CN1130970A - 用反复误差数据编码方法进行视频压缩 - Google Patents

Abstract

一种适用于数据存储与通信的系统(10)和方法，主要是供大容量数据，特别是供视频数据，在整个通讯频道的带宽极限内进行储存与传输使用。系统(10)的视频编码器利用从输入图象削减的预示视频讯号，用来确定一个具有预示大误差的预定尺寸图象数据块的处理区。通过对大误差的图象数据块进行反复处理，使得预示图象不断地改进，直到使误差降至预定的阈值以下。对于不同的反复处理与图象数据块可以采用不同的压缩技术去改进整个系统的效率。

Description

用反复误差数据编码方法 进行视频压缩

本发明是关于数据通讯和存储的系统和方法。本发明特别是关于一种适用于二维数字图象的压缩、这些图象的时间序列压缩、以及这些数据在整个频道带宽极限范围内传输和存储的系统和方法。

电视、静止图象和其它视频信号的数字传输系统，已证明其功能大大地优于相应的模拟系统。数字通讯和存储技术的固有优点，主要是由于信息的传输和存储是以二进制形式，这种形式对噪声、电子组件的畸变及普通模拟系统的其它畸变等，均不太敏感。此外，视频信号以数字形式表示，能够使用噪声减少技术和先进的信号处理算法，当对普通模拟信号运算时，要使用噪声减少技术和先进的信号处理算法是困难的，或者是不可能的。数字信号表示和处理，还能保证系统输出信号的准确重复性，无论是电子电路或者是传输媒体。因而可以预期，数字视频系统将会很快取代现有的模拟系统，正如数字高密度光盘在很大程度上取代了声频工业上模拟的录音磁带一样。

然而，数字传送技术的优点是以需要宽得多的频带为代价。特别是在高清晰度电视(“HDTV”)和现代多媒体系统情况下，有大量数据需要处理和存贮，常为实时状态，会需要更宽的频带。看来，将来对信息存储和交换的需要会以更快的速度增长。但是这种需要，由于可得到的通讯频道受到物理限制和电子电路的限制，因而会出现严重的技术问题，例如大量实时数据的获得、加工和存储等。

另一个重要问题是，视频信号如何在可获得的通讯频道上传送和预防来自邻近频率源的干扰。现在传送数字数据的最普遍的和廉价的方法，是通过公共电话网络。然而，这种网络的接收、接转和传送模拟信号是在音频范围，而音频却大大低于视频通讯的需要的频率范围。可获得的电话网络所受到的物理限制，对可达到的信号传送速率给予苛刻限制，这种限制使现在的电话不适用于普通目的的数字处理，特别不适用于处理的动态视频信号。

为了说明问题的复杂性，首先应考虑现代视频通讯和存储系统，诸如用于视频交谈，有线电视以及CD-ROM。用于这种系统的标准接口格式(CIF)的分辨力标准，要求一种光亮度频道具有352象素/线条×288象素/帧和8比特/象素，和对兰(cb)、红(cr)二色频道，其中分辨力为176象素/线条×144象素/帧和8比特/象素。全动态视频成象，进一步使用一种30帧/秒的图象传送速率。这相当于一种初始视频数据速率约为36.5兆比特/秒。按照一次举例的方式，使用一种良好质量28,800比特/秒调制解调器，就能够以21分钟通过电话线传送一秒钟的初始视频数据。在另一实施例中，一个CD-ROM具有容量为650兆比特和数据传递速率为150千比特/秒，仅能存贮约2分和20秒的非压缩视频数据。此外，它能用一秒钟来显示一帧视象，这显然对动态视频图象加工来说远远太慢。

对于实际的数字视频通讯与存贮目的而言，便需要消除冗长的信息以减少传送和存贮的数据信息量。人们进一步希望设计某些系统，增大单位时间内所加工的数据量。在这方面最有前途的方法，就是数字化数据信息的信号压缩，这样能够惊人地减少要加工处理的信息量，而不引起输出信号质量的明显降低。

通常，任何信号压缩，均基于在原来信号中存在多余的信息，这些多余的信息能够被除去以减少欲存贮或传递的数据信息量。对于欲接收信息的人而言，有两种主要类型的信息是多余的。第一个叫做统计冗余，它主要与数据的类似性、相关性及可预测性有关。这种统计重复冗余，在理论上可以从数据中除去，而无任何信息损失。

第二类多余的信息，叫做主观冗余，这主要与数据特征有关而不得不产生，但可以除去而没有任何人能观察到明显的数据减缩。一个典型的例子，是在一个动态视频中除去瞬时细节，因这时瞬时细节发生过快，人眼难于觉察出来。不像统计冗余那样，主观冗余的除去是典型地不可逆变的，因此原来的数据是不能充分回收的。

已知现有技术也有关于压缩和数据编码技术的报道，用于解决上述两种信号冗余问题。一般，这些技术可分类为预测编码法、转换编码法和内插编码法。许多技术不属于这些类型，因它们还结合了一种技术或另一些技术的特征。还有一些专用技术已得到开发，是为了占用瞬时信号冗余，应用涉及视频图象的传送和存贮。

鉴于各种现有方法的多样性和为了将这方面的研究工作和工业开发统一起来，过去已经提出了各种信号压缩标准。现在有三种重要的国际标准用于图象压缩：

JPEG标准；PX64；及MPEG标准，这三种标准都是针对图象压缩的不同方面。

JPEG标准主要是针对静态图象的压缩，但也用于全动态图象的压缩。JPEG标准推荐将不连续的余弦变换(DCT)和Huffman型比特(bit)压缩技术结合为一。JPEG技术对单色图象是典型地可获得一种压缩比约为10∶1，对彩色图象所得到的压缩比为20∶1，均达到了可接受的质量。

PX64是两路传输视频信号和声频信号的系列标准的普通名称，视频表示H261，声频表示G.711和G.728。其中H.261标准是指令使用很高的数据压缩比，高至200∶1。PX64标准是打算在视频电话和视频交谈方面应用。这种系统能够达到很高的压缩比，但一般却表现出有限的空间分辨力(视频电话大约为100×100象素/每帧)和不良的动态演示功能(对视频电话而言约为3-10帧/秒)。结果，这样的图象，显示出的细节很少。此外，如名称所示，PX64标准只能以6.4万比特/秒的多路数据传送速率用于高速电话线路中，例如开关式“集成服务数字网络”(ISDN)。这种标准在诸如标准模拟电话线路的带宽有限的传送介质中不适用，也不能很好的起作用。

MPEG标准，也是用于多路信号传送，与H261标准相似，其目的是通过CD-ROM或有线电话等媒体来传送全动态图象。MPEG标准的独特之处是其压缩率低于H·26的压缩率。

另外一些信号压缩设计图，例如英特尔的实时视频(RTV)版的数字视频交互(DVI)压缩形式，其压缩率仅为约150∶1。

对比之下，再返回到上述全动态视频实施例，从中可看出，使用相同的高速调制解调器通过电话线传送，要求数据压缩比约为1270∶1。对本领域技术熟悉的人都会意识到，利用已知技术是极难达到这样的压缩率的。

