專利名稱：視頻信號的編碼和解碼的制作方法
視頻信號的編碼和解碼發(fā)明領(lǐng)域本發(fā)明涉及視頻信號的編碼和/或解碼，特別涉及使用子波變換的 編碼和/或解碼。發(fā)明背景由于數(shù)字內(nèi)容分發(fā)逐漸流行，對內(nèi)容信號進行有效編碼的重要性 逐漸顯著。例如，已經(jīng)開發(fā)了多種用于視頻信號編碼和解碼的髙級技術(shù)及標(biāo)準(zhǔn)，包括公知的MPEG (運動圖像專家組)標(biāo)準(zhǔn)。此外，研究 在持續(xù)進行來開發(fā)進一步改進的視頻編碼技術(shù)。近年來，已經(jīng)對子波 變換到視頻信號的應(yīng)用進行了重要的研究。在子波視頻編碼中，子波 最初被用作對于二維變換的替代，并且隨后被擴展到時間軸，因而產(chǎn) 生了全三維(時間-空間)的子波編碼方案。可在不使用或使用運動補 償預(yù)測的情況下執(zhí)行時間方向上的子波變換，后者的情況導(dǎo)致較高的 壓縮比。用于有效視頻編碼的關(guān)鍵技術(shù)基于視頻幀的時間及空間去相關(guān)。 在時間及空間域內(nèi)子波變換的應(yīng)用提供了高的編碼效率，并實現(xiàn)了視 頻比特流嵌入及可調(diào)節(jié)的表示。在視頻編碼中，在連續(xù)幀間信息的冗余通常用于減小編碼速率。 典型地，視頻序列中鄰近的幀包括類似的圖像，因此可能使用來自已 經(jīng)編碼幀的數(shù)據(jù)來表示幀信息。特別地，運動補償技術(shù)用于移除時間 冗余來產(chǎn)生所謂的時間幀。本文中使用的運動模型(例如公知的基于 塊的模型)作為驅(qū)動運動補償?shù)膮?shù)。已經(jīng)提出了使用自適應(yīng)子波變換來對圖像進行編碼，而不使用基本函數(shù)的固定集合。這可實現(xiàn)高能量壓縮，以及因此實現(xiàn)有效編碼。 然而，還存在多種與當(dāng)前已知的自適應(yīng)子波變換編碼技術(shù)相關(guān)的缺陷。
特別地，現(xiàn)有技術(shù)趨向于集中于單獨的圖像，從而沒有充分利用 視頻信號的時間特征信息。此外，大多數(shù)使用自適應(yīng)子波變換的公知 技術(shù)基于圖像內(nèi)不同區(qū)域的顯式標(biāo)識，對這些區(qū)域采用子波變換并在 編碼數(shù)據(jù)中包括標(biāo)識這些區(qū)域的數(shù)據(jù)。盡管這可實現(xiàn)自適應(yīng)子波變換 編碼，但其增加了必須包括在數(shù)據(jù)流中的額外的附帶數(shù)據(jù)，從而提高 了數(shù)據(jù)速率。同樣，已知技術(shù)在多種情況中趨向于達到非最佳的編碼 性能，特別是對圖像特征的子波變換的自適應(yīng)趨向于是非最佳的。
因此，用于視頻編碼的改進的系統(tǒng)會是有利的，特別是實現(xiàn)增加 的靈活度、改進的子波變換編碼/解碼、改進的自適應(yīng)、容易的執(zhí)行、 減小的計算需求、減小的數(shù)據(jù)速率和/或改進的性能的系統(tǒng)會是有利的。

發(fā)明內(nèi)容
因而，本發(fā)明尋求優(yōu)選地單獨或組合地減輕、緩和或消除上述缺 陷中的一個或多個。
根據(jù)本發(fā)明的第一方面，提供了一種用于編碼視頻信號的編碼器， 該編碼器包括用于產(chǎn)生該視頻信號的經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀的裝置； 子波裝置，用于對該經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀應(yīng)用自適應(yīng)空間子波變換 來產(chǎn)生空間變換幀；用于響應(yīng)于所述空間變換幀產(chǎn)生所述視頻信號的 編碼視頻數(shù)據(jù)的裝置；以及，自適應(yīng)裝置，用于響應(yīng)于所述經(jīng)過運動 補償?shù)囊曨l幀的運動數(shù)據(jù)，確定用于所述自適應(yīng)空間子波變換的自適 應(yīng)參數(shù)。
本發(fā)明可實現(xiàn)改進的視頻編碼?？墒褂酶o密反映經(jīng)過運動補償 的視頻幀特征的改進的子波變換，從而實現(xiàn)導(dǎo)致改進的質(zhì)量數(shù)據(jù)速率 比的更有效的編碼。本發(fā)明可在編碼器(和解碼器)上實現(xiàn)自適應(yīng)空間子波變換的自適應(yīng)，而不會導(dǎo)致使用編碼視頻數(shù)據(jù)分發(fā)用于該自適 應(yīng)的顯式數(shù)據(jù)的必要性。因此，可實現(xiàn)減小的數(shù)據(jù)速率。同樣，該自 適應(yīng)可基于己經(jīng)出于其它目的被執(zhí)行并導(dǎo)致便利的及減小復(fù)雜度執(zhí)行 的處理。
