專(zhuān)利名稱(chēng)：圖像處理裝置和圖像處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本公開(kāi)涉及能夠可靠地檢測(cè)出先前的編碼處理中所使用的量化因子的圖像處理裝置和圖像處理方法。
背景技術(shù)：
在有關(guān)技術(shù)中，當(dāng)在電視廣播站之間傳送視頻數(shù)據(jù)時(shí)或者當(dāng)利用多個(gè)視頻記錄器 (VTR設(shè)備)拷貝視頻數(shù)據(jù)時(shí)，被壓縮并被編碼的視頻數(shù)據(jù)被解壓縮并被解碼，并且再次被壓縮并被編碼。因此，必需將編碼器和解碼器一前一后地串聯(lián)連接。現(xiàn)今，替代MPEG(運(yùn)動(dòng)畫(huà)面專(zhuān)家組)技術(shù)，AVC(高級(jí)視頻編碼)技術(shù)已經(jīng)被廣泛地用于以下范圍中從諸如移動(dòng)電話(huà)的電視電話(huà)之類(lèi)的低速低圖像質(zhì)量的使用到諸如高清晰電視廣播之類(lèi)的大容量高圖像質(zhì)量的運(yùn)動(dòng)畫(huà)面。然而，AVC使用了多種算法的組合，這些算法包括運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償、幀間預(yù)測(cè)、DCT和熵編碼，并且AVC相比于MPEG的改進(jìn)在于其能以大約一半的數(shù)據(jù)量來(lái)實(shí)現(xiàn)相同的質(zhì)量。具體地，根據(jù)僅用于幀內(nèi)編碼的AVC(下文中稱(chēng)為“AVC-htra”)，通過(guò)與作為目標(biāo)的比特率進(jìn)行匹配來(lái)確定用于量化的量化參數(shù)QP的最佳值。然而，此時(shí)的量化參數(shù)QP的值不限于先前的編碼處理中所使用的量化參數(shù)的值。如果使用不同于先前的編碼處理中所使用的值的量化參數(shù)QP的值，則會(huì)由于再量化期間的舍入(rounding)而發(fā)生失真，從而導(dǎo)致在配音(diAbing)被重復(fù)時(shí)圖像質(zhì)量的下降。因此，所謂的“向后搜索(back search)”技術(shù)被采用，以減少當(dāng)編碼器和解碼器被一前一后地串聯(lián)連接時(shí)由于壓縮和編碼處理以及解壓縮和解碼處理的重復(fù)而導(dǎo)致的視頻質(zhì)量的惡化。例如，國(guó)際公布W02009/035149公開(kāi)了這樣一種技術(shù)，該技術(shù)在AVC編碼被采用時(shí)通過(guò)向后搜索來(lái)檢測(cè)作為先前的編碼處理中所使用的量化因子的量化矩陣Qmatrix 或量化參數(shù)QP。通過(guò)再次使用所檢測(cè)出的量化因子，能夠減少配音期間的誤差，從而增強(qiáng)配音特性。此外，JP-A-2009-71520公開(kāi)了一種利用向后搜索來(lái)執(zhí)行編碼處理的技術(shù)。這里，“向后搜索”是指利用以下特性來(lái)檢測(cè)先前的編碼處理中所使用的量化因子的方法 當(dāng)使用先前的壓縮和編碼處理中所使用的量化因子時(shí)，離散余弦變換(DCT)系數(shù)的殘差 (residue)之和變得最小。

發(fā)明內(nèi)容
然而，在AVCHntra中，預(yù)測(cè)是利用周邊像素來(lái)執(zhí)行的，并且當(dāng)通過(guò)周邊像素的預(yù)測(cè)完全實(shí)現(xiàn)時(shí)有關(guān)差分圖像的信息消失。因此，會(huì)出現(xiàn)這樣的一種現(xiàn)象，即，即使圖像信息存在，DCT系數(shù)也不存在。此外，在相關(guān)技術(shù)的向后搜索中，量化矩陣Qmatrix或者量化參數(shù)QP是利用亮度分量的DCT系數(shù)來(lái)檢測(cè)的。因此，如果通過(guò)周邊像素的預(yù)測(cè)完全實(shí)現(xiàn)并且亮度分量的DCT系數(shù)不存在，則難以通過(guò)向后搜索來(lái)檢測(cè)量化矩陣Qmatrix或者量化參數(shù) QP。因此，希望提供一種相比于相關(guān)技術(shù)中的向后搜索能夠可靠地檢測(cè)出先前的編碼
3處理中所使用的量化因子的圖像處理裝置和圖像處理方法。本公開(kāi)的實(shí)施例涉及一種圖像處理裝置，該圖像處理裝置包括正交變換部件，所述正交變換部件對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行正交變換以生成變換系數(shù)；以及量化因子檢測(cè)部件，所述量化因子檢測(cè)部件利用所述變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)先前的編碼處理中所使用的量化因子，其中， 所述量化因子檢測(cè)部件獨(dú)立地執(zhí)行根據(jù)通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的亮度分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子的處理以及根據(jù)通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的色差分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子的處理。在本實(shí)施例中，利用正交變換部件通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行正交變換而得到的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)先前的編碼處理中所使用的量化因子。