CN101076118B - 图像处理设备和图像处理方法 - Google Patents

Abstract

本发明涉及图像处理设备和图像处理方法。一种图像处理设备包括：输入图像数据的输入单元；以及通过对由该输入单元输入的图像数据进行分析滤波来产生多个子带的系数数据的分析滤波单元，所述分析滤波针对从上端行到下端行的每个预定行数进行，使得当前图片的下端行的分析滤波在下一图片的上端行的分析滤波开始之前被完成。

Description

图像处理设备和图像处理方法

相关申请的交叉参考

本发明包含涉及在2006年5月16日向日本专利局提交的日本专利申请JP 2006-136876的主题，其全部内容在这里并入作为参考。

技术领域

本发明涉及使用滤波器组对构成运动图像的多幅图片中的每一幅进行频带分析并把每幅图片分割成多个子带的频带分析设备和方法，使用滤波器组对被分割成多个子带的多幅图片中的每一幅进行频带合成的频带合成设备和方法，使用滤波器组对构成运动图像的多幅图片中的每一幅进行频带分析并编码每幅经过频带分析的图片以产生编码码流的图像编码设备和方法，解码编码码流并使用滤波器组对解码码流进行频带分析以重建运动图像的图像解码设备和方法，程序以及记录媒体。

背景技术

作为压缩图像的典型方法，由国际标准化组织(ISO)标准化的联合图像专家组(JPEG)方法是可用的。JPEG方法使用离散余弦变换(DCT)并在相对高的比特率时提供极好的编码图像和解码图像。然而，当编码比特率被减小到预定值或更小值时，DCT变换特有的块噪声被显著地增加。因此，主观看来退化变得明显。

近年来，使用低通滤波器和高通滤波器组合的滤波器组把图像分割成多个子带并对多个子带中的每一个进行编码的方法的研究和开发已积极地进行。在这种情形下，小波变换编码被认为是一种将会代替DCT变换的新的有前途的技术，因为小波变换编码不像DCT变换，没有在高压缩时块噪声变得明显的缺点。

在2001年1月完成国际标准化的JPEG 2000采用了把上述小波变换和高效熵编码(针对每个位面进行比特建模和算术编码)组合在一起的方法。JPEG 2000与任何其它JPEG方法相比，实现了在编码效率上的显著改善。

举个例子，在未审日本专利申请公开No.2001-197499中描述的技术被提出。

基本上，JPEG 2000是用于编码静止图像的标准。针对卫星图像，地图图像，识别照片的图像等的JPEG-2000技术的应用被期待。根据JPEG 2000编码构成运动图像的多幅图片中每一幅的运动JPEG 2000作为JPEG 2000标准的第三部分已被标准化。

尽管如此，为了使用JPEG 2000技术编码诸如视频信号的运动图像，需要对多幅连续输入图片中的每一幅进行实时编码。特别地，在用于JPEG 2000的小波变换中，为了提高压缩效率，多幅图片中每一幅的子带分割通常被执行直到达到期望的分割级别。因此，在下一图片被输入前，必需完成当前图片在最终分割级别上的分析滤波。

考虑到上述条件，不仅JPEG 2000方法，还有其它根据小波变换把构成运动图像的多幅图片中的每一幅分割成多个子带并对多个子带中的每一个进行编码的图像压缩方法被执行。

对于专用的硬件，该条件可通过增加该硬件的处理时钟数以增加小波变换的操作速度来满足。然而，增加处理时钟数会导致功耗的增加。此外，由于诸如现场可编程门阵列(FPGA)或可编程逻辑器件(PLD)的可编程硬件的处理时钟数很小，这种可编程硬件并不满足该条件。

发明内容

因此，期望提供一种用于实时执行运动图像信号的小波变换的频带分析设备和方法，用于实时执行运动图像信号的逆小波变换的频带合成设备和方法，用于在实时执行运动图像信号的小波变换时执行编码的图像编码设备和方法，用于在实时执行运动图像信号的逆小波变换时执行解码的图像解码设备和方法，程序以及记录媒体。

根据本发明一个实施例的图像处理设备包括：用于输入图像数据的输入装置；以及用于通过对由该输入装置输入的图像数据进行分析滤波来产生多个子带的系数数据的分析滤波装置，所述分析滤波针对从上端行到下端行的每个预定行数进行，使得当前图片的下端行的分析滤波在下一图片的上端行的分析滤波开始之前被完成。

