图像编码和解码装置及方法.pdf

提供一种图像编码和解码装置和方法。图像编码和解码装置包括：编码单元，适应于表示当前图像的每个像素的比特数而调整至少一个加权值，通过对具有与包括在先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的像素值和至少一个调整的加权值执行操作来预测所需块的像素值，用所需块的预测像素值编码所需块的像素值；解码单元，适应于比特数调整至少一个加权值，通过对具有与包括在恢复的先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的像素值和至少一个调整的加权值执行操作来恢复所需块的预测像素值，用恢复的像素值解码所需块的像素值，其中先前图像指在当前图像之前显示的图像，所需块是属于当前图像的块中的一个所需目标块。

1、  一种图像编码和解码装置，包括：
一个编码单元，适应于表示当前图像的每个像素的比特数而调整至少一个加权值，通过对具有与包括在先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的像素值和至少一个调整后的加权值执行一个操作来预测所需块的像素值，用所需块的预测像素值编码所需块的像素值；和
一个解码单元，适应于所述比特数而调整至少一个加权值，通过对具有与包括在恢复的先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的像素值和至少一个调整后的加权值执行一个操作来恢复所需块的预测像素值，并用恢复的像素值解码所需块的像素值，
其中，先前图像指在当前图像之前显示的图像，所需块是属于当前图像的各块中的一个所需目标块。

2、  权利要求1的图像编码和解码装置，其中编码单元和解码单元与比特数成比例地调整加权值。

3、  权利要求1的图像编码和解码装置，其中编码单元包括：
一个编码加权预测单元，适应于所述比特数而调整加权值并用调整后的加权值预测所需块的像素值；
一个编码空间预测单元，使用对于包括在当前图像中的各块中的所需块空间上调整后的块，预测所需块的像素值；
一个编码时间预测单元，使用包括在先前图像中的所需块和其他块预测所需块的像素值；
一个编码选择单元，选择在编码加权预测单元、编码空间预测单元和编码时间预测单元中预测的像素值之一，作为预测像素值，
其中，编码单元使用预测值来编码所需块的像素值。

4、  权利要求3的图像编码和解码装置，其中编码单元包括：
一个减法单元，从所需块的像素值中减去预测值并把相减的结果作为预测编码值输出；
一个转换和量化单元，转换和量化预测编码值并输出转换和量化的结果；
一个熵编码单元，对转换和量化结果以及附加信息执行熵编码，并以比特流的形式把编码结果输出到解码单元；
一个反量化和反转换单元，对转换和量化结果执行反量化和反转换并把预测编码值作为恢复的结果输出；
一个编码加法单元，把反量化和反转换的结果和预测值相加并输出相加的结果；和
一个编码解块单元，对从编码加法单元输出的相加结果解块，并把解块的结果作为恢复所需块的像素值的结果输出，
其中，附加信息包括关于具有与包括在先前图像中的各块中的所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的信息。

5、  权利要求4的图像编码和解码装置，其中编码加权预测单元包括：
一个编码加权值调整部分，适应于所述比特数而调整加权值；和
一个编码像素值预测部分，对具有与包括在先前图像中的各块中的所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的像素值和调整后的加权值执行一个操作，并把操作的结果作为所需块预测像素值的结果输出。

6、  权利要求5的图像编码和解码装置，其中编码加权预测单元还包括：
一个第一编码预测单元产生部分，产生一个固定加权值；
一个第二编码加权值产生部分，产生一个用户确定的加权值；和
一个编码加权值选择部分，选择在第一和第二编码加权值产生部分中产生的加权值之一，并把选择的加权值输出到编码加权值调整部分。

7、  权利要求6的图像编码和解码装置，其中在第二编码加权值产生部分中产生的用户确定的加权值对应于附加信息。

8、  权利要求6的图像编码和解码装置，其中编码加权值调整部分适应于比特数用以下的等式编码加权值：
W′＝W·2^(N-M)
其中W是调整之前的加权值，W′是调整之后的加权值，N是比特数，M是一个常数。

9、  权利要求6的图像编码和解码装置，其中编码像素值预测部分通过把具有与包括在先前块中的各块中所需块的像素值类似的像素值的各块的像素值乘以调整后的加权值，并把其他调整后的加权值与该乘积相加，来预测所需块的像素值。

10、  权利要求9的图像编码和解码装置，其中编码加权值调整部分适应于比特数用以下的等式对具有与包括在先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的各块的像素值而调整将被操作的加权值：
W₁′＝W₁·2^(N-M)
W₂′＝W₂·2^(N-M)
O₁′＝O₁·2^(N-M)
O₂′＝O₂·2^(N-M)
其中W₁′和W₂′表示将用在相乘中的调整后的加权值，W₁和W₂表示调整之前的加权值，O₁′和O₂′表示将加到相乘的积中的调整后的加权值，N表示比特数，M表示一个常数。

11、  权利要求9的图像编码和解码装置，其中编码加权值调整部分适应于比特数用以下的等式对具有与包括在先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的各块的像素值而调整将被操作的加权值：
W₁′＝W₁
W₂′＝W₂
O₁′＝O₁·2^(N-M)
O₂′＝O₂·2^(N-M)
其中W₁′和W₂′表示将用在相乘中的调整后的加权值，W₁和W₂表示调整之前的加权值，O₁′和O₂′表示将加到相乘的积中的调整后的加权值，N表示比特数，M表示一个常数。

