專利名稱：一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編解碼裝置及方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字視頻的編解碼中圖像塊信息變換，量化，掃描及熵編碼 技術(shù)領(lǐng)域，尤其是一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編解碼裝置及方 法。
背景技術(shù)：
視頻編碼技術(shù)主要試圖解決用盡量少的信息位來表示一段視頻，并且完 全由這些信息位能恢復(fù)出或大致恢復(fù)出原始圖像，這些信息位又可分為邊信息和系數(shù)信息。邊信息可以是運(yùn)動(dòng)向量、編碼模式及變換模式等；系數(shù)信息 是指變換編碼后的殘余值。在現(xiàn)有視頻標(biāo)準(zhǔn)，例如H. 264 (國際電信聯(lián)盟最 新視頻編解碼標(biāo)準(zhǔn))和AVS (中國音視頻編解碼國家標(biāo)準(zhǔn))中，均對(duì)分塊的 圖像數(shù)據(jù)首先進(jìn)行幀內(nèi)或幀間預(yù)測，對(duì)預(yù)測后的殘差或原始信息進(jìn)行頻域變 換，然后對(duì)變換后的頻域系數(shù)進(jìn)行量化，掃描和熵編碼。然而對(duì)于圖像塊內(nèi) 存在斜角的邊界，物體及元素，變換后的頻域元素比較分散，對(duì)低頻點(diǎn)的集 中度不高，由此導(dǎo)致后續(xù)的熵編碼效率低，最終使編碼系統(tǒng)的壓縮率降低。 如何提高圖像塊內(nèi)在存在斜角的邊界，物體及元素時(shí)，變換后的頻域元素熵 編碼效率低的現(xiàn)象是一個(gè)需要解決的難題。本發(fā)明通過對(duì)斜角的邊界，物體及元素先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理使之同坐標(biāo)軸 平行/垂直，或通過對(duì)坐標(biāo)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，使斜角的邊界，物體及元素同 坐標(biāo)軸平行/垂直，然后再進(jìn)行頻域變換，以此使變換后的頻域元素比較集 中于低頻點(diǎn)，由此導(dǎo)致后續(xù)的熵編碼效率提高，最終使編碼系統(tǒng)的壓縮率提 高。
發(fā)明內(nèi)容
為了克服上述現(xiàn)有技術(shù)的不足，本發(fā)明的目的在于提供一種基于對(duì)圖像 塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編解碼裝置及方法，在保證可實(shí)現(xiàn)的前提下，有效 提高編碼系統(tǒng)的壓縮率。為了完成上述發(fā)明任務(wù)，本發(fā)明采用的總體技術(shù)方案是 一種基于對(duì)圖 像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編解碼裝置及方法，其技術(shù)要點(diǎn)是，對(duì)斜角的邊 界，物體及元素先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理使之同坐標(biāo)軸平行/垂直，或通過對(duì)坐標(biāo)軸 進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，使斜角的邊界，物體及元素同坐標(biāo)軸平行/垂直，然后再進(jìn) 行對(duì)應(yīng)的頻域變換，量化，掃描及熵編碼。一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編解碼裝置及方法，包括以下 步驟步驟1、對(duì)圖像幀進(jìn)行塊劃分，例如宏塊(MACROBLOCK)，子宏塊 (BLOCK, SUBBL0CK);對(duì)劃分的塊進(jìn)行幀內(nèi)或幀間預(yù)測，產(chǎn)生殘差或原始信息塊。步驟2、；對(duì)殘差或原始信息塊內(nèi)的邊界，物體及元素進(jìn)行斜角存在的 檢測及斜角角度估計(jì)。步驟211、通過對(duì)殘差或原始信息塊內(nèi)的圖像點(diǎn)的數(shù)值關(guān)系，數(shù)值比較； 通過對(duì)鄰居塊的邊界，物體及元素斜角存在的檢測的結(jié)果；通過比較預(yù)設(shè)的 門限值，檢測斜角的存在。步驟212、在步驟211的檢測同時(shí)，通過整塊的數(shù)值比較，根據(jù)數(shù)值的 變化趨勢，估計(jì)出斜角的角度。步驟213、為了簡化旋轉(zhuǎn)處理，可將斜角的角度近似到預(yù)設(shè)的幾個(gè)值之步驟3、如果斜角的角度為零，跳轉(zhuǎn)到步驟4。否則，按估計(jì)的斜角度， 對(duì)斜角的邊界，物體及元素先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理使之同坐標(biāo)軸平行/垂直，或通 過對(duì)坐標(biāo)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，使斜角的邊界，物體及元素同坐標(biāo)軸平行/垂直。
