專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像編碼設(shè)備、方法及程序，和圖像解碼設(shè)備、方法及程序的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像編碼設(shè)備，圖像編碼方法，圖像編碼程序，圖像解碼設(shè)備，圖像解碼方法，和圖像解碼程序。
背景技術(shù)：
在一個(gè)用于通過(guò)對(duì)一個(gè)編碼目標(biāo)圖像進(jìn)行編碼來(lái)產(chǎn)生壓縮數(shù)據(jù)的圖像編碼設(shè)備中，執(zhí)行一個(gè)通過(guò)使用多個(gè)基數(shù)來(lái)分解編碼目標(biāo)圖像的處理。作為這樣一種圖像編碼設(shè)備，視頻編碼設(shè)備用以執(zhí)行一個(gè)通過(guò)使用匹配追蹤方法(以下，在本說(shuō)明書(shū)中稱(chēng)為“MP方法”)將作為編碼目標(biāo)圖像的編碼目標(biāo)幀的預(yù)測(cè)殘留圖像分解的處理是公知的(例如，參見(jiàn)Neff R.和Zakhor A.，“Very LowBit-Rate Coding Based on Matching Pursuit，”IEEE Trans.CircuitsSyst.Video Technol.，vol.7，no.1，pp.158-171，F(xiàn)ebruary 1997)。MP方法重復(fù)該處理，其定義編碼目標(biāo)圖像作為初始?xì)埩舴至坎⑶彝ㄟ^(guò)使用基數(shù)集，通過(guò)使用如下的公式(1)分解殘留分量。此處，在公式(1)中，f表示編碼目標(biāo)圖像，Rnf表示在第n次重復(fù)操作后的一個(gè)殘留分量，gkn表示將使與Rnf的內(nèi)積值最大化的基數(shù)，Rmf代表在第m次重復(fù)操作后的一個(gè)殘留分量。即，根據(jù)MP方法，使與一個(gè)殘留分量的內(nèi)積最大化的基數(shù)從一個(gè)基數(shù)集中選定，并且殘留分量被分解成選定的基數(shù)和一個(gè)最大的內(nèi)積值，該值是與該基數(shù)相乘的系數(shù)。
f=Σn=0m-1<Rnf,gkn>gkn+Rmf···(1)]]>以上描述的視頻編碼設(shè)備以使用基于二維Gabor函數(shù)的預(yù)先準(zhǔn)備好的過(guò)分完全的基數(shù)集通過(guò)MP方法來(lái)分解預(yù)測(cè)殘留圖像。

發(fā)明內(nèi)容
然而，基于二維Gabor函數(shù)產(chǎn)生的基數(shù)集僅包括用以產(chǎn)生一個(gè)關(guān)于一個(gè)原始點(diǎn)對(duì)稱(chēng)的二維圖形的基數(shù)。因此，執(zhí)行許多重復(fù)的操作以使用該基數(shù)集來(lái)分解一般來(lái)說(shuō)包括有一個(gè)非各向同性圖形例如曲線圖形等的預(yù)測(cè)殘留圖像是必要的。結(jié)果，在視頻編碼設(shè)備中，通過(guò)使用分解編碼目標(biāo)幀而形成的代碼產(chǎn)生的壓縮數(shù)據(jù)的比特率增加了。
本發(fā)明被提出以解決以上的問(wèn)題，并且目標(biāo)是提供一種圖像編碼設(shè)備，圖像編碼方法，和圖像編碼程序，用來(lái)將一個(gè)編碼目標(biāo)圖像編碼為低比特率壓縮數(shù)據(jù)，并提供圖像解碼設(shè)備，圖像解碼方法，和圖像解碼程序，以解碼這樣的壓縮數(shù)據(jù)。
為了解決以上的問(wèn)題，本發(fā)明的圖像編碼設(shè)備包括目錄存儲(chǔ)裝置，用以存儲(chǔ)基于用以產(chǎn)生預(yù)定二維圖形的預(yù)定二維函數(shù)的多個(gè)基數(shù)，預(yù)定二維函數(shù)包括用以彎曲預(yù)定二維圖形的參數(shù)；變換裝置，用以通過(guò)使用所述多個(gè)基數(shù)基于預(yù)定變換規(guī)則來(lái)分解編碼目標(biāo)圖像，并且將編碼目標(biāo)圖像變換成基本信息，該基本信息包括用來(lái)分解編碼目標(biāo)圖像的基數(shù)的索引信息、與該索引信息指示的基數(shù)相乘的系數(shù)、以及用以指示一個(gè)通過(guò)將該索引信息指示的基數(shù)與該系數(shù)相乘而產(chǎn)生的圖形被恢復(fù)的位置的位置信息；和編碼裝置，用來(lái)產(chǎn)生包括通過(guò)基于預(yù)定壓縮編碼規(guī)則編碼所述基本信息而產(chǎn)生的壓縮碼的壓縮數(shù)據(jù)。
進(jìn)一步地，為了解決以上的問(wèn)題，本發(fā)明的圖像編碼方法包括有變換步驟，其中變換裝置通過(guò)使用存儲(chǔ)在目錄存儲(chǔ)裝置中的多個(gè)基數(shù)基于預(yù)定變換規(guī)則來(lái)分解編碼目標(biāo)圖像，并且將編碼目標(biāo)圖像變換成基本信息，該基本信息包括用以分解編碼目標(biāo)圖像的基數(shù)的索引信息、與該索引信息指示的基數(shù)相乘的系數(shù)、以及用以指示一個(gè)通過(guò)將該索引信息指示的基數(shù)與該系數(shù)相乘而產(chǎn)生的圖形被恢復(fù)的位置的位置信息，其中所述多個(gè)基數(shù)基于用以產(chǎn)生預(yù)定二維圖形的預(yù)定二維函數(shù)，并且預(yù)定二維函數(shù)包括用以彎曲預(yù)定二維圖形的參數(shù)；和編碼步驟，其中編碼裝置產(chǎn)生包括通過(guò)基于預(yù)定壓縮編碼規(guī)則編碼所述基本信息而產(chǎn)生的壓縮碼的壓縮數(shù)據(jù)。
根據(jù)本發(fā)明，存儲(chǔ)在目錄存儲(chǔ)器中的多個(gè)基數(shù)包括有用以產(chǎn)生一個(gè)通過(guò)彎曲預(yù)定二維圖形所形成的圖形的基數(shù)，因而利用多個(gè)基數(shù)基于一個(gè)預(yù)定變換規(guī)則即MP方法，通過(guò)少量的重復(fù)操作來(lái)分解一個(gè)編碼目標(biāo)圖像成為可能。結(jié)果，一個(gè)編碼目標(biāo)圖像能被分解成少量的基本信息，因此產(chǎn)生低比特率的壓縮數(shù)據(jù)成為可能。
進(jìn)一步地，為了解決上述問(wèn)題，本發(fā)明的圖像編碼程序允許計(jì)算機(jī)用作目錄存儲(chǔ)裝置，用以存儲(chǔ)基于用以產(chǎn)生預(yù)定二維圖形的預(yù)定二維函數(shù)的多個(gè)基數(shù)，預(yù)定二維函數(shù)包括用以彎曲預(yù)定二維圖形的參數(shù)；變換裝置，用以通過(guò)使用所述多個(gè)基數(shù)基于預(yù)定變換規(guī)則來(lái)分解編碼目標(biāo)圖像，并且將編碼目標(biāo)圖像變換成基本信息，該基本信息包括用來(lái)分解編碼目標(biāo)圖像的基數(shù)的索引信息、與該索引信息指示的基數(shù)相乘的系數(shù)、以及用以指示一個(gè)通過(guò)將該索引信息指示的基數(shù)與該系數(shù)相乘而產(chǎn)生的圖形被恢復(fù)的位置的位置信息；和編碼裝置，用來(lái)產(chǎn)生包括通過(guò)基于預(yù)定壓縮編碼規(guī)則編碼所述基本信息而產(chǎn)生的壓縮碼的壓縮數(shù)據(jù)。
通過(guò)允許計(jì)算機(jī)執(zhí)行如此的圖像編碼程序，計(jì)算機(jī)用作目錄存儲(chǔ)裝置，變換裝置，和編碼裝置，因此使用多個(gè)基數(shù)，例如彎曲預(yù)定二維圖形所產(chǎn)生的圖形，基于預(yù)定變換規(guī)則即MP方法，以少量的重復(fù)操作分解一個(gè)編碼目標(biāo)圖像成為可能。結(jié)果，編碼目標(biāo)圖像能夠被分解成少量的基本信息，因此產(chǎn)生低比特率的壓縮數(shù)據(jù)成為可能。
