TW503666B

TW503666B - Image encoding/decoding method, apparatus thereof and recording medium in which program therefor is recorded

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Publication number: TW503666B
Application number: TW89127438A
Authority: TW
Inventors: Fumihiko Itagaki; Miyuki Kawashima
Original assignee: Hudson Soft Co Ltd
Priority date: 2000-05-15
Filing date: 2000-12-20
Publication date: 2002-09-21
Also published as: CA2328037A1; KR100741553B1; JP3932244B2; EP1156679A3; MXPA01001104A; CN1324060A; US20010051005A1; US20040151389A1; EP1156679A2; KR20010104610A; US6714687B2; US7231089B2; JP2001326935A

Description

川3666 A7 B7 I、發明說明（1 ) 發明領域 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本發明涉及圖像編碼/解碼方法及其設備和記錄程式的記錄介質，特別是涉及依照混合向量量化（Hybrid Vector Quantization，HVQ)系統的圖像編碼/解碼方法及其設備和記錄程式的記錄介質。，先前技藝依照JPEG(聯合攝影專家組）系統，通過二維DCT (離散餘弦變換）8乘8像素塊轉換成DC (直流）値和從基頻到 63次倍頻的各系數値，這樣通過系數値在不同量化寬度的量化，資料量減少了，而利用頻率集中在低頻範圍內的自然圖像的頻率成分的圖像品質不會降低，這樣就實現了霍夫曼（Huffman)編碼。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製依照HVQ系統，它是一種與JPEG、自適應正交變換 (A0T)相同的平均値分離型塊編碼，它是一個在向量量化和正交變換編碼之間的用作壓縮原理的中間系統。A0T 是一個從相應於向量量化的代碼本的基組合中選出非正交基數最少的系統，並且目標塊變得接近想要的和允許的誤差“Z” 。依照HVQ系統，解碼執行得很快，因爲解碼操作能夠以整數的形式進行。自然圖像和人工圖像（動畫圖像，CG圖像）能夠壓縮爲高品質圖像，因爲沒有特別以JPEG 方式產生的很小的和阻塞式雜訊，特別是在GIF中產生的假的輪廓線。本發明涉及一種進一步改善圖像品質和以高速在HVQ系統中執行編碼操作的方法。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 503666 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（2 ) 在日本專利申請號1 89239/98中，本發明的申請人曾提出了一種依照HVQ系統的利用圖像自相似性的圖像編碼/ 解碼方法。這計劃的內容將在下面解釋。在披露中標記<a> 表示向量“a”或塊“a” ，標記I a||表示向量“a”的模 (norm)，標記<&4>表示向量a和b的點積。而且，在附圖中的向量和塊和[數位]由塊字母表示。附圖1是表示傳統的圖像編碼的方塊圖。在附圖1中， 11是存儲原始圖像資料的原始圖像記憶體，12是DC値處理單元，用來在原始圖像資料的每個像素塊（4乘4像素）中尋找塊平均（DC)値，13是一個微分PCM編碼單元 (DPCM)，用來對每一個DC値執行一個微分預測編碼，14 是反向DPCM編碼單元，用來從微分PCM編碼中解碼得出每一個DC値，15是DC圖像記憶體，用來存儲解碼後的DC 圖像，16是DC組產生單元，用來從一部分DC圖像中切割出想要大小的DC組，17是DC組記憶體，用來存儲DC組。進而，18是減法器，用來從將被編碼的目標圖像塊<R;> 中分離出相應的解碼DC値“DC/’ ，：19是微分向量緩衝器，用來存儲與DC分離的微分向量 <七>，20是一個萃取塊緩衝器，用來存儲從DC組中取樣的4乘4像素基礎萃取塊 <仏>，21是平衡裝置，用來從基礎萃取塊<U,>中求出塊平均値\，22是減法器，用來從基礎萃取塊<1^>中分離出塊平均値ai，23是萃取向量緩衝器，用來存儲由平均値分離的基萃取塊<1^>，24是自適應正交變換（AOT )處理單元，用來產生正交基ak ( k=l〜m)來搜索DC組使微分向量 -5- 本紙張尺度it用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐) — "" ♦ I— ^ . I----- ----1 ti-------^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 503666 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ____B7___ 五、發明說明（3 ) <七>更接近於所允許的誤差z，微分向量的模的平方II七丨| 2超過了允許誤差Z，25是係數轉換單元，用來搜索展開的平方係數0 k，它乘以每個產生的正交基ak<V> (卜1〜m) 的非正交基向量<uk> ( k=l〜m )以便產生相應的非正交基β k<uk> ( k=l〜m)，26是霍夫曼編碼的編碼卓兀’控制長度編碼或固定長度編碼系統編碼的編碼單元’用來壓縮資訊編碼，比如DC値的DPCM編碼或者非正交基pk<uk>。在DC値產生單元12中，提供4乘4像素的塊平均値’第一小數位被捨入或捨去。在DPCM13中，由DC』，！表示行J 和歹[JI的DC値，DCjM的預測値DC』，/由以下公式提供，DCj， /= ( DCjt μ + DCm，丨）/2，它的預期誤差（△ DC;，丨=DCj， i / )由量子化係數Q ( Z )線性量化並輸出。量化係數Q ( Z )相應於允許的誤差Z並依照允許的誤差Z在1到8 的範圍內可變。在DC組產生單元16中，DC組通過從DC圖像中在垂直 39x水平71的範圍內的複製來準備。最好DC組包括較多的交流成分，因爲它被用作編碼本。因此，通過這樣範圍的複製進行準備，使在多個萃取區中鄰近的D C値之差的絕對値的總和最大。在做基萃取塊<1^>的取樣時，每個DC値在垂直和水平部分上的頂點設爲（px，py) e[〇，63]x[0，31]，它的分取樣的間隔設置爲4種（sx，sy) ( 1，1 ) ’（ 1，2)，（ 2，1 )， (2，2) }。因此，基礎萃取塊<1^>的總數爲N ( =8192)，並由從AOT24來的索引計數器“i”指定。傳統的自適應正本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） III — — — — I-----$·1------Aw (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 503666 A7 B7 五、發明說明（經濟部智慧財產局員工消費合作社印製交變換處理單元24將在下面描述。附圖2是傳統的自適應正交變換處理的流程圖，附圖3 是這一處理的示意圖。在附圖2中，輸入到處理中的微分向量的模的平方I七|| 2比Z大。在步驟S 121，微分向量的模的平方I七I 2設置在寄存器E中。基數計數器初始化爲 k=l。在步驟S122，大量的値（例如1〇〇，〇〇〇)設在最小値保存寄存器E'中。在步驟S123，基礎萃取塊<U,>的索引計數器初始化爲i = 〇。通過這些步驟，初始的位址和在DC 組中分取樣間的距離分別設置爲（Ρχ，Py ) = ( 0，0 )和（Sx ’ sy) = ( 1，1 )。在步驟S124，基礎萃取向量<W>通過從基礎萃取塊 <Ui>分離出塊平均値a;來產生。因爲操作或運算在整數級別的精確度下進行，任何在塊平均値~的第一小數位被捨入或捨去。在步驟S125 ’基萃取向量^'受到正交變換處理，如果必要（k>l )，轉換爲正交基向量° 附圖3 ( A )和（B)是正交變換處理的示意圖。在附圖3 ( A)中，第一基礎萃取向量<111〉實際上能夠爱第基向量。與這樣，依照如下的方法，第二基礎萃取向量二又到 rLj ^ B，第·基礎正交變換處理轉換爲第二基向量<U2 萃取向量<^2>在第一基向量<11/>上的投影由公式（表示0 iu，.tu\ / · \ w 1||l/2|c〇s^ ⑴ j|l/2j|c〇S^ lh丨· % 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} -裂 --------訂 ---------· 503666 五、發明說明（5 ) 因此，第二正交向量〇2，>通過從第 <U2>減去投影向量獲得° 褰礎萃取向

Uj = ιι2 [ux •u2)ul (2) ux \\Ux 在附圖3 ( B )中換處理爲第一基向量<ui ，第三基礎萃取向黧和第二基向量 ζϋθ受到正交變 ° ZU3 受到正交變換附圖3是三維的圖。第三基卒取向量_又到正，基向量<u2'>以獲得第三基向量<11/〉。 .，\^2 #^3 /

