ES2198058T3 - Procedimiento y dispositivo para la codificacion y decodificacion de una imagen digitalizada. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo para la codificacion y decodificacion de una imagen digitalizada.Info
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Abstract
La misma cantidad de información de codificación para los píxeles contenidos en un bloque de imagen marginal se determina de manera separada para dicho bloque de imagen marginal y se resta de la información de codificación de los píxeles del bloque de imagen marginal, por medio de la que se obtiene una eficiencia de codificación mejorada.
Description
Procedimiento y dispositivo para la codificación
y decodificación de una imagen digitalizada.
La invención se refiere a la codificación y
decodificación de una corriente de datos de vídeo, que contiene
imágenes digitalizadas.
La codificación de señales de vídeo de acuerdo
con las normas de codificación de imágenes MPEG (MPEG1, MPEG2) [1],
JPEG [2], H.261 [3], H.263 [4], se basa en el principio de la
llamada codificación de imágenes basada en bloques.
Los procedimientos de codificación de imágenes
basada en bloques utilizan principio de la codificación de
predicción y de la codificación de transformación.
En el caso de la predicción se generan imágenes
diferenciales a través de la substracción de datos de imágenes de
predicción de los datos de imágenes originales a codificar.
Para la predicción se emplea una llamada
predicción de movimiento compensado. Los principios de la
estimación del movimiento necesarios para ello y su utilización
para la predicción de movimiento compensado son conocidos por el
técnico [5]. La estimación del movimiento se realiza para un bloque
de imágenes a codificar de tal forma que se compara la información
de luminosidad (información de claridad), que está asociada en cada
caso a cada punto de imagen de la imagen, del bloque de imágenes a
codificar con la información de luminosidad de una región de la
misma forma en una imagen precedente en el tiempo memorizada. La
comparación se realiza habitualmente a través de la formación de
las diferencias absolutas de los valores individuales de
luminosidad. La comparación se realiza para el bloque de imágenes a
codificar con varias regiones de la imagen precedente, que son
designadas, por lo demás, como bloques de imágenes precedentes. Las
imágenes diferenciales contienen en adelante solamente todavía la
diferencia de los valores de luminosidad del bloque de imágenes y
de los valores de luminosidad del bloque de imágenes precedente que
coincide de una manera ``óptima'' en la estimación del
movimiento.
Las correlaciones locales, que están presentes en
las imágenes diferenciales entre puntos de imagen vecinos, son
utilizadas con la ayuda de una transformación adecuada, por ejemplo
con la ayuda de la transformación de coseno discreto (DCT). La
codificación de transformación utilizada proporciona coeficientes
de codificación por transformación, que son sometidos a una
cuantificación y a una codificación por entropía. A continuación se
transmiten los coeficientes de codificación por transformación
hacia un receptor, en el que se realiza todo el procedimiento de
codificación de manera inversa. De esta manera está disponible en
el receptor, después de la realización de la decodificación, de
nuevo directamente información sobre los puntos de imagen.
En los procedimientos de codificación de imágenes
basada en bloques se distingue entre dos modos de codificación de
imágenes diferentes.
En el llamado modo Intra de codificación de
imágenes, se codifica en cada caso toda la imagen o una sección
parcial adecuada de la imagen (por ejemplo, un bloque de imagen)
con toda la información de codificación asociada a los puntos de
imagen de la imagen y se transmite. En este modo se codifican las
llamadas imágenes-I o bloques de
imágenes-I.
En el llamado modo Inter de la codificación de
imágenes solamente se codifica en cada caso la información
diferencial de la imagen de dos imágenes consecutivas en el tiempo.
En este modo se codifican las llamadas imágenes P o
imágenes-B o bloques de imágenes-P
o bloques de imágenes-B.
Por información de codificación se entiende en
adelante la información de claridad (información de luminosidad) o
la información de color (información de crominancia), que está
asociada a los puntos de imagen de la imagen.
Se conocen a partir de [6] procedimientos para la
llamada codificación de imágenes basada en el objeto. En la
codificación de imágenes basada en el objeto, se lleva a cabo una
segmentación de un objeto de acuerdo con los objetos de la imagen
que se encuentran en la imagen. Los objetos de la imagen son
codificados por separado. En estos procedimientos se emplean
igualmente procedimientos para la estimación del movimiento y para
la codificación por transformación.
En los procedimientos de codificación de la
imagen basada en el objeto, cada objeto de la imagen BO es
desintegrado en primer lugar en bloques de imágenes BB de un tamaño
fijo, por ejemplo de 8 x 8 puntos de imagen BP. Después de la
desintegración, una parte de los bloques de imágenes resultantes se
encuentra totalmente dentro de un objeto de la imagen BO, lo que se
representa en la figura 4. La imagen B contiene al menos un objeto
de la imagen BO, que se designa con un canto de objeto OK del
objeto de la imagen BO.
Los bloques de imágenes BB, que contienen al
menos una parte del canto de objeto OK, son designados, por lo
demás, como bloques marginales de la imagen RBB.