此外，在本發(fā)明中，預(yù)定二維函數(shù)進(jìn)一步包括用以使預(yù)定二維圖形移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)，在兩個(gè)方向上擴(kuò)展和收縮的參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明，預(yù)定二維函數(shù)包括用以使預(yù)定二維圖形移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)，在兩個(gè)方向上擴(kuò)展和收縮的參數(shù)。因此，通過(guò)MP方法分解編碼目標(biāo)圖像的重復(fù)操作的數(shù)量能通過(guò)使用基于這樣的預(yù)定二維函數(shù)的多個(gè)基數(shù)而進(jìn)一步降低。結(jié)果，進(jìn)一步降低壓縮數(shù)據(jù)的比特率成為可能。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，編碼裝置將存儲(chǔ)在目錄存儲(chǔ)裝置中的多個(gè)基數(shù)中每個(gè)的參數(shù)納入壓縮數(shù)據(jù)中。
根據(jù)本發(fā)明，壓縮數(shù)據(jù)包括用以產(chǎn)生多個(gè)基數(shù)的每個(gè)的參數(shù)。因此，在不預(yù)先使圖像解碼設(shè)備存儲(chǔ)共同的多個(gè)基數(shù)的情況下，與被用于產(chǎn)生壓縮數(shù)據(jù)的多個(gè)基數(shù)相同的多個(gè)基數(shù)能基于這樣的參數(shù)而被存儲(chǔ)在知道預(yù)定二維函數(shù)的圖像解碼設(shè)備中。
而且，本發(fā)明的另一個(gè)方面涉及一個(gè)圖像解碼設(shè)備，用以解碼由圖像編碼設(shè)備或本發(fā)明的圖像編碼程序操控的計(jì)算機(jī)產(chǎn)生的壓縮數(shù)據(jù)。這種圖像解碼設(shè)備包括有目錄存儲(chǔ)裝置，用以存儲(chǔ)基于用于產(chǎn)生預(yù)定二維圖形的預(yù)定二維函數(shù)的多個(gè)基數(shù)，預(yù)定二維函數(shù)包括用以彎曲預(yù)定二維圖形的參數(shù)；解碼裝置，用以解碼壓縮數(shù)據(jù)和產(chǎn)生基本信息，該壓縮數(shù)據(jù)包括通過(guò)編碼該基本信息而生成的壓縮碼，所述基本信息包括用于恢復(fù)解碼目標(biāo)圖像的基數(shù)的索引信息、與該索引信息指示的基數(shù)相乘的系數(shù)、以及用以指示一個(gè)通過(guò)將該索引信息指示的基數(shù)與該系數(shù)相乘而產(chǎn)生的圖形被恢復(fù)的位置的位置信息；和反變換裝置，用以通過(guò)將預(yù)定反變換規(guī)則應(yīng)用于由解碼裝置解碼的所述基本信息而產(chǎn)生解碼目標(biāo)圖像。
進(jìn)一步地，本發(fā)明的圖像解碼方法包括解碼步驟，其中解碼裝置解碼壓縮數(shù)據(jù)，該壓縮數(shù)據(jù)包括通過(guò)編碼基本信息而生成的壓縮碼，該基本信息包括在存儲(chǔ)于目錄存儲(chǔ)裝置的多個(gè)基數(shù)的多條索引信息中用于基于預(yù)定反變換規(guī)則恢復(fù)解碼目標(biāo)圖像的一個(gè)基數(shù)的索引信息、與該索引信息指示的基數(shù)相乘的系數(shù)、以及用以指示一個(gè)通過(guò)將該索引信息指示的基數(shù)與該系數(shù)相乘而產(chǎn)生的圖形被恢復(fù)的位置的位置信息，其中所述多個(gè)基數(shù)是基于產(chǎn)生預(yù)定二維圖形并且包括用以彎曲該二維圖形的參數(shù)的預(yù)定二維函數(shù)；和反變換步驟，其中反變換裝置通過(guò)將預(yù)定反變換規(guī)則應(yīng)用于由解碼裝置解碼的所述基本信息而產(chǎn)生用于解碼的圖像。
根據(jù)本發(fā)明，解碼目標(biāo)圖像可以通過(guò)使用存儲(chǔ)在目錄存儲(chǔ)裝置中的多個(gè)基數(shù)將預(yù)定反變換規(guī)則，也就是說(shuō)基于MP方法的變換處理的反處理，應(yīng)用于根據(jù)壓縮數(shù)據(jù)中的壓縮碼解碼的基本信息而被恢復(fù)。要注意的是與為了產(chǎn)生壓縮數(shù)據(jù)而在圖像編碼設(shè)備中提供的基數(shù)相同的多個(gè)基數(shù)可以存儲(chǔ)在目錄存儲(chǔ)裝置中。
進(jìn)一步地，本發(fā)明的圖像解碼程序允許計(jì)算機(jī)用作目錄存儲(chǔ)裝置，用以存儲(chǔ)基于用于產(chǎn)生預(yù)定二維圖形的預(yù)定二維函數(shù)的多個(gè)基數(shù)，預(yù)定二維函數(shù)包括用以彎曲預(yù)定二維圖形的參數(shù)；解碼裝置，用以解碼壓縮數(shù)據(jù)和產(chǎn)生基本信息，該壓縮數(shù)據(jù)包括通過(guò)編碼該基本信息而生成的壓縮碼，所述基本信息包括用于恢復(fù)解碼目標(biāo)圖像的基數(shù)的索引信息、與該索引信息指示的基數(shù)相乘的系數(shù)、以及用以指示一個(gè)通過(guò)將該索引信息指示的基數(shù)與該系數(shù)相乘而產(chǎn)生的圖形被恢復(fù)的位置的位置信息；和反變換裝置，用以通過(guò)將預(yù)定反變換規(guī)則應(yīng)用于由解碼裝置解碼的所述基本信息而產(chǎn)生解碼目標(biāo)圖像。
這樣的圖像解碼程序可以允許計(jì)算機(jī)用作目錄存儲(chǔ)裝置，解碼裝置，和反變換裝置，從而通過(guò)使用由圖像編碼設(shè)備產(chǎn)生的壓縮數(shù)據(jù)恢復(fù)編碼目標(biāo)圖像。
而且，在本發(fā)明中，預(yù)定二維函數(shù)進(jìn)一步地包括用以使預(yù)定二維圖形移動(dòng)，旋轉(zhuǎn)，在兩個(gè)方向上擴(kuò)展和收縮的參數(shù)。
進(jìn)一步地，在本發(fā)明中，解碼裝置使目錄存儲(chǔ)裝置基于用以產(chǎn)生包括在壓縮數(shù)據(jù)中的每個(gè)基數(shù)的參數(shù)存儲(chǔ)多個(gè)基數(shù)。
根據(jù)如此的發(fā)明，壓縮數(shù)據(jù)包括存儲(chǔ)在圖像編碼設(shè)備的目錄存儲(chǔ)裝置中的每個(gè)基數(shù)的參數(shù)。因此，在不在圖像解碼設(shè)備中預(yù)先存儲(chǔ)與存儲(chǔ)在圖像編碼設(shè)備的目錄存儲(chǔ)裝置中的多個(gè)基數(shù)共同的多個(gè)基數(shù)的情況下，如果預(yù)定二維函數(shù)是已知的，通過(guò)提供參數(shù)給預(yù)定二維函數(shù)，圖像解碼設(shè)備能夠產(chǎn)生多個(gè)基數(shù)，將被存儲(chǔ)在目錄存儲(chǔ)裝置中。
本發(fā)明可以從以下的詳細(xì)說(shuō)明和附圖中更全面地理解，這種描述只是示意性的而不能認(rèn)為是對(duì)本發(fā)明的限制。
