專利名稱：用于視頻序列壓縮的編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于壓縮視頻序列的編碼方法，所述視頻序列被分成幀組(groups of framesGOF)，所述GOF借助三維(3D)小波變換被分解，導(dǎo)致給定數(shù)目的連續(xù)分辨率級(jí)，其相應(yīng)于所述變換的分解級(jí)，所述方法基于分層子帶編碼處理，該處理從每一GOF的原來(lái)一組圖像元素(像素)導(dǎo)致變換組成分層金字塔的系數(shù)，一個(gè)空間時(shí)間定向樹(shù)定義在所述分層金字塔內(nèi)的空間-時(shí)間關(guān)系(在所述空間時(shí)間定向樹(shù)中，根用從3D小波變換產(chǎn)生的近似子帶的像素形成，每一這些像素的子孫用更高子帶的像素形成，這些更高的子帶相應(yīng)于由這些根像素定義的圖像卷)，3D小波變換的初始子帶結(jié)構(gòu)通過(guò)一個(gè)接一個(gè)掃描子帶保存，其順序遵守在所述空間-時(shí)間樹(shù)內(nèi)形成的父-子關(guān)系，并且特定的一位標(biāo)志被加在空間-時(shí)間樹(shù)的每一系數(shù)上，考慮到所述系數(shù)的最高有效位的漸進(jìn)傳輸，這些標(biāo)志是這樣的，即它們中的至少一個(gè)說(shuō)明一組像素的狀態(tài)，和至少另一個(gè)說(shuō)明一個(gè)單一像素的狀態(tài)。
在異類網(wǎng)絡(luò)上的視頻流需要高可擴(kuò)展性能力，亦即部分位流可以不要完全解碼序列而被解碼，并可以被組合而以較低的空間或時(shí)間分辨率(空間可擴(kuò)展性，時(shí)間可擴(kuò)展性)或者以較低的質(zhì)量(SNR或比特率可擴(kuò)展性)重構(gòu)原來(lái)的視頻信息。一種實(shí)現(xiàn)所有這三類可擴(kuò)展性(空間的，時(shí)間的，SNR)的方便的方式是在對(duì)輸入視頻序列進(jìn)行運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償后的對(duì)該序列的三維(3D，或2D+t)小波分解。文獻(xiàn)WO 01/84847(PHFR000044)說(shuō)明了視頻編碼的一種完全可擴(kuò)展的方法，根據(jù)該方法，通過(guò)在每一時(shí)間分辨率級(jí)(相對(duì)于在最高空間分辨率級(jí))執(zhí)行運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到時(shí)間(相對(duì)于空間)可擴(kuò)展性。產(chǎn)生的空間-時(shí)間樹(shù)的分層編碼借助基于稱為“Fully Scalable Zerotree(完全可擴(kuò)展零樹(shù)(FSZ)”的技術(shù)的新編碼模塊執(zhí)行。這一完全可擴(kuò)展編碼方法的概略也可以在下述文獻(xiàn)中找到，由V.Bottreau，M.Bénetière，B.Felts和B.Pesquet-Popescu發(fā)表的“A Full Scalable 3D Subband VideoCodec”，Proceedings of IEEE Signal Processing Society，2001International Conferenceon Image Processing，Thessaloniki，希臘，2001年10月7-10日，第1017-1020頁(yè)。
這一在先技術(shù)受到了所謂的在分層樹(shù)中設(shè)定分區(qū)算法(SetPartitioning In Hierarchical Tree algorithm)(SPIHT)的啟發(fā)，必須首先回憶它的原理。