[发明专利]有效表示图像并对图像进行编码的系统和方法

说明书

本发明涉及有效表示图像以及对图像进行编码的系统和方法，特别是涉及对图像深度图的处理。本发明在对图像进行分段之前，对图像的块进行初始化；对深度图块进行分区或分段；对分区或分段后的深度图块进行边界和块近似；重复上述对深度图块进行分区或分段并对深度图块进行边界和块近似的步骤，直至达到最大数量的分割级别；对边界和块近似后的图像进行压缩，获得压缩后的图像。本发明不是将像素值近似为整个分区的常量，而是使用参数模型(例如多项式)对像素进行建模。这为依赖于不同类型的图像块建模在所需的压缩质量提供了更大的灵活性。这使得所提出的方法能够更准确地近似复杂结构，从而实现更好的压缩质量。为了进一步提高压缩率，应用分层聚类进行分区。这使得分区具有更紧凑地表示方式，因此减少压缩后的数据大小。

技术领域

本发明涉及有效表示图像以及对图像进行编码的系统和方法，特别是涉及对图像深度图的处理。

背景技术

随着对图像传输要求的不断提高，为了获得图像和视频的高效存储和传输，需要对图像和视频的有效压缩方法。帧内编码(intra coding)方法在混合视频编码方案中起到重要作用，特别在诸如效果访问、预测参考、容错、比特率控制、低复杂度编码等应用中。帧内编码方法仅相对于当前帧内包括的信息执行操作，而相对于视频序列中的任何其他帧中包括的信息不执行操作。现有技术中帧内编码压缩算法通常是先基于空间样本预测，接着进行基于离散余弦变换(DCT)的编码。

在图像分段平滑的情况下，例如深度图，现有技术的这些方法效率不高。传统的基于DCT的帧间编码方法需要使用相当多的比特来处理深度图中的深度不连续问题。在高压缩率处，基于DCT的帧间编码方法通常会在不连续的区域产生伪像并且降低编码质量。

现有技术中还提出了深度图的帧内楔形分区(Wedgelet partition，“WP”)和轮廓分区(Contour Partition，“CP”)编码方法。这些方法的基本原理是将图像分成称为“块”的兴趣区域。这些块通常为每块8×8，16×16，32×32或64×64像素。然后，通过将不连续性表示为片段并且将像素值近似为常数，例如采用属于同一区的所有像素的平均值，进一步将这些块分成平滑的区域。

这两种方法的缺点是，像素值被区域中的常数代替，这在物理上将某一块中的所有像素用相同的颜色强度或深度来替换了，结果图像的所有细节都丢失了。此外，WP方法将块分成两个区域，仅能通过穷举搜索的计算由直线来表示边界。由于将边界建模成直线的限制以及穷举搜索的高计算复杂性，WP方法通常只限于少数几种图像。CP方法不是通过直线来表示边界，而是通过将像素值与某一阈值相比较将块分为两个区域，所述阈值通常为该块中所有像素的平均值。具有比该阈值大的像素被分到区域1，比该阈值小的像素被分到区域2，并利用其他压缩技术来压缩区域的边界。然而，如果在阈值附近的值发生小的波动，CP方法会产生很多区和边界，降低了算法的效率。

发明内容

本发明提供了一种新的有效表示图像以及对图像进行编码的系统和方法，特别涉及对图像深度图的处理。本发明提供一种有效表示图像并对图像进行编码的方法和系统，特别是对图像的深度图进行参数块分离的方法和系统，包括下列步骤和模块：在对图像进行分段之前，对图像的块进行初始化；对深度图块进行分区或分段；对分区或分段后的深度图块进行边界和块近似；重复上述对深度图块进行分区或分段并对深度图块进行边界和块近似的步骤，直至达到最大数量的分割级别；对边界和块近似后的图像进行压缩，获得压缩后的图像。本发明的一个方面所述的方法和系统，其中所述的参数块分离步骤和模块还包括：提供图像块的输入表示；通过参数块分离器或分块器对图像块进行参数分离；提供图像块的输出表示，其中该输出表示为树结构。本发明的另外一个方面所述的方法和系统，其中所述的提供图像块的输入表示包括图像块和一些控制参数；并且所述控制参数为最大值水平或检索半径。其中所述的树结构包含重构残差和重构块的基本参数；所述输出表示中的参数为分离模式、关键点列表、残差部分或分割指数。