专利名称：编码方法、解码方法、编码装置及解码装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及编码方法、解码方法、编码装置及解码装置，特别是，涉及用于高效地传输、存储图像的编码方法、解码方法、编码装置及解码装置。
背景技术：
迄今，图像编码的国际标准规格公知有(1)以运动图像为对象的MPEG(运动图像专家组)(例如，参见“影像媒体学会编的《MPEG》，欧姆(ォ一厶)公司，1996年4月”)；(2)以静止图像为对象的JPEG 2000(例如，参见“ISO/IEC 15444-1 JPEG 2000 Part ICore coding system，2000-12-15”)。
MPEG是一种使用了动态补偿与DCT(离散余弦变换)的方法，所述方法通过有效除去帧间相关与帧自相关，实现了高编码效率。而JPEG2000是一种使用了小波变换与被称为EBCOT(Embedded Block Codingwith Optimized Truncation利用优化截断的嵌入式块编码)的嵌入式熵编码的方法，所述方法没有利用帧间相关，所以与MPEG相比其编码效率差些，但具有MPEG所没有的空间、SNR(信噪比)可伸缩性等各种有效功能。另外，还提出了也可以适用于运动图象的Motion JPEG 2000，其具有与JPEG 2000相同的功能。
在JPEG 2000中使用的可伸缩性被称为是嵌入式的，由于编码器只进行一次编码，因此不必根据各个分辨率来重新制作压缩数据。所以，可以从单一的压缩文件获得各种分辨率、SNR的解码图像，并且，还可以减小文件容量，降低计算量。图1示出了JPEG 2000的分辨率可伸缩功能。当原图像的分辨率为K×L时，在解码器中可复原分辨率为K/2n×L/2n的图像。
在上述JPEG 2000中，虽然可复原分辨率比原图像小的图像，但所述分辨率仅限于原图像的1/2n(n为正整数)。但是，通常存在解码时所需的图像分辨率不只限于原图像分辨率的1/2n倍的问题。
发明内容
本发明是鉴于上述几点完成的，其目的在于提供一种嵌入式编码及解码技术，使得能够以更一般的分辨率来获得解码图像。
上述目的可通过下述的编码方法来达到，所述编码方法用于进行原图像的编码，其包括分割步骤，将输入的原图像分割成M个(M为整数，并且，M＞2)等频带；编码步骤，对于将原图像分割成等频带而得到的信号，使用嵌入式熵编码方法对其进行编码。
根据本发明，将原图像分割成等频带，并使用嵌入式熵编码方法来进行编码，因此，在解码端可获得分辨率不限于原图像分辨率1/2n倍的图像。
另外，在所述编码步骤中获得的编码数据包含分辨率等级的信息，所述分辨率等级是在被分割的多个频带中从低频频带一侧开始顺序定义的。
此外，所述编码数据也可以包含分别关于图像的横向与纵向的分辨率等级的信息。
此外，上述问题也可以通过下述的编码方法来解决，所述编码方法用于进行原图像的编码，其包括变换步骤，通过正交变换将输入的原图像变换为多个系数；编码步骤，使用嵌入式熵编码方法对所述多个系数进行编码。
在所述编码步骤中获得的编码数据包含分辨率等级的信息，所述分辨率等级是在与所述多个系数相对应的频率成分中从低频率成分一侧开始顺序定义的。
此外，上述问题也可以通过下述的解码方法来解决，所述解码方法用于以原图像N/M倍(M、N为整数，并且，1≤N≤M，M＞2)的分辨率对编码数据进行解码，其包括解码步骤，接收将原图像分割成M个等频带来编码的编码数据，在所述编码数据中，从分割的多个信号中的低频频带一侧开始提取N个信号，并通过熵解码方法对其进行解码；频带合成步骤，合成被解码的N个信号。
在上述方法中，还可以包括计算步骤，获得原图像的分辨率与给定的分辨率，并利用原图像的分辨率与所述分割数M来算出适于所述给定的分辨率的所述N的值。
此外，上述问题也可以通过下述的解码方法来解决，所述解码方法用于以原图像N/M倍(M、N为整数，并且，1≤N≤M，M＞2)的分辨率对编码数据进行解码，其包括解码步骤，接收通过将原图像分割成M个频率成分的系数来编码的编码数据，在所述编码数据中，从分割的多个信号中的低频率成分一侧开始提取N个信号，并通过熵解码方法对其进行解码；合成步骤，合成被解码的N个信号。
此外，根据本发明，可提供一种具有实现上述方法中各步骤的部件的装置。另外，还可以提供一种可在计算机中实现上述方法中的各步骤的程序，以及存储有所述程序的计算机可读记录介质。
如上所述，根据本发明，可以获得具有原图像分辨率1/2n倍以外的分辨率大小的解码图像。
