CN106797472A - 编码数字图像的方法和相关解码方法、装置及计算机程序 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种用于编码数字图像的方法，所述图像被分为多个按设定顺序处理的像素的块，所述方法包括对当前块执行的如下步骤：‑从至少一个先前处理的块，按照选自多个可能方法的一个预测方法来预测(E1)当前块值；‑通过从当前块的原始值减去预测的值来计算(E2)残余块；‑通过对该残余块的像素进行变换，来获取(E3)变换的残余块，所述残余块包括系数；‑在该变换的残余块中选择(E7)待预测的系数符号；‑在当前块中根据已经解码的编码相邻块预测(E9)所选符号；‑根据所选符号的预测值和它们的原始值计算(E10)所选符号的预测指针；‑对所获得的预测的符号指针的值进行熵编码(E11)。根据本发明，所述方法包括一步骤，用于在多个预定环境中，确定当前残余块的系数的环境，所述变换的残余块的系数的符号是根据预定分值选择的，该分值与所述系数的预定编码环境相关，所述分值表示所述符号的预测的可靠度等级。

Description

编码数字图像的方法和相关解码方法、装置及计算机程序
1.技术领域
本发明属于信号压缩领域，特别是对数字图像或数字图像序列的压缩，其中对待编码信号部分的预测是根据已编码信号的一部分来做出的。
对数字图像的编码/解码特别适用于来自至少一个视频序列的图像，包括：
-来自同一相机且时间上彼此跟随的图像(2D型编码/解码)；
-来自根据不同视域定向的不同相机的图像(3D型编码/解码)；
-等等.
本发明以类似方式运用于图像的2D或3D型编码/解码。
本发明特别适用于现行AVC和HEVC视频编码器及其扩展(MVC，3DAVC，MV-HEVC，3D-HEVC，等)中所采用的视频编码和对应的解码，但不限于此。
本发明也可以运用于音频编码，例如现行音频编码器(EVS，OPUS。MPEG-H，等)及其扩展中采用的音频编码和对应的解码。
2.背景技术
考虑传统的数字图像压缩方法，其中图像被分解为像素块。待编码的当前块是根据先前编码/解码的块预测的。从预测值减去原始值就得到残余值。然后利用DCT(离散余弦变换)或小波变换对其进行变换。变换的系数进行量化(quantized)，然后对其幅度施以霍夫曼(Huffmann)或算术型熵编码。这样的编码获得了有效的性能，因为待编码幅度值由于变换的原因而大部分为零。
然而，其不适用于系数符号的值，+和-值通常与等同发生概率相关。这样，系数的符号用比特0或1编码。
我们从2012年5月“图片编码研讨会(PCS)”会刊中出版的Koyama,J.等的文章“Coefficient sign bit compression in video coding”(视频编码中的系数符号比特压缩)知道一种待预测残余块的系数符号的选择方法。该建议的选择是基于预定数量的系数作为这些系数的幅度和从中获得它们的块的大小的函数。预测所选的符号。所获得的预测与符号的原始值进行比较，来确定预测指针(indicator)的值，也叫做预测符号的残余。该指针可以有两个值，第一个值表示正确预测，第二个值表示不正确预测。符号的其余部分明确编码，不进行预测。
这样的选择的优点在于预测符号值的正确概率大于50％，从而允许熵编码运用于预测指针的值。该熵编码对符号信息进行编码，其平均比特率小于每符号1比特，从而提高压缩率。
3.现有技术的缺陷
然而，上述技术具有至少两个主要缺陷：
-正确预测概率接近50％的某些符号进入待预测系数的选择。若此对于压缩性能无影响(无增益)，则不必要地增加要执行的计算次数；
-正确预测概率高(大于50％)的某些系数在待预测系数的选择中不保留。这样会损失压缩效率，因为这些系数可用于进一步缩减编码信号的大小。
4.本发明的目的
本发明确实改善上述状况。
本发明的目的特别在于克服现有技术的这些缺点。
更准确而言，本发明的目的是提出一种更有效选择待预测符号的方案。
本发明的另一个目的是提出一种压缩效率更高的方案。
5.发明概述
上述目的以及下面将会提及的其它目的通过一种数字图像的编码方法实现，所述图像被分为多个按设定顺序处理的像素块，所述方法包括对当前块执行的如下步骤：
-根据至少一个先前处理的块，按照选自多个预定模式的一个预测模式预测当前块的值，
-从当前块的原始值中减去所预测的值来计算残余块，
-对该残余块的像素运用一种变换，来获得变换的残余块，所述变换的残余块包括系数，
-在该变换的残余块中选择待预测系数的符号；
-预测所选择的符号；
-根据所选符号的预测和它们的原始值计算所选符号的预测指针，该指针意图具有一组值中的一个值，该组包括：
o代表正确预测的第一值；
o代表不正确预测的第二值；
-对所获得的预测符号的指针值进行熵编码。
