專利名稱：圖象編碼裝置和圖象解碼裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于編碼和解碼數(shù)字圖像的編碼裝置和解碼裝置，并且還涉及存儲圖像編碼/解碼程序的記錄介質(zhì)。
背景技術(shù)：
用于傳真場合的MMR(修正的修正里德碼)系統(tǒng)是已知其中一個有可逆性要求的普通圖像編碼系統(tǒng)。但是，由于MMR系統(tǒng)以整個一幀輸入為處理單元，所以難以與ITU-T H.261和ISO/IEC MPEG等采用的將圖像劃分為多塊并以塊為單元處理的其它編碼系統(tǒng)兼容。因此采用MMR系統(tǒng)的改進型MMMR(修正的MMR)作為MPEG4的驗證模型(ISO/IECJTC/SC29/WG11 N1277,July 1996)。
在將一幀圖像劃分為由多個像素組成的二維塊并且對每個塊進行圖像編碼的圖像編碼系統(tǒng)中，通過將數(shù)據(jù)劃分為兩部分完成編碼一部分是編碼模式數(shù)據(jù)，它指示每個塊的塊運動是否得到校正，當(dāng)輸入圖像是表示格式和對象合成率等的格式圖像時它指示是否存在正交變換系數(shù)和塊是否包含符號，以及指示塊內(nèi)像素值的編碼方法，而另一部分是塊內(nèi)像素值的編碼數(shù)據(jù)。
但是，通過將上述圖像塊劃分為編碼模式數(shù)據(jù)(指示所述塊的編碼模式)和與所述塊內(nèi)像素值有關(guān)數(shù)據(jù)實現(xiàn)編碼的編碼方法存在的問題是，所生產(chǎn)編碼信號中塊模式數(shù)據(jù)百分比相對上升，當(dāng)一幀內(nèi)無運動信息、正交變換系數(shù)或有效形式的塊增多時犧牲了編碼效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供一種圖像編碼裝置和圖像解碼裝置，對于那一以幀內(nèi)包含有許多無運動信息、正交變換系數(shù)或有效形式塊的圖像，可以避免編碼效率急劇降低。
第一發(fā)明的圖像編碼裝置是這樣一種圖像編碼裝置，當(dāng)編碼模式數(shù)據(jù)時從已經(jīng)編碼的周邊塊的模式數(shù)據(jù)中預(yù)測塊編碼模式并根據(jù)預(yù)測命中率切換指定碼字的碼字表。
第二發(fā)明的圖像編碼裝置是這樣一種圖像編碼裝置，當(dāng)解碼模式數(shù)據(jù)時從已經(jīng)解碼的周邊塊的模式數(shù)據(jù)中預(yù)測塊編碼模式并根據(jù)預(yù)測命中率切換指定碼字的碼字表。
通過縮短具有高命中率的編碼模式的碼字長度，第一和第二發(fā)明可以改進編碼效率。
第三發(fā)明的圖像編碼裝置是這樣一種圖像編碼裝置，它集中編碼對應(yīng)被劃分為塊的數(shù)字圖像多個塊的編碼模式數(shù)據(jù)。
第四發(fā)明的圖像解碼裝置是這樣一種圖像解碼裝置，它集中解碼對應(yīng)多個塊的模式數(shù)據(jù)的碼字。
利用模式數(shù)據(jù)塊之間的相關(guān)性，第三和第四發(fā)明可以便捷地完成編碼/解碼，從而改進編碼效率。
第五發(fā)明的圖像編碼裝置是這樣一種圖像編碼裝置，當(dāng)編碼數(shù)據(jù)時從已經(jīng)編碼的周邊塊的模式數(shù)據(jù)中預(yù)測塊編碼模式并根據(jù)預(yù)測命中率切換定義出現(xiàn)概率的概率模型。
第六發(fā)明的圖像編碼裝置是這樣一種圖像編碼裝置，當(dāng)解碼數(shù)據(jù)時從已經(jīng)解碼的周邊塊的模式數(shù)據(jù)中預(yù)測塊編碼模式并根據(jù)預(yù)測命中率切換指定出現(xiàn)概率的概率模型。
第五和第六發(fā)明通過預(yù)測編碼模式并自適應(yīng)地切換至設(shè)定的具有較高出現(xiàn)概率的編碼模式的概率模型進行算術(shù)編碼/譯碼，由此提高了編碼效率。
第七發(fā)明的記錄介質(zhì)是計算機記錄介質(zhì)，它存儲了實施第一-第七發(fā)明的圖像編碼裝置/圖像解碼系統(tǒng)至少一種的程序數(shù)據(jù)。
附圖的簡要說明

圖1為按照本發(fā)明第一實施例的圖像編碼系統(tǒng)框圖；圖2為第一實施例的圖像編碼系統(tǒng)中提供的模式數(shù)據(jù)編碼部分的功能框圖；圖3為模式數(shù)據(jù)編碼部分中所含碼字表預(yù)測表的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為表示幀圖像如何劃分為多個部分的示意圖；圖5為編碼塊和周邊塊的編碼模式示意圖；圖6為一幀內(nèi)每個塊的像素值狀態(tài)示意圖；
圖7A為圖6所示塊按照本發(fā)明方式進行圖像編碼時的碼字示意圖；圖7B為圖6所示塊按照普通編碼系統(tǒng)方式進行圖像編碼時的碼字示意圖；圖8為按照本發(fā)明第二實施例的圖像解碼系統(tǒng)框圖；圖9為第二實施例的圖像解碼系統(tǒng)中提供的模式數(shù)據(jù)解碼部分的功能框圖；圖10為按照本發(fā)明第三實施例的圖像編碼系統(tǒng)框圖；圖11為第三實施例的圖像編碼系統(tǒng)所提供碼字表的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為被編碼圖像每個塊像素值狀態(tài)的示例圖；圖13A為圖12所示塊按照本發(fā)明方式進行圖像編碼時的碼字示意圖；圖13B為圖12所示塊按照普通編碼系統(tǒng)方式進行圖像編碼時的碼字示意圖；圖14為按照本發(fā)明第四實施例的圖像解碼系統(tǒng)框圖；圖15為算術(shù)編碼方法的原理圖；圖16為本發(fā)明第五實施例所用出現(xiàn)概率表的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17為存儲涉及本發(fā)明第六實施例的圖像編碼/解碼程序的記錄介質(zhì)示意圖；以及圖18為本發(fā)明的圖像編碼/解碼程序分配網(wǎng)絡(luò)示意圖。
