專利名稱：圖像降采樣快速解碼顯示方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像編碼領(lǐng)域，更具體地說，本發(fā)明涉及一種圖像降采樣 快速解碼顯示的方法和裝置。
背景技術(shù)：
目前，數(shù)字消費(fèi)電子產(chǎn)品的需求量增長驚人，其中成像和視頻類產(chǎn)品
比重很大。具有400萬到1000萬像素的高分辨率數(shù)碼相機(jī)、數(shù)碼像框， 以及內(nèi)置數(shù)碼相機(jī)的可拍照手機(jī)已經(jīng)變得十分普及，并且諸如具有大容量 存儲應(yīng)用程序的個人視頻錄像機(jī)(PVR)、家庭音視頻中心、以及便攜式多 媒體播放終端(如mp4)等設(shè)備都能夠執(zhí)行照相薄功能。
這些設(shè)備具有大存儲容量但是處理器(CPU)功率較低、信息輸出能力 (屏幕尺寸等)有限的特征，進(jìn)行圖像播放時(shí)并不能輸出碼流包含的全部 信息，因此必須根據(jù)屏幕顯示大小降低圖像的分辨率。例如，800萬像素 數(shù)碼相機(jī)生成的高清晰度原始圖像具有3400x2300像素，而電腦顯示器 通常具有1024 x 768像素的分辨率， 一般沖洗5寸照片設(shè)定1200 x 840像 素、沖洗10寸設(shè)定2400 x 1920像素就完全能滿足了。而現(xiàn)今圖像內(nèi)容正 在向高分辨率的方向發(fā)展，這造成解碼圖像碼流所需的計(jì)算量與存儲空間 很大，因此，圖像降采樣越來越必要。
目前，傳統(tǒng)的圖像降采樣方法，是在空間域進(jìn)行降采樣操作，首先對 編碼圖像碼流進(jìn)行全部解碼，然后利用低通濾波器技術(shù)對解碼后的碼流執(zhí) 行降采樣操作，最后再對碼流重新進(jìn)行編碼。這是一種非常直接的方法， 由于它增加了低通濾波器的設(shè)計(jì)，勢必會增加整體的運(yùn)算量，進(jìn)而增加處 理器資源的使用。離散余弦變換(Discrete Cosine Transform,即DCT變換) 是一種與傅立葉變換緊密相關(guān)的數(shù)學(xué)運(yùn)算，IDCT是逆離散余弦變換。DCT 域降采樣技術(shù)通過在DCT域?qū)崿F(xiàn)圖像的降采樣，而不需要像傳統(tǒng)圖像降 采樣方法那樣先對圖像進(jìn)行全部解碼，再進(jìn)行降采樣，最后又重新進(jìn)行編 碼，大大降低了計(jì)算復(fù)雜性，提高了圖像降采樣解碼的速度，且能較好地保持圖像質(zhì)量，因而受到重視。
如上所述，在傳統(tǒng)的圖像降采樣方法中，利用低CPU功率在短時(shí)間 生成、顯示和瀏覽大容量高清晰度的圖像是困難的、速度過慢的。因此， 提供圖像降采樣的快速解碼顯示方法，以達(dá)到快速調(diào)整圖像的分辨率，從
而提高圖像解碼生成和瀏覽速度是業(yè)內(nèi)人士關(guān)注的熱點(diǎn)之一，而通過DCT 域降采樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖像降采樣的快速解碼也將是未來發(fā)展的重要方向之

發(fā)明內(nèi)容
針對上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺陷或者不足，本發(fā)明提出 一種圖像降采樣 快速解碼顯示的方法，該方法通過DCT域降采樣技術(shù)實(shí)現(xiàn)圖像的快速解 碼，能根據(jù)用戶要求快速生成任意大小降采樣率的低分辨率圖像。 為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用如下的技術(shù)解決方案 一種圖像降采樣快速解碼顯示方法，包括以下步驟
(1) 輸入編碼原始圖像，用戶設(shè)定輸出圖像的分辨率；
(2) 根據(jù)原始圖像的分辨率和用戶設(shè)定的輸出圖像的分辨率，確定水 平方向的降采樣比例和垂直方向的降采樣比例；
設(shè)原始圖像的分辨率為MxN,用戶設(shè)定的輸出圖像的分辨率為mxn, 那么所述的水平降采樣率為M/m，垂直降采樣率為N/n,其中M， N, m, n均為正整數(shù)。