本發(fā)明考慮到視頻信號的空間及時間屬性，可提供更好的子波域 表示。該改進的子波域表示可實現(xiàn)視頻信號更有效的壓縮。
自適應(yīng)參數(shù)可包括一個或多個自適應(yīng)參數(shù)，該自適應(yīng)參數(shù)用于修 改自適應(yīng)空間子波變換操作。所述運動數(shù)據(jù)可包括在一個或多個所述 經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀內(nèi)的一個或多個經(jīng)過運動補償?shù)膱D像區(qū)域的標(biāo) 識。
根據(jù)本發(fā)明的可選特征，該自適應(yīng)參數(shù)包括子波變換系數(shù)。
這可實現(xiàn)自適應(yīng)空間子波變換的實際的、容易的執(zhí)行和/或有效的 自適應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的可選特征，所述自適應(yīng)裝置被配置為，響應(yīng)于所述 運動數(shù)據(jù)，確定所述經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀的第一幀的第一圖像區(qū)域 和第二圖像區(qū)域，并且所述自適應(yīng)參數(shù)包括所述第一圖形區(qū)域和第二 圖形區(qū)域之間邊界的子波變換系數(shù)。
這可實現(xiàn)改進的視頻編碼，并可特別提供改進的質(zhì)量數(shù)據(jù)速率比。 例如，可采用子波變換來提供更高頻率分量的更有效的子波表示，該 更高的頻率分量在趨向于包括增加的該分量含量的圖像區(qū)域變換周 圍。特別地，該特征可實現(xiàn)圖形區(qū)域變換周圍細(xì)節(jié)的更好編碼。
根據(jù)本發(fā)明的可選特征，自適應(yīng)裝置被配置為，將第一圖像區(qū)域 和第二圖像區(qū)域確定為具有不同運動特征的圖像區(qū)域。這可提供有效的編碼和/或便利的/減小復(fù)雜度的編碼。特別地，不 同的運動特征趨向于表示屬于圖像中不同對象的圖像區(qū)域，并因此指
示包括高頻成分及高細(xì)節(jié)等級的陡峭圖像轉(zhuǎn)變(sharp image transition) (例如對象邊緣)的存在。
根據(jù)本發(fā)明的可選特征，第一圖像區(qū)域是經(jīng)過運動補償?shù)膱D像區(qū) 域，而第二圖像區(qū)域是未經(jīng)過運動補償?shù)膱D像區(qū)域。
這可提供有效的編碼和/或便利的/減小復(fù)雜度的編碼。特別地，由 于標(biāo)識經(jīng)過運動補償?shù)膮^(qū)域的信息典型地包括在編碼的視頻信號中， 因而不需要在編碼視頻信號中包括額外的自適應(yīng)數(shù)據(jù)就可實現(xiàn)子波變 換的自適應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的可選特征，第一圖像區(qū)域是幀間編碼圖像區(qū)域，而 第二圖像區(qū)域是幀內(nèi)編碼圖像區(qū)域。
幀間編碼圖像區(qū)域是相對于其他幀中的圖像區(qū)域而進行編碼的圖 像區(qū)域。幀內(nèi)編碼圖像區(qū)域是不相對于任何其它幀中的圖像區(qū)域而進 行編碼的圖像區(qū)域。該特征可提供有效的編碼和/或便利的/減小復(fù)雜度 的編碼。特別地，由于區(qū)域是幀間或幀內(nèi)編碼區(qū)域的信息典型地包括 在編碼的視頻信號中，因而不需要在編碼的視頻信號中包括額外的自 適應(yīng)數(shù)據(jù)就可實現(xiàn)子波變換的自適應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的可選特征，自適應(yīng)參數(shù)包括用于鄰近于邊界的第一 幀的圖像元素的子波變換系數(shù)。
這可提供有效的編碼和/或便利的/減小復(fù)雜度的編碼。其可實現(xiàn)自 適應(yīng)空間子波變換的特別有效和/或便利的自適應(yīng)。根據(jù)本發(fā)明的可選特征，自適應(yīng)參數(shù)不包括用于未鄰近于邊界的 第一幀的圖像元素的子波變換系數(shù)。
這可提供有效的編碼和/或便利的/減小復(fù)雜度的編碼。其可實現(xiàn)自 適應(yīng)空間子波變換的特別有效和/或便利的自適應(yīng)。
根據(jù)本發(fā)明的可選特征，子波裝置被配置為通過應(yīng)用自適應(yīng)子波 提升操作來應(yīng)用自適應(yīng)空間子波變換。
這可實現(xiàn)容易響應(yīng)于運動數(shù)據(jù)而被適應(yīng)的特別有效的實現(xiàn)方案。
根據(jù)本發(fā)明的可選特征，自適應(yīng)參數(shù)包括自適應(yīng)子波提升操作的 多個級別的系數(shù)值。
這可實現(xiàn)容易執(zhí)行的特別有效的自適應(yīng)。邊界可對于多個級別的 每一個是相同的。