12、  权利要求10或11的图像编码和解码装置，其中当具有与包括在先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的多个块包括在相同的先前图像中时，第一编码加权值产生部分用以下等式产生加权值：
W₁＝W₂，O₁＝O₂。

13、  权利要求10或11的图像编码和解码装置，其中当具有与包括在先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的块分布在不同的先前图像中时，第一编码加权值产生部分根据每个先前图像显示的时间和当前图像显示的时间之间的时间差产生加权值。

14、  权利要求6的图像编码和解码装置，其中第二编码加权值产生部分按照具有与所需块的像素值类似的像素值的块，不同地产生将对具有与包括在先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的各块的各像素值操作的加权值。

15、  权利要求6的图像编码和解码装置，其中解码单元包括：
一个解码加权预测单元，适应于所述比特数而调整至少一个加权值，并且使用调整后的加权值来恢复所需块的像素值；
一个解码空间预测单元，使用与包括在恢复的当前图像中的各块中的所需块空间上相邻的块来恢复所需块的预测值；
一个解码时间预测单元，使用所需块及包括在恢复的先前图像中各块来恢复所需块的预测值；
一个解码选择单元，选择在解码加权预测单元、解码空间预测单元和解码时间预测单元中预测的预测值中的一个作为恢复预测值，
其中，解码单元使用恢复的预测值来解码所需块的像素值。

16、  权利要求15的图像编码和解码装置，其中解码单元还包括：
一个熵解码单元，对比特流执行熵解码；
一个反量化和反转换单元，对熵解码的结果执行反量化和反转换；
一个解码加法单元，把恢复的预测值和反转换的结果相加并把相加的结果作为包括在恢复的当前图像中的各块输出；和
一个解码解块单元，对在解码加法单元中执行的相加结果解块并把解块的结果作为解码所需块的像素值的结果输出。

17、  权利要求16的图像编码和解码装置，其中解码加权预测单元包括：
一个解码加权值调整部分，适应于所述比特数而调整至少加权值；和
一个解码像素值恢复部分，对具有与包括在恢复的先前图像中的各块的所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的像素值和至少一个调整后的加权值执行一个操作，并把操作的结果作为恢复所需块的预测值的结果输出。

18、  权利要求17的图像编码和解码装置，其中解码加权预测单元还包括：
一个第一解码加权值产生部分，产生固定的加权值；
一个第二解码加权值产生部分，使用在熵解码单元中解码的各种附加信息中对应于在第二编码加权值产生部分中产生的加权值的附加信息，来产生加权值；和
一个解码加权值选择部分，选择在第一和第二解码加权值产生部分中产生的加权值之一，并把选择的加权值输出到解码加权值调整部分。

19、  权利要求17的图像编码和解码装置，其中解码加权值调整部分用以下等式适应于比特数而调整加权值：
W′＝W·2^(N-M)
其中W是调整之前的加权值，W′是调整之后的加权值，N是比特数，M是一个常数。

20、  权利要求18的图像编码和解码装置，其中解码像素值预测部分通过把具有与包括在恢复的先前块中的各块中所需块的像素值类似的像素值的各块的像素值乘以调整后的加权值并把其他调整后的加权值与该乘积相加，来恢复所需块的预测值。

21、  权利要求20的图像编码和解码装置，其中解码加权值调整部分用以下的等式适应于比特数来调整加权值，该加权值是要对具有与包括在恢复的先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的各块的像素值操作的加权值：
W₁′＝W₁·2^(N-M)
W₂′＝W₂·2^(N-M)
O₁′＝O₁·2^(N-M)
O₂′＝O₂·2^(N-M)
其中W₁′和W₂′表示将用在相乘中的调整后的加权值，W₁和W₂表示调整之前的加权值，O₁′和O₂′表示将加到相乘的积中的调整后的加权值，N表示比特数，M表示一个常数。

22、  权利要求20的图像编码和解码装置，其中解码加权值调整部分用以下的等式适应于比特数来来调整加权值，该加权值是要对具有与包括在恢复的先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的各块的像素值操作的加权值：
W₁′＝W₁
W₂′＝W₂
O₁′＝O₁·2^(N-M)
O₂′＝O₂·2^(N-M)
其中W₁′和W₂′表示将用在相乘中的调整后的加权值，W₁和W₂表示调整之前的加权值，O₁′和O₂′表示将加到相乘的积中的调整后的加权值，N表示比特数，M表示一个常数。

23、  权利要求21或22的图像编码和解码装置，其中当具有与包括在先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的多个块包括在相同的先前图像中时，第一解码加权值产生部分用以下等式产生加权值：
W₁＝W₂，O₁＝O₂。

24、  权利要求21或22的图像编码和解码装置，其中当具有与包括在先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的块分布在不同的先前图像中时，第一解码加权值产生部分根据每个先前图像显示的时间和当前图像显示的时间之间的时间差产生加权值。

25、  权利要求18的图像编码和解码装置，其中第二解码加权值产生部分按照具有与所需块的像素值类似的像素值的块，不同地产生将对具有与包括在先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的各块的各像素值操作的加权值。

26、  一种图像编码和解码方法，包括以下操作：
适应于表示当前图像的每个像素的比特数而调整至少一个加权值，通过对具有与包括在先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的像素值和至少一个调整后的加权值执行一个操作，来预测所需块的像素值，使用所需块的预测像素值编码所需块的像素值；和
适应于所述比特数而调整至少一个加权值，通过对具有与包括在恢复的先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的像素值和至少一个调整后的加权值执行一个操作，来恢复所需块的预测像素值，并使用恢复的像素值解码所需块的像素值，
其中，先前图像指在当前图像之前显示的图像，所需块是属于当前图像的块中的一个所需目标块。

