TWI617182B - Image coding method and device - Google Patents

Abstract

本發明係一種影像編碼之方法及裝置，其將一影像資料之一像素區塊內的複數像素分成複數像素群組，並對該些像素群組之該些像素進行平均運算與量化，以輸出編碼資料，如此可以減少編碼影像資料的運算量與提升編碼效能。

Description

影像編碼之方法及裝置

本發明是關於一種影像編碼方法及裝置，尤其是一種將像素區塊中的複數像素分成複數像素群組，以進行編碼之影像編碼方法及裝置。

現今科技蓬勃發展，為符合各種電子裝置需求，影像處理技術也隨之提升。一般民眾普遍期望影像之品質越高越好，惟影像品質越高，影像資料越大，佔用電子裝置之儲存容量亦越大，且電子裝置處理影像資料時，容易產生傳輸速度緩慢以及耗電量過大之問題。因此，為解決此類問題，用於影像壓縮之編碼技術即格外重要。

目前運用於影像壓縮之編碼方法很多，例如脈衝編碼調變法（PCM，Pulse-code Modulation），其是一種類比訊號的數位化方法。PCM將訊號的強度依照同樣的間距分成數段，然後運用數位記號（通常是二進位）將每一區間量化。PCM是一種很簡易的編碼方式，但是編碼效率較差。此外，又例如向量量化編碼法（VQ，Vector Quantization），此方法是將影像資料切割成大小為N×N的複數像素區塊，並產生編碼冊，而後於編碼冊中找出和原始資料誤差最小的那一個，再輸出編碼冊的索引值，此方法的缺點是計算量大，必須每一個編碼冊都做比較後才輸出。

另外，又例如方塊編碼法（BTC，Block Truncation Coding），此方法是將圖像以區塊為單位，於每一區塊中，在保持原有平均數和標準方差的同時，減少灰度等級，以達到壓縮的目的，此方法是一種簡單且高壓縮率的區塊編碼方法，但一個區塊只會有兩種值，壓縮過於粗略，在壓縮時會失去大量的原始資訊，亦無法再還原取得原始資料。

綜上所述，習知用於影像壓縮之編碼技術，若要兼顧壓縮效能及運算效能，以現有影像壓縮之編碼技術仍然無法達到兩全其美之目的。

本發明之影像編碼方法與裝置的主要目的，其是將影像資料之像素區塊內的複數像素分成複數像素群組，並對該些像素群組之像素進行平均運算與量化，藉此提升壓縮效能及運算效能。

本發明之一實施例係揭示一種影像編碼方法，其用於對一影像資料之複數像素區塊進行編碼，每一像素區塊包含複數像素，影像編碼方法分群像素區塊之該些像素為複數像素群組，每一像素群組包含至少一像素；平均運算每一像素群組的該至少一像素的像素值，獲得每一像素群組之一平均像素值；以及量化該些像素群組之該些平均像素值，而產生複數量化索引值，並輸出一編碼資料。

本發明之另一實施例係揭示一種影像編碼裝置，其用於對一影像資料之複數像素區塊進行編碼，每一像素區塊包含複數像素，影像編碼裝置包含一分群模組、一平均運算模組、一量化模組以及一輸出模組。分群模組分群像素區塊之該些像素為複數像素群組，每一像素群組包含至少一像素。平均運算模組平均運算每一像素群組的該至少一像素的像素值，獲得每一像素群組之一平均像素值。量化模組量化該些像素群組之該些平均像素值，而產生複數量化索引值。輸出模組接收該些量化索引值，而輸出一編碼資料。

在說明書及後續的申請專利範圍當中使用了某些詞彙來指稱特定的元件。所屬領域中具有通常知識者應可理解，硬體製造商可能會用不同的名詞來稱呼同一個元件。本說明書及後續的申請專利範圍並不以名稱的差異來作為區分元件的方式，而是以元件在功能上的差異來作為區分的準則。在通篇說明書及後續的請求項當中所提及的「包含」係為一開放式的用語，故應解釋成「包含但不限定於」。以外，「耦接」一詞在此係包含任何直接及間接的電氣連接手段。因此，若文中描述一第一裝置耦接於一第二裝置，則代表該第一裝置可直接電氣連接於該第二裝置，或透過其他裝置或連接手段間接地電氣連接至該第二裝置。

為使　貴審查委員對本發明之特徵及所達成之功效有更進一步之瞭解與認識，謹佐以實施例及配合詳細之說明，說明如後：

先前之技術中，影像壓縮之編碼技術較難同時兼顧壓縮效能與運算效能，因此本發明提出一種將影像資料之像素區塊中的複數像素分成複數像素群組之影像編碼方法，以提升影像壓縮的壓縮效能及運算效能。

請參閱第一A圖，其係為本發明之第一實施例之影像編碼裝置的方塊圖。如圖所示，本發明之影像編碼裝置包含一分群模組30、一平均運算模組50、一量化模組70、一編碼模組90及一輸出模組110。影像編碼裝置用於接收一影像資料10，以編碼影像資料10。影像資料10包含複數像素區塊，每一像素區塊包含複數像素，影像資料10為彩色影像資料或是灰階影像資料。

以下說明本發明之第一實施例之影像編碼裝置之編碼方法，請一併參閱第一A圖、第一B圖、第二A圖至第二E圖、第三A圖至第三F圖及第四圖。本發明之影像編碼方法係先執行步驟ST1，輸入影像資料10至影像編碼裝置，影像編碼裝置依序接收影像資料10之該些像素區塊101（如第二A圖所示），以進行編碼。分群模組30依序接收該些像素區塊101。於本發明之一實施例中，像素區塊101為1X8區塊。分群模組30執行步驟ST3，分群像素區塊101之複數像素為複數像素群組。如第二A圖所示，像素區塊101包含八個像素1011~1018。如第二B圖所示，該些像素1011~1018個別具有一像素值，其分別為130、136、3、56、200、47、247與198。

