[發(fā)明專利]有損壓縮編碼數(shù)據(jù)方法和設(shè)備以及相應(yīng)的重構(gòu)數(shù)據(jù)方法和設(shè)備

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201180071804.5
• 申請(qǐng)日: 2011-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN103748876B
• 公開（公告）日: 2017-09-29
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 江文斐;陳志波;張帆
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 杜比國(guó)際公司
• 主分類號(hào): H04N19/132
• 分類號(hào): H04N19/132;H04N19/18;H04N19/467;H04N19/147;H04N19/48
• 代理公司: 中國(guó)國(guó)際貿(mào)易促進(jìn)委員會(huì)專利商標(biāo)事務(wù)所11038
• 代理人: 宋巖

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明是在包括圖像數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)中的至少一種的有損壓縮編碼數(shù)據(jù)領(lǐng)域作出的。

背景技術(shù)

有損壓縮編碼試圖使用盡可能少的比特來(lái)表示例如音頻或視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)，同時(shí)設(shè)法從有損壓縮編碼的表示中盡可能好地重構(gòu)數(shù)據(jù)。

為了實(shí)現(xiàn)這一目標(biāo)，通常定義速率-失真成本函數(shù)。最小化這個(gè)函數(shù)則允許在比特率方面的編碼成本和在重構(gòu)數(shù)據(jù)相對(duì)于原始數(shù)據(jù)的失真方面的信息丟失之間傳送最佳權(quán)衡的有損壓縮方案。

重構(gòu)數(shù)據(jù)可以包括后處理。也就是說(shuō)，首先，使用包含在壓縮編碼數(shù)據(jù)中的信息生成該數(shù)據(jù)的初步重構(gòu)。然后，應(yīng)用后處理方法以重新獲得通過(guò)有損壓縮從原始數(shù)據(jù)中移除的信息部分。

它的一個(gè)示例是在有損壓縮的過(guò)程中從圖像數(shù)據(jù)中移除膠片顆粒噪聲(film grain noise)和隨后向從有損壓縮編碼的圖像數(shù)據(jù)獲得的初步重構(gòu)添加模擬的膠片顆粒噪聲。

失真的另一示例性來(lái)源是量化。為了壓縮視頻或音頻數(shù)據(jù)，通常使用已編碼的數(shù)據(jù)來(lái)預(yù)測(cè)數(shù)據(jù)。殘差剩余形式預(yù)測(cè)是使用例如離散余弦變換或小波變換的從空間和/或時(shí)間域到頻率域的變換。然后對(duì)由此產(chǎn)生的系數(shù)進(jìn)行量化。最后，使用例如霍夫曼編碼或算術(shù)編碼將量化系數(shù)壓縮編碼。

量化可以是非線性的，使得系數(shù)被稀釋或稀疏，即，只保留頻率信息的一個(gè)子集。這與和修改相結(jié)合的線性量化類似或相同。E.Candes、J.Romberg和T.Tao在關(guān)于信息理論的IEEE期刊2006年2月第52卷第489–509頁(yè)的《Robust uncertainty principles:Exact signal reconstruction from highly incomplete frequency information》中理論上證明了，不論以何種方式，可以使用適當(dāng)?shù)暮筇幚韽倪@樣的子集精確地重構(gòu)圖像。

Y.Zhang、S.Mei、Q.Chen和Z.Chen在IEEE ICASSP學(xué)報(bào)2008年4月第1361-1364頁(yè)的《A novel image/video coding method based on compressed sensing theory》中提出了一種通過(guò)采用變換系數(shù)的二次抽樣和基于殘差域中對(duì)初步塊重構(gòu)的后處理的總偏差(TV)最小化的圖像/視頻編碼方法。

M.R.Dadkhah、S.Shirani、M.J.Deen在IEEE ICASSP學(xué)報(bào)2010年3月14-19日第1030-1033頁(yè)的《Compressive sensing with modified total variation minimization algorithm》中提到利用范數(shù)-1后處理用于圖像重構(gòu)。

基于總偏差最小化的后處理的另一應(yīng)用示例可以在T.T.Do、X.Lu、J.Sole在ICIP學(xué)報(bào)2010年9月26-29日第3377-3380頁(yè)的《Compressive sensing wi th adaptive pixel domain reconstruction for block-based video coding》中找到。其中，提出了一種視頻編碼器，其在采用自適應(yīng)全偏差最小化塊恢復(fù)的新的編碼模式和現(xiàn)有的H.264模式之間進(jìn)行選擇。采用表示為CS-標(biāo)志的附加標(biāo)志來(lái)標(biāo)記所選擇的編碼模式。解碼器讀取該CS標(biāo)志并且然后執(zhí)行對(duì)應(yīng)于CS模式或正常模式的適當(dāng)?shù)闹貥?gòu)算法。

發(fā)明內(nèi)容

當(dāng)前發(fā)明的發(fā)明人發(fā)現(xiàn)這樣的問題，即無(wú)論是否執(zhí)行像是總偏差(TV)正則化的后處理，標(biāo)志的傳輸都會(huì)導(dǎo)致比特流中顯著的開銷，尤其是對(duì)于低比特率壓縮。這個(gè)問題在可以使用若干后處理方法并且因此必須以信號(hào)表示的情況下甚至?xí)觿　?/p>

發(fā)明人意識(shí)到，可以使用量化系數(shù)的修改來(lái)信號(hào)表示后處理方法。

因此，提出了一種用于有損壓縮編碼數(shù)據(jù)的方法，所述數(shù)據(jù)包括圖像數(shù)據(jù)和音頻數(shù)據(jù)中的至少一種。所述方法包括使用所述數(shù)據(jù)的預(yù)測(cè)的離散余弦變換的殘差的量化來(lái)確定量化系數(shù)。所述方法進(jìn)一步包括：修改所述量化系數(shù)以最小化速率-失真成本，其中，使用數(shù)據(jù)的后處理的重構(gòu)來(lái)確定所述失真，后處理的重構(gòu)是根據(jù)后處理方法進(jìn)行后處理的，以及壓縮編碼所述修改的系數(shù)。在上述提出的方法中，所述后處理方法是n>l個(gè)不同的預(yù)定后處理方法候選之一，其在后處理方法候選的排列的預(yù)定順序中的位置等于修改后的系數(shù)的和除以n的余數(shù)。

這樣做免除了比特流中標(biāo)志的開銷。

在一個(gè)實(shí)施例中，使用相應(yīng)地適配的處理部件來(lái)執(zhí)行這些步驟。