27、  权利要求26的图像编码和解码方法，其中与比特数成比例地调整加权值。

28、  权利要求26的图像编码和解码方法，其中编码操作包括：
确定当前模式是内部模式，交互模式，还是加权预测模式；
如果当前模式确定为内部模式，使用与包括在当前图像中的各块中所需块空间上相邻的块来预测所需块的像素值；
如果当前模式确定为内部模式，使用包括在先前图像中的所需块和其他块预测所需块的像素值；和
如果当前模式确定为加权预测模式，适应于所述比特数而调整加权值并且用调整后的加权值预测所需块的像素值，和
使用预测值编码所需块的像素值。

29、  权利要求28的图像编码和解码方法，其中编码操作还包括：
在预测所需块的像素值后，从所需块的像素值中减去预测值，并将相减的结果确定为预测编码值；
对预测编码值执行转换和量化；和
对转换和量化的结果和附加信息执行熵编码，并使熵编码的结果成为比特流形式，
其中，附加信息包括关于具有与包括在先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的信息。

30、  权利要求29的图像编码和解码方法，其中在加权预测模式中对所需块的像素值的预测包括：
如果当前模式确定为加权预测模式，产生一个固定的加权值和一个用户确定的加权值；
确定使用固定加权值还是用户确定的加权值；
如果确定将使用固定加权值，适应于所述比特数而调整固定加权值；
如果确定将使用用户确定的加权值，适应于所述比特数而调整用户确定的加权值；以及
对具有与包括在先前图像中的各块的所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的像素值和调整后的加权值执行一个操作，并将操作的结果确定为预测所需块的像素值的结果。

31、  权利要求26或30的图像编码和解码方法，其中解码操作包括：
确定所需块的像素值是否已经用内部模式、交互模式或者加权预测模式编码；
如果确定所需块的像素值已经用内部模式编码，使用与包括在恢复的当前图像中的各块中所需块空间上相邻的块来恢复所需块的预测值；
如果确定所需块的像素值已经用交互模式编码，使用所需块和包括在恢复的先前图像中的块来恢复所需块的预测值；和
如果确定所需块的像素值已经用加权预测模式编码，适应于所述比特数而调整至少一个加权值，并且使用调整后的加权值恢复所需块的预测值，和
使用恢复的预测值解码所需块的像素值。

32、  权利要求31的图像编码和解码方法，其中解码操作还包括：
对比特流执行熵解码；
对熵解码的结果执行反量化和反转换，并且确定所需块的像素值已经被编码的模式；
把恢复的像素值和反转换的结果相加并且将相加的结果确定为包括在恢复的当前图像中的块；和
对相加结果解块，并且把解块的结果作为解码所需块的像素值的结果输出。

33、  权利要求32的图像编码和解码方法，其中在加权预测模式中对预测值的恢复包括：
如果确定所需块的像素值已经用加权预测模式编码，使用各种解码附加信息中对应于用户确定的加权值的附加信息产生固定的加权值和用户确定的加权值；
确定是使用固定加权值还是使用用户确定的加权值；
如果确定将使用固定加权值，适应于所述比特数而调整固定加权值；
如果确定将使用用户确定的加权值，适应于所述比特数而调整用户确定的加权值；和
对具有与包括在恢复的先前图像中的各块的所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的像素值和至少一个调整后的加权值执行一个操作，并将操作的结果确定为恢复所需块的预测值的结果。

