TW580832B - Method and apparatus for three-dimensional wavelet transform - Google Patents

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TW580832B TW091104935A TW91104935A TW580832B TW 580832 B TW580832 B TW 580832B TW 091104935 A TW091104935 A TW 091104935A TW 91104935 A TW91104935 A TW 91104935A TW 580832 B TW580832 B TW 580832B
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Prabir K Biswas
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Description

A7 B7
報，41期，12號，3445_3459頁，1993年12月，舉例來說， 其便能夠有效率地編碼子波係數。 不幸地，這些技術的效能在處理低能内容的子波係數時 可把表現不好。再者，觀察指出利用三維子波變換所產生 的子波係數可能具有低能内容。舉例來說，大部分的子波 變換係數值會是零，或是值很小。這個標準方法有許多管 道可以編碼這些訊框，每個管道中都會將目前臨界值與此 低係數值相比。這會導致較差的補償率及編碼效率。因此 需要提出一方法至少大致維持一定的編碼效率及補償比 〇 圖式簡軍描诫 本主題特別指出並且清楚地提出申請專利範圍於本說明 書所包含部分之中。然而，本申請專利範圍的主題，對於 操作的組織及方法，目標、特性及上述種種優點，可以藉 由參考下面詳細敘述同時讀取其中所伴隨的圖式，而得到 最佳了解： 圖1係一圖表，揭示某一層的3 D子波與其次方塊的轉 換； 圖2係一流程圖，說明一方法的一實施例實行編碼一 3 D 子波轉換； 圖3係一流程圖，說明一方法的一實施例實行解碼一 3 D 子波轉換； 圖4係一圖表，說明一 3 D子波轉換的方塊與次方塊間的 父子關係；及 -5· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 580832 A7 B7 五、發明説明（ 及一連串的列進行過濾；在應用每個過濾運算之後，次取 樣此應用該過濾運算的結果；以及在產生離散子波轉換 (DWT)係數方塊之後，將一位元基狀況的編碼應用在嵌入 式零樹編碼此離散子波轉換（DWT)係數。這將會與圖2—起 更詳細地描述於下。 此輸入影像順序，在此標以符號V，可看作是一三維方 塊’依時間位置大量地排列各種訊框。如圖2所示，該順 序在這個特別的實施例中可分成兩路，在圖2中標以符號 P !及卩2。沿著某一路徑，在此為P丨，在這實施例中，沿著 時間軸以過濾函數g(n)進行過濾。此過濾後的數據於該特 別實施例中再以2進行次取樣。因此，在這個實施例中， 該方塊内間隔的訊框係保留。這縮小的方塊而來的訊框可 再次分成兩路，此為P3&P4，如圖2所示。 沿著某一個路徑或是次路徑，此處如P3，沿著列再次以 過濾函數g (η)進行過濾。此過濾後的數據於該特別實施例 中再以2進行次取樣。此處，該矩陣或訊框内間隔的行係 保留。這縮小的矩陣可以分成兩路，Ρ 5及Ρ 6，如圖2所 示。 此處沿著方向Ρ 5，沿著行再次以過丨慮函數g ( η )進行過 濾。此過濾後的數據以2進行次取樣。該矩陣内間隔的列 係保留。這可產生一細部信號，D 1。 沿著另一方向，此為Ρ 6，在此特別貫施例中，沿著行再 次以過滤函數h (η)進行過滤。對此特別貫施例，該過滅後 的數據再次以2進行次取樣。該矩陣内間隔的列係保留。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) Α4規格(210 X 297公釐) 裝 訂
線 580832 A7 B7 五、發明説明（