\newpage
Los bloques de imágenes BB, que se encuentran
después de la desintegración totalmente dentro del objeto de imagen
BO, se pueden codificar por transformación en conexión con los
procedimientos de codificación de imágenes basada en bloques
mencionados con una transformación discreta de coseno (DCT)
habitual basada en bloques.
Pero los bloques marginales de la imagen RBB
deben ser codificados con un procedimiento especial.
Para la codificación de bloques marginales de la
imagen RBB existen hasta ahora dos principios básicos.
Se conoce a partir de [6] completar la
información de codificación de los puntos de imagen del objeto de
imagen BO dentro de un bloque marginal de la imagen RBB a través de
un procedimiento de extrapolación adecuado de la información de
codificación sobre la superficie del bloque marginal completo de la
imagen RBB. Este modo de proceder se designa como Padding. La
superficie completada es codificada a continuación con una
Transformación de Coseno Discreto bidimensional habitual.
Se conoce a partir de [8] una codificación por
transformación adaptable empleando una Transformación de
Karhunen-Loève (KLT). En este procedimiento, antes
de la aplicación de la KLT sobre las informaciones individuales de
codificación a transformar se substrae el componente constante de
las informaciones de codificación y se aplica la KLT sobre la
información de codificación restada en cada caso de un punto de
imagen.
Como una alternativa, se conoce a partir de [6],
[7] y [9] que el objeto de la imagen BO es transformado separado
por líneas y columnas. Esta técnica se designa como codificación
por transformación con adaptación de forma, en el caso de que se
aplique una DCT, se designa como DCT con adaptación de forma
(Shape Adaptive DCT, SA-DCT). Los
coeficientes DCT asociados al objeto de la imagen BO son
determinados de tal forma que se suprimen los puntos de imagen BP
de un bloque marginal de la imagen RBB, que no pertenecen al objeto
de la imagen BO. Sobre los puntos de imagen BP restantes se aplica
entonces en primer lugar por columnas una DCT unidimensional, cuya
longitud corresponde al número de los puntos de imagen BP restantes
en la columna respectiva. Los coeficientes DCT resultantes son
alineados horizontalmente y a continuación son sometidos a otra DCT
unidimensional en dirección horizontal con longitud
correspondiente.
La especificación, conocida por [7] de la
SA-DCT parte de una matriz de transformación
DCT-N con la siguiente estructura:
\underline{DCT-N}(p,k)=\gamma \cdot cos
\left[p \cdot \left(k+ \frac{1}{2}\right) \cdot
\frac{\pi}{N}\right], k, p = 0 \rightarrow N – 1
El valor \gamma = 1/\surd2 para el caso p = 0
y \gamma = 1 para todos los otros casos.
Con N se designa una magnitud del vector de la
imagen a transformar, en el que están contenidos los puntos de
imagen transformados.
Con DCT-N se designa una
matriz de transformación de la magnitud N x N.
Con p, k se designan índices con p, k \in [0,
N-1].
Según la SA-DCT, cada columna del
bloque de la imagen a transformar es transformada verticalmente
según la especificación:
Un inconveniente de la SA-DCT se
puede ver en que ninguno de los coeficientes de la transformación
resultantes (coeficientes espectrales) representa el componente
constante de la información de codificación de los puntos de imagen
P del objeto de la imagen BO. El componente constante, que se
designa también como coeficiente DC, contiene, sin embargo, en los
datos habituales de la imagen, la mayor parte de la energía de la
señal y, por lo tanto, tiene una importancia especial para una
codificación eficiente de la imagen.
Por lo tanto, la invención se basa en el problema
de indicar procedimientos y disposiciones para la codificación y
decodificación de imágenes digitales, con los que se posibilita una
codificación y decodificación más eficientes.
El problema se soluciona a través del
procedimiento según la reivindicación 1 de la patente, a través del
procedimiento según la reivindicación 6 de la patente, a través del
dispositivo según la reivindicación 11 de la patente, a través del
dispositivo según la reivindicación 16 de la patente así como a
través de los medios de memoria legibles por ordenador según las
reivindicaciones 21 y 22 de la patente.
Los dispositivos pueden ser ordenadores
universales con un microprocesador programable, la unidad de
procesador. La codificación y decodificación, respectivamente, de
las imágenes digitalizadas se realiza en este caso utilizando un
programa de ordenador, que está programado de tal forma que las
etapas correspondientes del procedimiento son realizadas por el
ordenador. Las unidades lógicas descritas a continuación del
codificador y del decodificador, respectivamente, están
configuradas en este caso, por ejemplo, como procedimientos
autónomos del programa de ordenador.
Los dispositivos pueden ser también módulos de
hardware, por ejemplo una tarjeta de ordenador especial para el
procesamiento digital de la imagen, que contienen, respectivamente,
un módulo especial para las unidades lógicas descritas a
continuación del codificador y del decodificador,
respectivamente.
Una ventaja de los procedimientos y de los
dispositivos se puede ver en que a través de la determinación
separada del componente constante y la reducción de la información
de codificación de los puntos de imagen del bloque respectivo de la
imagen o de la parte del mismo, se consigue un ahorro considerable
de capacidad de transmisión que es necesaria para la transmisión de
una imagen o bien una compresión elevada de los datos de la
imagen.
