MX2014003721A - Metodo para decodificar una imagen en forma de corriente de bitios. - Google Patents

Abstract

Se describe un método que decodifica una imagen en una forma de una corriente de bitios. La imagen es codificada y representada por vectores de coeficientes. Cada coeficiente está en una forma cuantificada. Se selecciona un coeficiente específico en cada vector en base en un orden de exploración del vector. Después se infieren un conjunto de modos en base en características del coeficiente específico. Subsecuentemente, la corriente de bitios es decodificada de acuerdo con el conjunto de modos.

Description

MÉTODO PARA DECODIFICAR UNA IMAGEN EN FORMA DE CORRIENTE DE BITIOS DESCRIPCIÓN DE LA INVENCIÓN CAMPO TÉCNICO Esta invención se relaciona de manera general con codificación de imágenes, y más particularmente con decodificación de imágenes utilizando modificación de coeficientes de transformada cuantificados de manera que una operación de la decodificación se puede inferir en base en las características de los coeficientes modificados.

ANTECEDENTES DE LA TECNICA Cuando se comprimen imágenes, videos, representaciones u otros datos similares en una corriente de bitios utilizando diferentes modos, la información de modo típicamente se almacena en un campo de encabezado de la corriente de bitios de manera que un decodificador sabrá que modo utilizar antes de que el decodificador aplique el modo durante decodificación de los datos subsecuentes.

En un sistema típico de compresión de video o de imagen, el decodificador recibe coeficiente de transformada cuantificados sometidos a análisis por un decodificador de entropía. Estos coeficientes de transformada cuantificados después se hacen pasar a una transformada inversa. Los datos de transformada inversa después se utilizan de - diversas maneras para reconstruir la señal original. El cuantificador, la transformada y las operaciones de decodificación subsecuentes pueden depender de diversos indicadores de modo que se reciben en los datos de encabezador también sometidos a análisis desde el decodificaror de entropía, antes de decodificar los coeficientes de transformada cuantificados .

Cuando se desean señales de modo adicionales en un sistema de codificación, las señales pueden provocar que el tamaño de la corriente de bitios utilizada para representar las señales codificadas aumente. Además, si el sistema de codificación se somete a estándares o especificaciones acordadas previamente, las especificaciones necesitarán cambiarse con el fin de acomodar los indicadores adicionales.

Existe una necesidad por un método de señalizar de modo implícito información de modo, de manera que se reduzca el tamaño de la corriente de bitios en comparación a si el modo fuera señalizado de modo explícito.

También existe la necesidad por un método de señalización de información de modo, de manera que la corriente de bitios resultante pueda ser decodificado utilizando una sintaxis de corriente de bitios definida previamente. Con el fin de que este método sea práctico, también existe la necesidad de limitar el incremento de complejidad asociado con el uso de la corriente de bitios en un codificador o decodificador . Generalmente, en el ámbito, un codificador y decodificador se conoce como un "codee" .

Codificador: Un bloque o vector de datos es introducido a un transformador. La salida del transformador es un bloque o vector de coeficientes transformados. Estos coeficientes transformados después se hacen pasar a través de un cuantificador, el cual cuantifica los coeficientes en un orden particular. Los coeficientes de transformada cuantificados después se introducen en un codificador de entropía el cual los convierte a una corriente de bitios binaria para transmisión o almacenamiento. Se pueden utilizar diversos modos durante este proceso para seleccionar el tipo de transformada, el tipo de cuantificador u otros modos.

Decodificador : Una corriente de bitios binaria es decodificada, lo que resulta en varios datos de modo y un bloque o vector de coeficientes de transformada. Los coeficientes se hacen pasar a una transformada inversa cuya salida se utiliza de diversas maneras para reconstruir la imagen de video u otros datos. Los datos de modo decodificado se utilizan para controlar diferentes aspectos del proceso de decodificación.