這可產生一細部信號，D2。 沿-著另一僻次路徑，此為p4，沿著行以過濾函數h(n)進 行過濾。此過濾後的數據以2進行次取樣。該矩陣内間隔 的行係保留。這縮小的矩陣可以再分成雨路，P 7及P 8，如 圖2所示。 沿著方向Ρ 7，過滤沿著行的應用，在此使用過遽函數 g (η)。此過濾後的數據以2進行次取樣。該矩陣内間隔的 列係保留。這可產生一細部信號，D3。 沿著另一方向ρ 8，過濾沿著行的應用，在此使用過濾函 數h (η)。該過濾後的數據以2進行次取樣。該矩陣内間隔 的列係保留。這可產生一細部信號，D4。 在其他的路徑上，在此為Ρ2，在這實施例中，過沿著時 間軸以過濾函數h(n)進行過濾。此過濾後的數據於該特別 實施例中以2進行次取樣。該方塊内間隔的訊框係保留。 這縮小的方塊而來的訊框可再分成兩路，此為P 9及p i 〇， 如圖2所示。 沿著某一個次路徑P9，過濾沿著列的應用，在這實施例 中使用過濾函數g (η)。此過濾後的數據以2進行次取樣。 因此，該矩陣或訊框内間隔的行係保留。這縮小的矩陣可 以再分成兩路，Ρ丨丨及Ρ12，如圖2所示。 在一方向，在此為p i i，過滤沿著行的應用則使用過遽 函數g(n)。此過濾後的數據以2進行次取樣。因此，該矩 陣内間隔的列係保留。這可產生一細部信號，D5。 在另一方向上，此為P】2，過濾沿著行的應用，在此使 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐) 8
裝 訂
線 580832 A7 B7 五、發明説明（ 用過濾函數h (η)。該過濾後的數據以2.進行次取樣。因 此’該矩陣内間隔的列係保留。這可產生一細部信號， D6 ° 在另一個次路徑上P i 〇，過濾沿著列的應用，在此使用 過濾函數h (η)。此過濾後的數據以2進行次取樣。該矩陣 内間隔的行係保留。這縮小的矩陣可再分成兩路，在此實 施例中為Ρ 1 3及Ρ 1 4。 在某一方向上，在此為p i 3，過濾沿著行的應用是利用 過濾函數g (η)。此過濾後的數據在此處以2進行次取樣。 間隔的列係保留。這可產生一細部信號，D7。 在另一方向Ρ ! 4，過濾沿著行的應用，在這實施例中使 用過濾函數h (η)。該過濾後的數據以2進行次取樣。因 此，該矩陣内間隔的列係保留。這產生一細部信號， V ’。 因此，7個細部次方塊可以擷取出來而提供該邊緣資訊 隨著時間的變異量，例如水平、垂直及對角◊在這個實施 例中，其他或是指第8個次方塊或組成可以成為較低二析 度下所應用的影像順序，因其低通過濾，如同這個實施你 中的h(n)。壓縮後所產生的這些方塊，如同下面會更詳/ 描述的部分，舉例來說，因此能夠產生出三維編碼。砰細 觀察指出藉由應用所謂三維子波變換所產生的 數，舉例來說，一般發現其具有低能量内容。舉例係 大部分該子波變換係數值為零，或是其值很小。該杇| j 法一般可以製造數個動作以編碼這些訊框，7準万 此且骄此目前 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X &97公爱 1 五、發明説明（9 4所描述的方法參考如下面的圖3說明，然而，本專利申 明IlL圍主越並不侷限在此特別方法的範圍。細部信號〇1係 7上取樣。舉例來說，一整列零安插到相鄰近列間。這個 久万塊接耆以過濾函數g(n)沿著行過濾。細部信號D2係向 上取樣。舉例來說，_整列零安插到相鄰近列間。這個次 万塊接耆會以過濾函數h(n)沿著行過濾。藉由將前面過程 應用在D】及D 2所衍生輸出信號加入，如圖3所示。此組合 /人方塊係向上取樣。舉例來說，一整行零會安插到相鄰近 行門這矩陣接著會以過遽函數g⑷沿著列過滅'，然後產 生過渡信號I i。 細部信號D3係向上取樣。舉例來說，一整列零會安插到 ^ 這個'人方塊接著會以過濾函數g (η)沿著行過濾。細 邵信號D4係向上取樣。舉例來說，—整列零安插制間。 这個次方塊接著以過^|^h(n)沿著行料。藉由將前面 過程應用在D3及1)4所衍生輸出信號會加人。此組合次方 塊，向上取樣。舉例來說，一整行零安插到行間。這矩陣 接著以過ϋ函數h⑷沿著列過滤。該組合輸出信號在此會 與過渡信號Ir起加入。此組合的次方塊係向上取樣。舉 例來說二一訊框的零安插到訊框間。這矩陣接著過濾函數 g (η)石著訊框過滤’然後產生過渡信號12。 細部信號D5係向上取樣。舉例來說，—整列零會安插到 相鄰近列間。這個次方塊接著以過濾函數沿著行，尚 滤。細部信號D6係向上取樣。舉例來說，—整列：安= 相鄰近列間。這個次方塊接著會以過濾函數h(n)沿著行，尚 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X297公釐) 580832 A7