=lt'--^—A II, ^^ · — 111 — 1· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 P, / / • \ \ . 以3 一 ux V ηιΊ (4) *1 •〈仏•以3 厂A , 1/丨’ w2 ___-^ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 503666 A7 ___ B7 _；_五、發明說明（6 ) 回到附圖2，在步驟126，標量係數％用正交向量 計算以便與微分向量<dk> (在第一向量<dj> )的間隔成爲最小。附圖3 (C)是正交變換處理的示意圖。在附圖3 (C) 中，對<1>表示的微分向量取近似，當正交向量<ι^>和標量係數cx,的乘積如在附圖3 ( C)中所示的微分向纛{<dk>-% }爲對角線時，所得到的模的平方（ei = || <dk>-ai I 2)最小。因此，標量係數％由公式（5)獲得。〈啊· (4 -汉,'·)〉=。汊,如’ · 4〉一 a,.2〈％，’〉= 0 (5 -1) (請先閱讀背面之注音3事項再填寫本頁)

产，經濟部智慧財產局員工消費合作社印製在附圖中所示的微分向量<dk> ( k = 0 )受到近似成爲一個第一基礎萃取向量<ιι/>。第一基礎萃取向量由示意圖表示，因爲它能取任意方向。回到附圖2，在步驟S127，在微分向量<dk> ( k = 0)近似爲基礎萃取向量〇^<11/>後，誤差向量模的平方（ei)由公式6獲得。 --in►裝·------丨訂---------線· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）川3666 A7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（7 ) ^ = dk -aiui IK1 -2ai(dk+ 1 ,2 A Kir-2^- u tUi) (dr ,2 + i A u；)2 , ,4 Ui ΚΙ h 〜y 2 2 在附圖2的步驟128中，判斷6,是否小於E'。如果6小於 E，，E，的內容在步驟S129更新，同時關於％、<<>、< + > 等的資訊以排列[ak]、[uk，]、[uk]等保存。如果ei不小於E' ’ 跳過步驟S129的處理。在步驟S 1 30，一個（1 )加到計數器i，並在步驟s 1 3 1 ’ 判斷i是否不小於N ( =8192 )。如果i小於N，回到步驟124 並執行關於下一個基礎萃取塊<Uj>的相同處理過程。重復處理過程並當在步驟S131判斷i不小於N時’所有的基礎萃取塊<1^>已經全部被試過。那時候，寄存器E'保存模的平方ei的最小値。在步驟S132判斷P是否不大於Z。如果E'大於Z，在步驟S133處理爲E=Ef。也就是，微分向量的模的平方被更新。在步驟S134，一個（1 )加入計數器k，回到步驟S122。如果P不大於Z，跳過這一處理。這樣，獲得了使第一微分向量 <七>近似到所允許的誤差Ζ的正交基向量ak<uk'> -10- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁)