原來(lái)的SPIHT算法例如在下面的文獻(xiàn)中說(shuō)明，A.Said和W.A.Pearlman所著“A new，fast，and efficientimage codec based on setpartitioning in hierarchical trees”，IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology，vol.6，n°3 1996年6月，第243-250頁(yè)，和對(duì)于它到3D情形的擴(kuò)展，例如有B.J.Kim和W.A.Pearlman所著“An embedded waveletvideo coder using three-dimensional set partitioning inhierarchical trees(SPIHT)”，Proceedings of Data CompressionConference，1997年3月25-27日，Snowbird，猶他州，美國(guó)，第251-260頁(yè)，所述算法基于一個(gè)關(guān)鍵的概念系數(shù)的部分排序按照大小遞減進(jìn)行，和通過(guò)利用在自然圖像中固有的自相似性在小波分解的各尺度(scales)上重要信息不存在的預(yù)測(cè)。這意味著，如果一個(gè)系數(shù)在小波分解的最低尺度中是不重要的，則在其它尺度中相應(yīng)于同一區(qū)域的系數(shù)不重要的概率也很高?；旧希琒PIHT是一個(gè)迭代算法，它在于比較一組像素與一個(gè)稱為“重要性級(jí)(level of significance)”的值，所述比較從在空間-時(shí)間分解樹(shù)中找到的最高重要性級(jí)開(kāi)始到0，所述一組像素相應(yīng)于在不同分辨率的同一圖像區(qū)域。對(duì)于一個(gè)給定的級(jí)，或一個(gè)位平面，要執(zhí)行兩趟(pass)排序趟，這一趟尋找零樹(shù)或子樹(shù)并排序不重要和重要性系數(shù)；精化(refinement)趟，這一趟發(fā)送重要性系數(shù)的精確的位。SPIHT算法從分解的最高級(jí)到最低級(jí)檢查小波系數(shù)。這相應(yīng)于首先考慮相應(yīng)于位于最小尺度子帶中的重要細(xì)節(jié)的系數(shù)，然后檢查相應(yīng)于更精細(xì)的細(xì)節(jié)的最小系數(shù)。這說(shuō)明算法的“分層”指定是合理的位以它們所表示的遞降的重要性發(fā)送，這樣形成漸進(jìn)的位流。
樹(shù)結(jié)構(gòu)，稱為空間(或者在3D的場(chǎng)合稱為空間-時(shí)間)定向樹(shù)，定義在小波系數(shù)的分層金字塔內(nèi)的空間(或空間-時(shí)間)關(guān)系。該樹(shù)的根用在最低分辨率處的近似子帶(“根”子帶)的像素形成，而相應(yīng)于由根像素定義的圖像區(qū)域(在3D的場(chǎng)合，圖像卷)的較高子帶的像素形成該像素的子孫。在SPIHT算法的3D版本中，除葉子外的任何子帶的每一像素都有8個(gè)子孫像素，而每一像素只有一個(gè)父(母)(這一規(guī)則的一個(gè)例外是在根的場(chǎng)合，8個(gè)像素中的一個(gè)像素沒(méi)有子孫)。下面的記號(hào)說(shuō)明父子關(guān)系。
O(x，y，z)節(jié)點(diǎn)(x，y，z)的直接子孫的坐標(biāo)組；D(x，y，z)節(jié)點(diǎn)(x，y，z)的所有后代的坐標(biāo)組；H(x，y，z)所有空間-時(shí)間定向樹(shù)根(在最高金字塔級(jí)的節(jié)點(diǎn)空間-時(shí)間近似子帶)的坐標(biāo)組；L(x，y，z)＝D(x，y，z)-O(x，y，z)(這些依賴關(guān)系的圖示在圖1中的三維場(chǎng)合中給出，其中記號(hào)如下TF＝時(shí)間幀，TAS＝時(shí)間近似子帶，CFTS＝在空間-時(shí)間近似子帶中的系數(shù)(或根系數(shù))，TDS.LRL＝在分解的最后分辨率級(jí)的時(shí)間細(xì)節(jié)子帶，和TDS.HR＝在最高分辨率的時(shí)間細(xì)節(jié)子帶)。