Marcador de agua y ocultamiento de datos: En algunas aplicaciones de video se agrega una marca de agua digital visible o invisible como datos digitales a una imagen o un video. El marcador de agua típicamente se utiliza para autentificar medios grabados. Estas marcas de agua habitualmente se diseñan para ser difíciles de detectar o eliminar de la imagen o el video. El marcador de agua no incrementa la eficiencia de codificación de los codees de video, como se desea por la presente invención y la aplicación directa de las técnicas del marcador de agua de la técnica anterior con el propósito de una eficiencia de codificación mejorada de video no es obvia. No existe técnica anterior que incruste datos en modo de codificación. Típicamente, la técnica anterior utiliza la paridad (impar o par) de la suma de los valores absolutos de los coeficientes de transformada decodificados para decidir cual de los dos o más modos utilizar .

LA INVENCION Un método decodifica una imagen en una forma de una corriente de bitios. La imagen es codificada y representada por vectores de coeficientes. Cada coeficiente está en una forma cuantificada .

Un coeficiente específico se selecciona en cada vector en base en un orden de exploración del vector. Después se infiere un conjunto de modos en base en características del coeficiente específico.

Subsecuentemente, la corriente de bitios es decodificada de acuerdo con el conjunto de modos.

En una modalidad, el conjunto de modos de infiere del coeficiente diferente de cero explorado al final.

BREVE DESCRIPCION DE LAS FIGURAS La figura 1 es un diagrama de bloques de un decodificador de un codee que utiliza modalidades de la invención; La figura 2 es un diagrama de bloques de un módulo de inferencia de modo, de acuerdo con modalidades de la invención; y La figura 3A es un ejemplo de orden de exploración .

La figura 3B es un ejemplo de orden de exploración .

La figura 3C es un ejemplo de orden de exploració .

La figura 3D es un ejemplo de orden de exploración .

DESCRIPCION DE LAS MODALIDADES Las modalidades de nuestra invención decodifican una imagen en una forma de una corriente de bitios 109. La imagen se divide en bloques y es codificada. Cada bloque está representado por un vector de coeficientes. Los - - coeficientes en el bloque están en una forma cuantificada .

En un decodificador 100 de un codee, un decodificador de entropía 201 realiza análisis sintáctico de la corriente de bitios 109 y transmite un vector o bloque de N ( cuantificados previavemente ) coeficientes de transformada 101. La corriente de bitios también incluye datos interpredicción/intrapredicción 105. Un coeficiente específico en cada vector se selecciona en base en un orden de exploración del vector. Los ordenes de exploración se describen más adelante.

El bloque 210 infiere un conjunto de (dos o más) modos en base en el coeficiente específico y utiliza los modos inferidos 102 para determinar coeficientes ajustados 214, como se describe más adelante. Generalmente, los coeficientes ajustados se ajustan hacia cero, cuando es posible. Los coeficientes ajustados se cuantifican de manera inversa 203 y después se someten a una transformada inversa 204.

Dependiendo del conjunto de modos que se van a inferir, los modos inferidos 102 pueden ser utilizados en diversos módulos del decodificador 100. Por ejemplo, los modos inferidos 102 se pueden utilizar en la cuantificación inversa 203 y/o la transformada inversa 204.

La salida de la transformada inversa se agreqa 205 a la salida de un módulo de - - intrapredicción/interpredicción 207 y se almacena en una memoria intermedia 206 la cual, a la postre, transmite un bloque 208.

El vector o bloque 101 es [x0, Xi, . . · XN-I] · En un sistema típico de compresión, el codificador cuantifica muchos de los coeficientes de transformada a cero. Por lo tanto, el foco de la invención es seleccionar un coeficiente específico de entre estos coeficientes diferentes de cero e inferir el modo o conjunto de modos en el bloque 210 en base en características del coeficiente específico .