根據(jù)本發(fā)明的可選特征，自適應(yīng)參數(shù)包括多個級別中不同級別的 不同的系數(shù)值。
這可實現(xiàn)改進的及更加靈活的自適應(yīng)，以及因此的改進的編碼。
根據(jù)本發(fā)明的可選特征，子波裝置被配置為對變換后的空間子波 段數(shù)據(jù)應(yīng)用自適應(yīng)空間子波變換。
這可提供有效的編碼和/或便利的/減小復(fù)雜度的編碼。
根據(jù)本發(fā)明的可選特征，編碼器進一步包括裝置，用于產(chǎn)生視 頻信號的編碼數(shù)據(jù)信號，該視頻信號包括編碼視頻數(shù)據(jù)和運動數(shù)據(jù)。該編碼數(shù)據(jù)信號是自相一致(self consistent)信號，包括解碼視 頻信號所需的所有數(shù)據(jù)。該編碼數(shù)據(jù)信號可因此被發(fā)射、被廣播或被 分發(fā)給一個或多個解碼器。
根據(jù)本發(fā)明的可選特征，編碼器被配置為在編碼數(shù)據(jù)信號中不包 括自適應(yīng)參數(shù)的數(shù)據(jù)。
這可提供更有效的編碼數(shù)據(jù)信號，并可特別地減小給定編碼視頻 質(zhì)量的數(shù)據(jù)速率。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于對編碼視頻信號進行解
碼的解碼器，該解碼器包括用于接收編碼視頻信號的裝置；用于從 所述編碼視頻信號產(chǎn)生空間變換幀的裝置；子波裝置，用于對所述空 間變換幀應(yīng)用自適應(yīng)反空間子波變換，以產(chǎn)生經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀； 用于產(chǎn)生所述經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀的運動數(shù)據(jù)的裝置；以及，自適 應(yīng)裝置，該自適應(yīng)裝置響應(yīng)于所述運動數(shù)據(jù)，確定用于所述自適應(yīng)反 空間子波變換的自適應(yīng)參數(shù)。
應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，對于編碼器提供的意見及優(yōu)點趨向于同樣應(yīng)用于解 碼器。
根據(jù)本發(fā)明的可選特征，自適應(yīng)裝置被配置為，響應(yīng)于所述運動 數(shù)據(jù)，確定所述經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀的第一幀的第一圖像區(qū)域和第 二圖像區(qū)域，并且所述自適應(yīng)參數(shù)包括用于第一圖像區(qū)域和第二圖像 區(qū)域之間邊界的子波變換系數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的可選特征，自適應(yīng)裝置被配置為，將所述第一和第 二圖像區(qū)域確定為具有不同運動特征的圖像區(qū)域。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于編碼視頻信號的方法，包括產(chǎn)生視頻信號的經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀；對所述經(jīng)過運動補償 的視頻幀應(yīng)用自適應(yīng)空間子波變換i以產(chǎn)生空間變換幀；響應(yīng)于所述 空間變換幀，產(chǎn)生所述視頻信號的編碼視頻數(shù)據(jù)；及響應(yīng)于經(jīng)過運動 補償?shù)囊曨l幀的運動數(shù)據(jù)，確定用于所述自適應(yīng)空間子波變換的自適 應(yīng)參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種對編碼視頻信號進行解碼的 方法，該方法包括接收編碼視頻信號；從所述編碼視頻信號產(chǎn)生空 間變換幀；對所述空間變換幀應(yīng)用自適應(yīng)反空間子波變換，以產(chǎn)生經(jīng) 過運動補償?shù)囊曨l幀；產(chǎn)生所述經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀的運動數(shù)據(jù)； 及響應(yīng)于所述運動數(shù)據(jù)，確定用于所述自適應(yīng)反空間子波變換的自適 應(yīng)參數(shù)。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供了一種用于實現(xiàn)上述方法的計算機 程序產(chǎn)品。
通過參考下述實施例的說明，本發(fā)明的這些及其它方面、特征及 優(yōu)點將顯而易見。
