ES2227686T3 - Codificador de imagenes de decodificador de imagenes. - Google Patents
Codificador de imagenes de decodificador de imagenes.Info
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Abstract
UN CODIFICADOR DE IMAGEN RECIBE LOS DATOS DEL ELEMENTO GRAFICO DE IMAGENES DE PARTES CON ALTA RESOLUCION. UNA SECCION CODIFICADORA (101) DE CAPA DE ORDEN SUPERIOR, UNA SEGUNDA SECCION (102) GENERADORA DE DATOS DE FORMA, Y UNA SEGUNDA SECCION CODIFICADORA DE DATOS DE FORMA (103) CODIFICAN LOS DATOS DEL ELEMENTO DE IMAGEN Y DAN FORMA A LOS DATOS DE LAS CAPAS DE ORDEN SUPERIOR. UNA SECCION DE MUESTREO HACIA ABAJO (104) GENERA DATOS DEL ELEMENTO DE IMAGEN DE BAJA RESOLUCION. UNA SECCION (105) CODIFICADORA DE CAPA DE ORDEN INFERIOR, UNA PRIMERA SECCION (106) GENERADORA DE DATOS DE FORMA Y UNA PRIMERA SECCION (107) CODIFICADORA DE DATOS DE FORMA CODIFICAN LOS DATOS DEL ELEMENTO DE IMAGEN Y DAN FORMA A LOS DATOS DE LAS CAPAS DE ORDEN INFERIOR.
Description
Codificador de imágenes y decodificador de
imágenes.
La presente invención está relacionada con un
aparato de codificación de imágenes y un aparato de decodificación
de imágenes, y más particularmente con un aparato de codificación
de imágenes en movimiento para codificar los datos de las imágenes
de una forma eficiente y un aparato de decodificación de imágenes
en movimiento para decodificar los datos codificados generados por
el aparato de codificación de imágenes en movimiento, utilizados en
el campo del procesamiento de imágenes digitales.
En la codificación de imágenes se ha considerado
un método de superposición de distintas secuencias de imágenes en
movimiento. El artículo titulado "Esquema de codificación de
imágenes utilizando la representación por capas y plantillas
múltiples" (informe técnico del IEICE, IE94-159,
páginas 99-106 (1995), describe un esquema para la
superposición de una secuencia de imágenes en movimiento como fondo
y otra secuencia de imágenes en movimiento de un componente o imagen
parcial (por ejemplo, una imagen de video de una figura humana o un
pez cortado mediante la técnica Cromakey como fondo, para generar
una nueva secuencia de imágenes.
La figura 12 es un diagrama de bloques que
muestra un aparato de codificación y un aparato de decodificación
de acuerdo con el arte convencional. La parte de codificación de
datos de los píxeles 1201 en la figura 12 es una parte para
codificar los datos de los píxeles que representan la intensidad y
las diferencias de colores, y la parte de codificación de los datos
de forma 1202 son para codificar los datos de forma que representan
una forma de la imagen parcial. Estas partes constituyen un aparato
para codificar una imagen parcial.
Los datos de forma se emplean para codificar los
datos de los píxeles. Una parte de decodificación de los datos de
los píxeles 1203 en la figura 12 son una parte para decodificar los
datos de los píxeles, y la parte de decodificación 1204 de los
datos de forma son para decodificar los datos de forma. Estas partes
constituyen un aparato para decodificar una imagen parcial. Para
decodificar los datos de los píxeles, se emplean los datos de forma
decodifica-
dos.
dos.
La parte 1202 de codificación de los datos de
forma expresan primeramente un contorno de una forma utilizando 8
códigos de cadena direccionales, por ejemplo, y codificando después
los códigos de cadena mediante la codificación Huffman. La parte
1201 de codificación de los datos de los píxeles codifica los datos
de los píxeles mediante el método estándar internacional de
codificación de imágenes en movimiento, tal como el MPEG o H.261.
Al dividir los datos en bloques, se utiliza una técnica DCT de
forma arbitraria o similar para los bloques incluyendo un límite de
la imagen parcial.
Cada imagen parcial se decodifica mediante un
aparato de decodificación, y después se superponen en una parte de
superposición (no mostrada) utilizando los datos de forma, y
visualizándose en un dispositivo de visualización como una
pantalla. Por ejemplo, cuando se superpone una imagen parcial p (i,
j) en una forma arbitraria sobre una imagen de fondo rectangular b
(i, j) se utiliza generalmente los datos de forma s (i, j) de
acuerdo con la expresión siguiente (1):
...
(1)f(i, j) = p (i,j) s ((i,j) + b (i, j)
[1-s (i,
j)]
en donde (i, j) representa las
coordenadas de un píxel, y f(i, j) representa un valor del
píxel. El valor de s(i, j) supone que el valor "1" está
dentro de una imagen parcial, y que "0" se encuentra fuera de
la
imagen.