根据本发明另一实施例的图像处理设备包括：用于输入通过针对从上端行到下端行的每个预定行数对图像数据进行滤波而产生的系数数据的输入装置；以及用于通过对由该输入装置输入的系数数据进行垂直和水平的合成滤波来产生图像数据的合成滤波装置，所述合成滤波针对多个子带中每一个的从上端行到下端行的每个预定行数进行，使得当前图片的下端行的合成滤波在下一图片的上端行的合成滤波开始之前被完成。

因此，由于当前图片的小波变换或逆小波变换在下一图片的小波变换或逆小波变换开始之前被完成，运动图像信号的小波变换或逆小波变换可以实时地执行。

附图说明

图1示意性显示了根据第一实施例的频带分析设备的配置；

图2包括显示了基于SMPTE 274M标准的信号中隔行扫描信号的信号分配图，并且显示了垂直空白信号被插入的位置。

图3显示了第一场中的实际图像区域，第二场中的实际图像区域和空白区域；

图4显示了针对每N行执行的缓存；

图5显示了在分割级别1的分析滤波中的垂直滤波；

图6显示了在分割级别1的分析滤波中的水平滤波；

图7显示了通过执行分析滤波直到分割级别2所获得的结果；

图8显示了通过对实际图像执行分析滤波直到分割级别3所获得的结果；

图9显示了9×7分析滤波器的提升结构；

图10显示了在其中提升技术被应用于9×7分析滤波器的分析滤波被执行直到分割级别2的例子；

图11显示了当前图片的小波变换在下一图片输入之前未被完成的相关技术的例子；

图12显示了通过提前下端行的分析滤波定时在下一图片输入之前完成当前图片的小波变换的第一实施例的例子；

图13显示了在相关技术中当前图片的下端行的分析滤波定时；

图14显示了在第一实施例中当前图片的下端行的分析滤波定时；

图15示意性显示了根据第二实施例的图像编码设备的配置；

图16示意性显示了根据第三实施例的频带合成设备的配置；

图17显示了当前图片的逆小波变换在下一图片输入之前未被完成的相关技术的例子；

图18显示了通过提前下端行的合成滤波定时在下一图片输入之前完成当前图片的逆小波变换的第三实施例的例子；

图19显示了在相关技术中当前图片的下端行的合成滤波定时；

图20显示了在第三实施例中当前图片的下端行的合成滤波定时；

图21显示了在其中在预定的一个或多个分割级别上下一图片的合成滤波定时被延迟的例子；

图22示意性显示了根据第四实施例的图像解码设备的配置；以及

图23显示了频带分析设备的另一种配置。

具体实施方式

本发明的实施例将参考附图进行描述。

第一实施例

根据第一实施例的使用分析滤波器组对输入视频信号进行频带分析以把该视频信号分割成多个子带的频带分析设备将被描述。

图1示意性显示了根据第一实施例的频带分析设备10的配置。

参考图1，频带分析设备10包括图像行输入单元11，行缓存单元12，垂直分析滤波器单元13和水平分析滤波器单元14。

图像行输入单元11接收每行的视频信号D10，并把该图像行的数据流D11提供给行缓存单元12。

视频信号通常由标准定义。例如，现在电视广播依照国家电视标准委员会(NTSC)制式执行。此外，高清晰度电视(HDTV)制式被美国的标准制定组织电影与电视工程师协会(SMPTE)标准化为标准编号“SMPTE 274M”。在下面的说明中，HDTV制式(1920×1080的分辨率)将作为示例进行描述。

图2包括显示了基于HDTV制式的SMPTE 274M标准的信号中隔行扫描信号的信号分配图。参考图2，上面的图显示了第一场，而下面的图显示了第二场。在第一场中的实际信号位于从第21行到第560行(560-21+1＝540(行))的区域内，该区域被配置在如图2中的“22H”所示的22行的垂直空白信号(V_BLK1)之后。在第二场中的实际信号位于从第584行到第1123行(1123-584+1＝540(行))的区域内，该区域被配置在如图2中的“23H”所示的23行的垂直空白信号(V_BLK2)之后。

