基于小波变换的图像编解码方法及装置制造方法及图纸

本申请实施例提供一种基于小波变换的图像编解码方法及装置。其中，包括：对图像块K进行N次小波变换，以得到3N+1个子带的小波系数；对所述3N+1个子带的小波系数分别进行量化处理，以得到所述3N+1个子带的量化后的小波系数；根据所述3N+1个子带中任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息对所述任一子带进行熵编码，以得到所述任一子带的压缩码流，所述任一子带中小波系数的上下文信息包括已编码的同位子带中的小波系数。通过本申请实施例，通过参考已编码的同位子带中的子带系数，提高了上下文信息的关联性，进而提高了提高了图像熵编码的效率。熵编码的效率。熵编码的效率。

【技术实现步骤摘要】
基于小波变换的图像编解码方法及装置


[0001]本申请涉及图像编解码领域，尤其涉及一种基于小波变换的图像编解码方法及装置。

技术介绍

[0002]数字图像是以数字信号方式记录的图像信息。数字图像(以下简称图像)可看作一个M行K列的二维阵列，包含M
×
K个采样，每个采样的位置称为采样位置，每个采样的数值称为采样值。
[0003]在图像存储、传输等应用中，通常需要对图像做编码操作，以减少存储容量和传输带宽。一个典型的图像编码流程一般包括变换、量化和熵编码三个步骤。针对一幅待编码图像，第一步通过变换对待编码图像进行去相关，得到能量分布更加集中的变换系数；第二步对变换系数进行量化，得到量化系数；第三步对量化系数进行熵编码得到压缩码流。
[0004]图像编码中常用的变换方式有离散余弦变换，小波变换等。小波变换是一种局部变换方法，能对图像进行局部化、多尺度分析，聚焦到信号的变化细节，非常适合于图像编码任务。
[0005]其中，图像经过小波变换后，形成多个子带，例如，如果一幅图像经过了N次小波变换，将会得到3N+1个子带(或者称为子图像)。针对小波变换得到的多个子带，将对其进行量化和熵编码操作以得到压缩码流。解码操作与编码操作在顺序上相反，解码操作一般包括熵解码、反量化和反变换三个步骤。其中，如对一幅图像经过一次小波变换，则得到4个子带LL1、LH1、HL1、HH1，其中，该四个子带均为一级子带；对其中的子带LL1经过一次小波变换得到4个子带LL2、LH2、HL2、HH2，则该四个子带均为二级子带；依次类推，则经过i次小波变换，可得到i级子带。
[0006]针对小波系数的熵编码方法实际上是一种子带编码方法，也就是对所有子带编码。例如，熵编码方法可以采用基于上下文的熵编码方法，使用逐行扫描的方法编码子带中的每个系数，在编码每一个系数时，首先获取当前系数对应的上下文区域中的上下文信息，根据上下文信息对该系数进行概率估计，得到该系数的概率分布信息，根据所述概率分布信息对所述系数进行编码。其中，上下文区域中的上下文信息包括：当前系数子带内的区域大小为3x3、5x5或7x7区域内的上边和左边的已重建的系数信息，或者当前系数子带间的3x3、5x5或7x7区域内的已编码信息。如果区域内的上下文信息不可得，如区域内的系数未编码，或者系数不存在，则填充0系数。
[0007]当子带的尺寸发生变化时，对当前第i-1级子带内的系数进行熵编码时，可使用i级已编码子带经过小波逆变换得到与i-1级小波子带相同分辨率的系数块，将该系数块作为当前系数子带间的上下文信息对当前系数进行概率估计。例如，当对1级子带内的变换系数进行熵编码时，对已编码的2级子带内的系数进行小波逆变换，得到系数块LL1’
，将系数块LL1’
作为1级小波系数熵编码时的子带间的上下文信息对当前系数进行概率估计。
[0008]然而采用现有技术，当对当前级的子带内的系数进行编码时，会参考高一级已编
码子带小波逆变换后的系数进行编码，其相关性较低；当对边界的系数进行熵编码时，如果上下文信息不可得，填充0系数，则会影响当前系数概率分布的准确性；或者，当对每一级子带内的系数进行编码时，使用的是行扫描方法，其不具有信号自适应性。
[0009]综上所述，现有技术的图像编解码效率低下。

技术实现思路

[0010]本申请公开了一种基于小波变换的图像编解码方法及装置，可以提高图像编解码的效率。
[0011]第一方面，本申请实施例提供一种基于小波变换的图像编码方法，包括：对图像块K进行N次小波变换，以得到3N+1个子带的小波系数，所述N为大于0的整数；对所述3N+1个子带的小波系数分别进行量化处理，以得到所述3N+1个子带的量化后的小波系数；根据所述3N+1个子带中任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息对所述任一子带进行熵编码，以得到所述任一子带的压缩码流，其中，所述任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息包括已编码的同位子带中的小波系数；所述同位子带是与所述图像块K相邻的图像块中的子带，且所述同位子带在与所述图像块K相邻的图像块中的位置与所述任一子带在所述图像块K中的位置相同。