(3) 對輸入的編碼圖像碼流執(zhí)行變長碼解碼和反量化操作； 設(shè)DCT塊大小為MxN，水平方向降采樣比例為Xc:Ye，垂直方向降
采樣比例為Xr:Yr,其中M、 N、 Xc、 Yc、 Xr和Yr均為正整數(shù)；
若滿足M/(Xe:Ye)、 N/(Xr:Y0為整數(shù)，則在起始點(diǎn)為原點(diǎn)，x軸正方向 向右，y軸正方向向下的直角坐標(biāo)系中，左上角解碼線即是過直角坐標(biāo)系 中的點(diǎn)(M/X-1，N/Y-1)且平行于DCT塊副對角線的直線，變長碼解碼至少 解碼到DCT塊的左上角解碼線與x軸和y軸圍成的區(qū)域；
若不滿足M/(Xe:Ye)、N/(X"Y》為整數(shù)，變長碼解碼則進(jìn)行全解碼操作。
(4) 根據(jù)步驟(l)中得到的水平和垂直方向的降采樣比例，對反量化后 得到的DCT塊執(zhí)行DCT域降采樣操作。
對于一幅大小為mxn的原始圖像，設(shè)DCT塊大小為MxN，水平方向降采樣比例為Xc:Ye,垂直方向降采樣比例為Xr:Yr，其中M、 N、 Xc、 Yc、
&和Yr均為正整凄史。
為了盡可能提高圖像降采樣的解碼速度，在DCT域降采樣操作中進(jìn)
若滿足M/(Xc:Ye)、 N/(Xr:Y0為整數(shù)，則采用直接截取法對DCT塊進(jìn) 行DCT域降采樣操作。
所述的直接截取法為直接截取反量化后的每個DCT系數(shù)塊的左上角 M/(Xc:Yc)xN/(Xr:Yr)區(qū)域，然后對該區(qū)域進(jìn)行DCT反變換。
若不滿足M/(Xe:Ye)、 N/(X"Y》為整數(shù)，則采用映射法或者塊拆分方法 對DCT塊進(jìn)行DCT域降采樣操作。
所述的采用映射法對DCT塊進(jìn)行DCT域降釆樣操作，即是通過矩陣 變換從原始圖像中依次抽取出大小為(Mx(X^Yc))x(Nx(Xr:Y》)的區(qū)域，然 后對該區(qū)域進(jìn)行DCT變換，再截取其中大小為MxN的低頻部分即為降采 樣后輸出圖像的DCT塊區(qū)域，然后對該區(qū)域進(jìn)行DCT反變換。
所述的采用塊拆分方法對DCT塊進(jìn)行DCT域降采樣#:作，首先對原 始圖像中XcXXr個DCT塊的每一個DCT塊進(jìn)行MxN的DCT反變換，得 到像素域中大小為(MxXc)x(NxXr)的像素塊，對該像素塊進(jìn)行 (MxXc)x(NxXr)的DCT變換，然后截取其中大小為(MxYc)x(NxYr)的低頻 DCT系數(shù)區(qū)域，再對該低頻系數(shù)區(qū)域進(jìn)行DCT反變換。
當(dāng)水平降采樣比例大于M且是M的整數(shù)倍和垂直降采樣比例大于N 且是N的整數(shù)倍時(shí)，可以首先直接截取反量化后每個DCT塊左上角的直 流分量(DC),然后對截取后的DC重新組合為新的大小為MxN的DCT塊， 再對該塊采用直接截取法執(zhí)行DCT域降采樣操作；為了防止頻率混疊， 采用上述方法時(shí)，在圖像輸出之前可以加入一個濾波器。
當(dāng)水平降采樣比例大于M但不滿足是M的整數(shù)倍和垂直降采樣比例 大于N但不滿足是N的整數(shù)倍時(shí)，可以首先直接截取反量化后每個DCT 塊左上角的直流分量(DC)，然后對截取后的DC重新組合為新的大小為 MxN的DCT塊，再對該塊采用映射法或者塊拆分法執(zhí)行DCT域降采樣 操作。
另外，DCT域降采樣操作也可以采用其他DCT域降采樣方法，例如 許多文獻(xiàn)中提到的DCT域巻積方法，當(dāng)水平和垂直降采樣率均為m/n時(shí)，該方法首先對從碼流中得到的DCT塊進(jìn)行n:l的升采樣，然后再進(jìn)行m:l 的降采樣技術(shù)，從而完成n/m任意比例的圖像降釆樣。但是，該方法運(yùn)算 量很大，對存儲空間要求也高。
(5) 對降采樣后的DCT塊執(zhí)行DCT反變換操作，重建待輸出的低分辨 率圖像，得到重建圖像；
(6) 輸出解碼后的重建圖像。
一種圖像降采樣快速解碼顯示裝置，它包括以下部分
用于圖像輸入的編碼圖像碼流輸入裝置；