En el arte convencional, sin embargo, no se ha
propuesto una técnica para configurar la jerarquía espacial para
una imagen parcial. El estándar internacional MPEG2 ejecuta una
jerarquía (es decir, jerarquía espacial) a través de una imagen
completa. En el método, los datos en una capa inferior tienen una
resolución espacial baja a través de la imagen completa, y los datos
en una capa superior para mejorar la resolución se decodifican
conjuntamente para conseguir una alta resolución espacial.
Es deseable proporcionar un aparato de
decodificación de imágenes y un aparato de decodificación de
imágenes que puede realizar una jerarquía espacial en una imagen
parcial.
Para obtener los datos de forma de baja
resolución, los datos de forma de alta resolución obtenidos
mediante el arte convencional pueden ser reducidos sencillamente.
No obstante, si la imagen de baja resolución así obtenida se
visualiza en un monitor de pantalla grande que tenga una resolución
baja, el contorno de una parte tendrá una apariencia en forma
escalonada, lo cual conduce al deterioro en la calidad de la imagen
física. El mismo problema surge cuando se amplia una imagen de baja
resolución para su visualización en un monitor de pantalla grande
que tenga alta resolución.
Es deseable proporcionar un aparato de
codificación de imágenes y un aparato de decodificación de imágenes
que pueda resolver el problema.
Se invita poner atención a un artículo titulado
"Codificación de segmentos de imágenes de forma arbitraria
basándose en una transformada ortogonal generalizada", de
Michael Gilge y otros, Elsevieer Science Publishers B.V., vol. 1
número 2, de 1 de Octubre de 1989, el cual se refiere a la
representación de imágenes orientadas a zonas.
El documento EP-0588411 expone un
sistema con medios de conmutación de codificador y decodificador,
los cuales están diseñados para el ajuste de una relación de
señales presentes en el primer y segundo contacto de conmutación y
para la combinación de las señales ajustadas de esta forma.
Así mismo, las páginas 3 - 49 de la reunión de
1966 en Munich para el informe del grupo de trabajo
MPEG-4 (XP002047798) describen la tecnología del
codificador/decodificador en relación con los planos de los objetos
de video.
De acuerdo con un primer aspecto de la presente
invención, se proporciona un aparato de codificación de imágenes
según la reivindicación 1. De acuerdo con un segundo aspecto de la
presente invención, se proporciona un aparato de decodificación de
imágenes según la reivindicación 3.
Las características preferidas están expuestas en
las reivindicaciones dependientes.
Con el fin de que la presente invención pueda ser
comprendida más fácilmente, se describirán a continuación las
realizaciones de la misma, con referencia a los dibujos adjuntos,
en los que:
la figura 1 es un diagrama de bloques que muestra
un aparato de codificación de acuerdo con una primera realización
que ayuda a comprender la presente invención,
la figura 2 es un diagrama de bloques que muestra
un aparato de decodificación de acuerdo con la primera realización,
que ayuda a comprender la presente invención,
la figura 3 es un diagrama de bloques que muestra
un aparato de codificación de acuerdo con una segunda realización,
que ayuda a comprender la presente invención,
la figura 4 es un diagrama de bloques que muestra
un aparato de decodificación de acuerdo con la segunda realización,
que ayuda a comprender la presente invención,
la figura 5 es un diagrama de bloques que muestra
un aparato de codificación de acuerdo con una tercera realización
que ayuda a comprender la presente invención,
la figura 6 es un diagrama de bloques que muestra
un aparato de decodificación para una capa inferior de acuerdo con
la tercera realización que ayuda a comprender la presente
invención,
la figura 7 es un diagrama para ser utilizado en
la información de ilustración sobre la diferencia entre los datos
de forma de capa superior y los datos de forma de la capa
inferior,
las figuras 8A a 8D son diagramas para utilizar
en la ilustración de una técnica para obtener los datos de forma de
baja resolución a partir de los datos de forma de alta
resolución,
la figura 9 es un diagrama de bloques que muestra
un aparato de codificación de acuerdo con otra realización que
ayuda a comprender la presente invención,
la figura 10 es un diagrama de bloques que
muestra un ejemplo de un aparato para ejecutar la codificación
jerárquica de una imagen parcial que ayuda a comprender la presente
invención,
la figura 11 es un diagrama de bloques que
muestra un aparato de decodificación de la capa inferior de acuerdo
con una realización adicional de la presente invención,
la figura 12 es un diagrama de bloques que
muestra un aparato de codificación y un aparato de decodificación
del arte convencional.