而且本發(fā)明的進(jìn)一步適用范圍將從以下的詳細(xì)描述中變得明顯。然而，應(yīng)當(dāng)理解，當(dāng)說(shuō)明本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例時(shí)，這些詳細(xì)說(shuō)明和特定實(shí)例只是示意性地給出，因?yàn)閷?duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)從這些詳細(xì)描述中得出在本發(fā)明的精神和范圍之內(nèi)的各種改變和變更是顯而易見(jiàn)的。
附圖的簡(jiǎn)要說(shuō)明在下面的詳細(xì)說(shuō)明中，將參考附圖，附圖包括

圖1是示出根據(jù)實(shí)施例的視頻編碼設(shè)備的功能配置的方框圖；圖2是示出原子標(biāo)志的編碼值與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的例子的圖表；圖3是示出用于算術(shù)編碼原子標(biāo)志的概率表上的初始值的例子的圖表；圖4是示出用于算術(shù)編碼原子標(biāo)志的概率表上的初始值的另一個(gè)例子的圖表；圖5是示出原子數(shù)的編碼值與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的例子的圖表；圖6是示出用于算術(shù)編碼原子數(shù)的概率表上的初始值的例子的圖表，而且它示出用于算術(shù)編碼對(duì)應(yīng)于原子數(shù)的二進(jìn)制值的BIN號(hào)0的概率表的初始值的例子；圖7A是示出在塊大小為4×4情況下，塊內(nèi)位置信息與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的例子的圖表；圖7B是示出在塊大小為8×8情況下，塊內(nèi)位置信息與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的例子的圖表；圖7C是示出在塊大小為16×16情況下，塊內(nèi)位置信息與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的例子的圖表；圖8是示出索引信息與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的例子的圖表；圖9是示出正符號(hào)或負(fù)符號(hào)與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的例子的圖表；圖10是示出差分量化系數(shù)與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的例子的圖表；圖11是示出根據(jù)實(shí)施例的視頻編碼方法的流程圖；圖12是示出根據(jù)實(shí)施例的視頻編碼方法，并示出在該視頻編碼方法中對(duì)塊內(nèi)的原子信息進(jìn)行編碼處理的流程圖；圖13是示出根據(jù)實(shí)施例的視頻解碼設(shè)備的功能配置的方框圖；圖14是示出根據(jù)實(shí)施例的視頻解碼方法的流程圖；圖15是示出根據(jù)實(shí)施例的視頻編碼程序的配置的示意圖；以及圖16是示出根據(jù)實(shí)施例的視頻解碼程序的配置的示意圖。
具體實(shí)施例方式
將說(shuō)明根據(jù)本發(fā)明實(shí)施例的視頻編碼設(shè)備1。實(shí)際上，視頻編碼設(shè)備1是設(shè)置了CPU(中央處理單元)、內(nèi)存器件以及諸如硬盤(pán)的存儲(chǔ)器器件等的計(jì)算機(jī)。在此，除了諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)的常規(guī)計(jì)算機(jī)外，“計(jì)算機(jī)”還包括諸如移動(dòng)通信終端的個(gè)人信息數(shù)字助理，而且本發(fā)明原理廣泛應(yīng)用于可以處理信息的設(shè)備。
接著，將說(shuō)明視頻編碼設(shè)備1的功能配置。圖1是示出視頻編碼設(shè)備1的功能配置的方框圖。如圖1所示，視頻編碼設(shè)備1包括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元(運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)裝置)2、幀存儲(chǔ)器4、減法單元(減法裝置)6、變換單元(變換裝置、目錄存儲(chǔ)裝置)8、量化單元10、編碼單元(編碼裝置)12、反量化單元14、反變換單元16以及加法單元18。以下將詳細(xì)說(shuō)明每個(gè)部件。
利用存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器4內(nèi)的基準(zhǔn)幀，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元2對(duì)編碼目標(biāo)幀進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，然后，產(chǎn)生編碼目標(biāo)幀的預(yù)測(cè)圖像。
更具體地說(shuō)，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元2將編碼目標(biāo)幀分割為多個(gè)具有預(yù)定大小的塊?？梢允乖擃A(yù)定大小具有16像素×16行的大小。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元2執(zhí)行每個(gè)塊與基準(zhǔn)區(qū)域的塊匹配，該基準(zhǔn)區(qū)域是存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器4內(nèi)的基準(zhǔn)幀中的預(yù)定區(qū)域，而且運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元2檢測(cè)多個(gè)塊中每個(gè)塊對(duì)基準(zhǔn)幀的運(yùn)動(dòng)矢量。根據(jù)該基準(zhǔn)幀，利用該運(yùn)動(dòng)矢量，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元2產(chǎn)生編碼目標(biāo)幀的預(yù)測(cè)圖像。
請(qǐng)注意，根據(jù)基準(zhǔn)幀產(chǎn)生的基準(zhǔn)區(qū)域中的圖像并不局限于僅利用整數(shù)像素構(gòu)造的圖像，而且可以接受其上設(shè)置了內(nèi)插像素的圖像，這些內(nèi)插像素插在各整數(shù)像素之間的一半位置或四分之一位置。通過(guò)以這樣的方式設(shè)置內(nèi)插像素，可以以高精度檢測(cè)運(yùn)動(dòng)矢量。
減法單元6在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元2產(chǎn)生的預(yù)測(cè)圖像與編碼目標(biāo)幀之間進(jìn)行差分運(yùn)算，以產(chǎn)生包括預(yù)測(cè)圖像與編碼目標(biāo)幀之間的殘留的預(yù)測(cè)殘留圖像。
利用MP方法，根據(jù)公式(1)，變換單元8分解預(yù)測(cè)殘留圖像。為了執(zhí)行MP方法，變換單元8存儲(chǔ)所使用的基數(shù)集。該基數(shù)集內(nèi)的每個(gè)基數(shù)均基于預(yù)定的二維函數(shù)。
作為預(yù)定二維函數(shù)，例如，可以采用基于下面的公式(2)所示的生成函數(shù)的二維函數(shù)。
(4x′2-2)e-(x′2+y2)···(2)]]>此外，該預(yù)定二維函數(shù)包括用于各種形變由生成函數(shù)產(chǎn)生的二維圖形的參數(shù)。
