[发明专利]利用具有方向性的广义层次树中的集合分区的图像和视频适应性编码的设计树

说明书

相关申请的交叉引用

本申请要求2009年6月9日提交的美国临时专利申请No.61/185,570的优先权，这里通过引用将该申请全部并入。

关于联邦赞助研究或开发的声明

不适用

通过引用并入以光盘提交的材料

不适用

关于受著作权保护的材料的公告

本专利文献中的一部分材料根据美国和其他国家的著作权法受著作权保护。著作权所有人不反对任何人对专利文献或专利公开进行复制再现，因为其出现在了美国专利商标局的公众可得文件或记录中，但是除此之外保留一切著作权权利。著作权所有人并不据此放弃其使本专利文献保持秘密的任何权利，包括但不限于其根据37C.F.R.§1.14的权利。

技术领域

本发明总地涉及图像和视频编码，更具体而言涉及用于利用具有方向性(directionality)的广义层次树(generalized hierarchical tree)中的集合分区(set partitioning)的适应性熵编码(adaptive entropy coding)装置和方法中的树适应性修改(tree adaptation)。

背景技术

熵编码是图像和视频压缩的重要组成部分，其通常响应于以下步骤：(1)变换(和/或预测)，(2)量化，以及(3)熵编码。

以下是针对常见的JPEG熵编码方法描述的，JPEG代表联合图片专家组并且是一套计算机图像文件压缩技术的ISO/IEC标准。JPEG文件是通过从某一范围的压缩质量或者更具体而言从若干个压缩算法之一中进行选择来创建的。在通过JPEG压缩来转换图像时，所得到的图像的目标大小或质量被指定到近似或小于原始图像的质量水平。由于最高质量的图像导致最大的文件，所以在图像质量和文件大小之间作出折衷。根据该标准的JPEG方案包括二十九(29)个不同的编码过程，虽然JPEG实现者可能不会使用它们全部。

当按JPEG执行熵编码时，每个8×8块被利用离散余弦变换(DCT)来变换，并且DCT系数被量化、Z字形扫描并被游程长度编码。将会认识到，游程长度编码通过创建相同像素的线状群组而不是分别存储每个像素的值，而提供了一种以更低率对图像数据编码的方式。离散余弦变换(DCT)提供了一种将任何波形表达为余弦的加权和的机制，并且其是许多形式的信号处理尤其是视频压缩的中心。

图1A示出了4×4块中的Z字形扫描的示例，系数位置在图1B中示出。根据此Z字形样式执行熵编码存在若干个缺陷。具体地有：(1)缺乏率(rate)控制机制，同时(2)Z字形扫描破坏了DCT系数的2-D相依性。

应当理解，量化中使用的参数部分决定率控制，从而通常必须尝试不同的量化参数来获得期望的文件大小。

关于2-D相依性的丧失，将看到例如图1B中的系数位置2和6如4×4块中所示在频谱中是接近的，然而响应于图1A所示的Z字形扫描顺序它们不是相邻的而实际上是彼此远离的。

在可缩放图像编码中广泛利用了基于比特平面的熵编码。在此过程中，变换系数被转换成二进制形式，并且被从最高有效比特平面(MSB)到最低有效比特平面(LSB)地编码。在此过程期间，较低比特平面的编码和解码是基于对较高比特平面的知识的。比特流编码过程可停止在任何地方、比特平面的任何深度处，其目标是满足给定的比特率预算，同时提供合理良好的重建质量。在编码过程中的任何点停止的能力是可能的，因为每个系数的最重要部分(MSB)已经被编码了。此比特流编码机制被称为嵌入式编码并且提供了良好的率控制。

因此，需要一种具有低复杂度和高效率的用于执行率可控的编码和解码的方法和装置。在本发明内满足了这些和其他需要，本发明克服了先前开发的基于熵的图像/视频编码技术的不足。

发明内容

本发明提供了树适应性修改，用于利用广义层次树内的集合分区(SPRIGHT)的对图像的适应性编码方法中。为了描述简单起见，这里用缩写SPRIGHT来称呼广义层次树中的集合分区。SPRIGHT编码方法可用于嵌入式编码，因为其同样有类似的特征，同时其能够提供改善的编码效率。本发明针对不同的方向性样式对不同类型的树进行适应性修改，其中要使用的特定树被从多个树中选择。