實施發(fā)明的較佳方式以下借助附圖詳細(xì)描述本發(fā)明的實施例。
(第一實施例)圖1示出了本發(fā)明第一實施例的圖像編碼系統(tǒng)框圖。圖中所示圖像編碼系統(tǒng)包括編碼模式判斷部分1，它輸出的編碼模式數(shù)據(jù)指示了被編碼像素塊的編碼模式；模式數(shù)據(jù)編碼部分2，它利用下面將要描述的碼字表產(chǎn)生模式數(shù)據(jù)碼字；塊數(shù)據(jù)編碼部分3，它產(chǎn)生像素塊內(nèi)像素值的碼字；以及多路復(fù)用部分4，它通過多路復(fù)用與模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字和與像素值數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字產(chǎn)生編碼圖像信號。這里標(biāo)號11表示由塊劃分單元(未畫出)劃分的數(shù)字輸入圖像塊像素值信號；標(biāo)號12表示像素塊的編碼模式數(shù)據(jù)；標(biāo)號13表示與模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字；標(biāo)號14表示與塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字；標(biāo)號15表示劃分為塊的數(shù)字輸入圖像的編碼圖像信號。
圖2示出了模式數(shù)據(jù)編碼部分2的功能框圖。如圖2所示，模式數(shù)據(jù)編碼部分2包含模式數(shù)據(jù)存儲部分21，它存儲編碼模式數(shù)據(jù)；模式數(shù)據(jù)讀取部分22，它讀取被編碼塊周邊的編碼模式數(shù)據(jù)；由多個碼字表組成的碼字表預(yù)測表23；碼字表選擇部分24，它選擇最優(yōu)的碼字表；以及編碼部分25，它根據(jù)碼字表對模式數(shù)據(jù)編碼。
圖3示出了碼字表預(yù)測表23的實例。通過調(diào)整已經(jīng)編碼的周邊塊的模式數(shù)據(jù)與多個包含不同編碼模式的碼字表的組合提高了編碼效率。
以下描述上述圖像編碼系統(tǒng)的操作首先，如圖4所示，數(shù)字輸入圖像組成形式信息，它表示普通彩色信號或?qū)ο蟮暮铣尚问交虮壤?，該對象一幀由水平M個像素與垂直N條線構(gòu)成。利用塊劃分單元(未畫出)將一幀數(shù)字輸入圖像劃分為多個水平m個像素而垂直n條線組成的像素塊。所得的像素塊的像素值信號11被輸入至編碼模式判斷部分1和塊數(shù)據(jù)編碼部分3。
編碼模式判斷部分1從位置(i,j)(以下稱為POS(i,j))上的像素塊的像素值數(shù)據(jù)確定像素塊的編碼模式。如果是普通的彩色信號，則確定是否有運動校正和正交變換系數(shù)，如果是形式信號，則確定是否為有效形式。對于二進制圖像信號，可以有三種狀態(tài)(A)塊內(nèi)所有像素是黑色像素；(B)所有像素是白色像素；(C)黑色像素與白色像素混合在一起。因此，對應(yīng)三種狀態(tài)分別有三種編碼模式A、B和C。POS(i,j)上的像素塊的編碼模式以下被稱為MODE(i,j)。編碼模式判斷部分1向模式數(shù)據(jù)編碼部分2和塊數(shù)據(jù)編碼部分3輸出確定的MODE(i,j)。
模式數(shù)據(jù)編碼部分2從圖3所示碼字表預(yù)測表選擇對應(yīng)于MODE(i,j)的碼字以生成與模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字。
以下描述編碼模式數(shù)據(jù)的方法在模式數(shù)據(jù)編碼部分2中，假定現(xiàn)在編碼的像素塊的編碼模式為MODE(i,j),則如圖5所示，可以從POS(i,j)上的像素塊周邊已經(jīng)編碼的像素塊(POS(i-1,j-1),POS(i,j-1),POS(i-1,j))的編碼模式MODE(i-1,j)、MODE(i-1,j-1)和MODE(i,j-1)預(yù)測MODE(i,j)。
即，當(dāng)存在三種編碼模式A、B和C時，如果MODE(i-1,j)、MODE(i-1,j-1)和MODE(i,j-1)都是A時，MODE(i,j)也是A的概率較大。
在典型的普通模式數(shù)據(jù)編碼中，每個編碼模式A、B和C都給予一個特定的碼字并且根據(jù)確定的編碼模式指定一個碼字。即，預(yù)先制作一組編碼模式A的碼字、編碼模式B的碼字和編碼模式C的碼字(碼字表)并且提取相應(yīng)編碼模式的碼字并輸出。此外，每個碼字長度(比特數(shù))是固定相同的。
如圖3所示，在本發(fā)明中，碼字表預(yù)測表中提供了多個碼字表并且一些特定的碼字表包含短碼字長度的碼字。如果被編碼塊的周邊塊的編碼模式傾向于特定模式，則被編碼的塊處于同一特定模式的概率較高，因此特定模式的碼字長度小于其它編碼模式。
具體而言，如果周邊塊的編碼模式傾向于A，則編碼模式A的碼字設(shè)定為“0”(碼字長度=1比特)；編碼模式B的碼字設(shè)定為“10”(碼字長度=2比特)；編碼模式C的碼字設(shè)定為“11”(碼字長度=2比特)。如果B包含在周邊塊的編碼中或者C包含在周邊塊的編碼中，則各主要編碼模式的碼字長度設(shè)定得較短。