根据本发明，该方法包括利用属于一组的至少一个特征在多个预定环境中为当前残余块的系数确定一个环境的步骤，所述组至少包括块的大小、系数的幅度，系数频率，以及当前块的预测模式，并且待预测当前块的系数的符号是根据与系数的编码环境相关的预定分值来选择的，所述分值表示该符号的预测的可靠度等级。
这样，本发明依靠一种完全新颖和创造性的方法进行图像编码，其包括预当它们的预测被认为足够可靠时，测残余块的系数符号的值。要这样做，一系数与一编码环境相关，为此要预先建立表示可靠度等级的分值。
不像现有技术中选择预定数目的待预测符号作为其系数的幅度和从中获得它们的块的大小的函数，本发明将其选择基于在特定编码环境中预先建立的符号的预测可靠度。
系数的编码环境可以通过一组系数以及该系数所述块的编码特征来定义。可以理解，符号的预测可靠度根据这些特征而变化。
通过本发明，这样定义多个环境，与彼此明显不同的可靠度等级相关。
定义系数的编码环境时所考虑的特征对应于已经观察到对预测结果的可靠度有影响的特征。例如，发现符号预测对于大的块(例如，16×16或32×32像素)比对于小的块(例如4×4或8×8像素)更可靠。类似地，符号预测对于低频系数比对于高频系数更可靠。
因此，本发明使得有可能解决在数字图像编码方案中编码残余块的系数符号的代价的技术问题。确实，通过本发明，首先确保了在比特流中实际编码的预测符号的预测指针的值将取为在大部分情况下代表正确预测的值，以便提供有利于熵编码的环境，从而确保改善的压缩性能。
根据本发明的一有益特征，分值是在系数的环境中估算符号正确预测的概率的初始步骤中预先确定的。
这样，该分值对应于正确预测概率的确切值，这确保最大等级的压缩性能。
例如，这些概率在编码和解码之前，通过对代表待编码信号的一组信号的统计积累或通过基于对系数符号的分布的假设的数学计算，来针对预定系数的编码环境构建。
根据本发明的另一方面，量子化系数的符号是当所述分值大于预定阈值时来选择的。
分值越高，系数符号的预测越可靠。该选择是通过将系数的分值与阈值比较，当系数的分值大于该阈值时，该系数的符号就被选择。
该方案的优点在于简单，且在计算资源方面经济。
根据本发明的另一方面，该分值可取二进制值，第一值代表待预测符号，第二值代表不被预测的符号。
在该实施例中，分值为二进制的。所选符号为那些与表示被认为充分的可靠度等级相关的符号。这使得有可能降低本方法的复杂性，因为不再有将分值与预先建立的阈值的任何比较，只要分值本身能表示给定符号的选择或不选择。
根据本发明的另一方面，所述阈值的值是预定的。
阈值被设定，对于编码器和解码器是已知的。例如，通过对运用于一组代表性样本上的预测符号的熵编码性能的统计分析来经验地确定。
该方案的一个优点是简单且易实现。
根据本发明的另一方面，阈值的值在编码过程中根据编码特征调节。
阈值的值在编码过程中可以变化，取决于信号或执行编码的装置的特征。
该方案的优点在于随着时间推移，其优化熵编码的性能。
根据第一变例，阈值的值由编码器通过比特流传送到解码器。
根据第二变例，阈值的值由编码器和解码器类似地计算。
根据本发明的另一方面，对系数符号的预测指针值进行熵编码的步骤考虑与系数的编码环境相关的预定分值。
这样，最大限度利用了对当前块的符号预测的可靠度等级的先验知晓，并改善压缩性能。
以上通过其各种实施例描述的方法优选通过一根据本发明用于编码数字图像的装置实现。该装置包括以下单元：
-根据至少一个先前处理的块，按照选自多个预定模式的一个预测模式预测当前块的值，
-从当前块的原始值中减去所预测的值来计算残余块，
-对该残余块的像素运用一种变换，来获得变换的残余块，所述变换的残余块包括系数，
-在该变换的残余块中选择待预测系数符号；
-预测所选择的符号；
-根据所选符号的预测和它们的原始值计算所选符号的预测指针，该指针意图具有一组值中的一个值，该组包括：
o代表正确预测的第一值；
o代表不正确预测的第二值；
-对所获的的预测符号的指针的值进行熵编码。
所述装置的特征在于其包括一个单元，用于利用属于一组的至少一个特征在多个预定环境中为当前残余块的系数确定一个环境，所述组至少包括块的大小、系数的幅度，系数频率，以及当前块的预测模式，并且在于待预测当前残余块的系数的符号是根据与系数的编码环境相关的预定分值来选择的，所述分值表示该符号的预测的可靠度等级。
对应地，本发明还涉及用于解码数字图像的方法。该方法包括以下步骤：
-根据至少一个先前处理的块和与当前块关联的信息预测当前块；
-对从比特流提取的变换残余块的系数的编码幅度进行熵编码；
-在变换残余块中选择待预测系数的符号；
-预测所选符号的值；
-对从比特流提取的编码数据中选择的符号的预测指针的值进行解码，所述指针意图取一组值中的一个值，该组包括：
o表示正确预测的第一值；
o表示不正确预测的第二值；
