CN1638482A - 利用水环扫描设备编码/解码视频序列的设备和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种利用水环扫描设备编码/解码视频序列的设备和方法，该设备包括：第一水环生成装置，用于生成水环的至少一个原点开始的、预定区域的数据的第一水环；编码装置，用于编码和向解码设备发送基于由第一水环生成装置生成的第一水环的数据；第二水环生成装置，用于从水环的至少一个原点开始为预定区域的数据产生第二一水环；和解码装置，用于解码基于由第二水环生成装置生成的第二水环的接收的编码数据。

Description

利用水环扫描设备编码/解码视频序列的设备和方法
本申请是发明名称为“水环扫描设备和方法、和利用它们编码/解码视频序列的设备和方法”(申请号：01814313.x，申请日：2001年7月7日)的申请的分案申请。
技术领域
本发明涉及水环扫描设备和方法、和利用它们编码/解码视频序列的设备和方法。
背景技术
无论是静止图像，还是运动图像，都同样迫切需要一种可伸缩编码方法作为图像编码方法。尤其是，人们想要利用使任何一个人无论在何时何地都可以利用图像信息与任何人通信的移动电信业务、和随着无线因特网的引入而已经进入的、与诸如膝上型电脑、掌上型计算机、和PDA(个人数字助理)之类的各种各样计算机相连接的信息家用电器，获取、管理和修改图像信息。
因此，诸如IMT-2000(国际移动电信标准)可视电话和HDTV(高清晰度电视)之类的各种形式图像信息家用电器将出现在市场上，并且，这些图像信息家用电器的解码能力或信息发送环境将彼此不同，因为各种特性和应用环境因终端的类型而异。
这里需要考虑的是如何发送适合于每个终端的运动图像。例如，如果与低质量解码器保持一致地进行编码，那么，拥有高质量解码器的用户将用他昂贵的解码器接收低质量图像，没有人希望如此。也就是说，拥有高质量解码器的用户应当很好地获得高质量图像，和甚至拥有低质量解码器的用户也将获得相当水平的图像。
为了解决这个问题，把MPEG-4(运动图像专家组-4)设计成根据接收部分上终端的环境和性能提供各种水平的图像质量。例如，当接收部分的终端具有高计算能力和传输层，例如，无线、ATM(异步传输模式)、LAN(局域网)等，处在良好条件下时，它可以接收和显示高质量运动图像。但是，当它的计算能力和传输线处在不良条件下时，它不能接收高质量图像。为了适应这两种情况，MPEG-4被设计成进行可伸缩编码。
可伸缩编码是编码部分构造和发送可伸缩位流，以便接收部分能够接收从低质量到高质量各种不同质量的图像的方法。也就是说，如果位流是可伸缩的，那么，低性能接收终端将接收和显示已经在基本层中编码的基本质量的图像位流，而高性能接收终端将接收和显示已经在增强层中编码的高质量图像位流。
可伸缩编码方法主要由基本层和增强层组成。编码部分的基本层发送基本运动图像信息，和它的增强层发送用于提供运动图像信息的除了基本质量之外，还有高级质量的图像的信息，以便接收部分可以把该信息与来自基本层的信息放在一起，将其解码成高质量图像。
因此，接收部分开始解码根据接收终端的计算能力和传输层的条件发送的两个层的图像信息。于是，如果解码器对于通过传输层发送的所有信息不具有足够的解码能力，那么，它就只能解码作为最低图像质量补偿层的基本层的信息，不解码和放弃增强层的信息。同时，高质量接收设备可以吸取来自所有层的信息，实现高质量的图像。这样，利用可伸缩编码方法，可以发送既满足拥有高质量解码器的用户，又满足拥有低质量解码器的用户的图像。
目前的可伸缩编码方法分为两种类型：一种是空间可伸缩编码方法，另一种是时间可伸缩编码方法。空间可伸缩编码方法用于逐步提高空间分辨率，而时间可伸缩编码方法用于提高在时间轴上单位时间显示的图像数(在TV(电视)广播的情况下，30帧/秒)(例如，10Hz→30Hz)。为了进行可伸缩编码，MPEG-4形成一个或多个增强层，和把数种位流发送到接收部分。在运动图像编码利用一个增强层的情况下，基本层主要编码和发送在空间上和时间上低分辨率的图像，而增强层除了编码和发送从基本层发送的图像信息之外，另外还编码和发送具体体现提高分辨率的图像信息。
上述传统可伸缩编码方法被设计成适合于传输层处在相对稳定和良好条件下的时候。也就是说，只有当接收部分接收到从增强层发送的所有位流时，才可以恢复图像帧。如果传输层的条件发生改变(传输层可以接受的位流带宽发生改变：像因特网那样的传输层通过诸如因特网用户数量之类的外在因素改变要分配给用户的带宽)，和接收不到来自增强层的所有位流，那么，就不能正常地恢复相应图像。在这种情况下，接收部分应该请求发送部分重新发送，或者在接收到所有位流之前不进行图像恢复，或利用前帧图像进行发送错误伪装。
在有线/无线因特网中经常发生的是，由于传输层条件的不稳定，不能与实时并驾齐驱那么快地发送图像位流。简而言之，即使由于像发生在有线/无线因特网中那样的不稳定传输层条件而使带宽发生改变，为了实时恢复发送图像，接收部分也必须能够利用直到那时已经接收到的一部分图像位流实时恢复图像，尽管它还没有接收到全部位流。与此有关的一个例子是由MPEG-4建议的和被当作国际标准草案建立的细粒度可伸缩(FGS)编码方法。
细粒度可伸缩编码方法使得当接收部分没有接收到在基本层编码器和增强层编码器中编码的和从基本层编码器和增强层编码器发送的所有位流时，例如，当传输层不稳定，和在进行可伸缩编码的同时，在，譬如，有线/无线因特网中传输层突然发生改变，和要分配给用户的带宽发生改变时，利用直到那时接收的位流恢复发送图像成为可能。这种方法用来弥补只有接收到所有位流之后，才可以最后恢复图像，从而导致接收图像延迟，和当产生发送错误时，不得不请求重新发送或应该进行发送错误伪装的、在考虑了稳定传输层的情况下具体实现的传统可伸缩编码方法的不足。
为了接收一部分图像位流和使发送图像在接收部分中得到有效恢复，当发送部分根据发送图像，在基本层上具体实现质量改进了的图像和发送它时，细粒度可伸缩编码方法以位面为基础发送图像位流。也就是说，它与传统可伸缩编码方法的相似之处在于，当把增强层所需的位流从发送部分发送到接收部分时，通过发出原始图像与从基本层发送的图像之间的图像差，改进发送图像的质量。但是，即使传输层的带宽突然发生改变，和没有接收到图像恢复所需的所有位，通过根据每个位面划分要发送的图像信息，优先发送最高有效位(MSB)，然后根据每个位面划分下一个有效位，和如此继续不断地发送它们，目前的方法利用直到那时接收的那么多的位流，可以在一定程度上恢复图像。
例如，当我们假设存在要发送的图像信息25时，和当我们将其表示成二进制数时，它变成由5个位面组成的“11001”。为了按照位面发送这个信息，首先，发送部分应当通知接收部分发送信息由5个位面组成。然后，当假设以位为基础从最高有效位(MSB)到最低有效位(LSB)将其发送到接收部分时，如果第1个MSB的发送完成了，那么，接收部分将确认，发送信息除了16(10000)之外的数字，和在发送了次MSB之后，它将开始知道将要把除了24(11000)之外的数字发送给它。如果由于传输层的带宽限制，不能把更多的位流发送到接收部分，那么，利用直到那时发送的位流(11000)，接收部分可以恢复数字24，一个与原来打算发送的数字相近的数字。
用在MPEG-4中的细粒度可伸缩编码方法考虑了传输层的带宽在任何时候都有可能改变的情况。基本细粒度可伸缩编码方法的结构显示在图1A中。
图1A是传统基本细粒度可伸缩(FGS)编码方法的结构图。如图所示，它含有基本层和作为增强层的细粒度可伸缩层。基本层不考虑任何完整性地采用传统MPEG-4编码方法。它的独特之处在于，由于认为传输层应该如此，它只力图提高基本层的编码效率，不考虑提高FGS层，即增强层的编码效率的任何方法。
正如所示的那样，空间可伸缩性应该采用图1A所示的结构，而对于时间可伸缩性，则要采用图1B和1C所示的结构。
图1B显示了含有FGS和FGST(细粒度时间可伸缩性)两个改进步骤的传统细粒度可伸缩(FGS)编码方法的结构图，和图1C代表含有把FGS和FGST合并在一起的一个增强步骤的传统细粒度可伸缩(FGS)编码方法的结构图。
这里，FGST(细粒度时间可伸缩性)进行运动估计和补偿，以提高编码效率。但是，这也考虑了只在基本层中提高编码效率的方法。
图2A显示了用在MPEG-4国际标准草案中的的细粒度可伸缩编码方法中的编码器，即，发送部分的结构。
该图形，即图2A，是描绘基于本发明实施例的传统细粒度可伸缩(FGS)编码方法的编码器的结构图。
如图所示，基本层不考虑任何完整性地照原来样子使用MPEG-4图像编码方法。用在基本层中的图像编码方法包括通过进行离散余弦变换(DCT)、量化(Q)、运动估计(ME)、运动补偿(MC)、逆量化(Q-1)、和离散余弦逆变换(IDCT)，沿着空间轴和时间轴方向进行图像数据压缩，通过可变长度编码(VLC)实现基于符号生成概率的优势的熵编码，和利用发送缓冲器把在编码的同时生成的基本层位流发送到传输层。
如图所示，增强层的FGS编码是通过如下一系列过程进行的：获取原始图像与在基本层中恢复的图像之间的残量，进行离散余弦变换(DCT)，进行位面移动，求出最大值，和进行位面可变长度编码(位面VLC)。