旋轉(zhuǎn)后的圖像塊可能不再是方塊形陣。步驟4、對(duì)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)處理后的圖像塊進(jìn)行頻域變換。此變換可能是適合 旋轉(zhuǎn)處理的圖像塊(既非方塊形陣)的變換。步驟5、對(duì)變換后的系數(shù)進(jìn)行量化，掃描(ZIG-ZAG)及熵編碼。步驟6、將斜角度及變換模式等進(jìn)行熵編碼。在編碼之前可采用鄰居塊 的信息相關(guān)預(yù)測方式以減少需要編碼的信息量。步驟7、熵編碼后的系數(shù)信息，斜角度及變換模式將同其他信息一起形 成壓縮后的碼 流o本發(fā)明具有明顯的優(yōu)點(diǎn)和積極效果。本發(fā)明針對(duì)新的或未來增強(qiáng)版的視 頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，提出一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編解碼裝置及方 法。通過對(duì)斜角的邊界，物體及元素先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理使之同坐標(biāo)軸平行/垂直，或通過對(duì)坐標(biāo)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，使斜角(SLANT)的邊界，物體及元素 同坐標(biāo)軸平行/垂直，然后再進(jìn)行適應(yīng)的頻域變換，以此使變換后的頻域元 素比較集中于低頻點(diǎn)，由此導(dǎo)致后續(xù)的熵編碼效率提高，最終使編碼系統(tǒng)的 壓縮率提高。


圖1是現(xiàn)有編碼的幀內(nèi)或幀間預(yù)測，殘差或原始信息系數(shù)的變換，量 化，掃描及熵編碼過程； .圖2是本發(fā)明的主過程圖，既改進(jìn)后的殘差或原始信息系數(shù)的旋轉(zhuǎn)處 理，相應(yīng)的變換，量化，掃描及熵編碼過程；圖3是本發(fā)明實(shí)施例1中對(duì)殘差或原始信息塊內(nèi)的邊界，物體及元素進(jìn) 行斜角存在的檢測及斜角角度估計(jì)；圖4是本發(fā)明實(shí)施例2中按估計(jì)的斜角度，對(duì)斜角的邊界，物體及元素 先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理使之同坐標(biāo)軸平行/垂直，或通過對(duì)坐標(biāo)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，使斜角的邊界，物體及元素同坐標(biāo)軸平行/垂直。旋轉(zhuǎn)后的圖像塊可能不再 是方塊形陣。圖5是本發(fā)明實(shí)施實(shí)施例2中旋轉(zhuǎn)后的圖像塊(可能不再是方塊形陣) 是如何進(jìn)行一 維變換和二維變換。
具體實(shí)施方式
下面結(jié)合附圖和具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明作進(jìn)一步詳細(xì)的說明。圖一中數(shù)字電視圖像被分為16x16的宏塊(macroblock)，每一個(gè)宏塊 又分為8x8或更小的塊。編碼按照宏塊的順序一個(gè)一個(gè)從左向后進(jìn)行。對(duì)每 一圖像塊按標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定進(jìn)行幀內(nèi)或幀間預(yù)測，對(duì)預(yù)測后的殘差或原始信息系數(shù) 進(jìn)行頻域變換，然后對(duì)變換后的頻域系數(shù)進(jìn)行量化，掃描和熵編碼。請(qǐng)參照?qǐng)D2本發(fā)明的主流程圖，首先，對(duì)每一圖像塊進(jìn)行幀內(nèi)或幀間預(yù) 測，產(chǎn)生的系數(shù)殘差或原始信息圖2-1。對(duì)預(yù)測后的殘差或原始信息圖2 — 1 進(jìn)行斜角的邊界，物體及元素先旋轉(zhuǎn)處理圖2-2使之同坐標(biāo)軸平行/垂直， 或通過對(duì)坐標(biāo)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，使斜角的邊界，物體及元素同坐標(biāo)軸平行/ 垂直，旋轉(zhuǎn)后的數(shù)值塊為圖2-3。然后再進(jìn)行適應(yīng)的頻域變換圖2-4,對(duì)變 換后的頻域系數(shù)圖2-5進(jìn)行量化，掃描和熵編碼。熵編碼后的系數(shù)信息，斜 角度及變換模式將同其他信息一起形成壓縮后的碼流圖2-6。