-计算选自解码预测指针值的符号的解码值；
-根据解码的幅度和解码符号重构残余块的系数。
根据本发明，所述方法的特征在于其包括利用属于一组的至少一个特征在多个预定环境中为当前残余块的系数确定一个环境的步骤，所述组至少包括块的大小、系数的幅度，系数频率，以及当前块的预测模式，并且待预测当前残余块的系数的符号是根据与系数的编码环境相关的预定分值来选择的，所述分值表示该符号的预测的可靠度等级。
应当指出，在解码方法中执行选择待预测符号的步骤与编码方法中类似。因此，前述编码方法的各种模式和实施例可以独立或相结合加入以上所述解码方法的步骤中。
特别地，根据本发明的一个方面，分值是在估算符号正确预测的概率的初始步骤中预先确定的。
根据本发明的另一方面，量化系数的符号是当所述分值大于预定阈值时来选择的。
根据本发明的另一方面，分值可以取二进制值，第一值表示待预测符号，第二值表示量化系数的符号的不正确预测。
根据本发明的另一方面，阈值是预先确定的。
根据本发明的另一方面，阈值在解码期间根据编码特征调节。
根据本发明的另一方面，熵编码系数符号的预测指针值的步骤考虑与系数的编码环境相关的预定分值。
上述解码方法有益地通过根据本发明用于解码数字图像的装置实现。
该装置的特征在于包括以下单元：
-根据至少一个先前处理的块和与当前块的预测模式关联的信息预测当前块；
-对从比特流提取的变换残余块的系数的编码幅度进行熵编码；
-在变换残余块中选择待预测系数的符号；
-预测所选符号的值；
-对从比特流提取的编码数据中选择的符号的预测指针的值进行解码，所述指针意图取一组值中的一个值，该组包括：
o表示正确预测的第一值；
o表示不正确预测的第二值；和
-计算选自解码预测指针值的符号的解码值。
根据本发明，所述解码装置的特征在于其包括一单元，用于利用属于一组的至少一个特征在多个预定环境中为当前残余块的系数确定一个环境，所述组至少包括块的大小、系数的幅度，系数频率，以及当前块的预测模式，并且待预测当前残余块的系数的符号是根据与系数的编码环境相关的预定分值来选择的，所述分值表示该符号的预测的可靠度等级。
相应地，本发明涉及一用户终端。
该终端的特征在于其包括根据本发明用于编码数字图像的装置和用于解码数字图像的装置。
本发明还涉及计算机程序，该程序包含指令，用于当该程序被处理器执行时，实现上述编码数字图像的方法的步骤。
本发明还涉及计算机程序，该程序包含指令，用于当该程序被处理器执行时，实现上述解码数字图像的方法的步骤。
这些程序可采用任何编程语言，它们可以从通讯网络下载和/或记录在计算机可读介质上。
最后，本发明涉及处理器可读记录介质，与根据本发明用于解码数字图像的装置和与数字图像的编码装置集成或不集成，可选地可移动，分别存储上述实现编码方法的计算机程序和实现解码方法的计算机程序
6.附图简介
本发明的其它特征和优点通过阅读以下对于本发明一具体实施例的描述会变得清晰，该实施例通过示例性而非限制性的实例并结合附图加以描述：
-图1概略示出根据本发明一实施例的数字图像编码方法的步骤；
-图2概略示出解码数字图像的当前解码块；
-图3概略示出根据本发明一实施例的数字图像编码方法的步骤；
-图4示出根据本发明一实施例用于编码数字图像的装置和数字图像的解码装置的简化结构的例子
7.本发明的具体实施方式的描述
本发明的基本原理依赖于根据预定分值来选择待预测系数的符号，用于编码与所述系数相关的环境，该分值表示所述符号的预测的可靠度等级。
参考图1，考虑原始视频，由M个图像I1，I2，…IM的序列组成，其中M为非零整数。这些图像由编码器编码，编码数据插入通过通讯网络传送到解码器的比特流TB，或意图存储在例如硬盘上的压缩文件FC。解码器提取被编码，然后由一个解码器按照预定顺序接收和解码的数据，所述预定顺序从编码器和解码器可知，例如按照时间顺序I1，I2，…，然后IM，但该顺序根据实施例可以不同。
编码图像Im时(其中m是1和M之间的整数)，其被再分为最大尺寸的块，这些块还可再分为更小的块。每个块将经受由一系列操作组成的编码或解码操作，按照非排他性顺序，包括预测、残余计算、变换、量化，和熵编码。该操作序列将在下面详述。
在步骤E0，待处理的第一块被选为当前块C。例如，这是第一个块(按照词典顺序)。该块包括N×N个像素。
假设在可能的编号为1-L的块中存在L个分割，且用于块C的分割为1号分割。例如，在大小为4×4，8×8，16×16，和32×32的块中，可以有4个可能的分割。
进一步地，解码的当前图像表示为ID。应当注意，在视频编码器中，ID图像在编码器中被(重)构建，使得其可以用于预测该视频的其它像素。
在步骤E1中，确定原始块C的预测P。其为通过已知方式构建的预测块，通常是通过动补偿法(一块源于先前解码的参考图像)或帧内预测(一块是根据ID图像中紧邻当前块的解码像素构建的)构建。与P相关的预测信息编码为比特流TB或压缩文件FC。此处假设有K个可能的预测模式m1，m2，…，mK，其中K为非零整数，且为块C选择的预测模式为mK。
