用于对数字化图像序列进行编码的方法技术

本发明专利技术涉及一种用于对数字化图像（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）的序列进行编码的方法，所述数字化图像（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）包括多个具有所分配的像点值的像点（Ｐ，Ｐ’，Ｐ’’），其中图像（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）的要编码的像点（Ｐ，Ｐ’，Ｐ’’）被预测，并且由预测产生的预测误差被编码。对要编码的像点（Ｐ，Ｐ’，Ｐ’’）的预测在此针对要编码的像点（Ｐ）的至少一部分进行，使得确定多个轨迹（Ｔ，Ｔ’），其中轨迹（Ｔ，Ｔ’）分别穿过要编码的像点（Ｐ）以及来自要编码的像点（Ｐ）的图像（Ｉ３）和／或来自一个或多个在时间上与要编码的像点（Ｐ）的图像（Ｉ３）相邻的图像（Ｉ１，Ｉ２）的其他已经编码的像点（Ｐ’）。针对所确定的轨迹（Ｔ，Ｔ’）分别确定评估尺度，所述评估尺度被设计，使得沿着轨迹（Ｔ，Ｔ’）的其他像点（Ｐ’）的未编码的像点值（ｗ１，ｗ２）的波动越小，则轨迹（Ｔ，Ｔ’）根据所述评估尺度被越高地评估。基于具有最高评估的轨迹（Ｔ，Ｔ’）的其他像点（Ｐ’）确定要编码的像点（Ｐ）的像点值的预测值。根据本发明专利技术的方法的优选应用领域是对医学照片、尤其是医学Ｘ射线照片、例如计算机断层成像的照片形式的数字化图像的编码。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及一种用于对数字化图像的序列进行编码的方法、以及相应的解码方法 和相应的编码器和解码器，其中所述数字化图像包括多个具有所分配的像点值的像点。
技术介绍
在大量技术应用领域中所期望的是，尽可能好地以小的损失压缩数字化图像，以 便由此将图像的存储空间保持得小。除此之外常常需要即使在网络带宽有限的情况下也尽 可能快地通过传输网络从存储器中调用大数据量的数字化图像序列，其中必要时也可以接 受压缩图像数据时的轻微损失。数字化图像序列尤其是出现在医学应用中，其中例如在借助于计算机断层成像 (Computertomographen)的X射线照片的情况下生成受X射线检查的病人的器官的二维截 面图像序列，其中这些截面图像以彼此一定的空间距离被拍摄。从现有技术中公知用于对 这样的图像数据进行无损压缩的不同的压缩方法，其中这些方法也被用于任意其他数字化 图像。为了压缩尤其是使用标准JPEG-LS或JPEG-2000，其中图像序列的各个图像彼此无关 地被压缩。在此，未充分利用相继的各个图像之间的已存在的相关性。另外，从现有技术中公知用于对运动的图像内容、例如视频电影进行压缩所使用 的不同视频编码标准。在编码标准H. 264/AVC中，借助于运动补偿预测相继的图像的图像 块。然后所得出的预测误差被编码。
技术实现思路
本专利技术的任务是，提供用于对图像进行编码或解码的方法或装置，所述方法或装 置能够实现任意图像内容的图像的良好压缩比。该任务通过根据独立权利要求1所述的方法以及根据独立权利要求19所述的方 法以及根据独立权利要求21所述的编码器以及根据独立权利要求22所述的解码器来解 决。在从属权利要求中定义本专利技术的改进方案。在根据本专利技术的方法中，包括多个具有所分配的像点值的像点的数字化图像的序 列被编码，其中所述图像的要编码的像点被预测，并且由预测产生的预测误差被编码。在 此，对于像点的至少一部分借助于沿着编码像点的轨迹进行对要编码的像点的预测。在此， 基于轨迹的预测优选地总是在该预测是可能的时、即在存在足够多的已经编码的像点时被 执行。在根据本专利技术基于轨迹对要编码的像点进行预测时，首先确定多个轨迹，其中所 述轨迹分别穿过要编码的像点以及来自要编码的像点的图像和/或来自一个或多个在时 间上与要编码的像点的图像相邻的图像的其他像点。针对所确定的轨迹分别确定评估尺 度，所述评估尺度这样被设计，使得沿着轨迹其他像点的未编码的像点值的波动越小，则轨 迹根据评估尺度被越高地评估。于是，基于具有最高评估或最高评估尺度的轨迹的其他像 点，要编码的像点的像点值的预测值被确定。根据本专利技术的方法所基于的认识是，具有相似像点值的像点常常在预先给定的方 向上延伸，使得借助于其像点具有相似像点值的轨迹来实现特别好的预测。由此尤其是可 以针对无损或几乎无损的编码实现高的编码效率。在此在特别优选的实施形式中，该评估尺度取决于轨迹的其他像点的像点值与这 些像点值的平均值之间的数值偏差或平方偏差之和，其中数值偏差或平方偏差越小，则轨 迹被越高地评估。必要时，该评估尺度也取决于轨迹的其他像点之间的距离，其中所述距离越大，则 轨迹被越高地评估。由此实现对评估尺度的适当的归一化。评估尺度同样可以取决于要编 码的像点与距要编码的像点最近的其他像点之间的距离，其中该距离越小，轨迹被越高地 评估。由此在评估轨迹时引入可靠性因子，其中可以认为，轨迹的其他像点越接近要编码的 像点，则要编码的像点属于具有相似像点值的结构这一陈述就越可靠。