專利名稱：圖像編碼設(shè)備和圖像解碼設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于對數(shù)字圖像進(jìn)行編碼和解碼的圖像編碼設(shè)備和圖像解碼設(shè)備，還涉及記錄計算機程序以通過軟件來實現(xiàn)這些設(shè)備的記錄媒體。
背景技術(shù)：
當(dāng)前對具有隔行掃描(interlaced)結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像的編碼/解碼方法所推薦的一種標(biāo)準(zhǔn)是ITU-TH.262，該標(biāo)準(zhǔn)能對諸如NTSC等TV信號進(jìn)行有效的編碼/解碼。
還有另一種數(shù)字圖像的編碼/解碼方法，其中數(shù)字圖像不僅包括像素亮度和色度信號值，還包括表示物體形狀的形狀信息信號，該方法被采納為ISO/IECMPEG4的估計模型(ISO/IEC ITC/SC29/WG11 N1469 November 1996)。
此方法的特征是不僅能通過只對形狀信息所指示的重要像素的亮度信號和色度信號進(jìn)行編碼/解碼來有效地減少代碼數(shù)量，還能依據(jù)形狀信息容易地合成圖像。
然而，上述MPEG4估計模型沒有考慮到一個幀包含2個場的隔行掃描結(jié)構(gòu)的圖像，因此不能對隔行掃描結(jié)構(gòu)的輸入圖像進(jìn)行有效的編碼/解碼。
此外，H.262考慮到亮度和色度信號的隔行掃描結(jié)構(gòu)而考慮了運動補償方法和離散余弦變換，把它用作對表示重要形狀的二進(jìn)制圖像進(jìn)行編碼的方法，但H.262不考慮諸如下采樣、上采樣和預(yù)測像素值的變化位置等特殊方法，因而無法簡單地采用適用于H.262中所使用的隔行掃描結(jié)構(gòu)的編碼/解碼裝置。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明考慮到這些情況，因此本發(fā)明的目的是提供一種圖像編碼設(shè)備和圖像解碼設(shè)備，這種設(shè)備能通過對每個塊適當(dāng)?shù)剡x擇是以場為單位還是以幀為單位對形狀信息圖像進(jìn)行編碼/解碼來提高對輸入圖像進(jìn)行編碼/解碼時的編碼效率。
為了實現(xiàn)以上目的，本發(fā)明實現(xiàn)了一種圖像編碼設(shè)備，該設(shè)備輸入具有以2個場構(gòu)成一個幀的隔行掃描結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制數(shù)字圖像，把所述圖像分割成由多個像素構(gòu)成的兩維塊，對每個塊判定是以場為單位還是以幀為單位進(jìn)行編碼處理以及根據(jù)模式判定結(jié)果來以場為單位或以幀為單位對每個塊進(jìn)行編碼。
此外，本發(fā)明實現(xiàn)了一種圖像解碼設(shè)備，該設(shè)備從上述圖像編碼設(shè)備依據(jù)模式信息而以場為單位或以幀為單位對多個像素構(gòu)成的每個兩維塊進(jìn)行編碼的圖像編碼信號中，對具有以兩個場構(gòu)成一個幀的隔行掃描結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行解碼。
于是，通過對每個塊適當(dāng)?shù)剡x擇是以場為單位或以幀為單位進(jìn)行編碼/解碼，可實現(xiàn)高效的圖像編碼/解碼設(shè)備。
本發(fā)明的圖像編碼設(shè)備是這樣的圖像編碼設(shè)備，它在編碼時把二進(jìn)制數(shù)字圖像分割成多個像素構(gòu)成的塊，對每個塊判定是以場為單位的編碼處理還是以幀為單位的編碼處理具有較佳編碼效率。
另一方面，本發(fā)明的圖像解碼設(shè)備是這樣的圖像解碼設(shè)備，它把圖像編碼信號解碼成為二進(jìn)制數(shù)字圖像并根據(jù)每個塊的模式信息而轉(zhuǎn)換到以場為單位的解碼處理或以幀為單位的解碼處理。
此外，在對二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼時，本發(fā)明對每個塊判定哪一個方式有較佳效率；是以場為單位的下采樣還是以幀為單位的下采樣。
在對二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行解碼時，本發(fā)明的圖像解碼設(shè)備對每個塊根據(jù)模式信息而轉(zhuǎn)換到以場為單位的下采樣處理或以幀為單位的下采樣處理。
另一方面，當(dāng)對二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼時，本發(fā)明的圖像編碼設(shè)備對每個塊判定哪一個方式有較佳效率。是以場為單位的運動補償還是以幀為單位的運動補償。
當(dāng)對二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行解碼時，本發(fā)明的圖像解碼設(shè)備對每個塊根據(jù)模式信息而轉(zhuǎn)換到以場為單位的運動補償或以幀為單位的運動補償。
此外，當(dāng)對二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼時，本發(fā)明的圖像編碼設(shè)備對每個塊判定哪一個方式有較佳效率；在圖像編碼設(shè)備中以場為單位或以幀為單位檢測像素值變化點，該圖像編碼設(shè)備對目標(biāo)像素和具有可變像素值的像素之間的位置關(guān)系進(jìn)行編碼。
本發(fā)明的圖像解碼設(shè)備是這樣的圖像解碼設(shè)備，它從目標(biāo)像素與具有可變像素值的像素之間的位置關(guān)系中對二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行解碼，并對每個塊根據(jù)模式信息而轉(zhuǎn)換到以場為單位或以幀為單位計算具有可變像素值的像素的位置。
本發(fā)明的圖像編碼設(shè)備是這樣的圖像編碼設(shè)備，它在對二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼時，從外圍像素的像素值分布狀態(tài)中確定目標(biāo)像素的像素值的幾率分布，并依據(jù)該幾率分布對目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行編碼，對每個塊判定哪一個方式有較佳效率來確定幾率分布，以場為單位或以幀為單位來監(jiān)測外圍像素值的分布。
本發(fā)明的圖像解碼設(shè)備是這樣的圖像解碼設(shè)備，它從外圍像素的像素值分布中確定目標(biāo)像素的像素值的幾率分布，并依據(jù)該幾率分布對目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行解碼，對每個塊轉(zhuǎn)換以場為單位或以幀為單位來監(jiān)測外圍像素值分布狀態(tài)以確定幾率分布的方法。
在從所預(yù)測的運動補償圖像的像素值的分布狀態(tài)中確定目標(biāo)像素的像素值的幾率分布并依據(jù)該幾率分布對目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行編碼的本發(fā)明圖像編碼設(shè)備中，它對每個塊確定哪一個方式有較佳效率；是以場為單位還是以幀為單位對所預(yù)測的運動補償圖像的像素值的分布進(jìn)行監(jiān)測。
在從所預(yù)測的運動補償圖像的像素值的分布狀態(tài)中確定目標(biāo)像素的像素值的幾率分布并依據(jù)該幾率分布對像素值進(jìn)行解碼的本發(fā)明圖像解碼設(shè)備中，它對每個塊轉(zhuǎn)換以場為單位或以幀為單位監(jiān)測所預(yù)測的運動補償圖像的像素值分布的方法。
當(dāng)對每個塊的二進(jìn)制數(shù)字圖像和多級數(shù)字圖像進(jìn)行編碼時，本發(fā)明的圖像編碼設(shè)備根據(jù)所述塊的多級數(shù)字圖像的模式信息來選擇是以場為單位還是以幀為單位對二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼處理。這樣就不必對二進(jìn)制數(shù)字圖像的模式信息使用特殊代碼，從而可提高編碼效率。
在對每個塊的二進(jìn)制數(shù)字圖像和多級數(shù)字圖像進(jìn)行解碼時，本發(fā)明的圖像解碼設(shè)備根據(jù)所述塊的多級數(shù)字圖像的模式信息來判定是以場為單位或以幀為單位對二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼處理。這樣就不必對二進(jìn)制數(shù)字圖像的模式信息使用特殊代碼，從而可實行準(zhǔn)確的解碼。
在對每個塊的二進(jìn)制數(shù)字圖像和多級數(shù)字圖像進(jìn)行編碼時，本發(fā)明的圖像編碼設(shè)備判定是以場為單位還是以幀為單位對二進(jìn)制數(shù)字圖像實行編碼處理，并通過判定所述塊的多級數(shù)字圖像的模式信息來反映判定的模式信息。這樣就不必對多級數(shù)字圖像的模式信息使用特殊代碼，從而可提高編碼效率。
在對來自每個塊的圖像編碼信號的二進(jìn)制數(shù)字圖像和多級數(shù)字圖像進(jìn)行解碼時，本發(fā)明的圖像解碼設(shè)備通過選擇所述塊的多級數(shù)字圖像的模式信息來反映二進(jìn)制數(shù)字圖像的模式信息。這樣就不必對多級數(shù)字圖像的模式信息使用特殊代碼，從而可實行準(zhǔn)確的解碼。
本發(fā)明的圖像編碼設(shè)備還提供了可通過記錄如上所述的至少本發(fā)明一個方面而容易地在獨立的計算機系統(tǒng)中實現(xiàn)的記錄媒體。
附圖概述

圖1是本發(fā)明第一實施例中圖像編碼設(shè)備的功能性方框圖；圖2示出像素值的變化位置和預(yù)測的變化位置；圖3示出變化位置、預(yù)測的變化位置和差值的檢測結(jié)果；圖4示出本發(fā)明第二實施例中圖像編碼設(shè)備的功能性方框圖；圖5示出本發(fā)明第三實施例中圖像解碼設(shè)備的功能性方框圖；圖6示出場模式解碼中像素值的變化位置和預(yù)測的變化位置；圖7示出場模式解碼部分；圖8示出幀模式解碼中像素值的變化位置和預(yù)測的變化位置；圖9示出幀模式解碼部分；圖10示出本發(fā)明第四實施例中圖像解碼設(shè)備的功能性方框圖；圖11示出具有場結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像塊；圖12示出具有幀結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像塊；圖13示出本發(fā)明第五實施例中圖像編碼設(shè)備的功能性方框圖；圖14示出第五實施例中幀模式下的編碼處理；圖15示出第五實施例中場模式下的編碼處理；圖16示出本發(fā)明第六實施例中圖像解碼設(shè)備的功能性方框圖；圖17示出本發(fā)明第七實施例中圖像解碼設(shè)備的功能性方框圖；圖18示出本發(fā)明第八實施例中圖像解碼設(shè)備的功能性方框圖；圖19示出第八實施例中幀模式下的預(yù)測圖像產(chǎn)生處理；圖20示出第八實施例中場模式下的奇數(shù)場預(yù)測圖像產(chǎn)生處理；圖21示出第八實施例中場模式下的偶數(shù)場預(yù)測圖像產(chǎn)生處理；圖22示出本發(fā)明第九實施例中圖像解碼設(shè)備的功能性方框圖；圖23示出本發(fā)明第十實施例中圖像編碼設(shè)備的功能性方框圖；
