[发明专利]一维余弦变换的计算装置以及包括该计算装置的图象编码装置和解码装置

说明书

本发明涉及计算余弦变换的装置，特别涉及用以图象编码以减少表示图象信息的数量的装置，该信息减少能允许用具有有限信息率的装置发射或贮存图象。

众所周知，把表示图象象素的亮度和色度值通过二维余弦变换，产生一个N×N值的矩阵，这称为直接余弦变换，它对应于表示被编码图象的N×N象素区域块的N×N矩阵。这种图象通常被分成许多矩形部分，每个部分由一个N×N象素区域块所构成。变换值的加权减少了表示图象的信息的数量。解码包括运用反加权，这样导致N×N矩阵的反余弦变换使对应于直接变换的N×N矩阵逆变换，就象编码一样，解码是通过N×N图象象素区域来完成的。

假如表示一个区域象素的值是f（i，j），i＝0到N-1，j＝0，N-1，则二维直接余弦变换的值由下式表示：

U＝0到N-1

V＝0到N-1

其中：

c（u）＝12]]>

当U＝0时;而c（v），当v＝0时，

并且：c（u）＝1，当u＝1，而c（v）＝1，当v＝，1，2……N-1

且

逆变换后的值通过运用下列公式经二维反余弦变换给出：

（2）

该二维余弦变换可分成二个一维余弦变换，并且该二维变换可用二个串接在一起的一维变换计算装置来计算。

一维余弦变换根据下列公式进行：

当k＝0，1，2，N-1，

其中（c）＝12]]>，当k＝0时，

c（k）＝1，当k＝1，2…，N-1时，

并且

一维反余弦变换由下式完成：

经余弦变换后加权的图象编码，大大减少了所发送的信息数量，但是有一个缺点，即需非常大量的计算。如此的计算数量需花费设备和计算时间。它使得利用余弦变换在通常频率即欧洲标准每秒50帧的一系列视频图象的编码和解码非常困难。

利用相对减少数目的基本乘法和加法来完成余弦变换的高速算法已为公知，特别是由德亚（R·ADuryca）在题为“图象传输系统的源/通道编码的效应”一文中描述的陈等人的算法（chen    et    al），该文登于AFIT/GE/EE/79D-12上，即俄亥俄洲空军技术学院，1979年12月。它是利用系数aik间的数学关系由上式（3）导出的。用该算法，表示16个象素数值的一维余弦变换可由44次乘法和74次加法来完成。它被用于一维余弦变换计算装置中，但是该算法有一缺点即具有实现该运算的装置的复杂性而导致的不规则结构。

因此，本发明的目的，是提供一种耗费低的，计算一维直接余弦变换和计算一维反余弦变换的装置，该装置具有较之于使用陈等人提出的算法，用来变换16值系列的装置，具有较简单的结构。本发明的目的还在于提供用于对符合通常电视标准的视频图象进行实时二维余弦变换的编码和解码装置。

本发明特别提供了一种计算一维直接余弦变换的装置，以及用以计算一维反余弦变换的装置，它从已知的由比洋·杰·李（Beyeong    Gi    Lee）提出的“一种计算离散余弦变换的新算法”中导出二个算法。李的该文刊登于1EEE杂志，“音响，话音和信号处理”中，第ASSP-32卷n·6，第1243-1245页，1984年12月。比洋·（Beyeong    Lee）的这些算法被改进，这样它们可用于由少量的ROM和少量的容易得到的集成电路构成的基本计算装置所构成的变换计算装置，并能在与惯用电视标准的象素分析的频率相同的情况下工作。

本发明还提供了一种借助包括两个一维余弦变换计算装置的二维余弦变换对图象编码和解码的装置。

根据本发明变换16值系列的一维直接余弦变换计算装置包括：

一个用以存贮被变换的16值系列的输入存储装置;