图1是JPEG 2000的分辨率可伸缩性的示意图。
图2是本发明一实施例中的可进行有理数倍变换的分辨率可伸缩功能示意图。
图3是本发明第一实施例中的可伸缩编码器的基本结构图。
图4是用于说明第一实施例中的可伸缩编码器的动作流程图。
图5是本发明第二实施例中的可伸缩解码器的基本结构图。
图6是用于说明第二实施例中的可伸缩解码器的动作的流程图。
图7是本发明第三实施例中的使用了滤波器组和EBCOT的编码器的结构图。
图8是用于说明Mallat分割的图。
图9是用于说明本发明第三实施例中的使用了滤波器组的N/M倍分辨率变换的图。
图10是用于说明本发明第三实施例中的Mallat分割和等频带分割的图。
图11是本发明第三实施例的JPEG 2000中的空间分辨率等级示意图。
图12是RPCL数据结构示意图。
图13是本发明第三实施例中的空间分辨率等级示意图。
图14是本发明第三实施例中的实现空间分辨率可伸缩性的RPCL数据结构示意图。
图15是不等间隔地设定分辨率等级的例子的示意图。
图16是图像的纵向变换比率与横向变换比率不同情况的例子的示意图。
图17是本发明第四实施例中的使用了滤波器组和EBCOT的解码器的结构图。
图18是本发明第四实施例中的分辨率等级与分辨率的关系示意图。
图19是不进行分辨率变换时的通常的等分割滤波器组的结构图。
图20是用于自动计算所需分辨率等级的流程图。
图21示出了在纵向与横向的变换比率不同的情况下计算出的所需分辨率等级的例子。
图22是本发明第五实施例中的编码器结构图。
图23是用于说明第五实施例中的频带分割方法的图。
图24是第五实施例中的空间分辨率等级的定义方法示意图。
图25是本发明第六实施例中的解码器结构图。
图26是用于说明第六实施例中解码器的频带合成部分中的处理的图。
图27是用于说明用JPEG 2000进行了编码时可解码的分辨率的图。
图28是对本发明第七实施例中的HDTV图像进行编码时的可解码的分辨率等级示意图。
图29是在仿真中使用的原图像。
图30是仿真中的复原图像。
图31是仿真中的复原图像的代码大小与PSNR特性的示意图表。
发明的最佳实施方式下面，结合附图对本发明的实施例进行说明。
首先，对本发明的分辨率可伸缩功能进行说明。
图2示出了本发明一实施例中的分辨率可伸缩功能。该图所示的编码系统中，编码部分对分辨率为K×L的图像进行编码，并生成单一的压缩数据。在解码部分中，通过提取该压缩数据的一部分位流，可得到如所述图2中所示的分辨率为原图像的有理数倍、即N/M倍(M、N为整数，并且，1≤N≤M，M＞2)的图像。
另外，关于提取在获得原图像有理数倍的图像时所需的一部分编码代码的地方，在本例子中是在解码部分进行的，但是作为另一例子，也可以在编码部分进行。所述另一例子的结构与JPEG 2000相同。此外，作为再一例子，也可以在通过传送部件连接在编码部分与解码部分之间的中继装置进行所述一部分编码代码的提取。
(第一实施例)图3示出了本发明第一实施例中的可伸缩编码器的基本结构，所述编码器用于生成能够以任意有理数倍的空间分辨率进行解码的压缩数据。
在图3中表示的可伸缩编码器由等频带分割部分10、量化部分11以及嵌入式熵编码部分12构成。下面参照图4的流程图，对所述可伸缩编码器的动作进行说明。
在等频带分割部分10中，将输入的原图像分割成M个等频带(步骤1)。在分割中，使用了滤波器组(P.Vaidyanathan，“多速率信号处理与滤波器组(マルチレ一ト信号処理とフィルタバンク)”，科学技术出版社，2001年11月)或正交变换(小野文孝，渡边裕，“国际标准图像编码的基础技术(国際標準画像符号化の基礎技術)”，可罗娜(コロナ)公司，1998年3月)等。另外，关于滤波器组与正交变换，例如，在“阿久津幸惠，小林弘幸，贵家仁志，“一种关于使用了正交变换、滤波器组以及小波变换的分辨率变换的评价方法(直交变换、フィルタバンクぉょびゥエ一ブレット变换を用いた解像度变换の一評価法)”，信学技报DSP93-26”中也有记载。
所分割的信号被量化部分11量化(步骤2)，并在嵌入式熵编码部分12中，通过EBCOT(ISO/IEC 15444-1 JPEG 2000 Part ICore codingsystem，2000-12-15)或EZBC(S.T.Hsiang and J.W.Woods，“Embeddedvideo coding using invertible motion compensated 3-D subband/wavelet filterbank”.Signal ProcessingImage communication，vol.16，May 2001，pp.705-724)等嵌入式熵编码方法生成压缩数据(步骤3)。
