專利名稱：圖像編碼裝置和圖像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(chǔ)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)是已知有可逆性要求的普通圖像編碼系統(tǒng)的其中一個(gè)。但是，由于MMR系統(tǒng)以整個(gè)一幀輸入為處理單元，所以難以與ITU-T H.261和ISO/IEC MPEG等采用的將一幀劃分為多個(gè)塊并以塊為單元進(jìn)行處理的其它編碼系統(tǒng)兼容。因此采用MMR系統(tǒng)的改進(jìn)型MMMR(修正的MMR)作為MPEG4的驗(yàn)證模型(ISO/IECJTC/SC29/WG11 N1277，1996年7月)。
在將一幀圖像劃分為由多個(gè)像素組成的二維塊并且對(duì)每個(gè)塊進(jìn)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)，它表示每個(gè)塊是否有塊運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償，是否存在正交變換系數(shù)，和當(dāng)輸入圖像是表示物體的形狀和合成比率等的形狀圖像時(shí)表示塊是否有效，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表示所述塊的編碼模式的編碼模式數(shù)據(jù)和與所述塊內(nèi)像素值有關(guān)的數(shù)據(jù)來進(jìn)行編碼的編碼方法存在的問題是，所產(chǎn)生的編碼信號(hào)中塊模式數(shù)據(jù)百分比相對(duì)上升，當(dāng)一幀內(nèi)無運(yùn)動(dòng)信息、正交變換系數(shù)或有效形狀的塊增多時(shí)犧牲了編碼效率。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目標(biāo)是提供圖像編碼裝置和圖像解碼裝置，即使是對(duì)于在一幀內(nèi)包含有許多無運(yùn)動(dòng)信息、正交變換系數(shù)或有效形狀的塊的圖像，也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(shí)從已經(jīng)被編碼的周邊塊的模式數(shù)據(jù)中預(yù)測要編碼的塊的編碼模式并根據(jù)預(yù)測命中率切換指定碼字的碼字表。
第二發(fā)明的圖像解碼裝置是這樣一種圖像解碼裝置，當(dāng)解碼模式數(shù)據(jù)時(shí)從已經(jīng)被解碼的周邊塊的模式數(shù)據(jù)中預(yù)測要解碼的塊的編碼模式并根據(jù)預(yù)測命中率切換指定碼字的碼字表。
根據(jù)第一和第二發(fā)明，通過縮短具有高命中率的編碼模式的碼字長度，可以改進(jìn)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，將被劃分為多個(gè)塊的數(shù)字圖像的多個(gè)塊的編碼模式數(shù)據(jù)進(jìn)行多個(gè)塊集中編碼。
第四發(fā)明的圖像解碼裝置是這樣一種圖像解碼裝置，它集中解碼與多個(gè)塊的模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字。
根據(jù)第三和第四發(fā)明，可以使利用了模式數(shù)據(jù)塊之間的相關(guān)性的編碼/解碼便捷，從而改進(jìn)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)編碼模式數(shù)據(jù)時(shí)從已經(jīng)被編碼的周邊塊的模式數(shù)據(jù)中預(yù)測要編碼的塊的編碼模式并根據(jù)預(yù)測命中率切換指定出現(xiàn)概率的概率模型。
第六發(fā)明的圖像解碼裝置是這樣一種圖像解碼裝置，當(dāng)對(duì)模式數(shù)據(jù)進(jìn)行算術(shù)解碼時(shí)，從已經(jīng)被解碼的周邊塊的模式數(shù)據(jù)中預(yù)測要解碼的塊的編碼模式并根據(jù)預(yù)測命中率切換指定出現(xiàn)概率的概率模型。
根據(jù)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)定有高出現(xiàn)概率的編碼模式的概率模型進(jìn)行算術(shù)編碼/解碼，由此提高了編碼效率。
第七發(fā)明的記錄介質(zhì)是計(jì)算機(jī)記錄介質(zhì)，它存儲(chǔ)了實(shí)施第一-第七發(fā)明的圖像編碼裝置/圖像解碼系統(tǒng)中的至少一種的程序數(shù)據(jù)。
附圖的簡要說明