模式數(shù)據(jù)編碼部分2將來自編碼模式判斷部分1的模式數(shù)據(jù)存儲在模式數(shù)據(jù)存儲部分21中以便獲取被編碼塊周邊塊的編碼模式信息。像素塊的模式數(shù)據(jù)被存儲在與一幀內(nèi)所述塊對應(yīng)的位置上。
當(dāng)輸入被編碼塊的塊位置POS(i,j)時，模式數(shù)據(jù)讀取部分22從模式數(shù)據(jù)存儲部分21讀取塊位置POS(i-1,j-1),POS(i,j-1)和POS(i-1,j)上的編碼模式MODE(i-1,j),MODE(i-1,j-1)和MODE(i,j-1)并輸出至碼字表選擇部分24。
碼字表選擇部分24選擇與某一組合有關(guān)的碼字表，該組合是與來自碼字表預(yù)測表23的周邊塊的編碼模式MODE(i-1,j),MODE(i-1,j-1)和MODE(i,j-1)組合相匹配的組合。例如，如果周邊塊的編碼模式為(A,A,A)、(A,A,B)、(A,A,C)、(B,A,A)、(C,A,A)、(A,B,A)或(A,C,A)，則選擇(A=0,B=10,C=11)的碼字表。上述實例中，周邊塊主要為編碼模式A。如果周邊塊中編碼模式B占多數(shù)，則選擇(A=10,B=0,C=11)的碼字表，而如果周邊塊中編碼模式C占多數(shù)，則選擇(A=10,B=11,C=0)的碼字表。根據(jù)周邊塊模式狀態(tài)選擇的碼字表被送至編碼部分25。
因此，本發(fā)明可以使模式數(shù)據(jù)編碼所用碼字表根據(jù)周邊塊編碼模式狀態(tài)進行自適應(yīng)切換。
編碼部分25根據(jù)選定的碼字表對被編碼塊的模式數(shù)據(jù)進行編碼。如果從編碼模式判斷部分1輸入的編碼模式為A并且從碼字表選擇部分24輸入的碼字表為(A=0,B=10,C=11)，則輸出碼字=O。
因此，如果被編碼塊的周邊塊包括主導(dǎo)模式并且被編碼塊的模式與主導(dǎo)模式匹配，則生產(chǎn)較短的碼字。
假定幀圖像每個像素塊的編碼模式狀態(tài)如圖6所示。如果碼字表可以按照周邊塊的編碼模式狀態(tài)自適應(yīng)更改，則圖7A中虛線塊的碼字長度縮短，并且提高了編碼效率。另一方面，如果利用固定的一組(A=0,B=10,C=11)的碼字表編碼如圖6所示的幀圖像，則編碼結(jié)果如圖7B所示?？梢钥吹?，與圖7A所示的碼字相比，編碼效率有所降低。
如果A或B作為與POS(i,j)處像素塊有關(guān)的編碼模式從編碼模式判斷部分1輸入，則塊數(shù)據(jù)編碼部分3停止對被編碼的塊的像素值進行編碼。這是因為如果編碼模式為A和B，則塊內(nèi)所有像素都是黑色或白色，因此可以只用模式數(shù)據(jù)解碼像素塊。如果編碼模式為C，則編碼被編碼塊的像素值并且輸出與塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字。
多路復(fù)用部分4將與模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字和有關(guān)塊數(shù)據(jù)的碼字多路復(fù)用以輸出編碼圖像信號。
由上可見，本實施例提供了多張碼字表以根據(jù)周邊塊的編碼模式狀態(tài)轉(zhuǎn)換模式數(shù)據(jù)并且將短碼字分配給周邊塊內(nèi)主要的模式，從而可以根據(jù)周邊塊的編碼模式狀態(tài)自適應(yīng)地切換碼字表。
另一方面，代之以向編碼部分25提交由碼字表選擇部分24選定的碼字表的內(nèi)容，也可以向編碼部分25提供選定的碼字表的編號從而使編碼部分25與碼字表預(yù)測表23編號定義的碼字表的內(nèi)容合并。
(實施例2)圖8為本發(fā)明第二實施例的圖像解碼系統(tǒng)框圖。在圖中，與圖1第一實施例相同的信號用同一標(biāo)號表示并且不再贅述。
該圖像解碼系統(tǒng)包括去多路復(fù)用部分81，它將來自編碼圖像信號的與模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字和與塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字分離；模式數(shù)據(jù)解碼部分82，它從有關(guān)模式數(shù)據(jù)的碼字再現(xiàn)像素塊的編碼模式數(shù)據(jù)；以及塊數(shù)據(jù)解碼部分83，它在再現(xiàn)模式數(shù)據(jù)指示的模式下再現(xiàn)像素塊內(nèi)的像素值。
圖9為模式數(shù)據(jù)解碼部分82的功能框圖。模式數(shù)據(jù)解碼部分82包括解碼部分91，它解碼模式數(shù)據(jù)的碼字；模式數(shù)據(jù)存儲部分92，它存儲解碼像素塊的模式數(shù)據(jù)；模式數(shù)據(jù)讀取部分93，它讀取存儲的模式數(shù)據(jù)；碼字表預(yù)測表94，它將被解碼塊的周邊塊的模式狀態(tài)與碼字表組合起來；以及碼字表選擇部分95，它選擇碼字表。
如果第一實施例中模式數(shù)據(jù)編碼部分2編碼的模式數(shù)據(jù)的碼字被本實施例中的圖像解碼系統(tǒng)解碼，則需要采用與圖3內(nèi)容一致的碼字表預(yù)測表94。
以下詳述第二實施例中圖像解碼系統(tǒng)的操作。
首先，去多路復(fù)用部分81把編碼圖像信號15分離成與模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字13和與塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字14。與模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字13輸入至模式數(shù)據(jù)解碼部分82，而與塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字14輸入至塊數(shù)據(jù)解碼部分83。