▼裳·！----訂·--- I I 503666 A7 B7 五、發明說明（8 ) (k=1) 〇然而，基礎萃取塊<Ui>的塊平均値a,已經在傳統的方法中被捨入或捨去了，因此圖像品質的改善受到限制。傳統的方法爲什麼不方便將會依照附圖4進行說明。附圖4是平均値分離處理的示意圖。基礎萃取塊<Ui> (垂直軸向）與某一行（水平軸向）的像素値的關係顯示在附圖4 ( a )中。實際的像素値是1 6像素的塊平均値，但是在這裏4像素的塊平均値將用來簡化說明。在附圖4 ( a ) 中，各像素的値是5、2、4和3，其平均値a^3.5。當第一個小數位被捨去時，如附圖4 ( b )所示基礎萃取塊<u,>的塊平均値&{是0.5。在附圖4 ( c)中，如果基向量Pk<uk>M 入到解碼塊的DC値DC;，就把DC成分（a; =0.5)疊加在目標塊<1>上。當基的數目是多個時，〇<ai <1範圍的各種値疊加在DC^上，作爲結果，在解碼後的圖像的每一塊上都疊加了一定的雜訊，因而圖像的品質得不到改善。這一缺陷也會發生在第一位小數四捨五入的情況下。依照傳統的AOT處理，需要大量的操作和大量的時間，因爲所有的基礎萃取向量<^>必須正交處理爲前述的基礎向量<<>。因此，本發明的目的是提供一種高速高圖像品質的圖像編碼/解碼方法，及其裝置和用於記錄這樣程式的記錄介質。例如，本發明以上的目的能夠通過如附圖5所示的結構解決。就是說，本發明（1 )的圖像編碼方法包括通過把圖 -π - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -·!訂·丨！丨丨丨_ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503666 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（9 ) 像資料每B個像素分割爲一個塊的方法來產生由每一個塊平均値組成的DC圖像，取所述的DC圖像的一部分爲一個 DC組，其中通過從待編碼的像素塊中分離出DC値DC;獲得的微分向量 <七>在允許値Z的範圍內，計算一個或更多正交基向量（例如ak<vk> )，微分向量 <七>近似於它，方法是利用DC組的自適應正交變換（AOT)，其中每一個取樣中的 DC像素的最低n ( n = l〇g2B)位元設爲0,其中基礎萃取塊從DC組中取樣，它的塊平均値用所取的那些樣來計算。因此，任何小於1的小數不出現在塊平均値a,中，並且整數級精確度的塊平均値a;以高速獲得。在發明（1 )的優選實施例，就是發明（2 )中，DC像素的最低η位元設爲0或是被掩蓋掉，其中DC組從DC圖像中產生。因此，DC像素的最低η位元設爲〇或被掩蓋的DC組，通過一個處理高效地獲得。在發明（1 )或（2 )的優選實施例，就是發明（3 )中，產生基礎萃取塊<七>，微分向量<七>近似於它，方法是從基礎萃取塊<1^>分離出塊平均値3{，在<Ui>1DC像素的最低η位元設爲0。依照發明（3)，在這樣的基礎萃取塊<Ui>中所有元素的和（塊平均値）總是0因而DC成分完全被分離出來。因此，儘管基礎向量<uk>在解碼一側互相堆積，不會引起不必要的DC成分（雜訊）。在HVQ系統中的圖像品質由發明 U)進一步改善。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -i丨I丨丨丨丨訂·---I I--一 1 12· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 503666 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7____— 五、發明說明（1()) 發明（3 )的優選實施例，就是發明（4 )中，基礎萃取塊<ι^>的任何元素（例如Ul6)可由其餘元素的線性組合代替，因而基礎萃取向量 <七>和其餘任選向量<w>的點積可由以下公式計算： <w1u>= (wrw16) U,+ (w2-w16) u2+ · · · + (w15-w16) u15 在發明（4)中，在基礎萃取塊<^>中的所有元素的和總是〇，因此，可選元素（例如u16 )可由其餘元素的線性組合表示。因此’與其餘的任選向量<w>的點積計算<w.Ui> 能夠展開爲由以上公式表示的乘積的和來計算，從而可以省略這樣複雜一個單迴圈的計算。因爲向量的大多點積計算由於依照HVQ系統的圖像編碼方法要進行大量向量的點積計算’省略這樣一個單迴圈計算對實現高速編碼處理是一個貢獻。發明（3 )或（4 )的優選實施例，就是發明（5 )中，搜索第一·基以便在以下公式中h,可以是最大値， hi = <d.ui>2/ I Uj I 2 其中<d>是微分向量和<Ui>是基礎萃取向量。依照發明（5 )，通過以上簡單計算可以找到與微分向量之差的模的平方II <d>- <alUl> Γ 2達到最小的條件。因此，AOT處理能夠以高速實現。在發明（6)中’搜索第一基’以便h可以是以下公式的最大値， hi={<d-ui>- ( <d-u1><ul .Ui>/ I u. I 2) 2 /{ II 111 I 2-(<Uj -u,^)/ I Uj I 2 j ----：------------------訂---------線^· (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 1 13- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（21(^297公釐） ^—- 5〇3666 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（11 ) 其中<(i>是微分向量，<111>是相應於第一基的基礎萃取向量，<1^>是在發明（3)或（4)中用來搜索第二基的基礎萃取向量的。依照發明（6 )，除了發明（$ )的改進以外’ A0T處理能夠以更高速度、更高效地進行’這是因爲在第一基的搜索中已經獲得的計算結果能夠用於分子中的<d.ui>W I Ui I ，和分母中的I w I 2和丨I ui丨丨。在發明（3 )或（4 )的優選實施例’也就是發明（7 ) 中，搜索第三基，以便1^可以是以下公式中的最大値’ h· = ( <d.U|>-<d.v丨><v丨·up·'"〆％ ·ιι,>) /{ I 恥 I /-〈ν! ·〜>2·<ν2 .Ui〉2} 其中<d>是微分向量，<νι〉是第一正交基礎向量’ <V2>是第二正交基礎向量和<Ui>是用來搜索第三基的基礎萃取向量的。依照發明（7 )，除了發明（5 )和（6 )的改進以外， AOT處理還能夠更有效和在高速下進行’因爲在第一和第二基的搜索中已經獲得的計算結果能夠用於分子中 (〈d.uf-cd.ViXVi ·〜>)，和分母中的（丨丨ui丨丨-<v 1 •11丨>2 )。在發明（6 )或（7 )的優選實施例’也就是發明（8 ) 中，與搜索條件匹配的基礎萃取向纛<^>需與一個或更多的正交基進行正交變換。那就是，每一個基礎萃取向量<^>需做一次正交處理，在實現了每一個步驟，搜索結束後’它被用做基’由 -14- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ---HI!--------------訂---------線秦 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 503666 A7 _____ B7 五、發明說明（12 ) 此AOT處理能更有效和高速地進行。在發明（9 )的圖像編碼方法中，每個標量展開係數 (請先閱讀背面之注音2事項再填寫本頁) 的模以遞減的次序重新排列，鄰近的每一個模之間的差（包括〇 )被計算，霍夫曼編碼應用到已獲得的差中。在該方法中，基由Pk<uk>表示，其中k=l〜m。通常，每個標量展開係數的模能夠取多種値。當這個値以遞增或遞減的次序重新排列和相鄰的模之間的差被計算出來時，每一個差經常彼此相近或相同。通過把霍夫曼編碼應用於差値進一步壓縮編碼是可能的。在發明（10 )的圖像編碼方法中，用編碼目標塊的圖像資料<R』>的編碼來代替基的編碼，在那裏基多於某一個數目。因此，解碼的圖像品質得到改善。在實際中，它不會影響編碼壓縮比，因爲這樣的情況很少。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製本發明以上的目的能夠由例如在附圖14中的結構解決。那就是說，發明（11 )的圖像編碼方法包括複製相應於關於HVQ系統的來自編碼資料的每B像素每一個塊平均値的DC圖像，方法是把所述DC圖像的一部分作爲一個DC 組，通過把基於編碼資料從DC組中選出一個或更多的基向量卩,<1^>合成爲目標塊的DC値DC^，再生目標塊的圖像資料<R P，在每個取樣中的DC像素的最低n ( n = l〇g 2B )位元設爲〇，其中所選擇的塊從DC組中取樣且它的塊平均値用那些取樣來計算。因此，在塊平均値中不會出現任何小於1的小數，並且，整數級精確度的塊平均値以高速獲得。 -15- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 503666 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（13 ) · 依照發明（12 )中圖像編碼方法，其中解碼基是關於 Pk<uk> ( k=l〜m)的資訊，將從DC組中讀出的每個選定的塊（Uk ) DC像素的最低n ( n = log 2B )設爲0，進行基pk<uk> (k == 1〜m )的乘積的和的計算，計算的結果由塊像素的數目8除。在發明（12)中，每個選定塊（Uk)的最低η位元設爲〇，因此，即使這些被累加，累加的結果也成爲塊大小Β (例如16)的整數倍。展開係數pk是整數精度的。因此，如果累加結果被塊像素的數目B除，塊平均値冬由一個處理高效地獲得。因此，基向量pk<uk> ( k=l〜m )的重疊計算能夠高效地實現。在發明（11 )或（12)的優選實施例，也就是發明（13) 中，每個DC像素的最低的n位元設爲〇，其中DC組由DC圖像產生，因而處理可高效地實現。發明（14)中的圖像編碼裝置包括通過把每B個像素分成一個塊來產生每一個塊平均値組成的DC圖像，使所述 DC圖像的一部分作爲一個DC組，通過從將被編碼的像素塊中分離DC値DC^獲得的微分向量<dp在所允許値Z範圍內，計算一個或更多的正交基（例如otk<vk>)，微分向量 <七> 近似於它’方法是使用DC組自適應正交變換（AOT)，並提供記憶體17來存儲DC像素的最低n( n=log2B)位元設爲 0的DC組。發明（15)的圖像解碼裝置包括由關於HVQ系統的編碼資料再生相應於每B個像素的每個塊平均値的DC圖像， -16- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公爱） ----!龜裝·^------ -訂---------- (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 503666 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製五、發明說明（14 ) 使所述DC圖像的一部分作爲一個DC組，再生目標塊的圖像資料<Rj>，方法是把基於編碼資料由DC組選出的一個或更多的基向量pk<uk>合成，並提供記億體49來存儲DC像素的最低n ( n = 1 〇 g 2 B )位兀設爲0的D C組。發明（1 6 )的記錄介質包括存儲程式的電腦可讀記錄介質，使電腦實現發明（1 )到（13)中所描述的處理。圖示之簡單說明附圖1表示傳統的圖像編碼器的方塊圖；附圖2是傳統的自適應正交變換處理的流程圖；附圖3是傳統的自適應正交變換處理的示意圖；附圖4是傳統的平均値分離處理示意圖；附圖5是發明原理的解釋圖；附圖6是表示本發明的一個實施例的圖像編碼器的方塊圖；附圖7是表示本發明的一個實施例的主要圖像編碼處理的流程圖；附圖8是表示本發明的一個實施例的自適應正交變換處理的流程圖（1 ); 附圖9是表示本發明的一個實施例的自適應正交變換處理的流程圖（2 ); 附圖1 0是本發明的一個實施例的自適應正交變換處理的流程圖（3 ); 附圖11是本發明的一個實施例的DC組的說明圖（1 ); • 17- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ----- ·11111111 線·- 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） 503666 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（15 ) 附圖1 2是本發明的一個實施例的DC組的說明圖（2 ); 附圖13是展開係數的壓縮編碼處理的示意圖；附圖1 4是表示本發明一個實施例的圖像編碼器的方塊圖；附圖1 5是表示本發明的一個實施例的圖像解碼處理的流程圖；附圖1 6是表示本發明的一個實施例的交流成分預測的示意圖。主要元件圖號說明

Π··原始圖像記憶體 12..DC値產生單元 13..DPCM 14··反向DPCM編碼單元 15..DC圖像記憶體 16、31..DC組產生單元 17..DC組記憶體 18、22..減法器 19..微分向量緩衝器 20..萃取塊緩衝器 2 1..平衡裝置 23··萃取向量緩衝器 24、32..變換（AOT)處理單元 25、33.·係數轉換單元 26、34..編碼單元發明之詳細說明參照附圖，將對本發明適宜的實施例進行詳細的描述。在全部附圖中相同的標記指示相同或相應的部分。