圖1為按照本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像編碼系統(tǒng)的框圖；圖2為第一實(shí)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)編碼部分中所含的碼字表預(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(gè)塊的示意圖；圖5為編碼目標(biāo)塊和周邊缺的編碼模式示意圖；圖6為一幀內(nèi)每個(gè)塊的像素值狀態(tài)的示意圖；圖7A為圖6所示塊按照本發(fā)明方式進(jìn)行圖像編碼時(shí)的碼字的示意圖；圖7B為圖6所示塊按照普通編碼系統(tǒng)方式進(jìn)行圖像編碼時(shí)的碼字的示意圖；圖8為按照本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像解碼系統(tǒng)的框圖；圖9為第二實(shí)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(shí)施例的圖像編碼系統(tǒng)的框圖；圖11為第三實(shí)施例的圖像編碼系統(tǒng)所提供的碼字表的結(jié)構(gòu)示意圖；圖12為與要編碼的圖像有關(guān)的每個(gè)塊的像素值狀態(tài)的示例圖；圖13A為圖12所示塊按照本發(fā)明方式進(jìn)行圖像編碼時(shí)的碼字的示意圖；圖13B為圖12所示塊按照普通編碼系統(tǒng)方式進(jìn)行圖像編碼時(shí)的碼字的示意圖；圖14為按照本發(fā)明第四實(shí)施例的圖像解碼系統(tǒng)的框圖；圖15為算術(shù)編碼方法的原理圖；圖16為本發(fā)明第五實(shí)施例所用的出現(xiàn)概率表的結(jié)構(gòu)示意圖；圖17為存儲(chǔ)涉及本發(fā)明第六實(shí)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/解碼程序的傳送的網(wǎng)絡(luò)的示意圖。
實(shí)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(shí)施例。
(第一實(shí)施例)圖1示出了本發(fā)明第一實(shí)施例的圖像編碼系統(tǒng)的框圖。圖中所示的圖像編碼系統(tǒng)包括編碼模式判斷部分1，它輸出的編碼模式數(shù)據(jù)指示了編碼目標(biāo)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)的碼字而產(chǎn)生編碼圖像信號(hào)。這里標(biāo)號(hào)11表示由塊劃分單元(未畫出)劃分的數(shù)字輸入圖像塊的像素值信號(hào)；標(biāo)號(hào)12表示像素塊的編碼模式數(shù)據(jù)；標(biāo)號(hào)13表示與模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字；標(biāo)號(hào)14表示與塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字；標(biāo)號(hào)15表示劃分為多個(gè)塊的數(shù)字輸入圖像的編碼圖像信號(hào)。
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(chǔ)部分21，它存儲(chǔ)編碼模式數(shù)據(jù)；模式數(shù)據(jù)讀取部分22，它讀取編碼目標(biāo)塊的周邊塊的編碼模式數(shù)據(jù)；由多個(gè)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(duì)模式數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
圖3示出了碼字表預(yù)測表23的實(shí)例。通過調(diào)整設(shè)置在碼字表預(yù)測表23中的已經(jīng)編碼的周邊塊的模式數(shù)據(jù)與多個(gè)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)字輸入圖像是表示由橫向的M個(gè)像素與縱向的N條線構(gòu)成一幀的普通彩色信號(hào)或物體的形狀或合成比例的形狀信息。利用塊劃分單元(未示出)將一幀數(shù)字輸入圖像劃分為由橫向m個(gè)像素和縱向n條線組成的多個(gè)像素塊。所得的像素塊的像素值信號(hào)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由位置(i，j)(以下稱為POS(i，j))上的像素塊的像素值數(shù)據(jù)決定像素塊的編碼模式。如果是普通的彩色信號(hào)，則取決于是否有運(yùn)動(dòng)校正和正交變換系數(shù)，如果是形狀信號(hào)，則取決于是否為有效形狀。對(duì)于二進(jìn)制圖像信號(hào)，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存在。因此，對(duì)應(yīng)于三種狀態(tài)分別存在三種編碼模式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輸出所決定的MODE(i，j)。
