TWI379593B - Image processing apparatus and image processing method - Google Patents

Description

1379593 九、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於一頻帶分析裝置及使用—遽波器組來執行 一輸入影像之頻帶分析並將該影像分成複數個子頻帶的方 法’係關於一頻帶合成裝置及使用-遽波器組來執行分成 複數個子頻帶之-影像的頻帶合成的方法，係關於一影像 編碼裝置及使用-遽波器組來執行一輸入影像之頻帶

並對已經歷頻帶分析之料進行編碼以產生—編碼之編碼 流的方法，係關於一影像解碼裝置及解碼-編碼之編碼， 法，係關於一程式，並係關於—記錄媒體 【先前技術】 並使用-缝器組來執行該解碼之編碼流的頻帶合成的: 法’係關於一裎式.，祐筏抵__ 一 作為壓縮影像之-典型方法，可❹由國際標準化組織 (ISO)標準化的聯合照相專家群（JPEG)方法。該^咖方法 使用離散縣㈣（DcT)m龍高的位元速率來提 供極佳的編碼之影像與解碼之影像。然而，當編碼位元速 率減低至-默值或更低時，DCT轉換特有的雜訊區塊明 顯增加。因而，從主觀的觀點來看，劣化變得明顯。 近年來，-直積極地進行著用於使用一濾波器…低 通遽波器與-高通遽波器之組合）將—影像分成複數個子 頻帶並執行該複數個子頻帶之各子頻帶的編碼的方法的研 究與發展。在此情況下’―直將小波轉換編碼視為將會替 代DCT轉換的有前景的新技術，因為與町轉換不同，小 波轉換編碼沒有在高廑縮時區塊雜訊變得明顯的缺點。 J18785.doc 1379593 在2001年1月兀成國際標準化的肿g 2麵採用將上述小 波轉換與高效錢編碼（針對每_位元平面進行位元模型 化與算術編碼）組合在—刼沾十4 “ 趣的方法。與任何其他JPEG方法 相比較，JPEG 2000在編碼埒去L， 兩喝效率上實現顯著的改良。 例如，可使用C. Chrvsafie Λ y fis與A. 〇rtega的"線為主、減低 記憶體的小波影像壓縮"（lEpp下 T ^ v Trans. Image Processing » 第9卷’第378至3 89頁，2000玍*3 n、山 υϋ0年3月）中說明的技術。 【發明内容】 .在小波㈣中’基本上’針對—影像的實體來執行分析 、遽因而#必要健存與保持若干小波轉換係數，其數 目對應於整個影像的像素數目。因而，—更高容量的記憶 體對於具有-更高解析度的影像係必需的，從而導致硬體 開發及類似者的嚴重約束。

為解決此問題，已津堪且古4 VrtL 恧礅具有減低之記憶體要求的小波轉 換方法。線為主的小波轉換係具有減低之記憶體要求的此 類小波囀換方法中的最重要方法之一者（參見，例如，c.

Chrysafis與A. 0rieg_ "線為主、減低記憶體的小波影像 M ^ -(IEEE Trans. Image Processing ^ 94 ^ 378^389 頁，蘭年3月））。在C.Chrysafi_A 〇邮的”線為主、 減低記憶體的小波影像塵縮”卿E ha# p職以吨， 第9卷’第378至389頁，·年3月）中說明的技術中，小 波轉換係在-影像之輸人線數達到_預定值之後立即加以 執行。因巾’可以顯著減低一必要的記憶體容量，同時獲 得小波轉換係數，其與在針對整個影像執行小波轉換時： 118785.doc =二小波轉換係數相同。此外，可以減低開始小波轉換 所必需的延遲時間。 、 . ^ ’㈣’為實現即時编碼與發送-影像並接收與解 • ㈣影像之—裝置，有必要進—步減低用於從編碼影像至 扁馬之編碼流以重建該影像之處理的延遲時間。此 ‘：卜在硬體開發之領域，已需要進-步減低之記憶體要 •要=需要提供「頻帶分析裝置及使用-減低之記憶體 用较低延遲來執行一影像之頻帶分析的方法，一 =合成裝置及使用-減低之記憶體要求並使用較低延遲 I執行—影像之頻帶合成的方法，-影像編碼裝置及在執 類頻帶分析時編碼-影像的方法，一影像解碼裝置及 在執行此類頻帶合成時解碼一影像的方法， 記錄媒體。 依據本發明之一具體實施例的影像處理裝置包括：水平 » 2鱗餐，其絲於崎詩㈣收影像諸並用於 〔每A水平方向上的樣本數目達到-預定值時執行 二：：通分析過滤與水平高通分析過據來產生一低頻成分 ::南頻成分’·以及垂直分析過濾構件，其係用於藉由在 母人由該水平分析過渡構件所產生的低頻與高頻成分之— 盎上的線數達到一預定值時執行垂直低通分析過濾 -垂直向通分析過滤來產生複數個子頻帶的係數資料。 =本發明之另—具體實施例的影像處理裝置包括：輸 <其係用於輸入藉由執行影像資料的水平低通與高 118785.doc 9593 通分析過濾及垂直低通與高通分析過濾而產生的複數個子 頻帶之係數資料；垂直合成過據構件，其係用於藉由在每 次-垂直方向上的線數達到一預定值時執行由輸入構件輪 〇的複數個子頻帶之係數資料的垂直低通合成過遽與垂直 南通合成過濾來產生一低頻成分與一高頻成分；以及水平 合成過遽構件，其係用於藉由在每次由垂直合成過遽構件 產生的低頻與高頻成分之一水平方向上的樣本數目達到—

