专利名称：利用人类视觉特性对图像进行编码及解码的方法和设备的制作方法
技术领域：
根据本发明的方法和设备涉及图像编码和解码，更具体地讲，涉及能够通过利用人类心理视觉特性来提高图像压缩效率的图像编码和解码。
背景技术：
图1示出现有技术的基于预测的图像编码方法的示例。
参照图1，在诸如MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4视频、H.261、H.263和H.264的视频压缩标准中，一帧被分为多个宏块，基于宏块执行预测处理以获得与当前块O相对应的预测块P，作为当前块O和预测块P之间的差的残差块被变换并量化以减小变换系数的范围，然后被执行熵编码。
在传统的基于预测的图像编码方法中，通过以最佳方式利用图像的空间-时间相关性来获得预测块，即与当前块最相似的块。在现有技术的基于预测的图像编码方法中，通过对作为当前块和预测块之间的差的残差信号进行编码来提高压缩效率。最后，在现有技术的图像编码方法中，基于当前块和预测块之间的相似程度来确定压缩效率。
然而，在对图像进行编码时，所述现有技术的方法没有适当地利用人类视觉系统的特性。根据现有技术的方法，当残差块或者整个变换的块包括在视觉上不能被用户容易地察觉的部分时，所述块仍被编码。为了克服传送带宽的限制并向用户提供高清晰度图像，需要一种具有进一步提高的压缩效率的图像编码方法。
发明内容
本发明提供一种能够通过将利用人类视觉系统的掩蔽效应的心理视觉模型应用于基于预测的编码方法来提高图像压缩效率的图像编码方法和设备。
根据本发明的一方面，提供一种图像编码方法，包括创建与将被编码的当前块相对应的预测块；通过估计当前块和预测块之间的差来创建残差块；分别通过对残差块和预测块进行变换来创建变换的残差块和变换的预测块；获得使包括在变换的预测块中的相应像素视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并创建包括该最小阈值变换系数的最小阈值块；对变换的残差块的相应系数确定使最大量化误差等于或小于最小阈值变换系数的最佳量化步长，并基于确定的最佳量化步长来对变换的残差块的所述相应的系数进行量化。
根据本发明的另一方面，提供一种图像编码方法，包括创建与将被编码的当前块相对应的预测块；通过估计当前块和预测块之间的差来创建残差块；分别通过对残差块和预测块进行变换来创建变换的残差块和变换的预测块；获得使变换的预测块的相应像素视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并创建包括该最小阈值变换系数的最小阈值块；通过比较最小阈值变换系数与变换的残差块的相应系数来从变换的残差块的系数中选择将被编码的变换的残差块的系数。
根据本发明的另一方面，提供一种图像编码方法，包括创建与将被编码的当前块相对应的预测块；通过估计当前块和预测块之间的差来创建残差块；获得使包括在预测块中的相应像素视觉上可被察觉的最小阈值系数，并创建包括该最小阈值系数的最小阈值块；通过估计最小阈值系数和残差块的相应系数之间的差来创建差残差块。
根据本发明的另一方面，提供一种图像编码设备，包括预测单元，创建与将被编码的当前块相对应的预测块；减法单元，通过估计当前块和预测块之间的差来创建残差块；第一变换单元，通过对残差块进行变换来创建变换的残差块；第二变换单元，通过对预测块进行变换来创建变换的预测块最小阈值块创建单元，获得使包括在变换的预测块中的系数视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并创建包括该最小阈值变换系数的最小阈值块；量化单元，对变换的残差块的相应系数确定使最大量化误差等于或小于最小阈值变换系数的最佳量化步长，并基于确定的最佳量化步长来对变换的残差块的所述相应系数进行量化。