模式數(shù)據(jù)編碼部分2從圖3所示的碼字表預(yù)測表中選擇對(duì)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)在要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)來預(yù)測MODE(i，j)。
即，當(dāng)存在三種編碼模式A、B和C時(shí)，如果MODE(i-1，j)、MODE(i-1，j-1)和MODE(i，j-1)都是A時(shí)，MODE(i，j)也是A的概率就大。
在典型的普通模式數(shù)據(jù)編碼中，每個(gè)編碼模式A、B和C都被給予一個(gè)特定的碼字并且根據(jù)所確定的編碼模式來指定一個(gè)碼字。即，預(yù)先僅制作一組編碼模式A的碼字、編碼模式B的碼字和編碼模式C的碼字(碼字表)，從中提取相應(yīng)編碼模式的碼字并輸出。此外，每個(gè)碼字長度(比特?cái)?shù))是被固定在相同的情況。
如圖3所示，在本發(fā)明中，碼字表預(yù)測表中準(zhǔn)備了多個(gè)碼字表并且一些特定的碼字表中有一部分包含碼字長度短的碼字。如果編碼目標(biāo)塊的周邊塊的編碼模式傾向于特定模式，則編碼目標(biāo)塊為同一特定模式的概率就高，因此特定模式的碼字長度短于其它編碼模式的碼字長度。
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)。如果周邊塊的編碼模式中包含多個(gè)B或者周邊塊的編碼模式中包含多個(gè)C，則主導(dǎo)的編碼模式的碼字長度就設(shè)定得較短。
在模式數(shù)據(jù)編碼部分2中，為了便于獲取編碼目標(biāo)塊的周邊塊的編碼模式的信息，將自編碼模式判斷部分1發(fā)送的模式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在模式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分21中。像素塊的模式數(shù)據(jù)被存儲(chǔ)在與一幀內(nèi)所述塊對(duì)應(yīng)的位置上。
當(dāng)輸入編碼目標(biāo)塊的塊位置POS(i，j)時(shí)，模式數(shù)據(jù)讀取部分22從模式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分21讀取編碼目標(biāo)塊的周邊塊的塊位置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)并將其輸出至碼字表選擇部分24。
碼字表選擇部分24從碼字表預(yù)測表23選擇與周邊塊的編碼模式MODE(i-1，j)，MODE(i-1，j-1)和MODE(i，j-1)的組合相匹配的組合的碼字表。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(shí)例是周邊塊的編碼模式A占優(yōu)勢的情況。如果周邊塊的編碼模式B占優(yōu)勢，則選擇(A＝10，B＝0，C＝11)的碼字表，而如果周邊塊的編碼模式C占優(yōu)勢，則選擇(A＝10，B＝11，C＝0)的碼字表。根據(jù)周邊塊的模式狀態(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)編碼所用的碼字表根據(jù)周邊塊的編碼模式狀態(tài)進(jìn)行自適應(yīng)切換。
編碼部分25根據(jù)所選的碼字表對(duì)編碼目標(biāo)塊的模式數(shù)據(jù)進(jìn)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＝0。
因此，如果編碼目標(biāo)塊的周邊塊包含占優(yōu)勢的模式并且編碼目標(biāo)塊的模式與該占優(yōu)勢的模式一致，則產(chǎn)生一個(gè)短碼字。
假定幀圖像的各個(gè)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)地切換，則如圖7A所示斜線部分的塊的碼字長度則變短，所以提高了編碼效率。另一方面，如果利用固定的僅一組(A＝0，B＝10，C＝11)的碼字表對(duì)如圖6所示的幀圖像進(jìn)行編碼，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。
