矩阵式图像编码方法及用该方法的状态比特编码处理装置的制作方法

文档序号:7693812阅读:333来源:国知局
专利名称:矩阵式图像编码方法及用该方法的状态比特编码处理装置的制作方法
技术领域
本发明涉及一种图像编码(Image Coding)的方法,并且特别涉及一种以矩阵运算(matrix operation)为基础的图像压缩编码方法及其中的编码处理装置。
近年来,随着行动电话以及网际网络的蓬勃发展,通过有线或无线等的通信网络,传输数据到电脑或手机的信息量日益庞大,除了一般的文字数据外,更包括各种语音及图像数据,而包含大量视听信号的多媒体应用,已逐渐成为其中的新宠。因此,如何将多媒体信号的传输效率及经济效益提升至最高,便成为相当重要的课题。
众所周知,多媒体信号可包括图像、语音以及数据等各类信号,一般而言,以图像信号的数据量最为庞大,而语音信号次之。举例来说,图像信号需要以每秒3百万比特(3M bits per second,以下简称bps)的速率传输,而语音信号则以64K bps的速率传输即可。由于语音、视频信号等型态的数据量相当庞大,因此不论在传播或储存这一类型的数据时,通常都必须先经过一压缩处理的步骤,以节省存储器空间及通信频宽的使用,并加快传输及处理速度。
目前在各种数字信号压缩/解压缩处理方法与标准之中,在动画应用方面,MPEG(Motion Picture Expert Group)标准,不论是MPEG-I或MPEG-II等,是多媒体工业中普遍应用的标准之一。而静态画面应用方面,则常用JPEG作为压缩/解压缩的处理规格。不管是MPEG、JPEG等高压缩比的压缩处理方法,其处理步骤主要分成转换(transform)、量化(quantization)、及编码(coding)三个阶段,其中有关量化的做法,至少包括有针对特定门槛值(threadshold)的比特舍弃法以及排序筛选(sort)法两种。
熟知的一种子波(wavelet)图像压缩演算法是以子波转换(wavelettransform)系数的零树(zero-tree)数据结构,配合比特平面(bit plan)编码技术,来获得兼具高压缩比及嵌入式(embedded)特性的数据流,这种含嵌入式特性的子波压缩图像数据流具备渐进式传输、精确控制编码长度及容错等优点,尤其是精确控制编码长度的功能绝非单纯应用比特舍弃法所能达到。今日各式网络应用中,希望能在各种异质性网络系统间即时地传输图像信息的需求日益频繁,其中网络服务品质(Quality of Service,以下简称QoS)技术扮演着关键性的角色,而唯有精确控制图像编码长度及品质的压缩演算法,方能完全满足QoS调控的需求。在这样的背景下,嵌入式子波图像压缩技术在图像通信领域将持续扮演其重要的角色。
若要能即时地压缩高解析度的图像画面,或是在必须兼顾高压缩比及即时传输的通信应用中压缩图像画面,则必须依赖可执行固件程序的DSP(Digital Signal Processing)芯片或超大型集成电路(VLSI)的硬件来实现。但是已知商业化的子波图像压缩系统,特别是VLSI芯片均采用传统比特舍弃法,而非使用较新的嵌入式编码,所以目前商业化的DSP芯片或VLSI芯片无法满足QoS调控的需求。
再观察嵌入式图像编码理论的主导,先对经子波转换阶段后的转换系数(coefficients)进行排序筛选处理,再配合比特平面编码方式完成量化作业。在编码过程中为达加速排序处理与提高压缩效率的目的,熟知的一种子波图像压缩演算法是以建立在子波转换系数频域与时域关系上的零树结构来实现。实际上上述演算法必须建立两个列表(list)结构,一个称为主列表,另一个称为副列表。首先所有子波转换系数以预先订定的顺序存入主列表;在主处理程序中,主列表将被扫描,且在以零树为编解码两端的共同结构基础下,所有绝对值不小于初始门槛值T0的系数,其坐标以及正负号会进行编码(排序处理);之后这些系数会搬移至副列表,而原系数将被清除为零,以保证其不会再次在主处理程序中被编码;而在副处理程序中,副列表中所有系数的次一比特数据会被编码送出(精确化处理);然后以每次递减门槛值为二分之一方式,重复前述编码过程,直到用尽编码预算长度,或达到最小门槛值Tmin为止。