分群模組30依據相似度分群該些像素1011~1018為複數像素群組，該些像素1011~1018中相似的像素會被分在同一群組，每一群組包含至少一像素。於此實施例中，分群模組30將該些像素1011~1018分成五個群組，分群模組30依據每兩個像素之間的相似度找出三組相似度高的六個像素而為三個像素群組，其餘兩個像素則各自為像素群組。

於本發明之一實施例中，分群模組30計算每兩個像素之間的像素差值，像素差值越小表示相似度越高，如此即可得知相似度較高的三組像素群組，此外比較每兩個像素之間的像素差值時，係會計算每兩個像素之間的紅色像素差值、綠色像素差值與藍色像素差值，之後再加總此三個差值而為兩個像素之間的像素差值。此僅為本發明之一實施例，並不侷限用此方式判斷相似度，例如亦可使用均方誤差（Mean Square Error, MSE）。如第二C圖所示，第一像素1011與第二像素1012最為相似而被分為一群組G1，第四像素1014與第六像素1016最為相似而被分為一群組G3，第五像素1015與第八像素1018最為相似而被分為一群組G4，第三像素1013及第七像素1017則各自成為一群組G2及一群組G5。

接續上述，分群模組30完成分群後，輸出一分群資訊與該些像素群組G1~G5。之後，執行步驟ST5，將該些像素群組G1~G5輸入至平均運算模組50，以分別平均運算每一像素群組G1~G5之像素值，而產生複數平均像素值，如第二D圖所示，該些像素群組G1~G5之平均像素值分別為133、3、52、199、247。

接續上述，再執行步驟ST7，輸入該些平均像素值至量化模組70，量化模組70量化該些像素群組G1~G5之該些平均像素值，而產生複數量化索引值，其目的在於減少數據量。量化模組70可選用任意量化方法。如第二E圖所示，量化模組70選用直接量化的方式，將該些像素群組G1~G5的平均像素值除以8，並將所得之商值四捨五入，而為量化索引值，該些像素群組G1~G5之量化索引值分別為17、0、7、25與31。

此外，執行步驟ST3後，亦執行步驟ST9，將於步驟ST3所產生之該些像素群組之分群資訊輸入至編碼模組90，編碼模組90依據分群資訊得知該些像素群組G1~G5之該些像素位於像素區塊101之位置，進而產生一群組位置編碼，此群組位置編碼表示該些像素群組G1~G5之分群狀態與該些像素群組G1~G5之該些像素位於像素區塊101之位置。群組位置編碼用於供後端之解碼裝置進行解碼，以得知該些像素位於像素區塊101之位置。復參閱第一A與一B圖，輸出模組110接收量化模組70所產生之該些量化索引值與編碼模組90產生之群組位置編碼，以執行步驟ST11，輸出模組110輸出一編碼資料900（如第四圖所示），如此即完成對像素區塊101之編碼。

於步驟ST9中，編碼模組90產生群組位置編碼之方式如下。編碼模組90對像素區塊101之該些像素群組G1~G5設定位置編碼，編碼模組90係依據該些像素群組G1~G5之該些像素位於像素區塊101之位置設定位置編碼。編碼模組90會依照未被設定位置編碼的像素群組的順序設定像素群組，首先即設定第一個未被設定位置編碼的像素群組G1為第一像素群組，並設定其位置編碼。如第二C與三A圖所示，像素群組G1包含像素1011與1012，編碼模組90依據像素群組G1之像素1011與1012位於像素區塊101之位置的相對關係設定位置編碼之值。由於像素1012位於像素1011之後，所以像素1011與1012分別為像素群組G1之第一像素與第二像素。像素1012相鄰於像素1011，所以差距一格位置，如此設定像素群組G1之位置編碼為1，其為第一位置編碼。

承接上述，編碼模組90接著設定第二個未被設定位置編碼的像素群組G2為第二像素群組。如第二C與三B圖所示，由於像素群組G2僅包含像素1013，所以設定其位置編碼為0，此為第二位置編碼。之後，編碼模組90設定第三個未被設定位置編碼的像素群組G3為第三像素群組。如第二C與三C圖所示，像素群組G3包含像素1014與1016，由於像素1016位於像素1014之後，所以像素1014與1016分別為像素群組G3之第一像素與第二像素。像素1016位於像素1014之後兩格位置，如此設定像素群組G3之位置編碼為2，其為第三位置編碼。

復參閱第二C與三C圖，編碼模組90設定第四個未被設定位置編碼的像素群組G4為第四像素群組。像素群組G4包含像素1015與1018，像素1015與1018分別為像素群組G4之第一像素與第二像素。像素1018位於像素1015之後三格位置，但是位於像素1015與像素1018之間的像素1016是已設定位置編碼之像素群組G3的像素，於本發明設定位置編碼的方式中，計算間隔之方式係計算像素群組（目前進行設定之像素群組）之第二像素與第一像素間之間隔，但不計算已被設定位置編碼之像素群組之像素，基於此計算方式，像素1016即不予理會，像素1018為像素1015後之第二個尚未進行位置編碼的像素，如此設定像素群組G4之位置編碼為2，其為第四位置編碼。第五個未被設定位置編碼的像素群組G5為第五像素群組。如第二C圖所示，由於像素群組G5僅包含像素1017，所以設定其位置編碼為0，此為第五位置編碼。

由上述舉例說明可知，本發明設定位置編碼之方式係依據每一像素群組所包含之像素的數量設定該些位置編碼之值，當像素群組包含一個像素時，設定像素群組之位置編碼之值為零。當像素群組包含複數像素時，設定像素群組之位置編碼之值為大於零的整數，本發明進一步依據像素群組之該些像素位於像素區塊101之位置的相對關係設定位置編碼之值。詳細來說，編碼模組90依序對像素區塊101之未設定位置編碼的像素群組設定位置編碼，其設定第I個未設定位置編碼的像素群組為第I個像素群組，當第I個像素群組包含第一像素與第二像素，而第二像素為第一像素後的第M個尚未進行位置編碼的像素，即設定第I個像素群組之位置編碼之值為M。

