CN1222040A - 图像信号压缩编码方法及装置 - Google Patents

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Abstract

一种序列图像信号压缩编码方法及装置,其中如果按场为单位输入由帧组成的序列图像信号,则根据输入的由帧组成的序列图像信号的性质,这样压缩输入信号,使得一场仅利用该场自身数据来压缩编码,另一场则利用该场和先前场之间的差分数据而不考虑运动矢量来压缩编码。以这种方法,能够大大降低第二场的输出数据量,增加第一场的输出数据量。

Description

图像信号压缩编码方法及装置
本发明涉及一种序列图像信号压缩编码方法及装置，具体涉及一种用于压缩编码分成场的帧的方法和装置，在一帧内的一场仅利用该场自身数据来处理，另一场则利用该帧内两场之间的差分分量来处理。
常规的图像信号压缩编码方法按帧为基本单位来进行，即，其中仅利用各帧自身信息压缩编码每个帧的帧内编码(I)帧、其中对从时间上旱于当前帧的前面I帧或P帧中检测的差分分量进行压缩编码的预测(P)帧、以及其中对从先前I或P画面或随后I或P画面中检测的差分分量进行压缩编码的双向预测(B)帧。
如上所述，在常规的图像信号压缩编码方法中，输出数据由按帧为基本单位利用帧间信息来组成。然而，尽管这样的压缩编码方法在利用帧间信息来组成输出数据方面有用，但是不能利用帧内数据信息。
为了解决上述问题，本发明的目的是提供一种图像信号压缩编码方法，用于在一帧内对一场仅通过编码该场本身的数据来编码这个场，而对另一场则通过编码该帧内两场之间的差分分量来编码该场。
本发明的另二个目的是提供一种图像信号压缩编码装置，用于在一帧内对一场仅通过编码该场本身的数据来编码这个场，而对另一场则通过编码该帧内两场之间的差分分量来编码该场。
因此，为了实现第一目的，提供了一种图像信号压缩编码方法，包括下列步骤：(a)对由帧组成的输入序列图像信号的一场，仅利用该场本身的数据来压缩编码这个场，以及(b)对另一场，则利用该场和前一场之间的差分数据来压缩编码该场。
为了实现第二目的，提供了一种图像信号压缩编码装置，包括：预处理器，用于按原样输出由帧组成的输入序列图像信号的一场数据，并且输出另一场和其前一场之间的差分数据作为另一场数据；以及编码器，用于对预处理器的输出进行压缩编码来产生编码数据。
通过参照附图对优选实施例的详细说明，本发明的上述目的和优点将更加清楚。附图中：
图1是一般数字视频记录/播放设备采用的图像信号压缩编码器的方框图；
图2示出图1所示图像信号压缩编码器的输出数据量；
图3是本发明的图像信号压缩编码器的方框图；
图4示出图3所示图像信号压缩编码器的输出数据量；
图5A和5B示出图3所示图像信号压缩编码器的输入数据格式。
以下，将参照附图对本发明优选实施例的图像信号压缩编码方法和装置进行详细的说明。
实际在数字记录/播放设备中采用压缩编码方法时，为了便于信号处理，不常使用利用帧间运动向量的P帧和B帧，而是经常只使用基于一帧的I帧。图1是一般数字视频记录/播放设备采用的图像信号压缩编码器的方框图。
在图1中，当由帧组成的序列图像信号输入离散余弦变换(DCT)处理器102时，DCT处理器102以DCT块(8像素×8行)为单位对序列图像信号进行DCT处理，并将频域的DCT系数输出给量化器104。
量化器104对每帧按照由比特率控制器110输出的固定比特率调整的量化步长，来量化和压缩DCT系数。变长码编码器(VLC)106对量化器104输出的量化系数进行变长码编码，并将变长码编码的数据暂时存储在缓冲器108中。
图2示出图1所示图像信号压缩编码器的输出数据量。比特率固定为以帧为单位。所以，若基于帧的处理结果固定为预定量，一场数据是一帧的一半。
于是，在常规压缩编码器中，使用基于运动矢量的帧间数据信息并且图1所示的一般压缩编码器根本没有使用帧内数据信息。
图3是本发明的图像信号压缩编码器的方框图，其中利用一帧内场间的数据相关性来执行压缩编码。在图3中，按场为单位输入由帧组成的序列图像信号，场数据同时输入给场存储器202和选择器206的第一输入端。
减法器204将输入的场数据减去场存储器202中存储的先前场数据，并将差分分量输出给选择器206的第二输入端。
根据场识别信号，对于一帧的一场(例如，第一场或奇数场)，选择器206选择当前输入给第一输入端的一场数据，并将所选数据输出给DCT处理器208进行压缩编码。除了处理单位是场不是帧以外，这与图1所示的压缩编码器执行的压缩编码相同。
而且，按照场识别信号，对于一帧的另一场(例如，第二场或偶数场)，选择器206将一帧中两场之间的差分分量输入给DCT处理器208，以仅对此差分分量进行压缩编码。
换句话说，DCT处理器208对由选择器206选择的数据进行DCT处理，并将频域的DCT系数输出给量化器210。量化器210对每帧按照由比特率控制器216输出的固定比特率调整的量化步长，来量化和压缩DCT系数。此时，若每帧的固定比特率与图1所示的压缩编码器的固定比特率相同，本发明中使用的量化步长值则比图1所示的压缩编码器使用的量化步长值小。因此，在本发明中，对一帧所能分配的编码数据量比基于帧压缩编码情况中的大。
变长码编码器212对量化器210输出的量化系数进行变长码编码，并将变长码编码的数据暂时存储在缓冲器214中。比特率控制器216调整量化步长的大小，以使在缓冲器214中存储数据的比特率不超过每帧的固定比特率。
这里，场存储器202、减法器204和选择器206可被表示为一个预处理器。而且，图3所示的其它部分，包括DCT处理器、一直到比特率控制器208-216等等，可被表示为一个编码器。此处所述仅为示范性实施例，当然还可以有其它的应用实例。
而且，在由图3所示本发明结构的压缩编码的一帧的输出数据总量与图2所示一帧的数据总量相等的条件下，由于其中只有场间差分分量被压缩编码的场数据较小，可以获得另一场中处理的大量比特。因此，同现有技术相比，能够处理更多的输入数据，得到更好的画面质量。
换句话说，如图4所示，其中只处理自身数据的场的比特量(标识为I场数据)，大于其中处理场间差分分量的场的比特量(标识为P场数据)。
图5A和5B示出本发明的图像信号压缩编码器的输入数据格式。图5A示出由帧组成的图像，图5B示出分成场的输入数据格式。
按照本发明的图像信号压缩编码方法，如果按场为单位输入由帧组成的序列图像信号，则根据输入的由帧组成的序列图像信号的性质，这样压缩图像信号，使得一场仅利用该场自身数据来压缩编码，另一场则利用该场和先前场之间的差分数据(不考虑运动矢量)来压缩编码。以这种方法，能够大大降低后一场的输出数据量，增加前一场的输出数据量。
如上所述，按照本发明，按场为单位进行压缩编码，以使一帧内一场仅利用该场自身数据来压缩编码，另一场则利用两场之间的差分数据来压缩编码，从而能够提高被处理图像信号的分辨率。