SPIHT算法使用三種列表LIS(不重要集列表)、LIP(不重要像素列表)、和LSP(重要像素列表)。在所有這三種表中，每一條目由坐標(biāo)組(x，y，z)標(biāo)識(shí)。在LIP和LIS中，(x，y，z)表示一個(gè)唯一的系數(shù)，而在LIS中它表示一組系數(shù)D(x，y，z)或L(x，y，z)，它們是空間-時(shí)間樹(shù)的子-樹(shù)。為區(qū)分它們，如果(x，y，z)表示D(x，y，z)則LIS條目為A類，如果它表示L(x，y，z)則LIS條目為B類。在第一趟(排序趟)期間，測(cè)試LIP的所有像素，把成為重要的那些移動(dòng)到列表LSP。相似地，成為重要的LIS集合從列表LIS中去除，并被分成子集放在該LIS的末尾，并且每一個(gè)都將被依次檢查。LSP包含要被“精化”的重要像素的列表該系數(shù)的第n位被發(fā)送，如果它相對(duì)于級(jí)別n是重要的話。
為改善視頻編碼系統(tǒng)的全局壓縮率，通常建議在零樹(shù)編碼模塊上增加一個(gè)算術(shù)編碼器。在其它的方法中，在大多數(shù)時(shí)間，分開(kāi)考慮分層和算術(shù)編碼模塊。為把它們有效地組合在一個(gè)單一的編碼系統(tǒng)中，必須對(duì)原來(lái)的SPIHT算法進(jìn)行一些修改。雖然在SPIHT中使用列表LIS、LIP和LSP方便了分類任務(wù)，但是這些列表對(duì)于系數(shù)的地理組織是一種障礙。當(dāng)掃描查找零樹(shù)時(shí)所執(zhí)行的深入檢索不使用子帶內(nèi)的冗余，而使決定用于算術(shù)編碼的相關(guān)環(huán)境更加困難(環(huán)境是一種信息，它可能對(duì)當(dāng)前像素有某些影響，其特別是與相鄰像素有關(guān)的信息)。由一組邏輯條件執(zhí)行的對(duì)列表LIS、LIP、LSP的操作使像素掃描的順序很難預(yù)測(cè)。屬于同一3D子孫樹(shù)但是來(lái)自不同空間-時(shí)間子帶的像素被編碼，并且被一個(gè)接一個(gè)地放在列表中，其效果是混合外部子帶的像素。這樣，在同一子帶的像素之間的地理相關(guān)性喪失。此外，因?yàn)榭臻g-時(shí)間子帶來(lái)自時(shí)間或空間濾波，因此該序列的幀連同給出細(xì)節(jié)的定向的特權(quán)級(jí)軸被濾波。當(dāng)應(yīng)用SPIHT算法時(shí)這一定向依賴性也喪失，因?yàn)閽呙璨话凑盏乩眄樞颉?br> 此外，從檢查列表LIS、LIP、LSP產(chǎn)生的位和系數(shù)的符號(hào)具有相當(dāng)不同的統(tǒng)計(jì)特性。用于一個(gè)列表的有關(guān)環(huán)境可以與另一個(gè)的全然不同。例如，當(dāng)LIP表示不重要像素組時(shí)，一般考慮，如果一個(gè)像素被不重要像素圍繞的話，則它有很大的機(jī)會(huì)是不重要的，但是對(duì)于LSP，如果被檢查的像素的鄰居的精化位在一定重要性級(jí)上是1(相對(duì)于0)的話，不能必然推斷被檢查的像素的精化位是1(相對(duì)于0)。
通過(guò)使用在已經(jīng)引用的文獻(xiàn)WO 01/84847中說(shuō)明的技術(shù)，可以保存3D小波變換的初始子帶結(jié)構(gòu)，而加在每一系數(shù)上的標(biāo)記或標(biāo)志指示這些系數(shù)屬于哪個(gè)列表LIS、LIP或LSP。更準(zhǔn)確說(shuō)，在所述專利申請(qǐng)中考慮的方法中，對(duì)于每一新的位平面完全掃描整個(gè)空間-時(shí)間樹(shù)。在第一位平面的末尾，該3D卷的所有的子孫依賴關(guān)系已被評(píng)估(因此該第一次掃描至關(guān)重要，并且必須絕對(duì)遵守在圖2中說(shuō)明的子孫依賴關(guān)系的計(jì)算順序，在該圖中的記號(hào)如下SA＝空間軸(s)，TA＝時(shí)間軸(t)，R＝根，F(xiàn)C＝第一孩子，SC＝第二孩子，TC＝第三孩子)。根據(jù)所述方法，以遵守父子關(guān)系的順序一個(gè)接一個(gè)掃描子帶，并且把至少兩個(gè)優(yōu)選4個(gè)不同的標(biāo)志加在空間-時(shí)間樹(shù)的系數(shù)上A)其中至少一個(gè)，優(yōu)選兩個(gè)說(shuō)明一個(gè)集(樹(shù)或子樹(shù))的狀態(tài)-DIRECT_SET_INSIG(或FS1)，如果D(x，y，z)仍然不重要；-INDIRECT_SET_INSIG(或FS2)，如果L(x，y，z)仍然不重要。
