CN101442674A - 使用图像分辨率调整对运动图像编码和解码的方法和设备 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种使用图像分辨率调整对运动图像编码和解码的方法和设备。所述对运动图像进行解码的方法包括：增加存储在存储器中的多个压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，以重构参考图像；通过使用重构的参考图像对比特流进行解码，来产生当前图像的重构图像；降低产生的重构图像的分辨率以压缩重构图像，并且将压缩的重构图像存储在存储器中。

Description

使用图像分辨率调整对运动图像编码和解码的方法和设备
技术领域
本发明的一个或多个实施例涉及一种对运动图像编码和解码的方法和设备。
背景技术
一旦运动图像编码器对组成运动图像的每个图像进行编码并按照压缩形式将其输出，则运动图像解码器随后可接收编码的图像并对其进行解码，由此重构与原始图像近似的图像。这样的压缩方案包括无损压缩方案和有损压缩方案，在无损压缩方案中，重构的图像与原始图像相同，而在有损压缩方案中，重构的图像与原始图像不同。
无损压缩方案的代表性示例包括帧间模式和帧内模式，在帧间模式中使用图像之间的时间相关性，在帧内模式中使用图像的像素之间的空间相关性。有损压缩方案的代表性示例包括变换处理、量化处理和熵编码处理。
由于使用运动图像的图像之间的时间相关性，所以帧间模式下的运动图像压缩需要外部存储器，该外部存储器能够存储由运动图像编码器在编码期间或由运动图像解码器在解码期间重构的图像。另外，通常，运动图像编码器或运动图像解码器对这种外部存储器执行相应的读取或写入操作所需的循环的数量大于运动图像编码器或运动图像解码器执行内部算术运算所需的循环的数量。
发明内容
本发明的一个或多个实施例提供一种对运动图像编码和/或解码的方法和设备，由此可减少从外部存储器读取参考图像或将参考图像写入外部存储器所需的循环的数量。
本发明的另外方面和/或优点将在下面的描述中部分地阐明，并且从描述中部分是清楚的，或者通过本发明的实施可以被理解。
为了实现上述和/或其它方面和优点，本发明的实施例包括一种对运动图像进行编码的方法，所述方法包括：通过增加存储在存储器中的多个压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，来重构所述参考图像；通过使用重构的参考图像来对当前图像进行编码；通过对编码的当前图像进行解码，来产生当前图像的重构图像；降低产生的重构图像的分辨率以压缩重构图像，并且将压缩的重构图像添加到存储器中的所述多个压缩图像中。
为了实现上述和/或其它方面和优点，本发明的实施例包括一种编码设备，所述设备包括：重构单元，通过增加存储在存储器中的多个压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，来重构所述参考图像；编码单元，通过使用重构的参考图像来执行当前图像的预测编码；解码单元，通过对编码的当前图像进行解码，来产生当前图像的重构图像；压缩单元，降低产生的重构图像的分辨率以压缩重构图像，并且将压缩的重构图像添加到存储器中的所述多个压缩图像中。
为了实现上述和/或其它方面和优点，本发明的实施例包括一种对运动图像进行解码的方法，所述方法包括：通过增加存储在存储器中的多个压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，来重构所述参考图像；通过对比特流进行解码并将重构的参考图像应用于解码的比特流，来产生当前图像的重构图像；降低产生的重构图像的分辨率以压缩重构图像，并且将压缩的重构图像添加到存储器中的所述多个压缩图像中。
为了实现上述和/或其它方面和优点，本发明的实施例包括一种解码设备，所述设备包括：重构单元，通过增加存储在存储器中的多个压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，来重构所述参考图像；解码单元，通过对比特流进行解码并将重构的参考图像应用于解码的比特流，来执行预测解码以产生当前图像的重构图像；压缩单元，降低产生的重构图像的分辨率以压缩重构图像，并且将压缩的重构图像添加到存储器中的所述多个压缩图像中。
为了实现上述和/或其它方面和优点，本发明的实施例包括一种对运动图像进行解码的方法，所述方法包括：通过增加存储在存储器中的多个压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，来重构所述参考图像；从重构的参考图像产生当前图像的预测图像；通过对比特流进行解码来重构产生的预测图像和当前图像之间的残余图像；降低重构的残余图像的分辨率；通过将降低了分辨率的残余图像与产生的预测图像相加来产生当前图像的重构图像；降低产生的重构图像的分辨率以压缩重构图像，并且将压缩的重构图像添加到存储器中的所述多个压缩图像中。
为了实现上述和/或其它方面和优点，本发明的实施例包括一种对运动图像进行解码的方法，所述方法包括：通过增加存储在存储器中的多个压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，来重构所述参考图像；从重构的参考图像产生当前图像的预测图像；通过对比特流进行解码来重构产生的预测图像和当前图像之间的残余图像；通过将重构的残余图像与产生的预测图像相加来产生当前图像的重构图像；降低产生的重构图像的分辨率以压缩重构图像，并且将压缩的重构图像添加到存储器中的所述多个压缩图像中。
为了实现上述和/或其它方面和优点，本发明的实施例包括一种用于压缩图像的方法，所述方法包括：基于组成图像的预定大小的块的像素的值，从多个偏移值选择所述块的偏移值；基于所述块的像素的值，从多个量化大小选择所述块的量化大小；通过将各个像素的值与选择的偏移值之间的差除以选择的量化大小，来执行量化操作。
为了实现上述和/或其它方面和优点，本发明的实施例包括一种用于重构图像的方法，所述方法包括：从图像的预定大小的块提取所述块的偏移值以及所述块的量化大小；通过将组成所述块的多个像素中的每个的量化值乘以提取的量化大小，并且对相乘结果和提取的偏移值求和，来执行逆量化操作，以重构所述多个像素中的每个的原始比特。
附图说明
通过结合附图，从下面对实施例的描述中，这些和/或其它方面及优点将会变得清楚和更易于理解，其中：
图1是根据本发明实施例的对运动图像进行编码的设备的框图；
图2是根据本发明实施例的对运动图像进行解码的设备的框图；
图3是根据本发明实施例的对运动图像进行编码的设备的框图；
图4是根据本发明实施例的对运动图像进行解码的设备的框图；
图5示出了根据本发明实施例的由运动补偿单元(诸如图1至图4所示的运动补偿单元)使用的参考图像的示例；
图6A示出了根据本发明实施例的比特分辨率调整信息的结构；
图6B示出了根据本发明实施例的按照伪码形式的图6A所示的比特分辨率调整信息的结构；
图6C示出了根据本发明实施例的图6A和图6B所示的比特分辨率调整信息的结构的两个示例；
图7是一般图像的亮度分量和色度分量的直方图；
图8是解释根据本发明实施例的图6C中的示例(1)所示的用于亮度分量的偏移值的定义的示意图；
图9是解释根据本发明实施例的图6C中的示例(1)所示的用于色度分量的偏移值的定义的示意图；
图10是一般图像中的2×2块的亮度分量和色度分量中的每个的最大值和最小值之间的差的直方图；
图11A示出了根据本发明实施例的压缩的亮度分量的参考图像的结构；
图11B示出了根据本发明实施例的按照伪码形式的图11A所示的亮度分量的参考图像的结构；
图12A示出了根据本发明实施例的压缩的色度分量的参考图像的结构；
图12B示出了根据本发明实施例的按照伪码形式的图12A所示的色度分量的参考图像的结构；
图13是根据本发明实施例的用于压缩图像的设备的框图；
图14是根据本发明实施例的用于重构图像的设备的框图；
图15示出了根据本发明实施例的输入到图13所示的量化单元的值与图14所示的逆量化单元重构的值之间的关系的示例；
图16示出了根据本发明实施例的输入到图13所示的量化单元的值与图14所示的逆量化单元重构的值之间的量化误差的示例；
图17示出了根据本发明实施例的输入到图13所示的量化单元的值与图14所示的逆量化单元重构的值之间的量化误差的另一示例；
图18是示出根据本发明实施例的对运动图像进行编码的方法的流程图；
图19是示出根据本发明实施例的对运动图像进行解码的方法的流程图；
图20是示出根据本发明另一实施例的对运动图像进行编码的方法的流程图；
图21是示出根据本发明另一实施例的对运动图像进行解码的方法的流程图；
图22是根据本发明实施例的用于压缩图像的方法的流程图；
图23是根据本发明实施例的用于重构图像的方法的流程图。