作為這些參數(shù)，可以使用運(yùn)動(dòng)參數(shù)，用于移動(dòng)公式(2)產(chǎn)生的二維圖形；旋轉(zhuǎn)參數(shù)，用于旋轉(zhuǎn)它；定標(biāo)參數(shù)，用于獨(dú)立地在X和Y兩個(gè)方向上擴(kuò)展和收縮它；以及曲線參數(shù)，用于彎曲二維圖形。
在此，為了彎曲二維圖形，可以將基于下面的公式(3)的x’代入公式(2)，以將下面的公式(3)中的K和α用作曲線參數(shù)。例如，如果α＝2，則通過(guò)彎曲由公式(2)的生成函數(shù)產(chǎn)生的二維圖形，可以獲得弧形二維圖形。此外，如果將k設(shè)為正數(shù)值或負(fù)數(shù)值，則可以改變弧形二維圖形的方向。
x′＝x+Kyα...(3)根據(jù)上述公式(1)，利用通過(guò)調(diào)整上述參數(shù)獲得的基數(shù)集，變換單元8將預(yù)測(cè)殘留圖像變換為一組原子信息，這組原子信息包括從基數(shù)集內(nèi)選擇的基數(shù)、與該基數(shù)相乘的系數(shù)以及用于規(guī)定在其上恢復(fù)圖形的位置的位置信息，該圖形是通過(guò)將該基數(shù)乘以該系數(shù)形成的。
量化單元10對(duì)包括在原子信息內(nèi)的系數(shù)進(jìn)行量化，使量化系數(shù)包括在原子信息內(nèi)代替該系數(shù)。
利用熵編碼處理過(guò)程，編碼單元12對(duì)運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元2產(chǎn)生的運(yùn)動(dòng)矢量進(jìn)行編碼以產(chǎn)生壓縮碼。
此外，編碼單元12對(duì)原子信息進(jìn)行編碼，以產(chǎn)生壓縮碼，該原子信息內(nèi)的系數(shù)是被量化單元10量化的系數(shù)。編碼單元12產(chǎn)生含有這些壓縮碼的壓縮數(shù)據(jù)。
以下將詳細(xì)說(shuō)明原子信息的編碼處理過(guò)程。在編碼處理過(guò)程中，編碼單元12首先獲得一個(gè)量化系數(shù)，該量化系數(shù)的絕對(duì)值是包括在通過(guò)分解編碼目標(biāo)幀而產(chǎn)生的原子信息的多個(gè)項(xiàng)目中的量化系數(shù)中的最小值，將該量化系數(shù)作為量化系數(shù)的最小絕對(duì)值存儲(chǔ)在編碼目標(biāo)幀中。通過(guò)使它包括在每個(gè)編碼目標(biāo)幀的幀頭部，可以使該最小絕對(duì)值包括在壓縮數(shù)據(jù)中。
接著，編碼單元12將編碼目標(biāo)幀分割為多個(gè)塊，然后，對(duì)每個(gè)塊內(nèi)的原子信息進(jìn)行編碼處理。通過(guò)改變塊的大小，執(zhí)行對(duì)編碼目標(biāo)幀的原子信息編碼處理。作為塊大小，例如，可以采用3種大小4×4、8×8和16×16，在這種情況下，對(duì)原子信息重復(fù)進(jìn)行3次編碼處理。在此，塊大小和改變塊大小的次數(shù)并不局限于該例子。
在編碼目標(biāo)幀被分割成的多個(gè)塊中的每個(gè)塊中，編碼單元12獲得表示存在原子信息的原子標(biāo)志，該原子信息具有位置信息，該位置包括在塊內(nèi)。
此外，在原子信息包括在塊內(nèi)時(shí)，它獲得原子信息的項(xiàng)目數(shù)量(以下將原子信息的項(xiàng)目數(shù)量稱(chēng)為“原子數(shù)”)。
然后，編碼單元12對(duì)原子標(biāo)志和原子數(shù)進(jìn)行算術(shù)編碼，并使它們包括在壓縮碼中。稍后將說(shuō)明該算術(shù)編碼處理過(guò)程。
接著，對(duì)于多個(gè)塊中的每個(gè)塊，編碼單元12以其絕對(duì)值的降序排列包括在該塊內(nèi)的原子信息的各項(xiàng)目。
然后，編碼單元12將位置信息變換為塊內(nèi)位置信息，該塊內(nèi)位置信息被變換為位置信息包括在其內(nèi)的塊內(nèi)的相對(duì)位置信息，然后，以排列順序，對(duì)該塊內(nèi)位置信息和索引信息進(jìn)行算術(shù)編碼，以使它們包括在壓縮碼中。
此外，在將量化系數(shù)變換為差分量化系數(shù)后，編碼單元12對(duì)該量化系數(shù)進(jìn)行算術(shù)編碼，并使它們包括在壓縮碼中，該差分量化系數(shù)是其絕對(duì)值與最小絕對(duì)值之間的差分值。在此，在每個(gè)塊中，在以排列順序?qū)Σ罘至炕禂?shù)進(jìn)行算術(shù)編碼的處理過(guò)程中，在差分量化系數(shù)是“0”時(shí)，停止對(duì)差分量化系數(shù)進(jìn)行編碼。
此外，編碼單元12對(duì)用于表示每個(gè)量化系數(shù)是正或負(fù)的正符號(hào)或負(fù)符號(hào)進(jìn)行算術(shù)編碼，以使它們包括在壓縮碼中。
以下將詳細(xì)說(shuō)明上述編碼單元12對(duì)原子信息進(jìn)行的算術(shù)編碼處理過(guò)程。首先，利用圖2所示的原子標(biāo)志的編碼值與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將用于表示各塊內(nèi)存在原子的原子標(biāo)志分別變換為二進(jìn)制值。
利用其上對(duì)各塊大小列出不同初始值的概率表，算術(shù)編碼已經(jīng)被變換為二進(jìn)制值的原子標(biāo)志。圖3所示的概率表可以用作該概率表。
圖3示出用于算術(shù)編碼原子標(biāo)志的概率表中的初始值的例子，而根據(jù)塊大小，該概率表上的初始值不同。這是因?yàn)閴K大小越小，每個(gè)塊內(nèi)具有原子信息的概率就越小，相反，塊大小越大，每個(gè)塊內(nèi)具有原子信息的概率就越大。由于算術(shù)編碼是利用概率表對(duì)數(shù)值線上的一部分分配一個(gè)代碼，所以?xún)?yōu)選采用圖3所示的根據(jù)塊大小而不同的概率表，以致可以在原子標(biāo)志的編碼過(guò)程中，對(duì)大的部分分配高頻二進(jìn)制值。
根據(jù)過(guò)去的二進(jìn)制值的頻率，更新用于對(duì)原子標(biāo)志進(jìn)行算術(shù)編碼的概率表，以便可以對(duì)數(shù)值線上的大的部分分配高頻二進(jìn)制值。
請(qǐng)注意，圖4所示的概率表也可以用作用于算術(shù)編碼原子標(biāo)志的概率表。在圖4中，“FAN”表示幀中的原子數(shù)，而“FS”表示該幀的像素?cái)?shù)。在使用圖4所示的概率表時(shí)，對(duì)于算術(shù)編碼原子標(biāo)志的過(guò)程，可以獲得與利用圖3所示概率表獲得的有利效果相同的有利效果。
利用圖5所示的原子數(shù)的編碼值與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將每個(gè)塊中的原子數(shù)變換為一系列二進(jìn)制值。
然后，根據(jù)對(duì)每個(gè)BIN號(hào)(BIN號(hào)表示二進(jìn)制值的位號(hào))準(zhǔn)備的概率表，對(duì)包括在與原子數(shù)對(duì)應(yīng)的一系列二進(jìn)制值中的每個(gè)二進(jìn)制值進(jìn)行算術(shù)編碼。
圖6是示出用于算術(shù)編碼原子數(shù)的概率表的例子的圖表，而且它示出BIN號(hào)0的概率表上的初始值的例子。此外，關(guān)于原子數(shù)，由于根據(jù)塊大小，對(duì)于各BIN號(hào)二進(jìn)制值的頻率不同，所以設(shè)置概率表上的初始值，以便可以對(duì)數(shù)值線上的大的部分分配高頻二進(jìn)制值。根據(jù)過(guò)去的各BIN號(hào)的二進(jìn)制值的頻率，更新該概率表。
