用于壓縮整數值數據流的系統和方法技術方案

本發明專利技術提供了一種通過使用新的壓縮方案來使與編碼數據相關的比特流的大小和復雜度最小化的方法和系統。熵編碼器接收游程／數據值對的列表并且單獨地熵編碼游程和數據值，分別根據長度和幅值來選擇其碼字，并且在編碼比特流中級聯所得到的碼字對，其中首先級聯游程碼字。

【技術實現步驟摘要】
【國外來華專利技術】
技術介紹
已知用于編碼整數值比特流的各種編碼方案，其中比特流可以表示例如視頻、圖像等。已知的編碼方案通常包括游程長度編碼、可變長度編碼、差分編碼及其各種組合。已知游程長度編碼雖然可用于壓縮呈現明顯一致性的數據，但是在數據值有可能彼此不同的情況下通常是低效率的。在后一情況下，已知壓縮方案共有的是在游程長度編碼和某一其它類型的編碼之間適應性地切換，該切換通常根據與比特流相關的補充信息 (side information)，或者根據計算，在解碼器中進行處理；這分別降低了壓縮效率或增大了計算負擔。壓縮方案之間共有的是使用游程長度和差分編碼二者來在游程長度編碼之前進行差分編碼，對于比特流中的每一個數據值，該順序要求編碼器計算差值并且要求解碼器計算和值(即，用于重建數據值)。因此，期望使用可以消除或至少減少這些已知限制的編碼方案。 附圖說明圖1圖示根據本專利技術一個實施例的整數值數據流的編碼方法。圖2圖示根據本專利技術一個實施例的游程/數據值對的列表的編碼方法。圖3圖示整數值數據及其相關游程的示例性流。圖4圖示根據本專利技術一個實施例的編碼器-解碼器系統。具體實施例方式本專利技術的實施例通過使用新的壓縮方案來使與編碼數據相關的比特流的大小和復雜度最小化。熵編碼器接收游程/數據值對的列表并且分別熵編碼游程和數據值，分別根據長度和幅值來選擇其碼字，并且在編碼比特流中級聯所得到的碼字對，其中首先級聯數據值碼字。該編碼方案降低了編碼比特流的大小和復雜度，該比特流可以表示圖像、視頻等。因此，可以用較小帶寬發送該比特流，并且可以減輕編碼器和解碼器二者上的計算負擔。圖1圖示根據本專利技術一個實施例的流編碼方法。根據該實施例，該方法可以按照預定的掃描方向掃描數據值數組(框100)。該方法可以將數據值從數組轉換為游程/數據值對的序列(框110)。在框120，該方法可以基于游程的值，選擇碼字。類似地，在框130， 該方法可以基于數據值的值，選擇碼字。該方法可以執行步驟120或步驟130或二者。該方法可以將編碼后的游程/數據值數據級聯為編碼數據對(框140)。其后，數據可以被進一步處理以供傳輸。更具體地，在框100，該方法可以按照掃描方向掃描源數據數組，該源數據表示例如圖像、視頻等。該方法可以接納各種大小和配置的數據數組。將可理解的是在按照掃描方向來考慮時，多維整數數組可以被看做線性數組，并且因此，本討論針對線性數組情況。在框110，使用游程長度編碼，一維數據值數組可以被轉換成游程/數據值對的列表，其中該對中的一個整數(一般而言，第一整數)是游程的長度，并且另一整數(一般而言，第二整數)是包括對應游程的數據的值。例如，如圖3所示，如果一維數組包括10個元素-{0，0，0，3，3，2，2，2，2，2}-則這 10 個元素將被轉換成以下對{(3，0)，(2,3), (5，2)}。 所得到的對表示原始數組包括等于0的3個值，等于3的2個值和等于2的5個值，并且按照該順序。在一個實施例中，所得到的游程/數據值對的列表可以在框110被差值編碼成游程/數據值差值對的列表。返回到以上使用的示例10元素數組，所得到的游程/數據值差值對的列表包括{(3，+1)，(2，+3)，(5，-1)}，其中、以及。在數據值差值將不為0的一般情況下，如果為0則意味著以前游程的延續；通過將初始游程的前一游程值看做-1 (如以上例子中所示)，可以保證非0數據值差值(除非游程被分為子游程，如本文所述)。通過在差值編碼之前進行游程長度編碼，需要計算差值(編碼器)或和值(解碼器)每個游程僅僅一次，而不是每個數據值一次。這種順序區別在解碼器中可能特別有價值，其中它不僅降低了所需的計算量，而且還消除了任何相關的序列性(serialism)，這允許同時輸出游程的數個相同數據值。