[0012]通过本申请实施例，在对子带进行熵编码的过程中，通过根据任一子带中小波系数的上下文信息对所述任一子带进行熵编码，以得到任一子带的压缩码流，其中，该上下文信息为已编码的同位子带中的小波系数。通过参考已编码的同位子带中的小波系数来对子带进行熵编码，提高了上下文信息的关联性，进而提高了概率估计的准确度，进一步可提高图像熵编码的效率。
[0013]其中，所述同位子带是与所述图像块K空间相邻的图像块中的子带。所述同位子带在与所述图像块K相邻的图像块中的位置与所述任一子带在所述图像块K中的位置相同包括：所述同位子带与所述任一子带为同一级子带，所述同位子带与所述任一子带为同一种类型的子带，所述子带类型包括LL子带，HL子带，LH子带和HH子带中至少一种。
[0014]其中，所述任一子带中的量化后的上边界小波系数的上下文信息为已编码的同位子带的下边界的小波系数。
[0015]所述任一子带中的量化后的左边界小波系数的上下文信息为已编码的同位子带的右边界的小波系数。
[0016]所述任一子带中的量化后的左上边界小波系数的上下文信息为已编码的同位子带的右下边界的小波系数。
[0017]其中，所述任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息包括所述任一子带的参考子带中的小波系数，所述参考子带通过对比所述任一子带更高一级的子带中已编码的高频子带进行上采样或者小波逆变换得到。所述高频子带为HL，LH和HH中至少一个子带。
[0018]其中，小波变换是对每一级低频子带不断分解为多个子带。上述任一子带为对所述图像块K进行N次小波变换后得到的所有子带中的任一一个子带。更高一级的子带为比任一子带多了一次小波变换得到的子带。例如，如果任一子带是i次小波变换得到的子带，则比所述任一子带更高一级的子带为i+1次小波变换得到的子带。
[0019]进一步地，所述任一子带中小波系数还包括非边界小波系数。
[0020]其中，所述任一子带为子带HH
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、子带HL
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、子带LH
i
中的任一个，所述参考子带通过对子带MP
i+1
以及小波系数均设为0的除子带MP
i+1
外的各子带进行小波逆变换得到；所述子带MP
i+1
为子带HH
i+1
、子带HL
i+1
、子带LH
i+1
中的至少一个，i为正整数，用于指示子带的级，所述i不大于N-1，所述子带MP
i+1
以及所述除子带MP
i+1
外的各子带通过对子带LL
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进行一次小波变换得到。
[0021]作为一种可选的实现方式，所述根据所述3N+1个子带中任一子带的量化后本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种基于小波变换的图像编码方法，其特征在于，包括：对图像块K进行N次小波变换，以得到3N+1个子带的小波系数，所述N为大于0的整数；对所述3N+1个子带的小波系数分别进行量化处理，以得到所述3N+1个子带的量化后的小波系数；根据所述3N+1个子带中任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息对所述任一子带进行熵编码，以得到所述任一子带的压缩码流，其中，所述任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息包括已编码的同位子带中的小波系数；所述同位子带是与所述图像块K相邻的图像块中的子带，且所述同位子带在与所述图像块K相邻的图像块中的位置与所述任一子带在所述图像块K中的位置相同。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述任一子带中的量化后的上边界小波系数的上下文信息为已编码的同位子带的下边界的小波系数。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征在于，所述任一子带中的量化后的左边界小波系数的上下文信息为已编码的同位子带的右边界的小波系数。4.根据权利要求1至3任一项所述的方法，其特征在于，所述任一子带中的量化后的左上边界小波系数的上下文信息为已编码的同位子带的右下边界的小波系数。5.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息包括所述任一子带的参考子带中的小波系数，所述参考子带通过对比所述任一子带更高一级的子带中已编码的高频子带进行上采样或者小波逆变换得到。6.根据权利要求5所述的方法，其特征在于，所述任一子带中的量化后的小波系数还包括非边界小波系数。7.根据权利要求5或6所述的方法，其特征在于，所述任一子带为子带HH