图像编码和解码装置及方法
技术领域
本发明涉及图像处理，并尤其涉及编码和解码图像的装置和方法。
背景技术
传统的图像编码和解码装置当编码时间连续的图像时利用时间预测编码和解码，以便除去先前图像和当前图像之间的冗余信息。在时间预测编码和解码方法中，从先前图像中减去当前图像，对减去的结果进行编码和解码。根据由ISO/IEC MPEG和ITU-T VCEG的联合视频组(JVT，Joint Video Team)建议的H.264/MOEG-4 Part 10 AVC标准，有各种传统的时间预测编码和解码方法(“ISO/IEC FDIS 14496-10的正文：信息技术—音视频对象的编码—第10部分：先进视频编码”，ISO/IEC JTC 1/SC 29/WG 11，N5555，2003年3月)。这些方法之一是一种加权预测编码方法，其中使用将一个先前图像的一个像素值乘以或加入一个常数值的结果对当前图像执行预测编码。当应用到图像逐渐变暗或变亮的场合或应用到一个场景由另一个场景代替从而两个场景重叠的场合时，该方法提供卓越的压缩效率。
图1A和1B说明了示例的场景变化，其中图1A说明了两个不同的场景重叠时发生场景变化的一个例子，图1B说明了使用淡出和淡入(fade-out andfade in)的场景变化的另一个例子。
如图1A和1B所述，当发生场景变化时使用加权预测编码方法能大大增加压缩效率。在图1A的情况下，先前场景和随后的场景之间的中间图像能够通过对先前和随后的场景应用适当的加权值进行预测编码。在图1B的情况下，能够通过对先前场景应用适当的加权值获得淡出效果，并能够通过向随后场景应用适当的加权值获得淡入效果。
但是，在传统方法中，表示一个图像的单个像素的比特数固定为8。因此，在当前对高质量图像的需求不断增长的情况下，使用传统方法实际上很困难。
发明内容
本发明提供一种使用适应于表示一个图像的每个像素的比特数的加权值的图像编码和解码装置。
本发明提供一种使用适应于表示一个图像的每个像素的比特数的加权值的图像编码和解码方法。
根据本发明的一个方面，提供一种图像编码和解码装置，包括：一个编码单元，适应于表示当前图像的每个像素的比特数而调整至少一个加权值，通过对至少一个具有与包括在先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的像素值和至少一个调整的加权值执行一个操作来预测所需块的像素值，用所需块的预测像素值编码所需块的像素值；和一个解码单元，适应于所述比特数而调整至少一个加权值，通过对至少一个具有与包括在恢复的先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的块的像素值和至少一个调整的加权值执行一个操作来恢复所需块的预测像素值，并用恢复的像素值解码所需块的像素值，其中先前图像指在当前图像之前显示的图像，所需块是属于当前图像的块中的一个所需目标块。
根据本发明的另一方面，提供一种图像编码和解码方法，包括以下操作：适应于表示当前图像的每个像素的比特数而调整至少一个加权值，通过对至少一个具有与包括在先前图像中的各块中所需块地像素值类似的像素值的块的像素值和至少一个调整的加权值执行一个操作来预测所需块的像素值，用所需块的预测像素值编码所需块的像素值；和适应于所述比特数而调整至少一个加权值，通过对至少一个具有与包括在恢复的先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的块的像素值和至少一个调整的加权值执行一个操作来恢复所需块的预测像素值，并用恢复的像素值解码所需块的像素值，其中先前图像指在当前图像之前显示的图像，所需块是属于当前图像的块中的一个所需目标块。
附图说明
通过参照附图详细描述示例的实施例，本发明的上述和其他特征和优点将变得更明显，其中：
图1A和1B说明了场景变化的例子；
图2是一个根据本发明的图像编码和解码装置的框图；
图3是说明根据本发明的图像编码和解码方法的流程图；
图4A和4B说明了图像划分的例子；
图5是根据本发明的图1的编码单元的一个实施例的框图；
图6是说明根据本发明的图3的操作20的一个实施例的流程图；
图7A和7B是为了便于理解图5中的编码空间预测单元的图；
图8是图5所示的编码加权预测单元的一个实施例的框图；
图9是说明图6的操作78的一个实施例的流程图；
图10是根据本发明的图1所示的解码单元的实施例的框图；
图11是说明根据本发明的图3的操作22的一个实施例的流程图；
图12是根据本发明的图10中的解码加权预测单元的一个实施例的框图；和
图13是说明根据本发明的图11中的操作202的一个实施例的流程图。
具体实施方式
下面将参照附图描述根据本发明的一个图像编码和解码装置和一个编码和解码方法的结构和操作。
图2是一个根据本发明的图像编码和解码装置的框图。图像编码和解码装置包括一个编码单元10和一个解码单元12。
图3是说明根据本发明的一个图像编码和解码方法的流程图。图像编码和解码方法包括用适应于比特数来调整的加权值编码和解码所需块的一个像素值(操作20和22)。
图2中的编码单元10适应于表示一个图像的每个像素的比特数而调整至少一个加权值，找到与包括在先前图像中的块(下文中为“先前块”)中的一个所需块具有类似的像素值的块(下文中为“类似先前块”)，通过对至少一个调整后的加权值和找到块的像素值执行一个操作，来预测所需块的像素值，并用对应于操作结果的预测像素值编码所需块的像素值(操作20)。这里，可能存在多个类似先前块。先前图像指在当前图像之前显示的图像。所需块指在经输入端口IN1输入的当前图像中的所需目标块，即，当前将被编码的块。像素值可以指表示像素的R(红)、G(绿)和B(蓝)值，或亮度信号(Y)和色差信号(CbCr)。
在所需块中可以存在多个像素。在这种情况下，在类似先前块中找到具有与包括在所需块中的每个像素的像素值类似的像素值的像素。