因为前述列表操作过程中需要大量存储空间且花费运算时间,若希望以低成本硬件或固件方式实作上述熟知的演算法等,就变成相当困难,其主要原因除了嵌入式演算法的时间以及复杂度较大之外,最重要的是其列表或树状结构所需存储储存空间远高于传统比特舍弃法,如此势必加重芯片设计困难度以及生产成本。
因此,本发明提供一种矩阵式图像编码(Image Coding Embedded inMatrix Operation以下简称ICEM)的方法及其应用该方法的状态比特(stamsbit)编码处理装置,其具备渐进式传输、精确控制编码长度等优点,能完全配合网络图像传输的QoS调控,更特别的是其存储空间的使用小而固定,且其编码速度迅速,非常适合以硬件来实现。
为达上述及其他目的,本发明提供一种矩阵式图像编码的方法,包括下列步骤首先将像素(pixel)数据作子波转换,以得一个转换系数阵列;接着去除转换系数阵列中的直流成分(DC Gain);然后扫描转换系数阵列,以建立一个显著映射(Significance Map)阵列以及多个计数辅助阵列;接下来根据这些计数辅助阵列,预估编码所需耗用的估算比特使用量;当此估算比特使用量未达编码警界值时,就根据显著映射阵列,执行一般编码处理(ICEMNormal Processing),再跳至预估上述估算比特使用量的步骤;以及当此估算比特使用量超过编码警界值时,就根据显著映射阵列,执行最后编码处理(ICEM Final Processing)。
上述的一般编码处理,包括下列步骤首先以阵列循环扫描方式,并配合比特平面编码方式,连续扫描上述转换系数阵列;再判断当L=Lmax时,无条件编码状态比特P、S、R;当L=Lmax-1时,无条件编码状态比特P、S、R、C;以及当L<Lmax-1且L>1时,针对可能为显著的Cij编码状态比特P、S、R、C。而上述的最后编码处理,包括下列步骤首先以阵列循序扫描方式,并配合比特平面编码方式,连续扫描上述转换系数阵列;然后利用上述显著映射阵列,编码状态比特P、S;再判断当编码所实际耗用的确实比特使用量未达编码预算值时,编码剩余的转换系数的状态比特P、S、C;最后当编码所实际耗用的实际比特使用量仍未达编码预算值时,编码状态比特R。
If|Cij|<2TIf|Cij|>=TP=1IfCij>0S=0ElseS=1Else
P=0而状态比特R的判断逻辑为If|Cij|>=2TIf|Cij| & TR=1ElseR=0而状态比特C的判断逻辑为IfMAXMAGij<2TIfMAXMAGij>=TC=1ElseC=0其中状态比特P母树的显著比特状态比特S母树的符号比特状态比特R母树的精细比特状态比特C子树的显著比特Cij坐标位于(i,j)处的转换系数MAXMAGij根节点位于(i,j)处的子树中,绝对值最大者T门槛值L阶层数,Lmax位于阶层树最高处,Lmin位于阶层树最低处。
上述计数辅助阵列的建立,以阵列循序扫描方式,扫描上述转换系数阵列,并利用公式M[Tn]=count of{Cij|Tn<=|Cij|<Tn-1}MM[Tn]=count of{MAXMAGij|Tn<=|MAXMAGij|<Tn-1}MM2[Tn]=count of{MAXMAGij|Tn<=|MAXMAGij|<Tn-1,L>1}循回建立上述计数辅助阵列。而预估编码所需耗用的估算比特使用量,是利用公式