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、子带HL
i
、子带LH
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中的任一个，所述参考子带通过对子带MP
i+1
以及小波系数均设为0的除子带MP
i+1
外的各子带进行小波逆变换得到；所述子带MP
i+1
为子带HH
i+1
、子带HL
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、子带LH
i+1
中的至少一个，i为正整数，用于指示子带的级，所述i不大于N-1，所述子带MP
i+1
以及所述除子带MP
i+1
外的各子带通过对子带LL
i
进行一次小波变换得到。8.根据权利要求1至7任一项所述的方法，其特征在于，所述根据所述3N+1个子带中任一子带的量化后的小波系数的上下文信息对所述任一子带进行熵编码包括：根据小波系数扫描次序和所述3N+1个子带中任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息对所述任一子带进行熵编码，所述小波系数扫描次序为对所述任一子带中的量化后的小波系数进行熵编码的次序。9.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述图像块K中的低频子带的纹理来确定所述任一子带的小波系数扫描次序；其中，当所述图像块K中的低频子带的纹理为水平纹理时，则所述小波系数扫描次序为水平扫描次序；当所述图像块K中的低频子带的纹理为竖直纹理时，则所述小波系数扫描次序为竖直扫描次序；当所述图像块K中的低频子带的纹理既不是水平纹理也不是竖直纹理时，则所述小波系数扫描次序为Z型扫描次序。10.根据权利要求9所述的方法，其特征在于，所述任一子带为子带HH、子带HL、子带LH中的任一个。11.根据权利要求8所述的方法，其特征在于，所述小波系数扫描次序为多种扫描次序
中对应率失真值最小的扫描次序；其中，所述多种扫描次序对应的率失真值为根据按照多种扫描次序分别对所述任一子带进行编码得到的压缩码流所确定的。12.根据权利要求8或11所述的方法，其特征在于，所述小波系数扫描次序为竖直扫描次序或者Z型扫描次序。13.根据权利要求8至12任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述小波系数扫描次序对应的标识写入码流，以便解码端进行图像解码。14.一种基于小波变换的图像编码方法，其特征在于，包括：对图像块K进行N次小波变换，以得到3N+1个子带的小波系数，所述N为大于0的整数；对所述3N+1个子带的小波系数分别进行量化处理，以得到所述3N+1个子带的量化后的小波系数；根据所述3N+1个子带中任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息对所述任一子带进行熵编码，以得到所述任一子带的压缩码流，其中，所述任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息包括所述任一子带的参考子带中的小波系数，所述参考子带通过对比所述任一子带更高一级的子带中已编码的高频子带进行上采样或者小波逆变换得到。15.根据权利要求14所述的方法，其特征在于，所述任一子带为子带HH
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、子带HL
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、子带LH
i
中的任一个，所述参考子带通过对子带MP
i+1
以及小波系数均设为0的除子带MP
i+1
外的各子带进行小波逆变换得到；所述子带MP
i+1
为子带HH
i+1
、子带HL
i+1
、子带LH
i+1
中的至少一个，i为正整数，用于指示子带的级，所述i不大于N-1，所述子带MP
i+1