在附圖6中，它是表示本發明的圖像編碼裝置的方塊圖，31是DC組產生單元，依照本發明它從解碼DC圖像中產生DC組，17是DC組記憶體，它存儲產生的DC組，32是自適應正交變換（AOT)處理單元，它高效高速地實現AOT -18 - 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公髮） -----^------— -------^訂-----1--- I. (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 503666 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（16 ) 處理，33是係數變換單元，34是編碼單元，它能夠使展開係數01^高度壓縮。其他結構與附圖1中相同。每一個單元的特徵將從如下的性能的解釋中明顯起來。在附圖7中，它是表示本發明一個實施例的一個主要的圖像編碼處理的流程圖，在步驟S 1原始的圖像資料輸入至原始圖像記憶體11中。例如，一個R.G.B·目標圖像轉換爲一個Y.U.V圖像，它輸入到記憶體11。Y是亮度資料，u和v 是色差資料。U和V在水平方向上使用2像素的亮度平均値取樣。作爲一個例子，亮度資料Υ由垂直960χ水平1280個像素組成，又如每個像素分配8位元。下面將主要說明亮度資料Υ的處理，U和V的處理是類似的。關於所有圖像的每個4x4像素塊平均（DC)値在步驟 S2計算。同時第一小數位被捨去。所有的DC値用傳統的二維DPCM方法等編碼，並在步驟S3輸出。在步驟S4，所有的DPCM輸出用IDPCM方法解碼以便重現DC圖像，DC圖像被存儲在DC圖像記憶體1 5中。這一步驟是用來使在編碼側與在解碼側有相同的AOT處理條件。在步驟S5, DC組在DC 組產生單元31中由DC圖像重現，它存儲在DC組記憶體17 中。分割DC組的排列能夠以傳統的相同方式選擇。在附圖11 ( a)中，從DC圖像記憶體15分割每個DC像素的DC』的最低的4位元被扣除（被設爲0)，它被存儲在DC 組記憶體17的組像素乂中。最低的4位元出現在關係式24 = B (B =塊的尺寸16)或4 = log2B*。最低4位兀被扣除的結果是，基礎萃取塊<1^>的和總是整數的倍數，和的1/16的塊 ___秦 _ 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----— I —· I —------訂———線^ (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503666 A7 B7 五、發明說明（17 ) 平均値a;總是整數。因此，通過從基礎萃取塊<Ui>中分離塊平均値8|所獲得的基礎萃取向量<1^>總是0。在附圖11 (a)和（b)中，具體値的圖表作爲例子示出，圖中用4像素的平均値來簡化說明。在附圖1 H c )中，即使許多個基向量Pk<uk>累加到解碼塊<RP的DC像素DCj 中，雜訊也不會象通常那樣疊加進來，因爲每個基向量 pk<uk：^9塊平均値總是〇，由此，圖像品質能夠大大改善。在附圖11中的値的例子顯示在附圖1 2 ( a )中。DC像素A到D的和是251，它的平均値是2 5 1/4 = 62.75 (非整數）。當DC像素A到D變換爲組像素A到D時，最低的4像素被扣除，由此組像素A到D的和是224,它的平均値AV是224/4 = 5 6 (整數）。通過從組像素分離組像素的平均値56獲得的基礎萃取向量 <七>的a到d的各元素分別爲24 ’ -24，8和-8。這些元素的和是〇 (全部平均値分離）。除了 DC像素A到D被複製爲組像素A到D和最低的4位元從組像素A到D中被扣除以外’與在附圖1 2 ( a )相同的値顯示在附圖1 2 ( b )中。依照本方法’和是1 6的倍數，塊的平均値是60 (整數）。然而，依照本方法，通過從組像素 A到D中分離出組像素的平均値60獲得的基礎萃取向量 <ιιγ的每個元素a到d分別成爲33，-25，13和-10。這些元素的和不等於〇 (全部平均値分離）。正如在附圖12 ( b)中所表示的那樣，DC圖像的一部分被複製到組像素A到D後，當基礎萃取塊<υ{>是從DC組中取樣的時，最低的4位元可以從每個像素中扣除。 -20- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----：—.—丨-ul^ -------訂---------· (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 503666 Α7 Β7 五、發明說明（18 ) 回到附圖7，指示原始圖像記億體Π和DC圖像記億體 15的每個索引計數器j，J在步驟S6初始化爲〇，其中j指示編碼目標的目標塊<&>的索引計數器，J指示DC像素的索引計數器。在步驟S7，微分向量 <七>通過從目標塊<&>中分離出相應的解碼DC値DCf獲得。在步驟S8中，判斷微分向量的模的平方I七丨2是否大於允許的誤差Z。當I七丨丨2 不大於Z時，在步驟17中0作爲基的數目被輸出。在這種情況下，目標塊<&>通過交流成分預測的方法被解碼，這一點在下文中說明。當II七|| 2大於Z時，在步驟S9中執行下文描述的自適應正交變換（AOT)處理。在步驟S10，判斷通過自適應正交變換產生的基的數目k是否大於4。依照實際的測量，在大多數情況下獲得了 k=l到3的統計結果。因此，當k大於4時，在步驟S18輸出作爲基數目的代碼“5”並輸出目標塊<&>的每一個像素値。當k不大於4時，如下所述，在步驟S 11中執行展開係數 Pk的變換。在步驟S12，輸出基的數目m，展開係數卩，和非正交基向量<1>的每一個索引資訊i編碼。在步驟S13，“Γ分別加到計數器j和J上。在該步驟中，每在計數器j中增加1就意味著更新一個像素塊。在步驟S14中判斷j是否不小於Μ (全部圖像塊的數目）。當j小於 Μ時，回到步驟S7並對下一個目標塊<；^>重復相同的編碼處理，接下去是相同的步驟。在步驟S14,判斷j不小於Μ ’ 就進行編碼處理，例如，如下文所述在步驟S15中用霍夫曼方法實現。這樣，一個像素的編碼處理就結束了。 •21 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -S !丨訂-------· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503666 A7 B7 五、發明說明（19 ) 在附圖8到10中，每一個是自適應正交變換處理的一個流程圖（1 )、（ 2)或（3)，它顯示了正交基ak <vk>( k=l〜m) 的最小必要數目以高速高效地獲得。在以下的說明中，在步驟S7獲得的初始的微分向量以产用义夂表示’以後將被更新的微分向量用<dk> ( kM〜m)表示。在附圖8中顯示了第一基的搜索處理。在說明處理之前，用來高速處理的計算的思路將被說明。那就是’第一基通常作爲基礎萃取向量<Uj>獲得，使得第一基和微分向量<d>之間差的模^的平方成爲最小，並通過公式（7)表 7f\ ° = d· --——it, ΙΚΙΓ Ml2- II II2 Ihl Μ2 - (d-u,)2 II ||2 7) -------------MW--------訂--------線· (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製公式右邊的大於〇的第一項I七I 2與萃取基無關，因此，使公式（7)的右側的第二項最大的^Ui>能夠是第—基。右側的第二項h、由公式（8 )表示。 {d · t/j (8) -22· 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 503666 A7 B7 五、發明說明（2G ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 下面對尋找和判斷使h最大的第一基cxk <^>的處理加以說明。在歩驟S22，十五維向量<d'>通過從其餘分量減去 <d>的第十六分量而獲得，作爲下述點積計算<(!·!!,>的預處理。在步驟S22中，獲得關於i = 〇〜（N-1 )的的分子中的 <(Τ·〜>並存儲在排列[Pi]{i = 〇〜（N-1) }中。更具體地說，<^>是16維向量，但是它的第十六維分量u16能夠由其餘的十五個分量的線性組合表示，因爲塊平均値（所有元素的和）是〇。

Ui = [ ill，u2，U3，... ，11丨6]