預定值時執行水平低通合成過遽與水平高通合成過遽來合 成一預定數目之子頻帶。 Q :因此’可以實現具有減低之記憶體要求與較低延遲的影 像資料之頻帶分析與頻帶入 … 领帶口成此外，在執行此類頻帶分 析”頻帶合成時可以編碼與解碼影像資料。 【實施方式】 將參考圖式來說明本發明之具體實施例。 第一具體實施例 將：明:吏用-分析據波器組來執行一輸入視訊信號之頻 該視訊信號分成複數個子頻帶的依據一第—且 體貫轭例的頻帶分析裝置。 " 圖1示意性地顯示依據該第一且 ρ Ψ ίη^ '八體貫施例的一頻帶分析 裝置10之一組態。參考圖1，該頻帶分析裝置10包括二 像線輸入單元H、一行 裝置10已括-影

Do _ 衝益早70 1 2、~水平分析滹诘哭 早7013及-垂直分析據波器單元… 慮“ 該影像線輸入單元u針對 M.m ^^ ^ 線接收一視訊信號D10，

亚將針m像線之_ f料流D 伢應至該行緩衝器單元 J 18785.doc 12 ° 12 °1379593 通常藉由一標準來定義視訊信號·。例如，目前，電梘廣 播依據一美國國家電視標準委員會（NTSC)系統加以執行。 此外，動晝與電視工程師協會（SMPTE)(—美國標準設定組 織）將一高清晰度電視（HDTV)系統標準化為一標準號 "SMPTE 274M"。在以下說明中，將作為一範例說明該 HDTV系統（1920x1080之解析度）。 圖2A顯示一 HDTV視訊信號的資料之元件的一組態。一 亮度信號Y針對每一線具有實際1920個樣本。將一結束動 悲視訊（EAV)信號之樣本資料與一起始動態視訊（SAV)信號 之樣本資料（總共280個樣本）放置於該亮度信號γ之實際樣 本資料之前。色差信號Cb與(^具有一類似組態。然而，該 等色差信號Cb與Cr具有一4:2:2格式，並且該等色差信號 Cb與Cr之各色差信號的實際樣本數目為該亮度信號γ的實 際樣本數目的一半。因而，該等色差信號(^與心的實際樣 本總數等於該亮度信號γ的實際樣本數目。藉由多工化該 亮度信號γ與該等色差信號c b與c r，產生包括該等e av與 SAV信號之560個樣本及該亮度信號丫與該等色差信號α與 Cr之3840個樣本的資料，如圖2B所示。 因而，當將基於該HDTV系統之SMPTE 274M標準（通常 稱為” HD_SDI，，„)的—㈣作為該視訊信號⑽而輸入 時’針對該影像線之資料流D11作為多工之樣本資料而獲 得，如圖2B所示。下面將基於上述假定給出說明。又 該行緩衝器單元12針對個別行來儲存與保持資料流 Ϊ 18785.doc

Dll，並繼續儲存與保持資料流Du直至儲存μ個行之資料 八 如圖1與2 3所示。該值Μ對應於水平過濾的分接頭 之數目。該值Μ隨著分接頭之數目増加而增加。 °亥水平分析濾波器單元13依順序讀取Μ個行之行資料 D12，並執行水平低通分析過濾與水平高通分析過濾。由 於°玄水平過濾’產生一低頻成分（L)與一高頻成分 (H)D 13其係藉由水平分割而獲得，如圖5所示。 ^達刭N之後，該番亩分析^ 1 lS785.doc • 10- 1 g一直據的一二„頻_曼二此外，置放於該字母，，L，4 5 6或 "H”之前的數字指示分割層級。 2 作為分割層級1之分析過濾的結果，該垂直分析濾波器 單元14產生該低頻成分（1LL)D14與該等高頻成分（1HL、 3 1LH及1HH)D15，如上所述。 4 垂直低通分析過瀘鱼#亩言捅公拚— 如圖3與5所示。該值N對應於垂直過濾的分接頭之 數目° s玄值N隨著分接頭之數目增加而增加。由於該垂直 過遽’產生一低頻成分（1LL)D14與高頻成分（1HL、1LH及 5 HH)D 15 ’其係藉由垂直分割而獲得，如圖3與6所示。就 6 圖1與7中的字母"L”與”H"之順序而言，該第.一丰县尨杀名 于』盖m得」頻-舉丄雨备一 t#·養禾在農行 7 在小波轉換中，通常，不進一步分_相_在_^1_析_過遽J§.程 土^產生的成分 > 因而，在該第一具體實施例中， 輸出該等高頻成分（1HL、1LH及1HH)D15而不進行進一步 分析。相反，將該低頻成分（1LL)D 14供應至該行緩衝器單 1379593 元12以藉由一分析濾波器組來進行進—步分析。在水平分 析過濾所必需的行數在該行缓衝器單元12中進行缓衝之 後’立即執行分割層級2之分析過濾《如上所述地重複分 割一低頻成分，因為一影像信號的大多數能量係集中於該 低頻成分中。 在么割層敗2的分析過遽中’該水平分析渡波器單元13 依順序讀取Μ個行的行資料D12，並執行水平低通分析過 慮與水平尚通分析過渡。然後，在低頻與高頻成分D丨3的 線數達到Ν/2之後，該垂直分析濾波器單元14立即執行垂 直低通分析過濾與高通分析過濾，如圖6所示。由於該垂 直過渡’產生一低頻成分（2LL)與高頻成分（2HL、2LH及 2ΗΗ) ’如圖7所示。參考圖7 ’分割層級1之一子頻帶1LL 係分成四個子頻帶2LL、2HL ' 2LH及2HH。 為進一步增加該分割層級，可以針對一低頻成分重複執 行分析過濾。圖8顯示藉由分析過濾針對一實際影像執行 子頻帶分割直至分割層級3的一範.例。 作為上述分析過濾的最一般的算術方法，可使用一稱為 瘦姨運算的方法。迴旋運算係實現—數位濾波器的最基本 程序。作為迴旋運算v執行實際輸入資料與一濾波器分接 頭係數之迴旋乘法。然而，該迴旋運算產生該計算負載隨 著s亥分接頭長度增加而增加的問題。 作為解決上述問題之一技術，已知W. Sweldens的"提升 方案··雙正交小波之一自訂設計構造，，（Appl Comput.