图4A和4B说明了一个图像划分的例子，其中图4A说明了各种划分的宏块，而图4B说明了图4A中一个划分的宏块的进一步划分。
参照图4A，一个具有16×16像素的宏块被分为具有16×8、8×16和8×8像素的各种尺寸以获得运动矢量。参照图4B，具有8×8像素的宏块进一步分为8×4、4×8和4×4像素。
如上所述，根据本发明的图像编码和解码装置把当前图像和先前图像分为具有预定大小的块，如图4A或4B所示，并以划分的块为单位处理图像
图5是根据本发明的图2的一个编码单元10的实施例10A的框图。图5的编码单元10A包括一个编码加权预测单元40，一个编码空间预测单元42，一个编码时间预测单元44，一个编码选择单元46，一个减法单元48，一个转换和量化单元50，一个熵编码单元52，一个反量化和反转换单元54，一个编码加法单元56和一个编码解块单元58。
图6是说明根据本发明的图3的操作20的一个实施例20A的流程图。实施例20A包括根据每种模式预测一个像素值(操作70到78)，获得预测编码值(操作80)和执行转换、量化和熵编码(操作82和84)。
图5中的编码选择单元46选择预测像素值之一作为一个预测值，预测像素值在编码加权预测单元40、编码空间预测单元42和编码时间预测单元44中预测，并向减法单元48和编码加法单元56输出选择的预测值(操作70和72)。
例如，编码选择单元46确定当前模式是否是内部模式(操作70)。如果当前模式确定为不是内部模式，编码选择单元46确定当前模式是交互模式还是加权预测模式(操作72)。
如果当前模式确定为内部模式，编码选择单元46从编码空间预测单元42选择一个输出。编码空间预测单元42用经输入端口IN2输入的所需块和从编码加法单元56输入的相邻块预测所需块的像素值，并向编码选择单元46输出预测的像素值(操作74)。这里，相邻块指与包括在当前图像块中的所需块空间上相邻的块。
图7A和7B是为了便于理解图5中的编码空间预测单元42的图。图7A说明了所需块108和相邻块100到106。图7B用于解释空间预测方向。
图7A中的所需块108包括像素P_a到P_q。相邻块100包括与所需块108相邻的至少一个像素P_o，相邻块102包括与所需块108相邻的至少为像素P₁、P₂、P₃和P₄，相邻块104包括与所需块108相邻的至少为像素P₅、P₆、P₇和P₈，相邻块106包括与所需块108相邻的至少像素为P₉、P₁₀、P₁₁和P₁₂。
在图7B中从0到8有9个预测，其中与所需块108空间上相邻的像素被投射(projected)以预测包括在所需块108中的每个像素的像素值。这里，没有方向的数值2在图7B中未示出。例如，在方向0的情况下，像素P₁、P₂、P₃和P₄垂直投射以预测包括在所需块108中的每个像素的像素值。即，像素P_a、P_e、P_i和P_m的预测像素值对应于像素P₁的像素值，像素P_b、P_f、P_j和P_n的像素值对应于像素P₂的像素值，像素P_c、P_g、P_k和P_o的像素值对应于像素P₃的像素值，像素P_d、P_h、P₁和P_q的像素值对应于像素P₄的像素值。在所有其他的方向上，利用相同的方式进行投射从而预测包括在所需块108中的每个像素的像素值。编码空间预测单元42向熵编码单元52输出预测所需块108的像素值时使用的各种附加信息，例如，投射方向，即预测方向。
当当前模式确定为交互模式时，编码选择单元46从编码时间预测单元44中选择一个输出。这里，编码时间预测单元44用经输入端口IN2输入的所需块和经输入端口IN3输入的先前块预测所需块的像素值，并向编码选择单元46输出所需块的预测像素值(操作76)。例如，编码时间预测单元44通过比较所需块和先前块估计运动，并用估计的运动预测包括在所需块中的每个像素的像素值。这里，编码时间预测单元44中预测像素值时使用的各种附加信息，例如估计的运动输出到熵编码单元52。
当当前模式确定为加权预测模式时，编码选择单元46从编码加权预测单元40选择一个输出。这里，编码加权预测单元40适应于所述比特数而调整加权值，用调整后的加权值，经输入端口IN2输入的所需块和经输入端口IN3输入的先前块，预测所需块的像素值，并向编码选择单元46输出预测的像素值(操作78)。为此，比特数可以经输入端口IN4输入。
这里，如图5所示，经输入端口IN3输入到编码加权预测单元40和编码时间预测单元44的先前块是属于先前在编码解块单元58中解码的先前图像的块。在编码加权预测单元40中预测像素值时用的各种附加信息，例如估计的运动输入到熵编码单元52。
根据本发明，编码加权预测单元40可以与比特数成比例地调整加权值。
图8是根据本发明的图5中的一个编码加权预测单元40的实施例40A的框图。实施例40A包括第一和第二编码加权值产生部分120和122，一个编码加权值选择部分124，一个编码加权值调整部分126和一个编码加权值预测部分128。
图9是说明根据本发明的图6中的操作78的一个实施例78A的流程图。实施例78A包括产生并调整加权值(操作140到146)和对调整后的加权值和类似先前块的像素值执行一个操作(操作148)。
图8所示的第一和第二编码加权值产生部分120和122产生加权值(操作140)。特别是，第一编码加权值产生部分120产生一个固定的加权值并输出产生的固定加权值到编码加权值选择部分124。这时，第二编码加权值产生部分122产生由用户确定的加权值(下文中为“用户确定的加权值”)并输出产生的加权值到编码加权值选择部分124。为此，第二编码加权值产生部分122可以经一个输入端口IN5接收用户确定的加权值。或者，第二编码加权值产生部分122可以包括一个操作单元(未示出)，它由用户操作以产生加权值。在第二编码加权值产生部分122产生的用户确定的加权值作为附加信息经输出端口OUT4输出到熵编码单元52。
根据本发明，第二编码加权值产生部分122可以根据类似先前块，不同地产生将对类似先前块的各像素值进行操作的各加权值。