嵌入式熵编码部分12是一种用于生成能够在解码器中进行可伸缩性解码的编码数据的熵编码器。
另外，在第三实施例中详细说明作为等频带分割部分10使用滤波器组时的编码器，在第五实施例中详细说明作为等频带分割部分10使用正交变换器时的编码器。
(第二实施例)图5示出了本发明第二实施例中的可伸缩解码器的基本结构。第二实施例中的可伸缩解码器是一种将在第一实施例的编码器中生成的压缩数据以任意有理数倍的空间分辨率来解码的解码器。
该图所示的可伸缩解码器由嵌入式熵解码部分20、逆量化部分21以及频带合成部分22构成。下面参照图6的流程图，说明所述可伸缩解码器的动作。
在嵌入式熵解码部分20中，在输入的压缩数据中从低频频带一侧开始提取N/M个频带的数据(步骤4)，并进行熵解码(步骤5)。
在逆量化部分21中，对在嵌入式熵解码部分解码的信号进行逆量化(步骤6)。在频带合成部分22中，合成被逆量化部分21逆量化的信号并输出图像(步骤7)。
根据编码器一侧的图像分割方法，可以使用滤波器组或者逆DCT变换(IDCT)等正交变换器，来作为频带合成部分22。在第四实施例中详细说明使用滤波器组时的解码器，在第六实施例中详细说明使用正交变换器时的解码器。
(第三实施例)在本实施例中说明作为等频带分割部分使用滤波器组，而作为嵌入式熵编码方法使用EBCOT时的编码器。
图7示出了本发明第三实施例中的编码器结构。
该图所示的编码器由使用等分割分析滤波器组的等频带分割部分30、量化部分31以及嵌入式熵编码部分32～34构成。
在JPEG 2000中，频带分割使用的是小波变换。小波变换是通过如图8所示的被称为“Mallat分割”的分割法来进行频带分割的。在Mallat分割中，通过利用一维的二分频滤波器向低频方向依次分割，可将输入信号分割成多个频带。如图8上部分的图(40)所示，通过进行D次分割，可以分割出具有原图像1/2D大小的空间分辨率的图像。在水平方向以及垂直方向上分别进行所述处理。在解码端，如图8下部分的图(41)所示，从低频开始顺序解码。通过U次解码，可以复原具有原图像2U/2D＝1/2n倍大小的空间分辨率的图像。
另一方面，在本发明中，作为频带分割部分使用了如图9左侧部分(50)所示的等分割分析滤波器组。在等分割分析滤波器组中，使用频带宽度相等的M个滤波器来将原图像分割成M个等频带。通过将各个滤波器的输出稀疏到1/M(下采样)来获得最终的输出。另外，为进行比较，在图10中示出了根据JPEG 2000的Mallat分割(60)和根据本发明的等频带分割(61)。
在图7的量化部分31中，对等频带分割部分30的输出信号进行量化。另外，通过使用熵编码部分(EBCOT编码处理部分)32～34，即使不进行量化也可以控制压缩数据量，因此可以省略量化处理。
EBCOT是嵌入式熵编码方法的一种。在利用EBCOT的熵编码部分32～34中，首先，在系数位建模部分32中，将图像按·编码块分割·位平面分割·各个位平面在子平面(3个过程)上的分解依次分割，并且在算术编码部分33中以过程(pass)为最小单位进行算术编码。经过算术编码的数据能够以过程为最小单位进行舍位(bit) (后量化)。仅以所述后处理就可进行编码量的控制。并且，在编码代码封包部分34中，将通过算术编码编码的压缩数据封包，作为编码流发送。
空间分辨率或SNR可伸缩性等的分层编码，可以在上述过程单位上加上某种程度的优先级，并通过控制解码时的时间优先级来实现。优先级有如下四种·L层(SNR等级)·R空间分辨率等级·P位置·C颜色成分层是基于SNR的基准，在JPEG 2000中，可以将编码后的数据从上位层向下位层进行分割。通过从上位层向下位层进行顺序解码，可以逐步提高图像的品质。空间分辨率等级实现了空间分辨率的可伸缩性。如图10所示，当实施两级小波变换时，如图11所示，空间分辨率等级(70)被分解为R0、R1、R2三个等级。将所述分辨率等级用作解码时的优先顺序之一。从而可进行从最低频频带开始依次提高分辨率的控制。此外，在分别对RGB信号进行编码时，将R、G、B分别以什么样的顺序进行解码是有选择余地的。另外，还可以优先进行图像的空间位置(指定区域的图像)的解码。通过排列上述四个优先级，可以控制解码时的顺序，从而可以控制再现图像的品质。在JPEG 2000中有如下四个模式1)LRCP2)RLCP3)PCRL4)CPRL可以通过2)RLCP的模式来实现可逐步解码的空间分辨率可伸缩性。在图12中示出了其数据结构。如图12所示，实现空间分辨率可伸缩性的RPCL数据结构由分辨率(80)、位置(81)、颜色(82)以及层(83)构成。通过解码R0的数据来获得原图像分辨率1/4大小的图像，通过解码至R1的数据可获得原图像分辨率1/2大小的图像，通过解码至R2的数据可获得与原图像分辨率相等的图像。