En la figura 10 se muestra un aparato como medios
para configurar la jerarquía espacial en una imagen parcial. La
parte de muestreo baja 1001 en la figura 10 reduce los píxeles de
los datos de los píxeles de entrada hasta una resolución espacia
menor de los datos de los píxeles. Una segunda parte 1002 de
muestreo baja reduce los píxeles de los datos de forma de entrada a
una resolución espacial inferior de los datos de las formas. Los
datos de forma muestran una forma de una imagen parcial, y se
representan como una imagen binaria que tiene un valor del píxel de
"1" dentro de una parte y un valor de píxel "0" fuera de
la parte, por ejemplo.
La parte 1004 de codificación de la capa inferior
codifica los datos de los píxeles en baja resolución. Para la
codificación, se utiliza el método estándar internacional de
codificación de imágenes en movimiento, tal como el MPEG ó H.261.
Cuando una imagen se divide en bloques, se utiliza una técnica DCT
de formas arbitrarias o similar para el bloque que incluye un
límite de la imagen parcial. En este caso, la salida de datos de
forma de baja resolución de la segunda parte 1002 de muestreo bajo
se utilizan como información en el límite de la imagen parcial.
La parte 1003 de codificación de la capa superior
codifica los datos de los píxeles de alta resolución, en donde se
emplea el método estándar internacional de codificación de imágenes
en movimiento tal como el sistema MPEG o H.261. En este caso, se
utiliza la predicción de las imágenes decodificadas en la capa
inferior así como también en la capa superior. Para los límites de
la imagen parcial, se utilizan los datos de forma de alta resolución
que no hayan sido muestreados.
La parte de codificación de los datos de forma
1005 codifica los datos de forma de alta resolución que corresponde
a la resolución de la capa superior. El contorno de una forma se
expresa con 8 códigos de cadena direccional, por ejemplo, y estos
códigos de cadena se codifican mediante la codificación
Huffman.
Los datos codificados se integran mediante una
parte integrada (no mostrada) y transmitida o almacenada. En el
aparato de decodificación para decodificar solamente una capa
inferior, tal como se muestra en la figura 11, solo se recogen los
datos necesarios para decodificar la capa inferior, a partir de los
datos codificados que tengan los datos de las capas superior e
inferior integrados en las mismas, y se utilizan para el proceso de
decodificación. En otras palabras, los "datos codificados de los
datos de los píxeles de la capa inferior" y los "datos
codificados de los datos de forma" se seleccionan en una parte
de la sección (no mostrada) y se decodifican.
En este instante, una parte de decodificación
1103 de los datos de forma en la figura 11 decodifica los datos de
forma de alta resolución. Los datos de forma de baja resolución se
obtienen en una parte de muestreo baja 1102, utilizando la misma
técnica que en la segunda parte de muestreo baja 1002 de la figura
10. Los datos así obtenidos se utilizan para decodificar los datos
de los píxeles en una parte de decodificación de la capa inferior
1101. El aparato de decodificación para decodificar hasta una capa
superior utiliza todos los datos codificados para llevar a cabo la
decodificación hasta la capa superior.
No obstante, el aparato anteriormente descrito
adolece del problema siguiente. Es decir, aunque la decodificación
convencional de una capa inferior solo requiere los datos de forma
de baja resolución, el anterior aparato tiene que utilizar los
datos de forma de alta resolución al decodificar datos en la capa
inferior, lo que da lugar a datos redundantes. En otras palabras,
los datos de forma en una capa superior que tienen una gran
cantidad de datos deberán ser utilizados en lugar de los datos de
forma en una capa inferior con una cantidad menor de códigos. En
consecuencia, llega a ser difícil codificar una capa inferior con
buena calidad de imagen con una transmisión limitada o con una
capacidad limitada de almacenamiento.
La primera y segunda realizaciones son de ayuda
para la comprensión de la presente invención para resolver este
problema.
Con referencia a la figura 1, una parte de
muestreo inferior 104 reduce los datos de los píxeles de entrada
para generar datos de los píxeles de baja resolución para una capa
inferior. En la reducción se utiliza un filtro de paso bajo para
impedir la distorsión. La parte de codificación de la capa inferior
105 codifica los datos de los píxeles de baja resolución.
Para la codificación se utiliza el método
estandarizado internacional de codificación de imágenes en
movimiento, tal como el MPEG ó H.261. Cuando una imagen se divide
en bloques, se utiliza una técnica DCT de formas arbitrarias o
similar para un bloque que incluya un límite de la imagen parcial.
Para el límite de la imagen parcial, se utilizan los datos de forma
de baja resolución obtenidos a partir de una primara parte de
generación de los datos de forma 106.
La primera parte 106 de generación de los datos
de forma genera datos de forma de baja resolución para una capa
inferior. Los datos de forma se extraen mediante la división de los
datos de los píxeles en áreas, por ejemplo. Las técnicas utilizadas
para la división del área incluyen una técnica de detección de los
bordes utilizando una operación diferencial, y una segmentación
morfológica.
Al obtener una forma del objeto móvil a partir de
un fondo estático, puede utilizarse la detección del área dinámica
utilizando diferencias de intra-trama.