在获取残量的过程中，残量是通过计算原始图像与在基本层中恢复的图像，即在图中经过Q-1和IDCT和得到限幅的图像之间的差值获得的。
在离散余弦变换的处理中，利用以大小为8×8的块为单元进行的DCT，把上面过程中获得的基于图像的残量变换到DCT块。
这里，如果你想要可选地具有更高质量的块，那么，在处理任何其它事务之前，必须发送相应的值，为此，可选地，可以进行位面移动。这被称为选择性增强，并且在位面移动过程中进行。
在求最大值的过程中，根据它们的绝对值从已经经过离散余弦变换的所有其它值当中获取最大值。该最大值用于计算发送相应图像帧的最大位面个数。
在位面可变长度编码的过程中，以折线扫描顺序把根据每个位面，以块为基础获得的64个DCT系数插入矩阵中，DCT系数的相应位的位面是0或1，并且，根据可变长代码表(VLC表)，流程长度编码每个矩阵。
图2B显示了用在MPEG-4国际标准草案中的细粒度可伸缩编码方法的解码器，即，接收部分的结构。
图2B是描绘基于本发明实施例的传统细粒度可伸缩(FGS)编码方法的解码部分的结构图。
如图所示，与在图2A中描绘的编码器的编码相反进行从传输层发送的和被划分成基本层和增强层的发送位流的解码。
在基本层中，不考虑任何完整性地照原来样子使用MPEG-4图像解码方法。通过在基本层中输入位流之后，进行可变长度解码(VLD)，进行逆量化(Q-1)、对相应值进行离散余弦逆变换(IDCT)，把它们加入运动补偿(MC)值中，和把相应值限幅在从0到255的值之间，恢复从基本层发送的图像。
在细粒度可伸缩编码方法的增强层中，以与编码器的编码相反地进行对发送到增强层的位流的解码。首先，对输入的增强位流进行位面VLD，并且，如果想要定位质量可选得更高一些的块，那么，可选地，可以进行位面移动。
在进行位面VLD和可选地，进行位面移动获得的值上，进行基于块(8×8)的离散余弦逆变换(IDCT)和恢复从增强层发送的图像。然后，将该图像与在基本层中解码的图像组合在一起，和把和值限幅成从0到255之间的值，最后获得改善了的图像。
如上所述的传统技术存在如下问题：
传统上已经用在编码运动图像中的可变长度编码方法被设计成适合于传输层相对稳定的条件。只有当在接收部分中接收到从发送部分的增强层发送的所有位流时，才可以恢复相应图像帧。这里，如果如果传输层的条件突然发生改变，例如，传输层可以接受的带宽发生改变，或者，在像因特网那样的传输层中，要分配给用户的带宽因像因特网用户数量那样的外在因素而改变，和不能接收到来自增强层的所有位流，那么，就不能适当地恢复和显示那个图像。因此，存在着接收部分不得不请求重新发送，放弃图像恢复，除非接收到所有位流，或者，利用前帧的图像进行发送错误伪装的缺陷。
通过考虑传统可伸缩编码方法稳定的传输层来弥补这些缺陷之后，即使带宽由于诸如有线/无线因特网之类的不稳定传输层而改变，也应该实时恢复从发送部分发送到接收部分的图像。与此有关的一种方法是细粒度可伸缩(FGS)方法，当接收部分没有接收到整个位流时，它利用直到那时接收的图像位流实时恢复发送图像。这里，为了只利用整个位流的一部分就使图像得以恢复，应该只使用使来自基本层的编码效率达到最大的方法。像增加增强层之间的图像编码效率那样的方法就无能为力了。
应当找出以宏块和8×8块为基础编码和发送图像的、主要用在JPEG(联合图像专家组)、H.263、和MPEG等中的、利用DCT的运动图像编码方法。这里，所有图像帧或视频对象平面(VOP)的编码和解码从图像的左上角上的宏块或块开始，连续进行到处在右下角上的那一个为止。在本发明中，如图3A所示，称此为正常扫描顺序。
正常扫描顺序是务必用于在接收部分上正常恢复图像的扫描顺序。它使用像增加基本层和增强层之间，或增强层与增强层之间的编码效率的运动估计和补偿，即DC值估计那样的方法。
当把扫描顺序应用于使只利用接收的一部分位流恢复图像成为可能的可伸缩编码方法时，解码在上部的一部分宏块或块，和像图3B所示那样，在接收部分的屏幕上显示恢复的图像。黑块是解码块，而白块是还没有解码的块。
也就是说，与从增强层接收和解码的那些部分位流加在一起的、从基本层发送的位流在接收部分中显示成改进图像。如图3B所示，如果从增强层只接收和解码图像数据的上部，那么，恢复图像只在在增强层中进行解码的那一部分上开始含有改进图像。但是，存在着在恢复图像的改进部分是观众不关心的地方，譬如，背景，或除了演员的面部之外的其它地方的情况下，这种接收和恢复增强层的位流的处理变得毫无用处的缺陷。
同时，如图4所示，借助于使用像子波编码那样的方法的子频带编码实施的编码图像和运动图像的传统方法使用正常扫描顺序，根据来源于从左上角像素到右下解像素的图像数据的每个子频带，以像素为基础进行编码和解码。当把这种方法应用于利用部分位流的接收恢复图像的可伸缩编码方法时，解码在最后接收的子频带上面的像素值，和在接收部分的屏幕上显示它们的恢复图像。也就是说，接收从基本层发送的位流，将其加入在增强层中解码的那些部分位流中，在接收部分中生成改进图像。这里，在接收和解码图像上部的数据的情况下，在在图4中加上标记的、在增强层中解码图像数据的部分中，恢复图像将显示出改进了的图像质量。但是，存在着在恢复图像的改进部分是观众不关心的地方，譬如，背景，或除了演员的面部之外的其它地方的情况下，由于他们不需要看清它而使这种接收和恢复增强层的位流的处理变得毫无用处的缺陷。
发明内容
因此，本发明的一个目的是提供一种最优先地编码图像信息的某个部分，然后，重复地执行编码图像信息的相邻部分的过程的水环扫描设备和方法、和记录具体体现这种方法的程序的基于计算机的记录媒体。
本发明的另一个目的是提供一种利用水环扫描顺序，以适合人体视觉系统(HVS)的方式发送图像信息的图像编码/解码视频设备和方法，和记录具体体现这种方法的程序的基于计算机的记录媒体。
根据本发明的一个方面，提供了一种利用水环扫描设备的图像编码/解码设备，包括：第一水环生成装置，用于生成水环的至少一个原点开始的、预定区域的数据的第一水环；编码装置，用于编码和向解码设备发送基于由第一水环生成装置生成的第一水环的数据；第二水环生成装置，用于从水环的至少一个原点开始为预定区域的数据产生第二一水环；和解码装置，用于解码基于由第二水环生成装置生成的第二水环的接收的编码数据。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于编码/解码图像帧的方法，包括如下步骤：a)从水环的至少一个原点开始为预定区域的数据顺序地产生第一水环；b)顺序地编码和向解码设备发送基于在步骤a)中依次生成的第一水环的数据；c)顺序地生成从水环的至少一个原点开始的、为接收的编码数据的第二水环；和d)顺序地解码基于第二水环的接收的编码数据。
根据本发明的另一个方面，提供了一种利用水环扫描设备的可伸缩图像编码/解码设备，包括：基本层编码装置，用于编码基本层上的输入图像帧，生成基本层位流和把基本层位流发送到解码设备；增强层编码装置，用于利用水环扫描设备从水环的至少一个原点开始在增强层上编码输入的图像帧，生成增强位流和把增强位流发送到解码装置；基本层解码装置，用于接收来自基本层编码装置的基本层位流，和通过进行基本层解码，恢复图像帧；和增强层解码装置，用于接收来自增强层编码装置的增强层位流，和通过对来自水环原点的解码增强位流，恢复图像帧。
根据本发明的另一个方面，提供了一种可伸缩图像编码/解码方法，包括如下步骤：a)编码基本层上的输入图像帧，生成基本层位流和把基本层位流发送到解码设备；b)利用水环扫描设备从水环原点开始，在增强层上编码输入的图像帧，生成增强层流和把增强位流发送到解码装置；c)接收在基本层中编码的基本层位流，和通过进行基本层解码，恢复图像帧；和d)接收在增强层中编码的增强层位流，和通过从水环原点开始解码增强位流，以恢复图像帧。
根据本发明的另一个方面，提供了一种利用水环扫描设备的细粒度可伸缩图像编码/解码设备，包括：基本层编码装置，用于编码基本层上的输入图像帧，生成基本层位流和把基本层位流发送到解码设备；增强层编码装置，用于利用水环扫描设备从水环的至少一个原点开始在增强层上编码输入的图像帧，生成增强位流和把增强位流发送到解码装置；基本层解码装置，用于接收来自基本层编码装置的基本层位流，和通过进行基本层解码，恢复图像帧；和增强层解码装置，用于接收来自增强层编码装置的增强层位流，和通过从水环原点开始解码增强位流，恢复图像帧。
根据本发明的另一个方面，提供了一种细粒度可伸缩图像编码/解码方法，包括如下步骤：a)编码基本层上的输入图像帧，生成基本层位流和把基本层位流发送到解码设备；b)利用水环扫描设备从水环原点开始在增强层上编码输入的图像帧，生成增强位流和把增强位流发送到解码装置；c)接收在基本层中编码的基本层位流，和通过进行基本层解码，恢复图像帧；和d)接收在增强层中编码的增强层位流，和通过从水环原点开始解码增强位流，恢复图像帧。
附图说明
通过对与附图一起给出的优选实施例进行如下描述，本发明的上面和其它目的和特征将更加清楚，在附图中：
图1A是基于本发明实施例的传统基本细粒度可伸缩(FGS)编码方法的结构图；
图1B显示了基于本发明实施例的、含有FGS和FGST(细粒度时间可伸缩性)两个改进步骤的传统细粒度可伸缩(FGS)编码方法的结构图；
