The method of claim 9, wherein the decomposition information indicates whether or not to continue the division.
11. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die bestimmten repräsentativen Werte nur dann gespeichert werden, wenn eine Änderung gegenüber dem vorherigen Eltern-Ausschnitt vorliegt.11. The method according to any one of the preceding claims, wherein the determined representative values are only stored if there is a change compared to the previous parent section.
12. Verfahren nach Anspruch 11, worin eine kodierte Farbinformation angibt, ob sich der repräsentative Wert gegenüber dem Eltern-Ausschnitt verändert hat.12. The method of claim 11, wherein encoded color information indicates whether the representative value has changed compared to the parent section.
13. Verfahren nach Anspruch 12, worin die Farbinformation durch die Kodierung des neuen repräsentativen Wertes ergänzt wird, wenn eine Änderung des repräsentativen Wertes von dem des Eltern-Abschnitts erkannt wird.13. The method of claim 12, wherein the color information is supplemented by encoding the new representative value when a change in the representative value from that of the parent section is detected.
14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, worin die Kodierung der Farbinformation kürzer als die verwendete Kodierung des repräsentativen Farbwertes gewählt wird.14. The method according to claim 12 or 13, wherein the coding of the color information is chosen to be shorter than the coding used for the representative color value.
15. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche mit den zusätzlichen Schritten:15. The method according to any one of the preceding claims with the additional steps:
der Analyse der Wechsel zwischen den repräsentativen Werten der Eltern-Ausschnitte und den repräsentativen Werten der jeweiligen Kind- Ausschnitte durch die Zerlegung des Bildes und das Bestimmen der Häufigkeiten der Wechsel, undthe analysis of the changes between the representative values of the parent sections and the representative values of the respective child sections by decomposing the image and determining the frequencies of the changes, and
des Ermitteins und Kodierens der am häufigsten auftretenden Wechsel; wobei der Schritt des sequentiellen, rekursiven Kodierens des Bildes mit Hilfe der Wechsel der repräsentativen Werten durchgeführt wird.determining and coding the most frequently occurring changes; wherein the step of sequential, recursive coding of the image is carried out by means of the change of the representative values.
16. Verfahren nach Anspruch 15, worin nur eine vorgebbare Anzahl der häufigsten Wechsel für jeden Wert kodiert wird.16. The method according to claim 15, wherein only a predeterminable number of the most frequent changes is encoded for each value.
17. Verfahren nach Anspruch 15 oder 16, worin nur zwei der häufigsten Wechsel für jeden Wert kodiert werden.17. The method of claim 15 or 16, wherein only two of the most frequent changes are encoded for each value.
18. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin eine häufigkeitsabhängige Kodierung, vorzugsweise eine Huffman-Kodierung, angewandt wird.18. The method according to any one of the preceding claims, wherein a frequency-dependent coding, preferably a Huffman coding, is applied.
19. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin, im Falle einer für eine Speicherung des vollständigen Bildes nicht ausreichenden Datengröße, bei den zuletzt kodierten Werten abgebrochen wird.19. The method according to any one of the preceding claims, wherein, in the case of a data size insufficient for storing the complete image, the last coded values are terminated.
20. Verfahren zur Rekonstruktion eines, durch eine sequentielle, rekursive Kodierung entsprechend einem der vorstehenden Ansprüche, kodierten Bildes mit:20. A method for the reconstruction of an image encoded by a sequential, recursive encoding according to one of the preceding claims, comprising:
einem ersten Schritt des Auslesens und des Darstellens eines repräsentativen Wertes des Bildes;a first step of reading out and displaying a representative value of the image;
einem zweiten Schritt des Teilens des Bildes in mehrere Kinder-Ausschnitte und des Auslesens und Darstellens eines repräsentativen Wertes in jedem der Kinder-Ausschnitte;a second step of dividing the image into a plurality of child sections and reading out and displaying a representative value in each of the child sections;
einem dritten Schritt des rekursiven Teilens mindestens eines, der bis dahin erhaltenen mehreren Kinder-Ausschnitte in weitere Kinder-Ausschnitte, und des Auslesens und Darstellens eines repräsentativen Wertes in jedem der neu erhaltenen Kinder-Ausschnitte, bis zum Erreichen eines vorgegebenen Abbruchkriteriums.a third step of recursively dividing at least one of the multiple child clippings obtained so far into further child clippings, and reading out and displaying a representative value in each of the newly obtained children's sections until a predetermined termination criterion is reached.
21. Verfahren nach Anspruch 20, mit einem zusätzlichen Schritt des Auslesens und Bestimmens der Größe des Bildes.21. The method of claim 20, with an additional step of reading out and determining the size of the image.
22. Verfahren nach Anspruch 20 oder 21, worin der dritte Schritt bei Erreichen einer ausreichenden Detailauflösung des rekonstuierten Bildes abgebrochen wird.22. The method of claim 20 or 21, wherein the third step is terminated when sufficient detail resolution of the reconstructed image is reached.
23. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin zumindest einer der repräsentativen Werte einen Farbwert oder einen Grauwert oder einen Schwarz/Weißwert des jeweiligen Ausschnitt repräsentiert.23. The method according to any one of the preceding claims, wherein at least one of the representative values represents a color value or a gray value or a black / white value of the respective section.
24. Verfahren nach Anspruch 23, worin der repräsentative Wert durch einen Mittelwert, einen Mediän oder durch den häufigsten Wert des Färb- oder Grauwertes bestimmt wird.24. The method of claim 23, wherein the representative value is determined by an average, a median or by the most common value of the color or gray value.
25. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, worin die vorgebbare Datengröße für die Abspeicherung des Bildes so bestimmt wird, daß eine ausreichende Detailauflösung bei der Rekonstruktion des Bildes für eine Vielzahl von zu speichernden Bildern zu erwarten ist.25. The method according to any one of the preceding claims, wherein the predeterminable data size for storing the image is determined so that sufficient detail resolution is to be expected when reconstructing the image for a plurality of images to be stored.
26. Verwendung der Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüchen für die Speicherung eines Bildes in einer Datenträgerkarte, vorzugsweise zur Identifikation des Karteninhabers. 26. Use of the method according to one of the preceding claims for storing an image in a data carrier card, preferably for identifying the cardholder.
27. Verwendung der Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüchen für die Speicherung eines Bildes in einer Datenbank mit fester Satzlänge. 27. Use of the method according to one of the preceding claims for storing an image in a database with a fixed record length.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015039685A1 (en) * 2013-09-18 2015-03-26 Thyssenkrupp Steel Ag Method and device for determining the abrasion properties of a coated flat product