圖24示出本發(fā)明第十一實施例中圖像解碼設(shè)備的功能性方框圖；圖25示出本發(fā)明第十二實施例中圖像編碼設(shè)備的功能性方框圖；圖26示出本發(fā)明第十三實施例中圖像解碼設(shè)備的功能性方框圖；圖27示出本發(fā)明第十四實施例中圖像編碼設(shè)備的功能性方框圖；圖28示出第十四實施例中的幾率分布表；圖29A和圖29B示出對8×8像素的塊編碼的情況；圖30示出本發(fā)明第十五實施例中圖像解碼設(shè)備的功能性方框圖；圖31示出本發(fā)明第十六實施例中圖像編碼設(shè)備的功能性方框圖；圖32是第十六實施例的概要；圖33A和圖33B示出場模式編碼/解碼部分；圖34A和圖34B示出幀模式編碼/解碼部分；圖35示出像素值幾率分布表的一個例子；圖36示出本發(fā)明第十七實施例中圖像編碼設(shè)備的功能性方框圖；以及圖37示出本發(fā)明第十八實施例中計算機記錄媒體的一個例子。本發(fā)明的較佳實施方式現(xiàn)在參考附圖，下面詳細(xì)地描述
具體實施例方式(第一實施例)圖1示出本發(fā)明第一實施例的圖像編碼設(shè)備的方框圖。涉及第一實施例的圖像編碼設(shè)備包括用于由場變化位置檢測部分101、存儲器102、變化位置預(yù)測部分103、差值計算部分104和編碼部分105構(gòu)成的對場圖像進(jìn)行編碼的處理部分，以及由幀變化位置檢測部分106、存儲器107、變化位置預(yù)測部分108、差值計算部分109和編碼部分110構(gòu)成的對幀圖像進(jìn)行編碼的另一個處理部分。此圖像編碼設(shè)備還包括判定編碼模式的模式判定部分111以及把輸出信號轉(zhuǎn)換到判定編碼模式的信號的轉(zhuǎn)換部分112。在以下的說明中，把用于發(fā)送在場圖像處理部分中編碼的編碼數(shù)據(jù)的編碼模式叫做場模式，并把用于發(fā)送在幀圖像處理部分中編碼的編碼數(shù)據(jù)的編碼模式叫做幀模式。
場變化位置檢測部分101是一種檢測像素值以場為單位發(fā)生變化的變化點的圖像處理功能，而幀變化位置檢測部分106是一種檢測像素值以幀為單位發(fā)生變化的變化點的圖像處理功能。
變化位置預(yù)測部分103從先前檢測到的(多個先前的行)場圖像的像素變化點中預(yù)測待預(yù)測行上的變化點，而另一個變化位置預(yù)測部分108從先前檢測到的(多個先前的行)幀圖像的像素變化點中預(yù)測待預(yù)測行上的變化點。
存儲器102和存儲器107存儲用于預(yù)測變化位置的先前檢測到的(多個先前的行)像素變化點(坐標(biāo)數(shù)據(jù))。
差值計算部分104具有這樣的操作功能，即計算由場變化位置檢測部分101檢測到的待預(yù)測行上的實際變化位置122與變化位置預(yù)測部分103從其前面幾行的變化點預(yù)測到的預(yù)測位置123之差。另一個差值計算部分109具有這樣的操作功能，即計算由場變化位置檢測部分106檢測到的待預(yù)測行上的實際變化位置125與變化位置預(yù)測部分108從其前面幾行的變化點預(yù)測到的預(yù)測位置126之差。
編碼部分105是對場模式下獲得的差值124進(jìn)行編碼的部分，而編碼部分110是對幀模式下獲得的差值127進(jìn)行編碼的部分。
模式判定部分111把兩個編碼部分105和110輸出的編碼數(shù)據(jù)相比較，選中具有較佳編碼效率的編碼模式并向轉(zhuǎn)換部分112和圖中未示出的發(fā)送部分指出該編碼模式。
轉(zhuǎn)換部分112轉(zhuǎn)換與其相連的編碼部分105和110，從而把由模式判定111所指示的編碼模式一側(cè)上的輸入信號輸出到以上的發(fā)送部分。
以下說明如上所述構(gòu)成的圖像編碼設(shè)備的操作。把被圖中未示出的塊分割部分分割成由多個像素構(gòu)成的兩維塊的二進(jìn)制數(shù)字圖像121分別提供給場變化位置檢測部分101以及幀變化位置檢測部分106。
圖2示出待編碼的8×8像素塊的一個例子。圖中的上基準(zhǔn)像素是屬于已編碼的上鄰接部分最低行的已編碼像素，左基準(zhǔn)像素是屬于已編碼的左鄰接塊最右行的已編碼像素。在此待編碼塊的像素I(x,y)中，“y”為奇數(shù)的像素屬于第一場，而“y”為偶數(shù)的像素屬于第二場。
現(xiàn)在，假設(shè)圖2所示的8×8像素塊是待編碼的塊121，且它被輸入到場變化位置檢測部分101和幀變化位置檢測部分106。
場變化位置檢測部分101檢測奇數(shù)場和偶數(shù)場每行上的像素值變化點。場變化位置檢測部分101從已編碼的目標(biāo)像素A沿水平方向掃描信號輸入的像素，檢測像素值與同一場中左邊像素不同的像素位置，并把它輸出作為場變化位置122。在圖2的例子中，像素B是場變化位置。
把待編碼塊中奇數(shù)和偶數(shù)場中每行的像素值變化點存儲在存儲器102中作為變化位置數(shù)據(jù)。
變化位置預(yù)測部分103從目標(biāo)像素所屬的行到多個前面行中每行的變化位置中預(yù)測目標(biāo)像素的變化位置并把它輸出作為預(yù)測的變化位置。例如，如果奇數(shù)場中第四行(相應(yīng)于幀圖像的第七行)上的變化點是目標(biāo)像素，且第二和第三行(相應(yīng)于幀圖像的第三和第五行)的變化位置都在第七行上，則可預(yù)測目標(biāo)像素也在第七行上。把此預(yù)測位置123輸出到差值計算部分104。
場變化位置檢測部分101對差值計算部分104給出奇數(shù)場第四行上實際像素值變化點處的數(shù)據(jù)122，則該部分104計算從場變化位置檢測部分101給出的奇數(shù)場第四行上的實際變化位置與從變化位置預(yù)測部分103給出的奇數(shù)場第四行上預(yù)測的位置之差。例如，在圖2的例子中，由于實際變化位置為7且預(yù)測位置為7，則把差值=0作為計算結(jié)果發(fā)送到編碼部分105。
編碼部分105使用預(yù)定的Huffman代碼表對作為奇數(shù)場第四行上變化位置數(shù)據(jù)的差值=0進(jìn)行編碼。
在偶數(shù)場中，與以上奇數(shù)場相同的方式，計算偶數(shù)場中每行的實際像素值變化位置與預(yù)測位置之差，由編碼部分105對差值進(jìn)行編碼。
幀變化位置檢測部分101沿水平方向掃描構(gòu)成一個幀圖像的每行的像素，以檢測像素值與左邊像素不同的像素的位置。在圖2的例子中，在幀中檢測到從目標(biāo)像素A變到像素值與左邊像素不同的像素的位置，并輸出該位置作為幀變化位置125。在圖2的像素塊中，像素C是幀變化位置。把檢測到的變化位置存儲在存儲器107中。
變化位置預(yù)測部分108從目標(biāo)像素所屬的行到其前面多行的每一行的變化位置中預(yù)測目標(biāo)像素的變化位置，并把它輸出作為預(yù)測的變化位置。例如，如果幀圖像第五行上的變化點是目標(biāo)像素，則由于第三和第四行上的變化位置遞減一個像素成為7和6，則預(yù)測第五行上的目標(biāo)像素成為第五像素，即第四行上的變化位置=6減一個像素。把此預(yù)測位置126輸出到差值計算部分109。
差值計算部分109計算檢測到的變化位置和預(yù)測的變化位置之差。例如，如果幀圖像第六行上的變化點是目標(biāo)像素，則輸出檢測到的幀變化位置C與預(yù)測的幀變化位置F之差得到-3作為幀差值127。
編碼部分110使用預(yù)定的Hffman代碼表對該幀圖像計得的差值進(jìn)行編碼。
圖3示出對圖2所示像素塊所執(zhí)行的場模式下的變化位置122、預(yù)測位置123和差值124、幀模式下的變化位置125以及預(yù)測位置126及差值127的檢測結(jié)果。
在場模式下，對奇數(shù)場和偶數(shù)場各差值(0,+6,0,0)(0,+6,-1,+2)進(jìn)行編碼。在幀模式下，對每一行的差值(0,0,+6,-1,+2,-3,+4,-3)進(jìn)行編碼。
模式判定部分111把以場為單位獲得的編碼圖像信號與以幀為單位獲得的編碼圖像信號進(jìn)行比較，判定具有較佳編碼效率的模式并輸出具有較佳編碼效率的模式作為模式信息128。
轉(zhuǎn)換部分112選中以場為單位的編碼圖像信號或以幀為單位的編碼圖像信號并輸出該信號作為編碼圖像信號129。
依據(jù)上述實施例，在根據(jù)具有可變像素值的位置對具有隔行掃描結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼時，由模式判定部分111對每個塊按效率高低轉(zhuǎn)換到以場為單位來檢測像素值的變化位置并對其進(jìn)行編碼的方法或以幀為單位來檢測像素值的變化位置并對其進(jìn)行編碼的方法，從而可提高編碼效率。
(第二實施例)圖4示出涉及第二實施例的圖像編碼設(shè)備的功能性方框圖。在以上的第一實施例中，場模式處理部分和幀模式處理部分總在各個塊上進(jìn)行操作，但在本實施例中，相關(guān)器141預(yù)先判定編碼模式并只操作一個處理部分。
在相關(guān)器141中，以塊為單位給出具有隔行掃描結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制數(shù)字圖像。為了檢測場圖像的相關(guān)值，相關(guān)器141以一行間隔提取隔行掃描圖像的行數(shù)據(jù)以獲得行間的相關(guān)值并把它存儲作為場圖像的相關(guān)值。為了檢測幀圖像的相關(guān)值，相關(guān)器141獲得行間的相關(guān)值并把它存儲作為幀圖像的相關(guān)值。相關(guān)器141選中具有較高相關(guān)值的模式并把它輸出作為模式信息128。
如果模式信息128表示場模式，則第一轉(zhuǎn)換部分142把二進(jìn)制數(shù)字圖像切換到場模式處理部分143。如果模式信息128表示幀模式，則把二進(jìn)制數(shù)字圖像切換到幀模式處理部分144。場模式處理部分143指圖1中執(zhí)行從場變化位置檢測部分101到編碼部分105的一系列處理的處理部分，而幀模式處理部分144指圖1所示執(zhí)行從幀變化位置檢測部分108到編碼部分110的一系列處理的處理部分。
第二切換部分145根據(jù)模式信息128在將要連接的處理部分143和144之間進(jìn)行切換并輸出相應(yīng)于選中模式的處理部分的編碼數(shù)據(jù)129。
本實施例不僅可提高編碼效率，還可提高處理效率，因為它預(yù)先選擇了編碼模式并且只操作一個處理部分。
(第三實施例)圖5示出本發(fā)明第三實施例中圖像解碼設(shè)備的方框圖。在圖5中，給與圖1所示第一實施例中的信號相同的信號分配相同的標(biāo)號，并省略對它們的說明。
在此圖像解碼設(shè)備中，編碼圖像信號129是從第一實施例的圖像編碼設(shè)備中輸出的檢測到的變化位置和預(yù)測變化位置之間經(jīng)編碼的差值，把此信號129提供給解碼部分151。此外，圖像解碼設(shè)備包括差值相加部分152，該部分把從編碼圖像信號129解碼得到的差值與從前面多個已解碼行的變化位置中預(yù)測的所述行的預(yù)測位置相加。圖像解碼設(shè)備還包括場二進(jìn)制圖像解碼部分154和幀二進(jìn)制圖像解碼部分155，經(jīng)由第一切換部分153把差值相加部分152的輸出選擇性地提供給這兩個部分154和155。場二進(jìn)制圖像解碼部分154是從差值相加部分152的輸出中恢復(fù)場圖像的部分，幀二進(jìn)制圖像解碼部分155是從差值相加部分152的輸出中恢復(fù)幀圖像的部分。
