專利名稱：視頻或圖像壓縮中掃描變換系數(shù)的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理技術(shù)，特別地，涉及一種運(yùn)用于視頻或圖像壓縮的掃描變換系數(shù)的方法和裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)如國際電信聯(lián)盟ITU制定的H.261，H.263，H.26L，H.264標(biāo)準(zhǔn)以及國際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的運(yùn)動(dòng)圖像專家組織MPEG制定的MEPG-1，MPEG-2，MPEG-4等都是基于混合編碼Hybrid Coding框架之上的。所謂混合編碼框架是綜合考慮預(yù)測，變換以及熵編碼的方法的編碼框架，有以下主要特點(diǎn)1、利用預(yù)測去除時(shí)間域的冗余度；2、利用變換去除空間域的冗余度；3、利用熵編碼去除統(tǒng)計(jì)上的冗余度。
上述視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)都具有幀內(nèi)編碼幀，即I幀，和幀間編碼幀，即P幀，I幀和P幀采用不同的編碼方法。I幀的編碼過程如下對原始圖像數(shù)據(jù)或幀內(nèi)預(yù)測得到的殘差塊進(jìn)行二維變換；然后在變換域中對變換系數(shù)進(jìn)行量化；對量化所得的二維變換系數(shù)塊作掃描，使之成為一維的變換系數(shù)序列；最后進(jìn)行熵編碼，即Huffman編碼或者算術(shù)編碼等。P幀的編碼過程如下采用運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到運(yùn)動(dòng)矢量，然后采用基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測，接著對幀間預(yù)測得到的殘差塊進(jìn)行二維變換，再對變換域系數(shù)進(jìn)行量化，對量化所得的二維殘差塊系數(shù)作掃描，使之成為一維的殘差系數(shù)序列，最后進(jìn)行熵編碼。
在掃描二維變換系數(shù)塊的過程中，要求盡量先掃描到絕對值較大的系數(shù)，使輸出的一維系數(shù)序列更趨向于從大到小排列，這樣有助于提高編碼效率。系數(shù)塊中，系數(shù)分布規(guī)律大致是在低頻附近，也就是變換系數(shù)塊的左上角，有較多的非零系數(shù)，而且絕對值較大，相應(yīng)的，在高頻附近，即靠近變換系數(shù)塊的右下角附近，有較多的零系數(shù)。掃描順序zig-zag是從低頻開始向高頻掃描的，能夠盡量使所得一維系數(shù)從大到小排列。所以zig-zag被廣泛應(yīng)用于各種圖像和視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn)中。但是zig-zag同等對待系數(shù)在水平和垂直方向的分布，這就不能很好地符合對隔行視頻序列編碼所產(chǎn)生的系數(shù)塊的分布規(guī)律。為了適應(yīng)變換系數(shù)的各種分布特性，MPEG-2，MPEG-4，H.264等視頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)采用了幾種不同的掃描順序，根據(jù)編碼模式切換掃描順序，使編碼效率有了一定提高。盡管如此，兩三個(gè)掃描順序仍不具有普適性，對于一些具有特殊分布規(guī)律的變換系數(shù)塊，仍不能有效地使輸出的一維系數(shù)序列從大到小排列，降低了編碼效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種運(yùn)用于視頻或圖像壓縮的掃描變換系數(shù)的方法和裝置。本發(fā)明允許對具有特殊分布規(guī)律的變換系數(shù)塊采用特殊的適應(yīng)其分布特點(diǎn)的掃描順序。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下一種運(yùn)用于視頻或圖像壓縮的掃描變換系數(shù)的方法，其特征在于運(yùn)用此方法所生成的壓縮信號具有以下特征，1)允許變換系數(shù)的掃描順序由編碼器實(shí)際生成并包含于壓縮信號中。
2)壓縮信號中含有控制信號，用于指示變換系數(shù)的掃描順序是否包含于壓縮信號中。