B)其中至少另一個(gè)，優(yōu)選另兩個(gè)說(shuō)明一個(gè)單一像素的狀態(tài)-SIG(或FP3)，如果當(dāng)前像素是重要的；-INSIG(或FP4)，如果它是不重要的，或如果它的重要性要被分析(缺省值設(shè)定為不在零樹(shù)中包括的像素)。
該方法的主要步驟是1.初始化-把最低空間-時(shí)間子帶的所有系數(shù)設(shè)置標(biāo)志FP4；
-在最低空間-時(shí)間子帶的8個(gè)系數(shù)中的7個(gè)上設(shè)置標(biāo)志FS1。
2.計(jì)算并輸出MSL(在空間-時(shí)間分解樹(shù)找到的最高重要性級(jí))。
3.從n＝MSL向下到0，進(jìn)行空間-時(shí)間樹(shù)的完全探索(可使用兩種主要的方法，其將在下一段說(shuō)明空間驅(qū)動(dòng)的分辨率可擴(kuò)展性，和時(shí)間驅(qū)動(dòng)的分辨率可擴(kuò)展性)，對(duì)于該空間-時(shí)間樹(shù)的每一系數(shù)(x，y，z)，具有下面的動(dòng)作a)設(shè)定重要性1)如果標(biāo)志FS1為“on”，則輸出＝Sn(D(x，y，z))。
如果Sn(D(x，y，z))＝1，則-對(duì)于每一(x’，y’，z’)∈0(x，y，z)，置標(biāo)志FP4；-從(x，y，z)中清除標(biāo)志FS1；-如果L(i，j)≠φ，則置標(biāo)志FS2。
2)如果標(biāo)志FS2為“on”，則輸出＝Sn(L(x，y，z))。
如果Sn(L(x，y，z))＝1，則-對(duì)于每一(x’，y’，z’)∈0(x，y，z)，置標(biāo)志FS1；-從(x，y，z)中清除標(biāo)志FS2。
b)像素重要性1)如果標(biāo)志FP3為on，則輸出＝(x，y，z)的第n位。
2)如果標(biāo)志FP4為on，則輸出＝Sn(x，y，z)。
如果Sn(x，y，z)＝1，則使標(biāo)志FP3為on；輸出sign(x，y，z)；清除標(biāo)志FP4。
各幀沿著給出細(xì)節(jié)的定向的特權(quán)級(jí)軸(空間或者時(shí)間)被濾波。通過(guò)沿相同方向掃描子帶可以更好地考慮這些定向。使用所指示的方法，有兩種主要的方式依靠所選擇的有特權(quán)的定向探索空間-時(shí)間的系數(shù)卷(volume of coefficient)，所述定向可以是空間軸或者是時(shí)間軸。因此，可以得到兩類“多可擴(kuò)展(multi-scalable)”比特流，第一類由空間分辨率引導(dǎo)，第二類由時(shí)間分辨率引導(dǎo)。
(A)空間驅(qū)動(dòng)的分辨率可擴(kuò)展性對(duì)于每一位平面，樹(shù)掃描是空間定向的，因?yàn)槿鐖D3所示在這一方案中，空間分辨率一個(gè)接一個(gè)被完全探索，所有的時(shí)間分辨率在每一空間尺度內(nèi)被連續(xù)掃描。換句話說(shuō)，時(shí)間頻率高于空間頻率。為有可能跳過(guò)位流的某些部分，在位流中引入分辨率標(biāo)志。掃描策略導(dǎo)致如在圖4中指示的經(jīng)組織的視頻位流，其中行s和t分別相應(yīng)于空間和時(shí)間分解級(jí)(SDL和TDL)，標(biāo)志A是分開(kāi)兩個(gè)位平面的標(biāo)志，標(biāo)志B是分開(kāi)兩個(gè)空間分解級(jí)的標(biāo)志。
(B)時(shí)間驅(qū)動(dòng)的分辨率可擴(kuò)展性對(duì)于每一位平面，樹(shù)掃描是時(shí)間定向的，因?yàn)槿鐖D5所示在這一方案中，時(shí)間分辨率一個(gè)接一個(gè)被完全探索，所有的空間分辨率在每一時(shí)間尺度內(nèi)被連續(xù)掃描。與圖4比較這一掃描策略導(dǎo)致如在圖6中指示的經(jīng)組織的視頻位流，(標(biāo)志B現(xiàn)在分開(kāi)兩個(gè)時(shí)間分解級(jí))。在兩種場(chǎng)合，得到三類可擴(kuò)展性(時(shí)間、空間分辨率，SNR)SNR可擴(kuò)展性仍然可用，因?yàn)榭臻g-時(shí)間掃描被插入一個(gè)位平面迭代循環(huán)中，并且分別給時(shí)間可擴(kuò)展性和空間可擴(kuò)展性提供tmax的可能幀速率和smax的可能顯示大小(在所述例子中t＝1到4和s＝1到4)，t＝1相應(yīng)于最小幀速率，s＝1相應(yīng)于最小顯示大小。