根据本发明的另一方面，提供一种图像编码设备，包括预测单元，创建与将被编码的当前块相对应的预测块；减法单元，通过估计当前块和预测块之间的差来创建残差块；第一变换单元，通过对残差块进行变换来创建变换的残差块；第二变换单元，通过对预测块进行变换来创建变换的预测块最小阈值块创建单元，获得使包括在变换的预测块的系数视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并创建包括该最小阈值变换系数的最小阈值块；选择单元，通过比较最小阈值变换系数与变换的残差块的相应系数来从变换的残差块的系数中选择将被编码的变换的残差块的系数。
根据本发明的另一方面，提供一种图像编码设备，包括预测单元，创建与将被编码的当前块相对应的预测块；第一减法单元，通过估计当前块和预测块之间的差来创建残差块；最小阈值块创建单元，获得使包括在预测块中的相应像素视觉上可被察觉的最小阈值系数，并创建包括该最小阈值系数的最小阈值块；第二减法单元，通过估计最小阈值系数和残差块的相应系数之间的差来创建差残差块。
根据本发明的另一方面，提供一种图像解码方法，包括从接收的比特流中读取关于最佳量化步长的信息以及关于变换的残差块的系数的信息，所述最佳量化步长是关于变换的残差块的每一系数而确定的使最大量化误差等于或小于最小阈值变换系数的量化步长，所述系数根据该最佳量化步长被量化；对变换的残差块的被量化的系数进行逆量化；通过把将被解码的当前块的预测块与经过逆变换的变换的残差块相加来恢复图像。
根据本发明的另一方面，提供一种图像解码设备，包括熵解码器，从接收的比特流中读取关于最佳量化步长的信息以及关于变换的残差块的系数的信息，所述最佳量化步长是为变换的残差块的每一系数确定的使最大量化误差等于或小于最小阈值变换系数的量化步长，所述系数根据该最佳量化步长被量化；逆量化单元，根据读取的最近量化步长对被量化的变换的残差块的系数进行逆量化；逆变换单元，通过对变换的残差块的被量化的系数进行逆变换来输出残差块；预测单元，为将被解码的当前块创建预测块；加法单元，通过将经过逆变换的残差块与预测块相加来恢复图像。
通过参照附图详细描述本发明示例性实施例，本发明的上述和其他方面将变得更明显，其中图1示出现有技术的基于预测的图像编码方法的示例；图2A和图2B是解释根据本发明示例性实施例所使用的人类视觉系统(HVS)的掩蔽效应的示图；图3是解释根据本发明示例性实施例的利用人类视觉特性的图像编码方法的概念的示图；图4是根据本发明示例性实施例的图像编码设备的方框图；图5是根据本发明示例性实施例的图像编码方法的流程图；图6示出根据本发明示例性实施例的在图像编码方法的操作中分别创建的块；图7是根据本发明另一示例性实施例的图像编码设备的方框图；图8是根据本发明另一示例性实施例的图像编码方法的流程图；图9示出根据本发明另一示例性实施例的在图像编码方法的操作中分别创建的块；图10是根据本发明另一示例性实施例的图像编码设备的方框图；图11是根据本发明另一示例性实施例的图像编码方法的流程图；图12示出根据本发明另一示例性实施例的在图像编码方法的操作中分别创建的块；图13是根据本发明示例性实施例的图像解码设备的方框图；和图14是根据本发明示例性实施例的图像解码方法的流程图。
具体实施例方式
以下，将通过参照附图解释本发明示例性实施例来详细描述本发明。
将首先描述人类视觉系统(HVS)的特性。与人类听觉系统相似，HVS具有掩蔽效应(masking effect)。这种情况下的掩蔽效应是指当图像信号在特定频率处具有超过预定幅度的分量时，所述特定频率周围的频带中存在的幅度小于所述预定幅度的信号不能被用户察觉，或者根据图像特性，幅度小于所述预定幅度的图像信号不能被察觉。
图2A和图2B是解释本发明示例性实施例中所使用的HVS的掩蔽效应的示图。图2A的上部所示的图像21和22以8比特精度被量化，图2A的下部所示的图像23和24以4比特精度被量化。
当图2A的具有粗糙表面的图像22和24彼此进行比较时，以8比特精度进行量化的图像与以4比特精度进行量化的图像之间的差别在视觉上不能被容易地察觉。同时，当具有光滑表面的图像21和23彼此进行比较时，可以看出，以4比特精度进行量化的图像中的条带效应(banding effect)比以8比特精度进行量化的图像中的条带效应更明显。当通过根据图像特性控制量化系数，视觉上不能被用户察觉的部分不被编码时，编码的图像可具有提高的压缩比。
