[发明专利]自适应量化和死区调制

说明书

提供用于改善压缩图像的质量和压缩因子的方法。这些方法包括在逐块级别上确定频带特定量化级别。这导致自适应死区，允许特定块由更少的非零元素表示，而其他块由更多的非零元素表示。因此，在保持或改善压缩比的同时改善编码图像的质量。自适应量化级别通过将量化后能量级别与块内的每个频带的阈值能量准则进行比较来确定。在经由这些方法不满足能量阈值准则的情况下，可以应用附加方法来改善图像质量。这里描述的方法允许在逐块、频率敏感的基础上适配图像的有效压缩比，以便更有效地分配将对图像质量产生最大影响的编码图像比特。

背景技术

可以压缩数字图像以便提供诸如降低数字图像的存储和/或传输的成本的优点。存在用于图像压缩的多种有损和无损方法。有损图像压缩方法导致不能用于精确地重新生成输入图像的压缩版本。然而，这样的有损压缩方法允许生成对人类感知而言看起来与输入图像足够相似的输出图像，以便在至少一些上下文中是可接受的。一些有损图像压缩技术可以允许以这种相似度来换取增加的压缩比，从而允许更小的压缩图像文件大小作为对输出的压缩图像的图像质量的降低的回报。

发明内容

存在用于压缩图像的各种方法。这些方法允许减小图像的尺寸同时在压缩(或编码)过程之后保持图像的主观外观。“有损”压缩方法导致不能用于完美地重构源图像的编码图像。然而，这样的有损方法可以用于生成编码图像表示，该编码图像表示可以用于从源图像重构大多数观看者不能立即区分的源图像的版本，或者在至少一些上下文中，根据至少某些准则以其他方式可接受的源图像的版本。与无损压缩方法相比，这种有损方法可以提供显著的压缩比。

许多类型的有损压缩方法通过对像素本身或对从其确定的系数(例如，对应于像素的不同空间频率分量的系数)执行一个或多个量化步骤来实现这些压缩比。这样的量化步骤允许图像信息的编码版本(例如，像素，或从其确定的系数)的位深度被减小，从而减小图像的编码版本的大小。另外，图像信息可以在量化之前被缩放，使得许多缩放的图像系数在量化之后变为“0”。如果这种“0”的比例足够高，则通过使用行程编码或其它方法来在源图像的经缩放和量化的版本中利用这种“0”的高比例，可以进一步减小图像的编码版本的大小。

可以选择用于缩放源图像的空间频率系数的缩放因子，以便改善使用该缩放因子编码的图像的质量和/或压缩比。还可以调整用于量化由该缩放因子集合缩放的系数的阈值，以便改善压缩比和/或改善编码图像的质量。例如，调整用于确定特定系数是否被量化为“0”值的量化阈值可以允许直接调整“0”的数目，以及因此图像的可压缩性。可以(例如，关于编码图像质量，关于一个或多个空间频带中的剩余图像能量)评估各种不同的量化级别，并且满足图像质量阈值的最低量化级别可以用于编码图像，或者编码图像的系数子集。以这种方式选择量化级别可以有利地在量化之后产生最多的“0”值(以便最小化编码图像大小)，同时仍然满足图像质量准则。以这种方式在编码期间自适应地设置量化级别还可以有利地避免涉及用于对编码图像进行解码的解码器的自适应的计算步骤。

可以应用附加的或可替代的方法来改善图像的压缩比，同时还保留或改善编码图像质量。这些方法可以在上述自适应量化方法失败时(例如，当没有评估的量化级别导致满足图像质量准则时)被执行，或者它们可以在其他上下文中被执行。例如，可以仅使用单个量化级别来对源图像进行编码，但是该单个量化级别未能满足图像质量准则可能导致应用一个或多个补充方法。第一补充方法包括：对于特定空间频带内的图像系数子集，确定系数中的哪些是最大系数，以及设置局部量化级别，使得最大系数被量化为非零值。第二补充方法包括在量化之前选择不同缩放因子集合来缩放图像内容。第三补充方法包括利用表示1/2,1/4或一些其他子单位值的值的符号来表示一个或多个系数。第四补充方法包括在量化之前将噪声(例如，蓝噪声)添加到图像系数，或者在量化之前调整添加到图像系数的噪声量。