運(yùn)用此方法壓縮視頻序列或圖像的編碼步驟包括1)預(yù)先設(shè)定對變換系數(shù)的掃描順序；2)編碼器根據(jù)編碼效率決定是否采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序并產(chǎn)生控制信號；3)如果采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，則控制信號指示采用該預(yù)先設(shè)定的掃描順序；4)如果不采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，則生成實(shí)際的掃描順序，控制信號用于指示采用該實(shí)際生成的掃描順序，實(shí)際生成的掃描順序成為生成的壓縮信號的一部分；5)根據(jù)控制信號指示的掃描順序掃描變換系數(shù)塊，使之成為變換系數(shù)序列；6)控制信號和掃描所得的變換系數(shù)序列成為生成的壓縮信號的一部分。
運(yùn)用此方法還原成視頻序列或圖像的解碼步驟包括1)預(yù)先設(shè)定對變換系數(shù)的掃描順序；2)根據(jù)壓縮信號中的控制信號，判斷是否使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序；
3)如果控制信號指示使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，則用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，對變換系數(shù)作反掃描，使之成為變換系數(shù)塊；4)如果控制信號指示不使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，則使用壓縮信號中的掃描順序?qū)ψ儞Q系數(shù)作反掃描，使之成為變換系數(shù)塊。
一種運(yùn)用于視頻或圖像壓縮的掃描變換系數(shù)的編碼裝置，其特征在于，它包括一存儲裝置1，存放預(yù)先設(shè)定的掃描順序。
一存儲裝置2，當(dāng)實(shí)際掃描順序不同于預(yù)先設(shè)定的掃描順序時(shí)，存放實(shí)際掃描順序。
一掃描裝置，用于掃描變換系數(shù)塊。
一時(shí)分復(fù)用裝置1。
根據(jù)控制信號，掃描裝置與存儲裝置1相連并且掃描裝置與時(shí)分復(fù)用裝置1相連；或掃描裝置與存儲裝置2相連，并且掃描裝置與時(shí)分復(fù)用裝置1相連，并且存儲裝置2與時(shí)分復(fù)用裝置1相連。
一種運(yùn)用于視頻或圖像壓縮的掃描變換系數(shù)的解碼裝置，其特征在于，它包括一存儲裝置3，存放預(yù)先設(shè)定的掃描順序。
一存儲裝置4，當(dāng)控制信號指示不使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序時(shí)，存放實(shí)際掃描順序。
一反掃描裝置，用于反掃描變換系數(shù)序列；一時(shí)分復(fù)用裝置2。
根據(jù)控制信號，反掃描裝置與存儲裝置3相連并且反掃描裝置與時(shí)分復(fù)用裝置2相連；或反掃描裝置與存儲裝置4相連，并且反掃描裝置與時(shí)分復(fù)用裝置2相連，并且存儲裝置4與時(shí)分復(fù)用裝置2相連。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比，具有的有益效果它允許對具有特殊分布規(guī)律的變換系數(shù)塊采用特殊的適應(yīng)其分布特點(diǎn)的掃描順序。這增加了掃描順序的靈活性，克服了采用幾個(gè)固定掃描順序的缺點(diǎn)，更加符合變換域系數(shù)塊系數(shù)的分布規(guī)律，使掃描所得的變換系數(shù)序列更趨向于大到小排列，有利于編碼效率的提高。本發(fā)明并不限于視頻編碼或圖像編碼領(lǐng)域，還可以推廣至其他信號處理的應(yīng)用中。


圖1是目前現(xiàn)有方法的編碼裝置框圖；圖2是目前現(xiàn)有方法的解碼裝置框圖；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1的編碼裝置框圖；圖4是本發(fā)明實(shí)施例1的解碼裝置框圖；圖5是本發(fā)明實(shí)施例2的編碼裝置框圖；圖6是本發(fā)明實(shí)施例2的解碼裝置框圖。
具體實(shí)施例方式
附圖1示出了現(xiàn)有的掃描變換系數(shù)的編碼裝置，包括存儲裝置1、存儲裝置2，選擇掃描順序的開關(guān)1、用于掃描二維變換系數(shù)塊的掃描裝置。
將預(yù)先設(shè)定的兩種不同的掃描順序分別存放于存儲裝置1、存儲裝置2；變換系數(shù)通過數(shù)據(jù)總線輸入掃描裝置；編碼模式控制開關(guān)1，使掃描裝置與存儲裝置1相連或與存儲裝置2相連；掃描裝置從與其相連的存儲裝置中讀入掃描順序，掃描變換系數(shù)塊，使其成為變換系數(shù)序列輸出。
附圖2示出了現(xiàn)有的掃描變換系數(shù)的解碼裝置，包括存儲裝置3、存儲裝置4，選擇掃描順序的開關(guān)2、用于反掃描二維變換系數(shù)塊的反掃描裝置。