Harmon. Anal. ’ 第 3 卷’第 2 號，第 186 至 200 頁，1996年） 118785.doc 中說明的針對小波轉換之一提升技術。 圖9顯示一 5x3分析濾波器之一提升結構，其係在JpEG 2000標準中加以採用。將參考圖9示意性地說明分析過 氣其中該提升技術係施加至該5 X 3分析遽波器。 參考圖9’在最上列中顯示一輸入影像之像素，在中間 列顯示高頻成分輸出，而在最下列中顯示低頻成分輸出。 在該最上列令不必顯示—輸入影像之像素。可以在該最上 J中員不由上述分析過遽而獲得之係數。在此具體實施例 中，在該最上列中顯示一輸入影像之像素。將偶數像素或 線表示為方形，而將奇數像素或線表示為圓圈。 作為第一步驟’由輸入像素產生一高頻成分係數，使 用以下等式： dX-lMsiO + Si”0)…（1)。 然後’作為第二步驟，依據所產生高頻成分係數與該等 輸入像素中的奇數像素來產生一低頻成分係數Si〗，使用以 下等式： s i = s j +1 / 4 ( d j ·】】+ d 】1)…（2)。 如上所述’在分析過濾中，在產生一高頻成分之後，產 生一低頻成分。用_於此類分析過滤的兩種類型之溏波器組 jt具有兩個分接頭，其可以使用Z轉換表示來表示為 ’’PU.Hl+z·1)/]"與，，υ(ζ)=(1+ζ·】）/4”。即，儘管最初需要五 個分接'頭’但在此具體實施例中僅需要兩個分接頭。因 而’可以顯著減低計算量。因此，需要將此一提升技術用 於該頻帶分析裝置1 0中的水平過濾與垂直過濾。 lim5.doc 12 1379593 針對一影像線之一資料流D1丨包括多工化在一起的一哀 度L號丫及色差化號Cb與Cr，如上所述。在此情況下，每 成刀（Υ、Cb、Cr)之取樣速率的使用有效地實現分析過 濾。即，如圖10所示，每兩個循環輸入γ資料而每四個 循環輸入Cb資料與Cr資料之各資料。因而，藉由使用輸入 Y資料、Cb資料及Cr資料之間的時間差來依順序執行分析 過濾，可以使用一單一分析濾波器組來執行γ、Q過 滤而不延遲。 由於以形成一視訊信號的圖像之單位（攔/圖框）來執行上 述分析過濾，有必要偵測一圖像之一端點並停止與重置分 析過遽之一運算。 該影像線輸入單元11可以包括一單元用以偵測一視訊信 號之一垂直同步化信號，使得可以偵測到該圖像之端點。 圖11包括顯示來自基於該SMPTE 274M標準的信號中之— 交錯信號的信號分佈圖。在圖^中，上圖顯示一第一欄而 下圖顯示一第二欄。參考圖11，22個線之一垂.直同步化信 號係置放於.該第一攔之開始處，而23個線之一垂直同步化 信號係置放於該第二欄之開始處。因而，使用此一垂直同 步化信號，可以容易地偵測到一圖像之端點。然後，在執 行偵測之後’可以立即停止分析過濾之一運算。 如上所述’已知C. Chrysafis與A. Ortega的，，線為主、減 低§己憶體的小波影像壓縮"(IEEE Trans. Image Processing，第 9卷，第3 78至3 89頁，2000年3月）中說明的相關技術之線 為主小波轉換的小波轉換。 118785.doc -13- I379593 圖12示意性地顯示實現此類線為主， 析裝置100之一組態。參考圖12，該頻 一影像線輸入單元1〇1、一線緩衝器單 濾波器單元103及一水平分析濾波器單 該影像線輸入單元101針對每一 ^ , 甘線接收一視訊信號 D100，並將針對該影像線之_ " 衝器單元1G2。 ^議供應至該線緩

該線緩衝器單元102針對個別線來儲存與保持資料流 DUU ’並_儲存與保持請直至儲_個線的^ 料流D101，如圖13所示。 該垂直分析濾波器單元103依順序讀取_線之線資料 m〇2’ ϋ執行垂直低通分析㈣與垂直高通分析過遽，如 圖13所示。由於該垂直過濾，產生一低頻成分（L)與—高 頻成分（H)D103，其係藉由垂直分割而獲得。

