[发明专利]用于通过小波变换来编码和解码的方法和装置

说明书

技术领域

本发明一般地涉及二维信号的编码和解码，并且具体地涉及用于利用小波变换来对二维信号进行编码和解码的方法和装置。

背景技术

已知小波变换编码方法是用于对以图像信号为代表的二维信号进行高效编码的方法之一(例如，参见专利文件1)。

在小波变换编码方法中，首先，针对二维信号执行小波变换。小波变换是一种子带编码，其通过重复低频侧的子带分割来执行N层级频带分割以分别实现水平方向和垂直方向上的频带分割。这样的频带分割称为八度分割(octave division)。在分割成三个层级的情况中，可获得10个子带，如图15中所示。

在图15中，F0到F3是最低层级的子带；F4到F6是F0到F3的上一层级的子带；并且F7到F9是最高层级的子带。此外，F1、F4和F7是通过水平方向的低通滤波器并通过垂直方向的高通滤波器被滤波的子带；F2、F5和F8是通过水平方向的高通滤波器和垂直方向的低通滤波器被滤波的子带；并且F3、F6和F9是通过水平和垂直两个方向上的高通滤波器被滤波的子带。此外，F0被称为最低频子带，除F0之外，F1至F9称为高频子带。

小波变换系数被包括在各个子带F0到F9中。在本说明书中，称为HL的小波变换系数被包括在通过水平方向的低通滤波器并通过垂直方向上的高通滤波器被滤波的诸如F1、F4和F7的子带中。此外，称为LH的小波变换系数被包括在通过水平方向的高通滤波器并通过垂直方向的低通滤波器被滤波的诸如F2、F5和F8的子带中。此外，称为HH的小波变换系数被包括在通过水平和垂直两个方向上的高通滤波器被滤波的诸如F3、F6和F9的子带中。此外，称为LL的小波变换系数被包括在最低频子带F0中。此外，相同的坐标被指派给相同层级的多个高频子带中具有相同空间坐标的小波变换系数LH、HL和HH，小波变换系数例如将被表示为LH(i，j)、HL(i，j)和HH(i，j)。在此，x表示水平方向，并且y表示垂直方向；从而，坐标被表示为(x，y)。

当小波变换按照以上方式被执行时，电力倾向于最低频子带中所包括的小波变换系数LL，并且高频子带中所包括的小波变换系数LH、HL和HH的在值上变得接近零。因此，可以利用可变长度代码来压缩信息量(其中，值越接近零，可变长度代码的代码长度越短)以对高频子带中所包括的小波变换系数LH、HL和HH编码。此外，由于对小波变换系数LH、HL和HH的量化增多了为零的小波变换系数的数目，所以可以通过伴随利用游程(run length)压缩或编码来更高地压缩信息量。

这里，作为用于对高频子带中所包括的小波变换系数进行编码的方法，存在诸如JPEG2000之类的对LH、HL和HH分别编码的方法和例如如专利文件3中所示的对空间上位于属于同一层级的多个子带内的相同位置处的LH、HL和HH集体编码的方法。

另一方面，在小波变换解码中，通过输入通过小波变换编码创建的代码串并随后进行与编码相反的过程来恢复原始的二维信号。

作为代码长度随着值越接近零而越短的可变长度代码的示例，存在Golomb-Rice码。Golomb-Rice码输出“一元代码”+“k比特固定长度代码”的信号值，其中，k是用于给出有效位的数目的估计值的编码参数。

当Golomb-Rice码被用于编码时，编码对象的二进制数被分割成低位k个比特和高位其余比特；高位其余比特被一元代码替换。例如，当信号00010011(二进制表示)以k＝3被编码时，在除了低位3比特之外的高位5比特(00010)被编码成一元代码之后，低位3比特被原样输出。在以上示例中利用将比特“1”加到刚好是比特串所表示的数目那么多的比特“0”的代码作为一元代码的情况下，因为高位5比特的数值是2，所以两比特的“0”以比特“1”结尾被输出。连同低位3比特一起，“001011”最终作为代码被输出。

对Golomb-Rice码进行解码利用在编码中所利用的相同的k值来将解码对象的二进制数分割成低位k个比特和高位其余比特，并且将高位其余比特恢复成一元代码前的状态。例如，在对以上示例中利用k＝3编码的代码“001011”进行解码时，首先，数值“2”被从一元代码“001”中解码出并作为高位5比特“00010”被输出，此外，后续的“011”作为低位3比特被输出。结果，获得与原始信号完全匹配的信号00010011。以这种方式，Golomb-Rice码是一种可逆压缩代码。