在操作140之后，编码加权选择部分124选择在第一和第二编码加权值产生部分120和122中产生的一个加权值并把选择的加权值输出到编码加权值调整部分126。特别是，编码加权值选择部分124判定是使用在第一编码加权值产生部分120中产生的固定加权值还是使用在第二编码加权值产生部分122中产生的用户确定的加权值，响应于判定的结果选择固定加权值或用户确定的加权值，并把选择的加权值输出到编码加权值调整部分126(操作142)。编码加权值选择部分124经输出端口OUT5把判定的结果作为附加信息输出到熵编码单元52。特别是，如果判定将使用固定加权值，编码加权值选择部分124选择固定加权值并把选择的固定加权值输出到编码加权值调整部分126。但是，如果判定将使用用户确定的加权值，编码加权值选择部分124选择用户确定的加权值并把选择的用户确定的加权值输出到编码加权值调整部分126。
编码加权值调整部分126适应于经输入端口IN6输入的比特数而调整固定的加权值或用户确定的加权值并向编码像素值预测部分128输出调整后的加权值(操作144或146)。
根据本发明的一个实施例，编码加权值调整部分126可以按照以下的等式(1)适应于表示像素值的比特数而调整加权值。
W′＝W·2^(N-M)                         (1)
其中W是调整之前的加权值，W′是调整之后的加权值，N是比特数，M是一个常数。
通常，用诸如摄像机的图像获取设备获得的图像通过取样用预定的尺寸，即像素数表示。随着表示每个像素值所需的比特数变得更大，能够被表示的像素值范围变得更宽，并且能够表示更高质量的图像。在大多数情况下，比特数是8。在高质量图像显示领域，比特数增加到10或12。考虑到这一点，等式(1)中的常数M例如可以是8、10或12。
在操作144或146后，编码像素值预测部分128对经输入端口IN7输入的先前块中至少一个类似先前块的像素值和调整的加权值执行一个操作，确定操作的结果作为所需块的预测像素值，并经输出端口OUT6把结果输出到编码选择单元46(操作148)。
根据本发明，编码像素值预测部分128可以通过把类似先前块的像素值乘以调整后的加权值并它其他调整后的加权值加到该乘积中预测所需块的像素值。例如，编码像素值预测部分128可以用以下的等式(2)预测所需块的像素值。
E ( x , y ) = Σ i = 1 r W i ′ × p i ( x , y ) + Q i ′ r - - - ( 2 ) ]]>
其中E(x，y)表示属于所需块的像素中位于(x，y)的像素的预测像素值，p_i(x，y)表示在属于类似先前块的像素中位于(x，y)的像素的像素值，W_i′表示从一个加权值W_i调整后的加权值，O_i′是从一个加权值O_i调整后的加权值。特别是，W_i和O_i是由编码加权值选择部分124选择的加权值，而W_i′和O_i′是在编码加权值调整部分126中调整的加权值。
例如，当i＝1和i＝2时，编码加权值调整部分126可以根据公式(3)或(4)获得调整后的加权值W₁′，W₂′，O₁′和O₂′。
W₁′＝W₁·2^(N-M)
W₂′＝W₂·2^(N-M)                                       (3)
O₁′＝O₁·2^(N-M)
O₂′＝O₂·2^(N-M)
W₁′＝W₁
W₂′＝W₂                                       (4)
O₁′＝O₁·2^(N-M)
O₂′＝O₂·2^(N-M)
根据本发明，当类似先前块包括在相同的先前图像中时，第一编码加权值产生部分120可以用以下等式(5)产生加权值W₁和W₂。
W₁＝W₂，O₁＝O₂                                 (5)
其中，在H.264的情况下，W₁＝W₂＝32并且O₁＝O₂＝0。
但是，当类似先前块在不同的块中分布时，第一编码加权值产生部分120根据每个类似先前块显示的时间和当前图像显示的时间之间的时间差产生加权值。
图5的编码单元10A用编码加权预测单元40、编码空间预测单元42或编码时间预测单元44预测所需块的像素值，从而提高编码效率。
在操作74、76或78之后，减法单元48根据等式(6)从经输入端IN2输入的所需块的像素值中减去从编码选择单元46输入的预测像素值，并把减去的结果输出到转换和量化单元50作为预测编码值(操作80)。
dn(x，y)＝bn(x，y)-E(x，y)                     (6)
其中dn(x，y)表示当前图像中第n个所需块的预测编码值，并且bn(x，y)表示属于当前图像的第n个所需块的像素中位于(x，y)的像素的像素值。
在操作80之后，转换和量化单元50转换从减法单元48输入的预测编码的值，量化转换后的结果，并把量化结果输出到熵编码单元52和反量化和反转换单元54(操作82)。这里，转换可以是离散余弦变换(DCT)，H.264的整数转换，等等。
在操作82之后，熵编码单元52对从转换和量化单元50输出的转换和量化的结果执行熵编码并以比特流的形式经输出端口OUT2把熵编码的结果输出到解码单元12(操作84)。
熵编码单元52从编码加权预测单元40、编码空间预测单元42和编码时间预测单元44接收附加信息，编码接收到的附加信息并经输出端口OUT2将包括在比特流中的编码结果输出到解码单元12。来自编码加权预测单元40和编码时间预测单元44的诸如估计的运动的附加信息之所以在熵编码单元52中进行熵编码以发送到解码单元12的原因是使得解码单元12能找到类似先前块，这将在后面说明。
在操作84中，编码单元10A的反量化和反转换单元54，编码加法单元56和编码解块单元58执行接下来的操作从而参考先前图像。
反量化和反转换单元54把从转换和量化单元50输入的量化结果反量化，把反量化的结果反转换，并把反转换的结果作为恢复预测编码值的结果输出到编码加法单元56。编码加法单元56对从反量化和反转换单元54输入的恢复的预测编码值和从编码选择单元46输入的预测像素值执行相加，并把相加的结果输出到编码解块单元58和编码空间预测单元42。