Uj+ u2+...+ u16 = 0 u16 = - ( Uj+ u2 + ...+ u15 ) (9) 因此，h分子的點積<(!·〜>能由與其相等的<d\Ui>來計算，因而，一個相應於關於全體i的8192次積/和計算能夠被省略。 <ά·η >= d2u2+ ...+ d15u15-d16 ( u,+ u2+...+ u15) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 =(dr d16 ) u!+ ( d2- d16 ) u2+…+ ( d15- d16 ) u15 = <d,«ui> ( 10-1) d，= [(七-d16)，（ d2- di6)，…，（d15- d16) ] ( 10-2) 在步驟S23，獲得關於i = 0〜（N-l)的1^分子的模的平方丨I u, | 2並以排列[1^]{ί = 0〜（N-1) }存儲。 II I 2= u12+ u22 + ...+ u162 (11) -23· $紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 χ 297公爱Y " 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503666 A7 B7 五、發明說明（21 ) 重復使用排列[1^]。在步驟S24,寄存器E = 0存儲hi的最大値，基礎萃取向量<1^>的索引計數器和基數計數器被分別初始化爲i = 〇和k=l。在步驟S25，計算h = P^/L,的値。在步驟S26，判斷h, 是否大於E。當h,大於E時，在步驟S27，E被更新爲1^，並排列[Ik] ( k=l )保存。當\不大於E時，跳過在步驟S27的處理。在步驟S28，1加到i中並在步驟S29，判斷i是否不小於 N (總萃取數）。當i小於N時，回到步驟S25並同上述的同樣方法執行下一個hi最大値尋找處理。當i不小於N時，重復同樣的處理並結束所有組塊的尋找。同時，使hi最大的第一基向量 <七>的索引値保存以排列[Ik]保存。在步驟S30中，第一基向量<1^>被歸一化爲歸一化基向量0?並以排列[Vk]( k=l)存儲。再計算標量係數ai( <d> 在<^>上的投影）並以排列[Ak] ( k=l)存儲。在步驟S31，微分向量<d>被近似爲第一基並由微分向量 <屯> =<(1>-(^<%>更新。在步驟S32，計算新的微分向量的模的平方e= I Ul || 2。在步驟S33，判斷e是否不大於Z。當e不大於Z時，AOT處理在步驟中結束。當e大於Z時，執行第二基的搜索處理。第二基的搜索處理在附圖9中表示。在說明該處理前，說明有效的計算的思路。那就是，通常得到的第二基是正交向量<V>，它使第二基與微分向量<^>之差的模心的平 -24- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^ iln—^—------線 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 川3666 A7 B7 五、發明說明（22 ) 方成爲最小’並用公式（12 )表不 W2 {drui)2 ^ {dx (12) «2 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 k 正交向量、通過第二基礎萃取向量^^的正交變換變換爲第一規一化的基向量 (13) 在公式（12)右側的大於0的第一項丨d I -與竿取基無關，因此使公式（12)右惻的第二項最大的能夠是第二基。右側的第二項h用公式（1 4 )表示。 (14) 依照公式（14)，能夠計算h，但爲了有效地利用附圖 8中的計算結果，可以變換公式（1 4 )的分母。也就是’如果hj子的正交向量<V>用基礎萃取向量<u,〉表示，hl分子能夠用公式（1 5 )表示° •25. 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（21〇 x 297公爱） 503666 A7 B7 五、發明說明（ 23 (ά,-uZ ) 2 = ( ( ui*v1 ) Vl) ) 2 =((d! ·ι^ ) - d! ·(〜、）v!)2 =(di*ui ) 2 *.* ( d]*vl ) =0 (15) 而且，如果公式（15)的微分向量<dl>用第一微分向量<d>表不，h!分子能夠用公式（16)表不。 (d{= (〈“,〉-卜丨〉〈νι，〉)2IK II Ihll (16) 因此，在第一要素的搜索中獲得的計算結果<d .1!,>能夠用在h分子的計算中。而且，當h分母被變換時，它能夠用公式（17)表示。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

因此，在桌一要素搜索中獲得的計算結果II Ui II 2， |丨U, II能夠用在匕分子的計算中。當把hi代入公式（14)中 -26- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -----I---------------- —訂---------線||^ (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) 503666 A7 B7 五、發明說明（24 ) 時，它能用公式（18-1)並最終用公式（18-2)表示 (d · 1/.)， {d · t/j) {ιιχ · u\ UY / (18-1) ΙΚΙΓ - pk (lh λ/^~ λ/αΓ (18-2)

A (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) L; 排列[Pi]，[Li]的計算結果能夠分別用在Pi I ih I 2中，且前述的結果能夠用在pk = p, ：<d! *ui- ：<ά #u > • u丨>==<u】經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 /~Lk = = I I中。因此，要求重新計算<uk •心> 中的一部分。基於以上的背景，第二基的搜索由以下的計算實現° 那就是，在步驟S41，當k=l時，Pi =<d ·ιΐι>和= I A I * 成立。在步驟S22和S23獲得的結果能夠被使用。在步驟 S27 ，在索引計數器ίφΡ,的數位“1”表示第一基在步驟27保存在排列[Ik]中，在步驟S42，用公式（19)執行計算並把結果存儲在寄存器η ’ κ中。 η

k = PkV (19) 在步驟S々3，十五維向量〈〜一通過從其餘分量中減去 •27- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -· 1·— I n I I i ama— 一：口 τ · I— n n n n n n I · 503666 A7 B7 五、發明說明（25 ) <Ul>的第16分量得到，作爲如以下所述的點積計算 Curuf。在步驟S44，關於i = 0〜（N-1 )的點積<\¥^心>被計算並存儲在排列[QJ。在步驟S45，對於i = 0〜（N-1 )的（Ρ; -κ Q,)被計算並存儲和寫入排列[PJ中。步驟S45的計算結果存儲在（寫在上面）排列[Pi]中，由此，排列[PJ的內容依照前面的計算結果逐漸更新。進而，在步驟S46，對於i = 〇〜 (N-1)的（k - Qi2)被計算並存儲和寫在排列[LJ中。在右邊的1^是在步驟S23的計算結果。在步驟S46的計算結果在步驟S23存儲並寫入到排列[L,]，因而排列[1^]的內容依照前面的計算結果被逐漸的更新。心的重復計算最終由公式（20 )表示。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁} -#裝----- (Pj-ko,)2 4 - Θ L. (20) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製在步驟S24，保存h最大値的寄存器和基礎萃取向量 <11,>的索引計數器被分別初始化爲E = 0和i = 〇,並把“1”加入到基數計數器k上使之成爲k = 2。在步驟S48，計算= 。在步驟S49 ’判斷i是否大於E。當、大於E時，在步驟S50，E甩1^更新並將存儲在排列[Ik]中（k = 2)。當卜不大於E時，跳過步驟S59的處理。在步驟S5 1，“ 1 ”加入到i中並在步驟S52，判斷i是否不小於N。當i小於N時，回到步驟S42並對下一個h執行最大値搜索。當執行相同的處理和i不小於N時’所有組塊的搜索結束。同時，使hi最大的第二基向量<ui>的索引値存儲在排列[Ik] ( k = 2)中。 28- 訂----------- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 503666 A7 B7 五、發明說明（26 ) 在步驟S5 3,第二基向量歸一化爲歸—化的基向量<v2>存儲在排列[Vk] ( k=2 )中。<(^>在<v2>上的投影標量係數A被計算並存儲在排列[Ak] ( k = 2 )中。對於以上的搜索結果的基向量<U2>的正交歸一化和標量係數心的計算一次完成，因而AOT處理在高速下被大大簡化。在步驟S54,微分向量<1>接近於第二基並用微分向量 <d2> = <di>-a2<V2>更新。在步驟S55，新的微分向量的模的平方e= | U2 |丨2被計算，並在步驟S5 6判斷e是否不大於Z。當e不大於Z時，AOT處理在步驟中結束。當e大於Z時’執行第三基的搜索處理。附圖6顯示了第二基的搜索處理。在對處理說明之前’ 對有效的計算的思路進行說明。那就是’通常得到的第三基是正交向量<u/〉，它使第二基和微分向量<(12>的差的模的平方e,最小，並用公式（21 )表示。

正交向量用把第三萃取向量<W>歸一化爲第一歸一化的基向量<v!>和第二歸一化的基向量<^2>而獲得。 -29- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） —— ——-----f (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製

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五明說明（27 u/= ur( Uj· v v2)v2 (22, 公式（2 1 )中的右邊比〇大的第一項I d2 || 2與萃取基無關，因此，使公式（21 )右側的第二項最大的<11/>成爲第三基。右側的第二項、用公式（23)表示。 [數位23] (23) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製如果h分母的正交向量<V>用基礎萃取向量表示，卜分母能夠用公式（24 )表示。 (^2 *^')2 ={d2\u. -{ut ·\\)νχ -{ih *v2)v2))2 =((々 π,〉一〈心 v,〉〈α · a〉一〈心· v2〉〈w, · v2〉)2 =〈4 .2/,〉2 ··· ( d丨· Vi ) =0 ( d2 · v2 ) =0 (24) 進而，如果公式（24)的微分向量<d2>用第/微分向量表示，1^分母能夠用公式（25)表示。〈尖％〉2 =〈(d-〈^/·ν丨〉v丨-〈^/·ν2〉ν2)， =({ci·)-(d-vx)(v{ -iit)-id·v2>(v2 *ttl {d · ui) ·