如果從編碼模式判斷部分1輸入作為與POS(i，j)處像素塊有關(guān)的編碼模式A或B，則塊數(shù)據(jù)編碼部分3停止對(duì)編碼目標(biāo)塊的像素值進(jìn)行編碼。這是因?yàn)槿绻幋a模式為A和B，則塊內(nèi)所有像素都是黑色或白色，因此只用模式數(shù)據(jù)就可以解碼像素塊。如果編碼模式為C，則對(duì)編碼目標(biāo)塊的像素值進(jìn)行編碼并且輸出與塊數(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)的碼字和與塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字多路復(fù)用以輸出編碼圖像信號(hào)。
由上可見，本實(shí)施例提供了多張與周邊塊的編碼模式狀態(tài)有對(duì)應(yīng)關(guān)系的、將各個(gè)模式數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換為碼字的碼字表，并且對(duì)周邊塊內(nèi)占優(yōu)勢的模式賦予碼字長度短的碼字，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，也可以是將碼字表選擇部分24選擇的碼字表的內(nèi)容不交給編碼部分25，而僅向編碼部分25通知所選的碼字表的編號(hào)，由編碼部分25攝入來自碼字表預(yù)測表23的用編號(hào)指定的碼字表的內(nèi)容。
(實(shí)施例2)圖8為本發(fā)明第二實(shí)施例的圖像解碼系統(tǒng)框圖。在圖中，與圖1第一實(shí)施例相同的信號(hào)用同一標(biāo)號(hào)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(hào)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，它從與模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字中再現(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，它在由再現(xiàn)的模式數(shù)據(jù)所指示的模式下再現(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(chǔ)部分92，它存儲(chǔ)經(jīng)解碼的像素塊的模式數(shù)據(jù)；模式數(shù)據(jù)讀取部分93，它讀取存儲(chǔ)的模式數(shù)據(jù)；碼字表預(yù)測表94，它將解碼目標(biāo)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。
如果將第一實(shí)施例中模式數(shù)據(jù)編碼部分2編碼的模式數(shù)據(jù)的碼字用本實(shí)施例中的圖像解碼系統(tǒng)解碼，碼字表預(yù)測表94則需要用與圖3內(nèi)容一致的碼字表預(yù)測表。
以下詳述第二實(shí)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(hào)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。
在接收到與模式數(shù)據(jù)有關(guān)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解碼了模式數(shù)據(jù)的碼字之后，經(jīng)解碼的模式數(shù)據(jù)被寫至模式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分92的相應(yīng)像素塊位置。
在模式數(shù)據(jù)讀取部分93，輸入解碼目標(biāo)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)解碼目標(biāo)塊的位置信息從模式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分92讀取解碼目標(biāo)塊周邊的已被解碼的塊的模式數(shù)據(jù)，并將它輸入到碼字表選擇部分95。
碼字表選擇部分95根據(jù)解碼目標(biāo)塊的周邊塊的模式數(shù)據(jù)的狀態(tài)，從碼字表預(yù)測表94提取與編碼時(shí)相同的碼字表作為碼字表。從碼字表預(yù)測表94提取的碼字表被提交給解碼部分91。
解碼部分91利用碼字表選擇部分95提交而來的碼字表對(duì)與解碼目標(biāo)塊的模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字進(jìn)行解碼。