在图2B的第一图像25中，在以10周/画面(cycles/picture)进行低通滤波之后，对具有连续色调的人像(即，亚拉伯罕·林肯)进行采样。在图2B的第二图像26中，第一图像25再次被低通滤波。在第三图像27中，从第一图像25中去除等于或大于40周的高频带分量。在第四图像28中，从第一图像25中去除12-40周范围内的频带分量。
当图2B的第一图像25和第二图像26彼此进行比较时，在通过低通滤波器去除具有高频带分量的块的不连续边缘部分时，视觉识别提高。然而，不仅高频带分量影响人类视觉识别。参照图2B的第三图像27和第四图像28，第四图像28中的视觉识别比第三图像27中的视觉识别提高得更多，在第四图像28中仅12-40周范围内的特定频带分量被去除，而在第三图像27中等于或大于40周的高频带分量被去除。当有限的频带分量互相作用时，产生掩蔽效应，并且通过根据图像特性仅去除特定频带分量，可几乎没有视觉识别差异地压缩图像。
根据本发明示例性实施例，通过利用人类视觉系统的掩蔽效应，根据图像特性，对幅度等于或小于刚可察觉失真(JND，just noticeable distortion)的图像信号分量不进行编码，从而在没有主观的图像质量恶化的情况下提高图像压缩比，所述JND是视觉上可察觉的图像的最小极限。
图3是解释根据本发明示例性实施例的利用人类视觉特性的图像编码方法的概念的示图。
假设预测信号P是通过帧内预测或帧间预测从原始图像信号预测的信号，JND J是预测信号P的视觉上可察觉的信号的最小极限，残差信号R 32是原始图像信号O和预测信号P之间的差。参照图3，在本发明示例性实施例的图像编码方法中，从预测信号P估计作为视觉上可察觉的图像的最小极限的JND J，比JND J小的残差信号R不被编码，从而带来有效的压缩。换言之，仅JND J和大于JND J的残差信号部分30之间的差MAX(0，R-J)被编码，从而提高图像压缩效率。
为此，在本发明示例性实施例的图像编码方法和设备中，通过在量化操作、变换操作和残差信号处理操作中考虑JND的特性来确定将被编码的数据。现在，将通过对每一操作解释本发明示例性实施例来描述本发明示例性实施例的图像编码方法和设备。
图4是根据本发明示例性实施例的图像编码设备的方框图。图5是根据本发明示例性实施例的图像编码方法的流程图。图6示出根据本发明示例性实施例在图像编码方法的操作中分别创建的块。现在，将参照图4至图6来描述根据本发明示例性实施例的图像编码方法和设备。
在根据本发明示例性实施例的方法和设备中，量化步长被控制以使量化操作中产生的量化误差等于或小于特定的视觉可察觉的阈值系数，即JND。
参照图4，图像编码设备400包括预测单元410、减法单元420、第一变换单元430、第二变换单元440、最小阈值块创建单元450、量化单元460和熵编码单元470。
参照图5，在操作510中，预测单元410对基于特定大小的块而输入的将被编码的当前块C1执行帧内预测或帧间预测，从而创建与当前块C1相对应的预测块P1。
在操作520中，减法单元420从当前块C1中减去预测块P1，从而创建残差块R1。参照图6，位于残差块R1的位置(x，y)处的像素Rxy具有通过从包括在当前块中的像素Cxy中减去相应的预测块的像素Pxy而获得的值，即Rxy＝Cxy-Pxy。
在操作530中，第一变换单元430和第二变换单元440执行诸如离散余弦变换(DCT)或小波变换的频率变换，从而分别从残差块R1和预测块P1创建变换的残差块Rc1和变换的预测块Pc1。
在操作540中，最小阈值块创建单元450获得使包括在变换的预测块Pc1中的每一系数视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并创建包括该最小阈值变换系数的最小阈值块Jc1。
在操作550中，量化单元460确定用于对变换的残差块Rc1的每一残差变换系数R’进行量化的最佳量化步长。可利用方程1估计所述最佳量化步长。