具体实施方式
现在将详细描述本发明的实施例，其示例在附图中示出，其中，相同的标号始终表示相同的部件。在这点上，本发明的实施例可按照多种不同的方式被实施，而不应被解释为限于这里所阐述的实施例。因此，下面通过参照附图对这些实施例仅进行描述以解释本发明的各方面。
图1是根据本发明实施例的对运动图像进行编码的设备10的框图。这里，在所有实施例中，术语“设备”应该被认为与术语“系统”同义，并且不限于单个封装或在各个单个封装中实现的所有描述的部件，而是取决于实施例可通过不同的单元或部件在不同封装和/或位置中被一起或单独实现，例如，各个设备/系统可以是单个处理部件或通过分布式网络被实现，应注意另外的和替换的实施例同样可用。
参照图1，设备10包括例如运动估计单元101、运动补偿单元102、帧内预测单元103、减法单元104、变换单元105、量化单元106、熵编码单元107、逆量化单元108、逆变换单元109、加法单元110、压缩单元111以及重构单元112。
运动估计单元101可基于由重构单元112重构的参考图像中的至少一个估计当前图像的运动，所述当前图像是组成运动图像的图像中的从外部装置当前输入的图像。更具体地讲，对于当前图像的所有块中与帧间模式相应的块中的每个块，运动估计单元101从由重构单元112重构的参考图像中确定与当前图像的块最佳匹配的参考图像的块，并且计算运动矢量，所述运动矢量指示确定的参考图像的块与当前图像的块之间的位移。
运动补偿单元102通过使用运动估计单元101获得的运动矢量，来从由重构单元112重构的参考图像中的至少一个产生当前图像的预测图像。更具体地讲，运动补偿单元102将至少一个参考图像的块的值确定为当前图像的块的值(所述至少一个参考图像的块由当前图像的块的计算的运动矢量指示)，由此产生当前图像的预测图像。
对于当前图像的所有块中与帧内模式相应的块中的每个块，帧内预测单元103从重构图像的块的值预测当前图像的块的值(所述重构图像的块是由重构单元112产生的重构图像的所有块中与当前图像的块相邻的块)，由此产生当前图像的预测图像。减法单元104从当前图像减去由运动补偿单元102或帧内预测单元103产生的预测图像，由此产生当前图像与预测图像之间的残余图像。
变换单元105将由减法单元104产生的残余图像从色域变换到频域。例如，变换单元105可通过使用离散Hadamard变换(DHT)或离散余弦变换(DCT)来将由减法单元104产生的残余图像从色域变换到频域，应注意替换方案也是可行的。量化单元106对由变换单元105获得的变换结果进行量化。更具体地讲，量化单元106可根据量化大小来划分变换单元105获得的变换结果(即，频率分量值)，并将量化结果近似为整数。
熵编码单元107对由量化单元106获得的量化结果执行熵编码，由此产生比特流。例如，熵编码单元107可通过使用上下文自适应可变长度编码(CAVLC)或上下文自适应二进制算术编码(CABAC)，来对由量化单元106获得的量化结果执行熵编码，应注意替换方案也是可行的。具体地讲，熵编码单元107除了对由量化单元106获得的量化结果执行熵编码之外，还可对运动图像解码所需的信息(例如，用于帧间预测的参考图像的索引信息、运动矢量信息以及用于帧内预测的重构图像的块的位置信息)执行熵编码。根据该实施例，熵编码单元107还可对下面将描述的比特分辨率调整信息进行熵编码。
逆量化单元108对由量化单元106获得的量化结果执行逆量化。更具体地讲，例如，逆量化单元108可通过将由量化单元106近似的整数乘以量化大小，来重构频率分量值。然后，逆变换单元109可将由逆量化单元108获得的逆量化结果(即，频率分量值)从频域变换到色域，由此重构当前图像与预测图像之间的残余图像。加法单元110将逆变换单元109重构的残余图像与由运动补偿单元102或帧内预测单元103产生的预测图像相加，由此产生当前图像的重构图像。
然后，压缩单元111可通过降低由加法单元110产生的重构图像的分辨率来压缩所述重构图像，并且还将压缩的重构图像(即，压缩图像)存储在存储器113中。更具体地讲，在实施例中，压缩单元111通过参照比特分辨率调整信息来以2×2块为单位确定组成由加法单元110产生的重构图像的像素中的每个的比特分辨率的降低量，并且将所述像素中的每个的比特分辨率降低所确定的降低量，由此压缩重构图像。
这里，术语“比特分辨率”指的是比特的数量，比特表示每个像素的值。贯穿本发明的实施例，本领域普通技术人员可容易地理解，例如，可用其它术语(诸如比特深度或颜色深度)来替换比特分辨率。换句话说，压缩单元111将比特的数量降低所确定的降低量(比特表示组成由加法单元110产生的重构图像的像素中的每个的值)，由此压缩由加法单元110产生重构图像。
通常，对存储器113的存取的基本单位(即，对存储器113的读取或写入操作的最小单位)是8比特，即，1字节。因此，在实施例中，压缩单元111以2×2块为单位来降低重构图像的像素中的每个的比特分辨率。这里，用于颜色值(例如，Y颜色值、Cb颜色值和Cr颜色值中的一个)的2×2块的数据总量是4字节，这是因为组成2×2块的4个像素中的每个的颜色值的数据量是8比特。具体地讲，虽然在当前实施例中，组成图像的像素中的每个的值由Y颜色值、Cb颜色值和Cr颜色值组成，但是本领域普通技术人员可容易地理解，贯穿本发明的实施例，还可使用其它类型的颜色空间(诸如R颜色值、G颜色值和B颜色值)，应注意到替换方案同样可用。
因此，考虑到对存储器113的存取的基本单位，用于颜色值的2×2块的数据量可被降低到1至3字节。然而，在1字节的2×2块的情况下，可表示图像的信息量很小，因此在当前实施例中将只考虑用于颜色值的2×2块的数据量被降低到2或3字节的情况。例如，如果组成由加法单元110产生的重构图像的像素中的每个的值由8比特的Y颜色值、8比特的Cb颜色值和8比特的Cr颜色值组成，则压缩单元111可将比特的数量(即，8比特)降低4或2比特(所述比特表示重构图像的每个像素的Y颜色值、Cb颜色值和Cr颜色值中的每个)。因此，8比特的Y颜色值、8比特的Cb颜色值以及8比特的Cr颜色值可被表示为4或6比特的Y颜色值、4或6比特的Cb颜色值以及4或6比特的Cr颜色值。
这里，虽然在当前实施例中，以2×2块为单位来调整组成图像的像素中的每个的比特分辨率，但是本领域普通技术人员可容易地理解，例如，还可按照不同的块为单位(诸如按照4×4块为单位、8×8块为单位和16×16块为单位)来调整组成图像的像素中的每个的比特分辨率。
因此，重构单元112通过增加存储在存储器113中的压缩图像的分辨率来产生当前图像的重构图像。更具体地讲，例如，重构单元112可通过参照比特分辨率调整信息来以2×2块为单位确定对组成存储在存储器113中的压缩图像的像素中的每个的比特分辨率的需要的增加量，并且将每个像素的比特分辨率增加所确定的增加量，由此产生当前图像的最终重构图像。换句话说，重构单元112可将比特的数量增加所确定的增加量(所述比特表示存储在存储器113中的压缩图像的每个像素的值)，由此产生当前图像的最终重构图像。
这里，在该实施例中，由于由重构单元112产生的最终重构图像的分辨率与原始图像的分辨率相同，所以压缩单元111使用的降低量应该与重构单元112使用的增加量相等。例如，如果组成存储在存储器113中的压缩图像的像素中的每个的值由4或6比特的Y颜色值、4或6比特的Cb颜色值以及4或6比特的Cr颜色值组成，则重构单元112可将比特的数量增加4或2比特(所述比特表示组成压缩图像的像素中的每个的Y颜色值、Cb颜色值和Cr颜色值中的每个)，从而变为8比特。因此，4或6比特的Y颜色值、4或6比特的Cb颜色值以及4或6比特的Cr颜色值可被表示为8比特的Y颜色值、8比特的Cb颜色值以及8比特的Cr颜色值。
然后，由重构单元112产生的最终重构图像可被用作在当前输入图像之后的将来图像或在当前输入图像之前的过去图像的参考图像。换句话说，重构单元112可通过增加存储在存储器113中的压缩图像的分辨率，来重构用于除了当前输入图像之外的图像的参考图像。
图2是根据本发明实施例的对运动图像进行解码的设备20的框图。参照图2，例如，设备20可包括熵解码单元201、逆量化单元202、逆变换单元203、运动补偿单元204、帧内预测单元205、加法单元206、压缩单元207和重构单元208。设备20执行的图像重构过程可与图1中示出的设备10执行的过程类似。因此，虽然下面没有给出，但是根据本发明这样的实施例，上面关于图1中示出的设备10的描述的一部分也可应用于下面关于设备20的描述。
熵解码单元201对例如从图1中示出的设备10产生和输出的比特流进行熵解码，由此重构与运动图像相应的整数以及对运动图像解码所需的信息。逆量化单元202对熵解码单元201重构的整数进行逆量化，由此重构频率分量值。然后逆变换单元203可例如将由逆量化单元202重构的频率分量值从频域变换到色域，由此重构当前图像和预测图像之间的残余图像。
