编码多维数字信号的方法和设备及解码的相应方法和设备技术

提供了编码多维数字信号的方法和设备及解码的相应方法和设备。一种在编码信号(SIC)中编码初始数字信号(SIM)的方法，该初始数字信号包括表示多维度空间的样本序列，每个样本被指派至少一个物理量，该方法包括：对于当前样本中的至少一些，在编码的局部数字信号(SICL)中局部化编码(20)信号，这些编码在局部参考帧中执行，每一个包括所考虑的当前样本和两个参考样本，该两个参考样本是基于所述至少一个物理量的最小梯度从所述序列的可用样本当中选择的，编码信号(SIC)包括所述编码的局部数字信号(SICL)。

【技术实现步骤摘要】
编码多维数字信号的方法和设备及解码的相应方法和设备
本专利技术的实现和实施例涉及数字数据的编码，并且更具体地涉及数字数据的压缩，并且特别地涉及表示例如图像信号的多维度空间的数字信号的编码。
技术介绍
然而，可以设想其他多维度信号，诸如例如多声道音频信号。通常，在图像处理的上下文中，要在例如电视屏幕的屏幕上显示的图像帧由表示像素网格的数字信息的矩阵结构来表示，并且多个颜色分量被指派给每个像素，例如光度Y以及色度Cr和Cb的分量，每一个处理所考虑的像素的水平或幅度。因此，这样的像素结构或“位图”逐位或逐像素对应于必须在屏幕上显示的图像(这然后被称为“光栅”图像)。而且，像素结构通是常与用于存储在屏幕的视频存储器的格式的相同的格式。而且，由此存储在视频存储器中的光栅帧按行逐像素并且逐行被读取。这然后被称为“光栅扫描”。当前，用于称为HDTV的高清晰度数字电视的帧的大小是称为“2K1K”的尺寸，即包括1080行的1920个像素。此外，频率(即每秒帧的数目)是60Hz。为了在将该解码器链接到电视的有线连接上传送由TV解码器发出的这样的图像信号，有必要执行对由解码器发出的图像信号的压缩。事实上，在不压缩的情况下传送这样的图像信号需要极高的传输速度，这通常是高成本的并且产生电磁干扰。这是用于执行对由解码器发出的信号的压缩的原因。为了将图像存储在解码内部或外部的存储器中，压缩/解压缩处理也可能是必要的。实际上，视频信号通常以例如根据标准H264或HEVC的编码格式被接收，然后所述信号以在存储器空间更大量的RGB或YCbCr图像格式被解码。然而，各种处理通常被应用于解码图像。而且，在每个处理之间，图像以解码的格式被存储在例如缓冲存储器中。为了限制所使用的存储器的容量，有利地在存储在存储器之前执行解码图像的压缩，然后在处理之前在存储器中进行读取时执行解压缩。这样的压缩/解压缩不必引入图像的任何劣化。当前，可以通过对图像信号的色度分量应用二维低通滤波器来执行食品的传统压缩。然而，即使在屏幕上最终显示的图像的质量仍然可接受，图像信号的高频信息也可能丢失。根据一种实现和实施例，提供了一种用于编码/解码多维信号的方法和设备，这有利地产生了多维信号的压缩/解压缩，以用于保存在信号的整个频带上的频谱性能(没有线性滤波器)，同时不会受高斯白噪声的显著影响。在视频领域中，由此提出了用于编码/解码的方法和设备，被有利地通过压缩/解压缩来表示，以用于减少所显示的图像的可见劣化。还提供了一种方法和编码设备，用于显著增加压缩率以至少实现例如3X的压缩率。
技术实现思路
根据一个方面，提供了一种在编码信号中对例如图像信号的初始数字信号进行编码的方法。初始数字信号包括样本序列，例如像素序列，表示多维度空间，例如图像。每个样本被指派至少一个物理量。在图像信号的情况下，每个像素被指派例如形成所述物理量的颜色分量。在多声道音频信号的情况下，每个音频样本的物理量可以是所述声道中的每一个的声音水平。在视频应用的情况下，像素序列可以是图像的完整帧或图像的例如64×64个像素的宏块，然后宏块顺序到达。像素序列还可以被理解为是连续的图像帧的像素，这些像素根据“光栅”格式顺序地并且逐行到达。该方法包括，对于当前样本中的至少一些，在编码的局部数字信号中信号的局部化编码，这些编码在局部参考帧中执行，每一个局部参考帧包括所考虑的当前样本和两个参考样本，该两个参考样本是基于所述至少一个物理量的最小梯度从所述序列的可用样本当中选择的，所述编码信号包括所述编码的局部数字信号。序列的可用样本可以是已经接收到的样本的全部或一部分，例如“光栅”格式的情况下已经到达的样本或在已经到达并且包括所述当前样本的宏块的样本。此外，这些可用样本可能或可能没有经历局部化编码。