由上述可知，該些位置編碼表示該些像素群組G1~G5之該些像素位於像素區塊101的所在位置，如此後端之解碼裝置依據該些位置編碼，即可得知該些像素位於像素區塊101之位置。於本實施例中，編碼模組90完成設定該些像素群組G1~G5之該些位置編碼後，係進一步依據該些位置編碼產生群組位置編碼，以更有效降低編碼裝置傳輸給解碼裝置的資料量。以下係詳細說明此實施例之編碼模組90依據該些位置編碼產生群組位置編碼之方式。

請參閱第三D圖，其係為本發明之第一實施例之第一位置編碼與第二位置編碼之排列組合的狀態示意圖。如圖所示，第一位置編碼與第二位置編碼之所有排列組合共有四個狀態。當第一像素群組G1僅包含一個像素1，而第二像素群組G2也僅包含一個像素2時，第一位置編碼與第二位置編碼皆為0，而為第一狀態；當第一像素群組G1僅包含一個像素1，而第二像素群組G2包含兩個像素2時，第一位置編碼為0，第二位置編碼為1~6，而為第二狀態；當第一像素群組G1包含兩個像素1，而第二像素群組G2僅包含1個像素2時，第一位置編碼為1~7，第二位置編碼為0，而為第三狀態；當第一像素群組G1與第二像素群組G2分別包含兩個像素1與2時，第一位置編碼為1~7，而第二位置編碼為1~5，而為第四狀態。第一位置編碼與第二位置編碼各用三個位元編碼。

請參閱第三E圖，其係為本發明之第一實施例之第一位置編碼、第二位置編碼、第三位置編碼與第四位置編碼之排列組合的狀態示意圖。如圖所示，當第一位置編碼與第二位置編碼之排列組合為第一狀態時，第三像素群組G3與第四像素群組G4分別包含兩個像素3與4，所以第三位置編碼為1~5，而第四位置編碼為1~3。由此可知，於第一狀態時，第三位置編碼與第四位置編碼有15種排列組合。

承接上述，當第一位置編碼與第二位置編碼之排列組合為第二狀態時，第三像素群組G3可能包含一個或兩個像素3，若第三像素群組G3僅包含一個像素3，則第四像素群組G4包含兩個像素4，所以第三位置編碼為0，而第四位置編碼為1~3，兩者有3種排列組合；若第三像素群組G3包含兩個像素3，則第四像素群組G4可能包含一個或兩個像素4，所以第三位置編碼為1~4，而第四位置編碼為0~2，兩者有12種排列組合。由此可知，於第二狀態時，第三位置編碼與第四位置編碼有15種排列組合。

同於上述，當第一位置編碼與第二位置編碼之排列組合為第三狀態時，第三像素群組G3可能包含一個或兩個像素3，若第三像素群組G3僅包含一個像素3，第四像素群組G4包含兩個像素4，若第三像素群組G3包含兩個像素3，則第四像素群組G4可能包含一個或兩個像素4。由此可知，第三狀態時，第三位置編碼與第四位置編碼之排列組合同於第二狀態下有15種。當第一位置編碼與第二位置編碼之排列組合為第四狀態時，第三像素群組G3可能包含一個或兩個像素3，若第三像素群組G3僅包含一個像素3，則第四像素群組G4可能包含一個或兩個像素4，所以第三位置編碼為0，而第四位置編碼為0~2，兩者有3種排列組合；若第三像素群組G3包含兩個像素3，則第四像素群組G4僅包含一個像素4，所以第三位置編碼為1~3，而第四位置編碼為0，兩者有3種排列組合。由此可知，於第四狀態時，第三位置編碼與第四位置編碼有6種排列組合。

由上述說明可知，在第一狀態至第四狀態下，第三位置編碼與第四位置編碼之排列組合最多為15種，本發明運用四個位元對第三位置編碼與第四位置編碼之排列組合進行編碼。本發明依照上述之第一位置編碼與第二位置編碼之四種排列組合狀態與對應之第三位置編碼與第四位置編碼的所有排列組合預設一對照表，如第三F圖所示。對照表具有四個對照狀態，即分別對應前述之第一狀態至第四狀態。每一對照狀態下對應有第三位置編碼與第四位置編碼之排列組合，對照表所列之第三位置編碼與第四位置編碼之該些組排列組合為複數組對照位置編碼，此外該些組對照位置編碼分別對應複數剩餘位置編碼。如此，編碼模組90依據該些像素群組G1~G5之該些像素位於像素區塊101之位置設定位置編碼後，即可依據設定之第一位置編碼與第二位置編碼所對應之對照狀態比對編碼模組90設定之第三位置編碼、第四位置編碼與對照表所列之第三位置編碼與第四位置編碼，而獲得對應之剩餘位置編碼，其即表示第三位置與第四位置編碼。

復參閱第一A圖，編碼模組90獲得剩餘位置編碼後，即可輸出群組位置編碼至輸出模組110，群組位置編碼包含第一位置編碼、第二位置編碼與剩餘位置編碼。輸出模組110即會輸出如第四圖所示之編碼資料900，編碼資料900包含編碼模組90產生之第一位置編碼901、第二位置編碼902與剩餘位置編碼903以及量化模組70產生之該些量化索引值1021~1025。

承接上述，後端之解碼裝置接收編碼資料900後，即可依據群組位置編碼（第一位置編碼、第二位置編碼、剩餘位置編碼）與對照表解碼出該些像素群組G1~G5之該些像素位於像素區塊101之位置，進而還原（反量化）該些量化索引值1021~1025，即完成解碼編碼資料900。此實施例有五組像素群組G1~G5，解碼裝置解碼編碼資料900後可以得知四組像素群組G1~G4之該些像素位於像素區塊101之位置，最後剩下位置即為第五像素群組G5之像素的所在位置，所以可以不需要對第五像素群組G5之所在位置進行編碼。此實施例運用於影像資料傳輸時，其可以減少需要傳輸的訊息量，更能增加影像壓縮的壓縮效能及運算效能。