如上所述，关于视频信号，垂直空白信号被配置在实际数据前后。图3显示了第一场的实际图像区域，第二场的实际图像区域和空白区域。上面提到的垂直空白信号V_BLK1和V_BLK2也被显示在图3中。

由于频带分析设备10以构成视频信号的图片(场/帧)为单位进行小波变换，检测一幅图片的端点并重置分析滤波操作是必需的。因此，图像行输入单元11通过检测视频信号的垂直空白信号来检测图片的端点。

行缓存单元12存储并保留各行的数据流。行缓存单元12持续存储并保留数据流D11直到垂直滤波所必需的行数(N行)的数据流D11被存储，如图4所示。

垂直分析滤波器单元13顺序读取N行的行数据D12，并执行垂直低通分析滤波和垂直高通分析滤波。由于垂直滤波，由垂直分割获得的低频分量(L)和高频分量(H)D13被产生，如图5所示。

紧接在低频和高频分量D13的水平方向上的样本数达到水平滤波所需的M之后，水平分析滤波器单元14执行水平低通分析滤波和水平高通分析滤波。由于水平滤波，由水平分割获得的低频分量(1LL)D14和高频分量(1HL，1LH和1HH)D15被产生，如图6所示。关于图6中字母“L”和“H”的顺序，前一字母表示执行水平滤波后获得的频带，而后一字母表示执行垂直滤波后获得的频带。此外，放在字母“L”或“H”之前的数字表示分割级别。

作为在分割级别1上的分析滤波结果，水平分析滤波器单元14产生低频分量(1LL)D14和高频分量(1HL，1LH和1HH)D15，如上所述。

在小波变换中，通常低频分量被分级地分割直到达到期望的分割级别。因此，在第一实施例中，低频分量(1LL)D14被提供给行缓存单元12以进一步被分析滤波器组分割。紧接在垂直分析滤波所需的行数被缓存入行缓存单元12之后，在分割级别2上的分析滤波被执行。由于图像信号的大部分能量被集中在低频分量内，低频分量被重复分割，如上所述。

在分割级别2的分析滤波中，垂直分析滤波器单元13顺序读取N/2行的行数据D12，并执行垂直低通分析滤波和垂直高通分析滤波，如图6所示。然后，紧接在低频和高频分量D13的水平方向上的样本数达到M之后，水平分析滤波器单元14执行水平低通分析滤波和水平高通分析滤波。由于水平滤波，低频分量(2LL)和高频分量(2HL，2LH和2HH)被产生，如图7所示。参考图7，在分割级别1获得的子带1LL被分割成四个子带，即2LL，2HL，2LH和2HH，这样总共有七个子带被获得。

为了进一步增加分割级别，分析滤波可针对低频分量被重复执行。图8显示了由分析滤波对实际图像执行子带分割直到分割级别3的例子。

分割级别每降低1，存储并保留在行缓存单元14中的每个子带的行数N变为两倍。因此，如图8所示，当在分割级别3的子带行数是1时，在分割级别2的子带有两行，而在分割级别1的子带有四行。这是基于小波变换的原理。

作为上述分析滤波的最一般的算术方法，被称为卷积运算的方法是可用的。卷积运算是用于实现数字滤波器的最基本的方法。作为卷积运算，滤波器抽头系数和实际输入数据的卷积乘法被执行。然而，卷积运算产生了当抽头长度增加时计算负荷增大的问题。

作为解决上述问题的一种技术，在W.Sweldens，“The LiftingScheme：A Custom-design Construction of Biorthogonal Wavelets”，Appl.Comput.Harmon.Anal.，vol.3，no.2，PP.186-200，1996中描述的针对小波变换的提升技术是众所周知的。

图9显示了在JPEG 2000标准中采用的9×7分析滤波器的提升结构。在其中提升技术被应用于9×7分析滤波器的分析滤波将参考图9示意性地进行解释。

参考图9，输入图像样本被显示在从顶部开始的第一行(即，顶行)，而由步骤S1和S2的处理产生的分量被分别显示在从顶部开始的第二行和从顶部开始的第三行。此外，由步骤S3的处理产生的高频分量输出被显示在从顶部开始的第四行，而由步骤S4的处理产生的低频分量输出被显示在从顶部开始的第五行(即，底行)。输入图像样本并不一定要被显示在第一行。由上述分析滤波获得的系数可被显示在第一行。在这个实施例中，输入图像样本被显示在第一行。偶数编号的样本或行被表示为正方形，而奇数编号的样本或行被表示为圆形。

