CN1812583A - 块组编码结构及基于该结构的自适应分阶段预测编码方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供一种块组编码结构，定义M像素×N像素为块组，包含原始块组和派生块组；原始块组是连续的M像素×N像素的块组；派生块组是对原始块组进行垂直1/2抽样，重新排列后得到的M像素×N像素的块组；本发明还提供一种基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，该方法的编码过程和解码过程根据块组编码结构中的编码阶段属性均分为两个阶段，对图像的当前帧先后分两个阶段进行编解码重建。本发明能有效的提高图像编解码的效率；同时能结合其他各种编码技术，有效的提高图像序列的压缩效率。
Description
技术领域
本发明涉及一种块组编码结构及基于该结构的自适应分阶段预测编码方法，具体来说，涉及一种属于信号处理中视频编解码技术领域中的块组编码结构及基于该结构的自适应分阶段预测编码方法。
背景技术
传统的图像序列编码标准，也叫做视频编码标准，如ITU(国际电信同盟)制定的H.261，H.263，H.263+，H.264标准，以及ISO(国际标准化组织)的MPEG(运动图像专家组)制定的MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4等都是建立在混合编码(Hybrid Coding)框架之上的。所述的混合编码框架是一种混合时间空间视频图像编码方法，这种方法包括：先进行帧内、帧间的预测，以消除时间域的相关性；然后对原始图像与预测结果的残差进行二维变换，可采用离散余弦变换或其它线性变换，消除空间相关性；然后进行熵编码，去除统计上的冗余度。
为了提高视频信号的压缩效率，预测是视频编码标准中最重要的核心技术，预测方法一般分为帧内预测和帧间预测。
在上述视频编码标准中，宏块是大小为16×16的图像像素块，是预测及编解码的基本单位。宏块可以是16×16的图像像素块，也可以分解为两个8×16，或两个16×8，或四个8×8，或多个8×4，4×8，4×4等一些小的矩形块；原始图像是原始输入的图像，参考图像是在已经编码并重建的帧中作为参考的图像，可以是已经编码并重建的帧中的一部分，也可以是一整帧。帧间预测方法是用这些矩形块大小的原始图像在参考图像中进行运动估计，就得到原始图像块的最佳匹配图像块作为预测结果。帧内预测方法是在当前编码帧中利用需要编码的矩形块周围已经编码的矩形块，对需要编码的矩形块进行预测得到的预测矩形块作为预测结果。
因为图像序列信号的输入可以分为逐行扫描的和隔行扫描的。逐行扫描的视频信号叫做帧图像序列，隔行扫描的视频信号叫做场图像序列。对于图像序列中的一幅图像，帧图像中的宏块叫帧宏块，场图像中的宏块叫场宏块。
故目前在视频编码标准中，主要存在四种预测编码方法：
1、以帧宏块为单位的预测编码方法叫帧预测编码方法(简称帧编码)，在H.261，H.263，H.263+，H.264标准以及ISO的MPEG制定的MPEG-1，MPEG-2和MPEG-4标准中都采用了帧编码。帧编码对于帧图像来说效果较好，但不适应于场图像。
2、以场宏块为单位的预测编码方法叫场预测编码方法(简称场编码)，在MPEG-2，MPEG-4和H.264中采用了场编码。场编码对于场图像来说效果较好，但不适应于帧图像。
3、根据编码代价值对每一个宏块选择帧编码或场编码的自适应帧场预测编码方法，在MPEG-2中采用了该编码方法。自适应帧场预测编码方法为：对视频信号首先分别进行帧编码和场编码，然后根据两者的编码代价值，决定采用帧编码的编码码流还是场编码的编码码流。这种预测编码方法能够同时适应帧图像和场图像，但是这种方法是以整帧的编码代价值为单位进行比较选择，因此编码效率不高。
4、基于宏块对的自适应帧场预测编码方法，在H.264中采用了该编码方法。该编码方法为：先进行基于宏块对的帧编码和场编码，然后根据两者的编码代价值，决定采用基于宏块对的帧编码的编码码流还是场编码的编码码流。这种预测编码方法也能够适应帧图像和场图像，但复杂度很大。
发明内容
本发明提供的一种块组编码结构及基于该结构的自适应分阶段预测编码方法，利用块组数据结构的特点，采用两阶段进行预测编码，重点定义预测编码的编码顺序，这种预测编码顺序能够充分利用数据之间的相关性，有效的提高视频信号的压缩效率。