附圖的簡要說明
將參考附圖例示性的描述本發(fā)明的實施例，其中


圖1例示了根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的用于編碼視頻信號的編碼
器；
圖2例示了根據(jù)本發(fā)明某些實施例的提升操作的例子；及 圖3例示了根據(jù)本發(fā)明某些實施例的解碼器。
具體實施例方式
圖1例示了根據(jù)本發(fā)明的某些實施例的用于編碼視頻信號的編碼翁。在該例子中，編碼器100包括從待編碼的視頻信號產(chǎn)生視頻幀的 視頻幀源101。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，該視頻幀源101可以是用于接收數(shù)字化視 頻信號的接收機，該數(shù)字化視頻信號已經(jīng)包括來自外部源的合適的視 頻幀，或者其可例如是模擬視頻信號，該模擬視頻信號然后如本領(lǐng)域 技術(shù)人員公知的被數(shù)字化并構(gòu)造在合適的幀中。
該視頻幀源101耦合到運動估計處理器103，該運動估計處理器 103對視頻幀執(zhí)行運動估計和補償，來產(chǎn)生經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀。用 于視頻幀的運動估計及補償?shù)母鞣N方法和算法都是本領(lǐng)域技術(shù)人員公 知的，為了簡短沒有在此詳細(xì)描述。
在該特定例子中，運動估計處理器103簡單地確定不同視頻幀中 固定規(guī)模的運動估計塊的運動。例如，塊規(guī)模可以是16x 16像素(圖 像元素)。如果視頻幀包括具有運動對象的圖像，則可在(通常輕微 地)不同位置上的后續(xù)圖像中頻繁地發(fā)現(xiàn)一個圖像的給定塊。然后可 通過僅編碼初始塊的位移而不是編碼隨后幀中塊的實際圖像數(shù)據(jù)，從 而獲得有效的視頻編碼。該位移被己知為運動矢量。
通過確定不同幀的塊之間的差別并編碼該剩余或誤差信號，來獲 得改進的質(zhì)量。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，使用例如運動(例如旋轉(zhuǎn))中的進一步 自由度或不同成形的運動補償塊(可能地自適應(yīng))，更高級的運動補 償是可能的。事實上，可使用用于不同對象的高級的二維或三維運動 估計模型。
存在多種己知的方案用于運動估計。 一種簡單的方案包括強力搜 索(一個或多個)后續(xù)幀，來檢測緊密對應(yīng)于先前幀的塊的任何塊， 從而實現(xiàn)運動補償。典型地，運動估計包括估計簡單的或復(fù)雜的對象 運動模型來確定后續(xù)幀中的位置。
運動估計處理器103耦合到子波處理器105。子波處理器105執(zhí)行自適應(yīng)空間子波變換，該自適應(yīng)空間子波變換被應(yīng)用于補償視頻幀以 產(chǎn)生空間變換幀。如本領(lǐng)域技術(shù)人員已知的，子波處理可在多種情況 中提供比傳統(tǒng)傅立葉變換更有效的表示。在圖1的例子中，運動估計處理器103為子波處理器105提供時 間幀數(shù)據(jù)，在該子波處理器105上應(yīng)用自適應(yīng)空間子波變換。運動估 計處理器103的輸出是源視頻幀的時空子波段。子波處理器105耦合到編碼處理器107，該編碼處理器107被饋送 了經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀(以時空子波段數(shù)據(jù)的形式)。該編碼處理 器107被配置為產(chǎn)生已變換視頻幀的編碼視頻數(shù)據(jù)。具體地，編碼處 理器107按照本領(lǐng)域技術(shù)人員公知的方式，執(zhí)行已變換視頻幀的數(shù)據(jù) 值的量化、調(diào)節(jié)及編碼。傳入的處理器107可繼續(xù)產(chǎn)生完整的編碼視 頻信號，其包括解碼視頻信號所需的所有信息。特別地，編碼處理器 107包括用于運動補償?shù)倪\動估計處理器103所使用的運動數(shù)據(jù)。編碼處理器107耦合到發(fā)射接口 109,該發(fā)射接口 109被饋送了編 碼視頻信號，并且其被配置為向一個或多個解碼器發(fā)射信號。應(yīng)當(dāng)認(rèn) 識到，該發(fā)射接口 109例如可以是到因特網(wǎng)的接口或例如無線電收發(fā) 信機，該無線電收發(fā)信機例如蜂窩無線電收發(fā)信機，該發(fā)射接口 109 被配置為通過無線通信系統(tǒng)的空中接口發(fā)射編碼的視頻信號。在圖1的編碼器100中，應(yīng)用的子波變換是自適應(yīng)子波變換。具 體的，子波變換的某些或所有系數(shù)可被適合于單獨視頻幀的特定特征。 