大家都清楚，与视频信号传送和存储有关的一些技术问题是复杂的，要求一种专门技术，对特定应用还需使其适合和最佳化。有许多专门化的技术解决方案在专利文献现已有披露。例如，U.S.pat.S，046,122披露了一种系统，适用于二进制图象数据的压缩。U.S.pat.5,121,216披露了一种适应性转换算法用于静态图象编程序。U.S.pat.Nos.5,086,488；5,051,840；5,109,451；5,126,962分别披露了一些不同的正交转变编程序系统用于图象数据处理。另外一些在先技术系统，其内容是集中于图象分割方法、图象轮廓的编程序等。对这些方面，以实施例在U.S.pat.Nos.5,091,976；5,109,438；5,086,489；5,058,186；5,115,479中作了讨论。用于压缩不同信号的其它数字技术目前也正处于发展中。例子包括使用先进的数学模型，例如fractals(U.S.pat.5,065,447)和子波(wavelets)在人的视宽为接收器的情况下，已提出了一些系统，使用心理信息来减少由于信息压缩引起的视觉误差作用。

目前已有一致的看法：没有任何一种压缩技术能够成功的用于所有不同的应用领域。其原因是，数字压缩和编程序系统的性能都是对场景有高度依赖性的。因此有效的编程序系统应当能够适合于应用的特殊条件和将不同的技术应用于图象序列的不同部分，以便可获得的压缩比达到最大，从而使观察人的视觉影响减至最小程度。

过去为把不同的技术应用于图象的不同部位以便最满意地利用专门处理的优点，曾提出过几种适合的系统。美国专利(U.S.Pat.5,121,216)公开了一个例子，输入静止图象信号被分割成数据块，每一块正交垂直变换。然后计算出数据块的特征以决定信息和量子化参数，其结果“繁忙”的图象数据块从相对“平静”的数据块分隔开来，在某一状况下利用感知误差的差异减少传输数据的总量。然而，利用这一技术却限制了静止图象的储存和传输。

美国专利(U.S.Pat.5,091,782)为数字视频的适当压缩连续数据块公开了一种装置和方法。这种数据压缩法在逐个数据块的基础上不同数据安排格式采用不同的压缩算法。这种方法特别适合应用在隔行扫描电视信号传输，视频图象具体分隔成偶数区和奇数区系统，任由该装置处理一帧和半帧(隔行扫描)的数据安排格式中并行单独的数据块。在每一个格式中压缩误差是定值了的，导致较小误差的格式被选择来代表压缩图象信息。为使并行处理的应用能赶上信号压缩速度，所提出的方法是有缺陷的，计算的数据近一半在已处理的每一数据块中被丢失。此外，该方法不能容纳误差比系统规格更大的处理区中图象的质量提高增量。

因此，提供一种既免除现有技术缺点又把不同类型图象及图象序列经专门处理的优点结合在一起的压缩系统，这是有好处的。提供这样一个系统，容纳不同输入格式的视频信号加以压缩，而后在动态演示中衰减不多地加以重组，那更是有好处的。也许也可以期望提供一种通用目的的压缩系统，为了优化数字数据的压缩采用不同技术以取得在不同可能条件下的峰值性能。

本发明的一个目的是提供一种在高压缩率下数字视频信号传输和储存的新颖装置和方法。

本发明的另一个目的是提供一种新颖的压缩装置，使数据传输可以通过分频段传输介质进行，如标准电话线传输全动态视频、视频音响信号、静止图象、声音、电传和其他信息。

本发明的另一目的还在于提供一种通过分频段传输介质(例如标准电话线)的高质量实时图象集结系统。

本发明的另一目的是提供一种通过分频段传输介质(例如标准的模拟电话线)的高质量全动态图象通讯。

本发明的另一目的是提供一种高质量全动态视频数据达到低位速率的数字存储介质。

本发明的另一目的在于提供一种把高压缩数字图象的静止图象储存入一个存储器。

本发明的另一目的在于提供一种为具有高推算效率和甚高信息压缩比率的活动图象编码的编码系统。

本发明的另一目的是提供一种新的已经改进的混合编码系统，为的是压缩并对活动图象进行编码用以克服现有编码系统技术的缺点和局限性。

本发明的一方面凭借提供一种装置将视频信号源数据进行最优化压缩就可达到上述那些目的。依照一个较佳的实施例，从视频信号源输入的图象经第一数据通路提供第一压缩图象信号。然后误差测量从被压缩的信号中取得，因为被压缩信号测量与单独图象区或压缩图象数据块的误差信号是一致的。图象数据块的误差测量比预先设定的值要高，图象测量界定了处理区，为了达到某一传输率或图象质量标准，该区的压缩误差可以减小。

用处理区内形成图象误差的数据块接着可以完成减少处理区的压缩误差。这些误差的数据块被压缩，可能是并行的，利用至少一个交替的数据通道供给至少一个经压缩的数据块误差信号。本发明的压缩装置还把经压缩的图象信号和经压缩的数据块误差信号结合在一起，供给一个适合于传输和储存的复合的压缩图象信号。复合信号的压缩误差在处理区内被再次定值，而新的误差数据块就形成了，如有必要，供给一个新的复合压缩信号。重复这一变化过程直至原始图象的全部图象数据块经计算的误差测量降低到预先设定的阈值以下。

在本发明的另一方面，所提出的图象压缩装置还包含与连续视频画面相对应的接收数字化的视频信号的方法。现时视频画面是从至少一帧先前视频画面的数据得到预示的.预示的象素数据是从现时视频画面象数据中消去，以便得预示误差象素数据，该数据用来作为输入图象，这种输入图象再细分为图象数据块，而对于每一数据块误差测量加以定值。具有误差测量大于预先设定阈值的图象数据块被输入到动态检测器和分析器，以测定动态矢量数据，为了复合压缩图象信号的相应的单独数据块，该动态矢量数据则加以编码。

压缩装置的误差定值方法在象素领域可更好地进行操作，从压缩图象信号中修复相关的图象，并把它与实际输入图象作比较。一幅图象的数据块内每一象素的绝对误差总数，或者中项平方误差总数，两者择一，用来计算数据块的误差测量，与预先设定的阈值进行比较。两者择一，误差定值方法也可以在变换领域进行操作，把量子化的并经压缩的变换系数与完全精确变换系数进行比较。

在本发明的另一方面，需要有一个译码器装置作为图象传输系统的组成部分。译码器接收到压缩的数字视频信号，该信号被传输到象素数据的数据块，而数据则被压缩在与一数据频道，象素数据误差数据块被压缩在至少一个复合数据通道。这一装置还为象素数据的每一物定数据块，测定所用的具体的压缩数据通道，并用相对应的减压通道把接收的数据块解码。这时来压缩的视频信号以连接已解码的象素数据数据块而得到恢复。在此情况下，当连续视频图象画面传输时，译码器装置也能够重新收回附属于已接由的象素数据数据块的动态矢量数据。代表先前视频画面的数据储存在存储器中，以便从动态矢量数据重新收回的预示信号与储存的数据能够结合一起，以恢复现时的视频画面。

依据本发明的一个较佳实施例，图象传输系统每一数据压缩和相应的减压通道可以对图象数据数据块的压缩与减压来用分隔算法。更可取的是，至少一个数据压缩通道符合对一批变换系数的每图象数据夫的计算法，这些系数是从正要数据变换而求得的。更可取的是，二维分立的余弦变换由于甚高的压缩图象数据的效率在这种情况下得到采用。其枪数据压缩变换，诸如傅里叶变换、哈达马变换、Haar变换、余弦变换，或统计上最理想的Karhunen-Loeve(KL)变换，也都可以用来消除图象数据中冗余度。

本发明的压缩装置又可包括声音信号编码的方法和指示被处理的输入信号类型的功能选择器的方法。此外，当采用交错的数字视频信号时，输入信号可以被格式化为一帧或半帧(隔行扫描)的处理格式，或两者兼而有之，为的是选择每一视频画面最恰如其份的压缩通道。