以及所述除子带MP
i+1
外的各子带通过对子带LL
i
进行一次小波变换得到。16.根据权利要求14或15所述的方法，其特征在于，所述根据所述3N+1个子带中任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息对所述任一子带进行熵编码包括：根据小波系数扫描次序和所述3N+1个子带中任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息对所述任一子带进行熵编码，所述小波系数扫描次序为对所述任一子带中的量化后的小波系数进行熵编码的次序。17.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述图像块K中的低频子带的纹理来确定所述任一子带的小波系数扫描次序；其中，当所述图像块K中的低频子带的纹理为水平纹理时，则所述小波系数扫描次序为水平扫描次序；当所述图像块K中的低频子带的纹理为竖直纹理时，则所述小波系数扫描次序为竖直扫描次序；当所述图像块K中的低频子带的纹理既不是水平纹理也不是竖直纹理时，则所述小波系数扫描次序为Z型扫描次序。18.根据权利要求17所述的方法，其特征在于，所述任一子带为子带HH、子带HL、子带LH中的任一个。19.根据权利要求16所述的方法，其特征在于，所述小波系数扫描次序为多种扫描次序中对应率失真值最小的扫描次序；其中，所述多种扫描次序对应的率失真值为根据按照多种扫描次序分别对所述任一子带进行编码得到的压缩码流所确定的。20.根据权利要求16或19所述的方法，其特征在于，所述小波系数扫描次序为竖直扫描次序或者Z型扫描次序。21.根据权利要求16至20任一项所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：将所述小波系数扫描次序对应的标识写入码流，以便解码端进行图像解码。
22.一种基于小波变换的图像编码方法，其特征在于，包括：对图像块K进行N次小波变换，以得到3N+1个子带的小波系数，所述N为大于0的整数；对所述3N+1个子带的小波系数分别进行量化处理，以得到3N+1个子带的量化后的小波系数；按照小波系数扫描次序对所述3N+1个子带中任一子带中的量化后的小波系数进行熵编码，以得到所述任一子带的压缩码流，所述小波系数扫描次序为对所述任一子带中的量化后的小波系数进行熵编码的次序。23.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：根据所述图像块K中的低频子带的纹理来确定所述任一子带的小波系数扫描次序；其中，当所述图像块K中的低频子带的纹理为水平纹理时，则所述小波系数扫描次序为水平扫描次序；当所述图像块K中的低频子带的纹理为竖直纹理时，则所述小波系数扫描次序为竖直扫描次序；当所述图像块K中的低频子带的纹理既不是水平纹理也不是竖直纹理时，则所述小波系数扫描次序为Z型扫描次序。24.根据权利要求23所述的方法，其特征在于，所述任一子带为子带HH、子带HL、子带LH中的任一个。25.根据权利要求22所述的方法，其特征在于，所述小波系数扫描次序为多种扫描次序中对应率失真值最小的扫描次序；其中，所述多种扫描次序对应的率失真值为根据按照多种扫描次序分别对所述任一子带进行编码得到的压缩码流所确定的。26.根据权利要求22或25所述的方法，其特征在于，所述小波系数扫描次序为竖直扫描次序或者Z型扫描次序。27.根据权利要求22至26任一项所述的方法，其特征在于，还包括：将所述小波系数扫描次序对应的标识写入码流，以便解码端进行图像解码。28.一种基于小波变换的图像解码方法，其特征在于，包括：根据图像块K的3N+1个子带的上下文信息对包括所述3N+1个子带的压缩码流进行熵解码，以得到3N+1个子带的量化后的小波系数，所述3N+1个子带中任一子带的上下文信息包括已解码的同位子带中的小波系数；所述同位子带是与所述图像块K相邻的图像块中的子带，且所述同位子带在与所述图像块K相邻的图像块中的位置与所述任一子带在所述图像块K中的位置相同，所述N为大于0的整数；对所述3N+1个子带的量化后的小波系数进行反量化，以得到3N+1个子带的小波系数；对所述3N+1个子带的小波系数进行N次小波逆变换，得到所述图像块K的重建图像。29.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述任一子带中的量化后的上边界小波系数的上下文信息为已解码的同位子带的下边界的小波系数。30.根据权利要求28或29所述的方法，其特征在于，所述任一子带中的量化后的左边界小波系数的上下文信息为已解码的同位子带的右边界的小波系数。31.根据权利要求28至30任一项所述的方法，其特征在于，所述任一子带中的量化后的左上边界小波系数的上下文信息为已解码的同位子带的右下边界的小波系数。32.根据权利要求28所述的方法，其特征在于，所述任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息包括所述任一子带的参考子带中的小波系数，所述参考子带通过对比所述任一子带更高一级的子带中已解码的高频子带进行上采样或者小波逆变换得到。
