專利名稱：使用圖像殘余預(yù)測編碼/解碼圖像的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及圖像編碼和解碼，更具體來講，涉及使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼/解碼方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
一般來講，為了增加壓縮比率，由裝置輸出的R-G-B圖像被變換為適用于壓縮的Y-Cr-Cb圖像。然而，當R-G-B圖像被變換為Y-Cr-Cb圖像的時候，圖像質(zhì)量受到損害。一般來講，當Y-Cr-Cb被壓縮的時候，為了壓縮效率，通過將Cr和Cb分量的數(shù)值減少4倍對Cr和Cb分量編碼。因此，在Y-Cr-Cb圖像被編碼之后，難以以高質(zhì)量恢復(fù)原始圖像。
如果R-G-B分量中的每一個均是在傳統(tǒng)的Y-Cr-Cb編碼器中獨立地編碼，以便減少Y-Cr-Cb圖像的變換損失，由于R-G-B分量之間的相關(guān)性無法被使用，所以編碼效率下降。這一方面的常規(guī)壓縮方法出現(xiàn)于由ISO/IEC MPE和ITU-T VCEG小組聯(lián)合開發(fā)的AVC/H.264標準中。在“Text of ISO/IEC FDIS14496-10Information Technology-Coding of audio-visual objects-Part 10Advanced Video Coding”(ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11，N5555，March，2003)中公開了這一方法的詳細說明。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種使用圖像殘余預(yù)測編碼/解碼圖像的方法和設(shè)備，其能夠通過為了高圖像質(zhì)量地編碼R-G-B分量而在不將R-G-B圖像變換為Y-Cr-Cb圖像的情況下直接對R-G-B分量編碼、同時有效地除去R-G-B分量之間的冗余信息，對R-G-B分量進行編碼。
依照本發(fā)明的一個方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼方法，其對包括至少兩種分量以上的原始圖像進行編碼，該方法包括相對于原始圖像的每一分量、獲得與原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值相對應(yīng)的殘余；對原始圖像的預(yù)定彩色分量的殘余編碼；恢復(fù)預(yù)定彩色分量的編碼殘余，并將該恢復(fù)殘余變換為包括恢復(fù)殘余值的預(yù)定值；以及，對與沒有被編碼的原始圖像的分量的每一殘余和被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的殘余之間的差值相對應(yīng)的預(yù)測殘余編碼。
優(yōu)選的是，使用原始圖像的分量之間的相關(guān)性將該殘余變換為預(yù)定值。
優(yōu)選的是，原始圖像是R-G-B圖像、Y-Cb-Cr圖像、以及X-Y-Z圖像之一。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼方法，該方法包括通過估計當前幀和前一幀之間的運動，相對于彩色圖像的R-G-B分量、獲得與原始圖像和預(yù)測圖像之間差值相對應(yīng)的時間殘余；對G分量的殘余編碼；恢復(fù)G分量的編碼殘余，并將G分量的恢復(fù)殘余變換為包括G分量的恢復(fù)殘余值的預(yù)定值；以及對與沒有被編碼的、原始圖像的R和B分量的每一殘余和被變換為預(yù)定值的G分量的殘余之間的差值相對應(yīng)的預(yù)測殘余編碼。
優(yōu)選的是，以預(yù)定尺寸塊為單位執(zhí)行運動估計。
優(yōu)選的是，使用R、G和B分量之間的相關(guān)性，將G分量的恢復(fù)殘余變換為預(yù)定值。
優(yōu)選的是，通過將G分量的恢復(fù)殘余值乘以預(yù)定值、并將一偏移量與相乘得到的值相加，使用線性變換將G分量的恢復(fù)殘余變換為預(yù)定值。
優(yōu)選的是，依照當在根據(jù)前一幀以塊為單位補償運動的時候使用的塊尺寸，各不相同地應(yīng)用該線性變換。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼方法，該方法包括通過估計與空間地接近于當前幀的像素塊的像素所成的預(yù)測方向，相對于彩色圖像的R-G-B分量、獲得與原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值相對應(yīng)的空間殘余；對G分量的殘余編碼；恢復(fù)G分量的編碼殘余，并將該G分量的恢復(fù)殘余變換為包括該G分量的恢復(fù)殘余值的預(yù)定值；以及對與沒有被編碼的、原始圖像的R-B分量的每一殘余和被變換為預(yù)定值的G分量的殘余之間的差值相對應(yīng)的預(yù)測殘余編碼。
優(yōu)選的是，通過將G分量的恢復(fù)殘余值乘以預(yù)定值、并將一偏移量與相乘得到的值相加，使用線性變換將G分量的恢復(fù)殘余變換為預(yù)定值。
優(yōu)選的是，依照在當獲得R-G-B分量的殘余的時候使用的空間預(yù)測方向，各不相同地應(yīng)用該線性變換。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼方法，其對R-G-B彩色圖像編碼，該方法包括(1)在相互模式中，通過相對于每一彩色分量、以預(yù)定尺寸的塊為單位估計前一幀和當前幀之間的動作，獲得預(yù)測圖像，并通過從原始圖像中減去該預(yù)測圖像產(chǎn)生時間殘余；(2)在內(nèi)部模式中，通過估計與每一彩色分量的當前幀的像素塊的空間相鄰像素所成的預(yù)測方向，獲得預(yù)測圖像，并且通過從原始圖像中減去該預(yù)測圖像產(chǎn)生空間殘余；(3)對G分量殘余編碼，并且恢復(fù)編碼的G分量殘余；(4)使用在步驟(3)中恢復(fù)的G分量殘余、以及在步驟(1)或(2)中產(chǎn)生的R-B分量的殘余，獲得R-B分量的預(yù)測殘余；(5)對在步驟(4)中獲得的R-B分量的預(yù)測殘余值編碼，并恢復(fù)編碼的R-B分量的預(yù)測殘余圖像；以及(6)使用恢復(fù)的G分量的殘余圖像和恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余圖像獲得恢復(fù)的R-G-B分量的殘余值，并通過將該恢復(fù)的R-G-B分量的殘余值與預(yù)測圖像值相加產(chǎn)生恢復(fù)的R-G-B分量圖像。
優(yōu)選的是，步驟(3)包括為了壓縮G分量殘余而執(zhí)行G分量殘余的頻率變換、量化、和可變長度編碼，并通過再次執(zhí)行該量化值的逆量化和逆頻率變換獲得恢復(fù)的G分量的殘余圖像，以及步驟(5)包括對在步驟(4)中獲得的R-B分量的預(yù)測殘余值執(zhí)行頻率變換、量化、和可變長度編碼，并通過再次執(zhí)行該量化值的逆量化和逆頻率變換獲得恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余圖像。
優(yōu)選的是，步驟(4)包括通過將恢復(fù)的G分量的殘余值乘以預(yù)定值、并將該相乘值加上一個偏移量，執(zhí)行線性變換；以及，獲得與沒有被編碼的、原始圖像的R-B分量的每一殘余之間的差值相對應(yīng)的預(yù)測殘余，以及線性變換的G分量殘余。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼設(shè)備，其對包括至少兩種分量以上的原始圖像進行編碼，所述裝置包括殘余生成器，其相對于原始圖像的每一彩色分量、產(chǎn)生原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值；殘余編碼器，其對由殘余生成器產(chǎn)生的原始圖像的預(yù)定彩色分量的殘余以及由預(yù)測殘余生成器產(chǎn)生的預(yù)測殘余進行編碼；殘余變換器，其對編碼的預(yù)定彩色分量的殘余進行恢復(fù)，并將該恢復(fù)的殘余變換為包括該恢復(fù)殘余值的預(yù)定值；以及，預(yù)測殘余生成器，其產(chǎn)生沒有被編碼的原始圖像的彩色分量的每一殘余與被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的殘余之間的差值。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼設(shè)備，其對R-G-B彩色圖像進行編碼，所述裝置包括運動預(yù)測圖像生成器，其以預(yù)定尺寸的塊為單位估計當前幀和前一幀之間的運動，并輸出對應(yīng)的塊；殘余生成器，其相對于彩色圖像的R-G-B分量、產(chǎn)生與由運動預(yù)測圖像生成器產(chǎn)生的圖像和當前幀中的對應(yīng)塊差值相對應(yīng)的時間殘余；壓縮編碼器，其對由殘余生成器產(chǎn)生的G分量殘余和由預(yù)測殘余生成器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余進行壓縮和編碼；逆壓縮解碼器，其對壓縮和編碼數(shù)據(jù)進行解碼，并產(chǎn)生恢復(fù)的G分量殘余和恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余；殘余變換器，其使用R-G-B分量之間的相關(guān)性，將恢復(fù)的G分量殘余變換為包括恢復(fù)的G分量的殘余值的預(yù)定值；以及，預(yù)測殘余生成器，其產(chǎn)生由殘余生成器產(chǎn)生的R-B分量的每一殘余和由殘余變換器變換的G分量殘余之間的差值。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼設(shè)備，其對R-G-B彩色圖像編碼，所述裝置包括空間預(yù)測圖像生成器，其估計與空間接近于當前幀的一個像素塊的像素所成的預(yù)測方向，并且輸出對應(yīng)的塊；殘余生成器，其相對于彩色圖像的R-G-B分量、產(chǎn)生與由空間預(yù)測圖像生成器產(chǎn)生的圖像和當前幀的對應(yīng)塊的差值相對應(yīng)的空間殘余；壓縮編碼器，其對由殘余生成器產(chǎn)生的G分量殘余和由預(yù)測殘余生成器產(chǎn)生的R-B分量的殘余進行壓縮和編碼；逆壓縮解碼器，其對壓縮和編碼數(shù)據(jù)解碼，并且產(chǎn)生恢復(fù)的G分量殘余和恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余；殘余變換器，其使用R-G-B分量之間的相關(guān)性將恢復(fù)的G分量殘余變換為包括恢復(fù)的G分量的殘余值的預(yù)定值；預(yù)測殘余生成器，其產(chǎn)生由殘余生成器產(chǎn)生的R-B分量的每一殘余和由殘余變換器變換的G分量殘余之間的差值。