[发明专利]渐进图象编码

说明书

技术领域本发明涉及图象和视频编码的方法与系统以及渐进图象传输的方法与系统。

背景和现有技术

渐进图象传输(PIT，即Progressive image transmission)是图象传输方法的一个通用术语，在这种传输方法中，包含在图象中的信息是以这样一种方式来传输的，即随着传送信息的增加，在传输系统的接收端的图象的质量逐渐提高。

渐进图象传输是作为使用诸如公共交换电话网络这样的低容量传输信道的图象传输系统的一部分提出来的。PIT方案的使用能更快地给用户提供可解释的图象。这种传输方式对那些例如需要查看很多图象但其中只有一小部分才有实际意义的情况是很有意义的。这样，在传输过程中用户就可以随时决定拒绝一幅图象并通过在初始阶段拒绝不感兴趣的图象而节省时间。大型图象数据库(例如医学环境中使用的数据库)可得益于这种传输方案。

正因为如此，人们需要一种能用于渐进图象编码且适合于渐进图象编码特征的算法。一种可用于渐进图象编码的方法是联合图象专家组(JPEG)算法。这样，渐进图象传输可以通过频谱选择或逐渐逼近的方法来实现。这例如在“JPEG still image data compressionstandard”(JPEG静止图象数据压缩标准)，Van Nostrand Reinhold,New York,1993,或“The JPEG still picture compression standard”(JPEG静止画面压缩标准)，Communication of the ACM,Vol.34,No.4,April 1988,pp.121-132中均有叙述。

但是，将JPEG算法用于PIT有些不足之处。最大的不足是在传输的初始阶段图象的直观质量差，这主要是因为在高压缩比时块效应的出现。很显然这需要传送较多的信息才能使接收机能够判断出他/她是否对所传送的图象感兴趣。

最近，分割图象编码(SIC)或基于区域的编码(RBC)方法已经在渐进图象传输中应用。基于区域的编码是一种比较新的图象压缩技术，在这种方法中图象被分为强度缓变的区域。分隔不同区域的轮廓采用链码来表示，而在这种区域内的图象强度使用基函数的线性组合来近似地表示。轮廓和区域强度通过信道传送出去以便向接收机提供图象。

基于RBC的算法比在高压缩比时的JPEG算法能提供更好的直观质量。其理由是采用JPEG算法在高压缩比时块效应能够看见。但是在压缩比比较低的时候基于RBC的算法的直观质量不会超过JPEG算法。此外，RBC算法的计算复杂程度也要比JPEG算法高出很多，JPEG算法还具有在比较低的价格上实现商品化的优点。

目前大部分的RBC方法采用基函数的加权和来逼近区域内的灰度值，接着对得到的系数进行量化和编码。这种技术在下述文献中有介绍：M.Gilge,“Region-oriented transform coding(ROTC)ofimages”(图象的面向区域的转换编码(ROTC)),Proc.of ICASSP 90,Albuquerque,New Mexico,April 1990,pp.2245-2248,以及M.Kunt,M.Benard,R.Leonardi,“Recent results in high-compression imagecoding”(高压缩图象编码的近况)，IEEE trans.Circuits and systems,Vol.34,November 1987,pp.1306-1336。

在最近基于RBC的方法中给定区域内的基函数是正交的。使用正交函数能够通过很少量的并且数值上平稳的计算独立地得到线性表达式的系数。参看例如W.Philips,C.A.Christopoulos,“Fast segmentedimage coding using weakly separable bases”(利用弱可分基数的快速分段图象编码)，Proc.of ICASSP 94,Adelaide,Australia,April,19-22,1994,Vol.V,pp.345-348。但是RBC算法需要很大的计算量和存储空间。这是因为正交基依赖于区域的形状和大小，这样对每一个区域必须计算新的各自的基函数。

此外，在低压缩比时RBC不能提供比JPEG更好的直观质量。因此在比较低的压缩比时，同其它压缩算法相比，基于RBC的算法失去了它的优势。

发明概要

本发明的目的是为PIT提供一种能在传输的所有阶段提供高质量的图象的方法和传输系统。