在該量化因子檢測(cè)中，獨(dú)立地執(zhí)行根據(jù)通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的亮度分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子的亮度向后搜索處理以及根據(jù)通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的色差分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子的色差向后搜索處理。這里，例如，在根據(jù)通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的亮度分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)檢測(cè)出了量化因子的情況中，所檢測(cè)出的量化因子被確定作為先前的編碼處理中所使用的量化因子。此外，在不能根據(jù)通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的亮度分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)檢測(cè)出量化因子的情況中，根據(jù)通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的色差分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)檢測(cè)出的量化因子被確定作為先前的編碼處理中所使用的量化因子。此外，在檢測(cè)作為量化因子的量化參數(shù)和量化矩陣的情況中，利用變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)先前的編碼處理中所使用的量化矩陣，然后利用所檢測(cè)出的量化矩陣來(lái)檢測(cè)量化參數(shù)。此外，所述圖像處理裝置還包括預(yù)編碼部件，所述預(yù)編碼部件檢測(cè)其中當(dāng)圖像數(shù)據(jù)被編碼時(shí)所生成的代碼量等于或小于目標(biāo)代碼量的量化因子；量化設(shè)定部件；和編碼部件。量化設(shè)定部件在不能通過(guò)向后搜索檢測(cè)出量化因子的情況中或者在當(dāng)圖像數(shù)據(jù)被利用所檢測(cè)出的量化因子編碼時(shí)所生成的代碼量大于目標(biāo)代碼量的情況中選擇在所述預(yù)編碼部件中所檢測(cè)出的量化因子，并且在當(dāng)圖像數(shù)據(jù)被利用由所述量化因子檢測(cè)部件所檢測(cè)出的量化因子編碼時(shí)所生成的代碼量等于或小于所述目標(biāo)代碼量的情況中選擇通過(guò)所述向后搜索所檢測(cè)出的量化因子。所述編碼部件利用所選擇的量化因子來(lái)執(zhí)行編碼處理。本公開(kāi)的另一實(shí)施例涉及一種在執(zhí)行對(duì)于圖像數(shù)據(jù)的編碼處理的圖像處理裝置中所執(zhí)行的圖像處理方法，該方法包括對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行正交變換以生成變換系數(shù)；以及獨(dú)立地執(zhí)行根據(jù)通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的亮度分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子的處理以及根據(jù)通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的色差分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子的處理。根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施例，根據(jù)通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的亮度分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子的處理以及根據(jù)通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的色差分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子的處理被獨(dú)立執(zhí)行。因此，例如，在不能根據(jù)通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的亮度分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)檢測(cè)出量化因子的情況中，根據(jù)通過(guò)對(duì)圖像數(shù)據(jù)的色差分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)所檢測(cè)出的量化因子被確定作為先前的編碼處理中所使用的量化因子。因此，相比于其中只使用通過(guò)對(duì)亮度分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)進(jìn)行檢測(cè)的情況，能夠可靠地檢測(cè)出先前的編碼處理中所使用的量化因子。


圖1是圖示出當(dāng)未經(jīng)歷任何編碼處理的圖像被輸入時(shí)量化參數(shù)QP與殘差r的和 Σ r之間的關(guān)系的示圖。圖2是圖示出對(duì)于已經(jīng)歷編碼和解碼處理的輸入圖像的量化參數(shù)QP與殘差r的和Σ r之間的關(guān)系的示圖。圖3是圖示出在利用再縮放因子(rescaling factor) RF進(jìn)行標(biāo)準(zhǔn)化之后量化參數(shù)QP與殘差r的和Σ r之間的關(guān)系的示圖。圖4是圖示出在利用DCT系數(shù)的絕對(duì)值|W|對(duì)殘差r進(jìn)行縮放之后量化參數(shù)QP 與利用再縮放因子RF標(biāo)準(zhǔn)化后的估計(jì)值Y的和Σ Y之間的關(guān)系的示圖。圖5是圖示出圖像處理裝置的配置的示圖。圖6是圖示出向后搜索部件的配置的示圖。圖7是圖示出圖像處理裝置的操作的流程圖。圖8是圖示出向后搜索處理的流程圖。圖9是圖示出量化矩陣Qmatrix的檢測(cè)處理的流程圖。圖10是圖示出量化參數(shù)QP的檢測(cè)處理的流程圖。