將預(yù)先設(shè)定的兩種不同的掃描順序分別存放于存儲裝置3、存儲裝置4；變換系數(shù)通過數(shù)據(jù)總線輸入反掃描裝置；解碼模式控制開關(guān)2，使反掃描裝置與存儲裝置3相連或與存儲裝置4相連；反掃描裝置從與其相連的存儲裝置中讀入掃描順序，反掃描變換系數(shù)序列，使其成為變換系數(shù)塊輸出。
現(xiàn)有方法的不足之處是掃描方法預(yù)先設(shè)定，不夠靈活。對于具有特殊分布的變換系數(shù)塊，編碼效率不高。下面針對現(xiàn)有方法的不足，并參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明。
實(shí)施例1附圖3示出了一種運(yùn)用于視頻或圖像壓縮的掃描變換系數(shù)的編碼裝置，包括用于存放預(yù)先設(shè)定的掃描順序的存儲裝置1、用于存放實(shí)際掃描順序的存儲裝置2、根據(jù)控制信號選擇存儲裝置的開關(guān)1、根據(jù)控制信號決定實(shí)際掃描順序是否要輸出的開關(guān)2、用于掃描二維變換系數(shù)塊的掃描裝置和用于分時(shí)輸出的時(shí)分復(fù)用裝置1。
將預(yù)先設(shè)定的掃描順序輸入存儲裝置1；變換系數(shù)通過數(shù)據(jù)總線輸入掃描裝置；編碼裝置根據(jù)編碼效率判斷是否采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，并產(chǎn)生控制信號；如果采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，控制信號控制開關(guān)1，使得掃描裝置與存儲裝置1相連；如果不采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，則根據(jù)編碼效率生成實(shí)際的掃描順序，并輸入存儲裝置2，控制信號控制開關(guān)1，使得掃描裝置與存儲裝置2相連；掃描裝置從與其連接的存儲裝置中讀入掃描順序；掃描裝置與數(shù)據(jù)總線相連，將掃描后的一維變換系數(shù)序列輸出到時(shí)分復(fù)用裝置1；當(dāng)存儲裝置2與掃描裝置相連時(shí)，控制信號控制開關(guān)2，使得存儲裝置2中的掃描順序輸出到時(shí)分復(fù)用裝置1；將控制信號輸出到時(shí)分復(fù)用裝置1；由時(shí)分復(fù)用裝置1分時(shí)輸出掃描后的一維變換系數(shù)序列、控制信號和不采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序時(shí)存儲裝置2中的掃描順序。時(shí)分復(fù)用裝置1輸出的數(shù)據(jù)成為壓縮信號的一部分。
附圖4示出了一種運(yùn)用于視頻或圖像壓縮的掃描變換系數(shù)的解碼裝置，包括用于存放預(yù)先設(shè)定的掃描順序的存儲裝置3、用于存放實(shí)際掃描順序的存儲裝置4、根據(jù)控制信號選擇存儲裝置的開關(guān)3、根據(jù)控制信號決定實(shí)際掃描順序是否要輸入的開關(guān)4、用于反掃描一維變換系數(shù)序列的反掃描裝置和用于分時(shí)輸入的時(shí)分復(fù)用裝置2。
壓縮信號輸入時(shí)分復(fù)用裝置2，從時(shí)分復(fù)用裝置2讀入控制信號；如果控制信號指示使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，控制信號控制開關(guān)3，使得反掃描裝置與存儲裝置3相連；如果控制信號指示不使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，則控制信號控制開關(guān)4，使得實(shí)際的掃描順序從時(shí)分復(fù)用裝置2讀出并通過數(shù)據(jù)總線輸入存儲裝置4，控制信號控制開關(guān)3，使得反掃描裝置與存儲裝置4相連；從時(shí)分復(fù)用裝置2讀入一維變換系數(shù)，一維變換系數(shù)通過數(shù)據(jù)總線輸入反掃描裝置；反掃描裝置從與其連接的存儲裝置中讀入掃描順序；反掃描裝置與數(shù)據(jù)總線相連，輸出反掃描后的二維變換系數(shù)塊。
實(shí)施例2附圖5示出了一種運(yùn)用于視頻或圖像壓縮的掃描變換系數(shù)的編碼裝置，包括用于存放預(yù)先設(shè)定的掃描順序的存儲裝置1、用于存放實(shí)際掃描順序的存儲裝置2、根據(jù)控制信號選擇存儲裝置的開關(guān)1、根據(jù)控制信號決定實(shí)際掃描順序是否要輸出的開關(guān)2、根據(jù)控制信號決定是否連接存儲裝置1和存儲裝置2的開關(guān)5、用于掃描二維變換系數(shù)塊的掃描裝置和用于分時(shí)輸出的時(shí)分復(fù)用裝置1。