於本發明之一實施例中，亦可直接編碼該些像素群組G1~G5之該些位置編碼而產生群組位置編碼，或者依照該些位置編碼的所有排列組合而預先建立對照表，當編碼模組90對像素區塊101之該些像素群組G1~G5設定位置編碼後，進一步參考對照表產生群組位置編碼。由此可知，本發明產生群組位置編碼之方式甚多，並非限定僅能運用上述之編碼方式產生群組位置編碼。

請參閱第五A圖，其係為本發明之第二實施例之影像編碼裝置的方塊圖。如圖所示，此實施例之影像編碼裝置包含一分群模組23、一平均運算模組25、一量化模組27、一編碼模組29、一還原模組22、一誤差計算/比較模組24及一輸出模組26。

此實施例與上一實施例之差異處為此實施例增加還原模組22與誤差計算/比較模組24。此外，此實施例之分群模組23除了如上一實施例分群像素區塊之該些像素為五組像素群組之外，亦分群像素區塊之該些像素為四組像素群組，該四組像素群組皆分別包含兩個像素。此五組像素群組為複數第一分群像素群組，而此四組像素群組為複數第二分群像素群組。此實施例之平均運算模組25分別對該些第一分群像素群組與該些第二分群像素群組進行平均運算，而產生複數第一分群平均像素值與複數第二分群平均像素值。該些第一分群平均像素值分別為此五組像素群組之各別平均像素值，而該些第二分群平均像素值分別為此四組像素群組之各別平均像素值。

接續，量化模組27分別量化該些第一分群平均像素值與該些第二分群平均像素值，以產生複數第一分群量化索引值與複數第二分群量化索引值。還原模組22接收該些第一分群量化索引值、該些第二分群量化索引值以及分群模組23輸出之一第一分群資訊與一第二分群資訊，以依據該些第一分群像素群組與該些第二分群像素群組之該些像素位於像素區塊之位置還原該些第一分群量化索引值與該些第二分群量化索引值，而產生複數第一分群還原值與複數第二分群還原值。

承接上述，誤差計算/比較模組24，計算該些第一分群還原值與該些第二分群還原值分別和像素區塊之該些像素之值的差異值，而產生一第一分群誤差值與一第二分群誤差值，並比較第一分群誤差值與第二分群誤差值，而產生一比較結果，如此即得知何者（該些第一分群像素群組或者該些第二分群像素群組）進行平均運算與量化後所得之量化索引值較佳。輸出模組26接收此比較結果，並依據比較結果選擇輸出該些第一分群量化索引值或者該些第二分群量化索引值於編碼資料。

此外，編碼模組29依據分群模組23輸出之第一分群資訊與第二分群資訊而產生一第一分群群組位置編碼與一第二分群群組位置編碼，即編碼模組29依據該些第一分群像素群組與該些第二分群像素群組之該些像素位於像素區塊之位置進行編碼，以產生第一分群群組位置編碼與第二分群群組位置編碼。輸出模組26依據比較結果選擇對應該些第一分群量化索引值之第一分群群組位置編碼或者對應該些第二分群量化索引值之第二分群群組位置編碼，而輸出於編碼資料。上述之該些第一分群像素群組、第一分群平均像素值、第一分群量化索引值、第一分群群組位置編碼同於上一實施例之像素群組、平均像素值、量化索引值與群組位置編碼。此實施例之編碼裝置的編碼方法詳述如下。

請一併參閱第五A圖至第五B圖、第六A圖至第六E圖、第七A圖至第七B圖、第八A圖至第八B圖及第九圖。此實施例之影像編碼方法係先執行步驟ST21，輸入影像資料20至影像編碼裝置，影像編碼裝置依序接收影像資料20之該些像素區塊，以進行編碼。分群模組23依序接收影像資料20之該些像素區塊201。如第六A圖所示，像素區塊201包含八個像素2011~2018。如第六B圖所示，該些像素2011~2018之像素值分別為130、136、3、56、200、47、247與198。

接著執行步驟ST23，分群模組23依據相似度分群該些像素2011~2018為複數像素群組，此實施例係以第一分群方式與第二分群方式分群該些像素2011~2018為上述之該些第一分群像素群組與該些第二分群像素群組，其中該第一分群方式同於上一實施例之分群方式，係如第二C圖所示，分群該些像素2011~2018為五組像素群組，由於該些像素2011~2018之值同於上一實施例之該些像素1011~1018之值，所以該些像素2011~2018同於上一實施例而分為群組G1~G5。第二分群方式係分群該些像素2011~2018為四組像素群組，即每一組像素群組分別包含兩個像素。

第二分群方式係如第六C圖所示，第一像素2011與第二像素2012最為相似而被分為一群組G21，第四像素2014與第六像素2016最為相似而被分為一群組G23，第五像素2015與第八像素2018最為相似而被分為一群組G24，最後把第三像素2013及第七像素2017分為一群組G22。分群模組23完成兩種分群方式後，則輸出該些第一分群像素群組G1~G5與該些第二分群像素群組G21~G24，以及對應之第一分群資訊與第二分群資訊。

接續上述，執行步驟ST251與ST252，平均運算模組25平均運算每一第一分群像素群組G1~G5之像素值與每一第二分群像素群組G21~G24之像素值，而分別獲得複數第一分群平均像素值與複數第二分群平均像素值。如第二D圖所示，該些像素群組G1~G5之第一分群平均像素值分別為133、3、52、199、247，而該些群組G21~G24之第二分群平均像素值則如第六D圖所示，分別為133、125、52、199。

完成平均運算後，執行步驟ST271與ST272，量化模組27分別量化該些第一分群平均像素值與該些第二分群平均像素值，而分別產生複數第一分群量化索引值與複數第二分群量化索引值。此實施例之量化方式同於上一實施例之量化方式，所以不再詳述。如第二E圖所示，該些像素群組G1~G5之第一分群量化索引值分別為17、0、7、25、31，而該些群組G21~G24之第二分群量化索引值則如第六E圖所示，分別為17、16、7、25。