图1C代表基于本发明实施例的、含有把FGS和FGST合并在一起的一个增强步骤的传统细粒度可伸缩(FGS)编码方法的结构图；
图2A是描绘基于本发明实施例的传统基本细粒度可伸缩(FGS)编码方法的编码部分的结构图；
图2B是描绘基于本发明实施例的传统基本细粒度可伸缩(FGS)编码方法的解码部分的结构图；
图3A是显示在利用DCT的传统图像和运动图像编码方法中的正常扫描顺序的示范图；
图3B是描绘应用于可伸缩编码方法的传统正常扫描顺序的示范图；
图4是显示应用于可伸缩编码方法的传统正常扫描顺序的另一个示范图；
图5是描述基于本发明的水环扫描顺序的基本原理的概念图；
图6A是基于本发明实施例的水环扫描方法的流程图；
图6B是基于本发明实施例的水环扫描设备的图形；
图7是描述沿着基于本发明的水环扫描顺序，第i次生成的水环的图像信息位置的图形；
图8A是显示利用基于本发明实施例的水环扫描顺序的图像编码设备的结构图；
图8B是显示利用基于本发明实施例的水环扫描顺序的图像解码设备的结构图；
图9A是描述把水环扫描顺序应用于利用DCT的图像编码方法的概念的示范图；
图9B是描述把水环扫描顺序应用于利用子波变换的图像编码方法的概念的示范图；
图10A是显示借助于基于本发明实施例的水环扫描顺序实施的细粒度可伸缩编码方法的编码器的结构图；
图10B是显示借助于基于本发明实施例的水环扫描顺序实施的细粒度可伸缩编码方法的解码器的结构图；
图11A是显示借助于基于本发明另一个实施例的水环扫描顺序实施的细粒度可伸缩编码方法的编码器的结构图；
图11B是显示借助于基于本发明另一个实施例的水环扫描顺序实施的细粒度可伸缩编码方法的解码器的结构图；
图12是描绘与水环扫描方法结合在一起的基于MPEG-4的细粒度可伸缩编码方法的实际测试结果的示范图；
图13是描述基于本发明另一个实施例的显示比为16∶9的水环扫描顺序的原理的概念图；
图14是描述沿着基于本发明另一个实施例的显示比为16∶9的水环扫描顺序的第i个水环的图形；和
图15是描述沿着基于本发明另一个实施例的显示比为16∶9的水环扫描顺序，有效地扫描第i个水环的顺序的图形。
具体实施方式
通过参照附图，对本发明的优选实施例进行如下描述，本发明的其它目的和方面将更加清楚。
图5是描述基于本发明的水环扫描顺序的基本原理的概念图。
本发明的水环扫描顺序从相应位置开始朝着它的周围重复进行编码，如果在图像帧中任意决定要编码的部分，那么，编码区逐渐向它的周围扩大。
本发明的原理就像把一块石头扔入湖中，从石头落到水面上的那一点开始不断涌现一样，它的基本概念显示在图5中。取决于图像或运动图像处理方法，图中的每个方块代表一个像素、一个块或一个宏块。当将其应用于编码运动图像时，编码从生成水环的那一点，即，石头落到水面上的那一点开始，并且，处理数据就像朝着外围依次生成水平那样。也就是说，本发明提出了从水环原点开始，朝着依次环绕以前形成的水环的长方形水环的方向的扫描顺序。
如图5所示，在处理了处在水环原点(水环(0))上的处理之后，处理处在相邻水环(1)中的数据，即位于前水环(0)的外围上的8个数据，然后，继续处理后面水环(2)和水环(3)的处理，这种数据处理就像水环向外扩展一样。本发明以生成和扩展水环的形式处理数据的扫描顺序被称为水环扫描顺序。
在编码图像或运动图像时，可以以像素、块或宏块为基础应用这种水环扫描顺序。
对于使用子波变换方法的基于图像像素的编码方法，以像素为基础应用水环扫描顺序，和对于利用DCT的方法，以块或宏块为基础，利用水环扫描顺序处理运动图像数据。
图6A是基于本发明实施例的水环扫描方法的流程图，和图6B是基于本发明实施例的水环扫描设备的图形。
如图所示，在步骤S61中，在水环原点确定单元65上确定生成水环的任意点。然后，数据处理单元66处理相应位置(水环(0))上的数据。接着，在步骤S63中，在重复确定单元67上确定所有数据是否都得到处理，如果所有数据都得到处理，那么，终止逻辑流程，否则的话，在步骤S64中，在下一个水环位置确定单元68上确定相邻水环(1)的位置，并且重复进行步骤S62在相应位置上的数据处理过程。
水环扫描设备包括水环原点确定单元65和数据处理单元66，用于确定要在图像帧中生成的水环的任意位置，和处理相应点上的数据；下一个水环位置确定单元和处理单元68和66，用于确定第i次生成的水环相对于水环原点的位置，和处理在相应位置上的数据；和重复确定单元67，用于确定水环的位置和重复进行相应图像数据处理，直到图像帧中的所有数据都得到处理为止。
图7是描述沿着基于本发明的水环扫描顺序，第i次生成的水环的图像信息位置的图形。
从现在开始，参照图7，详细描述在图6A和6B中描述的水环扫描设备和方法确定和处理水环原点的过程。
第一步：确定水环的原点，即，水环(0)，和处理与水环(0)的位置相对应的数据。
(a)确定任意水环原点(参见作为水环原点的用(x，y)标记的位置)。这里，可以把要发送的图像帧的中心部分，或其它任意点指定为水环的原点。
(b)处理，即，在编码器中编码和在解码器中解码在上面确定的水环原点上的数据。
第二步：确定水环(i)的位置，和处理在该位置中的数据。
(a)确定第i次生成的水环相对于水环原点的位置(在基于像素的方法，像素个数；在基于块或宏块的方法中，相应单元的个数)。
(b)处理，即，在编码器中编码和在解码器中解码在位于水环(i)中的数据。
第三步：重复进行从第二步开始的过程，直到图像帧中的所有数据都得到处理为止。
如图7所示，水环(i)由位于1-1、1-2、2-1、2-2、3-1、3-2、3-3、3-4中的像素、块或宏块组成，和代表从水环原点，即，水环(0)算起第i次生成的水环。
称为1-1的位置是在x轴上距水环原点-i和在y轴上与±i之内的位置相对应的所有像素、块或宏块的图像数据。当水环的原点是(x，y)时，1-1可以表示如下。
1-1：位于x-i和(y-i＜y＜y+i)中的所有数据。
图中称为1-2的位置是在x轴上距水环原点+i和在y轴上与±i之内的位置相对应的所有像素、块或宏块的图像数据。当水环的原点是(x，y)时，1-2可以表示如下。
1-2：位于x+i和(y-i＜y＜y+i)中的所有数据。
图中称为2-1的位置是在y轴上距水环原点-i和在x轴上与±i之内的位置相对应的所有像素、块或宏块的图像数据。当水环的原点是(x，y)时，2-1可以表示如下。
2-1：位于y-i和(x-i＜x＜x+i)中的所有数据。
图中称为2-2的位置是在y轴上距水环原点+i和在x轴上与±i之内的位置相对应的所有像素、块或宏块的图像数据。当水环的原点是(x，y)时，2-2可以表示如下。
2-2：位于y+i和(x-i＜x＜x+i)中的所有数据。
图中称为3-1、3-2、3-3、3-4的位置是在x轴上距水环原点±i和在y轴上距水环原点±i的所有像素、块或宏块的图像数据。也就是说，当水环的原点是(x，y)时，3-1的位置是(x-i，y-i)，3-2的位置是(x+i，y-i)，3-3的位置是(x-i，y+i)，和3-4的位置是(x+i，y+i)。
在水环扫描方法中，位于水环(i)中的数据是所有像素数据(在诸如子波之类的图像域中进行处理的情况下，或如图7所示的那样包含在块或宏块中的数据(在DCT块中进行处理的情况下)，在水环(i)中的处理过程如下面例子所述的那样。
1.在水环(i)中的处理过程的例子1
对于位于与水环(i)相对应的位置中的数据，从左上角上的数据到右下角上的数据按顺序进行水环扫描。如图7所示，水环扫描把水环的形状划分成顶线、中间线和底线，并且按照从左到右，从顶线到中间线、再到底线的顺序进行水环扫描。参照图7，下文描述第一具体实施例的处理过程。
应当扫描顶线的数据。这里，从左到右，按照3-1(x-i，y-i)＝＝＞2-1(x-i＜x＜x+i，y-i)＝＝＞3-2(x+i，y-i)的顺序进行扫描。
应当扫描中间线的数据。中间线数据指的是位于1-1(x-i，y-i＜y＜y+i)和1-2(x+i，y-i＜y＜y+i)的位置中的那些数据。从左到右交替对1-1线中的数据和1-2线中的那些数据进行扫描，并且，当一条线的扫描完成时，从顶线到底线重复进行扫描，直到包含在中间线中的所有数据都得到扫描为止。例如，按照1-1(x-i，y-i+1)＝＝＞1-2(x+i，y-i+1)＝＝＞1-1(x-i，y-i+2)＝＝＞1-2(x+i，y-i+2)＝＝＞1-1(x-i，y-i+3)＝＝＞1-2(x+i，y-i+3)＝＝＞......＝＝＞1-1(x-i，y+i-1)＝＝＞1-2(x+i，y+i-1)的方式重复扫描。
应当扫描底线的数据。这里，从左到右，按照3-3(x-i，y+i)＝＝＞2-2(x-i＜x＜x+i，y+i)＝＝＞3-4(x+i，y+i)的顺序进行扫描。
具体实现第一实施例的例子如下。
◎初始参数
n：第n个环
N：第n个环中MB的个数
prev_n：第(n-1)个环
start_x，start_y：环的开始位置
                        (left_top X of Ring，left_top Y of Ring)
curr_x，curr_y：环中MB的每个位置
◎算法
　　Step1：Initial MB Fill

