專利名稱：運(yùn)用于圖像編碼和視頻編碼的六角變換方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明屬于數(shù)字視頻編碼領(lǐng)域，尤其涉及圖像及視頻的變換裝置及其方法。
背景技術(shù)：
數(shù)字視頻是通過對(duì)時(shí)域和空域連續(xù)的自然場景進(jìn)行時(shí)域和空域連續(xù)采樣所得。如圖1所示，數(shù)字視頻由一系列時(shí)域上的圖像幀所組成，每個(gè)圖像幀表示自然場景在某個(gè)時(shí)間的空域采樣，它由二維均勻采樣的視覺像素組成。每個(gè)像素由一系列描述像素亮度和色彩的數(shù)字組成。傳統(tǒng)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)如ITU制定的H. 261, H. 263, H. 263+, H. 264標(biāo)準(zhǔn)以及ISO的 MPEG組織制定的MPEG-I，MPEG-2，MPEG-4等都是建立在混合編碼(Hybrid Coding)框架之上的。所謂混合編碼框架是一種綜合考慮預(yù)測、變換和熵編碼的方法框架，有以下主要特占.(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(I幀)和幀間編碼幀(P/B幀)。對(duì)圖像或者視頻幀以宏塊為基本單位進(jìn)行編碼，首先進(jìn)行幀內(nèi)或者幀間的預(yù)測，然后將預(yù)測殘差進(jìn)行二維變換、量化，最后對(duì)量化系數(shù)進(jìn)行熵編碼。由于視頻數(shù)據(jù)和圖像數(shù)據(jù)在空間域上有較強(qiáng)的相關(guān)性，二維變換是提高編碼增益的關(guān)鍵因素，因此二維變換是視頻編碼和圖像編碼的很重要的部分。圖像數(shù)據(jù)和視頻數(shù)據(jù)的塊變換編碼中最廣泛使用的是塊基混合運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償離散余弦變換(DCT)變換視頻編碼技術(shù)。對(duì)于各種信號(hào)，離散余弦變換非常近似于統(tǒng)計(jì)最佳的K-L 變換。離散余弦變換被廣泛應(yīng)用于各種視頻/圖像編碼標(biāo)準(zhǔn)中。如圖2所示，輸入幀被劈分成一個(gè)個(gè)16X16的宏塊，然后從左到右，從上到下依次進(jìn)行編碼。對(duì)每個(gè)輸入的待編碼當(dāng)前宏塊，首先從重構(gòu)的幀中選擇一個(gè)對(duì)當(dāng)前塊的預(yù)測，并與當(dāng)前塊相減，殘差依次執(zhí)行DCT 變換、量化，然后反量化、反DCT變換得到重構(gòu)宏塊，存入重構(gòu)幀序列中，用于對(duì)其后編碼的宏塊產(chǎn)生預(yù)測信號(hào)。在實(shí)際的預(yù)測過程中，宏塊常常被分割成更小的8X8或4X4塊來進(jìn)行精確的預(yù)測。然而，離散余弦變換的一個(gè)缺點(diǎn)是將待變換數(shù)據(jù)快的各個(gè)位置上的數(shù)據(jù)同等對(duì)待，和預(yù)測殘差的分布規(guī)律不相吻合。經(jīng)過各種預(yù)測后，圖像和視頻中的塊數(shù)據(jù)的空間相關(guān)性發(fā)生了變化，在統(tǒng)計(jì)意義上，塊中心的像素預(yù)測匹配較好，預(yù)測殘差較小，而塊邊緣的像素預(yù)測匹配較差，預(yù)測殘差較大。

發(fā)明內(nèi)容