为了达到上述目的，本发明提供了一种块组编码结构，定义M像素×N像素为块组BG，其中，N为正偶数；其包含原始块组NS和派生块组VS；
所述的原始块组NS是连续的M像素×N像素的块组；
对于逐行扫描的原始图像，一个连续的M像素×N像素就构成一个原始块组NS；对于隔行扫描的原始图像，先将时间上相邻的奇场和偶场，或偶场和奇场图像按自然空间位置拼成帧图像，在拼成的帧图像中的一个连续的M像素×N像素就构成一个原始块组NS；
所述的原始块组NS由原始上层块组NS0和原始下层块组NS1组成，该原始上层块组NS0是原始块组的第1行～第N/2行的部分，该原始下层块组NS1是原始块组的第N/2+1行～第N行的部分；即：
NS0(i，j)＝BG(x，y)，其中，i＝x＝1，......，M；j＝y＝1，......，N/2；
NS1(i，j)＝BG(x，y+N/2)，其中，i＝x＝1，......，M；j＝y＝1，......，N/2；
所述的原始上层块组NS0和原始下层块组NS1的编码属性均为第一阶段编码；
所述的派生块组VS是对原始块组NS进行垂直1/2抽样，并重新排列后得到的M像素×N像素的块组；其包含以下2种垂直1/2抽样过程：
按从上到下的顺序对原始块组NS中的偶数行进行抽样，并将抽样结果填充至派生块组VS中的第1行～第N/2行，定义为派生上层块组VS0；按从上到下的顺序对原始块组NS中的奇数行进行抽样，并将抽样结果填充至派生块组VS中的第N/2+1行～第N行，定义为派生下层块组VS1，组合得到派生块组VS；即：
VS0(i，j)＝NS(x，2y)，其中，x＝i＝1，...，M；y＝j＝1，......，N/2；
VS1(i，j)＝NS(x，2y-1)，其中，x＝i＝1，...，M；y＝j＝1，......，N/2；
按从上到下的顺序对原始块组NS中的奇数行进行抽样，并将抽样结果填充至派生块组VS中的第1行～第N/2行，定义为派生上层块组VS0；按从上到下的顺序对原始块组NS中的偶数行进行抽样，并将抽样结果填充至派生块组VS中的第N/2+1行～第N行，定义为派生下层块组VS1，组合得到派生块组VS；即：
VS0(i，j)＝NS(x，2y-1)，其中，x＝i＝1，...，M；y＝j＝1，......，N/2；
VS1(i，j)＝NS(x，2y)，其中，x＝i＝1，...，M；y＝j＝1，......，N/2；
所述的派生上层块组VS0的编码属性为第一阶段编码，所述的派生下层块组VS1的编码属性为第二阶段编码。
本发明还提供了一种基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，其包含以下步骤：
步骤1、编码过程：
步骤1.1、从原始图像中获得一个连续的M像素×N像素的当前编码块组：
步骤1.1.1、定义所述的连续M像素×N像素的块组为原始块组；
步骤1.1.2、对所述的原始块组进行垂直1/2的抽样处理，并重新排列得到M像素×N像素的派生块组；
步骤1.2、对当前编码块组进行第一阶段编码：
步骤1.2.1、选定上述的原始块组作为当前的块组编码结构，对该原始块组的编码结构进行编码，并计算其编码代价值：
步骤1.2.1.1、定义该原始块组的第1行～第N/2行的部分为原始上层块组，定义该原始块组的第N/2+1行～第N行的部分为原始下层块组，其编码阶段属性均属于第一阶段编码属性；
步骤1.2.1.2、根据参考图像，对所述的原始上层块组和原始下层块组进行编码，输出原始上层块组和原始下层块组的编码码流；
步骤1.2.1.3、分别计算原始上层块组和原始下层块组的编码代价值，并计算其相加之和作为此原始块组的编码结构的编码代价值；
步骤1.2.2、选定上述的派生块组作为当前的块组编码结构，对该派生块组的编码结构进行编码，并计算其编码代价值：
步骤1.2.2.1、定义该派生块组的第1行～第N/2行的部分为派生上层块组，定义该派生块组的第N/2+1行～第N行的部分为派生下层块组，所述的派生上层块组的编码阶段属性属于第一阶段编码属性，所述的派生下层块组的编码阶段属性属于第二阶段编码属性；
步骤1.2.2.2、根据参考图像，对所述的派生上层块组进行编码，输出派生上层块组的编码码流，并计算其编码代价值；