Los coeficientes son cruzados o explorados y después analizados en un orden particular, por ejemplo exploración de arrastre, en zigzaq, vertical, diagonal hacia arriba, etc. La figura 3A a la figura 3D muestran ejemplos de exploraciones diferentes.

Habitualmente, el orden de exploración se selecciona para tener acceso primero a coeficientes diferentes de cero, después de lo cual el resto de los coeficientes de la transformada cuantificada en el vector pueden ser cero. Cuando se analizan los coeficientes de transformada recibidos a partir del decodificador de entropía, por ejemplo, un vector recibido puede ser: [5 -3 -4 2 0 1 0 0 0 0 0 0]. En este caso, el elemento x5 es el último coeficiente diferente de cero.

Además de indicar la ubicación del último coeficiente diferente de cero, la ubicación de otros coeficientes diferentes de cero también se puede indicar. Además también se puede derivar un mapa que indique la ubicación de coeficientes diferentes de cero. Para el vector ejemplar indicado en lo anterior, el mapa binario de los coeficientes diferentes de cero puede ser [1 1 1 1 0 1 0 0 0 0 0 0]. De manera alternativa, también se pueden derivar mapas de nivel terciario para indicar información de signo, por ejemplo, [1 -1 -1 1 0 1 0 0 0 0 0 0].

Después de que el vector de los coeficientes decodificados ha sido analizado, la información de modo que está incrustada en el vector se puede extraer e inferir. Considérense dos modos "A" y "B". Por ejemplo, el decodificador puede utilizar dos clases diferentes de cuantificadores, dos clases diferentes de transformadas o tener algún otro modo que tenga dos estados. Después de que la información de modo se extrae, el decodificador después puede utilizar, por ejemplo, un cuantificador inverso (203) A si se selecciona el modo A o utilizar un cuantificador inverso B si se selecciona el modo B. Ahora se describen varias modalidades de extracción de la información de modo incrustada .

En el vector [x0, xi, .. . XN-I] de N coeficientes, x0 es el primer coeficiente y xN_i es el último coeficiente.

- - Se desea determinar el modo M que está incrustado en el vector. Los dos posibles modos, por ejemplo, son el modo A y el modo B.

COMPARACIÓN CON LA TECNICA ANTERIOR En la técnica anterior, el modo generalmente se basa en una paridad de una suma de todos los coeficientes en cada bloque. Esto requiere tiempo para calcularse y puede no ser práctico en muchas aplicaciones modernas en tiempo real, tales como intercambios en video por teléfono móvil.

La modalidad preferida del decodificador inventado se basa en el modo sobre un coeficiente único y posiblemente uno siguiente. Esto claramente es una ventaja con respecto a la técnica anterior.

Modulo de Inferencia La figura 2 muestras las modalidades del módulo de inferencia de modo 210. Los coeficientes decodificados se hacen pasar a un módulo localizador de coeficiente diferente de cero 211 de manera que el conjunto de modos, por ejemplo A o B se puede inferir por el selector de modo 212. Opcionalmente, uno de los modos en el conjunto después se utiliza por un módulo ajustador de coeficiente 213 para producir los coeficientes ajustados 214. Los coeficientes ajustados hacen pasar al cuantificador inverso 203, el cual opcionalmente puede depender del modo seleccionado. La - - decisión de modo también se puede utilizar para controlar otras partes del decodificador, tal como la transformada inversa 204 y la intrapredicción/interpredicción 207.

MODALIDADES DE MODULO DE INFERENCIA MODALIDAD 1: En esta modalidad, los coeficientes son explorados hasta que se localiza el último coeficiente diferente de cero 215. Si este coeficiente es impar, entonces se infiere el modo A. Si este coeficiente es par, entonces se infiere el modo B. Los coeficientes se examinan con el fin de determinar el último coeficiente diferente de cero xk en donde k puede estar entre 0 y N-1.

Si Xk es impar, entonces el modo M <- A.

Si xk es par, entonces el modo M <- B.

Es posible conmutar el par e impar anterior, y otras modalidades.