　　n＝1；

　　curr_x＝start_x--；

　　curr_y＝start_y--；

　　if(InBoundary(curr_x，curr_y))

　　       FillMB(curr_x，curr_y)；

　　Step2：Top Line MB Fill

　　n++；

　　N＝2*n-1；

　　Prev_n＝2*(n-1)-1；

　　start_x--；

　　start_y--；

　　curr_x＝start_x--；

　　curr_y＝start_y--；

　　for j＝1 to N{

　　if(InBoundary(curr_x，curr_y))

　　     FillMB(curr_x，curr_y)；

　　     Curr_x++；

　　}

　　Step 3：Middle Line MB Fill

　　N＝prev_n；

　　for j＝1 to N{

　　        curr_x＝start_x--；

　　curr_y＝start_y+j；

　　if(InBoundary(curr_x，curr_y))

　　        FillMB(curr_x，curr_y)；

　　        curr_x+prev_n+1；

　　if(InBoundary(curr_x，curr_y))

　　        FillMB(curr_x，curr_y)；

　　}
        <!-- SIPO <DP n="14"> -->
        <dp n="d14"/>
　　Step 4：Bottom Line MB Fill

　　N＝2*n-1；

　　curr_x＝start_x；

　　curr_y＝start_y+prev_n+1；

　　for j＝1 to N{

　　if(InBoundary(curr_x，curr_y))

