專利名稱：減少分塊現(xiàn)象的編/解碼裝置、方法及計算機可讀記錄介質(zhì)的制作方法
技術領域：
本發(fā)明的裝置和方法涉及編碼和解碼運動圖像，具體地說，涉及能夠減少分塊現(xiàn)象(blocking phenomenon)的運動圖像編碼和解碼裝置和方法。
背景技術：
作為以塊為基礎進行處理和量化的結果，諸如MPEG2、MPEG4、H.264和VC1的所有運動圖像編解碼器都承受分塊現(xiàn)象。為了解決這個問題，H.264和VC1編解碼器使用環(huán)行濾波器。但是，由于環(huán)行濾波器不能完全消除所述分塊現(xiàn)象，所以對于解碼器需要諸如去分塊或去環(huán)形(de-ringing)的后處理。
圖1的視圖用于解釋去分塊的算法，該算法是一種在MPEG4標準中引入的后處理算法。去分塊算法包括可以根據(jù)邊界像素的特征而應用的兩種模式，即，DC偏移模式和默認模式。DC偏移模式被應用于由于小的DC偏移而發(fā)生分塊現(xiàn)象的區(qū)域，和默認模式被應用于其它區(qū)域。
利用邊界像素的特征和閾值確定將要使用兩種模式的哪一種。在默認模式中，在塊區(qū)域S0、S1和S2中執(zhí)行自適應信號處理來消除所述分塊現(xiàn)象，同時，加亮圖像的細節(jié)特征。但是，由于在默認模式中不能完全消除所述分塊現(xiàn)象，所以需要DC偏移模式。在該DC模式下，在垂直邊緣像素之前，對水平像素濾波。
在MPEG4和AVC/H.264標準中，在編碼器的回路中包括去分塊濾波器，用于增強去分塊和編碼效率。
如上所述，傳統(tǒng)的去分塊方法只取決閾值并不能消除在為達到目標位速率而執(zhí)行的量化期間發(fā)生的分塊現(xiàn)象。
在美國專利No.6,360,024中公開了傳統(tǒng)的從輸入圖像中濾除分塊噪聲的方法。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供一種圖像編碼和解碼方法，其中，塊邊界圖像的誤差信息可以在不增加發(fā)送比特數(shù)量的情況下被自適應編碼和解碼以顯著地減少分塊現(xiàn)象。
本發(fā)明還提供一種圖像編碼和解碼方法，其中，當產(chǎn)生參考圖像時反映圖像的塊邊界部分的誤差，并基于該誤差執(zhí)行運動補償以防止傳播該分塊現(xiàn)象。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種圖像編碼方法，包括使用第一量化系數(shù)對輸入圖像執(zhí)行第一編碼操作；產(chǎn)生經(jīng)編碼圖像的重構圖像；和使用小于所述第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)對重構的部分圖像和對應的輸入圖像部分圖像之間的差執(zhí)行第二編碼操作。所述部分圖像可以對應于該圖像的塊邊界部分(block boundary potion)。
第一編碼操作可以包括對輸入圖像執(zhí)行第一變換操作；和使用第一量化系數(shù)對執(zhí)行了第一變換操作的輸入圖像執(zhí)行第一量化操作，產(chǎn)生重構圖像可以包括執(zhí)行與第一量化操作對應的去量化操作；對去量化的圖像執(zhí)行與第一變換操作對應的逆變換操作；和基于逆變換后的圖像產(chǎn)生重構圖像。
第二編碼操作可以包括對所述差執(zhí)行第二變換操作；和使用第二量化系數(shù)對變換后的差執(zhí)行第二量化操作。
僅當所述差超出了預定閾值時才執(zhí)行所述第二編碼操作?？梢酝ㄟ^執(zhí)行量化操作的預定編解碼器執(zhí)行所述第一編碼操作。
所述方法還包括解碼經(jīng)編碼的差；存儲使用所述重構圖像和解碼的差所產(chǎn)生的參考圖像；和基于所存儲的參考圖像執(zhí)行運動補償。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種圖像編碼裝置，包括第一編碼單元，用于使用第一量化系數(shù)對輸入圖像執(zhí)行第一編碼操作；和第二編碼單元，用于使用小于所述第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)對重構的部分圖像和輸入圖像的對應的部分圖像之間的差執(zhí)行第二編碼操作。
根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，提供了一種其上記錄有執(zhí)行圖像編碼方法的程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，所述方法包括使用第一量化系數(shù)對輸入圖像執(zhí)行第一編碼操作；產(chǎn)生重構的經(jīng)第一編碼的輸入圖像的部分圖像；和使用小于所述第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)對重構的部分圖像與輸入圖像的對應的部分圖像之間的差執(zhí)行第二編碼操作。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種圖像解碼方法，包括對包括編碼圖像的輸入位流的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行第一解碼操作；對該輸入位流的部分圖像差數(shù)據(jù)執(zhí)行第二解碼操作；其中，所述差數(shù)據(jù)是通過對所述圖像的部分圖像與對應的重構部分圖像之間的差編碼獲得的；和其中，所述對應的重構部分圖像是通過解碼編碼圖像的對應部分獲得的；和使用第一解碼圖像數(shù)據(jù)和第二解碼差數(shù)據(jù)產(chǎn)生重構圖像。
第一解碼操作可以包括對所述圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行第一去量化操作；和對執(zhí)行第一去量化操作的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行第一逆變換操作，和第二解碼操作可以包括對所述差數(shù)據(jù)執(zhí)行第二去量化操作；和對執(zhí)行了第二去量化操作的差數(shù)據(jù)執(zhí)行第二逆變換操作。