J、波轉換的一頻帶分 帶分析裝置1〇〇包括 元102、一垂直分析 元 1 04。 在低頻與高頻成分D103的行數達到μ之後，該水平分析 濾波器單元104立即執行水平低通分析過滤與水平高通分 析過濾，如圊13所示。由於該水平過濾，產生一低頻成分 (1LL)D104與高頻成分（ihl ' 1LH及1HH)D105，其係藉由 水平分割而獲得。 如上所述，由C. Chrysafis與A_ Ortega的”線為主 '減低 記憶體的小波影像壓縮"（IEEE Trans. Image Processing， 第9卷，第378至3 89頁’ 2〇〇〇年3月）中說明的線為主小波 轉換而產生之一子頻帶與由該頻帶分析裝置丨〇執行之小波 轉換而產生之一子頻帶相同。 U8785.doc 1379593 然而’對於料為主小波轉換，與藉由在水平方向 -影像之大小乘以N(線）而獲得之值相對應的緩衝係必要 見，如圖13所示。此外，由於在完成此類缓衝之後執“ 之 |過遽，故產生-延遲時間，其係直至垂直過遽開始 時間。 相反’對於由該頻帶分析裝置1〇執行之小波轉換僅命 要U線)XM(行)的行緩衝器。因而，與使用一線緩衝器：

情況相比較’彳以顯著減低必要的記憶體容量。此外，由 於可以在輸人針對行緩衝器之數目的資料之後立即心水 平分析過滤，與線為主小波轉換相比較，可以顯著減低直 至小波轉換開始之一延遲時間。 第^二具體實施例 在第-具體實施例中已說明藉由執行小波轉換而將—視 訊信號分成複數個子頻帶的頻帶分析i置1()。^，_般 將小波轉換用作影像壓縮之預處自。將說明壓縮與編碼：

小波轉換產生之係數資料的依據一第二具體實施例的一影 像編碼裝置。 〜 圖14示意性地顯示依據該第二具體實施例的—影像編馬 裝置20之一組態。該影像編碼裝置2〇包括一分析濾波器組 —量化單元22、一熵編碼單元23及一速率控制器2/。 °亥刀析濾波器組21具有類似於圖】所示的頻帶分析裝置 10之一組態。即，該分析濾波器組21執行一輸入視訊信號 之分析過濾，並將由分析獲得之係數資料D2i供應至 该罝化單元m如，在分割層級2之分析過濾中，藉由 118785.doc •15- 1379593 執行由分割層級1之分析過濾產生之一子頻帶1LL之四個線 的小波轉換’獲得子頻帶2LL、2HL、2LH及2HH之兩個 線。在分割層級3之分析過遽中’藉由執行一子頻帶2ll之 兩個線的小波轉換，獲得子頻帶3LL ' 3HL、3LH及3HH之 一線。當分割層級3之分析過濾係最終分析過濾時，該子 頻帶3LL係-最低頻子·頻帶。 該量化單元22藉由將由該分析濾波器碰21產生之係數資

料D2 1除以（例如）一量化步階來執行量化，並產生量化之 係數資料D22。

。玄里化單元2 2可以形成線區塊，每一線區塊皆包括一所 產生最低頻子頻帶（3LL，在上述情況中）之一線與產生該 最低頻子頻帶之線所必需的其他子頻帶的複數個線，並可 以針對每一線區―塊.設定一量彳[步階。由於一線區塊包括一 影像區域之所有子頻帶（在圖8所示的範例中係從3L]L至 匪的时㈣）㈣t，Μ針對..每一 化’則可以利用多重解析度分析之-優點，其係小波轉換 之一特徵。此外，由於僅決定整個螢幕的線區塊之數目， 故可以減低施加於該影像編碼裝置20上的負載。 此外，由於—影像信號之能力 ' ’ 於人類視覺特徵該低頻成分中的劣化較明顯，故 在量化中執行加權使得該低頻成分之量化步階更小係有效 的。由於此類加權，可以將一相對更大數量之資訊分配給 S亥低頻成分，因而改良整個影像之主觀品質。 5玄熵編碼早元23執行由該量化單元22所產生的量化之係

Il8785.doc •16· 1379593 數資料D22的來源編碼，並產生 ㈣。作為來源編碼，例如，可以=的〜編碼流 妁如了以使用在jpEG與動書專家 群（mpeg)中採用的霍夫f编碑tdc 勒旦寻豕 隹夭J碼或在；PEG 2_中採用的高 精度演鼻術編碼。 經歷熵編碼的係數之範圍的決定係—極為重要的因素， 其直接與錢效率相關。例如，在舰g與纖G中，藉由 針對一 8X8區塊執行DCT轉換並然後針對所產生的64個 DCT轉換係數執行f夫曼編碼來塵縮資訊。即，該⑷固 DCT轉換係數形成熵編碼之範圍。 該分析錢器組加線之單位執行小波轉換，盘針對一 8X8區塊執行DCT轉換不同。因而，該熵編碼單元23針對 個別子頻帶並針對一 + # # ^ ' f子頻帶之母一 P個線來執行來源編 碼。 該值P至少為1。必要的參考資訊之數量隨著線數減小而 減小。因而，可以減低必要的記憶體容量。相&，必要的

率。然而’若對於-子頻帶該值卩超過形成一線區塊的線 數，則形成下-線區塊之—線亦係必需的。因@ ,產生直 至藉由小波轉換與量化而產生下'線區塊的量化之係數資 料的-延遲時間。？而，為實現較低延遲，具有等於或小 •於形成一線區塊之線數的一 示的範例中，由於對於該等 值P係必需的。例如，在圖8所