IWI ιιΊ 112 / -30- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -裝--------訂--------- φ; (25) 503666 A7 B7 五、發明說明（28 而且，當11,分母被變換了時，它能用公式（26)袠$ .〈％ ·、〉' 一〈％ ·ν2〉ν2||〜一〈％ .V】〉Vl —〈％ ·ν2〉ν2|| ΙΚΓ—〈〜·νι〉2—〈〜·ν2〉2 (26) 當把匕代入公式（23)中，它能用公式（27)袠示。 k ((d^ux)-(\\ -ux)-(d-v2)(v2-u,))2 ΙΚΓ -〈WrVl 广-〈W1 ·ν2〉公式（27)中分子和分母的第二項已經被計算並用公式（2 8 )表示。 Ρ丨=(d· 11丨）一(d · v1 ) ( V，…） L|= I u： I 2- ( U|· v, ) 2 (28-1) (28-2) ；-----丨丨裝—------訂- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁> 因此，1^以與公式（1 8-2 )相同的方式用公式（29 表示 h P, ρΛ、·<λ/^7 h (29) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製除了點積<uk，>改爲<^.七>以外’公式（29)與公式 18-2)的方式相同。因此下文中的每一個基能夠通過重 -31 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 503666 A7 B7 五、發明說明（ 29 復與附圖5中相同的操作有效的獲得。基於以上的處理，第三和以下的基計算如下。也就是，在步驟 S61，.112>和：12= || u2 I 2 成立。在步驟 S62，對於k=2依照公式（30)進行計算並將結果存儲在寄存器η 和κ中。 (30) —— — ——----·裝 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製在步驟63，十五維向量<w2>通過從其餘分量中減去第十六分量<〃2>獲得，與下面所述的點積計算<v2 ·〜>—樣。因爲<v2>的每一個分量都不是整數，所以必須用實數的形式計算點積。爲了避免以實數的形式計算’ <v2> (也就是 <w2>)的每一個分量預先要乘一個常數“a” 。在步驟S64，計算關於i = 0〜（N-1 )的點積<Υν2·〜>η/α 並存儲在（寫在）排列[Q,]中。同時，每一個計算結果用常數a除，以便使一個位數位於前一個位數上。在步驟S65，計算關於i = 0〜（N-1 )的（P, - KQi)並存儲在（寫在）排列[P,]中。在步驟S46，計算關於i = 〇〜（N-1 )的（h - Q,2)並存儲在（寫在）排列[1^]中。公式（29) 的計算用公式（3 1 )表不。 (P^kQ,)2 (31) '~ Qf Li 在步驟S67，保存h的最大値的寄存器和基礎萃取向量 •32·

本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 x 297公釐） ^3666 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（3G ) <七>的索引計數器分別被初始化爲e = 0和i = 0,並把“Γ加入到基數計數器k中使之成爲k = 3。在步驟S68，計算h = P，/ Li。在步驟S69，判斷…是否大於E。當hj大於E時，在步驟S70，E用1^更新並將i保存在排列[Ik] ( k = 3)中。當hi不大於E時，跳過步驟S70的處理。在步驟S71，“Γ加入到i上並在步驟S72判斷i是否不小於N。當i小於N時，回到步驟S68並對後面的1^執行最大値搜索處理。當進行相同的處理且i不小於N時，結束所有組塊的搜索。同時，使h最大的第三基向量<113>保存在排列[Ik] ( k = 3)中。在步驟S73，第三基向量<113>與々'和<v2>進行正交變換，使之成爲歸一化的基向量<v3>，存儲在排列[Vk]中。 <d2>投影到<v3>上標量係數α3被計算並存儲在排列[Ak] 中。在步驟S74，微分向量<d2>近似於第三基並用微分向量 <d3> = <d2>-a3<v3>更新。在步驟S75，新的微分向量的模的平方^||(13||2被計算並在步驟376判斷6是否不大於 Z。當e不大於Z時，AOT處理在步驟中結束。當e大於Z時，回到步驟S6 1，執行第四和其後基的預處理和搜索處理。最好在步驟S76後提供判斷k是否不小於4的處理’從而’當k 不小於4時，能夠跳過AOT處理。通過以上的處理或操作，AOT處理能夠大大簡化並能夠在高速下執行。實際的計算時間與傳統方法相比減少到 -33- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） I---^-------·裝----------訂 (請先閱讀背面之注意事項再填窝本頁)

503666 A7 B7 五、發明說明（31 ) 1/3到 1/10 〇參照附圖6，一個組( k=1〜m)從AOT32中獲得且微分向量 <七>在允許的誤差2的範圍內用線性組合近似。進而，在係數變換單元33獲得展開係數^以^便通過以下的方法，將（ k==1〜111 )變換爲Pk<uk> ( k=l〜m )。也就是，當基礎萃取向量<Uk>的母一個矩陣，展開係數I，正交基向量<vk>和標量係數ak用公式（32)表不。

B β\ β2β, V = [vj, ν2,

A (32) —t------丨--------訂----------線^^ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 矩陣的關係用公式（33 )表示。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 UB=VA ( 爲了求解關於矩陣B的公式，用公式（34)所示公式的矩陣U的轉置矩陣UT左乘公式（33)的兩邊。 (Η)

UT UB= UT VA -34- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） 503666 A7 B7 五、發明說明（32 ) 矩陣（UT U)被展開爲公式（35) υΓυ' u2 112 ΐίχ ·ιιχ ux * u2 ΙίΊ * Z/j . 參 • · . · U, unk ·112 lnk lnk *11 nk (35) 在公式（35)中，<1^11』>表示點積，並獲得關於對角元素對稱的方陣，因爲<ui.uP等於<urui> ’和因爲<11{>與 <u」>不同，所以存在逆矩陣。因此，用矩陣（UT U )的逆矩陣（UT U ) “左乘公式的兩側以便得到公式（36 )因而計算出pk。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製換每換似 (UT U) lUT UB = (UT U)·1 UT VA ( 36) 如以上解釋的，用把正交基的組〇ck<vk> ( k=l〜m)變爲非正交基Pk<uk> ( k=l〜m)是不必要的，在這變換中一個基礎萃取向量<^>在每次解碼時都要進行正交變，且微分向量<dj>能夠用加一個它們的增加値和來近。這樣，解碼處理能夠高速簡單地執行。展開係數卩^^的壓縮編碼處理將在下面進行說明。附圖13是展開係數壓縮編碼處理的示意圖。在附圖13 a)中，從產生的β!〜β4中萃取模。在附圖13 ( b)中， -35- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） -·丨I丨丨—丨I .1^ ·1丨— !丨丨' ^3666 A7

