专利名称：信息熵保持编码方法与装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及电数字数据处理技术领域，特别是涉及一种信息熵保持编码方法与装置。
背景技术：
对变量X1、X2进行二维联合信息熵保持变长编码往往是通过查找二维码表实现的。当变量X1、X2的取值范围很大时，如果采用二维信息组合{X1、X2}与码字一一对应就会导致二维码表十分庞大，不利于存储和查找。通常的方法是，对于出现概率较大的信息组合{X1、X2}用查表实现编码，而对于出现概率小的{X1、X2}组合，先查表得到一个控制码字。这个控制码字仅仅用来标记对该事件的编码不能通过查表直接实现，而X1、X2的信息将由紧邻该控制码字后面的其他符号携带。
对于不能通过查表直接实现编码的{X1、X2}组合，普遍被采用的编码方法是在控制码字后面，依次对X1、X2单独编码。这种编码装置如附图1所示。信号X1、X2输入查表装置，输出查表所得的码字。当输出码字是控制码字时，控制信号使开关向下打，否则，控制信号使开关向上打。当开关向下打时，说明X1、X2不能通过查表直接实现编码。这时，就要通过时分复用装置先后传输控制码字、X1、X2三个信号。这种方法的不足之处在于没有利用X1、X2之间的相关性，同时控制码字仅仅作为标记，没有携带一些关于X1或X2的信息。这就导致当事件不能通过查表直接实现编码时，需要用3部分符号——控制码字、X1、X2——来完成对X1、X2的编码，压缩效率不高。
发明内容
本发明的目的是提供信息压缩效率更高的一种信息熵保持编码方法与装置。对变量X1、X2进行二维联合变长编码过程中出现的不能通过查表直接实现编码的小概率信号{X1＝xn，X2＝ym}的编码方法和装置提出了改进。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下1.一种信息熵保持编码方法，包括将输入信号{X1＝xn，X2＝ym}查二维变长编码表，若码表中存在与输入信号一一对应的码字，则用该码字编码输入信号，若不存在与输入信号一一对应的码字，则用一个统一的控制码字标识输入信号；若输入信号{X1＝xn，X2＝ym}被控制码字标识，则编码步骤如下1)将X1经函数f(x)映射所得的信息和X2经函数g(x)映射所得的信息与控制码字结合为第一合成信号；2)将X1经函数u(x)映射所得的信息和X2经函数v(x)映射所得的信息结合为第二合成信号；3)将第一合成信号，第二合成信号串行输出。
将X1经函数f(x)映射所得的信息和X2经函数g(x)映射所得的信息与控制码字结合为第一合成信号，方法如下第一合成信号＝控制码字+f(X1)+g(X2)，其中，f(x)是自变量为X1的函数，g(x)是自变量为X2的函数。
所说的将X1经函数u(x)映射所得的信息和X2经函数v(x)映射所得的信息结合为第二合成信号，方法如下第二合成信号＝v(X2)-u(X1)，其中，u(x)是自变量为X1的函数，v(x)是自变量为X2的函数。
所说的将第一合成信号，第二合成信号串行输出，即依次输出第一合成信号、第二合成信号，形成编码码流。
2.一种信息熵保持编码方法的装置，包括将输入信号{X1＝xn，X2＝ym}进行查二维码表的查表装置；以及1)将X1经函数f(x)映射所得的信息和X2经函数g(x)映射所得的信息与控制码字结合为第一合成信号的信息合成装置；2)将X1经函数u(x)映射所得的信息和X2经函数v(x)映射所得的信息结合为第二合成信号的剩余信息编码装置；3)依次输出第一合成信号、第二合成信号的时分复用装置。
所说的信息合成装置，其中包括1)用于实现函数f(x)功能的第一映射装置(601)；2)用于实现函数g(x)功能的第二映射装置(602)；3)用于构造第一合成信号的加法装置(605)；信号X1输入第一映射装置(601)；第一映射装置(601)与加法装置(605)相连，作为加法装置(605)的一个输入；信号X2输入第二映射装置(602)；第二映射装置(602)与加法装置(605)相连，作为加法装置(605)的一个输入；控制码字与加法装置(605)相连，作为加法装置(605)的一个输入；加法装置(605)输出第一合成信号。
所说的剩余信息编码装置，包括
1)用于实现函数u(x)功能的第三映射装置(603)；2)用于实现函数v(x)功能的第四映射装置(604)；3)减法装置(606)；信号X1输入第三映射装置(603)；第三映射装置(603)与减法装置(606)相连，作为减法装置(606)的一个输入；信号X2输入第四映射装置(604)；第四映射装置(604)与减法装置(606)相连，作为减法装置(606)的一个输入；减法装置(606)输出第二合成信号。