Otra ventaja consiste en que a través de este
modo de proceder se posibilita la aplicación de una variante
ortonormal descrita a continuación de la SA-DCT.
Esto conduce a una eficiencia de la codificación mejorada
adicionalmente, es decir, que se eleva en una medida considerable
la calidad de la imagen manteniendo la velocidad de los datos.
Está claro que la invención se puede ver en que
para un bloque marginal de la imagen, se determina por separado el
componente constante de la información de codificación de los
puntos de imagen contenidos en el bloque marginal de la imagen y se
resta de la información de codificación de los puntos de imagen del
bloque marginal de la imagen, con lo que se consigue una eficiencia
mejorada de la codificación.
Los desarrollos ventajosos de la invención se
deducen de las reivindicaciones dependientes.
En un desarrollo del procedimiento para la
codificación es ventajoso realizar la codificación por
transformación de tal forma que la energía de la señal de la
información de codificación de los puntos de imagen en el campo del
espacio sea aproximadamente idéntica a la energía de la señal de la
información de codificación transformada de los puntos de imagen en
el campo de frecuencia.
En este caso es ventajoso formar los coeficientes
de transformación c_{j} a partir de los valores de la
diferencia d_{j} de la información de codificación de los
puntos de la imagen de acuerdo con la siguiente especificación:
\underline{c}_{j}=\sqrt{\frac{2}{N}} \cdot \underline{DCT -
N}(p,k) \cdot \underline{d}_{j} en la que con
- -
- d_{j} se designan los valores de la diferencia entre la información de codificación y el componente constante,
- -
- N se designa una magnitud de un vector de imagen que debe ser transformado, en el que están contenidos los puntos de imagen xj,
- -
- DCT-N se designa una matriz de transformación del tamaño N x N,
- -
- p, k se designan índices, donde p, k \in [0, N-1]
A través de la variante ortonormal descrita
anteriormente de la SA-DCT se incrementa en una
medida considerable la eficiencia de la codificación.
En un desarrollo del procedimiento para la
decodificación, es ventajoso de una manera correspondiente realizar
la codificación por transformación inversa de tal forma que la
energía de la señal de la información de codificación de los puntos
de imagen en el campo del espacio sea aproximadamente idéntica a la
energía de la señal de la información de codificación transformada
de los puntos de imagen en el campo de frecuencia.
En este caso es ventajoso formar los valores de
la diferencia d_{j} a partir de los coeficientes de
transformación c_{j} de acuerdo con la siguiente
especificación: \underline{d}_{j}= \sqrt{\frac{2}{N}} \cdot
(\underline{DCT - N}(p,k))^{-1} \cdot \underline{c}_{j} en la que
con
- -
- N se designa una magnitud de un vector de la imagen que debe ser transformado, en el que están contenidos los puntos de imagen,
- -
- DCT-N se designa una matriz de transformación que tiene el tamaño N x N,
- -
- p, k se designan índices, donde p, k \in [0, N-1]
- -
- (\bullet)^{-1} se designa una inversión de la matriz.
Los procedimientos son especialmente adecuados
para la codificación de bloques de imágenes, que contienen el canto
del objeto de un objeto de la imagen, que se designan a
continuación como bloques marginales de la imagen.
En las figuras se representa un ejemplo de
realización preferido de la invención, que se explica en detalle a
continuación.
En este caso:
La figura 1 muestra un diagrama de flujo, en el
que se representan las etapas individuales del procedimiento para
la codificación y del procedimiento para la decodificación.
La figura 2 muestra un esbozo de una disposición
de ordenador con dos ordenadores, una cámara y un medio de
transmisión para el registro, codificación, transmisión y
decodificación de datos de la imagen.
La figura 3 muestra un esbozo de una disposición
habitual para la codificación de imágenes basada en bloques con las
unidades lógicas empleadas habitualmente.
La figura 4 muestra de forma simbólica una
representación de una imagen con un objeto de la imagen y bloques
de la imagen y bloques marginales de la imagen.
La figura 2 muestra una cámara K, con la que se
toma una secuencia de imágenes B y se alimenta a un primer
ordenador R1 a través de una conexión V.
En el primer ordenador R1 son digitalizadas y
codificadas las imágenes de la secuencia de imágenes B según el
procedimiento descrito en [6] de la futura Norma MPEG4.
El primer ordenador R1 está conectado a través de
un medio de transmisión UM, por ejemplo un cable o un trayecto de
transmisión por radio, con un segundo ordenador R2. A través del
medio de transmisión UM se transmiten los datos de la imagen
codificados por el primer ordenador R1 al segundo ordenador R2 y son
decodificados allí.
El primer ordenador R1 y el segundo ordenador R2
presentan en cada caso una memoria SP y una unidad de cálculo RE,
que están conectadas entre sí a través de un bus BU. La unidad de
cálculo RE del primer ordenador R1 está configurada de tal forma
que se llevan a cabo las etapas del procedimiento explicadas a
continuación para la codificación de las imágenes digitalizadas. La
unidad de cálculo RE del segundo ordenador R2 está configurada de
tal forma que los datos codificados recibidos don decodificados de
acuerdo con el procedimiento MPEG2. El primer ordenador R1 y el
segundo ordenador R2 presentan, además, en cada caso una pantalla
BS para la representación de las imágenes B así como un teclado TA
y un ratón MA para el control de los ordenadores R1, R2.