因此，本發(fā)明的目的是提供一種具有較高編碼性能的變換方法。本發(fā)明的一個(gè)方面為一種運(yùn)用于圖像編碼或視頻編碼的六角變換方法，所述方法的正向變換，包括如下步驟(1)基于所述圖像編碼或視頻編碼的預(yù)測殘差或者經(jīng)驗(yàn)值，選取六個(gè)角度；( 根據(jù)選取的角度計(jì)算得到變換矩陣T ； (3)使用變換矩陣T對(duì)輸入數(shù)據(jù)塊進(jìn)行正向變換處理。本發(fā)明的另一方面為一種運(yùn)用于圖像編碼或視頻編碼的六角變換方法，所述方法的逆向變換，包括如下步驟(1)基于所述圖像編碼或視頻編碼的預(yù)測殘差或者經(jīng)驗(yàn)值，選取六個(gè)角度；( 根據(jù)獲取的角度計(jì)算得到逆變換矩陣T' ； C3)使用逆變換矩陣T'對(duì)輸入數(shù)據(jù)塊進(jìn)行逆向變換處理。本發(fā)明的再一方面為一種運(yùn)用于圖像編碼和視頻編碼的正向六角變換裝置，包括輸入裝置，配置為接收存儲(chǔ)正向變換的輸入數(shù)據(jù)；正向六角變換系數(shù)獲取裝置，配置為獲取正向六角變換矩陣的系數(shù)；正向六角變換裝置，配置為根據(jù)所述獲取裝置所得到的變換矩陣系數(shù)對(duì)所述輸入數(shù)據(jù)塊進(jìn)行正向變換處理；輸出裝置，配置為輸出經(jīng)正向六角變換后的數(shù)據(jù)；其中，所述輸入裝置與所述正向變換裝置之間通過數(shù)據(jù)總線連接，以傳輸所述輸入數(shù)據(jù)；所述正向變換系數(shù)獲取裝置與所述正向變換裝置之間通過數(shù)據(jù)總線連接，以傳輸所述正向變換矩陣系數(shù)；所述正向變換裝置與所述輸出裝置之間通過總線連接，以傳輸所述經(jīng)正向變換后的數(shù)據(jù)。本發(fā)明的另一方面為一種運(yùn)用于圖像編碼和視頻編碼的逆向六角變換裝置，包括輸入裝置，配置為接收存儲(chǔ)逆向變換的輸入數(shù)據(jù)；逆向六角變換系數(shù)獲取裝置，配置為存儲(chǔ)逆向六角變換矩陣的系數(shù)；逆向六角變換裝置，配置為根據(jù)所述獲取裝置所獲取的變換矩陣系數(shù)對(duì)所述輸入數(shù)據(jù)塊進(jìn)行逆向變換處理；輸出裝置，配置為輸出經(jīng)逆向六角變換后的數(shù)據(jù)；其中，所述輸入裝置與所述逆向變換裝置之間通過數(shù)據(jù)總線連接，以傳輸所述輸入數(shù)據(jù)；所述逆向變換系數(shù)獲取裝置與所述逆向變換裝置之間通過數(shù)據(jù)總線連接，以傳輸所述逆向變換矩陣系數(shù)；所述逆向變換裝置與所述輸出裝置之間通過總線連接，以傳輸所述經(jīng)逆向變換后的數(shù)據(jù)。由變換矩陣T可以看出，它的第一列中的系數(shù)并不相等，而是中間大，兩邊小，其效果是增加了數(shù)據(jù)塊中心附近數(shù)據(jù)的權(quán)重，從而提高了壓縮的效率。相反，DCT的變換矩陣的第一列系數(shù)是相等的，其效果是對(duì)數(shù)據(jù)塊的所有數(shù)據(jù)取相等的權(quán)重，從而不能適應(yīng)數(shù)據(jù)塊統(tǒng)計(jì)規(guī)律的變化。通過選取不同的角度，可以調(diào)整數(shù)據(jù)塊不同位置數(shù)據(jù)的權(quán)重，從而達(dá)到更好的效果。結(jié)合附圖，根據(jù)下文的通過示例說明本發(fā)明主旨的描述可清楚本發(fā)明的其他方面和優(yōu)點(diǎn)。


結(jié)合附圖，通過下文的述詳細(xì)說明，可更清楚地理解本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點(diǎn)，其中圖1為數(shù)字視頻示例；圖2為塊基運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償DCT變換視頻編碼器；圖3為示出本發(fā)明正向變換裝置的方塊圖；圖4為示出本發(fā)明逆向變換裝置的方塊圖；圖5為根據(jù)本發(fā)明的圖像編碼方法的流程圖6為根據(jù)本發(fā)明的圖像編碼裝置的方塊圖。