所说的时分复用装置(607)，将第一合成信号、第二合成信号作为时分复用装置(607)的两个输入，时分复用装置(607)将这两个信号分时串行输出。
本发明与背景技术相比，具有的有益的效果本方法利用了X1、X2之间的相关性，同时对控制码字做了修正，使之携带X1、X2的部分信息。结果显示本发明将X1、X2的信息分成两部分进行编码，其中一部分附加在控制码字上；这样所需的比特数小于传统方法单独对3部分符号——控制码字、X1、X2——编码所需的比特数，从而克服了传统方法的不足。本发明主要应用在对数字信号进行二维联合信息熵保持变长编码的编码器中，还可以推广至多维联合信息熵保持变长编码。
图1是传统方法的编码装置框图；图2是本发明装置的原理框图；图3是本发明装置的部件结构框图。
具体实施例方式
图像数据和视频数据在压缩编码过程中，经过变换量化扫描后的一维系数是n(n≥0)个0和一个非0系数交替出现组成的。一个非0系数的值为level，该非0系数前值为0的系数个数叫做游程run。对变换量化扫描后的系数的编码往往是通过{run，level}二维联合编码实现的。本发明适用于对信号{run＝xn，level＝ym}进行二维联合信息熵保持变长编码，下面是
具体实施例方式实施例11.一种信息熵保持编码过程，包括以下步骤1)将输入信号{run＝xn，level＝ym}输入查表装置，查二维变长编码表，若码表中存在与输入信号一一对应的码字，则用该码字编码输入信号，若不存在与输入信号一一对应的码字，则用一个统一的控制码字标识输入信号；2)若输入信号{run＝xn，level＝ym}被控制码字标识，则编码步骤如下将run输入第一映射装置601经函数f(x)映射所得的信息和将level输入第二映射装置602经函数g(x)映射所得的信息与控制码字经加法装置605结合为第一合成信号；将run输入第三映射装置603经函数u(x)映射所得的信息和level输入第四映射装置604经函数v(x)映射所得的信息经减法装置606结合为第二合成信号；将第一合成信号，第二合成信号经时分复用装置607串行输出。
2.第1点所说的将run输入第一映射装置601经函数f(x)映射所得的信息和将level输入第二映射装置602经函数g(x)映射所得的信息与控制码字经加法装置605结合为第一合成信号，方法如下第一合成信号＝控制码字+f(xn)+g(ym)，其中f(x)＝2*x， 控制码字为59。
3.第1点所说的将run输入第三映射装置603经函数u(x)映射所得的信息和level输入第四映射装置604经函数v(x)映射所得的信息经减法装置606结合为第二合成信号，方法如下第二合成信号＝v(ym)-u(xn)，其中函数u(xn)实现的功能是对于run＝xn，找到|yl|，使得{run＝xn，level＝|yl|}不能通过查表实现编码而{run＝xn，level＝|yl|-1}能通过查表实现编码，则u(xn)＝|yl|；其中函数v(x)＝|ym|。
4.第1点所说的将第一合成信号，第二合成信号经时分复用装置607串行输出，即经时分复用装置607依次输出第一合成信号、第二合成信号，形成编码码流。
实施例21.一种信息熵保持编码方法，包括以下步骤1)将输入信号{run＝xn，level＝ym}输入查表装置，查二维变长编码表，若码表中存在与输入信号一一对应的码字，则用该码字编码输入信号，若不存在与输入信号一一对应的码字，则用一个统一的控制码字标识输入信号；2)若输入信号{run＝xn，level＝ym}被控制码字标识，则编码步骤如下将run输入第一映射装置601经函数f(x)映射所得的信息和将level输入第二映射装置602经函数g(x)映射所得的信息与控制码字经加法装置605结合为第一合成信号；
将run输入第三映射装置603经函数u(x)映射所得的信息和level输入第四映射装置604经函数v(x)映射所得的信息经减法装置606结合为第二合成信号；将第一合成信号，第二合成信号经时分复用装置607串行输出。
2.第1点所说的将run输入第一映射装置601经函数f(x)映射所得的信息和将level输入第二映射装置602经函数g(x)映射所得的信息与控制码字经加法装置605结合为第一合成信号，方法如下第一合成信号＝控制码字+f(xn)+g(ym)，其中 控制码字为59。