使用這一方法，由于固定的子帶掃描(置換列表的掃描)和標(biāo)志的識(shí)別，對(duì)于每一模型復(fù)原一致的地理環(huán)境3D小波變換的初始子帶結(jié)構(gòu)被保留，加在每一系數(shù)上的標(biāo)志指示該系數(shù)屬于哪一個(gè)列表LIS、LIP或LSP。保留SPIHT的分層和邏輯組織，同時(shí)從一個(gè)列表向另一個(gè)移動(dòng)系數(shù)通過(guò)改變它的標(biāo)志“虛擬”進(jìn)行，讀的順序現(xiàn)在不依賴于SPIHT算法的邏輯執(zhí)行的改變。這一方法比組合經(jīng)典SPIHT算法和熵編碼(并導(dǎo)致一個(gè)“自然的”環(huán)境從變換的圖像直接發(fā)布-這與位平面方法一致-而并不是來(lái)自在精化趟中從原來(lái)的SPIHT算法產(chǎn)生的位)的方法更好地利用了對(duì)當(dāng)前像素的鄰近影響，它改善了壓縮率并因此改善了編碼效率，因?yàn)樯舷挛拇_實(shí)與正被編碼的位相關(guān)。
然而，完全掃描所有空間-時(shí)間樹(shù)子帶會(huì)迅速導(dǎo)致下面的缺點(diǎn)即使以低的解碼比特率，仍然可以觀察到高的計(jì)算負(fù)載，其與當(dāng)今視頻應(yīng)用的需求相反。
因此，本發(fā)明的目的是提出一種避免這種缺點(diǎn)的編碼方法。
為此目的，本發(fā)明涉及一種在本說(shuō)明的引言部分中定義的編碼方法，此外，它的特征在于，在空間-時(shí)間樹(shù)的每一子帶上添加一個(gè)附加的、特定的一位標(biāo)志，以便給出關(guān)于它的系數(shù)的總狀態(tài)的信息，然后為下列決定使用關(guān)于每一子帶的父子關(guān)系的所述附加信息-當(dāng)它的附加標(biāo)志具有它的兩個(gè)可能的值的稱為“on”的第一個(gè)時(shí)，每一子帶必須被處理，它的至少一個(gè)系數(shù)具有系數(shù)標(biāo)志“on”；-當(dāng)它的附加標(biāo)志具有它的兩個(gè)可能的值的稱為“off”的第二個(gè)時(shí)，每一子帶必須被跳過(guò)，它的所有系數(shù)標(biāo)志為“off”。
如此提出的技術(shù)解決方案允許在任何計(jì)算之前以這種方式為每一空間時(shí)間子帶添加一個(gè)關(guān)于它的父子關(guān)系的信息(諸如標(biāo)記或者標(biāo)志)如果根據(jù)這一標(biāo)志發(fā)現(xiàn)一個(gè)特定的子帶不與任何其它的子帶相關(guān)，則跳過(guò)它的編碼/解碼處理，這樣避免大量而又無(wú)用的計(jì)算。應(yīng)該注意，所提出的發(fā)明不產(chǎn)生對(duì)FSZ輸出位流的任何修改，因此，不會(huì)導(dǎo)致后來(lái)重構(gòu)的視頻的任何質(zhì)量降低。
現(xiàn)在參考


本發(fā)明，附圖中，圖1給出在3D場(chǎng)合下在空間-時(shí)間定向樹(shù)中的父子關(guān)系的例子；圖2表示在所述空間-時(shí)間樹(shù)中的子帶的分層；圖3表示空間-時(shí)間樹(shù)的空間驅(qū)動(dòng)的掃描；圖4表示由排序的3D SPIHT使之可能的位流組織；圖5表示空間-時(shí)間樹(shù)的時(shí)間驅(qū)動(dòng)的掃描；和圖6表示通過(guò)所述掃描得到的位流的結(jié)構(gòu)。
如上所述，在FSZ技術(shù)中，從小波分解產(chǎn)生的整個(gè)空間-時(shí)間樹(shù)被逐個(gè)位平面地(或者重要性級(jí))掃描，并且在第一位平面處理期間建立所有的父子關(guān)系(圖1中所示)。這一分層關(guān)系決定所有剩余的位平面都遵守的子帶掃描順序(在編碼器和解碼器兩側(cè)，下面的編碼器和解碼器之間沒(méi)有區(qū)別，因?yàn)閮烧叨紘?yán)格地遵守同樣的順序)。如在上面文獻(xiàn)WO 01/84847中提到的，F(xiàn)SZ算法的主要步驟如下(A)初始化步驟，其中只有最低的空間-時(shí)間子帶系數(shù)由允許開(kāi)始掃描處理的標(biāo)志表征，所有其他子帶系數(shù)被初始化為零；(B)掃描步驟，其中，以嚴(yán)格遵守在所述空間-時(shí)間樹(shù)中形成的父子關(guān)系的順序?qū)τ诿恳晃黄矫鎴?zhí)行空間-時(shí)間樹(shù)的全探索。
