小波变换编码/解码方法和装置制造方法及图纸

系数编码单元从通过对二维信号执行小波变换已经生成的多个高频子带中提取在空间上位于相同位置处的多个系数(小波变换系数)的组，作为系数组，并对该组进行编码。系数编码单元具有：多维系数编码单元，其共同地对被包含在系数组中的多个小波变换系数进行编码；单独系数编码单元，其执行单独编码；模式确定参考系数提取单元，其提取在空间上定位在将被编码的系数组附近的已被编码的多个系数的组，作为模式确定参考系数组；和编码方法确定单元，其将被包含在模式确定参考系数组中的多个系数的绝对值的总和与预定的阈值进行比较，并确定多维系数编码单元和单独系数编码单元中的哪一个用来对被包含在将被编码的系数组中的多个系数进行编码。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】小波变换编码/解码方法和装置
本专利技术涉及二维信号的编码和解码。具体地，本专利技术涉及一种用于通过使用小波变换来对二维信号编码和解码的方法和装置，并且还涉及其计算机程序。
技术介绍
小波变换编码方法被公认为对图像信号所表示的二维信号进行高效编码的方法中的一种。在小波变换编码方法中，首先小波变换被应用到二维信号。小波变换是一种子带编码，其通过在水平和垂直方向上针对频带分割在低频侧重复子带分割而产生N-层级(hierarchy)频带分割。这种频带分割被称为倍频(octave)分割。在分割达3个层级的情形中，如图19所示会有10个子带可用。在图19中，F0到F3是最低层级的子带；F4到F6是其上层级的子带；并且F7到F9是最高层级的子带。进一步地，F1、F4和F7是在水平方向上经低通滤波器滤波并且在垂直方向上经高通滤波器滤波的子带；F2、F5和F8是在水平方向上经高通滤波器滤波并且在垂直方向上经低通滤波器滤波的子带；并且F3、F6和F9是在水平方向上和垂直方向上都经高通滤波器滤波的子带。进一步地，F0被称为最低频子带，而除了F0，F1到F9被称为高频子带。小波变换系数被包含在子带F0到F9中的每一个中。在本说明书中，被称为LH的小波变换系数被包含在例如F1、F4和F7的子带中，其中子带F1、F4和F7是在水平方向上经低通滤波器滤波并且在垂直方向上经高通滤波器滤波的子带。进一步地，被称为HL的小波变换系数被包含在例如F2、F5和F8的子带中，其中F2、F5和F8是在水平方向上经高通滤波器滤波并且在垂直方向上经低通滤波器滤波的子带。进一步地，被称为HH的小波变换系数被包含在例如F3、F6和F9的子带中，其中F3、F6和F9是在水平方向上和垂直方向上都经高通滤波器滤波的子带。进一步地，被称为LL的小波变换系数被包含在最低频子带F0中。而且，相同的坐标被分配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，其例如将被表达为LH(i,j)、HL(i,j)和HH(i,j)。因此，x表示水平方向，y表示垂直方向；因此所述坐标被表达为(x,y)。当小波变换以上述方式被实施时，电功率趋向于被包含在最低频子带中的小波变换系数LL，并且被包含在高频子带中的小波变换系数LH、HL和HH在数值上变得大约为0。因此，有可能通过使用可变长度码来压缩信息量，以对被包含在高频子带中的小波变换系数LH、HL和HH进行编码，可变长度码的码长度随着数值越接近0而变得越短。进一步地，因为对小波变换系数LH、HL和HH的量化增加了为0的小波变换系数的数量，所以有可能通过同时使用游程长度(runlength)压缩或编码来进一步大幅地压缩信息量。这里，作为用于对被包含在高频子带中的小波变换系数进行编码的方法，存在诸如JPEG2000(ISO-15444-1/ITU-TRec.800)那样分别对LH、HL和HH进行编码的方法，以及如在专利文献1和专利文献2以及非专利文献1中所示出的对属于相同层级的多个子带内的在空间上位于相同位置处的LH、HL和HH进行分组以及针对每个组进行编码的方法。本专利技术涉及对于后面那种方法的改进。在另一方面，在小波变换解码中，原始的二维信号是通过输入由小波变换编码所产生的码串并进行后续的与编码相反的进程而生成的。通过对属于相同层级的LH子带、HL子带和HH子带内的在空间上位于相同位置处的LH、HL和HH进行分组来进行编码的方法被进一步粗略划分为：单独地(individually)对被包含在组中的多个小波变换系数进行编码的方法(以下，称为单独系数编码方法)；以及共同地对被包含在组中的多个小波变换系数进行编码的方法(以下，称为多维系数编码方法)。