【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】 本专利技术涉及按照权利要求1的前序部分的方法和按照权利要求8的前序部分的图像解码方法。此外本专利技术还涉及按照权利要求9的前序部分的编码装置，以及按照权利要求10的前序部分的解码装置。按照[1]，高效率编码图像序列的视频编码方法利用特定的信号特性。在此利用单个图像或者该图像的图像点的位置和时间的依赖性。图像或者视频编码方法越能够较好利用单个图像或者图像点之间的该依赖性，那么一般就越能够获得更大的压缩率。在当前视频编码技术中，基本上分为两种方法混合编码方法，例如ITU-TH.263或者ITU-T H.264标准[2，3]，和所谓的三维频率编码方法。虽然两种方法都试图无论以位置方式还是时间方式编码由图像序列组成的视频信号，但是人们在混合方法中首先利用在时间方向上的运动补偿的预测和接着例如借助二维离散余弦变换(DCT-离散余弦变换)对于所产生的差分图像进行二维变换，以便由此消除在该差分图像内的相邻图像点之间的位置相关。在三维频率编码方法，例如运动补偿的、时间上滤波的分频带编码中，与混合编码方法相反，不执行时间预测，而在时间轴的方向上执行“真正的”变换，以便由此利用相继图像的时间相关。在这样的分频带编码中，图像序列在位置的二维去相关之前被分类为多个“时间的”频带，例如在两个频带的场合分类为为时间上高频的和低频的图像部分的高频带和低频带。在谱拆分的情况下在这些频带内出现的频率的分配极大地依赖在视频信号中出现的运动的大小。只要所考虑的视频信号不具有运动的或者变化的元素，则所有高频的“时间谱部分”等于零，全部能量集中在低频带上。然而在正常情况下在一个图像序列中总能看到时...
【技术保护点】
对原始图像（Ｏ１，…，ＯＮ）的序列进行图像编码的方法，该方法包括下述步骤：ａ）借助按照运动补偿的、预测编码的第一编码方法（ＣＶ１），从原始图像（Ｏ１，…，ＯＮ）的序列中产生已解码图像（Ｄ１，…，ＤＭ）的一个序列；ｂ）在图像编码前，通过按照运动补偿的、时间上滤波的分频带编码的第二编码方法（ＣＶ２）根据为产生该有待编码的图像组（ＧＯＰ）的一个低分辨率级（Ｒ２）的一个输出图像（Ａ３）而使用的、被解码的图像（Ｄ３）的已确定的一个编码特性（Ｋ１）来确定要编码的彼此相继的原始图像（Ｏ３，…，Ｏ６）的图像组（ＧＯＰ）的开始图像（ＢＳＰ），其中，在图像编码时，从该要编码的图像组（ＧＯＰ）的彼此相继的原始图像（Ｏ３，…，Ｏ６）中和从每一分辨率级（Ｒ１，Ｒ２）的至少一个已解码的图像（Ｄ３，…，Ｄ６）中产生至少一个输出图像（Ａ１，Ａ２，Ａ３）。
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】DE 2004-6-29 102004031407.11的前序部分的方法和按照权利要求8的前序部分的图像解码方法。此外本发明还涉及按照权利要求9的前序部分的编码装置，以及按照权利要求10的前序部分的解码装置。按照[1]，高效率编码图像序列的视频编码方法利用特定的信号特性。在此利用单个图像或者该图像的图像点的位置和时间的依赖性。图像或者视频编码方法越能够较好利用单个图像或者图像点之间的该依赖性，那么一般就越能够获得更大的压缩率。在当前视频编码技术中，基本上分为两种方法混合编码方法，例如ITU-TH.263或者ITU-T H.264标准[2，3]，和所谓的三维频率编码方法。虽然两种方法都试图无论以位置方式还是时间方式编码由图像序列组成的视频信号，但是人们在混合方法中首先利用在时间方向上的运动补偿的预测和接着例如借助二维离散余弦变换(DCT-离散余弦变换)对于所产生的差分图像进行二维变换，以便由此消除在该差分图像内的相邻图像点之间的位置相关。在三维频率编码方法，例如运动补偿的、时间上滤波的分频带编码中，与混合编码方法相反，不执行时间预测，而在时间轴的方向上执行“真正的”变换，以便由此利用相继图像的时间相关。在这样的分频带编码中，图像序列在位置的二维去相关之前被分类为多个“时间的”频带，例如在两个频带的场合分类为为时间上高频的和低频的图像部分的高频带和低频带。在谱拆分的情况下在这些频带内出现的频率的分配极大地依赖在视频信号中出现的运动的大小。