[发明专利]基于频谱的图像分层编解码方法及系统

说明书

【技术领域】

本发明涉及视频图像压缩，具体涉及一种基于频谱的图像分层编解码方法及系统。

【背景技术】

互联网和电信网络的迅速发展为数字图像的传输提供了必要条件，但是不同接入方式其传输带宽有很大的差别，因此，研究具有可伸缩性的视频编码方法具有重要的意义。可伸缩性的编码是指同一编码源可以随着接入方式的不同，提供不同质量的数字图像。分层编码方法将数字图像按照人眼视觉特性对不同频率分量信息的敏感度不同，将图像信息分量分为不同的层次，这样就能适应不同的网络带宽，从而根据带宽情况进行码流调节，即带宽高时，传输全部层次，带宽低时，只传输部分层次。或者说，根据带宽情况传输质量尽可能好的视频图像，当网络出现拥塞时有选择地丢弃低优先级的信息，在给定的信道带宽的条件下提供尽可能高质量的图像内容。已有的技术方案如下：将图像帧划分为分块，对各分块进行空间域至频率域变换，获得与图像像素值相对应的频率系数阵列，按频谱划分由低至高的多个频段，将频率系数阵列相应地划分为对应于各频段的多个系数区域，然后按照频段的选取来划分层次，对各系数区域的数据进行编码，其中，传输所编码的频段数根据解码端的要求来确定。由于图像从空间域变换到频率域后所产生频率系数的主要成分集中于范围较小的低频部分，即频谱中的能量主要集中在低频段，而高频段分布的能量小，因此，对频率分段后，选取视觉敏感的那些低频段，保留传输频谱中主要的频率分量，而有选择地舍去视觉不敏感的高频段，从而实现图像分层编码。

编解码利用参考图像来实现数据的有效压缩，而现有的分层编解码方案的一个根本缺点是解码端和编码端的参考图像选取不一致带来的问题。所谓参考图像通常是指前一帧图像，由于前后帧传输的图像具有较高的相关性，当前图像帧的很多内容都可由前一帧的某个块移动过来，因此使用编码参考图像编码时可只用很少的比特，而解码时则以解码参考图像为基础对解码出的数据进行复原。现有方案中，编解码参考图像均设置在空间域，编码端将当前图像帧各分块对比编码参考图像帧中的参考块(根据运动矢量确定)取残差，并对各分块转换到频率域的各个残差频率系数阵列的所有频段进行编码；在解码端，以前次解码出的数据转换至空间域后作为解码参考图像，采用分层编码时，解码端只接收、解码各个残差频率系数阵列一部分低频段的编码数据，这部分编码数据的频段可能只与解码参考图像很少一部分内容相关。这就会引起所取用的解码参考图像不合适的问题，导致解码参考图像与编码参考图像的不一致，从而产生漂移现象，造成误差积累，最终使分层编码效果变差。

【发明内容】

本发明所要解决的技术问题就是克服现有技术的上述缺陷，提供一种基于频谱的图像分层编解码方法及系统，能够有效避免编解码参考图像的不一致所造成的误差累积。

为实现上述目的，本发明提供一种基于频谱的图像分层编解码方法，包括编码步骤和解码步骤，其特征在于，编码步骤包括：

A1、将当前图像帧划分为多个分块，并将各分块与相应的编码参考块进行比较，获得分块残差；

B1、将各分块残差从空间域转换至频率域，得到各分块残差在频率域的残差频率系数阵列，并进行量化；

C1、将各残差频率系数阵列统一划分为频率由低至高的N个频段并按频段进行编码；

解码步骤包括：

D1、将解码参考块从空间域转换至频率域，得到所述解码参考块在频率域的频率系数阵列，并划分为频率由低至高的N个频段；

E1、如果编码端只向解码端传输前n个频段，接收各残差频率系数阵列前n个频段的编码数据，将所述解码参考块在频率域的频率系数阵列大于n的频段置零，生成解码参考频率系数阵列，其中n小于N；

F1、根据接收到的低频段编码数据解码出各残差频率系数阵列，并分别与所述解码参考频率系数阵列叠加；

G1、将各自叠加的结果从频率域转换至空间域，生成解码图像帧；

所述编码参考块和解码参考块分别为编码参考图像帧和解码参考图像帧中根据运动矢量确定的分块。

优选的，所述步骤B1和D1中，所述空间域至频率域的转换通过离散余弦变换实现，所述步骤G1中，所述频率域至空间域的转换通过反离散余弦变换实现。

为实现上述目的，本发明还提供一种基于频谱的图像分层编解码系统，包括编码器和解码器，其特征在于，所述编码器包括：

图像划分模块，用于将当前图像帧划分为多个分块；

分块残差获取模块，用于获取各分块与编码参考块的分块残差，所述编码参考块为编码参考图像帧中根据运动矢量确定的分块；