例如，假定模式數(shù)據(jù)解碼部分82解碼目標(biāo)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)，并且可以從模式MODE(i-1，j)、MODE(i-1，j-1)和MODE(i，j-1)的狀態(tài)，根據(jù)圖3切換碼字表，從與第一實(shí)施例中被編碼的模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字正確地再現(xiàn)塊的編碼模式MODE(i，j)。
經(jīng)解碼的模式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)在模式數(shù)據(jù)存儲(chǔ)部分92內(nèi)并且同時(shí)輸入到塊數(shù)據(jù)解碼部分83。
塊數(shù)據(jù)解碼部分83接收與塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字14并且通過進(jìn)行與編碼模式數(shù)據(jù)12中所示的編碼模式對(duì)應(yīng)的解碼處理，再現(xiàn)并輸出塊內(nèi)的數(shù)字像素值信號(hào)31。
在上述第一和第二實(shí)施例中，預(yù)測編碼目標(biāo)塊的模式數(shù)據(jù)用了三個(gè)周邊塊的模式數(shù)據(jù)，但是也可以增加參考?jí)K的數(shù)量。
上述實(shí)施例中描述了數(shù)據(jù)模式在三種(A，B，C)狀態(tài)的情況，但是也可以處理狀態(tài)數(shù)更多的情況。
將第一實(shí)施例中的圖像編碼系統(tǒng)與第二實(shí)施例中的圖像解碼系統(tǒng)組合起來可以實(shí)現(xiàn)編碼/解碼系統(tǒng)。
(第三實(shí)施例)圖10示出了與本發(fā)明第三實(shí)施例有關(guān)的圖像編碼系統(tǒng)的框圖。在圖中，與圖1所示系統(tǒng)相同的信號(hào)和方框采用同一標(biāo)號(hào)并且不再贅述。
本實(shí)施例的圖像編碼系統(tǒng)包括編碼模式判斷部分1；存儲(chǔ)器101，它存儲(chǔ)自編碼模式判斷部分1輸出的每個(gè)塊的編碼模式數(shù)據(jù)并且將一幀數(shù)據(jù)一起輸出；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(chǔ)器103，它存儲(chǔ)與每個(gè)塊的塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字并將一幀數(shù)據(jù)一起輸出；以及多路復(fù)用部分104，它將與一幀模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字和同一幀內(nèi)與每個(gè)像素塊的塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字多路復(fù)用以生成編碼圖象信號(hào)。標(biāo)號(hào)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(hào)。
以下描述上述結(jié)構(gòu)的本實(shí)施例圖像編碼系統(tǒng)的操作。
首先，對(duì)于數(shù)字輸入圖像信號(hào)11，與第一實(shí)施例一樣，由編碼模式判斷部分1決定POS(i，j)上塊的編碼模式MODE(i，j)。所決定的MODE(i，j)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器101內(nèi)。當(dāng)對(duì)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)被存儲(chǔ)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(gè)塊的模式數(shù)據(jù)。在該碼字表中，3種模式(A，B，C)的所有配對(duì)的每一對(duì)都有特定的碼字。特別是相同模式組合(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)從線的前頭開始每次2塊地依次提取。在圖12中，模式數(shù)據(jù)按照(A，B)、(B，B)和(A，A)的次序沿水平方向取兩個(gè)連續(xù)的數(shù)據(jù)為一個(gè)單位作為編碼對(duì)象。
圖13A示出了利用圖11所示碼字表編碼圖12所示的一幀模式數(shù)據(jù)的結(jié)果?？梢钥吹?，接連出現(xiàn)同一模式的區(qū)域其碼字長度就短。圖13B示出了利用作為比較實(shí)例所示的固定碼字表(例如A＝0，B＝10，C＝11)來編碼圖12所示的一幀模式數(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)中的一幀模式數(shù)據(jù)碼字的比特?cái)?shù)小于普通編碼系統(tǒng)中相應(yīng)的比特?cái)?shù)。