在步骤E2，通过在当前块C中减去当前块C的预测P的减法R＝C-P形成原始残余R。
在步骤E3，通过DCT型变换或小波变换将残余R变换为变换的残余块，称为RT。本领域的技术人员对两种变换都是熟悉的，特别是DCT对于JPEG标准和小波变换对于JPEG2000标准。
在步骤E4，变换的残余RT通过传统量化方式例如标量或矢量而量化为量化残余块RQ。该量化残余块RQ包含N×N个系数。通过本领域中已知的方式，这些系数被按照预定顺序扫描，以构成一个一维矢量RQ[i]，其中索引i在0到N2-1之间变化。索引i叫做系数RQ[i]的频率。传统上，这些系数按照频率的升序扫描，例如，例如根据之字形路径，这在JPEG固定图像编码标准中是已知的。
在步骤E5，残余块RQ的系数的幅度信息通过熵编码被编码，例如根据霍夫曼编码技术或算数编码技术。此处，幅度表示系数的绝对值。幅度的编码方式例如在HEVC标准和Sole等所著文章“Transform Coding Coefficient in HEVC(HEVC中变换编码系数)”中有描述，该文章发表于IEEE用于视频技术的电路和系统2012年12月刊，第22卷，第12册，1765-1777页。传统上，可以对表示系数非零这一事实的每个系数信息进行编码。然后，对每个非零系数，与幅度相关的一个或更多信息被编码，从而获得编码幅度CA。
在步骤E6，块RQ的每个系数与多个J预定环境中的一个环境Cxj相关，其中J为非零整数。该环境由至少一个系数或从中提取系数的块的编码特征定义。
优选地，考虑下面的特征：
-块RQ的大小,
-量化系数RQ[i]的幅度，
-块RQ中的频率系数或索引的频率，
-K个可能模式中当前块的预测模式mk。
事实上，幅度越高，符号的预测越可靠。类似地，发现块越大，系数的频率越低，预测越可靠。最后，发现当前块与某类型的帧内预测相关时，预测更可靠。
可选地，可以设想其它环境。这样就可以考虑当前块所在其中的图像类型，例如，从HEVC标准可知，帧内或帧间型是基于预测器P的能量或作为当前块中非零系数总数的函数。
在步骤E7，对于与系数RQ[i]相关的环境Cxj，根据预定分值Sj选择待预测块RQ的系数的符号，其中j是1-J的整数。
这样的分值Sj表示系数RQ[i]的符号的可靠度等级。
根据本发明的第一实施例，分值Sj取预定组中的值，例如从0到10。
根据本发明的第二实施例，分值为简单二进制标识，二值中的一个表示符号将被预测，另一个表示符号将不被预测。
根据本发明的第三实施例，分值Sj对应于已知概率，依赖于与系数RQ[i]相关的环境Cxj。在编码器中提供系数RQ的符号的一组正确检测概率。例如，该组概率存储于存储器中。
这些概率在编码和解码之前，通过对表示待编码信号的一组信号的统计累积或通过基于对系数符号的分布的假设进行算术计算来构建。这样，对于与环境Cxj相关的系数RQ[i]，可以通过计算系数RQ[i]的符号的预测的正确概率p[l][mk][i][|RQ[i]|]获得分值Sj[i]。
优选地，待预测符号是通过将与之相关的分值与阈值比较来预测的。这样，对每个具有符号(即非零)以及与分值Sj的环境Csj相关的系数RQ[i]，当且仅当Sj>T时才预测符号，其中T是预定阈值，例如等于0.7。例如，编码器和解码器已知阈值T。
根据一种变例，阈值T可以在编码过程中选择并写入压缩文件或包括表示数字图像Im的编码数据的比特流。例如，执行编码的单元在给定时间不具备足够的计算资源，则可以增大阈值T，以便预测较少的符号，从而执行较少的计算。
也可以根据待编码图像的内容改变阈值T：有许多内容例如亮度变化高或很多移动的图像应当使用高阈值，而内容较少例如亮度变化低或很少移动的图像应当使用较低的阈值，以减少复杂度或编码每个图像所需的存储空间。
在图1所示本发明实施例中，确定系数的环境以及选择待预测符号的步骤E6和E7依赖于残余变换块的量化系数的值。注意，本发明不限于该具体情形，其中这些步骤可以在量化残余块中的系数之前执行。
在步骤E8中，不被预测的符号组RQ按常规编码。特别是从HEVC标准中，尤其是前述Sole等的文章可知将每个字符作为位0或1传送的事实，其规则是将正符号与一个符号相关，另一个符号与负符号相关。
在步骤E9，所选符号在块RQ中被预测为“待编码”。这是通过本领域公知的方式实现的，例如使用在Ponomarenko等的文章《Prediction of signs of DCT coefficients inblock-based lossy image compression》(基于块的有失真图像压缩中DCT系数的符号的预测)中所描述的技术，该文章发表于2017年2月的SPIE会议会刊6497，图像处理：算法与系统V，64970L中。