在以水平軸和垂直軸劃分并被變換為一系列二進(jìn)制值之后，塊內(nèi)位置信息被算術(shù)編碼。圖7A、圖7B和圖7C是分別示出塊內(nèi)位置信息與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的例子的圖表，它們分別示出在塊大小為4×4、8×8和16×16情況下，塊內(nèi)位置信息與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系。
利用上述相應(yīng)于塊大小的對(duì)應(yīng)關(guān)系，將塊內(nèi)位置信息變換為一系列二進(jìn)制值。對(duì)于每個(gè)BIN號(hào)，對(duì)由塊內(nèi)位置信息變換獲得的系列二進(jìn)制值進(jìn)行算術(shù)編碼。作為用于進(jìn)行該算術(shù)編碼過(guò)程的概率表，可以使用其中在數(shù)值線上對(duì)“0”和“1”均分配0.5的部分的概率表。
類(lèi)似地，還根據(jù)圖8所示的索引信息與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的例子表示的規(guī)則，將索引信息變換為二進(jìn)制值列。在圖8中，將索引信息稱(chēng)為“原子索引”。對(duì)于每個(gè)BIN號(hào)，對(duì)由索引信息變換獲得的系列二進(jìn)制值進(jìn)行算術(shù)編碼。作為用于進(jìn)行該算術(shù)編碼過(guò)程的概率表，可以使用其中在數(shù)值線上對(duì)“0”和“1”均分配0.5的部分的概率表。根據(jù)過(guò)去的幀中的每個(gè)BIN號(hào)的二進(jìn)制值的頻率，更新該概率表。
根據(jù)圖9所示的正符號(hào)和負(fù)符號(hào)與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的例子表示的規(guī)則，將量化系數(shù)的正符號(hào)或負(fù)符號(hào)變換為二進(jìn)制值。通過(guò)將其中在數(shù)值線上對(duì)“0”和“1”均分配0.5的部分的概率表用作概率表，對(duì)由正符號(hào)或負(fù)符號(hào)變換獲得的二進(jìn)制值進(jìn)行算術(shù)編碼。
根據(jù)圖10所示的差分量化系數(shù)與二進(jìn)制值之間的對(duì)應(yīng)關(guān)系的例子表示的規(guī)則，將差分量化系數(shù)變換為系列二進(jìn)制值。對(duì)于每個(gè)BIN號(hào)，對(duì)由差分量化系數(shù)變換獲得的二進(jìn)制值列進(jìn)行算術(shù)編碼。作為用于進(jìn)行該算術(shù)編碼過(guò)程的概率表，可以使用其中在數(shù)值線上對(duì)“0”和“1”均分配0.5的部分的概率表。根據(jù)過(guò)去的幀中的每個(gè)BIN號(hào)的二進(jìn)制值的頻率，更新該概率表。
回去參考圖1，在改變塊大小時(shí)，編碼單元12對(duì)原子信息執(zhí)行上述編碼處理過(guò)程，從而產(chǎn)生多個(gè)壓縮碼。編碼單元12采用多個(gè)壓縮碼中其位速率是最低位速率的壓縮碼，以使它包括在該壓縮數(shù)據(jù)中，編碼單元12將用于產(chǎn)生該壓縮碼的塊大小包括在幀頭部中。
在減小對(duì)編碼目標(biāo)幀進(jìn)行分割獲得的塊大小時(shí)，可以減少塊內(nèi)位置信息的代碼數(shù)量，然而，卻增加了原子標(biāo)志和原子數(shù)的代碼的數(shù)量。相反，在塊大小增大時(shí)，可以減少原子標(biāo)志和原子數(shù)的代碼的數(shù)量，但是，卻增加了塊內(nèi)位置信息的代碼的數(shù)量。根據(jù)上述編碼處理過(guò)程，由于利用每個(gè)編碼目標(biāo)幀的最佳塊大小獲得的壓縮碼包括在壓縮數(shù)據(jù)中，所以可以降低壓縮數(shù)據(jù)的位速率。
反量化單元14、反變換單元16以及加法單元18是進(jìn)行處理以將基準(zhǔn)幀存儲(chǔ)到幀存儲(chǔ)器4內(nèi)的部分。反量化單元14對(duì)包括在原子信息內(nèi)的量化系數(shù)進(jìn)行反量化。反變換單元16執(zhí)行變換單元8對(duì)原子信息執(zhí)行的變換處理的反變換處理，從而恢復(fù)預(yù)測(cè)殘留圖像。加法單元18將基準(zhǔn)幀的預(yù)測(cè)圖像與反變換單元16恢復(fù)的預(yù)測(cè)殘留圖像相加，然后，產(chǎn)生基準(zhǔn)幀。如上所述，將該基準(zhǔn)幀存儲(chǔ)到幀存儲(chǔ)器4中，而且該基準(zhǔn)幀用于進(jìn)行由運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元2產(chǎn)生編碼目標(biāo)幀的預(yù)測(cè)圖像的處理過(guò)程。
以下將說(shuō)明視頻編碼設(shè)備1的運(yùn)行過(guò)程，此外，還說(shuō)明根據(jù)實(shí)施例的視頻編碼方法。圖11是這種視頻編碼方法的流程圖。
如圖11所示，在視頻編碼設(shè)備1中，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元2進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)(步驟S01)。在運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)過(guò)程中，將編碼目標(biāo)幀分割為多個(gè)預(yù)定大小的塊。然后，對(duì)于每個(gè)塊，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元2獲得對(duì)基準(zhǔn)幀的運(yùn)動(dòng)矢量，然后，產(chǎn)生編碼目標(biāo)幀的預(yù)測(cè)圖像。在此，可以將先前被編碼的幀用作基準(zhǔn)幀。也就是說(shuō)，由加法單元18將反量化單元14對(duì)先前編碼幀進(jìn)行反量化和反變換單元16對(duì)其進(jìn)行反變換產(chǎn)生的預(yù)測(cè)殘留圖像與該幀的預(yù)測(cè)圖像相加產(chǎn)生的、被存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器4內(nèi)的圖像用作基準(zhǔn)幀。
接著，利用減法單元6對(duì)編碼目標(biāo)幀與預(yù)測(cè)圖像進(jìn)行差分運(yùn)算，然后，產(chǎn)生預(yù)測(cè)殘留圖像(步驟S02)。
通過(guò)利用變換單元8，根據(jù)上述MP方法進(jìn)行處理，將預(yù)測(cè)殘留圖像變換為原子信息(步驟S03)。
接著，量化單元10對(duì)包括在原子信息內(nèi)的系數(shù)進(jìn)行量化，以變換為量化系數(shù)(步驟S04)。然后，編碼單元12對(duì)上述運(yùn)動(dòng)矢量和原子信息進(jìn)行編碼(步驟S05)。
在步驟S05，編碼單元12從包括在編碼目標(biāo)幀的原子信息內(nèi)的系數(shù)中提取其絕對(duì)值是最小絕對(duì)值的系數(shù)。該最小絕對(duì)值包括在幀頭部中。接著，編碼單元12將編碼目標(biāo)幀分割為多個(gè)塊。