具體實(shí)施例方式下面，將參考附圖按照如下順序詳細(xì)描述本公開(kāi)的實(shí)施例。1.本公開(kāi)的概念2.圖像處理裝置的配置3.圖像處理裝置的操作<1.本公開(kāi)的概念>—般，因?yàn)锳VC(高級(jí)視頻編碼)編碼是不可逆的變換，所以在編碼和解碼處理期間會(huì)在原始的基帶圖像中發(fā)生失真。因此，例如，在一前一后地連接的情況中當(dāng)配音等期間重復(fù)編碼和解碼處理時(shí)，圖像質(zhì)量會(huì)由于失真而下降。因此，在本實(shí)施例中，當(dāng)已經(jīng)經(jīng)歷了編碼和解碼處理的圖像被以AVC的幀內(nèi)編碼方式再次編碼時(shí)，先前的編碼處理中所使用的量化因子被檢測(cè)出來(lái)。此外，所檢測(cè)出的量化因子被用于防止量化舍入(quantization rounding)，從而實(shí)現(xiàn)配音特性的改善。量化因子指量化參數(shù)QP，或者指量化參數(shù)QP和量化矩陣Qmatrix。接下來(lái)，將詳細(xì)描述幀內(nèi)編碼中的特性性質(zhì)和原理。如果在以AVCHntra方式對(duì)已經(jīng)經(jīng)歷了編碼和解碼處理的圖像再次編碼時(shí)使用先前的編碼處理中所使用的量化因子， 則由于量化失真已經(jīng)在先前的編碼處理中被減小，所以量化失真不再容易發(fā)生。為了利用此特性，通過(guò)向后搜索來(lái)檢測(cè)先前的編碼處理中所使用的量化因子。下文中，將描述向后搜索的具體方法。假定量化因子包括量化參數(shù)QP和量化矩陣 Qmatrix0 在AVC^ntra中，在解碼期間，使整數(shù)DCT系數(shù)W向左偏移6比特以便對(duì)其進(jìn)行解碼，其中所述整數(shù)DCT系數(shù)W是通過(guò)將量化等級(jí)(quantization level) Z與作為量化矩陣 Qmatrix和量化參數(shù)QP的函數(shù)的再縮放因子RF相乘得到的。(W << 6) = ZXRF(1)RF= {VQmatrix 2floor(QP/6)} >>4 (2)
在表達(dá)式O)中，“V”是由AVC標(biāo)準(zhǔn)確定的乘法因子。按照這種方式，在解碼處理中，因?yàn)榭赏ㄟ^(guò)將量化等級(jí)Z與再縮放因子RF相乘來(lái)獲得整數(shù)DCT系數(shù)W，所以在隨后的編碼處理中用再縮放因子RF來(lái)除整數(shù)DCT系數(shù)W。也就是說(shuō)，如果在隨后的編碼處理中用相同的再縮放因子RF來(lái)除經(jīng)偏移的整數(shù)DCT系數(shù)(W << 6)，則作為結(jié)果的殘差r被認(rèn)為是“零”。考慮到這樣的性質(zhì)，通過(guò)以組合各種量化矩陣Qmatrix和量化參數(shù)QP得到的再縮放因子RF來(lái)除經(jīng)偏移的整數(shù)DCT系數(shù)(W<<6)獲得的殘差r被計(jì)算出來(lái)。通過(guò)估計(jì)所計(jì)算出的殘差r的大小，來(lái)檢測(cè)先前的編碼處理中所使用的量化矩陣Qmatrix和量化參數(shù)QP。此外，為了提高檢測(cè)的精度，考慮與AVC^ntra的特有特性相關(guān)聯(lián)的以下項(xiàng)⑴到 (vi)，這些項(xiàng)將在下文中被描述。(i)編碼和解碼處理期間的再縮放因子RF的變換在AVCHntra中，DCT部件被劃分成整數(shù)部件和非整數(shù)部件，其中整數(shù)部件被稱(chēng)為整數(shù)DCT，而非整數(shù)部件和量化被統(tǒng)稱(chēng)為量化。在AVC-Intra中，因?yàn)樵诰幋a處理中整數(shù)部件與非整數(shù)部件分開(kāi)的位置在編碼處理和解碼處理中互不相同，所以在編碼處理中所使用的整數(shù)DCT (下文中簡(jiǎn)稱(chēng)為“DCT”)和在解碼處理中所使用的整數(shù)反DCT (下文中簡(jiǎn)稱(chēng)為“反 DCT")不具有反變換的關(guān)系。因此，在編碼處理中所使用的DCT系數(shù)W不等于在解碼處理中所使用的DCT系數(shù)W’，并且如下表達(dá)式(3)和(4)成立。這里，“X”是DCT部件的輸入數(shù)據(jù)。 W=AXAT =
1-1-11 1-2 2-1
X
-1 -2
-1 -1
1 -2 2-1
3
I LN X=CW1Ct=
■12 12
1 I -1 -1
W
1 i
1 \ -1 -1 1 -γ -1 1
ι-ι 1 -4
(4)此外，根據(jù)表達(dá)式(3)和(4)，在DCT系數(shù)W和反DCT系數(shù)W’之間，如下的表達(dá)式 (5)成立。
權(quán)利要求
1.一種圖像處理裝置，包括正交變換部件，所述正交變換部件對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行正交變換以生成變換系數(shù)；以及量化因子檢測(cè)部件，所述量化因子檢測(cè)部件利用所述變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)先前的編碼處理中所使用的量化因子，其中，所述量化因子檢測(cè)部件獨(dú)立執(zhí)行根據(jù)通過(guò)對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)的亮度分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子的處理以及根據(jù)通過(guò)對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)的色差分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子的處理。