步骤1.2.2.3、估算所述的派生下层块组的编码代价值；
步骤1.2.2.4、将所述的派生上层块组和派生下层块组的编码代价值相加，得到此派生块组的编码结构的编码代价值；
步骤1.2.3、输出当前编码块组的编码码流：比较步骤1.2.1中得到的原始块组的编码代价值和步骤1.2.2中得到的派生块组的编码代价值；
若原始块组的编码代价值小于派生块组的编码代价值，则输出原始块组的编码码流，作为当前编码块组的编码码流；并将编码后的原始上层块组和原始下层块组重新组合，得到当前编码块组的原始重建块组，并将其填充至重建图像的相应位置中；
若原始块组的编码代价值大于派生块组的编码代价值，则输出派生上层块组的编码码流，作为当前编码块组的编码码流；并将编码后的派生上层块组和未编码的派生下层块组重新组合，得到当前编码块组的派生重建块组；
步骤1.3、循环执行步骤1.1～步骤1.2，按顺序对原始图像中分割得到的所有块组完成第一阶段编码，得到所有的重建块组，包括原始重建块组和派生重建块组组成的重建图像；
步骤1.4、进行第二阶段编码：
步骤1.4.1、根据步骤1.1的结果，按顺序遍历原始图像中分割得到的所有块组，判断当前编码块组的下层块组是否进行过第一阶段编码，若是，则执行当前步骤1.4.4；若否，则执行步骤1.4.2；
步骤1.4.2、以第一阶段编码时使用的参考图像和第一阶段编码得到的重建图像一起作为参考图像，对当前编码块组的下层块组进行第二阶段编码，得到当前编码块组的新的派生重建块组；
步骤1.4.3、输出经过第二阶段编码得到的派生重建块组的编码码流，并将其相应填充至重建图像中；
步骤1.4.4、判断原始图像中的所有块组是否均遍历完成，若否，则循环执行步骤1.4.1～步骤1.4.4，选取原始图像中的下一个块组为当前编码块组；若是，则结束编码过程，表明得到原始图像当前帧的编码重建图像；
步骤2、解码过程：
步骤2.1、从编码重建图像中获得一个M像素×N像素的重建块组作为当前的解码块组；
步骤2.2、对当前解码块组进行第一阶段解码：
步骤2.2.1、根据在编码过程中得到的该重建块组的编码码流，来判断编码码流的编码结构和解码块组的类型，若解码块组的编码结构的是原始块组，则执行步骤2.2.2；若解码块组的编码结构是派生块组，则执行步骤2.2.3；
步骤2.2.2、对该编码结构是原始块组的解码块组进行解码：由于原始块组的原始上层块组和原始下层块组都是在第一阶段进行编码的，故根据参考图像，对解码块组的上层块组和下层块组在第一阶段进行解码，得到原始解码重建块组，并将其填充至解码重建图像的相应位置中；
步骤2.2.3、对该编码结构是派生块组的解码块组进行解码：由于派生块组的派生上层块组是在第一阶段进行编码的，派生下层块组是在第二阶段进行编码的，故根据参考图像，对该解码块组的上层块组进行解码，将解码后的上层块组和未解码的下层块组重新组合，得到派生解码重建块组；
步骤2.3、循环执行步骤2.1～步骤2.2，对编码重建图像中所有的解码块组完成第一阶段解码，得到第一阶段解码后的解码重建图像；
步骤2.4、进行第二阶段解码：
步骤2.4.1、按顺序遍历编码重建图像中分割得到的所有M像素×N像素的解码块组，判断当前解码块组的下层块组是否进行过第一阶段解码；若是，则执行步骤2.4.3；若否，则说明该解码块组是派生解码块组，执行步骤2.4.2；
步骤2.4.2、以第一阶段解码得到的重建图像和第一阶段解码时使用的参考图像为参考，对当前派生解码块组的下层块组进行解码，并组合得到新的派生解码重建块组，并将其填充至解码重建图像的相应位置中；
步骤2.4.3、判断编码重建图像中的所有解码块组是否均遍历完成，若否，则循环执行步骤2.4.1～2.4.3；若是，则解码过程结束，得到当前帧的解码重建图像，并可将其作为解码下一帧图像的解码参考帧。
本发明提供的基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，在图像序列的编码码流中，包含了用来标识哪些幅图像采用了本方法进行编码的码字。
本发明提供的基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，可以应用于图像序列中的某些幅图像，而该图像序列中的其他幅图像可以采用该方法，也可以采用其他方法，具有良好的兼容性。
