專利名稱:編碼和重構圖像序列的塊的方法
技術領域:
本發明涉及圖像編碼的一般領域。本發明涉及編碼圖像序列的一個塊的方法以及重構這樣塊的相應方法。
背景技術:
參考圖1,在現有技術中已知通過空間或時間預測編碼屬于幾個圖像的序列的當前圖像的像素的當前塊Be。為此,在現有技術中已知在空間預測的情況下從在空間上與以前重構的當前塊鄰近的像素中,或從叫做參考圖像、除了以前重構的當前圖像之外的其它圖像的像素中為要編碼的當前塊Be確定預測塊Bp。在步驟12期間,通過從當前塊Be中提取預測塊Bp確定殘差塊Br。
在步驟14期間,將殘差塊編碼在流F中。這個編碼步驟一般包含將殘差塊變換成系數塊,量化這些系數以及將它們熵編碼在流F中。在時間預測的情況下,在現有技術中已知從像塊匹配方法那樣的運動估計方法中確定預測像素塊。但是,這樣的預測塊相對于重構當前塊的鄰近塊一般是非均勻的。
發明內容
本發明的目的是克服現有技術的至少一個缺點。為此,本發明涉及編碼圖像序列的當前塊的方法,其包含如下步驟-為當前塊確定預測塊;-通過從當前塊中提取預測塊確定殘差塊;以及_編碼殘差塊。按照本發明,當前塊的預測塊按照如下步驟確定-從運動數據和以前編碼和重構的至少一個參考圖像中確定初始預測塊;-將原子分解方法應用在數據矢量Ycp上,該數據矢量包含以前編碼和重構的當前塊的鄰近塊的圖像數據和初始預測塊的數據;以及-從該分解矢量中提取與當前塊相對應的數據,該提取數據形成預測塊。當前塊的時間預測由于所得預測塊結合了來自參考圖像的時間信息項和來自當前圖像的空間信息項兩者得到改進。由于考慮了當前塊的空間環境,即,以前重構的鄰近像素,使所得預測塊更加均勻。按照本發明的一個具體方面,該編碼方法包含按照如下步驟,確定對于其N(Ycp-AcX)最小的矢量Xk,其中A。是每列代表原子aj的矩陣,和N(.)是標準a)選擇與Rlri最相關的原子ajk,其中Rlrl是在矢量Yep與AjXlrl之間計算的殘差,其中Xlri是在第k-1次迭代確定的X值,以及k是整數;b)從所選原子中計算Xk和Rk ;以及c)迭代步驟a和b直到如下停止準則N(Yep-AeXk)彡P,其中P是閾值,-從矢量A,0提取預測塊,其中是矢量Xk之一。
按照本發明的一個具體特征,,其中K是最后一次迭代的索引。按照一種變型,是按照如下步驟確定的-在每次迭代時存儲Xk;-從存儲的Xk中選擇對于其N(Yp-ApXk)值最低的Xk,其中Yp是Yep與當前塊相對應的部分,和Ap是矩陣A。與當前塊相對應的部分;以及-從中確定預測塊,其中是在以前步驟中選擇的Xk。本發明還涉及以編碼數據流的形式重構圖像的序列的當前塊的方法,其包含如下步驟-通過解碼編碼數據流的一部分確定殘差塊;
-確定當前塊的預測塊;以及-通過合并殘差塊和預測塊重構當前塊。按照本發明,當前塊的預測塊按照如下步驟確定-從運動數據和以前編碼和重構的至少一個參考圖像中確定初始預測塊;-將原子分解方法應用在數據矢量Ycp上,該數據矢量Ycp包含以前編碼和重構的當前塊的鄰近塊的圖像數據和初始預測塊的數據;以及-從該分解矢量中提取與當前塊相對應的數據,該提取數據形成預測塊。按照一個具體實施例,該重構方法包含按照如下步驟,確定使N (Ycp-AcX)最小化的矢量Xk,其中A。是每列代表原子aj的矩陣,和N(.)是標準a)選擇與Rlri最相關的原子ajk,其中Rlrl是在矢量Yep與AjXlrl之間計算的殘差,其中Xlri是在第k-1次迭代確定的X值,以及k是整數;b)從所選原子中計算Xk和Rk ;以及c)迭代步驟a和b直到如下停止準則N(Yep-AcIk)彡P,其中P是閾值,-從矢量中提取預測塊,其中是矢量Xk之一。按照本發明的一個具體特征,=XK,其中K是最后一次迭代的索引。按照一種變型,是按照如下步驟確定的-在每次迭代時存儲Xk;-從存儲的Xk中選擇對于其N(Yp-ApXk)值最低的Xk,其中Yp是Yep與當前塊相對應的部分,和Ap是矩陣A。與當前塊相對應的部分;以及-從七確定預測塊,其中xI,是在以前步驟中選擇的Xk。
