提高数字信号变换性能的方法及数字信号变换方法和装置制造方法及图纸

本发明专利技术提出一种提高数字信号变换性能的方法和装置及数字信号变换方法和装置，其中，提高数字信号变换性能的方法包括：构造N行N列的变换核矩阵A，使所述变换核矩阵A同时满足(a)和(b)两个条件：(a)[DCT(i,j)×Factor]‑2≤A(i,j)≤[DCT(i,j)×Factor]+2(b)J(A)＜TH；其中，

【技术实现步骤摘要】
提高数字信号变换性能的方法及数字信号变换方法和装置本申请为申请号为201310238184.0、专利技术名称为“提高数字信号变换性能的方法及数字信号变换方法和装置”的专利技术专利申请的分案申请。
本专利技术涉及数字信号处理
，尤其涉及一种提高数字信号变换性能的方法和装置及数字信号变换方法和装置。
技术介绍
视频和图像编码技术作为一种数字信号处理方式，是数字视频和图像这一重要多媒体信息得以被广泛应用的基础和关键。当前基于块的视频编码混合框架下，视频编码一般包括以下四大块：预测编码、变换以及量化、熵编码、环路滤波。在编码端，编码器对预测编码后的残差块/矩阵进行变换得到变换系数块/矩阵，变换系数块/矩阵再经过量化后得到量化系数块/矩阵，最后对量化系数块/矩阵进行熵编码得到最终的码流；在解码端，解码器首先对码流进行熵解码得到量化系数块/矩阵，然后对量化系数块进行反量化得到变换系数块/矩阵，变换系数块/矩阵经过反变换后就得到了重建残差块/矩阵，最后解码器根据重建残差和预测值就能得到解码后的重建图像。由于在解码端，进行反变换的变换系数块/矩阵是通过反量化得到的，因此也可以称为反量化系数块/矩阵。在这一编解码过程中，变换的主要功能在于去除预测残差之间的相关性，集中残差能量，有利于后续的熵编码，从整体上提高视频编码的效率。在上述描述中，“块/矩阵”表示两种表述方式，二者所指的物理含义相同。例如，“残差块/矩阵”表示两种表述方式，即残差块或残差矩阵。在JPEG、MPEG-1/2/4、H.261等视频图像编码标准中，主要采用了浮点的离散余弦变换(DCT)，在实际实现中，不同的硬件产品关于浮点数的运算精度不一样，从而在这些标准下的编解码器之间可能会出现失配现象。鉴于此，在H.264/AVC、H.265以及国内视频编码标准AVS1和AVS2中都采用了整数化的变换。在H.264/AVC和AVS中，变换核中所有数值都是整数，各数值之间的比例与DCT矩阵无直接联系，且各变换基的模不尽相同，从而变换过程中引入了缩放运算以及相应的(预)缩放矩阵。在H.264/AVC和AVS中变换最大为8x8大小，引入缩放运算不会带来很多的运算复杂度和存储复杂度，在整体上能简化变换过程的运算；然而当变换大小变得很大时，比如32x32和64x64，此时如果引入缩放运算，其带来的运算、存储复杂度相当大，故在最新一代的国际/内标准H.265和AVS2中，整数化的DCT变换被采用，这类变换的变换核矩阵A是通过带无理数的DCT矩阵乘以一个倍数(Factor)得到，如式(1)所示。A＝int{DCT×Factor}(1)其中DCT为无理数的DCT矩阵，其表达式可用公式(2)所示，“int”是取整函数。当Factor相同时，如果取整函数不一样，所得到的变换核矩阵A也是不一样的。不同的Factor和取整函数，可以得到变换性能(去相关能力、变换基的正交程度和归一程度所影响的变换失真)不同的变换核矩阵。所以取整函数的设计对整个变换的影响非常大。其中变换核矩阵的大小为N×N。现有的H.265中的各个变换核矩阵的性能尚存在改善的空间，尤其是变换基的正交程度和归一程度尚待提高；而当前尚在制定的AVS2标准中，其变换核在去相关能力上也需要提高，变换核带来的变换失真也需要降低。当变换核矩阵确定后，变换过程的设计也对性能有着莫大的影响。在当前的AVS2草案中，其变换过程中的数据位宽会超过32-bit，位宽的设计尚缺完美。由此可见，不论是H.265还是目前尚在制定的AVS2标准中，其变换过程的设计均还有提高的空间(包括变换核矩阵以及变换过程)，因此，在视频图像编码中，现有的数字信号变换核去相关性不够强，正交、归一程度不够好而导致变换失真过大，变换性能不理想。
技术实现思路