如第五B圖所示，接續執行步驟ST221與ST222，還原模組22依據該些第一分群量化索引值與第一分群資訊進行還原（反量化），而產生複數第一分群還原值，並依據該些第二分群量化索引值與第二分群資訊進行還原，而產生複數第二分群還原值。如第七A圖所示，還原模組22依據第一分群資訊得知該些第一分群像素群組G1~G5位於像素區塊201之位置，如此依據該些第一量化索引值可產生該些第一分群還原值。於此實施例中，像素區塊201之每一像素2011~2018之第一分群量化索引值分別為17、17、0、7、25、7、31、25，而第一分群還原值分別為136、136、0、56、200、56、248、200。於此實施例中，產生該些第一分群還原值之方式係該些第一分群量化索引值分別乘以8。

如第七B圖所示，還原模組22依據第二分群資訊與該些第二分群量化索引值產生該些第二分群還原值。於此實施例中，像素區塊201之每一像素2011~2018之第二分群量化索引值分別為17、17、16、7、25、7、16、25，而第二分群還原值分別為136、136、128、56、200、56、128、200。

復參閱第五B圖，接續執行步驟ST241與ST242，誤差計算/比較模組24計算該些第一分群還原值及該些第二分群還原值分別與像素區塊之該些像素之原本像素值的差異值，而產生第一分群誤差值與第二分群誤差值。於運算完第一分群誤差值與第二分群誤差值後，執行步驟ST243，比較第一分群誤差值與第二分群誤差值，以得知該些第一分群像素群組G1~G5或者該些第二分群像素群組G21~G24進行平均運算與量化後所得之量化索引值較佳。輸出模組26依據比較結果選擇輸出該些第一分群量化索引值或者該些第二分群量化索引值於編碼資料。

於此實施例中，如第六B圖所示，像素區塊201之該些像素2011~2018之原本像素值分別為130、136、3、56、200、47、247、198，如此該些第一分群還原值與像素區塊201之該些像素值的差異值較小，即第一分群誤差值小於第二分群誤差值，所以輸出模組26輸出該些第一分群量化索引值於編碼資料。

此外，執行步驟ST23後，亦執行步驟ST291與ST292，編碼模組29依據該些第一分群像素群組G1~G5與該些第二分群像素群組G21~G24之該些像素位於像素區塊201之位置而產生第一分群群組位置編碼與第二分群群組位置編碼。編碼模組29係依據第一分群資訊得知該些第一分群像素群組G1~G5之該些像素位於像素區塊201之位置，進而產生第一分群群組位置編碼。由於分群模組23分群像素區塊201之該些像素為該些第一分群像素群組G1~G5之方式同於上一實施例之分群方式，所以此實施例之第一分群群組位置編碼同於上一實施例之群組位置編碼，所以於此不再詳述。

承接上述，編碼模組29依據第二分群資訊得知該些第二分群像素群組G21~G24之該些像素位於像素區塊201之位置，進而產生第二分群群組位置編碼。本發明產生第二分群群組位置編碼之方式將詳述於後。編碼模組29輸出第一分群群組位置編碼與第二分群群組位置編碼至輸出模組26後，輸出模組26除了依據第一分群誤差值與第二分群誤差值之比較結果輸出該些第一分群量化索引值或者該些第二分群量化索引值之外，更會輸出對應之第一分群群組位置編碼或者第二分群群組位置編碼於編碼資料。

執行步驟ST292時，編碼模組29係先依據該些第二分群像素群組G21~G24之該些像素位於像素區塊201之位置設定位置編碼，其方式同於上一實施例之設定位置編碼之方式。編碼模組29會依照未設定位置編碼的像素群組的順序設定像素群組，即設定該些第二分群像素群組G21~G24分別為第一、第二、第三、第四像素群組，並設定其位置編碼。

如第六C圖所示，第二分群像素群組G21包含像素2011與2012，像素2012相鄰於像素2011，兩者差距一格位置，如此設定第二分群像素群組G21之位置編碼為1。編碼模組29接著設定第二分群像素群組G22之位置編碼，第二分群像素群組G22包含像素2013與2017，像素2017位於像素2013之後第四格位置，如此設定第二分群像素群組G22之位置編碼為4。第二分群像素群組G23包含像素2014與2016，像素2016位於像素2014之後第二格位置，如此設定第二分群像素群組G23之位置編碼為2。第二分群像素群組G24包含像素2015與2018，像素2018位於像素2015之後第三格位置，但是位於像素2015與像素2018之間的像素2016與2017分別是已設定位置編碼之第二分群像素群組G23與G22的像素，所以不予理會，像素2018為像素2015後之第一個尚未進行位置編碼的像素，如此設定第二分群像素群組G24之位置編碼為1。

編碼模組29完成設定該些第二分群像素群組G21~G24之該些位置編碼後，進一步依據該些位置編碼產生第二分群群組位置編碼，以更有效降低編碼裝置傳輸給解碼裝置的資料量。以下係詳細說明此實施例之編碼模組29依據該些位置編碼產生第二分群群組位置編碼之方式。

請參閱第八A圖，其係為本發明之第二實施例之第一位置編碼、第二位置編碼、第三位置編碼與第四位置編碼之排列組合的狀態示意圖。如圖所示，第一分群像素群組之第一位置編碼與第二位置編碼之所有排列組合共有四個狀態，此四種狀態同於上一實施例所述之四個狀態，且第一分群像素群組之第三位置編碼與第四位置編碼於此四個狀態之排列組合也皆同於上一實施例所述之排列組合，所以於此不再詳述。由於此實施例之該些第二分群像素群組皆包含兩個像素，所以此實施例更包含一第五狀態。此外，因為第一分群像素群組之第二位置編碼之值不會大於等於7，所以編碼模組29設定第二分群群組位置編碼之第二位置編碼之值為7，以指示該些像素群組為四組第二分群像素群組，然而此數值7並非為第二個第二分群像素群組G22的真正位置編碼，其為供後續解碼裝置辨識之分群狀態編碼。