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4222076A (en) * 1978-09-15 1980-09-09 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Progressive image transmission
US4947447A (en) * 1986-04-24 1990-08-07 Hitachi, Ltd. Method for data coding
US5058174A (en) * 1989-09-14 1991-10-15 Carroll Thomas M System and method for generating a pattern from an image
WO1994030002A1 (en) * 1993-06-04 1994-12-22 Digital Pictures, Inc. Digital image compression using tile subdivision
US5384846A (en) * 1993-04-26 1995-01-24 Pitney Bowes Inc. System and apparatus for controlled production of a secure identification card

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4222076A (en) * 1978-09-15 1980-09-09 Bell Telephone Laboratories, Incorporated Progressive image transmission
US4947447A (en) * 1986-04-24 1990-08-07 Hitachi, Ltd. Method for data coding
US5058174A (en) * 1989-09-14 1991-10-15 Carroll Thomas M System and method for generating a pattern from an image
US5384846A (en) * 1993-04-26 1995-01-24 Pitney Bowes Inc. System and apparatus for controlled production of a secure identification card
WO1994030002A1 (en) * 1993-06-04 1994-12-22 Digital Pictures, Inc. Digital image compression using tile subdivision

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2015039685A1 (en) * 2013-09-18 2015-03-26 Thyssenkrupp Steel Ag Method and device for determining the abrasion properties of a coated flat product
CN105556277A (en) * 2013-09-18 2016-05-04 蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司 Method and device for determining the abrasion properties of a coated flat product
US10024775B2 (en) 2013-09-18 2018-07-17 Thyssenkrupp Steel Europe Ag Method and device for determining the abrasion properties of a coated flat product
CN105556277B (en) * 2013-09-18 2020-10-23 蒂森克虏伯钢铁欧洲股份公司 Method and device for determining the wear resistance of a coated flat product

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