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼設(shè)備，其對R-G-B彩色圖像編碼，所述裝置包括運動預(yù)測圖像生成器，其以預(yù)定尺寸的塊為單位估計當前幀和前一幀之間的運動，并輸出對應(yīng)塊；空間預(yù)測圖像生成器，其估計與空間接近于當前幀的一個像素塊的像素所成的預(yù)測方向，并且輸出對應(yīng)塊；殘余生成器，其在相互模式中，產(chǎn)生與由運動預(yù)測圖像生成器產(chǎn)生的圖像和當前幀的對應(yīng)塊之間的差值相對應(yīng)的時間殘余，或者在內(nèi)部模式中，產(chǎn)生與由空間預(yù)測圖像生成器產(chǎn)生的圖像和當前幀的對應(yīng)塊之間的差值相對應(yīng)的空間殘余；壓縮編碼器，其對由殘余生成器產(chǎn)生的G分量殘余和由預(yù)測殘余生成器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余進行壓縮編碼；逆壓縮解碼器，其對壓縮和編碼數(shù)據(jù)解碼，并產(chǎn)生恢復(fù)的G分量殘余和恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余；殘余變換器，其對由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的恢復(fù)的G分量殘余執(zhí)行線性變換；預(yù)測殘余生成器，其產(chǎn)生由殘余生成器產(chǎn)生的R-B分量的每一殘余和由殘余變換器變換的值之間的差值；殘余補償部件，其通過將由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余與由殘余變換器變換的值相加，產(chǎn)生恢復(fù)的R-B分量的殘余；以及，原始圖像生成器，其在相互模式中，通過將由殘余補償部件產(chǎn)生的R-B分量的殘余和由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的G分量殘余與由運動預(yù)測圖像生成器產(chǎn)生的預(yù)測圖像相加產(chǎn)生原始圖像，或者在內(nèi)部模式中，通過將由殘余補償部件產(chǎn)生的R-B分量的殘余和由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的G分量殘余與由空間預(yù)測圖像生成器產(chǎn)生的預(yù)測圖像相加產(chǎn)生原始圖像。
優(yōu)選的是，運動預(yù)測圖像生成器包括運動估計部件，其以預(yù)定尺寸的塊為單位估計當前幀和前一幀之間的運動；以及運動預(yù)測部件，其輸出對應(yīng)于由運動估計部件產(chǎn)生的運動矢量的塊，以及所述空間預(yù)測圖像生成器包括空間估計部件，其估計與空間接近于當前幀的一個像素塊的像素所成的預(yù)測方向；以及空間預(yù)測部件，其輸出與由空間估計部件預(yù)測的方向相對應(yīng)的塊。
優(yōu)選的是，所述壓縮編碼器包括頻率變換器，其對由殘余生成器產(chǎn)生的G分量殘余和由預(yù)測殘余生成器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余進行壓縮；量化器，其對由所述頻率變換器壓縮的數(shù)據(jù)進行量化；以及熵編碼器，其對所述量化數(shù)據(jù)執(zhí)行熵編碼，并且所述逆壓縮解碼器包括逆量化器，其對所述量化數(shù)據(jù)進行逆量化；逆頻率變換器，其對所述逆量化數(shù)據(jù)執(zhí)行逆頻率變換，并且產(chǎn)生恢復(fù)的G分量殘余和恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼方法，其對包括至少兩種分量以上的編碼原始圖像進行解碼，其中殘余被定義為原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為原始圖像的每一分量的殘余與預(yù)定彩色分量的編碼殘余被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的值之間的差值，所述方法包括對編碼原始圖像的預(yù)定彩色分量的殘余解碼；將解碼殘余變換為預(yù)定值；對沒有被解碼的所述分量的預(yù)測殘余進行解碼；通過將被變換為預(yù)定值的值與預(yù)測殘余相加，獲得沒有被解碼的所述分量的殘余；以及通過將預(yù)測圖像與每一分量的殘余相加恢復(fù)原始圖像。
優(yōu)選的是，使用構(gòu)成原始圖像的分量之間的相關(guān)性將解碼的殘余變換為預(yù)定值。
優(yōu)選的是，原始圖像是R-G-B圖像、Y-Cb-Cr圖像、以及X-Y-Z圖像之一。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼方法，其對包括R-G-B分量的編碼圖像進行解碼，其中時間殘余被定義為通過相對于R-G-B分量、估計當前幀和前一幀之間的的運動得到的原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為預(yù)定彩色分量的編碼殘余被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的值與沒有被變換的分量殘余之間的差值，所述方法包括對來自包括R-G-B分量的編碼圖像的G分量的時間殘余解碼；將G分量的解碼殘余變換為預(yù)定值；對沒有被解碼的R-B分量的預(yù)測殘余進行解碼；通過將被變換為預(yù)定值的值與預(yù)測殘余相加，獲得R-B分量殘余；通過將預(yù)測圖像與R-G-B分量殘余相加恢復(fù)原始圖像。
優(yōu)選的是，所述運動估計是以預(yù)定尺寸的塊為單位執(zhí)行的。
優(yōu)選的是，使用R-G-B分量之間的相關(guān)性將恢復(fù)的G分量殘余變換為預(yù)定值。優(yōu)選的是，通過將G分量的恢復(fù)殘余值乘以預(yù)定值、并將一偏移量與相乘得到的值相加，使用線性變換將G分量的恢復(fù)殘余變換為預(yù)定值。
優(yōu)選的是，依照當根據(jù)前一幀以塊為單位補償運動的時候所使用的塊尺寸，各不相同地應(yīng)用該線性變換。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼方法，其對包括R-G-B分量的編碼原始圖像進行解碼，其中空間殘余被定義為原始圖像與預(yù)測圖像之間的差值，在所述預(yù)測圖像中，預(yù)測方向是相對于R-G-B分量、根據(jù)空間接近于當前幀的像素估計得到的，并且預(yù)測殘余被定義為預(yù)定彩色分量的編碼空間殘余被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的值與沒有被變換的分量殘余之間的差值，所述方法包括對G分量殘余解碼；將解碼的G分量殘余變換為包括解碼的G分量殘余值的預(yù)定值；對沒有被解碼的R-B分量的預(yù)測殘余解碼；通過把將G分量殘余變換為預(yù)定值的值與預(yù)測殘余相加，獲得R-B分量殘余；并且通過將預(yù)測圖像與R-G-B分量殘余相加恢復(fù)原始圖像。
優(yōu)選的是，使用R-G-B分量之間的相關(guān)性將恢復(fù)的G分量殘余變換為預(yù)定值。
優(yōu)選的是，通過將G分量的恢復(fù)殘余值乘以預(yù)定值、并將一偏移量與相乘得到的值相加，使用線性變換將G分量的恢復(fù)殘余變換為預(yù)定值。
優(yōu)選的是，依照在當獲得R-G-B分量的殘余的時候使用的相鄰像素的空間預(yù)測方向，各不相同地應(yīng)用該線性變換。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼方法，其解碼R-G-B彩色圖像，其中殘余被定義為該彩色圖像和預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為原始圖像的每一分量的殘余與預(yù)定彩色分量的編碼殘余被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的值之間的差值，該方法包括(1)根據(jù)編碼圖像數(shù)據(jù)恢復(fù)G分量的殘余圖像；(2)根據(jù)編碼圖像數(shù)據(jù)獲得R-B分量的殘余圖像，并且通過將R-B分量的殘余圖像與通過對在步驟(1)中獲得的恢復(fù)殘余值進行線性變換所獲得的值相加，產(chǎn)生R-B分量的恢復(fù)殘余圖像；(3)在相互模式中，通過將自步驟(1)和(2)中恢復(fù)的R-G-B分量的殘余值與通過對前一幀的分量執(zhí)行時間運動補償所獲得的預(yù)測圖像相加，恢復(fù)R-G-B分量的彩色圖像；以及(4)在內(nèi)部模式中，通過將在步驟(1)和(2)中恢復(fù)的R-G-B分量的殘余值與通過估計與空間相鄰像素所成的預(yù)測方向所獲得的預(yù)測圖像相加，恢復(fù)R-G-B分量的彩色圖像。