580832 A7 ___ _B7 五、發明説明（u~Γ ' -- 特別實施例的範圍，但是這些實施例提供一些潛在的好 處。項應 '用二維子波變換技術已經顯示可以減少影像順 序冗餘的部分，這利用了空間及時間的冗餘。在這個特定 實施例中，在計算上並沒有使用複雜動態估算/補償技 術。同樣地，因為沒有使用基於DCT技術的動態估算/補 償，此復原視訊通常在視覺上具有較少擾人或妨礙性人工 物。大部分來說，先前描述的編碼架構計算方面有比較快 速，而且能以較少數位元進行有效率的編碼該三維子波變 換係數。因此，它可以改進壓縮效率。再者，先前描述實 施例可再進一步修正以達到更大壓縮，舉例來說，如漸進 地揚棄初始動作。再者，藉由應用位元平面的處理，如前 面同時建檔的專利申請案中所描述，稍微修改先前所描述 的技術，可採用平行式運算。同樣地，一位元平面的編碼 及解碼方法可使像一視訊編碼器的一實施例能適用於漸進 式編碼壤境。 當然，應當了解的是雖然特定實施例剛剛已經描述，本 專利申請範圍主題並不侷限在某一特別實施例或是應用的 範圍。舉例來說，一實施例可以在硬體内，例如用以在一 積體電路晶片上運算，舉例來說，反之在其他實施例則可 以在軟體内。同樣地，一實施例可以在韌體内，或是任何 由硬體、軟體及韌體的組合當作例子。同樣地，雖然本專 利申請範圍主題並不侷限在這方面的範圍内，_實施例可 以包含一物品，像是儲存媒體。就像一儲存媒體，舉例來 說如光碟機或是一磁碟可以儲存其上的指令，這是由系統 本纸張尺度適财關家標準(CNS) A4規格(21GX297公爱)
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Claims (1)

  1. 580832 第091104935號專利申請案 A8 | 中文申請專利範圍替換本(93年2月）思| _______D8 ! 六、申請專利範圍 1· 一種將三維離散子波變換（DWT)應用在複數視訊影像之 方法，該複數含有訊框，而該訊框含有列及行，該方法 包含： 產生複數三維離散子波變換係數方塊，藉由·· 各別地相繼沿著該複數視訊影像中一序列的訊框、一 序列的行及一序列的列進行過濾； 應用每個過濾運算後，次取樣此應用過濾運算後的結 果；及 產生離散子波變換係數方塊後，應用一位元基狀況編 碼，以嵌入式零樹編碼此離散子波變換係數。 2.如申請專利範圍第1項之方法，其中次取樣包含在經過 相對應的過濾運算後拋棄間隔的訊框、間隔的行及間隔 的列。 3·如申請專利範圍第1項之方法，其中複數方塊包含8方 塊。 4·如申請專利範圍第1項之方法，其中應用一過濾運算包 含，對每個過濾運算使用一高通過濾器及一低通過濾器 的其中之一。 5. —種積體電路，包含： 一結構，可將一三維離散子波變換（DWT)應用在複數 視訊影像，然後產生複數離散子波變換方塊，該複數含 -有訊框，而該訊框含有列及行； 該結構適用於（a)個自地相繼沿著該複數視訊影像中 一序列的訊框、一序列的行及一序列的列進行過濾，對 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 580832 A 8 * B8 ： v _—_ g8s L—-.… 七、申請專利範圍 每個過遽運算使用某一兼具一高通及一低通濾波器，（b) 應用每個過滤運算後，次取樣此應用過濾運算後的結 果；及（c)產生離散子波變換係數方塊後，應用一位元 基狀況編碼，以嵌入式零樹編碼此離散子波變換係數。 6.如申請專利範圍第5項之積體電路，其中該結構至少包 含有下列其中之一：硬體、軟體、韌體，以及任何上述 的組合。 7·如申請專利範圍第6項之積體電路，其中該結構中次取 樣的能力包含具有在經過相對應的過濾運算後，可調適 成能夠拋棄間隔的訊框、間隔的行及間隔的列。 8·如申請專利範圍第6項之積體電路，其中複數方塊包含8 方塊。 9·如申請專利範圍第6項之積體電路，其中應用一過濾運 算包含對每個過濾運算使用一高通過濾器及一低通過濾 器的其中之一。 10·—種將三維離散子波反變換（3D IDWT)應用在複數已變 換視訊影像次方塊之方法，該次方塊含有已變換訊框， 而該訊框含有列及行，該方法包含： 反變換該已變換視訊影像的次方塊，藉由： (1)將一位元基狀況解碼應用在嵌入式零樹所編碼 的離散子波變換係數的方塊，以獲得一離散子波變換 係數矩陣； (2 )依知、列、行、訊框向上取樣離散子波變換係數 矩陣中個別次方塊； -2- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