用于圖像空間降采樣解碼的圖像降采樣快速解碼裝置；
用于解碼后的圖像顯示的顯示裝置；
圖像降采樣快速解碼裝置連接于編碼圖像碼流輸入裝置和顯示裝置 之間；
所述的圖像降采樣快速解碼裝置包括
用于從圖像中解碼出經(jīng)過量化的DCT塊的變長解碼單元；
用于將量化的DCT塊進(jìn)行反量化的反量化單元；
用于判斷是否需要部分變長碼解碼的判斷器1;
用于控制變長碼解碼的控制器；
用于選擇DCT降釆樣單元的判斷器2;
用于直接截取法的整數(shù)DCT降采樣單元；
用于實(shí)現(xiàn)其他DCT降采樣方法的DCT降采樣單元；
用于反變換的DCT反變換單元。
所述的判斷器1的輸入與所述編碼圖像碼流輸入裝置的輸出相連；所 述的判斷器1的輸出與所述的變長解碼單元的輸入相連；所述的變長解碼 單元的輸出與所述的反量化單元的輸入相連；所述的反量化單元的輸出與 所述的判斷器2的輸入相連；所述的反變換單元的輸出與顯示裝置的輸入 相連；所述的整數(shù)DCT降采樣單元和所述的DCT降采樣單元并聯(lián)在判斷 器2和反變換單元之間；所述的控制器連接在判斷器1和變長解碼單元之 間。
本發(fā)明直接處理JPEG圖像或者M(jìn)PEG的I幀圖像在解碼過程中得到 的DCT塊，DCT域降采樣技術(shù)通過在DCT域?qū)崿F(xiàn)圖像的降采樣，避免了 傳統(tǒng)的圖像降采樣方法中先對圖像進(jìn)行全部解碼，再進(jìn)行降采樣，最后又重新進(jìn)行編碼的過程，大大降低了計(jì)算復(fù)雜性，提高了圖像降采樣解碼的 速度，且能較好地保持圖像質(zhì)量，從而既能達(dá)到采用低通濾波器技術(shù)的處 理效果，又能加速圖像的解碼速度。


圖1為本發(fā)明的圖像降采樣快速解碼顯示方法的流程圖2為聯(lián)合圖像專家組(JPEG)圖像解碼過程的流程圖3為本發(fā)明方法具體實(shí)施的流程圖4為本發(fā)明具體實(shí)施中直接截取法的七種模^1示意圖5為本發(fā)明具體實(shí)施中的直流分量重組為新DCT塊的示意圖6為本發(fā)明具體實(shí)施中映射法的示意圖7為本發(fā)明具體實(shí)施中塊拆分法的示意圖8為本發(fā)明的圖像降釆樣快速解碼顯示裝置的功能框圖。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖對本發(fā)明一種圖像降采樣快速解碼顯示方法通過實(shí)施 例進(jìn)4于詳細(xì)i兌明。
如圖l所示， 一種圖像降采樣快速解碼顯示方法包括以下步驟 一種圖像降采樣快速解碼顯示方法，包括以下步驟 (1 )輸入編碼原始圖 <象，用戶設(shè)定輸出圖^象的分辨率；
(2) 根據(jù)原始圖像的分辨率和用戶設(shè)定的輸出圖像的分辨率，確定水平 方向的降采樣比例和垂直方向的降采樣比例；
設(shè)原始圖像的分辨率為MxN，用戶設(shè)定的速出圖像的分辨率為mxn， 那么所述的水平降采樣率為M/m，垂直降采樣率為N/n，其中M， N, m， n為正整數(shù)。
(3) 對輸入的編碼圖像碼流執(zhí)行變長碼解碼和反量化操作； 設(shè)DCT塊大小為MxN，水平方向降采樣比例為Xe:Yc，垂直方向降
采樣比例為Xr:Yr，其中M、 N、 Xc、 Yc、 Xr和Y「均為正整數(shù)；
若滿足M/(Xe:Ye)、 N/(X"Yr)為整數(shù)，則在起始點(diǎn)為原點(diǎn)，x軸正方向 向右，y軸正方向向下的直角坐標(biāo)系中，左上角解碼線即是過直角坐標(biāo)系 中的點(diǎn)(M/X-1，N/Y-1)且平行于DCT塊副對角線的直線，變長碼解碼至少解碼到DCT塊的左上角解碼線與x軸和y軸圍成的區(qū)域；
若不滿足M/(Xe:Ye)、N/(Xr:Yr)為整數(shù)，變長碼解碼則進(jìn)行全解碼操作。
(4)根據(jù)步驟(l)中得到的水平和垂直方向的降采樣比例，對反量化后 得到的DCT塊執(zhí)行DCT域降采樣操作。
對于一幅大小為mxn的原始圖像，設(shè)DCT塊大小為MxN，水平方向 降采樣比例為Xe:Yc，垂直方向降采樣比例為Xr:Yr，其中M、 N、 Xc、 Yc、 &和Yr均為正整凄丈。