子頻帶 3LL、3HL、3LH及 3HH 形成一線區塊的線數為1，故將值P設定為1。此外，由於 對於該等子頻帶2HL、2LH及2HH形成-,線區塊的線數為 118785.doc 1379593 2 ’故將該值P設定為1或2。 該速率控制器24執行控制以實現_ 逮率。在執行速率控制之後，該速率控d缩 =_’其速率已得到控制。例如，為實：： 的位兀達率，該速率控制器24向該量化單元 二 小該量化步階的控制信號D25 — x ·於減 元速率，該速率控制器24向該量化單元=2的位 量化步階的控制信號D25。 * ;日加口玄 第三具體實施例 將說明對應於依據該第一且驴 …一… 例之頻帶分析裝置 义據第二，'體貫施例之一頻帶合成裝置。在該第三具 體實施例中，執行已經歷直至分割層級3之子頻帶分割= 一影像之合成過濾，如圓8所示。 圖15示意性地顯示依據該第三具體實施㈣ 袭置Γΐ:組態。參考圖15 ’該頻帶合成裝置30包括：線 緩衝裔早兀31、一垂直合成濾波器單元”、一行緩衝器單 元33、-水平合成較器單元取―垂直同步化信號插入 單元35。 該線緩衝器單元31針對每一線儲存與保持一低頻成分 = LL)D30與高頻成分（3HL、仙及麵帅。該線緩衝器 單元31繼續儲存與保持低頻成分D3〇與高頻成分DM直至 儲存針對N個線的低頻成分⑽與高頻成分㈣。將僅針對 一最低頻子頻帶3LL之一低頻成分D3〇輸入至該線緩衝器 皁το 3 1。然後，由該水平合成濾波器單元34供應藉由合成 118785.doc 1379593 過濾而產生的低頻成分D35 » 該垂直合成濾波器單元32依順序讀取N個線之線資料 D32，並執行垂直低通合成過濾與垂直高通合成過遽。由 於該垂直過濾，產生低頻與高頻成分D33，其係藉由垂直 合成而獲得。 該行緩衝器單元33針對個別行儲存與保持低頻與高頻成 分D33(藉由垂直合成而獲得），並繼續儲存與保持低頻與 向頻成分D33直至儲存針對Μ個行之低頻與高頻成分〇33。 該水平合成濾波器單元34依順序讀取Μ個行的行資料 D 3 4 ’並執行水平低通合成過遽與水平高通合成過渡。由 於該水平過濾，產生一低頻成分（2LL)D35，其係藉由水平 合成而獲得》 作為分割層級3之合成過濾的結果，該水平合成滤波器 單元3 4產生該低頻成分（2LL)。 同樣’在分割層級2之合成過濾中’由該低頻成分 (2LL)D35與該等高頻成分（2HL、2LH及2HH)D31產生一低 頻成分（1LL)D35。此外’在分割層級1之合成過滤中，由 5亥低頻成分（1LL)D35與該等高頻成分（1HL、1LH及1HH)產 生一影像資料流。將所產生影像資料流供應至該垂直同步 化信號插入單元3 5。 。亥華直同步化彳§號插入单元35以一預定時序將一垂直5 步化信號插入該影像資料流’如圖丨丨所示，並輸出一所產 生視訊信號D36。 還可以將一提升技術施加至上述合成過渡。 118785.doc 1379593 圖16顯示一 5x3合成濾波器之一提升結構，其係在jpEG 2000標準中加以採用》將參考圖16示意性地說明合成過 濾，其中該提升技術係施加至該5x3合成濾波器》 參考圖1 6，在最上列中顯示藉由小波轉換所產生之係 數。將高頻成分係數表示為圓圈，並將低頻成分係數表示 為方形。 作為第一步驟’依據輸入低頻與高頻成分係數產生一偶

數係數Si%將該第一係數視為係第〇個係數），使用以下等 式：

Si -Sj + …（3) 〇 然後，作為第二步驟，依據在該第一步驟中產生之偶數 係數s/與輸入高頻成分係數來產生一奇數係數山〇，使用 以下等式： （4)。 如上所述，在合成過濾中，在產生一偶數係數之後，產