優(yōu)選的是步驟(1)包括通過對編碼數(shù)據(jù)執(zhí)行逆可變長度解碼、逆量化和逆頻率變換獲得恢復(fù)的G分量的殘余圖像，并且步驟(2)包括通過對編碼數(shù)據(jù)執(zhí)行逆可變長度解碼、逆量化、和逆頻率變換獲得R-B分量的殘余圖像，并且通過將R-B分量的殘余圖像與通過對在步驟(1)中所獲得的恢復(fù)殘余值進行線性變換所獲得的值相加，產(chǎn)生R-B分量的恢復(fù)殘余圖像。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼設(shè)備，其對包括至少兩種分量以上的編碼原始圖像進行解碼，其中殘余被定義為該原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為該原始圖像的每一分量的殘余與預(yù)定彩色分量的編碼殘余被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的值之間的差值，該設(shè)備包括逆壓縮解碼器，其解碼該編碼圖像數(shù)據(jù)，并且產(chǎn)生該圖像的預(yù)定彩色分量的恢復(fù)殘余圖像，以及沒有被恢復(fù)的對應(yīng)于殘余的分量的恢復(fù)預(yù)測殘余；殘余變換器，其將由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的分量的恢復(fù)殘余變換為包括該分量的恢復(fù)殘余值的預(yù)定值；殘余補償部件，其通過將由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的預(yù)測殘余與由殘余變換器變換的值相加產(chǎn)生恢復(fù)殘余；以及原始圖像生成器，其通過將預(yù)測圖像與由殘余補償部件產(chǎn)生的每一殘余和由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的預(yù)定彩色分量的殘余相加，產(chǎn)生原始圖像。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼設(shè)備，其對包括R-G-B分量的編碼原始圖像進行解碼，其中時間殘余被定義為該原始圖像和通過相對于每一R-G-B分量、對當前幀和前一幀之間的運動進行估計得到的預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為預(yù)定彩色分量的編碼殘余被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的值與沒有被變換的分量的殘余之間的差值，該設(shè)備包括運動補償部件，其產(chǎn)生時間運動補償?shù)念A(yù)測圖像；逆壓縮解碼器，其解碼該編碼圖像數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生恢復(fù)的G分量的殘余圖像和恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余；殘余變換器，其對由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的恢復(fù)的G分量殘余執(zhí)行線性變換；殘余補償部件，其通過將由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余與由殘余變換器變換的值相加，產(chǎn)生恢復(fù)的R-B分量殘余，以及原始圖像生成器，其通過將由運動補償部件產(chǎn)生的預(yù)測圖像與由殘余補償部件產(chǎn)生的R-B分量殘余和由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的G分量殘余相加，產(chǎn)生原始圖像。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼設(shè)備，其對包括R-G-B分量的編碼原始圖像進行解碼，其中空間殘余被定義為原始圖像和通過相對于每一R-G-B分量估計與空間接近于當前幀的像素所成的預(yù)測方向得到的預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為預(yù)定彩色分量的編碼空間殘余被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的值與沒有被變換的分量的殘余之間的差值，該設(shè)備包括空間預(yù)測部件，其產(chǎn)生通過估計與空間相鄰像素所成的預(yù)測方向獲得的預(yù)測圖像；逆壓縮解碼器，其解碼該編碼圖像數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生恢復(fù)的G分量的殘余圖像和恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余；殘余變換器，其對由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的恢復(fù)的G分量殘余執(zhí)行線性變換；殘余補償部件，其通過將由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余與由殘余變換器變換的值相加，產(chǎn)生恢復(fù)的R-B分量殘余；以及原始圖像生成器，其通過將由空間預(yù)測部件產(chǎn)生的預(yù)測圖像與由殘余補償部件產(chǎn)生的R-B分量殘余和由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的G分量殘余相加，產(chǎn)生原始圖像。
依照本發(fā)明的另一方面，提供了一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼設(shè)備，其對包括至少兩種分量以上的編碼原始圖像進行解碼，其中殘余被定義為該原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為該原始圖像的每一分量的殘余與預(yù)定彩色分量的編碼殘余被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的值之間的差值，該設(shè)備包括運動補償部件，其產(chǎn)生時間運動補償預(yù)測圖像；空間預(yù)測部件，其產(chǎn)生通過估計與空間相鄰像素所成的預(yù)測方向獲得的預(yù)測圖像；逆壓縮解碼器，其解碼編碼圖像數(shù)據(jù)，并產(chǎn)生恢復(fù)的G分量殘余圖像和恢復(fù)的R-B分量預(yù)測殘余；殘余變換器，其對由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的恢復(fù)的G分量殘余執(zhí)行線性變換；殘余補償部件，其通過將由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余與由殘余變換器變換的值相加產(chǎn)生恢復(fù)的R-B分量的殘余；以及原始圖像生成器，其通過將由殘余補償部件產(chǎn)生的R-B分量殘余和由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的G分量殘余在相互模式中與由運動補償部件產(chǎn)生的預(yù)測圖像相加或者在內(nèi)部模式中與由空間預(yù)測部件產(chǎn)生的預(yù)測圖像相加，產(chǎn)生原始圖像。
優(yōu)選的是，逆壓縮解碼器包括熵解碼器，其執(zhí)行編碼圖像數(shù)據(jù)的熵解碼；逆量化器，其對熵解碼數(shù)據(jù)進行逆量化；以及逆頻率變換器，其通過對逆量化數(shù)據(jù)執(zhí)行逆頻率變換，產(chǎn)生恢復(fù)的G分量殘余和恢復(fù)的R-B分量預(yù)測殘余。
本發(fā)明還提供了一種計算機可讀介質(zhì)，在其上記錄有用于執(zhí)行上面描述的方法的計算機可讀程序。


本發(fā)明的上述及其他特征和優(yōu)點將通過參照結(jié)合附圖、詳細說明其示例性實施例而變得更加清楚，其中圖1是依據(jù)本發(fā)明一個實施例使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼設(shè)備的方框圖。
圖2是依據(jù)本發(fā)明一個實施例使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼設(shè)備的方框圖。
圖3是圖示出依據(jù)本發(fā)明一個實施例對R-G-B彩色圖像執(zhí)行殘余預(yù)測的方法的方框圖。
圖4圖示出用于劃分用作圖1中的運動估計(ME)部件和運動預(yù)測(MP)部件以及圖3中的時間預(yù)測中的基本運動單位的宏塊的方法。
圖5A圖示出用于圖1中的空間估計部件和空間預(yù)測部件以及用于圖3中的空間預(yù)測的相鄰像素的位置以及將被預(yù)測的當前塊的像素位置；圖5B圖示出通過投射到空間相鄰像素上預(yù)測當前塊的從0到8的9個預(yù)測方向。
圖6圖示出R-G-B群(1280×720)圖像以及通過圖1的ME部件和MP部件相對于該R-G-B群(1280×720)圖像進行時間預(yù)測得到的殘余圖像；
圖7圖示出通過對R-G-B彩色圖像進行時間/空間預(yù)測所獲得的殘余之間的相關(guān)性；以及圖8圖示出通過在根據(jù)本發(fā)明的分量時間/空間預(yù)測得到的R-G-B分量殘余之中進行預(yù)測的方法所獲得的解碼結(jié)果(標作“提議”)與通過常規(guī)方法獲得的解碼結(jié)果(標作“常規(guī)”)的比較。
具體實施例方式
現(xiàn)在將在下文中參照附圖更充分地說明本發(fā)明，其中示出了本發(fā)明的示例性實施例。根據(jù)本發(fā)明，由圖像裝置輸出的R-G-B彩色圖像能夠在不被變換為常規(guī)Y-Cr-Cb圖像的情況下，被直接壓縮。R、G和B三個分量之一是通過常規(guī)方法編碼的，以編碼為Y分量，并且其他兩個分量是通過使用對應(yīng)于該Y分量的恢復(fù)的分量殘余值、預(yù)測根據(jù)空間相鄰像素或者時間相鄰像素產(chǎn)生的殘余圖像而進行編碼的。
圖1是依據(jù)本發(fā)明一個實施例使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼設(shè)備的方框圖。在圖1中，包括綠色(G)、紅色(R)、以及藍色(B)分量的彩色圖像被編碼。首先，說明術(shù)語殘余和預(yù)測殘余。殘余是原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值。預(yù)測殘余是原始圖像的每一彩色分量的殘余與通過恢復(fù)和變換預(yù)定彩色分量的編碼殘余獲得的值之間的差值。
參見圖1，該圖像編碼設(shè)備包括當前圖像存儲部件100、前一圖像存儲部件105、運動預(yù)測(MP)圖像生成器10、空間預(yù)測(SP)圖像生成器20、殘余生成器130、壓縮編碼器30、逆壓縮解碼器40、殘余變換器165、預(yù)測殘余生成器135、殘余補償部件170、原始圖像生成器175、環(huán)形濾波器180、和恢復(fù)圖像存儲部件185。
當前圖像存儲部件100接收和存儲R-G-B彩色圖像。前一圖像存儲部件105存儲先前被解碼的R-G-B彩色圖像。
MP圖像生成器10包括運動估計(ME)部件110和MP部件115，其以塊為單位估計當前幀和前一幀之間的運動，并且輸出對應(yīng)的塊。塊基本上是如圖4中的16×16宏塊，并且MP圖像生成器10將宏塊劃分為例如16×16、16×8、8×16和8×8之類的不同尺寸的塊，計算每塊的運動矢量，并且預(yù)測時間圖像值。特別是，能夠通過將8×8的塊再次劃分具有諸如8×8、8×4、4×8和4×4之類的不同尺寸的塊，感測細微的運動。
