TWI497446B

TWI497446B - 圖片錯誤隱藏系統及方法

Info

Publication number: TWI497446B
Application number: TW099100773A
Authority: TW
Inventors: Che Chih Kan
Original assignee: Chi Mei Comm Systems Inc
Priority date: 2010-01-13
Filing date: 2010-01-13
Publication date: 2015-08-21
Also published as: TW201124942A

Description

圖片錯誤隱藏系統及方法

本發明涉及一種圖片處理系統及方法，尤其涉及一種圖片錯誤隱藏系統及方法，其中，該圖片包括靜態圖片(JPEG)與動態影像中的畫面Frame(如MPEG中的I-frame)。

目前的編碼圖片(即壓縮後的圖片)在傳遞過程中可能導致資料缺損，使得編碼圖片中的編碼區塊出現錯誤，如亂碼等。當該編碼圖片被解碼時，編碼圖片中出現錯誤的編碼區塊將無法被正確解碼，影響解碼後圖片的品質。

鑒於以上內容，有必要提供一種圖片錯誤隱藏系統及方法，其可運行於移動裝置中，並對圖片解碼過程中出現錯誤的編碼區塊進行重建。

一種圖片錯誤隱藏系統，運行於移動裝置中，該系統包括：圖片讀取模組，用於從移動裝置的儲存體中讀取圖片，並開始編碼操作；圖片編碼模組，用於在圖片編碼階段，計算該圖片中每個編碼區塊的碎形碼，並將該碎形碼嵌入至預先設定區塊；圖片解碼模組，用於在圖片解碼階段，如果編碼圖片中的編碼區塊出現錯誤，從嵌入該編碼區塊碎形碼的設定區塊中取出該編碼區塊的碎形碼，並根據該編碼區塊的碎形碼，重建該編碼區塊。

一種圖片錯誤隱藏方法，應用於移動裝置中，該方法包括如下步驟：從移動裝置的儲存體中讀取圖片，並開始編碼操作；在圖片編碼階段，計算該圖片中每個編碼區塊的碎形碼，並將該碎形碼嵌入至預先設定區塊；在圖片解碼階段，如果編碼圖片中的編碼區塊出現錯誤，從嵌入該編碼區塊碎形碼的設定區塊中取出該編碼區塊的碎形碼，並根據該編碼區塊的碎形碼，重建該編碼區塊。

相較於習知技術，所述的圖片錯誤隱藏系統及方法，運用於移動裝置中，可以對圖片解碼過程中出現錯誤的編碼區塊進行重建，從而隱藏該編碼區塊的錯誤，使得該編碼區塊解碼後清晰可見，提高了解碼後圖片的品質。

1‧‧‧移動裝置

11‧‧‧儲存體

12‧‧‧圖片錯誤隱藏系統

13‧‧‧中央處理器

14‧‧‧輸入/輸出設備

121‧‧‧圖片讀取模組

122‧‧‧圖片編碼模組

123‧‧‧圖片解碼模組

圖1係本發明圖片錯誤隱藏系統較佳實施方式的應用環境圖。

圖2係圖1中所示圖片錯誤隱藏系統12的功能模組圖。

圖3係本發明圖片錯誤隱藏方法較佳實施方式的流程圖。

圖4係圖3中以反ZigZag方式嵌入碎形碼的示意圖。

圖5係圖3中將碎形碼嵌入至預先設定區塊的示意圖。

圖6係本發明圖片錯誤隱藏方法中編碼過程的具體流程圖。

圖7係本發明圖片錯誤隱藏方法中解碼過程的具體流程圖。

參閱圖1所示，係本發明圖片錯誤隱藏系統較佳實施方式的應用環境圖。該圖片錯誤隱藏系統12運行於移動裝置1中，所述移動裝置1還包括儲存體11、中央處理器(Central Processing Unit，CPU)13和輸入/輸出設備14。在本實施方式中，所述儲存體11用於儲存圖片，其中，該圖片可以由移動裝置1自身攝取，也可以從其他電子裝置(如電腦)中傳送過來。輸入/輸出設備14包括LCD液晶顯示幕和鍵盤等，用於顯示資料及輸入資訊。

