圖像通信領(lǐng)域編解碼方法非專利文獻(xiàn)檢索策略

賀艷娟，馮 薇，池 娟，姜 丹

（國家知識(shí)產(chǎn)權(quán)局 專利局專利審查協(xié)作北京中心，北京 100190）

責(zé)任編輯:魏雨博

隨著信息時(shí)代的到來，人們對(duì)信息的依賴越來越高，對(duì)信息的質(zhì)量要求也越來越嚴(yán)苛，不可避免地帶來了多媒體承載信息的吞吐、存儲(chǔ)和傳輸問題。所以必須對(duì)數(shù)字化信息進(jìn)行壓縮，實(shí)現(xiàn)快速的編解碼算法，用盡可能少得數(shù)據(jù)來表達(dá)盡可能多得信息，從而易于傳輸和節(jié)省存儲(chǔ)的空間。由于數(shù)據(jù)是由特征信息和冗余組合而來，而冗余數(shù)據(jù)對(duì)于信息的表達(dá)是沒有用處的，因此將特征信息保留，將冗余信息去除即可實(shí)現(xiàn)壓縮編碼。

視頻編碼中的關(guān)鍵技術(shù)包括：1）空間抽樣，在實(shí)際應(yīng)用中，對(duì)彩色圖像采用全分辨率編碼實(shí)際上是沒有必要的，利用人眼視覺系統(tǒng)對(duì)色差信號(hào)的不敏感特性，可以有效降低原始編碼數(shù)據(jù)量；2）量化，量化是視頻編碼中最直觀的數(shù)據(jù)壓縮過程，也是各種視頻編碼算法產(chǎn)生失真的主要過程。量化使數(shù)據(jù)的分布范圍變小，分布狀態(tài)變得集中；3）預(yù)測(cè)編碼與運(yùn)動(dòng)估計(jì)，預(yù)測(cè)編碼的方法是根據(jù)離散信號(hào)之間存在一定相關(guān)性的特點(diǎn)，利用前面一個(gè)或多個(gè)信號(hào)預(yù)測(cè)下一個(gè)信號(hào)，然后根據(jù)實(shí)際值和預(yù)計(jì)值之間的差值進(jìn)行校正編碼，從而實(shí)現(xiàn)壓縮的目的，預(yù)測(cè)編編碼主要包括幀內(nèi)預(yù)測(cè)編碼、幀間預(yù)測(cè)編碼，對(duì)于幀間預(yù)測(cè)編碼，需要應(yīng)用幀間運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)；4）變換編碼，是消除圖像數(shù)據(jù)空間相關(guān)性更有效的方法，盡管圖像變換本身并不壓縮數(shù)據(jù)，但可以使圖像數(shù)據(jù)在變換域內(nèi)最大限度的不相關(guān)。其主要包括K-L變換、離散余弦變換（DCT）、鋸齒形掃描和游程編碼；5）熵編碼，利用圖像陣列的數(shù)據(jù)統(tǒng)計(jì)特性進(jìn)行數(shù)據(jù)壓縮，常用的有兩種：變長(zhǎng)編碼和算術(shù)編碼，二進(jìn)制算法編碼是目前最新圖像和視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)的主要熵編碼方法。在實(shí)際壓縮過程中一般采用結(jié)合空間采樣、量化、預(yù)測(cè)、變換、熵編碼等多種方法的混合編碼方案，以達(dá)到最佳的壓縮效率。

從20個(gè)世紀(jì)80年代以來，由ISO和ITU制定了一系列的視頻壓縮國際標(biāo)準(zhǔn)。其中ITU組織制定的標(biāo)準(zhǔn)以H.26x命名，主要針對(duì)實(shí)時(shí)通信的應(yīng)用，如H.261，H.263，H.264；而ISO和國際電工委員會(huì)（International Electro technical Commission，IEC）的共同委員會(huì)中的MPEG組織制定的標(biāo)準(zhǔn)以MPEG-x命名，主要針對(duì)視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、廣播電視和視頻流的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)葢?yīng)用。其中以H.264/AVC性能最為優(yōu)越，在H.264標(biāo)準(zhǔn)中，還分別推出了可分級(jí)視頻編碼（Scalable Video Coding，SVC）擴(kuò)展和多視點(diǎn)視頻編碼（Multiview Video Coding，MVC）擴(kuò)展以應(yīng)對(duì)越來越多樣的應(yīng)用需求。AVS是我國自主研發(fā)的視頻編碼標(biāo)準(zhǔn)，該標(biāo)準(zhǔn)是以當(dāng)前H.264框架為基礎(chǔ)，并在此之上作了一些改進(jìn)，增加和刪除了一些算法，壓縮效率比H.264相差不大，實(shí)現(xiàn)的難度大大降低。該標(biāo)準(zhǔn)主要針對(duì)高清晰度電視、高密度光存儲(chǔ)媒體等應(yīng)用。