在本发明的一个实施例中，构建如待预测符号的组合一样多的解码块。每个解码版本采用待预测符号的不同组合。例如，假设块RQ等于{+8,+7,0,-6,-3,0,0,2,-1,0,0,0,0,0,0,0}，同时假设待预测符号是第一和第四系数(幅度分别为8和6)的符号。不需预测的第二、第五、第八和第九系数的符号是已知的。在我们的例子中，有两个符号要预测，其值有可能是{+,+}{+,-}{-,+}和{-,-}。因此我们来建立如下4个虚拟块RQV：
RQV0＝{+8,+7,0,+6,-3,0,0,2,-1,0,0,0,0,0,0,0}
RQV1＝{+8,+7,0,-6,-3,0,0,2,-1,0,0,0,0,0,0,0}
RQV2＝{-8,+7,0,+6,-3,0,0,2,-1,0,0,0,0,0,0,0}
RQV3＝{-8,+7,0,-6,-3,0,0,2,-1,0,0,0,0,0,0,0}。
然后通过去量化的和逆变换的传统方式将每个块RQV解码，将它们与预测块P相加，以产生S个虚拟解码块BDV。这些块中的每一个的似然率用似然准则进行测试。所采用的方案是对应于使似然准则最大化的虚拟解码块的符号的组合。
优选地，所用似然准则包含最小化沿虚拟解码块与先前解码的像素之间的边界的均方误差。
参考图2，其中示出解码图像ID和该图像的N×N像素大小的虚拟解码块DVs，其中DVs(n,m)为位于块的第n行第m列的块DVs的像素的值。虚线F表示虚拟解码块与图像其余部分(先前已解码)之间的边界。ID(k,i)为位于图像的第k行第i列的像素的值，(lin,col)为块DV在图像ID中的坐标(在DVs的左上部分中的像素的坐标)考虑算子"边缘匹配"其中为当前图像，B为当前块，其定义如下：
图2中，这样可以形成总和(x1-y1)2+(x2-y2)2+(x3-y3)2+(x4-y4)2+(x5-y4)2+(x6-y5)2+(x7-y6)2+(x8-y7)2。
我们来确定最小化该测量值的虚拟解码块：其中ID表示解码后重构的图像。
可替换地，所用似然准则是最小化与预测器P的误差，即在于选择最小化与预测器P的误差的虚拟解码块。这样识别出与最优虚拟解码块相关的虚拟残余。例如，假设DVopt＝DV3，相关的虚拟块是RQV3。那么在我们的例子中考虑赋予所设别的虚拟残余符号{-,-}。这些符号变为符号的预测：与第一系数的符号相关的预测为-，与第四系数的符号相关的预测也是-。
在步骤10，对于每个待预测符号，计算称为预测指针IP或符号残余的，表示符号的预测与实际值之间的区别的信息。
这样，在上述例子中，符号预测为{-,-}，而实际符号为{+,-}。按照规则，当预测正确时预测指针设为1，预测不正确时设为0。
在步骤11，每个待预测符号的预测指针IP的值通过已知技术进行编码，例如HEVC标准中所用的霍夫曼编码、算术编码、或静态CABAC编码。这样给出编码预测指针的CIP值。
根据本发明，因为只有与代表足够可靠度的分值相关的符号才被预测，预测指针较常被设置为1而较少被设为0。这是通过熵编码以减小压缩信号的大小来实现的。
优选地，熵编码考虑与预测的符号相关的分值Sj来编码指针IP。例如，在本发明的分值为0(低可靠度预测)-10(高可靠度预测)的实施例中，指针的熵编码设置为考虑分值，以发现指针的或多或少统一的分布。例如，通过基于预定的分值设置CABAC中使用的概率，使用HEVC标准中已知的CABAC型熵编码。
步骤E12，通过对量化残余RQ运用去量化和逆变换(本身已知)步骤，我们构建对应于块RQ的解码块D。其结果是解码残余块RD。将块预测器P加入RD以获得解码块D。
该步骤中，解码块D也加入重构的图像ID。这样允许在编码器中具有当前图像的解码版本。该解码版本特别在构建所选待预测标记的预测时有用。
在步骤E13，编码数据即系数的幅度CA、非预测编码符号CS、预测符号的指针CIP被插入比特流TB或压缩文件FC。
在步骤E14，假定先前定义的路径顺序，测试当前块C是否为须编码单元处理的最后的块。若是，编码单元就完成其处理。否则，下一步将是选择下一个块的步骤E0。该块成为待处理当前块，下一步为预测步骤E1。
在本发明的示范实施例中，环境Cxj依赖于块的大小I(有四种可能的大小，如前所述)、35种可能的预测模式(如上述HEVC标准中所述)中的帧间预测模式mk、频率i(根据块的大小，有16/64/256、或1024种可能频率)、以及幅度|RQ[i]|(当采用8位编码时有256个可能值)。在该例中，用于J的环境个数等于35×(16+64+256+1024)×256＝12185600。
对典型的视频序列进行初步筛选使得可以对每个环境Cxj计算符号的正确检查概率。该概率是与每个环境Cxj相关的分值Sj，如上所述，其根据阈值0.7选择待预测符号。这样，与现有技术相比，可以获得1-2％的压缩增益。
