CN100563344C - 视频压缩中自适应扫描和解压缩中自适应反扫描的方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种视频或图像压缩中自适应扫描的方法和装置。不同类型的块的变换系数的扫描表预先设定或包含于视频码流中；编码器编码时根据不同类型的块，选用相应的扫描表来进行扫描；解码器解码时根据已经解出的不同类型的块，选用相应的扫描表来进行扫描。它允许对不同类型的块采用不同的扫描表，而且扫描表可以随着时间改变。当不同类型的块的视频特性分别发生变化的时候，可以分别生成新的扫描表，所使用的新生成的扫描表将作为视频码流的一部分，从编码端传输到解码端。解码端则根据码流中的更新方式信息解析并更新相应的扫描表。这一方法增加了扫描灵活性。本发明并不限于视频编码或图像编码领域，还可以推广至其他信号处理的应用中。
Description
技术领域
本发明涉及一种电数字数据处理技术，特别是涉及一种运用于视频压缩中自适应扫描和解压缩中自适应反扫描的方法。
背景技术
传统的视频编码标准如国际电信联盟ITU制定的H.261，H.263，H.26L，H.264标准以及国际标准化组织ISO的运动图像专家组织MPEG制定的MEPG-1，MPEG-2，MPEG-4等都是基于混合编码Hybrid Coding框架之上的。所谓混合编码框架是综合考虑预测，变换以及熵编码的方法的编码框架，有以下主要特点：1、利用预测去除时间域的冗余度；2、利用变换去除空间域的冗余度；3、利用熵编码去除统计上的冗余度。
上述视频编码标准都具有帧内编码帧，即I帧，和帧间编码帧，即P帧，I帧和P帧采用不同的编码方法。I帧的编码过程如下：对原始图像数据或帧内预测得到的残差块进行二维变换；然后在变换域中对变换系数进行量化；对量化所得的二维变换系数块作扫描，使之成为一维的变换系数序列；最后进行熵编码，即Huffman编码或者算术编码等。P帧的编码过程如下：采用运动估计得到运动矢量，然后采用基于运动补偿的帧间预测，接着对帧间预测得到的残差块进行二维变换，再对变换域系数进行量化，对量化所得的二维残差块系数作扫描，使之成为一维的残差系数序列，最后进行熵编码。
在现有的国际标准中，采用的扫描变换系数的方式有帧扫描和场扫描两种，分别用于按帧模式编码和按场模式编码。对按帧模式编码和按场模式编码分别采用不同的扫描方法，是根据变换系数的分布统计得到。但是在国际标准中，无论是经典的MPEG2，还是最新的H264/AVC，都只是采用按帧模式编码采用帧扫描，按场模式编码采用场扫描，其帧扫描和场扫描采用的扫描表都是预先固定的，不能根据视频信号的特征自适应地调整，因此限制了压缩性能地进一步提升。
发明内容
本发明的目的是提供一种视频压缩中自适应扫描和解压缩中自适应反扫描的方法，可对同一图像中按不同模式编码的变换系数块采用特殊的适应其分布特点的扫描顺序。
为了达到上述目的，本发明采用的技术方案如下：
1、一种视频或图像压缩中自适应扫描的方法其步骤如下：
1)不同类型的块的变换系数的扫描表预先设定或包含于视频码流中；
2)编码器编码时根据不同类型的块，选用相应的扫描表来进行扫描。
所述的编码器分别更新不同类型的块的扫描表，在码流中传更新方式信号和更新的扫描表；或不更新扫描表，在码流中只传更新方式信号。
所述的不同类型的块是指帧编码块和场编码块。
2、另一种视频或图像压缩中自适应扫描的方法其步骤如下：
1)不同类型的块的变换系数的扫描表预先设定或包含于视频码流中；
2)解码器解码时根据已经解出的不同类型的块，选用相应的扫描表来进行扫描。
所述的解码器根据码流中传的更新方式信号来分别更新不同类型的块的扫描表。
所述的不同类型的块是指帧编码块和场编码块。
3、一种视频或图像压缩中自适应扫描的装置，它包括用于存储初始化扫描表的初始化存储装置，用于存放扫描表的两个到n个存储装置，用于扫描块的变换系数信号的扫描装置，用于选择扫描当前块的扫描表的选择器，用于选择需要更新的存储装置的选择器和时分复用装置；用于选择扫描表扫描当前块的选择器的一端分别与第一存储装置、第二存储装置和第n个存储装置相连，用于选择扫描表扫描当前块的选择器的另一端和用于扫描块的变换系数信号的扫描装置相连，不同类型的块信号分别与用于选择扫描表扫描当前块的选择器和时分复用装置相连，扫描装置的一端接块的变换系数信号，扫描装置的另一端接时分复用装置；受更新方式信号和初始信号控制的的用于选择更新的存储装置的选择器一端接新生成的扫描表信号和初始化存储装置，用于选择更新的存储装置的选择器的另一端分别与第一存储装置、第二存储装置和第n个存储装置相连，受更新方式信号控制的开关的一端接新生成的扫描表信号，开关的另一端接时分复用装置。
