專利名稱：視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種電數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)處理技術(shù)，特別是涉及一種運(yùn)用于視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的方法和裝置。
背景技術(shù)：
傳統(tǒng)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)如國(guó)際電信聯(lián)盟ITU制定的H.261，H.263，H.26L，H.264標(biāo)準(zhǔn)以及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)化組織ISO的運(yùn)動(dòng)圖像專家組織MPEG制定的MEPG-1，MPEG-2，MPEG-4等都是基于混合編碼Hybrid Coding框架之上的。所謂混合編碼框架是綜合考慮預(yù)測(cè)，變換以及熵編碼的方法的編碼框架，有以下主要特點(diǎn)1、利用預(yù)測(cè)去除時(shí)間域的冗余度；2、利用變換去除空間域的冗余度；3、利用熵編碼去除統(tǒng)計(jì)上的冗余度。
上述視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)都具有幀內(nèi)編碼幀，即I幀，和幀間編碼幀，即P幀，I幀和P幀采用不同的編碼方法。I幀的編碼過(guò)程如下對(duì)原始圖像數(shù)據(jù)或幀內(nèi)預(yù)測(cè)得到的殘差塊進(jìn)行二維變換；然后在變換域中對(duì)變換系數(shù)進(jìn)行量化；對(duì)量化所得的二維變換系數(shù)塊作掃描，使之成為一維的變換系數(shù)序列；最后進(jìn)行熵編碼，即Huffman編碼或者算術(shù)編碼等。P幀的編碼過(guò)程如下采用運(yùn)動(dòng)估計(jì)得到運(yùn)動(dòng)矢量，然后采用基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償?shù)膸g預(yù)測(cè)，接著對(duì)幀間預(yù)測(cè)得到的殘差塊進(jìn)行二維變換，再對(duì)變換域系數(shù)進(jìn)行量化，對(duì)量化所得的二維殘差塊系數(shù)作掃描，使之成為一維的殘差系數(shù)序列，最后進(jìn)行熵編碼。
在現(xiàn)有的國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，采用的掃描變換系數(shù)的方式有幀掃描和場(chǎng)掃描兩種，分別用于按幀模式編碼和按場(chǎng)模式編碼。對(duì)按幀模式編碼和按場(chǎng)模式編碼分別采用不同的掃描方法，是根據(jù)變換系數(shù)的分布統(tǒng)計(jì)得到。但是在國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)中，無(wú)論是經(jīng)典的MPEG2，還是最新的H264/AVC，都只是采用按幀模式編碼采用幀掃描，按場(chǎng)模式編碼采用場(chǎng)掃描，其幀掃描和場(chǎng)掃描采用的掃描表都是預(yù)先固定的，不能根據(jù)視頻信號(hào)的特征自適應(yīng)地調(diào)整，因此限制了壓縮性能地進(jìn)一步提升。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種視頻編碼中自適應(yīng)掃描的方法和裝置，可對(duì)同一圖像中按不同模式編碼的變換系數(shù)塊采用特殊的適應(yīng)其分布特點(diǎn)的掃描順序。
為了達(dá)到上述目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案如下
1、一種視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的方法其步驟如下1)不同類型的塊的變換系數(shù)的掃描表預(yù)先設(shè)定或包含于視頻碼流中；2)編碼器編碼時(shí)根據(jù)不同類型的塊，選用相應(yīng)的掃描表來(lái)進(jìn)行掃描。
所述的編碼器分別更新不同類型的塊的掃描表，在碼流中傳更新方式信號(hào)和更新的掃描表；或不更新掃描表，在碼流中只傳更新方式信號(hào)。
所述的不同類型的塊是指幀編碼塊和場(chǎng)編碼塊。
2、另一種視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的方法其步驟如下1)不同類型的塊的變換系數(shù)的掃描表預(yù)先設(shè)定或包含于視頻碼流中；2)解碼器解碼時(shí)根據(jù)已經(jīng)解出的不同類型的塊，選用相應(yīng)的掃描表來(lái)進(jìn)行掃描。