本专利技术提供了一种提高数字信号变换性能的方法，使用该方法构造变换核矩阵能够保证数字信号变换具有更高的去相关能力和更低的变换失真，从而提高了数字信号变换的性能。本专利技术提供了一种提高数字信号变换性能的装置，该装置构造变换核矩阵能够保证数字信号变换具有更高的去相关能力和更低的变换失真，从而提高了数字信号变换的性能。本专利技术还提出一种数字信号变换方法及装置，能够保证数字信号变换具有更高的性能。本专利技术的技术方案是这样实现的：一种数字信号反变换方法，包括：确定图像解码过程中的变换系数矩阵X；利用第一变换核矩阵A对所述变换系数矩阵X进行一维反变换，得到第一变换矩阵Y1。较佳地，在所述得到第一变换矩阵Y1后，该方法还包括：利用第二变换核矩阵A'对所述第一变换矩阵Y1进行一维反变换，将该反变换的结果作为重建的残差矩阵。较佳地，所述利用第一变换核矩阵A对所述变换系数矩阵X进行一维反变换包括：计算Y＝AT×X，将Y中每一个元素分别与w1相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s1位；其中，w1、s1均为整数，并且w1≥0，s1≥0。较佳地，所述利用第二变换核矩阵A'对所述第一变换矩阵Y1进行一维反变换包括：计算Y'＝Y1×A'，将Y'中每一个元素分别与w2相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s2位；其中，w2、s2均为整数，并且w2≥0，s2≥0。5较佳地，所述利用第一变换核矩阵A对所述变换系数矩阵X进行一维反变换包括：计算Y＝X×A，将Y中每一个元素分别与w1相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s1位；其中，w1、s1均为整数，并且w1≥0，s1≥0。较佳地，所述利用第二变换核矩阵A'对所述第一变换矩阵Y1进行一维反变换包括：计算Y'＝AT×Y1，将Y'中每一个元素分别与w2相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s2位；其中，w2、s2均为整数，并且w2≥0，s2≥0。较佳地，所述第一变换核矩阵A为或或或和/或，第二核变换矩阵A'为或或或较佳地，s1与s2不相等。一种数字信号反变换装置，包括：第一模块，用于确定图像解码过程中的变换系数矩阵X；第二模块，利用第一变换核矩阵A对所述变换系数矩阵X进行一维反变换，得到第一变换矩阵Y1。较佳地，该装置还包括：第三模块，利用第二变换核矩阵A'对所述第一变换矩阵Y1进行一维反变换，将该反变换的结果作为重建的残差矩阵。较佳地，所述第二模块利用第一变换核矩阵A对所述变换系数矩阵X进行一维反变换包括：计算Y＝AT×X，将Y中每一个元素分别与w1相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s1位；其中，w1、s1均为整数，并且w1≥0，s1≥0。较佳地，所述第三模块利用第二变换核矩阵A'对所述第一变换矩阵Y1进行一维反变换包括：计算Y'＝Y1×A'，将Y'中每一个元素分别与w2相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s2位；其中，w2、s2均为整数，并且w2≥0，s2≥0。较佳地，所述第二模块利用第一变换核矩阵A对所述变换系数矩阵X进行一维反变换包括：计算Y＝X×A，将Y中每一个元素分别与w1相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s1位；其中，w1、s1均为整数，并且w1≥0，s1≥0。较佳地，所述第三模块利用第二变换核矩阵A'对所述第一变换矩阵Y1进行一维反变换包括：计算Y'＝AT×Y1，将Y'中每一个元素分别与w2相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种数字信号反变换方法，其特征在于，该方法包括：确定图像解码过程中的变换系数矩阵X；利用第一变换核矩阵A对所述变换系数矩阵X进行一维反变换，得到第一变换矩阵Y1。

【技术特征摘要】