所述方法還可以包括可變長度編碼輸入位流并從輸入流中提取所述圖像數(shù)據(jù)和所述差數(shù)據(jù)。另一圖像進行運動補償，可以使用重構的圖像對。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種圖像解碼裝置，包括第一解碼單元，用于對包括編碼圖像的輸入位流的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行第一解碼操作；第二解碼單元，用于對所述輸入位流的差數(shù)據(jù)執(zhí)行第二解碼操作，其中，所述差數(shù)據(jù)是通過編碼所述圖像的部分圖像與對應的重構部分圖像之間的差獲得的；和其中，所述對應的重構部分圖像是通過解碼對應的編碼圖像部分獲得的；和重構圖像產(chǎn)生單元，用于使用經(jīng)第一解碼的圖像數(shù)據(jù)和經(jīng)第二解碼的差數(shù)據(jù)產(chǎn)生重構的圖像。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種其上記錄了執(zhí)行所述圖像解碼方法的程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，該方法包括對包括編碼圖像的輸入位流的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行第一解碼操作；和對所述輸入位流的差數(shù)據(jù)執(zhí)行第二解碼操作，其中，所述差數(shù)據(jù)是通過編碼所述圖像的部分圖像與對應的重構部分圖像之間的差獲得的；和其中，對應的部分重構圖像是通過解碼編碼圖像的對應部分獲得的；和使用經(jīng)第一解碼的圖像數(shù)據(jù)和經(jīng)第二解碼的差數(shù)據(jù)產(chǎn)生重構的圖像。


通過下面結合附圖對本發(fā)明范例性實施例的詳細描述，本發(fā)明的上述和其它的特性和優(yōu)點將會變得更加明顯，其中圖1的視圖用于解釋傳統(tǒng)的去分塊算法；
圖2的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的編碼裝置；圖3的框圖示出了應用了本發(fā)明的塊邊界像素；圖4的詳細框圖示出了圖2所示的第二編碼單元；圖5示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的圖2中示出的第二編碼單元的編碼單元；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的圖2中示出的第二編碼單元的編碼單元；圖7的流程示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的編碼方法；圖8的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的編碼裝置；圖9的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的解碼裝置；圖10的詳細框圖示出了圖9所示的解碼裝置的第二解碼單元；圖11的流程示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的解碼方法；圖12的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的編碼裝置；和圖13的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明另一實施例的解碼裝置。
具體實施例方式
下面將結合其中示出了本發(fā)明范例性實施例的附圖來描述本發(fā)明。但是，可以多種不同的形式來實施本發(fā)明且不構成對本發(fā)明的限制。相反，提供這些范例性實施例以便使得本披露更加完整和完全并覆蓋本領域普通技術人員有關本發(fā)明的所有概念。
圖2的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明范例性實施例的編碼裝置。參看圖2，所述編碼裝置包括第一編碼單元210、重構圖像產(chǎn)生單元220、第二編碼單元230、第一可變長度編碼(VLC)和輸出單元240以及第二VLC單元250。
第一編碼單元210使用預定的第一量化系數(shù)對輸入圖像編碼并向第一VLC和輸出單元240輸出第一編碼的數(shù)據(jù)。第一編碼單元210可以是執(zhí)行量化的MPEG2、H.264、VC1或MPEG4編碼器。例如，如果第一編碼單元210是MPEG2編碼器，那么，它將包括用于變換輸入圖像的離散余弦變換(DCT)單元和用于量化DCT系數(shù)的量化器。下面將結合圖4詳細說明第一編碼器210的范例性實施例。
重構圖像產(chǎn)生單元220重構由編碼單元210編碼的圖像。例如，如果第一編碼單元210變換和量化輸入圖像，重構圖像產(chǎn)生單元220逆變換和去量化經(jīng)過變換和量化的圖像。如果第一編碼單元210是MPEG2編碼器，則由于可以使用被重構為產(chǎn)生用于MPEG2編碼的參考圖像的圖像，所以，不可能包括重構圖像單元220。在本范例性實施例中，重構圖像產(chǎn)生單元220重構由第一編碼單元210編碼的整個圖像。但是，重構圖像單元220可以只重構例如塊邊界部分的圖像的部分圖像。
第二編碼單元230計算由重構圖像產(chǎn)生單元220產(chǎn)生的重構圖像的例如塊邊界部分的部分圖像與和所述塊邊界部分的圖像對應的原始輸入圖像之間的差。然后，第二編碼單元230使用小于第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)編碼所述差并輸出第二編碼數(shù)據(jù)。
可選地，第二編碼單元230可以只當所述差超過預定閾值時才編碼所述差。另外，第二編碼單元230可以計算在除所述塊邊界部分以外的部分重構圖像與所述部分重構圖像對應的部分原始圖像之間的差，并只有當該差超過了預定閾值時才編碼這個差。如果在所述重構圖像中與所述塊邊界部分相鄰的像素的值之間的差超過了預定閾值，那么，第二編碼單元230可以編碼所述差。