然后，运动补偿单元204可基于由重构单元208产生的参考图像中的至少一个对当前图像执行运动补偿，由此从所述至少一个参考图像产生当前图像的预测图像。对于组成当前图像的所有块中与帧内模式相应的块中的每个块，帧内预测单元205可从重构图像的块的值预测当前图像的块的值(例如，所述重构图像的块是由重构单元208产生的重构图像的所有块中与当前图像的块相邻的块)，由此产生当前图像的预测图像。加法单元206可将由逆变换单元203重构的残余图像与由运动补偿单元204或帧内预测单元205产生的预测图像相加，由此产生当前图像的重构图像。
与以上类似，压缩单元207还可通过降低由加法单元206产生的重构图像的分辨率来压缩所述重构图像，并且还将压缩的重构图像(即，压缩图像)存储在存储器209中。更具体地讲，在实施例中，压缩单元207可例如通过参照比特分辨率调整信息以2×2块为单位来确定组成由加法单元206产生的重构图像的像素中的每个的比特分辨率的期望的降低量，并且将所述像素中的每个的比特分辨率降低所确定的降低量，由此压缩重构图像。
因此，重构单元208可增加存储在存储器209中的压缩图像的分辨率，由此产生最终重构图像。更具体地讲，在该示例中，重构单元208通过参照比特分辨率调整信息来以2×2块为单位确定组成存储在存储存储器209中的压缩图像的像素中的每个的比特分辨率的增加量，并且将所述像素中的每个的比特分辨率增加所确定的增加量，由此产生最终重构图像。换句话说，因此，在实施例中，重构单元208通过增加存储在存储器209中的压缩图像的分辨率，来产生除了用于产生相应的压缩图像的图像之外的图像的参考图像。
根据这样的实施例，可通过降低存储在外部存储器中的参考图像的分辨率来压缩参考图像，并将压缩的参考图像存储在外部存储器中，由此降低用于所述参考图像的所需的数据量。因此，可降低运动图像编码器或运动图像解码器从外部存储器读取参考图像或将参考图像写入外部存储器所需的循环的数量。另外，这种循环的数量的降低导致整个运动图像编码/解码过程所用的循环的数量的降低，由此提供具有低功耗的运动图像编码器或运动图像解码器。
图3是根据本发明实施例的对运动图像进行编码的设备30的框图。参照图3，例如，设备30可包括运动估计单元301、运动补偿单元302、帧内预测单元303、减法单元304、分辨率增加单元305、变换单元306、量化单元307、熵编码单元308、逆量化单元309、逆变换单元310、分辨率降低单元311、加法单元312、压缩单元313和重构单元314。除了另外示出的分辨率增加单元305和分辨率降低单元311之外，设备30可与图1中示出的设备10类似。因此，虽然下面没有提供，但是根据本发明的实施例，上面关于设备10的描述也可应用于下面关于设备30的描述。
因此，运动估计单元301可基于由重构单元314重构的参考图像中的至少一个估计组成运动图像的图像中的当前图像的运动。更具体地讲，运动补偿单元302可通过使用运动估计单元301获得的运动矢量，来从由重构单元314重构的参考图像中的至少一个产生当前图像的预测图像。在实施例中，对于当前图像的所有块中与帧内模式相应的块中的每个块，帧内预测单元303可从重构图像的块的值预测当前图像的块的值(所述重构图像的块是由重构单元314产生的重构图像的所有块中与当前图像的块相邻的块)，由此产生当前图像的预测图像。然后减法单元304可从当前图像减去由运动补偿单元302或帧内预测单元303产生的预测图像，由此产生当前图像与预测图像之间的残余图像。
然后，分辨率增加单元305可增加由减法单元304产生的残余图像的分辨率。更具体地讲，分辨率增加单元305可例如通过参照比特分辨率调整信息，来确定组成由减法单元304产生的残余图像的像素中的每个的比特分辨率的期望的增加量，并且将所述像素中的每个的比特分辨率增加所确定的增加量。换句话说，在实施例中，分辨率增加单元305可将比特的数量增加所确定的增加量(所述比特表示组成由减法单元304产生的残余图像的像素中的每个的值)。例如，如果组成由减法单元304产生的残余图像的像素中的每个的值由9比特的Y颜色值、9比特的Cb颜色值以及9比特的Cr颜色值组成，则分辨率增加单元305可将表示每个像素的Y颜色值、Cb颜色值以及Cr颜色值中的每个的比特的数量(即，9比特)增加1或3比特。因此，9比特的Y颜色值、9比特的Cb颜色值以及9比特的Cr颜色值可被表示为10或12比特的Y颜色值、10或12比特的Cb颜色值以及10或12比特的Cr颜色值。因此，可提高在有损压缩期间执行的操作(例如，变换操作、量化操作和熵编码操作)的精度，由此减轻由于压缩单元313导致的分辨率降低而导致最终重构图像的质量的下降。
然后，变换单元306将分辨率已经被分辨率增加单元305增加的残余图像从色域变换到频域，量化单元307对由变换单元306获得的变换结果进行量化，并且熵编码单元308对由量化单元307获得的量化结果进行熵编码，由此产生比特流。逆量化单元309可对由量化单元307获得的量化结果进行逆量化，然后逆变换单元310可将由逆量化单元309获得的逆量化结果(即，频率分量值)从频域变换到色域，由此重构当前图像和预测图像之间的残余图像。
分辨率降低单元311还可降低由逆变换单元310重构的残余图像的分辨率。更具体地讲，在实施例中，分辨率降低单元311可例如通过参照比特分辨率调整信息，来确定组成由逆变换单元310重构的残余图像的像素中的每个的比特分辨率的期望的降低量，并且将所述像素中的每个的比特分辨率降低所确定的降低量。换句话说，分辨率降低单元311可将比特的数量降低所确定的降低量(所述比特表示组成由逆变换单元310重构的残余图像的像素中的每个的值)。
在实施例中，由于分辨率降低单元311降低的残余图像的分辨率与原始图像的分辨率相同，所以分辨率增加单元305所使用的增加量应该与分辨率降低单元311所使用的降低量相等。例如，如果组成分辨率已经被分辨率增加单元305增加的残余图像的像素中的每个的值由10比特的Y颜色值、10比特的Cb颜色值以及10比特的Cr颜色值组成，则分辨率降低单元311将表示每个像素的Y颜色值、Cb颜色值以及Cr颜色值的比特的数量(即，10比特)降低1比特。因此，10比特的Y颜色值、10比特的Cb颜色值以及10比特的Cr颜色值可被表示为9比特的Y颜色值、9比特的Cb颜色值以及9比特的Cr颜色值。
加法单元312将分辨率已经被分辨率降低单元311降低的残余图像与由运动补偿单元302或帧内预测单元303产生的预测图像相加，由此产生当前图像的重构图像。在实施例中，然后，压缩单元313可通过降低由加法单元312产生的重构图像的分辨率来压缩所述重构图像，并且将压缩的重构图像(即，压缩图像)存储在存储器315中。其后，重构单元314可通过增加存储在存储器315中的压缩图像的分辨率来产生最终重构图像。
图4是根据本发明实施例的对运动图像进行解码的设备40的框图。参照图4，例如，设备40可包括熵解码单元401、逆量化单元402、逆变换单元403、分辨率降低单元404、运动补偿单元405、帧内预测单元406、加法单元407、压缩单元408和重构单元409。除了设备40还示出了分辨率降低单元404之外，设备40执行的图像重构过程可与图2中示出的设备20执行的过程类似。因此，虽然下面没有给出，但是根据本发明的实施例，上面关于设备20的描述也可应用于下面关于设备40的描述。
熵解码单元401可对例如从图3中示出的设备30产生和输出的比特流进行熵解码，由此重构与运动图像相应的整数以及对运动图像解码所需的信息。逆量化单元402对熵解码单元401重构的整数进行逆量化，由此重构频率分量值。逆变换单元403将由逆量化单元402重构的频率分量值从频域变换到色域，由此重构当前图像和预测图像之间的残余图像。
分辨率降低单元404还可降低由逆变换单元403重构的残余图像的分辨率。更具体地讲，分辨率降低单元404可例如通过参照比特分辨率调整信息，来确定组成由逆变换单元403重构的残余图像的像素中的每个的比特分辨率的期望的降低量，并且将所述像素中的每个的比特分辨率降低所确定的降低量。换句话说，分辨率降低单元404可将比特的数量降低所确定的降低量(所述比特表示组成由逆变换单元403重构的残余图像的像素中的每个的值)。
在实施例中，由于分辨率降低单元404降低的残余图像的分辨率与原始图像的分辨率相同，所以图3中所示的分辨率增加单元305所使用的增加量应该与分辨率降低单元404所使用的降低量相等。例如，如果组成分辨率已经被分辨率增加单元305增加的残余图像的像素中的每个的值由10比特的Y颜色值、10比特的Cb颜色值以及10比特的Cr颜色值组成，则分辨率降低单元404将表示残余图像的每个像素的Y颜色值、Cb颜色值以及Cr颜色值的比特的数量(即，10比特)降低1比特。因此，10比特的Y颜色值、10比特的Cb颜色值以及10比特的Cr颜色值可被表示为9比特的Y颜色值、9比特的Cb颜色值以及9比特的Cr颜色值。