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(shí)施例一樣，像素塊的像素?cái)?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)的碼字被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器103內(nèi)并被組織在與對(duì)應(yīng)整個(gè)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)用與模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字112和與整個(gè)幀的塊數(shù)據(jù)的碼字113并輸出編碼的圖像信號(hào)114。
第三實(shí)施例在存儲(chǔ)器內(nèi)存儲(chǔ)了一幀像素塊的模式數(shù)據(jù)后，將這些多個(gè)模式數(shù)據(jù)集中一次編碼。在集中編碼多個(gè)模式數(shù)據(jù)項(xiàng)的碼字表中，相同模式數(shù)據(jù)的組合被設(shè)定為較短的碼字。
(第四實(shí)施例)圖14為本發(fā)明第四實(shí)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(hào)用同一標(biāo)號(hào)表示并且不再贅述。
該實(shí)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(hào)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，它從與模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字中獲取模式數(shù)據(jù)；存儲(chǔ)器143，它存儲(chǔ)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，它從與模式數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字中再現(xiàn)像素值。
模式數(shù)據(jù)解碼部分142具有圖11所示的碼字表以解碼由第三實(shí)施例中的圖像編碼系統(tǒng)編碼的模式數(shù)據(jù)的碼字。模式數(shù)據(jù)解碼部分142利用圖11所示的碼字表解碼模式數(shù)據(jù)的碼字。
以下描述第四實(shí)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(hào)114，把編碼信號(hào)114分離成與對(duì)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(gè)塊的塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字串，并且輸出。
模式數(shù)據(jù)解碼部分142以與第三實(shí)施例的編碼順序相反的順序，利用圖11的碼字表將模式數(shù)據(jù)的碼字解碼為兩個(gè)像素塊的模式數(shù)據(jù)。在模式數(shù)據(jù)解碼部分142被解碼的模式數(shù)據(jù)111被存儲(chǔ)在存儲(chǔ)器143中并且它的一幀數(shù)據(jù)被一次輸出至塊數(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(chǔ)在存儲(chǔ)器143中并且根據(jù)塊數(shù)據(jù)解碼部分83的請(qǐng)求將欲再現(xiàn)的對(duì)象塊的模式數(shù)據(jù)MODE(i，j)提供給塊數(shù)據(jù)解碼部分83。
最后，塊數(shù)據(jù)解碼部分83接收由去多路復(fù)用部分141分離和輸出的與位置POS(i，j)的塊數(shù)據(jù)有關(guān)的碼字串14以及從存儲(chǔ)器143輸出的塊的模式數(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，被輸出的各塊的像素值通過圖中未示出的適當(dāng)?shù)呐判騿卧磼呙璐涡驅(qū)γ總€(gè)塊輸出的像素值進(jìn)行排序，再現(xiàn)數(shù)字圖像信號(hào)。
在上面的第三和第四實(shí)施例中，兩個(gè)連續(xù)像素塊的模式數(shù)據(jù)被一起編碼，但是也可以一起編碼更多像素塊的模式數(shù)據(jù)。而且多個(gè)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(gè)連續(xù)像素塊。這需要與被一起編碼的塊組合相應(yīng)的碼字表。