隨著圖像編碼技術(shù)的進(jìn)一步研究，涉及圖像編解碼的專利申請(qǐng)量也迅速增加，包括對(duì)現(xiàn)有編碼算法的改進(jìn)以及自創(chuàng)的新編碼算法，比如運(yùn)動(dòng)估計(jì)與運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)中塊匹配算法的改進(jìn)等，以解決現(xiàn)有算法存在的缺陷，還包括對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)的應(yīng)用或改進(jìn)，比如可分級(jí)視頻編碼或多視點(diǎn)視頻編碼的技術(shù)改進(jìn)，以解決現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中還沒有涉及到的問題。由于標(biāo)準(zhǔn)組織成員、高校科研院所或大型企業(yè)對(duì)圖像編解碼的各個(gè)方面都在進(jìn)行著深入的研究，覆蓋的技術(shù)面比較廣，比較新穎，在檢索過程中，通常很難在專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫中檢索到比較相關(guān)的專利文獻(xiàn)，而非專利文獻(xiàn)具有更新速度快，技術(shù)內(nèi)容全面，技術(shù)原理類綜述類的資料較多的特點(diǎn)，此時(shí)對(duì)于非專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫的檢索就顯得相當(dāng)重要。而對(duì)于高校科研院所的一些研究者，其往往將自己的研究成果第一時(shí)間發(fā)表在比較有影響力的國內(nèi)核心刊物或國際刊物上，因此，對(duì)于圖像編解碼算法的檢索，要時(shí)刻考慮非專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫的檢索，而對(duì)于常用的非專利文獻(xiàn)庫的使用和實(shí)際案例在其非專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫的檢索策略就顯得尤為重要。

下面將對(duì)圖像編碼專利申請(qǐng)常用的非專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫和實(shí)際案例在非專利文獻(xiàn)數(shù)據(jù)庫中的檢索策略作簡(jiǎn)單的介紹。

1 圖像編解碼方法的非專利數(shù)據(jù)庫的使用

對(duì)圖像編解碼領(lǐng)域中常用的數(shù)據(jù)庫進(jìn)行概括性描述，總結(jié)如下：

1）CNKI全文數(shù)據(jù)庫是中文非專利文獻(xiàn)庫，其特點(diǎn)是數(shù)據(jù)全，功能強(qiáng)。該數(shù)據(jù)庫涵蓋的中文期刊相當(dāng)全面，包括了關(guān)于廣播、電視類的文獻(xiàn)80000多篇，有助于我們了解背景技術(shù)，另外，碩士博士論文在我們查找申請(qǐng)人為高校學(xué)生的情況下，對(duì)我們查找其論文有很大幫助。

2）IEEE/IEE Electronic Library（IEL）是外文非專利文獻(xiàn)庫，該數(shù)據(jù)庫屬于全文數(shù)據(jù)庫，能直接查找文獻(xiàn)的全文，包含了很多有關(guān)圖像通信領(lǐng)域的期刊、會(huì)議，有關(guān)圖像編解碼算法的最新研究成果經(jīng)常在這些期刊或會(huì)議上發(fā)表。

3）ISI WEB of knowledge是外文非專利文獻(xiàn)庫，包括科學(xué)引文索引擴(kuò)展版SCIE、科技會(huì)議錄索引ISTP、科學(xué)文摘數(shù)據(jù)庫INSPEC等，其以科學(xué)引文為核心，可追蹤文獻(xiàn)的引用和被引用情況。

4）ISO和國際電工委員會(huì)（International Electro technical Commission，IEC）的共同委員會(huì)中的MPEG組織制定的標(biāo)準(zhǔn)以MPEG-x命名，主要針對(duì)視頻數(shù)據(jù)的存儲(chǔ)、廣播電視和視頻流的網(wǎng)絡(luò)傳輸?shù)葢?yīng)用，如MPEG-1，MPEG-2，MPEG-4，可在 http://mpeg.chiariglione.org下載MPEG的多個(gè)視頻標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)MPEG視頻標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)的申請(qǐng)通過直接到標(biāo)準(zhǔn)的下載網(wǎng)站下載會(huì)獲得很大收獲。