通過參考附圖借助決不是限制性的實施例和有利實現方式,可以更好地理解和例示本發明,在附圖中圖I示出了按照現有技術的編碼方法;圖2示出了按照現有技術的原子分解(atomic decomposition)方法;圖3示出了圖像的一組塊;圖4示出了按照本發明的編碼方法;
圖5示出了按照本發明的解碼方法;圖6、7和8示出了按照本發明的編碼方法的具體元素;圖9示出了按照本發明的重構方法;圖10示出了按照本發明的編碼設備;圖11示出了按照本發明的解碼設備;以及圖12示出了因果區的不同形式。
具體實施例方式圖像包含每一個與至少一項圖像數據相關聯的像素或圖像點。一項圖像數據是, 例如,一項亮度數據或一項色度數據。術語“殘差”表示提取了其它數據之后獲得的數據。該提取一般是從源像素中減去預測像素。但是,該提取更一般,并且尤其包含加權相減。術語“重構”表示將殘差與預測數據合并之后獲得的數據(例如,像素、塊)。該合并一般是預測像素與殘差之和。但是,該合并更一般,并且尤其包含加權相加。重構塊是一塊重構像素。關于圖像解碼,術語“重構”和“解碼”經常用作同義詞。因此,“重構塊”也表示為術語“解碼塊”。按照本發明的編碼方法基于原子分解方法。存在使得能夠從信號Y中獲得原子分解的各種方法。其中,最眾所周知的一種被稱為術語“匹配追蹤”。注意,也可以使用像“正交匹配追蹤”或“全局匹配過濾”那樣“匹配追蹤”的變型。下文描述一般原子分解和“匹配追蹤”的一般原理。假設Y為N元(dimension)的源矢量和A為NXM(M >> N)元的矩陣。A的列a」是用于表示源矢量Y的字典(dictionary)的基本函數或原子(atom)。源信號Y的原子分解的目的是確定M元的矢量X,以便Y=AX。對于矢量X,存在無限個解。簡約(parsimonious)表示的目的是在Y = AX的所有解當中搜索簡約的那些解,即,矢量X只有少數幾個非零系數的那些解。搜索精確解實際上太復雜,因為需要非常昂貴的組合途徑。一般說來,取而代之的是尋找核實N(Y-AX) ( P的簡約表示,其中P是控制該表示的簡約性的容限閾值(tolerance threshold),并且其中N(.)是,例如,平方標準L2。當然,N(.)可以是除了標準L2之外的其它標準。“匹配追蹤(MP)”的方法使這樣的次最佳,即,非精確解可以使用迭代過程獲得。該方法在每次迭代k,生成具有數量在每次新迭代k 一般增加(除了在兩次迭代期間選擇相同原子之外)的非零系數的表示Xk,即M元矢量。下面參考圖2詳細描述MP方法。已知數據是源信號Y、字典A和閾值P。在初始化步驟20 (迭代k=0)期間,XQ=0,并按如下計算殘差誤差Ru的初始矢量IRcI=Y-AXci=Y0在對應于第k次迭代的步驟22期間,選擇與當前殘差矢量Rlri具有最高相關性的 、,
基函數其中 Rh=Y-AXh. = argmax(.Rk-I,〉= argmax-----
a/j a a/
uA,.JJ Jj在步驟24期間,更新矢量Xk和殘差矢量Rk。矢量Xk的系數^按照如下公式計算
權利要求
1.一種編碼圖像的序列的當前塊的方法,其包含如下步驟 -從所述當前塊中確定(30,32,34)預測塊; -通過從所述當前塊中提取所述預測塊確定(36)殘差塊;以及 -編碼(38)所述殘差塊, 該方法的特征在于,按照如下步驟從所述當前塊中確定所述預測塊 -從運動數據和以前編碼和重構的至少一個參考圖像中確定(30)初始預測塊; -將原子分解方法應用(32)在數據矢量Ycp上,所述數據矢量Ycp包含以前編碼和重構的所述當前塊的鄰近塊的圖像數據和初始預測塊的數據;以及 -從所述分解矢量中提取(34)與所述當前塊相對應的數據,所述提取數據形成所述預測塊。