编码解块单元58对在编码加法单元46中执行相加的结果解块，并把解块的结果作为解码所需块的像素值的结果经输出端口OUT3输出。在编码解块单元58中执行的解块是除去由于图3的编码单元10A以块为单位处理图像产生的成块现象。
在操作20之后，解码单元12适应于所述比特数而调整至少一个加权值，对具有与包括在恢复的先前图像中的各块中的所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的一个像素值和至少一个调整后的加权值执行一个操作，以恢复所需块的预测像素值，并用恢复的像素值解码所需块的像素值(操作22)。
图10是根据本发明的图2所示的解码单元12的一个实施例12A的框图。实施例12A包括一个熵编码单元160，一个反量化和反转换单元162，一个解码时间预测单元164，一个解码加权预测单元166，一个解码空间预测单元168，一个解码选择单元170，一个解码加法单元172和一个解码解块单元174。
图11是说明根据本发明的图3所示的操作22的一个实施例22A的流程图。实施例22A包括执行熵解码及反量化和反转换(操作190和192)，根据每种模式恢复像素值(操作194到202)，和解码编码值(操作204和206)。
图10的熵编码单元160对经输入端口IN8从编码单元10输入的比特流执行熵解码，并把熵解码后的结果输出到反量化和反转换单元162(操作190)。这里，包括在比特流中的各种附加信息也被解码。
在操作190之后，反量化和反转换单元162对从熵解码单元160输入的熵解码结果执行反量化，对反量化的结果执行反转换，并把反转换的结果输出到解码加法单元172(操作192)。这里，从反量化和反转换单元162输出的反转换结果是恢复预测编码值的结果。
在操作192之后，解码选择单元170确定所需块的像素值在编码单元10中编码的模式是否是内部模式(操作194)。如果确定所需块的像素值在编码单元10中编码的模式不是内部模式，解码选择单元170确定所需块的像素值在编码单元10中编码的模式是交互模式还是加权预测模式(操作196)。为此，编码选择单元170可以使用在熵编码单元52中编码并在熵解码单元160中解码的附加信息，该附加信息是在编码加权值选择部分124中执行的确定的结果。例如，解码选择单元170响应于从熵解码单元160输入的附加信息选择一个在解码加权预测单元166、解码空间预测单元168和解码时间预测单元164中恢复的预测像素值作为恢复的预测像素值，并把选择的结果输出到解码相加单元172。
如果确定编码模式为内部模式，解码单元170选择解码空间预测单元168的输出。解码空间预测单元168从解码相加单元172接收包括在恢复的当前图像中的恢复的块，用从解码相加单元172中接收的块中与所需块空间上相邻的块恢复由编码单元10预测的所需块的像素值，并把恢复的结果输出到解码选择单元170(操作198)。为此，解码空间预测单元168可以用附加信息恢复所需块的像素值，附加信息对应于在熵解码单元160中恢复的各种附加信息中预测的方向。
如果编码模式确定为交互模式，解码选择单元170选择解码空间预测单元164的输出。解码时间预测单元164用所需块和包括在从输入端口IN9输入的恢复的先前图像中的各块，恢复所需块的预测像素值，并把恢复的结果输出到解码选择单元170(操作200)。包括在经图10中的输入端口IN9输入到解码加权预测单元166和解码时间预测单元164的恢复的先前图像中的各块属于在解码解块单元174中解码的先前图像。
为了执行上述操作，解码时间预测单元164可以接收在熵解码单元160中解码的各种附加信息中的诸如估计的运动的附加信息，并用接收的附加信息恢复所需块的预测像素值。解码时间预测单元164根据对应于估计的运动的附加信息，能够至少找到一个具有与包括在恢复的先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的块，并能够用找到的块恢复所需块的预测像素值。
如果编码模式确定为加权预测模式，解码选择单元170解码加权预测单元166的输出。解码加权预测单元166适应于比特数而调整至少一个加权值，用调整的加权值恢复所需块的预测像素值，并把恢复的结果输出到解码选择单元170(操作202)。
根据本发明，图10中的解码加权预测单元166可以与比特数成比例地调整加权值。
图12是根据本发明的图10中的解码加权预测单元166的一个实施例166A的框图。实施例166A包括第一和第二解码加权值产生部分220和222、一个解码加权值选择部分224、一个解码加权值调整部分226、和一个解码像素值恢复部分228。
图13是说明根据本发明的图11中的操作202的一个实施例202A的流程图。实施例202A包括产生和调整加权值(操作240到246)和对调整后的加权值和至少一个具有与所需块的像素值类似的像素值的块的像素值执行一个操作(操作248)。
第一和第二解码加权值产生部分220和222产生加权值(操作240)。例如，第一解码加权值产生部分产生一个固定的加权值，它与第一编码加权值产生部分120产生的加权值相同，并把产生的加权值输出到编码加权值选择部分124。这里，将由第一编码加权值产生部分120和第一解码加权值产生部分220产生的加权值被预先确定。
当包括在恢复的先前图像中的各块中的具有与所需块的像素值类似的像素值的多个块包括在相同的恢复的先前图像时，第一解码加权值产生部分220能够根据等式(5)产生加权值。但是，当在包括在恢复的先前图像中的各块中具有与所需块的像素值类似的像素值的多个块分布在不同的恢复的先前图像中时，第一解码加权值产生部分220根据每个同样的先前图像的显示时间和当前图像的显示时间之间的时间差产生加权值。