在本发明中，为了能够以原图像N/M倍的分辨率进行解码，如图13所示设定分辨率等级(90)。此时，数据结构如图14所示，设定分辨率(101)、位置(102)、颜色(103)以及层(104)。在解码器中，通过顺序解码至R0、R1、R2、R3，可以顺序解码原图像的1/4、2/4、3/4以及与原图像相等大小的图像。由此，可获得相对于原图像大小为3/4大小的图像，而这在JPEG 2000中是不可能的。
另外，分辨率等级也可以如图15所示不等间隔地设定。此时，在解码端可顺序解码出相当于原图像的1/4、3/4以及与原图像相等大小的图像。
此外，还可以改变图像的纵向变换比率与横向变换比率。此时，在编码器的频带分割部分分别设定纵向与横向的分割数，并与之相对应地确定分辨率等级。
在图16中示出了纵向分割数为3、横向分割数为4时的例子。首先，通过等频带分割部分30将图像在纵向及横向上分别三等分及四等分。然后，对于分割的各个频带，如图16所示设定分辨率等级。此时，在解码端，例如如果只提取R00，则可以解码出纵向为1/3倍、横向为1/4倍的图像。此外，通过提取R00、R01、R02、R10、R11、R12，可以解码出纵向为2/3倍、横向为3/4倍的变换比率不相同的图像。
如上所述，分辨率等级存在各种模式，例如，如图13所示的等间隔的情况、如图15所示的不等间隔的情况、或者如图16所示的纵向与横向不相同的情况等。无论在哪一种情况下，为了能够通过解码器来进行解码，在如图14等中示出的RLCP数据结构的报头中都记载了与分辨率等级有关的信息。
在报头中记载的与分辨率等级有关的信息条目如下所示(1)XY1或者0(2)分割等级M(3)分辨率等级数LR(4)分辨率等级i中所包含的子带数Number_R(i) (i＝0，1，…，LR-1)(1)的信息条目是用于判断纵向(X)与横向(Y)的分辨率等级是否相同的标记。不同时为1，相同时为0。(2)的信息条目是频带分割等级的数目。(3)的信息条目是分辨率等级的数目。(4)的信息条目只在M≠LR时添加，表示分辨率等级R(i)中包含的频带数目。
当纵向与横向的分辨率等级不同时，分别针对纵向与横向，以纵向→横向的顺序记载上述(2)、(3)、(4)的信息。
例如，当分辨率等级分别为图13、图15、图16(右侧)时，上述报头信息如下。
图13的情况(1)XY＝0(2)M＝4(3)LR＝4图15的情况(1)XY＝0(2)M＝4(3)LR＝3(4)Number_R(0)＝1，Number_R(1)＝2，Number_R(2)＝1图16的情况(1)XY＝1(2)M＝3(3)LR＝3(4)M＝4(5)LR＝4(第四实施例)在本实施例中，说明作为频带合成部分使用了滤波器组、而作为嵌入式熵编码使用了EBCOT的解码器。
图17示出了本发明第四实施例中的解码器的结构。该解码器对在所述第三实施例中编码的压缩数据进行解码，并输出解码图像。
该图所示的解码器由嵌入式熵编码EBCOT的解码部分(EBCOT解码处理器)110～112、逆量化部分113以及基于等分割合成滤波器组的频带合成部分114构成。
解码部分具有编码代码提取部分110、算术解码部分111以及系数位建模解码部分112。
在编码代码提取部分110中，只提取解码中所需量的在编码中被赋与优先级的数据。图18示出了解码图像的分辨率与分辨率等级之间的关系(120)。为获得原图像1/4大小的图像，只提取R0分辨率等级的数据，为获得原图像2/4大小的图像，提取R0、R1分辨率等级的数据，为获得原图像3/4大小的图像，提取R0、R1、R2分辨率等级的数据，而为了获得与原图像大小相同的图像，提取R0、R1、R2、R3所有分辨率等级的数据。所提取的压缩数据在算术解码部分111中被算术解码，在系数位建模解码部分112中被系数位建模解码，在逆量化部分113中被逆量化之后，被输入到频带合成部分114中。