参考图3，示出根据本发明示范实施例编码的数字图像的解码方法的步骤。
考虑通过上述本发明的编码方法产生的比特流TB或压缩文件FC，其任一个编码由M个图像Im的序列组成的视频，其中M为非零整数，m为1-M之间的整数。图像Im分为N×N大小的块，其中N为非零整数，例如等于4、8、16、或32像素。
本发明的方法包括选择第一待解码块D'的步骤D0，该步骤与参考图1描述的选择第一待编码块的步骤E0相同。
在步骤D1，确定第一待解码块D'的预测P'。与P相关的预测信息被编码为比特流或压缩文件并被解码。该信息包括待解码当前块C'的预测模式mk。
根据一变例，预测模式可以是完全推断。
在步骤D2，对应于待解码块D'的量化残余块RQ'的幅度信息被从比特流或压缩文件读取然后解码。一旦完成该步骤，就知道量化残余块RQ’[i]的系数的幅度，其中i为1-N×N的整数，但还不知道符号。
在步骤D3，在多个预设环境中确定量化残余块RQ’的系数的编码坏境Cxj'。该步骤与编码方法的步骤相同。
在步骤D4，选择待预测系数RQ’[i]的符号。该步骤与编码所用步骤相同。其将先前预定的编码环境Cxj'与每个系数RQ’[i]相关，并且基于表示所考虑系数的环境Cxj'的符号预测可靠度等级的预定分值Sj'。
在步骤D5，不须预测的符号通过编码过程所用的方式被解码。通常，所执行的解码方法为二进制，例如熵解码或霍夫曼解码方法。其结果是多个解码的不须预测的符号NPS'。
在步骤D6，所选系数的符号被预测。该步骤与编码所用步骤相同。这样获得一个虚拟残余块RQV'序列，类似于编码器获得的残余块RQV。然后用传统的去量化和逆变换方式对每个块RQV'解码，将其加到预测的块P，以产生S个虚拟解码块BDV'。其中每个块的似然率用似然率准则测试。所采用的方案是使得该准则最大化的符号组合。
以上例子中，是组合{-,-}。
在步骤D7，从比特流提取DIP’值，并根据预测符号的预测指针IP解码。这是表示符号的预测与实际值之间差异，即符号残余的一条信息。其可能取值为：
-表示正确预测的值；
-表示不正确预测的值；
步骤D8，若需要，该指针IP在当前量化残余块RQV'中的值用于纠正所选符号的预测值。
这样，在前述例子中，比特流中呈现的预测指针值表示第一伪预测和第二准预测。这样就可以解码当前残余块的系数的实际符号{+,-}，并重建完全解码的残余RQ’＝{+8,+7,0,-6,-3,0,0,2,-1,0,0,0,0,0,0,0}。
步骤9，将块RQ去量化，以获取去量化块RT'。这是通过对应于编码中使用的量化(标量去量化，矢量去量化)实现的。
步骤10，对去量化的残余RT’进行编码中使用的逆变换。于是获得解码的残余R'。
步骤11，解码的残余R'被加到预测P'，以重构解码块D'。块D'与被解码的图像ID结合在一起。
在步骤D12，假定先前定义的路径顺序，测试当前块是否须由解码单元处理的最后块。若是，解码单元就完成其处理。否则，下一步将是选择下一个块的步骤D0。
在步骤D13，按照先前定义的路径选择下一个须由解码单元处理的块。该块成为待解码的当前块，下一个步骤是预测步骤D1。
应当注意，上述发明可以使用软件和/或硬件组件实现。此处所用术语“模块”和“实体”是可以实现所述模块或实体的功能的软件组件或硬件组件，甚至一组硬件和/或软件。
参考图4，下面描述根据本发明的数字图像的编码装置100的简化结构的例子。该装置100执行以上参考图1描述的本发明的编码方法。
例如，装置100包括装备有处理器μ1并由计算机程序Pg1 120驱动的处理单元110，Pg1 120存储于存储器130并执行本发明的解码方法。
起始时，计算机程序代码指令Pg1 120例如在被处理单元110的处理器执行前被装入RAM。处理单元110的处理器根据计算机程序120的指令执行上述方法步骤。
在本实施例中，装置100包括至少一个单元PRED，用于根据选自多个预定模式的预测模式从至少一个先前处理的块预测当前块的值；一单元CALC，用于通过从当前块的原始值减去预测值来计算残余块；一单元TRANS，用于通过对残余块的像素施加一种变换来获取变换的残余块，所述变换的残余块包括系数；一单元DET，用于在多个预定设置中使用属于一组的至少一个特征确定当前残余块的系数的环境，所述组至少包括块大小、系数的幅度、系数的频率、以及当前块的预测模式；一单元SEL，用于在当前块中选择待预测系数的符号，变换的残余块的系数的符号是根据与所述系数的编码环境相关的预定分值选择的，所述分值表示符号预测的可靠度等级；单元PRED SIGNS，用于从根据误差最小化准则解码的编码相邻块预测选自当前块的符号；单元CALC IP，用于计算选自所选符号和它们的原始值的预测的符号预测指针，该指针设计为取一组中的一个值，该组包括：表示正确预测的第一值和表示不正确预测的第二值；一单元COD IP，用于对为预测符号所获得的指针值进行熵编码；以及单元COD NPS，用于编码未预测符号。