2.按照權利要求I所述的編碼方法,其包含按照如下步驟,確定使N(Ycp-AcI)最小化的矢量Xk,其中A。是每列代表原子aj的矩陣,和N(.)是標準 a)選擇與Rlri最相關的原子ajk,其中Rlri是在矢量Yep與AjXlrl之間計算的殘差,其中Xlri是在第k-Ι次迭代確定的X值,以及k是整數; b)從所述所選原子中計算Xk和Rk;以及 c)迭代步驟a和b直到如下停止準則N(Yep-AcIk)彡P,其中P是閾值, -從矢量中提取預測塊,其中是矢量Xk之一。
3.按照權利要求2所述的編碼方法,其中=Xk,其中K是最后一次迭代的索引。
4.按照權利要求2所述的編碼方法,其中是按照如下步驟確定的 -在每次迭代時存儲Xk ; -從存儲的Xk中選擇對于其N(Yp-ApXk)值最低的Xk,其中Yp是Yct與當前塊相對應的部分,和Ap是矩陣A。與當前塊相對應的部分;以及 -從確定預測塊,其中是在以前步驟中選擇的xk。
5.一種以編碼數據流的形式重構圖像的序列的當前塊的方法,其包含如下步驟 -通過解碼所述編碼數據流的一部分確定(40)殘差塊; -從所述當前塊中確定(42,44,46)預測塊; -通過合并所述殘差塊和所述預測塊重構(48)當前塊, 該方法的特征在于,按照如下步驟從所述當前塊中確定所述預測塊 -從運動數據和以前編碼和重構的至少一個參考圖像中確定(42)初始預測塊; -將原子分解方法應用(44)在數據矢量Ycp上,所述數據矢量Ycp包含以前重構的所述當前塊的鄰近塊的圖像數據和初始預測塊的數據;以及 -從所述分解矢量中提取(46)與所述當前塊相對應的數據,所述提取數據形成所述預測塊。
6.按照權利要求5所述的重構方法,其包含按照如下步驟,確定使N(Ycp-AeX)最小化的矢量Xk,其中A。是每列代表原子aj的矩陣,和N(.)是標準 a)選擇與Rlri最相關的原子ajk,其中Rlri是在矢量Yep與AjXlrl之間計算的殘差,其中Xlri是在第k-Ι次迭代確定的X值,以及k是整數;b)從所述所選原子中計算Xk和Rk;以及 c)迭代步驟a和b直到如下停止準則N(Yep-AcIk)彡P,其中P是閾值, -從矢量中提取預測塊,其中是矢量Xk之一。
7.按照權利要求6所述的重構方法,其中=Xk,其中K是最后一次迭代的索引。
8.按照權利要求6所述的重構方法,其中是按照如下步驟確定的 -在每次迭代時存儲Xk ; -從存儲的Xk中選擇對于其N(Yp-ApXk)值最低的Xk,其中Yp是Yct與當前塊相對應的部分,和Ap是矩陣A。與當前塊相對應的部分;以及 -從七 jrO確定預測塊,其中是在以前步驟中選擇的Xk。
全文摘要
本發明涉及一種編碼當前塊的方法,其包含如下步驟-從當前塊中確定(30,32,34)預測塊;-通過從當前塊中提取預測塊確定(36)殘差塊;-編碼(38)殘差塊,該方法的特征在于,按照如下步驟從當前塊中確定預測塊-從運動數據和以前編碼和重構的至少一個參考圖像中確定(30)初始預測塊;-將原子分解方法應用(32)在數據矢量Ycp上,數據矢量Ycp包含以前編碼和重構的當前塊的鄰近塊的圖像數據和初始預測塊的數據;以及-從分解矢量中提取(34)與當前塊相對應的數據,該提取數據形成預測塊。
文檔編號H04N7/36GK102763414SQ201180009281
公開日2012年10月31日 申請日期2011年2月9日 優先權日2010年2月11日
發明者A.馬丁, D.索羅, E.弗朗索瓦, J.維爾隆 申請人:湯姆森特許公司