本发明适合的视频压缩系统能够压缩数字视频数据其比率在1000∶1以上，具有图象连续良好质量，并且在理论上静态图象无损耗的传输。

图面说明

下面结合附图来说明本发明的目的及其有益效果是如何实现的。其中：

图1，本发明中数字图象传输与存储系统的一个实施例的主框图

图2A、图2 B，本发明中自适应图象压缩编码器的框图

图3，本发明中自适应图象压缩解码器的框图

图4A、图4B，本发明的一个实施例中处理器的内部结构示意图

本发明涉及信息的数字化传输与存储的一种多功能系统，图1是它的一个具体实施例的示意图。图1中的传输与存储系统10用于执行一系列信号处理任务，这些任务包括传输和有效地存储静止和全运动图象信息、声音、传真及其它类型的数据。该系统的一个主要目的是实现在如电话线一类的波段有限的传输工为止，在类似系统中需要处理最大数据块的信息是图象信息，所以下面的描述将集中于图象信息的压缩与存储。然而，需要申明的一点是：本发明的基本原理也适用于处理类似的数据。

如图1所示，传输与存储系统10包含有主存储器100，主存储器100将在下文加以描述。传输与存储系统10还包含有用来接收输入信号的装置，这些输入信号可以是图象、声音、传真、数据文件或其它类型的数据。在本实施例中，这个用来接收输入信号的装置包括可以是照相机或图象扫描仪的图象输入设备101和可以是麦克风的声音输入设备102，以及可以是一个硬盘的存储设备105。

传输与存储系统10还包括用来将输入数据按照特定格式存储于特定地址的存储设备106。例如，图象信息可以按照压缩图象的帧或半帧的格式被存储在有关的地址。存储设备106可以是一个硬磁盘、软磁盘、磁带、光盘或用来存取数据的其它设备。总之，不管在什么情况下，不同来源的输入数据都被标识和接收，以便于它们能够被快速提取出来。

传输与存储系统10还包含一个用来与其它用户系统或数据源建立双向通信联系的通信装置。在本实施例中，该通信装置是图示中的高速调制解调器107，还可以是图示中设有给出的用来传输和接收信号，尤其是图象信号的数字传输设备、无线传输设备或其它设备。在大多数情况下，数据的传输是在被压缩状态下进行的，下文对此有所描述。

本发明的传输与存储系统10还包括用来显示图象、再现声音和其它输出数据的输出装置。如图1所示，该输出装置的一个典型组合包括：可以是一个用来显示静止或运动的图象和数据的电子管或/与液晶显示器的显示器103；可以是扬声器或耳机的音频设备104；最好是彩色图象打印机的打印机109；可以是硬盘的存储设备105等等。打印机109最好既能将显示在显示器103上的图形生成一个硬拷贝，又能将存储在存储设备105中的数据以及来自控制设备108的控制信息打印出来。

对传输与存储系统10的操作与具体功能的控制是通过采用控制设备108来实现的。控制设备108可以是键盘或者是包含键和其它用来从显示在显示器上的功能菜单中选择操作对象的其它装置(如触摸显示屏和鼠标)的控制板。

本发明的传输与存储系统10的核心是处理器100，它能够处理图象、声音数据、文本文件等大量不同类型和格式的数据。处理器10含有一个控制单元，通常还含有一个数字信号处理器单元，一个微处理器单元，一个混合数字信号处理器和处理单元或者是其它用来处理视频、音频等信息的专用设备。系统的输入设备101、102，视频、音频与其它数据的输出设备103、104、109，存储设备105，数据存储设备106，调制解调器107，功能控制设备108均与处理器100相连。处理器100的内部结构中的个别块与部件将在下文加以描述。

系统的工作过程是这样的。在控制设备108的指令下，处理器100接收来自输入设备101、102和存储设备105的输入数据。根据输入信号的类型，这些输入数据被按照合适的数据传输格式进行压缩、编码并合成多路传输，处理后的数据以压缩形式被存储或传输给存储设备106和调制解调器107。在接收端，处理器100接收来自存储设备106与调制解调器107的被编码和压缩过的信息并将这些接收到的信息分成多路和解码。被恢复的数据再按照各自的数据类型被分别输出给显示器103，音频设备104，和存储设备105。

下面再对数字图象信号的处理、传输和存储作具体描述。不管输入信号是静止图象、视频电话图象序列或全动态视频信号帧，这些图象数据都被定义成一个数据字节序列。这个数据字节序列相应于图象中的具体位置，即所谓的象素。哪怕是仅一帧视频信号也需要定义大量数据。高清晰度电视的每帧画面都需要多得多的数据。为了管理如此大量的数据，尤其是在高清晰度电视的应用中，数据必须被压缩。众所周知，在不同时候，相应于具体的处理区域(图象中的区域)或被传输的数据是不同的图象序列，不同的数据格式和压缩方法具有不同的效率。例如，图象数据的半帧处理较适用于运动细微的图象区域，而对于运动较少或没有运动的图象，帧处理则更有效。对于图象中信号振幅变化相对较小的部分，线性正交传输能够显著地减少信息传输的条件要求。本发明通过在不同的处理方法之间切换来适应被处理图象的不同数据块，并通过提供运动补偿来弥补被传输数据中的运动效果，从而提供一种能够优化数字图象数据压缩的系统。

图2A、图2B是自适应图象压缩解码器的框图。该解码器是处理器100的一部分。如图2A所示，一个标准的数字化图象信号由前面所述的图象输入源中的任一个输入。图象信号的数字化过程是本领域中众所周知的，此处不加赘述。依据图象源的类型，一组各自分立的数字化的信号将被生成，以实现图象信号中不同成份的处理。例如，在彩色电视信号传输的情况下，这一过程就可能涉及分立的亮度信号和色度信号。根据本发明，这样的不同的信号可以被平行地分别加以处理并按照通常的方法在以后的处理阶段被合成到一个信号中。为了使描述简明，图2A和图2B中只显示了相应于一个输入信号的一个信号编码频道，即本实施例中的图象信号中的亮度部分，这一部分也是在以人为用户的图象信息中最重要的一部分。

从图象源输入的信号在被数字化后输入预处理帧存储器201。预处理存储器201的作用是定标、滤波并格式化输入视频信号，并存储格式化后的信号，为下一步的处理作准备。如图2A所示，图象信号最好以帧格式存储。但其它格式，尤其是半帧存储格式也可以在下一帧图象输入之前被用来暂时存储输入信号。

自适应图象压缩编码器200作用于所述的输入图象，消除可能存在于各图象块之间的空间信息冗余，也消除包含在连续的图象帧中的信息间的时间冗余。在这一端，编码器200在图象存储器214中形成一个预示图象，这个预示图象是在减法器202中从原来存于存储器201的图象中被减出来的。在输出端，减法器202形成一个误差图象，在这个误差图象中，被传输的象素幅值的动态范围通常被减少，从而实现所需的信号压缩。

减法器202输出端的误差图象被传送到误差存储器与分析器203中，等待进一步处理。在本发明中，减法器202和误差分析器203的运行是根据大小被预先设置好的图象区域或图象块而设置的，并且其运行是在输入信号的一个处理区中进行的。输入图象帧被分割成许多图象块，所述处理区是指误差图象信号的振幅测量值大于设定阈值的那些图象块的集合或组合。该处理区也可以是所述图象帧的编码区，因而其大小可以和整个帧一样大，也可以和某个单一图象块一样小。该处理区还可以包含一些互相连接或不相连接的图象块组，这些图象块组均被恰当地标识，以便于计算机对其操作或进一步处理。