只要所考虑的视频信号不具有运动的或者变化的元素，则所有高频的“时间谱部分”等于零，全部能量集中在低频带上。然而在正常情况下在一个图像序列中总能看到时间上的图像变化，例如局部的物体移动、物体大小的改变或者场景变换。这导致在多个谱系数上的能量分配，在此也出现高频的部分。为减少在时间的高频带中的谱分量，从而把能量集中在时间的低频带上，在时间上滤波视频信号前在多个“时间的”频带内执行在时间上要被滤波的图像的运动估计和运动补偿。根据[4]，运动补偿的、时间上滤波的分频带编码也可以用于建立可缩放的视频数据流。例如由此能够获得时间的、定性的、或者还有位置的可缩放性。此外在[4]中第3.2.4章提供一种组合的缩放。在此借助混合编码方法获得两个不同的基本质量(L0，L1)。为获得改善的图像质量，接受附加的被缩放过的视频数据流，例如L2、L3、L4和/或L5。这些附加的经缩放过的视频数据流(L2，…，L5)在[4]中借助一种运动补偿的、时间上滤波的分频带编码产生。从而知道，借助按照一种运动补偿的、预测编码的第一编码方法和按照一种运动补偿的、时间上滤波的分频带编码的第二编码方法可以产生一个可缩放的视频数据流。本发明的技术问题在于提供一种用于图像编码和图像解码的方法、一种编码以及解码装置，它们能够以简单而有效的方式使用一种运动补偿的、时间上滤波的分频带编码方法并借助一种运动补偿的、预测的编码方法来实现对原始图像序列的图像编码和解码。该该技术问题从按照权利要求1的前序部分的图像编码方法出发通过其特征部分的特征以及从按照权利要求8的前序部分的图像解码方法出发通过其特征部分的特征得以解决。此外，该任务从按照权利要求9的前序部分的编码装置出发通过其特征部分的特征以及从按照权利要求10的前序部分的解码装置出发通过其特征部分的特征得以解决。在对原始图像序列进行图像编码的方法中，从原始图像序列中借助按照运动补偿的、预测编码的第一编码方法产生已解码图像的一个序列，在图像编码前，通过按照运动补偿的、时间上被滤波的分频带编码的第二编码方法根据为产生该要编码的图像组的一个低分辨率级的一个输出图像而使用的、被解码的图像的已确定的编码特性来确定要编码的彼此相继的原始图像的图像组的开始图像，其中，在图像编码时，从该要编码的图像组的彼此相继的原始图像中和从每一分辨率级的至少一个已解码的图像中产生至少一个输出图像。通过本发明的用于图像编码的方法在通过第二编码方法编码原始图像时考虑由通过第一编码方法产生的已解码图像的已确定的编码特性。由此为第二编码方法改善了压缩特性，例如压缩率或者在保持相同压缩率的图像质量。此外，通过为通过第二编码方法的图像编码适当选择开始图像，减小通过第二编码方法产生的图像信息的易错性(错误漂移)，由此提高图像质量。此外本发明的方法能够自由选择对按照第一和/或第二编码方法产生的单个图像的访问。当编码特性的确定表明所使用的、已解码的图像的至少一个图像块被INTRA编码时，优选根据使用的、已解码的图像确定开始图像。因为INTRA编码的图像块经常以较高的图像质量编码，并在INTRA编码的图像块中不出现错误漂移，从而为低分辨率级的输出图像的至少一个图像部分获得减小的信号能量，并由此能够获得改善的压缩特性。不出现错误漂移，因为在INTRA编码时不从先前的图像进行预测，从而不接收任何错误。作为可选的方案，当编码特性的确定表明所使用的、已解码的图像的规定数目的图像块被INTRA编码时，根据使用的、已解码的图像确定开始图像。由此能够提高第二编码方法的压缩效率，因为低分辨率级的输出图像的多个图像部分具有小的信号能量并因此能够高效率地编码。作为可选的方案，当编码特性的确定表明所使用的、已解码的图像的所有图像块被INTRA编码时，根据使用的、已解码的图像确定开始图像。由此能够极大地提高第二编码方法的压缩效率，因为低分辨率级的输出图像的所有图像部分都具有特别小的信号能量并能够非常有效地压缩。最好，取决于已确定的编码特性建立图像组的多个要编码的、彼此相继的原始图像。由此实现可以建立图像组的这些彼此相继的原始图像，使得能够为低分辨率级的输出图像建立一个差分图像而分配那些已解码的图像，它们获得非常小的要编码的信号能量。此外如果以每一分辨率级(R1，R2)产生至少一个中间图像(Z1，Z2，Z3)，并压缩该中间图像和低分辨率级的输出图像，那么能够减少该中间图像和低分辨率级的输出图像的数据量。