Pn=Pn-1+MM[Tn]*4-M[Tn-1]Sn=M[Tn]Rn=Rn-1+M[Tn-1]Cn=Cn-1+MM2[Tn]*4-mm[Tn-1]其中M[Tn],MM[Tn],MM2[Tn]计数辅助阵列Cij坐标位于(i,j)处的转换系数MAXMAGij根节点位于(i,j)处的子树中,绝对值最大者Tn第n回合的门槛值L阶层数PnSnRnCn分别代表多个状态比特P、S、R、C在门槛值为Tn时所需的最大编码长度。
本发明应用上述的矩阵式图像编码的方法,提出一种状态比特编码处理(Status Bit Coding Processing)装置,其包括显著比特过滤器,其参考显著映射阵列,以阵列循序扫描方式,配合比特平面编码方式,连续扫描转换系数阵列,再输出可能显著转换系数;状态比特P编码单元,耦接至显著比特过滤器,用以将上述可能显著转换系数编码为状态比特P;状态比特S编码单元,耦接至显著比特过滤器,用以将上述可能显著转换系数编码为状态比特S;状态比特R编码单元,耦接至显著比特过滤器,用以将上述可能显著转换系数编码为状态比特R;状态比特C编码单元,耦接至显著比特过滤器,用以将上述可能显著转换系数编码为状态比特C;以及比特预算控制器(BitBudget Controller),耦接至状态比特R编码单元以及状态比特C编码单元,用以预估编码所需耗用的估算比特使用量,当此估算比特使用量到达编码警界值时,控制状态比特R编码单元及状态比特C编码单元,以选择停止编码状态比特R、C。
本发明的矩阵式图像编码的方法,合并排序及精确化处理,以阵列为基础,配合流量控制机制,达到只以单一阶段完成具嵌入式特性的图像压缩的创新构想。本发明的状态比特编码处理装置,是以单纯的演算逻辑为主,例如比较及逻辑运算,其仅需少量且固定的存储器,便可以单一阶段方式,高速进行具嵌入式特性的图像压缩,而比特预算控制器的设计更提高了压缩效能。故最适于以硬件的VLSI芯片或固件的DSP芯片来实现。
为让本发明的上述和其他目的、特征、和优点能更明显易懂,下文特举一优选实施例,并配合附图,作详细说明如下

图1示出一种配合比特平面编码方式,以实现渐进式传输的示意图;图2示出一种经子波转换后,转换系数所组成的三阶段层树的示意图;图3示出一种阵列循序扫描方式的扫描路径的示意图;图4示出根据本发明优选实施例的一种矩阵式图像编码方法的流程图;图5示出根据本发明优选实施例的一种状态比特编码处理装置的方块示意图。
附图标号的简单说明40 列图像 42 子波转换44 去除直流成分 46 建立显著映射阵列48 预估比特使用量 50 判断最后一回合52 ICEM最终编码处理 54 ICEM一般编码处理60 显著比特过滤器 62 状态比特P编码单元64 状态比特S编码单元 66 状态比特R编码单元68 状态比特C编码单元 70 比特预算控制器目前一般在作图像压缩/解压缩时,是不会使用RGB的数据格式作压缩处理,而是以YCrCb或YUV作为数据处理的格式。这是因为人类对明暗的敏感程度高于对色相及色度等的敏感度,且以YCrCb或YUV做压缩处理时,具有较高的数据处理效率及方便图像处理。本发明实施例的图像压缩方法亦不例外,如果像素数据不是YCrCb或YUV等的数据格式,例如RGB的数据格式,则首先会将像素数据由RGB的数据格式转换成YCrCb或YUV等的数据格式,再送入转换阶段的处理步骤,而本发明的转换阶段采用具多种优点的子波转换演算法。
图1示出一种配合比特平面编码方式,以实现渐进式传输的示意图。请参照图1,其中每一横列代表一个经子波转换后的转换系数,行列由上而下代表经排序递减的转换系数,每一直列代表一个比特平面。若编码所造成转换系数的绝对值误差等效于实际像素误差,则只要能根据传输频宽的大小,依序将排序过的转换系数送出,则输出数据流便具备有嵌入式的特性,以及渐进式传输、精确控制编码长度及容错等优点。