ME部件110以塊為單位估計當前幀和前一幀之間的運動。MP部件115將對應(yīng)于由ME部件110產(chǎn)生的運動矢量的塊輸出。
SP圖像生成器20包括空間估計(SE)部件120和SP部件125，其估計與空間接近于當前幀的一個像素塊的像素所成的預(yù)測方向，并且輸出對應(yīng)塊。
SE部件120估計與空間接近于當前幀的一個像素塊的像素所成的預(yù)測方向。SP部件125輸出對應(yīng)于由SE部件120估計的方向的塊。如圖5中所示的SE和SP將在稍后進行說明。
在相互模式中，殘余生成器130產(chǎn)生與由MP圖像生成器10輸出的塊和當前幀中的對應(yīng)塊之間的差值相對應(yīng)的時間殘余，或者在內(nèi)部模式中，產(chǎn)生與由SP圖像生成器20輸出的塊和當前幀的對應(yīng)塊之間的差值相對應(yīng)的空間殘余。
壓縮編碼器30包括頻率變換器140、量化器145、和熵編碼器150，其對由殘余生成器130產(chǎn)生的G分量的殘余以及由預(yù)測殘余生成器135產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余進行壓縮和編碼。頻率變換器140對由殘余生成器130產(chǎn)生的G分量殘余以及由預(yù)測殘余生成器135產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余進行壓縮。量化器145對由頻率變換器140壓縮的數(shù)據(jù)進行量化。熵編碼器150對量化數(shù)據(jù)執(zhí)行熵編碼。
逆壓縮解碼器40包括逆量化器155和逆頻率變換器160，其對壓縮和編碼數(shù)據(jù)解碼，并產(chǎn)生恢復(fù)的G分量殘余和恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余。逆量化器155執(zhí)行量化數(shù)據(jù)的逆量化。逆頻率變換器160執(zhí)行逆量化數(shù)據(jù)的逆頻率變換，并且產(chǎn)生恢復(fù)的G分量殘余以及恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余。
殘余變換器165對由逆壓縮解碼器40產(chǎn)生的恢復(fù)的G分量殘余執(zhí)行線性變換。被線性變換的值還包括恢復(fù)的G分量的殘余值。殘余變換器165使用構(gòu)成原始圖像的分量(在本實施例中，是R，G和B分量)之間的相關(guān)性執(zhí)行該線性變換。詳細來講，該線性變換是通過將G分量的恢復(fù)的殘余值ΔG′n乘以恒定的值a和c、并且將得到的結(jié)果值與偏移量b和d相加來執(zhí)行的。值a、b、c和d是通過等式4至9來確定的，其將在稍后進行說明。
預(yù)測殘余生成器135產(chǎn)生由殘余變換器165變換的值與由殘余生成器130產(chǎn)生的R-B分量的每一殘余ΔRn和ΔBn之間的差值Δ2Rn和Δ2Bn。
殘余補償部件170通過將由逆壓縮解碼器40產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余與由殘余變換器165變換的值相加，產(chǎn)生恢復(fù)的R-B分量殘余。
原始圖像生成器175，在相互模式中，通過將由殘余補償部件170產(chǎn)生的R-B分量的殘余和由逆壓縮解碼器40產(chǎn)生的G分量殘余與由MP圖像生成器10產(chǎn)生的預(yù)測圖像相加產(chǎn)生原始圖像，或者在內(nèi)部模式中，通過將由殘余補償部件170產(chǎn)生的R-B分量的殘余和由逆壓縮解碼器40產(chǎn)生的G分量殘余與由空間預(yù)測圖像生成器產(chǎn)生的預(yù)測圖像相加產(chǎn)生原始圖像。環(huán)形濾波器180減少恢復(fù)圖像的塊效應(yīng)。
現(xiàn)在將詳細說明本發(fā)明的本實施例。圖像編碼設(shè)備的彩色輸入圖像Fn是R-G-B圖像。圖像在圖像編碼設(shè)備中是以塊為單位處理的。圖像編碼設(shè)備使用相互模式和內(nèi)部模式預(yù)測圖像，以便提高編碼效率。在相互模式中，使用了ME部件110和MP部件115，它們通過估計與前一幀圖像F’n-1的運動來預(yù)測圖像。在內(nèi)部模式中使用了SE部件120和SP部件125，它們根據(jù)空間相鄰塊預(yù)測圖像。
首先，通過殘余生成器130獲得輸入圖像和通過上面描述的方法預(yù)測的圖像之間的殘余值Rn。分別獲得三個分量R、G和B的殘余值。為了使用這三個分量之間的相關(guān)性，在預(yù)測殘余生成器135和殘余補償部件170中使用了殘余預(yù)測方法和殘余補償方法。這三個分量的G分量的殘余值ΔGn在頻率變換器140中被離散余弦變換或者離散整數(shù)變換，在量化器145中被量化，在熵編碼器150中被熵編碼，并且被壓縮。離散余弦變換(DCT)參照ISO/IEC的MPEG-4第2部分標準，并且離散整數(shù)變換參照ISO/IEC MPEG和ITU-TVCEG的聯(lián)合視頻小組的AVC/H.264標準。G分量的恢復(fù)的殘余值ΔG′n是如此獲得的所述壓縮值在逆量化器155中被逆量化，并且在逆頻率變換器160中被逆離散余弦變換或被逆離散整數(shù)變換，以便該壓縮值被用于在空間相鄰塊或者時間上進一步的圖像中的預(yù)測。
使用沒有被直接編碼的G分量的恢復(fù)的殘余值ΔG′n對其他兩個分量R和B的殘余值進行編碼。更詳細來說，經(jīng)由預(yù)測殘余生成器135，產(chǎn)生B分量的預(yù)測殘余Δ2Bn和R分量的預(yù)測殘余Δ2Rn。通過從由殘余生成器130產(chǎn)生的R-B分量的殘余ΔBn和ΔRn中減去借由對G分量的恢復(fù)的殘余值ΔG′n進行線性變換所產(chǎn)生的值，產(chǎn)生預(yù)測殘余Δ2Bn和Δ2Rn。在通過對G分量的恢復(fù)的殘余值ΔG′n進行線性變換所產(chǎn)生的值中，還包括G分量的恢復(fù)的殘余值ΔG′n。該預(yù)測殘余在頻率變換器140中被離散余弦變換或者離散整數(shù)變換，在量化器145中被量化，在熵編碼器150中被熵編碼，并且被壓縮。
對于類似于在G分量的殘余值的情況中的預(yù)測，通過在逆量化器155中執(zhí)行逆量化并且在逆頻率變換器160中執(zhí)行逆離散余弦變換或者逆離散整數(shù)變換，根據(jù)壓縮值獲得恢復(fù)的預(yù)測殘余值Δ2B′n和Δ2R′n?；謴?fù)的殘余值ΔB′n和ΔR′n是通過在殘余補償部件170中將恢復(fù)的預(yù)測殘余值Δ2B′n和Δ2R′n與由殘余變換器165變換的值相加而獲得的。
將在圖像解碼設(shè)備中恢復(fù)的圖像F’n能夠被如此獲得經(jīng)由原始圖像生成器175，在相互模式中，將三個分量的恢復(fù)的殘余值ΔG′n、ΔB′n和ΔR′n與由ME和MP部件110和115預(yù)測的塊值相加，或者在內(nèi)部模式中，將三個分量的殘余值ΔG′n、ΔB′n和ΔR′n與由SE和SP部件120和125預(yù)測的值相加，并且經(jīng)過環(huán)形濾波器180被傳送以便減少塊效應(yīng)。圖像F’n被存儲在恢復(fù)圖像存儲部件185中，并在ME部件110、MP部件115、SE部件120和SP部件125中用作前一圖像。
在圖1中由附圖標記50標示的部分是使用彩色分量殘余預(yù)測方法的核心部分，用于提高本發(fā)明中的R-G-B分量編碼效率。
在通過上面描述的本發(fā)明、使用彩色圖像的殘余對圖像編碼的方法和設(shè)備中，分量是按照G、R和B的順序進行輸入的，并且圖像是通過首先獲取G分量殘余、然后獲取R-B分量的預(yù)測殘余來進行編碼的。然而，該編碼方法在G分量具有大多數(shù)待編碼的圖像信息的時候是很有效的。因此，當R分量具有大多數(shù)待編碼的圖像信息的時候，即當R分量是主分量的時候，在本發(fā)明中，獲得R分量的殘余，并且能夠使用該R分量的殘余獲得G-B分量的預(yù)測殘余。同樣地，當B分量是主分量的時候，獲得B分量的殘余，并且能夠通過同樣地應(yīng)用本發(fā)明的精神，使用該B分量的殘余獲得R-G分量的預(yù)測殘余。
此外，上面描述的實施例被用于包括R、G和B分量的彩色圖像，然而它同樣能夠被用于Y-Cr-Cb或者X-Y-Z圖像。
圖2是依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼設(shè)備的方框圖。
圖像解碼設(shè)備通過經(jīng)由與圖1中的編碼處理相反的處理，根據(jù)壓縮位流恢復(fù)圖像。
在圖2中，對編碼彩色R-G-B圖像進行解碼。該圖像解碼設(shè)備包括運動補償部件240、空間預(yù)測部件245、逆壓縮解碼器280、殘余變換器225、殘余補償部件230、原始圖像生成器235、環(huán)形濾波器和恢復(fù)圖像存儲部件260。
運動補償部件240產(chǎn)生時間運動補償預(yù)測圖像?？臻g預(yù)測部件245產(chǎn)生通過估計與根據(jù)空間相鄰像素所成的預(yù)測方向獲得的預(yù)測圖像。
逆壓縮解碼器280包括熵解碼器200、逆量化器205和逆頻率變換器210，其對編碼圖像數(shù)據(jù)解碼，并產(chǎn)生恢復(fù)的G分量的殘余圖像和恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余。熵解碼器200對編碼圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行熵解碼。逆量化器205對熵解碼數(shù)據(jù)進行逆量化。逆頻率變換器210通過對逆量化數(shù)據(jù)執(zhí)行逆頻率變換，產(chǎn)生G分量的恢復(fù)殘余ΔG′n和R-B分量的恢復(fù)預(yù)測殘余Δ2B′n和Δ2R′n。
殘余變換器225對由逆壓縮解碼器280產(chǎn)生的恢復(fù)的G分量殘余執(zhí)行線性變換。被線性變換的值還包括恢復(fù)的G分量的殘余值。殘余變換器225使用構(gòu)成原始圖像的分量(在本實施例中，是R，G和B分量)之間的相關(guān)性執(zhí)行該線性變換。詳細來講，該線性變換是通過將G分量的恢復(fù)的殘余值ΔG′n乘以恒定的值a和c、并且將得到的結(jié)果值與偏移量b和d相加來執(zhí)行的。值a、b、c和d是通過等式4至9來確定的，其將在稍后進行說明。
殘余補償部件230通過將由逆壓縮解碼器280恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余Δ2B′n和Δ2R′n與由殘余變換器225變換的值相加，產(chǎn)生恢復(fù)的R-B分量殘余ΔB′n和ΔR′n。