由于在其中提升技术被应用于9×7分析滤波器的分析滤波，高频分量由步骤S3的处理获得，而低频分量由步骤S4的处理获得。步骤S1至S4的处理用下列公式表示：

步骤S1： $d_i^1=d_i^0+\mathrm{\α}(s_i^0+s_{i+1}^0)$

步骤S2： $s_i^1=s_i^0+\mathrm{\β}(d_{i-1}^1+d_i^1)$

步骤S3： $d_i^2=d_i^1+\mathrm{\γ}(s_i^1+s_{i+1}^1)$

步骤S4： $s_i^2=s_i^1+\mathrm{\δ}(d_{i-1}^2+d_i^2).$

由于在一个分割级别的分析可由使用如图9所示的提升结构的分析滤波来执行，直到期望分割级别的分析滤波可通过执行多个分析滤波步骤来实现。

在下面的说明中，举个例子，在显示器或类似设备中，扫描从屏幕左上角的像素开始。当一行中从最左端像素到最右端像素的扫描被完成时，一行被形成。当从最上端行到最下端行的扫描被完成时，一屏被形成。

图10显示了在其中提升技术被应用于9×7分析滤波器的分析滤波被执行直到分割级别2的例子。不像图9，输入图像行被显示在图10的纵向上。即，在该分析滤波中，屏幕上样本的扫描使用垂直分析滤波器垂直进行。

在分割级别1的分析滤波中，在图10中从上到下的方向上，分量以高频分量(1)，低频分量(2)，高频分量(3)，低频分量(4)等的次序产生。此外，在分割级别2的分析滤波中，在图10中从上到下的方向上，分量以高频分量(1)，低频分量(2)，高频分量(3)，低频分量(4)等的次序产生。尽管在分割级别2的分析滤波在执行分割级别1的分析滤波时被执行，其解释在这里被省略。

从图10可以清楚地看到，在分割级别2上产生高频分量或低频分量的定时相对于在分割级别1上产生高频分量或低频分量的定时被2倍延迟。这个延迟是使用该提升结构的分析滤波的特征。

如上所述，在小波变换中，一般地，一幅图片的子带分割被执行直到达到期望的分割级别。然而，当分割级别增加时，产生高频分量或低频分量的定时被2倍延迟，如上所述。因此，当小波变换对视频信号D10进行时，当前图片的小波变换可能在如图2所示的垂直空白期内未被完成，并且下一图片可能在当前图片的小波变换完成之前被输入。

图11显示了下一图片在当前图片的小波变换完成之前被输入的例子。图11显示了当小波变换针对当前图片和下一图片被执行时，按时间顺序从分割级别1到分割级别4的小波变换的处理。图11中所示的行号与图2中根据SMPTE 274M标准使用的行号相同。如图11所示，在下一图片在分割级别1的分析滤波被执行以前，当前图片在分割级别3和4的分析滤波未被完成。

为了解决上述问题，在当前图片在每个分割级别的分析滤波中，根据第一实施例的频带分析设备10提前下端行的分析滤波定时，如图12所示。因此，当前图片直到分割级别4的分析滤波可在下一图片在分割级别1的分析滤波开始之前被完成。

下面描述提前在每个分割级别当前图片的下端行的分析滤波定时的方法。

就像在图10中所示的例子一样，图13显示了在其中提升技术被应用于9×7分析滤波器的分析滤波被执行直到分割级别4的例子。图13显示了作为当前图片的下端的第1123行，被配置在当前图片之后的22行的垂直空白信号，以及从第21行开始的下一图片的样本。

在分割级别1的下端行的分析滤波中，分量(10)，(11)和(12)以该顺序被产生，然后高频分量(13)和低频分量(14)被产生，如图13所示。同样地，在分割级别2的下端行的分析滤波中，分量(20)，(21)和(22)以该顺序被产生，然后高频分量(23)和低频分量(24)被产生，如图13所示。在分割级别3的下端行的分析滤波中，分量(30)，(31)和(32)以该顺序被产生，然后高频分量(33)和低频分量(34)被产生，如图13所示。在分割级别4的下端行的分析滤波中，分量(40)，(41)和(42)以该顺序被产生，然后高频分量(43)和低频分量(44)被产生，如图13所示。