Alternativamente, los datos de forma pueden ser generados mediante
la técnica Chromakey. En la figura 1, los datos de forma de baja
resolución se obtienen después de reducir los datos de los píxeles
de objetivo en una parte de muestreo bajo 104 para reducir la
resolución de la misma. No obstante, puede ser utilizado otro
método en el cual los datos de forma se obtienen primero para los
datos de los píxeles de alta resolución, y los datos de forma se
reducen entonces para obtener los datos de forma de baja
resolución.
Los datos de forma generados aquí son imágenes
binarias o imágenes que tienen dos o más niveles de gradación. En
el último caso, la superposición de una imagen parcial y una imagen
de fondo de acuerdo con la expresión anterior (1) puede ser
considerada como un medio ponderado de la imagen parcial y la imagen
de fondo con los datos de forma que representan una ponderación. Se
observará que los datos de forma s(i, j) en la expresión
(1) toma un valor de "1" dentro de la imagen parcial de
objetivo, "0" fuera de la imagen parcial, y un valor entre
"0" y "1" en la parte del límite de la imagen parcial.
Una primera parte 107 de codificación de los
datos de forma codifica los datos de forma de baja resolución para
una capa inferior. Si los datos de forma son datos binarios, puede
utilizar la codificación de longitud fija, codificación MMR,
codificación de cadenas, o similar. Si los datos de forma se
expresan con dos o más niveles de gradación, puede utilizarse un
esquema de codificación utilizando DCT como en el sistema MPEG, un
esquema de codificación utilizando un árbol cuaternario y la
cuantificación vectorial (``Modelo de verificación de video
MPEG-4 Versión 2.0 (ISO/IECTC1/SC29/WG11 N1260)), o
similar.
Una segunda parte 102 de generación de datos de
forma genera datos de forma de alta resolución para una capa
superior a partir de los datos de los píxeles de alta resolución.
El método de generación de los datos de forma es el mismo que en la
primera parte de generación 106 de datos de forma, y en consecuencia
no se repetirá la descripción del mismo. Una segunda parte 103 de
codificación de los datos de forma codifica los datos de forma de
alta resolución generados por la segunda parte 102 de generación de
los datos de forma. El método de codificación de los datos de forma
es el mismo que en la primera parte 107 de codificación de los
datos de forma, y no se repetirá la descripción del mismo. Se
observará que estas dos partes 103, 107 de codificación de los
datos de forma no tienen que utilizar el método de codificación
idéntico; pueden utilizar métodos independientes para la
decodificación.
La parte de codificación 101 de la capa superior
codifica los datos de los píxeles de alta resolución. La
codificación se ejecuta utilizando el método estándar internacional
de codificación de imágenes en movimiento, tal como el sistema MPEG
o H.261, como en la técnica descrita en la sección de Antecedentes
del Arte. En este caso, no obstante, la codificación utiliza la
predicción a partir de las imágenes decodificadas parcialmente que
existen en la parte de codificación 105 de la capa inferior,
adicionalmente para la predicción a partir de imágenes
decodificadas que anteceden o que son siguientes en el tiempo en la
capa superior. Para el límite de la imagen parcial, se utiliza la
salida de datos de forma de alta resolución de la segunda parte de
generación 102 de datos de forma.
A continuación, se describirá el aparato de
decodificación de acuerdo con la primera realización con referencia
a la figura 2.
El aparato de decodificación de la capa inferior
205 comprende partes rodeadas por una línea de trazos en la figura
2. La primera parte de decodificación de los datos de forma 204
decodifica los datos codificados de los datos de forma de la capa
inferior, para obtener los datos de forma de baja resolución. Los
datos de forma decodificados son enviados a una parte de
decodificación 203 de capa inferior, y se utilizan también para
visualizar una imagen de la capa inferior. La parte de
decodificación 203 de la capa inferior decodifica los datos
codificados de los datos de los píxeles de la capa inferior, y
suministra los datos de los píxeles de baja resolución a una parte
de visualización de la capa inferior (no mostrada).
A continuación, se describirá la decodificación
de una capa superior de la figura 2. Una segunda parte 202 de
decodificación de los datos de forma decodifica los datos
codificados de los datos de forma de la capa superior, para obtener
los datos de forma de alta resolución. Los datos de forma
decodificados son enviados a una parte de decodificación 201 de la
capa superior, y se utilizan también para visualizar una imagen de
la capa superior.
La parte de decodificación de la capa superior
201 decodifica los datos codificados de los datos de los píxeles de
la capa superior, y suministra los datos de los píxeles de alta
resolución a una parte de visualización de la capa superior (no
mostrada). La parte de decodificación 201 de la capa superior
utiliza, como en la parte de codificación 101 de codificación de la
capa superior mostrada en la figura 1, la predicción de las
imágenes decodificadas en la parte de decodificación 203 de la capa
inferior, además de la predicción a partir de las imágenes
decodificadas anteriores o siguientes en el tiempo en la capa
superior.