5）ITU組織制定的標(biāo)準(zhǔn)以H.26x命名，主要針對(duì)實(shí)時(shí)通信的應(yīng)用，如 H.261，H.263，H.264，可在 http://wftp3.itu.int下載多個(gè)時(shí)間版本的H.26x音視頻和多媒體標(biāo)準(zhǔn)。對(duì)H.26x音視頻標(biāo)準(zhǔn)的改進(jìn)的申請(qǐng)通過直接到標(biāo)準(zhǔn)的下載網(wǎng)站下載會(huì)獲得很大收獲。

2 圖像編解碼方法的典型案例在非專利文獻(xiàn)庫的檢索策略

【案例1】

申請(qǐng)?zhí)枺?009101543362

發(fā)明名稱：一種多視點(diǎn)視頻信號(hào)的編碼方法

申請(qǐng)日：2009年11月27日

申請(qǐng)人：寧波大學(xué)

發(fā)明人：蔣剛毅，彭宗舉;何萍;郁梅

權(quán)利要求1：一種多視點(diǎn)視頻信號(hào)的編碼方法，其特征在于該編碼方法在基于H.264編碼標(biāo)準(zhǔn)的多視點(diǎn)視頻編碼校驗(yàn)?zāi)Ｐ蚃MVM上，采用JVT推薦的分層B幀編碼預(yù)測(cè)結(jié)構(gòu)對(duì)多視點(diǎn)視頻信號(hào)中的彩色視頻進(jìn)行編碼，具體過程如下：對(duì)于彩色視頻中的所有I幀以16×16宏塊為單位進(jìn)行處理，對(duì)于當(dāng)前正在處理的I幀中的各個(gè)16×16宏塊，編碼器采用現(xiàn)有的H.264的率失真優(yōu)化技術(shù)搜索Intra16×16、Intra8×8和Intea4×4宏塊編碼模式，從這三種宏塊編碼模式中選出率失真代價(jià)最小的宏塊編碼模式作為各個(gè)16×16宏塊各自的最優(yōu)宏塊編碼模式，再利用各個(gè)16×16宏塊各自的最優(yōu)宏塊編碼模式對(duì)各個(gè)16×16宏塊進(jìn)行編碼；對(duì)于彩色視頻中的所有P幀以16×16宏塊為單位進(jìn)行處理，對(duì)于當(dāng)前正在處理的P幀中的各個(gè)16×16宏塊，編碼器采用現(xiàn)有的H.264的率失真優(yōu)化技術(shù)搜索 SKIP、Inter16×16、Inter16×8、Inter8×16、Inter8×8、Inter8×8Frext、Intra16×16、Intra8×8和Intra4×4宏塊編碼模式，從這些宏塊編碼模式中選出率失真代價(jià)最小的宏塊編碼模式作為各個(gè)16×16宏塊各自的最優(yōu)宏塊編碼模式，再利用各個(gè)16×16宏塊各自的最優(yōu)宏塊編碼模式對(duì)各個(gè)16×16宏塊進(jìn)行編碼；對(duì)于彩色視頻中的所有B幀以16×16宏塊為單位進(jìn)行處理，對(duì)于當(dāng)前正在處理的B幀中的各個(gè)16×16宏塊采用如下步驟進(jìn)行編碼（此處省略）。

檢索過程：本申請(qǐng)涉及H.264多視點(diǎn)視頻編碼，是比較新的研究方向，首先在CNKI中國期刊全文數(shù)據(jù)庫中以本申請(qǐng)的發(fā)明人為作者進(jìn)行檢索，找到很多相關(guān)文獻(xiàn)，但均不能作為對(duì)比文件，考慮到高校通常將研究成果可能首先發(fā)表在IEEE等國外期刊，于是轉(zhuǎn)向IEEE中進(jìn)行檢索，找到以發(fā)明人為作者內(nèi)容相同發(fā)表日在本申請(qǐng)的申請(qǐng)日之前的文獻(xiàn)（Fast Mode Selection and Disparit Estimation for Multiview Video Coding，2009 Third International Symposium on IITAW，20091122），該文獻(xiàn)最終導(dǎo)致該申請(qǐng)視撤。

啟示：申請(qǐng)人有時(shí)候會(huì)對(duì)研究成果先發(fā)表在國外刊物上，而不是國內(nèi)刊物上，因此，在國內(nèi)非專利數(shù)據(jù)庫上檢索不到，此時(shí)，有必要在國外非專利數(shù)據(jù)庫中檢索。在IEEE數(shù)據(jù)庫中以發(fā)明人為入口進(jìn)行檢索時(shí)，由于發(fā)明人有多種英文撰寫方式，比如：姓名的全拼拼音，包括姓在前，名在后和名在前，姓在后兩種情況（例如：Jiang Gangyi，Gangyi Jiang）、姓為全拼名為縮寫，也包括姓在前，名在后和名在前，姓在后兩種情況（例如：Jiang G.Y.，G.Y.Jiang）。所以如果沒有將這四種情況都考慮到，很可能造成漏檢；另外，如果發(fā)明人比較多，逐一變換為英文名比較費(fèi)力，比如本案例，可以使用發(fā)明名稱中的關(guān)鍵詞作為題名進(jìn)行檢索。