具體實(shí)施例方式參見示出本發(fā)明實(shí)施例的附圖，下文將更詳細(xì)地描述本發(fā)明。然而，本發(fā)明可以以許多不同形式實(shí)現(xiàn)，并且不應(yīng)解釋為受在此提出之實(shí)施例的限制。相反，提出這些實(shí)施 例是為了達(dá)成充分及完整公開，并且使本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員完全了解本發(fā)明的范圍。這些附圖中，為清楚起見，可能放大了層及區(qū)域的尺寸及相對(duì)尺寸。 現(xiàn)描述根據(jù)本發(fā)明的運(yùn)用于圖像編碼或視頻編碼的六角變換方法的實(shí)施例。所述方法應(yīng)用于圖像編碼和視頻編碼的正向變換。所述正向六角變換方法首先基于所述圖像編碼或視頻編碼的預(yù)測殘差或者經(jīng)驗(yàn)值，選取六個(gè)角度。本實(shí)施例中，所述六個(gè)角度為-M1= arccos(0. 6367), a2 = arccos (0. 6836)，a3 = arccos (0. 6914), a4 = arccos(0. 4141), a5 = arccos(0. 2148), a6 = arccos(0. 7930)。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)理解，這六個(gè)角度僅是示意性的而非限制性的，通常情況下，六個(gè)角度可取任何值。所述正向六角變換方法還包括根據(jù)選取的角度計(jì)算得到變換矩陣T。本實(shí)施例中，令C = Cosa1, D = Sina1,E = Cosa2, F = Sina2,G = cosa3, H = sina3,I = cosa4, J = sina4,K = cosa5, L = sina5,M = cosa6, N = sina6 ；由此，
權(quán)利要求
1.一種運(yùn)用于圖像編碼或視頻編碼的六角變換方法，所述方法應(yīng)用于圖像編碼和視頻編碼的正向變換，其特征在于，包括如下步驟(1)基于所述圖像編碼或視頻編碼的預(yù)測殘差或者經(jīng)驗(yàn)值，選取六個(gè)角度；(2)根據(jù)選取的角度計(jì)算得到變換矩陣T；(3)使用變換矩陣T對(duì)輸入數(shù)據(jù)塊進(jìn)行正向變換處理。
2.如權(quán)利要求1所述的六角變換方法，其特征在于，所述的變換矩陣T按如下方法得到設(shè)ai、a2、a3、a4、a5、a6是所選取的六個(gè)角度，令C = Cosa1, D = Sina1, E = cosa2, F = sina2, G = cosa3, H = sina3, I = cosa4, J = sina4, K = cosa5, L = sina5, M = cosa6, N = sina6 ； 由此，
3.如權(quán)利要求1所述的六角變換方法，其特征在于，所述正向變換處理為Y= T' XT, 其中用X表示輸入的8x8數(shù)據(jù)塊矩陣，Y表示8x8輸出數(shù)據(jù)塊矩陣，T'表示矩陣T的轉(zhuǎn)置。
4.如權(quán)利要求2所述的六角變換方法，其特征在于，所述的六個(gè)角度可以取任意值，對(duì)它們的取值范圍沒有限制。
5.如權(quán)利要求4所述的六角變換方法，其特征在于所述的六個(gè)角度可以取 = arccos (0. 6367)，a2 = arccos (0. 6836)， a3 = arccos (0. 6914)， a4 = arccos (0. 4141)， a5 = arccos (0. 2148)， a6 = arccos (0. 7930) 0