Qstepi=argmaxQstepi{|(Ri-Ji)-(Ri-Ji)Qstepi|≤Ji}]]>在方程1中，Ri是变换的残差块的第i个系数，Ji是最小阈值块的第i个最小阈值变换系数，Qstepi是用于对变换的残差块Rc1的第i个系数进行量化的最佳量化步长。此外，(Ri-Ji)Qstepi表示变换的残差块Rc1与最小阈值块Jc1之间的差根据最佳量化步长Qstepi而量化的值。
参照方程1，量化单元460可从使量化误差(Ri-Ji)-(Ri-Ji)Qstepi的绝对值等于或小于从预测块P1创建的最小阈值变换系数Ji的量化步长值中的最大值确定最佳量化步长。然而，当利用方程1确定量化步长时，在解码端不能直接使用变换的残差块的系数Ri。因此，可利用方程2确定最佳量化步长。
Qstepi=argmaxQstepi{MaxE(Qstepi)≤Ji}]]>在方程2中，MaxE(Qstepi)表示根据最佳量化步长Qstepi的最大量化误差值。例如，如果最佳量化步长Qstepi的值为a，则通过向上取整或向下取整而产生的最大量化误差值变为a/2。量化单元460从使最大量化误差MaxE(Qstepi)等于或小于最小阈值变换系数Ji的量化步长值中的最大值确定最佳量化步长，然后根据确定的最佳量化步长对变换的残差块Rc1进行量化，然后创建经过量化的变换的残差块QRc1。当关于所述最佳量化步长Qstepi的信息在被包括在编码的比特流中的同时被传送时，可在解码端利用关于传送来的最佳量化步长的信息对所述经过量化的变换的残差块的系数执行逆量化。
同时，当由于传送带宽的限制而需要相当高的压缩比时，即，当可分配的比特受到限制时，并且当利用通过方程2获得的量化步长来执行编码时，在一些情况下可能得不到期望的比特率。在这种情况下，为了自适应的使用，仅当通过方程2确定的最佳量化步长大于用于变换的残差块的系数的预定量化步长时，才可使用该最佳量化步长。此外，对于每一变换的残差块的系数，可在保持通过方程2确定的量化步长的相关比率的同时，改变最佳量化步长的平均值，以根据带宽的改变进行自适应的比特分配。
以这样的方式，通过使量化噪声等于或小于作为人类视觉系统可察觉的最小水平的JND的方式控制量化步长，图像压缩效率可提高。
图7是根据本发明另一示例性实施例的图像编码设备的方框图。图8是根据本发明另一示例性实施例的图像编码方法的流程图。图9示出根据本发明另一示例性实施例在图像编码方法的操作中分别创建的块。现在，将参照图7至图9来描述根据本发明另一示例性实施例的图像编码方法和设备。
在根据本发明另一示例性实施例的图像编码方法中，在量化操作之前的变换操作中获得使每一变换系数视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并且仅其系数大于所述最小阈值变换系数的变换的残差块部分被编码。
参照图7，图像编码设备700包括预测单元710、减法单元720、第一变换单元730、第二变换单元740、最小阈值块创建单元750、选择单元760、量化单元770和熵编码单元780。
在操作810中，预测单元710对基于特定大小的块而输入的将被编码的当前块C2执行帧内预测或帧间预测，从而创建与当前块C2相对应的预测块P2。
在操作820中，减法单元720从当前块C2中减去预测块P2，从而创建残差块R2。
在操作830中，第一变换单元730和第二变换单元740分别对残差块R2和预测块P2进行变换，从而创建变换的残差块Rc2和变换的预测块Pc2。
在操作840中，最小阈值块创建单元750获得使包括在变换的预测块Pc2中的每一系数视觉上可被察觉的最小阈值变换系数J，并创建包括该最小阈值变换系数J的最小阈值块Jc2。
在操作850中，选择单元760比较变换的残差块Rc2的每一变换的残差系数R’与最小阈值变换系数J，并在变换的残差块Rc2的系数中确定将被编码的系数。