MODALIDAD 2: En esta modalidad, si el último coeficiente es diferente de cero e impar en el orden de exploración seleccionado, entonces se infiere el modo A, y si es par, entonces se infiere el modo B. Si el último coeficiente es cero, entonces se localiza el último coeficiente diferente de cero. Ese valor se considera que es un indicador que indica el tipo de modo. Si el indicador es 1, entonces el modo es A. Si el indicador es -1, entonces el modo es B. El indicador después se retira al ajustar ese coeficiente a cero. Cuando el indicador de utiliza de esta manera, el decodificador puede recuperar el mismo conjunto de coeficientes utilizados por el codificador (es decir, es reversible) , puesto que el codificador inserta el indicador en ese lugar. Si no se utiliza el indicador, debido a que el último coeficiente se ajustó en el codificador para asegurar que se tomó la decisión del modo correcto, entonces ese cambio es irreversible. La modalidad del decodificador es: Si el último coeficiente xN_i es diferente de cero, entonces: { Si xk es impar, entonces el modo M *- A.

Si xk es par, entonces el modo M <- B. } de otra manera { Si el último coeficiente xN_i es cero, entonces los coeficientes se examinan en orden para determinar el úllimo coeficiente diferente de cero xk.

Si xk = 1, entonces el modo M <- A y después xk <- 0 Si xk = -1, entonces el modo M *- A y después xk - 0 - - MODALIDAD 3 La modalidad 2 se puede modificar de manera que el último coeficiente también se puede utilizar como una posición para el indicador 1 o -1 descrito antes: Si el último coeficiente xN_i es diferente de cero y no es igual a l o -1, entonces: { Si Xk es impar, entonces el modo M <- A Si xk es par, entonces el modo M <- B. } de otra manera { Si el último coeficiente xN-x es cero o 1 o -1, entonces los coeficientes se examinan en orden para determinar el último coeficiente diferente de cero xk.

Si xk = 1, entonces el modo M <- A y después xk <- 0 Si xk = -1, entonces el modo M <- A y después xk - 0 MODALIDAD 4 Cuando 1 o -1 se presentan frecuentemente en el codificador como los últimos coeficientes diferentes de cero, puede ser deseable no tratar los coeficientes como indicadores, como se describe para otras modalidades. No obstante, si el modo A espera un coeficiente para que esté presente, es necesario una modificación: - - En este caso, los coeficientes se examinan en orden, para determinar el último coeficiente diferente de cero xk.

Si xk = 1, -l o par, entonces el modo M - A Si xk = impar, entonces el modo M <- B MODALIDADES DEL CODIFICADOR En el codificador, el cuantificador transmite un bloque o vector de coeficientes. Si el decodificador, el cual está utilizando una de las modalidades anteriores, realiza la decisión de modo correcta utilizando los coeficientes, no necesita realizarse nada especial. No obstante, si los valores de estos coeficientes son tales que el decodificador realiza una decisión incorrecta, el codificador debe modificar los coeficientes antes de pasar los coeficientes al codificador de entropía.

Existen dos maneras para incrustar los datos de modo: Reversible, es decir, la modificación se detecta y se retira en el decodificador de manera que el vector de coeficientes en el decodificador coincide con los del codificador; e irreversible, en donde el decodificador no puede recuperar con exactitud el vector exacto después de extraer la decisión de modo. Dependiendo de las modalidades de codificador y de decodificador, se pueden utilizar uno o ambos métodos, reversible e irreversible. El vector de los coeficientes en el codificador es [v0, vi, ... vN_i] .

MODALIDAD 1 DE CODIFICADOR Los coeficientes se examinan en orden, para determinar el último coeficiente diferente de cero vk.

Si el modo M = A y vk es par, entonces: { Si vk > 0, entonces vk <- vk - 1. Esto producirá vk impar .

Si vk > 0, entonces vk <- v + 1. Esto producirá vk impar .