Se describirá a continuación la segunda
realización de ayuda para la comprensión de la presente
invención.
En la primera realización descrita anteriormente,
los datos de forma de alta resolución utilizados en una capa
superior y los datos de forma de baja resolución utilizados en una
capa inferior se codifican independientemente entre sí. Así pues,
la información sobre los datos de forma en la capa inferior no está
reflejada para codificar los datos de forma en la capa superior, y
en consecuencia llega a ser grande la cantidad de datos de forma en
la capa superior. Esto conduce a un problema en que la cantidad
total de códigos para la capa superior se incrementa más que en el
caso en que se utilizaban los métodos mostrados en las figuras 10 y
11. En consecuencia, esta realización está dirigida a resolver el
problema anterior mediante la codificación de la diferencia entre
los datos de forma de baja resolución y los datos de forma de alta
resolución.
El aparato de codificación de la figura 3 difiere
del aparato de codificación en la figura 1 en que los datos de
forma de baja resolución en una primera parte de codificación de
datos de forma 307 se envían a una parte de codificación 303 de
datos de forma, y en que la segunda parte 303 de codificación de
datos de forma codifica solo la información sobre la diferencia
entre los datos de forma de baja resolución y los datos de forma de
alta resolución.
Las partes distintas a la parte de codificación
de la capa superior 101, a la segunda parte de generación de datos
de forma 102, parte de muestreo reducido 104, parte de
codificación de la capa inferior 105, y la primera parte de
generación 106 de generación de datos de forma, son las mismas que
las de la figura 1, y en consecuencia no se repite su
descripción.
El aparato de decodificación en la figura 4 es
distinto del aparato de decodificación de la figura 2, en que los
datos de forma de baja resolución decodificados en una primera
parte 404 de decodificación de datos de forma se envían a una
segunda parte 402 de decodificación de datos de forma, y en que la
segunda parte 402 de decodificación de datos de forma decodifica los
datos de forma de alta resolución junto con la información de la
diferencia.
Las partes distintas a la parte de decodificación
201 de la capa superior, y la parte de decodificación 203 de la
capa inferior son las mismas que las de la figura 2, y por tanto no
se repetirá su descripción. Adicionalmente, el aparato de
decodificación 405 de la capa inferior es equivalente al aparato de
decodificación de la capa inferior 205 en la figura 2.
Cuando se utiliza un árbol cuaternario para
representar los datos de forma binarios, por ejemplo, los datos en
las jerarquías inferiores del árbol pueden utilizarse como la
información antes descrita sobre la diferencia. La figura 7 muestra
datos de forma binarios y una representación del árbol cuaternario a
modo de ejemplo. El valor más superior del árbol cuaternario es
"1" cuando al menos existe un valor "1" del píxel dentro
de un bloque de 4 píxeles por 4 píxeles, o bien "0" en caso
contrario. Los valores en las jerarquías segunda y tercera del
árbol están determinados igualmente para los bloques de 2 píxeles
por 2 píxeles y de 1 píxel por 1 píxel, respectivamente.
Los bloques en las respectivas jerarquías son
explorados desde la parte izquierda superior a la parte derecha
inferior en una secuencia de exploración de tramas. En el ejemplo
mostrado en la figura 7, los datos de forma en la capa superior se
expresan con tres jerarquías, y los datos de forma en la capa
inferior se expresan con dos jerarquías. Los datos en la tercera
jerarquía se expresan como la información sobre la diferencia entre
las capas superior e inferior. Estos datos expresados con el árbol
cuaternario se codifican mediante una codificación aritmética, por
ejemplo.
Cuando los datos de forma se expresan con dos o
más capas de gradación, pueden ser utilizado otro método de
codificación, en el cual los datos de baja resolución se muestrean
en forma ascendente en la resolución para una capa superior antes
de tomar la diferencia con los datos de forma de alta resolución, y
los datos de la diferencia son entonces codificados mediante la
codificación por transformación.
A continuación, se describirá la tercera
realización de ayuda para la comprensión de la presente
invención.
En el método descrito con referencia a las
figuras 10 y 11 anteriores, los datos de forma de baja resolución
se obtienen mediante la reducción de los datos de forma. Esto puede
provocar el problema de que el contorno de una imagen parcial en la
capa inferior llegue a tener una forma escalonada, lo que da lugar a
una degradación en la calidad de la imagen.
En la tercera realización, el problema anterior
se resuelve mediante la configuración para los datos de forma con
más capas de gradación que en los datos de forma originales, junto
con la reducción de los datos de forma.