編碼單元12對(duì)每個(gè)塊的原子信息進(jìn)行圖12示出的流程圖所示的編碼處理。首先，對(duì)于多個(gè)塊中的每個(gè)塊，編碼單元12獲得表示存在原子信息的原子標(biāo)志，在該原子信息中，位置包括在塊中，然后，如上所述，編碼單元12對(duì)該原子標(biāo)志進(jìn)行算術(shù)編碼(步驟S10)。
接著，編碼單元12判定原子信息是否包括在該塊內(nèi)，即原子標(biāo)志是否為1(步驟S11)。在原子標(biāo)志不是1時(shí)，則在該塊內(nèi)不存在原子信息，因此，結(jié)束關(guān)于該塊的原子信息編碼處理。相反，在原子標(biāo)志是1時(shí)，即，在原子信息包括在該塊內(nèi)時(shí)，如上所述，編碼單元12對(duì)包括在該塊內(nèi)的原子信息數(shù)進(jìn)行算術(shù)編碼(步驟S12)。
然后，編碼單元12以各系數(shù)的絕對(duì)值的降序排列包括在該塊內(nèi)的原子信息。接著，編碼單元12將包括在原子信息內(nèi)的位置信息變換為塊內(nèi)位置信息，該塊內(nèi)位置信息是該塊內(nèi)的相對(duì)位置信息，然后，編碼單元12對(duì)塊內(nèi)位置信息進(jìn)行算術(shù)編碼(步驟S13)。
接著，編碼單元12對(duì)包括在原子信息內(nèi)的索引信息進(jìn)行算術(shù)編碼(步驟S14)。
然后，編碼單元12對(duì)包括在原子信息內(nèi)的量化系數(shù)的正符號(hào)或負(fù)符號(hào)進(jìn)行算術(shù)編碼，將量化系數(shù)變換為差分量化系數(shù)，該差分量化系數(shù)是其絕對(duì)值與上述最小絕對(duì)值的差分值，然后，編碼單元12對(duì)該差分量化系數(shù)進(jìn)行算術(shù)編碼(步驟S15)。
接著，編碼單元12判定編碼該塊內(nèi)的所有原子信息的過(guò)程是否已經(jīng)結(jié)束(步驟S16)，而且在已經(jīng)結(jié)束時(shí)，它結(jié)束對(duì)該塊的原子信息的編碼處理過(guò)程，相反，在未結(jié)束時(shí)，它就重復(fù)步驟S12至S16的處理。
在改變分割編碼目標(biāo)幀獲得的塊的大小時(shí)，進(jìn)行上述處理過(guò)程，不僅在被編碼的壓縮碼中只采用低位速率的壓縮碼，而且使被采用的塊的大小包括在幀頭部中。
接著，將說(shuō)明根據(jù)實(shí)施例的視頻解碼設(shè)備20。實(shí)際上，視頻解碼設(shè)備20是設(shè)置了CPU(中央處理單元)、內(nèi)存器件以及諸如硬盤(pán)的存儲(chǔ)器器件的計(jì)算機(jī)。在此，除了諸如個(gè)人計(jì)算機(jī)的常規(guī)計(jì)算機(jī)外，“計(jì)算機(jī)”還包括諸如移動(dòng)終端的個(gè)人信息數(shù)字助理，而且本發(fā)明原理廣泛應(yīng)用于可以處理信息的設(shè)備。
接著，將說(shuō)明視頻解碼設(shè)備20的功能配置。圖13是示出視頻解碼設(shè)備20的功能配置的方框圖。在功能方面，視頻解碼設(shè)備20包括解碼單元(解碼裝置)22、反量化單元24、反變換單元(反變換裝置)26、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元(運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)裝置)28、幀存儲(chǔ)器30、以及加法單元32。
解碼單元22對(duì)視頻編碼設(shè)備1產(chǎn)生的壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。解碼單元22事先知道視頻編碼設(shè)備1內(nèi)的編碼單元12使用的概率表的初始值和更新規(guī)則，而且可以對(duì)編碼單元12編碼的壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
此外，解碼單元22將包括在幀頭部?jī)?nèi)的最小絕對(duì)值與通過(guò)解碼該壓縮數(shù)據(jù)獲得的差分量化系數(shù)相加，以及將正符號(hào)或負(fù)符號(hào)添加到該結(jié)果值，從而恢復(fù)量化系數(shù)。
此外，參考包括在幀頭部?jī)?nèi)的塊大小，解碼單元22將塊內(nèi)位置信息變換為解碼目標(biāo)幀中的位置信息。通過(guò)進(jìn)行上述處理，解碼單元22恢復(fù)運(yùn)動(dòng)矢量和原子信息。將包括在該原子信息內(nèi)的量化系數(shù)變換為由反量化單元24反量化得到的系數(shù)。
對(duì)反變換單元26提供與視頻編碼設(shè)備1使用的上述MP方法使用的基數(shù)集相同的基數(shù)集，然后，參考該基數(shù)集，反變換單元26產(chǎn)生解碼目標(biāo)幀的預(yù)測(cè)殘留圖像。也就是說(shuō)，利用包括在原子信息內(nèi)的位置信息、系數(shù)以及基數(shù)的索引信息，反變換單元26執(zhí)行反變換處理。在位置信息規(guī)定的位置，反變換單元26恢復(fù)通過(guò)將利用索引信息規(guī)定的基數(shù)產(chǎn)生的二維圖形乘以包括在原子信息內(nèi)的系數(shù)獲得的二維圖形。利用該反變換處理過(guò)程，產(chǎn)生預(yù)測(cè)殘留圖像。
參考存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器30內(nèi)的基準(zhǔn)幀，利用解碼單元22解碼的運(yùn)動(dòng)矢量，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元28產(chǎn)生解碼目標(biāo)幀的預(yù)測(cè)圖像。
幀存儲(chǔ)器30是用于將先前被解碼的幀作為基準(zhǔn)幀存儲(chǔ)的臨時(shí)存儲(chǔ)器，如上所述，由運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元28參考的基準(zhǔn)幀被存儲(chǔ)。
通過(guò)將反變換單元26產(chǎn)生的預(yù)測(cè)殘留圖像加到運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元28產(chǎn)生的預(yù)測(cè)圖像，加法單元32產(chǎn)生解碼目標(biāo)幀。
以下將說(shuō)明視頻解碼設(shè)備20的運(yùn)行過(guò)程，此外，還將說(shuō)明根據(jù)實(shí)施例的視頻解碼方法。圖14是示出該視頻解碼方法的流程圖。
在視頻解碼設(shè)備20中，如上所述，利用解碼單元22對(duì)視頻編碼設(shè)備1產(chǎn)生的壓縮數(shù)據(jù)進(jìn)行解碼，這樣形成已經(jīng)恢復(fù)了位置信息和量化系數(shù)的原子信息(步驟S21)。
利用解碼單元22解碼的原子信息包括該階段的量化系數(shù)，然后，將該量化系數(shù)變換為被反量化單元24反量化的系數(shù)(步驟S22)。
然后，反變換單元26參考與由視頻編碼設(shè)備1在上述MP方法中使用的基數(shù)集相同的基數(shù)集，并根據(jù)原子信息產(chǎn)生解碼目標(biāo)幀的預(yù)測(cè)殘留圖像(步驟S23)。