3.第1点所说的将run输入第三映射装置603经函数u(x)映射所得的信息和level输入第四映射装置604经函数v(x)映射所得的信息经减法装置606结合为第二合成信号，方法如下第二合成信号＝v(ym)-u(xn)，其中 4.第1点所说的将第一合成信号，第二合成信号经时分复用装置607串行输出，即经时分复用装置607依次输出第一合成信号、第二合成信号，形成编码码流。
上述的用于提高信息熵保持变长编码压缩效率的装置，可以用处理器系统，微控制器，可编程逻辑器件或硬件电路实现部分或全部的操作。上述的一些操作可以用软件实现，同时另一些操作可以用硬件实现。
为了方便起见，这些操作被描述为不同的互连的功能单元或不同的软件模块。但是，这不是必要的。在一些应用中，这些功能单元或模块可以被集成到单一的逻辑器件、程序或操作中，而没有明显的界限。在任何情况中，功能单元和软件模块或描述的特征可以独立实现，或与其他操作一起用硬件或软件实现。
权利要求
1.一种信息熵保持编码方法，包括将输入信号{X1＝xn，X2＝ym}查二维变长编码表，若码表中存在与输入信号一一对应的码字，则用该码字编码输入信号；若不存在与输入信号一一对应的码字，则用一个统一的控制码字标识输入信号；其特征在于若输入信号{X1＝xn，X2＝ym}被控制码字标识，则编码步骤如下1)将X1经函数f(x)映射所得的信息和X2经函数g(x)映射所得的信息与控制码字结合为第一合成信号；2)将X1经函数u(x)映射所得的信息和X2经函数v(x)映射所得的信息结合为第二合成信号；3)将第一合成信号，第二合成信号串行输出。
2.根据权利要求1所述的一种信息熵保持编码方法，其特征在于所说的将X1经函数f(x)映射所得的信息和X2经函数g(x)映射所得的信息与控制码字结合为第一合成信号，方法如下第一合成信号＝控制码字+f(X1)+g(X2)，其中，f(x)是自变量为X1的函数，g(x)是自变量为X2的函数。
3.根据权利要求1所述的一种信息熵保持编码方法，其特征在于所说的将X1经函数u(x)映射所得的信息和X2经函数v(x)映射所得的信息结合为第二合成信号，方法如下第二合成信号＝v(X2)-u(X1)，其中，u(x)是自变量为X1的函数，v(x)是自变量为X2的函数。
4.根据权利要求1所述的一种信息熵保持编码方法，其特征在于所说的将第一合成信号、第二合成信号串行输出，形成编码码流。
5.根据权利要求1所述的一种信息熵保持编码方法的装置，包括将输入信号{X1＝xn，X2＝ym}进行查二维码表的查表装置；其特征在于1)将X1经函数f(x)映射所得的信息和X2经函数g(x)映射所得的信息与控制码字结合为第一合成信号的信息合成装置；2)将X1经函数u(x)映射所得的信息和X2经函数v(x)映射所得的信息结合为第二合成信号的剩余信息编码装置；3)依次输出第一合成信号、第二合成信号的时分复用装置。
6.根据权利要求5所述的一种信息熵保持编码方法的装置，其特征在于所说的信息合成装置，包括1)用于实现函数f(x)功能的第一映射装置(601)；2)用于实现函数g(x)功能的第二映射装置(602)；3)用于构造第一合成信号的加法装置(605)；信号X1输入第一映射装置(601)；第一映射装置(601)与加法装置(605)相连，作为加法装置(605)的一个输入；信号X2输入第二映射装置(602)；第二映射装置(602)与加法装置(605)相连，作为加法装置(605)的一个输入；控制码字与加法装置(605)相连，作为加法装置(605)的一个输入；加法装置(605)输出第一合成信号。
7.根据权利要求5所述的一种信息熵保持编码方法的装置，其特征在于所说的剩余信息编码装置，包括1)用于实现函数u(x)功能的第三映射装置(603)；2)用于实现函数v(x)功能的第四映射装置(604)；3)减法装置(606)；信号X1输入第三映射装置(603)；第三映射装置(603)与减法装置(606)相连，作为减法装置(606)的一个输入；信号X2输入第四映射装置(604)；第四映射装置(604)与减法装置(606)相连，作为减法装置(606)的一个输入；减法装置(606)输出第二合成信号。
8.根据权利要求5所述的一种信息熵保持编码方法的装置，其特征在于所说的时分复用装置(607)，将第一合成信号、第二合成信号作为时分复用装置(607)的两个输入，时分复用装置(607)将这两个信号分时串行输出。
全文摘要
本发明公开了一种信息熵保持编码方法与装置。对变量X
文档编号H04N7/26GK1535021SQ20031010948
公开日2004年10月6日 申请日期2003年12月14日 优先权日2003年12月14日
发明者虞露, 董洁, 楼剑, 虞 露 申请人:浙江大学