在专利文献2中描述了单独系数编码方法的一个示例。在专利文献2中，在空间上位于相同位置处的LH、HL和HH的组从LH子带、HL子带和HH子带中被提取，并且LH、HL和HH以该顺序通过使用Golomb-Rice码而被单独地编码为可变长度码。在专利文献1中描述了多维系数编码方法的一个示例。在专利文献1中，在空间上位于相同位置处的LH、HL和HH的组从LH子带、HL子带和HH子带中被提取，并且三个系数LH、HL和HH被共同地编码为一个码。具体地，确定LH、HL和HH是否为0，并且产生针对每个系数的1个比特的鉴别信息。接着，该鉴别信息被结合用于每个组，以产生具有多个比特长度的标记信息，并且该标记信息被编码为可变长度码。因此，当被包含在一个组中的所有系数在数值上都等于0时，压缩率增加。然而，就非0系数而言，系数值分别地被编码为可变长度码。在非专利文献1中描述了多维系数编码方法的另一个示例。在非专利文献1中，相同层级中的在空间上邻近的LH、HL和HH系数被收集以生成一个多维向量，并对该多维向量进行编码。具体地，通过根据所述向量的电功率进行分类，并根据类别应用向量量化，增加了系数的压缩率。进一步地，通过将其中所有系数值为零的向量作为非有效向量而从编码目标中消除，增加了具有许多零系数的高压缩的压缩率。专利文献1：日本专利：No.4424522专利文献2：日本专利：No.4650592非专利文献1：Matsumura等的“MethodforVectorQuantizationofWaveletTransformImagebySubbandHierarchyandElectricPowerClass”，日本第十届图片编码讨论会(PCSJ95)的第121-122页。
技术实现思路
如前所述，作为对属于相同层级的LH子带、HL子带和HH子带中的在空间上位于相同位置的LH、HL和HH进行编码的方法，存在两种方法，即单独系数编码方法和多维系数编码方法。存在一种二维信号，其中在该信号被以多维系数编码方法进行编码时压缩率变高，但是也存在一种二维信号，其中在该信号被以单独系数编码方法编码时压缩率变高。进一步地，存在一种二维信号，其在一个二维信号中包含当该信号被以多维系数编码方法编码时压缩率变高的部分以及当该信号被以单独系数编码方法编码时压缩率变高的部分二者。因此，仅仅通过其中针对整个二维信号定义了是对编码目标的多个小波变换系数进行共同地编码还是单独地编码的方法，难于以良好的压缩率来进行编码。本专利技术的目的在于提供一种解决上述问题的小波变换编码装置，上述问题即难于通过如下方法来以良好的压缩率进行编码的问题，在该方法中针对整个二维信号定义了是对在空间上位于相同位置的多个小波变换系数进行共同地编码还是单独地编码。作为本专利技术的一个方面的小波变换编码装置，包括：小波变换单元，用于将二维信号分解为子带，该子带是多个频率范围；和系数编码单元，用于对子带的小波变换系数编码；其中，系数编码单元包括：系数组提取单元，用于从属于相同层级的LH、HL和HH子带中提取在空间上位于相同位置处的多个小波变换系数的组作为系数组；多维系数编码单元，用于共同地对被包含在所提取的系数组中的多个小波变换系数编码；单独系数编码单元，用于单独地对被包含在所提取的系数组中的多个小波变换系数编码；模式确定参考系数提取单元，用于从属于相同层级的LH、HL和HH子带中提取在空间上位于提取的系数组附近的多个已被编码的小波变换系数的组，作为模式确定参考系数组；和本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种小波变换编码装置，包括：小波变换单元，用于将二维信号分解为子带，所述子带是多个频率范围；以及系数编码单元，用于对所述子带的小波变换系数编码；其中所述系数编码单元包括：系数组提取单元，用于从属于相同层级的LH、HL和HH子带提取在空间上位于相同位置处的多个小波变换系数的组，作为系数组；多维系数编码单元，用于共同地对被包含在提取的所述系数组中的所述多个小波变换系数编码；单独系数编码单元，用于单独地对被包含在提取的所述系数组中的所述多个小波变换系数编码；模式确定参考系数提取单元，用于从属于所述相同层级的LH、HL和HH子带提取在空间上位于提取的所述系数组附近的多个已经被编码的小波变换系数的组，作为模式确定参考系数组；以及编码方法确定单元，用于将被包含在提取的所述模式确定参考系数组中的所述多个小波变换系数的绝对值的总和与预定的第一阈值比较，并且确定是使用所述多维系数编码单元还是所述单独系数编码单元来对被包含在提取的所述系数组中的所述多个小波变换系数编码。