实际进行编码时,尚可分为两个步骤首先针对特定的门槛值,将绝对值不小于门槛值的系数,在本例中,即为图1中各比特平面标示为1者,或称之为显著(significant)坐标配合零树结构以间接方式送出(本发明的ICEM方法以状态比特P、C表示),而符号比特则直接送出(本发明的ICEM方法以状态比特S表示);接着将先前已传送的显著系数在目前比特平面中的比特直接送出,亦即图1中标示为R者(本发明的ICEM方法以状态比特R表示)。通过上述说明应可了解嵌入式编码与比特平面编码间的关系,本实施例采用比特平面编码方式。
图2示出一种经子波转换后,转换系数所组成的三阶阶层树的示意图,请参照图2。经子波转换所得的系数阵列,除系数本身具频域(frequencydomain)特性外,因相同频带上下阶层兼具空间比例关系,也就是说,上一层的系数节点可视为下一层相对应的四个节点的父节点,故图2所显示的此一特殊频域时域关系又称为阶层树。这种阶层树的观念在本发明的编码理论中扮演非常重要的角色,由于可发掘出大量零值所构成的零树,零树上的子树基本上就不用再运算与处理,不仅可提高压缩比,亦可避免不必要的判断处理,可加快编码的速度。
图3示出一种阵列循序扫描方式的扫描路径的示意图。熟知的编码方法是利用列表配合排序即精确化两阶段交替编码,本发明的ICEM方法利用上述阶层树的观念,以如图3所示的阵列循序扫描方式,搭配比特平面方式,一阶段就完成编码作业。
图4示出根据本发明优选实施例的一种矩阵式图像编码方法的流程图,请参照图4。本发明的矩阵式图像编码的方法,包括下列步骤首先步骤42,先将列图像40的像素数据作子波转换,以得一个转换系数阵列。接着执行步骤44,移除转换系数阵列中的直流成分,一般是以计算平均值的方式来去除直流成分,由于子波转换频域特性与阶层树的观念,移除直流成分系以系数阵列的左上角,亦即较低频的母树节点为主。然后执行步骤46,来扫描转换系数阵列,以建立一个显著映射阵列结构以及多个计数辅助阵列。
显著映射阵列主要是用于辅助对零树的检出,建立的方法可以图3的阵列循序扫描方式,扫描转换系数阵列,并利用公式MAXMAGij=max|C2i,2j|,|C2i+1,2j|,|C2i,2j+1|,|C2i+1,2j+1|,MAXMAG2i,2j,MAXMAG2i+1,2j,MAXMAG2i,2j+1,MAXMAG2i+1,2j+1---(1)]]>循回建立此显著映射阵列;式中Cij转换系数阵列中坐标位于(i,j)处的转换系数MAXMAGij根节点位于(i,j)处的子树中,绝对值最大者。
计数辅助阵列主要用于每一处理回合中,各状态比特(编码后的数据比特)编码所需比特长度的推估上,上述计数辅助阵列的建立,是以阵列循序扫描方式,扫描转换系数阵列,并利用公式M[Tn]=count of{Cij|Tn<=|Cij|<Tn-1}MM[Tn]=count of{MAXMAGij|Tn<=|MAXMAGij|<Tn-1}MM2[Tn]=count of{MAXMAGij|Tn<=|MAXMAGij|<Tn-1,L>1}(2)式中M[Tn],MM[Tn],MM2[Tn]计数辅助阵列Cij转换系数阵列中坐标位于(i,j)处的转换系数MAXMAGij根节点位于(i,j)处的子树中,绝对值最大者。
Tn第n回合的门槛值L阶层数循回建立上述计数辅助阵列。本阶段所使用的计数辅助阵列的存储空间全部仅数十个整数储存空间就足够,可以配合上述的显著映射阵列建立作业,同时进行相关的阵列元素计算。之后可直接利用所得阵列结果,不用在每一回合时重做式(2)的计算,同时解码端也不需要式(2)的计算。