生一可數係數。用於此類合成過濾的兩個種類之濾波器組 具有兩個分接頭，儘管最初需要五個分接頭。因而，可以 顯著減低計算量。 第四具體實施例 說月對應於依據该第二具體實施例之影像編碼裝置 的依據一第四具體實施例之一影像解碼裝置。 圖17示意性地顯示依據該第四具體實施例的—影像解碼 裝㈣m參考圖17，該影像解碼裝置40包括-熵 解碼單以1、—去量化單元42及-合成遽波器組43。 1 lS785.doc -20- 1379593 該熵解碼單元41執行一所接收編碼之編碼流〇4〇的來源 解碼，並產生量化之係數資料D41。作為來源解碼，可以 . 使用霍夫曼解碼或高頻演算法解碼，如上所述。此外，若 • 一影像編碼裝置針對每一 P個線執行來源編碼（如上所 述），則該熵解碼單元41還針對個別子頻帶並針對一子頻 • 帶之每一 p個線來執行來源解碼。 "玄去里化單7L 42藉由將該量化之係數資料D41乘以一量 • 化步階來執行去量化，並產生係數資料D42。通常在-編 碼之編瑪流之標頭中說明該量化步階。若一影像编碼裝置 ，對每-線區塊設；^―量化步階（如上所述），則該去量化 早兀4 2還错由針對每一線區塊設定—去量化步階來執行去 ' 量化。 3 〇 D成濾波器組43具有類似於圖Μ所示的頻帶合成裝置 心即，該合成濾波器組43針對該係數資料D42 來執行合成過遽'以產生一影像資料流，將-垂直同步化信 • Γ:。入所產生影像資唞流，並輸出-所產生視訊信號 . 一本發明並不限於上述第一至第四具體實施例之任一具體 纟發0月可以進行各種變化與修改而不脫離本發明 之精神與範疇。 信=執例之各具體實施例中針對—視訊 於一靜態影像之^合成β然而’本發明還可應用 ^ 豕之頻帶分析或頻帶合成。 儘Β在則述具體實施例中已說明硬體組態，但可以藉由 118785.doc 21 款體來執行一系列處理。在此情況下，可以將組成該軟體 °弋預先併入電腦之專用硬體（例如一唯讀記憶體 (RO+M)或一硬碟)’或將其從一網路或一記錄媒體安裝於能 夠藉由安裝各種程式來執行各種功能的通用個人電腦上。 作為該記錄媒體，例如，可以使用一封包媒體，其包括— 磁碟（軟碟）、一光碟（例如光碟唯獨記憶體（CD-ROM)或一 :位多功能光碟(DVD))、一磁光碟(例如迷你碟(md)(商 心〇)或一半導體記憶體。 熟習此項技術者應明白，可根據設計要求與其他因素而 =種修改、組合、次組合與變更’只要其在隨附申請 專利乾圍或其等效物之範疇内即可。 【圖式簡單說明】 圖1示意性地顯示 裝置之一組態； 依據一第一具體實施例的一頻帶分析 件； 圖2A與2B示意性地顯示一 HDTv視訊信 號的資料之元 圖3顯示該頻帶分折步 _ 過渡之H 析裝置在執订水平過滤之後執行垂直 圖4解說針對每-M個行而執行之緩衝； 圖5解說在分割層級】之分析職中的 圖6解說在分㈣級1之分㈣料的垂直過遽； 結::顯·由執行直至分割層級2之分析過遽而獲得之一 圖8顯示藉由執行直至分割層級3的針對-實際影像之分 1J 8785.doc -22· 1379593 析過遽而獲得之一結果； 圖9顯示一 5χ3分析濾波器之一提升結構； 圖10係用於說明多工化在一起的γ、Cb及Cr之一資料流 與分析過濾之時序的一圖式； 圖11包括顯示來自基於該SMPTE 274M標準的信號中的 一父錯彳s 5虎的仏號分佈圖並顯不插入一垂直同步化作號的 位置；

圖12示意性地顯示相關技術之一頻帶分析裝置之一組 態； 圖13顯示相關技術之頻帶分析裝置在執行垂直過濾之後 執行水平過據之一情況； 碼 圖Μ示意性地顯示依據一第二具體實施例之一影像 裝置； / ^

圖1 5示意性地顯示依據一第三具體實 施例之一頻帶合成 裝置； 圖16顯示— 5x3合成濾波器之—提升結構；以及 圖1 7示意性地顯示依據一第四具體實 裝置之—組態。 【主要元件符號說明】 施例的一影 像解碼 10 頻帶分析裝置 11 .影像線輸入單元 12 行緩衝器單元 13 水平分析濾波器單元 14 垂直分析濾波器單元 118785.doc •23· 1379593 20 影像編碼裝置 21 分析濾波器組 22 量化單元 23 摘編碼單元 24 速率控制器 30 頻帶合成裝置 31 線缓衝器單元 32 垂直合成濾波器單元 33 行緩衝器單元 34 水平合成濾波器單元 35 垂直同步化信號插入單元 40 影像解碼裝置 41 熵解碼單元' 42 去量化單元 43 合成濾波器組 100 頻帶分析裝置 101 影像線輸入單元 102 線緩衝器單元 103 垂直分析滤波器單元 104 水平分析濾波器單元 Cb 色差信號 Cr 色差信號 DIO 視訊信號 Dll 貨料流 118785.doc -24- 1379593

D12 行資料 D13 低頻成分（L)與高頻成分（Η) D14 低頻成分（ILL) D15 高頻成分（1HL、 1LH 及 1HH) D20 輸入視訊信號 D21 係數資料 D22 量化之係數資料 D23 編碼之編碼流 D24 編碼之編碼流 D25 控制信號 D30 低頻成分（3LL) D31 高頻成分（3HL、 3LH及 3HH) D32 線資料 D33 低頻與南頻成分 D34 行資料 D35 低頻成分 D36 視訊信號 D40 編碼之編碼流 D41 量化之係數資料 D42 係數資料 D43 視訊信號 D100 視訊信號 D101 資料流 D102 線資料‘ 118785.doc -25- 1379593

D103 低頻成分（L)與高頻成分（Η) D104 低頻成分（ILL) D105 高頻成分（1HL、1LH及 1HH) 118785.doc -26-

Claims (1)