En el marco de MPEG4 se lleva a cabo una
segmentación de una imagen B de acuerdo con los objetos de la
imagen BO que están presentes en la imagen B (ver la figura 4). Los
objetos de la imagen BO son codificados por separado.
Para la codificación de un objeto de la imagen BO
se descompone el objeto de la imagen BO en primer lugar en bloques
de la imagen BB de un tamaño fijo, en este caso de 8 x 8 puntos de
imagen BP. Después de la desintegración, una parte de los bloques
resultantes de la imagen se encuentra totalmente dentro de un objeto
de la imagen BO, lo que se representa en la figura 4. La imagen B
contiene al menos un objeto de la imagen BO, que es enmarcado con
un canto de objeto OK del objeto de la imagen BO.
Los bloques de la imagen BB, que se encuentran
después de la desintegración totalmente fuera del objeto de la
imagen BO, se pueden codificar por transformación con relación a
los procedimientos de codificación de la imagen mencionados
anteriormente con una Transformación de coseno discreto (DCT) (ver
la figura 3).
Los bloques de la imagen BB son codificados en un
modo Intra de codificación de imágenes o en un modo Inter de la
codificación de imágenes. Para la conmutación entre los modos están
previstas dos unidades de conmutación SE.
Para la realización del modo Inter de la
codificación de imágenes está prevista una unidad de substracción
S, en la que de la información de luminosidad de los puntos de
imagen BP del bloque de la imagen BB se resta la información de
luminosidad de puntos de imagen de un bloque de la imagen PBB
predicho que se explica a continuación.
Un bloque de imagen diferencial DBB, que resulta
a través de la formación de la diferencia, es alimentado a una
unidad para la codificación por transformación DCT, en la que se
aplica sobre el bloque de imagen diferencial DBB una Transformación
de Coseno discreto (DCT) para la formación de coeficientes de
transformación TK. Los coeficientes de transformación TK son
cuantificados QTK en una unidad de cuantificación Q. Los
coeficientes de transformación cuantificados QTK son alimentados a
una unidad para la codificación por entropía VLC, en la que se
realiza una llamada codificación de longitud de ejecución (Run
Length Coding) y/o una llamada codificación de longitud variable
(Variable Length Coding).
En la codificación, los coeficientes de
transformación cuantificados QTK son alimentados, además, a una
unidad para la cuantificación inversa IQ, en la que se forman
coeficientes de transformación cuantificados invertidos IQTK.
En una unidad para la codificación por
transformación inversa IDCT se transforman de forma inversa los
coeficientes de transformación cuantificados invertidos IQTK.
Resultan coeficientes de transformación inversos ITK, que son
alimentados a una unidad de adición AE.
A la unidad de adición se alimenta, además, el
bloque de la imagen de predicción PBB. El bloque de la imagen de
predicción PBB contiene coeficientes de transformación predichos,
que son sumados a los coeficientes de transformación inversos ITK.
Los coeficientes de transformación reconstruidos RTK que resultan
de ello son memorizados en una memoria SP:
En la memoria SP se memoriza en cada caso al
menos una imagen reconstruida precedente en el tiempo. La imagen
precedente presenta bloques de imágenes precedentes con los
coeficientes de transformación reconstruidos RTK, que representan
la información de luminosidad precedente de puntos de imagen
precedentes BP de la imagen precedente.
La imagen memorizada en la memoria SP es
utilizada para una estimación del movimiento, que se lleva a cabo
en una unidad para la estimación del movimiento BSC.
La estimación del movimiento BSC se realiza de
tal forma que para los puntos de imagen BP, respectivamente, de un
bloque de la imagen BB se lleva a cabo una comparación de la
información de luminosidad con la información de luminosidad de
puntos de imagen BP de la imagen precedente. En la imagen precedente
se utilizan en cada caso puntos de imagen precedentes, que se
agrupan en un bloque de la imagen precedente.
Para el bloque de la imagen BB se forma una
diferencia absoluta de la información de luminosidad de los puntos
de imagen BP, que están contenidos en el bloque de la imagen BB,
con información de luminosidad de puntos de imagen de una región en
la imagen precedente, que presenta la misma forma que el bloque de
la imagen BB. La diferencia se designa en adelante como cota de
error.
La cota de error se forma para un bloque de la
imagen BB según la especificación siguiente: F= \sum^{8}_{i=1}
\sum^{8}_{j=1} \;|\; x_{ij}-y_{ij}\;|, en la que con
- -
- i se designa un índice de líneas para la identificación clara de una línea dentro del bloque de la imagen BB,
- -
- j se designa un línea de líneas para la identificación clara de una columna dentro del bloque de la imagen BB,
- -
- x_{ij} se designa un valor de luminosidad, que está asociado a un punto de imagen BP, que se encuentra en la posición indicada a través de i, j, dentro del bloque de la imagen BB,
- -
- y_{ij} se designa un valor de luminosidad, que está asociado a un punto de imagen BP precedente, que se encuentra en la posición indicada a través de i, j, dentro de la región de la imagen precedente, que se compara con el bloque de la imagen BB.