本发明中，编码器200对所述图象帧的处理区反复处理，直至所有数据块的误差测量值被减小至低于设定的阈值。因此，对于一个特定的输入图象帧，编码器为完成其编码过程而进行的反复处理的次数可能会不同于其它的输入图象帧。通常，对于电话线传输，5到8次反复处理便会达到满意的效果。在每一步处理中，一个新的预示图象在图象存储器214中形成，并且相应的处理区也被重新定义为在减法器202的输出端误差测量值大的那些相应的图象块的组合。接着，处理区又被在误差分析器203内再分成具有设定大小的不同的图象块，以包含处理区内所有的图象块。处理每个图象块所采用的压缩方法可能各不相同，反复处理中每次处理所采用的压缩方法也可能各不相同。

数学上，减法器202的操作可以用下式描述：ERR_i，j ^t＝IN_i，j-PE_i，j ^t    if t＝1，(i，j)∈{FR}；

                    otherwise，(i，j)∈{CRt^-1}

其中IN_i，j是数据块201中数字化的输入信号在预处理阶段的第i行第j列象素；PE^t _i，j是存储器214中预测图象的相应的象素。预示与误差数据的指数t代表对当前图象帧的第t次重复处理。在第一帧和重复处理的第一个周期(t＝1)，处理区与编码区(coding region，CR)，所以计算是对于整个帧(frame，FR)进行的。在接下来的重复处理中，误差图象的计算仅是对于如前述方法定义的处理区来进行的。因此，FR是帧区象素的集合，{CR^t-1}是第t-1次重复处理的当前帧的编码区象素的集合，且{CR^t-1}{FR}。

在给定的反复处理周期的误差图象被计算求得后，误差分析器203就会计算处理区中单个数据块的误差测量值。这个测量值被定义作一个图象块的误差信号的绝对值之和，可以用下式表示： ${{\mathrm{BERR}}_{k,l}}^t=\left\{\frac{1}{I\×J}\underset{i}{\mathrm{\Σ}}\underset{j}{\mathrm{\Σ}}\right|{{\mathrm{ERR}}_{i,j}}^t\left|\right|$ if t＝1，(i，j)∈{FR_k，1}； $\mathrm{otherwise},\∀(i,j)\∈\left\{{\mathrm{CR}}_{k,l}^{t-l}\right\}$ $I=\underset{i}{\mathrm{\Σ}}l,J=\underset{j}{\mathrm{\Σ}}1\}$ if t＝1，(k，l)∈{BFR)；otherwise，(k，l)∈{BCR^t-1}

其中，BEKR_k，1是第t次重复处理过程中误差数据的图象块的第k行第1列；I和J是图象块的水平和垂直大小；FR_k，1，CR_k，1分别代表帧区(FR)和编码区(CR^t-1)的数据块的第k行第1列象素。显然，一个图象块的象素是帧区和编区象素集合的子集：

       ({FR_k，1}{FR}，{CR_k，1 ^t-1}{CR^t-1}).最后，BFR是帧区的数据块元素的子集，BCR^t-1是第t-1次重复处理过程中的当前帧的编码区的数据块元素的子集。

上述表达式说明，每当一个新的图象帧被输入，减法器202首先作用于整个图象帧。在接下来的反复处理过程中，处理区是由数据块误差测量值BERR_k，1大于给定阈值的图象块的集合来决定的。在每次重复处理过程中用来确定处理区的标准的例子可用下式表示：BPR_i，j ^t＝{(K，l)‖BERR_k，1 ^t＞ET^t；if(t＝1)(ET^t＜ET^t-1)，

      (k，l)∈{BFR}；otherwise，(k，l)∈{BPR^t-1}}，if(t＝1)(ET^t＜ET^t-1)，

      (i，j)∈{BFR}；otherwise，(i，j)∈{BPR^t-1)PR_r，6 ^t＝{(i，j)‖(i，j)∈{FR_k，1}，(K，l)∈{BFR}{BPR^t))，

      (r，s)∈{FR}其中BPR^t-1是第t-1次重复处理的当前帧的处理区的数据块元素的集合；PR^t是第t次重复处理过程的当前帧的处理区中象素元素的集合。ET^t是第t次重复处理中的一个误差阈值，该阈值由预先设定的图象质量要求和期望的传输率来决定。误差阈值ET^t由系数分析器211对多路传输编码器210的输出和给定的传输率要求的响应来调整。

图象块大小的选择因具体的应用情况而定，在实施例中，图象块的大小被选作4×4或8×8象素。如果输入信号包含的细节较多，或者是用户需要在接收器一端重现一个与本来图象更相近的图象，那么，最好选择数据块的大小小一些。或者，当输入图象的密度相对较均匀或当时的应用情况不需要高水准的细节图象，则图象块的大小可以大一些。

当误差测量值大于阈值ET^t的图象块集合被确定以后，误差分析器203中确定的处理区将被输入到运动测定器204和运动分析器205中，以便为前一帧图象确定一个可能的运动补偿。本发明的系统中提供运动补偿是为了提高压缩效率。在对当前帧进行反复处理的第一个周期(t＝1)，处理区内的图象块以数字的形式为转换，并与前一帧中图象的相应的图象块区域进行比较，以确定图象块误差是否是由一个图象元素的时间位移以外的原因造成的，如果答案是肯定的，那么新的图象块就不需要单独进行传输或存储，因为一个运动位移矢量和预示帧的坐标将足以再现该当前帧。运动测定器的运行可以被描述成下面的式子： ${\mathrm{MV}}_{r,6}=\left\{(x,y)\right|\left|\min \right[\frac{1}{I\&times;J}\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}|{\mathrm{IN}}_{i,j}-{{\mathrm{PE}}_{i-x,j-y}}^1|]<\mathrm{MT},$ $\&ForAll;(i,j)\&Element;\left\{P{R}_{r,6}^t\right\},\&ForAll;(x,y)\&Element;\left\{\mathrm{MS}\right\}$ $I=\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}1,J=\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}1\}$

(r，s)∈{BPRt} ${\mathrm{BCR}}_{i,j}^t=\left\{(r,s)\right||{\mathrm{MV}}_{r,s\&prime;}\&ForAll;(r,s)\&Element;\left({\mathrm{BPR}}^t\right)\}$

(i，j)∈{BPRt} ${\mathrm{CR}}_{r,6}^t=\left\{(i,j)\right||\&ForAll;(i,j)\&Element;\{{\mathrm{FR}}_{k,l}\},\&ForAll;(k,l)\&Element;\left(\mathrm{BFR}\right)\mathrm{\&Lambda;}\left({\mathrm{BCR}}^t\right)\},$

(r，s)∈{FR}

其中MV是运动矢量，通过计算前一帧中允许的方向运动矢量的集合MS中图象块的最小误差测量值可以确定MV。MT是一个运动阈值标准，按该领域中通用的方法来确定。参数I，J代表图象块的大小，而X，Y则分别表示由象素数目表示的图象块的水平和垂直位移。

如果运动分析器215确定一个选定的运动矢量的误差测量值小于给定的运动阈值MT，相应的矢量就会被送至多路传输编码器210和运动内插器215。多路传输编码器210的输出被送至缓冲器212进行传输或存储。另一方面，内插器215采用接收到的运动矢量来修改存储于图象存储器214中的图象。

如果测定器204中没有哪个被计算的运动矢量具有小于阈值MT的误差测量值，则运动分析器205处于一种非运动补偿状态，此时，状态选择器240和241关闭。若t＞1，状态选择器240和241也将关闭。