所述中央處理器13用於調用所述圖片錯誤隱藏系統12，並控制所述圖片錯誤隱藏系統12的執行。所述圖片錯誤隱藏系統12用於在圖片編碼過程中，計算每個編碼區塊的碎形碼，以及在圖片解碼過程中，當編碼區塊出現錯誤時，根據該編碼區塊的碎形碼重建該編碼區塊，以隱藏該編碼區塊的錯誤。

參閱圖2所示，係圖1中所示圖片錯誤隱藏系統12的功能模組圖。其中，該圖片錯誤隱藏系統12包括圖片讀取模組121、圖片編碼模組122和圖片解碼模組123。本發明所稱的模組是完成一特定功能的電腦程式段，比程式更適合於描述軟體在電腦中的執行過程，因此在本發明以下對軟體描述都以模組描述。以下將結合圖3的流程圖對各模組的功能進行描述。

參閱圖3所示，係本發明圖片錯誤隱藏方法較佳實施方式的流程圖。

步驟S1，圖片讀取模組121從儲存體11中讀取圖片，並開始編碼操作。在本實施方式中，一張圖片可以分成若干個編碼區塊，一個編碼區塊由一個或多個圖元構成。

步驟S2，圖片編碼模組122在圖片編碼階段，計算該圖片中每個編碼區塊的碎形碼(Fractal Code)，並將該碎形碼嵌入至預先設定區塊，具體流程參見圖6的描述。在本實施方式中，利用部分迭代函數系統(Partition Iterated Function System，PIFS)計算編碼區塊的碎形碼。所述編碼區塊的碎形碼記為：f[x,y,i,s,o]，其中，(x,y)代表與該編碼區塊(記為Range block，值域塊)最佳匹配(Best-match)的定義域塊(記為Domain block)的座標，“i”代表等距轉換操作(Isometry operation)，“s”代表反差收縮係數(Contrast scaling coefficient)，“o”代表亮度平移係數(Luminance offset coefficient)。

在本實施方式中，採用奇偶嵌入法(Odd-even embedding)，將編碼區塊的碎形碼嵌入至預先設定區塊。具體而言，首先，圖片編碼模組122將x,y,i,s,o轉成二進位字串(Bit stream)：x,y,i,s,o→b0 b1b2 b3……..bn，其中，“n”代表碎形碼f[x,y,i,s,o]的二進位位元總數(Total bits of fractal code[x,y,i,s,o])，“b”取值為0或1。然後，圖片編碼模組122利用奇偶嵌入法，以反ZigZag方式將編碼區塊的碎形碼嵌入至預先設定區塊中(參閱圖4所示)。具體公式如下：Mi=Mi+1,if Mi>0,Mi mod 2≠bi；Mi=Mi-1,if Mi<0,Mi mod 2≠bi；Mi=Mi,Otherwise。

其中，“i”代表反ZigZag順序的索引號(Index)，“Mi”代表DCT(Discrete Cosine Transform，離散余弦轉換)係數。

在本實施方式中，該預先設定區塊的位置由以下規則確定(參閱圖5所示)：以待編碼區塊為起點，沿水平方向和垂直方向，將該待編碼區塊分別向右向下移動固定距離，得到嵌入該編碼區塊碎形碼的預先設定區塊。若該區塊超出圖片範圍，則向左側或上方繼續移動。

參閱圖5所示，其中，圖元點B(x,y)、B(x+1,y)、B(x+2,y)、B(x,y+1)、B(x,y+2)構成的編碼區塊代表待編碼區塊(記為B)，圖元點B’(x,y)、B’(x+1,y)、B’(x+2,y)、B’(x,y+1)、B’(x,y+2)構成的編碼區塊代表預先設定區塊(記為B’)。假設X軸圖元個數為m，Y軸圖元個數為n，m和n為偶數。(XB,YB)代表待編碼區塊B的座標，(XB’,YB’)代表預先設定區塊B’的座標。如果XB m/2，XB’=XB+(m/2)；如果XB>m/2，XB’=XB-(m/2)。如果YBn/2，YB’=YB+(n/2)；如果YB>n/2，YB’=YB-(n/2)。