本发明提供的基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，利用块组编码结构中的编码阶段属性，对图像的当前帧先后分两个阶段进行编码重建，而第一阶段编码后的重建图像可以作为第二阶段编码的参考图像，这样能有效的提高图像第二阶段编码的效率。
本发明提供的基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，能够结合其他各种编码技术，有效的提高图像序列的压缩效率。
附图说明
图1为本发明提供的块组的结构示意图；
图2为本发明提供的原始块组的结构示意图；
图3为本发明提供的派生块组的结构示意图；
图4为发明提供的基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法的示意图。
具体实施方式
以下根据图1～图4，具体说明本发明的最佳实施方法：
一种块组编码结构，定义16像素×32像素为块组BG；本实施例中，所有的块组为宏块组；其包含原始宏块组NS和派生宏块组VS；
如图1所示，对于逐行扫描的原始图像，一个连续的16像素×32像素就构成一个原始宏块组NS；对于隔行扫描的原始图像，先将时间上相邻的奇场和偶场，或偶场和奇场图像按自然空间位置拼成帧图像，在拼成的帧图像中的一个连续的16像素×32像素就构成一个原始宏块组NS；
如图2所示，所述的原始宏块组NS由原始上层宏块组NS0和原始下层宏块组NS1组成，该原始上层宏块组NS0是原始宏块组NS的第1行～第16行的部分，该原始下层宏块组NS1是原始宏块组NS的第17行～第32行的部分；即：
NS0(i，j)＝BG(x，y)，其中，i＝x＝1，......，16；j＝y＝1，......，16；
NS1(i，j)＝BG(x，y+16)，其中，i＝x＝1，......，16；j＝y＝1，......，16；
所述的原始上层宏块组NS0和原始下层宏块组NS1的编码属性均为第一阶段编码；
如图3所示，所述的派生宏块组VS是对原始宏块组NS进行垂直1/2抽样，并重新排列后得到的16像素×32像素的块组；其包含以下2种垂直1/2抽样过程：
按从上到下的顺序对原始宏块组NS中的偶数行进行抽样，并将抽样结果填充至派生宏块组VS中的第1行～第16行，定义为派生上层宏块组VS0；按从上到下的顺序对原始宏块组NS中的奇数行进行抽样，并将抽样结果填充至派生宏块组VS中的第17行～第32行，定义为派生下层宏块组VS1，组合得到派生宏块组VS；即：
VS0(i，j)＝NS(x，2y)，其中，x＝i＝1，...，16；y＝j＝1，......，16；
VS1(i，j)＝NS(x，2y-1)，其中，x＝i＝1，...，16；y＝j＝1，......，16；
或者可以按从上到下的顺序对原始宏块组NS中的奇数行进行抽样，并将抽样结果填充至派生宏块组VS中的第1行～第16行，定义为派生上层宏块组VS0；按从上到下的顺序对原始宏块组NS中的偶数行进行抽样，并将抽样结果填充至派生宏块组VS中的第17行～第32行，定义为派生下层宏块组VS1，组合得到派生宏块组VS；即：
VS0(i，j)＝NS(x，2y-1)，其中，x＝i＝1，...，16；y＝j＝1，......，16；
VS1(i，j)＝NS(x，2y)，其中，x＝i＝1，...，16；y＝j＝1，......，16；
所述的派生上层宏块组VS0的编码属性为第一阶段编码，所述的派生下层宏块组VS1的编码属性为第二阶段编码。
本发明还提供了一种基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，其包含以下步骤：
步骤1、编码过程(可参见图4中的实线箭头所描述的编码顺序)：
步骤1.1、从原始图像中获得一个连续的16像素×32像素的当前编码块组：
步骤1.1.1、定义所述的16像素×32像素的块组为原始宏块组NS；
步骤1.1.2、对所述的原始宏块组进行垂直1/2的抽样处理，并重新排列得到16像素×32像素的派生宏块组VS；
步骤1.2、对当前编码块组进行第一阶段编码：
步骤1.2.1、选定上述的原始宏块组NS作为当前的块组编码结构，对该原始宏块组的编码结构进行编码，并计算其编码代价值：