如果附加地，按照基于小波的变换进行压缩，则由此能够特别有效地减少该中间图像和低分辨率级的输出图像的数据量。本发明还涉及一种解码至少一个通过图像编码方法编码的图像的图像解码方法。由此实现能够解码无论第一编码方法的已编码图像还是第二编码方法的中间图像和低分辨率级的输出图像，所述图像按照用于图像编码的方法产生。此外本发明涉及一种编码装置，具有用于对原始图像序列进行图像编码的单元。由此能够在一种设备例如移动电话中实施图像编码方法。此外本发明还包括一种解码装置，具有用于实施图像解码方法的单元。由此能够在一种设备例如为移动电话实现的设备中实施图像解码方法。本发明的另外的单元以及优点根据图1到图5说明。在各图中图1大致示出编码一个原始图像序列，这些原始图像采用按照一种运动补偿的、预测编码的第一编码方法压缩，且它们用按照一种运动补偿的、时间上滤波的分频带编码的第二编码方法通过考虑第一编码方法的已解码的图像被编码，图2详细表示借助第二编码方法准备一个中间图像和一个输出图像，它们在多个处理步骤中在第一分辨率级内从两个输入图像产生，在此在建立时考虑第一编码方法的一个已编码的图像，图3大致示出在低分辨率级内的处理步骤，在此使用两个输入图像和两个已编码的图像产生一个输出图像，图4大致示出用于执行本发明的方法的编码装置、解码装置和传输介质，图5大致示出使用第一和第二编码方法压缩一个原始图像序列，其中通过第二编码方法压缩多个各具有不同数目的要编码的原始图像的图像组。具有同样功能和作用方式的单元在图1到图5中附以相同的附图标记。在图1中可以看到根据本发明的方法的一个实施例。在此采用第一编码方法CV1和第二编码方法CV2压缩原始图像O1、…、ON的序列。这些原始图像O1、…、ON例如由照相机K产生，并以具有亮度分量Y和两个Crominanz分量CR、CB的颜色格式在一个具有640×480个图像点的图像尺寸中提供。此外，原始图像O1、…、ON可以在其编码前可以接受例如噪声抑制或者边缘清晰处理。首先，第一编码方法CV1执行原始图像O1、…、ON的移动补偿的、预测编码。从[5]知道这种移动补偿的、预测编码方法，例如ITU-T H.263标准。由此可以从原始图像O1、…、ON使用INTRA编码方式和/或INTER编码方式产生已编码的图像B1、…、BM。INTRA编码方式编码各原始图像O1、…、ON的单个的图像块而不考虑其他的原始图像O1、…、ON。与此相反，在INTER编码方式中考虑一个或者多个已经被编码的图像B1、…、BM压缩各原始图像O1、…、ON的单个图像块。另外，在INTER编码方式中在编码前有利地执行原始图像O1、…、ON的各要被编码的图像块的运动估计，然后仅在运动补偿后编码该图像块。运动估计或者运动补偿的方法从[5]得知。此外，已编码图像B1、…、BM的数目M可以与原始图像O1、…、ON的不同，因为例如并非所有的原始图像O1、…、ON都被编码。在下一步骤中从已编码的图像B1、…、BM借助第一编码方法建立已解码的图像D1、…、DM的一个序列。此外，可以为每一已解码的图像D1、…、DM准备一个自己的解码列表，它说明各已解码的图像D1、…、DM的哪些图像块用INTRA编码方式编码和哪些用INTER编码方式编码。这些已解码的图像D1、…、DM在随后的处理步骤中由第二编码方法考虑。对于按照图1所示的实施例，给其所有图像块用INTRA编码方式产生的那些已解码的图像D1、…、DM用“I”标记，给其至少一个图像块借助INTER编码方式编码的那些用“P”标记。在下一步骤中借助第二编码方法CV2编码每一个图像组GOP的所有彼此相继的原始图像O1、…、ON。在本实施例中看到3个不同的图像组GOP1、GOP2、GOP3。在此，第二图像组GOP2的要编码的原始图像的数目选择为4。每一图像组GOP的要编码的原始图像的数目可以改变，例如在各图像组GOP1、GOP2、GOP3中先编码2个原始图像，然后是4个，再然后是8个。于是例如第二图像组GOP2的第一个要编码的原始图像是第三原始图像O3。每一图像组GOP的各第一原始图像下面称为开始图像BSP。在本发明的范围内运动补偿的、时间上滤波的分频带编码是指以下一种编码方法其中以多个分辨率级从各至少两个输入图像每次至少产生一个输出图像。另外也可以建立中间图像。每一中间图像表示第一分频带的与此相关的输入图像的运动补偿的部分。