接下来执行步骤48,亦即根据这些计数辅助阵列,预估编码所需耗用的估算比特使用量。推估各状态比特编码所需长度的目的,在于希望能预知编码处理过程将于何时结束,并于最终的处理回合中,根据所剩余编码预算,分配各状态比特的传送比例。利用这样的最佳化处理,方能确保本发明的ICEM方法,在编码长度预算下,能保有相当高的压缩比。而预估编码所需耗用的估算比特使用量,利用公式Pn=Pn-1+MM[Tn]*4-M[Tn-1]
Sn=M[Tn]Rn=Rn-1+M[Tn-1]Cn=Cn-1+MM2[Tn]*4-MM[Tn-1](3)其中M[Tn],MM[Tn],MM2[Tn]计数辅助阵列Tn第n回合的门槛值PnSnRnCn分别代表多个状态比特P、S、R、C在门槛值为Tn时所需的最大编码长度。
由于可由上述方法预测编码过程将于何时结束,因此在观念上可后续的ICEM编码作业,区分成最后编码处理52以及一般编码处理54两个路径。所以步骤50,在判断是否为编码的最后一回合?如果不是最后一回合,亦即当此估算比特使用量未达编码警界值时,就根据显著映射阵列,执行一般编码处理54,再跳至预估上述估算比特使用量的步骤48;如果是最后一回合,亦即当估算比特使用量超过编码警界值时,就根据显著映射阵列,执行最后编码处理52。附带一提的是实际设计硬件时,只要能配合寄存器达到对各状态比特控制流量的目的,即可将两流程合一。
上述的一般编码处理54,又包括下列步骤首先以阵列循序扫描方式,并配合比特平面编码方式,连续扫描上述转换系数阵列;再判断当L=Lmax时,无条件编码状态比特P、S、R;当L=Lmax-1时,无条件编码状态比特P、S、R、C;以及当L<Lmax-1且L>1时,针对可能为显著的Cij编码状态比特P、S、R、C。而上述的最后编码处理52,也包括下列步骤首先以阵列循序扫描方式,并配合比特平面编码方式,连续扫描上述转换系数阵列;然后利用目前解码端(假设编码后,传送输出至他方,由一解码端解码)已知的MAXMAG显著映射阵列,编码状态比特P、S,在此时,解码端尚未对MAXMAG阵列做最后的更新;再判断当编码所实际耗用的确实比特使用量未达编码预算值时,编码状态比特C,此时解码端因此将同步更新MAXMAG阵列,并编码剩余未传送的转换系数的状态比特P、S;最后当编码所实际耗用的确实比特使用量仍未达编码预算值时,编码状态比特R。
上述状态比特P、S的判断逻辑为If|Cij|<2T
If|Cij|>=TP=1IfCij>0S=0ElseS=1ElseP=0(4)而状态比特R的判断逻辑为If|Cij|>=2TIf|Cij| & TR=1ElseR=0(5)而状态比特C的判断逻辑为IfMAXMAGij<2TIfMAXMAGij>=TC=1ElseC=0(6)其中状态比特P母树的显著比特状态比特S母树的符号比特状态比特R母树的精细比特状态比特C子树的显著比特Cij坐标位于(i,j)处的转换系数MAXMAGij根节点位于(i,j)处的子树中,绝对值最大者T门槛值L阶层数,Lmax位于阶层树最高处,Lmin位于阶层树最低处。
图5显示根据本发明优选实施例的一种状态比特编码处理装置的方块示意图,请参照图5。本发明应用上述的矩阵式图像编码的方法,提出一种状态比特编码处理(Status Bit Coding Processing)装置,其包括显著比特过滤器60、状态比特P编码单元62、状态比特S编码单元64、状态比特R编码单元66、状态比特C编码单元68、以及比特预算控制器(Bit BudgetController)70。
显著比特过滤器60会参考显著映射阵列,以如图3所示的阵列循序扫描方式,配合比特平面编码方式,连续扫描转换系数阵列,其依照设计者的定义,输出可能为显著的转换系数。状态比特P、S、R、C编码单元62,64,66,68,都耦接至显著比特过滤器60,其依照公式(4)、公式(5)、以及公式(6)的判断逻辑,将上述可能显著的转换系数,编码为状态比特P、S、R、C。