步骤1.2.1.1、定义该原始宏块组NS的第1行～第16行的部分为原始上层宏块组NS0，定义该原始宏块组NS的第17行～第32行的部分为原始下层宏块组NS1，其编码阶段属性均属于第一阶段编码属性；
步骤1.2.1.2、根据参考图像，对所述的原始上层宏块组NS0和原始下层宏块组NS1进行编码，输出原始上层宏块组NS0和原始下层宏块组NS1的编码码流；
步骤1.2.1.3、分别计算原始上层宏块组NS0和原始下层宏块组NS1的编码代价值，并计算其相加之和作为此原始宏块组NS的编码结构的编码代价值；
步骤1.2.2、选定上述的派生宏块组VS作为当前的块组编码结构，对该派生宏块组VS的编码结构进行编码，并计算其编码代价值：
步骤1.2.2.1、定义该派生宏块组的第1行～第16行的部分为派生上层宏块组VS0，定义该派生宏块组的第17行～第32行的部分为派生下层宏块组VS1，所述的派生上层宏块组VS0的编码阶段属性属于第一阶段编码属性，所述的派生下层宏块组VS1的编码阶段属性属于第二阶段编码属性；
步骤1.2.2.2、根据参考图像，对所述的派生上层宏块组VS0进行编码，输出派生上层宏块组VS0的编码码流，并计算其编码代价值；
步骤1.2.2.3、估算所述的派生下层宏块组VS1的编码代价值；
步骤1.2.2.4、将所述的派生上层宏块组VS0和派生下层宏块组VS1的编码代价值相加，得到此派生宏块组的编码结构的编码代价值；
步骤1.2.3、输出当前编码块组的编码码流：比较步骤1.2.1中得到的原始宏块组NS的编码代价值和步骤1.2.2中得到的派生宏块组VS的编码代价值；
若原始宏块组NS的编码代价值小于派生宏块组VS的编码代价值，则输出原始块组NS的编码码流，作为当前编码块组的编码码流；并将编码后的原始上层宏块组和原始下层宏块组重新组合，得到当前编码块组的原始重建宏块组，并将其填充至重建图像的相应位置中；
若原始宏块组NS的编码代价值大于派生宏块组VS的编码代价值，则输出派生上层宏块组VS0的编码码流，作为当前编码块组的编码码流；并将编码后的派生上层宏块组和未编码的派生下层宏块组VS1重新组合，得到当前编码块组的派生重建宏块组；
步骤1.3、循环执行步骤1.1～步骤1.2，按顺序对原始图像中分割得到的所有宏块组BG完成第一阶段编码，得到所有的重建块组，包括原始重建块组和派生重建块组组成的重建图像；
步骤1.4、进行第二阶段编码：
步骤1.4.1、根据步骤1.1的结果，按顺序遍历原始图像中分割得到的所有宏块组BG，判断当前编码块组的下层宏块组是否进行过第一阶段编码，即当前编码块组是否是派生宏块组VS的编码结构；若是，则执行当前步骤1.4.4；若否，则执行步骤1.4.2；
步骤1.4.2、以第一阶段编码时使用的参考图像和第一阶段编码得到的重建图像一起作为参考图像，对当前编码块组的下层宏块组进行第二阶段编码，得到当前编码块组的新的派生重建宏块组；
步骤1.4.3、输出经过第二阶段编码得到的派生重建宏块组的编码码流，并将其相应填充至重建图像中；
步骤1.4.4、判断原始图像中的所有宏块组是否均遍历完成，若否，则循环执行步骤1.4.1～步骤1.4.4，选取原始图像中的下一个宏块组为当前编码块组；若是，则结束编码过程，表明得到原始图像当前帧的编码重建图像；
步骤2、解码过程(可参见图4中的虚线箭头所描述的解码顺序)：
步骤2.1、从编码重建图像中获得一个16像素×32像素的重建宏块组作为当前的解码块组；
步骤2.2、对当前解码块组进行第一阶段解码：
步骤2.2.1、根据在编码过程中得到的该重建宏块组的编码码流，来判断编码码流的编码结构和解码块组的类型，若解码块组的编码结构的是原始宏块组NS，则执行步骤2.2.2；若解码块组的编码结构是派生宏块组VS，则执行步骤2.2.3；
步骤2.2.2、对该编码结构是原始宏块组NS的解码块组进行解码：由于原始宏块组NS的原始上层宏块组NS0和原始下层宏块组NS1都是在第一阶段进行编码的，故根据参考图像，对解码块组的上层宏块组NS0和下层宏块组NS1在第一阶段进行解码，得到原始解码重建宏块组，并将其填充至解码重建图像的相应位置中；然后直接执行步骤2.4；
步骤2.2.3、对该编码结构是派生宏块组VS的解码块组进行解码：由于派生宏块组VS的派生上层宏块组VS0是在第一阶段进行编码的，派生下层宏块组VS1是在第二阶段进行编码的，故根据参考图像，对该解码块组的上层宏块组VS0进行解码，将解码后的上层宏块组VS0和未解码的下层宏块组VS1重新组合，得到派生解码重建宏块组；