这些可用样本可以是或可以不是远离该样本的当前样本的相邻样本。包含可用样本的区域的大小的选择明显是从在处理的复杂度和编码信号的期望精度之间的折衷得到的。指派给当前样本的物理量的梯度被理解为例如在该当前样本的水平处看到的该物理量水平的变化，即，在指派给当前样本的所述物理量的水平和指派给另一样本(例如，该当前样本的相邻样本)的该相同物理量的水平之间的差。因此，有利地使用由信号传达的信息(例如，图像的颜色信息)分离成分量对来提供局部化编码，分量对即梯度幅度和结构(局部参考帧)。通过搜索在可用候选样本的区域(例如，在当前样本的邻居中的局部化区域)中具有最小误差的对来逐样本(例如，逐像素)局部计算梯度幅度/结构对。在实践中，信号的局部化编码的特征被优选地选择，使得每个编码的局部数字信号的比特数目小于其上呈现所考虑的物理量(physicalmagnitude)的水平的比特数目。例如，如果通过10至16比特的字来表示物理量，则应当优先选择局部化编码的特性，以便于获得小于或等于9的比特数目或者甚至低得多的比特数目的局部编码的特性。因此，局部化编码通过局部化压缩来表示。然而，在一些应用中，例如对于由8个比特的字表示的物理量，局部化编码能够使一些样本以在大于8的例如9个比特数目进行编码的局部数字信号。然而，证明了对于其他样本，局部信号可以在低得多比特数目，例如3个比特上进行编码，尽管如此仍然整体产生压缩信号中的编码信号。根据一个实现，每个局部化编码包括：对于指派给所考虑的当前样本的每个物理量，在所述局部参考帧中的数字参数设置以及在所述局部参考帧中所考虑的物理量的水平，以便于获得与当前样本和所考虑的物理量相关联的局部编码信号。根据一个实现，每个局部化编码包括：对于指派给所考虑的当前样本的每个物理量，确定局部参考帧由所述当前样本和两个参考样本形成，所述两个参考样本是至少从在所述序列的至少两个可用样本和所述当前样本之间的所考虑的物理量的梯度当中的具有最低绝对值的梯度的确定来选择的，所述序列的至少两个可用样本例如该当前样本的两个相邻样本。根据一个实现，所述局部参考帧的第一参考样本是至少从所考虑的物理量的梯度当中具有最低绝对值的梯度的确定来选择的，并且所述第二参考样本是与所述第一参考样本和所述当前样本形成直角的其余可用样本，或至少从所考虑的物理量的梯度当中具有最大绝对值的梯度的确定来选择的其余可用样本。当每个样本被指派多个物理量时，如例如用于像素指派的多个颜色分量的该情况，能够确定用于与该当前样本相关联的每个物理量的局部参考帧。然而，在实践中，为简单起见，优选地对于每个当前样本确定对于指派给该当前样本的所有物理量有效的唯一局部参考帧。根据一个实现，所述局部参考帧的确定包括：每个当前样本属于至少3个样本的组，该组包括所述序列的至少两个可用样本和所述当前样本，所述序列的至少两个可用样本例如该当前样本的两个相邻样本，确定的第一步骤包括：对于每个物理量，确定在所述当前样本和每个可用样本之间的该物理量的梯度，选择第一参考样本的步骤包括：从所述可用样本当中选择在针对所有物理量计算的所有梯度当中其关联梯度具有最低绝对值的可用样本，确定第二参考样本的第二步骤包括：从其余可用样本当中确定与所述第一参考样本和所述当前样本形成直角，或者对应于在针对所有物理量计算的所有梯度当中其关联梯度具有最大绝对值的可用样本的可用样本。根据有利的实现，特别适合于“光栅扫描”，对于每个当前样本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种在编码信号(SIC)中对初始数字信号(SIM)进行编码的方法，所述初始数字信号(SIM)包括表示多维度空间的样本序列，每个样本被指派至少一个物理量，所述方法包括：对于当前样本中的至少一些，在编码的局部数字信号(SICL)中的信号的局部化编码(20)，这些编码在局部参考帧(RLC)中执行，每一个局部参考帧(RLC)包括所考虑的当前样本和两个参考样本，所述两个参考样本是基于所述至少一个物理量的最小梯度从所述序列的可用样本当中选择的，所述编码信号(SIC)包括所述编码的局部数字信号(SICL)。

【技术特征摘要】