La cota de error se forma para un número
predeterminable de regiones dentro de la imagen precedente, la
llamada región de búsqueda.
Como resultado de la estimación del movimiento
BSC se selecciona la región de la imagen B precedente como bloque
predicho de la imagen PBB, para el que la cota de error es mínima,
puesto que para esta región la coincidencia con el bloque de la
imagen BB es óptima.
Además, en el marco de la estimación del
movimiento se determina el desplazamiento local del bloque de la
imagen BB con respecto al bloque predicho de la imagen PBB en la
imagen precedente. El desplazamiento es designado a continuación
como vector de movimiento BV.
En el marco de la estimación del movimiento BSC
se conduce una ADR a la memoria SP en cada caso para el
direccionamiento claro de la región de la imagen precedente.
El vector de movimiento BV es memorizado en la
memoria SP después de la estimación completa del movimiento
BSC.
Los valores de luminosidad de los puntos de
imagen del bloque predicho de la imagen PBB son alimentados a la
unidad de substracción SE y son restados de los valores de
luminosidad de los puntos de imagen BP del bloque de la imagen
BB.
En el modo Intra de codificación de imágenes, los
bloques de la imagen BB son sometidos completamente a la DCT, con
cuantificados y son codificados por entropía. En este modo no se
lleva a cabo una estimación del movimiento BSC.
Sin embargo, los bloques marginales de la imagen
RBB deben ser codificados con un procedimiento especial. La
invención se describe a continuación para bloques marginales de la
imagen RBB y para el modo Intra de la codificación de imágenes.
La figura 1 muestra un diagrama de flujo, en el
que están representadas las etapas individuales del
procedimiento.
En una primera etapa 101 se alimenta un bloque
marginal de la imagen RBB en el modo Intra de codificación de
imágenes a la unidad para la codificación por transformación
DCT.
En la unidad para la codificación por
transformación DCT se determina un componente constante DC de la
información de codificación de los puntos de imagen BP del bloque
marginal de la imagen RBB, que pertenecen al objeto de la imagen BO
(etapa 102). El componente constante DC se forma de acuerdo con la
siguiente especificación: DC= \frac{1}{N} \cdot \sum_{i,j \in BO}
f(i, \;j), en la que con
- -
- N se designa un número de los puntos de imagen BP, que pertenecen al objeto de la imagen BO, del bloque marginal de la imagen RBB,
- -
- F(i, j) se designa el valor de la información de codificación, que está asociada al punto de imagen BP que se encuentra en la posición indicada a través de los índices i, j.
En una tercera etapa, se resta el componente
constante DC determinado de la información de codificación de cada
punto de imagen BP del bloque marginal de la imagen RBB, que
pertenece al objeto de la imagen BO.
Resultan valores diferenciales d(i, j) de
la información de codificación, respectivamente, para un punto de
imagen en la posición (i, j) dentro del bloque marginal de la
imagen RBB según la siguiente especificación.
Los valores diferenciales d(i, j) son
sometidos a una variante de la SA-DCT (etapa 104).
Agrupados en un vector diferencial dj resulta la siguiente
especificación para la formación de los coeficientes de
transformación cj a partir del vector dj de los
valores diferenciales d(i, j) de la información de
codificación de los puntos de imagen según la especificación
siguiente: \underline{c}_{j}= \sqrt{\frac{2}{N}} \cdot
\underline{DCT-N}(p,k) \cdot \underline{d}_{j} en el que con
- -
- N se designa una magnitud de un vector de imagen que debe ser transformado, en el que están contenidos los puntos de imagen BP,
- -
- DCT-N se designa una matriz de transformación que tiene el tamaño N x N,
- -
- p, k se designan índices, donde p, k \in [0, N-1].
Como se deduce claramente, la especificación para
la formación de los coeficientes de transformación significa que la
energía de la señal de la información de codificación de los puntos
de imagen BP en el campo del espacio es aproximadamente idéntica a
la energía de la señal de la información de codificación
transformada de los puntos de imagen BP en el campo de
frecuencia.
\newpage
El componente constante DC se ha multiplicado por
un factor \alpha predeterminable para obtener un componente
constante DC' puesto a escala (etapa 105):
Se ha revelado que es ventajoso un valor para el
factor \alpha = sqrt(n), donde n es el número de los
puntos de imagen BP, que pertenecen al objeto de la imagen BO, en
el bloque marginal de la imagen RBB.
Los coeficientes de transformación cj y el
componente constante puesto a escala DC' son cuantificados en otras
etapas (etapa 106) y son sometidos a una codificación por entropía.
(etapa 107).
La información codificada de la imagen es
transmitida desde el primer ordenador R1 hacia el segundo ordenador
R2 a través del medio de transmisión UM (etapa 108).