然后，运动补偿单元405可基于由重构单元409产生的参考图像中的至少一个对当前图像执行运动补偿，由此从所述至少一个参考图像产生当前图像的预测图像。对于组成当前图像的所有块中与帧内模式相应的块中的每个块，帧内预测单元406可从重构图像的块的值预测当前图像的块的值(所述重构图像的块是由重构单元409产生的重构图像的所有块中与当前图像的块相邻的块)，由此产生当前图像的预测图像。加法单元407还可将分辨率已经被分辨率降低单元404降低的残余图像与由运动补偿单元405或帧内预测单元406产生的预测图像相加，由此产生当前图像的重构图像。
压缩单元408还可通过降低由加法单元407产生的重构图像的分辨率来压缩所述重构图像，并且还将压缩的重构图像(即，压缩图像)存储在存储器410中。更具体地讲，压缩单元408可例如通过参照比特分辨率调整信息来以2×2块为单位确定组成由加法单元407产生的重构图像的像素中的每个的比特分辨率的所需的降低量，并且将所述像素中的每个的比特分辨率降低所确定的降低量，由此压缩重构图像。
此后，重构单元409可增加存储在存储器410中的压缩图像的分辨率，由此产生最终重构图像。更具体地讲，在该实施例中，重构单元409通过参照比特分辨率调整信息来以2×2块为单位确定组成存储在存储存储器410中的压缩图像的像素中的每个的比特分辨率的增加量，并且将所述像素中的每个的比特分辨率增加所确定的增加量，由此产生最终重构图像。换句话说，在实施例中，重构单元409可通过增加存储在存储器410中的压缩图像的分辨率，来产生除了用于产生相应的压缩图像的图像之外的图像的参考图像。
图5示出了由运动补偿单元(诸如图1所示的运动补偿单元102、图2所示的运动补偿单元204、图3所示的运动补偿单元302以及图4所示的运动补偿单元405)使用的参考图像的示例。参照图5，根据实施例，由运动补偿单元102、204、302和405使用的参考图像的大小可以是例如6×6块。然而，由于图1所示的重构单元112、图2所示的重构单元208、图3所示的重构单元314以及图4所示的重构单元409中的每个以2×2块为单位产生重构图像，所以如果在重构单元112、208、314和409中的每个产生的2×2块中存在由运动矢量指示的参考图像的边缘，则重构单元112、208、314和409中的每个可例如产生比运动补偿单元102、204、302和405中的每个期望的6×6块更大的参考图像。
图6A示出了根据本发明实施例的比特分辨率调整信息的结构。参照图6A，根据本发明实施例的比特分辨率调整信息可包括例如BIT_DEPTH_INC字段、BIT_DEPTH_REF_DEC字段、QMAP_PRESENT字段、OFFSET_NUM字段、QUANT_NUM字段、BIT_DEPTH_PIXEL字段、OFFSET_TAB_Y字段、QUANT_TAB_Y字段、OFFSET_TAB_UV字段和QUANT_TAB_UV字段。具体地讲，图6A示出的比特分辨率调整信息可按照不同的字段根据记录在字段中的值被重复的方式来被构造。为了反映这种结构，比特分辨率调整信息的结构按照示出的流程图的形式被显示。图6A采用了这样的示例，其中，比特分辨率调整信息被包含在记录有图像编码信息的帧头中。
指示组成运动图像的像素中的每个的比特分辨率的增加量的值可被记录在BIT_DEPTH_INC字段中。指示所述像素中的每个的比特分辨率的降低量的值可被记录在BIT_DEPTH_REF_DEC字段中。如果比特分辨率调整信息以比特流或帧为单位被更新，则“1”可被记录在QMAP_PRESENT字段中，如果比特分辨率调整信息被预先固定，则“0”可被记录在QMAP_PRESENT字段中。如果比特分辨率调整信息以比特流或帧为单位被更新，则作为示例的图1中所示的设备10或图3中所示的设备30可基于运动图像的特性或基于使用运动图像的环境来更新比特分辨率调整信息。例如，如果运动图像没有急剧地变化，或者运动图像的质量不是重要的因素，则示例性的设备10或设备30可将比特分辨率的降低量设置为大值。这样的设置操作可基于运动图像分析结果被自动执行或由用户手动执行。
由于示例性的图1中所示的设备10和图2中所示的设备20或者图3中所示的设备30和图4中所示的设备40具有类似的运动图像重构环境，所以它们共享比特分辨率调整信息。为此，例如，图1中所示的设备10可将比特流的帧头中的比特分辨率调整信息发送到图2中所示的设备20。类似地，例如，图3中所示的设备30可将比特分辨率调整信息发送到图4中所示的设备40。然而，如果使用预先固定的比特分辨率调整信息，则通过这样设计运动图像编码器和运动图像解码器，使得比特分辨率调整信息嵌入到运动图像编码器和运动图像解码器中，而不必发送比特分辨率调整信息。
指示偏移值的数量的值可被记录在OFFSET_NUM字段中。指示用于每个偏移值的量化大小的数量的值可被记录在QUANT_NUM字段中。指示像素值的实际比特大小的值还可被记录在BIT_DEPTH_PIXEL字段中，其中，当所述像素值被存储在存储器中时，所述像素值的比特分辨率已经被调整。根据实施例，由于与用于图像压缩的比特分辨率调整信息相应的偏移值和量化大小需要和压缩图像一起被存储在存储器中，所以存储在存储器中的像素值小于比特分辨率已经被调整的像素值。
OFFSET_TAB_Y字段的数量可与记录在OFFSET_NUM字段中的偏移值的数量相等。在每个OFFSET_TAB_Y字段中可记录亮度分量的偏移值。QUANT_TAB_Y字段的数量可与记录在QUANT_NUM字段中的用于个偏移值的量化大小的数量相等。在每个QUANT_TAB_Y字段中还可记录亮度分量的量化大小。OFFSET_TAB_UV字段的数量可与记录在OFFSET_NUM字段中的偏移值的数量相等。在每个OFFSET_TAB_UV字段中可类似地记录色度分量的偏移值。QUANT_TAB_UV字段的数量可与记录在QUANT_NUM字段中的用于个偏移值的量化大小的数量相等。在每个QUANT_TAB_UV字段中还可记录色度分量的量化大小。
图6B示出了按照伪码形式的诸如图6A所示的比特分辨率调整信息的结构。在图6B示出的表的项中，“比特深度”指示表示每个字段的比特的数量，“标号”指示与图6A所示的括号“()”中的数字的匹配。例如，图6A所示的“(2)”指示：记录在OFFSET_NUM字段、QUANT_NUM字段、BIT_DEPTH_PIXEL字段、OFFSET_TAB_Y字段、QUANT_TAB_Y字段、OFFSET_TAB_UV字段和QUANT_TAB_UV字段中的值在BIT_DEPTH_REF_DEC字段的每个数量中改变，并且这种改变可按照伪码形式被表示为与图6B中的标号“(2)”相应的部分。
图6C示出了图6A和图6B所示的比特分辨率调整信息的结构的两个示例(1)和(2)。如果“1”记录在QMAP_PRESENT字段中，则图6C示出的示例(1)和(2)中的每个可以是对每个比特流更新的比特分辨率调整信息的结构，或者如果“0”记录在QMAP_PRESENT字段中，则图6C示出的示例(1)和(2)中的每个可以是预先固定的比特分辨率调整信息的结构。比较图6C示出的示例(1)和(2)，记录在示例(1)的BIT_DEPTH_REF_DEC字段中的降低量是4，记录在示例(2)的BIT_DEPTH_REF_DEC字段中的降低量是2。因此，可以看出，记录在示例(1)的BIT_DEPTH_PIXEL字段、OFFSET_TAB_Y字段、QUANT_TAB_Y字段、OFFSET_TAB_UV字段和QUANT_TAB_UV字段中的值大部分与示例(2)的值不同。
图7是一般图像的亮度分量和色度分量的直方图。从图7可以看出，与亮度分量相应的颜色值均匀分布于较大区域，而与色度分量相应的颜色值集中在中间值128的周围。
图8是解释图6C中的示例(1)所示的用于亮度分量的偏移值的定义的示意图。在该实施例中，通过使用一般图像的特征(即，与亮度分量相应的颜色值均匀分布于较大区域)，用于亮度分量的4个偏移值可被定义为均匀分布于整个范围0-255，如图6C中的示例(1)所示。然而，可基于特定图像的特征来改变偏移值的定义，以实现有效的量化。
图9是解释图6C中的示例(1)所示的用于色度分量的偏移值的定义的示意图。在该实施例中，通过使用一般的图像特征(即，与色度分量相应的颜色值集中在中间值128的周围)，使用通过从颜色值减去128获得的结果的绝对值以及所述绝对值的符号来表示与色度分量相应的颜色值，并且用于色度分量的4个偏移值被定义为集中在0的周围。