第一VLC和輸出單元240可變長度編碼從第一編碼單元210接收的經(jīng)第一編碼的數(shù)據(jù)以便產(chǎn)生經(jīng)第一可變長度編碼的數(shù)據(jù)，并多路復用第一可變長度編碼數(shù)據(jù)和從第二VLC編碼單元250接收的第二可變長度編碼數(shù)據(jù)，并輸出該多路復用的結果。
第二VLC單元250可變長度編碼從第二編碼單元230接收的第二編碼數(shù)據(jù)，以產(chǎn)生第二可變長度編碼的數(shù)據(jù)，并向第一VLC編碼和輸出單元240輸出該經(jīng)第二可變長度編碼的數(shù)據(jù)。
可選地，第二可變長度編碼的數(shù)據(jù)可以在沒有與第一可變長度編碼數(shù)據(jù)多路復用的情況下發(fā)送給解碼裝置。例如，第一編碼數(shù)據(jù)可以被發(fā)送給基層(base layer)和第二編碼數(shù)據(jù)可以被發(fā)送給增強層，從而解碼裝置可以有選擇地解碼第一編碼數(shù)據(jù)或第二編碼數(shù)據(jù)。
第二VLC單元250可以被包括在第二編碼單元230中或者可以不被使用。
圖3示出了部分圖像，即，塊邊界像素。在圖3中，暗的部分表示將由圖2所示第二編碼單元230編碼的像素。圖2所示的第二編碼單元230計算在由重構圖像產(chǎn)生單元220重構的圖像中塊邊界像素的值與在對應于該重構圖像中塊邊界像素的原始圖像中的塊邊界像素的值之間的差，并編碼這個差。
圖4的詳細框圖示出了圖2所示的第二編碼單元230。參看圖4，第二編碼單元230包括差計算單元232、變換單元234和第二量化單元236。
差計算單元232計算由重構圖像產(chǎn)生單元220產(chǎn)生的重構圖像的例如塊邊界像素的部分圖像與對應于重構圖像中的塊邊界像素的原始輸入圖像中塊邊界像素之間的差。
變換單元234對所計算的差執(zhí)行例如DCT變換、整數(shù)變換或哈達馬特變換操作的變換操作。
第二量化單元236使用小于第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)量化經(jīng)變換的差。在本范例性實施例中，第二量化單元236編碼所有部分圖像之間的差。但是，只有當在所計算的部分圖像之間的差超過預定閾值時，第二量化單元236才可以自適應編碼所計算的差。
或者，第二編碼單元230可以包括VLC單元(未示出)，用于對使用第二量化系數(shù)編碼的部分圖像進行可變長度編碼。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明范例性實施例的圖2所示的第二編碼單元230。如果第一編碼單元210的編碼單元是宏塊單元，那么，宏塊中的塊邊界像素被沿著垂直邊緣分成塊邊界像素的兩個2×8塊和沿著水平邊緣被分成塊邊界像素的兩個2×6塊，如圖5所示。因此，在原始輸入圖像的四個塊中的塊邊界像素的值與重構圖像之間的差被變換、量化和可變長度編碼。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明另一范例性實施例的圖2所示第二編碼單元230的編碼單元。如果第一編碼單元210的編碼單元是宏塊單元，則該宏塊中的塊邊界像素被沿著垂直邊緣分成塊邊界像素的四個1×8塊和沿著水平邊緣分成塊邊界像素的四個1×6的塊，如圖6所示。然后，在原始輸入圖像的八個塊中的塊邊界像素的值與重構圖像之間的差被變換、量化和可變長度編碼。
除了圖5和6所示的編碼單元以外，可以使用各種其它的編碼單元。例如，可以以圖形的單位以及以宏塊或塊的單位編碼塊邊界像素?？梢砸砸痪S或兩維塊的單位變換、量化和可變長度編碼塊邊界像素。
圖7的流程示出了根據(jù)本發(fā)明范例性實施例的圖2的編碼裝置所使用的編碼方法。參看圖7，在操作710，使用第一量化系數(shù)對輸入圖像執(zhí)行第一編碼操作。所述第一編碼操作由諸如MPEG2、H.264、VC1或MPEG4編解碼器的編碼器執(zhí)行。第一編碼操作可以包括對輸入圖像執(zhí)行變換操作和使用第一量化系數(shù)對經(jīng)變換的圖像執(zhí)行第一量化操作。
在操作720中，產(chǎn)生第一編碼圖像的重構圖像。重構圖像的產(chǎn)生包括對第一編碼圖像執(zhí)行去量化操作，其與第一量化操作對應，對去量化的圖像執(zhí)行與第一變換操作對應的逆變換操作。如果第一編碼單元210是MPEG2編解碼器的編碼器，那么，它可以使用為第一編碼操作而產(chǎn)生的重構圖像。
在操作730中，計算在所產(chǎn)生的重構圖像的對應部分圖像與原始圖像之間的差。在本范例性實施例中，部分圖像是塊邊界部分的圖像。所述部分圖像可以是需要更加精細編碼和解碼的特定部分的圖像。
在操作740中，使用小于第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)對所計算的差執(zhí)行第二編碼操作。該第二編碼操作可以包括對所計算的差執(zhí)行第二變換操作和使用第二量化系數(shù)對經(jīng)第二變換的差執(zhí)行第二量化操作?？梢灾划斔嬎愕牟畛^預定閾值時才執(zhí)行所述第二編碼操作。此外，用戶可以決定是否執(zhí)行所述第二編碼操作。
圖8的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明另一范例性實施例的編碼裝置。除了MPEG2編碼器以外，該編碼裝置還包括邊界部分編碼單元890。在本范例性實施例中，為簡便起見，描述以MPEG2編碼器為基礎的編碼裝置。但是，也可以使用H.264、VC1或MPEG4編解碼器的編碼器。
參看圖8，所述編碼裝置包括變換單元810、量化單元820、去量化單元830、逆變換單元840、幀存儲器單元850、運動估計/補償單元860、加法單元870、減法單元872、VLC單元880和邊界部分編碼單元890。
變換單元810在例如8×8塊的預定塊單元中對輸入圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行諸如DCT變換或整數(shù)變換操作的預定變換操作，以確?？臻g冗余。