第二解码加权值产生部分222经输入端口IN10从熵解码单元160接收附加信息，附加信息对应于在熵解码单元160中解码的各种附加信息中在第二编码加权值产生部分122中产生的加权值，用接收到的附加信息产生加权值，并把产生的加权值输出到解码加权值选择部分224。即，第二解码加权值产生部分222用附加信息恢复在第二编码加权值产生部分122中产生的加权值。第二解码加权值产生部分222根据具有类似的像素值的块，可以不同地产生将对具有与包括在恢复的先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的块的像素值操作的加权值。
在操作240之后，解码加权值选择部分224选择在第一和第二解码加权值产生部分220和222中产生的加权值之一，并把选择的加权值输出到解码加权值调整部分226。为此，解码加权值选择部分224可以经输入端口IN11从熵解码单元160接收附加信息并用接收的附加信息选择在第一和第二解码加权值产生部分220和222中产生的加权值之一，附加信息是在编码加权值选择部分124中确定的结果。例如，如果根据附加信息，在编码加权值选择部分124中选择的加权值被确定为用户确定的加权值，则解码加权值选择部分224选择在第二解码加权值产生部分222中产生的加权值。但是，如果根据附加信息，在编码加权值选择部分124中选择的加权值被确定为固定的加权值，则解码加权值选择部分224选择在第一解码加权值产生部分220中产生的加权值。换句话说，解码加权值选择部分224响应于附加信息确定是使用固定的加权值还是使用用户确定的加权值，根据确定的结果选择固定的加权值或用户确定的加权值，并输出选择的加权值到解码加权值调整部分226(操作242)。
解码加权值调整部分226适应于经输入端口IN12输入的比特数而调整至少一个固定加权值或至少一个用户确定的加权值，并把调整后的加权值输出到解码像素值恢复部分228(操作244和246)。解码加权值调整部分226可以适应于比特数用上述等式(1)、(3)或(4)调整加权值。
在操作244或246之后，解码像素值恢复部分228对具有包括在经输入端口IN3输入的恢复的先前图像中的各块中所需块的像素值类似的像素值的至少一个块的像素值和从解码加权值调整部分226输入的至少一个调整后的加权值执行一个操作，并经一个输出端口OUT8向解码选择单元170输出操作的结果(操作248)。为此，解码像素值恢复部分228经输入端口IN13从熵解码单元160接收熵解码单元160中解码的各种附加信息中诸如估计的运动的附加信息，并用接收的对应于估计的运动的附加信息恢复所需块的预测像素值。解码像素值恢复部分228能够根据对应于估计的运动的附加信息找到至少一个具有与包括在恢复的先前图像中的各块的所需块的像素值类似的像素值的块，并用找到的块恢复所需块的预测像素值。
当解码像素值预测部分128根据以上的等式(2)预测所需块的像素值时，解码像素值恢复部分228可以通过把具有与包括在恢复的先前图像中的各块中的所需块像素值类似的像素值的像素值的至少一个块的像素值乘以至少一个调整后的加权值并把其他的调整后的加权值加到该乘积中。
在操作198、200或202之后，解码加法单元172把从解码选择单元170输入的所需块的恢复的预测像素值和从反量化和反转换单元162接收的反转换结果相加，并把相加的结果输出到解码空间预测单元168和解码解块单元174(操作204)。
在操作204之后，解码解块单元174对解码加法单元172中执行的相加结果解块并把解块的结果作为解码所需块像素值的结果经输出端口OUT7输出(操作206)。
与上述实施例不同，在根据本发明的另一个实施例中，图5的编码单元10A可以不包括编码空间预测单元42、编码时间预测单元44和编码选择单元46。图10的解码单元12A不包括解码空间预测单元168、解码时间预测单元164和解码选择单元170。这时，编码加权预测单元40中预测的所需块像素值直接输出到减法单元48和编码加法单元56，在解码加权预测单元166中恢复的所需块的像素值直接输出到解码加法单元172。
在根据本发明的另一个实施例中，图5的编码单元10A可以包括编码空间预测单元42和编码时间预测单元44中的一个，并且图10中的解码单元12A可以包括解码空间预测单元168和解码时间预测单元164中的一个。
根据本发明，在图5的编码单元10A中包括减法单元48、转换和量化单元50、熵编码单元52、反量化和反转换单元54、编码加法单元56和编码解块单元58的结构，是能够用从编码选择单元46输出的预测像素值编码所需块的像素值的示例的实施例。而且，在图10的解码单元12A中包括熵解码单元160、反量化和反转换单元162、解码加法单元172和解码解块单元174的结构，是能够解码所需块的像素值的一个示例的实施例。因此，本发明不限于图5和10所示的结构。
在以上的实施例中，已经结合由ITU-T VCEG的联合视频组(JVT)建议的ISO/IEC MPEG和H.264/MPEG-4 Part 10 AVC标准化的技术，对根据本发明的图像编码和解码装置和方法进行了说明。根据本发明的图像编码和解码装置中的每个编码解块单元58和解码解块单元174对应于标准化技术中公开的解块滤波器(未示出)。但是，本发明不限于该标准化技术。特别是，图5所示的编码空间预测单元42、编码时间预测单元44和图10所示的解码时间预测单元164和解码空间预测单元168可以使用不同的时间和空间预测方法。
如上所述，在根据本发明的图像编码和解码装置和方法中，一个图像能够用适应于表示每个图像像素的比特数变化调整的加权值进行编码和解码。换句话说，用通过对加权值W、W₁、W₂、O₁和O₂和一个常数值(1或2^N-M)执行一个操作而调整的加权值执行加权预测，这些加权值用在加权预测编码和解码装置的传统加权预测中。因此，即使用传统的编解码器装置也能够有效执行编码和解码。
尽管本发明已经参照示例的实施例典型地示出并描述，本领域技术人员将能理解，在不脱离由随后的权利要求定义的本发明的精神和范围的情况下，可以作出各种形式和细节的变化。