經(jīng)由第二切換部分156輸出從場二進(jìn)制圖像解碼部分154和幀二進(jìn)制圖像解碼部分155輸出的信號作為恢復(fù)的圖像信號159，同時被緩沖存入存儲器157中。變化位置預(yù)測部分158使用第一實施例中變化位置預(yù)測部分108所使用的相同的技術(shù)來預(yù)測變化位置，并把它輸出到差值相加部分152。
以下說明如上構(gòu)成的圖像解碼設(shè)備的操作。解碼部分151對來自編碼圖像信號129的其值正在變化的像素的位置與變化像素的預(yù)測位置之間的差值進(jìn)行解碼并輸出經(jīng)解碼的差值。
另一方面，變化位置預(yù)測部分158從多個前面已解碼行的像素值變化的位置中預(yù)測所述行上像素值下一次變化的位置，并輸出預(yù)測的變化位置。在圖6所示的待解碼塊中，從目標(biāo)像素A以及與像素A的情況相同已被解碼并從黑像素變到白像素且與像素A屬于同一場的像素C的x坐標(biāo)中的差0中獲得預(yù)測變化位置處的像素B。在圖8所示的待解碼塊中，從目標(biāo)像素E以及與像素E的情況相同已被解碼并從黑像素變到白像素的像素G中獲得預(yù)測變化位置像素F。
差值相加部分152把經(jīng)解碼的差值與從解碼圖像獲得的預(yù)測變化位置相加，并輸出相加結(jié)果作為像素值變化位置。即，如果差值為-1，則圖6所示塊中的像素D是其像素值發(fā)生變化的像素的位置，而在圖8所示的塊中，像素H是其像素值發(fā)生變化的像素的位置。
第一切換部分153依據(jù)模式信息128把像素值變化位置輸出到場二進(jìn)制圖像解碼部分154或幀二進(jìn)制圖像解碼部分155。
場二進(jìn)制圖像解碼部分154通過在目標(biāo)像素位置與其值變到與左邊的像素值相同的像素位置之間依次設(shè)定像素來對二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行解碼并獲得圖6所示的解碼圖像。通過把同樣的過程應(yīng)用于場1然后是場2的左上角到右下角的像素獲得塊解碼圖像。
幀二進(jìn)制解碼部分155通過在目標(biāo)像素與其值變到與幀結(jié)構(gòu)中左邊像素的像素值相同的像素之間依次設(shè)定像素來對二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行解碼并獲得圖8所示的解碼圖像。通過把同樣的過程應(yīng)用于左上角到右下角的像素獲得塊解碼圖像。
第二切換部分156依據(jù)模式信息128選中場二進(jìn)制圖像解碼部分154的輸出或幀二進(jìn)制圖像解碼部分155的輸出，并把它輸出作為二進(jìn)制數(shù)字解碼圖像信號159。
依據(jù)以上所述的本實施例，使用模式信息128、第一切換部分153和第二切換部分156，可根據(jù)具有隔行掃描結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制數(shù)字圖像的像素值發(fā)生變化的位置而對編碼圖像信號進(jìn)行準(zhǔn)確的解碼。
本實施例使用了輸出目的地處的第一切換部分153和輸入源處的第二切換部分156，但也可只使用第一切換部分153或第二切換部分156中的一個來獲得相同的結(jié)果。
圖6、7、8和9示出8×8的像素塊，但也可把同樣的過程應(yīng)用于任何m×n的像素塊。
(第四實施例)圖10示出了與本發(fā)明第四實施例有關(guān)的圖像解碼裝置的框圖。在圖10中，與圖5的第三實施例相同的塊和信號用相同的標(biāo)號表示，因此省略了對它們的解釋。
在該圖像解碼裝置中，把差值相加部分152輸出的變化像素位置輸入到圖像解碼部分161，二進(jìn)制圖像解碼部分161從像素值變化的位置恢復(fù)二進(jìn)制圖像。把恢復(fù)的二進(jìn)制圖像通過第一切換部分153輸入到場/幀重排部分162。場/幀重排部分162工作，使場結(jié)構(gòu)的塊圖像重排成幀結(jié)構(gòu)的塊圖像。通過第二切換部分156有選擇地輸出該場/幀重排部分162的輸出和二進(jìn)制圖像解碼部分161的輸出。第一切換塊153和第二切換塊156根據(jù)模式信息128進(jìn)行切換操作。
下面解釋如上所示構(gòu)成的圖像解碼裝置的工作情況。解碼部分151根據(jù)編碼圖像信號129解碼差值。
改變位置預(yù)測部分158預(yù)測像素值從已解碼的二進(jìn)制圖像的像素值改變的位置下一次改變的位置，并輸出預(yù)測的改變位置。差值相加部分152獲得差值與預(yù)測改變位置之和，并輸出像素值改變位置。
二進(jìn)制圖像解碼部分161通過把像素的像素值設(shè)置在解碼目標(biāo)像素與其像素值改變成與左側(cè)的像素的像素值相同的像素之間。
如果模式信息128指示場模式，則第一切換部分153向場/幀重排部分162輸入圖像，如果模式信息128指示幀模式，則它跳過場/幀重排部分162。
場/幀重排部分162重排其結(jié)構(gòu)如圖11所示每行有兩個連續(xù)場的場結(jié)構(gòu)塊，從而把它重排成如圖12所示像素屬于兩場交替放置的幀結(jié)構(gòu)。
第二切換部分156根據(jù)模式信息128選擇場/幀重排部分162的輸出或選擇跳過了場/幀重排部分162的信號，并輸出二進(jìn)制數(shù)字解碼圖像信號159。
根據(jù)如上所述的本實施例，為了對根據(jù)具有隔行結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制數(shù)字圖像像素值改變的位置而編碼的圖像信號進(jìn)行編碼，通過在把場結(jié)構(gòu)解碼成幀結(jié)構(gòu)之后重排二進(jìn)制數(shù)字塊圖像，并根據(jù)模式信息128輸出或照原樣輸出，可以正確地解碼二進(jìn)制數(shù)字圖像信號。
本實施例在輸出目的地使用第一切換部分153，在輸入源使用第二切換部分156，但僅使用第一切換部分153或第二切換部分156中的一個部分也可以獲得相同的結(jié)果。
圖11和12示出了8×8像素塊，但也可以把同一過程應(yīng)用于任意m×n的像素塊。
(第五實施例)圖13示出了與本發(fā)明第五實施例有關(guān)的圖像編碼裝置的框圖。該圖像編碼裝置包含以場為單位對二進(jìn)制數(shù)字塊圖像進(jìn)行下采樣的場下采樣部分301、以幀為單位對二進(jìn)制數(shù)字塊圖像進(jìn)行下采樣的幀下采樣部分302，以及對下采樣的圖像進(jìn)行編碼的編碼部分303。該圖像編碼裝置還包含判定適合于輸入塊的編碼模式的模式判定部分304、根據(jù)判定模式轉(zhuǎn)換場下采樣和幀下采樣的第一切換部分305、根據(jù)判定模式轉(zhuǎn)換待編碼下采樣結(jié)果的第二切換部分306。
下面解釋如上所示構(gòu)成的圖像編碼裝置的工作情況。對于每塊，把被塊分割塊(圖中未示出)分成由多個像素組成的兩維塊的二進(jìn)制數(shù)字圖像輸入到模式判定部分304和第一切換部分305，作為輸入圖像信號310。
模式判定部分304利用行之間的離散值和相關(guān)值等判定以場為單位進(jìn)行下采樣或以幀為單位進(jìn)行下采樣，并輸出判定結(jié)果作為模式信息311。
第一切換部分305根據(jù)模式信息311把輸入塊圖像信號310輸入到場下采樣部分301或幀下采樣部分302。
場下采樣部分301對每場的塊圖像輸入進(jìn)行下采樣，并把它作為場下采樣圖像輸出。
幀下采樣部分302對幀結(jié)構(gòu)的塊圖像輸入進(jìn)行下采樣，并把它作為幀下采樣圖像輸出。
第二切換部分306根據(jù)模式信息311選擇場下采樣圖像或幀下采樣圖像，并把它輸入到編碼部分303。
編碼部分303對二進(jìn)制塊圖像輸入進(jìn)行編碼，并輸出編碼圖像信號312。
例如，當(dāng)把4×4像素塊下采樣成2×2像素塊時，則用上采樣恢復(fù)的恢復(fù)精度可以隨幀下采樣和場下采樣之間的圖像屬性有很大程度的變化。
圖14示出了4×4像素塊被幀下采樣成2×2像素塊，并且恢復(fù)成4×4像素塊的情況。在圖14的輸入塊中，在恢復(fù)之后，4個像素仍受到恢復(fù)誤差的影響。
圖15示出了圖14所示的4×4像素塊被場下采樣成2×2像素塊并被恢復(fù)成4×4像素塊的情況。圖15示出了當(dāng)由奇數(shù)場和偶數(shù)場合成的塊被下采樣成2×2像素塊并被再次上采樣成4×4像素塊、被場重排和恢復(fù)時，沒有產(chǎn)生恢復(fù)誤差。因此，在圖14所示的輸入塊的情況下，模式判定部分304應(yīng)當(dāng)判定場下采樣模式。
模式判定部分304根據(jù)下采樣之后的像素大小，把輸入塊的每個幀圖像和場圖像分割成多個區(qū)域，并計算每個區(qū)域的分配值Q。
Q=∑(p-av)2其中p為區(qū)域內(nèi)的像素值，av為該區(qū)域內(nèi)像素值的平均值。把分配值較小的模式選擇為要使用的模式。
根據(jù)上述的本實施例，對于具有隔行結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制數(shù)字圖像，通過模式判定部分304選擇效率高的以場為單位或以幀為單位的下采樣方法將可以改善編碼效率。
本實施例使用了第一切換部分305和第二切換部分306，但僅使用一個切換部分也可以獲得相同的效果。
(第六實施例)圖16為與本發(fā)明第六實施例有關(guān)的圖像解碼裝置的方框圖。在圖16中，與圖13所示的第五實施例相同的信號用相同的標(biāo)號表示，并省略了對它們的解釋。
該圖像解碼裝置包含對圖像編碼信號的二進(jìn)制塊圖像進(jìn)行解碼的解碼部分611、以場為單位對二進(jìn)制塊圖像進(jìn)行上采樣的場上采樣部分612，以及以幀為單位對二進(jìn)制塊圖像進(jìn)行上采樣的幀上采樣部分613。把解碼部分611的輸出通過受模式信息311切換和控制的第一切換部分614提供給場上采樣部分612或幀上采樣部分613，而把場上采樣部分612或幀上采樣部分613的輸出通過受模式信息311切換和控制的第二切換部分615輸出。
下面解釋如上所示構(gòu)成的圖像解碼裝置的工作情況。解碼部分611對圖像編碼信號312的塊圖像進(jìn)行解碼，并輸出二進(jìn)制塊解碼圖像信號620。
第一切換部分614根據(jù)模式信息311把二進(jìn)制塊解碼圖像信號620輸入到場上采樣部分612或幀上采樣部分613。
場上采樣部分612對提供的塊圖像以場為單位進(jìn)行上采樣，并輸出二進(jìn)制塊解碼圖像。
幀上采樣部分613對提供的塊圖像以幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行上采樣，并輸出二進(jìn)制塊解碼圖像。
第二切換部分615根據(jù)模式信息311選擇場上采樣部分612的輸出或幀上采樣部分613的輸出，并輸出二進(jìn)制數(shù)字解碼圖像信號621。
根據(jù)上述本實施例，把模式信息311、第一和第二切換部分614和615應(yīng)用于考慮了隔行結(jié)構(gòu)進(jìn)行下采樣得到的編碼圖像信號，可以正確地對具有隔行結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行解碼。
本實施例使用了第一切換部分614和第二切換部分615，但僅使用一個切換部分也可以獲得相同的效果。
(第七實施例)
圖17是與本發(fā)明第七實施例有關(guān)的圖像解碼裝置的框圖。在圖17中，與圖10所示的第四實施例以及圖16所示的第六實施例相同的塊或信號用相同的標(biāo)號表示，并省略了對它們的描述。
該圖像解碼裝置包含對圖像編碼信號的二進(jìn)制塊圖像進(jìn)行解碼的解碼部分611、上采樣塊圖像的上采樣部分701、把塊圖像從場結(jié)構(gòu)重排成幀結(jié)構(gòu)的場/幀重排部分162、放置在場/幀重排部分162前后的第一和第二切換部分153和156。