量化單元820使用第一量化系數(shù)量化經(jīng)變換單元810變換的圖像數(shù)據(jù)。去量化單元830去量化由量化單元820量化的圖像數(shù)據(jù)。
逆變換單元840對由去量化單元830去量化的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行逆變換操作。幀存儲器850存儲從由逆變換單元840逆變換的圖像數(shù)據(jù)中產(chǎn)生的重構圖像。
運動估計/補償單元860使用當前幀的圖像數(shù)據(jù)和存儲在幀存儲器850中的在前幀的圖像數(shù)據(jù)故居每個宏塊的運動矢量并執(zhí)行運動補償。
加法單元870將由逆變換單元840逆變換的圖像數(shù)據(jù)加到來自運動估計/補償單元860的經(jīng)運動補償?shù)膱D像上并產(chǎn)生重構圖像。VLC單元880從量化圖像數(shù)據(jù)中消除統(tǒng)計冗余。
邊界部分編碼單元890計算從重構圖像的塊邊界部分獲得的圖像與對應于從重構圖像的塊邊界部分獲得的圖像的輸入原始圖像的部分圖像之間的差，使用小于所述第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)在預定的塊單元中編碼所述差并輸出經(jīng)過編碼的數(shù)據(jù)。
或者，僅當所述差超過預定閾值時，邊界部分編碼單元890才可以編碼所述差。例如，如果以宏塊的單位計算的差沒有超過所述預定閾值，那么，邊界部分編碼單元890可以被禁止。經(jīng)過邊界部分的這種自適應編碼，編碼裝置可以限制計算量和傳輸比特過多增加和減少分塊現(xiàn)象。
另外，可以根據(jù)使用第一量化系數(shù)編碼的數(shù)據(jù)獨立發(fā)送編碼的邊界部分。例如，使用第一量化系數(shù)編碼的數(shù)據(jù)可以被發(fā)送給基層，和編碼的邊界部分可以被發(fā)送給增強層。由此，可以根據(jù)解碼裝置和顯示單元的性能自適應地再生編碼數(shù)據(jù)。
例如，通過有選擇地使用發(fā)送給所述增強層的邊界部分數(shù)據(jù)，解碼裝置和顯示單元可以在沒有分塊現(xiàn)象的情況下自適應地產(chǎn)生和顯示圖像。
可以以宏塊的單位與使用第一量化系數(shù)編碼的數(shù)據(jù)一起發(fā)送編碼的邊界部分數(shù)據(jù)。例如，解碼裝置和顯示單元可以以宏塊的單位有選擇地提取插入到位流中的邊界部分數(shù)據(jù)并在沒有分塊現(xiàn)象的情況下自適應地產(chǎn)生和顯示圖像。
如上所述，由于根據(jù)本發(fā)明范例性實施例的編碼裝置可以自適應地編碼和發(fā)送邊界部分的誤差信息，因此，可以在沒有過多增加發(fā)送比特量的情況下減少在解碼圖像數(shù)據(jù)時所發(fā)生的分塊現(xiàn)象。
圖9的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明一實施例的解碼裝置。參看圖9，所述解碼裝置包括第一可變長度解碼(VLD)單元910、第一解碼單元920、第二解碼單元930和重構圖像產(chǎn)生單元940。
第一VLD910第一可變長度解碼輸入位流并提取圖像數(shù)據(jù)、運動矢量信息和部分圖像之間的差。所提取的圖像數(shù)據(jù)和運動矢量信息被輸入給第一解碼單元920，而所提取的差被輸入給第二解碼單元930。
第一解碼單元920解碼從第一VLD單元910接收的圖像數(shù)據(jù)和運動矢量信息。這里，圖像數(shù)據(jù)表示使用第一量化系數(shù)編碼的數(shù)據(jù)。第一解碼單元920是對應于圖2所示第一編碼單元的例如MPEG2、H.264、VC1或MPEG4解碼器的解碼器。如果第一解碼單元920是MPEG2解碼器，那么，它包括分別對應于圖8所示的變換單元810、量化單元820和運動估計/補償單元860的去量化單元、逆變換單元和運動補償單元(未示出)。
第二解碼單元930解碼從第一VLD單元910接收的部分圖像之間的差。該差數(shù)據(jù)表示使用小于所述第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)編碼的數(shù)據(jù)。
重構圖像產(chǎn)生單元940使用關于從第一解碼單元920接收的圖像和從第二解碼單元930接收的部分圖像之間的差的信息產(chǎn)生重構圖像，并輸出該重構圖像給顯示單元(未示出)。換言之，如果從第二解碼單元930發(fā)送的塊邊界圖像是圖3所示的塊邊界圖像，那么，從第二解碼單元930輸出的差被加到從第一解碼單元920輸出的塊邊界圖像上，以產(chǎn)生重構圖像。
如果在圖2所示編碼裝置中發(fā)送的‘第一編碼圖像數(shù)據(jù)’和‘第二編碼圖像數(shù)據(jù)’被分別經(jīng)過所述基層和所述增強層發(fā)送給所述解碼裝置，發(fā)送給所述基層的‘第一編碼圖像數(shù)據(jù)’被第一VLD單元910進行可變長度編碼然后被第一解碼單元920解碼。另外，發(fā)送給所述增強層的‘第二編碼圖像數(shù)據(jù)’被第一VLD單元910提取并被第二解碼單元930解碼。
重構圖像產(chǎn)生單元940將由第二解碼單元930解碼的差加到由第一解碼單元920解碼的圖像數(shù)據(jù)上并產(chǎn)生重構圖像?？蛇x地，可以不使用發(fā)送給增強層的第二編碼圖像數(shù)據(jù)而只使用發(fā)送給基層的‘第一解碼圖像數(shù)據(jù)’產(chǎn)生重構圖像。
圖10的框圖示出了圖9的第二解碼單元930。第二解碼單元930包括第二VLD單元1010、第二去量化單元1020和第二逆變換單元1030。
第二VLD單元1010對已經(jīng)被圖9所示的第一VLD910進行第一可變長度解碼的部分圖像之間的差進行第二可變長度解碼。當所述差沒有被第二可變長度編碼時，可以跳過由第二VLD單元1010執(zhí)行的第二可變長度解碼操作。