為了盡可能提高圖像降采樣的解碼速度，在DCT域降采樣操作中進(jìn)
若滿足M/(X。:Yc)、 N/(X"Y0為整數(shù)，則采用直接截取法對DCT塊進(jìn) 行DCT域降采樣操作。
所述的直接截取法為直接截取反量化后的每個DCT系數(shù)塊的左上角 M/(Xc:Yc)xN/(Xr:Yr)區(qū)域，然后對該區(qū)域進(jìn)行DCT反變換。例如，對于 一幅圖像，其中DCT塊的大小為8x8，如果水平方向和垂直方向降采樣 率都是2: 1,那么左上角的4x4范圍就是所要的低頻DCT系數(shù)區(qū)域，如 果水平方向和垂直方向降釆樣率都是4: 1，那么左上角的2x2范圍就是 所要的DCT系數(shù)區(qū)域。
若不滿足M/(Xe:Yc)、 N/(Xr:YO為整數(shù)，則采用映射法或者塊拆分方法 對DCT塊進(jìn)行DCT域降釆樣操作。
所述的采用映射法對DCT塊進(jìn)行DCT域降采樣操作，即是通過矩陣 變換從原始圖像中抽取出大小為(Mx(Xc:Yc))x(Nx(Xr:Yr))的區(qū)域，然后對 該區(qū)域進(jìn)行DCT變換，截取其中大小為MxN的低頻部分即為降采樣后輸 出圖像的DCT塊區(qū)域。例如，假設(shè)下采樣后的輸出圖象由M，xN，個16 x 16的宏塊(一個宏塊包括4個8x8的塊，DCT變換是以8x8的塊為單元 的)組成，其中M，和N，分別代表垂直和水平方向的宏塊寬度；所對應(yīng)的原 始圖象由MxN個宏塊組成，其中M和N分別為垂直和方向上的宏塊寬 度。于是，對于水平降采樣比例Rx和垂直降采樣比例Ry,有R^MVM， R廣NVN,Rx與Ry有可能不相等。如果選取最小的整數(shù)m和n，以使1^4mRy 和w-4nRx是整數(shù)，則一個下采樣后的幀就被分割成PxQ=(4M，/m)x (4N7n)個大小為4mx4n的塊，每個塊又對應(yīng)著原圖象中大小為hx w的 映射塊。因此，原始圖象也可以被分割為PxQ個大小為hx w的映射塊。
10另外，原始圖像中的映射塊與DCT塊邊界可能是不對齊的。
始圖像中XcXXr個DCT塊的每一個DCT塊進(jìn)行MxN的DCT反變換，得 到像素域中大小為(MxXe)x(NxX》的像素塊，對該像素塊進(jìn)行 (MxXe)x(NxX》的DCT變換，然后截取其中大小為(MxYe)x(NxY》的低頻 DCT系數(shù)區(qū)域，再對該低頻系數(shù)區(qū)域進(jìn)行DCT反變換。例如，對于反量 化后得到的mxm個8x8的DCT塊，首先對每個DCT塊進(jìn)行DCT反變換， 得到大小為8mx8m的〗象素塊，再對該Y象素塊進(jìn)^f亍8mx8m的DCT變換， 然后截取其中的8nx8n的低頻DCT系數(shù)部分，最后對該低頻部分進(jìn)行DCT 反變換即可。
當(dāng)水平降采樣比例大于M且是M的整數(shù)倍和垂直降采樣比例大于N 且是N的整數(shù)倍時(shí)，可以首先直接截取反量化后每個DCT塊左上角的直 流分量(DC)，然后對截耳又后的DC重新組合為新的大小為MxN的DCT塊， 再對該塊采用直接截取法執(zhí)行DCT域降采樣操作；為了防止頻率混疊， 采用上述方法時(shí)，在圖像輸出之前可以加入一個濾波器。例如，對于一幅 大小為mxn的圖像，其中DCT塊的大小為8x8,如果水平方向和垂直方 向降采樣率都是16: 1,那么可以首先直接截取每個DCT塊中左上角的直 流分量，然后把這些DC重新組合成新的大小為8x8的塊，再對該塊使用 直接截取法截取左上角的2x2的區(qū)域，從而實(shí)現(xiàn)水平方向和垂直方向降采 樣率都是16: 1，這樣就減少了運(yùn)算量，極大地提高了圖像解碼的速度。
當(dāng)水平降采樣比例大于M但不滿足是M的整數(shù)倍和垂直降采樣比例 大于N但不滿足是N的整數(shù)倍時(shí)，可以首先直接截取反量化后每個DCT 塊左上角的直流分量(DC)，然后對截取后的DC重新組合為新的大小為 MxN的DCT塊，再對該塊采用映射法或者塊拆分法執(zhí)行DCT域降采樣 操作。例如，對于一幅大小為mxn的圖像，其中DCT塊的大小為8x8， 如果水平方向和垂直方向降采樣率都是15: 1，那么可以首先直接截取每 個DCT塊中左上角的直流分量，然后把這些DC重新組合成新的大小為 8x8的塊，再對該塊采用映射法和塊拆分法實(shí)現(xiàn)水平和垂直降采樣率15: 8,從而實(shí)現(xiàn)水平方向和垂直方向降采樣率都是15: 1,可提高了圖像解碼 的速度。