在編碼器100中，響應(yīng)于運動估計處理器103產(chǎn)生的運動數(shù)據(jù)，執(zhí)行 子波變換的自適應(yīng)，并且該子波變換的自適應(yīng)用于經(jīng)過運動補償?shù)囊?頻幀的運動補償。因而，編碼器IOO包括自適應(yīng)處理器111，其被配置為響應(yīng)于用于 經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀的運動數(shù)據(jù)，確定用于自適應(yīng)空間子波變換的自適應(yīng)參數(shù)。在該例子中，自適應(yīng)處理器111和子波處理器105 —次被應(yīng)用于 一個幀。在以下，將更詳細(xì)的描述一個幀的處理。自適應(yīng)處理器111包括圖像區(qū)域處理器113，其被配置為響應(yīng)于運 動數(shù)據(jù)標(biāo)識視頻幀中不同的圖像區(qū)域。具體的，該圖像區(qū)域處理器113 將視頻幀分割成已經(jīng)執(zhí)行了運動補償?shù)膱D像區(qū)域和還未執(zhí)行運動補償 的圖像區(qū)域。由于運動估計處理器103產(chǎn)生的運動數(shù)據(jù)明確定義了被 運動補償?shù)膮^(qū)域，因而圖像區(qū)域處理器113可容易地確定不同的圖像 區(qū)域。該信息己經(jīng)被解碼器需要，從而在解碼結(jié)束時應(yīng)用對應(yīng)的運動 補償。在該例子中，相對于其它視頻幀中的視頻數(shù)據(jù)執(zhí)行運動補償。因 此，運動補償區(qū)域應(yīng)該是幀間編碼(inter-coded)圖形區(qū)域，這意味著 其相對于其它幀中的視頻數(shù)據(jù)被編碼。同時，非運動補償圖形區(qū)域應(yīng)該是幀內(nèi)編碼(intra-coded)圖像區(qū)域，這意味著它們將不參考其它視 頻幀中的視頻數(shù)據(jù)而被編碼。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，在某些實施例中，在幀間/幀內(nèi)圖像區(qū)域和運動補償 /非運動補償圖形區(qū)域?qū)⒖赡懿皇且灰粚?yīng)的。在這樣的實施例中，自 適應(yīng)可僅基于幀間/幀內(nèi)圖像區(qū)域，僅基于運動補償/非經(jīng)過運動補償?shù)?圖像區(qū)域，或基于幀間/幀內(nèi)及運動補償/非經(jīng)過運動補償?shù)膱D像區(qū)域兩 者。在特定例子中，圖像區(qū)域處理器113因此將視頻幀分為幀間和幀 內(nèi)區(qū)域。這產(chǎn)生了在幀內(nèi)區(qū)域和幀間區(qū)域之間的邊界，并且子波變換 適用于這些邊界。自適應(yīng)處理器111進一步包括參數(shù)處理器115,其確定用于子波變換的合適的自適應(yīng)參數(shù)(在某些實施例中可以是單一的自適應(yīng)參數(shù))。 具體的，參數(shù)處理器115從圖像區(qū)域處理器113接收標(biāo)識幀間及幀內(nèi)圖像區(qū)域的信息(例如這些區(qū)域間邊界的標(biāo)識)。參數(shù)處理器115繼續(xù)確定適用于視頻幀特定圖像區(qū)域特征的自適應(yīng)參數(shù)。在該例子中，參數(shù)處理器115考慮所標(biāo)識的視頻幀的不同區(qū)域， 確定用于子波變換的系數(shù)。圖1的參數(shù)處理器115選擇用于每個圖像 區(qū)域內(nèi)像素上子波操作的子波系數(shù)的固定集合。然而，對于鄰近幀內(nèi) 與幀間圖像區(qū)域間邊界的像素，應(yīng)用不同的系數(shù)。選擇自適應(yīng)系數(shù)，使得用于鄰近邊界的像素的子波系數(shù)更好的適 用于圖像中的陡峭的轉(zhuǎn)變(sharp transition)或邊緣。因此，選擇系數(shù)， 使得用于不同圖像區(qū)域的像素的預(yù)測及相關(guān)被充分減小。因此，在編碼器100中，具有不同運動補償特征的圖像區(qū)域按照 獨立的(或至少較少依賴的)對象被變換。通過使用運動信息來確定 用于時間幀子波變換的自適應(yīng)參數(shù)，實現(xiàn)了更好的適用于進一步編碼 的空間變換幀。此外，由于自適應(yīng)基于已經(jīng)需要用于解碼的信息，因 而不需要發(fā)射額外的數(shù)據(jù)，因此實現(xiàn)了對于給定編碼視頻質(zhì)量減小的 數(shù)據(jù)速率。自適應(yīng)空間子波變換的應(yīng)用導(dǎo)致了通過在待減小的幀內(nèi)與幀間區(qū) 域間邊緣上的子波濾波，將能量引入到了低通子波段中。具體的，高 通幀中的幀內(nèi)編碼區(qū)域擁有與運動補償幀的其它區(qū)域不同的屬性。由 于幀內(nèi)與幀間區(qū)域之間的邊界可典型地被認(rèn)為是陡峭的邊緣，因而非 自適應(yīng)空間能量壓縮不能將大多數(shù)能量集中在低通幀中，使得在高頻 子波段中留下了高振幅"邊緣"系數(shù)。