[发明专利]用来处理视频数据的装置和方法

说明书

这份申请要求2005年2月17日以“System And Method ForVideo Compression Employing Principal Component Analysis”为题申请的美国专利临时申请第60/653,810号和2005年1月28日以“System And Method For Video Compression EmployingPrincipal Component Analysis”为题申请的美国专利临时申请第60/648,094号的优先权。这份申请是作为2005年9月20日申请的美国专利申请第11/230,686号的部分继续申请的于2005年11月16日申请的美国专利申请第11/280,625号的部分继续申请，而其中所述的美国专利申请第11/230,686号又是2005年7月28日申请的美国专利申请第11/191,562号的部分继续申请。上述的每份申请在此通过引证被全部并入。

发明领域

本发明一般地涉及数字信号处理领域，更具体地说涉及用来有效地表达和处理信号或图像数据(最具体地说，视频数据)的计算机装置和计算机实现的方法。

背景技术

本发明存在于其中的现有技术的一般系统描述能用图1表示。在这里方框图显示典型的现有技术视频处理系统。这样的系统通常包括下列几级：输入级102、处理级104、输出级106和一个或多个数据储存机制108。

输入级102可能包括若干元素，例如，照相机敏感元件，照相机敏感元件阵列、测距敏感元件、或从储存机制取回数据的方法。输入级提供表达人造的和/或自然发生的现象的时间相关序列的视频数据。该数据的显著成份可能被噪音或其它不想要的信号掩盖或污染。

视频数据可以依照预先定义的转移协议以数据流、阵列或数据包的形式直接地或通过中间的储存元素108提交给处理级104。处理级104可以采用专用模拟或数字器件或可编程器件(例如，中央处理器(CPU)、数字信号处理器(DSP)、或现场可编程门阵列(FPGA))的形式来执行所需要的一组视频数据处理操作。处理级104通常包括一个或多个CODEC(编码/解码器)。

输出级106产生能够影响使用者或外部装置的信号、显示或其它响应。通常，输出器件被用来产生指示信号、显示、硬拷贝、处理过的数据在存储器中的表达，或开始向远程站点传输数据。它也可以用来提供在后面的处理操作中使用的中间信号或控制参数。

存储器在这个系统中是作为非必选元素出现的。在使用时，储存元素108可以是非易失的，例如，只读储存媒体，或易失的，例如，动态随机存取储存器(RAM)。单一的视频处理系统包括若干种储存元素并非是罕见的，这些元素对输入级、处理级和输出级有各种不同的关系。这样储存元素的例子包括输入缓冲器，输出缓冲器和处理高速缓冲存储器。

图1所示视频处理系统的主要目的是处理输入数据，产生对特定应用意义深长的输出。为了实现这个目标，可以利用多种处理操作，包括减少或消除噪音、特征提取、对象拆分和/或规范化、数据分类、事件探测、编辑、数据选择、数据重新编码和代码变换。

产生受不良约束的数据的许多数据来源(尤其是声音和可视图像)对人是重要的。在大多数情况下，这些来源信号的基本特征对有效数据处理的目标有不利的影响。来源数据固有的易变性是在不引进起因于在推导工程假定中使用的未试过的经验的和探索性的方法的误差的情况下以可靠且有效的方式处理数据的障碍。这种易变性对于某些应用当输入数据被自然地或故意地限制在定义狭窄的特征组(例如，一组有限的符号值或狭窄的带宽)之中的时候被减轻。这些限制时常导致商业价值低的处理技术。

信号处理系统的设计受该系统的预期用途和作为输入使用的来源信号的预期特征的影响。在大多数情况下，所需的完成效率也将是重要的设计因素。完成效率反过来受待处理的数据的数量与可用的数据储存器相比较的影响以及受该应用程序的计算复杂性与可得的计算能力相比较的影响。

传统的视频处理方法因具有许多低效率性质而蒙受损害，这些低效率性质是以数据通信速度慢、存储需求大和干扰感性假象的形式出现的。这些可能是严重的问题，因为人们希望有多种方法使用和操纵视频数据和人们对某些形式的可视信息有先天的敏感性。

“最佳的”视频处理系统在完成一组预期的处理操作方面是高效率的、可靠的和强健的。这样的操作可能包括数据的储存、传输、显示、压缩、编辑、加密、增强、分类、特征检测和确认。二次操作可能包括这样处理过的数据与其它数据来源的整合。在视频处理系统的情况下同等重要的是输出应该通过避免引进知觉人为现象与人类视觉相容。