图10是在一般图像中2×2块的亮度分量和色度分量中的每个的最大值和最小值之间的差的直方图。从图10可以看出，所述差集中在0的周围。因此，根据实施例的图像压缩可适当地用少量比特来表示每个像素的值。具体地讲，根据实施例，如果偏移值被这样定义，使得组成图像的像素中的每个的值基于图像的特征按照每个偏移值的区间的相似概率能够分布于偏移值的整个范围，则即使当用少量比特来表示每个像素的值时，也可产生高质量的重构图像。
图11A示出了根据本发明实施例压缩的亮度分量的参考图像的结构。参照图11A，亮度分量的参考图像可包括OFFSET_Y字段、QUANT_Y字段和PIXEL_Y字段。具体地讲，在该示例中，图11A示出的亮度分量的参考图像以每个字段被重复的方式被构造。为了反映该结构，按照流程图的形式示出了参考图像的结构。
这里，用于每个2×2块的亮度分量的偏移值被记录在OFFSET_Y字段中。用于每个2×2块的亮度分量的量化大小被记录在QUANT_Y字段中。Y颜色值(即，组成每个2×2块的4个像素中的每个的亮度分量)被记录在PIXEL_Y字段中。换句话说，Y颜色值(即，比特分辨率根据记录在OFFSET_Y字段中的偏移值和记录在QUANT_Y字段中的量化大小被降低的每个像素的亮度分量)被记录在PIXEL_Y字段中。
图11B示出了按照伪码形式的图11A所示的亮度分量的参考图像的结构。在图11B示出的表的项中，“比特深度”指示表示每个字段的比特的数量，“标号”指示与图11A所示的括号“()”中的数字的匹配。例如，图11A所示的“(2)”指示：对于2×2块的4个像素中的每个，重复PIXEL_Y字段，并且这种重复可按照伪码形式被表示为与图11B中的标号“(2)”相应的部分。
图12A示出了根据本发明实施例的压缩的色度分量的参考图像的结构。参照图12A，色度分量的参考图像包括OFFSET_U字段、QUANT_U字段、DIFF_PIXEL_U字段、SIGN_U字段、OFFSET_V字段、QUANT_V字段、DIFF_PIXEL_V字段和SIGN_V字段。具体地讲，图12A示出的压缩的色度分量的参考图像按照所述字段中的每个被重复的方式被构造。为了反映该结构，按照流程图的形式示出了参考图像的结构。
这里，用于每个2×2块的Cb颜色(作为色度分量)的偏移值被记录在OFFSET_U字段中。用于每个2×2块的Cb颜色(作为色度分量)的量化大小被记录在QUANT_U字段中。通过从组成每个2×2块的4个像素中的每个的Cb颜色(作为色度分量)减去128而获得的值的绝对值被记录在DIFF_PIXEL_U字段中。通过从组成每个2×2块的4个像素中的每个的Cb颜色(作为色度分量)减去128而获得的值的符号被记录在SIGN_U字段中。换句话说，通过从每个像素的Cb颜色减去128而获得的值的绝对值被记录在DIFF_PIXEL_U字段中(其中，所述每个像素的比特分辨率根据记录在OFFSET_U字段中的偏移值以及记录在QUANT_U字段中的量化大小被降低)，并且通过从比特分辨率被降低的每个像素的Cb颜色减去128而获得的值的符号被记录在SIGN_U字段中。
用于每个2×2块的Cr颜色(作为色度分量)的偏移值被记录在OFFSET_V字段中。用于每个2×2块的Cr颜色(作为色度分量)的量化大小被记录在QUANT_V字段中。通过从组成每个2×2块的4个像素中的每个的Cr颜色(作为色度分量)减去128而获得的值的绝对值被记录在DIFF_PIXEL_V字段中。通过从组成每个2×2块的4个像素中的每个的Cr颜色(作为色度分量)减去128而获得的值的符号被记录在SIGN_V字段中。换句话说，通过从每个像素的Cr颜色减去128而获得的值的绝对值被记录在DIFF_PIXEL_V字段中(其中，所述每个像素的比特分辨率根据记录在OFFSET_V字段中的偏移值以及记录在QUANT_V字段中的量化大小被降低)，并且通过从比特分辨率被降低的每个像素的Cr颜色减去128而获得的值的符号被记录在SIGN_V字段中。
参照图6A至图6C，在该实施例中，对于Cb颜色和Cr颜色，从记录在OFFSET_TAB_UV字段和QUANT_TAB_UV字段中的值来选择将被记录在用于Cb颜色的OFFSET_U字段和QUANT_U字段以及用于Cr颜色的OFFSET_V字段和QUANT_V字段中的值。
图12B示出了按照伪码形式的图12A所示的色度分量的参考图像的结构。在图12B示出的表的项中，“比特深度”指示表示每个字段的比特的数量，“标号”指示与图12A所示的括号“()”中的数字的匹配。例如，图12A所示的“(2)”指示：对于2×2块的4个像素中的每个，重复DIFF_PIXEL_U字段和SIGN_U字段，并且这种重复可按照伪码形式被表示为与图12B中的标号“(2)”相应的部分。
图13是根据本发明实施例的用于压缩图像的设备的框图。在实施例中，例如，图13中示出的设备与图1中示出的压缩单元111、图2中示出的压缩单元207、图3中示出的压缩单元313和图4中示出的压缩单元408相应。参照图13，这样的压缩设备可包括例如像素值检测单元1301、比特分辨率调整信息检测单元1302、偏移值选择单元1303、量化大小选择单元1304、量化单元1305和固定长度编码单元1306。
像素值检测单元1301例如可从组成重构图像的每个2×2块的像素的值中检测最小值和最大值。例如，假设所述像素中的每个的值由Y颜色值、Cb颜色值和Cr颜色值组成。在这种情况下，对于Y颜色值，像素值检测单元1301可从重构图像的每个2×2块的像素的Y颜色值中检测最小Y颜色值和最大Y颜色值。类似地，像素值检测单元1301可对Cb颜色值和Cr颜色值检测最小颜色值和最大颜色值。
比特分辨率调整信息检测单元1302还可检测重构图像的比特分辨率调整信息。例如，如果比特分辨率调整信息存储在外部存储器中，则比特分辨率调整信息检测单元1302可通过从外部存储器读取存储的比特分辨率调整信息，来检测重构图像的比特分辨率调整信息。类似地，如果比特分辨率调整信息已经被记录在帧头中，则比特分辨率调整信息检测单元1302从帧头读取比特分辨率调整信息，由此检测重构图像的比特分辨率调整信息。
偏移值选择单元1303可基于组成2×2块的像素的值，从包含在由比特分辨率调整信息检测单元1302检测的比特分辨率调整信息中的多个偏移值相应地选择重构图像的示例性的2×2块的偏移值。更具体地讲，在实施例中，偏移值选择单元1303从所述多个偏移值选择最接近于但是小于由像素值检测单元1301检测的最小值的偏移值。例如，如果由比特分辨率调整信息检测单元1302检测的比特分辨率调整信息与图6C中的示例(1)相同，并且由像素值检测单元1301检测的最小值是“100”，则偏移值选择单元1303从图6C中的示例(1)所示的偏移值中选择“64”。
在该实施例中，量化大小选择单元1304基于组成2×2块的像素的值，从由比特分辨率调整信息检测单元1302检测的比特分辨率调整信息中包含的多个量化大小选择重构图像的2×2块的量化大小。更具体地讲，这里，量化大小选择单元1304从所述多个量化大小选择与比特的最小数量最接近的量化大小，所述比特的最小数量可表示由偏移值选择单元1303选择的偏移值和由像素值检测单元1301检测的最大值之间的差。在该示例中，如果由像素值检测单元1301检测的最大值是“150”，则由偏移值选择单元1303选择的偏移值和由像素值检测单元1301检测的最大值之间的差是“86”。由于可表示差“86”的比特的最小数量是7比特，并且每个像素必须由3比特表示，所以量化大小选择单元1304从图6C中的示例(1)所示的量化大小选择“4”作为量化大小。
量化单元1305还可使用例如下面的等式1计算重构的示例性的2×2块的像素的值和由偏移值选择单元1303选择的偏移值之间的差，并且将计算的差除以由量化大小选择单元1304选择的量化大小，由此将表示所述差的比特的数量降低由量化大小选择单元1304选择的量化大小。
等式1：
Y＝(X-offset_value+f)>>Q
这里，“Y”表示每个像素的颜色值的量化值，“X”表示每个像素的颜色值，“offset_value”表示每个2×2块的偏移值。“>>Q”表示除以“2Q”的运算，实际上意味着将比特右移“Q”的运算。另外，“f”是将“x-offset_value”除以“Q”的结果进行舍入的舍入值。换句话说，对于Q＝0，则f＝0，对于Q>1，则f＝1<<(Q-1)。在上述示例中，量化单元1305将所述差除以“16”(“16”从由量化大小选择单元1304选择的量化大小“4”得出)，由此将表示所述差的比特的数量(即，8比特)降低由量化大小选择单元1304选择的量化大小“4”。其结果是，8比特的差可被表示为4比特的差。