(第五實(shí)施例)第一至第四實(shí)施例描述了利用圖3或圖11所示的碼字表編碼模式數(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(shí)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)進(jìn)行編碼/解碼并且利用編碼/解碼目標(biāo)塊的模式數(shù)據(jù)預(yù)測值來切換用于算術(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(shí)施例與上述實(shí)施例的結(jié)構(gòu)相同。
在算術(shù)編碼中，要編碼的數(shù)據(jù)序列映射到根據(jù)優(yōu)勢符號(hào)與劣勢符號(hào)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(jìn)制點(diǎn)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，用“P”表示“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“C”的位置表示與數(shù)據(jù)串“S”對(duì)應(yīng)的編碼。在這種編碼中，標(biāo)號(hào)“C”由以下編碼規(guī)則確定。
<編碼規(guī)則>
當(dāng)數(shù)據(jù)為0時(shí)(優(yōu)勢符號(hào))C←C+A*QA←A*P當(dāng)數(shù)據(jù)為1時(shí)(劣勢符號(hào))A←A*Q“A”表示編碼存在的范圍并且對(duì)應(yīng)圖15的斜線區(qū)域。
出現(xiàn)概率P和Q是概率模型并且對(duì)應(yīng)于碼字表。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(shí)施例所示有三種數(shù)據(jù)A、B和C被編碼/解碼，則也需要三種出現(xiàn)概率。
本實(shí)施例利用概率模型表進(jìn)行算術(shù)編碼/解碼，在表中多個(gè)概率模型(No1-No3)如圖16設(shè)定。概率模型表是一種表示多個(gè)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。模式的組合與圖3中的一致，因此沒有畫出，但模型號(hào)碼與模式組合對(duì)應(yīng)。構(gòu)成概率模型的每個(gè)模式的出現(xiàn)概率的設(shè)定為，如果在周邊塊內(nèi)有較多的特定模式，則那些模式的出現(xiàn)概率就高。
當(dāng)采用固定概率模型時(shí)，劣勢符號(hào)的碼字長度則長，并且如果對(duì)包含較多劣勢符號(hào)的圖像進(jìn)行編碼，則編碼效率降低。
本實(shí)施例從周邊塊的模式預(yù)測了編碼目標(biāo)塊的模式并且利用預(yù)測模式的出現(xiàn)概率設(shè)定得較高的概率模型進(jìn)行編碼，從而可以改善編碼效率。
(第六實(shí)施例)
本發(fā)明通過軟件或編程實(shí)現(xiàn)了第一至第五實(shí)施例的結(jié)構(gòu)并且通過傳送記錄在軟盤等記錄介質(zhì)上的軟件或程序可以用另一獨(dú)立的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)來實(shí)施。
如果計(jì)算機(jī)系統(tǒng)包括等同于編碼模式判斷部分1的功能、等同于塊數(shù)據(jù)編碼部分3的功能、等同于多路復(fù)用部分4和104的功能以及現(xiàn)有模式數(shù)據(jù)編碼功能，則也可以用實(shí)現(xiàn)現(xiàn)有模式數(shù)據(jù)編碼功能的另一個(gè)程序來代替實(shí)現(xiàn)模式數(shù)據(jù)編碼部分2和102的程序。在這種情況下，只有實(shí)現(xiàn)模式數(shù)據(jù)編碼部分2和102的程序或者實(shí)現(xiàn)程序替代處理的程序才被存儲(chǔ)在記錄介質(zhì)中并被攜帶。
圖17示出了作為記錄介質(zhì)實(shí)例的軟盤。
在該實(shí)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(jì)算機(jī)系統(tǒng)中的方法，也可以如圖18所示經(jīng)互聯(lián)網(wǎng)或者其它通信網(wǎng)絡(luò)從服務(wù)器將程序下載到終端上。
本發(fā)明并不局限于上述實(shí)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(shí)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)字圖像劃分為多個(gè)塊并分離每個(gè)塊的編碼模式和塊數(shù)據(jù)，來進(jìn)行編碼或解碼，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來編碼輸入圖像。
權(quán)利要求
