[发明专利]可扩缩编码图像的速率控制

说明书

技术领域

本发明涉及可扩缩编码图像的速率控制方法，更具体地，涉及满足对图像数据子集的规定的要求的速率控制。

背景技术

在过去几十年，子带或小波编码已证明是一种压缩图像的高效方法。新的图像压缩标准JPEG2000特别重要，如在ITU-T Rec.T.800/ISO/IEC 15444-1：2004 JPEG2000 Image Coding System中所描述，通过引用将其包括在此。与其它压缩标准相似，JPEG2000标准定义了解码器和相关码流语法。该标准未规定编码器的操作，只要所产生的码流符合所定义的码流语法并且可以由符合的解码器解码即可。这使得可以灵活设计编码器。参见“JPEG2000 Image Coding System”，2004和D.S.Taubman和M.W.Marcellin的JPEG2000：ImageCompression Fundamentals，Practice and Standards，KluwerAcademic Publishers，Boston，2002，通过引用将其包括在此。

图1示出用于编码一个图像11的具有代表性的JPEG2000编码器10。将每个图像(可选地)划分为不重叠的矩形片12。这些片允许空间随机存取并且限制了实现存储器要求。然后，可选的分量变换14可以用于改进压缩效率。例如，如果一个图像包括红、绿和蓝色分量，应用颜色变换可以改进压缩性能。一片的每种(变换后的)颜色分量被称为“片分量”。对每个片分量应用小波变换16产生多个变换系数，它们被组织到用于每个片分量的子带中。每个子带的变换系数然后被分割成被称为“码块”18的矩形块。然后由码块编码器19独立编码每个码块。

对于一个给定码块，其编码从量化其系数以获得量化指数开始。可以将这些量化指数视为带符号整数的阵列。当采用可逆小波变换时，不是严格地需要进行量化，因为小波系数已经是整数。可以使用符号阵列和数值阵列表示这个带符号整数阵列。符号阵列可以被视为二进制阵列，其中阵列每个点的值指示量化指数是正还是负。数值阵列可以被分为具有来自每个量化指数的一个位的二进制阵列的序列。这些阵列中的第一个对应于量化指数的最高有效位(MSB)，而最后一个对应于最低有效位(LSB)。每个这种阵列被称为位面。然后使用位面编码器对码块的每个位面进行熵编码。JPEG2000中使用的位面编码器是依赖于上下文的二进制算术编码器。位面编码器在码块的每个位面上形成三个通道。这些通道被称为“编码通道”。位面中的每个位在三个编码通道之一中被编码。所得到的压缩数据被称为压缩编码通道。

码块编码器也计算每个压缩编码通道提供的失真(均方误差)减少量和压缩编码通道的长度。利用此信息，可以将失真减少量与压缩编码通道的长度的比定义位压缩编码通道的失真率斜率。压缩编码通道的失真率斜率是压缩编码通道所提供的每字节失真减少量。因此，具有较大失真率斜率的压缩编码通道可以被视为比具有较小失真率斜率的压缩编码通道更重要。码块编码器19提供压缩编码通道20、它们的长度22和失真率斜率21给码流生成单元23，码流生成单元23决定来自每个码块18的哪个压缩编码通道20将包括在码流中。码流生成单元将具有最大失真率斜率的压缩编码通道包括到码流中，直到字节预算耗尽。

当JPEG2000用于压缩图像序列时，目前只已知几乎方法用于确定对序列中的每个图像来说使用什么速率。一种可能性是选择固定的速率(即，固定的字节数)以编码序列中的每个图像。虽然此方法简单并且易于实现，但在一些应用中无法表现出足够好的性能。在许多图像序列中，序列中的图像的特性变化非常大。由于此方法对每个图像分配固定的字节数，所以产生的解压缩后的图像序列在图像之间表现出质量上的巨大差异。