[发明专利]图象编码方法及装置

说明书

本发明与图象编码的方法及装置有关。具体地说，本发明可提出的图象编码方法及装置是通过根据复杂性求得比例因子质量化图象、从而以恒定的位速率对具有不同复杂性的图象进行编码的。

由于近来在计算机、半导体制造和数字信号处理这些技术领域所取得的各种进展，存储和通信技术有了很大发展。再要进一步发展就必需改善在记录介质上有效存储图象信息的方法和提高在诸如数字式盒带录象机、高清晰电视设备、数字式摄象机、电视电话之类的数字式图象设备中所处理的复现图象的质量的方法。与模拟形式相比，数字图象信号的数据量要大得多。因此必需压缩图象数据才能有效地利用记录介质和通信信道。图象信号压缩方法包括离散余弦变换（DCT）法和可变字长编码（VLC）法。

图1为例示常用的图象信号编码装置结构的方框图。在图1中，DCT单元11收到一个大小一定（如8×8）的空域输入图象块后，在频域产生64个离散余弦系数。量化器12以预定的量化步长对这些从DCT单元11输出的离散余弦系数进行量化。然后，VLC单元13产生可变字长的编码数据，为量较小的数据（即其信息值较低）分配较少的位，为量较大的数据（即其信息值较高）分配较多的位，从而大大减少了编码所需的位数。由于从VLC单元13输出的数据的字长不是恒定的，因此缓冲器14暂存这数据，以便能输出位速率不变的编码数据。

在这种原有技术中，DCT单元11将一个输入图象划分为一些8×8的图象块，再对各细分的图象块进行独立处理。量化器12以按照缓冲器14的状态和当时输入图象的复杂性得到的量化步长量化DCT系数。因此，如果相邻的宏块的量化步长之间差别较大，则沿边界相邻块之间就失去了相关性，从而产生了所谓“块式效应”的现象。

此外，在以一个恒定的量化步长对各宏块进行量化时，由于即使是在同一个帧内每个块的复杂性也不相同，因此在帧内误差不均匀，从而造成不自然现象，降些了有些部分的图象质量。所以，防止出现不自然现象极为重要的是应该确定适当的量化步长。

另一方面，由于在可变字长编码中所产生的代码长度是可变的，因此在执行一些诸如高速搜索之类的特殊复现功能时，复现相当困难。所以，位量必需控制成恒定的。而且，量化单元的量化步长由作为确定位速率的重要参数的比例因子确定，而量化步长则决定了压缩比，并影到帧的分辨力。

然而如图1所示，当用一个缓冲器来保证位量恒定时，量化步长由缓冲器的充满速率决定，因此一个单位区域（或宏块）的位分配情况要适应帧复杂性可能会有困难。

此外，美国专利No.5，253，075揭示了一种图象信号编码/解码系统，这种系统在检测了一个DCT变换块的复杂性后，按照与邻近一些DCT变换块的关系，对量化器的量化步长进行自适应控制，从而减轻了块或效应现象。在这种装置中，图象的复杂性根据频域信息检测，用来控制量化步长。然而，这种原有技术的图象编码解码系统却不能提供以恒定位速率对一个单位块（或宏块）编码的措施。

因此，本发明的一个目的是提供一种图象编码方法，通过确定比例因子，使码图象数据具有恒定的位速率，适应为每个由一个数量的单位块组成的子块所检测到的复杂性。

本发明的另一个目的是提供一种图象编码方法，可以控制每个宏块的量化步长，适应在相应宏块的空域和频域中所检测的复杂性。

本发明的第三个目的是提供一种为每个宏块确定一个适应所检测到的复杂性的比例因子的图象编码装置。

为了达到前两个目的，本发明提供的通过将一个输入图象划分为一些由一定数量的单位块组成的子块、以按照比例因子确定的量化步长量化所划分的图象信号、然后进行编码的图象编码方法包括下列各步：

根据输入信号在空域的复杂性产生各子块的复杂性规范值;

通过对输入图象执行离散余弦变换运算、对其值在预定范围内的离散余弦变换系数进行计数，产生一个零系数和;

根据零系数和产生各子块的零系数规范值;

根据零系数和及预定压缩比产生各子块的非定常权;以及

将复杂性规范值、零系数规范值和非定常权相加，产生比例因子。

为了达到第三个目的，本发明提供的图象编码装置包括：

一个离散余弦变换单元，对于一个划分为一些由预定数量的单位块组成的子块的输入图象，该变换单元将作为时域数据的子块变换成作为频域数据的离散余弦变换系数;

一个量化单元，该量化单元以按照比例因子所确定的预定量化步长对离散余弦变换系数进行量化;

一个可变字长编码单元，该编码单元将缠量化的系数编码成可变字长的代码;