另外，DCT域降采樣操作也可以采用其他DCT域降采樣方法，例如許多文獻(xiàn)中提到的DCT域巻積方法，當(dāng)水平和垂直降采樣率均為m/n時(shí)， 該方法首先對從碼流中得到的DCT塊進(jìn)行n:l的升采樣，然后再進(jìn)行m:l 的降采樣技術(shù)，從而完成n/m任意比例的圖像降采樣。但是，該方法運(yùn)算 量很大，對存儲空間要求也高。
(4) 對降采樣后的DCT塊執(zhí)行DCT反變換操作，重建待輸出的低分辨 率圖像，得到重建圖像；
(5) 輸出解碼后的低分辨率圖像。
如圖8所示， 一種圖像降采樣快速解碼顯示裝置包括以下部分
用于圖像輸入的編碼圖像碼流輸入裝置；
用于圖像空間降采樣解碼的圖像降采樣快速解碼裝置；
用于解碼后的圖像顯示的顯示裝置；
圖像降采樣快速解碼裝置連接于編碼圖像碼流輸入裝置和顯示裝置 之間；
所述的圖像降釆樣快速解碼裝置包括
用于從圖像中解碼出經(jīng)過量化的DCT塊的變長解碼單元；
用于將量化的DCT塊進(jìn)行反量化的反量化單元；
用于判斷是否需要部分變長碼解碼的判斷器1;
用于控制變長碼解碼的控制器；
用于選擇DCT降采樣單元的判斷器2;
用于直接截取法的整數(shù)DCT降采樣單元；
用于實(shí)現(xiàn)其他DCT降采樣方法的DCT降采樣單元；
用于反變換的DCT反變換單元。
所述的判斷器1的輸入與所述編碼圖像碼流輸入裝置的輸出相連；所 述的判斷器1的輸出與所述的變長解碼單元的輸入相連；所述的變長解碼 單元的輸出與所述的反量化單元的輸入相連；所述的反量化單元的輸出與 所述的判斷器2的輸入相連；所述的反變換單元的輸出與顯示裝置的輸入 相連；所述的整數(shù)DCT降采樣單元和所述的DCT降采樣單元并聯(lián)在判斷 器2和反變換單元之間；所述的控制器連接在判斷器1和變長解碼單元之 間。
在具體應(yīng)用的過程中本發(fā)明可以對不同的圖像進(jìn)行實(shí)施，為了簡單說 明該方法的效果，下面以編碼圖像是JPEG壓縮圖像或者M(jìn)PEG I幀圖像，待處理的DCT塊是8x8的DCT塊作為示例性實(shí)施。如圖3所示，首先根 據(jù)原始圖像的分辨率和用戶設(shè)定的輸出圖像的分辨率信息，確定水平方向 降采樣率和垂直方向降采樣率(201);然后(202)根據(jù)輸入的原始圖像和輸 出圖像的信息，判斷是否執(zhí)行變長碼全解碼，此處設(shè)N-(輸出圖像分辨率 大小/原始圖像分辨率大小)x8， (2031)如果1<N《7, N是整數(shù)，則執(zhí)行局 部變長碼解碼(2032),否則，執(zhí)行變長碼全解碼(2033);接著是(204)對變 長碼解碼后的碼流執(zhí)行反量化操作，得到DCT塊；然后再做一個判斷， (2051)如果1《N《7, N是整數(shù)，則(2053)采用直接截取法對反量化后的 DCT塊執(zhí)行DCT域降采樣操作，否則，則(2052)采用映射法或塊拆分法 對反量化后的DCT塊進(jìn)行DCT域降采樣操作；然后(206)執(zhí)行DCT反變 換操作，重建所需要的低分辨率圖像；最后是(207)輸出解碼后重建的圖像。
下面具體實(shí)施過程對直接截取法進(jìn)行詳細(xì)說明，設(shè)圖像水平和垂直方 向降采樣率均為2: 1。對反量化后的DCT塊使用直接截取法后，DCT塊 的左上角4x4區(qū)域?yàn)镈CT塊的低頻信息。圖4是水平和垂直方向降采樣 率為小于8的正整數(shù)時(shí)，七種模板示意圖，當(dāng)輸出圖像是原始圖像的1/8 時(shí)，則截取模板A所示的直流分量；當(dāng)輸出圖像是原始圖像的2/8時(shí)，則 截取模板B中的2x2的區(qū)域；當(dāng)輸出圖像是原始圖像的3/8時(shí)，則截取模 板C中的3x3的區(qū)域；當(dāng)輸出圖像是原始圖像的1/2時(shí)，則截取模板D中 的4x4的區(qū)域；當(dāng)輸出圖像是原始圖像的5/8時(shí)，則截取模板E中的5x5 的區(qū)域；當(dāng)輸出圖像是原始圖像的3/4時(shí)，則截取模板F中的6x6的區(qū)域； 當(dāng)輸出圖像是原始圖像的7/8時(shí)，則截取模板G中的7x7的區(qū)域。從而， 即能生成快速生成所需要的低分辨率圖像，又能較好地保留圖像的質(zhì)量。