    580832 六、申請專利範圍 (3 )過濾並且組合向上取樣所得一或更多個別成對 的次方塊，以產生一對應每個個別成對向上取樣的次 方塊， (4)重複應用（3 )在任何所產出的向上取樣次方塊 對，直到保留一向上取樣的次方塊； (5 )將此一保留的向上取樣次方塊乘以8，產生以 下更高解析度的一方塊。 11·如申請專利範圍第1 〇項之方法，其中離散子波變換矩陣 中個別次方塊包含8次方塊。 12.如申請專利範圍第i 〇項之方法，其中過濾並且組合一或 更多個別成對的向上取樣的次方塊，包含應用一反低通 過濾器在此成對中的一向上取樣次方塊，以及應用一高 通過濾器在此成對中另一向上取樣次方塊。 13·如申請專利範圍第丨〇項之方法，其中向上取樣包含插入 間隔訊框、間隔的行及間隔的列。 14· 一種積體電路，包含： 一結構’可將一三維離散子波反變換（3 D IDWT)應用 在複數已變換視訊影像次方塊，該次方塊含有已變換訊 框，而該訊框含有列及行； 該結構適用於反變換該已變換視訊影像的次方塊，藉 由： 胃 (a)將位元基狀況解碼應用在嵌入式零樹所編碼 的離散子波變換係數的方塊，以獲得一離散子波變換 係數矩陣；（b)依照列、行、訊框向上取樣離散子波 -3- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) χ公^^ ---- 580832
    變換係數矩陣中個別次方塊；（c)過濾並且組合向上 取樣所得一或更多個別成對的次方塊，以產生一對應 每個個別成對向上取樣的次方塊；（d)重複應用（c)在 任何所產出的向上取樣次方塊對，直到保留一向上取 樣的次方塊，（e)將此一保留的向上取樣次方塊乘以 8 ’產生以下更南解析度的一方塊。 15·如申請專利範圍第i 4項之積體電路，其中該結構至少包 含有下列其中之一：硬體、軟體、韌體，以及任何上述 的組合。 16·如申請專利範圍第1 5項之積體電路，其中離散子波變換 係數矩陣中個別次方塊包含8次方塊。 17. 如申請專利範圍第1 5項之積體電路，其中過濾並且組合 一或更多個別成對的向上取樣的次方塊，包含應用一反 低通過濾器在此成對中的一向上取樣次方塊，以及應用 一高通過濾器在此成對中另一向上取樣次方塊。 18. 如申請專利範圍第1 5項之積體電路，其中向上取樣包含 插入間隔訊框、間隔的行及間隔的列。 19. 一種電腦可讀取媒體，包含：一儲存媒體具有儲存上述 指令，該指令由一計算平台執行時，導致應用三維離散 子波變換（DWT)在複數視訊影像，該複數含有訊框，而 該訊框含有列及行，藉由： 產生複數三維離散子波變換係數方塊，藉由： 各別地相繼沿著該複數視訊影像中一序列的訊框、一 序列的行及一序列的列進行過濾； 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐)
    裝 訂
    580832 A B c D 六、申請專利範圍 應用每個過濾運算後，次取樣此應用過濾運算後的結 果；及 產生離散子波變換係數方塊後，應用一位元基狀況編 碼，以嵌入式零樹編碼此離散子波變換係數。 20·如申請專利範圍第1 9項之電腦可讀取媒體，其中複數次 方塊包含8次方塊。 21.如申請專利範圍第1 9項之電腦可讀取媒體，其中過濾 並且組合一或更多個別成對的向上取樣的次方塊，包含 應用一反低通過濾器在此成對中的一向上取樣次方塊， 以及應用一高通過濾器在此成對中另一向上取樣次方 塊。 