比特预算控制器70为本发明的一大特点,其耦接至状态比特R编码单元以及状态比特C编码单元,并根据公式(2)以及公式(3),以预估编码所需耗用的估算比特使用量,当判断出不是最后一回合,即当此估算比特使用量未达编码警界值时,就执行一般编码处理。否则如果是最后一回合,即当估算比特使用量超过编码警界值时,就根据显著映射阵列,执行最后编码处理,亦即控制状态比特R编码单元66及状态比特C编码单元68,以选择停止编码状态比特R、C。
本发明仅需使用相对少量且固定的阵列空间,并配合排序与精确化处理合一的简洁阵列运算逻辑,仍然可达到高效率的压缩效能。事实上,嵌入式编码技术在本质上与阵列循序运算有一定程序的冲突,特别是在最后一回合的编码处理过程,必需能将原本计划全部送出的比特信息中,较重要者优先送出,如此方能将压缩效能提至最高。为此ICEM演算法也提出一状态比特长度预估与控制机制即比特预算控制器,以确保能获致最高的压缩效能。
虽然本发明以优选实施例披露如上,然而并非用以限定本发明,本领域技术人员在不脱离本发明的精神和范围内,对其可作各种的更动与变化,因此本发明的保护范围应由所附的权利要求定义。
权利要求
1.一种矩阵式图像编码的方法,包括下列步骤子波转换一像素数据,以得一转换系数阵列;去除该转换系数阵列的一直流成分;建立一显著映射阵列以及多个计数辅助阵列;根据该些计数辅助阵列,预估编码所需耗用的一估算比特使用量;当该估算比特使用量未达一编码警界值时,根据该显著映射阵列,执行一一般编码处理,再跳至预估该估算比特使用量的步骤;以及当该估算比特使用量超过该编码警界值时,根据该显著映射阵列,执行一最后编码处理。
2.如权利要求1所述的矩阵式图像编码的方法,其中该一般编码处理,包括下列步骤以一阵列循序扫描方式,配合一比特平面编码方式,连续扫描该转换系数阵列;当L=Lmax时,无条件编码多个状态比特P、S、R;当L=Lmax-1时,无条件编码该些状态比特P、S、R以及另一状态比特C;以及当L<Lmax-1且L>1时,针对可能为显著的Cij编码该些状态比特P、S、R、C;而状态比特P、S的状态逻辑为If|Cij|<2TIf|Cij|>=TP=1IfCij>0S=0ElseS=1ElseP=0而状态比特R的判断逻辑为If|Cij|>=2TIf|Cij| & TR=1ElseR=0而状态比特C的判断逻辑为IfMAXMAGij<2TIfMAXMAGij>=TC=1ElseC=0其中状态比特P母树的显著比特状态比特S母树的符号比特状态比特R母树的精细比特状态比特C子树的显著比特Cij坐标位于(i,j)处的转换系数MAXMAGij根节点位于(i,j)处的子树中,绝对值最大者T门槛值L阶层数,Lmax位于阶层树最高处,Lmin位于阶层树最低处。
3.如权利要求1所述的矩阵式图像编码的方法,其中该最后编码处理,包括下列步骤以一阵列循序扫描方式,配合一比特平面编码方式,连续扫描该转换系数阵列;利用该显著映射阵列,编码多个状态比特P、S;当编码所实际耗用的一确实比特使用量未达一编码预算值时,编码剩余的转换系数的该些状态比特P、S以及另一状态比特C;以及当编码所实际耗用的该确实比特使用量仍未达该编码预算值时,编码一状态比特R;而状态比特P、S的判断逻辑为If|Cij|<2TIf|Cij|>=TP=1IfCij>0S=0ElseS=1ElseP=0而状态比特R的判断逻辑为If|Cij|>=2TIf|Cij| & TR=1ElseR=0而状态比特C的判断逻辑为IfMAXMAGij<2TIfMAXAGij>=TC=1ElseC=0其中状态比特P母树的显著比特状态比特S母树的符号比特状态比特R母树的精细比特状态比特C子树的显著比特Cij坐标位于(i,j)处的转换系数MAXMAGij根节点位于(i,j)处的子树中,绝对值最大者T门槛值L阶层数,Lmax位于阶层树最高处,Lmin位于阶层树最低处。