其中圖4中的模板A是一種極其特殊的情況，即只需要解碼DCT塊 中的直流分量(DC)，這樣將極大地降低圖像解碼過程中的運(yùn)算量，該特例 會隨著數(shù)碼產(chǎn)品分辨率的不斷提高，在實(shí)際中具有重要的應(yīng)用。例如，一 個800萬像素?cái)?shù)碼相機(jī)生成的原始圖像具有3400 x 2300像素，如果屏幕 顯示的分辨率只有CIF(352《288)，那么只需要解碼直流系數(shù)就足夠了 。如 果只解碼直流分量時(shí)，生成的圖像的分辨率仍然高于屏幕顯示的分辨率， 這時(shí)候，就可以4&^目鄰的8x8個8x8的DCT塊(即是64 x 64的DCT 塊)的直流分量組成新的8 x 8的DCT塊，如圖5所示，然后對該DCT 塊再進(jìn)行降采樣，以最終生成符合屏幕分辨率的低分辨率圖像。另外，對塊的直流分量(DC)時(shí)，如果直接輸出 圖像，可能會造成頻傳混疊，因此可以在圖像輸出之前進(jìn)行濾波操作。
為了實(shí)現(xiàn)將具有高分辨率的原始圖像快速解碼為符合用戶需求的任 意比例的低分辨率圖像，DCT域降采樣操作可以采取本發(fā)明中的映射法， 如圖6所示。下面對映射法進(jìn)行詳細(xì)說明，設(shè)編碼圖像是JPEG壓縮圖像 或者M(jìn)PEGI幀圖像，待處理的DCT塊是8x8的DCT塊。假設(shè)下采樣后 的輸出圖象由M， x N'個16 x 16的宏塊(一個宏塊包括4個8x8的塊，DCT 變換是8x8的塊為單元的)組成，其中M，和N，分別代表垂直和水平方向的 宏塊寬度；所對應(yīng)的原始圖象由MxN個宏塊組成，其中M和N分別為 垂直和方向上的宏塊寬度。于是，對于水平降采樣比例Rx和垂直降采樣 比例Ry,有RX=M7M, Ry=NVN， Rx與Ry有可能不相等。如果選取最小 的整數(shù)m和n，以使h-4mRy和w-4nRx是整數(shù)，則一個下采樣后的幀就 被分割成P x Q=(4M，/m) x (4NVn)個大小為4m x 4n的塊，每個塊又對應(yīng) 著原圖象中大小為hxw的映射塊。因此，原始圖象也可以被分割為PxQ 個大小為hxw的映射塊。從圖6中也可以看出，原始圖像中的映射塊與 DCT塊邊界可能是不對齊的。
下面通過一個具體的示例對映射法做進(jìn)一步的描述，所述的編碼圖像 是JPEG壓縮圖像或者M(jìn)PEG I幀圖像，宏塊的大小為16x16，待處理的 DCT塊是8x8的DCT塊，水平和垂直降采樣比例均為3: 2。對于一幅大 小為384x288的原始圖4象，水平和垂直宏塊的寬度分別為24和18;輸出 圖像的水平和垂直宏塊寬度可得到分別為16和12。所述的映射法包括兩 個步驟，首先在原始圖像中抽取出為16x12個大小為24x24映射塊，然后 對這些映射塊進(jìn)行DCT變換后，大部分能量都集中在低頻部分，因此只 需截取DCT變換后的低頻16x16系數(shù)，即是所需的降采樣后的16x16大 小的塊。
下面，本實(shí)施例對塊拆分法進(jìn)行詳細(xì)說明，設(shè)編碼圖像是JPEG編碼 圖像或者M(jìn)PEGI幀圖像，待處理的DCT塊是8x8的DCT塊。本實(shí)施例 只是在DCT域降采樣方法上與第一實(shí)施例有所不同，采用了一種塊拆分 法(3052)進(jìn)行DCT域降采樣。所述的塊拆分法如圖7所示，將DCT域中 任意3x3個8x8的DCT塊，設(shè)為
14<formula>formula see original document page 15</formula>
對每一個塊Xij進(jìn)行8x8的DCT反變換，其中i、 j=l,2,3,得到^f象素 域上對應(yīng)的24x24的^f象素塊，設(shè)為