1. 第096115742號專利申請案 中文申請專利範圍替換本(100年7月） 十、申請專利範圍： 1. 一種影像處理裝置，其包含： 水平分析過濾構件，其係用於以線之單位接收影像資 料並用於藉由在每次一水平方向上的樣本數目達到一預 定值時執行水平低通分析過濾與水平高通分析過濾來產 生一低頻成分與一高頻成分；以及 垂直分析過濾構件，其係用於藉由在每次由該水平分 析過濾構件產生之低頻與高頻成分之一垂直方向上的線 數達到一預定值時執行垂直低通分析過濾與垂直高通分 析過濾來產生複數個子頻帶之係數資料，及 里化構件，其係用以決定關於每一線區塊之一適應性 1化步階，以及用於量化藉由該垂直分析過濾構件按權 值所產生之該複數個子頻帶的該係數資料以產生量化之 係數資料，該權值係經選擇而使得對於每一線區塊來 說，該量化步階用於一低頻成分時係較小的，而用於一 高頻成分時係較高的， 其中該線區塊包括一最低頻子頻帶之一線，以及用於 產生該最低頻子頻帶之該線所必需的其他子頻帶之複數 個線。 2. 如請求们之影像處理裝置，#中該水平分析過遽構件 與該垂直分析料構件之各構件按階層地執行—最低頻 子頻帶之分析過濾。 3. 如請求項上之影像處理裝置，纟中該水平分析過渡構件 與該垂直分析過濾、構件之各構件執行小波轉換之提升算 118785-1000701 .doc 1379593 術處理。 理裝置，其中：

   針對每一線之該影禮咨Μ· 線之該影像資料；以及 如凊求項1之影像處理裝置 藉由多 該水平分析過濾構件與該垂直分析過濾構件之各構件 使用該亮度信號與該等兩個類型之色差信號之間之一時 間差來執行分析過濾。 5·如請求項1之影像處理裝置，其進一步包含· 偵測構件’其係用於藉由偵測該視訊信號之一垂直同 步化信號來偵測形成用作該影像資料之—視訊信號的複 數個圖像之各圖像的一端點； 其中該水平分析過濾構件與該垂直分析過濾構件之各 構件針對該複數個圖像之各圖像來執行分析過遽。 6·如請求項丨之影像處理裝置，其進一步包含： ’扁碼構件，其係用於編碼藉由該量化構件產生之該複 數個子頻帶的該量化之係數資料以產生—編碼之流。 7.如請求項6之影像處理裝置，其中 該編碼構件執行由該量化構件產生之該量化之係數資 料的熵編碼以產生該編碼之流。 如。月求項1之影像處理裝置，其中該量化構件在該線區 塊之該里化步階上執行加權以便對應於一對應子頻帶之 一位置。 如請求項8之蕺德« & m