步骤2.3、循环执行步骤2.1～步骤2.2，对编码重建图像中所有的解码宏块组完成第一阶段解码，得到第一阶段解码后的解码重建图像；
步骤2.4、进行第二阶段解码：
步骤2.4.1、按顺序遍历编码重建图像中分割得到的所有M像素×N像素的解码宏块组，判断当前解码宏块组的下层块组是否进行过第一阶段解码；若是，则执行步骤2.4.3；若否，则说明该解码宏块组是派生解码宏块组，执行步骤2.4.2；
步骤2.4.2、以第一阶段解码得到的重建图像和第一阶段解码时使用的参考图像为参考，对当前派生解码宏块组的下层块组进行解码，并组合得到新的派生解码重建宏块组，并将其填充至解码重建图像的相应位置中；
步骤2.4.3、判断编码重建图像中的所有解码宏块组是否均遍历完成，若否，则循环执行步骤2.4.1～2.4.3；若是，则解码过程结束，得到当前帧的解码重建图像，并可将其作为解码下一帧图像的解码参考帧。
本发明提供的基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，在图像序列的编码码流中，包含了用来标识哪些幅图像采用了本方法进行编码的码字。
本发明提供的基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，可以应用于图像序列中的某些幅图像，而该图像序列中的其他幅图像可以采用该方法，也可以采用其他方法，具有良好的兼容性。
本发明提供的基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，利用块组编码结构中的编码阶段属性，对图像的当前帧先后分两个阶段进行编码重建，而第一阶段编码后的重建图像可以作为第二阶段编码的参考图像，这样能有效的提高图像第二阶段编码的效率。
本发明提供的基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，能够结合其他各种编码技术，有效的提高图像序列的压缩效率。
Claims (8)
1.一种块组编码结构，定义M像素×N像素为块组BG，其中，N为正偶数；特征在于，包含原始块组NS和派生块组VS；
所述的原始块组NS是连续的M像素×N像素的块组；
所述的原始块组NS由原始上层块组NS0和原始下层块组NS1组成，该原始上层块组NS0是原始块组NS的第1行～第N/2行的部分，该原始下层块组NS1是原始块组NS的第N/2+1行～第N行的部分；即：
NS0(i，j)＝NS(x，y)，其中，i＝x＝1，……，M；j＝y＝1，……，N/2；
NS1(i，j)＝NS(x，y+N/2)，其中，i＝x＝1，……，M；j＝y＝1，……，N/2；
所述的原始上层块组NS0和原始下层块组NS1的编码属性均为第一阶段编码；
所述的派生块组VS是对原始块组NS进行垂直1/2抽样，并重新排列后得到的M像素×N像素的块组；
所述的派生块组VS由派生上层块组VS0和派生下层块组VS1组成，该派生上层块组VS0是派生块组VS的第1行～第N/2行的部分，该派生下层块组VS1是派生块组VS的第N/2+1行～第N行的部分；
所述的派生上层块组VS0的编码属性为第一阶段编码，所述的派生下层块组VS1的编码属性为第二阶段编码。
2.如权利要求1所述的块组编码结构，其特征在于，可以对原始块组NS进行垂直1/2抽样得到派生块组VS：
按从上到下的顺序对原始块组NS中的偶数行进行抽样，并将抽样结果填充至派生块组VS中的第1行～第N/2行，得到派生上层块组VS0；按从上到下的顺序对原始块组NS中的奇数行进行抽样，并将抽样结果填充至派生块组VS中的第N/2+1行～第N行，得到派生下层块组VS1，组合得到派生块组VS；即：
VS0(i，j)＝NS(x，2y)，其中，x＝i＝1，…，M；y＝j＝1，……，N/2；
VS1(i，j)＝NS(x，2y-1)，其中，x＝i＝1，…，M；y＝j＝1，……，N/2。
3.如权利要求1所述的块组编码结构，其特征在于，也可以对原始块组NS进行垂直1/2抽样得到派生块组VS：
按从上到下的顺序对原始块组NS中的奇数行进行抽样，并将抽样结果填充至派生块组VS中的第1行～第N/2行，得到派生上层块组VS0；按从上到下的顺序对原始块组NS中的偶数行进行抽样，并将抽样结果填充至派生块组VS中的第N/2+1行～第N行，得到派生下层块组VS1，组合得到派生块组VS；即：