接著，利用解碼單元22解碼的運(yùn)動(dòng)矢量和存儲(chǔ)在幀存儲(chǔ)器30內(nèi)的基準(zhǔn)幀，運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元28進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)，從而產(chǎn)生解碼目標(biāo)幀的預(yù)測(cè)圖像(步驟S24)。
然后，加法單元32將預(yù)測(cè)殘留圖像與預(yù)測(cè)圖像相加，以產(chǎn)生解碼目標(biāo)幀(步驟S25)。
接著，將說(shuō)明用于使計(jì)算機(jī)用作視頻編碼設(shè)備1的視頻編碼程序100以及用于使計(jì)算機(jī)用作視頻解碼設(shè)備20的視頻解碼程序120。圖15和16是分別示出視頻編碼程序100和視頻解碼程序120的配置的示意圖。
如圖15所示，對(duì)視頻編碼程序100設(shè)置用于控制處理過(guò)程的主模塊101、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)模塊102、減法模塊104、變換模塊106、量化模塊108、編碼模塊110、反量化模塊112、反變換模塊114以及加法模塊116。運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)模塊102、減法模塊104、變換模塊106、量化模塊108、編碼模塊110、反量化模塊112、反變換模塊114以及加法模塊116使計(jì)算機(jī)執(zhí)行的功能與上述運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元2、減法單元6、變換單元8、量化單元10、編碼單元12、反量化單元14、反變換單元16以及加法單元18各自的功能相同。
此外，如圖16所示，對(duì)視頻解碼程序120設(shè)置用于控制處理過(guò)程的主模塊121、解碼模塊122、反量化模塊124、反變換模塊126、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)模塊128以及加法模塊130。解碼模塊122、反量化模塊124、反變換模塊126、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)模塊128以及加法模塊130使計(jì)算機(jī)執(zhí)行的功能與上述解碼單元22、反量化單元24、反變換單元26、運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)單元28以及加法單元32各自的功能相同。
以下，將說(shuō)明根據(jù)實(shí)施例的視頻編碼設(shè)備1和視頻解碼設(shè)備20的作用和有益效果。在視頻編碼設(shè)備1中，變換單元8通過(guò)使用由公式(1)和(2)定義的二維函數(shù)設(shè)定的基數(shù)來(lái)分解預(yù)測(cè)殘留圖像?；诙S函數(shù)的基數(shù)包括用以產(chǎn)生通過(guò)彎曲由公式(1)的生成函數(shù)產(chǎn)生的二維圖形所得的二維圖形的基數(shù)。因此，變換單元8可以基于使用這樣的多個(gè)基數(shù)以少量的重復(fù)操作分解預(yù)測(cè)殘留圖像。結(jié)果，預(yù)測(cè)殘留圖像能被分解成少量的基本信息，因此產(chǎn)生低比特率的壓縮數(shù)據(jù)成為可能。
進(jìn)一步地，二維函數(shù)包括用以使通過(guò)公式(1)和(2)產(chǎn)生的圖形移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)以及在兩個(gè)方向上擴(kuò)展和收縮的參數(shù)。通過(guò)使用由這樣的二維函數(shù)設(shè)定的基數(shù)，用以通過(guò)MP方法分解預(yù)測(cè)殘留圖像的重復(fù)操作的數(shù)量能進(jìn)一步降低。結(jié)果，壓縮數(shù)據(jù)的比特率進(jìn)一步降低成為可能。
進(jìn)一步地，通過(guò)允許視頻解碼設(shè)備20存儲(chǔ)與以上所述基數(shù)集共同的基數(shù)集，在視頻解碼設(shè)備20中根據(jù)由視頻解碼設(shè)備1產(chǎn)生的壓縮數(shù)據(jù)恢復(fù)視頻成為可能。在此，當(dāng)視頻解碼設(shè)備20預(yù)先存儲(chǔ)了由視頻編碼設(shè)備1使用的基數(shù)集時(shí)，當(dāng)視頻編碼設(shè)備1將由分解預(yù)測(cè)殘留圖像而產(chǎn)生的索引信息包括在壓縮數(shù)據(jù)中時(shí)，視頻解碼設(shè)備20能夠明確用以恢復(fù)預(yù)測(cè)殘留圖像的基數(shù)。
要注意的是視頻編碼設(shè)備1也能將用以產(chǎn)生包括在基數(shù)集中的多個(gè)基數(shù)中每一個(gè)的參數(shù)納入壓縮數(shù)據(jù)中。如此，即便當(dāng)視頻解碼設(shè)備20沒(méi)有預(yù)先存儲(chǔ)由視頻編碼設(shè)備1使用的基數(shù)集，視頻解碼設(shè)備20也能通過(guò)被給出有關(guān)被視頻編碼設(shè)備1使用的二維函數(shù)的知識(shí)，由包括在壓縮數(shù)據(jù)中的參數(shù)來(lái)產(chǎn)生與由視頻編碼設(shè)備1使用的基數(shù)集一樣的基數(shù)集。
到此為止，本發(fā)明的實(shí)施例已被說(shuō)明。然而，本發(fā)明并不僅限于這些實(shí)施例，可以設(shè)定實(shí)施例的各種改變。例如，由變換單元8使用的預(yù)定二維函數(shù)并不限于由實(shí)施例中的公式(1)和(2)所定義的函數(shù)。例如，作為這樣的預(yù)定二維函數(shù)的生成函數(shù)，可以使用如下的公式(4)來(lái)代替公式(2)的生成函數(shù)。
x′2sin(x′5/3+y1/2) ...(4)進(jìn)一步地，為了彎曲由公式(4)產(chǎn)生的預(yù)定二維圖形，例如，可以使用如下的公式(5)，并且公式(5)中的J，K，β和γ能夠作為彎曲參數(shù)。
x′＝j(luò)xβ+Kyγ...(5)本發(fā)明的原則通過(guò)使用視頻的編碼和解碼作為例子來(lái)在以上所描述的實(shí)施例中進(jìn)行說(shuō)明。然而，本發(fā)明的原則并不僅限于視頻的編碼和解碼，也可應(yīng)用于編碼目標(biāo)圖像是靜態(tài)圖像的編碼和解碼。
本發(fā)明的原則在優(yōu)選的實(shí)施例中被示意性地描述，但是對(duì)本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)在不背離該原則的情況下在配置和細(xì)節(jié)上改動(dòng)本發(fā)明是顯而易見(jiàn)的。因此，我們要求在權(quán)利要求的精神和范圍內(nèi)的所有改動(dòng)的權(quán)利。
權(quán)利要求
1.一種圖像編碼設(shè)備，包括目錄存儲(chǔ)裝置，用以存儲(chǔ)基于用以產(chǎn)生預(yù)定二維圖形的預(yù)定二維函數(shù)的多個(gè)基數(shù)，預(yù)定二維函數(shù)包括用以彎曲預(yù)定二維圖形的參數(shù)；變換裝置，用以通過(guò)使用所述多個(gè)基數(shù)基于預(yù)定變換規(guī)則來(lái)分解編碼目標(biāo)圖像，并且將編碼目標(biāo)圖像變換成基本信息，該基本信息包括用來(lái)分解編碼目標(biāo)圖像的基數(shù)的索引信息、與該索引信息指示的基數(shù)相乘的系數(shù)、以及用以指示一個(gè)通過(guò)將該索引信息指示的基數(shù)與該系數(shù)相乘而產(chǎn)生的圖形被恢復(fù)的位置的位置信息；和編碼裝置，用來(lái)產(chǎn)生包括通過(guò)基于預(yù)定壓縮編碼規(guī)則編碼所述基本信息而產(chǎn)生的壓縮碼的壓縮數(shù)據(jù)。