6.一種運(yùn)用于圖像編碼或視頻編碼的六角變換方法，所述方法應(yīng)用于圖像編碼和視頻編碼的逆向變換，其特征在于，包括如下步驟(1)基于所述圖像編碼或視頻編碼的預(yù)測殘差或者經(jīng)驗(yàn)值，選取六個(gè)角度；(2)根據(jù)獲取的角度計(jì)算得到逆變換矩陣T'；(3)使用逆變換矩陣T'對(duì)輸入數(shù)據(jù)塊進(jìn)行逆向變換處理。
7.如權(quán)利要求6所述的六角變換方法，其特征在于所述的逆變換矩陣T'按如下方法得到設(shè)a” a2、a3、a4、a5、a6是所選取的六個(gè)角度，令C = Cosa1, D = Sina1, E = Cosa2, F = sina2, G = cosa3, H = sina3, I = Cosa4, J = sina4, K = Cosa5, L = sina5, M = Cosa6, N = Sina6 ； 由此，
8.如權(quán)利要求6所述的六角變換方法，其特征在于，所述逆向變換處理為X= TYT'， 其中用X表示輸入的8x8數(shù)據(jù)塊矩陣，Y表示8x8輸出數(shù)據(jù)塊矩陣。
9.如權(quán)利要求6所述的六角變換方法，其特征在于，所述的六個(gè)角度可以取任意值，對(duì)它們的取值范圍沒有限制。
10.如權(quán)利要求9所述的六角變換方法，其特征在于所述的六個(gè)角度可以取 = arccos (0. 6367)，a2 = arccos (0. 6836)， a3 = arccos (0. 6914)， a4 = arccos (0. 4141)， a5 = arccos (0. 2148)， a6 = arccos (0. 7930) 0
11.一種應(yīng)用于圖像或視頻的編碼方法，包括如下步驟(1)將輸入圖像分割成16X16的宏塊，并對(duì)I幀圖像進(jìn)行幀內(nèi)像素預(yù)測和補(bǔ)償處理，對(duì) P幀圖像進(jìn)行幀間運(yùn)動(dòng)估計(jì)及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理；(2)對(duì)輸入預(yù)測差值數(shù)據(jù)進(jìn)行正向變換處理；(3)對(duì)變換系數(shù)進(jìn)行量化及熵編碼處理，并將編碼輸出；(4)對(duì)所述編碼碼流進(jìn)行熵解碼，并對(duì)所述變換系數(shù)進(jìn)行逆量化處理；(5)對(duì)經(jīng)逆量化的變換系數(shù)進(jìn)行反向變換處理；(6)對(duì)經(jīng)逆變換處理后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行幀內(nèi)像素補(bǔ)償或幀間運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，并將解碼后的圖像輸出；其特征在于，步驟(2)中的正向變換處理采用如權(quán)利要求1所述的方法；且步驟(5)中的反向變換處理采用如權(quán)利要求6所述的方法。
12.一種運(yùn)用于圖像編碼和視頻編碼的正向六角變換裝置，其特征在于，包括 輸入裝置，配置為接收存儲(chǔ)正向變換的輸入數(shù)據(jù)；正向六角變換系數(shù)獲取裝置，配置為獲取正向六角變換矩陣的系數(shù)； 正向六角變換裝置，配置為根據(jù)所述獲取裝置所得到的變換矩陣系數(shù)對(duì)所述輸入數(shù)據(jù)塊進(jìn)行正向變換處理；輸出裝置，配置為輸出經(jīng)正向六角變換后的數(shù)據(jù)；其中，所述輸入裝置與所述正向變換裝置之間通過數(shù)據(jù)總線連接，以傳輸所述輸入數(shù)據(jù)；所述正向變換系數(shù)獲取裝置與所述正向變換裝置之間通過數(shù)據(jù)總線連接，以傳輸所述正向變換矩陣系數(shù)；所述正向變換裝置與所述輸出裝置之間通過總線連接，以傳輸所述經(jīng)正向變換后的數(shù)據(jù)。