1.圖像編碼方法，將被劃分為由多個(gè)像素組成的二維塊的數(shù)字圖像以圖像塊為單位進(jìn)行圖像編碼，所述圖像編碼方法包括以下步驟編碼模式?jīng)Q定步驟，決定編碼目標(biāo)圖像塊的編碼模式，并將所述模式信息存儲(chǔ)到存儲(chǔ)器中；模式信息編碼步驟，從所述存儲(chǔ)器中讀出與所述編碼目標(biāo)圖像塊的多個(gè)組合對(duì)應(yīng)的、并與所述編碼目標(biāo)圖像塊的編碼模式有關(guān)的多個(gè)模式信息，將所述多個(gè)模式信息編碼成一個(gè)碼字；像素?cái)?shù)據(jù)編碼步驟，根據(jù)所述目標(biāo)圖像塊的模式信息對(duì)所述編碼目標(biāo)圖像塊的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
2.如權(quán)利要求1所述的圖像編碼方法，其特征在于，在所述編碼模式?jīng)Q定步驟中，所述編碼模式根據(jù)圖像塊內(nèi)的像素值是全部0，全部1，還是除全部0，全部1以外的值來決定。
3.圖像解碼方法，將被劃分為由多個(gè)像素組成的二維塊的數(shù)字圖像以圖像塊為單位進(jìn)行編碼而得到的編碼圖像信號(hào)進(jìn)行解碼，所述圖像編碼方法包括以下步驟分離步驟，從所述編碼圖像信號(hào)分離與解碼目標(biāo)圖像塊的多個(gè)組合對(duì)應(yīng)的與編碼模式有關(guān)的碼字和與所述解碼目標(biāo)圖像塊的多個(gè)組合對(duì)應(yīng)的與像素?cái)?shù)據(jù)有關(guān)的碼字；模式信息解碼步驟，從與所述解碼目標(biāo)圖像塊的多個(gè)組合對(duì)應(yīng)的與模式信息有關(guān)的碼字獲得各解碼目標(biāo)圖像塊的模式信息，并將其存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部；像素?cái)?shù)據(jù)解碼步驟，根據(jù)所述各解碼目標(biāo)圖像塊的模式信息，從與所述像素?cái)?shù)據(jù)有關(guān)的碼字對(duì)所述各解碼目標(biāo)圖像塊的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
4.圖像編碼裝置，將被劃分成由多個(gè)像素組成的二維塊的數(shù)字圖像以圖像塊為單位進(jìn)行圖像編碼，所述圖像編碼裝置包括編碼模式?jīng)Q定部分，決定編碼目標(biāo)圖像塊的編碼模式，并將所述模式信息儲(chǔ)存到存儲(chǔ)器中；模式信息編碼部分，從所述存儲(chǔ)器中讀出與所述編碼目標(biāo)圖像塊的多個(gè)組合對(duì)應(yīng)的、并與所述編碼目標(biāo)圖像塊的編碼模式有關(guān)的多個(gè)模式信息，將所述多個(gè)模式信息編碼成一個(gè)碼字；像素?cái)?shù)據(jù)編碼部分，根據(jù)所述編碼目標(biāo)圖像塊的模式信息，對(duì)所述編碼目標(biāo)圖像塊的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行編碼。
5.圖像解碼裝置，將被劃分成由多個(gè)像素組成的二維塊的數(shù)字圖像以圖像塊為單位進(jìn)行編碼而得到編碼圖像信號(hào)進(jìn)行解碼，所述圖像解碼裝置包括去多路復(fù)用部分，從編碼圖像信號(hào)分離與所述解碼目標(biāo)圖像塊的多個(gè)組合對(duì)應(yīng)的與編碼模式有關(guān)的碼字和與所述解碼目標(biāo)圖像塊的多個(gè)組合對(duì)應(yīng)的與像素?cái)?shù)據(jù)有關(guān)的碼字；模式信息解碼部分，從與所述解碼目標(biāo)圖像塊的多個(gè)組合對(duì)應(yīng)的與編碼模式有關(guān)的碼字獲取各解碼目標(biāo)圖像塊的模式信息，并將其存儲(chǔ)于存儲(chǔ)部；像素?cái)?shù)據(jù)解碼部分，根據(jù)所述各解碼目標(biāo)圖像塊的模式信息，從與所述像素?cái)?shù)據(jù)有關(guān)的碼字將各解碼目標(biāo)圖像塊的像素?cái)?shù)據(jù)進(jìn)行解碼。
全文摘要
待編碼塊的模式數(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)按預(yù)測命中率切換的碼字表而被編碼。在碼字表中，命中率高的編碼模式所設(shè)定的碼字長度較短。
文檔編號(hào)G06T9/00GK1882090SQ20061009976
公開日2006年12月20日 申請(qǐng)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(qǐng)人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會(huì)社