在這一深度掃描期間，空間-時(shí)間子帶系數(shù)的狀態(tài)通過(guò)打開(kāi)或關(guān)閉它們的說(shuō)明標(biāo)志虛擬改變?？臻g-時(shí)間樹(shù)的掃描是完全窮盡的審查每一子帶，對(duì)其系數(shù)的狀態(tài)沒(méi)有任何事先的假設(shè)，它意味著對(duì)于每一子帶，分析每一系數(shù)。然而，當(dāng)詳細(xì)檢查所述FSZ技術(shù)時(shí)，人們會(huì)評(píng)論，在4個(gè)可能的標(biāo)志(用于直接子孫的不重要集的FS1＝DIRECT_SET_INSIG，用于間接子孫的不重要集的FS2＝INDIRECT_SET_INSIG，用于重要像素的FP3＝SIG，用于不重要像素的FP4＝INSIG)中沒(méi)有一個(gè)為ON(等效為零)的特定場(chǎng)合，不僅在該位流中不輸出任何信息，并且不改變?nèi)魏蜗禂?shù)狀態(tài)。換句話說(shuō)，這樣的系數(shù)的處理是無(wú)用的，因?yàn)樗粠?lái)任何附加信息。當(dāng)子帶只包含這種系數(shù)時(shí)，這一計(jì)算負(fù)載開(kāi)銷特別重要。此外，這一情形對(duì)于第一位平面十分多見(jiàn)，因?yàn)槌畹偷囊粋€(gè)外，每一子帶均被初始化為零。
因此根據(jù)本發(fā)明，現(xiàn)提出在每一子帶上添加一個(gè)標(biāo)志SCAN，它給出子帶系數(shù)的總狀態(tài)的指示。當(dāng)ON時(shí)(亦即該子帶的至少一個(gè)系數(shù)具有不同于零的標(biāo)志)，這一標(biāo)志允許該子帶的處理。當(dāng)OFF時(shí)(亦即所有系數(shù)標(biāo)志都等于零)，該子帶被跳過(guò)，因?yàn)橹兰炔粫?huì)輸出任何位，也不改變?nèi)魏螛?biāo)志?？紤]原來(lái)的FSZ方法的兩個(gè)主要步驟，根據(jù)本發(fā)明提出，為最低空間-時(shí)間子帶(這一根子帶在任何情況下都必須被掃描)初始化SCAN標(biāo)志為ON，而對(duì)所有其他子帶初始化為OFF。從根子帶系數(shù)開(kāi)始，然后該方法根據(jù)在FSZ中定義的規(guī)則更新子孫的標(biāo)志。然后把包含這些子孫系數(shù)的子帶的SCAN標(biāo)志設(shè)定為ON，因?yàn)樗鼈冊(cè)谶M(jìn)一步的排序趟(對(duì)于較低的位平面)期間將必須被分析。
簡(jiǎn)而言之，本發(fā)明提出以下述步驟修改FSZ方法(其原來(lái)在上述文獻(xiàn)中說(shuō)明)，增加的部分用斜體表示1.初始化-對(duì)于最低空間時(shí)間子帶的所有系數(shù)置標(biāo)志FP4；-對(duì)于最低空間時(shí)間子帶的8個(gè)系數(shù)中的7個(gè)置標(biāo)志FS1；-對(duì)于最低空間時(shí)間子帶置標(biāo)志SCAN為ON；-對(duì)于所有其他空間時(shí)間子帶置標(biāo)志SCAN為OFF。
2.計(jì)算并輸出MSL。
3.從n＝MSL向下到0，執(zhí)行空間-時(shí)間樹(shù)的全探索，對(duì)于每一子帶A)如果標(biāo)志SCAN為OFF，則跳過(guò)該子帶，直接到該空間-時(shí)間樹(shù)的下一子帶；B)如果標(biāo)志SCAN為ON，則給該空間-時(shí)間樹(shù)的每一系數(shù)(x，y，z)提供下面的動(dòng)作
a)設(shè)定重要性；1)如果標(biāo)志FS1為ON，則輸出＝Sn(D(x，y，z))。
如果Sn(D(x，y，z))＝1，則-對(duì)于每一(x’，y’，z’)∈O(x，y，z)，置標(biāo)志FP4；-從(x，y，z)中清除標(biāo)志FS1；-如果L(i，j)≠0，則置標(biāo)志FS2；-分別對(duì)包含每一(x’，y’，z’)∈O(x，y，z)的每一子帶置標(biāo)志SCAN為ON。