第二去量化單元1020去量化由第二VLD單元1010解碼的差。由第二去量化單元1020執(zhí)行的去量化對應于使用小于所述第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)執(zhí)行的量化操作。
第二逆變換單元1030對由第二去量化單元1020第二去量化的差執(zhí)行逆變換操作。當所接收的差沒有被變換時，可以跳過由第二逆變換單元1030執(zhí)行的逆變換操作。
圖11的流程示出了根據(jù)本發(fā)明范例性實施例的由圖9所示的解碼裝置使用的解碼方法。參看圖11，在操作1110中，對在使用第一量化系數(shù)編碼圖像之后獲得的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行第一解碼操作。該第一解碼操作是由諸如MPEG2、H.264、VC1或MPEG4編解碼器解碼器的編解碼器解碼器執(zhí)行的。第一解碼操作可以包括與使用第一量化系數(shù)執(zhí)行的第一量化操作對應的第一去量化操作和對執(zhí)行了所述第一去量化操作的圖像執(zhí)行第一逆變換操作。
在操作1120中，使用小于所述第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)對通過解碼圖像數(shù)據(jù)后所獲得圖像的部分圖像和原始圖像的對應部分圖像之間的差進行編碼所獲得的編碼差執(zhí)行第二解碼操作。該第二解碼操作包括對所述差執(zhí)行與使用第二量化系數(shù)執(zhí)行的第二量化操作對應的第二去量化操作，和對執(zhí)行所述第二去量化操作的圖像執(zhí)行第二逆變換操作。
在操作1130中，使用在第一解碼操作中獲得的圖像和在第二解碼操作中獲得的部分圖像差數(shù)據(jù)產(chǎn)生重構圖像。
圖12的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明另一范例性實施例的編碼裝置。圖12所示的編碼裝置除了包括圖8所示的編碼裝置以外還包括邊界部分解碼單元或除了包括MPEG2編碼器以外還包括邊界部分編碼和解碼單元。在本范例性實施例中，為簡便起見，只描述基于MPEG2編碼器的編碼裝置。但是，也可以使用執(zhí)行量化操作的H.264、VC1或MPEG4編解碼器的編碼器。
圖12所示的編碼裝置包括第一編碼單元1210、第一解碼單元1220、邊界部分編碼單元1230、邊界部分解碼單元1240、幀存儲器單元1250、運動估計/補償單元1260、VLC單元1270、第一加法單元1280、第二加法單元1282和減法單元1290。在本范例性實施例中，第一編碼單元1210包括變換單元1212和量化單元1214，第一解碼單元1220包括去量化單元1222和逆變換單元1224。
變換單元1212對在例如8×8塊的預定塊單元中的輸入圖像執(zhí)行諸如DCT變換或整數(shù)變換操作的預定變換操作以確?？臻g冗余。
量化單元1214使用第一量化系數(shù)量化經(jīng)變換單元1212變換的圖像數(shù)據(jù)。去量化單元1222去量化經(jīng)量化單元1214量化的圖像數(shù)據(jù)。
逆變換單元1224對經(jīng)去量化單元1222去量化的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行逆變換操作。
第一加法單元1280將由逆變換單元1224逆變換的圖像數(shù)據(jù)加到從運動估計/補償單元1260接收的圖像數(shù)據(jù)上并產(chǎn)生重構圖像R。該重構圖像R被輸入給邊界部分編碼單元1230。
邊界部分編碼單元1230計算在所述重構圖像R的塊邊界部分的部分圖像和與該重構圖像R的塊邊界部分的圖像對應的輸入原始圖像的部分圖像之間的差，使用小于所述第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)編碼該差，并將經(jīng)編碼的差輸出給邊界部分解碼單元1240。圖4示出了該邊界部分編碼單元1230的范例性實施例。
邊界部分解碼單元1240接收通過邊界部分編碼單元1230編碼的編碼差并輸出經(jīng)過解碼的部分圖像差數(shù)據(jù)X。該經(jīng)過解碼的部分圖像差數(shù)據(jù)X是
’，即，O-R的量化/去量化值。圖10示出了邊界部分解碼單元1240的范例性實施例。
第二加法單元1282將從第一加法單元1280輸出的重構圖像R加到從邊界部分解碼單元1240輸出的經(jīng)解碼的部分差數(shù)據(jù)X上并將通過加法(Y＝R+X)獲得的圖像Y輸出給幀存儲器單元1370。
幀存儲器1250以幀為單位存儲由第二加法單元1282產(chǎn)生的圖像Y。
運動估計/補償單元1260使用當前幀的圖像數(shù)據(jù)和存儲在幀存儲器單元1250中的在前幀的圖像數(shù)據(jù)預測每個宏塊的運動矢量以及絕對差的和(SAD)并執(zhí)行運動補償。
減法單元1290基于輸入圖像和來自運動估計/補償單元1260的輸入產(chǎn)生誤差圖像數(shù)據(jù)。
這里，從第二加法單元1282輸入給幀存儲器單元1250的圖像是Y＝R+[O-R]’，該[O-R]’是O-R的量化/去量化值，并可以被表示為在原始圖像O和在量化/去量化之后發(fā)送的重構圖像R”之間的差，即，Y＝R+O-R”。
另外，由于邊界部分編碼單元1230使用相對小的量化系數(shù)執(zhí)行量化，因此，R-R”產(chǎn)生接近于0的值。由此，Y＝O-R-R”＝0。換言之，在諸如圖3、5和6所示的塊邊界圖像的情況下，輸入給幀存儲器1250的圖像Y具有接近原始圖像O的值。因此，運動估計/補償單元1260和減法單元1290在塊邊界部分中分別更加精細地執(zhí)行運動預測和誤差圖像產(chǎn)生，從而使分塊現(xiàn)象大為減少。
VLC單元1270消除量化圖像數(shù)據(jù)的統(tǒng)計冗余。邊界部分編碼單元1230可以向VLC單元1270輸出編碼數(shù)據(jù)。