原始圖像生成器235通過在相互模式中將由殘余補償部件230恢復(fù)的R-B分量的殘余ΔB′n和ΔR′n和由逆壓縮解碼器280產(chǎn)生的G分量的殘余ΔG′n與由運動補償部件240產(chǎn)生的預(yù)測圖像相加產(chǎn)生存在塊效應(yīng)的原始圖像，或者在內(nèi)部模式中將由殘余補償部件230恢復(fù)的R-B分量的殘余ΔB′n和ΔR′n和由逆壓縮解碼器280產(chǎn)生的G分量的殘余ΔG′n與由空間預(yù)測部件245產(chǎn)生的預(yù)測圖像相加產(chǎn)生存在塊效應(yīng)的原始圖像。能夠通過讓存在塊效應(yīng)的原始圖像經(jīng)過環(huán)形濾波器255來減少塊效應(yīng)，獲得減少了塊效應(yīng)的原始圖像F’n。
現(xiàn)在將更詳細地說明所述圖像解碼設(shè)備的操作。通過讓壓縮數(shù)據(jù)經(jīng)過熵解碼器200、逆量化器205和逆頻率變換器210獲得G分量的恢復(fù)殘余值ΔG′n。在相互模式的情況下，通過將G分量的殘余值與由運動補償部件240產(chǎn)生的前一圖像F’n-1的預(yù)測值相加獲得恢復(fù)的G分量值，并且在內(nèi)部模式的情況下，通過將G分量的殘余值與由空間預(yù)測部件245產(chǎn)生的空間相鄰塊的預(yù)測值相加獲得恢復(fù)的G分量值。通過讓恢復(fù)的G分量的殘余值經(jīng)過環(huán)形濾波器255以減少塊效應(yīng)，獲得G分量的恢復(fù)圖像F’n。
為了恢復(fù)R和B分量，通過讓位流被熵解碼器200熵解碼、被逆量化器205逆量化、被逆頻率變換器210逆離散余弦變換或者逆離散整數(shù)變換，獲得R-B分量的恢復(fù)預(yù)測殘余值Δ2B′n和Δ2R′n。在殘余補償部件230中，通過將該恢復(fù)的預(yù)測殘余值Δ2B′n和Δ2R′n與由殘余變換器225變換的值相加，獲得R-B分量的恢復(fù)殘余值ΔB′n和ΔR′n。
通過將恢復(fù)的R-B分量的殘余值ΔB′n和ΔR′n與由運動補償部件240在相互模式中預(yù)測的塊值或者由空間估計部件245在內(nèi)部模式中預(yù)測的塊值經(jīng)由原始圖像生成器235相加、并使其經(jīng)過環(huán)形濾波器255以減少塊效應(yīng)，能夠獲得恢復(fù)的R-B分量圖像F’n。
在通過上面描述的本發(fā)明、使用彩色圖像的殘余對圖像解碼的方法和設(shè)備中，按照G、R和B的順序輸入分量，首先對G分量殘余解碼，對R-B分量的預(yù)測殘余解碼，并且通過使用G分量殘余獲得R-B分量殘余來恢復(fù)原始圖像。然而，該解碼方法在G分量具有大多數(shù)待編碼的圖像信息的時候是很有效的。因此，當R分量具有大多數(shù)待編碼的圖像信息的時候，即當R分量是主分量的時候，在本發(fā)明中，獲得R分量的殘余，并且能夠使用該R分量的殘余獲得G-B分量的預(yù)測殘余。同樣地，當B分量是主分量的時候，獲得B分量的殘余，并且能夠通過應(yīng)用本發(fā)明的精神，使用該B分量的殘余獲得R-G分量的預(yù)測殘余。
此外，上面描述的實施例被用于包括R、G和B分量的彩色圖像，然而它同樣能夠被用于Y-Cr-Cb或者X-Y-Z類型圖像。
圖3是圖示出依據(jù)本發(fā)明的一個實施例的對R-G-B彩色圖像執(zhí)行殘余預(yù)測的方法的方框圖。也就是說，現(xiàn)在將詳細說明對應(yīng)于圖1中附圖標記50的塊以及對應(yīng)于圖2中附圖標記270的塊。
首先，類似于在常規(guī)編碼器中，通過從G分量300中減去使用空間相鄰圖像或者時間相鄰圖像310預(yù)測的值，獲得G分量的殘余315。G分量的殘余值能夠由等式1表示。
ΔG＝G-GP這里，GP對應(yīng)于圖3中的附圖標記310。G分量的殘余值被熵編碼。
這時，R、G和B分量之間的相關(guān)性仍然很高。為了使用分量之間的相似性，與G分量的情形類似地執(zhí)行R和B分量的時間/空間預(yù)測325和360。作為預(yù)測結(jié)果的R-B分量的殘余值由等式2和等式3來表示。
ΔR＝R-RP[等式3]ΔB＝B-BP這里，RP和BP分別是使用空間相鄰圖像或者時間相鄰圖像預(yù)測的R-B分量的殘余值330和365。殘余值350和385是再一次使用G分量的恢復(fù)殘余345和380的被線性變換的值340和375，通過等式4和等式5、根據(jù)殘余值ΔR和ΔB預(yù)測的。
Δ2Rn＝ΔR-f(ΔG)＝ΔR-(a·ΔG+b)[等式5]Δ2Bn＝ΔB-f(ΔG)＝ΔB-(c·ΔG+d)由于與使用R-B分量的時間/空間預(yù)測誤差時的情形相比，使用預(yù)測殘余值350和385時減少了待編碼的數(shù)據(jù)量，所以改善了編碼效率。數(shù)據(jù)量的減少是因為由于ΔG、ΔR和ΔB之間的相關(guān)性很高，通過使用線性函數(shù)表示ΔG和ΔB之間的以及ΔG和ΔR之間的相關(guān)性，ΔR和ΔB能夠被近似為ΔG的函數(shù)。這里，a和b分別是當使用G分量殘余預(yù)測R分量的殘余的時候，被近似的線性函數(shù)的梯度和偏差，而c和d分別是當使用G分量殘余預(yù)測B分量的殘余的時候，被近似的線性函數(shù)的梯度和偏差。a、b、c和d能夠分別由等式6、等式7、等式8和等式9來表示。
a=cov(ΔG,ΔR)σΔG2]]>[等式7]b＝E(ΔR)-a·E(ΔG)[等式8]c=cov(ΔG,ΔB)σΔG2]]>[等式9]d＝E(ΔB)-c·E(ΔG)這里，cov(·)表示協(xié)方差，E(·)表示平均值，并且σ2表示方差。此外，a和c可以等于1，而b和d可以等于0。也就是說，在這時候，ΔG的函數(shù)值f(ΔG)成為恢復(fù)的G分量的殘余值。
圖4圖示出用于劃分用作圖1中的ME部件110和MP部件115的、以及圖3中的時間預(yù)測305、325和360中的基本運動單位的宏塊的方法。該方法符合諸如ISO/IEC 14496-10 2002和ITU-T Rec H.264之類的編碼標準。不同于其他方法，在本方法中允許將一個宏塊劃分為多塊不同尺寸的塊?；旧希?6×16的宏塊被劃分為諸如16×16、16×8、8×16和8×8之類的不同尺寸，獲得每塊的運動矢量，并且預(yù)測時間圖像值。特別是，通過將8×8的塊再次劃分為具有諸如8×8、8×4、4×8和4×4之類的不同尺寸的塊，能夠精確地感測細微運動。
圖5A圖示出圖1中的SE部件120和SP部件125中的、以及圖3的空間預(yù)測305、325和360中的相鄰像素的位置，并且圖示出待預(yù)測的當前塊的像素位置。圖5A中所使用的方法與諸如ISO/IEC 14496-10 2002和ITU-T RecH.264之類的標準編碼方法中使用的方法相同。在圖5A中，為了預(yù)測4×4數(shù)據(jù)塊Pa，Pb，...，Pq使用了先前被編碼和恢復(fù)的空間相鄰數(shù)據(jù)P0，P1，...，P12。圖5B圖示出從0至8的9個預(yù)測方向，用于通過從當前塊中的任一像素向任一相鄰像素投射一條線來預(yù)測當前塊。例如，在0方向的情況中，通過將相鄰像素值P1、P2、P3和P4投射到垂直方向上，Pa、Pe、Pi和Pm被預(yù)測為P1，Pb、Pf、Pj和Pn被預(yù)測為P2，Pc、Pg、Pk和Po被預(yù)測為被預(yù)測為P3，以及，Pd、Ph、P1和Pq被預(yù)測為P4。同樣地，也經(jīng)由投影預(yù)測其他方向。
圖6圖示出R-G-B群(1280×720)圖像以及在R-G-B群(1280×720)圖像上、通過圖1的ME部件110和MP部件115中的時間預(yù)測獲得的殘余圖像。參見圖6，R-G-B圖像之間的相似性很低，然而在大多數(shù)的區(qū)域中殘余圖像之間的相似性相當高。對于通過圖1中的SE部件120和SP部件125中的預(yù)測產(chǎn)生的殘余值，R-G-B分量之間的相似性也相當高。
圖7圖示出通過對R-G-B彩色圖像進行時間/空間預(yù)測所獲得的殘余之間的相關(guān)性。圖7中的圖形(a)和(b)示出通過圖1中的ME部件110和MP部件115中的時間預(yù)測獲得的分量殘余值之間的相關(guān)性。圖形(a)示出以G分量的殘余值作為橫軸、并且R分量的殘余值作為縱軸時的值。圖形(b)示出以G分量的殘余值作為橫軸、并且B分量的殘余值作為縱軸時的值。參見圖7中的圖形(a)和(b)，R或者B分量的殘余值與G分量的殘余值之間的相關(guān)性很高，并且能夠通過對G分量的殘余值的線性回歸預(yù)測R或者B分量的殘余值。圖7中的圖形(c)和(d)示出通過圖1中的SE部件120和SP部件125中的空間預(yù)測獲得的分量殘余值之間的相關(guān)性。類似于圖7中的圖形(a)和(b)，圖7中的圖形(c)和(d)分別示出R或者B分量的殘余值與G分量的殘余值之間的相關(guān)性。在空間預(yù)測方法中，R或者B分量的殘余值與G分量的殘余值之間的相關(guān)性也很高，并且能夠通過對G分量的殘余值的線性回歸預(yù)測R或者B分量的殘余值。R-G-B分量的殘余之間的線性回歸能夠由等式6、等式7、等式8和等式9表示。
圖8圖示出通過在根據(jù)本發(fā)明的分量的空間/時間預(yù)測在R-G-B彩色分量殘余之間進行預(yù)測的方法所獲得的解碼結(jié)果(標作“提議”)與通過常規(guī)方法獲得的解碼結(jié)果(標作“常規(guī)”)的比較。參見圖8，針對于一個群(1280×720，60hz)圖像的比較結(jié)果被表示為4位速率處的峰值信號-噪聲比(PSNR，功率信噪比)，該群圖像是一種高清晰度(HD)圖像。圖形(a)表示當僅僅使用內(nèi)部模式中的空間預(yù)測的時候的結(jié)果，而圖形(b)示出當使用所有時間/空間預(yù)測的時候的結(jié)果。參見圖8，在相同的位速率處獲得了超過3-4分貝的增益。
上面描述的實施例提供了共同使用相互模式和內(nèi)部模式的情況。然而，可以僅僅使用相互模式和內(nèi)部模式之一，該情況可以由本領(lǐng)域中的技術(shù)人員很容易的推斷出來。
本發(fā)明還可以作為計算機可讀記錄介質(zhì)上的計算機可讀代碼來具體實現(xiàn)。計算機可讀記錄介質(zhì)是能夠存儲數(shù)據(jù)的任何數(shù)據(jù)存儲裝置，所存儲的數(shù)據(jù)之后可由計算機系統(tǒng)讀取。計算機可讀記錄介質(zhì)的范例包括只讀存儲器(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)由因特網(wǎng)的數(shù)據(jù)傳輸)。計算機可讀記錄介質(zhì)還可以在網(wǎng)絡(luò)耦合的計算機系統(tǒng)上分布，以致計算機可讀代碼是以分布式方式存儲和執(zhí)行的。