下一步是作出一个决定，决定至少两种处理方式中的哪一种方式来处理误差测量值大的那个图象块。在本发明的实施例中，如图2A所示，该决定是从被表示为交互帧处理方式和内部帧处理方式的两种方式中作出的。如果由于通过前面一帧或若干帧图象对当前帧进行预示而产生一个编码增益，则选用交互帧处理方式。在此方式下，编码器作用于误差存储器203中的数据块误差信号。

如果外显预示增益比从对应区直接编码获得的值更小将选择成帧图象内处理模式。使用内部模式时，编码器操纵来自成帧图象存储器201的信号。

对处理区域的某一特定数据块而言，选择交互或内部处理模式系统中由本发明的分析器208和协定选择器209来决定，为此，在分析器203里计算出的预测块误差计量值可以与相类似的来自减法器207的输出信号在分析器208里计算出的数据块误差计量值相比较，减法器207接收来自当前成帧图象储存器201的输入信号，从每个图象块的象素值中减去，对应数据块中的平均信号幅度，此对应块的平均信号幅度返回数据块设备206里计算出。

来自误差分析器203和减法器207的数据块误差测量通过内部/交互分析器208，该分析器决定对应图象块应当用交互或内部编码。

在数学上，平均信号值M在每一个处理区图象块的计算结果可如下式表达： $M_{k,l}=\left\{\frac{1}{I,J}\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}{\mathrm{IN}}_{i,j}\right||\&ForAll;(i,j)\&Element;\{{\mathrm{FR}}_{k,l}\},I=\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}1,J=\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}1$

(k，l)∈{FR}这里M_k，i是处理区图象数据块第k行和第1列的平均值，其余的量如上所定义。

在减法器207里从实际象素值中减去图象数据块的平均值：

        MERR_i,j＝IN_i，j-M_i，j，(i，j)∈{FR}并且，数据块误差计量值BMERR由下式可得： ${\mathrm{BMERR}}_{k,l}=\left\{\frac{1}{I\&times;J}\right|\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}\left|{\mathrm{MERR}}_{i,j}\right|\left|\right|\&ForAll;(i,j)=\left\{{\mathrm{FR}}_{k,l}\right\},$ $I=\underset{i}{\mathrm{\&Sigma;}}1,J=\underset{j}{\mathrm{\&Sigma;}}1\},$ (K，l)∈{BFR}

使用交互或内部模式可以在分析器208里按照以下的判断标准来决定：MODE_k，l＝{intra；otherwise select interif(BERR_k，l ^t＞BMERR_k，l)}这里数据块误差计算值BERR^t _k1，和BMERR_k1，和上述一致分别是误差的图象块的第k行和第1列和输入的成帧图象数据。

如果分析器208对某一给定数据块确定为内部模式，由选择器242来选择在处理区里已经储存的成帧图象数据，并将处理结果传到协议选择器209。选择交互模式时，待处理的输入数据从误差内存203中处理区域的存储误差数据中取出，并送到协议选择器209。

进行分析器208模式选择之后，协议选择器209确定一个最佳协定以便用一套编码数据块覆盖以前已确定的处理区，一个编码块由选择器209确定，可以以已连接的图象块的一单列相对应，此时定义为一单数据块协议，协议选择器209也可以在处理区内覆盖一系列未连接的图象块。此时定义为一组合数据块协议。一般来说，协议选择器209指定了编码块适当的形状，这是通过在每次反复处理时，从处理区图象数据块的构型中确定与其相应的编码块数据块的形状。下面的表达式可以用来确定编码区： ${\mathrm{BCR}}_{i,j}^t=\left\{(k,l)\right||\mathrm{if}{\mathrm{ET}}^t>E_N^t,\underset{(k,l)}{\mathrm{\&Sigma;}}\mathrm{shape}\left({\mathrm{BPR}}_{k,l}^t\right)$ $=\underset{j}{\max }\mathrm{Shape}\left({\mathrm{BS}}_j\right);\&hellip;;$ ${{\mathrm{ifE}}_2}^t>{\mathrm{ET}}^t>{E_1}^t,\underset{(k,l)}{\mathrm{\&Sigma;}}\mathrm{Shape}({\mathrm{BPR}}_{k,l}^t=\underset{j}{\max }\mathrm{Shape}\left({\mathrm{BS}}_j\right),j\&le;2;$ $\mathrm{if}{\mathrm{ET}}^t<{E_1}^t,\underset{(k,l)}{\mathrm{\&Sigma;}}\mathrm{Shape}\left({\mathrm{BPR}}_{k,l}^t\right)=\mathrm{Shape}\left({\mathrm{BS}}_1\right);$ (k，l)＝∈{BPR^t}，j∈{N}}，(i，j)∈{BPR^t} ${\mathrm{CR}}_{r,6}^t=\left\{(i,j)\right||\&ForAll;(i,j)\&Element;\{{\mathrm{FR}}_{k,l}\},\&ForAll;(k,l)\&Element;\{\mathrm{BFR}\left\}\mathrm{\&Lambda;}\right\{{\mathrm{BCR}}^t\left\}\right\},$

(r，s)∈{FR}这里E^t _N…，E^t ₂和E⁺ _-为在第t次反复处理的误差临界值标准；BSj是第j数据块大小，其它量的规定如上所述。考虑到计算方法，编码块的形状最好是方形，然而其它编码块的形状也可应用。

在协定选择器209选取最佳协定之后，用处理区的视频数据靠编码数据块进行线性变换，压缩成为变换域系数。

本发明可使用几个著名直角变换来增加整个系统的压缩比例。其中一种变换是离散余弦变换，对于编码图象数据块该变换是高效的方法。尤其当跟有一个适当的数字转换方案时，离散余弦变换是一个线性变换，它可以通过数据块的矩形变换来实现，它产生象素数据的相同尺寸块，其中每一象素为一原始块输入象素的线性组合。不同的线性交换由一系列系数来识别，这些系数用于线性组合，限定变换的象素值。用于离散余弦变换的特定系列系数有很近似的特性，是一统计优选系列并且已发现在实际应用中非常有效。离散余弦变换的最近优性的意味着获得。的数据压缩等级非常接近可达到的理论最小值。

两维离散余弦变换最好用于本发明的N变换块216，220，224，228，232，和/或246，已显示其在一图象编码系统尤为有效。每一个变换块对应不同的处理块尺寸，并且可分别来完成。作为例证，个别变换块选择的块尺寸，对于变换块216可以是4×4，对于块220是8×8，对于块224是16×16，对于块228是32×32，对于块232是64×64，对于块246是128×128，其它块尺寸和变换块的形状尺寸可以依实际需要来定。

对于所有这样变换最具代表性的是信号的能量集中在特定的间隔频率元件。因此，通过对带有大能量的间隔频率元件分配以大比特数，并且相应地对带有小能量间隔频率元件分配以小比特数，就能够在实际上的减少传送数据。数据块209选择最佳协定之后，在处理区内不同尺寸编码块可以并行送入变换列阵216-246进行进一步处理。

各种变换的计算采用快速变换算法，最好在硬件中进行以增加计算速度，编码器200的变换块N的数目和每一支路的选择块尺寸BSj，取决于处理器100的计算容量、视频成帧图象尺寸，所期望的压缩率和对于特殊应用的图象衰减要求：