22·—種電腦可讀取媒體，包含··一儲存媒體具有儲存上述 指令，該指令由一計算平台執行時，導致應用一三維離 散子波反變換（3D IDWT)在複數已變換視訊影像次方 塊，該次方塊含有已變換訊框，而該訊框含有列及行， 藉由； (1) 將一位元基狀況解碼應用在嵌入式零樹所編碼的 離散子波變換係數的方塊，以獲得一離散子波變換係數 矩陣； (2) 依照列、行、訊框向上取樣離散子波變換係數矩 陣中個別次方塊； (3 )過濾並且組合向上取樣所得一或更多個別成對的 次方塊，以產生一對應每個個別成對向上取樣的次方 塊； 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 2 3 8 80 A BCD 、申請專利範圍 (4)重複應用（3 )在任何所產出的向上取樣次方塊對， 直到保留一向上取樣的次方塊；及 (5 )將此一保留的向上取樣次方塊乘以8，產生以下更 高解析度的一方塊。 23·如申請專利範圍第22項之電腦可讀取媒體，其中離散子 波變換係數矩陣中個別次方塊包含8次方塊。 2屯如申請專利範圍第2 2項之電腦可讀取媒體，其中過濾 並且組合一或更多個別成對的向上取樣的次方塊，包含 應用一反低通過濾器在此成對中的一向上取樣次方塊， 以及應用一高通過濾器在此成對中另一向上取樣次方 塊。 25· —種三維子波轉換系統，包含： 一積體電路，一記憶體，及一匯流排連接到該積體電 路及記憶體； 其中該積體電路包含一結構可應用三維離散子波變換 (DWT)在複數視訊影像，然後產生複數離散子波變換方 塊，該複數含有訊框，而該訊框含有列及行； 該結構適用於（a)個自地相繼沿著該複數視訊影像中 一序列的訊框、一序列的行及一序列的列進行過滤，對 每個過滤運算使用某一兼具一高通及一低通遽波器，（b) 應用每個過遽運算後，次取樣此應用過〉慮運算後的結 一 果；及（c)產生離散子波變換係數方塊後，應用一位元 基狀況編碼，以嵌入式零樹編碼此離散子波變換係數。 26·如申請專利範圍第2 5項之系統，其中該結構至少包含有 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 X 297公釐） 580832 A8 B8 C8 --- -D8 六 申請專利範圍 下列其中之一：硬體、軟體、韌體，以及任何上述的組 合0 27·如申請專利範圍第26項之系統，其中該結構中次取樣的 能力包含具有在經過相對應的過濾運算後，可調適成能 夠拋棄間隔的訊框，間隔的行及間隔的列。 28·如申請專利範圍第2 6項之系統，其中複數方塊包含8方 塊。 29·如申請專利範圍第2 6項之系統，其中應用一過濾運算包 含對每個過濾運算使用一高通過濾器及一低通過濾器的 其中之一。 30· —種三維子波轉換系統，包含： 一積體電路，一記憶體，及一匯流排連接到該積體電 路及記憶體； 其中該積體電路包含一結構可應用三維離散子波反變 換（3D IDWT)在複數已變換視訊影像次方塊，該次方塊 含有已變換訊框，而該訊框含有列及行； 該結構適用於反變換該已變換視訊影像的次方塊，藉 由： (a)將一位元基狀況解碼應用在嵌入式零樹所編碼 的離散子波變換係數的方塊，以獲得一離散子波變換 係數矩陣；（b)依照列、行、訊框向上取樣離散子波 -變換係數矩陣中個別次方塊；（c)過濾並且組合向上 取樣所得一或更多個別成對的次方塊，以產生一對應 每個個別成對向上取樣的次方塊；（d)重複應用（c)在 衣紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210X 297公釐） 580832
    任何所產出的向上取樣次方塊對，直到保留一向上取 樣的次方塊；（e)將此一保留的向上取樣次方塊乘以 8，產生以下更高解析度的一方塊。 31.如申請專利範圍第3 〇項之系統，其中該結構至少包含有 下列其中之一：硬體、軟體、韌體，以及任何上述的組 合0 32·如申請專利範園第3丨項之系統，其中離散子波變換係數 矩陣中個別次方塊包含8次方塊。 33.如申請專利範圍第3丨項之系統，其中過濾並且組合一或 更多個別成對的向上取樣的次方塊，包含應用一反低通 過濾器在此成對中的一向上取樣次方塊，以及應用一高 通過濾器在此成對中另一向上取樣次方塊。 34·如申請專利範圍第3 1項之系統，其中向上取樣包含插入 間隔訊框、間隔的行及間隔的列。 -8 - 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)^^X 297公f
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