通常，当不进行分辨率变换时，在频带合成部分114中，如图19所示，通过与频带分割部分相等数目的滤波器组来复原图像。被上采样为M倍的信号通过分别具有2π/M的频带宽度的各合成滤波器并被相加，从而获得输出。此时，输出图像的空间分辨率与原图像的空间分辨率相等。
为了获得原图像N/M倍的分辨率的图像，使合成滤波器组具有如图9的右图(51)所示的结构。即，通过使用N分割合成滤波器来实现N/M倍的分辨率变换。被上采样为N倍的信号通过分别具有2π/N的频带宽度的各合成滤波器并被相加，从而获得输出。此时，成为具有原图像分辨率N/M倍的空间分辨率的图像。
另外，在图17的编码代码提取部分110中，当只提取压缩数据的必要部分时，关于提取哪一分辨率等级的数据，可以在解码器中明确指定，也可以由解码器从解码端的显示装置分辨率自动计算出来。下面，说明自动计算方法。
计算必要的分辨率等级时，需要报头中的(1)～(4)的信息和原图像的分辨率(K(纵向)×L(横向))，但通过将原图像的分辨率与(1)～(4)的信息一起记载在报头中，可以从报头中获得上述全部信息。另外，也可以在利用编码器、解码器的应用中进行上述信息的收发，来代替使用报头。
这里，作为最一般的例子示出了如图13所示的计算方法，其中，纵向与横向的分割数相等，并等间隔地设定了分辨率等级。另外，假设原图像与解码图像的纵横比(图像的纵向与横向的分辨率比率)相同。此外，将在解码端设置的显示装置的分辨率设为X(纵向)×Y(横向)。
此时所需的分辨率等级可通过如图20的流程图中的步骤来计算。
首先，在步骤11中，算出对应于一个分辨率等级的分辨率的大小。接着，在步骤12中，比较解码图像的分辨率和在步骤11中算出的对应于一个分辨率等级的分辨率的大小，如果解码图像的分辨率小于对应于一个分辨率等级的分辨率的大小，则所需分辨率等级为R0，并结束处理。当解码图像的分辨率大于对应于一个分辨率等级的分辨率的大小时，进入步骤13。
在步骤13中，算出所需的最大分辨率等级的下标(index)maxR。另外，round()为舍位运算符。然后，在步骤14中，确定所需的分辨率等级＝R0、R1、…、RmaxR，结束处理。
另外，如图16所示，当纵向与横向的变换比率不相同时，步骤11～步骤13的处理分别在纵向及横向上独立进行。此时，对于纵向及横向，若将所需的最大分辨率等级的下标分别定义为maxRX及maxRY，则所需的分辨率等级如图21所示。
另外，当不是在解码器而是在编码器一侧提取压缩数据时，由编码器一侧获得解码器一侧的显示装置画面的分辨率，并计算出应提取的分辨率等级。
(第五实施例)在本实施例中，说明作为图像分割方法使用了DCT时的编码器。图22示出了本实施例的编码器结构。
所述图22所示的编码器具有基于DCT的频带分割部分150、量化部分151以及嵌入式熵编码部分(152～154)。
参照图23，说明本实施例的频带分割部分150中的频带分割方法。在基于DCT的频带分割中，将原图像分割成M×M大小的小块，并以小块为单位进行DCT变换。在量化部分151中，对DCT系数进行量化。另外，与第三实施例相同，编码方法使用EBCOT，由此，即使不进行量化也可以进行压缩数据量的控制，因而可省略量化。嵌入式熵编码部分中的处理与在第三实施例中说明的处理基本相同。
当根据DCT变换进行了频带分割时，如图24所示来定义空间分辨率等级。以每一小块(M×M次的DCT变换)为单位，分别进行分辨率等级的设定，并从低频DCT系数向高频DCT系数设定为R0、R1、…、RM-1。
(第六实施例)在本实施例中说明解码器，所述解码器对通过第五实施例所示的编码器来编码的压缩数据进行解码。图25示出了其结构。
图25所示的解码器具有EBCOT解码处理部分160～162、逆量化部分163、基于IDCT(逆DCT变换)的频带合成部分164以及亮度调节部分165。
在EBCOT解码处理部分的编码代码提取部分160中，与第四实施例相同，只提取解码所需量的压缩数据，其中所述压缩数据是在编码中被赋与优先级的数据。所提取的压缩数据经过算术解码、系数位建模解码以及逆量化之后，被输入到频带合成部分(IDCT)164中。
在不伴随分辨率变换的通常的DCT变换→IDCT变换中，将编码与解码的次数设定为相等。即，使得M×M的DCT变换的逆变换为M×M的IDCT变换。
另一方面，在本发明中，为了获得原图像N/M倍的分辨率的图像，如图26所示，对于低频一侧的N×N个DCT系数，进行N×N次的IDCT变换。此外，舍弃N×N个以外的系数。并且对每一小块进行所述处理。最后在亮度调节部分165进行亮度调节，输出具有原图像N/M倍的空间分辨率的图像。