33.根据权利要求32所述的方法，其特征在于，所述任一子带中的量化后的小波系数还包括非边界小波系数。34.根据权利要求32或33所述的方法，其特征在于，所述任一子带为子带HH
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、子带HL
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、子带LH
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中的任一个，所述参考子带通过对子带MP
i+1
以及小波系数均设为0的除子带MP
i+1
外的各子带进行小波逆变换得到；所述子带MP
i+1
为子带HH
i+1
、子带HL
i+1
、子带LH
i+1
中的至少一个，i为正整数，用于指示子带的级，所述i不大于N-1，所述子带MP
i+1
以及所述除子带MP
i+1
外的各子带通过对子带LL
i
进行一次小波变换得到。35.根据权利要求28至34任一项所述的方法，其特征在于，所述根据图像块K的3N+1个子带的上下文信息对包括所述3N+1个子带的压缩码流进行熵解码包括：根据小波系数扫描次序和所述3N+1个子带的上下文信息对包括所述3N+1个子带的压缩码流进行熵解码。36.根据权利要求35所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述压缩码流中的标识，根据所述标识确定所述小波系数扫描次序。37.一种基于小波变换的图像解码方法，其特征在于，包括：对压缩码流进行熵解码，以得到3N+1个子带的量化后的小波系数；其中，所述压缩码流包括3N+1个子带的压缩码流，所述3N+1个子带中任一子带中的量化后的小波系数是根据所述3N+1个子带中所述任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息对所述任一子带的码流进行熵解码得到的；其中，所述任一子带中的量化后的小波系数的上下文信息包括所述任一子带的参考子带中的小波系数，所述参考子带通过对比所述任一子带更高一级的子带中已解码的高频子带进行上采样或者小波逆变换得到，所述N为大于0的整数；对所述3N+1个子带的量化后的小波系数进行反量化，以得到3N+1个子带的小波系数；对所述3N+1个子带的小波系数进行N次小波逆变换，得到重建图像块。38.根据权利要求37所述的方法，其特征在于，所述任一子带为子带HH
i
、子带HL
i
、子带LH
i
中的任一个，所述参考子带通过对子带MP
i+1
以及小波系数均设为0的除子带MP
i+1
外的各子带进行小波逆变换得到；所述子带MP
i+1
为子带HH
i+1
、子带HL
i+1
、子带LH
i+1
中的至少一个，i为正整数，用于指示子带的级，所述i不大于N-1，所述子带MP
i+1
以及所述除子带MP
i+1
外的各子带通过对子带LL
i
进行一次小波变换得到。39.根据权利要求37或38所述的方法，其特征在于，所述对压缩码流进行熵解码包括：根据小波系数扫描次序对所述压缩码流进行熵解码。40.根据权利要求39所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述压缩码流中的标识，根据所述标识确定所述小波系数扫描次序。41.一种基于小波变换的图像解码方法，其特征在于，包括：根据小波系数扫描次序对压缩码流进行熵解码，以得到3N+1个子带的量化后的小波系数；其中，所述压缩码流包括3N+1个子带的码流；对所述3N+1个子带的量化后的小波系数进行反量化，以得到3N+1个子带的小波系数；对所述3N+1个子带的小波系数进行N次小波逆变换，得到重建图像块。42.根据权利要求41所述的方法，其特征在于，所述方法还包括：获取所述压缩码流中的标识，根据所述标识确定所述小波系数扫描次序。43.一种基于小波变换的图像编码装置，其特征在于，包括：
小波变换模块，用于对图像块K进行N次小波变换，以得到3N+1个...

【专利技术属性】
技术研发人员：马祥，杨海涛，董存辉，刘东，张恋，
申请(专利权)人：中国科学技术大学，
类型：发明
国别省市：