计算出的转换系数在216-246里任一变换块里通过相应的数字转换器217，221、220、233到247进行适当的数字转换。通过取决于传送率的系数预测器211来调整数字转换器217-247的步骤。特别是，当传送缓冲器212接近满负荷时，由一种特殊信号旗所指示，系数预测器211将增加数字转换器的步骤，从而减少需要编码的比特数。否则，如果当前的成帧图象中的数据处理区较小，使需要转换的附加系数较少，那么数字转化块的步骤就将减少，以提高画面的质量。

数字变换/转换块输出端的变换系数输出到多路编码器210，该编码器是用于减少数字转换系数和运动矢量序列的信息冗余度。特别是，多路编码器210可以使用平均信息量编码，如霍夫曼(Huffman)编码和算术编码，以减少需要传递的比特数。平均信息量编码和霍夫曼编码的原理为熟知的技术，可以在文献中，如在N.S.杰恩特(Jayant)和彼得·诺尔(PeterNoll)所著“波形的数字编码：语言和视频的原理和应用”一书中找到，该书的有关章节可作参考。多路编码器210进一步将图象块地址、数据块处理模式、数字转换变换系数、移动矢量和其它控制信息，以及可以同时使用的声音和数据压缩源的输入进行编码和多路传输。多路编码器210输出端编码的比特数随后送到缓冲器212进行传送或存储。

数字转换器217-247的输出信号进一步用于在图象存储器214中形成预示图象，以用于下面的反复处理过程。为此，数字转换信号首先由反向数字转换块218、222、226、230、234或248的恢复，并反向变换到反向变换块219、223、227、231、235或249的空间域，在适当的居数据块地址处将处理后的编码块由加法器213加到储存的图象处，并存储到图象存储器214中，存储器214中新的预示图象随后送到减法器202中，从而启动下一步的反复处理过程。

通过控制数字转换器217-247的步骤和协定选择器209的协定标准，多路编码器210中编码数据的传输可以在实际应用中保持恒定的比特率，因此编码器200的操作具有充分的适应性，其阈值取决于传送缓冲器212的当前状态和对一种特定介质可达到的传送率。在操作中用于调节编码率的实际阈值可以根据分析或经验用统计关系确定。

图3是本发明中适应性视频解压解码器的示意方块图，解码器事实上起编码器的反作用。图3中解码器块的大多数部件也可以出现在图2A、B中编码器的方块图中，因此不再详述。

如图3所示，在实际操作中解码器300将数据块地址、数据块处理模式、数字转换变换系数、数字转换参数、移动矢量和其它控制数据进行解码和数据分离。

运动矢量被送到运动内插器302，以修饰图象存储器303中存储的图象。

代表变换系数的数字转换数据被反向数字转换器305、307、309、311、313至315所恢复，随后再反向转换至数据块306、308、310、312、314或316之间的空间域，这取决于数据块处理模式，然后再由加法器加入到图象存储器302中的存储图象中。

存储的视频数据随后被送到后处理器304中进行定标、滤波和格式化，使视频信号成为标准视频输出。

图4A、B是如图1所示的处理器100的一个特定实施例的示意性方块图。如前所述，处理器100包括一个微处理器组件400、一个数字信号处理器组件410、一个数字列阵处理器组件420、一个图象处理组件430、一个高速总线470和一个兆周总线460。

微处理器组件400为个人电脑的电子学基础，数字信号处理器410和排列信号处理器420为实时数字信号处理提供了信号处理所需的功率。图象处理器430由全功能的图象钳制器所组成，适用于显示处理。处理器组件400、410、420和430通过高速总线470进行通讯。

微处理器组件400包括一个带有高速缓冲存储控制器403的微处理器406，高速缓冲存储控制器403最好是一个四路一组结合式存储器，能够在微处理器406于高速缓冲内存中存取的同时支持总线间控制器404中的直接存取转移至存储器405上。与微处理器406相连的是一个标准数学共用处理器407。

总线间控制器404包括用以支持微处理器406操作的逻辑电路，其中有中断控制器、计时器、直接存取控制器、实时时钟和其它部件。除核心逻辑以外，总线间控制器404也支持兆周总线460。

处理器100中用于微处理器组件400的高速总线控制器401连接至微处理器总线408上，该总线将存储器405、总线间控制器404和高速缓冲存储控制器403的存储器一侧相连接。高速总线控制器401可以由高速缓冲存储器403要求并接收总线，而微处理器406继续在高速缓冲存储器403以外执行。

接口控制器402与微处理器总线408相连接，可以使用标准的或非标准的接口，比如小型电脑系统接口控制器可用于小型电脑系统接口存储磁盘106。

数字信号处理组件410提供了一个完整的数字讯号处理系统，包括一个数字讯号输出入的接口。数字信号处理器组件410由数字信号处理器412、内存411、输出入接口413、高速总线控制器415和数字讯号总线414所组成，输出入接口413包括一个扩充输出入接口和一个串行输出入接口。

数字列阵处理器组件420的主要部分是数据列阵信号处理器422。信号处理器422能够进行特定的变换操作，比如DCT变换和数据块算术操作，每种特定功能都要求由地址产生器423产生地址模式，以便从内存421中选取数字信号处理器422使用。程序控制器424向列阵处理器422输出所需的指示码。

内存421包括三种类型：数据型、系数型和获取型内存。在操作中每个数据内存单元通过数字信号处理器422进行循环移动，因而可用作临时存储区域。系数内存单元存储系数，如三角函数、窗口系数和滤波响应系数。获取内存单元将高速控制器425、433中的输入数据保留至数据载入系统进行处理为止，处理后的数据然后又返回至获取内存单元中由高速总线控制器425进行存取。

地址产生器423对所有使用的内存提供一系列地址，每一个内存单元与邻近的地址产生器相连，由地址产生器将地址输出至列阵，因此，地址产生器423包括三种类型：数据型、系数型和获取型产生器。

图象处理器组件430由一个图象处理器431、视频随机存取存储器432和一个高速总线控制器433组成。从摄像机101输入的视频由图象处理器431进行数字化和解码，然后存入视频随机存取存储器432，并被送至高速总线控制器433。从高速控制器433接收到的合成数据的解压数字视频数据被送至视频随机存取存储器432，并由图象处理器431转换为一个模拟视频信号，然后送至显示器103。

兆周总线460通过控制器461向处理器100提供一种输出入通道，该控制器也控制着处理指示。微处理器组件400向输出入通道提供一个完整系列的信号，大多数输出入装置如调制解调器107、麦克风放大器102、音频放大器104、键盘108、硬盘105、打印机109和标准RS-232接口480都与兆周总线有交互接口。

最后，高速总线470提供高速通讯连接总线控制器401、415、425和482。

需要特别加以了解的是，如图4A、B所示并结合图2A、B和图3进行过讨论的微处理器结构只是一种实例，而可以采用很多种改进方法来提高整个系统的性能。例如，内存单元105可以包含在存储单元106以内，声音和文件压缩技术可用于处理器100和声音输入以及文件存储单元。

而且，本发明示出的编码器尽管使用了两种处理模式且使用变换编码技术，而其它可能的模式和编码技术也是可以使用的。尤其是对于交错电视信号的传输可以选择将输入信号采用成帧格式化或是半帧格式化，两种格式化可以同时使用，结果测量误差较少的一种可用于以后的处理。除此以外，其它熟知的编码技术，如数据块舍去、矢量数字转换、子波段、等级制和内插法编码或这些编码的组合都可以使用。在这种情况下，如图2-3所示，DCT变换和反向变换块与数字转换器一起，可以被与所应用的编码技术相对应的适当功能块所替换或加以补充，重要的是在每一反复处理之后的输入图象中重新定义处理区域，同时使用可用于特定情况压缩和编码技术的最佳方法。