En el segundo ordenador R2 son recibidos los
datos codificados de la imagen y se lleva a cabo una
decodificación de la imagen con las siguientes etapas del
procedimiento para los bloques marginales de la imagen RBB. Los
bloques restantes de la imagen son decodificados con el
procedimiento inverso habitual, es decir, que se lleva a cabo una
decodificación por entropía, una cuantificación inversa y una
codificación por transformación inversa y eventualmente una
compensación del movimiento.
Cada bloque marginal de la imagen RBB es sometido
igualmente a una decodificación por entropía (etapa 109) y a una
cuantificación (etapa 110).
A partir del componente constante DC' puesto a
escala transmitido al mismo tiempo se reconstruye el componente
constante DC a través de la multiplicación por el valor recíproco
\alpha^{-1} del factor \alpha (etapa 111).
A partir de los coeficientes de transformación
c_{j}cuantificados inversos se determinan en otra etapa 112 los
valores diferenciales d(i, j). Agrupados en un vector
diferencial dj resulta la siguiente especificación para la
formación del vector dj de los valores diferenciales
d(i, j) de la información de codificación de los puntos de
imagen a partir de los coeficientes de transformación cj
según la especificación siguiente: \underline{d}_{j}=
\sqrt{\frac{2}{N}} \cdot
(\underline{DCT-N}(p,k))^{-1} \cdot
\underline{c}_{j}
En la última etapa 113 se añade el componente
constante Dc de nuevo a los valores diferenciales d(i, j) de
la información de codificación de los puntos de imagen, con lo que
se ha reconstruido la información de codificación original de los
puntos de imagen y de esta manera está decodificado el bloque
marginal de la imagen.
A continuación se muestran algunas alternativas
al ejemplo de realización descrito anteriormente.
La invención no se limita al procedimiento según
MPEG-4. Se puede emplear de manera ventajosa para
cualquier procedimiento de codificación de imágenes basada en el
objeto, puesto que en estos procedimientos aparece siempre la
problemática de la codificación y decodificación, respectivamente,
de bloques marginales de la imagen, que se soluciona de una manera
extraordinariamente ventajosa a través de la invención.
La invención se puede aplicar para cualquier
codificación por transformación basada en el objeto, que no
proporciona por sí misma ningún componente constante, por ejemplo
la transformación sinusoidal discreta (DST) o también una
Tranformación de Wavelet.
La invención está limitada a la variante de la
SA-DCT descrita anteriormente. La
SA-DCT se puede aplicar también inalterada en el
marco de la invención.
Está claro que la invención se puede ver en que
para un bloque marginal de la invención se determina por separado
el componente constante de la información de codificación de los
puntos de imagen contenidos en el bloque marginal de la imagen y se
resta de la información de codificación de los puntos de imagen del
bloque marginal de la imagen, con lo que se consigue una eficiencia
elevada de la codificación.
En el marco de este documento se han citado las
siguientes publicaciones:
[1] D. Le Gall, The Video Compression
Standard for Multimedia Applicationes, Communications of the ACM,
Vol. 34, Nº 4, Páginas 47-58, Abril de
1991.
\newpage
[2] G. Wallace, The JPEG Still Picture
Compression Standard, Communications of the ACM, Vol. 34, Nº 4,
Páginas 31-44, Abril de 1991.
[3] Ming Liou, Overview of the px64 kbit/s
Video Coding Standard, Communications of the ACM, Vol. 34, Nº 4,
Páginas 60-63, Abril de 1991.
[4] ITU-T Rec. H.263, Video
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1997.
Claims (22)
1. Procedimiento para la codificación de una
imagen digitalizada que presenta al menos un objeto de imagen con
un número discrecional de puntos de imagen a los que está asignada
la información de codificación,
- -
- en el que los puntos de imagen están agrupados en bloques de imágenes,
- -
- en el que se determina para al menos una parte de un bloque de imágenes un componente constante de la información de codificación de cada punto de imagen contenido en al menos una parte del bloque de imágenes,
- -
- en el que el componente constante es substraído de la información de codificación de cada punto de imagen de al menos una parte del bloque de imágenes, y
- -
- en el que la información de codificación de los puntos de imagen de al menos una parte del bloque de imágenes, que está reducida en la medida del componente constante, es sometida a una codificación de transformación con adaptación de forma,
caracterizado porque la reducción de la
información de codificación en la medida del componente constante
es aplicada solamente a bloques de imágenes que contienen un borde
del objeto de
imagen.
2. Procedimiento según la reivindicación 1, en el
que la codificación de transformación es efectuada de tal manera
que una energía de la señal de la información de codificación de
los puntos de imagen en el campo del espacio es aproximadamente
idéntica a una energía de la señal de la información de
codificación transformada de los puntos de imagen en el campo de
frecuencia.
3. Procedimiento según la reivindicación 1 ó 2,
en el que los coeficientes de transformación c_{j} están
formados a partir de valores de la diferencia d_{j}de la
información de codificación de los puntos de imagen de acuerdo con
la siguiente especificación: \underline{c}_{j}=
\sqrt{\frac{2}{N}} \cdot \underline{DCT - N} (p,k) \cdot
\underline{d}_{j} en el que con
- -
- N se designa una magnitud de un vector de imagen que debe ser transformado, en el que están contenidos los puntos de imagen,
- -
- DCT-N se designa una matriz de transformación que tiene el tamaño N x N,
- -
- p, k se designan índices, donde p, k \in [0, N-1].
4. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que la reducción de la
información de codificación en la medida del componente constante
es aplicada solamente a bloques de imágenes que son codificados en
el modo Intra de la codificación.
5. Procedimiento según una de las
reivindicaciones precedentes, en el que el componente constante es
puesto a escala.
6. Procedimiento para la decodificación de una
imagen digitalizada que presenta al menos un objeto de imagen con
un número discrecional de puntos de imagen a los que está asignada
la información de codificación, codificada por transformación con
adaptación de forma, estando agrupados los puntos de imagen en los
bloques de imágenes y siendo asignado al menos un bloque de imágenes
a un componente constante de la información de codificación de los
puntos de imagen contenidos en el bloque de imágenes,
- -
- en el que la información de codificación, codificada por transformación con adaptación de forma de los puntos de imagen de al menos una parte del bloque de imágenes, que es asignada a un componente constante, es sometida a una codificación de transformación inversa con adaptación de forma, y
- -
- en el que el componente constante es añadido a la información de codificación de cada punto de imagen de al menos una parte del bloque de imágenes,
caracterizado porque la adición del
componente constante a la información de codificación es aplicada
solamente a los bloques de imágenes que contienen un borde del
objeto de
imagen.
7. Procedimiento según la reivindicación 6, en el
que la codificación de transformación inversa se efectúa de tal
modo que una energía de la señal de la información de codificación
de los puntos de imagen en el campo de espacio es aproximadamente
idéntica a una energía de la señal de la información de
codificación de transformación de los puntos de imagen en el campo
de frecuencia.
8. Procedimiento según la reivindicación 6 ó 7,
en el que los valores de la diferencia d_{j} están
formados a partir de los coeficientes de transformación
c_{j} de acuerdo con la siguiente especificación:
\underline{d}_{j}= \sqrt{\frac{2}{N}} \cdot (\underline{DCT - N}
(p,k))^{-1} \cdot \underline{c}_{j} en la que con
- -
- N se designa una magnitud de un vector de imagen que debe ser transformado, en el que están contenidos los puntos de imagen,
- -
- DCT-N se designa una matriz de transformación que tiene el tamaño N x N,
- -
- p, k se designan índices, donde p, k \in [0, N-1]
- -
- (\bullet)^{-1} se designa una inversión de la matriz.
9. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 6 a 8, en el que la reducción de la información de
codificación en la medida del componente constante es aplicada
solamente a los bloques de imágenes que son codificados en el modo
de intracodificación.
10. Procedimiento según una de las
reivindicaciones 6 a 9, en el que el componente constante es puesto
a escala.
11. Aparato para la codificación de una imagen
digitalizada que presenta al menos un objeto de imagen con un
número discrecional de puntos de imagen a los que es asignada la
información de codificación, con una unidad de procesador que está
ajustada de tal manera que
- -
- los puntos de imagen están agrupados en bloques de imágenes,
- -
- se determina para al menos una parte del bloque de imágenes un componente constante de la información de codificación de los puntos de imagen contenidos al menos en una parte del bloque de imágenes,
- -
- el componente constante es substraído de la información de codificación de cada punto de imagen de al menos una parte del bloque de imágenes, y
- -
- la información de codificación de los puntos de imagen de al menos una parte del bloque de imágenes que se reduce en la medida del componente constante es sometida a una codificación de transformación con adaptación de forma (SA- DCT),
caracterizado porque la unidad de
procesador es ajustada de tal modo que la reducción de la
información de codificación en la medida del componente constante
es aplicada solamente a los bloques de imágenes que contienen un
borde del objeto de la imagen (bloques de imágenes de
borde).
12. Aparato según la reivindicación 11, en el que
la unidad de procesador es ajustada de tal modo que la codificación
de transformación es efectuada de tal manera que una energía de la
señal de la información de codificación de los puntos de imagen en
el campo del espacio es aproximadamente idéntica a una energía de
la señal de la información de codificación de transformación de los
puntos de imagen en el campo de frecuencia.
13. Aparato según la reivindicación 11 ó 12, en
el que la unidad de procesador es ajustada de modo que los
coeficientes de transformación c_{j} están formados a
partir de los valores de la diferencia d_{j}de la
información de codificación de los puntos de imagen de acuerdo con
la siguiente especificación: \underline{c}_{j}=
\sqrt{\frac{2}{N}} \cdot \underline{DCT - N} (p,k) \cdot
\underline{d}_{j} en la que con
- -
- N se designa una magnitud de un vector de imagen que debe ser transformado, en el que están contenidos los puntos de imagen,
- -
- DCT-N se designa una matriz de transformación que tiene el tamaño NxN,
- -
- p, k de designan índices, donde p, k \in [0, N-1].