請(qǐng)參照?qǐng)D3為實(shí)施例1:對(duì)預(yù)測后的殘差或原始信息進(jìn)行斜角的邊界， 物體及元素的4全測及斜角的估計(jì)。 具體包括下述步驟步驟211、通過對(duì)殘差或原始信息塊內(nèi)的圖像點(diǎn)的數(shù)值關(guān)系，數(shù)值比較； 通過對(duì)鄰居塊的邊界，物體及元素斜角存在的檢測的結(jié)果；通過比較預(yù)設(shè)的 門P艮值，檢測斜角的存在。斜角的存在示于圖3-11。步驟212、在步驟211的檢測同時(shí)，通過整塊的數(shù)值比較，數(shù)值變化趨 勢，估計(jì)出斜角的角度。斜角的角度估計(jì)為圖3-13。圖3-14為坐標(biāo)軸。 步驟213、為了簡化旋轉(zhuǎn)處理，可將斜角的角度近似到預(yù)設(shè)的幾個(gè)值之請(qǐng)參照?qǐng)D4為實(shí)施例2:按估計(jì)的斜角度45度，對(duì)斜角的邊界，物體 及元素先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理使之同坐標(biāo)軸平行/垂直，或通過對(duì)坐標(biāo)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn) 處理，使斜角的邊界，物體及元素同坐標(biāo)軸平行/垂直。旋轉(zhuǎn)處理后的數(shù)據(jù) 塊為圖4中的右邊的圖。此時(shí)，旋轉(zhuǎn)處理后的數(shù)據(jù)塊不再是正方形陣。請(qǐng)參照?qǐng)D5為實(shí)施例2:對(duì)非正方形陣實(shí)施一維變換和二維變換的方法之 一。首先對(duì)旋轉(zhuǎn)后的收據(jù)按圖5-25的水平方向進(jìn)行一維變換，獲得的系數(shù) 塊為圖5-26。對(duì)圖5-26的一維變換系數(shù)進(jìn)行垂直方向的二維變換，從而獲 得圖5-27的二維變換系數(shù)。以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，本領(lǐng)域的普通技 術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的 精神和范圍的任何修改或局部替換，其均應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的權(quán)利要求范圍當(dāng)中。
權(quán)利要求
1、一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編解碼裝置及方法，其特征在于，在視頻編解碼中對(duì)斜角的邊界，物體，元素及像素先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理使之同坐標(biāo)軸平行/垂直，或通過對(duì)坐標(biāo)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，使斜角的邊界，物體及元素同坐標(biāo)軸平行/垂直，然后再進(jìn)行適應(yīng)的頻域變換。
2、 一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編解碼裝置及方法，其特 征在于，該方法包括以下必不可少的步驟步驟1、對(duì)圖像幀進(jìn)行塊劃分，例如宏塊(MACROBLOCK)，子宏塊 (BL0CK， SUBBL0CK);對(duì)劃分的塊進(jìn)行幀內(nèi)或幀間預(yù)測，產(chǎn)生殘差塊或直接使 用原始數(shù)據(jù)塊。步驟2、；對(duì)殘差塊或直接使用的原始數(shù)據(jù)塊內(nèi)的邊界，物體及元素進(jìn) 行斜角存在的檢測及斜角角度估計(jì)。步驟3、按估計(jì)的斜角度，對(duì)斜角的邊界，物體及元素先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理 使之同坐標(biāo)軸平行/垂直，或通過對(duì)坐標(biāo)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，使斜角的邊界， 物體及元素同坐標(biāo)軸平行/垂直。旋轉(zhuǎn)后的圖像塊可能不再是方塊形陣。這 樣的旋轉(zhuǎn)處理可能包含其它線性或非線性濾波處理，例如有限濾波處理 (Finite Impulse Response).步驟4、對(duì)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)處理的圖像塊進(jìn)行頻域變換。此變換可能是適合旋 轉(zhuǎn)處理后的圖像塊的變換。步驟5、對(duì)變換后的系數(shù)進(jìn)行量化，特定ZIG-ZAG掃描或其它掃描及熵 編碼。同時(shí)將斜角度及變換模式等進(jìn)行熵編碼。步驟6、在解碼端，在應(yīng)用反變換之后，例如IDCT,需應(yīng)用反旋轉(zhuǎn)處理 去得到正確角度的原始圖像，