所述的解碼器根據(jù)碼流中傳的更新方式信號(hào)來(lái)分別更新不同類型的塊的掃描表。
所述的不同類型的塊是指幀編碼塊和場(chǎng)編碼塊。
3、一種視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的裝置，它包括用于存儲(chǔ)初始化掃描表的初始化存儲(chǔ)裝置，用于存放掃描表的兩個(gè)到n個(gè)存儲(chǔ)裝置，用于掃描塊的變換系數(shù)信號(hào)的掃描裝置，用于選擇掃描當(dāng)前塊的掃描表的選擇器，用于選擇需要更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器和時(shí)分復(fù)用裝置；用于選擇掃描表掃描當(dāng)前塊的選擇器的一端分別與第一存儲(chǔ)裝置、第二存儲(chǔ)裝置和第n個(gè)存儲(chǔ)裝置相連，用于選擇掃描表掃描當(dāng)前塊的選擇器的另一端和用于掃描塊的變換系數(shù)信號(hào)的掃描裝置相連，不同類型的塊信號(hào)分別與用于選擇掃描表掃描當(dāng)前塊的選擇器和時(shí)分復(fù)用裝置相連，掃描裝置的一端接塊的變換系數(shù)信號(hào)，掃描裝置的另一端接時(shí)分復(fù)用裝置；受更新方式信號(hào)和初始信號(hào)控制的的用于選擇更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器一端接新生成的掃描表信號(hào)和初始化存儲(chǔ)裝置，用于選擇更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器的另一端分別與第一存儲(chǔ)裝置、第二存儲(chǔ)裝置和第n個(gè)存儲(chǔ)裝置相連，受更新方式信號(hào)控制的開(kāi)關(guān)的一端接新生成的掃描表信號(hào)，開(kāi)關(guān)的另一端接時(shí)分復(fù)用裝置。
4、另一種視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的裝置，它包括用于存儲(chǔ)初始化掃描表的初始化存儲(chǔ)裝置，用于存放掃描表的兩個(gè)到n個(gè)存儲(chǔ)裝置，用于反掃描塊的變換系數(shù)信號(hào)的反掃描裝置，用于選擇掃描當(dāng)前塊的掃描表的選擇器，用于選擇需要更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器和時(shí)分復(fù)用裝置；用于選擇掃描表掃描當(dāng)前塊的選擇器的一端分別與第一存儲(chǔ)裝置、第二存儲(chǔ)裝置和第n個(gè)存儲(chǔ)裝置相連，用于選擇掃描表掃描當(dāng)前塊的選擇器的另一端與另一端和用于反掃描塊的變換系數(shù)信號(hào)的反掃描裝置相連，受更新方式信號(hào)和初始信號(hào)控制的的用于選擇更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器一端與碼流中的掃描表信號(hào)和初始化存儲(chǔ)裝置相連，用于選擇更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器的另一端和用于選擇更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器的另一端分別與第一存儲(chǔ)裝置、第二存儲(chǔ)裝置和第n個(gè)存儲(chǔ)裝置相連。用于反掃描塊的變換系數(shù)信號(hào)的反掃描裝置一端接塊的變換系數(shù)信號(hào)，用于反掃描塊的變換系數(shù)信號(hào)的反掃描裝置的另一端接輸出。
本發(fā)明與背景技術(shù)相比具有的有益效果它允許對(duì)不同類型的塊采用不同的掃描表，而且掃描表可以隨著時(shí)間改變。當(dāng)不同類型的塊的視頻特性分別發(fā)生變化的時(shí)候，可以分別生成新的掃描表，所使用的新生成的掃描表將作為視頻碼流的一部分，從編碼端傳輸?shù)浇獯a端。解碼端則根據(jù)碼流中的更新方式信息解析并更新相應(yīng)的掃描表。這一方法增加了掃描順序的靈活性，從而提高編碼效率。本發(fā)明并不限于視頻編碼或圖像編碼領(lǐng)域，還可以推廣至其他信號(hào)處理的應(yīng)用中。


圖1是本發(fā)明實(shí)施例3的編碼裝置框圖；圖2是本發(fā)明實(shí)施例4的解碼裝置框圖。
具體實(shí)施例方式
實(shí)施例1在H264/AVC標(biāo)準(zhǔn)中，使用幀場(chǎng)自適應(yīng)編碼時(shí)，當(dāng)前的圖像分成按幀編碼的宏塊對(duì)和按場(chǎng)編碼的宏塊對(duì)，對(duì)按幀編碼的宏塊對(duì)中的宏塊的變換系數(shù)采用幀掃描，對(duì)按場(chǎng)編碼的宏塊對(duì)中的宏塊的變換系數(shù)采用場(chǎng)掃描。