如上所述，根據(jù)本發(fā)明，由于預(yù)測殘余是使用圖像分量的殘余和圖像分量之間的相關(guān)性編碼和解碼的，所以高度地減少了數(shù)據(jù)量。
此外，由于不存在在沒有將R-G-B圖像變換為Y-Cr-Cb圖像的情況下對R-G-B圖像直接編碼所產(chǎn)生的圖像質(zhì)量損失，所以獲得了高質(zhì)量的圖像信息。因此，本發(fā)明適合于要求高質(zhì)量圖像的數(shù)字電影和數(shù)字檔案應(yīng)用。
此外，通過采用本發(fā)明的、通過時間/空間分量預(yù)測獲得殘余R-G-B分量之間的預(yù)測的方法，與常規(guī)方法相比、在相同的位速率獲得了超過3分貝PSNR的增益。
雖然已經(jīng)參照該發(fā)明的最佳實施例具體示出和說明了該發(fā)明，但是本領(lǐng)域中技術(shù)人員將理解的是可以在其中作出形式和細節(jié)上的各種改變，而不會背離如所附權(quán)利要求書中所定義的發(fā)明精神和范圍。應(yīng)僅僅從說明的意義方面考慮最佳實施例，而非為了限制的目的。因此，本發(fā)明的范圍不是由發(fā)明的詳細說明定義的，而是由所附的權(quán)利要求書所定義的，并且在該范圍內(nèi)的所有差異都應(yīng)被看作屬于本發(fā)明。
權(quán)利要求
1.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼方法，其對包含至少兩種分量以上的原始圖像進行編碼，該方法包括相對于該原始圖像的每一分量，獲得對應(yīng)于該原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值的殘余；對該原始圖像的預(yù)定分量的殘余進行編碼；恢復(fù)該預(yù)定分量的編碼殘余，并將恢復(fù)的殘余變換為包括恢復(fù)的殘余值的預(yù)定值；以及對與沒有被編碼的原始圖像的分量的每一殘余與被恢復(fù)并被變換為預(yù)定值的殘余之間的差值相對應(yīng)的預(yù)測殘余進行編碼。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中使用原始圖像的分量之間的相關(guān)性將所述殘余變換為預(yù)定值。
3.如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述原始圖像是R-G-B圖像、Y-Cb-Cr圖像、以及X-Y-Z圖像之一。
4.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼方法，所述方法包括通過估計當前幀和前一幀之間的運動，相對于彩色圖像的R-G-B分量，獲得與原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值相對應(yīng)的時間殘余；對G分量殘余進行編碼；恢復(fù)編碼的G分量殘余，并將所恢復(fù)的G分量殘余變換為包括所恢復(fù)的G分量的殘余值的預(yù)定值；以及對與沒有被編碼的原始圖像的R-B分量的每一殘余與被變換為所述預(yù)定值的G分量殘余之間的差值相對應(yīng)的預(yù)測殘余進行編碼。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中所述運動估計是以預(yù)定尺寸的塊為單位執(zhí)行的。
6.如權(quán)利要求4所述的方法，其中使用R-G-B分量之間的相關(guān)性將所恢復(fù)的G分量殘余變換為預(yù)定值。
7.如權(quán)利要求書4或5所述的方法，其中通過將所恢復(fù)的G分量的殘余值乘以預(yù)定值、并將相乘得到的值與一偏移量相加，使用線性變換將所恢復(fù)的G分量殘余變換為所述預(yù)定值。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述線性變換對在根據(jù)前一幀以塊為單位補償運動時使用的塊尺寸進行不同地線性變換。
9.如權(quán)利要求4所述的方法，其中獲得G彩色分量的殘余以及使用所述G彩色分量的殘余獲得并編碼R和B彩色分量的預(yù)測殘余包括獲得R彩色分量的殘余，以及使用所述R彩色分量的殘余獲得并編碼G和B彩色分量的預(yù)測殘余。
10.如權(quán)利要求4所述的方法，其中獲得G分量殘余以及使用所述G彩色分量的殘余獲得并編碼R和B分量的預(yù)測殘余包括獲得B分量殘余，以及使用所述B分量殘余獲得并編碼G和R分量的預(yù)測殘余。
11.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼方法，所述方法包括通過估計與相對于空間接近于當前幀的像素塊的像素所成的預(yù)測方向，相對于彩色圖像的R-G-B分量，獲得與原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值相對應(yīng)的空間殘余；對G分量殘余進行編碼；恢復(fù)編碼的G分量殘余，并將所恢復(fù)的G分量殘余變換為包括所恢復(fù)的G分量的殘余值的預(yù)定值；以及對與沒有被編碼的原始圖像的R-B分量的每一殘余與被變換為所述預(yù)定值的G分量殘余之間的差值相對應(yīng)的預(yù)測殘余進行編碼。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中使用R、G和B分量之間的相關(guān)性，將所恢復(fù)的G分量殘余變換為預(yù)定值。
13.如權(quán)利要求11所述的方法，其中通過將所恢復(fù)的G分量的殘余值乘以預(yù)定值、并將相乘得到的值與一偏移量相加，使用線性變換將所恢復(fù)的G分量殘余變換為所述預(yù)定值。
14.如權(quán)利要求13所述的方法，其中所述線性變換對在獲得R-G-B分量殘余時使用的空間預(yù)測方向進行不同的線性變換。
15.如權(quán)利要求11所述的方法，其中獲得G分量殘余以及使用所述G分量殘余獲得并編碼R和B分量的預(yù)測殘余包括獲得R分量殘余，以及使用所述R分量殘余獲得并編碼G和B分量的預(yù)測殘余。
16.如權(quán)利要求11所述的方法，其中獲得G分量殘余以及使用所述G分量殘余獲得并編碼R和B分量的預(yù)測殘余包括獲得B分量殘余，以及使用所述B分量殘余獲得并編碼G和R分量的預(yù)測殘余。
17.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼方法，其對R-G-B彩色圖像進行編碼，該方法包括(1)在相互模式中，通過相對于每一彩色分量、在前一幀和當前幀之間以預(yù)定尺寸的塊為單位估計運動獲得預(yù)測圖像，并且通過從原始圖像中減去所述預(yù)測圖像產(chǎn)生時間殘余；(2)在內(nèi)部模式中，通過估計與相對于每一彩色分量的當前幀的像素塊的空間相鄰像素所成的預(yù)測方向而獲得預(yù)測圖像，并且通過從原始圖像中減去所述預(yù)測圖像產(chǎn)生空間殘余；(3)對所述G分量殘余進行編碼并且恢復(fù)所編碼的G分量殘余；(4)使用在步驟(3)中恢復(fù)的所述G分量殘余以及在步驟(1)或者(2)中產(chǎn)生的R-B分量的殘余，獲得R-B分量的預(yù)測殘余；(5)對在步驟(4)中獲得的R-B分量的預(yù)測殘余值進行編碼，并且恢復(fù)編碼的所述R-B分量的預(yù)測殘余圖像；以及(6)使用所恢復(fù)的G分量的殘余圖像和所恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余圖像獲得恢復(fù)的R-G-B分量的殘余值，并通過將該恢復(fù)的R-G-B分量的殘余值與預(yù)測圖像值相加來產(chǎn)生恢復(fù)的R-G-B分量圖像。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中步驟(3)包括對G分量殘余執(zhí)行頻率變換、量化、和可變長度編碼，以便壓縮所述G分量殘余，并且通過對所述量化值再次執(zhí)行逆量化和逆頻率變換而獲得恢復(fù)的G分量的殘余圖像，以及步驟(5)包括對在步驟(4)中獲得的所述R-B分量的預(yù)測殘余值執(zhí)行頻率變換、量化、和可變長度編碼，并且通過對所述量化值再次執(zhí)行逆量化和逆頻率變換而獲得恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余圖像。
19.如權(quán)利要求17所述的方法，其中步驟(4)包括通過將恢復(fù)的G分量的殘余值乘以預(yù)定值、并將相乘得到的值與一偏移量相加，執(zhí)行線性變換；以及獲得對與沒有被編碼的原始圖像的R-B分量的每一殘余與被線性變換的G分量殘余之間的差值相對應(yīng)的預(yù)測殘余。
20.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼設(shè)備，其對包括至少兩種分量以上的原始圖像進行編碼，該設(shè)備包括殘余生成器，其相對于該原始圖像的每一分量，產(chǎn)生該原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值；殘余編碼器，其對由所述殘余生成器產(chǎn)生的原始圖像的預(yù)定分量的殘余以及由預(yù)測殘余生成器產(chǎn)生的預(yù)測殘余進行編碼；殘余變換器，其恢復(fù)所編碼的預(yù)定分量的殘余，并將該恢復(fù)的殘余變換為包括該恢復(fù)的殘余值的預(yù)定值；以及預(yù)測殘余生成器，其產(chǎn)生沒有被編碼的原始圖像的分量的每一個殘余與被恢復(fù)并被變換為預(yù)定值的殘余之間的差值。
21.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼設(shè)備，其對R-G-B彩色圖像進行編碼，該設(shè)備包括運動預(yù)測圖像生成器，其以預(yù)定尺寸的塊為單位估計當前幀和前一幀之間的運動，并且輸出對應(yīng)的塊；殘余生成器，其相對于所述彩色圖像的R-G-B分量，產(chǎn)生與由所述運動預(yù)測圖像生成器產(chǎn)生的圖像和當前幀中的對應(yīng)塊之間的差值相對應(yīng)的時間殘余；壓縮編碼器，其對由所述殘余生成器產(chǎn)生的G分量殘余和由預(yù)測殘余生成器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余進行壓縮和編碼；逆壓縮解碼器，其對所壓縮和編碼的數(shù)據(jù)進行解碼，并且產(chǎn)生恢復(fù)的G分量殘余和恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余；殘余變換器，其使用R-G-B分量之間的相關(guān)性，將恢復(fù)的G分量殘余變換為包括恢復(fù)的G分量的殘余值的預(yù)定值；以及預(yù)測殘余生成器，其產(chǎn)生由殘余生成器產(chǎn)生的R-B分量的每一殘余與由殘余變換器變換的G分量殘余之間的差值。
