[发明专利]用于编码和解码图像的方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及用于编码包括像素阵列的图像的方法。本发明还涉及用于编码包括像素阵列的图像的编码装置，以及用于解码所编码的图像的方法和解码装置。本发明进一步涉及用于编码图像的模块、用于解码图像的模块、照相机以及包括编码器的设备、包括解码器的设备和包括照相机的设备。本发明还涉及存储用于编码图像的计算机程序的计算机可读介质，以及存储用于解码图像的计算机程序的计算机可读介质。

背景技术

图像信息可以通过例如具有图像传感器的照相机来形成，图像传感器包括多个光敏元件。这些光敏元件可以被布置成包括k行和l列的矩阵形式。参数k和l大于或等于1。进一步地，参数k和l不需要相等。例如，图像传感器可以具有被布置成230行和340列的光敏元件，因而，图像传感器可以产生340×230像素的图像。术语“像素”是术语“图片元素”的缩写。例如，另一已知的图像大小是400×336像素、752×582像素以及1920×1024像素。这些仅是非限制性例子，并且还存在使用除了上述之外的其它图像大小。

在彩色图像中，存在特定数目的不同颜色分量。通常使用三种颜色分量，在广泛使用的颜色格式中的三种颜色分量是红、绿和蓝(RGB)。并不需要按照以下方式在图像区域上分布这些颜色分量：存在相等数目的这些颜色分量中的每种颜色分量，或者在一行中的每隔两个颜色分量是相同的。例如，在所谓的Bayer矩阵图像中，彩色图像的数据按照以下方式来表示：在相同行上两个同样的颜色分量之间，存在另一颜色分量(例如，GRGRGR或者BGBGBG，其中R指的是红色分量、G指的是绿色分量，并且B指的是蓝色分量)。

图像传感器包括半导体单元，诸如包括光敏元件的CMOS(互补金属氧化物半导体)单元或CCD(电荷耦合器件)。在单元中传感器的操作基于例如以下原则：当辐射冲击光敏元件时，光敏元件带电。电荷量尤其取决于辐射强度和辐射时间。对于颜色检测，通过在特定波长范围中导通辐射的过滤器来覆盖所述单元的光敏元件。例如，在上面提到的RGB彩色系统中，由红色过滤器、绿色过滤器或蓝色过滤器来覆盖光敏元件，形成颜色过滤器阵列。术语“红色过滤器”指的是主要使得在人眼识别为红色的波长区域处的辐射穿过的过滤器。相应地，术语“绿色过滤器”指的是主要使得在人眼识别为绿色的波长区域处的辐射穿过的过滤器，并且术语“蓝色过滤器”指的是主要使得在人眼识别为蓝色的波长区域处的辐射穿过的过滤器。在颜色过滤器阵列中每种颜色的数目不一定相同，而是例如一半的过滤器是绿色，四分之一的过滤器是红色并且另外四分之一的过滤器是蓝色。

当图像传感器所形成的信号被数字化时，形成了根据每一像素的比特数(N)(例如8、10或12比特)，这些比特的值取决于信号的强度(例如，电压电平)。有时，可能需要将图像的像素数据转换成较小尺寸，例如，以便减少存储图像或图像的一部分所需要的存储量，或者以便减少通过接口或通过传输信道传送图像数据所需要的带宽。

此外，对图像的压缩可能是必须的，从而使得能够利用(与较大规模计算设备相比)具有较少计算能力和/或存储器的设备来产生和显示图像。例如，许多移动通信设备是这样的设备，即该设备产生和显示图像的处理能力有限。在移动通信设备中，对图像的使用大致类似于在计算机中的使用。图像被存储在设备中或者被存储在附连到该设备的存储设备中，并且通过使用中的通信网络将图像传送到另一设备。在诸如移动电话网络的通信网络中，由于大量信息被传送，因此对图像的传输是有问题的。此外，接口(诸如存储器接口或者在照相机与处理器之间的接口)可能要求需要压缩图像数据来通过该接口传送。

所捕获的N比特图像在处理之前必须被存储到M比特临时存储器也是有可能的。通常，存储器的1个字节包括8个比特，并且因此例如每像素存储10个比特不是很普遍，而是使用每像素8个比特。有时，还要求在所保存的比特流中应当存在很多同步点。例如，如果所解码的行不需要在该行之外的任何信息，则可以对图像的每行进行单独的解码。

差分脉冲编码调制(DPCM)是一种已知方法，通过该方法，基于在要被编码的像素之前的像素来编码/传送像素。该方法用于将模拟信号转换成数字信号，其中，在模拟信号的采样值及其预测值之间的差被按照数字格式来量化和编码。通过DPCM方法所形成的码字表示了连续值之间的差。