Claims (7)

1．一种图像信号压缩编码方法，包括下列步骤：
(a)对由帧组成的输入序列图像信号的一场，仅利用该场本身的数据来压缩编码这个场，以及
(b)对另一场，则利用此场和前一场之间的差分数据来压缩编码该场。
2．如权利要求1所述的图像信号压缩方法，还包括下列步骤：
(c)将由帧组成的所述序列图像信号划分成场单位。
3．一种图像信号压缩编码方法，包括下列步骤：
(a)提供通过将由帧组成的输入序列图像信号延迟一场获得的延迟场数据；
(b)检测在所述序列图像信号的所述延迟场数据和另一场数据之间的差分数据；
(c)按照场识别信号，提供从一场数据和差分数据中交替选择的数据；
(d)采用预定压缩编码算法编码所选择的数据。
4．一种图像信号压缩编码装置，包括：
预处理器，用于按原样输出由帧组成的输入序列图像信号的一场数据，并且输出另一场和其前一场之间的差分数据作为另一场数据；以及
编码器，用于对预处理器的输出进行压缩编码来产生编码数据。
5．如权利要求4所述的图像信号压缩编码装置，其中所述的预处理器包括：
场存储器，用于提供通过将输入序列帧图像信号延迟一场获得的延迟场数据：
检测器，用于检测在所述序列图像信号的所述延迟场数据和另一场数据之间的差分数据：
选择器，用于按照场识别信号，有选择地输出场数据或差分数据。
6．如权利要求4所述的图像信号压缩编码装置，其中所述的预处理器还包括：
划分器，用于将由帧组成的输入序列图像信号划分成场单位。
7．如权利要求5所述的图像信号压缩编码装置，其中所述的编码器包括：
离散余弦变换(DCT)处理器，用于对所选择的数据执行DCT处理并输出DCT系数；
量化器，用于按照量化步长的大小来量化DCT系数并输出量化数据；
变长码编码器，用于对量化数据进行变长码编码并输出变长码编码的数据；以及
比特率控制器，用于调整量化步长的大小，以控制变长码编码数据的比特率近似于对每帧固定的目标比特率。
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