2016.02.02 FR 16508141.一种在编码信号(SIC)中对初始数字信号(SIM)进行编码的方法，所述初始数字信号(SIM)包括表示多维度空间的样本序列，每个样本被指派至少一个物理量，所述方法包括：对于当前样本中的至少一些，在编码的局部数字信号(SICL)中的信号的局部化编码(20)，这些编码在局部参考帧(RLC)中执行，每一个局部参考帧(RLC)包括所考虑的当前样本和两个参考样本，所述两个参考样本是基于所述至少一个物理量的最小梯度从所述序列的可用样本当中选择的，所述编码信号(SIC)包括所述编码的局部数字信号(SICL)。2.根据权利要求1所述的方法，其中，每个局部化编码(2)包括：对于指派给所考虑的当前样本的每个物理量，所述局部参考帧(RLC)以及在所述局部参考帧中所考虑的所述物理量的水平(APR)的数字参数设置，以便于获得与所述当前样本(PR)和所考虑的物理量相关联的局部编码信号。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，每个局部化编码包括：对于指派给所考虑的所述当前样本的每个物理量，确定由所述当前样本(PR)和所述两个参考样本(A，B)形成的局部参考帧，所述两个参考样本(A，B)是至少从在所述序列的至少两个可用样本和所述当前样本之间的所考虑的所述物理量的梯度(GPk)当中的具有最低绝对值的梯度的确定来选择的，所述序列的至少两个可用样本是例如所述当前样本的两个相邻样本。4.根据权利要求3所述的方法，其中，所述局部参考帧的第一参考样本(A)是至少从所考虑的所述物理量的梯度当中的具有最低绝对值的梯度的确定来选择的，并且所述第二参考样本(B)是与所述第一参考样本和所述当前样本形成直角的其余可用样本，或至少从所考虑的所述物理量的梯度当中具有最大绝对值的梯度的确定来选择的其余可用样本。5.根据前述权利要求中的任何一项所述的方法，其中，每个样本被指派多个物理量(Y，Cb，Cr)，并且对于每个当前样本，所述局部参考帧(RLC)的确定包括对于指派给所述当前样本的所有物理量有效的唯一局部参考帧的确定。6.根据权利要求4和5所述的方法，其中，所述局部参考帧的确定包括：对于每个当前样本属于至少3个样本的组，所述至少3个样本的组包括所述序列的至少两个可用样本和所述当前样本，所述序列的至少两个可用样本是，例如所述当前样本的两个相邻样本，确定的第一步骤包括：对于每个物理量，确定(30)在所述当前样本和每个可用样本之间的所述物理量的梯度，选择所述第一参考样本的步骤包括：从所述可用样本当中选择(31，32)在针对所有所述物理量计算的所有梯度当中其关联梯度具有最低绝对值的可用样本，确定(34)所述第二参考样本的第二步骤包括：从其余可用样本当中确定与所述第一参考样本和所述当前样本形成直角或者对应于在针对所有所述物理量计算的所有梯度当中其关联梯度具有最大绝对值的可用样本的可用样本。7.根据权利要求6所述的方法，其中，对于每个当前样本，所述组包括所述当前样本(PR)和四个相邻样本(ECH2，ECH3，ECH4，ECH5)，所述四个相邻样本(ECH2，ECH3，ECH4，ECH5)已经引起与这些相邻样本相关联的编码的局部数字信号的建立，并且所述第二参考样本是与所述第一参考样本和所述当前样本形成直角的样本。8.根据权利要求2至7中的一项所述的方法，其中，所述局部参考帧的所述参数设置包括第一比特(STRC)的组的准备，所述第一比特(STRC)的组的值定义可能的结构集合当中的局部参考帧的结构。9.根据权利要求2至8中的一项所述的方法，其中，在所述局部参考帧中考虑的所述物理量的水平的参数设置包括确定极性比特(POL)，所述极性比特(POL)的值至少指示指派给所述当前样本的所考虑的所述物理量的水平相对于指派给所述第一参考样本的所述物理量的水平(APA)的定位。10.根据权利要求2至9中的一项所述的方法，其中，在所述局部参考帧中考虑的所述物理量的水平的参数设置包括：涉及在所述当前样本和所述第一参考样本之间的所述物理量的被称为第一梯度的梯度的绝对值(GPA)的参数(GPA，GPAN)的准备，所述参数与阈值(TH1，TH2)的比较，以及表示所述比较的结果的第三比特(ZMAP)的准备。11.根据权利要求10所述的方法，其中，如果所述参数(GPA'，GPAN)小于或等于所述阈值，其被认为是零。12.根据权利要求10或11所述的方法，其中，在所述局部参考帧中考虑的所述物理量的水平的参数设置进一步包括对所述参数的第二比特组的压缩编码，以便于获得压缩的参数(GPANC，GPAC)。13.