分別統(tǒng)計(jì)按幀編碼的宏塊對(duì)中的宏塊的變換系數(shù)和按場(chǎng)編碼的宏塊對(duì)中的宏塊的變換系數(shù)的分布特性，分別生成新的掃描表來(lái)適應(yīng)視頻信號(hào)的特性。
根據(jù)視頻信號(hào)的特性，分別判斷是否更新幀掃描的掃描表和場(chǎng)掃描的掃描表。在碼流中傳輸幀掃描的掃描表和場(chǎng)掃描的掃描表的更新方式信號(hào)，并根據(jù)更新方式信號(hào)，在碼流中傳輸新生成的幀掃描的掃描表、新生成的場(chǎng)掃描的掃描表、新生成的幀掃描的掃描表和新生成的場(chǎng)掃描的掃描表、或者不傳輸掃描表。
根據(jù)碼流中的更新方式信號(hào)，采用分別更新的幀掃描的掃描表和場(chǎng)掃描的掃描表對(duì)按幀編碼的宏塊對(duì)和按場(chǎng)編碼的宏塊對(duì)中的宏塊的變換系數(shù)分別掃描。
實(shí)施例2在數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(AVS)中，使用幀場(chǎng)自適應(yīng)編碼時(shí)，當(dāng)前的圖像分成按幀編碼的宏塊對(duì)和按場(chǎng)編碼的宏塊對(duì)，對(duì)按幀編碼的宏塊對(duì)中的宏塊的變換系數(shù)采用幀掃描，對(duì)按場(chǎng)編碼的宏塊對(duì)中的宏塊的變換系數(shù)采用場(chǎng)掃描。
分別統(tǒng)計(jì)按幀編碼的宏塊對(duì)中的宏塊的變換系數(shù)和按場(chǎng)編碼的宏塊對(duì)中的宏塊的變換系數(shù)的分布特性，分別生成新的掃描表來(lái)適應(yīng)視頻信號(hào)的特性。
根據(jù)視頻信號(hào)的特性，分別判斷是否更新幀掃描的掃描表和場(chǎng)掃描的掃描表。在碼流中傳輸幀掃描的掃描表和場(chǎng)掃描的掃描表的更新方式信號(hào)，并根據(jù)更新方式信號(hào)，在碼流中傳輸新生成的幀掃描的掃描表、新生成的場(chǎng)掃描的掃描表、新生成的幀掃描的掃描表和新生成的場(chǎng)掃描的掃描表、或者不傳輸掃描表。
在數(shù)字音視頻編解碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)(AVS)中，使用幀場(chǎng)自適應(yīng)編碼時(shí)，當(dāng)前的圖像分成按幀編碼的宏塊對(duì)和按場(chǎng)編碼的宏塊對(duì)，其中的按場(chǎng)編碼的宏塊對(duì)中分為頂場(chǎng)宏塊和底場(chǎng)宏塊，其視頻特性會(huì)不同，可以采用同一個(gè)場(chǎng)掃描的掃描表，或者頂場(chǎng)宏塊和底場(chǎng)宏塊分別使用頂場(chǎng)的場(chǎng)掃描的掃描表和底場(chǎng)的場(chǎng)掃描的掃描表。因此n可以根據(jù)編碼方式進(jìn)行調(diào)整。
根據(jù)碼流中的更新方式信號(hào)，采用分別更新的幀掃描的掃描表和場(chǎng)掃描的掃描表對(duì)按幀編碼的宏塊對(duì)和按場(chǎng)編碼的宏塊對(duì)中的宏塊的變換系數(shù)分別掃描。
實(shí)施例3圖1示出了一種視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的裝置的編碼裝置，包括用于存儲(chǔ)初始化掃描表的初始化存儲(chǔ)裝置2，用于存放掃描表的兩個(gè)存儲(chǔ)裝置1，用于掃描塊的變換系數(shù)信號(hào)的掃描裝置7，用于選擇掃描當(dāng)前塊的掃描表的選擇器6，用于選擇需要更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器4和時(shí)分復(fù)用裝置5。
在初始信號(hào)的控制下下先把初始化存儲(chǔ)裝置2中預(yù)先設(shè)定的幀掃描的掃描表和場(chǎng)掃描的掃描表分別存入兩個(gè)存儲(chǔ)裝置1；塊的變換系數(shù)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)總線輸入掃描裝置7；編碼裝置根據(jù)編碼效率判斷是否更新掃描表，并產(chǎn)生更新方式信號(hào)；如果不更新掃描表，發(fā)出更新方式信號(hào)表明不作任何改變；如果要更新掃描表，則根據(jù)編碼效率生成新的掃描表，并根據(jù)更新方式信號(hào)控制選擇器4輸入對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)裝置，分別更新幀掃描的掃描表、場(chǎng)掃描的掃描表，更新方式信號(hào)控制開(kāi)關(guān)3，將新生成的掃描表信號(hào)輸出到時(shí)分復(fù)用裝置5；由輸入的不同類型的塊信號(hào)是按幀編碼的塊還是按場(chǎng)編碼的塊通過(guò)選擇器6來(lái)決定當(dāng)前塊的變換系數(shù)信號(hào)在掃描裝置7中使用的掃描表是幀掃描的掃描表還是場(chǎng)掃描的掃描表，由時(shí)分復(fù)用裝置5分時(shí)輸出當(dāng)前塊的變換系數(shù)信號(hào)掃描后的變換系數(shù)序列、更新方式信號(hào)并根據(jù)更新方式信號(hào)決定是否輸出新生成的掃描表信號(hào)。