在接收到有關(guān)模式數(shù)據(jù)的碼字13之后，模式數(shù)據(jù)解碼部分82從碼字表預(yù)測表94再現(xiàn)相應(yīng)塊的編碼模式數(shù)據(jù)12。
參見圖9，以下描述模式數(shù)據(jù)解碼部分82的操作。在解碼部分91解碼模式數(shù)據(jù)的碼字之后，解碼數(shù)據(jù)被寫至模式數(shù)據(jù)存儲部分92的相應(yīng)像素塊位置。
在模式數(shù)據(jù)讀取部分93，輸入被解碼塊的一幀內(nèi)的位置信息。模式數(shù)據(jù)讀取部分93根據(jù)被解碼塊的位置信息從模式數(shù)據(jù)存儲部分92讀取被解碼塊周邊塊的模式數(shù)據(jù)。
碼字表選擇部分95根據(jù)被解碼塊周邊塊的模式數(shù)據(jù)狀態(tài)，在從碼字表預(yù)測表94編碼時提取同一碼字表作為碼字表。從碼字表預(yù)測表94提取的碼字表提交給解碼部分91。
解碼部分91利用碼字表選擇部分95提交的碼字表對與被解碼塊模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字進行解碼。
例如，假定模式數(shù)據(jù)解碼部分82解碼的塊是位于POS(i,j)的塊，已經(jīng)再現(xiàn)了圖5所示的MODE(i-1,j)、MODE(i-1,j-1)和MODE(i,j-1)，并且可以通過根據(jù)圖3所示的模式MODE(i-1,j)、MODE(i-1,j-1)和MODE(i,j-1)的狀態(tài)切換碼字表從第一實施例的有關(guān)模式數(shù)據(jù)的碼字正確再現(xiàn)塊MODE(i,j)的編碼模式。
解碼的模式數(shù)據(jù)存儲在模式數(shù)據(jù)存儲部分92內(nèi)并且同時輸入到塊數(shù)據(jù)解碼部分83。
塊數(shù)據(jù)解碼部分83接收有關(guān)塊數(shù)據(jù)的碼字14并且通過施行對應(yīng)編碼模式數(shù)據(jù)12所示編碼模式的解碼處理再現(xiàn)塊內(nèi)的數(shù)字像素值信號31。
在上述第一和第二實施例中，周邊塊的模式數(shù)據(jù)被用來預(yù)測被編碼塊的模式數(shù)據(jù)，但是也可以增加參考塊的數(shù)量。
上述實施例中數(shù)據(jù)模式有三種(A,B,C)，但是也可以處理更多的狀態(tài)。
將第一實施例中的圖像編碼系統(tǒng)與第二實施例中的圖像解碼系統(tǒng)組合起來將實現(xiàn)編碼/解碼系統(tǒng)。
(第三實施例)圖10示出了與本發(fā)明第三實施例有關(guān)的圖像編碼系統(tǒng)框圖。在圖中，與圖1所示系統(tǒng)中相同的信號和方框采用同一標(biāo)號并且不再贅述。
本實施例的圖像編碼系統(tǒng)包括編碼模式判斷部分1；存儲器101，它存儲來自編碼模式判斷部分1輸出的每個塊的編碼模式數(shù)據(jù)并一起輸出一幀數(shù)據(jù)；模式數(shù)據(jù)編碼部分102，它編碼一幀編碼模式數(shù)據(jù)還一起生成碼字；塊數(shù)據(jù)編碼部分3；存儲器103，它存儲與每個塊的塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字并一起輸出一幀數(shù)據(jù)；以及多路復(fù)用部分104，它將同一幀內(nèi)有關(guān)一幀模式數(shù)據(jù)的碼字與有關(guān)每個像素塊塊數(shù)據(jù)的碼字多路復(fù)用以生成編碼圖象信號。標(biāo)號111表示一幀編碼模式數(shù)據(jù)；112表示與一幀模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字；113表示與一幀塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字；以及114表示數(shù)字輸入圖像的編碼圖像信號。
以下描述上述結(jié)構(gòu)的本實施例圖像編碼系統(tǒng)的操作。
首先，對于數(shù)字輸入圖像信號11，與第一實施例一樣，由編碼模式判斷部分1確定POS(i,j)上塊的編碼模式MODE(i,j)。確定的MODE(i,j)存儲在存儲器101內(nèi)。當(dāng)對應(yīng)一幀的所有像素塊的模式數(shù)據(jù)MODE(1,1)、MODE(1,2)、…MODE(2,1)…MODE(X,Y)存儲起來后，所有的模式數(shù)據(jù)被一次傳送至模式數(shù)據(jù)編碼部分102。
模式數(shù)據(jù)編碼部分102利用圖11所示碼字表編碼一幀模式數(shù)據(jù)。以下描述模式數(shù)據(jù)編碼部分102的編碼操作。
模式數(shù)據(jù)編碼部分102包括碼字表(圖11所示)以集中編碼多個塊的模式數(shù)據(jù)。在該碼字表中，特定的碼字被分配給3種模式(A,B,C)的所有配對。特別是同一模式組合(A,A),(B,B),(C,C)，碼字長度與其它組合相比較短。
現(xiàn)假定具有圖12所示內(nèi)容的一幀模式數(shù)據(jù)被傳送至模式數(shù)據(jù)編碼部分102。
模式數(shù)據(jù)依次從線2塊開始提取。在圖12中，模式數(shù)據(jù)按照(A,B)、(B,B)和(A,A)的次序沿水平方向編碼兩個連續(xù)的數(shù)據(jù)項。