在根据本专利技术所执行的预测中，可以考虑具有相同长度的轨迹和/或也可以考虑 具有不同长度的轨迹。具有决定性意义的仅仅是，轨迹包括至少两个其他已经编码的像点。在根据本专利技术的方法的另一扩展方案中，在预测时所使用的轨迹的允许长度在图 像的每一编码以后增加一个像点。由此考虑，越多的图像已经被编码，则可以由不同图像的 像点形成越长的轨迹。必要时，轨迹的允许长度也可以至少针对预定数目的相继图像固定 地被选择。在特别优选的实施形式中，要编码的像点的像点值的预测值借助于外插 (Extrapolation)被确定。在此，可以使用任意的外插法、尤其是线性外插和/或样条外插 和/或多项式外插。必要时也可能的是，作为要编码的像点的像点值的预测值确定其他像 点的像点值的平均值。在根据本专利技术的方法的优选实施形式中，针对图像的至少一部分借助于包括来自 同一图像的像点的轨迹和/或借助于包括来自不同图像的像点的轨迹预测像点。尤其是在 该方法初始化时，至少针对最先的两个图像借助于来自同一图像的轨迹预测像点和/或基 于与根据本专利技术的方法不同的编码对像点进行编码。如果还不存在足够多的像点用于基于 轨迹预测，则该不同的编码被用在图像中。在优选的实施形式中，由预测产生的预测误差至少部分由要编码的像点的像点值 与所预测的像点值之间的偏差来表示。在此，该偏差尤其是带符号的，以便在以后的解码时 也借助于该偏差正确地纠正解码像点。在根据本专利技术的方法中，必要时可以为了提高编码效率而接受编码图像中的信息 损失。在此，优选地预先给定阈值，其中由预测产生的预测误差在按数值超过阈值时由要编 码的像点的像点值与所预测的像点值之间的偏差来表示，并且否则被设置为值0。通过这种 方式，考虑到误差界限，其中所有小于或等于该误差界限的预测误差均被设置为0，由此提 高编码效率。在此，具有为0的预测误差的像点的像点值优选地被所预测的像点值代替，以 便由此避免图像的编码与解码之间的漂移(Drift)。在根据本专利技术的方法中，本来的预测误差既可以无损地也可以有损地被编码。在 此，使用从现有技术中公知的用于对预测误差进行编码的方法，这些方法尤其是包括变换 (优选DCT变换)和/或量化和/或熵编码。在此，量化包含信息损失，而熵编码是无损的。在预测误差的有损编码的情况下，预测误差被确定所针对的像点的像点值优选地由被预测并且利用解码预测误差纠正的像点值代替。通过这种方式再次保证不出现图像 的编码与解码之间的漂移。在根据本专利技术的方法中，在通常情况下不需要传输与编码的执行有关的辅助信息 (seiteninformationen)，因为在解码时以与编码时类似的方式采取措施，并且为此不需要 执行编码的编码器的信息。但是如果使用多个不同的预测模式，则可能必要时生成辅助信 息用于用信号通知针对编码图像的所使用的预测模式。本专利技术的特别优选的应用领域是对医学照片、尤其是医学X射线照片形式的数字 化图像的编码。尤其是在这些照片的情况下，具有相同或相似的像点值的结构在所拍摄的 对象(例如病人的器官)所处的方向或者表示器官与其周围的边界的方向上延伸。除了所述编码方法以外，本专利技术还包括用于对利用根据本专利技术的编码方法编码的 数字化图像的序列进行解码的方法。在此，相应像点的预测误差被解码并且要解码的相应 像点被预测，其中解码像点由利用解码预测误差对所预测的像点的纠正而得出。在此，对要 解码的像点的预测再次基于轨迹进行。尤其是多个轨迹被确定，其中所述轨迹分别穿过要 解码的像点以及来自要解码的像点的图像和/或来自一个或多个在时间上与要解码的像 点的图像相邻的图像的其他已经解码的像点。针对所确定的轨迹分别确定评估尺度，所述 评估尺度这样被设计，使得沿着轨迹本文档来自技高网...

【技术保护点】
１．用于对数字化图像（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）的序列进行编码的方法，所述数字化图像（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）包括多个具有所分配的像点值的像点（Ｐ，Ｐ’，Ｐ’’），其中图像（Ｉ１，Ｉ２，Ｉ３）的要编码的像点（Ｐ，Ｐ’，Ｐ’’）被预测，并且由预测产生的预测误差被编码，其中对要编码的像点（Ｐ，Ｐ’，Ｐ’’）的预测针对要编码的像点（Ｐ）的至少一部分进行，使得：－确定多个轨迹（Ｔ，Ｔ’），其中轨迹（Ｔ，Ｔ’）分别穿过要编码的像点（Ｐ）以及来自要编码的像点（Ｐ）的图像（Ｉ３）和／或来自一个或多个在时间上与要编码的像点（Ｐ）的图像（Ｉ３）相邻的图像（Ｉ１，Ｉ２）的其他已经编码的像点（Ｐ’）；－针对所确定的轨迹（Ｔ，Ｔ’）分别确定评估尺度，所述评估尺度被设计，使得沿着轨迹（Ｔ，Ｔ’）的其他像点（Ｐ’）的未编码的像点值（ｗ１，ｗ２）的波动越小，则轨迹（Ｔ，Ｔ’）根据所述评估尺度被越高地评估；－基于具有最高评估的轨迹（Ｔ，Ｔ’）的其他像点（Ｐ’）确定要编码的像点（Ｐ）的像点值的预测值。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·潘德尔，
申请(专利权)人：西门子公司，
类型：发明
国别省市：DE