2)如果標(biāo)志FS2為ON，則輸出＝Sn(L(x，y，z))。
如果Sn(L(x，y，z))＝1，則-對(duì)于每一(x’，y’，z’)∈O(x，y，z)，置標(biāo)志FS1；-從(x，y，z)中清除標(biāo)志FS2；-分別對(duì)包含每一(x’，y’，z’)∈O(x，y，z)的每一子帶置標(biāo)志SCAN為ON。
b)像素重要性1)如果標(biāo)志FP3為ON，則輸出＝(x，y，z)的第n位。
2)如果標(biāo)志FP4為ON，則輸出＝Sn(x，y，z)。
如果Sn(x，y，z)＝1，則置標(biāo)志FP3為ON；輸出信號(hào)(x，y，z)；清除標(biāo)志FP4。
根據(jù)本發(fā)明的方法的實(shí)現(xiàn)的優(yōu)點(diǎn)是FSZ方法明顯的復(fù)雜性的化簡(jiǎn)，而無(wú)需修改最后的輸出位流。在編碼/解碼比特率較低的情況下，復(fù)雜性的化簡(jiǎn)更為重要，其時(shí)只有最重要的位平面被處理，且許多子帶尚未由任何父子關(guān)系被連接到其他子帶，也就是說(shuō)許多子帶仍然使它們的標(biāo)志SCAN被設(shè)定為OFF，并因此不被分析，這與在原來(lái)的FSZ算法中所執(zhí)行的相反。
權(quán)利要求
1.一種用于壓縮視頻序列的編碼方法，所述視頻序列被分成幀組(GOF)，所述幀組借助三維(3D)小波變換被分解成為給定數(shù)目的連續(xù)分辨率級(jí)，其相應(yīng)于所述變換的分解級(jí)，所述方法基于分層子帶編碼處理，該處理導(dǎo)致從每一GOF的原來(lái)一組圖像元素(像素)產(chǎn)生組成分層金字塔的變換系數(shù)，一個(gè)空間時(shí)間定向樹(shù)定義在所述分層金字塔內(nèi)的空間-時(shí)間關(guān)系，在所述空間時(shí)間定向樹(shù)中，根用從3D小波變換產(chǎn)生的近似子帶的像素形成，每一這些像素的子孫用更高子帶的像素形成，這些更高的子帶相應(yīng)于由這些根像素定義的圖像卷，3D小波變換的初始子帶結(jié)構(gòu)通過(guò)一個(gè)接一個(gè)地掃描子帶保存，其順序遵守在所述空間-時(shí)間樹(shù)內(nèi)形成的父-子關(guān)系，并且特定的一位標(biāo)志被添加在空間-時(shí)間樹(shù)的每一系數(shù)上，其中要考慮到系數(shù)的最高有效位的漸進(jìn)傳輸，這些標(biāo)志是這樣的，即它們中的至少一個(gè)說(shuō)明一組像素的狀態(tài)，和至少另一個(gè)說(shuō)明一個(gè)單一像素的狀態(tài)，所述編碼方法的進(jìn)一步的特征在于，一個(gè)附加的、特定的一位標(biāo)志被添加到空間-時(shí)間樹(shù)的每一子帶，用以給出關(guān)于該子帶的系數(shù)的總狀態(tài)的信息，然后把關(guān)于每一子帶的父子關(guān)系的所述附加信息用于下述決定-當(dāng)它的附加標(biāo)志具有它的兩個(gè)可能的值中稱為“on”的第一個(gè)時(shí)，每一子帶必須被處理，它的至少一個(gè)系數(shù)具有系數(shù)標(biāo)志“on”；-當(dāng)它的附加標(biāo)志具有它的兩個(gè)可能的值中稱為“off”的第二個(gè)時(shí)，每一子帶必須被跳過(guò)，它的所有系數(shù)標(biāo)志為“off”。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的方法，其中，兩個(gè)標(biāo)志說(shuō)明一組像素的狀態(tài)，并且對(duì)于所述空間-時(shí)間樹(shù)的每一系數(shù)(x，y，z)，如果D(x，y，z)仍是不重要的，則它們是FS1；而如果L(x，y，z)仍是不重要的，則它們是FS2，-其中，D(x，y，z)是節(jié)點(diǎn)(x，y，z)的所有派生節(jié)點(diǎn)的坐標(biāo)組，而L(x，y，z)＝D(x，y，z)-O(x，y，z)，O(x，y，z)是節(jié)點(diǎn)(x，y，z)的直接子孫的坐標(biāo