各输出图像包括第二分频带的与此相关的输入图像的运动补偿的部分。第一分频带例如包括高频部分，第二分频带包括低频部分。在每一较低分辨率级内较高分辨率级的至少两个输出图像与输入图像相对。在图1中绘制的第二编码方法CV2在第二图像组GOP2中由两个分辨率级R1、R2组成。在第一分辨率级R1内从各两个输入图像E1和E2、E3和E4和两个与此相关的已解码的图像D4、D6分别产生一个中间图像Z1、Z2和各一个输出图像A1、A2。两个输出图像A1、A2作为下一分辨率级R2的输入图像E5、E6使用。以在在本实施例中是低分辨率级的第二分辨率级R2，从输入图像E5、E6连同已解码的图像D3、D5产生一个第三中间图像Z3和一个第三输出图像A3。在该实施例中低分辨率级R2同时表示最低的分辨率级。最低的分辨率级指在图像组GOP内仅产生一个输出图像的分辨率级。借助图2和图3举例详细说明各分辨率级R1、R2的作用方式。在图2中可以看到两个输入图像E1、E2，它们相应于原始图像O3或者O4。第二输入图像E2例如细分为多个图像块Q1、…、Q9。这些图像块Q1、…、Q9，它们例如相应于从[5]中知道的宏块，可以包括16×16图像点。首先第二编码方法CV2为第二输入图像E2的至少一个图像块Q1、…、Q9例如为图像块Q5在第一输入图像E1上执行运动估计。为执行运动估计的可能的策略从[5]中获知。如果在第一输入图像E1内找到一个匹配的图像区域，则把该找到的图像区域在运动补偿MC后用第二输入图像E2的图像块Q5在时间上高通滤波，例如通过减去各图像点。找到的运动矢量被汇集到一个第一运动矢量列表ML1中。如果对于图像块Q1、…、Q9找不到任何好的运动估计，则可以为这些图像块Q1、…、Q9为在时间上低通滤波而从属于第二输入图像E2的已解码的图像D4抽出一个相应的图像块R1、…、R9。例如如果对于图像块Q6在第一输入图像E1内找不到任何匹配的图像区域，则第四已解码的图像D4的图像块R6用第二输入图像E2的图像块Q6滤波。由此通过时间上高通滤波产生一个第一中间图像Z1。通过在建立第一中间图像Z1时另外使用第四已解码的图像D4做到，该第一中间图像Z1具有较小的信号能量，从而通过一种随后的压缩方法，例如基于小波的变换，能够获得较高的压缩率，或者在保持相同的压缩率的情况下获得较高的图像质量。在下一步骤中以图像块方式产生第一输出图像A1。为此，借助第一输入图像E1产生的第一中间图像Z1的各图像块，通过使用考虑第一运动矢量列表ML1的逆运动补偿IMC(ML1)，用第一输入图像E1在时间上低通滤波。时间上的低通滤波可以通过把第一中间图像Z1的逆运动补偿后的图像块的各图像点和第一输入图像E1的图像块相加执行。第一输出图像A1包含输入图像E1、E2的“时间的”低通部分。第二输出图像A2以同样的方式从输入图像E3和E4产生。在此产生一个第二运动矢量列表ML2。在本实施例中根据具有3×3图像块的图像说明了为执行本发明的方法的优选方式。一般，图像块的数目可以是任意的，例如4×4、8×9或者11×9。此外，已解码的图像和输入图像的图像块的数目也可以不同。下面借助图3详细说明相应于低分辨率级的第二分辨率级R2的单个的处理步骤。借助相应于前一分辨率级R1的第一和第二输出A1、A2的第五和第六输入图像E5、E6并通过使用属于第六输入图像E6的已解码的图像D5在运动估计和运动补偿MC(ML3)后产生第三中间图像Z3。在此产生一个第三运动矢量列表ML3。此外，在逆运动补偿IMC(ML3)后和考虑第三输入图像E3而建立临时的第三输出图像A3V。第三中间图像Z3包括时间上滤波的输入图像E5、E6的高频部分。此外，临时的第三输出图像A3V包括时间上滤波的输入图像E5、E6的低通部分。如果共同考虑分辨率级R1、R2，则临时的第三输出图像A3V表示彼此相继的原始图像O3、O4、O5、O6的第二图像组GOP2的“时间的”低通部分。在另一个处理步骤中，通过预测...
【专利技术属性】
技术研发人员：P阿蒙，G巴塞，A胡特，J庞德尔，B蒂默曼，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE[德国]
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