只有當所述差超過預定閾值時，邊界部分編碼單元1230和邊界部分解碼單元1240才分別自適應地編碼和解碼部分圖像之間的差。例如，如果以宏塊的單位計算的差沒有超過所述預定閾值，那么，可以禁止邊界部分編碼單元1230和邊界部分解碼單元1240。
如上所述，通過自適應地反映塊邊界部分中的誤差產(chǎn)生參考圖像，和使用該參考圖像執(zhí)行運動補償。因此，可以在不增加發(fā)送比特數(shù)量的情況下減少解碼圖像數(shù)據(jù)時所發(fā)生的分塊現(xiàn)象。另外，可以防止在塊邊界部分中分塊現(xiàn)象的擴展。
圖13的框圖示出了根據(jù)本發(fā)明另一范例性實施例的解碼裝置。圖13所示解碼裝置對應于圖12所示的編碼裝置，并且除了包括MPEG2、H.264、VC1或MPEG4編解碼器編碼器以外，還包括邊界部分解碼單元。參看圖13，解碼裝置包括第一VLD單元1310、去量化單元1320、逆變換單元1330、邊界部分解碼單元1340、幀存儲器單元1350、運動補償單元1360和加法單元1370與1372。
第一VLD單元1310可變長度解碼經(jīng)編碼的位流并提取圖像數(shù)據(jù)、運動矢量信息和部分圖像的經(jīng)編碼的差。所提取的圖像數(shù)據(jù)被輸入給去量化單元1320，所提取的部分圖像差數(shù)據(jù)被輸入給邊界部分解碼單元1340，和運動矢量信息被輸入給運動補償單元1360。
去量化單元1320去量化使用第一量化系數(shù)量化的圖像數(shù)據(jù)。逆變換單元1330對被去量化的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行逆變換操作。
邊界部分解碼單元1340解碼從第一VLD單元1310接收的部分圖像差數(shù)據(jù)。所述部分圖像差數(shù)據(jù)是使用小于第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)編碼的數(shù)據(jù)。圖10示出了邊界部分解碼單元1340的范例性實施例。
加法單元1370和1372將從逆變換單元1330、運動補償單元1360和邊界部分解碼單元1340接收的值相加并產(chǎn)生圖像Y，即，在圖12中示出的R+X。在這種情況下，R表示在運動補償單元1360的輸出值和逆變換單元1330的輸出值被相加之后所獲得的值，而X表示邊界部分解碼單元1340的輸出值。
如上結合圖12所述，由于可以更加精確地獲得為解碼而存儲的圖像的邊界部分圖像，所以，可以減少所述分塊現(xiàn)象并防止分塊現(xiàn)象的擴展。
如上所述，在根據(jù)本發(fā)明范例性實施例的編碼和解碼方法中，由于塊邊界部分的誤差信息被單獨編碼和發(fā)送，所以，可以減少分塊現(xiàn)象，因此只占用少量的比特。
當產(chǎn)生塊邊界部分的誤差信息時，可以根據(jù)誤差的程度對塊邊界部分進行自適應地編碼。因此，可以使編碼和解碼單元所需的計算和發(fā)送量增加最少。
另外，當本發(fā)明被用于需要更加精細圖像重構的區(qū)域時，利用少量的比特可以選擇地增強在相同屏幕上該區(qū)域的圖像質(zhì)量。
此外，通過使用具有經(jīng)過校正的塊邊界部分的參考圖像，可以在該塊邊界部分中更加精細地執(zhí)行運動補償和誤差圖像產(chǎn)生。因此，可以防止和明顯減少分塊現(xiàn)象及其擴展。
本發(fā)明還可以被實施為在計算機可讀記錄介質(zhì)上的計算機可讀碼。所述計算機可讀記錄介質(zhì)是能夠存儲隨后可被計算機系統(tǒng)讀出的數(shù)據(jù)的任何一種數(shù)據(jù)存儲器件。這種計算機可讀記錄介質(zhì)的例子包括只讀存儲器(ROM)、隨機存取存儲器(RAM)、CD-ROM、磁帶、軟盤、光數(shù)據(jù)存儲器件和載波(諸如經(jīng)過Internet發(fā)送的隨機)。
可以在網(wǎng)絡耦合的計算機系統(tǒng)上分布所述計算機可讀記錄介質(zhì)，以便以分布方式存儲和執(zhí)行所述計算機可讀碼。
盡管已經(jīng)結合本發(fā)明的范例性實施例特別示出和描述了本發(fā)明，但本領域的普通技術人員應當理解，在不脫離由所附權利要求定義的本發(fā)明的精神和范圍的基礎上可以在形式和細節(jié)方面做出各種改變。
權利要求
1.一種圖像編碼方法，包括使用第一量化系數(shù)對輸入圖像執(zhí)行第一編碼操作；產(chǎn)生經(jīng)第一編碼的輸入圖像的重構部分圖像；和使用小于所述第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)對所述重構的部分圖像與輸入圖像的對應部分圖像之間的差執(zhí)行第二編碼操作。
2.如權利要求1所述的方法，其中，所述重構的部分圖像是從根據(jù)經(jīng)第一編碼的輸入圖像所重構的圖像中獲得的。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述重構的部分圖像是從重構經(jīng)第一編碼的輸入圖像的對應部分獲得的。
4.如權利要求1所述的方法，其中，只有當預定條件被滿足時，才執(zhí)行所述第二編碼操作。
5.如權利要求4所述的方法，其中，只有當輸入圖像的預定部分與該預定部分的重構圖像之間的差超過預定閾值時，才執(zhí)行所述第二編碼操作；和其中，所述預定部分的重構圖像是從根據(jù)經(jīng)第一編碼的輸入圖像而重構的圖像中獲得的。
6.如權利要求5所述的方法，其中，所述輸入圖像的預定部分與該輸入圖像的對應部分圖像相同。
7.如權利要求5所述的方法，其中，所述預定部分包括對應部分圖像的相鄰部分。
8.如權利要求1所述的方法，其中，所述對應部分圖像包括輸入圖像的塊邊界部分。
9.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一編碼操作包括對輸入圖像執(zhí)行第一變換操作；和使用第一量化系數(shù)對執(zhí)行了第一變換操作的輸入圖像執(zhí)行第一量化操作，其中，所述重構的部分圖像的產(chǎn)生包括對經(jīng)過第一編碼的輸入圖像的部分執(zhí)行去量化操作，其中，該部分對應于所述重構的部分圖像；和對執(zhí)行了去量化操作的部分執(zhí)行逆變換操作。