)組，和-兩個(gè)標(biāo)志說(shuō)明一個(gè)單一像素的狀態(tài)，并且如果當(dāng)前像素是重要的，則它們是FP3；而如果當(dāng)前像素是不重要的或它的重要性待分析，則它們是FP4，所述編碼方法的進(jìn)一步的特征在于，在將最低空間-時(shí)間子帶的所有系數(shù)置標(biāo)志FP4和將所述最低空間-時(shí)間子帶的8個(gè)系數(shù)中的7個(gè)置標(biāo)志FS1的初始化步驟后，另外的標(biāo)志對(duì)于最低空間-時(shí)間子帶被置為它的兩個(gè)值的第一個(gè)(“on”)上，對(duì)于所有其他的子帶則被置為第二個(gè)(“off”)上，并計(jì)算最高重要性級(jí)MSL，根據(jù)所述掃描順序?qū)崿F(xiàn)的空間-時(shí)間樹(shù)的探索包括下面的步驟從位平面n＝MSL向下到0，執(zhí)行空間時(shí)間樹(shù)的全探索，其中對(duì)于每一子帶A)如果所述附加的標(biāo)志具有它的第二個(gè)值，則跳過(guò)該子帶，直接到該空間時(shí)間樹(shù)中的下一子帶；B)如果所述附加的標(biāo)志具有它的第一個(gè)值，則給該空間-時(shí)間樹(shù)的每一系數(shù)(x，y，z)提供下面的動(dòng)作a)設(shè)定重要性1)如果標(biāo)志FS1為ON，則輸出＝Sn(D(x，y，z))。如果Sn(D(x，y，z))＝1，則-對(duì)于每一(x’，y’，z’)∈O(x，y，z)，置標(biāo)志FP4；-從(x，y，z)中清除標(biāo)志FS1；-如果L(i，j)≠0，則置標(biāo)志FS2；-分別對(duì)包含每一(x’，y’，z’)∈O(x，y，z)的每一子帶置所述附加的標(biāo)志為其第一值。2)如果標(biāo)志FS2為ON，則輸出＝Sn(L(x，y，z))。如果Sn(L(x，y，z))＝1，則-對(duì)于每一(x’，y’，z’)∈O(x，y，z)，置標(biāo)志FS1；-從(x，y，z)中清除標(biāo)志FS2；-分別對(duì)包含每一(x’，y’，z’)∈O(x，y，z)的每一子帶置所述附加的標(biāo)志為其第一值。b)像素重要性1)如果標(biāo)志FP3為ON，則輸出＝(x，y，z)的第n位。2)如果標(biāo)志FP4為ON，則輸出＝Sn(x，y，z)。如果Sn(x，y，z)＝1，則置標(biāo)志FP3為ON；輸出符號(hào)(x，y，z)；清除標(biāo)志FP4。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種借助三維小波變換壓縮視頻序列的編碼方法。這一方法基于分層子帶編碼處理，該處理導(dǎo)向變換組成分層金字塔的系數(shù)。一個(gè)空間－時(shí)間定向樹(shù)定義在所述金字塔內(nèi)的空間－時(shí)間關(guān)系，在所述空間－時(shí)間定向樹(shù)中，根用近似子帶的像素形成，每一這些像素的子孫用更高子帶的像素形成。在所述編碼處理中，小波變換的初始子帶結(jié)構(gòu)通過(guò)一個(gè)接一個(gè)掃描子帶保存，其順序遵守在所述樹(shù)內(nèi)形成的父－子關(guān)系，考慮到該樹(shù)的每一系數(shù)的最高有效位的漸進(jìn)傳輸，把“off/on”標(biāo)志加在這些系數(shù)上。根據(jù)本發(fā)明，一個(gè)附加的、特定的一位標(biāo)志被添加在每一子帶上，用于給出關(guān)于該子帶的系數(shù)的總的狀態(tài)的信息，然后使用關(guān)于每一子帶的父子關(guān)系的所述附加信息要么處理子帶－如果所述標(biāo)志具有它的兩個(gè)可能的值中的第一值的話，或者跳過(guò)它－如果所述標(biāo)志具有所述兩個(gè)可能的值中的第二值的話。
文檔編號(hào)H03M7/30GK1605210SQ02825340
公開(kāi)日2005年4月6日 申請(qǐng)日期2002年12月5日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月20日
發(fā)明者V·博特雷奧, M·貝內(nèi)蒂雷 申請(qǐng)人:皇家飛利浦電子股份有限公司