步驟S3，圖片解碼模組123在圖片解碼階段，依次對編碼圖片中的每個編碼區塊進行解碼，具體流程參閱圖7的描述。

步驟S4，圖片解碼模組123判斷該編碼區塊是否出現錯誤。如果該編碼區塊出現錯誤，執行步驟S5；如果該編碼區塊沒有錯誤，返回步驟S3。在本實施方式中，所述編碼區塊出現錯誤是指該編碼區塊出現亂碼等。

步驟S5，圖片解碼模組123從嵌入該編碼區塊碎形碼的設定區塊中取出該編碼區塊的碎形碼。

步驟S6，圖片解碼模組123根據該編碼區塊的碎形碼，重建該編碼區塊，以還原該編碼區塊的近似影像。

步驟S7，圖片解碼模組123判斷該編碼圖片中的所有編碼區塊是否解碼完畢。如果所有編碼區塊解碼完畢，流程結束；如果還有編碼區塊未解碼，返回步驟S3。

參閱圖6所示，係本發明圖片錯誤隱藏方法中編碼過程的具體流程圖。在本實施方式中，以JPEG(Joint Photographic Experts Group)編碼流程為例進行說明。

步驟S20，圖片編碼模組122對圖片進行色彩轉換，即將圖片的RGB(Red Green Blue)色彩轉換成YCbCr色彩。

步驟S21，圖片編碼模組122對色彩轉換後的圖片進行下取樣(Down-Sampling)。

步驟S22，圖片編碼模組122對下取樣後的圖片進行離散余弦轉換(Discrete Cosine Transform)。

步驟S23，圖片編碼模組122對離散余弦轉換後的圖片進行量化操作(Quantization)。

步驟S24，圖片編碼模組122對色彩轉換後的圖片(基於空間域-步驟S21產生出的圖)，計算該圖片中每個編碼區塊的碎形碼，並將該碎形碼嵌入至預先設定區塊中(基於頻率域-步驟S23產出的圖)，具體描述參閱圖3中的步驟S2。

步驟S25，圖片編碼模組122對量化操作後的圖片進行熵編碼(Entropy Coding)，以生成編碼圖片。在本實施方式中，所述熵編碼採用霍夫曼編碼(Huffman Coding)。

如圖7所示，是本發明圖片錯誤隱藏方法中解碼過程的具體流程圖。在本實施方式中，以JPEG解碼流程為例進行說明。

步驟S30，圖片解碼模組123對編碼圖片進行熵解碼(Entropy Decoding)。

步驟S31，如果該編碼圖片中有編碼區塊出現錯誤，圖片解碼模組123從嵌入該編碼區塊碎形碼的設定區塊中取出該編碼區塊的碎形碼，根據該碎形碼，以碎形解碼方式重建該編碼區塊，以還原該編碼區塊的近似影像。

步驟S32，圖片解碼模組123對碎形解碼後的編碼圖片進行上採樣(Up Sampling)。

步驟S33，圖片解碼模組123對上採樣後的編碼圖片進行色彩轉換，即將編碼圖片的YCbCr色彩轉換成RGB色彩，以得到解碼後的圖片。

在本實施方式中，所述移動裝置1可以為手機、數碼相機或PDA(Personal Digital Assistant，個人數位助理)等具有資料處理功能的電子設備。另外，該方法也可以應用於其他電子設備中，如電腦。

最後應說明的是，以上實施方式僅用以說明本發明的技術方案而非限制，儘管參照較佳實施方式對本發明進行了詳細說明，本領域的普通技術人員應當理解，可以對本發明的技術方案進行修改或等同替換，而不脫離本發明技術方案的精神和範圍。