另外，在第一～第六实施例中说明的处理，既可以通过由逻辑电路构成的硬件来实现，也可以通过程序来实现。当用程序实现时，对各实施例中所说明的处理内容进行编程，并将所述程序安装到具有CPU、存储器、硬盘、通信装置等的计算机中运行即可。此外，也可以将所述程序记录、分配在CD-ROM、存储器等记录介质中。
(第七实施例)在本实施例中，说明本发明的适用例子。作为一个例子，对通过本发明的方法将1920×1080像素的HDTV图像编码时的其可解码的分辨率进行说明。为了进行比较，在图27中示出了以JPEG 2000进行编码时的例子。如果将分割等级数设为3，则由于可解码的分辨率在纵向和横向分别是原图像的1/2n(n＝1，2，3)，所以，可解码的分辨率为·240×135·480×270·960×540·1902×1080因此，无法解码广泛通用的SDTV图像。
另一方面，在图28中示出了通过本发明对1920×1080的HDTV图像进行编码时的其可解码的分辨率。为了使可解码的最小分辨率成为与上述JPEG 2000基本相同的分辨率，设定横向的分割数为8级，纵向的分割数为9级。此时，可解码的最小分辨率为240×120像素，并且，一般可解码240m×120n(其中，n、m为正整数，n＝1，2，…，8；m＝1，2，…，9)像素的图像。此时，可从单一的压缩文件中容易地解码出广泛通用的下述的图像，即·720×360(SDTV，上下填充黑色)·960×480(SDTV，切除左右)·1440×720(720p，720i)·1920×1080(HDTV)。
下面，示出使用本发明方法的仿真结果。在仿真中，将图29所示的原图像(SIDBA标准图像)通过本发明的编码方法来编码，并通过本发明的解码方法以各种分辨率解码。在图30中示出了解码图像。仿真中的编码参数如下分析滤波器组的频带分割数4×4；合成滤波器组的频带分割数1×1、2×2、3×3；片数1；层数1；编码块的大小64×64。编码器中的压缩比率为1/5，压缩后的代码大小为12705字节。
此外，在图31中示出了仿真中的解码图像的代码大小和PSNR(峰值信噪比)特性，其中所述PSNR特性是与各分辨率对应的对比图像比较而得的。这里，对比图像是通过进行理想的图像分辨率变换而获得的图像。另外，括号内的值是按每个像素换算的位数bpp(每个像素的位数)，是将在解码各分辨率图像中所需的位数以各分辨率分割所得的值。如图31所示，获得了良好的PSNR特性，并可知通过本发明的方法所得的解码图像恶化很小。
如上所述，根据本发明，可进行高效的图像编码，从而能够用较小的存储盘容量进行保存。由于具有空间分辨率可伸缩性，因此能够以与图像显示设备的性能或用途相对应的空间分辨率来解码图像。若从低频带解码到任意频带，则可再现空间分辨率比原图像低的图像，若对所有数据进行解码，则可再现与原图像相同分辨率的图像。此外，根据图像显示设备的性能或用途，当再现空间分辨率比原图像低的图像时，只需进行直至必要频带的相对应编码数据的解码。此时，和再现与原图像相同分辨率的图像并进行分辨率变换的情况相比，其处理时间更短，并且，由于在传输编码位流时只要传输必要的数据即可，因此传输率也小。此外，能够获得具有原图像分辨率1/2n倍以外的分辨率大小的图像。
另外，本发明并不限于上述实施例，可以在权利要求的范围内进行各种变更、应用。
权利要求
1.一种编码方法，用于进行原图像的编码，其特征在于，包括分割步骤，将输入的原图像分割成M个(M为整数，并且，M＞2)等频带；和编码步骤，对于将原图像分割成等频带而获得的信号，使用嵌入式熵编码方法对其进行编码。
2.如权利要求1所述的编码方法，其中，还包括量化步骤，所述量化步骤将通过所述分割步骤而获得的信号量化，在所述编码步骤中对通过所述量化步骤而获得的信号进行编码。
3.如权利要求1所述的编码方法，其中，在所述分割步骤中使用等分割滤波器组，在所述编码步骤中使用在静止图像国际标准JPEG 2000中所使用的利用优化截断的嵌入式块编码。
4.如权利要求1所述的编码方法，其中，在所述编码步骤中获得的编码数据包含分辨率等级的信息，所述分辨率等级是在被分割的多个频带中从低频频带一侧开始顺序定义的。
5.如权利要求4所述的编码方法，其中，所述编码数据包含分别关于图像的纵向与横向的分辨率等级的信息。