所述的方案因此實現(xiàn)了子波變 換的自適應(yīng)基于高通時間幀的局部(local)屬性。在編碼器100中，子波處理器105特別地通過提升算法執(zhí)行子波變換。自適應(yīng)處理器111被配置為減小幀的幀間及幀內(nèi)編碼圖像區(qū)域 間自適應(yīng)邊界上提升執(zhí)行的線性預(yù)測效果。減小幀內(nèi)及幀間編碼區(qū)域 間該預(yù)測的結(jié)果是，幀內(nèi)分類區(qū)域被變換為(多個)獨立的對象。圖2例示了根據(jù)本發(fā)明某些實施例的提升操作的例子。在該例子 中，例示了 1維子波變換提升算法。在圖2的提升操作中，對于不接近于任何自適應(yīng)邊界(或自適應(yīng) 邊沿)的像素(或輸入系數(shù))應(yīng)用非自適應(yīng)提升算法(導(dǎo)致固定變換)。 因此，不論區(qū)域是幀間區(qū)域還是幀內(nèi)區(qū)域，每個區(qū)域內(nèi)的子波變換是 相同的，并使用相同的提升系數(shù)。然而，圍繞自適應(yīng)邊界，系數(shù)被改 變以適應(yīng)提升算法。檢測到的自適應(yīng)邊界用于在每個幀像素的變換期 間選擇合適的提升算法系數(shù)。如圖2所示，使用屬于不同圖像區(qū)域的像素間的適應(yīng)的提升系數(shù)或權(quán)重的，對像素應(yīng)用一系列的提升步驟(預(yù)測及更新)。具體的， 在不同圖像區(qū)域像素間的系數(shù)的絕對值相對于應(yīng)用于相同圖像區(qū)域內(nèi) 像素的系數(shù)來說是減小的。在某些實施例中，對于幀內(nèi)/幀間變換，對一個區(qū)域內(nèi)的像素執(zhí)行提升步驟，對來自不同區(qū)域的近鄰像素采用o權(quán)重，而對來自相同區(qū)域的其它像素采用權(quán)重2。作為自適應(yīng)的結(jié)果， 來自不同類型的區(qū)域的像素間的耦合被減小或完全消除(圖2中虛線 所示)。如圖2所示，子波處理器105對于提升操作的所有級別(或步驟) 使用相同的自適應(yīng)邊界。類似地，可在提升操作的不同級別上使用相 同的系數(shù)，或者在某些實施例中，系數(shù)可在不同的級別間改變。圖1的編碼器100的子波處理器105對初始的高通幀及對空間變 換的一個級別所產(chǎn)生的每個低通子波段應(yīng)用自適應(yīng)變換。此外，對于彩色視頻信號，由于典型地相同運動信息用于所有分量，因此可分離地對每個彩色分量(例如Y、 U、 V)應(yīng)用自適應(yīng)空間子波變換。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，編碼器100的自適應(yīng)空間子波變換的自適應(yīng)是基于運動數(shù)據(jù)的，該運動數(shù)據(jù)已經(jīng)被包括在了編碼視頻信號中，從而使得 解碼器對運動補償數(shù)據(jù)執(zhí)行正確的解碼。因而，解碼處理器107在編碼視頻信號中僅包括運動數(shù)據(jù)，而不包括相對于自適應(yīng)空間子波變換 的自適應(yīng)的任何其它的附帶信息。圖3例示了根據(jù)本發(fā)明某些實施例的解碼器300。解碼器300在操 作中用于解碼從圖1的編碼器IOO接收到的信號。具體的，解碼器300 被配置為執(zhí)行編碼器100的反操作，特別地，其被安排響應(yīng)于運動數(shù) 據(jù)執(zhí)行反自適應(yīng)空間子波變換。解碼器300包括視頻數(shù)據(jù)接收機301，其從編碼器100接收編碼視 頻信號。視頻數(shù)據(jù)接收機301被耦合到運動數(shù)據(jù)提取器303，其從編碼 視頻信號提取運動數(shù)據(jù)。運動數(shù)據(jù)提取器303此外從編碼視頻信號產(chǎn) 生空間變換的幀。運動數(shù)據(jù)提取器303被饋送給反子波處理器305，其對空間變換幀 應(yīng)用自適應(yīng)反空間子波變換，來產(chǎn)生經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀。該經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀被饋送給耦合到反子波處理器305的解 碼處理器307。解碼處理器307被配置為從經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀產(chǎn)生 解碼的視頻信號。解碼器300此外包括解碼器自適應(yīng)處理器309，其耦合到運動數(shù)據(jù) 提取器303和反子波處理器305。解碼器自適應(yīng)處理器309被配置為， 響應(yīng)于運動數(shù)據(jù)，確定用于自適應(yīng)反空間子波變換的自適應(yīng)參數(shù)。