[发明专利]应用于视频和图像处理的变换方法

说明书

 

技术领域

本发明涉及电数字数据处理技术领域，特别是涉及一种应用于视频和图像处理的定点反离散余弦变换、定点离散余弦的变换方法。

 

背景技术

在部分视频编码标准中，如ITU制定的H.261，H.263，以及ISO的MPEG组织制定的MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4标准，都是采用离散余弦变换（DCT）去除空间域的信息冗余度来达到压缩的目的。理想的8×8离散余弦变换和反离散余弦变换分别如下：

      (1)

      (2)

其中，

由于在理想的8×8离散余弦变换中，变换矩阵乘法系数是无理数，而在实际的实现上这些乘法系数位宽不可能达到无限长，因此都是利用定点的实现方法拟合这些无理数来实现离散余弦变换变换。同样的，在解码部分，由于理想的8×8反离散余弦变换（IDCT）采用的是理想的8×8离散余弦变换矩阵的转置矩阵，所以其变换矩阵系数也是无理数，同样需要定点的实现来拟合这些无理数。

此外，在软件硬件的具体实现中，为了进一步降低资源的开销和提升处理速度，通常采用加法器和移位器来取代乘法器的功能；而对于不同的定点数，所需要的加法器和移位次数都是不一样的，这就要求如何用最优或者接近最优的方法来获得理想的8×8 DCT/IDCT中这些无理数的定点表示，使之既能达到足够高的精度，又能使得所需要的加法器和移位次数最少。

目前对于用定点反离散余弦变换的精度有一系列的要求，这些要求体现在标准ISO/IEC 23002-1-2006中。整个测试分为随机数生成、随机数输入测试、全零输入测试和临近DC倒置测试以及相应的指标。

以下是ISO/IEC 23002-1-2006标准定义的精度测试规范：

一、随机数生成

设变量i, j, k和s为采用二进制补码表示的32比特整数。采用下面指定的方法产生一维随机数组r[i]，其中i = 0..（64*Q–1），Q=10000或Q=1000000。

1、令s = 1。

2、对于i = 0到64*Q–1，进行以下操作

    A、令s = ( s * 1103515245 ) + 12345

    B、令j = s & 0x7ffffffe

    C、令k = floor

    D、令r[i] = k – L

二、随机数输入测试

1、对于下面的每一对L和H， 

–L = 2^B 和 H =2^B–1

–L = 5*2^B-8 和 H = 5*2^B-8

–L = 300*2^B-8 和 H = 300*2^B-8

进行以下步骤：

采用一中的方法生成 64*Q 个随机数，组成数组 r[i]，i = 0..（64*Q–1）.

2、对于z 在0.. (Q–1)中的每一个值, 进行以下操作

对于 x = 0..7 和 y = 0..7，置 f_z[y][x] = r[ 64 * z + 8 * y + x ].

对8×8矩阵 f_z 进行一次式（1）定义的理想的DCT操作，然后四舍五入得到整数的8×8 变换系数矩阵F'_z 必须采用至少64比特的浮点精度。

对于 u = 0..7 和 v = 0..7，置 .

对 8×8 变换系数矩阵 F''z 进行一次式（2）定义的IDCT操作，然后四舍五入得到8×8矩阵g'_z。必须采用至少64比特的浮点精度。

对于 x = 0..7 和 y = 0..7，置 .

对 8×8 变换系数矩阵 F''_z 进行一次被测的IDCT操作，然后四舍五入得到8×8矩阵h'_z 。

对于 x = 0..7 和 y = 0..7, 置 .

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