La figura 8A muestra una parte de los datos de
forma binarios. La figura 8B muestra los datos de forma a modo de
ejemplo transformados para ser adaptados a un monitor de baja
resolución, en el que la resolución de divide por la mitad y la
dimensión de los píxeles se dobla tanto vertical como
horizontalmente. En este ejemplo, el filtro de 2 x 2,
| 0,25 | 0,25 |
| 0,25 | 0,25 |
se aplica a un bloque rodeado por
una línea de trazo marcado en negrita en la figura 8A, obteniéndose
por tanto datos de forma de baja resolución que tienen cinco
niveles de gradación de 0, 0,25, 0,5, 0,75, y 1. Cuando un elemento
del filtro anterior de 2 x 2 se representa como f(i,j) y un
elemento dentro de un bloque en la figura 8A se representa como
d(i,j), la operación de filtrado puede ser representada como
sigue:
\sum
f(i,j)
d(i,j)
en donde \sum representa una suma
para I=1, 2 y j = 1,2. Si los datos de forma originales tienen N
niveles de gradación, el filtrado permite la generación de datos de
forma con M (M>N) niveles de
gradación.
La figura 8C muestra datos de forma a modo de
ejemplo utilizados para ampliar una imagen parcial de baja
resolución para visualizar en un monitor que permita la
visualización con la misma resolución que en la figura 8A. Los datos
pueden ser obtenidos mediante la sencilla ampliación de los datos
en la figura 8B por un factor de 2 verticalmente así como también
en sentido horizontal. Incrementando el numero de niveles de
gradación de los datos de forma en baja resolución según se ha
descrito anteriormente se puede evitar la apariencia de la forma
escalonada de la parte de los límites.
Los datos de forma generados en la figura 8C, por
ejemplo, pueden ser utilizados para superponer imágenes de acuerdo
con la expresión (1) descrita en la sección de Antecedentes del
Arte. En este caso, el fondo y el primer plano se mezclan en la
parte del contorno de una imagen parcial, haciendo por tanto que
pase desapercibido el patrón de escalonado en los límites.
Aunque el ejemplo anterior ha sido descrito
utilizando un filtro de 2 x 2, pueden utilizarse en su lugar otros
filtros. Por ejemplo, el filtro de 3 x 3 tal como sigue a
continuación puede utilizarse para transformar los datos de forma
en forma vertical así como también en una versión dividida en dos
horizontalmente.
| 0 | 1/6 | 0 |
| 1/6 | 2/6 | 1/6 |
| 0 | 1/6 | 0 |
En este caso, los píxeles de objetivo para el
sub-muestreo son, por ejemplo, los mostrados por el
signo \newmoon.
Las figuras 5 y 6 son diagramas de bloques que
muestran respectivamente un aparato de codificación y un aparato de
decodificación de la caja inferior de acuerdo con la tercera
realización. Son modificaciones de las mostradas en la figura 10 y
11, con las partes para el muestreo reducido de los datos de forma
que se reemplazan mediante las partes de transformación 504 y 602,
respectivamente.
Las partes distintas a la primera parte de
muestreo reducido 1001, parte de codificación de la capa superior
1003, parte de codificación 1004 de la capa inferior, parte de
codificación 1005 de los datos de forma, parte de decodificación
1101 de la capa inferior, y parte 1103 de decodificación de los
datos de forma, son las mismas que las indicadas en la figura 10 y
11, y por tanto no se repite su descripción.
Las partes de transformación 504 y 602, que
operan idénticamente entre sí, transforman los datos de forma en los
que tienen baja resolución, pero con más niveles de gradación, tal
como se muestra en la figura 8.
Aunque se ha utilizado un filtro de 2 x 2 en las
figuras 8A - 8C, muchos otros filtros, tal como los de 3 x 3 ó 2 x 5
pueden ser utilizados también para la transformación.
Adicionalmente, en la descripción del aparato de
codificación de acuerdo con las realizaciones anteriores, los datos
de forma enviados a la parte de codificación de datos de forma se
envían también a la parte de codificación de datos de los píxeles
correspondientes. En tal caso, no obstante, surgirá el problema
cuando se ejecute la codificación no reversible en la parte de
codificación de datos de forma, porque los datos de forma
utilizados en una parte de codificación de datos de los píxeles y
los datos de forma utilizados en la parte de decodificación de
datos de los píxeles en un aparato de decodificación llegan a ser
distintos entre sí.
En tal caso, el aparato de codificación puede
estar provisto con una parte de decodificación de datos de forma, de
manera tal que los datos de forma codificados puedan ser
decodificados en la parte de decodificación de datos de forma antes
de ser enviados a la parte correspondiente de codificación de los
datos de los píxeles. La figura 9 muestra una variación del aparato
de codificación en la figura 3, el cual ha sido modificado de esta
forma.