　　          FillMB(curr_x，curr_y)；

　　     curr_x++；

　　}

　　Step 4

　　if(not VOP Fill)

　　     goto Step 2

　　else

　　     stop
2.在水环(i)中的处理过程的例子2
对于位于与水环(i)相对应的位置中的数据，以3(3-1，3-2，3-3，3-4)＝＝＞2-1＝＝＞1-1＝＝＞2-2的顺序进行水环扫描。
扫描3-1(x-i，y-i)、3-2(x+i，y-i)、3-3(x-i，y+i)、3-4(x+i，y+i)的位置和处理相应数据，
扫描2-1(x-i＜x＜x+i，y-i)的位置和处理相应数据，
扫描1-1(x-i，y-i＜y＜y+i)的位置和处理相应数据，
扫描1-2(x+i，y-i＜y＜y+i)的位置和处理相应数据，
扫描2-2(x-i＜x＜x+i，y+i)的位置和处理相应数据。
3.在水环(i)中的处理过程的例子3
对于位于与水环(i)相对应的位置中的数据，以2-1＝＝＞1-1＝＝＞1-2＝＝＞2-2＝＝＞3(3-1，3-2，3-3，3-4)的顺序进行水环扫描。
扫描2-1(x-i＜x＜x+i，y-i)的位置和处理相应数据，
扫描1-1(x-i，y-i＜y＜y+i)的位置和处理相应数据，
扫描1-2(x+i，y-i＜y＜y+i)的位置和处理相应数据，
扫描2-2(x-i＜x＜x+i，y+i)的位置和处理相应数据，
扫描3-1(x-i，y-i)、3-2(x+i，y-i)、3-3(x-i，y+i)、3-4(x+i，y+i)的位置和处理相应数据。
4.在水环(i)中的处理过程的例子4
对于位于与水环(i)相对应的位置中的数据，以2-1＝＝＞2-2＝＝＞1-1＝＝＞1-2＝＝＞3(3-1，3-2，3-3，3-4)的顺序进行水环扫描。
扫描2-1(x-i＜x＜x+i，y-i)的位置和处理相应数据，
扫描2-2(x-i＜x＜x+i，y+i)的位置和处理相应数据，
扫描1-1(x-i，y-i＜y＜y+i)的位置和处理相应数据，
扫描1-2(x+i，y-i＜y＜y+i)的位置和处理相应数据，
扫描3-1(x-i，y-i)、3-2(x+i，y-i)、3-3(x-i，y+i)、3-4(x+i，y+i)的位置和处理相应数据。
5.在水环(i)中的处理过程的例子5
对于位于与水环(i)相对应的位置中的数据，  以1-1＝＝＞1-2＝＝＞2-1＝＝＞2-2＝＝＞3(3-1，3-2，3-3，3-4)的顺序进行水环扫描。
扫描1-1(x-i，y-i＜y＜y+i)的位置和处理相应数据，
扫描1-2(x+i，y-i＜y＜y+i)的位置和处理相应数据，
扫描2-1(x-i＜x＜x+i，y-i)的位置和处理相应数据，
扫描2-2(x-i＜x＜x+i，y+i)的位置和处理相应数据，
扫描3-1(x-i，y-i)、3-2(x+i，y-i)、3-3(x-i，y+i)、3-4(x+i，y+i)的位置和处理相应数据。
同时，如图8A所示，用于把水环扫描顺序应用于图像或运动图像的编码的方法和设备可以划分为用于处理水环位置中的相应数据的水环原点确定单元81、水环生成单元82、和图像编码单元83。如图8B所示，用于把水环扫描顺序应用于图像或运动图像的解码的方法和设备可以划分为用于处理水环位置中的相应数据的水环原点确定单元84、水环生成单元85、和图像解码单元86。
图8A是显示利用基于本发明实施例的水环扫描顺序的图像编码设备的结构图，和图8B是显示利用基于本发明实施例的水环扫描顺序的图像解码设备的结构图。
在水环原点确定单元81和84当中，在编码器中的那一个确定生成水环的任意点，和执行把水环原点的坐标发送到解码器的功能。在解码器部分中的水环原点确定单元84根据从编码器发送的坐标，确定要在图像帧中形成的水环的位置。同时，在水环原点已经由编码器和解码器事先确定，把它放在图像的中心部分上的情况下，跳过这个确定单元的功能。
水环生成单元82和85起利用产生水环的各种方法生成第i个水环，即水环(i)，和把水环(i)生成的位置通知图像编码单元(或图像解码单元)，以便图像编码单元(或图像解码单元)可以对相应图像帧进行编码(或解码)的作用。
图像编码单元(或图像解码单元)处理在水环生成单元82和85中确定的坐标的图像数据。
下面参照图9A和9B描述把本发明的水环扫描顺序实际应用于编码的例子。
图9A是描述把水环扫描顺序应用于利用DCT的图像编码方法的概念的示范图，和图9B是描述把水环扫描顺序应用于利用子波变换的图像编码方法的概念的示范图。
在利用DCT的编码方法的情况下，通过以8×8块为基础，或以16×16宏块为基础生成水环，进行图像的编码。在利用子波变换等的基于像素的编码方法的情况下，以像素为基础生成水环，进行图像的编码。
图9A是把水环扫描顺序应用于根据DCT处理运动图像的例子。当将水环扫描顺序应用于QCIF(176×144个像素)图像帧时，存在11×9个宏块(16×16)。这个例子通过从位于图像帧的中心部分中的宏块开始，以宏块为单位生成水环，将水环扫描顺序应用于编码。借助于从原点开始生成的6个水环，即，从水环(0)、水环(1)、......、到水环(5)、编码整个图像。在由于传输层带宽的限制在解码器上没有接收到所有数据的情况下，由于优先发送从水环(0)到水环(1)等的图像帧的中心部分的宏块中的数据，因此，它们很有可能性被接收和解码。于是，尽管边缘中宏块的数据没有得到处理，但是保证中心部分中图像的质量得到改进。
图9B是把水环扫描顺序应用于利用子波的图像编码方法的例子，这个例子通过在与每个子频带相对应的图像上，以像素为基础，从子频带的中心开始生成水环，将水环扫描顺序应用于图像的编码。该图显示了利用已经在那里生成的水环编码右上角中的子频带，但是，由于传输层带宽的限制，不是处理整个图像的所有数据，而是只处理图像帧的中心部分中的图像数据的例子。
同时，作为可伸缩运动图像编码的像素，下面描述把水环扫描顺序应用于细粒度可伸缩(FGS)编码的情况。
这里提供两个例子。一个集中在水环形成的位置和处理在那里的数据上，而另一个例子集中在进行确定生成水环的地方和处理在水环上的数据的过程上。
第一个例子显示了当进行位面VLC或以位面为基础解码时，存在着在任意位置上进行水环扫描，确定要首先编码或解码的块或宏块的位置，和一旦在编码器和解码器两者上确定下来它的位置，就处理有关块或宏块的图像信息的过程的情况。
图10A是显示借助于基于本发明实施例的水环扫描顺序实施的细粒度可伸缩编码的编码器的结构图，和图10B是显示借助于基于本发明实施例的水环扫描顺序实施的细粒度可伸缩编码的解码器的结构图。
如图10A所示，通过获取原始图像和在基本层中恢复的图像之间的残量，进行离散余弦变换(DCT)，求出最大值，和当实现它时，进行适合于水环扫描顺序的位面VLC(即，按照水环扫描顺序进行位面VLC的过程)的过程，进行FGS增强层编码。
在获取残量的过程中，残量是通过获取原始图像与在基本层中被编码之后恢复的图像之间的差值获得的。
在进行DCT的过程中，利用基于块(8×8)的DCT把上面步骤中获得的残量变换到DCT域。
这里，如果存在可选地需要具有优质图像的块，那么，应用最优先地发送与它相对应的数据，为此，可选地，可以进行位面移动。这被称为选择性增强，并且在位面移动过程中进行。
在求最大值的过程中，根据它们的绝对值获取已经经过DCT(离散余弦变换)的所有值当中获取最大值。该值用于获取发送相应图像帧的最大位面个数。
在基于水环扫描顺序的位面VLC的过程中，当根据位面进行位面VLC时，同时完成从某个位置开始进行水环扫描和确定要优先编码的块或宏块的位置，以折线扫描顺序把根据所确定的编码顺序(即，优先顺序)，从每个块中获得的64个DCT系数(DCT系数的相应位面的位：0或1)输入矩阵中，和根据VLC表，对它们进行流程长度编码的过程。基本层的其它编码过程与传统技术的编码过程相同，因此，略去不述。
如图10B所示，FGS增强层的解码以与编码器相反的顺序，对发送到增强层的位流进行解码。解码包括如下过程，从与编码器协商好的水环原点(从编码器发送的、从那里开始的位置，或事先协商好的位置：例如，图像帧的中心块或中心宏块)开始，沿着水环扫描顺序，对输入的增强层位流进行位面可变长度解码(VLD)，如果发送可选地具有优质图像的块的位置，那么，可选地进行位面移动，对进行位面VLD和可选地进行移动获得的值进行IDCT(离散余弦逆变换)和恢复从增强层发送的图像，和通过将其与从基本层中解码的图像在一起，和把这些值限幅成在0到255之间的值，恢复最后改进了的图像。基本层的其它解码过程与传统技术的解码过程相同，因此，略去不述。
同时，作为可伸缩运动图像编码的例子，把水环扫描顺序应用于细粒度可伸缩(FGS)编码的第二个例子如下。它与第一个例子的不同之处在于，它进行确定水环原点的过程和处理在水环原点上的相应数据的过程。
这里，当进行细粒度可伸缩编码时，编码器利用水环扫描确定要生成水环的位置，以生成的顺序把要编码的图像信息排列在缓冲器中，和以排列在缓冲器中的顺序进行位面VLC，而解码器进行位面VLD，利用水环扫描顺序重新排列恢复图像信息的位置，和进行位面移动和IDCT。