<formula>formula see original document page 15</formula>
再對該24x24的^f象素塊進(jìn)行24x24的DCT變換，然后截取其中的 16x16的低頻部分，并將該低頻矩陣的各系數(shù)均乘以2/3;最后對該16x16 的低頻部分執(zhí)行DCT反變換，即得到16x16的像素塊，輸出該像素塊即 可。
另外，該處的DCT域降采樣操作也可以采用其他DCT域降采樣方法， 如許多文獻(xiàn)中提到的DCT域巻積方法，具體描述為，當(dāng)水平和垂直降采 樣率均為m/n時(shí)，首先對從碼流中得到的DCT塊進(jìn)行n:l的升采樣，然 后再進(jìn)行m: 1的降采樣技術(shù)，從而完成n/m任意比例的圖像降采樣。但是， 該方法運(yùn)算量很大，對存儲空間要求也高。
權(quán)利要求
1. 一種圖像降采樣快速解碼顯示方法，該方法包括以下步驟(1)輸入編碼原始圖像，用戶設(shè)定輸出圖像的分辨率；(2)根據(jù)原始圖像的分辨率和用戶設(shè)定的輸出圖像的分辨率，確定水平方向的降采樣比例和垂直方向的降采樣比例；(3)對輸入的編碼圖像碼流執(zhí)行變長碼解碼和反量化操作；(4)根據(jù)步驟(1)中得到的水平和垂直方向的降采樣比例，對步驟(3)反量化操作后得到的DCT塊執(zhí)行DCT域降采樣操作；(5)對降采樣后的DCT塊執(zhí)行DCT反變換操作，重建待輸出的低分辨率圖像，得到重建圖像；(6)輸出解碼后的重建圖像。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像降采樣快速解碼顯示方法，其特征在于 步驟(3)中所述的對碼流執(zhí)行的變長碼解碼操作具體描述如下設(shè)DCT塊大小為MxN，水平方向降采樣比例為Xe:Ye，垂直方向降 采樣比例為Xr:Yr，其中M、 N、 Xc、 Yc、 X「和Yr均為正整凄史；若滿足M/(Xe:Y。)、 N/(Xr:Yr)為整數(shù)，則在起始點(diǎn)為原點(diǎn)，x軸正方向 向右，y軸正方向向下的直角坐標(biāo)系中，左上角解碼線即是過直角坐標(biāo)系 中的點(diǎn)(M/X-1，N/Y-1)且平行于DCT塊副對角線的直線，變長碼解碼至少 解碼到DCT塊的左上角解碼線與x軸和y軸圍成的區(qū)域；若不滿足M/(Xe:Ye)、N/(X"Yr)為整數(shù)，變長碼解碼則進(jìn)行全解碼操作。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像降采樣快速解碼顯示方法，其特征在于 步驟(4)所述的DCT域降采樣操作在不同的降采樣比例下可以采用不同的 降采樣方法，如下對于一幅大小為mxn的原始圖像，設(shè)DCT塊大小為MxN，水平方向 降采樣比例為Xc:Ye，垂直方向降采樣比例為Xr:Yp其中M、 N、 Xe、 Yc、 Xr和Yr均為正整數(shù)；若滿足M/(Xe:Ye)、 N/(X"Y》為整數(shù)，則采用直接截取法對DCT塊進(jìn) 行DCT域降釆樣操作；若不滿足M/(Xe:Ye)、 N/(X"Y0為整數(shù)，則采用映射法或者塊拆分方法 對DCT塊進(jìn)行DCT域降采樣操作。
4. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像降采樣快速解碼顯示方法，其特征在于 所述的釆用直接截取法對DCT塊進(jìn)行DCT域降采樣操作，直接截取反量 化后每個DCT塊的左上角M/(Xc:Yc)xN/(X「:Yr)區(qū)域，然后對該區(qū)域進(jìn)行 DCT反變換。
5. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像降采樣快速解碼顯示方法，其特征在于 所述的采用映射法對DCT塊進(jìn)行DCT域降采樣操作，即是通過矩陣變換 從原始圖像中抽取出大小為(Mx(Xc:Yc))x(Nx(Xr:Yr))的區(qū)域，然后對該區(qū) 域進(jìn)行DCT變換，截取其中大小為MxN的低頻部分作為降采樣后輸出圖 像的DCT塊區(qū)域，然后對該區(qū)域進(jìn)行DCT反變換。
6. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像降采樣快速解碼顯示方法，其特征在于 所述的采用塊拆分方法對DCT塊進(jìn)行DCT域降采樣才乘作，首先對原始圖 像中X,Xr個DCT塊的每一個DCT塊進(jìn)行MxN的DCT反變換，得到像 素域中大小為(MxXc)x(NxXr)的像素塊，對該像素塊進(jìn)行(MxXc)x(NxX》 的DCT變換，然后截取其中大小為(MxYc)x(NxYr)的低頻DCT系數(shù)區(qū)域， 再對該低頻系數(shù)區(qū)域進(jìn)行DCT反變換。
7. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像降采樣快速解碼顯示方法，其特征在于 當(dāng)水平降采樣比例大于M且是M的整數(shù)倍和垂直降采樣比例大于N且是N的整數(shù)倍時(shí)，首先采用直接截取法截取反量化后圖像的每個DCT 塊左上角的直流分量，然后對截取后的直流分量重新組合為新的大小為 MxN的DCT塊，再對該塊采用直接截取法執(zhí)行DCT域降釆樣操作；圖 像輸出前進(jìn)行濾波.
8. 根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像降采樣快速解碼顯示方法，其特征在于 當(dāng)水平降采樣比例大于M但不滿足是M的整數(shù)倍或垂直降采樣比例大于N但不滿足是N的整數(shù)倍時(shí)，首先直接截取反量化后每個DCT塊左 上角的直流分量，然后對截取后的直流分量重新組合為新的大小為MxN 的DCT塊，再對該塊采用映射法或者塊拆分法執(zhí)行DCT域降采樣操作。
9. 一種圖像降采樣快速解碼顯示裝置，它包括以下部分 用于圖像輸入的編碼圖像碼流輸入裝置；用于圖像空間降采樣解碼的圖像降采樣快速解碼裝置； 用于解碼后的圖^f象顯示的；圖像降采樣快速解碼裝置連接于編碼圖像碼流輸入裝置和顯示裝置之間；所述的圖像降采樣快速解碼裝置，其特征在于包括用于從圖 <象中解碼出經(jīng)過量化的DCT塊的變長解碼單元；用于將量化的DCT塊進(jìn)行反量化的反量化單元；用于判斷是否需要部分變長碼解碼的判斷器1;用于控制變長碼解碼的控制器；用于選擇DCT降采樣單元的判斷器2;用于實(shí)現(xiàn)直接截取法進(jìn)行降采樣的整數(shù)DCT降采樣單元；用于實(shí)現(xiàn)其他DCT降采樣方法的DCT降采樣單元；用于反變換的DCT反變換單元；所述的判斷器1的輸入與所述編碼圖l象碼流輸入裝置的輸出相連；所 述的判斷器1的輸出與所述的變長解碼單元的輸入相連；所述的變長解碼 單元的輸出與所述的反量化單元的輸入相連；所述的反量化單元的輸出與 所述的判斷器2的輸入相連；所述的反變換單元的輸出與顯示裝置的輸入 相連；所述的整數(shù)DCT降采樣單元和所述的DCT降采樣單元并聯(lián)在判斷 器2和反變換單元之間；所述的控制器連接在判斷器l和變長解碼單元之 間。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種圖像降采樣快速解碼顯示方法，步驟包括1根據(jù)原始圖像的分辨率和用戶設(shè)定的輸出圖像的分辨率，確定水平方向的降采樣比例和垂直方向的降采樣比例；2輸入編碼圖像碼流，并對碼流執(zhí)行變長碼解碼和反量化操作；3根據(jù)步驟(1)中得到的水平和垂直方向的降采樣比例，對反量化后得到的DCT塊執(zhí)行DCT域降采樣操作；4對降采樣后的DCT塊執(zhí)行DCT反變換操作，重建出待輸出的低分辨率圖像；5輸出解碼后的重建圖像。本發(fā)明能將高分辨率的原始圖像快速解碼為任意大小降采樣率的低分辨率圖像，計(jì)算復(fù)雜性較低，且能較好地保持圖像質(zhì)量。
文檔編號H04N7/24GK101511011SQ200910096199
公開日2009年8月19日 申請日期2009年2月19日 優(yōu)先權(quán)日2009年2月19日
發(fā)明者吳祖成, 申 張, 王維東 申請人:浙江大學(xué)