復參閱第八A圖，當編碼碼組29設定第二分群群組位置編碼之第二位置編碼為7，以指示該些像素群組為第二分群像素群組，而為第五狀態時，則可知每個第二分群像素群組皆包含兩個像素，所以第二個第二分群像素群組G22之位置編碼為1~5，其於第五狀態下為第三位置編碼，而第三個第二分群像素群組G23之位置編碼為1~3，其於第五狀態下為第四位置編碼，如此兩者有15種排列組合。第四個第二分群像素群組G24之位置編碼於第五狀態下為第五位置編碼。

如第八B圖所示，本發明依照上述之第一狀態至第四狀態與對應之第三位置編碼與第四位置編碼的所有排列組合以及第五狀態與對應之第三位置編碼與第四位置編碼預設一對照表。對照表具有五個對照狀態，即分別對應前述之第一狀態至第五狀態。第一至第四對照狀態下對應有第三位置編碼與第四位置編碼之所有排列組合，而第五對照狀態下同樣對應有第三位置編碼（第二個第二分群像素群組G22之位置編碼1~5）與第四位置編碼（第三個第二分群像素群組G23之位置編碼1~3）之所有排列組合。對照表所列之第三位置編碼與第四位置編碼之該些排列組合為複數組對照位置編碼，此外該些組對照位置編碼分別對應複數剩餘位置編碼。

編碼模組29依據該些第一分群像素群組G1~G5之該些像素位於像素區塊201之位置設定位置編碼後，即可依據設定之第一位置編碼與第二位置編碼所對應的對照狀態比對編碼模組29設定之第三位置編碼、第四位置編碼與對照表所列之第三位置編碼與第四位置編碼，而獲得對應之剩餘位置編碼，獲得之剩餘位置編碼即表示該些第一分群像素群組之第三位置編碼與第四位置編碼。此外，編碼模組29依據該些第二分群像素群組G21~G24之該些像素位於像素區塊201之位置設定位置編碼後，即可比對設定之第三位置編碼、第四位置編碼與對照表所列之第三位置編碼、第四位置編碼，而獲得對應之剩餘位置編碼，其即表示第二個第二分群像素群組G22與第三個分群像素群組G23之真正位置編碼。

復參閱第五A圖，編碼模組29獲得剩餘位置編碼後，即可輸出第一分群群組位置編碼與第二分群群組位置編碼至輸出模組26。第一分群群組位置編碼包含第一位置編碼、第二位置編碼與剩餘位置編碼。第二分群群組位置編碼同樣包含第一位置編碼、第二位置編碼與剩餘位置編碼，然而第二分群群組位置編碼之第二位置編碼為7，用以表示該些像素群組為皆包含兩個像素之該些第二分群像素群組，所以第二分群群組位置編碼之第二位置編碼表示像素群組之分群狀態，而相當於分群狀態編碼。輸出模組26即會依據誤差計算/比較模組24輸出之比較結果而輸出該些第一分群量化索引值與對應之第一分群群組位置編碼或者輸出該些第二分群量化索引值與對應之第二分群群組位置編碼。

若輸出模組26依據比較結果而選擇該些第一分群量化索引值與所對應之第一分群群組位置編碼，則輸出模組26輸出之編碼資料即同於第四圖所示之編碼資料900，其包含五個量化索引值。若輸出模組26依據比較結果而選擇該些第二分群量化索引值與所對應之第二分群群組位置編碼，則輸出模組26輸出之編碼資料即如第九圖所示之編碼資料910，其包含四個量化索引值2021~2024，且包含第一位置編碼911、第二位置編碼912與剩餘位置編碼913，其為編碼模組29輸出之第二分群群組位置編碼。

承接上述，後端之解碼裝置接收編碼資料後，即可依據第一分群群組位置編碼或者第二分群群組位置編碼（第一位置編碼、第二位置編碼、剩餘位置編碼）與對照表而解碼出該些第一分群像素群組或者該些第二分群像素群組之該些像素位於像素區塊201之位置，進而還原該些第一分群量化索引值或者該些第二分群量化索引值，即完成解碼編碼資料。

由上述說明可知，此實施例運用兩種分群方式分群像素區塊之該些像素為第一分群像素群組與第二分群像素群組，進而執行平均運算與量化，並進行比較，以選擇誤差值小之分群方式，如此可提高編碼效能。

綜合上述，本發明之影像編碼方法及裝置係分群影像資料之像素區塊內的複數像素為複數像素群組，並分別對該些像素群組之該些像素進行平均運算與量化，以產生編碼資料，如此可以減少編碼影像資料的運算量與提升編碼效能。

惟以上所述者，僅為本發明之實施例而已，並非用來限定本發明實施之範圍，舉凡依本發明申請專利範圍所述之形狀、構造、特徵及精神所為之均等變化與修飾，均應包括於本發明之申請專利範圍內。

本發明係實為一具有新穎性、進步性及可供產業利用者，應符合我國專利法所規定之專利申請要件無疑，爰依法提出發明專利申請，祈　鈞局早日賜准專利，至感為禱。

10 影像資料 101 像素區塊 1011 第一像素 1012 第二像素 1013 第三像素 1014 第四像素 1015 第五像素 1016 第六像素 1017 第七像素 1018 第八像素 1021~1025 量化索引值 20 影像資料 201 像素區塊 2011 第一像素 2012 第二像素 2013 第三像素 2014 第四像素 2015 第五像素 2016 第六像素 2017 第七像素 2018 第八像素 2021~2024 量化索引值 22 還原模組 23 分群模組 24 誤差計算/比較模組 25 平均運算模組 26 輸出模組 27 量化模組 29 編碼模組 30 分群模組 50 平均運算模組 70 量化模組 90 編碼模組 900 編碼資料 901 第一位置編碼 902 第二位置編碼 903 剩餘位置編碼 910 編碼資料 911 第一位置編碼 912 第二位置編碼 913 剩餘位置編碼 110 輸出模組 G1~G5 像素群組 G21~G24 像素群組