   118785-1000701.doc "" 其中該量化構件在該線區 一更小量化步階係設定 為一更低頻子頻帶並使得一 尚頻子頻帶。 更大量化步階係設定為一更 10·如請求項7之影像處理裝置，其中： I編碼構件針對個別子頻帶益針對數目不超過該線區 線數的每一預定線數來執行該量化之係數資料的燏 編碼。 u. 一種影像處理方法，其包含以下步驟： 線之單位接&景彡像資料並藉由在每次-水平方向上 的樣本數目達到一預定值時執行水平低通分析過遽與 水平同通刀析過遽來產生一低頻成分與一高頻成分， 藉由在每次所產生低頻與高頻成分之一垂直方向上的 線數達到一預定值時執行垂直低通分析過濾與垂直高通 分析過濾來產生複數個子頻帶之係數資料；以及 決定關於每一線區塊之一適應性量化步階，以及量化 由產生係數資料之該步驟按權值所產生之該複數個子頻 帶的該係數資料來產生量化之係數資料，談權值係經選 擇而使得對於每一線區塊來說，該量化步階用於一低頻 成分時係較小的，而用於一高頻成分時係較高的， 其中該線區塊包括一最低頻子頻帶之一線，以及用於 產生該最低頻子頻帶之該線所必需的其他子頻帶之複數 個線。 12. —種影像處理裝置，其包含： 輸入構件，其係用於輸入由執行影像資料之水平低通 與尚通分析過遽及垂直低通與高通分析過濾而產生之複 118785-l000701.doc 數個子頻帶的係數資料； 解瑪構件，其係用於糟由解碼一編瑪之流來產生該複 數個子頻帶之該係數資料，該編碼之流係藉由編碼該複 數個子頻帶之該係數資料所產生，該複數個子頻帶之該 係數資料係藉由執行該輸入影像資料之該水平低通與高 通刀析過濾及該垂直低通與高通分析過濾所產生； 垂直合成過濾構件，其係用於藉由在每次一垂直方向 上的線數達到一預定值時執行由該輸入構件輸入的該複 數個子頻帶之該係數資料的垂直低通合成過渡與垂直高 通合成過濾來產生一低頻成分與一高頻成分； 水平合成過濾構件，其係用於藉由在每次由該垂直合 成過濾構件產生之低頻與高頻成分的一水平方向上的該 樣本數目達到一預定值時執行水平低通合成過濾與水平 咼通合成過濾來合成一預定數目之子頻帶； 熵解碼構件，其係用於執行該編碼之流的熵解碼以產 生該複數個子頻帶的量化之係數資料；以及 去量化構件，其係用於去量化由關於每一線區塊之該 熵解碼構件產生的該量化之係數資料以產生該複數個子 頻帶之該去量化之係數資料， 其中該去量化構件形成多個線區塊，每一線區塊包括 一最低頻子頻帶之一線，以及用於產生該最低頻子頻帶 之該線所必需的其他子頻帶之複數個線，並設定每一線 區塊之一適應性量化步階，對於每一線區塊來說，該量 化步階係被設定為用於一低頻成分時係較小的，且被設 118785·丨000701.doc 定為用於一高頻成分時係較高的。 13·如請求項12之影像處理裝置，其中： 藉由按階層地執行一最低镅早堪恶4八^ 纪一 1珉低頻千頻帶之分析過濾來將該 影像資料分成該複數個子頻帶；以及 該垂直合成過遽構件與該水平合成過據構件之各構件 從包括該最低頻子頻帶的該預定數目之子頻帶開始按階 層地執行合成過濾。 14.:請求項12之影像處理裝置，其h垂直合成過遽構件 二該水平合成過遽構件之各構件執行逆小波轉換之提升 舁術處理。 15·如請求項12之影像處理裝置，其進-步包含： 垂直同步化信號插入構件，其係用於藉由將一垂直同 步化信號插人由該垂直及水平合成過制件產生的-信 號之夕個圖像之間來產生包括複數個圖像並用作該影像 資料之一視訊信號。 16.-種影像處理方法’其包含以下步驟： 輸入由執仃影像資料之水平低通與高通分析過滤及垂 直低通與高通分析m產生之複數個子頻帶的係數資 一藉由解码—編碼之流來產生該複數個子頻帶之該係數 L二X爲碼之流係藉由編碼該複數個子頻帶之該係數 資料所產生，該複數個子頻帶之該係數資料係藉由執行 U輸入&像資枓之該水平低通與高通分析過濾及該垂直 低通與高通分析過濾所產生； 118785-1000701.doc 1379593 藉由在每次一垂直方向上的線數達到一預定值時執行 該複數個子頻帶之該輸入係數資料的垂直低通合成過渡 與垂直尚通合成過濾來產生一低頻成分與一高頻成分； 藉由在每次所產生之低頻與高頻成分的一水平方向上 的樣本數目達到一預定值時執行水平低通合成過濾與水 平高通合成過濾來合成一預定數目之子頻帶； 執行該編碼之流的熵解碼以產生該複數個子頻帶的量 化之係數資料；以及 去量化由關於每一線區塊的執行熵解碼之該步驟所產鲁 生的該量化之係數資料以產生該複數個子頻帶之該去量 化之係數資料， 其中去量化之該步驟形成多個線區塊，每一線區塊包 括一最低頻子頻帶之一線，以及用於產生該最低頻子頻 帶之該線所必需的其他子頻帶之複數個線，並設定每一 線區塊之一適應性量化步階，對於每一線區塊來說，該 量化步階係被設定為用於一低頻成分時係較小的，且被 設定為用於一高頻成分時係較高的。 · 17. 一種包含一硬體處理器之影像處理裝置，該影像處理裝 置包含： 操作於該硬體處理器上之一水平分析過濾單元，其以 線之單位來接收影像資料並由在每次一水平方向上的樣 本數目達到一預定值時執行水平低通分析過濾與水平高 通分析過濾來產生一低頻成分與一高頻成分； 操作於該硬體處理器上之一垂直分析過濾單元，其藉 J18785-1000701.doc 1379593 由在每次由該水平分析過濾單元產生之低頻與高頻成分 之一垂直方向上的線數達到一預定值時執行垂直低通分 析過遽與垂直尚通分析過遽來產生複數個子頻帶之係數 資料，以及 操作於該硬體處理器上之一量化單元，其係用以決定 關於每一線區塊之一量化步階，以及用於量化藉由該垂 直分析過滤單元按權值所產生之該複數個子頻帶的該係 數資料以產生量化之係數資料，該權值係經選擇而使得 對於每一線區塊來說，該量化步階用於一低頻成分時係 較小的’而用於一高頻成分時係較高的， 其中該線區塊包括一最低頻子頻帶之一線，以及用於 產生該最低頻子頻帶之該線所必需的其他子頻帶之複數 個線。 18. -種包含—硬體處理器之影像處理裝置，該影像處理裝 置包含： 一輸入單元，其輸入由執行影像資料之水平低通與高 通分析過渡及垂直低通與高通分析過滤而產生之複數個 子頻帶的係數資料； 、一解碼早元，其係用於藉由解碼-編碼之流來產生該 複數個子頻帶之該係數資料，該編碼之流係藉由編碼該 複數個子頻帶之該係數資料所產生，該複數個子頻帶之 數資料係藉由執行來自該輸入單元之該影像資料之 =水平低通與高通分析過渡及該垂直低通與高通分析過 118785-l〇〇〇7〇l.d〇, 操作於該硬體處理器上之一垂直合成過濾單元，其藉 由在每次一垂直方向上的線數達到一預定值時執行由該 輸入單元輸入的該複數個子頻帶之該係數資料的垂直低 通合成過濾與垂直高通合成過濾來產生一低頻成分與一 南頻成分； 操作於該硬體處理器上之一水平合成過濾單元，其藉 由在母次由該垂直合成過渡單元產生之低頻與高頻成分 的一水平方向上的樣本數目達到一預定值時執行水平低 通合成過濾與水平高通合成過濾來合成一預定數目之子 頻帶； 操作於該硬體處理器上之熵解碼單元，其係用於執行 該編碼之流的熵解碼以產生該複數個子頻帶的量化之係 數資料；以及 去量化單元’其係用於去量化由關於每一線區塊之該 熵解碼單元產生的該量化之係數資料以產生該複數個子 頻帶之該去量化之係數資料， 其中該去量化單元形成多個線區塊，每一線區塊包括 一最低頻子頻帶之一線’以及用於產生該最低頻子頻帶 之該線所必需的其他子頻帶之複數個線，並設定每一線 區塊之一適應性量化步階，該量化步階係被設定為用於 一低頻成分時係較小的，且被設定為用於一高頻成分時 係較高的。 I18785-1000701.doc