3、根據(jù)權(quán)利要求2所迷的一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編 解碼裝置及方法，其特征在于，所述步驟1中幀內(nèi)或幀間預(yù)測為空間，時(shí)間或其它維度上的預(yù)測。
4、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編 解碼裝置及方法，其特征在干，所述步驟2中的對(duì)殘差或原始信息塊內(nèi)的邊 界，物體及元素進(jìn)行斜角存在的檢測及斜角角度估計(jì)。具體包括下述步驟步驟211、通過對(duì)殘差或原始信息塊內(nèi)的圖像點(diǎn)的數(shù)值關(guān)系，數(shù)值比較； 通過對(duì)鄰居塊的邊界，物體及元素斜角存在的檢測的結(jié)果；通過比較預(yù)設(shè)的 門限值，檢測斜角的存在。步驟212、在步驟211的檢測同時(shí)，通過整塊的數(shù)值比較，根據(jù)數(shù)值變 化趨勢，估計(jì)出斜角的角度，步驟213、為了簡化旋轉(zhuǎn)處理，可將斜角的角度近似到預(yù)設(shè)的幾個(gè)值之
5、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編 解碼裝置及方法，其特征在于，所述步驟3中的按估計(jì)的斜角度，對(duì)斜角的 邊界，物體及元素先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理使之同坐標(biāo)軸平行/垂直，或通過對(duì)坐標(biāo) 軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，使斜角的邊界，物體及元素同坐標(biāo)軸平行/垂直。旋轉(zhuǎn)處 理后的數(shù)據(jù)塊可能不再是正方形陣。
6、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編 解碼裝置及方法，其特征在于，所述步驟4中的對(duì)經(jīng)過旋轉(zhuǎn)處理的圖像塊進(jìn) 行頻域變換。此變換可能是適合旋轉(zhuǎn)處理后的圖像塊的變換，即非正方形的 變換方式。
7、 根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編 解碼裝置及方法，其特征在于，所述步驟4中的對(duì)變換后的系數(shù)進(jìn)行量化， 特定ZIG-ZAG掃描或其它掃描及熵編碼。同時(shí)將斜角度及變換模式等進(jìn)行熵 編碼。斜角度及變換模式也可采用鄰居塊預(yù)測方式以提高編碼效率。
8、 根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編 解碼裝置及方法，其旋轉(zhuǎn)處理不局限于二維處理，例如三維處理等。
9、根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編 解碼裝覃及方法，其旋轉(zhuǎn)方式應(yīng)用于原始圖像點(diǎn)或幀內(nèi)預(yù)測后的像素殘差或 原始信息。
10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編 解碼裝置及方法，在解碼端應(yīng)用反旋轉(zhuǎn)處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種基于對(duì)圖像塊數(shù)據(jù)旋轉(zhuǎn)及變換的視頻編解碼裝置及方法。采用目前對(duì)殘差或原始信息進(jìn)行的頻域變換方法，例DCT/IDCT，對(duì)于存在的斜的邊界，物體及元素的圖像塊，變換后的頻域元素比較分散，對(duì)低頻點(diǎn)的集中度不高，由此導(dǎo)致后續(xù)的熵編碼效率降低。本發(fā)明通過對(duì)斜的邊界，物體及元素先進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理使之同坐標(biāo)軸平行/垂直，或通過對(duì)坐標(biāo)軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)處理，使斜的邊界，物體及元素同坐標(biāo)軸平行/垂直，然后再進(jìn)行適合旋轉(zhuǎn)處理后的圖像塊狀頻域變換，使變換后的頻域元素比較集中于低頻點(diǎn)，使后續(xù)的熵編碼效率提高。
文檔編號(hào)H04N7/26GK101155302SQ20061015263
公開日2008年4月2日 申請(qǐng)日期2006年9月25日 優(yōu)先權(quán)日2006年9月25日
發(fā)明者張燕生, 革 李 申請(qǐng)人:張燕生;李 革