時(shí)分復(fù)用裝置5輸出的信號(hào)作為碼流的一部分。
實(shí)施例4圖2示出了一種視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的裝置的解碼裝置，包括用于存儲(chǔ)初始化掃描表的初始化存儲(chǔ)裝置10，用于存放掃描表的兩個(gè)11，用于反掃描塊的變換系數(shù)信號(hào)的反掃描裝置13，用于選擇掃描當(dāng)前塊的掃描表的選擇器12，用于選擇需要更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器9和時(shí)分復(fù)用裝置8；在初始信號(hào)的控制下先把初始化存儲(chǔ)裝置10中預(yù)先設(shè)定的幀掃描的掃描表和場(chǎng)掃描的掃描表分別存入兩個(gè)存儲(chǔ)裝置11，碼流輸入時(shí)分復(fù)用裝置8，從時(shí)分復(fù)用裝置8讀入更新方式信號(hào)；如果更新方式信號(hào)指示更新掃描表，則更新方式信號(hào)控制選擇器10，把從時(shí)分復(fù)用裝置8讀出的新的掃描表，輸入對(duì)應(yīng)的存儲(chǔ)幀掃描的掃描表或場(chǎng)掃描的掃描表存儲(chǔ)裝置；如果更新方式信號(hào)指示不更新掃描表則跳過(guò)上述步驟。根據(jù)從時(shí)分復(fù)用裝置8讀入不同類型的塊信號(hào)是按幀編碼的塊還是按場(chǎng)編碼的塊來(lái)控制選擇器12確定當(dāng)前塊的變換系數(shù)信號(hào)采用的掃描表是幀掃描的掃描表還是場(chǎng)掃描的掃描表；從時(shí)分復(fù)用裝置8讀入當(dāng)前塊的變換系數(shù)信號(hào)，當(dāng)前塊的變換系數(shù)信號(hào)通過(guò)數(shù)據(jù)總線輸入反掃描裝置13；反掃描裝置13從與其連接的選擇器12中讀入掃描表；反掃描裝置13與數(shù)據(jù)總線相連，輸出經(jīng)過(guò)2掃描后的二維變換系數(shù)塊。
上述實(shí)施例用來(lái)解釋說(shuō)明本發(fā)明，而不是對(duì)本發(fā)明進(jìn)行限制，在本發(fā)明的精神和權(quán)利要求的保護(hù)范圍內(nèi)，對(duì)本發(fā)明作出的任何修改和改變，都落入本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的方法，其特征在于1)不同類型的塊的變換系數(shù)的掃描表預(yù)先設(shè)定或包含于視頻碼流中；2)編碼器編碼時(shí)根據(jù)不同類型的塊，選用相應(yīng)的掃描表來(lái)進(jìn)行掃描。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的方法，其特征在于所述的編碼器分別更新不同類型的塊的掃描表，在碼流中傳更新方式信號(hào)和更新的掃描表；或不更新掃描表，在碼流中只傳更新方式信號(hào)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的方法，其特征在于所述的不同類型的塊是指幀編碼塊和場(chǎng)編碼塊。
4.視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的方法，其特征在于1)不同類型的塊的變換系數(shù)的掃描表預(yù)先設(shè)定或包含于視頻碼流中；2)解碼器解碼時(shí)根據(jù)已經(jīng)解出的不同類型的塊，選用相應(yīng)的掃描表來(lái)進(jìn)行掃描。
5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的方法，其特征在于所述的解碼器根據(jù)碼流中傳的更新方式信號(hào)來(lái)分別更新不同類型的塊的掃描表。
6.根據(jù)權(quán)利要求4所述的視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的方法，其特征在于所述的不同類型的塊是指幀編碼塊和場(chǎng)編碼塊。