VS0(i，j)＝NS(x，2y-1)，其中，x＝i＝1，…，M；y＝j＝1，……，N/2；
VS1(i，j)＝NS(x，2y)，其中，x＝i＝1，…，M；y＝j＝1，……，N/2。
4.如权利要求1所述的块组编码结构，其特征在于，所述的原始块组NS在逐行扫描的图像中是一个连续的M像素×N像素的块组；在隔行扫描的图像中，先将时间上相邻的奇场和偶场，或偶场和奇场图像按自然空间位置拼成帧图像，所述的原始块组NS在拼成的帧图像中是一个连续的M像素×N像素的块组。
5.一种基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，特征在于，其包含以下步骤：
步骤1、编码过程：
步骤1.1、从原始图像中获得一个连续的M像素×N像素的当前编码块组：
步骤1.1.1、定义所述的连续M像素×N像素的块组为原始块组；
步骤1.1.2、对所述的原始块组进行垂直1/2的抽样处理，并重新排列得到M像素×N像素的派生块组；
步骤1.2、对当前编码块组进行第一阶段编码：
步骤1.2.1、选定上述的原始块组作为当前的块组编码结构，对该原始块组的编码结构进行编码，并计算其编码代价值：
步骤1.2.1.1、定义该原始块组的第1行～第N/2行的部分为原始上层块组，定义该原始块组的第N/2+1行～第N行的部分为原始下层块组，其编码阶段属性均属于第一阶段编码属性；
步骤1.2.1.2、根据参考图像，对所述的原始上层块组和原始下层块组进行编码，输出原始上层块组和原始下层块组的编码码流；
步骤1.2.1.3、分别计算原始上层块组和原始下层块组的编码代价值，并计算其相加之和作为此原始块组的编码结构的编码代价值；
步骤1.2.2、选定上述的派生块组作为当前的块组编码结构，对该派生块组的编码结构进行编码，并计算其编码代价值：
步骤1.2.2.1、定义该派生块组的第1行～第N/2行的部分为派生上层块组，定义该派生块组的第N/2+1行～第N行的部分为派生下层块组，所述的派生上层块组的编码阶段属性属于第一阶段编码属性，所述的派生下层块组的编码阶段属性属于第二阶段编码属性；
步骤1.2.2.2、根据参考图像，对所述的派生上层块组进行编码，输出派生上层块组的编码码流，并计算其编码代价值；
步骤1.2.2.3、估算所述的派生下层块组的编码代价值；
步骤1.2.2.4、将所述的派生上层块组和派生下层块组的编码代价值相加，得到此派生块组的编码结构的编码代价值；
步骤1.2.3、输出当前编码块组的编码码流：比较步骤1.2.1中得到的原始块组的编码代价值和步骤1.2.2中得到的派生块组的编码代价值；
若原始块组的编码代价值小于派生块组的编码代价值，则输出原始块组的编码码流，作为当前编码块组的编码码流；并将编码后的原始上层块组和原始下层块组重新组合，得到当前编码块组的原始重建块组，并将其填充至重建图像的相应位置中；
若原始块组的编码代价值大于派生块组的编码代价值，则输出派生上层块组的编码码流，作为当前编码块组的编码码流；并将编码后的派生上层块组和未编码的派生下层块组重新组合，得到当前编码块组的派生重建块组；
步骤1.3、循环执行步骤1.1～步骤1.2，按顺序对原始图像中分割得到的所有块组完成第一阶段编码，得到所有的重建块组，包括原始重建块组和派生重建块组组成的重建图像；
步骤1.4、进行第二阶段编码：
步骤1.4.1、根据步骤1.1的结果，按顺序遍历原始图像中分割得到的所有块组，判断当前编码块组的下层块组是否进行过第一阶段编码，若是，则执行当前步骤1.4.4；若否，则执行步骤1.4.2；
步骤1.4.2、根据第二阶段编码的参考图像，对当前编码块组的下层块组进行第二阶段编码，得到当前编码块组的新的派生重建块组；
步骤1.4.3、输出经过第二阶段编码得到的派生重建块组的编码码流，并将其相应填充至重建图像中；
步骤1.4.4、判断原始图像中的所有块组是否均遍历完成，若否，则循环执行步骤1.4.1～步骤1.4.4，选取原始图像中的下一个块组为当前编码块组；若是，则结束编码过程，表明得到原始图像当前帧的编码重建图像；
步骤2、解码过程：
步骤2.1、从编码重建图像中获得一个M像素×N像素的重建块组作为当前的解码块组；