图11A是显示借助于基于本发明另一个实施例的水环扫描顺序实施的细粒度可伸缩编码方法的编码器的结构图，和图11B是显示借助于基于本发明另一个实施例的水环扫描顺序实施的细粒度可伸缩编码方法的解码器的结构图。
如图11A所示，在FGS增强层中的编码包括如下过程，获取原始图像和在基本层中恢复的图像之间的残量，进行DCT，进行位面移动，求出最大值，沿着水环扫描顺序重新构造图像帧中的图像信息，和进行位面VLC。
在获取残量的过程中，残量是通过获取原始图像与在基本层中被编码之后恢复的图像之间的差值获得的。
在进行DCT的过程中，利用基于块(8×8)的DCT把上面步骤中获得的基于图像的残量变换到DCT域。
这里，如果需要可选地具有优质图像的块，那么，应该在处理其它事务之前发送相应值，为此，可以进行位面移动。这被称为选择性增强，并且在位面移动过程中进行。
在求最大值的过程中，根据它们的绝对值获取已经经过DCT的所有值当中的最大值。这些值用于获取发送相应图像帧的最大位面个数。
在水环扫描的过程中，通过从某个位置开始进行水环扫描确定要编码的块或宏块，和根据编码顺序重新排列图像帧中每个位面的图像信息。
在位面VLC的过程中，当对在水环扫描期间在某个缓冲器中重新排列的图像信息进行位面VLC时，以折线扫描顺序把按照位面，以块为基础获得的64个DCT系数(DCT系数的相应位面的位：0或1)输入矩阵中，和根据可变长代码表(VLC表)，对每个矩阵进行流程长度编码。其它过程与传统技术的过程相同，因此，略去不述。
如图11B所示，FGS增强层的解码以与编码器相反的顺序，对发送到增强层的位流进行解码。解码包括如下过程，对输入的增强层位流进行位面可变长度解码(VLD)，从与编码器协商好的水环原点(从编码器发送的、从那里开始的位置，或事先协商好的位置：例如，图像帧的中心块或中心宏块)开始，沿着水环扫描顺序，重新排列发送的图像数据，如果发送可选地具有优质图像的块的位置，那么，可选地进行位面移动，对进行位面VLD和可选地进行移动获得的值进行基于块(8×8)的IDCT(离散余弦逆变换)和由此恢复从增强层发送的图像，和通过将其与从基本层中解码的图像在一起，和把这些值限幅成在0到255之间的值，恢复最后改进了的图像。在基本层中的其它解码过程与传统技术的解码过程相同，因此，略去不述。
图12是描绘与水环扫描方法结合在一起的基于MPEG-4的细粒度可伸缩编码方法的实际测试结果的示范图。
图中的两个画面显示了当假设在OCIF级别(176个像素×144个像素)，即以每秒5个帧编码和发送主要用在MPEG-4标准化规约中的工头图像序列，和以16kbps的速度已经发送了基本层的位流，另一方面，尽管已经编码和发送了增强层的增强位流，但是由于传输层带宽的限制，在解码器上总共只接收到它们当中的48kbps位流时恢复的图像。该图截获了工头序列的第24帧的图像。
在图中，用1201标记的画面是通过MPEG-2细粒度可伸缩编码恢复的图像，而用1202标记的那一个是通过进行把水环扫描加入其中的MPEG-2细粒度可伸缩编码获得的图像。
看一下工头的脸部，显而易见，图像1202显示出比图像1201更好的质量。更客观地，给出利用峰值信噪比(PSNR)将两个信号加以比较的图形。1205是显示PSNR随亮度Y而变化的图形，而1206和1207是显示PSNR随色度U和V而变化的图形。这里，可以看出，利用水环扫描的方法的PSNR大约高2.32dB。在图中，水环扫描用“Water Ring”标记，它的结果是39.448540dB，而原来方法用“Original”标记，它的结果是37.12466dB。
考虑到人体的视觉系统，在图像的中心部分计算PSNR。
下面在图中实际看到的那样，主观看到和客观观察到是一样的把应水环扫描方法用于它的FGS编码方法被证明具有比原来FGS方法更高的质量。在用1203和1204标记的画面中描述了所引起的图像质量差异。
在图中，画面1203代表在原来FGS方法中以位面为基础解码的宏块，它来源于由于传输层带宽的限制部总共接收到48kbps的解码器，和利用已经接收到图像信息进行解码。因此，在第3个图中被表示成MSB的最高有效位(MSB)的图像信息、和在第3个图中用MSB-1标记的次最高有效位(MSB-1)的图像信息完全被解码(用黑色填满)。但是，对于MSB-2位面的数据，只有其中的三分之一被完全解码(白色方格是没有进行解码的地方，因为没有接收到它们的数据)。当考虑到人体视觉系统和主观地欣赏整个图像帧时，感到这个图像的质量相对较差。这是因为图像质量在人不是特别想要看清的边缘部分，即，图像的外围部分，而不是工头的脸部得到改进。
相反，利用水环扫描方法的FGS编码方法显示了图中用1204标记的画面中完全解码的宏块。MSB和MSB-1的位面与原来方法的方式一样完全被解码。这里，MSB-2位面的图像信息也部分地被解码。但是，这种情况表示从图像帧的中心开始进行编码和解码，和处理适合于人体视觉系统的、位于中心部分的宏块的图像信息。正如从图中用1202标记的画面中看到的那样，中心部分中的图像质量相对较好，这证实了水环扫描方法的优越性。
通过应用适合于人体视觉系统的水环扫描顺序，这种方法从图像帧的中心部分(或某个任意位置)开始进行编码和发送，在解码器中从图像帧的中心部分(或某个任意位置)开始进行解码，从而，即使由于传输层带宽的限制，不再接收到从编码器发送的位流，也总能恢复在图像帧的中心部分(或在某个位置中)的优质图像。
但是，本方法被设计成从左上角到右下角按顺序编码和解码宏块。在由于传输层带宽的限制而没有接收到所有位流的情况下，处理图像帧的边缘部分的位流，不能保证图像帧中心部分的质量，这导致了不适合于人体视觉系统的图像恢复。
下文参照图13描述把水环扫描顺序应用于16∶9的屏幕比的另一个实施例。
图13是描述基于本发明另一个实施例的显示比为16∶9的水环扫描顺序的原理的概念图。
按照16∶9屏幕比的任意中心水环扫描顺序，水环(i)的处理过程如下。
水环从任意水环的中心点的核心开始解码。当设最中心的宏块为任意中心(x，y)时，开始编码的宏块变成起点，和编码转到包括用1301标记的宏块和在中心的宏块的右边。在核心部分的解码完成之后，开始编码右上部的宏块，然后，编码左下部用1303标记的宏块。对宏块1302和1303重复进行编码，直到像从中心点开始的水波那样编码帧中的所有宏块为止。
起点的位置因屏幕比而异。如下面的公式所示，把起点设在相对于给定起点为将宽向宏块(MB)数和高向宏块数相减所得的差值的一半的地方。例如，假设宽向有16个宏块和高向有9个宏块，和给定起点为(7，4)，那么，编码的起点是(4，4).
Sx = ( x - ( | Width - Height | 2 ) )
Sy＝(y)
编码开始的宏块是(Sx，Sy)，和在包括起点和任意点的右边中MB的个数W＝|Width-Height|被称为核心，编码是按顺序向右边进行的。
对核心进行编码，然后，在检查所有块是否得到编码之后，对它周围的水环进行编码。在没有检查所有块是否得到编码的情况下，额外开销4倍的工作量。
从顶线和右线中用1302标记的宏块到底线和左线中用1303标记的宏块，按顺序进行编码，和沿着每条线，总是从左到右按顺序进行编码。
图14是描述沿着基于本发明另一个实施例的显示比为16∶9的水环扫描顺序的第i个水环的图形。
在对第i个水环进行编码之后，对被确定为起点，即，第i个水环的起点的宏块进行编码，和从左到右按顺序对顶线进行编码，达到W+i-1个宏块为止，然后，从上到下对右线进行编码，总共达到个宏块为止。
此后，检查所有块是否都得到编码，和对底线和左线继续进行编码。在第i个水环中，对用W+3*i+2标记的块进行编码，之后，沿着左线，从它开始往下对i个宏块进行编码。然后，在第i个水环中，从正下方的宏块开始往右，沿着底线编码，总共达2*(W+3*i+1)个宏块为止。
在16∶9屏幕比下水环扫描方法的实际实施例如下。
◎初始参数
Width：沿着Map的宽向MB的个数
Height：沿着Map的高向MB的个数
Control Point：(x，y)：水环的中心MB位置的坐标
Start Point：(Sx，Sy)：水环的中心MB位置的坐标
Sx = ( x - ( | Width - Height | 2 ) )
                 Sy＝(y)
W：水环的核心MB个数
                 W＝|Width Heigh|
CodeMB(x，y)：与所指定宏块有关的编码函数。根据水环扫描顺序，在FGS编码器和解码器中分别进行每个位面的VLC或VLD。x和y是图像帧中宏块的坐标。
flag CheckBound()：与超出Map之外有关的检查函数。如果CheckBound()被设置成(return TRUE)，放弃后面的叠代。这意味着所有块都已经得到编码。如果CheckBound()函数返回FALSE，执行下一步骤。
坐标以宏块为单元。
◎算法
　　Step 1.code the start point of Water Rjng and core part(include control
point).