1.一种数字信号反变换方法，其特征在于，该方法包括：确定图像解码过程中的变换系数矩阵X；利用第一变换核矩阵A对所述变换系数矩阵X进行一维反变换，得到第一变换矩阵Y1。2.如权利要求1所述的方法，其特征在于，在所述得到第一变换矩阵Y1后，该方法还包括：利用第二变换核矩阵A'对所述第一变换矩阵Y1进行一维反变换，将该反变换的结果作为重建的残差矩阵。3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述利用第一变换核矩阵A对所述变换系数矩阵X进行一维反变换包括：计算Y＝AT×X，将Y中每一个元素分别与w1相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s1位；其中，w1、s1均为整数，并且w1≥0，s1≥0。4.如权利要求3所述的方法，其特征在于，所述利用第二变换核矩阵A'对所述第一变换矩阵Y1进行一维反变换包括：计算Y'＝Y1×A'，将Y'中每一个元素分别与w2相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s2位；其中，w2、s2均为整数，并且w2≥0，s2≥0。5.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述利用第一变换核矩阵A对所述变换系数矩阵X进行一维反变换包括：计算Y＝X×A，将Y中每一个元素分别与w1相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s1位；其中，w1、s1均为整数，并且w1≥0，s1≥0。6.如权利要求5所述的方法，其特征在于，所述利用第二变换核矩阵A'对所述第一变换矩阵Y1进行一维反变换包括：计算Y'＝AT×Y1，将Y'中每一个元素分别与w2相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s2位；其中，w2、s2均为整数，并且w2≥0，s2≥0。7.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述第一变换核矩阵A为或或或和/或，第二核变换矩阵A'为或或或8.根据权利要求4或6所述的方法，其特征在于，s1与s2不相等。9.一种数字信号反变换装置，其特征在于，该装置包括：第一模块，用于确定图像解码过程中的变换系数矩阵X；第二模块，利用第一变换核矩阵A对所述变换系数矩阵X进行一维反变换，得到第一变换矩阵Y1。10.如权利要求9所述的装置，其特征在于，该装置还包括：第三模块，利用第二变换核矩阵A'对所述第一变换矩阵Y1进行一维反变换，将该反变换的结果作为重建的残差矩阵。11.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述第二模块利用第一变换核矩阵A对所述变换系数矩阵X进行一维反变换包括：计算Y＝AT×X，将Y中每一个元素分别与w1相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s1位；其中，w1、s1均为整数，并且w1≥0，s1≥0。12.如权利要求11所述的装置，其特征在于，所述第三模块利用第二变换核矩阵A'对所述第一变换矩阵Y1进行一维反变换包括：计算Y'＝Y1×A'，将Y'中每一个元素分别与w2相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s2位；其中，w2、s2均为整数，并且w2≥0，s2≥0。13.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述第二模块利用第一变换核矩阵A对所述变换系数矩阵X进行一维反变换包括：计算Y＝X×A，将Y中每一个元素分别与w1相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s1位；其中，w1、s1均为整数，并且w1≥0，s1≥0。14.如权利要求13所述的装置，其特征在于，所述第三模块利用第二变换核矩阵A'对所述第一变换矩阵Y1进行一维反变换包括：计算Y'＝AT×Y1，将Y'中每一个元素分别与w2相加，并将相加后的结果以自然二进制表达形式右移s2位；其中，w2、s2均为整数，并且w2≥0，s2≥0。15.如权利要求9或10所述的装置，其特征在于，所述变换核矩阵A为或或或和/或，第二核变换矩阵A'为或或或16.如权利要求12或14所述的装置，其特征在于，s1与s2不相等。17.一...

【专利技术属性】
技术研发人员：朱兴国，虞露，陈杰，
申请(专利权)人：浙江大学，北京三星通信技术研究有限公司，三星电子株式会社，
类型：发明
国别省市：浙江,33