然而，根据本发明的实施例，可使用通过从颜色值减去128而获得的值的绝对值以及符号来表示重构图像的2×2块的像素的值中与色度分量相应的颜色值。因此，这里，量化单元1305计算通过从颜色值减去128而获得的值的绝对值和偏移值选择单元1303选择的偏移值之间的差，并且将计算的差除以由量化大小选择单元1304选择的量化大小，由此将表示所述差的比特的数量降低由量化大小选择单元1304选择的量化大小。
例如，固定长度编码单元1306对由量化单元1305获得的像素的量化结果执行固定长度编码，并且将由固定长度编码单元1306获得的固定长度编码值、由偏移值选择单元1303选择的偏移值以及由量化大小选择单元1304选择的量化大小进行组合，以产生固定长度的2×2块，并且将产生的2×2块存储在存储器113、209、315和410中的每个中。更具体地讲，在实施例中，例如，固定长度编码单元1306从最高有效位开始，从表示由量化单元1305获得的每个像素的量化结果的比特提取与由比特分辨率调整信息检测单元1302检测的比特分辨率调整信息的BIT_DEPTH_PIXEL字段中记录的实际比特大小相应的比特，将指示每个像素的固定长度编码值的固定长度比特、指示由偏移值选择单元1303选择的偏移值的固定长度比特以及指示由量化大小选择单元1304选择的量化大小的固定长度比特进行组合，以产生固定长度的2×2块，并且将产生的2×2块存储在存储器113、209、315和410中的每个中。
在上述示例中，考虑到一个颜色值，固定长度编码单元1306从最高有效位开始，从表示由量化单元1305获得的每个像素的量化结果的6比特提取与由比特分辨率调整信息检测单元1302检测的比特分辨率调整信息的BIT_DEPTH_PIXEL字段中记录的实际比特大小相应的比特(即，3比特)，将指示每个像素的固定长度编码值的提取的3比特(即，2×2块的总共12比特)、指示由偏移值选择单元1303选择的偏移值的2比特以及指示由量化大小选择单元1304选择的量化大小的2比特进行组合，由此产生压缩图像的16比特的2×2块。由于这样的结果仅基于3个颜色值中的一个，所以可基于3个颜色值产生48比特的2×2块。
图14是根据本发明实施例的用于重构图像的设备的框图。具体地讲，例如，图14中示出的设备可与重构单元112、208、314和409相应。参照图14，根据本发明实施例的该设备例如可包括固定长度解码单元1401和逆量化单元1402。
例如，固定长度解码单元1401以2×2块为单位读取存储在存储器113、209、315和410中的每个中的压缩图像，从读取的2×2块提取读取的2×2块的偏移值、2×2块的量化大小以及组成2×2块的像素的固定长度编码值，并且对提取的固定长度编码值执行固定长度解码，由此重构所述像素中的每个的量化值。更具体地讲，在实施例中，固定长度解码单元1401可基于指示所述像素中的每个的量化值的比特的数量以及2×2块的量化大小，来增加指示所述像素中的每个的量化值的比特的数量，由此重构所述像素中的每个的量化值。
在上述示例中，考虑到一个颜色值，固定长度解码单元1401提取4个像素中的每个的2比特的偏移值、2比特的量化大小以及3比特值，并且基于指示所述像素中的每个的值的比特的数量(＝3)以及2×2块的量化大小(＝4)，来将指示所述像素中的每个的值的比特的数量(即，3比特)增加到7比特，由此重构所述像素中的每个的量化值。
通过使用例如下面的等式2，逆量化单元1402将固定长度解码单元1401提取的量化大小乘以由固定长度解码单元1401重构的每个像素的量化值，并且对相乘结果和固定长度解码单元1401提取的偏移值求和，由此重构每个像素的原始比特。
等式2：
X′＝(Y<<Q)+offest_value
这里，“X′”表示每个像素的重构颜色值，“Y”表示每个像素的颜色值的量化值，“<<Q”表示乘以“2Q”的运算，实际上意味着将比特左移“Q”的运算。“offset_value”表示每个2×2块的偏移值。在上述示例中，逆量化单元1402将每个像素的量化值乘以“16”(“16”从固定长度解码单元1401提取的量化大小“4”得出)，并且对相乘结果和固定长度解码单元1401提取的偏移值“64”求和，由此重构每个像素的8比特。
然而，根据本发明的实施例，可使用通过从颜色值减去128而获得的值的绝对值以及符号来表示组成重构图像的2×2块的像素的值中与色度分量相应的颜色值。因此，逆量化单元1402可将由固定长度解码单元1401重构的像素的量化值中与色度分量相应的量化值乘以由固定长度解码单元1401提取的量化大小，并且对相乘结果和固定长度解码单元1401提取的偏移值求和，由此重构通过从所述像素中的每个的原始比特中的与色度分量相应的颜色值减去128而获得值的绝对值。
图15示出了输入到图13所示的量化单元1305的值与图14所示的逆量化单元1402重构的值之间的关系的示例。在图15中，在2×2块的像素值中，在3Δ和4Δ之间存在最小值，在6Δ和7Δ之间存在最大值。3Δ被选择为偏移值，Δ被选择为量化值，f是Δ/2。参照图15，如果在最小值和4.5Δ之间存在输入到量化单元1305的值，则由逆量化单元1402重构的值是(Δ+偏移值)。对于位于4.5Δ和5.5Δ之间的输入值，重构的值是(2Δ+偏移值)。对于位于5.5Δ和最大值之间的输入值，重构的值是(3Δ+偏移值)。
图16示出了输入到图13所示的量化单元1305的值与图14所示的逆量化单元1402重构的值之间的量化误差的示例。在图16中，在2×2块的像素值中，在3Δ和4Δ之间存在最小值，在6Δ和7Δ之间存在最大值。3Δ被选择为偏移值，Δ被选择为量化大小，f是Δ/2。在这样的量化环境中，如果每个像素的比特分辨率是2，则图16中的阴影区域对应于输入到量化单元1305的值与逆量化单元1402重构的值之间的量化误差。
图17示出了输入到图13所示的量化单元1305的值与图14所示的逆量化单元1402重构的值之间的量化误差的另一示例。在图17中，在2×2块的像素值中，在3Δ和4Δ之间存在最小值，在6Δ和7Δ之间存在最大值。0被选择为偏移值，2Δ被选择为量化大小，f是Δ。在这样的量化环境中，如果每个像素的比特分辨率是2，则图17中的阴影区域对应于输入到量化单元1305的值与逆量化单元1402重构的值之间的量化误差。参照图17，量化大小大于图16中的量化大小，由此增大了量化误差。
图18是示出根据本发明实施例的对运动图像进行编码的方法的流程图。仅仅作为一个示例，这样的实施例可与图1所示的示例性设备10的示例性顺序处理相应，但是不限于此，替换的实施例同样可用。尽管如此，将结合图1简要描述该实施例，省略了重复的描述。
在操作1801，设备10可增加存储在存储器113中的压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，由此重构当前图像的参考图像。在操作1802，设备10基于在操作1801重构的参考图像来估计运动图像的图像中的当前图像的运动。在操作1803，设备10通过使用在操作1802估计的运动矢量来从在操作1801重构的参考图像产生当前图像的预测图像。
在操作1804，对于当前图像的所有块的与帧内模式相应的块中的每个块，设备10从重构图像的块的值预测当前图像的块的值(所述重构图像的块是重构图像的所有块中与当前图像的块相邻的块)，由此产生当前图像的预测图像。在操作1805，设备10从当前图像减去在操作1803或操作1804产生的预测图像，由此产生当前图像与预测图像之间的残余图像。
在操作1806，设备10将在操作1805产生的残余图像从色域变换到频域。在操作1807，设备10对在操作1806获得的结果进行量化。在操作1808，设备10对在操作1807获得的量化结果执行熵编码，由此产生比特流。
在操作1809，设备10对在操作1807获得的量化结果执行逆量化。在操作1810，设备10将在操作1809获得的逆量化结果(即，频率分量值)从频域变换到色域，由此重构当前图像与预测图像之间的残余图像。在操作1811，设备10将在操作1810重构的残余图像与在操作1803或操作1804产生的预测图像相加，由此产生重构图像。
在操作1812，设备10通过降低在操作1811产生的重构图像的分辨率来压缩所述重构图像，并且将压缩的重构图像(即，压缩图像)存储在存储器113中。在操作1813，如果对运动图像的所有图像已经完成了操作1801至操作1812，则设备10终止操作。否则，设备10对当前图像后面的图像重复操作1801至操作1812。
图19是示出根据本发明实施例的对运动图像进行解码的方法的流程图。仅仅作为一个示例，这样的实施例可与图2所示的示例性的设备20的示例性顺序处理相应，但是不限于此，替换的实施例同样可用。尽管如此，将结合图2简要描述该实施例，省略了重复的描述。
在操作1901，设备20增加存储在存储器209中的压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，由此重构当前图像的参考图像。