具体地讲，参照图9，选择单元760计算变换的残差块Rc2的变换的残差系数的绝对值ABS(Rc2)和最小阈值块Jc2的系数的绝对值ABS(Jc2)之间的差，并仅对所述差大于0的部分进行编码。由于在DCT等情况下变换系数可能为负值，所以在将变换的残差系数与最小阈值变换系数相互比较时使用绝对值。如果假设位于变换的残差块Rc2的位置(x，y)处的变换的残差系数为Rxy’，并且相应的最小阈值块的系数为Jxy，则选择单元760在|Rxy′|-|Jxy|＞0时对经差运算的变换的残差系数进行编码，并在|Rxy′|-|Jxy|＜0时将相应的变换的残差系数定义为0。即，选择单元760仅选择大于最小阈值块Jxy的变换的残差系数Rxy’，并对相对于最小阈值变换系数的差进行编码。此外，当经差运算的变换的残差系数为负值，即最小阈值变换系数大于变换的残差系数时，所述经差运算的变换的残差系数被设为0，以减小将被编码的信息的量。
在操作860，所述经差运算的变换的残差系数通过量化单元770和熵编码单元780被再次量化和编码，并以比特流的形式被输出，所述经差运算的变换的残差系数是由选择单元780选择的变换的残差块的系数与最小阈值变换系数之间的差。
图10是根据本发明另一示例性实施例的图像编码设备的方框图。图11是根据本发明另一示例性实施例的图像编码方法的流程图。图12示出根据本发明另一示例性实施例的在图像编码方法的操作中分别创建的块。现在，将参照图10至图12描述根据本发明另一实施例的图像编码方法和设备。
在根据本发明另一示例性实施例的图像编码方法中，在变换操作之前获得JND，即，使包括在预测块中的每一像素视觉上可被察觉的最小阈值，然后对残差值和最小阈值之间的差进行编码。
参照图10，图像编码设备1000包括预测单元1010、第一减法单元1020、最小阈值块创建单元1030、第二减法单元1040、变换单元1050、量化单元1060和熵编码单元1070。
在操作1110中，预测单元1010对基于特定大小的块而输入的将被编码的当前块C3执行帧内预测或帧间预测，从而创建与当前块C3相对应的预测块P3。
在操作1120中，减法单元1020从当前块C3中减去预测块P3，从而创建残差块R3。
在操作1130中，最小阈值块创建单元1030获得使包括在预测块P3中的每一像素视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并创建包括该最小阈值变换系数的最小阈值块J3。
在操作1140中，第二减法单元1040估计残差块R3与最小阈值块J3之间的差，从而创建差残差块DR3。如果残差块R3与最小阈值块J3之间的差为负值，则差残差块DR3的像素值被设为“0”。即，差残差块DR3的每一像素具有max(0，R-J)的值。
在操作1150，用于构成差残差块的所述残差块R3与最小阈值块J3之间的差被变换、量化和熵编码。
图13是根据本发明示例性实施例的图像解码设备的方框图。图14是根据本发明示例性实施例的图像解码方法的流程图。
参照图13，图像解码设备包括熵解码器1310、逆量化单元1320、逆变换单元1330、预测单元1340和加法单元1350。
在操作1410中，熵解码器1310对接收的比特流进行熵解码，并读取包括在该比特流中的诸如最佳量化步长和量化的变换系数的编码信息。
在操作1420中，逆量化单元1320利用读取的最佳量化步长对读取的变换系数进行逆量化，从而输出变换系数。
在操作1430中，预测单元1340根据包括在接收的比特流中的关于编码模式的信息对将被解码的当前块执行帧间预测或帧内预测，从而创建预测块。加法单元1350将预测块和从逆变换单元1330输出的残差值相加，从而输出恢复的图像。
因此，在本发明的示例性实施例中，通过利用HVS的掩蔽效应，对视觉上可察觉的图像部分进行压缩和编码，从而在图像质量在视觉上没有恶化的情况下提高了图像压缩比。
同时，上述本发明示例性实施例的图像编码方法可被实施为计算机程序。用于实现本发明示例性实施例的代码和代码段可由本领域的程序员容易地解释。此外，所述计算机程序可被存储在计算机可读介质中，并可通过特定算法单元被读取和执行，以实现本发明。所述计算机可读介质的例子包括磁带、光学数据存储装置和载波。
尽管已参照本发明的示例性实施例具体地显示和描述了本发明，但是本领域的技术人员应该理解，在不脱离由权利要求限定的本发明的范围和精神的情况下，可在其中进行各种形式和细节上的改变。这些示例性实施例应该被理解为仅出于描述性目的，而不是出于限制的目的。因此，本发明的范围不由本发明的详细描述限定，而是由权利要求限定，所述范围内的所有不同将被解释为包括在本发明中。