装置100还包括单元BD1，用于存储预定系数的编码环境和与其中每个环境相关的分值。
这些单元由处理单元110的处理器μ1控制。
优选地，该装置110可集成在用户终端TU中。这样的话，装置100设置为至少与该终端TU的下一个模块配合：
-E/R模块，用于发送和接收数据，通过该模块，比特流TB或压缩文件FC在通讯网中传送，例如有线网或无线网。
仍然参考图4，现在描述本发明的数字图像的解码装置200的一个简化结构例子。装置200执行上述参考图3描述的根据本发明的解码方法。
例如，装置200包括装备有处理器μ2并由计算机程序Pg2 220驱动的处理单元210，Pg2 220存储于存储器230并执行本发明的解码方法。
起始时，计算机程序代码指令Pg2 220例如在被处理单元210的处理器执行前被装入RAM。处理单元210的处理器根据计算机程序220的指令执行上述方法步骤。
在本发明的该实施例中，装置200包括：至少一个单元PRED'，用于根据至少一个先前处理的块和根据关于当前块的预测模式的信息预测当前块；单元DECRES，用于对提取自比特流的残余块的系数的编码幅度进行熵编码，所述残余块是通过从所述至少一个先前处理的块减去所述预测值以及从当前块的原始值减去关于当前块的预测模式的信息而获得的；单元DET’，用于使用属于一组的至少一个特征在多个预定设置中确定当前残余块的系数的环境，所述组至少包括块大小、系数的幅度、系数的频率、以及当前块的预测模式；一单元SEL’，用于在变换的残余块中选择待预测系数的符号，当前残余块的系数的符号是根据与所述系数的编码环境相关的预定分值选择的，所述分值表示符号预测的可靠度等级；单元DEC NPS'，用于从提取自比特流的编码数据解码未预测符号；单元PRED SIGNS'，用于使用一误差最小化准则预测从当前块的至少一个解码相邻块的像素符号中选择的符号的值；单元DEC IP，用于解码选自从比特流提取的编码数据的符号的预测指针值，该指针设计为取一组中的值，该组包括表示正确预测的第一值和表示不正确预测的第二值；单元CALC'，用于计算从所选符号的解码预测指针预测的符号的解码值；单元TRANSF-1，用于对变换的残余块RQ[i]的系数幅度进行逆变换；单元RECONST，用于从解码幅度和解码符号重构残余块的系数。
装置200还包括单元BD2，用于存储预定系数的编码环境和与其中每个环境相关的分值。
这些单元由处理单元210的处理器μ2控制。
优选地，这样的装置200可集成在用户终端UT中。这样的话，装置200设置为至少与该终端UT的下一个模块配合。
-E/R模块，用于发送和接收数据，通过该模块，从通讯网络接收比特流TB或压缩文件FC；
-装置DISP，用于复原图像，例如，终端监视器，通过该装置将解码的数字图像或解码图像序列复原给用户。
无需赘述，以上所述实施例通过纯粹示例性而非限制性例子给出，在不偏离本发明范围的情况下，本领域的技术人员容易做出多种变型。

Claims (14)

1.一种数字图像编码方法，所述图像(Im)被分为多个按设定顺序处理的像素的块(C)，所述方法包括对当前块执行的如下步骤：
-从至少一个先前处理的块，按照选自多个预定模式的一个预测模式来预测(E1)当前块的值；
-用当前块的原始值减去预测的值来计算(E2)残余块(R)；
-对该残余块的像素进行变换，来获取(E3)变换的残余块(RT)，所述变换的残余块包括系数；
-在该变换的残余块中选择(E7)待预测的系数符号；
-预测(E9)所选符号；
-根据所选符号的预测值和它们的原始值计算(E10)所选符号的预测指针(IP)，所述指针意图在包含以下值的组中取值：
o表示正确预测的第一值；
o表示不正确预测的第二值；
-对所获得的预测的符号指针的值进行熵编码(E11)；
所述方法的特征在于其包括一步骤(E6)，用于在多个预定环境中，利用一组特征中的至少一个特征确定当前残余块的系数的环境(Cxj)，所述组至少包括：
-块的大小；
-系数的幅度；
-系数的频率；
-当前块的预测模式；并且
所述变换的残余块的系数的符号是根据一分值(Sj)选择的，该分值与所述系数的预定编码环境(Cxj)相关，所述分值表示所述符号的预测的可靠度等级。
2.权利要求1所述的数字图像编码方法，其特征在于所述分值是在一初始步骤中预先确定的，所述初始步骤用于估算在所述系数的环境中所述符号的正确预测的概率。
3.权利要求1或2所述的数字图像编码方法，特征在于所述量化系数的符号当所述分值大于预定阈值(T)时被选择。
4.权利要求1-3任一项所述数字图像编码方法，特征在于所述分值可以取二进制值，第一值表示符号将被预测，第二值表示符号不被预测。