第一A圖：其係為本發明之第一實施例之影像編碼裝置的方塊圖； 第一B圖：其係為本發明之第一實施例之影像編碼方法的流程圖； 第二A圖至第二E圖：其係為本發明之第一實施例之影像編碼的編碼流程示意圖； 第三A圖至第三C圖：其係為本發明之第一實施例之設定位置編碼的示意圖； 第三D圖：其係為本發明之第一實施例之第一位置編碼與第二位置編碼之排列組合的狀態示意圖； 第三E圖：其係為本發明之第一實施例之第一位置編碼、第二位置編碼、第三位置編碼與第四位置編碼之排列組合的狀態示意圖； 第三F圖：其係為本發明之第一實施例之影像編碼的對照表； 第四圖：其係為本發明之第一實施例之影像編碼之編碼資料的示意圖； 第五A圖：其係為本發明之第二實施例之影像編碼裝置的方塊圖； 第五B圖：其係為本發明之第二實施例之影像編碼方法的流程圖； 第六A圖至第六E圖：其係為本發明之第二實施例之影像編碼的編碼流程示意圖； 第七A圖至第七B圖：其係為本發明之第二實施例之還原第一分群量化索引值與第二分群量化索引值的示意圖； 第八A圖：其係為本發明之第二實施例之第一位置編碼、第二位置編碼、第三位置編碼與第四位置編碼之排列組合的狀態示意圖； 第八B圖：其係為本發明之第二實施例之影像編碼的對照表；以及 第九圖：其係為本發明之第二實施例之影像編碼之編碼資料的示意圖。

Claims (20)