权利要求
1.一种图像编码方法，包括创建与将被编码的当前块相对应的预测块；通过估计当前块和预测块之间的差来创建残差块；分别通过对残差块和预测块进行变换来创建变换的残差块和变换的预测块；获得使包括在变换的预测块中的相应像素视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并创建包括该最小阈值变换系数的最小阈值块；以及对变换的残差块的相应系数确定使最大量化误差等于或小于最小阈值变换系数的最佳量化步长，并基于确定的最佳量化步长来对变换的残差块的所述相应系数进行量化。
2.如权利要求1所述的方法，其中，所述最小阈值变换系数是从变换的预测块估计出的刚可察觉失真。
3.如权利要求1所述的方法，其中，当变换的残差块的第i系数的量化步长为Qstepi，基于该量化步长的最大量化误差为MaxE(Qstepi)，并且与变换的残差块的所述第i系数相对应的最小阈值变换系数为Ji时，则变换的残差块的所述第i系数的最佳量化步长被确定为是具有满足MaxE(Qstepi)≤Ji]]>的量化步长Qstepi的值中的最大值的量化步长。
4.如权利要求1所述的方法，其中，如果最佳量化步长的值大于用于变换的残差块的相应系数的预定量化步长，则该最佳量化步长用作变换的残差块的所述相应系数的量化步长。
5.如权利要求1所述的方法，还包括对于变换的残差块的相应系数，在保持确定的最佳量化步长的相关比率的同时，改变最佳量化步长的平均值。
6.一种图像编码方法，包括创建与将被编码的当前块相对应的预测块；通过估计当前块和预测块之间的差来创建残差块；分别通过对残差块和预测块进行变换来创建变换的残差块和变换的预测块；获得使变换的预测块的相应像素视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并创建包括该最小阈值变换系数的最小阈值块；以及通过比较最小阈值变换系数与变换的残差块的相应系数来从变换的残差块的系数中选择将被编码的变换的残差块的系数。
7.如权利要求6所述的方法，还包括对选择的变换的残差块的系数与最小阈值变换系数之间的差进行量化和熵编码。
8.如权利要求6所述的方法，其中，所述最小阈值变换系数是从变换的预测块估计出的刚可察觉失真。
9.如权利要求6所述的方法，其中，所选择的变换的残差块的系数的绝对值大于最小阈值变换系数的绝对值。
10.一种图像编码方法，包括创建与将被编码的当前块相对应的预测块；通过估计当前块和预测块之间的差来创建残差块；获得使包括在预测块中的相应像素视觉上可被察觉的最小阈值系数，并创建包括该最小阈值系数的最小阈值块；以及通过估计最小阈值系数和残差块的相应系数之间的差来创建差残差块。
11.如权利要求10所述的方法，其中，所述最小阈值系数是从预测块估计出的刚可察觉失真。
12.如权利要求10所述的方法，还包括如果差残差块的像素的值为负值，则将该值设置为“0”。
13.一种图像编码设备，包括预测单元，创建与将被编码的当前块相对应的预测块；减法单元，通过估计当前块和预测块之间的差来创建残差块；第一变换单元，通过对残差块进行变换来创建变换的残差块；第二变换单元，通过对预测块进行变换来创建变换的预测块最小阈值块创建单元，获得使包括在变换的预测块中的系数视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并创建包括该最小阈值变换系数的最小阈值块；和量化单元，对变换的残差块的相应系数确定使最大量化误差等于或小于最小阈值变换系数的最佳量化步长，并基于确定的最佳量化步长对变换的残差块的所述相应系数进行量化。
14.如权利要求13所述的设备，其中，所述最小阈值变换系数是从变换的预测块估计出的刚可察觉失真。
15.如权利要求13所述的设备，其中，当变换的残差块的第i系数的量化步长为Qstepi，基于该量化步长的最大量化误差为MaxE(Qstepi)，并且与变换的残差块的所述第i系数相对应的最小阈值变换系数为Ji时，则变换的残差块的所述第i系数的最佳量化步长被确定为是具有满足MaxE(Qstepi)≤Ji]]>的量化步长Qstepi的值中的最大值的量化步长。