圖13A示出了利用圖11所示碼字表編碼圖12所示一幀模式數(shù)據(jù)的結(jié)果。可以看到，接連出現(xiàn)的同一模式組合的區(qū)域包含較短的碼字。圖13B示出了利用作為比較實例的固定碼字表(例如A=0,B=10,C=1)編碼圖12所示一幀模式數(shù)據(jù)的結(jié)果。由圖13A與圖13B的比較可見，本發(fā)明編碼系統(tǒng)的一幀模式數(shù)據(jù)碼字比特數(shù)小于普通編碼系統(tǒng)。
這樣編碼的模式數(shù)據(jù)碼字112被送至多路復(fù)用部分104。
另一方面，與第一實施例一樣，像素塊的像素數(shù)據(jù)由塊數(shù)據(jù)編碼部分3編碼，并且與塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字存儲在存儲器103內(nèi)并組織在與對應(yīng)整個一幀的塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字113內(nèi)。
隨后，多路復(fù)用部分104多路復(fù)用有關(guān)模式數(shù)據(jù)的碼字112和有關(guān)整個幀塊數(shù)據(jù)的碼字113并輸出編碼的圖像信號114。
第三實施例在集中編碼多個模式數(shù)據(jù)項之前在存儲器內(nèi)存儲一幀像素塊的模式數(shù)據(jù)。在集中編碼多個模式數(shù)據(jù)項的碼字表中，同一模式數(shù)據(jù)組合被設(shè)定為較短的碼字。
(第四實施例)圖14為本發(fā)明第四實施例的圖像解碼系統(tǒng)框圖。在圖中，與圖1和圖8相同的信號用同一標(biāo)號表示并且不再贅述。
該實施例的圖像解碼系統(tǒng)包括去多路復(fù)用部分141，它將來自編碼信號的與模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字和與塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字分離；模式數(shù)據(jù)解碼部分142，它從有關(guān)模式數(shù)據(jù)的碼字串獲取模式數(shù)據(jù)；存儲器143，它存儲對應(yīng)一幀的所有塊的模式數(shù)據(jù)；以及塊數(shù)據(jù)解碼部分83，它從有關(guān)模式數(shù)據(jù)的碼字串再現(xiàn)像素值。
模式數(shù)據(jù)解碼部分142包含圖11所示碼字表以解碼第三實施例的圖像編碼系統(tǒng)編碼的模式數(shù)據(jù)碼字。模式數(shù)據(jù)解碼部分142利用圖11所示碼字表解碼模式數(shù)據(jù)的碼字。
以下描述第四實施例的圖像解碼系統(tǒng)的操作首先，去多路復(fù)用部分141接收編碼信號114，分離并把編碼信號114輸出給與對應(yīng)一幀的所有塊的模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字串以及與每個塊的塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字串。
模式數(shù)據(jù)解碼部分142在與第三實施例的編碼程序相反的程序中利用圖11的碼字表將模式數(shù)據(jù)的碼字解碼為兩個像素塊的模式數(shù)據(jù)。模式數(shù)據(jù)解碼部分142解碼的模式數(shù)據(jù)111存儲在存儲器143中并且它的一幀數(shù)據(jù)被一起輸出至塊數(shù)據(jù)解碼部分83。
由模式數(shù)據(jù)解碼部分142解碼的一幀內(nèi)的所有塊的模式數(shù)據(jù)存儲在存儲器143中并且再現(xiàn)的塊模式數(shù)據(jù)MODE(i,j)根據(jù)塊數(shù)據(jù)解碼部分83的請求而向其提供。
最后，塊數(shù)據(jù)解碼部分83接收被去多路復(fù)用部分141分離和輸出的與位置POS(i,j)上的塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字串14以及從存儲143輸出的塊模式數(shù)據(jù)MODE(i,j)，并根據(jù)MODE(i,j)再現(xiàn)和輸出塊內(nèi)的像素值。
而且，圖中未畫出的適當(dāng)?shù)呐判騿卧ㄟ^以掃描次序?qū)γ總€塊輸出的像素值進行排序而再現(xiàn)數(shù)字圖像信號。
在第三和第四實施例中，兩個連續(xù)像素塊的模式數(shù)據(jù)項被一起編碼，但是也可以編碼更多像素塊的模式數(shù)據(jù)項。而且多個連續(xù)像素塊沿水平方向被編碼，但是也可以沿垂直方向或者二維方向一起編碼多個連續(xù)像素塊。這需要相應(yīng)的被一起編碼的塊組合的碼字表。
(第五實施例)第一～第四實施例描述了利用圖3或圖4所示碼字表編碼模式數(shù)據(jù)，但是也可以利用其它編碼技術(shù)，例如算術(shù)編碼技術(shù)。
在第五實施例的圖像編碼/解碼系統(tǒng)中，模式數(shù)據(jù)編碼部分/模式數(shù)據(jù)解碼部分利用算術(shù)編碼技術(shù)完成編碼/解碼并且利用被編碼/解碼塊的模式數(shù)據(jù)預(yù)測值切換用于算術(shù)編碼/解碼的概率模型。除了模式數(shù)據(jù)編碼部分/模式數(shù)據(jù)解碼部分以外，第五實施例與上述實施例的結(jié)構(gòu)相同。