步骤2.2、对当前解码块组进行第一阶段解码：
步骤2.2.1、根据在编码过程中得到的该重建块组的编码码流，来判断编码码流的编码结构和解码块组的类型，若解码块组的编码结构的是原始块组，则执行步骤2.2.2；若解码块组的编码结构是派生块组，则执行步骤2.2.3；
步骤2.2.2、对该编码结构是原始块组的解码块组进行解码：由于原始块组的原始上层块组和原始下层块组都是在第一阶段进行编码的，故根据参考图像，对解码块组的上层块组和下层块组在第一阶段进行解码，得到原始解码重建块组，并将其填充至解码重建图像的相应位置中；然后直接执行步骤2.4；
步骤2.2.3、对该编码结构是派生块组的解码块组进行解码：由于派生块组的派生上层块组是在第一阶段进行编码的，派生下层块组是在第二阶段进行编码的，故根据参考图像，对该解码块组的上层块组进行解码，将解码后的上层块组和未解码的下层块组重新组合，得到派生解码重建块组；
步骤2.3、循环执行步骤2.1～步骤2.2，对编码重建图像中所有的解码块组完成第一阶段解码，得到第一阶段解码后的解码重建图像；
步骤2.4、进行第二阶段解码：
步骤2.4.1、按顺序遍历编码重建图像中分割得到的所有M像素×N像素的解码块组，判断当前解码块组的下层块组是否进行过第一阶段解码；若是，则执行步骤2.4.3；若否，则说明该解码块组是派生解码块组，执行步骤2.4.2；
步骤2.4.2、根据第二阶段解码的参考图像，对当前派生解码块组的下层块组进行解码，并组合得到新的派生解码重建块组，并将其填充至解码重建图像的相应位置中；
步骤2.4.3、判断编码重建图像中的所有解码块组是否均遍历完成，若否，则循环执行步骤2.4.1～2.4.3；若是，则解码过程结束，得到当前帧的解码重建图像，并可将其作为解码下一帧图像的解码参考帧。
6.如权利要求5所述的基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，其特征在于，步骤1.4.2中，所述的第二阶段编码的参考图像是第一阶段编码得到的重建图像和第一阶段编码时使用的参考图像。
7.如权利要求5所述的基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，其特征在于，步骤2.4.2中，所述的第二阶段解码的参考图像是第一阶段解码得到的重建图像和第一阶段解码时使用的参考图像。
8.如权利要求5所述的基于块组编码结构的自适应分阶段预测编码方法，其特征在于，在图像序列的编码码流中，包含了用来标识哪些幅图像采用了本方法进行编码的码字。
Priority Applications (1)
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| CN 200510029857 CN1812583A (zh) | 2005-09-22 | 2005-09-22 | 块组编码结构及基于该结构的自适应分阶段预测编码方法 |
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| CN 200510029857 CN1812583A (zh) | 2005-09-22 | 2005-09-22 | 块组编码结构及基于该结构的自适应分阶段预测编码方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
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Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101448160B (zh) * | 2007-11-28 | 2010-06-02 | 中国科学院微电子研究所 | 带重建数据反馈的像素重建方法及解码器 |
| CN101359977B (zh) * | 2007-08-02 | 2012-09-26 | 财团法人工业技术研究院 | 适用于数据切换多路复用的方法及装置 |
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2005
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