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的圖像處理裝置，其中，所述量化因子檢測(cè)部件在根據(jù)通過(guò)對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)的亮度分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)檢測(cè)出了量化因子的情況中，將所檢測(cè)出的量化因子確定作為先前的編碼處理中所使用的量化因子，并且所述量化因子檢測(cè)部件在不能根據(jù)通過(guò)對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)的亮度分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)檢測(cè)出量化因子的情況中，將根據(jù)通過(guò)對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)的色差分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)檢測(cè)出的量化因子確定作為先前的編碼處理中所使用的量化因子。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像處理裝置，其中，所述量化因子檢測(cè)部件在根據(jù)所述色差分量檢測(cè)出量化因子的情況中，根據(jù)不包括表示直流分量的變換系數(shù)的不同變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的圖像處理裝置，其中，量化因子是量化參數(shù)。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的圖像處理裝置，其中，在量化因子包括量化矩陣的情況中，所述量化因子檢測(cè)部件利用變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)先前的編碼處理中所使用的量化矩陣，并且利用所檢測(cè)出的量化矩陣來(lái)檢測(cè)量化參數(shù)。
6.根據(jù)權(quán)利要求2所述的圖像處理裝置，還包括預(yù)編碼部件，所述預(yù)編碼部件檢測(cè)其中當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)被編碼時(shí)所生成的代碼量等于或小于目標(biāo)代碼量的量化因子；量化設(shè)定部件，所述量化設(shè)定部件在所述量化因子檢測(cè)部件不能檢測(cè)出量化因子的情況中或者在當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)被利用所檢測(cè)出的量化因子編碼時(shí)所生成的代碼量大于所述目標(biāo)代碼量的情況中選擇在所述預(yù)編碼部件中所檢測(cè)出的量化因子，并且在當(dāng)所述圖像數(shù)據(jù)被利用所述量化因子檢測(cè)部件所檢測(cè)出的量化因子編碼時(shí)所生成的代碼量等于或小于所述目標(biāo)代碼量的情況中選擇在所述量化因子檢測(cè)部件中所檢測(cè)出的量化因子；以及編碼部件，所述編碼部件利用在所述量化設(shè)定部件中所選擇的量化因子來(lái)對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
7.一種在執(zhí)行對(duì)于圖像數(shù)據(jù)的編碼處理的圖像處理裝置中所執(zhí)行的圖像處理方法，所述方法包括對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行正交變換以生成變換系數(shù)；以及獨(dú)立執(zhí)行根據(jù)通過(guò)對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)的亮度分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子的處理以及根據(jù)通過(guò)對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)的色差分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子的處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及圖像處理裝置和圖像處理方法。圖像處理裝置包括正交變換部件，所述正交變換部件對(duì)圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行正交變換以生成變換系數(shù)；以及量化因子檢測(cè)部件，所述量化因子檢測(cè)部件利用所述變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)先前的編碼處理中所使用的量化因子，其中，所述量化因子檢測(cè)部件獨(dú)立地執(zhí)行根據(jù)通過(guò)對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)的亮度分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子的處理以及根據(jù)通過(guò)對(duì)所述圖像數(shù)據(jù)的色差分量進(jìn)行正交變換而生成的變換系數(shù)來(lái)檢測(cè)量化因子的處理。
文檔編號(hào)H04N7/26GK102387362SQ201110253159
公開(kāi)日2012年3月21日 申請(qǐng)日期2011年8月26日 優(yōu)先權(quán)日2010年9月2日
發(fā)明者堀內(nèi)祐哉, 柴田正二郎, 渕江孝明 申請(qǐng)人:索尼公司