12‧‧‧圖片錯誤隱藏系統

121‧‧‧圖片讀取模組

122‧‧‧圖片編碼模組

123‧‧‧圖片解碼模組

Claims

一種圖片錯誤隱藏方法，應用於移動裝置中，該方法包括如下步驟：從移動裝置的儲存體中讀取圖片，並開始編碼操作；在圖片編碼階段，計算該圖片中每個編碼區塊的碎形碼，並將該碎形碼嵌入至預先設定區塊，其中，所述編碼區塊的碎形碼根據部分迭代函數系統計算得到，該編碼區塊的碎形碼記為：f[x,y,i,s,o]，其中，(x,y)代表與該編碼區塊最佳匹配的定義域塊的座標，“i”代表等距轉換操作，“s”代表反差收縮係數，“o”代表亮度平移係數；及在圖片解碼階段，如果編碼圖片中的編碼區塊出現錯誤，從嵌入該編碼區塊碎形碼的設定區塊中取出該編碼區塊的碎形碼，並根據該編碼區塊的碎形碼，重建該編碼區塊。
如申請專利範圍第1項所述之圖片錯誤隱藏方法，其中，所述編碼區塊的碎形碼採用奇偶嵌入法嵌入至預先設定區塊。
如申請專利範圍第2項所述之圖片錯誤隱藏方法，其中，該預先設定區塊的位置由以下步驟確定：以待編碼區塊為起點，沿水平方向和垂直方向，將該待編碼區塊分別向右向下移動固定距離，得到嵌入該編碼區塊碎形碼的預先設定區塊；及如果該區塊超出圖片範圍，則向左側或上方繼續移動。
如申請專利範圍第1項所述之圖片錯誤隱藏方法，其中，所述編碼區塊出現錯誤是指該編碼區塊出現亂碼。
如申請專利範圍第1項所述之圖片錯誤隱藏方法，其中，所述圖片編碼階段包括步驟：對圖片進行色彩轉換；對色彩轉換後的圖片進行下取樣；對下取樣後的圖片進行離散余弦轉換；對離散余弦轉換後的圖片進行量化操作；對色彩轉換後的圖片，計算該圖片中每個編碼區塊的碎形碼，並將該碎形碼嵌入至預先設定區塊；及對量化操作後的圖片進行熵編碼，以生成編碼圖片。
如申請專利範圍第5項所述之圖片錯誤隱藏方法，其中，所述對圖片進行色彩轉換是指將圖片的RGB色彩轉換成YCbCr色彩。
如申請專利範圍第1項所述之圖片錯誤隱藏方法，其中，所述圖片解碼階段包括步驟：對編碼圖片進行熵解碼；如果該編碼圖片中有編碼區塊出現錯誤，從嵌入該編碼區塊碎形碼的設定區塊中取出該編碼區塊的碎形碼，根據該碎形碼，以碎形解碼方式重建該編碼區塊；對碎形解碼後的編碼圖片進行上採樣；及對上採樣後的編碼圖片進行色彩轉換，將編碼圖片的YCbCr色彩轉換成RGB色彩，以得到解碼後的圖片。
一種圖片錯誤隱藏系統，運行於移動裝置中，其中，該系統包括：圖片讀取模組，用於從移動裝置的儲存體中讀取圖片，並開始編碼操作；圖片編碼模組，用於在圖片編碼階段，計算該圖片中每個編碼區塊的碎形碼，並將該碎形碼嵌入至預先設定區塊，其中，所述編碼區塊的碎形碼根據部分迭代函數系統計算得到，該編碼區塊的碎形碼記為：f[x,y,i,s,o]，其中，(x,y)代表與該編碼區塊最佳匹配的定義域塊的座標，“i”代表等距轉換操作，“s”代表反差收縮係數，“o”代表亮度平移係數；及圖片解碼模組，用於在圖片解碼階段，如果編碼圖片中的編碼區塊出現錯誤，從嵌入該編碼區塊碎形碼的設定區塊中取出該編碼區塊的碎形碼，並根據該編碼區塊的碎形碼，重建該編碼區塊。
如申請專利範圍第8項所述之圖片錯誤隱藏系統，其中，所述移動裝置為手機、數碼相機或PDA。