在操作1902，设备20对比特流(诸如从图1中示出的设备10输出的比特流)进行熵解码，由此重构与运动图像相应的整数以及对运动图像解码所需的信息。在操作1903，设备20对在操作1902重构的整数进行逆量化，由此重构频率分量值。在操作1904，设备20将在操作1903重构的频率分量值从频域变换到色域，由此重构当前图像和预测图像之间的残余图像。
在操作1905，设备20使用基于在操作1901重构的参考图像估计的当前图像的运动矢量，来从重构的参考图像产生当前图像的预测图像。在操作1906，对于组成当前图像的所有块中与帧内模式相应的块中的每个块，设备20从重构图像的块的值预测当前图像的块的值(所述重构图像的块是重构图像的所有块中与当前图像的块相邻的块)，由此产生当前图像的预测图像。在操作1907，设备20将在操作1904重构的残余图像与在操作1905或操作1906产生的预测图像相加，由此产生当前图像的重构图像。
在操作1908，设备20通过降低在操作1907产生的重构图像的分辨率来压缩所述重构图像，并且将压缩的重构图像(即，压缩图像)存储在存储器209中。在操作1909，如果对运动图像的所有图像已经完成了操作1901至操作1908，则设备20终止操作。否则，设备20对当前图像后面的图像重复操作1901至操作1908。
图20是示出根据本发明实施例的对运动图像进行编码的方法的流程图。仅仅作为一个示例，这样的实施例可与图3所示的示例性的设备30的示例性顺序处理相应，但是不限于此，替换的实施例同样可用。尽管如此，将结合图3简要描述该实施例，省略了重复的描述。
在操作2001，设备30可增加存储在存储器315中的压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，由此重构当前图像的参考图像。在操作2002，设备30基于在操作2001重构的参考图像来估计运动图像的图像中的当前图像的运动。在操作2003，设备30通过使用在操作2002估计的当前图像的运动矢量来从在操作2001重构的参考图像产生当前图像的预测图像。
在操作2004，对于当前图像的所有块中与帧内模式相应的块中的每个块，设备30从重构图像的块的值预测当前图像的块的值(所述重构图像的块是重构图像的所有块中与当前图像的块相邻的块)，由此产生当前图像的预测图像。在操作2005，设备30从当前图像减去在操作2003或操作2004产生的预测图像，由此产生当前图像与预测图像之间的残余图像。
在操作2006，设备30增加在操作2005产生的残余图像的分辨率。在操作2007，设备30将分辨率在操作2006被增加的残余图像从色域变换到频域。在操作2008，设备30对在操作2007获得的结果进行量化。在操作2009，设备30对在操作2008获得的量化结果执行熵编码，由此产生比特流。
在操作2010，设备30对在操作2008获得的量化结果执行逆量化。在操作2011，设备30将在操作2010获得的逆量化结果(即，频率分量值)从频域变换到色域，由此重构当前图像与预测图像之间的残余图像。
在操作2012，设备30降低在操作2011重构的残余图像的分辨率。在操作2013，设备30将分辨率在操作2012被降低的残余图像与在操作2003或操作2004产生的预测图像相加，由此产生当前图像的重构图像。在操作2014，设备30通过降低在操作2013产生的重构图像的分辨率来压缩所述重构图像，并且将压缩的重构图像存储在存储器315中。在操作2015，如果对运动图像的所有图像已经完成了操作2001至操作2014，则设备30终止操作。否则，设备30对当前图像后面的图像重复操作2001至操作2014。
图21是示出根据本发明实施例的对运动图像进行解码的方法的流程图。仅仅作为一个示例，这样的实施例可与图4所示的示例性的设备40的示例性顺序处理相应，但是不限于此，可同等地获得替换的实施例。尽管如此，将结合图4简要描述该实施例，省略了重复的描述。
在操作2101，设备40增加存储在存储器410中的压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，由此重构当前图像的参考图像。
在操作2102，设备40对例如从图3中示出的设备30产生并输出的比特流进行熵解码，由此重构与运动图像相应的整数以及对运动图像解码所需的信息。在操作2103，设备40对在操作2102重构的整数进行逆量化，由此重构频率分量值。在操作2104，设备40将在操作2103重构的频率分量值从频域变换到色域，由此重构当前图像和预测图像之间的残余图像。
在操作2105，设备40降低在操作2104重构的残余图像的分辨率。
在操作2106，设备40通过使用基于在操作2101重构的参考图像估计的当前图像的运动矢量，来从至少一个参考图像产生当前图像的预测图像。在操作2107，对于组成当前图像的所有块中与帧内模式相应的块中的每个块，设备40从重构图像的块的值预测当前图像的块的值(所述重构图像的块是重构图像的所有块中与当前图像的块相邻的块)，由此产生当前图像的预测图像。在操作2108，设备40将分辨率在操作2105被降低的残余图像与在操作2106或操作2107产生的预测图像相加，由此产生当前图像的重构图像。
在操作2109，设备40通过降低在操作2108产生的重构图像的分辨率来压缩所述重构图像，并且将压缩的重构图像(即，压缩图像)存储在存储器410中。在操作2110，如果对运动图像的所有图像已经完成了操作2101至操作2109，则设备40终止操作。否则，设备40对当前图像后面的图像重复操作2101至操作2109。
图22是根据本发明实施例的用于压缩图像的方法的流程图。仅仅作为一个示例，图22中所示的方法与图18中所示的操作1812、图19中所示的操作1908、图20中所示的操作2014以及图21中所示的操作2109相应。参照图22，这样的方法(例如，图18至图21中所示的操作1812、操作1908、操作2014以及操作2109)可与图13中所示的示例性设备的示例性顺序处理相应，但是不限于此，替换的实施例同样可用。尽管如此，将结合图13简要描述该实施例，省略了重复的描述。
在操作2201，用于压缩图像的设备从组成重构图像的2×2块的像素的值中检测最小值和最大值。
在操作2202，所述设备检测重构图像的比特分辨率调整信息。在操作2203，所述设备基于2×2块的像素的值，从在操作2202检测的比特分辨率调整信息中包括的多个偏移值选择2×2块的偏移值。
在操作2204，所述设备基于2×2块的像素的值，从在操作2202检测的比特分辨率调整信息中包括的多个量化大小选择2×2块的量化大小。
在操作2205，所述设备计算2×2块的像素的值与在操作2203选择的偏移值之间的差，并且将计算出的差除以在操作2204选择的量化大小，由此将指示所述差的比特的数量降低在操作2204选择的量化大小。
在操作2206，所述设备对在操作2205产生的像素的量化值执行固定长度编码，并且将像素的固定长度编码值、在操作2203选择的偏移值以及在操作2204选择的量化大小进行组合，由此产生固定长度的2×2块。
图23是根据本发明实施例的用于重构图像的方法的流程图。仅仅作为一个示例，图23中所示的方法与图18中所示的操作1801、图19中所示的操作1901、图20中所示的操作2001以及图21中所示的操作2101相应。参照图23，这样的方法(例如，图18至图21中所示的操作1801、操作1901、操作2001以及操作2101)与图14中所示的设备的示例性顺序处理相应，但是不限于此，替换的实施例同样可用。尽管如此，将结合图14简要描述该实施例，省略了重复的描述。
在操作2301，图14中所示的用于重构图像的设备以例如2×2块为单位读取存储在存储器113、209、315和410中的每个中的压缩图像，提取读取的2×2块的偏移值、所述2×2块的量化值以及所述2×2块的像素的固定长度编码值，并且对提取的固定长度编码值执行固定长度解码，由此重构像素的量化值。
在操作2302，所述设备将在操作2301重构的量化值乘以在操作2301提取的量化大小，并且对相乘结果和在操作2301提取的偏移值求和，由此重构所述像素中的每个的原始比特。
除了上述实施例之外，本发明的实施例还可通过介质(例如计算机可读介质)中/上的计算机可读代码/指令被实现，所述计算机可读代码/指令用于控制至少一个处理元件实现上述任何实施例。介质可与允许存储和/或传输计算机可读代码的介质/媒介相应。
计算机可读代码可按照各种方式记录在介质上/在介质上传递，介质的示例包括例如记录介质和传输介质，记录介质诸如磁存储介质(例如，ROM、软盘、硬盘等)和光记录介质(例如，CD-ROM或DVD)，传输介质诸如携带或控制载波的介质以及互联网的元素。因此，根据本发明的实施例，例如，介质可被这样定义，并且可以是携带或控制信号或信息的可测量结构(诸如携带比特流的装置)。介质还可以是分布式网络，使得计算机可读代码按照分布式的方式被存储/传递和执行。此外，仅仅作为示例，处理元件可包括处理器或计算机处理器，并且处理元件可分布和/或包括在单个装置中。