具體地，解碼器自適應(yīng)處理器309包括解碼圖像區(qū)域處理器311, 其將給定的分為運動補償?shù)暮头沁\動補償?shù)膱D像區(qū)域(對應(yīng)于幀間/幀 內(nèi)圖像區(qū)域)。解碼器自適應(yīng)處理器309此外包括解碼參數(shù)處理器313，其響應(yīng)于 標(biāo)識的幀間/幀內(nèi)圖像區(qū)域確定自適應(yīng)參數(shù)。具體地，解碼參數(shù)處理器 313類似于編碼器100的參數(shù)處理器115進行操作，并確定用于鄰近幀 間/幀內(nèi)圖像區(qū)域間邊界的像素來確定自適應(yīng)子波系數(shù)。這些系數(shù)被饋 送給反子波處理器305，并被用于反自適應(yīng)空間子波變換。因此，僅使用出于其它目的已經(jīng)包括在編碼信號中的運動數(shù)據(jù)， 有效地使編碼器100的自適應(yīng)空間子波變換操作反轉(zhuǎn)。因此，在解碼器300，運動信息以與編碼器IOO上相同的方式驅(qū)動 反空間變換。使用定義了所應(yīng)用的自適應(yīng)提升的相同的自適應(yīng)邊界來 合成時間子波段。因此保證了自適應(yīng)變換的可逆性。此外，提出的自 適應(yīng)變換可在可調(diào)節(jié)的視頻編碼情節(jié)中使用，用于空間、時間和質(zhì)量 可調(diào)節(jié)性的所有組合。應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，上述說明為了清楚已經(jīng)參考不同的功能單元和處理器描述了本發(fā)明的實施例。然而，明顯的，可在不同的功能單元和處 理器間不背離本發(fā)明地使用任何合適的功能分布。例如，例示的由分立的處理器或控制器執(zhí)行的功能可由相同處理器或控制器執(zhí)行。因此， 提及特定的功能單元僅視為提及用于提供所述功能的合適裝置，而不 是表示嚴(yán)格的邏輯或物理構(gòu)造或組織。可以任何形式實現(xiàn)本發(fā)明，包括硬件、軟件、固件或它們的任何 組合。本發(fā)明可選地可至少部分作為一個或多個數(shù)據(jù)處理器和/或數(shù)字 信號處理器上運行的計算機軟件實現(xiàn)。本發(fā)明實施例的元件及組件可以任何合適的形式物理地、功能地及邏輯地實現(xiàn)。實際上，可在單個 的單元、多個單元或作為其它功能單元的一部分實現(xiàn)。如此，本發(fā)明 可在單個的單元中實現(xiàn)，或者可物理地及功能地分布在不同的單元及處理器之間。盡管已經(jīng)結(jié)合某些實施例描述了本發(fā)明，但其并不趨向于限于在 此闡述的特定形式。相反，本發(fā)明的范圍僅由附加的權(quán)利要求限制。 此外，盡管結(jié)合特定實施例描述了特征，然而本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)認(rèn)識 到，可根據(jù)本發(fā)明組合所述實施例的各種特征。在權(quán)利要求中，屬于 包括不排除其它元件或步驟的存在。此外，盡管單獨進行了列舉，可通過例如單個的單元或處理器實 現(xiàn)多個裝置、元件或方法步驟。此外，盡管單獨的特征可包括在不同 的權(quán)利要求中，但這些特征可以可能地被有利地組合，不同權(quán)利要求 中所包括的內(nèi)容不意味著特征的組合不可行和/或有利。同樣，在一類 權(quán)利要求中特征的包含不意味著對該類權(quán)利要求的限制，而是表示該 特征可同樣合適的應(yīng)用于其它類的權(quán)利要求。此外，權(quán)利要求中特征 的順序不意味著特征必須工作的特定順序，特別是方法權(quán)利要求中各 個步驟的順序不意味著這些步驟必須以該順序執(zhí)行。相反，可以任何 合適的順序執(zhí)行這些步驟。
權(quán)利要求
1.一種用于對視頻信號進行編碼的編碼器，所述編碼器包括裝置，用于產(chǎn)生所述視頻信號的經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀；子波裝置，用于對所述經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀應(yīng)用自適應(yīng)空間子波變換，以產(chǎn)生空間變換幀；裝置，用于響應(yīng)于所述空間變換幀，產(chǎn)生所述視頻信號的編碼視頻數(shù)據(jù)；以及自適應(yīng)裝置，用于響應(yīng)于所述經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀的運動數(shù)據(jù)，確定所述自適應(yīng)空間子波變換的自適應(yīng)參數(shù)。