將預(yù)先設(shè)定的掃描順序輸入存儲裝置1；變換系數(shù)通過數(shù)據(jù)總線輸入掃描裝置；根據(jù)編碼效率判斷是否使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，并產(chǎn)生控制信號；如果采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，控制信號控制開關(guān)1，使得掃描裝置與存儲裝置1相連；如果不采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，則根據(jù)編碼效率生成實(shí)際的掃描順序，并輸入存儲裝置2，控制信號控制開關(guān)1，使得掃描裝置與存儲裝置2相連；掃描裝置從與其連接的存儲裝置中讀入掃描順序；掃描裝置與數(shù)據(jù)總線相連，將掃描后的一維變換系數(shù)序列輸出到時(shí)分復(fù)用裝置1；當(dāng)存儲裝置2與掃描裝置相連時(shí)，控制信號控制開關(guān)2，使得存儲裝置2中的掃描順序輸出到時(shí)分復(fù)用裝置1；將控制信號輸出到時(shí)分復(fù)用裝置1；由時(shí)分復(fù)用裝置1分時(shí)輸出掃描后的一維變換系數(shù)序列、控制信號和不采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序時(shí)存儲裝置2中的掃描順序；如果不采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，控制信號控制開關(guān)5，使存儲裝置1和存儲裝置2相連，將存儲裝置2中的掃描順序作為預(yù)先設(shè)定的掃描順序輸入存儲裝置1。時(shí)分復(fù)用裝置1輸出的數(shù)據(jù)成為壓縮信號的一部分。
附圖6示出了一種運(yùn)用于視頻或圖像壓縮的掃描變換系數(shù)的解碼裝置，包括用于存放預(yù)先設(shè)定的掃描順序的存儲裝置3、用于存放實(shí)際掃描順序的存儲裝置4、根據(jù)控制信號選擇存儲裝置的開關(guān)3、根據(jù)控制信號決定實(shí)際掃描順序是否要輸入的開關(guān)4、根據(jù)控制信號決定是否連接存儲裝置3和存儲裝置4的開關(guān)6、用于反掃描一維變換系數(shù)序列的反掃描裝置和用于分時(shí)輸入的時(shí)分復(fù)用裝置2。
壓縮信號輸入時(shí)分復(fù)用裝置2，從時(shí)分復(fù)用裝置2讀入控制信號；如果控制信號指示使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，控制信號控制開關(guān)3，使得反掃描裝置與存儲裝置3相連；如果控制信號指示不使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，則控制信號控制開關(guān)4，使得實(shí)際的掃描順序從時(shí)分復(fù)用裝置2讀出并通過數(shù)據(jù)總線輸入存儲裝置4，控制信號控制開關(guān)3，使得反掃描裝置與存儲裝置4相連；從時(shí)分復(fù)用裝置2讀入一維變換系數(shù)，一維變換系數(shù)通過數(shù)據(jù)總線輸入反掃描裝置；反掃描裝置從與其連接的存儲裝置中讀入掃描順序；反掃描裝置與數(shù)據(jù)總線相連，輸出反掃描后的二維變換系數(shù)塊；如果不采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，控制信號控制開關(guān)6，使存儲裝置3和存儲裝置4相連，將存儲裝置4中的掃描順序作為預(yù)先設(shè)定的掃描順序輸入存儲裝置3。
上述實(shí)施例用來解釋說明本發(fā)明，而不是對本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)用于視頻或圖像壓縮的掃描變換系數(shù)的方法，其特征在于運(yùn)用此方法所生成的視頻壓縮信號具有以下特征，1)變換系數(shù)的掃描順序預(yù)先設(shè)定或由編碼器實(shí)際生成并包含于壓縮信號中。2)壓縮信號中含有控制信號，用于指示變換系數(shù)的掃描順序是否包含于壓縮信號中。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描變換系數(shù)的方法，其特征在于，運(yùn)用此方法壓縮視頻序列或圖像的編碼過程包括1)預(yù)先設(shè)定對變換系數(shù)的掃描順序；2)編碼器根據(jù)優(yōu)化策略決定是否采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序并產(chǎn)生控制信號；3)如果采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，則控制信號指示采用該預(yù)先設(shè)定的掃描順序；4)如果不采用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，則生成實(shí)際的掃描順序，控制信號用于指示采用該實(shí)際生成的掃描順序，實(shí)際生成的掃描順序成為生成的壓縮信號的一部分；5)根據(jù)控制信號指示的掃描順序掃描變換系數(shù)塊，使之成為變換系數(shù)序列；6)控制信號和掃描所得的變換系數(shù)序列成為生成的壓縮信號的一部分。