Con referencia a la figura 9, los datos
decodificados de los datos de forma de la capa inferior que hayan
sido decodificados por una primera parte de decodificación 909 de
los datos de forma son enviados a una parte de codificación 905 de
la capa inferior, así como también a la segunda parte 903 de
codificación de los datos de forma, y a una segunda parte 908 de
decodificación de los datos de forma. El aparato de decodificación
correspondiente al aparato de codificación mostrado en la figura 9
utiliza también los datos decodificados de los datos de forma de la
capa inferior en una parte de decodificación de datos de forma de
la capa superior, es decir una parte equivalente a la segunda parte
de decodificación 908 de los datos de forma en la figura 9.
Finalmente, se describirá la cuarta realización
de ayuda para la comprensión de la presente invención.
La presente invención está basada en la primera y
segunda realizaciones, pero en las que una capa superior está
configurada para mejorar una resolución espacial de solo una parte
de la imagen parcial codificada en la capa inferior. Mediante esta
configuración, el área para la cara de una figura puede ser
codificada como una imagen parcial en la capa inferior, y pudiendo
solo codificar la parte de la boca en alta resolución en la capa
superior, por ejemplo.
Cuando la cuarta realización se encuentra
adaptada a la primera realización, la segunda parte 102 de
generación de datos de forma del aparato de codificación mostrado en
la figura 1 puede ser utilizada para generar los datos de forma de
alta resolución correspondientes a una parte de la imagen parcial, y
por tanto la presente invención puede ser implementada.
Como aparato de decodificación correspondiente,
el aparato mostrado en la figura 2 puede ser utilizado. De igual
forma, cuando esta realización está adaptada a la segunda
realización, los datos de forma de alta resolución correspondientes
a una parte de la imagen parcial pueden ser generados por la
segunda parte de generación 102 de los datos de forma del aparato de
codificación mostrado en la figura 3, por lo que puede ser
implementada la presente invención.
En este caso, no obstante, la línea de señales
desde la primera parte de codificación 307 de los datos de forma a
la segunda parte de codificación 303 de datos de forma no se
utiliza. De acuerdo con la presente invención se proporciona un
conmutador para conmutar entre los métodos descritos en la cuarta y
segunda realizaciones. Este conmutador está provisto entre la
primera parte 307 de codificación de datos de forma, y la segunda
parte de codificación 303 de datos de forma. Al utilizar el método
de acuerdo con la cuarta realización, el conmutador se desconecta y
los datos de forma de la capa superior (los segundos datos de
forma) se codifican independientemente. Al utilizar el método según
lo descrito en la segunda realización, el conmutador se conecta y
la información sobre la diferencia entre los datos de forma de la
capa superior ( los segundos datos de forma) y siendo codificados
los datos de forma de la capa inferior (los primeros datos de
forma).
Para el aparato de decodificación de acuerdo con
un aspecto adicional de la presente invención, el aparato mostrado
en la figura 4 está provisto con un conmutador similar, el cual
está dispuesto sobre una línea de señales que conecta la primera
parte de decodificación 404 de los datos de forma y la segunda
parte de decodificación 402 de los datos de forma en la figura 4. El
conmutador, tal como con el conmutador en el aparato de
codificación, controla la conmutación entre el caso en el cual los
datos de forma de la capa superior (los segundos datos de forma)
están decodificados independientemente, y el caso en que se
decodifican los datos que representan la diferencia entre los datos
de forma de la capa superior (los segundos datos de forma) y los
datos de forma de la capa inferior (los primeros datos de forma), y
en que los datos de la diferencia se añaden a los datos de forma de
la capa inferior (los primeros datos de forma) para decodificar los
datos de forma de capa superior (los segundos datos de forma).
De acuerdo con el aparato de codificación de
imágenes en movimiento y el aparato de decodificación de imágenes en
movimiento de acuerdo con las realizaciones anteriores, pueden
obtenerse los siguientes efectos favorables:
- (1)
- Poder realizar la codificación y decodificación de una imagen parcial que tiene una jerarquía espacial.
- (2)
- En la primera realización, los datos de forma de baja resolución se codifican como los datos de forma para una capa inferior. En consecuencia, la redundancia asociada con la codificación de los datos de forma de alta resolución en la capa inferior puede ser eliminada. En consecuencia, la imagen en una capa inferior puede ser codificada y decodificada en la calidad de imagen deseada, incluso con una transmisión limitada o una capacidad limitada de almacenamiento.
- (3)
- En la segunda realización, la información sobre los datos de forma en la capa inferior se utiliza para codificar los datos de forma en la capa superior, y se codifica la información sobre la diferencia entre los datos de forma de baja resolución y los datos de forma de alta resolución. En consecuencia, la cantidad de datos necesaria para codificar los datos de forma en la capa superior puede ser reducida. En consecuencia, puede realizarse una codificación eficiente en la capa superior.
- (4)
- En la tercera realización, los datos de la capa superior se transforman para generar datos de forma de la capa inferior que tienen más niveles de gradación.