\newpage
14. Aparato según una de las reivindicaciones 11
a 13, en el que la unidad del procesador es ajustada de tal modo
que la reducción de la información de codificación en la medida del
componente constante es aplicada solamente a los bloques de
imágenes que son codificados en el modo de intracodificación.
15. Aparato según una de las reivindicaciones 11
a 14, en el que la unidad del procesador es ajustada de tal modo
que el componente constante es puesto a escala.
16. Aparato para la decodificación de una imagen
digitalizada con al menos un objeto de imagen con un número
discrecional de puntos de imagen, a los que es asignada la
información de codificación, codificada por transformación con
adaptación de forma, siendo agrupados los puntos de imagen en
bloques de imágenes y al menos siendo asignado un bloque de
imágenes a un componente constante de la información de
codificación de los puntos de imagen contenidos en el bloque de
imágenes, teniendo una unidad de procesador que es ajustada de tal
modo que
- -
- la información de codificación codificada por transformación con adaptación de la forma de los puntos de imagen de al menos una parte del bloque de imágenes, que está asignada a un componente constante, está sometida a una codificación de transformación con adaptación de forma inversa,
- -
- el componente constante es añadido a la información de codificación de cada punto de imagen de al menos una parte del bloque de imágenes,
caracterizado porque la unidad del
procesador es ajustada de tal modo que la adición del componente
constante a la información de codificación es aplicada solamente a
bloques de imágenes que contienen un borde del objeto de
imagen.
17. Aparato según la reivindicación 16, en el que
la unidad de procesador es ajustada de tal modo que la codificación
de transformación inversa es efectuada de tal modo que una energía
de la señal de la información de codificación de los puntos de
imagen en el campo de espacio es aproximadamente idéntica a una
energía de la señal de la información de codificación de
transformación de los puntos de imagen en el campo de
frecuencia.
18. Aparato según la reivindicación 16 ó 16, en
el que la unidad de procesador es ajustada de tal manera que los
valores de la diferencia d_{j} están formados a partir de
los coeficientes de transformación c_{j} de acuerdo con la
siguiente especificación: \underline{d}_{j}=
\sqrt{\frac{2}{N}}(\underline{DCT - N} (p,k))^{-1} \cdot
\underline{c}_{j} en la que con
- -
- N se designa una magnitud de un vector de imagen que debe ser transformado, en el que están contenidos los puntos de imagen, tamaño NxN,
- -
- p, k se designan índices, donde p, k \in [0, N-1]
- -
- (\bullet)^{-1} se designa una inversión de la matriz.
19. Aparato según una de las reivindicaciones 16
a 18, en el que la unidad de procesador está ajustada de tal modo
que la reducción de la información de codificación en la medida del
componente constante es aplicada solamente a los bloques de
imágenes que son codificados en el modo de intracodificación.
20. Aparato según una de las reivindicaciones 16
a 19, en el que la unidad de procesador es ajustada de tal modo que
el componente constante es puesto a escala.
21. Medio de memoria legible por ordenador sobre
el que se memoriza un programa que, cuando ha sido cargado en una
memoria de ordenador, permite al ordenador llevar a cabo las
siguientes etapas del procedimiento para la codificación de una
imagen digitalizada, que presenta al menos un objeto de imagen con
un número discrecional de puntos de imagen, a los que está asignada
una información de codificación:
- -
- los puntos de imagen están agrupados en bloques de imágenes,
- -
- se determina para al menos una parte de un bloque de imágenes un componente constante de la información de codificación de los puntos de imagen contenidos en al menos una parte del bloque de imágenes,
- -
- el componente constante es substraído de la información de codificación de cada punto de imagen de al menos una parte del bloque de imágenes, y
- -
- la información de codificación de los puntos de imágenes de al menos una parte del bloque de imágenes, que es reducida en la medida del componente constante, es sometida a una codificación por transformación con adaptación de forma (SA-DCT),
caracterizado porque la reducción de la
información de codificación en la medida del componente constante
es aplicada solamente a bloques de imágenes que contienen un borde
del objeto de la
imagen.
22. Medio de memoria legible por ordenador sobre
el que es memoriza un programa que, cuando ha sido cargado en una
memoria del ordenador, permite al ordenador llevar a cabo las
siguientes etapas del procedimiento para la decodificación de una
imagen digitalizada que presenta al menos un objeto de imagen con
un número discrecional de puntos de imagen a los que es asignada la
información de codificación, codificada por transformación con
adaptación de forma
- -
- estando agrupados los puntos de imagen en los bloques de imágenes y
- -
- estando asignado al menos un bloque de imágenes a un componente constante de la información de codificación de los puntos de imagen contenidos en el bloque de imágenes,
- -
- la información de codificación, codificada por transformación con adaptación de forma, de los puntos de imagen de al menos una parte del bloque de imágenes, que es asignada a un componente constante, es sometida a una codificación de transformación inversa con adaptación de forma, y
- -
- el componente constante es añadido a la información de codificación de cada punto de imagen de al menos una parte del bloque de imágenes,
caracterizado porque la adición del
componente constante a la información de codificación es aplicada
solamente a los bloques de imágenes que contienen un borde del
objeto de la
imagen.
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