6.一种编码方法，用于进行原图像的编码，其特征在于，包括变换步骤，通过正交变换将输入的原图像变换成多个系数；和编码步骤，使用嵌入式熵编码方法对所述多个系数进行编码。
7.如权利要求6所述的编码方法，其中，在所述编码步骤中获得的编码数据包含分辨率等级的信息，所述分辨率等级是在与所述多个系数相对应的频率成分中从低频率成分一侧开始顺序定义的。
8.一种解码方法，用于以原图像N/M倍(M、N为整数，并且，1≤N≤M，M＞2)的分辨率对编码数据进行解码，其特征在于，包括解码步骤，接收将原图像分割成M个等频带来编码的编码数据，在所述编码数据中，从分割的多个信号中的低频频带一侧开始提取N个信号，并通过熵解码方法对其进行解码；和频带合成步骤，合成被解码的N个信号。
9.如权利要求8所述的解码方法，其中，还包括逆量化步骤，所述逆量化步骤将通过所述解码步骤而获得的信号逆量化，在所述频带合成步骤中合成通过所述逆量化步骤而获得的信号。
10.如权利要求8所述的解码方法，其中，所述解码步骤中的熵解码方法使用在静止图像国际标准JPEG 2000中所使用的利用优化截断的嵌入式块编码，在所述频带合成步骤中使用等分割滤波器组。
11.如权利要求8所述的解码方法，其中，还包括计算步骤，所述计算步骤获得原图像的分辨率与给定的分辨率，并利用原图像的分辨率与所述分割数M来算出适于所述给定的分辨率的所述N的值。
12.一种解码方法，用于以原图像N/M倍(M、N为整数，并且，1≤N≤M，M＞2)的分辨率对编码数据进行解码，其特征在于，包括解码步骤，接收将原图像分割成M个频率成分的系数来编码的编码数据，在所述编码数据中，从分割的多个信号中的低频率成分一侧开始提取N个信号，并通过熵解码方法对其进行解码；和合成步骤，合成被解码的N个信号。
13.一种编码装置，用于进行原图像的编码，其特征在于，包括分割部件，将输入的原图像分割成M个(M为整数，并且，M＞2)等频带；和编码部件，对于将原图像分割成等频带而获得的信号，使用嵌入式熵编码方法对其进行编码。
14.如权利要求13所述的编码装置，其中，还包括量化部件，所述量化部件将通过所述分割部件而获得的信号量化，在所述编码部件中对通过所述量化部件而获得的信号进行编码。
15.如权利要求13所述的编码装置，其中，在所述分割部件中使用等分割滤波器组，在所述编码部件中使用在静止图像国际标准JPEG 2000中所使用的利用优化截断的嵌入式块编码。
16.如权利要求13所述的编码装置，其中，在所述编码部件中获得的编码数据包含分辨率等级的信息，所述分辨率等级是在被分割的多个频带中从低频频带一侧开始顺序定义的。
17.如权利要求16所述的编码装置，其中，所述编码数据包含分别关于图像的纵向与横向的分辨率等级的信息。
18.一种编码装置，用于进行原图像的编码，其特征在于，包括变换部件，通过正交变换将输入的原图像变换成多个系数；和编码部件，利用嵌入式熵编码方法对所述多个系数进行编码。
19.如权利要求18所述的编码装置，其中，在所述编码部件中获得的编码数据包含分辨率等级的信息，所述分辨率等级是在与所述多个系数相对应的频率成分中从低频率成分一侧开始顺序定义的。
20.一种解码装置，用于以原图像N/M倍(M、N为整数，并且，1≤N≤M，M＞2)的分辨率对编码数据进行解码，其特征在于，包括解码部件，接收将原图像分割成M个等频带来编码的编码数据，在所述编码数据中，从分割的多个信号中的低频频带一侧开始提取N个信号，并通过熵解码方法对其进行解码；和频带合成部件，合成被解码的N个信号。
21.如权利要求20所述的解码装置，其中，还包括逆量化部件，所述逆量化部件将通过所述解码部件而获得的信号逆量化，在所述频带合成部件中合成通过所述逆量化部件而获得的信号。
22.如权利要求20所述的解码装置，其中，所述解码部件中的熵解码方法使用在静止图像国际标准JPEG 2000中所使用的利用优化截断的嵌入式块编码，在所述频带合成部件中使用等分割滤波器组。
23.如权利要求20所述的解码装置，其中，还包括计算部件，所述计算部件获得原图像的分辨率与给定的分辨率，并利用原图像的分辨率与所述分割数M来算出适于所述给定的分辨率的所述N的值。
24.一种解码装置，用于以原图像N/M倍(M、N为整数，并且，1≤N≤M，M＞2)的分辨率对编码数据进行解码，其特征在于，包括解码部件，接收将原图像分割成M个频率成分的系数来编码的编码数据，在所述编码数据中，从分割的多个信号中的低频率成分一侧开始提取N个信号，并通过熵解码方法对其进行解码；和合成部件，合成被解码的N个信号。