下面解釋如上所示構(gòu)成的圖像解碼裝置的工作。解碼部分611解碼圖像編碼信號312的塊圖像，并輸出二進(jìn)制塊解碼圖像信號。
上采樣部分701對塊解碼圖像信號進(jìn)行上采樣。此時，把在下采樣要上采樣的塊解碼圖像信號時的模式信息311提供給第一和第二切換部分153和156。
如果模式信息311指示場模式，則第一切換部分153把上采樣圖像輸入到場/幀重排部分162，如果模式信息311指示幀模式，則跳過場/幀重排部分162。
場/幀重排部分162對每行重排具有如圖11所示兩個連續(xù)場結(jié)構(gòu)的場結(jié)構(gòu)塊，并把它們變換成幀結(jié)構(gòu)，其中屬于圖12所示的兩場的像素每行交替排列。
第二切換部分156根據(jù)模式信息311選擇場/幀重排部分162的輸出或跳過了場/幀重排部分162的信號，并輸出二進(jìn)制數(shù)字解碼圖像信號159。
根據(jù)上述的本實施例，把模式信息311、第一和第二切換部分153和156以及場/幀重排部分162應(yīng)用于考慮了隔行結(jié)構(gòu)進(jìn)行下采樣得到的編碼圖像信號，可以正確地對具有隔行結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行解碼。
(第八實施例)圖18是與本發(fā)明第八實施例有關(guān)的圖像編碼裝置的框圖。該圖像編碼裝置包含用輸入塊的場圖像和解碼基準(zhǔn)圖像以場為單位進(jìn)行運動推斷的場運動推斷部分801、用輸入塊的幀圖像和解碼基準(zhǔn)圖像以幀為單位進(jìn)行運動推斷的幀運動推斷部分802、根據(jù)場運動推斷部分801的推斷結(jié)果的運動矢量和基準(zhǔn)圖像以場為單位進(jìn)行運動補償?shù)膱鲞\動補償部分803，以及根據(jù)幀運動推斷部分802的推斷結(jié)果的運動矢量和基準(zhǔn)圖像以幀為單位進(jìn)行運動補償?shù)膸\動補償部分804。該圖像編碼裝置還包含對場運動補償部分803和幀運動補償部分804輸出的預(yù)測圖像進(jìn)行編碼的編碼部分805、對上述預(yù)測圖像進(jìn)行解碼的解碼部分806以及存儲解碼圖像的存儲器807。而且。它還根據(jù)模式判定部分808的判定結(jié)果切換和控制第一切換部分809和第二切換部分810，模式判定部分808根據(jù)場運動補償部分803和幀運動補償部分804輸出的預(yù)測圖像的預(yù)測誤差進(jìn)行模式判定。
下面解釋上面所示構(gòu)成的圖像編碼裝置的工作。把由塊分割部分(圖中未示出)分割成由多個像素組成的二維塊的二進(jìn)制數(shù)字圖像輸入到模式判定部分808和編碼部分805，作為每個塊的輸入圖像信號821。
模式判定部分808把場預(yù)測圖像信號824與幀預(yù)測圖像信號825進(jìn)行比較，并選擇運動補償預(yù)測誤差小的模式，把它輸出作為模式信息826。
場運動推斷部分801根據(jù)輸入圖像信號821和基準(zhǔn)圖像信號828以場為單位進(jìn)行運動推斷，并輸出場運動矢量822。
幀運動推斷部分802根據(jù)輸入圖像信號821和基準(zhǔn)圖像信號828以幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行運動推斷，并輸出幀運動矢量823。
場運動補償部分803使用基準(zhǔn)圖像信號828和場運動矢量822以場為單位進(jìn)行運動補償，并輸出場預(yù)測圖像824。
幀運動補償部分804使用基準(zhǔn)圖像信號828和幀運動矢量823以幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行運動補償，并輸出幀預(yù)測圖像信號825。
第一切換部分809根據(jù)模式信息826選擇場預(yù)測圖像信號824或幀預(yù)測圖像信號825，并把它輸入到編碼部分805和解碼部分806。
編碼部分805利用預(yù)測圖像信號和模式信息826對輸入圖像信號821進(jìn)行編碼，并輸出編碼圖像信號827。
解碼部分806利用編碼圖像信號、預(yù)測圖像信號和模式信息826對二進(jìn)制數(shù)字圖像信號進(jìn)行解碼，并輸出解碼圖像信號。
存儲器807存儲解碼圖像信號，并向輸入塊輸出基準(zhǔn)圖像信號828。
第二切換部分810根據(jù)模式信息826選擇場運動矢量822或幀運動矢量823，并把它作為運動矢量信號829輸出。
例如，下面詳細(xì)解釋了圖19所示的像素狀態(tài)輸入部分被作為輸入圖像信號821輸入的情況。
當(dāng)把圖19所示的輸入部分輸入到幀運動推斷部分802時，對從存儲器807中取出已編碼的圖像再次解碼而獲得的基準(zhǔn)圖像。在基準(zhǔn)圖像上，設(shè)置對應(yīng)于輸入塊(在左上角的像素位置(i,j))的搜索窗，在基準(zhǔn)圖像上移動搜索窗，以搜索像素狀態(tài)與輸入塊相似的區(qū)域。如圖19所示用實線封閉的基準(zhǔn)圖像區(qū)域是搜索窗的初始位置，用虛線封閉的區(qū)域為搜索區(qū)。從實線封閉的區(qū)域到虛線封閉的區(qū)域的運動方向和距離為運動矢量823。在圖19中，運動矢量為(-1,-1)。
在幀運動補償部分804中，根據(jù)運動矢量823在基準(zhǔn)圖像828上移動搜索窗，在運動后把包含在搜索窗內(nèi)的像素作為預(yù)測的圖像輸出。
另一方面，場運動推斷部分801利用圖20所示的奇數(shù)場塊和奇數(shù)場基準(zhǔn)圖像檢測運動矢量，并利用圖21所示的偶數(shù)場塊和偶數(shù)場基準(zhǔn)圖像檢測運動矢量。場運動補償部分824根據(jù)偶數(shù)場基準(zhǔn)圖像和檢測到的運動矢量預(yù)測偶數(shù)場預(yù)測圖像，根據(jù)偶數(shù)場基準(zhǔn)圖像和檢測到的運動矢量預(yù)測偶數(shù)場預(yù)測圖像。
模式判定部分808檢查原始輸入塊奇數(shù)場與奇數(shù)場預(yù)測圖像之間的匹配程度。還檢查輸入塊偶數(shù)場與偶數(shù)場預(yù)測圖像之間的匹配程度。把偶數(shù)場與奇數(shù)場這兩個匹配程度合成得到的值作為場估計值存儲起來。還檢查輸入塊與幀預(yù)測圖像之間的匹配程度。然后把幀估計值與場估計值進(jìn)行比較，選擇匹配程度較高的模式，把它用作模式信息827。
根據(jù)上述的本實施例，對于具有隔行結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制數(shù)字圖像，由模式判定部分808選擇運動補償預(yù)測誤差小的運動補償塊可以改善編碼效率。
(第九實施例)圖22示出了與本發(fā)明第九實施例有關(guān)的圖像解碼裝置的框圖。在圖22中，與圖18所示的第八實施例相同的信號用相同的標(biāo)號表示，并省略了對它們的解釋。
該圖像解碼裝置包含利用基準(zhǔn)圖像和運動矢量對每場進(jìn)行運動補償?shù)膱鲞\動補償部分1201、利用基準(zhǔn)圖像和運動矢量以幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行運動補償?shù)膸\動補償部分1202，以及解碼編碼圖像信號的解碼部分1203。而且，轉(zhuǎn)換運動矢量輸入目的地的第一切換部分1204和轉(zhuǎn)換解碼基準(zhǔn)圖像的輸入目的地的第二切換部分1205設(shè)置在場運動補償部分1201和幀運動補償部分1202的輸入級里。此外，把要輸出預(yù)測圖像的輸出源轉(zhuǎn)換到解碼部分1203的第三切換部分1206設(shè)置在場運動補償部分1201和幀運動補償部分1202的輸出級里。存儲器1207為存儲解碼部分1203解碼得到的圖像作為基準(zhǔn)圖像的存儲部分。
下面解釋如上所示構(gòu)成的圖像解碼裝置的工作。把基準(zhǔn)圖像信號1210由第二切換部分1205根據(jù)模式信息826輸入到場運動補償部分1201或幀運動補償部分1202。
第一切換部分1204根據(jù)模式信息826把運動矢量信號829輸入到場運動補償部分1201或幀運動補償部分1202。
場運動補償部分1201利用基準(zhǔn)圖像信號1210和運動矢量信號829對每場進(jìn)行運動補償，并輸出場預(yù)測圖像信號824。
幀運動補償部分1202利用基準(zhǔn)圖像信號1210或運動矢量信號829以幀結(jié)構(gòu)進(jìn)行運動補償，并輸出幀預(yù)測圖像信號825。
第三切換部分1206根據(jù)模式信息826選擇場預(yù)測圖像信號824或幀預(yù)測圖像信號825，并把它輸入到解碼部分1203。
解碼部分1203利用模式信息826和預(yù)測圖像信號對編碼圖像信號827進(jìn)行解碼，并輸出二進(jìn)制數(shù)字解碼圖像信號1211。存儲器1207存儲解碼圖像信號1211，并輸出基準(zhǔn)圖像信號1210。
根據(jù)上述本實施例，通過考慮隔行結(jié)構(gòu)進(jìn)行運動補償并把模式信息826、第一、第二和第三切換部分1204、1205和1206應(yīng)用于保留了差值編碼的編碼圖像信號中，所以可以正確地對具有隔行結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行解碼。
本實施例使用了三個切換部分1204、1205和1206，但僅使用一個切換部分也可以獲得相同的效果。
(第十實施例)圖23是與本發(fā)明第十實施例有關(guān)的圖像編碼裝置的框圖。該圖像編碼裝置包含彩色圖像場編碼部分1301的4個處理部分、彩色圖像編碼的彩色幀編碼部分1302、二進(jìn)制圖像編碼的二進(jìn)制圖像場編碼部分1304和二進(jìn)制圖像幀編碼部分1305以及判定每個塊是以場為單位還是以幀為單位對彩色圖像信號進(jìn)行編碼的模式判定部分1306。
在彩色圖像場編碼部分1301和彩色圖像幀編碼部分1302的輸入端上，設(shè)置了轉(zhuǎn)換彩色塊圖像的輸入目的地的第一切換部分1307和把輸入模式信息1333輸入到對應(yīng)于判定模式的編碼塊的第二切換部分1308。在二進(jìn)制圖像場編碼部分1304和二進(jìn)制圖像幀編碼部分1305的輸入端上，設(shè)置有轉(zhuǎn)換二進(jìn)制塊圖像的目的地的第三切換部分1309。
另一方面，在彩色圖像場編碼部分1301和彩色圖像幀編碼部分1302的輸出端上，設(shè)置有把要輸出的編碼圖像信號轉(zhuǎn)換到在兩編碼部分之間的外部設(shè)備上的第四切換部分1310。在二進(jìn)制圖像場編碼部分1304和二進(jìn)制圖像幀編碼部分1305的輸出端上，設(shè)置有把要輸出的編碼圖像信號轉(zhuǎn)換到在兩編碼部分之間的外部設(shè)備的第五切換部分1311。
彩色圖像場編碼部分1301具有以場為單位對彩色塊圖像進(jìn)行編碼的處理功能，而彩色圖像幀編碼部分1302具有以幀為單位對彩色塊圖像進(jìn)行編碼的處理功能。二進(jìn)制圖像場編碼部分1304具有以場為單位對二進(jìn)制塊圖像進(jìn)行編碼的處理功能，而二進(jìn)制圖像幀編碼部分1305具有以幀為單位對二進(jìn)制塊圖像進(jìn)行編碼的處理功能。
下面解釋如上所示構(gòu)成的圖像編碼裝置的操作。把彩色數(shù)字圖像輸入到模式判定部分1306和第一切換部分1307，作為由塊分割部分(圖中未示出)分割成由多個像素組成的二維塊的彩色塊圖像1321。