22.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼設(shè)備，其對R-G-B彩色圖像進行編碼，該設(shè)備包括空間預(yù)測圖像生成器，其估計與相對于空間接近于當前幀的像素塊的像素所成的預(yù)測方向，并且輸出對應(yīng)的塊；殘余生成器，其相對于所述彩色圖像的R-G-B分量，產(chǎn)生與由所述空間預(yù)測圖像生成器產(chǎn)生的圖像和當前幀中的對應(yīng)塊之間的差值相對應(yīng)的空間殘余；壓縮編碼器，其對由所述殘余生成器產(chǎn)生的G分量殘余和由預(yù)測殘余生成器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余進行壓縮和編碼；逆壓縮解碼器，其對所壓縮和編碼的數(shù)據(jù)進行解碼，并且產(chǎn)生恢復(fù)的G分量殘余和恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余；殘余變換器，其使用R-G-B分量之間的相關(guān)性，將所恢復(fù)的G分量殘余變換為包括所恢復(fù)的G分量的殘余值的預(yù)定值；以及預(yù)測殘余生成器，其產(chǎn)生由所述殘余生成器產(chǎn)生的R-B分量的每一殘余與由所述殘余變換器變換的G分量殘余之間的差值。
23.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像編碼設(shè)備，其對R-G-B彩色圖像進行編碼，該設(shè)備包括運動預(yù)測圖像生成器，其以預(yù)定尺寸的塊為單位估計當前幀和前一幀之間的運動，并且輸出對應(yīng)的塊；空間預(yù)測圖像生成器，其估計與相對于空間接近于當前幀的像素塊的像素所成的預(yù)測方向，并且輸出對應(yīng)的塊；殘余生成器，其在相互模式中，產(chǎn)生與由運動預(yù)測圖像生成器產(chǎn)生的圖像和當前幀的對應(yīng)塊之間的差值相對應(yīng)的時間殘余，或者在內(nèi)部模式中，產(chǎn)生與由空間預(yù)測圖像生成器產(chǎn)生的圖像和當前幀的對應(yīng)塊之間的差值相對應(yīng)的空間殘余；壓縮編碼器，其對由所述殘余生成器產(chǎn)生的G分量殘余和由預(yù)測殘余生成器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余進行壓縮和編碼；逆壓縮解碼器，其對所壓縮和編碼的數(shù)據(jù)進行解碼，并且產(chǎn)生恢復(fù)的G分量殘余和恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余；殘余變換器，其對由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的恢復(fù)的G分量殘余執(zhí)行線性變換；預(yù)測殘余生成器，其產(chǎn)生由殘余生成器產(chǎn)生的R-B分量的每一殘余與由殘余變換器變換的值之間的差值；殘余補償部件，其通過將由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余與由殘余變換器變換的值相加，產(chǎn)生恢復(fù)的R-B分量殘余；和原始圖像生成器，其在相互模式中，通過將由殘余補償部件產(chǎn)生的R-B分量的殘余和由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的G分量殘余與由運動預(yù)測圖像生成器產(chǎn)生的預(yù)測圖像相加而產(chǎn)生原始圖像，或者在內(nèi)部模式中，通過將由殘余補償部件產(chǎn)生的R-B分量殘余和由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的G分量殘余與由空間預(yù)測圖像生成器產(chǎn)生的預(yù)測圖像相加而產(chǎn)生原始圖像。
24.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中所述運動預(yù)測圖像生成器包括運動估計部件，其以預(yù)定尺寸的塊為單位估計當前幀和前一幀之間的運動；以及運動預(yù)測部件，其輸出與由所述運動估計部件產(chǎn)生的運動矢量相對應(yīng)的塊，以及所述空間預(yù)測圖像生成器包括空間估計部件，其估計與相對于空間接近于當前幀的像素塊的像素所成的預(yù)測方向；以及空間預(yù)測部件，其輸出與由所述空間估計部件預(yù)測的方向相對應(yīng)的塊。
25.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中所述壓縮編碼器包括頻率變換器，其對由所述殘余生成器產(chǎn)生的G分量殘余和由所述預(yù)測殘余生成器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余進行壓縮；量化器，其對由所述頻率變換器壓縮的數(shù)據(jù)進行量化；以及熵編碼器，其對所量化的數(shù)據(jù)進行熵編碼，以及所述逆壓縮解碼器包括逆量化器，其對所量化的數(shù)據(jù)進行逆量化；以及逆頻率變換器，其對逆量化數(shù)據(jù)執(zhí)行逆頻率變換，并且產(chǎn)生恢復(fù)的G分量殘余以及恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余。
26.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼方法，其對包括至少兩種分量以上的編碼原始圖像進行解碼，其中殘余被定義為該原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為該原始圖像的每一分量的殘余與預(yù)定分量的編碼殘余被恢復(fù)并被變換為預(yù)定值的值之間的差值，該方法包括對該編碼的原始圖像的預(yù)定分量的殘余進行解碼；將解碼的殘余變換為預(yù)定值；對沒有被解碼的分量的預(yù)測殘余解碼；通過把被變換為預(yù)定值的值與預(yù)測殘余相加，獲得沒有被解碼的分量的殘余；和通過將預(yù)測圖像與每一分量殘余相加來恢復(fù)原始圖像。
27.如權(quán)利要求26所述的方法，其中使用原始圖像的分量之間的相關(guān)性將所解碼的殘余變換為預(yù)定值。
28.如權(quán)利要求26所述的方法，其中所述原始圖像是R-G-B類型圖像、Y-Cb-Cr類型圖像、以及X-Y-Z類型圖像之一。
29.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼方法，其對包括R-G-B分量的編碼原始圖像進行解碼，其中時間殘余被定義為該原始圖像和通過相對于每一R-G-B分量對當前幀和前一幀之間的運動進行估計得到的預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為預(yù)定分量的編碼殘余被恢復(fù)并被變換為預(yù)定值的值與沒有被變換的分量的殘余之間的差值，該方法包括對來自包括R-G-B分量的該編碼圖像的G分量的時間殘余進行解碼；將解碼的G分量殘余變換為預(yù)定值；對沒有被解碼的R-B分量的預(yù)測殘余解碼；通過把將被變換為預(yù)定值的值與預(yù)測殘余相加，獲得R-B分量的殘余；以及通過將預(yù)測圖像與所述R-G-B分量殘余相加恢復(fù)原始圖像。
30.如權(quán)利要求29所述的方法，其中所述運動估計是以預(yù)定尺寸的塊為單位執(zhí)行的。
31.如權(quán)利要求29所述的方法，其中使用R-G-B分量之間的相關(guān)性將恢復(fù)的G分量殘余變換為預(yù)定值。
32.如權(quán)利要求29或30所述的方法，其中通過將恢復(fù)的G分量的殘余值乘以預(yù)定值、并將相乘得到的值與一偏移量相加，使用線性變換將恢復(fù)的G分量殘余變換為所述預(yù)定值。
33.如權(quán)利要求32所述的方法，其中所述線性變換對在根據(jù)前一幀以塊為單位補償運動時使用的塊尺寸進行不同地線性變換。
34.如權(quán)利要求29所述的方法，其中獲得G分量殘余以及使用所述G分量殘余獲得并編碼R和B分量的預(yù)測殘余包括獲得R分量的殘余，以及使用所述R分量的殘余獲得并編碼G和B分量的預(yù)測殘余。
35.如權(quán)利要求29所述的方法，其中獲得G分量殘余以及使用所述G分量殘余獲得并編碼R和B分量的預(yù)測殘余包括獲得B分量的殘余，以及使用所述B分量的殘余獲得并編碼G和R分量的預(yù)測殘余。
36.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼方法，其對包括R-G-B分量的編碼原始圖像進行解碼，其中空間殘余被定義為原始圖像和通過相對于所述R-G-B分量、估計與相對于空間接近于當前幀的像素所成的預(yù)測方向得到的預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為預(yù)定分量的編碼空間殘余被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的值與沒有被變換的分量的殘余之間的差值，該方法包括對G分量殘余進行解碼；將所解碼的G分量殘余變換為包括所解碼的G分量的殘余值的預(yù)定值；對沒有被解碼的R-B分量的預(yù)測殘余解碼；通過把將G分量殘余變換為預(yù)定值的值與預(yù)測殘余相加，獲得R-B分量殘余；以及通過將預(yù)測圖像與所述R-G-B分量殘余相加恢復(fù)原始圖像。
37.如權(quán)利要求36所述的方法，其中使用R-G-B分量之間的相關(guān)性將恢復(fù)的G分量殘余變換為預(yù)定值。
38.如權(quán)利要求36所述的方法，其中通過將恢復(fù)的G分量的殘余值乘以預(yù)定值、并將相乘得到的值與一偏移量相加，使用線性變換將恢復(fù)的G分量殘余變換為所述預(yù)定值。
39.如權(quán)利要求38所述的方法，其中所述線性變換對在獲得R-G-B分量的殘余時使用的空間預(yù)測方向進行不同的線性變換。
40.如權(quán)利要求36所述的方法，其中解碼G分量殘余以及使用所述G分量殘余解碼R和B分量的預(yù)測殘余包括解碼R平面的殘余，以及使用所述R分量的殘余解碼G和B分量的預(yù)測殘余。