根据权利要求10至12中的一项所述的方法，其中，所述极性比特(POL)指示指派给所述当前样本的所考虑的所述物理量的水平(APR)是否位于指派给所述第一参数样本的所述物理量的水平(APA)和指派给所述第二参考样本的所述物理量的水平(APB)之间，并且在所述局部参考帧中的所考虑的所述物理量的水平的参数设置包括：确定在所述当前样本和所述第二参考样本之间的所述物理量的称为第二梯度的梯度(GPB)的绝对值(GPB')，从所述第一梯度和所述第二梯度的绝对值确定归一化的梯度(GPAN)，所述归一化的梯度(GPAN)形成所述参数。14.根据权利要求10至12中的一项所述的方法，其中，所述极性比特(POL)指示指派给所述当前样本的所考虑的所述物理量的水平(APR)小于还是大于指派给所述第一参考样本的所述物理量的水平(APA)，并且所述第一梯度(GPA)的绝对值(GPA')形成所述参数。15.根据权利要求10至14中的一项所述的方法，其中，与指派给所述当前样本的所考虑的所述物理量相关联的编码的局部数字信号(SICL)包括至少第三比特(ZMAP)。16.根据权利要求15所述的方法，其中，与指派给所述当前样本的所考虑的所述物理量相关联的编码的局部数字信号(SICL)包括所述第一比特(STRC)以及可选地压缩的参数(GPANC，GPAC)和所述极性比特(POL)的组。17.根据权利要求16所述的方法，其中，如果所述参数小于或等于所述阈值，则所述编码的局部数字信号仅包含所述第一比特(STRC)和所述第三比特(ZMAP)的组，并且如果所述参数大于所述阈值，则所述编码的局部数字信号包含所述第一比特(STRC)、所述压缩的参数(GPANC，GPAC)、所述极性比特(POL)和所述第三比特(ZMAP)的组。18.根据结合权利要求12至14中的一项的权利要求16所述的方法，其中，在所述局部参考帧中的所考虑的所述物理量的水平的参数设置进一步包括：从所述压缩的参数周围的第一压缩的附加数字字和第二压缩的附加数字字的压缩参数进行准备(140，170)，所述第一压缩的附加数字字的解压缩解码(141，171)，从所述第一解码的附加数字字重新构建(142，172)所述物理量的水平，以便于获得所述物理量的第一重新构建的水平，在所考虑的物理量的水平和所述第一重新构建的水平之间的第一误差(ERR1)的准备(144)，所述第二压缩的数字字的解压缩解码(143，173)，从所述第二解码的附加数字字重新构建(145，175)所述物理量的水平，以便于获得所述物理量的第二重新构建的水平，在所考虑的物理量的水平和所述第二重新构建的水平之间的第二误差(ERR2)的准备(147)，给予所述第一误差和所述第二误差的最低误差的所述第一压缩的附加数字字或所述第二压缩的附加数字字中的一个的选择(149，179)，以及如果所述参数小于或等于所述阈值(TH1，TH2)，则其被认为是零，并且然后，所述编码的局部数字信号仅包含第一比特(STRC)和所述第三比特(ZMAP)，而如果所述参数大于所述阈值，则所述编码的局部数字信号包含第一比特(STRC)、所选择的压缩的附加数字字(GPANCS，GPACS)、所述极性比特(POL)和所述第三比特(ZMAP)的组。19.根据权利要求10至18中的一项所述的方法，其中，在所述局部参考帧中的所考虑的所述物理量的水平的参数设置进一步包括：在所述参数上或者在所述压缩参数上添加(190)伪随机量(RAND)。20.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述样本序列被划分成若干序列(A)、(B)、(C)，对其执行所述局部化编码的所述当前样本属于所述序列中的至少一个子序列。21.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述初始数字信号是视频信号(SIM)，每个样本是一个像素并且每个物理量是所述像素的颜色分量(Y，Cb，Cr)。22.根据前述权利要求中的一项所述的方法，其中，所述初始信号从对基础信号执行的预处理(210)得到，所述预处理包括预增强处理。23.一种对解码信号中的数字信号进行解码的方法，所述数字信号已经通过根据前述权利要求中的一项所述的方法来被编码，包括：对于每个当前样本并且对于每个物理量，从与所述当前样本相关联的编码的局部数字信号准备(...

【专利技术属性】
技术研发人员：M·博纳，F·勒博维斯基，
申请(专利权)人：意法半导体格勒诺布尔二公司，
类型：发明
国别省市：法国,FR