模式判定部分1306利用彩色塊圖像1321輸入的像素值的分布和相關(guān)性等選擇以場為單位編碼或以幀為單位編碼。把選出的編碼模式輸出作為模式信息1333。
第一切換部分1307根據(jù)模式信息1333把彩色塊圖像1321輸入到彩色圖像場編碼部分1301或彩色圖像幀編碼部分1302。
另一方面，第二切換部分1308根據(jù)模式信息1333把模式信息1333輸入到彩色圖像場編碼部1301或彩色圖像幀編碼部分1302。
彩色圖像場編碼部分1301對模式信息1333編碼，然后編碼和輸出每場的彩色塊圖像信號1321。
彩色圖像幀編碼部分1302對模式信息1333編碼，然后以幀結(jié)構(gòu)編碼和輸出彩色塊圖像信號1321。
第四切換部分1310根據(jù)模式信息1333選擇彩色圖像場編碼部分1301的輸出或彩色圖像幀編碼部分1302的輸出，并把它作為編碼彩色圖像信號1334輸出。
第三切換部分1309根據(jù)模式信息1333把被塊分割部分(圖中未示出)分割成由多個像素組成的二維塊組的二進(jìn)制塊圖像1322輸入到二進(jìn)制場編碼部分1304或二進(jìn)制幀編碼部分1305。
二進(jìn)制圖像場編碼部分1304編碼和輸出每場的二進(jìn)制塊圖像1322。二進(jìn)制圖像幀編碼部分1305以幀結(jié)構(gòu)編碼和輸出二進(jìn)制塊圖像1322。
第五切換部分1311根據(jù)模式信息1333選擇二進(jìn)制圖像場編碼部分1304的輸出或二進(jìn)制圖像幀編碼部分1305的輸出，并把它作為編碼二進(jìn)制圖像信號1335輸出。
根據(jù)上述的本實施例，把根據(jù)彩色數(shù)字圖像的模式信息對二進(jìn)制數(shù)字圖像編碼應(yīng)用于具有隔行結(jié)構(gòu)的彩色數(shù)字圖像信號，二進(jìn)制數(shù)字圖像不必對二進(jìn)制數(shù)字圖像模式的模式信息進(jìn)行編碼，使它可以改善編碼效率。
本發(fā)明使用了第一至第三切換部分1307,1308和1309以及第四和第五切換部分1310和1311，但僅使用編碼部分的一個輸入端或一個輸出端也可以獲得相同的效果。
(第十一實施例)圖24是與本發(fā)明第十一實施例有關(guān)的圖像解碼裝置的框圖。在圖24中，與圖23第十實施例相同的信號用相同的標(biāo)號表示，并省略了對它們的解釋。
該圖像解碼裝置包含對編碼彩色圖像信號1334的編碼模式信息進(jìn)行解碼的模式解碼判定部分1401、以場為單位對編碼彩色圖像信號的彩色塊圖像進(jìn)行解碼的彩色圖像場解碼部分1402、以幀為結(jié)構(gòu)對編碼彩色圖像信號1334的彩色塊圖像進(jìn)行解碼的彩色圖像幀解碼部分1403、以場為單位對編碼二進(jìn)制圖像信號1335的二進(jìn)制塊圖像進(jìn)行解碼的二進(jìn)制圖像場解碼部分1404，以及以幀為單位對編碼二進(jìn)制圖像信號1335的二進(jìn)制塊圖像進(jìn)行解碼的二進(jìn)制圖像幀解碼部分1405。
在彩色圖像場解碼部分1402和彩色圖像幀解碼部分1403的輸入端上，設(shè)置第一切換部分1406，而在二進(jìn)制圖像場解碼部分1404和二進(jìn)制圖像幀解碼部分1405的輸入端上設(shè)置第二切換部分1407。而且，在彩色圖像場解碼部分1402和彩色圖像幀解碼部分1403的輸出端上設(shè)置第三切換部分1408，而在二進(jìn)制圖像場解碼部分1404和二進(jìn)制圖像幀解碼部分1405的輸出端上設(shè)置第四切換部分1409。
下面解釋如上所示構(gòu)成的圖像解碼裝置的操作。模式解碼判定部分1401對編碼彩色圖像信號1334的彩色圖像模式信息1410進(jìn)行解碼。
第一切換部分1406根據(jù)模式信息1410把編碼彩色圖像信號1334輸入到彩色圖像場解碼部分1402或彩色圖像幀解碼部分1403。
彩色圖像場解碼部分1402以場為單位對編碼彩色圖像信號1334的彩色塊圖像進(jìn)行解碼。彩色圖像幀解碼部分1403以幀結(jié)構(gòu)對編碼彩色圖像信號1334的彩色塊圖像進(jìn)行解碼。
第三切換部分1408根據(jù)模式信息1410選擇彩色圖像場解碼部分1402的輸出或彩色圖像幀解碼部分1403的輸出，并把它作為解碼彩色塊圖像1411輸出。第二切換部分1407根據(jù)彩色圖像模式信息1410把二進(jìn)制編碼圖像信號1335輸入到二進(jìn)制圖像場解碼部分1404或二進(jìn)制圖像幀解碼部分1405。
二進(jìn)制圖像場解碼部分1404以場為單位對編碼二進(jìn)制圖像信號1335的二進(jìn)制塊圖像進(jìn)行解碼。二進(jìn)制圖像幀解碼部分1405以幀結(jié)構(gòu)對編碼二進(jìn)制圖像信號1335的二進(jìn)制塊圖像進(jìn)行解碼。
第四切換部分根據(jù)模式信息1410選擇二進(jìn)制圖像場解碼部分1404的輸出或二進(jìn)制圖像幀解碼部分1405的輸出，并把它作為解碼二進(jìn)制塊圖像1412輸出。
根據(jù)上述的本實施例，對于具有隔行結(jié)構(gòu)的彩色數(shù)字圖像和二進(jìn)制數(shù)字圖像的圖像信號的編碼，根據(jù)模式解碼判定部分1401解碼的彩色圖像模式信息對彩色圖像和二進(jìn)制圖像進(jìn)行解碼，可以正確地進(jìn)行解碼而不需要利用二進(jìn)制圖像模式信息。
本發(fā)明使用了第一和第二切換部分1406和1407以及第三和第四切換部分1408和1409，但僅使用一個切換部分也可以獲得相同的效果。
(第十二實施例)圖25為與本發(fā)明第十二實施例有關(guān)的圖像編碼裝置的框圖。上述第十實施例確定是以場為單位還是以幀為單位對彩色塊圖像信號1321進(jìn)行編碼，而本發(fā)明確定是以場為單位還是以幀為單位對二進(jìn)制圖像信號1322進(jìn)行編碼。在圖25中，與圖23所示的第十實施例功能相同的塊和信號用相同的標(biāo)號表示，并省略了對它們的解釋。
下面解釋上述所示構(gòu)成的圖像編碼裝置的操作。二進(jìn)制數(shù)字輸入圖像信號被塊分割部分(圖中未示出)分割成由多個像素組成的二維塊，并輸入到模式判定部分1306和第一切換部分1307作為二進(jìn)制塊圖像1322。
模式判定部分1306利用二進(jìn)制塊圖像1322輸入的像素值的分布和相關(guān)性等判定以場為單位還是以幀為單位進(jìn)行編碼，并把它作為模式信息1800輸出。
第一切換部分1307根據(jù)模式信息1800把二進(jìn)制塊圖像1322輸入到二進(jìn)制圖像場編碼部分1304或二進(jìn)制塊圖像幀編碼部分1305。第二切換部分1308根據(jù)模式信息1800把模式信息1800輸入到二進(jìn)制圖像場編碼部分1304或二進(jìn)制圖像幀編碼部分1305。
二進(jìn)制圖像場編碼部分1304對模式信息1800進(jìn)行編碼，然后編碼每場的二進(jìn)制塊圖像1322并把它輸出。二進(jìn)制圖像幀編碼部分1305對模式信息1800進(jìn)行編碼，然后以幀結(jié)構(gòu)對二進(jìn)制塊圖像1322進(jìn)行編碼并把它輸出。
第四切換部分1310根據(jù)模式信息1800選擇二進(jìn)制圖像場編碼部分1304的輸出或二進(jìn)制圖像幀編碼部分1305的輸出，把它作為編碼二進(jìn)制圖像信號1801輸出。第三切換部分1309根據(jù)模式信息1800把被塊分割部分(圖中未示出)分割成由多個像素組成的二維塊的彩色塊圖像1321輸入到二進(jìn)制彩色場編碼部分1301或彩色圖像幀編碼部分1302。
當(dāng)把彩色塊圖像1321輸入到彩色圖像場編碼部分1301時，對每場編碼彩色塊圖像1321并輸出。當(dāng)輸入彩色塊圖像1321時，彩色圖像幀編碼部分1302以幀結(jié)構(gòu)對彩色塊圖像1321進(jìn)行編碼并輸出。
第五切換部分1311根據(jù)模式信息1800選擇彩色圖像場編碼部分1301的輸出或彩色圖像幀編碼部分1302的輸出，并把它作為編碼彩色圖像信號1802輸出。
根據(jù)上述的本實施例，對于具有隔行結(jié)構(gòu)的彩色數(shù)字圖像信號和二進(jìn)制數(shù)字圖像信號，根據(jù)二進(jìn)制數(shù)字圖像的模式信息對彩色數(shù)字圖像編碼，不必對彩色數(shù)字圖像的模式信息進(jìn)行編碼，使它可以改善編碼效率。
(第十三實施例)圖26是與本發(fā)明第十三實施例有關(guān)的圖像解碼裝置的方框圖。它是上述第十二實施例編碼的編碼圖像信號的解碼裝置的例子，與圖25的第十二實施例相同的信號和與圖24的第十一實施例相同功能的每個部分用相同的標(biāo)號表示。
在圖26中，模式解碼判定部分1401為解碼編碼二進(jìn)制圖像信號的模式信息1800的部分。
下面解釋如上所示構(gòu)成的圖像解碼裝置的操作。模式解碼判定部分1401解碼編碼二進(jìn)制圖像信號1801的模式信息1800。
第一切換部分1406根據(jù)模式信息1800把編碼二進(jìn)制圖像信號1801輸入到二進(jìn)制圖像場解碼部分1404或二進(jìn)制圖像幀解碼部分1405。
如果把編碼二進(jìn)制圖像信號1801輸入到二進(jìn)制圖像場解碼部分1404，則以場為單位從編碼二進(jìn)制圖像信號1801對二進(jìn)制塊圖像進(jìn)行解碼。如果把編碼二進(jìn)制圖像信號1801輸入到二進(jìn)制圖像幀解碼部分1405，則以幀結(jié)構(gòu)從編碼二進(jìn)制圖像信號1801對二進(jìn)制塊圖像進(jìn)行解碼。
第三切換部分1408根據(jù)模式信息1800選擇二進(jìn)制圖像場編碼部分1404的輸出或二進(jìn)制圖像幀編碼部分1405的輸出，并把它作為解碼二進(jìn)制塊圖像1412輸出。
第二切換部分1407根據(jù)二進(jìn)制圖像模式信息1800把編碼彩色圖像信號1802輸入到彩色圖像場解碼部分1402或彩色圖像幀解碼部分1403。
如果輸入編碼彩色圖像信號1802，彩色圖像場解碼部分1402以場為單位對編碼彩色圖像信號1802的彩色塊圖像進(jìn)行解碼。如果輸入編碼彩色圖像信號1802，彩色圖像幀解碼部分1403以幀結(jié)構(gòu)對編碼彩色圖像信號1802的彩色塊圖像進(jìn)行解碼。
第四切換部分1409根據(jù)模式信息1800選擇彩色圖像場解碼部分1402的輸出或彩色圖像幀解碼部分1403的輸出，并把它作為解碼彩色塊圖像1411輸出。
根據(jù)上述的本實施例，對于編碼具有隔行結(jié)構(gòu)的彩色數(shù)字圖像和二進(jìn)制數(shù)字圖像的圖像信號，根據(jù)模式解碼判定部分1401解碼的二進(jìn)制圖像模式信息對彩色圖像和二進(jìn)制圖像進(jìn)行解碼可以正確地進(jìn)行解碼而無需利用彩色圖像模式信息。
(第十四實施例)圖27是與本發(fā)明第十四實施例有關(guān)的圖像編碼裝置的框圖。該圖像編碼裝置包含存儲輸入圖像的存儲器1900、以場為單位監(jiān)測目標(biāo)像素周圍像素的像素值分布狀態(tài)的場像素值公布監(jiān)測部分1901、以幀為單位監(jiān)測目標(biāo)像素周圍像素的像素值分布狀態(tài)的幀像素值分布監(jiān)測部分1902、利用圖28的幾率分布表，根據(jù)周圍像素值分布狀態(tài)確定目標(biāo)像素的像素值幾率的幾率分布確定部分1903和1905、根據(jù)確定的幾率分布對目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行算術(shù)編碼的算術(shù)編碼部分1904和1906、把以場為單位編碼的編碼信號與以幀為單位編碼的編碼信號進(jìn)行比較，判定場/幀模式并輸出模式信息的模式判定部分1907，以及根據(jù)模式信息在算術(shù)編碼部分1904和1906之間轉(zhuǎn)換輸出信號的切換部分1908。