4、另一种视频或图像压缩中自适应扫描的装置，它包括用于存储初始化扫描表的初始化存储装置，用于存放扫描表的两个到n个存储装置，用于反扫描块的变换系数信号的反扫描装置，用于选择扫描当前块的扫描表的选择器，用于选择需要更新的存储装置的选择器和时分复用装置；用于选择扫描表扫描当前块的选择器的一端分别与第一存储装置、第二存储装置和第n个存储装置相连，用于选择扫描表扫描当前块的选择器的另一端与另一端和用于反扫描块的变换系数信号的反扫描装置相连，受更新方式信号和初始信号控制的的用于选择更新的存储装置的选择器一端与码流中的扫描表信号和初始化存储装置相连，用于选择更新的存储装置的选择器的另一端和用于选择更新的存储装置的选择器的另一端分别与第一存储装置、第二存储装置和第n个存储装置相连。用于反扫描块的变换系数信号的反扫描装置一端接块的变换系数信号，用于反扫描块的变换系数信号的反扫描装置的另一端接输出。
本发明与背景技术相比具有的有益效果：它允许对不同类型的块采用不同的扫描表，而且扫描表可以随着时间改变。当不同类型的块的视频特性分别发生变化的时候，可以分别生成新的扫描表，所使用的新生成的扫描表将作为视频码流的一部分，从编码端传输到解码端。解码端则根据码流中的更新方式信息解析并更新相应的扫描表。这一方法增加了扫描顺序的灵活性，从而提高编码效率。本发明并不限于视频编码或图像编码领域，还可以推广至其他信号处理的应用中。
附图说明
图1是本发明实施例3的编码装置框图；
图2是本发明实施例4的解码装置框图。
具体实施方式
实施例1
在H264/AVC标准中，使用帧场自适应编码时，当前的图像分成按帧编码的宏块对和按场编码的宏块对，对按帧编码的宏块对中的宏块的变换系数采用帧扫描，对按场编码的宏块对中的宏块的变换系数采用场扫描。
分别统计按帧编码的宏块对中的宏块的变换系数和按场编码的宏块对中的宏块的变换系数的分布特性，分别生成新的扫描表来适应视频信号的特性。
根据视频信号的特性，分别判断是否更新帧扫描的扫描表和场扫描的扫描表。在码流中传输帧扫描的扫描表和场扫描的扫描表的更新方式信号，并根据更新方式信号，在码流中传输新生成的帧扫描的扫描表、新生成的场扫描的扫描表、新生成的帧扫描的扫描表和新生成的场扫描的扫描表、或者不传输扫描表。
根据码流中的更新方式信号，采用分别更新的帧扫描的扫描表和场扫描的扫描表对按帧编码的宏块对和按场编码的宏块对中的宏块的变换系数分别扫描。
实施例2
在数字音视频编解码技术标准(AVS)中，使用帧场自适应编码时，当前的图像分成按帧编码的宏块对和按场编码的宏块对，对按帧编码的宏块对中的宏块的变换系数采用帧扫描，对按场编码的宏块对中的宏块的变换系数采用场扫描。
分别统计按帧编码的宏块对中的宏块的变换系数和按场编码的宏块对中的宏块的变换系数的分布特性，分别生成新的扫描表来适应视频信号的特性。
根据视频信号的特性，分别判断是否更新帧扫描的扫描表和场扫描的扫描表。在码流中传输帧扫描的扫描表和场扫描的扫描表的更新方式信号，并根据更新方式信号，在码流中传输新生成的帧扫描的扫描表、新生成的场扫描的扫描表、新生成的帧扫描的扫描表和新生成的场扫描的扫描表、或者不传输扫描表。
在数字音视频编解码技术标准(AVS)中，使用帧场自适应编码时，当前的图像分成按帧编码的宏块对和按场编码的宏块对，其中的按场编码的宏块对中分为顶场宏块和底场宏块，其视频特性会不同，可以采用同一个场扫描的扫描表，或者顶场宏块和底场宏块分别使用顶场的场扫描的扫描表和底场的场扫描的扫描表。因此n可以根据编码方式进行调整。
根据码流中的更新方式信号，采用分别更新的帧扫描的扫描表和场扫描的扫描表对按帧编码的宏块对和按场编码的宏块对中的宏块的变换系数分别扫描。
实施例3
图1示出了一种视频或图像压缩中自适应扫描的装置的编码装置，包括：
用于存储初始化扫描表的初始化存储装置2，用于存放扫描表的两个存储装置1，用于扫描块的变换系数信号的扫描装置7，用于选择扫描当前块的扫描表的选择器6，用于选择需要更新的存储装置的选择器4和时分复用装置5。