2.一種圖像編碼方法，包括變換步驟，其中變換裝置通過(guò)使用存儲(chǔ)在目錄存儲(chǔ)裝置中的多個(gè)基數(shù)基于預(yù)定變換規(guī)則來(lái)分解編碼目標(biāo)圖像，并且將編碼目標(biāo)圖像變換成基本信息，該基本信息包括用以分解編碼目標(biāo)圖像的基數(shù)的索引信息、與該索引信息指示的基數(shù)相乘的系數(shù)、以及用以指示一個(gè)通過(guò)將該索引信息指示的基數(shù)與該系數(shù)相乘而產(chǎn)生的圖形被恢復(fù)的位置的位置信息，其中所述多個(gè)基數(shù)基于用以產(chǎn)生預(yù)定二維圖形的預(yù)定二維函數(shù)，并且預(yù)定二維函數(shù)包括用以彎曲預(yù)定二維圖形的參數(shù)；和編碼步驟，其中編碼裝置產(chǎn)生包括通過(guò)基于預(yù)定壓縮編碼規(guī)則編碼所述基本信息而產(chǎn)生的壓縮碼的壓縮數(shù)據(jù)。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的圖像編碼方法，其中預(yù)定二維函數(shù)進(jìn)一步包括用以使預(yù)定二維圖形移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)以及在兩個(gè)方向上擴(kuò)展和收縮的參數(shù)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2的圖像編碼方法，其中編碼裝置將存儲(chǔ)在目錄存儲(chǔ)裝置中的多個(gè)基數(shù)中每一個(gè)的參數(shù)包括在壓縮數(shù)據(jù)中。
5.一種圖像編碼程序，允許計(jì)算機(jī)用作目錄存儲(chǔ)裝置，用以存儲(chǔ)基于用以產(chǎn)生預(yù)定二維圖形的預(yù)定二維函數(shù)的多個(gè)基數(shù)，預(yù)定二維函數(shù)包括用以彎曲預(yù)定二維圖形的參數(shù)；變換裝置，用以通過(guò)使用所述多個(gè)基數(shù)基于預(yù)定變換規(guī)則來(lái)分解編碼目標(biāo)圖像，并且將編碼目標(biāo)圖像變換成基本信息，該基本信息包括用來(lái)分解編碼目標(biāo)圖像的基數(shù)的索引信息、與該索引信息指示的基數(shù)相乘的系數(shù)、以及用以指示一個(gè)通過(guò)將該索引信息指示的基數(shù)與該系數(shù)相乘而產(chǎn)生的圖形被恢復(fù)的位置的位置信息；和編碼裝置，用來(lái)產(chǎn)生包括通過(guò)基于預(yù)定壓縮編碼規(guī)則編碼所述基本信息而產(chǎn)生的壓縮碼的壓縮數(shù)據(jù)。
6.一種圖像解碼設(shè)備，包括目錄存儲(chǔ)裝置，用以存儲(chǔ)基于用于產(chǎn)生預(yù)定二維圖形的預(yù)定二維函數(shù)的多個(gè)基數(shù)，預(yù)定二維函數(shù)包括用以彎曲預(yù)定二維圖形的參數(shù)；解碼裝置，用以解碼壓縮數(shù)據(jù)和產(chǎn)生基本信息，該壓縮數(shù)據(jù)包括通過(guò)編碼該基本信息而生成的壓縮碼，所述基本信息包括用于恢復(fù)解碼目標(biāo)圖像的基數(shù)的索引信息、與該索引信息指示的基數(shù)相乘的系數(shù)、以及用以指示一個(gè)通過(guò)將該索引信息指示的基數(shù)與該系數(shù)相乘而產(chǎn)生的圖形被恢復(fù)的位置的位置信息；和反變換裝置，用以通過(guò)將預(yù)定反變換規(guī)則應(yīng)用于由解碼裝置解碼的所述基本信息而產(chǎn)生解碼目標(biāo)圖像。
7.一種圖像解碼方法，包括解碼步驟，其中解碼裝置解碼壓縮數(shù)據(jù)，該壓縮數(shù)據(jù)包括通過(guò)編碼基本信息而生成的壓縮碼，該基本信息包括在存儲(chǔ)于目錄存儲(chǔ)裝置的多個(gè)基數(shù)的多條索引信息中用于基于預(yù)定反變換規(guī)則恢復(fù)解碼目標(biāo)圖像的一個(gè)基數(shù)的索引信息、與該索引信息指示的基數(shù)相乘的系數(shù)、以及用以指示一個(gè)通過(guò)將該索引信息指示的基數(shù)與該系數(shù)相乘而產(chǎn)生的圖形被恢復(fù)的位置的位置信息，其中所述多個(gè)基數(shù)是基于產(chǎn)生預(yù)定二維圖形并且包括用以彎曲該二維圖形的參數(shù)的預(yù)定二維函數(shù)；和反變換步驟，其中反變換裝置通過(guò)將預(yù)定反變換規(guī)則應(yīng)用于由解碼裝置解碼的所述基本信息而產(chǎn)生用于解碼的圖像。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的圖像解碼方法，其中預(yù)定二維函數(shù)進(jìn)一步包括用以使預(yù)定二維圖形移動(dòng)、旋轉(zhuǎn)以及在兩個(gè)方向上擴(kuò)展和收縮的參數(shù)。
9.根據(jù)權(quán)利要求7的圖像解碼方法，其中解碼裝置使目錄存儲(chǔ)裝置基于用以產(chǎn)生包括在壓縮數(shù)據(jù)中的多個(gè)基數(shù)中每一個(gè)的參數(shù)而存儲(chǔ)多個(gè)基數(shù)。
10.一種圖像解碼程序，允許計(jì)算機(jī)用作目錄存儲(chǔ)裝置，用以存儲(chǔ)基于用于產(chǎn)生預(yù)定二維圖形的預(yù)定二維函數(shù)的多個(gè)基數(shù)，預(yù)定二維函數(shù)包括用以彎曲預(yù)定二維圖形的參數(shù)；解碼裝置，用以解碼壓縮數(shù)據(jù)和產(chǎn)生基本信息，該壓縮數(shù)據(jù)包括通過(guò)編碼該基本信息而生成的壓縮碼，所述基本信息包括用于恢復(fù)解碼目標(biāo)圖像的基數(shù)的索引信息、與該索引信息指示的基數(shù)相乘的系數(shù)、以及用以指示一個(gè)通過(guò)將該索引信息指示的基數(shù)與該系數(shù)相乘而產(chǎn)生的圖形被恢復(fù)的位置的位置信息；和反變換裝置，用以通過(guò)將預(yù)定反變換規(guī)則應(yīng)用于由解碼裝置解碼的所述基本信息而產(chǎn)生解碼目標(biāo)圖像。
全文摘要
在視頻編碼設(shè)備1中，變換單元8通過(guò)匹配追蹤(MP)方法使用基于一個(gè)二維函數(shù)的基數(shù)集，來(lái)分解一個(gè)編碼目標(biāo)圖像，該二維函數(shù)是通過(guò)將用于彎曲預(yù)定二維圖形的參數(shù)賦予一個(gè)用于產(chǎn)生這樣的二維圖形的生成函數(shù)而生成的。根據(jù)這樣的配置，基于MP方法而通過(guò)少量的重復(fù)操作來(lái)分解一個(gè)編碼目標(biāo)圖像成為可能。結(jié)果，編碼目標(biāo)圖像能夠被分解成少量的基本信息，因此產(chǎn)生低比特率的壓縮數(shù)據(jù)成為可能。
文檔編號(hào)G06T9/00GK1535028SQ20041003524
公開(kāi)日2004年10月6日 申請(qǐng)日期2004年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2003年2月28日
發(fā)明者杉本和夫, 弗爾維奧·莫斯切蒂, 小林充, 加藤禎篤, , 奧 莫斯切蒂 申請(qǐng)人:株式會(huì)社Ntt都科摩