1. 一種影像編碼方法，其用於對一影像資料之複數像素區塊進行編碼，每一該像素區塊包含複數像素，其包含：分群該像素區塊之該些像素為複數像素群組，每一該像素群組包含至少一像素；平均運算每一該像素群組的該至少一像素的像素值，獲得每一該像素群組之一平均像素值；以及量化每一該像素群組之該平均像素值為一量化索引值，而產生該些量化索引值，並輸出一編碼資料。
2. 如專利申請範圍第1項所述之影像編碼方法，其中分群該像素區塊之該些像素為複數像素群組之步驟中，依據該些像素之間的相似度分群該些像素，該些像素中的相似像素為同一像素群組。
3. 如專利申請範圍第1項所述之影像編碼方法，更包含：依據該些像素群組之該些像素位於該像素區塊之位置產生一群組位置編碼，該編碼資料包含該群組位置編碼與該些量化索引值。
4. 如專利申請範圍第3項所述之影像編碼方法，更包含：依據該些像素群組之該些像素位於該像素區塊之位置依序設定複數位置編碼，該些位置編碼之一第一位置編碼與一第二位置編碼對應一對照表之複數對照狀態之一，每一該對照狀態對應複數組對照位置編碼，該些組對照位置編碼對應複數剩餘位置編碼；以及依據該第一位置編碼與該第二位置編碼所對應之該對照狀態比對該些像素群組之部分其他位置編碼與該對照表之該些組對照位置編碼，而獲得該些剩餘位置編碼之一；其中，該群組位置編碼包含該第一位置編碼、該第二位置編碼與獲得之該剩餘位置編碼。
5. 如專利申請範圍第3項所述之影像編碼方法，更包含：依據該些像素群組之該些像素位於該像素區塊之位置依序設定複數位置編碼；以及依據部分該些位置編碼與一對照表產 生一剩餘位置編碼；其中，該群組位置編碼包含該些位置編碼之一、一分群狀態編碼與該剩餘位置編碼，該分群狀態編碼表示該些像素群組之分群狀態。
6. 如專利申請範圍第4或5項所述之影像編碼方法，更包含：依據每一該像素群組所包含之像素的數量設定該些位置編碼之值，當該像素群組包含複數像素時更依據該些像素位於該像素區塊之位置的相對關係設定該些位置編碼之值。
7. 如專利申請範圍第6項所述之影像編碼方法，其中該像素群組包含一個像素時，設定該像素群組之該位置編碼之值為零，該像素群組包含複數像素時，設定該像素群組之該位置編碼之值為大於零的整數，該方法更包含：依序對該像素區塊之未設定該位置編碼的該些像素群組設定該位置編碼，設定第I個未設定該位置編碼的該像素群組為第I個像素群組，當該第I個像素群組包含一第一像素與一第二像素，而該第二像素為該第一 像素後的第M個尚未進行位置編碼的像素，設定該第I個像素群組之該位置編碼之值為M。
8. 如專利申請範圍第1項所述之影像編碼方法，其中該些像素群組包含複數第一分群像素群組與複數第二分群像素群組，該些量化索引值包含複數第一分群量化索引值與複數第二分群量化索引值，該方法更包含：依據一第一分群方式分群該像素區塊之該些像素為該些第一分群像素群組，並進行平均運算與量化，而產生該些第一分群量化索引值；依據一第二分群方式分群該像素區塊之該些像素為該些第二分群像素群組，並進行平均運算與量化，而產生該些第二分群量化索引值；依據該些第一分群量化索引值產生複數第一分群還原值；依據該些第二分群量化索引值產生複數第二分群還原值；計算該些第一分群還原值與該些第二分群還原值分別和該像素區塊之該些像素之值的差異值，而產生一第 一分群誤差值與一第二分群誤差值；以及比較該第一分群誤差值與該第二分群誤差值，並依據比較結果選擇輸出該些第一分群量化索引值或者該些第二分群量化索引值於該編碼資料。
9. 如專利申請範圍第8項所述之影像編碼方法，更包含：依據該些第一分群像素群組之該些像素位於該像素區塊之位置產生一第一分群群組位置編碼；以及依據該些第二分群像素群組之該些像素位於該像素區塊之位置產生一第二分群群組位置編碼；其中，依據該些第一分群量化索引值與該些第一分群像素群組之該些像素位於該像素區塊之位置產生該些第一分群還原值，並依據該些第二分群量化索引值與該些第二分群像素群組之該些像素位於該像素區塊之位置產生該些第二分群還原值，且依據該第一分群誤差值與該第二分群誤差值之比較結果而選擇輸出該 些第一分群量化索引值與該第一分群群組位置編碼或者選擇輸出該些第二分群量化索引值與該第二分群群組位置編碼於該編碼資料。
10. 如專利申請範圍第1項所述之影像編碼方法，其中該些像素群組包含五個像素群組，其中三個像素群組分別包括兩個像素，兩個像素群組分別包括一個像素，並於平均運算及量化後產生該些量化索引值。
11. 如專利申請範圍第1項所述之影像編碼方法，其中該些像素群組包含四個像素群組，每一該像素群組包括兩個像素，並於平均運算及量化後產生該些量化索引值。
12. 一種影像編碼裝置，其用於對一影像資料之複數像素區塊進行編碼，每一該像素區塊包含複數像素，其包含：一分群模組，分群該像素區塊之該些像素為複數像素群組，每一該像素群組包含至少一像素；一平均運算模組，平均運算每一該像素群組的該至少一像素的像素值，獲得每一該像素群組之一平均像素 值；一量化模組，量化該些像素群組之該些平均像素值，而產生複數量化索引值；以及一輸出模組，接收該些量化索引值，而輸出一編碼資料。
13. 如專利申請範圍第12項所述之影像編碼裝置，其中該分群模組依據該些像素之間的相似度分群該些像素，該些像素中的相似像素為同一像素群組。
14. 如專利申請範圍第12項所述之影像編碼裝置，更包含：一編碼模組，依據該些像素群組之該些像素位於該像素區塊之位置產生一群組位置編碼；其中，該輸出模組更接收該群組位置編碼而輸出該編碼資料，該編碼資料包含該群組位置編碼與該些量化索引值。
15. 如專利申請範圍第14項所述之影像編碼裝置，其中該編碼模組依據該些像素群組之該些像素位於該像素區塊之位置依序設定複數位置編碼，該些位置編碼之一第一位置編碼與一第二位置編 碼對應一對照表之複數對照狀態之一，每一該對照狀態對應複數組對照位置編碼，該些組對照位置編碼對應複數剩餘位置編碼，該編碼模組依據該第一位置編碼與該第二位置編碼所對應之該對照狀態比對該些像素群組之部分其他位置編碼與該對照表之該些組對照位置編碼，而獲得該些剩餘位置編碼之一，該群組位置編碼包含該第一位置編碼、該第二位置編碼與獲得之該剩餘位置編碼。
16. 如專利申請範圍第15項所述之影像編碼裝置，其中該編碼模組依據每一該像素群組所包含之像素的數量設定該些位置編碼之值，當該像素群組包含複數像素時，更依據該些像素位於該像素區塊之位置的相對關係設定該些位置編碼之值。
17. 如專利申請範圍第16項所述之影像編碼裝置，其中該像素群組包含一個像素時，該編碼模組設定該像素群組之該位置編碼之值為零，該像素群組包含複數像素時，該編碼模組設定該像素群組之該位置編碼之值為大於零的整數，其中 該編碼模組依序對該像素區塊之未設定該位置編碼的該些像素群組設定該位置編碼，設定第I個未設定該位置編碼的該像素群組為第I個像素群組，當該第I個像素群組包含一第一像素與一第二像素，而該第二像素為該第一像素後的第M個尚未進行位置編碼的像素時，該編碼模組設定該第I個像素群組之該位置編碼之值為M。
18. 如專利申請範圍第14項所述之影像編碼裝置，其中該編碼模組依據該些像素群組之該些像素位於該像素區塊之位置依序設定複數位置編碼，且依據部分該些位置編碼與一對照表產生一剩餘位置編碼，該群組位置編碼包含該些位置編碼之一、一分群狀態編碼與該剩餘位置編碼，該分群狀態編碼表示該些像素群組之分群狀態。
19. 如專利申請範圍第12項所述之影像編碼裝置，其中該些像素群組包含複數第一分群像素群組與複數第二分群像素群組，該些量化索引值包含複數第一分群量化索引值與複數第二分群量化索引值，該分群模組依據一第一分群方式 與一第二分群方式分別分群該像素區塊之該些像素為該些第一分群像素群組與該些第二分群像素群組，該平均運算模組與該量化模組分別對該些第一分群像素群組與該些第二分群像素群組進行平均運算與量化，而產生該些第一分群量化索引值與該些第二分群量化索引值，該編碼裝置更包含：一還原模組，分別依據該些第一分群量化索引值與該些第二分群量化索引值產生複數第一分群還原值與複數第二分群還原值；一誤差計算/比較模組，計算該些第一分群還原值與該些第二分群還原值分別和該像素區塊之該些像素之值的差異值，而產生一第一分群誤差值與一第二分群誤差值，並比較該第一分群誤差值與該第二分群誤差值，而產生一比較結果；其中，該輸出模組依據該比較結果選擇輸出該些第一分群量化索引值或者該些第二分群量化索引值於該編碼資料。
20. 如專利申請範圍第19項所述之影像編 碼裝置，更包含：一編碼模組，分別依據該些第一分群像素群組與該些第二分群像素群組之該些像素位於該像素區塊之位置產生一第一分群群組位置編碼與一第二分群群組位置編碼；其中，該還原模組依據該些第一分群量化索引值與該些第一分群像素群組之該些像素位於該像素區塊之位置產生該些第一分群還原值，並依據該些第二分群量化索引值與該些第二分群像素群組之該些像素位於該像素區塊之位置產生該些第二分群還原值，該輸出模組依據該第一分群誤差值與該第二分群誤差值之該比較結果而選擇輸出該些第一分群量化索引值與該第一分群群組位置編碼或者選擇輸出該些第二分群量化索引值與該第二分群群組位置編碼於該編碼資料。