下面解釋如上所示構(gòu)成的圖像編碼裝置的操作。輸入被塊分割部分(圖中未示出)分割成由多個像素組成的二維塊的二進(jìn)制數(shù)字圖像信號1910，并先存儲在存儲器1900內(nèi)。
場像素值分布監(jiān)測部分1901和幀像素值分布監(jiān)測部分1902從存儲器1900讀取待編碼的像素周圍像素的像素值，并檢測讀取的像素值的分布狀態(tài)。
圖29A和圖29B示出了被分割成8×8像素的塊，在像素位置A上的像素為待編碼的像素。黑陰影像素表示已編碼像素。場像素值分布監(jiān)測部分1901輸出圖29A所示在像素位置B、C和D上的像素值作為要編碼像素A的周圍像素值。幀像素值分布監(jiān)測部分1902輸出圖29B所示在像素位置B、C和D上的像素值作為要編碼像素A的周圍像素值。
場圖像的幾率分布確定部分1903根據(jù)場像素值分布監(jiān)測部分1901確定的周圍像素值的分布狀態(tài)確定要編碼像素的像素值的幾率分布。例如，如果(B,C,D)為(黑，白，黑)，則根據(jù)圖28的幾率分布表，編碼目標(biāo)像素A將為黑的幾率為0.75；為白的幾率為0.25。算術(shù)編碼部分1904根據(jù)幾率分布確定部分1903確定的幾率分布對目標(biāo)像素A的像素值進(jìn)行算術(shù)編碼，并輸出編碼圖像信號。
另一方面，幀圖像的幾率分布確定部分1905根據(jù)幀像素值分布監(jiān)測部分1902確定的周圍像素值的分布狀態(tài)確定要編碼的像素像素值的幾率分布。例如，如果(B,C,D)為(黑，黑，黑)，則根據(jù)圖28的幾率分布表，編碼目標(biāo)像素A將為黑的幾率為0.95；為白的幾率為0.05。算術(shù)編碼部分1906根據(jù)幾率分布確定部分1906確定的幾率分布對目標(biāo)像素A的像素值進(jìn)行算術(shù)編碼，并輸出編碼圖像信號。
模式判定部分1907對每塊比較根據(jù)對以場為單位的像素值分布狀態(tài)監(jiān)測的幾率分布獲得的編碼圖像信號與根據(jù)對以幀為單位的像素值公布狀態(tài)監(jiān)測的幾率分布選出的編碼圖像信號，并通過選擇碼長度較短的一個判定場/幀模式，并把它作為模式信息1915輸出。
切換部分1908根據(jù)模式信息1915選擇以場為單位的編碼圖像信號或以幀為單位的編碼圖像信號，并把它作為編碼圖像信號1916輸出。
根據(jù)上述的本實施例，當(dāng)根據(jù)周圍像素值的分布狀態(tài)確定要編碼像素的像素值的幾率分布，并對具有隔行結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行算術(shù)編碼時，由模式判定部分判定對每塊以高效率確定幾率分布的方法，是以場為單位還是以幀為單位，并對它進(jìn)行轉(zhuǎn)換，以使它能提高編碼效率。
本實施例示出了8×8像素塊，但也可以把同一過程應(yīng)用于任何的m×n像素塊。
圖29使用了B,C和D三個像素作為要編碼的像素周圍的像素，但也可以使用更多的像素。
(第十五實施例)圖30示出了與本發(fā)明第十五實施例有關(guān)的圖像解碼裝置的框圖。在圖30中，與圖27所示的第十四實施例相同的信號用相同的標(biāo)號表示，并省略了對它們的解釋。
該圖像解碼裝置包含以場為單位對已經(jīng)解碼的像素的像素值數(shù)據(jù)監(jiān)測目標(biāo)像素周圍像素的分布狀態(tài)的場像素值分布監(jiān)測部分2001、以幀為單位對已經(jīng)解碼的像素的像素值數(shù)據(jù)監(jiān)測目標(biāo)像素周圍像素的分布狀態(tài)的幀像素值分布監(jiān)測部分2002、確定對應(yīng)于目標(biāo)像素周圍像素的分布狀態(tài)的幾率分布的幾率分布確定部分2003，以及對要解碼的編碼圖像信號進(jìn)行算術(shù)解碼的算術(shù)解碼部分2004。還包含存儲算術(shù)解碼部分2004解碼的圖像的存儲器2005、把存儲在存儲器2005內(nèi)的圖像選擇輸入到場像素值分布監(jiān)測部分2001或幀像素值分布監(jiān)測部分2002的第一切換部分2006，以及轉(zhuǎn)換要輸入到幾率分布確定部分2003的周圍像素的分布狀態(tài)的第二切換部分2007。
下面解釋如上所示構(gòu)成的圖像解碼裝置的操作。第一切換部分2006根據(jù)模式信息1915把存儲在存儲器2005內(nèi)的已解碼像素的像素值數(shù)據(jù)輸入到場像素值分布監(jiān)測部分2001或幀像素值分布監(jiān)測部分2002。
在場像素值分布監(jiān)測部分2001中，假設(shè)像素位置A為圖29A所示要解碼的塊中要解碼的像素，黑陰影像素已被解碼，并把像素位置B,C和D上的像素值輸出作為要解碼的像素A周圍的像素值，而在幀像素值分布監(jiān)測部分2002中，在圖29B所示要解碼的塊中，把像素位置B,C和D上的像素值輸出作為要以相同方法解碼的像素A周圍的像素值，第二切換部分2007根據(jù)模式信息1915以場為單位或以幀為單位把像素值的分布狀態(tài)輸入到幾率分布確定部分2003。
幾率分布確定部分2003根據(jù)場像素值分布監(jiān)測部分2001或幀像素值分布監(jiān)測部分2002確定的周圍像素值的分布狀態(tài)確定要編碼像素的像素值的幾率分布。與在編碼時一樣，如果(B,C,D)為(黑，白，黑)，則根據(jù)圖28的幾率分布表，編碼目標(biāo)像素A將為黑的幾率為0.75，而為白的幾率為0.25。
算術(shù)解碼部分2004根據(jù)幾率分布確定部分2003確定的幾率分布解碼像素值，并把它們作為解碼圖像信號2008輸出。把輸出解碼圖像信號輸入到存儲器2005中存儲在其內(nèi)。
根據(jù)上述本實施例，對于利用算術(shù)編碼對二進(jìn)制數(shù)字圖像的像素值進(jìn)行解碼的圖像解碼裝置，當(dāng)根據(jù)要解碼像素周圍的像素的像素值分布狀態(tài)確定要解碼像素的像素值幾率分布時，也可以利用模式信息1915和第一和第二切換部分2006和2007正確地解碼具有隔行結(jié)構(gòu)的圖像。
圖29A和圖29B示出了三個像素B、C和D用作要編碼的像素周圍的像素，但也可以使用更多的像素。
(第十六實施例)圖31示出了與本發(fā)明第十六實施例有關(guān)的圖像編碼裝置的框圖。在圖31中，與圖18所示的第八實施例和圖27所示的第十四實施例相同的塊和信號用相同的標(biāo)號表示，并省略了對它們的解釋。
部分2301包含圖18所示的場運動推斷部分801和場運動補償部分803，而部分2302包含圖18所示的幀運動推斷部分802和幀運動補償部分804。場運動推斷部分801和幀運動推斷部分802輸出的運動矢量829通過切換部分826傳輸。
部分2303包含圖27的場像素值分布監(jiān)測部分1901、幾率分布確定部分1903和算術(shù)編碼部分1904，而部分2304包含幀像素值分布監(jiān)測部分1902、幾率分布確定部分1905和算術(shù)編碼部分1906。圖32示出了與部分2303和2304有關(guān)的部分的功能塊。
模式判定部分2305比較部分2303和2304輸出的場預(yù)測圖像和幀預(yù)測圖像的編碼圖像信號，選出編碼長度較短的模式，并把它用作模式信息2321。
而且，在部分2303和2304的輸出端，設(shè)置第二切換部分2306，有選擇地轉(zhuǎn)換部分2303和2304輸出的編碼圖像信號。
還設(shè)置了對以場模式算術(shù)編碼的編碼圖像信號解碼的場算術(shù)解碼部分2307和對以幀模式算術(shù)編碼的編碼圖像信號解碼的幀算術(shù)解碼部分2308。設(shè)置在其前后的第三和第四切換部分2309和2310與判定模式同步地向/從場算術(shù)解碼部分2307和幀算術(shù)解碼部分2309轉(zhuǎn)換輸入/輸出。
下面解釋如上所示構(gòu)成的圖像編碼裝置的操作。把根據(jù)場運動推斷/補償部分2301預(yù)測運動補償已編碼的圖像獲得的預(yù)測運動補償圖像輸入到場像素值分布監(jiān)測部分1901和幀像素值分布監(jiān)測部分1902。
場像素值分布監(jiān)測部分1901和幀像素值分布監(jiān)測部分1902測定與在預(yù)測運動補償圖像信號824(825)上要編碼的像素和其周圍像素相同位置的像素的像素值。
圖33和圖34示出了被分成8×8像素的塊，而圖33A和圖34A示出了預(yù)測運動補償塊，圖33B和圖34B示出了要編碼的塊。
假設(shè)要編碼的像素為圖33B所示的像素A，場像素值分布監(jiān)測部分1901與運動補償預(yù)測塊內(nèi)像素A相同的位置上輸出圖33A中的像素B以及作為要編碼的像素A的周圍像素值分布狀態(tài)的以場為單位的周圍像素的C和D像素值。
假設(shè)要編碼的像素為圖34B所示的像素A，幀像素值分布監(jiān)測部分1902與運動補償預(yù)測塊內(nèi)像素A相同的位置上輸出圖34A中的像素B以及作為要編碼的像素A的周圍像素值分布狀態(tài)的以幀為單位的周圍像素的C和D的像素值。
根據(jù)場像素值分布監(jiān)測部分1901和幀像素值分布監(jiān)測部分1902確定的周圍像素值的分布狀態(tài)，幾率分布確定部分1903和1905確定要編碼像素的像素值的幾率分布。即，如果(B,C,D)為(黑，白，黑)，則根據(jù)圖35的幾率分布表，要編碼的像素A的像素值為黑的幾率為0.75，為白的幾率為0.25。
像素值編碼裝置1904和1906根據(jù)幾率分布確定部分1903和1905確定的幾率分布算術(shù)編碼像素值，并輸出編碼圖像信號。
模式判定部分2305對每塊比較基于以場為單位的像素值分布狀態(tài)測定的幾率分布獲得的編碼圖像信號和基于以幀為單位的像素值分布狀態(tài)測定的幾率分布獲得的編碼圖像信號，通過選擇碼長度較短的一個判定場/幀模式，并把它作為模式信息2321輸出。
第二切換部分2306根據(jù)模式信息2321選擇以場為單位的編碼圖像信號或以幀為單位的編碼圖像信號，并把它作為編碼信號2320輸出。
根據(jù)上述的本實施例，當(dāng)根據(jù)預(yù)測運動補償圖像的像素值分布狀態(tài)確定要編碼像素的像素值的幾率分布并對具有隔行結(jié)構(gòu)的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行算術(shù)編碼時，通過用模式判定部分2305對每個塊判定更有效的方法，確定以場還是以幀為單位的幾率分布并轉(zhuǎn)換它們，可以提高編碼效率。
(第十七實施例)圖36示出了與本發(fā)明第十七實施例有關(guān)的圖像解碼裝置的框圖。在圖36中，與圖22所示的第九實施例和圖31所示的第十六實施例相同的塊和信號用相同的標(biāo)號表示，并省略了對它們的解釋。
該圖像解碼裝置包含根據(jù)解碼基準(zhǔn)圖像和接收到的運動矢量等產(chǎn)生預(yù)測運動補償圖像的場/幀運動補償部分2500。如圖22所示，場/幀運動補償部分2500包含場運動補償部分1201、幀運動補償部分1202、轉(zhuǎn)換場/幀模式的多個切換部分1204、1205和1206，以及把解碼圖像存儲成基準(zhǔn)圖像的存儲器1207等。
圖像解碼裝置包含根據(jù)以場為單位的預(yù)測運動補償圖像檢測目標(biāo)像素周圍像素的像素狀態(tài)的場像素值分布監(jiān)測部分2501和根據(jù)以幀為單位的預(yù)測運動補償圖像檢測目標(biāo)像素周圍的像素的像素狀態(tài)的幀像素值分布監(jiān)測部分2502。