41.如權(quán)利要求36所述的方法，其中解碼G分量殘余以及使用所述G分量殘余解碼R和B分量的預(yù)測殘余包括解碼B分量的殘余，以及使用所述B分量的殘余解碼和編碼G和R分量的預(yù)測殘余。
42.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼方法，其對R-G-B彩色圖像進行解碼，其中殘余被定義為該彩色圖像和預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為原始圖像的每一分量的殘余與預(yù)定分量的編碼殘余被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的值之間的差值，該方法包括(1)根據(jù)編碼圖像數(shù)據(jù)，恢復(fù)G分量圖像的殘余；(2)根據(jù)編碼圖像數(shù)據(jù)獲得R-B分量的殘余圖像，并且通過將R-B分量的殘余圖像與通過對在步驟(1)中獲得的恢復(fù)殘余值進行線性變換所獲得的值相加，產(chǎn)生R-B分量的恢復(fù)殘余圖像；(3)在相互模式中，通過將在步驟(1)和(2)中恢復(fù)的R-G-B分量的殘余值與通過執(zhí)行前一幀的彩色分量的時間運動補償獲得的預(yù)測圖像相加恢復(fù)R-G-B分量的彩色圖像；以及(4)在內(nèi)部模式中，通過將在步驟(1)和(2)中恢復(fù)的R-G-B分量的殘余值與通過估計與空間相鄰像素所成的預(yù)測方向所獲得的預(yù)測圖像相加，恢復(fù)R-G-B分量的彩色圖像。
43.如權(quán)利要求42所述的方法，其中步驟(1)包括通過對編碼數(shù)據(jù)執(zhí)行逆可變長度解碼、逆量化和逆頻率變換獲得恢復(fù)的G分量的殘余圖像，以及其中步驟(2)包括通過對編碼數(shù)據(jù)執(zhí)行逆可變長度解碼、逆量化和逆頻率變換獲得R-B分量的殘余圖像，并且通過將所述R-B分量的殘余圖像與通過對在步驟(1)中獲得的恢復(fù)殘余值進行線性變換所獲得的值相加，產(chǎn)生R-B分量的恢復(fù)殘余圖像。
44.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼設(shè)備，其對至少包括兩種分量以上的編碼原始圖像進行解碼，其中殘余被定義為該原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為該原始圖像的每一分量的殘余與預(yù)定分量的編碼殘余被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的值之間的差值，該設(shè)備包括逆壓縮解碼器，其對所述編碼圖像數(shù)據(jù)進行解碼，并且產(chǎn)生圖像的預(yù)定分量的恢復(fù)殘余圖像以及對應(yīng)于沒有被恢復(fù)的殘余的分量的恢復(fù)預(yù)測殘余；殘余變換器，其將由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的恢復(fù)的分量殘余變換為包括所述分量的恢復(fù)殘余值的預(yù)定值；殘余補償部件，其通過將由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的預(yù)測殘余與由殘余變換器變換的值相加，產(chǎn)生恢復(fù)殘余；以及原始圖像生成器，其通過將預(yù)測圖像與由殘余補償部件產(chǎn)生的每一殘余以及由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的預(yù)定分量的殘余相加，產(chǎn)生原始圖像。
45.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼設(shè)備，其對包括R-G-B分量的編碼原始圖像進行解碼，其中時間殘余被定義為該原始圖像和通過相對于每一R-G-B分量對當前幀和前一幀之間的運動進行估計得到的預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為預(yù)定分量的編碼殘余被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的值與沒有被變換的分量的殘余之間的差值，該設(shè)備包括運動補償部件，其產(chǎn)生時間運動補償預(yù)測圖像；逆壓縮解碼器，其對所述編碼圖像數(shù)據(jù)進行解碼，產(chǎn)生恢復(fù)的G分量的殘余圖像和恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余；殘余變換器，對由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的恢復(fù)的G分量殘余執(zhí)行線性變換；殘余補償部件，其通過將由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余與由殘余變換器變換的值相加，產(chǎn)生恢復(fù)的R-B分量殘余；和原始圖像生成器，其通過將由運動補償部件產(chǎn)生的預(yù)測圖像與由殘余補償部件產(chǎn)生的R-B分量殘余和由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的G分量殘余相加，產(chǎn)生原始圖像。
46.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼設(shè)備，其對包括R-G-B分量的編碼原始圖像進行解碼，其中空間殘余被定義為該原始圖像和通過相對于R-G-B分量對與空間接近于當前幀的像素所成的預(yù)測方向進行估計得到的預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為預(yù)定分量的編碼空間殘余被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的值與沒有被變換的分量的殘余之間的差值，該設(shè)備包括空間預(yù)測部件，其產(chǎn)生通過估計與空間相鄰像素所成的預(yù)測方向獲得的預(yù)測圖像；逆壓縮解碼器，其對所述編碼圖像數(shù)據(jù)進行解碼，產(chǎn)生恢復(fù)的G分量的殘余圖像和恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余；殘余變換器，其對由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的恢復(fù)的G分量殘余執(zhí)行線性變換；殘余補償部件，其通過將由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余與由殘余變換器變換的值相加，產(chǎn)生恢復(fù)的R-B分量殘余；和原始圖像生成器，其通過將由空間預(yù)測部件產(chǎn)生的預(yù)測圖像與由殘余補償部件產(chǎn)生的R-B分量的殘余和由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的G分量殘余相加，產(chǎn)生原始圖像。
47.一種使用圖像的殘余預(yù)測的圖像解碼設(shè)備，其對包括至少兩種分量以上的編碼原始圖像進行解碼，其中殘余被定義為該原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值，并且預(yù)測殘余被定義為該原始圖像的每一分量的殘余與預(yù)定分量的編碼殘余被恢復(fù)和被變換為預(yù)定值的值之間的差值，該設(shè)備包括運動補償部件，其產(chǎn)生時間運動補償預(yù)測圖像；空間預(yù)測部件，其產(chǎn)生通過估計與空間相鄰像素所成的預(yù)測方向獲得的預(yù)測圖像。逆壓縮解碼器，其對所述編碼圖像數(shù)據(jù)進行解碼，并且產(chǎn)生恢復(fù)的G分量殘余圖像和恢復(fù)的R-B分量預(yù)測殘余；殘余變換器，對由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的恢復(fù)的G分量殘余執(zhí)行線性變換；殘余補償部件，其通過將由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的R-B分量的預(yù)測殘余與由殘余變換器變換的值相加，產(chǎn)生恢復(fù)的R-B分量殘余；以及原始圖像生成器，其通過將由殘余補償部件產(chǎn)生的R-B分量殘余和由逆壓縮解碼器產(chǎn)生的G分量殘余在相互模式中與由運動補償部件產(chǎn)生的預(yù)測圖像相加、或者在內(nèi)部模式中與由空間預(yù)測部件產(chǎn)生的預(yù)測圖像相加，產(chǎn)生原始圖像。
48.如權(quán)利要求47所述的設(shè)備，其中所述逆壓縮解碼器包括熵解碼器，其對所述編碼圖像數(shù)據(jù)執(zhí)行熵解碼；逆量化器，其對所熵解碼的數(shù)據(jù)進行逆量化；以及逆頻率變換器，其通過對逆量化的數(shù)據(jù)執(zhí)行逆頻率變換，產(chǎn)生恢復(fù)的G分量殘余以及恢復(fù)的R-B分量的預(yù)測殘余。
49.一種具有記錄在其上的計算機可讀程序的計算機可讀介質(zhì)，所述計算機可讀程序用于執(zhí)行權(quán)利要求1至19以及26至43中所述的任一種方法。
全文摘要
公開了一種圖像編碼/解碼方法和設(shè)備。所述編碼方法包括相對于原始圖像中的每一分量，獲得對應(yīng)于原始圖像和預(yù)測圖像之間的差值的殘余；對所述原始圖像的預(yù)定分量的殘余進行編碼；恢復(fù)預(yù)定分量的編碼殘余，并將恢復(fù)的殘余變換為包括恢復(fù)的殘余值的預(yù)定值；并且對與沒有被編碼的原始圖像的每一分量殘余和被恢復(fù)并被變換為預(yù)定值的殘余之間的差值相對應(yīng)的預(yù)測殘余進行編碼。由于預(yù)測殘余是使用圖像分量的殘余和圖像分量之間的相關(guān)性編碼和解碼的，所以大大地減少了數(shù)據(jù)量。此外，由于不存在在沒有將R－G－B圖像變換為Y－Cr－Cb圖像的情況下對R－G－B圖像直接編碼所產(chǎn)生的圖像質(zhì)量損失，所以獲得了高質(zhì)量的圖像信息。
文檔編號H04N7/36GK1574970SQ20041006840
公開日2005年2月2日 申請日期2004年5月16日 優(yōu)先權(quán)日2003年5月16日
發(fā)明者金佑湜, 金鉉文, 趙大星 申請人:三星電子株式會社