当然，处理器100也可以使用并行处理器，以增加系统的处理速度。

因此，需要特别加以了解的是，享有权利要求的本发明并不仅限于所述的最佳实施例，还包含在下列权利要求所限定的范围内进行符合本发明概念精神的其它修改和变动。

权利要求书按照条约第19条的修改

1.一种对来自视频讯号源的数据进行压缩的装置，它包含：

在第一数据通道中对从视频讯号源输入的图象进行压缩以提供第一压缩图象讯号的方法；

从所述第一压缩图象讯号插入一个预示图象的第一插入法；

对预示图象讯号与输入图象进行比较的方法；

相对于预定的阈值测量误差作出比较，再对从所述方法接收的输入进行测算的测算方法；

测量误差经测算超过预定阈值的区域形成图象误差区域的方法；

在至少一条替换数据通道中对所述图象误差区域进行压缩以提供至少一个压缩区域修正讯号的方法；以及

将所述第一压缩图象讯号与所述至少一个压缩区域修正讯号组合起来提供合成压缩图象讯号的方法。

2.权利要求1的压缩装置还包含，将预示图象讯号划分成预定尺寸图象区域的方法，图象区域供作比较的手段。

3.权利要求2的压缩装置，其中的误差测量是对每个图象区域进行了测算；以及

相应于定义为图象区域群的处理区的图象误差区域具有超过预定阈值的测量误差。

4.权利要求3的压缩装置还包含：

从所述至少一个压缩区的修正讯号以及第一压缩图象讯号插入一个预示处理区的第二插入法；

从所述第二插入法输入向比较方法提供所述预示处理区的接收方法。

5.权利要求4的压缩装置，其中所述第一压缩图象讯号和所述至少一个压缩区的修正讯号的插入是在所述处理区内进行的。

6.权利要求4的压缩装置还包含：

含有确定成帧视频序列的象素数据的数字化视频讯号接收方法；

从至少一幅以往成帧视象得到的象素数据推算现在成帧视象的方法；

从相应现在成帧视频象素数据减去预定象素数据以获得预计象素误差数据的方法；

作为向在所述第一数据通道中压缩输入图象的所述方法输入图象，所提供的所述推算象素误差数据的方法。

7.权利要求6的压缩装置还包含对来自所述成帧视频序列的视频讯号进行格式化的方法。

8.权利要求7的压缩装置，其中的格式化方法是能将来自所述成帧视频序列的视频讯号存储入一帧或半帧的格式。

9.权利要求8的压缩装置，其中至少有一条数据通道是适合于按所述一帧的格式处理视频讯号，并至少有一条数据通道是适合于按所述半帧的格式处理视频讯号。

10.权利要求6的压缩装置还包含：

在具有由所述推算方法产生的平移矢量数据的第一压缩图象讯号的至少一个图象区域进行编码的方法。

11.权利要求10的压缩装置还包含，对压缩图象讯号以及压缩区修正讯号进行编码并标出这些压缩图象讯号和压缩区修正讯号起源通道数据的方法。

12.权利要求11的压缩装置还包含由所述合成压缩图象讯号提供压缩的数字视频数据流的方法。

13.权利要求3的压缩装置，其中的每个图象区域具有矩形的形状，并有选为二的乘幂的水平和垂直尺寸被选定为二的乘幂。

14.权利要求13的压缩装置，其中的水平和垂直尺寸相等，并选定为等于四。

15.权利要求4的压缩装置还包含：

监视合成压缩讯号数据量的控制方法；以及

供作测算手段以调节所需输入图象压缩率的适于计算预定阈值对所述控制方法敏感的阈值计算方法。

16.权利要求3的压缩装置，其中所述形成方法包含将所述处理区内的图象区域组合到误差区域内成为完全复盖所述处理区的构形的方法。

17.权利要求16的压缩装置，其中所述压缩图象误差区域的方法适用于在替换的数据通道中并行处理误差区域。

18.权利要求3的压缩装置，其中在图象区域内的误差测量是由输入图象的一个图象区域的象素值与由第一压缩图象讯号插入的预示图象的相应图象区域的象素值之间的差计算出的平均绝对误差。

19.权利要求3的压缩装置，其中在分别的图象区域中的误差测量是由输入图象的一个图象区域的象素值与由第一压缩图象讯号插入的预示图象的相应图象区域的象素值之间的差计算出的均方差。

20.一种对来自权利要求12装置的压缩数字视频数据流进行解码的接收器，它包含：

从所述压缩图象讯号以及压缩区域修正讯号检测编码数据以识别这些讯号起源的数据通道的方法；

在按所述检测方法识别的相应解压数据通道中处理每个所述压缩图象讯号以及压缩区修正讯号的处理方法。

21.一种在图象传输与存储系统中的解码器装置，它包含：

对在第一数据通道中压缩的象素数据块以及在至少一条替换数据通道中压缩的象素修正数据块之中传输的压缩数字视频讯号进行接收的方法；

用以与所述接收方法耦合的确定不论是用所述第一数据通道还是所述至少一条替换数据通道时每个传输象元数据块的确定方法；

对所述确定方法敏感的、对与所确定的压缩通道相对应的解压通道中接收的象素数据块进行解码的解码方法；

对所述解码方法敏感的、组合解码的象素数据块以恢复未压缩视频讯号的方法，其中采用了与所述第一数据通道相对应的解码象素数据块，用其恢复全尺寸视频图象的非压缩视频讯号，而相应于所述至少一条替换数据通道的解码的修正象素数据块则用来恢复与所述全尺寸视频图象的选择象区相对应的附加视频讯号。

22.权利要求21的解码器装置还包含：

对在所接收的再现现在的成帧视象象素数据块上附着的运动矢量数据进行补正的方法；

对再现以往成帧视象数据进行存储的方法；

由补正的运动矢量数据与存储数据计算出预报讯号的方法；以及

将所述预告讯号加至所接收的现在成帧视象数据块上的方法。

23.按照权利要求21所述和一种图象传输与存储系统，其中的每条数据压缩通道与相应的解压通道采用分别的压缩与解压图象数据块的算法。

24.按照权利要求21所述的一种图象传输与存储系统，其中至少有一路压缩讯号包含有一变换系数的矩阵，且相应的解压通至少有一路压缩讯号包含有一变换系数的矩阵，且相应的解压通道包含有对所述变换系数进行逆变换的方法。

25.权利要求23的系统，其中所用的压缩算法是二维不连续的余弦变换，解压算法是二维不连续的余弦逆变换。

26.权利要求24的系统，其中各个压缩与解压通道所处理的数据块尺寸不同。

27.一种对数字数据块进行压缩的优选方法，它包括下列步骤；

a)在第一数据通道中压缩数字数据块以提供第一压缩讯号；

b)相对于预定的阈值测算压缩讯号中的误差；

c)对应于经测算的误差超过预定阈值的数据块形成误差数据块；

d)在至少一条替换的数据通道中对所述误差数据块进行压缩以提供压缩误差讯号；

e)将所述第一压缩讯号与所述压缩修正讯号组合在一起以提供合成的压缩信号；

f)进行步骤b直至e的方法直到测算不到具有超过预定阈值的合成压缩讯号数据块。

28.权利要求27的方法，其中形成误差数据块的步骤包括将数据块组合到误差数据块中以全部复盖所测算的误差超过预定阈值的区域。

29.权利要求27的方法还包含对所述第一压缩讯号以及每路压缩误差讯号进行编码的步骤，并标出所述压缩讯号和每路压缩修正讯号起源的相应数据。

30.一种对权利要求29的合成压缩讯号进行解码的方法，包括下列步骤：

a)从所述第一压缩讯号和每路压缩修正讯号中检测编码数据以识别这些讯号起源的相应数据通道；

b)根据检测的编码数据，在解压数据通道中对所述第一压缩讯号和每路压缩修正讯号进行处理，该解压数据通道对应于这些讯号起源的识别数据通道。

31.权利要求30的方法，其中每路数据压缩通道以及相应的解压通道采用分别的数据块压缩与解压的算法。

Claims (31)