五、發明說明（33 ) 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製排列模，例如，以上升的順序（β3，β2，β4，β:)排列並計算差（Δβ3，Δβ2，Αβ4，Αβ〇。在附圖13 ( c)中，高位元通過從係數差（Δβ3，Δβ2，Δβ4，ΔβΟ的總位元中去掉最低的兩個位元被分離出來，並進行霍夫曼編碼。在該例中’就其數値而言存在兩個組4卩3和（Αβ2，Δβ4， △β,)’並依照霍夫曼編碼，低位元數的代碼符號分配給產生的頻率較高的（Αβ2，Δβ4，Αβι )而高位元數的代碼符號分配給產生的頻率低的Αβ3。因此，展開係數Pk的壓縮編碼是可能的。而且，通過係數差Αβ,*的高位元的霍夫曼編碼’最低位元的小數部分被略去，由此如附圖1 3( c )所示，在高位元中Δβ^Δβ,^β,的可能性是很大的。差的最低的兩位元與正的和負的代碼符號位元和在2位元固定長度的代碼符號區中相應於符號位元的基向量<Uk>的索引資訊（13位元=〇〜8191)合倂，並作爲固定長度的代碼符號輸出。以Αβ3, Δβ2, Αβ^ΟΑβ〆也就是u3, u2， u4，A )的順序輸出。在附圖1 3 ( d )中，每個代碼符號在解碼側以3，u2，u4 和\的順序輸入，從中分離出每個係數Δβ3，Αβ2，Αβ4和 △β!。進而，卩3由第一個Δβ3解碼，β2通過把Δβ2加到解碼的 β3中解碼，β4通過把Δβ4加到解碼的02中解碼，ββ』通過把 △β!加到解碼的β4中解碼。解碼的順序不重要，因爲pk<uk> 是基於這些値的和（線性組合）運算的。差能夠通過以遞減的順序代替遞增的順序排列模來計算。 -36- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公i ) 一~" -I I ---^---I I I I ---II ----------- (請先閱讀背面之注音2事項再填寫本頁) 503666 A7 〜_____ _B7_____ 五、發明說明（34 ) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 下面將說明用編碼單元34的編碼處理。DPCM的預測差用量化係數Q(Z)量化，並只有當DC』，！是〇時，才考慮可控長度編碼，且預測差△ DC^，！和可控長度編碼各自獨立地進行霍夫曼編碼。只有當基數k爲0時，才考慮可控長度編碼，且基數k和可控長度編碼各自獨立的進行霍夫曼編碼。係數差Apk用常數Q (例如8 )量化以獲得它的商，對它再進行霍夫曼編碼。展開係數pk的編碼符號位元和係數差最低兩位元被合倂在基向量<uk>的編碼資訊i (=1 3位元）中以形成1 6位元的固定長度編碼信號，它以遞增（或遞減）的順序合倂在係數差Apk中並被傳送。作爲一個整體，編碼符號的行由按出現順序組合像素塊的每個單元組成。如果必要，輸入符號EOB以顯示像素塊的改變。經濟部智慧財產局員工消費合作社印製附圖14是表示圖像解碼器的方塊圖，它是本發明的一個實施例，並相應於如附圖6所示的圖像解碼器。在附圖1 4 中，41是用霍夫曼等系統的解碼單元，42是交流成分預測單元，用來預測不同於背景DC値DC』/的目標塊<Rp，DC』包含重要像素DCp。43是微分向量再生單元，用來基於解碼基Pk<uk> ( k=l〜m)再生目標塊<Rp，44是R』再生單元，用來基於解碼基0,<11,> ( kM〜m)再生目標塊<Rj>，45是再生圖像記憶體，46是IDPCM單元，用來IDPCM解碼已解碼的DC値，47是DC圖像記憶體，用來存儲DC組，48是與附圖2中相同的DC組產生單元，49是DC組記憶體，用來存儲DC組，50是選定的塊緩衝器，用來保存從DC組中取樣的選定塊<Uk>，51是乘法器，用來以卩|4乘<111;>，52和53是 -37- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公® ) 503666 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（35 ) pk<uk> ( k=l〜m)的累加單元，54是一個裝置，用來獲得累加値的塊平均値A』，55是減法器，用來分離累加値的塊平均値Α』’ 56是近似向量緩衝器，用來保存再生的近似微分向量<七>’ 57是一個裝置，用來加入再生近似微分向量 <dj>。在附圖1 5中，它是表示本發明一個實施例的圖像解碼處理的流程圖，在步驟S1 01輸入圖像解碼資料。在步驟 S1 02，在Y，U和V中的每個DC値用與附圖6中類似的方法解碼並將DC圖像再生。在步驟S 103，DC組由Y分量的DC 値再生。同時，如附圖7中所示，每個DC像素値DCr的最低四位元被扣除，使之成爲每個DC組像素値N』。比如DC圖像的切割位置資訊被分別接收。在步驟S 1 04，原始圖像記憶體45和DC圖像記憶體的索引計數器j和J被初始化爲〇。在步驟S 1 05，輸入一個塊圖像的編碼資料。在步驟 S106，判斷k是否是0。當k是0時，目標塊<h>用下文描述的交流預測方法再生。當k不是0時，在步驟S 107判斷k是否不小於1並不大於4。當k不小於1並不大於4時，在步驟S112微分向量<七> 被反比量化。因爲在本發明的該實施例中DC組的最低的四位元在前面扣除了，所以微分向量 <七>立刻用累加選定的塊<1^>和並通過從累加的結果中分離出塊平均値獲得，由此解碼處理在高速下實現。在步驟S113，加入相應於這樣獲得的微分向量 <七>的DC値DC,。當k小於1或大於4時，目標塊<1^>直接從在步驟S108 -38- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） L (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝-------一訂------- 5〇3666 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 五、發明說明（36 ) 中的目標塊<Rj>的解碼資料中產生。這樣，4乘4像素的目標塊<1>用上述的任何方法再生。在步驟S 109，再生的目標塊<1^>存儲在再生圖像記憶體45中。在步驟S110，“ Γ分別加入計數器j和J，在步驟 S 111，判斷i是否不小於Μ (全部像素塊數）。當i小於Μ時，回到步驟S105，執行後面塊圖像編碼資料的解碼和再生處理。當進行相同的處理和在步驟S 111的判斷中i不小於Μ 時，每一個圖像的解碼處理結束。附圖16是交流分量預測的示意圖，它是本發明的一個實施例並可應用于傳統的預測方法。附圖1 6 ( A )是如下文所述的逐步的交流分量預測方法。在第一步，每個分塊S,〜S4由包圍S,〜84的4塊（U，R， B，L)的各個DC値預測。 S, = S+ ( U+ L— B— R) /8 S2= S+ ( U+ R - B— L) /8 S3= S+ ( B+ L— U— R) /8 S4—S+ (B+R 一 U 一 L ) /8 同樣的，UrK，Lrh，心〜心和:^〜:^在第一步被預測。在第二步，S,上的4像素P1〜P4通過重復使用以上的方法來預測。 (U3+L2 一 S 3一 S2 ) /8 P2=S!+ (U3+S2 一 S 3一 L2 ) /8 P3—SJ+ (S3+L2 一 U 3一 S 2 ) /8 P4 — Sj+ (S3+S2 一 U 3 L 2 ) / 8 -39· ------------· I--I--1^.-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） j^666 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 B7 i、發明說明（37 )

St〜S4上的4個像素Pi〜p4用相同的方式預測。目標塊通過這樣的兩個步驟處理再生。附圖1 6 ( B )是一個非逐步的交流分量預測方法，它是申請人已經建議的。在附圖〗6 ( B )中，在每個分塊\〜 \上的4像素P1〜P4的每一個由包圍不太小塊s的每個dc値預測。首先，執行S2与S3〜S，U2与113和1^ L的各近似處理，以獲得S!上的4個像素h〜p4的每一個。近似値應用於 Si上的Pi〜P4以獲得下式，

Pi=St+ ( u3+ L2—s3—S2) /8 =S丨 + ( U + L— S— S ) /8 把以上的公式S,= S+ (U+L— B - R) /8，代入 Si + ( U + L—S—S ) /8，S1上的P,最後用下式表示， P,= S+ ( 2U+ 2L—2S—B- R) /8 並且，s!上的p2用公式表示， P 2 ~ S 1 + ( U 3 + S 2 — S3 一 L2 ) /8 =Sj + ( U + s— S— L ) /8 把上述公式S,= S+ (U+L - B— R) /8，代入p = $ + ( U + S— S—L) /8，S!上的P2最後用下式表示， P2 ~ S + ( 2U-- B— R ) /8 而且，s,上的P3用公式表示， P3=S,+ (S3+L2 一 U 3 — S 2 ) /8 =Sj+ ( S+ L—U—S) /8 把以上的公式St=S+ (U+L— B— R)/8,代入p〜 SJ ( S + L— U—S) /8，在\上的P3最後用公式_示， -40- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ----------------訂-------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 503666 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ___B7 _ __ 五、發明說明（38 ) P3= S+ ( 2L—B—R) /8 進而，Si上的P4用公式表示， P4=Si+ (S3+S2 —U3—L2 ) /8 =S, + ( S+ S—U—L) /8 把以上的公式S〗=S+ (U+L — B— R) /8，代入P4 = S】+ ( S + S— U— L) /8，在81上的P4最後用公式表示， P4- S+ ( 2S—B—R) /8 因此，Si上的Pi-Pjg夠用公式一舉非逐步獲得， P, = S + ( 2 U + 2 L — 2 S — B - R ) / 8 P2= S+ ( 2U—B—R) /8 P3= S+ ( 2L—B—R) /8 P 4 = S + ( 2 S — B 一 R ) / 8 S2〜s4上的p,〜p4用相同的方式獲得。本發明的實施例通過幾個例子進行了說明，但是很明顯本發明不局限於此。可以理解，本專業的技術人員能夠在結構、控制、處理或它們的組合方面改變或修正這些實施例’而不離開本發明的範圍和精神。依照本發明，能夠通過DC組的改進獲得高圖像品質，並通過AOT計算方法達到提高編碼速度的目的。因此，本發明的方法對獲得高品質圖像和HVQ系統的高速編碼有很大的貢獻。本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -· I------ ^----I I--- Λ