4.如权利要求1所述的矩阵式图像编码的方法,其中建立所述计数辅助阵列,包括下列步骤以一阵列循序扫描方式,扫描该转换系数阵列;以及利用公式M[Tn]=count of{Cij|Tn<=|Cij|<Tn-1}MM[Tn]=count of{MAXMAGij|Tn<=|MAXMAGij|<Tn-1}MM2[Tn]=count of{MAXMAGij|Tn<=|MAXMAGij|<Tn-1,L>1}循回建立该些计数辅助阵列;其中M[Tn],MM[Tn],MM2[Tn]该些计数辅助阵列Cij坐标位于(i,j)处的转换系数MAXMAGij根节点位于(i,j)处的子树中,绝对值最大者Tn第n回合的门槛值L阶层数。
5.如权利要求4所述的矩阵式图像编码的方法,其中预估编码所需耗用的该估算比特使用量,是利用公式Pn=Pn-1+MM[Tn]*4-M[Tn-1]Sn=M[Tn]Rn=Rn-1+M[Tn-1]Cn=Cn-1+MM2[Tn]*4-MM[Tn-1]其中PnSnRnCn分别代表多个状态比特P、S、R、C在门槛值为Tn时所需的最大编码长度。
6.如权利要求1所述的矩阵式图像编码的方法,其中建立该显著映射阵列,包括下列步骤以一阵列循序扫描方式,扫描该转换系数阵列;以及利用公式MAXMAGij=max|C2i,2j|,|C2i+1,2j|,|C2i,2j+1|,|C2i+1,2j+1|,MAXMAG2i,2j,MAXMAG2i+1,2j,MAXMAG2i,2j+1,MAXMAG2i+1,2j+1---(1)]]>循回建立该显著映射阵列;其中Cij坐标位于(i,j)处的转换系数MAXMAGij根节点位子(i,j)处的子树中,绝对值最大者。
7.一种状态比特编码处理装置,包括一显著比特过滤器,其参考一显著映射阵列,以一阵列循序扫描方式,配合一比特平面编码方式,连续扫描一转换系数阵列,再输出一可能显著转换系数;一状态比特P编码单元,耦接该显著比特过滤器,用以将该可能显著转换系数编码为一状态比特P;一状态比特S编码单元,耦接该显著比特过滤器,用以将该可能显著转换系数编码为一状态比特S;一状态比特R编码单元,耦接该显著比特过滤器,用以将该可能显著转换系数编码为一状态比特R;一状态比特C编码单元,耦接该显著比特过滤器,用以将该可能显著转换系数编码为一状态比特C;以及一比特预算控制器,耦接该状态比特R编码单元以及该状态比特C编码单元,用以预估编码所需耗用的一估算比特使用量,当该估算比特使用量到达一编码警界值时,控制该状态比特R编码单元及该状态比特C编码单元,以选择停止编码该些状态比特R、C。
8.如权利要求7所述的状态比特编码处理装置,当该估算比特使用量未达该编码警界值时,该显著比特过滤器输出该可能显著转换系数,以及该些状态比特P、S、R、C编码单元编码得到该些状态比特P、S、R、C,依下列准则当L=Lmax时,无条件编码该些状态比特P、S、R;当L=Lmax-1时,无条件编码该些状态比特P、S、R、C;以及当L<Lmax-1且L>1时,针对可能为显著的Cij编码该些状态比特P、S、R、C;而状态比特P、S的判断逻辑为If|Cij|<2TIf|Cij|>=TP=1IfCij>0S=0ElseS=1ElseP=0而状态比特R的判断逻辑为If|Cij|>=2TIf|Cij| & TR=1ElseR=0而状态比特C的判断逻辑为IfMAXMAGij<2TIfMAXMAGij>=TC=1ElseC=0其中状态比特P母树的显著比特状态比特S母树的符号比特状态比特R母树的精细比特状态比特C子树的显著比特Cij坐标位于(i,j)处的转换系数MAXMAGij根节点位于(i,j)处的子树中,绝对值最大者T门槛值L阶层数,Lmax位于阶层树最高处,Lmin位于阶层树最低处。