5.权利要求3所述数字图像编码方法，特征在于所述阈值(T)为预定的。
6.权利要求3所述数字图像编码方法，特征在于所述阈值(T)在编码过程中基于编码特征调节。
7.前述任一项权利要求所述数字图像编码方法，特征在于熵编码一系数的符号的预测指针值的步骤考虑与该系数的编码环境相关的预定分值。
8.一种数字图像的编码装置(100)，所述图像被分为多个按设定顺序处理的像素的块，所述装置包括以下单元，其可以针对一称为当前块的块执行：
-从至少一个先前处理的块，按照选自多个预定模式的一个预测模式来预测(PRED)当前块值；
-用当前块的原始值减去预测的值来计算(CALC)残余块；
-对该残余块的像素进行变换，来获取(TRANS)变换的残余块，所述变换的残余块包括系数；
-在该变换的残余块中选择(SEL)待预测的系数符号；
-预测(PRED SINGS)所选符号；
-根据所选符号的预测值和它们的原始值计算(CALC IP)所选符号的预测指针，所述指针意图在包含以下值的组中取值：
o表示正确预测的第一值；
o表示不正确预测的第二值；
-对针对预测的符号所获得的指针的值进行熵编码(COD IP)；
所述装置的特征在于其包括一单元，用于在多个预定环境中，利用一组特征中的至少一个特征确定当前残余块的系数的环境(Cxj)，所述组至少包括：
-块的大小；
-系数的幅度；
-系数的频率；
-当前块的预测模式；并且
-所述变换的残余块的系数的符号是根据一预定分值(Sj)选择的，该预定分值与所述系数的编码环境相关，所述分值表示所述符号的预测的可靠度等级。
9.一种解码来自比特流的数字图像的方法，该比特流包含表示所述图像的编码数据，所述数字图像被分为多个按设定顺序处理的像素的块，所述方法包括对称为当前块的块执行的如下步骤：
-根据至少一个先前处理的块和与当前块的预测模式相关的信息预测(D1)当前块；
-对从比特流(TB)提取的变换的残余块的系数(RQ’[i])的编码幅度进行熵解码(D2)；
-在变换的残余块中选择(D4)待预测的系数符号；
-预测(D6)所选符号的值；
-对从比特流提取的编码数据中选择的符号的预测指针的值进行解码(D7)，所述指针意图在包含以下值的组中取值：
o表示正确预测的第一值；
o表示不正确预测的第二值；
-计算(D8)从解码的预测指针值中选择的符号的解码值；
-从解码的幅度和解码的符号忠狗(D11)残余块的系数；
所述方法的特征在于包括一步骤(D3)，用于在多个预定环境中，利用一组特征中的至少一个特征确定当前残余块的系数的环境，所述组至少包括：
-块的大小；
-系数的幅度；
-系数的频率；
-当前块的预测模式；并且
所述变换的残余块的系数的符号是根据一预定分值选择的，该预定分值与所述系数的编码环境相关，所述分值表示所述符号的预测的可靠度等级。
10.一种解码来自比特流(TB)的数字图像(DI)的装置(200)，该比特流包含表示所述图像的编码数据，所述数字图像被分为多个按设定顺序处理的像素的块，所述装置包括以下单元，其可以针对一称为当前块的块执行：
-根据至少一个先前处理的块和与当前块的预测模式相关的信息预测(PRED’)当前块；
-对从比特流提取的变换的残余块的系数的编码幅度进行熵解码(DEC RES)；
-在变换的残余块中选择(SEL’)待预测的系数符号；
-预测(PRED’SIGNS)所选符号的值；
-对从比特流提取的编码数据中选择的符号的预测指针的值进行解码(DEC IP)，所述指针意图在包含以下值的组中取值：
o表示正确预测的第一值；
o表示不正确预测的第二值；
-计算(CALC’)从解码的预测指针值和预测的值中选择的符号的解码值；
所述装置的特征在于包括一单元(DET’)，用于在多个预定环境中，利用一组特征中的至少一个特征确定当前残余块的系数的环境，所述组至少包括：
-块的大小；
-系数的幅度；
-系数的频率；
-当前块的预测模式；并且
所述变换的残余块的系数的符号是根据一预定分值选择的，该预定分值与所述系数的编码环境相关，所述分值表示所述符号的预测的可靠度等级。
11.一种携带有比特流(TB)的信号，该比特流包含表示一数字图像的编码数据，所述数字图像被分为按设定顺序处理的像素的块，其特征在于所述编码数据是根据权利要求1-7任一项所述编码方法获得的。
12.一种用户终端(TU)，特征在于包括根据权利要求8所述的数字图像编码装置和根据权利要求10所述的数字图像解码装置。
13.一种计算机程序，包含用于被处理器运行时，执行根据权利要求1-7任一项所述的数字图像编码方法的指令。
14.一种计算机程序，包含用于被处理器运行时，执行根据权利要求9所述的数字图像解码方法的指令。
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