[发明专利]用于编码和解码数字图像或视频流的方法和装置

说明书

本发明涉及用于编码和/或解码数字图像的方法和装置，其中所述编码装置(1100)包括处理部件(1110)，其被配置用于通过最小化成本函数来确定与图像相关的图的权重、通过图傅立叶变换变换所述权重、量化经变换的权重、通过具有所述经变换的权重作为权重的图的图傅立叶变换来计算经变换的系数、对量化的经变换的权重进行去量化、基于去量化的经变换的权重通过逆图傅立叶变换来计算重构图像、基于重构图像和原始图像来计算失真成本、基于所述失真成本来生成最终的编码图像。

技术领域

本发明涉及用于编码和/解码数字图像的方法和装置；特别是用于借助于所谓的基于图的变换编码和/解码数字图像的方法和装置。

背景技术

离散余弦变换(DCT)是用于基于块的图像和视频压缩的最常见变换(参见K.Sayood，Introduction to data compression，Newnes，2012)；事实上，DCT是基于流行的视频编码标准，诸如MPEG-2(用于例如地面和卫星标准清晰度视频广播并且以DVD存储格式)、H.264/AVC(用于高清晰度视频广播、经IP网络的流传输和蓝光盘)以及最近标准化的H.265/HEVC(预计在上述情况下取代H.264/AVC)。

DCT的一个主要缺点是，当块包含间断时，所得到的变换系数不是稀疏的，并且高频系数可以具有大的量值。这导致更高的位速率或间断周围的重构伪像。最近，已经提出了基于图的做法，根据该做法，高维度数据自然驻留在图的顶点上并且它们可以被可视化为定义为图信号的样本的有限集合，在图的每个顶点处有一个样本(参见D.I.Shuman，S.K.Narang，P.Frossard，A.Ortega和P.Vandergheynst，“The emerging field of signalprocessing on graphs:Extending high-dimensional data analysis to networks andother irregular domains”，Signal Processing Magazine，IEEE，第30卷，第3期，第83-98页，2013)。在过去的几年中，研究人员已经研究了如何在图域中应用经典的信号处理技术。已经开发了用于在图域中过滤、平移、调制和下采样的技术。还已经提出了几种图变换，诸如图傅立叶变换(G.Taubin，“A signal processing approach to fair surfacedesign”，Proceedings of the 22th Annual conference on Computer graphics andinteractive techniques，ACM，1995，第351-358页)。

一般而言，虽然图变换已被示为比常规的基于块的变换更高效，但图传输的开销可以轻易地超过编码效率的好处。因此，设计图表示和对应的图变换非常重要，这些变换在图必须传送到解码器时也是高效的。

Sandryhaila等人在ICIP 2012Proceedings中发表的“Nearest-neighbor imagemodel”中提出将图像表示为节点和弧的图，其中确定弧的权重以使接收器处的预期失真最小化。但是，这个文章没有教导如何压缩图权重，因为难以在真实世界环境中应用这种技术。

在美国专利申请No.US 2011/206288 A1中，Ortega等人描述了使用基于图的像素预测的图像编码和解码系统。这个文档教导如何通过预测器选择对图片进行编码和解码，但它没有教导如何压缩权重图，因为难以在真实世界环境中应用这种技术。

Kim、Narang和Ortega在ICASSP 2012Proceedings中发表的“Graph basedtransforms for depth video coding”中提出寻找最佳邻接矩阵并使用基于上下文的自适应二值化算术编码按照固定次序对其进行压缩；但是，他们的工作并没有教导如何压缩图的权重，因此权重传输所需的附加位速率容易超过优化所允许的编码效率的理论增益。