Claims

503666 A8 B8 C8 D8 聲正申請專利範圍 MJL· 1Τ〇ϋ2 φο 月修β) 煩請委員明示W年么月9?日所提^- 修正本有無變itrf内容是S隹f多Εβ 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 1 ·一種圖像編碼方法，包括通過把每B個像素的圖像資料分割爲一塊的方法來產生由每個塊平均値組成的DC圖像方法是，把所述DC圖像的一部分形成一個DC組，其中從被編碼的像素塊中分離出DC値獲得的差分向量在允許値的範圍內，利用DC組的自適應正交變換，計算一個或更多的正交基，使差分向量近似於它，其中改良之處包括將每個取樣DC組的最低的n ( n = log2B )位元設爲0，其中基礎萃取塊從DC組中取樣，且它的塊平均値用那些取樣來計算。 2.如申請專利範圍第1項所述的方法，其中該每個DC 像素的最低η位元設爲0，其中由DC圖像產生該DC組。 3 ·如申請專利範圍第1項所述的方法，其中一個基礎萃取向量被產生，差分向量近似於它是藉由從基礎萃取塊中分離塊平均値，在基礎萃取塊中DC像素的n位元被設爲〇。 4. 如申請專利範圍第3項所述的方法，基礎萃取塊<Ui> 的可任選元素用其餘元素的線性組合代替且基礎萃取向量和其他任選向量<w>的點積用下式計算 <W.Ui〉= (W1-W16) Ui+ (W2-W16) U2+ . · · + (W15-W16) U15。 5. 如申請專利範圍第3或4項所述的方法，其中，搜索第一基使得hi在以下公式中是最大値， 42- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁) 訂------------線」 -I n n n 1 ft— ϋ I- 503666 ABCD ./?:<Γ Μ Ob .y 2 Γ* 91年正、¾ (2002年6月修正) 六、申請專利範圍 hi = <d-Ui>2/ 1 ui I 2 其中<d>是差分向量，<111>是基礎萃取塊。 6. 如申請專利範圍第3或4項所述的方法，其中，搜索第二基使得hu在以下公式中是最大値， hi = {<d*Ui>- ( <d-ui><ui*ui>/ I ui [ 2) 2 /{ I Ui I " l*Ui>)/ I Ui J 2} 其中<d>是差分向量，<^1>是相應於第一基的基礎萃取向量，<1^>是用來搜索第二基的基礎萃取向量。 7. 如申請專利範圍第3或4項所述的方法，其中，搜索第三基使得hi在以下公式中是最大値， hi = ( <d-Ui>-<d* vi><vi *ui>-<d· v2><v2 *Uj>) 2 /{ II Ui II 2-<v1.ui>2.<v2.Ui>}2 其中<d>是差分向量，<V!>是第一正交基礎向量，<V2>是第二正交基礎向量，<1^>是用來搜索第三基的基礎萃取向量。 8·如申請專利範圍第6項所述的方法，其中，與搜索條件匹配的基礎萃取向量<^>與一個或更多的前面的正交基進行正交變換。 9.如申請專利範圍第7項所述的方法，其中，與搜索條件匹配的基礎萃取向量^々與一個或更多的前面的正交基進行正交變換。 -43- 本紙張尺度中關家標準(CNS)A4規格（210 X 297公釐） ------—^^—AW — (請先閱讀背面之注咅？事項再填寫本頁) - 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503666 A8 B8 C8 D8 n:;修·正年月日二，、 (2002年6月修正) 六、申請專利範圍 10. —種圖像編碼方法，包括通過分割每B個像素的圖像資料爲一塊的方法產生一個由每個塊平均値組成的D C 圖像，使所述DC圖像的一部分形成一個DC組，其中從被編碼的像素塊中分離出DC値獲得的差分向量在允許値的範圍內，利用DC組的自適應正交變換，計算一個或更多的正交基，使差分向量近似於它，其改良之處包括以遞增或遞減的順序重新排列每一個展開係數卩1〜卩111的模數，計算相鄰模數之間的差（包括0 )，對獲得的差應用霍夫曼編碼，其中，基用Pk<uk> ( k= 1〜m )表示。 11. 一種圖像編碼方法，包括通過分割每B個像素的圖像資料爲一塊的方式產生一個由每個塊平均値組成的DC 圖像，使所述DC圖像的一部分形成一個DC組，其中將被編碼的像素塊中分離出DC値獲得的差分向量在允許値範圍內，通過使用DC組的自適應正交變換，計算一個或更多的正交基，使差分向量近似於它，其中改良之處包括用編碼目標塊的圖像資料的編碼代替基編碼，其中基大於某一個數目。 12. —種圖像解碼方法，包括由關於HVQ系統的編碼資料再生一個相應於每B個像素的每個塊平均値的DC圖像，使所述DC圖像的一部分形成一個DC組，並再生目標塊的圖像資料，其方式是把基於編碼資料從DC組中選出的一個或更多個基向量合成爲目標塊的DC値，其中改良之處包括 •44- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)

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經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 503666 A8 B8 C8 一—-~~__ 六、申請專利範圍在每個取樣中DC像素的最低的〇，其中選定的塊從DC組中取樣並用這些取樣計算它的塊平均値。 I3·—種圖像解碼方法，包括由關於HVQ系統的編碼資料再生一個相應於每B個像素的每個塊平均値的d C圖像，使所述D C圖像的一部分形成一個D C組，並再生目標塊的圖像資料，其方式是把基於編碼資料從DC組中選出的一個或更多基向量合成爲目標塊的DC値，其中改良之處包括解碼基是關於Pk<uk> ( k=l〜m )的資訊，每個從DC組中讀出的選定塊（Uk) DC像素的最低的n ( n= l〇g2B)位元被設爲〇，計算基Pk<uk> ( k=l〜m)積的和，然後把計算結果用塊像素數B除。 I4.如申請專利範圍第I2或1 3項的方法，其中，每個DC 組的最低的η位元是0，其中DC組從DC圖像中產生。 I5·—種圖像編碼設備，它包括通過分割每B個像素的圖像資料爲一塊產生一個由每個塊平均値組成的DC圖像，使所述DC圖像的一部分形成一個DC組，其中從被編碼的像素塊中分離出DC値獲得的差分向量在允許値範圍內，利用DC組的自適應正交變換，計算一個或更多的正交基，使差分向量近似於它，其改良之處包括一個記憶體，在DC組中DC組像素的最低n ( n = log2B )位元被設爲0。 -45- 本紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐）

^ I -----. —tr---------^u (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -n ϋ n n ·ϋ « 503666 A8 B8 C8 D8 聲％ %修正補克六、申請專利範圍 (2002年6月修正） 16. —種圖像解碼裝置，它包括由關於HVQ系統的編碼資料再生一個相應於每B個像素的每個塊平均値的DC圖像，使所述DC圖像的一部分形成一個DC組，並再生目標塊的圖像資料，方法是把基於編碼資料從DC組中選出一個或更多基向量合成爲目標塊的DC値，其中改良之處包括— 個用來存儲記憶體，在D C組中D C組像素的最低η ( η = 1 o g 2 Β )位兀被設爲0。 17. —種記錄有程式的電腦可讀記錄介質，它使電腦執行如申請專利範圍第1到14項所述的處理。 (請先閱讀背面之注音？事項再填寫本頁} ---III — 訂--------.^ IAWI11 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 -46- ‘紙張尺度適用中國國家標準（CNS)A4規格（210 X 297公釐） ^ I 1 n I n-