} Si el modo M = B y v es impar, entonces: { Si v = 1, entonces vk <- 2. Esto hará a vk par, pero diferente de cero.

Si vk = -1, entonces vk <- -2. Esto volverá a vk par, pero diferente de cero.

Si vk no es 1 ni -1, entonces: { Si vk > 0, entonces vk «- vk - 1. Esto volverá a vk par.

Si vk > 0, entonces vk <- vk + 1. Esto volverá a vk par .

} } MODALIDAD 2 DE CODIFICADOR Si el último coeficiente vN_i es diferente de cero, entonces vk <- vN_i, y entonces las operaciones descritas en la modalidad 1 de codificador se realizan en vk, de otra manera { Si el último coeficiente vN_i es cero, entonces los coeficientes se examinan en orden, para determinar el último coeficiente diferente de cero vk, y { Si el modo M = A, vk+i <- 1 Si el modo M = B, vk+i «- -1 } MODALIDAD 3 DE CODIFICADOR Si el último coeficiente vN_i es diferente de cero, entonces vk <- vn_i, y: { Si el modo M = A, entonces { Si vk = -1 entonces vk <- 1; de otra manera si vk es par, entonces vk se vuelve impar al ajusfar vk en uno, hacia cero, en la medida en que este ajuste no haga vk = -1. En tal caso, vk se ajusta alejándose de 0, es decir, vk = 3.

} Si el modo M = B, entonces si vk = 1, entonces vk <- -1; de otra manera si vk es impar, entonces vk se vuelve para justarlo en uno, hacia cero.

} } MODALIDAD 4 DE CODIFICADOR Localizar el último coeficiente diferente de cero vk.

Si el modo M = B y vk es impar, ajustar vk en uno, hacia cero. Si este ajuste puede hacer vk = 0, entonces en vez de ajustar vk en uno, alejándolo de cero.

Si el modo = A y vk es par, ajustar vk en uno, hacia cero.

MODALIDADES ADICIONALES En vez de utilizar el último coeficiente diferente de cero, utilizamos el coeficiente con la magnitud más grande (valor absoluto) . Si más de un coeficiente tiene la magnitud más grande, entonces utilizamos uno con el índice de vector más alto (es decir, el último coeficiente con las magnitudes más grandes).

En vez de utilizar impar/par para tomar una decisión, utilizamos la diferencia entre dos coeficientes (adyacentes) . Si la diferencia es positiva, inferimos el modo A. Si es negativa, inferimos el modo B.

El signo (positivo o negativo) de un coeficiente dado también se puede utilizar para inferir el modo. El codificador puede cambiar el signo de un coeficiente y el decodificador puede utilizar ese signo para determinar el modo. Después de inferir el modo, el decodificador puede utilizar otra información en los coeficientes para decidir si cambia el signo nuevamente de manera que los coeficientes ajustados en el decodificador coincidan con los coeficientes originales en el codificador.

Para casos en donde el cuantificador utiliza cuantificación optimizada de velocidad-distorsión (RDO-Q) , la incrustación del indicador de modo o información de modo puede volverse parte del proceso RDO-Q. Aunque decidir cuales coeficientes ajusta a cero, el proceso RDO-Q puede incorporar el costo del indicador de modo además del costo de los coeficientes.

Se pueden señalizar más de dos modos. Por ejemplo, se pueden señalizar tres modos, A, B y C. Adicionalmente, se pueden señalizar conjuntos múltiples de modos. Por ejemplo, el conjunto 1 incluye los modos A, B y C y el conjunto 2 incluye los modos W,X,Y,Z. Un modo del conjunto 1 y un modo del conjunto 2 pueden señalizarse para cada conjunto de coeficientes.