25.一种程序，用于使计算机进行原图像的编码处理，所述程序使计算机进行分割过程，将输入的原图像分割成M个(M为整数，并且，M＞2)等频带；和编码过程，对于将原图像分割成等频带而获得的信号，利用嵌入式熵编码方法对其进行编码。
26.如权利要求25所述的程序，其中，还包括量化过程，所述量化过程将通过所述分割过程而获得的信号量化，在所述编码过程中对通过所述量化过程而获得的信号进行编码。
27.一种程序，用于使计算机进行对原图像的编码处理，所述程序使计算机进行变换过程，通过正交变换将输入的原图像变换成多个系数；和编码过程，利用嵌入式熵编码方法对所述多个系数进行编码。
28.一种程序，用于使计算机进行解码处理，所述解码处理以原图像N/M倍(M、N为整数，并且，1≤N≤M，M＞2)的分辨率对编码数据进行解码，所述程序使计算机进行解码过程，接收将原图像分割成M个等频带来编码的编码数据，在所述编码数据中，从分割的多个信号中的低频频带一侧开始提取N个信号，并通过熵解码方法对其进行解码；和频带合成过程，合成被解码的N个信号。
29.如权利要求28所述的程序，其中，还包括逆量化过程，所述逆量化过程对通过所述解码过程而获得的信号进行逆量化，在所述频带合成过程中合成通过所述逆量化过程而获得的信号。
30.一种程序，用于使计算机进行解码处理，所述解码处理以原图像N/M倍(M、N为整数，并且，1≤N≤M，M＞2)的分辨率对编码数据进行解码，所述程序使计算机进行解码过程，接收将原图像分割成M个频率成分的系数来编码的编码数据，在所述编码数据中，从分割的多个信号中的低频率成分一侧开始提取N个信号，并通过熵解码方法对其进行解码；和合成过程，合成被解码的N个信号。
31.一种记录了用于使计算机进行原图像的编码处理的程序的计算机可读记录介质，其中，所述计算机可读记录介质记录有使计算机进行如下过程的程序分割过程，将输入的原图像分割成M个(M为整数，并且，M＞2)等频带；和编码过程，对于将原图像分割成等频带而获得的信号，使用嵌入式熵编码方法对其进行编码。
32.如权利要求31所述的记录了程序的计算机可读记录介质，其中，所述程序还包括量化过程，所述量化过程将通过所述分割过程而获得的信号量化，并且，在所述编码过程中对通过所述量化过程而获得的信号进行编码。
33.一种记录了用于使计算机进行原图像的编码处理的程序的计算机可读记录介质，其中，所述计算机可读记录介质记录有使计算机进行如下过程的程序变换过程，通过正交变换将输入的原图像变换成多个系数；和编码过程，使用嵌入式熵编码方法对所述多个系数进行编码。
34.一种记录了用于使计算机进行解码处理的程序的计算机可读记录介质，所述解码处理以原图像N/M倍(M、N为整数，并且，1≤N≤M，M＞2)的分辨率对编码数据进行解码，其中，所述计算机可读记录介质记录有使计算机进行如下过程的程序解码过程，接收将原图像分割成M个等频带来编码的编码数据，在所述编码数据中，从分割的多个信号中的低频频带一侧开始提取N个信号，并通过熵解码方法对其进行解码；和频带合成过程，合成被解码的N个信号。
35.如权利要求34所述的记录了程序的计算机可读记录介质，其中所述程序还包括逆量化过程，所述逆量化过程将通过所述解码过程而获得的信号逆量化，并且，在所述频带合成过程中合成通过所述逆量化过程而获得的信号。
36.一种记录了用于使计算机进行解码处理的程序的计算机可读记录介质，所述解码处理以原图像N/M倍(M、N为整数，并且，1≤N≤M，M＞2)的分辨率对编码数据进行解码，其中，所述计算机可读记录介质记录有使计算机进行如下过程的程序解码过程，接收将原图像分割成M个频率成分的系数来编码的编码数据，在所述编码数据中，从分割的多个信号中的低频频带一侧开始提取N个信号，并通过熵解码方法对其进行解码；和合成过程，合成被解码的N个信号。
全文摘要
编码装置将原图像分割成M个(M为整数，并且，M＞2)等频带，并利用嵌入式熵编码方法对分割的信号进行编码。解码装置接收通过所述编码装置编码的编码数据，并在所述编码数据中，从分割的多个信号中的低频频带一侧开始提取N个信号，通过熵解码方法对其进行解码，合成被解码的N个信号，获得原图像N/M倍(M、N为整数，并且，1≤N≤M，M＞2)的分辨率的图像。
文档编号H04N7/46GK1698386SQ200480000219
公开日2005年11月16日 申请日期2004年1月13日 优先权日2003年1月14日
发明者仲地孝之, 泽边知子, 藤井哲郎 申请人:日本电信电话株式会社