10.如權利要求1所述的方法，其中，所述第二編碼操作包括對所述差執(zhí)行第二變換操作；和使用第二量化系數(shù)對執(zhí)行了第二變換操作的差執(zhí)行第二量化操作。
11.如權利要求10所述的方法，還包括對經(jīng)第一編碼的圖像和經(jīng)第二編碼的差中的至少一個進行可變長度編碼。
12.如權利要求1所述的方法，其中，經(jīng)第一編碼的圖像和經(jīng)第二編碼的差被單獨執(zhí)行可變長度編碼。
13.如權利要求12所述的方法，還包括多路復用經(jīng)單獨進行可變長度編碼的圖像和差。
14.如權利要求1所述的方法，其中，經(jīng)第一編碼的圖像被發(fā)送到輸入圖像的基層，和經(jīng)第二編碼的差被發(fā)送給該輸入圖像的增強層。
15.如權利要求1所述的方法，其中，所述第一編碼操作是由執(zhí)行量化操作的預定編解碼器執(zhí)行的。
16.如權利要求1所述的方法，還包括解碼經(jīng)第二編碼的差；和使用被解碼的經(jīng)第二編碼的差執(zhí)行運動補償。
17.一種圖像編碼裝置，包括第一編碼單元，用于使用第一量化系數(shù)對輸入圖像執(zhí)行第一編碼操作；第二編碼單元，用于使用小于所述第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)對重構的部分圖像與輸入圖像的對應部分圖像之間的差執(zhí)行第二編碼操作。
18.如權利要求17所述的裝置，還包括重構圖像產(chǎn)生單元，用于產(chǎn)生所述重構的部分圖像。
19.如權利要求17所述的裝置，其中，所述第二編碼單元還被配置成只當預定的條件被滿足時才執(zhí)行所述第二編碼操作。
20.如權利要求19所述的裝置，其中，只當輸入圖像的預定部分與預定部分的重構圖像之間的差超過預定閾值時才執(zhí)行所述第二編碼操作；和其中，所述預定部分的重構圖像是從根據(jù)經(jīng)第一編碼的輸入圖像而重構的圖像中獲得的。
21.如權利要求20所述的裝置，其中，所述輸入圖像的預定部分與該輸入圖像的對應部分圖像相同。
22.如權利要求20所述的裝置，其中，所述預定部分包括對應部分圖像的相鄰部分。
23.如權利要求17所述的裝置，其中，所述對應部分圖像包括所述輸入圖像的塊邊界部分。
24.如權利要求17所述的裝置，其中，所述第一編碼單元包括第一變換單元，用于對輸入圖像執(zhí)行第一變換操作；和第一量化單元，用于使用第一量化系數(shù)對執(zhí)行了第一變換操作的輸入圖像執(zhí)行第一量化操作，其中，重構圖像產(chǎn)生單元包括去量化單元，用于對經(jīng)第一編碼的輸入圖像的部分執(zhí)行去量化操作，其中，所述部分對應于所述重構的部分圖像；和逆變換單元，用于對執(zhí)行了去量化操作的部分執(zhí)行逆變換操作。
25.如權利要求17所述的裝置，其中，所述第二編碼單元包括；第二變換單元，用于對所述差執(zhí)行第二變換操作；和第二量化單元，用于使用第二量化系數(shù)對執(zhí)行了第二變換操作的差執(zhí)行第二量化操作。
26.如權利要求25所述的裝置，還包括可變長度編碼單元，用于對經(jīng)第一編碼的圖像和經(jīng)第二編碼的差中的至少一個進行可變長度編碼。
27.如權利要求17所述的裝置，還包括至少一個可變長度編碼單元，用于分別對經(jīng)第一編碼的圖像和經(jīng)第二編碼的差執(zhí)行可變長度編碼。
28.如權利要求27所述的裝置，從至少一個可變長度編碼單元中選擇的可變長度編碼單元被配置成多路復用被分別進行可變長度編碼的經(jīng)第一編碼的圖像和經(jīng)第二編碼的差。
29.如權利要求17所述的裝置，其中，經(jīng)第一編碼的圖像被船送給輸入圖像的基層，和經(jīng)第二編碼的差被傳送給該輸入圖像的增強層。
30.如權利要求17所述的裝置，其中，所述第一編碼單元包括執(zhí)行量化操作的預定編解碼器。
31.如權利要求17所述的裝置，還包括解碼單元，用于解碼經(jīng)第二編碼的差；和運動補償單元，用于使用被解碼的經(jīng)第二編碼的差執(zhí)行運動補償。
32.一種圖像解碼方法，包括對包括編碼圖像的輸入位流的圖像執(zhí)行第一解碼操作；對該輸入位流的差數(shù)據(jù)執(zhí)行第二解碼操作，其中，所述差數(shù)據(jù)是通過編碼所述圖像的部分圖像與對應的重構部分圖像之間的差獲得的；和其中，所述對應的重構部分圖像是通過解碼所述編碼圖像的對應部分獲得的；和使用經(jīng)第一編碼的圖像數(shù)據(jù)和經(jīng)第二解碼的差數(shù)據(jù)產(chǎn)生重構圖像。
33.如權利要求32所述的方法，其中，所述部分圖像包括圖像的塊邊界部分。
34.如權利要求32所述的方法，其中，所述第一解碼操作包括對圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行第一去量化操作；和對執(zhí)行了第一去量化操作的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行第一逆變換操作，和其中，所述第二解碼操作包括對所述差數(shù)據(jù)執(zhí)行第二去量化操作；和對執(zhí)行了第二去量化操作的差數(shù)據(jù)執(zhí)行第二逆變換操作。
35.如權利要求32所述的方法，還包括下述至少之一(a)可變長度編碼所述輸入位流，和從輸入位流中提取圖像數(shù)據(jù)和差數(shù)據(jù)；和(b)對于第二解碼操作，可變長度編碼所述差數(shù)據(jù)。
36.如權利要求32所述的方法，其中，所述重構圖像被用于其它圖像的運動補償。
37.如權利要求32所述的方法，其中，用于第一解碼的輸入流的圖像數(shù)據(jù)包括運動矢量信息。