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2012.07.19 JP 2012-1607831.一种小波变换编码装置，包括：小波变换单元，用于将二维信号分解为子带，所述子带是多个频率范围；以及系数编码单元，用于对所述子带的小波变换系数编码；其中所述系数编码单元包括：系数组提取单元，用于从属于相同层级的LH、HL和HH子带提取在空间上位于相同位置处的多个小波变换系数的组，作为系数组；多维系数编码单元，用于共同地对被包含在提取的所述系数组中的所述多个小波变换系数编码；单独系数编码单元，用于单独地对被包含在提取的所述系数组中的所述多个小波变换系数编码；模式确定参考系数提取单元，用于从属于所述相同层级的LH、HL和HH子带提取在空间上位于提取的所述系数组附近的多个已经被编码的小波变换系数的组，作为模式确定参考系数组；以及编码方法确定单元，用于将被包含在提取的所述模式确定参考系数组中的所述多个小波变换系数的绝对值的总和与预定的第一阈值比较，并且确定是使用所述多维系数编码单元还是所述单独系数编码单元来对被包含在提取的所述系数组中的所述多个小波变换系数编码。2.根据权利要求1所述的小波变换编码装置，其中所述编码方法确定单元将被包含在提取的所述模式确定参考系数组中的所述多个小波变换系数的所述绝对值的所述总和与被设置为小于所述第一阈值的值的第二阈值比较，确定是否进入游程长度模式，并且当确定不进入所述游程长度模式时、以及当退出所述游程长度模式时，执行是使用所述多维系数编码单元还是所述单独系数编码单元来编码的所述确定；所述小波变换编码装置进一步包括：游程长度编码单元，用于在所述游程长度模式中，对被包含在系数组中的所有所述小波变换系数都为0的组的连续出现的频率计数，作为游程长度，并且当被包含在所述系数组中的所述小波变换系数中的任一小波变换系数变成非零时，对所述游程长度编码并从所述游程长度模式退出。3.根据权利要求2所述的小波变换编码装置，其中所述多维系数编码单元具有不同类型的多个可变长度码表，基于编码是否将在退出所述游程长度模式之后立即被执行而从所述多个可变长度码表选择一个可变长度码表，并通过使用选择的所述可变长度码表来执行编码。4.根据权利要求1所述的小波变换编码装置，其中假设编码目标的小波变换系数LH、HL和HH的坐标为(i,j)，所述模式确定参考系数提取单元提取：(1)坐标值(i,j-1)的小波变换系数LH；(2)坐标值(i,j-1)的小波变换系数HL；(3)坐标值(i,j-1)的小波变换系数HH；(4)坐标值(i-1,j)的小波变换系数LH；(5)坐标值(i-1,j)的小波变换系数HL；和(6)坐标值(i-1,j)的小波变换系数HH。5.根据权利要求1所述的小波变换编码装置，其中所述多维系数编码单元包括：多维系数向量编码单元，用于将所述多个小波变换系数中的每个小波变换系数分类到总共N个类别中的任一类别中，其中N≥3，并且执行对如下向量的可变长度编码，所述向量是所述多个小波变换系数所属于的所述类别的类别编号的组合，所述N个类别包括：其中绝对值是0，1，…N-2并且在相邻类别之间的绝对值的差是1的N-1个类别，以及其中绝对值是N-1或者更大的类别；多维系数正和负编码单元，用于对具有非零的绝对值的所述小波变换系数的正和负的信息编码；多维系数振幅编码单元，用于对于具有N-1或者更大的绝对值的所述小波变换系数，执行对通过从所述绝对值减去N-1而得到的值的可变长度编码。6.根据权利要求5所述的小波变换编码装置，其中所述多维系数振幅编码单元基于属于相同层级的多个高频子带内的多个已经被编码的邻近小波变换系数来计算编码目标的小波变换系数的编码参数，并且通过使用计算出的所述编码参数来执行所述可变长度编码。7.根据权利要求6所述的小波变换编码装置，其中当所述系数组包括具有N-1或者更大的绝对值的多个小波变换系数时，所述多维系数振幅编码单元在所述系数组中对小波变换系数LH、小波变换系数HL以及小波变换系数HH按此顺序编码。8.根据权利要求1所述的小波变换编码装置，其中所述单独系数编码单...

【专利技术属性】
技术研发人员：高田巡，
申请(专利权)人：日本电气株式会社，
类型：发明
国别省市：日本;JP