[发明专利]把具有第一分辨率的编码图像直接解码为具有第二分辨率的解码图像

说明书

发明领域

本发明通常涉及图像处理电路和技术，具体涉及把具有某种分辨率的图像的编码形式直接解码为具有另一种分辨率的解码形式的电路和方法。例如，这种电路可以直接把编码的具有高分辨率(下文中为“hi-res”)形式的图像下变换为解码的具有低分辨率(下文中为“lo-res”)形式的图像而不需要把图像解码为具有高分辨率形式这一中间步骤。

发明背景

有时需要改变电子图像的分辨率，例如象电视机和计算机显示器这样的电子显示设备都有一个最大显示分辨率，因此，如果图像的分辨率比设备的最大显示分辨率高，那么我们就希望把该图像下变换使其分辨率小于或等于设备的最大显示分辨率。为清楚起见，在下文中把这种情况描述为把图像的高分辨率形式下变换为该图像的低分辨率形式。

图1为某个图像的高分辨率形式10的像素图和低分辨率形式12的像素图。高分辨率形式10为n个像素宽t个像素高，因此它具有n×t个像素P_0,0-P_t,n，但是如果显示设备(未显示)的最大显示分辨率为[n×g]个像素宽[t×h]个像素高，其中g和t比1小，那么为了进行显示，人们通常要把高分辨率形式10转换为低分辨率形式12，这种低分辨率形式的分辨率要小于或等于显示设备的最大显示分辨率。因此，为了把图像以最高可能的分辨率在显示设备上进行显示，低分辨率形式12具有(n×g)×(t×h)个像素P_0,0-P_{(t×h)×(n×g)}。例如，假定高分辨率形式10为n=1920个像素宽t=1088个像素高。再进一步假定显示设备的最大分辨率为n×g=720个像素宽t×h=544个像素高，那么低分辨率形式12的最大水平分辨率为高分辨率形式10的水平分辨率的g=3/8，而低分辨率形式12的最大垂直分辨率为高分辨率形式10的垂直分辨率的h=1/2。

参照图2，如图1的形式10此类的许多形式的图像在被传送或存储前都是使用传统的基于块的压缩方案进行编码的，因此对这些图像形式而言，上面结合图1所讨论的分辨率的降低通常是逐块实现的。特别地，图2描述了上面结合图1所讨论的块的级别为g=3/8和h=1/2的下变换的一个例子。高分辨率形式10(图1)的图像块14为8个像素宽8个像素高，低分辨率形式12(图1)的图像块16为8×3/8=3个像素宽8×1/2=4个像素高。块16中的像素通常称之为二次取样像素，它们均匀分布在块16内并且跨越相邻的低分辨率形式12的块(未显示)的边界。例如参照块16，二次取样像素P_0.2到P_0.1的距离与它到紧挨在块16右边的块(未显示)中的P_0.0的距离相同，同样二次取样像素P_3.0到P_2.0的距离与它到紧挨在块16底部的块(未显示)中的P_0.0的距离相同。

不幸的是，由于把图像的编码高分辨率形式解码为该图像的解码低分辨率形式的算法效率低，因此执行这些算法的图像处理电路通常需要比较高性能的处理器和大容量的存储器，从而也比较昂贵。

例如，美国专利No.5,262,845描述了一种算法，这种算法可以在全分辨率的规模上对图像的编码高分辨率形式进行解码，然后再把这种解码高分辨率形式下变换为解码低分辨率形式。由于只显示解码低分辨率形式，因此产生图像的解码高分辨率形式是不必要和不经济的一步。

而且，如上所述对编码视频图像进行解码和下变换时，运动补偿算法效率通常也不高，这种低效率会进一步增加对处理能力和存储器的要求，从而也会进一步增加图像处理电路的成本。例如，美国专利No.5,262,845描述了如下的一种技术。首先，从一参考帧的高分辨率形式以传统方式生成该参考帧的低分辨率形式，并把它存储在参考帧缓冲器中。下一步，把带有指向参考帧宏块的运动向量的被运动补偿的帧的编码高分辨率形式在其全分辨率规模上进行解码。但是所产生的与参考帧的高分辨率形式相关的运动向量却与该参考帧的低分辨率形式不相兼容。因此处理电路需要把参考帧低分辨率形式的被指向的宏块上变换为与运动向量相兼容的高分辨率的宏块。处理电路使用插值法执行这种上变换。下一步，处理电路把余项与高分辨率参考宏块合并产生运动补偿帧的解码宏块。然后在把整个运动补偿帧解码为该运动补偿帧的解码高分辨率形式后，处理电路再把解码高分辨率形式下变换为解码低分辨率形式。因此，由于参考宏块被下变换以进行存储和显示，然后上变换以进行运动补偿，因此这项技术效率很低。