16.如权利要求13所述的设备，其中，如果最佳量化步长的值大于用于变换的残差块的系数的预定量化步长，则量化单元确定该最佳量化步长用作变换的残差块的相应系数的量化步长。
17.如权利要求13所述的设备，其中，对于变换的残差块的相应系数，所述量化单元在保持确定的最佳量化步长的相关比率的同时，改变最佳量化步长的平均值。
18.一种图像编码设备，包括预测单元，创建与将被编码的当前块相对应的预测块；减法单元，通过估计当前块和预测块之间的差来创建残差块；第一变换单元，通过对残差块进行变换来创建变换的残差块；第二变换单元，通过对预测块进行变换来创建变换的预测块；最小阈值块创建单元，获得使包括在变换的预测块中的系数视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并创建包括该最小阈值变换系数的最小阈值块；和选择单元，通过比较最小阈值变换系数与变换的残差块的相应系数来从变换的残差块的系数中选择将被编码的变换的残差块的系数。
19.如权利要求18所述的设备，其中，所述最小阈值变换系数是从变换的预测块估计出的刚可察觉失真。
20.如权利要求18所述的设备，其中，如果变换的残差块的系数的绝对值大于最小阈值变换系数的绝对值，则选择单元选择该变换的残差块的系数将被编码。
21.一种图像编码设备，包括预测单元，创建与将被编码的当前块相对应的预测块；第一减法单元，通过估计当前块和预测块之间的差来创建残差块；最小阈值块创建单元，获得使包括在预测块中的相应像素视觉上可被察觉的最小阈值系数，并创建包括该最小阈值系数的最小阈值块；和第二减法单元，通过估计最小阈值系数和残差块的相应系数之间的差来创建差残差块。
22.如权利要求21所述的设备，其中，所述最小阈值系数是从预测块估计出的刚可察觉失真。
23.如权利要求21所述的设备，还包括量化单元，如果差残差块的像素的值为负值，则该量化单元通过将该值设置为“0”来执行量化。
24.一种图像解码方法，包括从接收的比特流中读取关于最佳量化步长的信息以及关于变换的残差块的系数的信息，所述最佳量化步长是关于变换的残差块的每一系数而确定的使最大量化误差等于或小于最小阈值变换系数的量化步长，所述系数根据该最佳量化步长被量化；对变换的残差块的被量化的系数进行逆量化；以及通过把将被解码的当前块的预测块与经过逆变换的变换的残差块相加来恢复图像。
25.如权利要求24所述的方法，其中，所述最小阈值变换系数是从变换的预测块估计出的刚可察觉失真。
26.一种图像解码设备，包括熵解码器，从接收的比特流中读取关于最佳量化步长的信息以及关于变换的残差块的系数的信息，所述最佳量化步长是关于变换的残差块的每一系数而确定的使最大量化误差等于或小于最小阈值变换系数的量化步长，所述系数根据该最佳量化步长被量化；逆量化单元，根据读取的最佳量化步长对被量化的变换的残差块的系数进行逆量化；逆变换单元，通过对变换的残差块的被量化的系数进行逆变换来输出残差块；预测单元，为将被解码的当前块创建预测块；和加法单元，通过将经过逆变换的残差块与预测块相加来恢复图像。
27.如权利要求26所述的设备，其中，所述最小阈值变换系数是从变换的预测块估计出的刚可察觉失真。
28.一种图像编码方法，包括创建与将被编码的当前图像相对应的预测图像；通过估计当前图像和预测图像之间的差来创建残差图像；分别通过对残差图像和预测图像进行变换来创建变换的残差图像和变换的预测图像；获得使包括在变换的预测图像中的相应像素视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并创建包括该最小阈值变换系数的最小阈值图像；以及对变换的残差图像的相应系数确定使最大量化误差等于或小于最小阈值变换系数的最佳量化步长，并基于确定的最佳量化步长对变换的残差图像的所述相应系数进行量化。