　　the Water Ring origin is located at(x，y)

　　for(i＝0；i＜W；i++)

　　         CodeMB(Sx++，Sy)

　　j＝1；
        <!-- SIPO <DP n="23"> -->
        <dp n="d23"/>
　　Step 2.Check Stopping condition of the Algorithm.

　　IF(CheckBound()＝＝NULL)go to step 6.

　　Step 3.Code the top line and right line of the water Rigth

　　for(i＝-j；i＜W+3*j-1；i++)

　　       if(i＜W+j)

　　             CodeMB(Sx+i，Sy-1)；

　　       Else

　　             CodeMB(Sx+W+j-1，Sy+i-(W+2*j-1))；

　　Step 4.Check stopping condition of the Algorkthm.

　　if(CheckBound()＝＝NULL)go to step 6.

　　Step 5.Code the bottom line and left line of the water Rigth

　　for(i＝-j；i＜W+3*j-1；i++)

　　       if(i＜j)

　　             CodeMB(Sx-j，Sy+i+1)；

　　       Else

　　             CodeMB(Sx+i-2*j+1，Sy*j)；

　　Step 6.Check stopping condition of the Algorkthm.

　　if(j Width)

　　       j++；

　　       go to step 2.

　　else

　　       Stop
在第一实施例中描述的水环扫描顺序法是用于说明不考虑硬件的实施例的基本原理的。在编码1-1和1-2时，折线编码成为使高速缓冲存储器的命中率下降的主要原因。因此，在编码2-1之后，不是按照折线顺序编码1-1和1-2，而是向下编码1-2，再向下编码1-1，然后，编码2-2，通过这种可预测和逐次方法，可以提高高速缓冲存储器的命中率。
图15是描述沿着基于本发明另一个实施例的显示比为16∶9的水环扫描顺序，有效地扫描第i个水环的顺序的图形。
在第i个水环中，首先，编码2-1和编码它的右部(1501)。右边的线完成编码之后，接着编码底线(1502)。也就是说，在传统方法中，在编码第3个水环的情况下，对总共11个不可预测位置进行编码。但是，在这种新提出的方法中，通过使编码线只发散两次：一次在第i个水环的起点上，另一次在水环的发散点，即，在编码右上角宏块之后，开始编码左下角宏块的位置上，可以相当大地提供命中率。随着水环越来越大，传统方法变得越来越发散，但是，在本发明的方法中，发散只固定在两个点上。这样，使水环重复，直到整个帧都得到编码为止。
如上所述的本发明最优先地编码和发送在视觉上重要的图像某个部分的信息，以便适合于人体的视觉系统，并且，在接收部分中，优先解码该图像信息，以便即使由于传输层带宽的限制，在解码器上没有接收到从编码器发送的所有位流，也可以保证某个部分的图像质量。
虽然通过参照某些优选实施例已经对本发明作了描述，但是，对于本领域的普通技术人员来说，显而易见，可以对其作各种各样的改变和修正，而不偏离如所附权利要求书限定的本发明的范围。

Claims (43)