虽然已经参照本发明的不同实施例具体显示和描述了本发明的各方面，但是应该理解，这些示例性的实施例应该被认为仅仅是描述的意义，而不是为了限制的目的。每个实施例之内的特点和方面的描述一般应该被认为对于其它实施例之内的其它类似特点和方面是可用的。
因此，尽管已经显示和描述了一些实施例，但是本领域技术人员应该理解，在不脱离由权利要求及其等同物限定其范围的本发明的原理和精神的情况下，可以对这些实施例作出改变。

Claims (21)

1、一种对运动图像进行编码的方法，所述方法包括：
通过增加存储在存储器中的多个压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，来重构所述参考图像；
通过使用重构的参考图像来对当前图像进行编码；
通过对编码的当前图像进行解码，来产生当前图像的重构图像；
降低产生的重构图像的分辨率以压缩重构图像，并且将压缩的重构图像添加到存储器中的所述多个压缩图像中。
2、根据权利要求1所述的方法，其中，压缩图像的分辨率和产生的重构图像的分辨率是指示比特的数量的比特分辨率，所述比特表示组成压缩图像或产生的重构图像的每个像素的颜色值。
3、根据权利要求1所述的方法，其中，降低产生的重构图像的分辨率的步骤包括：以预定大小的块为单位确定降低分辨率的降低量，并且将产生的重构图像的分辨率降低所确定的降低量，以压缩产生的重构图像，并且
重构参考图像的步骤包括：以预定大小的块为单位确定增加压缩图像的分辨率的增加量，并且将压缩图像的分辨率增加所确定的增加量。
4、根据权利要求1所述的方法，其中，降低产生的重构图像的分辨率的步骤包括：
从多个偏移值选择最接近于但是小于组成产生的重构图像的预定大小的块的像素的值中的最小值的偏移值；
从多个量化大小选择与比特的最小数量最接近的量化大小，所述比特的最小数量足以指示选择的偏移值与所述像素的值中的最大值之间的差；
将各个像素的值与选择的偏移值之间的差除以选择的量化大小，以将指示所述差的比特的数量降低所选择的量化大小。
5、根据权利要求1所述的方法，其中，重构参考图像的步骤包括：
从压缩图像的预定大小的块提取压缩图像的所述预定大小的块的偏移值以及组成所述块的多个像素中的每个的量化大小；
将所述多个像素中的每个的量化值乘以提取的量化大小，并且对相乘结果和提取的偏移值求和，以重构所述多个像素中的每个的原始比特。
6、一种编码设备，所述设备包括：
重构单元，通过增加存储在存储器中的多个压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，来重构所述参考图像；
编码单元，通过使用重构的参考图像来执行当前图像的预测编码；
解码单元，通过对编码的当前图像进行解码，来产生当前图像的重构图像；
压缩单元，降低产生的重构图像的分辨率以压缩重构图像，并且将压缩的重构图像添加到存储器中的所述多个压缩图像中。
7、一种对运动图像进行解码的方法，所述方法包括：
通过增加存储在存储器中的多个压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，来重构所述参考图像；
通过对比特流进行解码并将重构的参考图像应用于解码的比特流，来产生当前图像的重构图像；
降低产生的重构图像的分辨率以压缩重构图像，并且将压缩的重构图像添加到存储器中的所述多个压缩图像中。
8、根据权利要求7所述的方法，其中，压缩图像的分辨率和产生的重构图像的分辨率是指示比特的数量的比特分辨率，所述比特表示组成压缩图像或产生的重构图像的每个像素的颜色值。
9、根据权利要求7所述的方法，其中，降低产生的重构图像的分辨率的步骤包括：以预定大小的块为单位确定降低分辨率的降低量，并且将产生的重构图像的分辨率降低所确定的降低量，以压缩产生的重构图像，并且
重构参考图像的步骤包括：以预定大小的块为单位确定增加压缩图像的分辨率的增加量，并且将压缩图像的分辨率增加所确定的增加量。
10、根据权利要求7所述的方法，其中，降低产生的重构图像的分辨率的步骤包括：
基于组成产生的重构图像的预定大小的块的像素的值，从多个偏移值选择所述块的偏移值；
基于所述块的像素的值，从多个量化大小选择所述块的量化大小；
将各个像素的值与选择的偏移值之间的差除以选择的量化大小，以将指示所述差的比特的数量降低所选择的量化大小。
11、根据权利要求7所述的方法，其中，重构参考图像的步骤包括：
从压缩图像的预定大小的块提取压缩图像的所述预定大小的块的偏移值以及组成所述块的多个像素中的每个的量化大小；
将所述多个像素中的每个的量化值乘以提取的量化大小，并且对相乘结果和提取的偏移值求和，以重构所述多个像素中的每个的原始比特。
12、一种解码设备，所述设备包括：
重构单元，通过增加存储在存储器中的多个压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，来重构所述参考图像；
解码单元，通过对比特流进行解码并将重构的参考图像应用于解码的比特流，来执行预测解码以产生当前图像的重构图像；
压缩单元，降低产生的重构图像的分辨率以压缩重构图像，并且将压缩的重构图像添加到存储器中的所述多个压缩图像中。
13、一种对运动图像进行解码的方法，所述方法包括：
通过增加存储在存储器中的多个压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，来重构所述参考图像；
从重构的参考图像产生当前图像的预测图像；
通过对比特流进行解码来重构产生的预测图像和当前图像之间的残余图像；
降低重构的残余图像的分辨率；
通过将降低了分辨率的残余图像与产生的预测图像相加来产生当前图像的重构图像；
降低产生的重构图像的分辨率以压缩重构图像，并且将压缩的重构图像添加到存储器中的所述多个压缩图像中。
14、一种对运动图像进行解码的方法，所述方法包括：
通过增加存储在存储器中的多个压缩图像中与当前图像的参考图像相应的压缩图像的分辨率，来所述重构参考图像；
从重构的参考图像产生当前图像的预测图像；
通过对比特流进行解码来重构产生的预测图像和当前图像之间的残余图像；
通过将重构的残余图像与产生的预测图像相加来产生当前图像的重构图像；
降低产生的重构图像的分辨率以压缩重构图像，并且将压缩的重构图像添加到存储器中的所述多个压缩图像中。
15、一种用于压缩图像的方法，所述方法包括：
基于组成图像的预定大小的块的像素的值，从多个偏移值选择所述块的偏移值；
基于所述块的像素的值，从多个量化大小选择所述块的量化大小；
通过将各个像素的值与选择的偏移值之间的差除以选择的量化大小，来执行量化操作。
16、根据权利要求15所述的方法，其中，选择偏移值的步骤包括：选择最接近于但是小于所述块的像素的值中的最小值的偏移值，并且
选择量化大小的步骤包括：选择与比特的最小数量最接近的量化大小，所述比特的最小数量足以指示选择的偏移值与所述块的像素的值中的最大值之间的差。
17、根据权利要求15所述的方法，其中，所述块的像素的值中与色度分量相应的颜色值使用通过从所述颜色值减去128所获得的值的绝对值以及相应的符号来被表示，并且
执行量化操作的步骤包括：将各个绝对值与选择的偏移值之间的差除以选择的量化大小。
18、根据权利要求15所述的方法，还包括：从指示所述像素中的每个的量化值的比特提取与预定比特大小相应的比特，并且将提取的所述像素中的每个的固定长度比特、指示选择的偏移值的固定长度比特以及指示选择的量化大小的固定长度比特进行组合，以产生固定长度块。
19、一种用于重构图像的方法，所述方法包括：
从图像的预定大小的块提取所述块的偏移值以及所述块的量化大小；
通过将组成所述块的多个像素中的每个的量化值乘以提取的量化大小，并且对相乘结果和提取的偏移值求和，来执行逆量化操作，以重构所述多个像素中的每个的原始比特。
20、根据权利要求19所述的方法，其中，所述块的多个像素的值中与色度分量相应的颜色值使用通过从所述颜色值减去128所获得的值的绝对值以及相应的符号来被表示，并且
执行逆量化操作的步骤包括：将所述多个像素的量化值中与色度分量相应的量化值乘以提取的量化大小，并且对与色度分量相应的量化值的相乘结果和提取的偏移值求和，以重构绝对值。
21、根据权利要求19所述的方法，还包括：从所述块提取所述多个像素的固定长度编码值，并且对提取的固定长度编码值执行固定长度解码，以重构所述多个像素的量化值。
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