从当前图片指向空白期中的像素的箭头表示样本被对称扩展。“对称扩展”指的是当分析滤波在图片或子带间的边界执行时，补充样本通过对称扩展从图像区域提供到样本并不实际存在的部分。因此，所提供的补充样本和原始样本是彼此镜像的关系。如图13所示，举个例子，位于当前图片区域内的分量(10’)是关于位于空白期内的补充分量(10)的原始分量。同样地，在分割级别1，从分量(11’)到分量(11)，从分量(12’)到分量(12)，从分量(13’)到分量(13)，以及从分量(14’)到分量(14)的对称扩展被执行。这同样适用于其它分割级别。

尽管图13中在分割级别4的分析滤波在空白期内被完成，如果分析滤波被执行直到分割级别5，在分割级别5的分析滤波不能在空白期内完成。此外，当空白期中的行数较小时，类似的问题也会发生。

为了解决上述问题，根据第一实施例的频带分析设备10提前在下端行的对称扩展定时，并因此提前当前图片的下端行的分析滤波定时。也就是说，如图14所示，紧接在要经受在当前图片的下端行和当前图片每个子带的下端行用于补充的对称扩展的原始样本被产生之后，对称扩展处理被执行，并且在每个分割级别的分析滤波被执行。

因此，即使当分割级别数较大时，频带分析设备10也能够在下一图片的上端行的分析滤波开始之前完成直到最终分割级别的当前图片的分析滤波。

第二实施例

根据第二实施例的压缩并编码由小波变换产生的系数数据的图像编码设备将被描述。

图15示意性显示了根据第二实施例的图像编码设备20的配置。参考图15，图像编码设备20包括分析滤波器组21，量化单元22，熵编码单元23和速率控制器24。

分析滤波器组21具有与如图1所示的频带分析设备10相似的配置。也就是说，分析滤波器组21执行输入视频信号D20的分析滤波，并把通过分析得到的系数数据D21提供给量化单元22。特别地，紧接在要经受在当前图片的下端行和当前图片每个子带的下端行用于补充的对称扩展的原始样本被产生之后，分析滤波器组21执行对称扩展处理，并执行在每个分割级别的分析滤波。因此，直到最终分割级别的当前图片的分析滤波在下一图片第一行的分析滤波开始之前被完成。

量化单元22通过用例如量化步长除由分析滤波器组21产生的系数数据D21来进行量化，并产生量化的系数数据D22。

熵编码单元23执行由量化单元22产生的量化系数数据D22的源编码，并产生压缩的编码码流D23。作为源编码，例如在JPEG和运动图像专家组(MPEG)中采用的Huffman编码或在JPEG 2000中采用的高精度算术编码可被使用。

速率控制器24执行控制以获得期望的比特率或压缩率。在执行速率控制之后，速率控制器24输出速率被控制了的编码码流D24。举个例子，为了获得较高的比特率，速率控制器24向量化单元22发送一个减小量化步长的控制信号D25。相反地，为了获得较低的比特率，速率控制器24向量化单元22发送一个增大量化步长的控制信号D25。

第三实施例

与根据第一实施例的频带分析设备10相对应的根据第三实施例的频带合成设备将被描述。

图16示意性显示了根据第三实施例的频带合成设备30的配置。参考图16，频带合成设备30包括列缓存单元31，水平合成滤波器单元32，行缓存单元33，垂直合成滤波器单元34和垂直空白信号插入单元35。

列缓存单元31存储并保留每一列的低频分量D30和高频分量D31。列缓存单元31持续存储并保留低频分量D30和高频分量D31直到M个样本的低频分量D30和高频分量D31被存储。仅针对最低频率子带的低频分量D30被输入到列缓存单元31。然后，由合成滤波产生的低频分量D35从垂直合成滤波器单元34提供。