如上所述，本專利技術的原理可以應用于差分數據值和非差分數據值二者。因此，除非以下具體指出，以下討論涉及一般意義上的“數據值”，其同等地涉及差分和非差分數據值。在框120、130，所得到的游程/數據值對的列表可以被熵編碼；游程可以與數據值分開編碼并且這種編碼可以順序地(例如，在數據值之前的游程等)或并行地進行。本專利技術的實施例允許結合其他編碼方案使用本文提出的基于碼本的熵編碼，如果需要的話。例如， 雖然本討論提出按照參考圖2在以下所述的處理來編碼游程和數據值二者，但是可以允許按照所提出的方案編碼僅僅一個數據類型(也就是，游程)，以及按照另一機制編碼另一數據類型(例如，數據值)。因此，本專利技術的原理可以與所需的其他編碼機制集成在一起。在游程和數據值已經被熵編碼之后，游程碼字/數據值碼字的列表可以被級聯 (即，對于每一對，所得到的數據值碼字與所得到的游程碼字級聯)，并且這些級聯的碼字一起形成最后的編碼比特流，如框140所示。通過將數據值碼字放在對應的游程碼字之前， 數據值可以被重建-在解碼期間-在確定數據值的游程的長度之前，這允許特定游程值的指定游程長度解碼。例如，如果在游程碼字解碼期間確定游程為1，則單個數據值可以被輸出，這是由于數據值已經被恢復；因此，不需要進行循環或嘗試適應一般情況，這意味著可以從該處理中去除一些計算開銷。圖2圖示根據本專利技術一個實施例的熵編碼方法。在框200，接收游程/數據值對， 并且在框205，每一對中的游程被檢查以發現其是否在預定最大游程長度之內。游程是整數的，并且其范圍可以為1到源數組的大小。出于熵編碼的目的，游程長度可以具有上限，例如，2M，其中M是用于確保游程碼本的大小是有限的一般參數。例如，對于圖像，M可以與圖像的大小相當，以使得游程不需要被分為子游程。如果游程長于2m，可將其分成子游程以使得每個子游程小于等于2M。在游程被分為子游程的情況下，第一子游程獲得相同的數據值，就如同游程未被分為子游程那樣，并且每個隨后的子游程獲得數據值0。例如，考慮游程/數據值對01，+2)，其中11 = 3。在此情況下，游程不能長于8 (2m = 23 = 8)，并且這樣所得到的子游程/數據值對將是{(8，+2)，(8,0)，(5,0)} ( BP,8+8+5 = 21)。根據其長度，游程或子游程可以以三種方式中的一種來編碼，如框210-225所示。 在框210，游程被分為以下之一，S卩“短”或“長”。1的游程可以被編碼為單個比特‘1’，如框 215所示。通過將單個比特使用于1的游程最小化了在相鄰數據值不相同時對壓縮效率的影響，并且具有允許解碼器使用符號測試來區分1的編碼游程和大于1的那些的計算優勢。“短”游程可以包括大于1但是小于等于預定閾值2n的那些游程，其中η可以被任意選擇或者按照多種預定方案中的任一種一包括，例如，對于正被壓縮的數據，嘗試實現最佳壓縮的方案一來選擇。短游程可以被編碼為η+1比特，其中包括單個比特‘0’的前置碼和隨后的比游程值小1的η比特固定長度二進制碼，如框220所示。“長”游程可以包括大于2η的那些游程。長游程可以被編碼為n+1+M比特，其中包括η+1比特的前置碼和隨后的比游程值小1的M比特固定長度二進制碼，如框225所示。注意用于“短”游程和“長”游程二者的碼字是比游程值小1的、固定長度二進制碼，其具有適當的長度。作為按照所討論方案的游程碼本的例子，考慮表1，其示出了游程碼本，其中M =本文檔來自技高網...

【技術保護點】
１．一種用于熵編碼與整數值數據的流對應的游程／數據值對數據的方法，所述方法包括：基于每個游程的長度對每個游程進行分類；如果游程為１，則選擇長度為１的第一碼；如果游程被分類為短游程，則選擇具有第一預定長度的第一碼，第一預定長度的第一碼每一個都具有用于區分其它游程類別的前置碼，并且具有基于游程長度的值；如果游程被分類為長游程，則選擇具有第二預定長度的第一碼，第二預定長度的第一碼每一個都具有用于區分其它游程類別的前置碼，并且具有基于游程長度的值；以及將所選的第一碼輸出到信道。

【技術特征摘要】
【國外來華專利技術】...

【專利技術屬性】
技術研發人員：M·奧斯里克，
申請(專利權)人：蘋果公司，
類型：發明
國別省市：US