在算術(shù)編碼中，被編碼的數(shù)據(jù)序列映射到根據(jù)主導(dǎo)符號與次要符號出現(xiàn)的概率而劃分的概率數(shù)線上并且它們的位置用二進制點值表示并作為編碼序列輸出。
圖15示出了算術(shù)編碼的原理圖。
該圖示出的情況是數(shù)據(jù)序列S={010011…}的編碼，“P”表示用“0”出現(xiàn)的概率而用“Q”表示“1”出現(xiàn)的概率。概率數(shù)線上的位置“C”表示與數(shù)據(jù)串“S”對應(yīng)的編碼。在這種編碼中，編碼“C”由下來編碼規(guī)則確定。<編碼規(guī)則>當(dāng)數(shù)據(jù)為0時(主導(dǎo)符號)C←C+A*QA←A*P當(dāng)數(shù)據(jù)為1時(次要符號)A←A*Q“A”表示編碼存在的范圍并且對應(yīng)圖15的虛線區(qū)域。
出現(xiàn)概率P和Q是概率模型并且對應(yīng)碼字表。普通的算術(shù)編碼技術(shù)通常利用固定的概率模型。如果如上述實施例所示有三種數(shù)據(jù)項A、B和C被編碼/解碼，則也需要三種出現(xiàn)概率。
本實施例利用概率模型表進行算術(shù)編碼/解碼，在表中多個概率模型(No1-No3)如圖16設(shè)定。概率模型表是一種表示多個像素塊的模型組合與概率模型之間關(guān)系的表，與圖3中的碼字表預(yù)測表類似。模型的組合與圖3中的一致，因此沒有畫出，但模型數(shù)對應(yīng)于模式組合數(shù)。構(gòu)成概率模型的每個模式的出現(xiàn)概率的設(shè)定方式為，如果在周邊塊內(nèi)有較多的特定模式，則那些模型的出現(xiàn)概率較高。
當(dāng)采用固定概率模型時，次要符號的碼字長度較長，并且如果編碼包含較多次要符號的圖像，則編碼效率降低。
本實施例從周邊塊的模式預(yù)測了被編碼塊的模式并且利用概率模型完成編碼，其中預(yù)測模式的出現(xiàn)概率設(shè)定得較高，從而可以改善編碼效率。(第六實施例)本發(fā)明通過軟件或編程實現(xiàn)了第一-第五實施例的結(jié)構(gòu)并且通過傳送記錄在軟盤之類記錄介質(zhì)上的軟件或程序可以用獨立的計算機系統(tǒng)來實施。
計算機系統(tǒng)包括功能等同的編碼模式判斷部分1、功能等同的塊數(shù)據(jù)編碼部分3、功能等同的多路復(fù)用部分4和104以及現(xiàn)有模式數(shù)據(jù)編碼功能，還可以用另一個程序?qū)崿F(xiàn)的現(xiàn)有模式數(shù)據(jù)功能來代替程序?qū)崿F(xiàn)的模式數(shù)據(jù)編碼部分2和102。在這種情況下，只有程序?qū)崿F(xiàn)的模式數(shù)據(jù)編碼部分2和102或者程序?qū)崿F(xiàn)的程序替代處理存儲在記錄介質(zhì)中并被攜帶。
圖17示出了作為記錄介質(zhì)實例的軟盤。
在該實施例中，軟盤被表示為記錄介質(zhì)，但是同樣也可以采用IC卡、CD-ROM、磁帶等記錄程序的介質(zhì)。
作為將上述程序下載到計算機系統(tǒng)中的方法，也可以從服務(wù)器上經(jīng)圖18所示的國際互聯(lián)網(wǎng)或者其它通信網(wǎng)絡(luò)將程序下載到終端上。
本發(fā)明并不局限于上述實施例，它可以在不偏離本發(fā)明精神和范圍的前提下作出各種修改。
工業(yè)實用性如上所述，本發(fā)明可以用于圖像編碼系統(tǒng)或者圖像解碼系統(tǒng)，這些系統(tǒng)通過將數(shù)字圖像劃分為塊并將塊分離為塊編碼模式和塊數(shù)據(jù)完成編碼或解碼，因此它們適于改善與編碼模式有關(guān)的碼字的編碼效率并可以用較少比特編碼輸入圖像。
權(quán)利要求
1．一種圖像編碼裝置，其特征在于包含模式確定裝置，用來確定被劃分為以像素塊單元為單位的多個像素塊的數(shù)字圖像編碼模式；像素值編碼裝置，用來對編碼模式確定的待編碼像素塊的像素值進行編碼；模式編碼裝置，用來利用確定每個編碼模式的碼字的編碼表對有待編碼的所述像素塊的編碼模式進行編碼；切換裝置，用來根據(jù)從所述待編碼像素塊周邊塊編碼模式預(yù)測得到的編碼模式切換所述碼字表。
2．如權(quán)利要求1所述的圖像編碼裝置，其特征在于所述切換裝置包含預(yù)測表，所述預(yù)測表提供了多個編碼模式組合與確定每個編碼模式的碼字的碼字表之間的對應(yīng)關(guān)系；所述碼字表向構(gòu)成所述編碼模式組合的多個編碼模式中對在數(shù)量上起主導(dǎo)的編碼模式分配較短的碼字長度。
3．如權(quán)利要求2所述的圖像編碼裝置，其特征在于所述切換裝置包含檢測裝置，用來從所述預(yù)測表檢測與已經(jīng)編碼的像素塊的編碼數(shù)據(jù)狀態(tài)匹配的的編碼模式組合，該像素塊位于所述像素塊周邊；選擇裝置，用來選擇對應(yīng)來自所述預(yù)測表的檢測編碼模式組合。
4．一種圖像編碼裝置，其特征在于包含模式確定裝置，用來確定被劃分為以像素塊單元為單位的多個像素塊的數(shù)字圖像編碼模式；像素值編碼裝置，用來對編碼模式確定的待編碼像素塊的像素值進行編碼；模式編碼裝置，用來編碼指示所述像素塊編碼數(shù)據(jù)的模式數(shù)據(jù)，所述像素塊對應(yīng)包含在待編碼區(qū)域內(nèi)的多個像素塊。
5．如權(quán)利要求4所述的圖像編碼裝置，其特征在于所述模式編碼裝置包含碼字表，它向多個編碼模式的任意組合分配碼字并向包含眾多同一模式組合的碼字分配較短的碼字長度。
6．如權(quán)利要求5所述的圖像編碼裝置，其特征在于所述模式編碼裝置包含用來檢測與多個像素塊的模式數(shù)據(jù)項組合匹配的模式組合的裝置，這些像素塊包含在按所述碼字表編碼的所述區(qū)域內(nèi)；用來提取對應(yīng)來自所述碼字表的模式組合的碼字并作為對應(yīng)多個所述像素塊的碼字輸出。