水平合成滤波器单元32顺序读取M个样本的列数据D32，并执行水平低通合成滤波和水平高通合成滤波。由于水平滤波，由水平合成获得的低频和高频分量D33被产生。

行缓存单元33存储并保留针对各行的由水平合成获得的低频和高频分量D33，并持续存储并保留低频和高频分量D33直到N行的低频和高频分量D33被存储。

垂直合成滤波器单元34顺序读取N行的行数据D34，并执行垂直低通合成滤波和垂直高通合成滤波。由于垂直滤波，由垂直合成获得的低频分量D35被产生。低频分量D35被提供给列缓存单元31，并在列缓存单元31中存储并保留直到下一分割级别的合成滤波被执行。

在逆小波变换中，合成滤波在例如从分割级别4到分割级别1的方向上进行，这和小波变换的方向相反。通过重复执行从低频分量D35和高频分量D31产生在比前一级别低1的分割级别上的低频信号的处理，图像数据流被产生。所产生的图像数据流被提供给垂直空白信号插入单元35。

如图2所示，垂直空白信号插入单元35在预定的定时把一个垂直空白信号插入到图像数据流中，并输出所产生的视频信号D36。

提升技术也可应用于合成滤波。然而，在采用了提升结构的合成滤波中，当分割级别增加时，产生高频分量或低频分量的定时被2倍延迟。因此，当前图片的逆小波变换可能在如图2所示的垂直空白期内未被完成，并且下一图片可能在当前图片的逆小波变换完成之前被输入。

图17显示了下一图片在当前图片的逆小波变换完成之前被输入的例子。图17显示了当针对当前图片和下一图片的逆小波变换被执行时，以时间顺序从分割级别4到分割级别1的逆小波变换的处理。在图17中显示的行号与在图2中根据SMPTE 274M标准使用的行号相同。如图17所示，当前图片在分割级别2和1的合成滤波直到下一图片在分割级别4的合成滤波被执行的时候未被完成。

为了解决上述问题，根据第三实施例的频带合成设备30提前在每一分割级别的当前图片的下端行的合成滤波定时，如图18所示。因此，当前图片直到分割级别1的合成滤波可在下一图片在分割级别4的合成滤波开始之前被完成。此外，如图18所示，下一图片在预定的一个或多个分割级别(分割级别4和3)的合成滤波定时被延迟。

用于提前在每一分割级别的当前图片的下端行的合成滤波定时的方法在下面描述。

图19显示了其中提升技术被应用于9×7合成滤波器的合成滤波从分割级别4到分割级别1被执行的例子。

在分割级别4的下端行的合成滤波中，分量(40)、(41)和(42)以此顺序被产生，然后低频分量(43)和高频分量(44)被产生，如图19所示。类似地，在分割级别3的下端行的合成滤波中，分量(30)、(31)和(32)以此顺序被产生，然后低频分量(33)和高频分量(34)被产生，如图19所示。在分割级别2的下端行的合成滤波中，分量(20)、(21)和(22)以此顺序被产生，然后低频分量(23)和高频分量(24)被产生，如图19所示。在分割级别1的下端行的合成滤波中，分量(10)、(11)和(12)以此顺序被产生，然后低频分量(13)和高频分量(14)被产生，如图19所示。

如图19所示，在分割级别4的合成滤波没有在空白期内完成。因此，当前图片的逆小波变换在下一图片输入之前未被完成。

为了解决上述问题，根据第三实施例的频带合成设备30提前在下端行的对称扩展处理的定时，并因此提前当前图片的下端行的合成滤波定时。也就是说，如图20所示，紧接在要经受在当前图片每个子带的下端行用于补充的对称扩展的原始样本被产生之后，频带合成设备30执行对称扩展处理，并执行在每个分割级别的合成滤波。

此外，由于根据第三实施例的频带合成设备30延迟了下一图片在预定的一个或多个分割级别上的合成滤波定时，使当前图片的逆小波变换避免在时间上与下一图片的逆小波变换交叠，如图18所示。也就是说，举个例子，通过停止在分割级别4和3上一个或多个上端行的合成滤波，避免了与当前图片的逆小波变换在时间上的交叠，如图21所示。然后，通过提前包括上述一或多行的合成滤波的合成滤波处理定时，与下一图片在时间上的交叠被避免。