1.一种对来自视频讯号源的数据进行压缩的装置，它包含：在第一数据通道中对从讯号源输入的图象进行压缩以提供第一压缩图象讯号的方法；

对压缩图象讯号与输入图象进行比较的方法：

采用相对于预定的阈值测量误差进行测算的手段作为接收输入的方法；

根据测量误差超过预定阈值为图象误差区域的测算手段所形成的方法；

在至少一条替换数据通道中对所述图象误差区域进行压缩以提供至少一个压缩区域误差讯号的方法；以及

将所述第一压缩图象讯号与所述至少一个压缩区域误差讯号组合起来提供合成压缩图象讯号的方法。

2.权利要求1的压缩装置还包含，将压缩的图象讯号划分成预定尺寸图象区域的方法，图象区域供作比较的手段。

3.权利要求2的压缩装置，其中的误差测量是对每个图象区域进行了测算；以及

相应于定义为图象区域群的处理区图象误差区域具有超过预定阈值的测量误差。

4.权利要求3的压缩装置还包含：

对测算手段的输出进行监控以表示测量误差超过预定阈值的大误差图形区域出现的方法；以及

倘若指示有大的误差图形区域出现时，为向比较法提供所述合成压缩讯号而从所述监视方法接收输入的方法。

5.权利要求4的压缩装置，其中所述第一压缩图象讯号和所述至少一个压缩区误差讯号的组合是在处理区内进行的。

6.权利要求4的压缩装置是包含：

含有确定成帧视频序列的象元数据的数字化视频讯号接收方法；

从至少一幅以往成帧视象得到的象元数据推算现在成帧视象的方法；

从相应现在成帧视频象元数据减去预定象元数据以获得预计象元误差数据的方法；

作为向在所述第一数据通道中压缩输入图象的所述方法输入图象，所提供的所述推算象素误差数据的方法。

7.权利要求6的压缩装置还包含对输入的视频源讯号进行格式化的方法。

8.权利要求7的压缩装置，其中的格式化方法是能将输入图象存储为一帧或半帧的格式。

9.权利要求8的压缩装置，其中至少有一条数据通道是适合于按一帧的格式处理视频讯号，并至少有一条数据通道是适合于按半帧的格式处理视频讯号。

10.权利要求6的压缩装置还包含：

在具有由所述推算方法产生的平移矢量数据的第一压缩图象讯号的至少一个图象区域进行编码的方法。

11.权利要求10的压缩装置还包含，对每个压缩图象讯号以及标出讯号起源通道数据的每个压缩区域误差讯号进行编码的方法。

12.权利要求11的压缩装置还包含由所述合成压缩图象讯号提供压缩的数字视频数据流的方法。

13.权利要求3的压缩装置，其中的每个图象区域具有矩形的形状，它的水平垂直尺寸被选定为二的乘幂。

14.权利要求13的压缩装置，其中的水平和垂直图象区域的大小相等，并选定为等于四。

15.权利要求4的压缩装置还包含：

监视合成压缩讯号数据量的控制方法：以及

供作误差测算手段以调节所需输入图象压缩率的适于计算预定阈值对所述控制方法敏感的阈值计算方法。

16.权利要求3的压缩装置，其中所述形成方法包含将处理区内的图象区域组合到误差区域内成为完全复盖处理区的构形的方法。

17.权利要求16的压缩装置，其中所述压缩图象误差区域的方法适用于在替换的数据通道中并行处理误差区域。

18.权利要求3的压缩装置，其中在图象区域内的误差测量是由相应区域输入图象的象素值与由压缩图象讯号区域解压的讯号象素值之间的差计算出的平均绝对误差。

19.权利要求3的压缩装置，其中在分别的数据块中的误差测量是由相应数据块输入图象的象素值与由压缩图象讯号块解压的讯号象素值之间的差计算出的均方差。

20.一种对来自权利要求12装置的压缩视频讯号进行解码的接收器，它包含：

从每个压缩讯号中检测编码数据以识别讯号起源的数据通道的方法；

在与讯号起源的数据通道相对应的解压数据通道中处理每个压缩讯号的对所述检测方法敏感的方法。

21.一种在图象伟输与存储系统中的解码器装置，它包含：

对在第一数据通道中压缩的象元数据块以及在至少一条替换数据通道中压缩的象元数据误差块之中传输的压缩数字视频讯号进行接收的方法；用以与所述接收方法耦合的确定特定压缩数据通道每个特定象元数据块的方法；

对所述确定方法敏感的、对与所确定的压缩通道相对应的解压通道中接收的数据块进行解码的方法；

对所述解码方法敏感的、组合解码的象素数据块以恢复未压缩视频讯号的方法。

22.权利要求21的解码器装置还包含：

对在所接收的再现现在的成帧视象象素数据块上附着的运动矢量数据进行补正的方法；

对再现以往成帧视象数据进行存储的方法；

由再现的以往成帧视象数据进行存储的方法；

由补正的运动矢量数据与存储数据计算出预报讯号的方法；以及

将所述预告讯号加至所接收的现在成帧视象数据块上的方法。

23.按照权利要求21所述和一种图象传输与存储系统，其中的每条数据压缩与相应的解压通道采用分别的压缩与解压图象数据块的算法。

24.按照权利要求21所述的一种图象传输与存储系统，其中至少有一路压缩讯号包含有一变换系数的矩阵，且相应的解压通道包含有对所述变换系数进行逆变换的方法。

25.权利要求24的系统，其中所用的压缩算法是二维不连续的余弦变换，解压算法是二维不连续的余弦逆变换。

26.权利要求24的系统，其中各个压缩与解压通道所处理的数据块尺寸不同。

27.一种对数字数据块进行压缩的优选方法，它包括下列步骤：

a)在第一数据通道中压缩数字数据块以提供第一压缩讯号；

b)相对于预定的阈值测算压缩讯号中的误差；

c)对应于经测算的误差超过预定阈值的数据块形成误差数据块；

d)在一条替换的数据通道中对所述误差数据块进行压缩以提供压缩误差讯号；

e)将所述第一压缩讯号与所述压缩误差讯号组合在一起以提供合成的压缩信号：

f)继续步骤b至e的方法直到测算不到具有超过预定阈值的合成压缩讯号数据块。

28.权利要求27的方法，其中的形成步骤c)包括将数据块组合到误差数据块中以全部复盖所测算的误差超过预定阈值的区域。

29.权利要求27的方法还包含对每路压缩数据讯号以及对标出讯号起源通道的每路压缩误差数据讯号进行编码的步骤。

30.一种对权利要求29的合成压缩讯号进行解码的方法，包括下列步骤：

a)从每路压缩讯号中检测编码数据以识别讯号起源的数据通道；

b)根据检测的编码数据，对与讯号起源的数据通道相对应的解压数据通道中的每路压缩讯号进行处理。

31.权利要求30的方法，其中每路数据压缩以及相应的解压通道采用分别的数据块压缩与解压的算法。

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