7．如權(quán)利要求6所述的圖像編碼裝置，其特征在于進一步包括存儲器，存儲至少一幀指示所述像素塊編碼模式的模式數(shù)據(jù)項；傳輸裝置，用來將存儲在所述存儲器內(nèi)的至少一幀模式數(shù)據(jù)項傳輸至所述模式編碼裝置；提取裝置，用來提取來自傳輸至所述模式編碼裝置的一幀模式數(shù)據(jù)項的所述待編碼區(qū)域內(nèi)所包含的多個像素塊的模式數(shù)據(jù)項。
8．一種圖像編碼裝置，其特征在于包含模式確定裝置，用來確定被劃分為以像素塊單元為單位的多個像素塊的數(shù)字圖像編碼模式；像素值編碼裝置，用來對編碼模式確定的待編碼像素塊的像素值進行編碼；模式編碼裝置，用來利用由每個編碼模式所確定的出現(xiàn)概率的概率模型對所述像素塊的編碼模式進行算術(shù)編碼；切換裝置，用來根據(jù)從所述待編碼像素塊周邊塊編碼模式預(yù)測得到的編碼模式切換所述碼字表。
9．如權(quán)利要求8所述的圖像編碼裝置，其特征在于所述切換裝置包含概率模型表，它提供了多個編碼模式組合與確定每個編碼模式出現(xiàn)概率的概率模型之間的對應(yīng)關(guān)系；所述概率模型向構(gòu)成所述編碼模式組合的多個編碼模式中對在數(shù)量上主導(dǎo)的編碼模式提供較高的出現(xiàn)概率。
10．一種圖像解碼裝置，其特征在于包含模式解碼裝置，用來利用向各個編碼模式分配碼字的編碼表對指示待解碼像素塊的編碼模式的碼字進行編碼；切換裝置，用來根據(jù)從所述待編碼像素塊周邊塊編碼模式預(yù)測得到的編碼模式切換所述碼字表；像素值解碼裝置，用來根據(jù)相關(guān)像素塊解碼得到的編碼模式對待解碼的所述像素塊的像素值進行解碼。
11．如權(quán)利要求10所述的圖像編碼裝置，其特征在于所述切換裝置包含預(yù)測表，所述預(yù)測表提供了多個編碼模式組合與分配給每個編碼模式的碼字的碼字表之間的對應(yīng)關(guān)系；所述碼字表向構(gòu)成所述編碼模式組合的多個編碼模式中對在數(shù)量上主導(dǎo)的編碼模式分配較短的碼字長度。
12．一種圖像解碼裝置，其特征在于包含模式解碼裝置，用來解碼待解碼像素塊的編碼數(shù)據(jù)項的碼字，該象素塊數(shù)量對應(yīng)于集中解碼區(qū)域所包含的多個像素塊；像素值解碼裝置，用來根據(jù)相關(guān)像素塊解碼得到的編碼模式解碼待解碼的所述像素塊的像素值。
13．如權(quán)利要求12所述的圖像解碼裝置，其特征在于所述模式解碼裝置包含碼字表，它向多個編碼模式的任意組合分配碼字并向包含眾多同一模式組合的碼字分配較短的碼字長度。
14．一種圖像解碼裝置，其特征在于包含模式解碼裝置，用來利用向每個編碼模式分配確定的出現(xiàn)概率的概率模型對被解碼像素塊的編碼模式進行解碼；切換裝置，用來根據(jù)從所述待編碼像素塊周邊塊編碼模式預(yù)測得到的編碼模式切換所述碼字表。像素值解碼裝置，用來解碼所述像素塊解碼得到的編碼模式中所述像素塊的像素值。
15．如權(quán)利要求14所述的圖像編碼裝置，其特征在于所述切換裝置包含預(yù)測模型表，它提供了多個編碼模式組合與向每個編碼模式分配出現(xiàn)概率的概率模型之間的對應(yīng)關(guān)系；所述概率模型向構(gòu)成所述編碼模式組合的多個編碼模式中對在數(shù)量上主導(dǎo)的編碼模式提供較高的出現(xiàn)概率。
16．一種圖像編碼/解碼裝置，其特征在于包含如權(quán)利要求1所述的圖像編碼裝置和如權(quán)利要求10所述的圖像解碼裝置。
17．一種圖像編碼/解碼裝置，其特征在于包含如權(quán)利要求4所述的圖像編碼裝置和如權(quán)利要求12所述的圖像解碼裝置。
18．一種圖像編碼/解碼裝置，其特征在于包含如權(quán)利要求8所述的圖像編碼裝置和如權(quán)利要求14所述的圖像解碼裝置。
19．一種操縱計算機用的計算機程序產(chǎn)品，所述計算機程序產(chǎn)品的特征在于包括計算機可讀介質(zhì)；第一程序指令裝置，用來指令計算機處理器利用向每個編碼模式分配碼字的編碼表編碼待編碼的像素塊編碼模式；第二程序指令裝置，用來指令計算機處理器根據(jù)從所述被編碼像素塊周邊塊編碼模式預(yù)測得到的編碼模式切換所述碼字表；以及其中每個程序指令裝置都以可執(zhí)行形式存儲在所述介質(zhì)上并且可以裝入計算機存儲器以供相連的處理器操縱計算機用。
20．如權(quán)利要求19所述的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于進一步包括第三程序指令裝置，用來指令計算機處理器確定被以像素塊單元為單位劃分多個像素塊的編碼模式；以及第四程序指令裝置，用來指令計算機處理器對于所述塊確定的編碼模式中被編碼的像素塊像素值進行編碼；其中所述第三程序指令裝置和所述第四程序指令裝置都以可執(zhí)行形式存儲在所述介質(zhì)上并且當(dāng)相連的處理器操縱計算機時裝入計算機存儲器。
21．一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于包括計算機可讀介質(zhì)；第一程序指令裝置，用來指令計算機處理器利用向每個編碼模式分配碼字的編碼表解碼指示待解碼像素塊編碼模式的碼字；第二程序指令裝置，用來指令計算機處理器根據(jù)從所述被解碼像素塊周邊塊編碼模式預(yù)測得到的編碼模式切換所述碼字表；第三程序指令裝置，用來指令計算機處理器根據(jù)所述像素塊被解碼的編碼模式解碼所述像素塊的像素值；以及其中每個程序指令裝置都以可執(zhí)行形式存儲在所述介質(zhì)上并且當(dāng)相連的處理器操縱計算機時裝入計算機存儲器。