它還包含場像素值分布監(jiān)測部分2501、根據(jù)幀像素值分布監(jiān)測部分2502輸出的分布狀態(tài)確定對應(yīng)于目標(biāo)像素的幾率的幾率分布確定部分2503，以及根據(jù)確定的幾率進(jìn)行算術(shù)解碼的算術(shù)解碼部分2504。
下面解釋如圖所示構(gòu)成的圖像解碼裝置的操作。第一切換部分2505根據(jù)模式信息2321把部分2500獲得的預(yù)測運動補償圖像信號輸入到場像素值分布監(jiān)測部分2501或幀像素值分布監(jiān)測部分2502。
假設(shè)像素A為圖33B中要解碼的8×8像素塊內(nèi)要解碼的像素，場像素值分布監(jiān)測部分2501輸出圖33A所示的運動補償預(yù)測塊內(nèi)像素A相同的位置上輸出像素B以及作為要以場為單位解碼的像素A的周圍像素值的像素B周圍像素的像素C和D的像素值。并且，還假設(shè)像素A為在圖34B中要解碼的8×8像素塊內(nèi)要解碼的像素，它在圖34A所示的運動補償預(yù)測塊內(nèi)像素A相同的位置上輸出像素B以及作為要以幀為單位解碼的像素A的周圍像素值的像素B周圍像素的像素C和D的像素值。
設(shè)置在輸出端上的第二切換部分2506根據(jù)模式信息2321把以場為單位的像素值的分布狀態(tài)或以幀為單位的像素值的分布狀態(tài)輸入到幾率分布確定部分2503。
可以性分布確定部分2503根據(jù)場像素值分布監(jiān)測部分2501或幀像素值分布監(jiān)測部分2502確定的周圍像素值分布狀態(tài)確定要編碼的像素的像素值的幾率分布。即，如果(B,C,D)為(黑，白，黑)，則根據(jù)圖35所示的幾率分布表，要編碼的像素A的像素值為黑的幾率為0.75；為白的幾率為0.25。
算術(shù)解碼部分2504根據(jù)幾率分布確定部分2503確定的幾率分布對像素值進(jìn)行解碼，并把它作為解碼圖像信號2510輸出。
根據(jù)上述本實施例，在利用算術(shù)解碼對二進(jìn)制數(shù)字圖像像素值進(jìn)行解碼的圖像解碼裝置中，當(dāng)根據(jù)預(yù)測運動補償圖像的像素值的分布狀態(tài)確定要解碼的像素的像素值幾率分布時，利用模式信息2321和第一和第二切換部分2505和2506也可以使它能正確地解碼具有隔行結(jié)構(gòu)的圖像。
(第十八實施例)本發(fā)明通過利用程序的軟件實現(xiàn)了第一至第十七實施例的功能塊的處理，運行諸如軟磁盤等記錄媒體內(nèi)的該程序可以使它方便地在其它獨立的計算機系統(tǒng)上實現(xiàn)。圖37示出了一個軟磁盤作為記錄媒體的一個例子。
本實施例示出了軟磁盤作為一種記錄媒體，然而，也可以使用IC卡、CD-ROM、磁帶以及可以記錄程序的其它媒體。
也可以構(gòu)成同時具有圖像編碼裝置功能和圖像解碼裝置功能的圖像編碼/解碼裝置。
工業(yè)應(yīng)用性如上所述，與本發(fā)明有關(guān)的圖像編碼裝置和圖像解碼裝置適用于分割具有隔行結(jié)構(gòu)的數(shù)字圖像、對它們的每塊進(jìn)行編碼/解碼，考慮了每塊的場結(jié)構(gòu)或幀結(jié)構(gòu)選擇編碼效率較佳的一種模式，所以能提高編碼效率。
權(quán)利要求
1．一種圖像編碼設(shè)備，其特征在于包括以場為單位的處理裝置，用于處理通過以場為單位來分割二進(jìn)制數(shù)字圖像而獲得的像素塊；以幀為單位的處理裝置，用于處理通過以幀為單位來分割二進(jìn)制數(shù)字圖像而獲得的像素塊；模式判定裝置，用于以塊為單位來判定是以場為單位還是以幀為單位來處理所述像素塊；切換裝置，用于依據(jù)表示所述模式判定裝置的判定結(jié)果的模式信息對所述以場為單位的處理裝置和所述以幀為單位的處理裝置切換輸入或輸出。
2．如權(quán)利要求1所述的圖像編碼設(shè)備，其特征在于所述以場為單位的處理裝置以場為單位對所述像素塊進(jìn)行編碼處理；所述以幀為單位的處理裝置以幀為單位對所述像素塊進(jìn)行編碼處理。
3．如權(quán)利要求1所述的圖像編碼設(shè)備，其特征在于所述以場為單位的處理裝置以場為單位對所述像素塊進(jìn)行下采樣；所述以幀為單位的處理裝置以幀為單位對所述像素塊進(jìn)行下采樣；所述模式判定裝置在對所述二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼時，對每個塊判定是以場為單位還是以幀為單位對所述像素塊進(jìn)行下采樣并輸出表示判定結(jié)果的模式信息。
4．如權(quán)利要求1所述的圖像編碼設(shè)備，其特征在于所述以場為單位的處理裝置以場為單位對所述像素塊進(jìn)行運動補償以產(chǎn)生場預(yù)測圖像；所述以幀為單位的處理裝置以幀為單位對所述像素塊進(jìn)行運動補償以產(chǎn)生幀預(yù)測圖像；所述模式判定裝置在對所述二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼時，判定是以場為單位還是以幀為單位進(jìn)行運動補償并輸出表示判定結(jié)果的模式信息。
5．如權(quán)利要求1所述的圖像編碼設(shè)備，其特征在于所述以場為單位的處理裝置包括場變化點檢測裝置，用于檢測場圖像中的像素值變化點；場預(yù)測裝置，用于從已在同一場圖像中檢測到像素值變化的變化位置預(yù)測下一個像素值變化位置；場編碼裝置，用于對由所述場變化點檢測裝置檢測到的變化點檢測位置與由所述場預(yù)測裝置預(yù)測的變化點預(yù)測位置之間的差值進(jìn)行編碼；以及所述以幀為單位的處理裝置包括幀變化點檢測裝置，用于檢測幀圖像中的像素值變化點；幀預(yù)測裝置，用于從已在同一幀圖像中檢測到像素值變化的變化位置中預(yù)測下一個像素值變化位置；幀編碼裝置，用于對由所述幀變化點檢測裝置檢測到的變化點檢測位置與由所述幀預(yù)測裝置預(yù)測的變化點預(yù)測位置之間的差值進(jìn)行編碼；以及所述模式判定裝置把從所述場編碼裝置輸出的編碼圖像信號的代碼長度與從所述幀編碼裝置輸出的編碼圖像信號的代碼長度進(jìn)行比較并進(jìn)行模式判定。
6．如權(quán)利要求1所述的圖像編碼設(shè)備，其特征在于所述以場為單位的處理裝置包括用于監(jiān)測場圖像中目標(biāo)像素周圍已編碼像素的像素值分布狀態(tài)的裝置；從出現(xiàn)在所述監(jiān)測結(jié)果中的分布狀態(tài)確定所述目標(biāo)像素的像素值幾率分布的裝置；依據(jù)所述確定的幾率分布對所述目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行算術(shù)編碼的裝置；所述以幀為單位的處理裝置包括用于監(jiān)測幀圖像中目標(biāo)像素周圍已編碼像素的像素值分布狀態(tài)的裝置；從出現(xiàn)在所述監(jiān)測結(jié)果中的分布狀態(tài)確定所述目標(biāo)像素的像素值幾率分布的裝置；依據(jù)所述確定的幾率分布對所述目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行算術(shù)編碼的裝置。
7．如權(quán)利要求1所述的圖像編碼設(shè)備，其特征在于所述以場為單位的處理裝置包括通過以場為單位對所述像素塊進(jìn)行運動補償來產(chǎn)生場預(yù)測圖像的裝置；用于監(jiān)測場預(yù)測圖像中目標(biāo)像素周圍已編碼像素的像素值分布狀態(tài)的裝置；從出現(xiàn)在所述監(jiān)測結(jié)果中的分布狀態(tài)確定所述目標(biāo)像素的像素值幾率分布的裝置；依據(jù)所述確定的幾率分布對所述目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行算術(shù)編碼的裝置；所述以幀為單位的處理裝置包括通過以幀為單位對所述像素塊進(jìn)行運動補償來產(chǎn)生幀預(yù)測圖像的裝置；用于監(jiān)測幀預(yù)測圖像中目標(biāo)像素周圍已編碼像素的像素值分布狀態(tài)的裝置；從出現(xiàn)在所述監(jiān)測結(jié)果中的分布狀態(tài)確定所述目標(biāo)像素的像素值幾率分布的裝置；依據(jù)所述確定的幾率分布對所述目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行算術(shù)編碼的裝置。
8．如權(quán)利要求1所述的圖像編碼設(shè)備，其特征在于所述以場為單位的處理裝置包括彩色圖像場編碼裝置，用于以場為單位對彩色數(shù)字圖像進(jìn)行編碼處理；用于以場為單位對示出所述彩色數(shù)字圖像主要形狀的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼的裝置；所述以幀為單位的處理裝置包括彩色圖像幀編碼裝置，用于以幀為單位對彩色數(shù)字圖像進(jìn)行編碼處理；用于以幀為單位對示出所述彩色數(shù)字圖像主要形狀的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼的裝置；所述模式判定裝置對每個塊確定是以場為單位還是以幀為單位對所述彩色數(shù)字圖像進(jìn)行編碼處理并輸出表示判定結(jié)果的模式信息。
9．如權(quán)利要求1所述的圖像編碼設(shè)備，其特征在于所述以場為單位的處理裝置包括彩色圖像場編碼裝置，用于以場為單位對彩色數(shù)字圖像進(jìn)行編碼處理；二進(jìn)制圖像場編碼裝置，用于對示出所述彩色數(shù)字圖像主要形狀的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼；所述以幀為單位的處理裝置包括彩色圖像幀編碼裝置，用于以幀為單位對彩色數(shù)字圖像進(jìn)行編碼處理；二進(jìn)制圖像幀編碼裝置，用于以幀為單位對示出所述彩色數(shù)字圖像主要形狀的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼；所述模式判定裝置對每個塊判定是以場為單位還是以幀為單位對所述二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼處理并輸出表示判定結(jié)果的模式信息。
10．一種圖像解碼設(shè)備，其特征在于包括以場為單位的處理裝置，用于對在圖像編碼設(shè)備中以場為單位或以幀為單位編碼的像素塊的編碼圖像信號進(jìn)行解碼；以幀為單位的處理裝置，用于以幀為單位對所述像素塊的編碼圖像信號進(jìn)行解碼；切換裝置，用于依據(jù)表示在所述圖像編碼設(shè)備中是以場為單位還是以幀為單位對像素塊進(jìn)行編碼的模式信息對所述以場為單位的處理裝置和所述以幀為單位的處理裝置切換輸入或輸出。
11．如權(quán)利要求10所述的圖像解碼設(shè)備，其特征在于所述以場為單位的處理裝置以場為單位對所述編碼圖像信號進(jìn)行解碼；所述以幀為單位的處理裝置以幀為單位對所述編碼圖像信號進(jìn)行解碼。
12．如權(quán)利要求10所述的圖像解碼設(shè)備，其特征在于所述以場為單位的處理裝置以場為單位對所述編碼圖像信號進(jìn)行上采樣；所述以幀為單位的處理裝置以幀為單位對所述編碼圖像信號進(jìn)行上采樣；所述切換裝置依據(jù)表示已用場為單位或以幀為單位對像素塊進(jìn)行了下采樣的模式信息進(jìn)行切換。
