[发明专利]用于视频序列压缩的编码方法

说明书

发明的领域

本发明首先涉及一种用于压缩包括以帧组构成的连续帧的视频序列的编码方法，每一帧以三维(3D)小波变换的方式分解，从而引起给定数量的连续分辨率级，所述的编码方法依赖于被称为“分层树中的局部设定”(SPIHT)的分层子带编码处理并且将每一帧组图像元素(像素)的原始设定转换成利用二进制格式编码的小波变换系数并且形成了一锥状的层级结构，所述的系数(i，j)构成了一个空间暂态方向树，其根部为由3D小波变换产生的低频频率(或者近似子带)，并且由高频子带中的产物完成，所述树的系数排列成有关像素的局部设定并且与各自的有效级相应，所述的设定由量级测试的形式定义，这导致了有效信息在三个序列列表中的分类，这三个列表被分别称为无效设定列表(LIS)，无效象素列表(LIP)以及有效象素列表(LSP)，执行所述的测试从而将所述的原始像素设定依据分解过程分解成所述的局部设定，直至每一有效系数被编码成所述的二进制表示，并且所述的空间暂态方向树在所述的锥状层级结构中定义了空间暂态关系。

本发明也涉及一种包括以帧组构成的连续帧的视频序列的压缩编码方法，每一帧以三维(3D)小波变换的方式分解，从而引起给定数量的连续分辨率级，所述的编码方法依赖于分层子带编码处理并且将每一帧组的图像元素(像素)的原始设定转换成小波变换系数以形成一锥状的层级结构，一个空间暂态方向树-其根部由3D小波变换获得的近似子带像素值构成，这些像素中的每一个像素的支系由相应于图像容量的高级子带的像素构成，图像容量是由这些根象素定义-在所述锥形层级树中定义了空间暂态关系，所述的子带被按照在所述的空间暂态树中形成的衍生关系的顺序逐个扫描，“开/关”的标记被加入到所述空间暂态树的每一个系数(i，j)中，考虑到系数的最高有效位的逐级传输并且按照这种方式，即它们中至少其中的一个描述一套像素的状态，并且至少另一个描述一个单个的象素的状态。

发明的背景

近来随着多媒体应用的发展，使得可伸缩性变成视频压缩方案中的最重要的功能。可伸缩性允许在嵌入的比特流中根据不同的需求和编码能力向接收机传输多级质量或者空间分辨率/帧速率。目前的标准象MPEG-4已经通过附加高成本层在帧结构的预测DCT中实现了可伸缩性。近来，随着空间暂态树的分层编码方法，许多基于三维小波分解的更有效的解决方法，像分层树中的局部设定法则(SPIHT)已经被建议作为静止图像编码方法的延伸(原始的SPIHT法则在“一种在层级树中基于局部设定的新的快速的有效的图像编码解码器”，A，Said，以及W.A.Pearlman，IEEE视频技术的电路以及系统学报，第6卷，n°3，1996，6，第243-250页中有所描述，以及将这种法则延伸到3D的情况，在“在层级树中使用三维局部设定(SPIHT)的嵌入小波视频编码器”，B.J.Kim，以及W.A.Pearlman，数字压缩会议记录，3月25-27，1997，Snowbird，Utah，USA，251-260页)。3D小波分解提供了一个自然的空间分辨率以及帧速率的可伸缩性，而在层级树中获得的系数的深入扫描以及位面编码导致了具有高压缩率的指定质量的可伸缩性。

SPIHT法则基于一个关键的概念：根据减少的数量级将系数进行局部分类，以及利用自然图象中固有的自相似性通过小波分解的等级来预测有效信息的存在。这意味着在如果在小波分解的低级别中系数是无效的，那么在其他的级别中相应于同样区域的系数非常可能也是无效的。基本上，SPIHT是一种反复的计算法则，它利用被称为“有效级”的值，从在空间暂态分解树中的最大有效级别向下直到0，以不同的分辨率反复比较相应于同一图像位置的一组像素。对于一个指定的级别，或位面，要执行两个步骤：分类步骤，在该步中寻找零树或者子树，并将无效与有效系数分类，以及精制步骤，它将有效系数的精确比特送出。SPIHT法则从分解的最高级别检查小波系数直至最低的级别。这相应于首先考虑位于最低级别子带的最重要的细节的系数，随着分辨率的增加，检查最小系数，该最小系数相应于精致的细节。这表明该法则的“分层”设计是正确的：比特通过降低他们所代表的细节的重要性被发送，这样就形成了一个逐级的比特流。