[发明专利]小波变换编码/解码方法和装置

说明书

技术领域

本发明涉及二维信号的编码和解码。具体地，本发明涉及一种用于通过使用小波变换来对二维信号编码和解码的方法和装置，并且还涉及其计算机程序。

背景技术

小波变换编码方法被公认为对图像信号所表示的二维信号进行高效编码的方法中的一种。

在小波变换编码方法中，首先小波变换被应用到二维信号。小波变换是一种子带编码，其通过在水平和垂直方向上针对频带分割在低频侧重复子带分割而产生N-层级(hierarchy)频带分割。这种频带分割被称为倍频(octave)分割。在分割达3个层级的情形中，如图19所示会有10个子带可用。

在图19中，F0到F3是最低层级的子带；F4到F6是其上层级的子带；并且F7到F9是最高层级的子带。进一步地，F1、F4和F7是在水平方向上经低通滤波器滤波并且在垂直方向上经高通滤波器滤波的子带；F2、F5和F8是在水平方向上经高通滤波器滤波并且在垂直方向上经低通滤波器滤波的子带；并且F3、F6和F9是在水平方向上和垂直方向上都经高通滤波器滤波的子带。进一步地，F0被称为最低频子带，而除了F0，F1到F9被称为高频子带。

小波变换系数被包含在子带F0到F9中的每一个中。在本说明书中，被称为LH的小波变换系数被包含在例如F1、F4和F7的子带中，其中子带F1、F4和F7是在水平方向上经低通滤波器滤波并且在垂直方向上经高通滤波器滤波的子带。进一步地，被称为HL的小波变换系数被包含在例如F2、F5和F8的子带中，其中F2、F5和F8是在水平方向上经高通滤波器滤波并且在垂直方向上经低通滤波器滤波的子带。进一步地，被称为HH的小波变换系数被包含在例如F3、F6和F9的子带中，其中F3、F6和F9是在水平方向上和垂直方向上都经高通滤波器滤波的子带。进一步地，被称为LL的小波变换系数被包含在最低频子带F0中。而且，相同的坐标被分配给相同层级的多个高频子带中具有相同空间坐标的小波变换系数LH、HL和HH，其例如将被表达为LH(i,j)、HL(i,j)和HH(i,j)。因此，x表示水平方向，y表示垂直方向；因此所述坐标被表达为(x,y)。

当小波变换以上述方式被实施时，电功率趋向于被包含在最低频子带中的小波变换系数LL，并且被包含在高频子带中的小波变换系数LH、HL和HH在数值上变得大约为0。因此，有可能通过使用可变长度码来压缩信息量，以对被包含在高频子带中的小波变换系数LH、HL和HH进行编码，可变长度码的码长度随着数值越接近0而变得越短。进一步地，因为对小波变换系数LH、HL和HH的量化增加了为0的小波变换系数的数量，所以有可能通过同时使用游程长度(run length)压缩或编码来进一步大幅地压缩信息量。

这里，作为用于对被包含在高频子带中的小波变换系数进行编码的方法，存在诸如JPEG2000(ISO-15444-1/ITU-T Rec.800)那样分别对LH、HL和HH进行编码的方法，以及如在专利文献1和专利文献2以及非专利文献1中所示出的对属于相同层级的多个子带内的在空间上位于相同位置处的LH、HL和HH进行分组以及针对每个组进行编码的方法。本发明涉及对于后面那种方法的改进。

在另一方面，在小波变换解码中，原始的二维信号是通过输入由小波变换编码所产生的码串并进行后续的与编码相反的进程而生成的。

通过对属于相同层级的LH子带、HL子带和HH子带内的在空间上位于相同位置处的LH、HL和HH进行分组来进行编码的方法被进一步粗略划分为：单独地(individually)对被包含在组中的多个小波变换系数进行编码的方法(以下，称为单独系数编码方法)；以及共同地对被包含在组中的多个小波变换系数进行编码的方法(以下，称为多维系数编码方法)。

在专利文献2中描述了单独系数编码方法的一个示例。在专利文献2中，在空间上位于相同位置处的LH、HL和HH的组从LH子带、HL子带和HH子带中被提取，并且LH、HL和HH以该顺序通过使用Golomb-Rice码而被单独地编码为可变长度码。

在专利文献1中描述了多维系数编码方法的一个示例。在专利文献1中，在空间上位于相同位置处的LH、HL和HH的组从LH子带、HL子带和HH子带中被提取，并且三个系数LH、HL和HH被共同地编码为一个码。具体地，确定LH、HL和HH是否为0，并且产生针对每个系数的1个比特的鉴别信息。接着，该鉴别信息被结合用于每个组，以产生具有多个比特长度的标记信息，并且该标记信息被编码为可变长度码。因此，当被包含在一个组中的所有系数在数值上都等于0时，压缩率增加。然而，就非0系数而言，系数值分别地被编码为可变长度码。