在初始信号的控制下下先把初始化存储装置2中预先设定的帧扫描的扫描表和场扫描的扫描表分别存入两个存储装置1；块的变换系数信号通过数据总线输入扫描装置7；编码装置根据编码效率判断是否更新扫描表，并产生更新方式信号；如果不更新扫描表，发出更新方式信号表明不作任何改变；如果要更新扫描表，则根据编码效率生成新的扫描表，并根据更新方式信号控制选择器4输入对应的存储装置，分别更新帧扫描的扫描表、场扫描的扫描表，更新方式信号控制开关3，将新生成的扫描表信号输出到时分复用装置5；由输入的不同类型的块信号是按帧编码的块还是按场编码的块通过选择器6来决定当前块的变换系数信号在扫描装置7中使用的扫描表是帧扫描的扫描表还是场扫描的扫描表，由时分复用装置5分时输出当前块的变换系数信号扫描后的变换系数序列、更新方式信号并根据更新方式信号决定是否输出新生成的扫描表信号。时分复用装置5输出的信号作为码流的一部分。
实施例4
图2示出了一种视频或图像压缩中自适应扫描的装置的解码装置，包括：
用于存储初始化扫描表的初始化存储装置10，用于存放扫描表的两个11，用于反扫描块的变换系数信号的反扫描装置13，用于选择扫描当前块的扫描表的选择器12，用于选择需要更新的存储装置的选择器9和时分复用装置8；
在初始信号的控制下先把初始化存储装置10中预先设定的帧扫描的扫描表和场扫描的扫描表分别存入两个存储装置11，码流输入时分复用装置8，从时分复用装置8读入更新方式信号；如果更新方式信号指示更新扫描表，则更新方式信号控制选择器9，把从时分复用装置8读出的新的扫描表，输入对应的存储帧扫描的扫描表或场扫描的扫描表存储装置；如果更新方式信号指示不更新扫描表则跳过上述步骤。根据从时分复用装置8读入不同类型的块信号是按帧编码的块还是按场编码的块来控制选择器12确定当前块的变换系数信号采用的扫描表是帧扫描的扫描表还是场扫描的扫描表；从时分复用装置8读入当前块的变换系数信号，当前块的变换系数信号通过数据总线输入反扫描装置13；反扫描装置13从与其连接的选择器12中读入扫描表；反扫描装置13与数据总线相连，输出经过2扫描后的二维变换系数块。
上述实施例用来解释说明本发明，而不是对本发明进行限制，在本发明的精神和权利要求的保护范围内，对本发明作出的任何修改和改变，都落入本发明的保护范围。
Claims (6)
1、视频压缩中自适应扫描的方法，其特征在于：
1)预先设定帧扫描的扫描表和场扫描的扫描表；
2)编码器编码时根据视频信号的特性，分别判断是否更新帧扫描的扫描表和场扫描的扫描表，在编码码流中传输帧扫描的扫描表和场扫描的扫描表的更新方式信号；
根据该更新方式信号所表明的更新与否以及输入的块类型是帧编码块还是场编码块，选用相应的更新的或预先设定的帧扫描的扫描表或场扫描的扫描表来进行扫描。
2、根据权利要求1所述的视频压缩中自适应扫描的方法，其特征在于：当判断为要更新所述帧扫描的扫描表和/或场扫描的扫描表时，所述的编码器更新帧扫描的扫描表和/或场扫描的扫描表，在编码码流中传更新方式信号和更新的帧扫描的扫描表和/或场扫描的扫描表；或当判断为不更新时，不更新扫描表，在编码码流中只传更新方式信号。
3、根据权利要求1所述的视频压缩中自适应扫描的方法，其特征在于，在所述步骤2)之前还包括：分别统计按帧编码的宏块对中的宏块的变换系数和按场编码的宏块对中的宏块的变换系数的分布特性，生成新的帧扫描的扫描表和/或场扫描的扫描表来适应视频信号的特性。
4、一种与如权利要求1所述的方法相对应的视频解压缩中自适应反扫描的方法，其特征在于：
1)预先设定帧扫描的扫描表和场扫描的扫描表；
2)解码器解码时根据已经解出的在编码码流中传输的帧扫描的扫描表和场扫描的扫描表的更新方式信号，分别判断是否更新帧扫描的扫描表和场扫描的扫描表；当判断为更新帧扫描的扫描表和/或场扫描的扫描表时，解出在编码码流中传输的更新的帧扫描的扫描表和/或场扫描的扫描表；
根据该更新方式信号所表明的更新与否以及输入的块类型是帧编码块还是场编码块，选用相应的更新的或预先设定的帧扫描的扫描表或场扫描的扫描表来进行反扫描。
5、根据权利要求4所述的视频解压缩中自适应反扫描的方法，其特征在于：当判断为更新帧扫描的扫描表和/或场扫描的扫描表时，所述的解码器根据编码码流中传的更新方式信号，利用解出的在编码码流中传输的更新的帧扫描的扫描表和/或场扫描的扫描表更新预先设定的帧扫描的扫描表和/或场扫描的扫描表；或当判断为不更新时，不更新预先设定的扫描表。
6、根据权利要求4所述的视频解压缩中自适应反扫描的方法，其特征在于：所述的选用相应的更新的帧扫描的扫描表或场扫描的扫描表来进行反扫描是指，采用更新的帧扫描的扫描表对按帧编码的宏块对中的宏块的变换系数进行反扫描，或采用更新的场扫描的扫描表对按场编码的宏块对中的宏块的变换系数进行反扫描。
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