13．如權(quán)利要求10所述的圖像解碼設(shè)備，其特征在于所述以場為單位的處理裝置根據(jù)在對先前解碼的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行編碼期間檢測到的運動矢量以及將以場為單位進(jìn)行解碼的像素塊進(jìn)行運動補償；所述以幀為單位的處理裝置根據(jù)在對先前解碼的基準(zhǔn)圖像進(jìn)行編碼期間檢測到的運動矢量以及將以幀為單位進(jìn)行解碼的像素塊進(jìn)行運動補償；所述切換裝置依據(jù)表示已用場為單位或以幀為單位對像素塊進(jìn)行運動補償?shù)哪Ｊ叫畔⑦M(jìn)行切換。
14．如權(quán)利要求10所述的圖像解碼設(shè)備，其特征在于還包括差值解碼裝置，用于對編碼圖像信號的所述差值進(jìn)行解碼，所述信號是通過對像素塊內(nèi)檢測到的變化點位置和預(yù)測變化點位置之間的差值進(jìn)行編碼而獲得的；預(yù)測裝置，用于從先前解碼的像素塊內(nèi)像素的像素值變化位置預(yù)測下一個像素值變化位置；相加裝置，用于把所述經(jīng)解碼的差值加到由所述預(yù)測裝置預(yù)測的像素值變化位置；其中所述以場為單位的處理裝置以場為單位從所述相加裝置輸出的相加結(jié)果中恢復(fù)場圖像；所述以幀為單位的處理裝置以幀為單位從所述相加裝置輸出的相加結(jié)果中恢復(fù)幀圖像。
15．如權(quán)利要求10所述的圖像解碼設(shè)備，其特征在于還包括幾率分布確定裝置，用于根據(jù)目標(biāo)像素周圍像素值分布來確定所述目標(biāo)像素的像素值幾率分布；算術(shù)解碼裝置，用于使用所述確定目標(biāo)像素的幾率分布對經(jīng)算術(shù)編碼的所述目標(biāo)像素的圖像編碼信號進(jìn)行解碼；其中所述以場為單位的處理裝置以場為單位從先前由所述算術(shù)解碼裝置解碼的解碼圖像中監(jiān)測目標(biāo)像素周圍像素的像素值分布，并把監(jiān)測結(jié)果的像素值分布輸出到所述幾率分布確定裝置；所述以幀為單位的處理裝置以幀為單位從所述解碼圖像中監(jiān)測目標(biāo)像素周圍像素的像素值分布，并把監(jiān)測結(jié)果的像素值分布輸出到所述幾率分布確定裝置。
16．如權(quán)利要求10所述的圖像解碼設(shè)備，其特征在于還包括幾率分布確定裝置，用于根據(jù)目標(biāo)像素周圍的像素值分布來確定所述目標(biāo)像素的像素值幾率分布；算術(shù)解碼裝置，用于使用所述確定目標(biāo)像素的幾率分布對經(jīng)算術(shù)編碼的所述目標(biāo)像素的圖像編碼信號進(jìn)行解碼；其中所述以場為單位的處理裝置包括場預(yù)測圖像產(chǎn)生裝置，通過對將從經(jīng)所述算術(shù)解碼裝置以場為單位解碼的解碼圖像解碼的像素塊進(jìn)行運動補償而產(chǎn)生場預(yù)測圖像；監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測所述場預(yù)測圖像中目標(biāo)像素周圍已編碼的像素的像素值分布狀態(tài)；以及所述以幀為單位的處理裝置包括幀預(yù)測圖像產(chǎn)生裝置，通過對將從經(jīng)所述算術(shù)解碼裝置以幀為單位解碼的解碼圖像解碼的像素塊進(jìn)行運動補償而產(chǎn)生幀預(yù)測圖像；監(jiān)測裝置，用于監(jiān)測所述幀預(yù)測圖像中目標(biāo)像素周圍已編碼的像素的像素值分布狀態(tài)。
17．如權(quán)利要求10所述的圖像解碼設(shè)備，其特征在于所述以場為單位的處理裝置包括彩色圖像場解碼裝置，用于以場為單位對彩色數(shù)字圖像進(jìn)行解碼；二進(jìn)制圖像場解碼裝置，用于以場為單位對示出所述彩色數(shù)字圖像主要形狀的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行解碼；所述以幀為單位的處理裝置包括彩色圖像幀解碼裝置，用于以幀為單位對彩色數(shù)字圖像進(jìn)行解碼；二進(jìn)制圖像幀解碼裝置，用于以幀為單位對示出所述彩色數(shù)字圖像主要形狀的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行解碼；以及所述切換裝置依據(jù)表示圖像編碼設(shè)備以場為單位或以幀為單位哪一種模式對彩色數(shù)字圖像進(jìn)行了編碼的模式信息進(jìn)行切換。
18．如權(quán)利要求10所述的圖像解碼設(shè)備，其特征在于所述以場為單位的處理裝置包括彩色圖像場解碼裝置，用于以場為單位對彩色數(shù)字圖像進(jìn)行解碼；二進(jìn)制圖像場解碼裝置，用于以場為單位對示出所述彩色數(shù)字圖像主要形狀的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行解碼；所述以幀為單位的處理裝置包括彩色圖像幀解碼裝置，用于以幀為單位對彩色數(shù)字圖像進(jìn)行解碼；二進(jìn)制圖像幀解碼裝置，用于以幀為單位對示出所述彩色數(shù)字圖像主要形狀的二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行解碼；以及所述切換裝置依據(jù)表示圖像編碼裝置以場為單位或以幀為單位哪一種模式對所述二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行了編碼的模式信息來進(jìn)行切換。
19．一種圖像編碼/解碼設(shè)備，其特征在于包括如權(quán)利要求3所述的圖像編碼設(shè)備和如權(quán)利要求12所述的圖像解碼設(shè)備。
20．一種圖像編碼/解碼設(shè)備，其特征在于包括如權(quán)利要求6所述的圖像編碼設(shè)備和如權(quán)利要求15所述的圖像解碼設(shè)備。
21．一種圖像編碼/解碼設(shè)備，其特征在于包括如權(quán)利要求7所述的圖像編碼設(shè)備和如權(quán)利要求16所述的圖像解碼設(shè)備。
22．一種可被計算機讀取的記錄媒體，其特征在于它以可執(zhí)行的格式存儲以下程序第一程序指令裝置，用于使計算機處理器以場為單位對通過分割二進(jìn)制數(shù)字圖像獲得的像素塊進(jìn)行下采樣；第二程序指令裝置，用于使計算機處理器以幀為單位對所述像素塊進(jìn)行下采樣；第三程序指令裝置，用于使計算機處理器對每個塊判定在對所述二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼時是以場為單位還是以幀為單位對所述像素塊進(jìn)行下采樣；第四程序指令裝置，用于使計算機處理器選擇是以場為單位的下采樣還是以幀為單位的下采樣更有效。
23．一種可被計算機讀取的記錄媒體，其特征在于它以可執(zhí)行的格式存儲以下程序第一程序指令裝置，用于使計算機處理器以場為單位對編碼圖像信號進(jìn)行上采樣；第二程序指令裝置，用于使計算機處理器以幀為單位對所述編碼圖像信號進(jìn)行上采樣；第三程序指令裝置，用于使計算機處理器依據(jù)表示以場為單位或以幀為單位的哪一種模式對像素塊進(jìn)行了下采樣的模式信息來選擇以更有效的模式進(jìn)行上采樣。
24．一種可被計算機讀取的記錄媒體，其特征在于它以可執(zhí)行的格式存儲以下程序第一程序指令裝置，用于使計算機處理器對每個塊判定在對二進(jìn)制數(shù)字圖像進(jìn)行編碼時以場為單位或以幀為單位的哪一種模式對像素塊進(jìn)行了編碼；第二程序指令裝置，用于使計算機處理器以場為單位監(jiān)測目標(biāo)像素周圍進(jìn)行了編碼的像素的像素值分布狀態(tài)；第三程序指令裝置，用于使計算機處理器從出現(xiàn)在所述監(jiān)測結(jié)果中的分布狀態(tài)中確定與所述目標(biāo)像素的像素值有關(guān)的幾率分布；第四程序指令裝置，用于使計算機處理器依據(jù)所述確定的幾率分布對所述目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行算術(shù)編碼；第五程序指令裝置，用于使計算機處理器以幀為單位監(jiān)測目標(biāo)像素周圍進(jìn)行了編碼的像素的像素值分布狀態(tài)；第六程序指令裝置，用于使計算機處理器從出現(xiàn)在所述監(jiān)測結(jié)果中的分布狀態(tài)中確定與所述目標(biāo)像素的像素值有關(guān)的幾率分布；第七程序指令裝置，用于使計算機處理器依據(jù)所述確定的幾率分布對所述目標(biāo)像素的像素值進(jìn)行算術(shù)編碼；第八程序指令裝置，用于使計算機處理器依據(jù)表示以場為單位或以幀為單位對所述像素塊進(jìn)行編碼的模式信息來選擇是以場為單位進(jìn)行算術(shù)編碼還是以幀為單位進(jìn)行算術(shù)編碼。
25．一種可被計算機讀取的記錄媒體，其特征在于它以可執(zhí)行的格式存儲以下程序第一程序指令裝置，用于從先前被解碼的解碼圖像中以場為單位監(jiān)測目標(biāo)像素周圍像素的像素值分布；第二程序指令裝置，用于從先前被解碼的解碼圖像中以幀為單位監(jiān)測目標(biāo)像素周圍像素的像素值分布；第三程序指令裝置，用于使計算機處理器依據(jù)表示以場為單位或以幀為單位對像素塊進(jìn)行了編碼的模式信息來選擇目標(biāo)像素周圍像素的有效像素值分布；第四程序指令裝置，用于使計算機處理器根據(jù)選中的有效像素值分布來確定所述目標(biāo)像素的像素值的幾率分布；第五程序指令裝置，用于使計算機處理器使用所述被確定目標(biāo)像素的幾率分布對所述目標(biāo)像素的經(jīng)算術(shù)編碼的圖像編碼信號進(jìn)行解碼。
26．一種圖像編碼方法，其特征在于包括以下步驟以場為單位處理通過分割二進(jìn)制數(shù)字圖像獲得的像素塊；以幀為單位處理通過分割二進(jìn)制數(shù)字圖像獲得的像素塊；對每個塊判定是以場為單位還是以幀為單位對所述像素塊進(jìn)行處理；依據(jù)表示模式判定結(jié)果的模式信息來選擇是以場為單位所進(jìn)行的處理還是以幀為單位所進(jìn)行的處理更有效。
27．一種圖像解碼方法，其特征在于包括以下步驟以場為單位對由圖像編碼設(shè)備以場為單位或以幀為單位而編碼的像素塊的編碼圖像信號進(jìn)行解碼處理；以幀為單位對所述像素塊的編碼圖像信號進(jìn)行解碼處理；依據(jù)表示所述圖像編碼設(shè)備以場為單位或以幀為單位的哪一種模式對像素塊進(jìn)行了編碼的模式信息來選擇以所述場為單位的處理還是以所述幀為單位的處理是更有效的處理。
全文摘要
在把具有隔行掃描結(jié)構(gòu)(其中,一幀包括兩個場)的二進(jìn)制數(shù)字圖像作為輸入并通過把該輸入分割成每塊多個像素構(gòu)成的兩維塊而對所述圖像進(jìn)行編碼的圖像編碼設(shè)備中,對每個塊判斷是以場為單位還是以幀為單位進(jìn)行編碼,并依據(jù)每個塊的模式判斷結(jié)果以場為單位或以幀為單位進(jìn)行編碼。此外,從經(jīng)所述圖像編碼設(shè)備編碼的圖像編碼信號中對每個塊解碼具有隔行掃描結(jié)構(gòu)(其中,一幀包括兩個場)的二進(jìn)制數(shù)字圖像的圖像解碼設(shè)備中,依據(jù)模式信息來進(jìn)行以場為單位或以幀為單位的解碼處理。
文檔編號H04N7/50GK1211372SQ97192230
公開日1999年3月17日 申請日期1997年12月11日 優(yōu)先權(quán)日1996年12月12日
發(fā)明者松本泰輔 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社