7.視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的裝置，其特征在于所述的編碼裝置包括用于存儲(chǔ)初始化掃描表的初始化存儲(chǔ)裝置(2)，用于存放掃描表的兩個(gè)到n個(gè)存儲(chǔ)裝置(1)，用于掃描塊的變換系數(shù)信號(hào)的掃描裝置(7)，用于選擇掃描當(dāng)前塊的掃描表的選擇器(6)，用于選擇需要更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器(4)和時(shí)分復(fù)用裝置(5)；用于選擇掃描表掃描當(dāng)前塊的選擇器(6)的一端分別與n個(gè)存儲(chǔ)裝置(1)相連，用于選擇掃描表掃描當(dāng)前塊的選擇器(6)的另一端和用于掃描塊的變換系數(shù)信號(hào)的掃描裝置(7)相連，不同類型的塊信號(hào)分別與用于選擇掃描表掃描當(dāng)前塊的選擇器(6)和時(shí)分復(fù)用裝置(5)相連，掃描裝置(7)的一端接塊的變換系數(shù)信號(hào)，掃描裝置(7)的另一端接時(shí)分復(fù)用裝置(5)；受更新方式信號(hào)和初始信號(hào)控制的的用于選擇更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器(4)一端接新生成的掃描表信號(hào)和初始化存儲(chǔ)裝置(2)，用于選擇更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器(4)的另一端分別n個(gè)存儲(chǔ)裝置(1)相連，受更新方式信號(hào)控制的開(kāi)關(guān)(3)的一端接新生成的掃描表信號(hào)，開(kāi)關(guān)(3)的另一端接時(shí)分復(fù)用裝置(5)。
8.視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的裝置，其特征在于，所述的編碼裝置包括用于存儲(chǔ)初始化掃描表的初始化存儲(chǔ)裝置(10)，用于存放掃描表的兩個(gè)到n個(gè)存儲(chǔ)裝置(11)，用于反掃描塊的變換系數(shù)信號(hào)的反掃描裝置(13)，用于選擇掃描當(dāng)前塊的掃描表的選擇器(12)，用于選擇需要更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器(9)和時(shí)分復(fù)用裝置(8)；用于選擇掃描表掃描當(dāng)前塊的選擇器(12)的一端分別與n個(gè)存儲(chǔ)裝置(11)相連，用于選擇掃描表掃描當(dāng)前塊的選擇器(12)的另一端與另一端和用于反掃描塊的變換系數(shù)信號(hào)的反掃描裝置(13)相連，受更新方式信號(hào)和初始信號(hào)控制的的用于選擇更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器(9)一端與碼流中的掃描表信號(hào)和初始化存儲(chǔ)裝置(10)相連，用于選擇更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器(9)的另一端和用于選擇更新的存儲(chǔ)裝置的選擇器(9)的另一端分別與n個(gè)存儲(chǔ)裝置(11)相連。用于反掃描塊的變換系數(shù)信號(hào)的反掃描裝置(13)一端接塊的變換系數(shù)信號(hào)，用于反掃描塊的變換系數(shù)信號(hào)的反掃描裝置(13)的另一端接輸出。
全文摘要
本發(fā)明公開(kāi)了一種視頻或圖像壓縮中自適應(yīng)掃描的方法和裝置。不同類型的塊的變換系數(shù)的掃描表預(yù)先設(shè)定或包含于視頻碼流中；編碼器編碼時(shí)根據(jù)不同類型的塊，選用相應(yīng)的掃描表來(lái)進(jìn)行掃描；解碼器解碼時(shí)根據(jù)已經(jīng)解出的不同類型的塊，選用相應(yīng)的掃描表來(lái)進(jìn)行掃描。它允許對(duì)不同類型的塊采用不同的掃描表，而且掃描表可以隨著時(shí)間改變。當(dāng)不同類型的塊的視頻特性分別發(fā)生變化的時(shí)候，可以分別生成新的掃描表，所使用的新生成的掃描表將作為視頻碼流的一部分，從編碼端傳輸?shù)浇獯a端。解碼端則根據(jù)碼流中的更新方式信息解析并更新相應(yīng)的掃描表。這一方法增加了掃描靈活性。本發(fā)明并不限于視頻編碼或圖像編碼領(lǐng)域，還可以推廣至其他信號(hào)處理的應(yīng)用中。
文檔編號(hào)H04N7/50GK1777290SQ20051006186
公開(kāi)日2006年5月24日 申請(qǐng)日期2005年12月7日 優(yōu)先權(quán)日2005年12月7日
發(fā)明者虞露, 孫琦超 申請(qǐng)人:浙江大學(xué)