1.一种利用水环扫描设备的图像编码/解码设备，包括：
第一水环生成装置，用于生成水环的至少一个原点开始的、预定区域的数据的第一水环；
编码装置，用于编码和向解码设备发送基于由第一水环生成装置生成的第一水环的数据；
第二水环生成装置，用于从水环的至少一个原点开始为预定区域的数据产生第二一水环，；和
解码装置，用于解码基于由第二水环生成装置生成的第二水环的接收的编码数据。
2.根据权利要求1所述的水环扫描设备，其中，预定的区域是全图像帧。
3.根据权利要求1所述的水环扫描设备，其中，预定的区域是图像帧的一部分。
4.根据权利要求1所述的图像编码/解码设备，其中，水环的原点是在编码设备和解码设备之间定义的预定位置。
5.根据权利要求4所述的图像编码/解码设备，其中，预定位置是图像帧的中心部分。
6.根据权利要求1所述的图像编码/解码设备，还包括：
第一水环原点确定装置，用于确定和向解码设备发送的第一水环的原点；和
第二水环原点确定装置，用于通过从编码设备的第一水环原点确定装置接收水环原点，确定图像帧中的第二水环的原点。
7.根据权利要求6所述的图像编码/解码设备，其中，水环(i)是：
在x轴上距水环原点-i和在y轴上在原点±i之间的所有点(1-1：位于x-i和(y-i＜y＜y+i)上的所有位置)；
在x轴上距水环原点+i和在y轴上在原点±i之间所有点(1-2：位于x+i和(y-i＜y＜y+i)上的所有位置)；
在y轴上距水环原点-i和在x轴上在原点±i之间的所有点(2-1：位于y-i和(x-i＜x＜x+i)上的所有位置)；
在y轴上距水环原点+i和在x轴上在原点±i之间的所有点(2-2：位于y+i和(x-i＜x＜x+i)上的所有位置)；和
在x轴上距水环原点±i和在y轴上距水环原点±i的所有点(3-1的位置是(x-i，y-i)，3-2的位置是(x+i，y-i)，3-3的位置是(x-i，y+i)，和3-4的位置是(x+i，y+i))。
8.根据权利要求6所述的图像编码/解码设备，其中，水环扫描设备以宏块为基础处理宏块上的图像帧。
9.根据权利要求6所述的图像编码/解码设备，其中，水环扫描设备以块为基础处理块上的图像帧。
10.根据权利要求6所述的图像编码/解码设备，其中，水环扫描设备以像素为基础处理像素上的图像帧。
11.一种用于编码/解码图像帧的方法，包括如下步骤：
a)从水环的至少一个原点开始为预定区域的数据顺序地产生第一水环；
b)顺序地编码和向解码设备发送基于在步骤a)中依次生成的第一水环的数据；
c)顺序地生成从水环的至少一个原点开始的、为接收的编码数据的第二水环；和
d)顺序地解码基于第二水环的接收的编码数据。
12.根据权利要求11所述的水环扫描设备，其中，预定的区域是全图像帧。
13.根据权利要求11所述的水环扫描设备，其中，预定的区域是图像帧的一部分。
14.根据权利要求11所述的方法，其中，水环的原点是在编码设备和解码设备之间定义的预定位置。
15.根据权利要求14所述的方法，其中，预定位置是图像帧的中心部分。
16.根据权利要求11所述的方法，还包括如下步骤：
e)确定和向解码设备发送第一水环的原点；和
f)通过从编码设备的第一水环原点确定装置接收水环原点，确定图像帧中的第二水环的原点。
17.根据权利要求16所述的方法，其中，水环(i)是：
在x轴上距水环原点-i和在y轴上在原点±i之间的所有点(1-1：位于x-i和(y-i＜y＜y+i)上的所有位置)；
在x轴上距水环原点+i和在y轴上在原点±i之间所有点(1-2：位于x+i和(y-i＜y＜y+i)上的所有位置)；
在y轴上距水环原点-i和在x轴上在原点±i之间的所有点(2-1：位于y-i和(x-i＜x＜x+i)上的所有位置)；
在y轴上距水环原点+i和在x轴上在原点±i之间的所有点(2-2：位于y+i和(x-i＜x＜x+i)上的所有位置)；和
在x轴上距水环原点±i和在y轴上距水环原点±i的所有点(3-1的位置是(x-i，y-i)，3-2的位置是(x+i，y-i)，3-3的位置是(x-i，y+i)，和3-4的位置是(x+i，y+i))。
18.一种利用水环扫描设备的可伸缩图像编码/解码设备，包括：
基本层编码装置，用于编码基本层上的输入图像帧，生成基本层位流和把基本层位流发送到解码设备；
增强层编码装置，用于利用水环扫描设备从水环的至少一个原点开始在增强层上编码输入的图像帧，生成增强位流和把增强位流发送到解码装置；
基本层解码装置，用于接收来自基本层编码装置的基本层位流，和通过进行基本层解码，恢复图像帧；和
增强层解码装置，用于接收来自增强层编码装置的增强层位流，和通过对来自水环原点的解码增强位流，恢复图像帧。
19.根据权利要求18所述的可伸缩图像编码/解码设备，其中，水环的原点是在编码设备和解码设备之间确定的预定位置。
20.根据权利要求19所述的可伸缩图像编码/解码设备，其中，预定位置是图像帧的中心部分。
21.一种可伸缩图像编码/解码方法，包括如下步骤：
a)编码基本层上的输入图像帧，生成基本层位流和把基本层位流发送到解码设备；
b)利用水环扫描设备从水环原点开始，在增强层上编码输入的图像帧，生成增强层流和把增强位流发送到解码装置；
c)接收在基本层中编码的基本层位流，和通过进行基本层解码，恢复图像帧；和
d)接收在增强层中编码的增强层位流，和通过从水环原点开始解码增强位流，以恢复图像帧。
22.根据权利要求21所述的可伸缩图像编码/解码方法，其中，水环的原点是在编码设备和解码设备之间确定的预定位置。
23.根据权利要求22所述的可伸缩图像编码/解码方法，其中，预定位置是图像帧的中心部分。
24.一种利用水环扫描设备的细粒度可伸缩图像编码/解码设备，包括：
基本层编码装置，用于编码基本层上的输入图像帧，生成基本层位流和把基本层位流发送到解码设备；
增强层编码装置，用于利用水环扫描设备从水环的至少一个原点开始在增强层上编码输入的图像帧，生成增强位流和把增强位流发送到解码装置；
基本层解码装置，用于接收来自基本层编码装置的基本层位流，和通过进行基本层解码，恢复图像帧；和
增强层解码装置，用于接收来自增强层编码装置的增强层位流，和通过从水环原点开始解码增强位流，恢复图像帧。
25.根据权利要求24所述的细粒度可伸缩图像编码/解码设备，其中，增强编码装置在对位流进行位面VLC的同时，通过利用水环扫描设备，从水环原点开始进行水环扫描，确定水环扫描的位置。
26.根据权利要求24所述的细粒度可伸缩图像编码/解码设备，其中，增强层解码装置在进行位面VLD的同时，通过利用水环扫描设备，从水环原点开始进行水环扫描，确定水环扫描的位置。
27.根据权利要求24所述的细粒度可伸缩图像编码/解码设备，其中，增强层编码装置通过利用水环扫描设备，从水环原点开始进行水环扫描，确定水环扫描的位置，和按照生成水环的顺序，对位流进行位面VLC。
28.根据权利要求24所述的细粒度可伸缩图像编码/解码设备，其中，增强层解码装置通过进行位面VLD，恢复图像帧，和通过利用水环扫描设备，从水环原点开始进行水环扫描，确定水环扫描的位置。
29.根据权利要求28所述的细粒度可伸缩图像编码/解码设备，其中，水环的原点是在编码设备和解码设备之间确定的预定位置。
30.根据权利要求29所述的细粒度可伸缩图像编码/解码设备，其中，预定位置是图像帧的中心部分。
31.根据权利要求28所述的细粒度可伸缩图像编码/解码设备，其中，水环扫描设备以宏块为基础处理宏块上的图像帧。
32.根据权利要求28所述的细粒度可伸缩图像编码/解码设备，其中，水环扫描设备以块为基础处理块上的图像帧。
33.根据权利要求28所述的细粒度可伸缩图像编码/解码设备，其中，水环扫描设备以像素为基础处理像素上的图像帧。
34.一种细粒度可伸缩图像编码/解码方法，包括如下步骤：
a)编码基本层上的输入图像帧，生成基本层位流和把基本层位流发送到解码设备；
b)利用水环扫描设备从水环原点开始在增强层上编码输入的图像帧，生成增强位流和把增强位流发送到解码装置；
c)接收在基本层中编码的基本层位流，和通过进行基本层解码，恢复图像帧；和
d)接收在增强层中编码的增强层位流，和通过从水环原点开始解码增强位流，恢复图像帧。
35.根据权利要求34所述的细粒度可伸缩图像编码/解码方法，其中，增强编码过程在对位流进行位面VLC的同时，通过利用水环扫描设备，通过从水环原点执行水环扫描，确定水环扫描的位置。
36.根据权利要求34所述的细粒度可伸缩图像编码/解码方法，其中，增强层解码过程在进行位面VLD的同时，通过利用水环扫描设备，从水环原点执行水环扫描，确定水环扫描的位置。
37.根据权利要求34所述的细粒度可伸缩图像编码/解码方法，其中，增强层编码过程通过利用水环扫描设备，从水环原点执行水环扫描，确定水环扫描的位置，和按照生成水环的顺序，对位流进行位面VLC。
38.根据权利要求34所述的细粒度可伸缩图像编码/解码方法，其中，增强层解码过程通过进行位面VLD以恢复图像帧，和通过利用水环扫描设备，从在恢复的图像上的水环原点执行水环扫描，确定水环扫描的位置。
39.根据权利要求38所述的细粒度可伸缩图像编码/解码方法，其中，水环的原点是在编码设备和解码设备之间确定的预定位置。
40.根据权利要求39所述的细粒度可伸缩图像编码/解码方法，其中，预定位置是图像帧的中心部分。
41.根据权利要求38所述的细粒度可伸缩图像编码/解码方法，其中，水环扫描设备以宏块为基础处理宏块上的图像帧。
42.根据权利要求38所述的细粒度可伸缩图像编码/解码方法，其中，水环扫描设备以块为基础处理块上的图像帧。
43.根据权利要求38所述的细粒度可伸缩图像编码/解码方法，其中，水环扫描设备以像素为基础处理像素上的图像帧。
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Assignee: Neo Lab Convergence Inc.

Assignor: Pu Guangxun|Korea Institute of electronic communications

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Denomination of invention: Device and method for coding/decoding video sequence using water ring scan device

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