- - En vez de utilizar el último coeficiente diferente de cero para señalar el modo, se puede utilizar otra propiedad tal como el coeficiente más grande o el más pequeño. Si más de un coeficiente satisface los criterios especificados, entonces un proceso de decisión secundario puede seleccionar si se incrusta la información. Por ejemplo, si el criterio especificado es utilizar el coeficiente más grande y dos de los coeficientes tienen el mismo valor más grande, entonces el último de estos dos coeficientes se puede utilizar.

Otra modalidad puede determinar el número de agrupamientos de coeficientes diferentes de cero consecutivos, es decir, adyacentes. El grupo con la mayor parte de coeficientes diferentes de cero se puede utilizar para incrustar la información de modo utilizando cualquiera de las modalidades descritas anteriormente.

Además, como se describe en lo anterior, se pueden derivar mapas de nivel binario o terciario a partir de los coeficientes decodificados . El modo para un bloque también se puede inferir en base en una función de estos mapas o patrones en los mapas. Por ejemplo, el modo se puede inferir en base en el número de coeficientes diferentes de cero. Las palabras código binarias también pueden ser incrustadas en estos mapas en el codificador para señalar diversos modos.

Claims (20)

REIVINDICACIONES

1. Método para decodificar una imagen en una forma de una corriente de bitios, caracterizado porque la imagen es codificada y representada por coeficientes, en donde cada coeficiente está en una forma cuantificada, que comprende las etapas de: determinar un número de coeficientes consecutivos en base en un orden de exploración; determinar si un conjunto de modos de codificación se utilizan o no, de acuerdo con el número; inferir un modo de codificación a partir del conjunto de modos de codificación mediante la utilización de los coeficientes consecutivos cuando se utilice el conjunto de modos de codificación; y decodificar la corriente de bitios de acuerdo con el conjunto de modos de codificación, en donde las etapas se realizan en un decodificador .

2. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado poque el conjunto de modos de codificación se infieren a partir del coeficiente diferente de cero escaneado al final.

3. Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque un valor de los coeficientes diferente de cero escaneados al final es 1 o -1.

4. Método de conformidad con la reivindicación 3, caracterizado porque además de: establecer el valor a cero después de la inferencia.

5. Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque un valor del coeficiente diferente de cero escaneado al final es 1, -1 o par para inferir un primer modo de codificación y, de otra manera, se infiere un segundo modo de codificación.

6. Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque comprende además: ajusfar el valor a cero después de la inferencia.

7. Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque comprende además: ajusfar el valor alejándolo de cero si el valor del coeficiente escaneado al final es 1 o -1 antes de la inferencia.

8. Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque un valor del coeficiente escaneado al final es 2 o -2 y se ajusta el valor alejándolo de cero si se requiere un ajuste a un valor impar.

9. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde el coeficiente especifico tiene la magnitud más grande entre el vector de coeficientes.

10. Método de conformidad con la reivindicación 9, caracterizado porque la magnitud más grande se produce en más de un coeficiente.

11. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el conjunto de modos de codificación se infiere a partir de un signo de una diferencia entre dos coeficientes.

12. Método de conformidad con la reivindicación 11, caracterizado porque el signo se ajusta después de la inferencia.

13. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el conjunto de modos de codificación se infiere junto con un proceso de cuantificación optimizado de tasa-distorsión.

14. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque se utiliza un costo para determinar la incrustación de información en los ^coeficientes .

15. Método como se describe en la reivindicación 1, en donde el conjunto de modos de codificación se infiere utilizando una función aplicada a los coeficientes.

16. Método de conformidad con la reivindicación 15, caracterizado porque la función es pseudoaleatoria .

17. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque el conjunto de modos de codificación se determina por un codificador.

18. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además: indicar en un mapa las ubicaciones de los coeficientes diferentes de cero.

19. Método de conformidad con la reivindicación 1, caracterizado porque comprende además: indicar en un mapa el signo de cada coeficiente diferente de cero.

20. Método de conformidad con la reivindicación 2, caracterizado porque comprende además: ajusfar un valor del coeficiente especifico alejándolo de cero después de la inferencia.