13.一種運(yùn)用于圖像編碼和視頻編碼的逆向六角變換裝置，其特征在于，包括 輸入裝置，配置為接收存儲(chǔ)逆向變換的輸入數(shù)據(jù)；逆向六角變換系數(shù)獲取裝置，配置為存儲(chǔ)逆向六角變換矩陣的系數(shù)； 逆向六角變換裝置，配置為根據(jù)所述獲取裝置所獲取的變換矩陣系數(shù)對(duì)所述輸入數(shù)據(jù)塊進(jìn)行逆向變換處理；輸出裝置，配置為輸出經(jīng)逆向六角變換后的數(shù)據(jù)；其中，所述輸入裝置與所述逆向變換裝置之間通過數(shù)據(jù)總線連接，以傳輸所述輸入數(shù)據(jù)；所述逆向變換系數(shù)獲取裝置與所述逆向變換裝置之間通過數(shù)據(jù)總線連接，以傳輸所述逆向變換矩陣系數(shù)；所述逆向變換裝置與所述輸出裝置之間通過總線連接，以傳輸所述經(jīng)逆向變換后的數(shù)據(jù)。
14.一種應(yīng)用于圖像或視頻的編碼裝置，包括輸入模塊，其將輸入圖像分割成16X16的宏塊，并對(duì)I幀圖像進(jìn)行幀內(nèi)像素預(yù)測和補(bǔ)償處理，對(duì)P幀圖像進(jìn)行幀間運(yùn)動(dòng)估計(jì)及運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償處理；正向變換模塊，其對(duì)輸入預(yù)測差值數(shù)據(jù)進(jìn)行正向變換處理； 量化模塊，其對(duì)變換系數(shù)進(jìn)行量化； 反量化模塊，其對(duì)所述變換系數(shù)進(jìn)行反量化； 反向變換模塊，其對(duì)經(jīng)逆量化的變換系數(shù)進(jìn)行反向變換處理； 控制模塊，其編碼碼流進(jìn)行熵編碼以及熵解碼，并對(duì)經(jīng)逆變換處理后的圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行幀內(nèi)像素補(bǔ)償或幀間運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償；輸出模塊，其將經(jīng)補(bǔ)償和解碼后的圖像輸出。
15.如權(quán)利要求11所述的裝置，其特征在于，所述正向變換模塊為如權(quán)利要求12所述的正向六角變換裝置，并且所述反向變換模塊為如權(quán)利要求13所述的逆向六角變換裝置。
全文摘要
一種運(yùn)用于圖像編碼和視頻編碼的正向六角變換裝置，包括輸入裝置，配置為接收存儲(chǔ)正向變換的輸入數(shù)據(jù)；正向六角變換系數(shù)獲取裝置，配置為獲取正向六角變換矩陣的系數(shù)；正向六角變換裝置，配置為根據(jù)獲取裝置所得到的變換矩陣系數(shù)對(duì)輸入數(shù)據(jù)塊進(jìn)行正向變換處理；輸出裝置，配置為輸出經(jīng)正向六角變換后的數(shù)據(jù)；其中，輸入裝置與正向變換裝置之間通過數(shù)據(jù)總線連接，以傳輸輸入數(shù)據(jù)；正向變換系數(shù)獲取裝置與正向變換裝置之間通過數(shù)據(jù)總線連接，以傳輸正向變換矩陣系數(shù)；正向變換裝置與輸出裝置之間通過總線連接，以傳輸經(jīng)正向變換后的數(shù)據(jù)。通過選取不同的角度，可以調(diào)整數(shù)據(jù)塊不同位置數(shù)據(jù)的權(quán)重，從而達(dá)到更好的效果。
文檔編號(hào)H04N7/26GK102355580SQ20111024052
公開日2012年2月15日 申請(qǐng)日期2011年8月19日 優(yōu)先權(quán)日2011年8月19日
發(fā)明者朱洪波, 李國平, 王國中, 騰國偉, 趙海武 申請(qǐng)人:上海國茂數(shù)字技術(shù)有限公司