29.一种图像编码方法，包括创建与将被编码的当前图像相对应的预测图像；通过估计当前图像和预测图像之间的差来创建残差图像；分别通过对残差图像和预测图像进行变换来创建变换的残差图像和变换的预测图像；获得使变换的预测图像的相应像素视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并创建包括该最小阈值变换系数的最小阈值图像；以及通过比较最小阈值变换系数与变换的残差图像的相应系数来从变换的残差图像的系数中选择将被编码的变换的残差图像的系数。
30.一种图像编码方法，包括创建与将被编码的当前图像相对应的预测图像；通过估计当前图像和预测图像之间的差来创建残差图像；获得使包括在预测图像中的相应像素视觉上可被察觉的最小阈值系数，并创建包括该最小阈值系数的最小阈值图像；以及通过估计最小阈值系数和残差图像的相应系数之间的差来创建差残差图像。
31.一种图像编码设备，包括预测单元，创建与将被编码的当前图像相对应的预测图像；减法单元，通过估计当前图像和预测图像之间的差来创建残差图像；第一变换单元，通过对残差图像进行变换来创建变换的残差图像；第二变换单元，通过对预测图像进行变换来创建变换的预测图像最小阈值图像创建单元，获得使包括在变换的预测图像中的系数视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并创建包括该最小阈值变换系数的最小阈值图像；和量化单元，对变换的残差图像的相应系数确定使最大量化误差等于或小于最小阈值变换系数的最佳量化步长，并基于确定的最佳量化步长来对变换的残差图像的所述相应系数进行量化。
32.一种图像编码设备，包括预测单元，创建与将被编码的当前图像相对应的预测图像；减法单元，通过估计当前图像和预测图像之间的差来创建残差图像；第一变换单元，通过对残差图像进行变换来创建变换的残差图像；第二变换单元，通过对预测图像进行变换来创建变换的预测图像最小阈值图像创建单元，获得使变换的预测图像的系数视觉上可被察觉的最小阈值变换系数，并创建包括该最小阈值变换系数的最小阈值图像；和选择单元，通过比较最小阈值变换系数与变换的残差图像的相应系数来从变换的残差图像的系数中选择将被编码的变换的残差图像的系数。
33.一种图像编码设备，包括预测单元，创建与将被编码的当前图像相对应的预测图像；第一减法单元，通过估计当前图像和预测图像之间的差来创建残差图像；最小阈值图像创建单元，获得使包括在预测图像中的相应像素视觉上可被察觉的最小阈值系数，并创建包括该最小阈值系数的最小阈值图像；和第二减法单元，通过估计最小阈值系数和残差图像的相应系数之间的差来创建差残差图像。
34.一种图像解码方法，包括从接收的比特流中读取关于最佳量化步长的信息以及关于变换的残差图像的系数的信息，所述最佳量化步长是关于变换的残差块的每一系数而确定的使最大量化误差等于或小于最小阈值变换系数的量化步长，所述系数根据该最佳量化步长被量化；对变换的残差图像的被量化的系数进行逆量化；以及通过把将被解码的当前图像的预测图像与经过逆变换的变换的残差图像相加来恢复图像。
35.一种图像解码设备，包括熵解码器，从接收的比特流中读取关于最佳量化步长的信息以及关于变换的残差块的系数的信息，所述最佳量化步长是关于变换的残差块的每一系数而确定的使最大量化误差等于或小于最小阈值变换系数的量化步长，所述系数根据该最佳量化步长被量化；逆量化单元，根据读取的最近量化步长对被量化的变换的残差图像的系数进行逆量化；逆变换单元，通过对变换的残差图像的被量化的系数进行逆变换来输出残差图像；预测单元，为将被解码的当前图像创建预测图像；和加法单元，通过将经过逆变换的残差图像与预测图像相加来恢复图像。
全文摘要
提供一种能够通过利用人类心理视觉特性来提高图像压缩效率的图像编码方法和设备。在所述图像编码方法和设备中，利用人类视觉系统(HVS)的掩蔽效应，根据图像特性，幅度等于或小于作为视觉上可察觉的图像的最小极限的刚可察觉失真(JND)的图像信号分量不被编码，从而在图像质量在视觉上没有恶化的情况下提高图像压缩比。
文档编号H04N7/26GK1968419SQ20061014706
公开日2007年5月23日 申请日期2006年11月14日 优先权日2005年11月16日
发明者韩宇镇 申请人:三星电子株式会社