22．一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于包括計算機可讀介質(zhì)；第一程序指令裝置，用來指令計算機處理器編碼所述像素塊確定的編碼模式中被編碼的像素塊像素值；第二程序指令裝置，用來指令計算機處理器編碼指示所述像素塊編碼數(shù)據(jù)的編碼模式，其數(shù)量對應(yīng)集中編碼區(qū)域所包含多個像素塊；以及其中每個程序指令裝置都以可執(zhí)行形式存儲在所述介質(zhì)上并且當(dāng)相連的處理器操縱計算機時裝入計算機存儲器內(nèi)。
23．如權(quán)利要求22所述的計算機程序產(chǎn)品，其特征在于包含計算機可讀介質(zhì)；第三程序指令裝置，用來指令計算機確定被以像素塊單元為單位劃分為多個像素塊的數(shù)字圖像的編碼模式；第四程序指令裝置，用來指令計算機處理器編碼所述像素塊確定的編碼模式中被編碼像素塊的像素值；以及其中每個程序指令裝置都以可執(zhí)行形式存儲在所述介質(zhì)上并且當(dāng)相連的處理器操縱計算機時裝入計算機存儲器內(nèi)。
24．一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于包括計算機可讀介質(zhì)；第一程序指令裝置，用來指令計算機處理器利用向每個編碼模式分配確定的出現(xiàn)概率的概率模型對被編碼像素塊的編碼模式進行編碼；第二程序指令裝置，用來根據(jù)從所述待編碼像素塊周邊塊編碼模式預(yù)測得到的編碼模式切換所述概率模型；以及其中每個程序指令裝置都以可執(zhí)行形式存儲在所述介質(zhì)上并且當(dāng)相連的處理器操縱計算機時裝入計算機存儲器內(nèi)。
25．一種計算機程序產(chǎn)品，其特征在于包括計算機可讀介質(zhì)；第一程序指令裝置，用來指令計算機處理器利用向每個編碼模式分配確定的出現(xiàn)概率的概率模型對被解碼像素塊的編碼模式進行解碼；第二程序指令裝置，用來根據(jù)從所述待解碼像素塊周邊塊編碼模式預(yù)測得到的編碼模式切換所述概率模型；第四程序指令裝置，用來指令計算機處理器根據(jù)所述像素塊解碼得到的編碼模式解碼所述像素塊的像素值；以及其中每個程序指令裝置都以可執(zhí)行形式存儲在所述介質(zhì)上并且當(dāng)相連的處理器操縱計算機時裝入計算機存儲器內(nèi)。
26．一種圖像編碼裝置，其特征在于包含以下步驟(a)確定被以像素塊單元為單位劃分為多個像素塊的數(shù)字圖像的編碼模式；(b)編碼所述像素塊確定的編碼模式中被編碼像素塊的像素值；(c)利用向每個編碼模式分配碼字的編碼表編碼所述像素塊的編碼模式；以及(d)根據(jù)從所述待解碼像素塊周邊塊編碼模式預(yù)測得到的編碼模式切換所述碼字表。
27．一種圖像編碼裝置，其特征在于包含以下步驟(a)確定被以像素塊單元為單位劃分為多個像素塊的數(shù)字圖像的編碼模式；(b)編碼所述像素塊確定的編碼模式中被編碼像素塊的像素值；(c)編碼指示對應(yīng)于集中編碼區(qū)域內(nèi)所包含多個像素塊的所述像素塊編碼數(shù)據(jù)的模式數(shù)據(jù)。
28．一種圖像編碼裝置，其特征在于包含以下步驟(a)確定被以像素塊單元為單位劃分為多個像素塊的數(shù)字圖像的編碼模式；(b)編碼所述像素塊確定的編碼模式中被編碼像素塊的像素值；(c)利用向每個編碼模式分配出現(xiàn)概率的概率模型編碼所述像素塊的編碼模式；以及(d)根據(jù)從所述待解碼像素塊周邊塊編碼模式預(yù)測得到的編碼模式切換所述概率模型。
29．一種圖像解碼裝置，其特征在于包含下來步驟(a)利用向每個編碼模式分配碼字的編碼表編碼待編碼的像素塊編碼模式；(b)根據(jù)從所述被編碼像素塊周邊塊編碼模式預(yù)測得到的編碼模式切換所述碼字表；以及(c)根據(jù)相關(guān)像素塊解碼得到的編碼模式對待解碼的所述像素塊的像素值進行解碼。
30．一種圖像解碼裝置，其特征在于包含下來步驟(a)解碼所述像素塊編碼數(shù)據(jù)的碼字，其數(shù)量對應(yīng)于集中編碼區(qū)域所包含的多個像素塊；以及(b)根據(jù)從所述被編碼像素塊周邊塊編碼模式預(yù)測得到的編碼模式切換所述碼字表。
31．一種圖像解碼方法，其特征在于包含下來步驟解碼待解碼像素塊的編碼數(shù)據(jù)項的碼字，該象素塊數(shù)量對應(yīng)于集中解碼區(qū)域所包含的多個像素塊；根據(jù)相關(guān)像素塊解碼得到的編碼模式解碼待解碼的所述像素塊的像素值。
32．一種圖像解碼方法，其特征在于包含下來步驟(a)利用向每個編碼模式分配出現(xiàn)概率的概率模型算術(shù)解碼所述像素塊的編碼模式；(b)根據(jù)從所述待解碼像素塊周邊塊編碼模式預(yù)測得到的編碼模式切換所述概率模型；以及(c)解碼相關(guān)像素塊解碼的編碼模式中被解碼所述相連塊的像素值。
全文摘要
被編碼塊的模式數(shù)據(jù)從已經(jīng)編碼的周邊塊的模式數(shù)據(jù)中預(yù)測得到,并且根據(jù)預(yù)測的命中率而切換的碼字表而被編碼。在碼字表中,命中率高的編碼模式分配的碼字長度較短。
文檔編號H04N7/26GK1225777SQ97191584
公開日1999年8月11日 申請日期1997年11月6日 優(yōu)先權(quán)日1996年11月7日
發(fā)明者松本泰輔 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社