9.如权利要求7所述的状态比特编码处理装置,当该估算比特使用量超过该编码警界值时,该些状态比特P、S编码单元编码得到该些状态比特P、S,以及该比特预算控制器控制该些状态比特R、C编码单元,以编码得到该些状态比特R、C,依下列准则当编码所实际耗用的一确实比特使用量未达一编码预算值时,编码剩余的转换系数的该些状态比特P、S以及另一状态比特C;以及当编码所实际耗用的该确实比特使用量仍未达该编码预算值时,编码一状态比特R;而状态比特P、S的判断逻辑为If|Cij|<2TIf|Cij|>=TP=1IfCij>0S=0ElseS=1ElseP=0而状态比特R的判断逻辑为If|Cij|>=2TIf|Cij| & TR=1ElseR=0而状态比特C的判断逻辑为IfMAXMAGij<2TIfMAXMAGij>=TC=1ElseC=0其中状态比特P母树的显著比特状态比特S母树的符号比特状态比特R母树的精细比特状态比特C子树的显著比特Cij坐标位于(i,j)处的转换系数MAXMAGij根节点位于(i,j)处的子树中,绝对值最大者T门槛值L阶层数,Lmax位于阶层树最高处,Lmin位于阶层树最低处。
10.如权利要求7所述的状态比特编码处理装置,其中该比特预算控制器预估编码所需耗用的该估算比特使用量前,先以该阵列循序扫描方式,扫描该转换系数阵列,以建立多个计数辅助阵列,其利用公式M[Tn]=count of{Cij|Tn<=|Cij|<Tn-1}MM[Tn]=count of{MAXMAGij|Tn<=|MAXMAGij|<Tn-1}MM2[Tn]=count of{MAXMAGij|Tn<=|MAXMAGij|<Tn-1,L>1}循回建立该些计数辅助阵列;其中M[Tn],MM[Tn],MM2[Tn]该些计数辅助阵列Cij坐标位于(i,j)处的转换系数MAXMAGij根节点位于(i,j)处的子树中,绝对值最大者Tn第n回合的门槛值L阶层数。
11.如权利要求10所述的状态比特编码处理装置,其中该比特预算控制器预估编码所需耗用的该估算比特使用量,是利用公式Pn=Pn-1+MM[Tn]*4-M[Tn-1]Sn=M[Tn]Rn=Rn-1+M[Tn-1]Cn=Cn-1+MM2[Tn]*4-MM[Tn-1]其中PnSnRnCn分别代表多个状态比特P、S、R、C在门槛值为Tn时所需的最大编码长度。
12.如权利要求7所述的状态比特编码处理装置,其中是以该阵列循序扫描方式,扫描该转换系数阵列,并利用公式MAXMAGij=max|C2i,2j|,|C2i+1,2j|,|C2i,2j+1|,|C2i+1,2j+1|,MAXMAG2i,2j,MAXMAG2i+1,2j,MAXMAG2i,2j+1,MAXMAG2i+1,2j+1]]>循回建立该显著映射阵列;式中Cij坐标位于(i,j)处的转换系数MAXMAGij根节点位于(i,j)处的子树中,绝对值最大者。
全文摘要
一种矩阵式图像编码的方法,合并排序及精确化处理,以阵列为基础,配合流量控制机制,达到只以单一阶段完成具嵌入式特性的图像压缩,用显著映射阵列决定阶层树的节点是否显著,以保障及提高压缩效能。应用该方法的状态比特编码处理装置,以单纯的演算逻辑为主,大约仅需一又四分之一个图像转换系数空间的存储器,高速进行具嵌入式特性的图像压缩,比特预算控制器的设计克服嵌入式与矩阵式编码的冲突点,确保压缩效能,适于以低成本硬件芯片或DSP芯片来实现。
文档编号H04N7/26GK1340969SQ0012619
公开日2002年3月20日 申请日期2000年8月25日 优先权日2000年8月25日
发明者吴建雄 申请人:雅威国际股份有限公司
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