[發明專利]圖像域的變換方法和裝置

無效

• 申請號: 00803213.0
• 申請日: 2000-02-01
• 公開（公告）號: CN1339225A
• 公開（公告）日: 2002-03-06
• 發明（設計）人: A·考普
• 申請（專利權）人: 西門子公司
• 主分類號: H04N7/30
• 分類號: H04N7/30
• 代理公司: 中國專利代理(香港)有限公司
• 代理人: 鄭立柱,張志醒

本發明涉及到圖像域的變換方法和裝置。

在[1]中已知具有從屬裝置的一種這樣的方法。將已知方法在MPEG-標準中用于作為編碼方法和原則上是建立在運動補償的混合DCT(離散的余弦變換)基礎上的。將類似的方法使用在具有n×64kbit/s(CCITT建議H.261)的圖像電話上，具有34或者45Mbit/s的TV-繳費上和具有1，2Mbit/s(ISO-MPEG-1)的多媒體應用上。混合的DCT是由充分利用連續圖像從屬關系的時間處理階段和充分利用圖像內相關的位置處理階段組成的。

位置處理(幀內進行編碼)原則上對應于分等級的DCT-編碼。將圖像分成為8×8圖像點，將這些圖像點各自借助于DCT變換為頻域。結果是8×8系數的矩陣，這些近似地反應了在變換的圖像塊中的二維位置頻率。具有頻率0的系數(直流部分)代表圖像塊的平均灰值。

在變換之后進行數據膨脹。當然在自然的圖像模型時圍繞直流部分(DC-值)出現能量集中，而最高頻率的系數常常是零。

在下一個步驟中進行系數的頻譜加權，這樣高頻系數的幅值精確度減少。此外人們充分利用人眼特性，對高位置頻率分辨的精確度小于低的位置頻率分辨的精確度。

數據減少的第二個步驟是用匹配量化形式進行的，通過匹配量化繼續減少系數的幅值精確度或者通過匹配量化將小的幅值設置為零。此時量化的尺度與輸出緩沖存儲的填滿水平有關：當空的緩沖存儲時進行細量化，而當充滿緩沖存儲時進行粗量化，從而減少數據量。

在量化之后將塊進行對角掃描(“交叉”掃描)，然后進行熵編碼，熵編碼的作用是真正的數據減少。為此充分利用兩個效應：

1.)幅值的統計(高幅值比低幅值出現的少和短編碼字從屬于經常的事件(可變長度編碼，VLC))。用這種方法比用固定字長的編碼平均產生比較小的數據率。然后將VCL的可變比率在緩沖存儲器中進行平正。

2.)人們充分利用以下事實，在大多數場合從確定的數值開始后面只還跟隨著歸零。代替所有的歸零人們只傳輸EOB-編碼(塊結束)，這在圖像數據壓縮時導致顯著的編碼獲益。在現實的例子中對于這個塊代替512比特的輸出比率只傳輸46比特，這對應于壓縮比超過11。

人們通過數據處理得到另外的壓縮獲益(幀之間編碼)。對差別圖像進行編碼需要比原始圖像比較少的數據率，因為幅值非常小。

如果在圖像中的運動很小時，當然時間的差別只是很小。如果相反在圖像中的運動很大，則產生比較大的差別，這又是很難編碼的。由于這個原因對圖像-到-圖像-運動進行測量(運動評估)和在構成差別之前進行壓縮(運動補償)。此時將運動信息隨著圖像信息進行傳輸，其中一般來說只使用單個的宏塊(例如四個8×8圖像塊)的運動矢量。

如果使用運動壓縮的雙向評價代替所使用的評價，得到更小一些幅值的差別圖像。

在運動壓縮混合編碼器中不僅將圖像信息本身進行變換，而且將時間差別信號進行變換。由于這個原因編碼器還具有一個時間的回歸回路，因為評價器必須從已經被傳輸的(被編碼的)圖像數值中計算出評價值。一個同樣的時間回歸回路位于解碼器中，這樣編碼器和解碼器是完全同步的。

在MPEG-2-編碼方法中主要有可以處理圖像的三個不同的方法：

I-圖像：在I-圖像中不使用時間評價，也就是說將圖像值直接變換和編碼，如附圖1表示的。將I-圖像使用在，當不知道過去的時間時可以新開始解碼過程，或者在傳輸誤差時達到重新同步化。

P-圖像：借助于P-圖像進行時間的評價，時間的評價將DCT使用在時間的評價誤差上。

B-圖像：在B-圖像時計算時間的雙向評價誤差和然后進行變換。雙向評價原則上是相互匹配地工作，也就是說允許前進評價，后退評價或者中間插補。

將MPEG-2-編碼中的圖像序列分成所謂的GOPs(圖像組)。將兩個I-圖像之間的n圖像構成一個GOP。將P-圖像之間的距離稱為m，其中各個m-1?B-圖像位于P圖像之間。然而MPEG-語句允許用戶如何選擇m和n。m＝1表示不使用B-圖像，和n＝1表示只將I-圖像編碼。

優異的是在解碼器方面在DCT-變換的幀上進行分類的變換或者逐行的變換。其中所有圖像數據的變換方式是同樣進行的，這對于一定的圖像數據是缺點。

本發明的任務在于將圖像域進行變換，其中垂直和水平變換的順序與預先規定的條件有關，將這些條件有目的地考慮。

此時可以達到圖像質量的明顯改善。