En consecuencia, los limites en forma escalonada
existentes en la parte del contorno de los datos de forma de la
capa inferior pueden hacerse imperceptibles. En consecuencia, el
contorno de una imagen parcial en la visualización puede
conseguirse que sea suave, y por tanto obtenerse una imagen
físicamente favorable.
- (5)
- En otra realización de la presente invención, suponiendo que los datos de forma de la capa superior sean más pequeños que los datos de forma de la capa inferior, puede ejecutarse la codificación jerárquica para mejorar la resolución espacial de una parte de la capa inferior utilizando los datos en la capa superior. En consecuencia, si existe necesidad de buscar dentro del contenido de solo una imagen en una parte de la capa inferior, o si solo una parte en la capa inferior tiene una textura compleja y que tiene que ser visualizada en alta resolución, será posible ejecutar una codificación jerárquica apropiada.
Claims (4)
1. Un aparato de codificación de imágenes, que
comprende:
una primera parte de generación de datos de forma
(106) que genera los primeros datos de forma que representan una
primera forma arbitraria en baja resolución;
una primera parte de codificación de datos de
forma (107, 307) que codifica los mencionados primeros datos de
forma generados;
una parte de codificación de la capa inferior
(105) que utiliza los mencionados primeros datos para codificar una
imagen parcial en una capa inferior en baja resolución;
una segunda parte de generación de datos de forma
(102) que genera los segundos datos de forma que representan una
segunda forma arbitraria en alta resolución;
una segunda parte de codificación de datos de
forma (103, 303) que codifica los mencionados segundos datos de
forma generados; y
una parte de codificación de la capa superior
(101) que utiliza los mencionados segundos datos de forma y los
datos de imagen parcial decodificados en la capa inferior para
codificar una imagen parcial en una capa superior en alta
resolución, caracterizado porque:
la mencionada segunda parte de generación de
datos de forma es conmutada para generar, como segundos medios de
datos de forma, los datos de forma de alta resolución
correspondientes a una zona completa de la mencionada primera forma
arbitraria o datos de forma de alta resolución, correspondientes a
una zona parcial de la mencionada primera forma arbitraria.
2. El aparato de codificación de imágenes de
acuerdo con la reivindicación 1, en el que la mencionada segunda
parte de codificación de datos de forma (303) codifica la
información sobre la diferencia entre los mencionados primeros datos
de forma y los mencionados segundos datos de forma cuando los
segundos datos de forma generados por la mencionada segunda parte
de generación de datos de forma son los datos de forma de alta
resolución correspondientes a una zona completa de la mencionada
primera forma arbitraria, y
la mencionada segunda parte de codificación de
datos de forma (303) codifica los mencionados segundos datos de
forma independientemente de los primeros datos de forma cuando los
segundos datos de forma generados en la segunda parte de generación
de datos de forma sean datos de forma en alta resolución
correspondientes a una zona parcial de la mencionada primera forma
arbitraria.
3. Un aparato de decodificación de imágenes, que
comprende:
una primera parte de decodificación de datos de
forma (204, 404) que decodifica los primeros datos de forma de una
primera forma arbitraria codificada en baja resolución;
una parte de decodificación de capa inferior
(203) que utiliza los mencionados datos de la primera forma
decodificada para decodificar una imagen parcial en una capa
inferior en baja resolución;
una segunda parte de decodificación de datos de
forma (202, 402) que decodifica unos segundos datos de forma de una
segunda forma arbitraria codificada en alta resolución; y
una parte de decodificación (201) de la capa
superior que utiliza los mencionados datos de la segunda forma
decodificados y los datos de la imagen parcial decodificada en la
capa inferior para decodificar una imagen parcial en una capa
superior en alta resolución, caracterizado porque:
la mencionada segunda parte de decodificación de
datos de forma que se está conmutando, dependiendo de un tipo de los
mencionados segundos datos de forma, para decodificar bien sean los
datos de forma de alta resolución correspondientes a una zona
completa de la mencionada primera forma arbitraria o datos de forma
de alta resolución correspondientes a una zona parcial de la
mencionada primera forma arbitraria.
4. El aparato de decodificación de imágenes de
acuerdo con la reivindicación 3, en el que:
la mencionada segunda parte de decodificación
(402) de los datos de forma decodifica los segundos datos de forma
sobre la información de la diferencia entre los mencionados
primeros datos de forma y los mencionados segundos datos de forma,
cuando los mencionados datos de la segunda forma son los datos de
forma de alta resolución correspondientes a una zona completa de la
mencionada primera forma arbitraria, y
la mencionada segunda parte de decodificación
(402) de datos de forma decodifica los segundos datos de forma
independientemente de los mencionados primeros datos de forma
cuando los mencionados segundos datos de forma son los datos de
forma de alta resolución correspondientes a una zona parcial de la
mencionada primera forma arbitraria.
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