2. 如權(quán)利要求l所述的編碼器，其中所述自適應(yīng)參數(shù)包括子波變 換系數(shù)。
3. 如權(quán)利要求2所述的編碼器，其中所述自適應(yīng)裝置被配置為， 響應(yīng)于所述運動數(shù)據(jù)，確定所述經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀的第一幀的第 一圖像區(qū)域和第二圖像區(qū)域，并且所述自適應(yīng)參數(shù)包括所述第一圖像 區(qū)域和所述第二圖像區(qū)域之間邊界的子波變換系數(shù)。
4. 如權(quán)利要求3所述的編碼器，其中所述自適應(yīng)裝置被配置為， 將所述第一圖像區(qū)域和所述第二圖像區(qū)域確定為具有不同運動特征的 圖像區(qū)域。
5. 如權(quán)利要求4所述的編碼器，其中所述第一圖像區(qū)域是經(jīng)過運 動補償?shù)膱D像區(qū)域，而所述第二圖像區(qū)域是未經(jīng)過運動補償?shù)膱D像區(qū) 域。
6. 如權(quán)利要求3所述的編碼器，其中所述第一圖像區(qū)域是幀間編 碼的圖像區(qū)域，而所述第二圖像區(qū)域是幀內(nèi)編碼的圖像區(qū)域。
7. 如權(quán)利要求3所述的編碼器，其中所述自適應(yīng)參數(shù)包括鄰近于所述邊界的所述第一幀的圖像元素的子波變換系數(shù)。
8. 如權(quán)利要求3所述的編碼器，其中所述子波裝置被配置為，通 過應(yīng)用自適應(yīng)子波提升操作，來應(yīng)用所述自適應(yīng)空間子波變換。
9. 如權(quán)利要求8所述的編碼器，其中所述自適應(yīng)參數(shù)包括所述自 適應(yīng)子波提升操作的多個級別的系數(shù)值。
10. 如權(quán)利要求9的編碼器，其中所述自適應(yīng)參數(shù)包括所述多個 級別中不同級別的不同系數(shù)值。
11. 一種用于對編碼視頻信號進行的解碼器，所述解碼器包括 用于接收所述編碼視頻信號的裝置； 用于從所述編碼視頻信號產(chǎn)生空間變換幀的裝置； 子波裝置，用于對所述空間變換幀應(yīng)用自適應(yīng)反空間子波變換，以產(chǎn)生經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀；用于產(chǎn)生所述經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀的運動數(shù)據(jù)的裝置；及 自適應(yīng)裝置，用于響應(yīng)于所述運動數(shù)據(jù)，確定所述自適應(yīng)反空間子波變換的自適應(yīng)參數(shù)。
12.如權(quán)利要求11所述的解碼器，其中所述自適應(yīng)裝置被配置為， 響應(yīng)于所述運動數(shù)據(jù)確定所述經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀的第一幀的第一 圖像區(qū)域和第二圖像區(qū)域，并且所述自適應(yīng)參數(shù)包括所述第一圖像區(qū) 域和所述第二圖像區(qū)域之間邊界的子波變換系數(shù)。
全文摘要
編碼器(100)包括運動估計處理器(103)，其產(chǎn)生視頻信號的經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀。該經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀被饋送給子波處理器(105)，其對該幀應(yīng)用自適應(yīng)空間子波變換來產(chǎn)生空間變換幀。編碼處理器(107)響應(yīng)于所述空間變換幀產(chǎn)生所述視頻信號的編碼視頻數(shù)據(jù)。編碼器(100)進一步包括自適應(yīng)處理器(111)，其響應(yīng)于所述經(jīng)過運動補償?shù)囊曨l幀的運動數(shù)據(jù)，確定所述自適應(yīng)空間子波變換的自適應(yīng)參數(shù)。該自適應(yīng)參數(shù)可以是所述自適應(yīng)空間子波變換的子波系數(shù)。解碼器(300)執(zhí)行相反的操作，并基于接收到的運動數(shù)據(jù)確定用于反自適應(yīng)空間子波變換的自適應(yīng)參數(shù)。使用自適應(yīng)空間子波變換的自適應(yīng)的運動信息，實現(xiàn)了改進的視頻質(zhì)量與數(shù)據(jù)速率比，而不必需要額外的附帶數(shù)據(jù)。
文檔編號H04N7/12GK101322404SQ200680045459
公開日2008年12月10日 申請日期2006年10月3日 優(yōu)先權(quán)日2005年10月10日
發(fā)明者埃布魯·伊斯基耶多, 尼古拉·斯普爾然, 瑪爾塔·姆拉克 申請人:摩托羅拉公司