38.一種圖像解碼裝置，包括第一解碼單元，用于對包括編碼圖像的輸入位流的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行第一解碼操作；第二解碼單元，用于對所述輸入位流的差數(shù)據(jù)執(zhí)行第二解碼操作，其中，所述差數(shù)據(jù)是通過編碼所述圖像的部分圖像與對應的重構部分圖像之間的差獲得的；和其中，所述對應的重構部分圖像是通過解碼編碼圖像的對應部分獲得的；和重構圖像產(chǎn)生單元，用于使用經(jīng)第一解碼的圖像數(shù)據(jù)和已經(jīng)被執(zhí)行了第二解碼操作的差數(shù)據(jù)產(chǎn)生重構圖像。
39.如權利要求38所述的裝置，其中，所述部分圖像包括該圖像的塊邊界部分。
40.如權利要求38所述的裝置，其中，所述第一解碼單元包括第一去量化單元，用于對圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行第一去量化操作；和第一逆變換單元，用于對執(zhí)行了第一去量化操作的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行第一逆變換操作，其中，所述第二解碼單元包括第二去量化單元，用于對所述差數(shù)據(jù)執(zhí)行第二去量化操作；和第二逆變換單元，用于對執(zhí)行了第二去量化操作的差數(shù)據(jù)執(zhí)行第二逆變換操作。
41.如權利要求38所述的裝置，還包括至少下述之一(a)可變長度解碼單元，用于可變長度編碼所述輸入位流，和從輸入位流中提取圖像數(shù)據(jù)和差數(shù)據(jù)；和(b)可變長度解碼單元，對于第二解碼操作，可變長度解碼所述差數(shù)據(jù)。
42.如權利要求38所述的裝置，還包括運動補償單元，用于使用所述重構圖像執(zhí)行其它圖像的運動補償。
43.如權利要求38所述的裝置，其中，用于第一解碼的輸入位的圖像數(shù)據(jù)包括運動矢量信息。
44.一種其上記錄有用于執(zhí)行圖像編碼方法的程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，所述方法包括使用第一量化系數(shù)對輸入圖像執(zhí)行第一編碼操作；產(chǎn)生經(jīng)第一編碼的輸入圖像的重構部分圖像；和使用小于所述第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)對重構的部分圖像與輸入圖像的對應部分圖像之間的差執(zhí)行第二編碼操作。
45.如權利要求44所述的介質(zhì)，其中，所述對應的部分圖像包括輸入圖像的塊邊界部分。
46.如權利要求44所述的介質(zhì)，其中，所述第一編碼操作包括對輸入圖像執(zhí)行第一變換操作；和使用第一量化系數(shù)對執(zhí)行了第一變換操作的輸入圖像執(zhí)行第一量化操作，和其中，重構部分圖像的產(chǎn)生包括對經(jīng)第一編碼的輸入圖像的一部分執(zhí)行去量化操作，其中，所述部分對應于所述重構的部分圖像；和對執(zhí)行了去量化操作的部分執(zhí)行逆變換操作。
47.如權利要求44所述的介質(zhì)，其中，所述第二編碼操作包括對所述差執(zhí)行第二變換操作；和使用第二量化系數(shù)對執(zhí)行了第二變換操作的差執(zhí)行第二量化操作。
48.如權利要求44所述的介質(zhì)，其中，只有當預定條件被滿足時才執(zhí)行所述第二編碼操作。
49.如權利要求48所述的介質(zhì)，其中，只有當輸入圖像的預定部分與預定部分的重構圖像之間的差超過預定閾值時才執(zhí)行所述第二編碼操作；和其中，所述預定部分的重構圖像是從根據(jù)經(jīng)第一編碼的輸入圖像重構的圖像中獲得的。
50.如權利要求49所述的介質(zhì)，其中，所述輸入圖像的預定部分與輸入圖像的對應部分圖像相同。
51.如權利要求44所述的介質(zhì)，還包括解碼經(jīng)第二編碼的差；和使用被解碼的經(jīng)第二編碼的差執(zhí)行運動補償。
52.一種其上記錄有用于執(zhí)行圖像解碼方法的程序的計算機可讀記錄介質(zhì)，所述方法包括對包括編碼圖像的輸入位流的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行第一解碼操作；對所述輸入位流的差數(shù)據(jù)執(zhí)行第二解碼操作，其中，所述差數(shù)據(jù)是通過編碼所述圖像的部分圖像與對應的重構部分圖像之間的差獲得的；和其中，所述對應的重構部分圖像是通過解碼編碼圖像的對應部分獲得的；和使用經(jīng)第一解碼的圖像數(shù)據(jù)和經(jīng)第二解碼的差數(shù)據(jù)產(chǎn)生重構圖像。
53.如權利要求52所述的介質(zhì)，其中，所述部分圖像包括所述圖像的塊邊界部分。
54.如權利要求52所述的介質(zhì)，其中，所述第一解碼操作包括執(zhí)行與使用第一量化系數(shù)對圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行第一量化操作對應的第一去量化操作；和對執(zhí)行了第一去量化操作的圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行第一逆變換操作，和其中，所述第二解碼操作包括對所述差數(shù)據(jù)執(zhí)行第二去量化操作；和對執(zhí)行了第二去量化操作的差數(shù)據(jù)執(zhí)行第二逆變換操作。
55.如權利要求52所述的介質(zhì)，其中，所述重構圖像被用于其它圖像的運動補償。
全文摘要
提供了一種能夠減少在編碼和解碼運動圖像時發(fā)生的分塊現(xiàn)象的編碼方法。該方法包括使用第一量化系數(shù)對輸入圖像執(zhí)行第一編碼操作；產(chǎn)生編碼圖像的重構圖像；計算重構圖像的對應部分圖像與輸入圖像之間的差；和使用小于第一量化系數(shù)的第二量化系數(shù)對所計算的差執(zhí)行第二編碼操作。使用第二編碼的差，解碼單元能夠用少量比特更加精細地重構塊邊界部分的圖像，從而明顯減少了解碼操作中的分塊現(xiàn)象。
文檔編號H04N7/30GK1870754SQ200610081859
公開日2006年11月29日 申請日期2006年5月17日 優(yōu)先權日2005年5月24日
發(fā)明者宋秉哲 申請人:三星電子株式會社