因此，即使当分割级别数较大时，频带合成设备30也能够在下一图片的上端行的合成滤波开始之前完成直到分割级别1的当前图片的合成滤波。

如果在当前图片的逆小波变换和下一图片的逆小波变换之间的时间上的交叠仅通过提前在下端行的对称扩展定时就可避免，下一图片在预定分割级别的合成滤波定时可以不如图21所示被延迟。

第四实施例

与根据第二实施例的图像编码设备20相对应的根据第四实施例的图像解码设备将被描述。

图22示意性显示了根据第四实施例的图像解码设备40的配置。参考图22，图像解码设备40包括熵解码单元41，去量化单元42和合成滤波器组43。

熵解码单元41执行接收到的编码码流D40的源解码，并产生量化系数数据D41。作为源解码，Huffman解码或高效算术解码可被使用，如上所述。

去量化单元42通过用量化步长乘量化系数数据D41来实现去量化，并产生系数数据D42。通常，量化步长在编码码流的头部描述。

合成滤波器组43具有与如图16所示的频带合成设备30相似的配置。也就是说，合成滤波器组43执行系数数据D42的合成滤波以产生图像数据流，在所产生的图像数据流中插入垂直空白信号，并输出所产生的视频信号D43。特别地，紧接在要经受在当前图片每个子带的下端行用于补充的对称扩展的原始样本被产生之后，合成滤波器组43执行在每个分割级别上的合成滤波。因此，当前图片直到分割级别1的合成滤波在下一图片第一行的合成滤波开始前被完成。合成滤波器组43可以延迟下一图片在预定的一个或多个分割级别上的合成滤波定时，如上所述。

本发明并不限于上述第一至第四实施例中的任何一个。可实现对本发明的各种变型和修改而不背离本发明的精神和范围。

例如，尽管根据第一实施例的频带分析设备10在执行垂直滤波之后执行水平滤波的情况被描述，频带分析设备10可以在执行水平滤波之后执行垂直滤波。图23示意性显示了在执行水平滤波之后执行垂直滤波的频带分析设备50的配置。

在频带分析设备50中，图像行输入单元51接收每行的视频信号D50，并把图像行的数据流D51提供给列缓存单元52。列缓存单元52存储并保留各列的数据流D51，并持续存储和保留数据流D51直到M个样本的数据流D51被存储。水平分析滤波器单元53顺序读取M个样本的列数据D52，并执行水平低通分析滤波和水平高通分析滤波。由于水平滤波，由水平分割获得的低频和高频分量D53被产生。紧接在低频和高频分量D53的行数达到N之后，垂直分析滤波器单元54执行垂直低通分析滤波和垂直高通分析滤波。由于垂直滤波，由垂直分割获得的低频分量(1LL)D54和高频分量(1HL，1LH和1HH)D55被产生。低频分量(1LL)D54被提供给列缓存单元52以经受在分割级别2的分析滤波。

如上所述，当水平滤波在垂直滤波执行之后被执行时产生的子带与当垂直滤波在水平滤波执行之后被执行时产生的子带相同。

尽管硬件配置已在前述实施例中被描述，一系列处理可用软件来实现。在这种情况下，构成该软件的程序可在诸如只读存储器(ROM)或硬盘的计算机专用硬件中被预先纳入，或从网络或记录媒体安装在能够通过安装各种程序执行各种功能的通用个人计算机上。作为记录媒体，举个例子，包括磁盘(软盘)，诸如只读光盘存储器(CD-ROM)或数字通用光盘(DVD)的光盘，诸如小型盘(MD)(商标)的磁光盘或半导体存储器的组件媒体可被使用。

本领域的技术人员应该理解只要在所附的权利要求及其等价物的范围内，各种修改、组合、子组合和变更可根据设计要求和其它因素出现。

Claims (15)