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的掃描變換系數(shù)的方法，其特征在于，還包括用實(shí)際生成的掃描順序作為預(yù)先設(shè)定的掃描順序。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的掃描變換系數(shù)的方法，其特征在于，運(yùn)用此方法還原成視頻序列或圖像的解碼過程包括1)預(yù)先設(shè)定對變換系數(shù)的掃描順序；2)根據(jù)壓縮信號中的控制信號，判斷是否使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序；3)如果控制信號指示使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，則用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，對變換系數(shù)序列作反掃描，使之成為變換系數(shù)塊；4)如果控制信號指示不使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序，則使用壓縮信號中的掃描順序?qū)ψ儞Q系數(shù)序列作反掃描，使之成為變換系數(shù)塊。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的掃描變換系數(shù)的方法，其特征在于，還包括用視頻壓縮信號中的掃描順序作為預(yù)先設(shè)定的掃描順序。
6.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的掃描變換系數(shù)的方法的編碼裝置，其特征在于，它包括一存儲裝置1，存放預(yù)先設(shè)定的掃描順序。一存儲裝置2，當(dāng)實(shí)際掃描順序不同于預(yù)先設(shè)定的掃描順序時(shí)，存放實(shí)際掃描順序。一掃描裝置，用于掃描變換系數(shù)塊。一時(shí)分復(fù)用裝置1。根據(jù)控制信號，掃描裝置與存儲裝置1相連并且掃描裝置與時(shí)分復(fù)用裝置1相連；或掃描裝置與存儲裝置2相連，并且掃描裝置與時(shí)分復(fù)用裝置1相連，并且存儲裝置2與時(shí)分復(fù)用裝置1相連。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的編碼裝置，其特征在于，存儲裝置1和存儲裝置2相連。
8.一種應(yīng)用權(quán)利要求1所述的掃描變換系數(shù)的方法的解碼裝置，其特征在于，它包括一存儲裝置3，存放預(yù)先設(shè)定的掃描順序。一存儲裝置4，當(dāng)控制信號指示不使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序時(shí)，存放實(shí)際掃描順序。一反掃描裝置，用于反掃描變換系數(shù)序列；一時(shí)分復(fù)用裝置2。根據(jù)控制信號，反掃描裝置與存儲裝置3相連并且反掃描裝置與時(shí)分復(fù)用裝置2相連；或反掃描裝置與存儲裝置4相連，并且反掃描裝置與時(shí)分復(fù)用裝置2相連，并且存儲裝置4與時(shí)分復(fù)用裝置2相連。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的解碼裝置，其特征在于，存儲裝置3和存儲裝置4相連。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種運(yùn)用于視頻或圖像壓縮的掃描變換系數(shù)的方法和裝置。本發(fā)明允許對具有特殊分布規(guī)律的變換系數(shù)塊采用特殊的適應(yīng)其分布特點(diǎn)的掃描順序。當(dāng)不使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序時(shí)，所使用的特殊的掃描順序?qū)⒆鳛閴嚎s信號的一部分，從編碼端傳輸?shù)浇獯a端。并使用控制信號指示是否使用預(yù)先設(shè)定的掃描順序。這一方法增加了掃描順序的靈活性，使掃描所得的一維變換系數(shù)序列更趨向于由大到小的排列，從而提高編碼效率。本發(fā)明并不限于視頻或圖像編解碼領(lǐng)域，還可以推廣至其他信號處理的應(yīng)用中。
文檔編號H04N7/26GK1585483SQ200410025410
公開日2005年2月23日 申請日期2004年6月16日 優(yōu)先權(quán)日2004年6月16日
發(fā)明者虞露, 董潔, 樓劍 申請人:浙江大學(xué)