1.一种图像处理设备，包括：

用于输入图像数据的输入装置；以及

用于通过对由该输入装置输入的图像数据进行分析滤波来产生多个子带的系数数据的分析滤波装置，所述分析滤波针对从上端行到下端行的每个预定行数进行，

其中，提前下端行的分析滤波定时，使得当前图片的下端行的分析滤波在下一图片的上端行的分析滤波开始之前被完成。

2.根据权利要求1的图像处理设备，其中：

所述分析滤波装置执行小波变换处理；以及

紧接在要经受在当前图片的下端行和当前图片多个子带中每一个的下端行用于补充的对称扩展的原始样本被产生之后，所述分析滤波装置执行对称扩展处理。

3.根据权利要求2的图像处理设备，其中所述分析滤波装置每当在垂直方向上的行数达到预定值时通过执行垂直低通分析滤波和垂直高通分析滤波来产生低频分量和高频分量，并且每当在所产生的低频和高频分量的水平方向上的样本数达到预定值时执行水平低通分析滤波和水平高通分析滤波。

4.根据权利要求2的图像处理设备，其中所述分析滤波装置每当在水平方向上的样本数达到预定值时通过执行水平低通分析滤波和水平高通分析滤波来产生低频分量和高频分量，并且每当在所产生的低频和高频分量的垂直方向上的行数达到预定值时执行垂直低通分析滤波和垂直高通分析滤波。

5.根据权利要求1的图像处理设备，进一步包括：

用于通过检测作为所述图像数据的视频信号的垂直空白信号来检测多幅图片中每一幅的端点的检测装置。

6.根据权利要求1的图像处理设备，进一步包括：

用于编码由所述分析滤波装置产生的多个子带的系数数据以产生编码流的编码装置。

7.根据权利要求6的图像处理设备，其中所述编码装置包括：

用于量化由所述分析滤波装置产生的多个子带的系数数据以产生量化系数数据的量化装置；以及

用于对所述量化装置产生的量化系数数据进行熵编码以产生编码流的熵编码装置。

8.一种图像处理方法，包括以下步骤：

输入图像数据；以及

通过对输入的图像数据进行分析滤波来产生多个子带的系数数据，所述分析滤波针对从上端行到下端行的每个预定行数进行，

其中，提前下端行的分析滤波定时，使得当前图片的下端行的分析滤波在下一图片的上端行的分析滤波开始之前被完成。

9.一种图像处理设备，包括：

用于输入通过针对从上端行到下端行的每个预定行数对图像数据进行滤波而产生的系数数据的输入装置；以及

用于通过对由该输入装置输入的所述系数数据进行垂直和水平的合成滤波来产生所述图像数据的合成滤波装置，所述合成滤波针对多个子带中每一个的从上端行到下端行的每个预定行数进行，

其中，提前下端行的合成滤波定时，使得当前图片的下端行的合成滤波在下一图片的上端行的合成滤波开始之前被完成。

10.根据权利要求9的图像处理设备，其中：

所述合成滤波装置执行逆小波变换处理；以及

紧接在要经受在当前图片多个子带中每一个的下端行用于补充的对称扩展的原始样本被产生之后，所述合成滤波装置执行对称扩展处理。

11.根据权利要求9的图像处理设备，其中所述合成滤波装置使在一个或多个分割级别上的下一图片多个子带中每一个的一个或多个上端行的合成滤波停止预定时段，使得下一图片的该子带的上端行的合成滤波在当前图片的对应子带的下端行的合成滤波完成之后开始。

12.根据权利要求9的图像处理设备，进一步包括：

用于在由所述合成滤波装置产生的图片之间插入垂直空白信号以重建作为所述图像数据的视频信号的垂直空白信号插入装置。

13.根据权利要求9的图像处理设备，进一步包括：

用于通过解码一个编码流来产生多个子带的系数数据的解码装置，该编码流是通过编码所述多个子带的系数数据而产生并由所述输入装置输入的。

14.根据权利要求13的图像处理设备，其中所述解码装置包括：

用于对所述编码流进行熵解码以产生所述多个子带的量化系数数据的熵解码装置；以及

用于把由该熵解码装置产生的所述量化系数数据去量化以产生所述多个子带的系数数据的去量化装置。

15.一种图像处理方法，包括：

输入通过针对从上端行到下端行的每个预定行数对图像数据进行滤波而产生的系数数据；以及

通过对输入的系数数据进行垂直和水平的合成滤波来产生所述图像数据，所述合成滤波针对多个子带中每一个的从上端行到下端行的每个预定行数进行，

其中，提前下端行的合成滤波定时，使得当前图片的下端行的合成滤波在下一图片的上端行的合成滤波开始之前被完成。

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