【案例2】

申請(qǐng)?zhí)枺?00780000221.7

發(fā)明名稱：可分級(jí)視頻壓縮中插值的方法與裝置

申請(qǐng)日：2007年1月11日

優(yōu)先權(quán)日：2006年1月11日

申請(qǐng)人：華為技術(shù)有限公司

權(quán)利要求1：一種可分級(jí)視頻壓縮中插值的方法，其特征在于：用于可分級(jí)視頻壓縮的層間預(yù)測(cè)中，亮度分量和色度分量采用互相獨(dú)立精度的插值濾波器，亮度分量和色度分量的插值濾波器的抽頭系數(shù)也互相獨(dú)立，插值濾波器可以是對(duì)稱或者不對(duì)稱的。

檢索過程：可分級(jí)視頻編碼或可伸縮視頻編碼屬于低碼率視頻編碼H.264的研究范圍。因此，在Google網(wǎng)站用域(site:wftp3.itu.int)輸入以下關(guān)鍵詞進(jìn)行檢索：svc,lum,chroma,filter,interpolat，得到評(píng)價(jià)創(chuàng)造性的對(duì)比文件：Chen Ying,Zhai Jiefu,Yin Peng,New downsampling and upsampling processes for chroma samples in SVC spatial scalability,JOINT,VIDEO TEAM(JVT)OF ISO/IEC MPEG＆ITU-T VCEG(ISO/IEC JTC1/SC29/WG11。

啟示：本申請(qǐng)涉及的可分級(jí)視頻編碼或可伸縮視頻編碼屬于低碼率視頻編碼H.264的研究范圍。該類申請(qǐng)的申請(qǐng)人或發(fā)明人可能屬于ITU-T組織的成員，其申請(qǐng)的技術(shù)方案可能已作為提案向ITU-T組織提交并公布，或者已經(jīng)被其它競(jìng)爭(zhēng)成員提交過。因此，對(duì)涉及到國際編碼標(biāo)準(zhǔn)的專利申請(qǐng)，到相關(guān)的組織網(wǎng)站上直接進(jìn)行檢索是十分有必要的。

【案例3】

申請(qǐng)?zhí)枺?00610041780X

發(fā)明名稱：一種基于上下文自適應(yīng)變長(zhǎng)解碼的方法

申請(qǐng)日：2006年2月13日

申請(qǐng)人：清華大學(xué)

發(fā)明人：何蕓，瞿艷梅

權(quán)利要求1：一種基于上下文自適應(yīng)變長(zhǎng)解碼的方法，其特征是，解碼是在控制器(30)的控制下對(duì)輸入的變長(zhǎng)編碼數(shù)據(jù)解碼，包括對(duì)五個(gè)語法元素的解碼：解碼從coeff_token解碼（1）開始，采用基于分組規(guī)則的組標(biāo)識(shí)數(shù)分配方法或者存儲(chǔ)轉(zhuǎn)換方法解碼非零系數(shù)的個(gè)數(shù)total_coeff和拖尾1trailing_one的個(gè)數(shù)trailing_ones；trailing_one_sign解碼（2），解碼拖尾1trailing_one的符號(hào)；level解碼（3），解碼剩下的非零系數(shù)的幅度值；total_zeros解碼（4），解碼最后一個(gè)非零系數(shù)之前零的個(gè)數(shù)；run_before解碼（5），從最后一個(gè)非零系數(shù)往前，解碼它到前面一個(gè)非零系數(shù)之間的零的個(gè)數(shù)。

檢索過程：本申請(qǐng)涉及H.264中的其中一套熵編碼技術(shù)，即基于上下文的自適應(yīng)變長(zhǎng)編碼CAVLC，技術(shù)方案是對(duì)變長(zhǎng)編碼數(shù)據(jù)的5部分語法元素的解碼，由于該算法發(fā)展時(shí)間短，目前提出的實(shí)現(xiàn)方案很少，在國內(nèi)主要集中在高校中研究H.264標(biāo)準(zhǔn)的一些實(shí)驗(yàn)室和課題組，除清華大學(xué)外，本申請(qǐng)背景技術(shù)部分還給出了對(duì)此有比較前沿研究的浙江大學(xué)的嚴(yán)曉浪、秦興。因此擴(kuò)展了相同研究領(lǐng)域的不同高校的研究人員，以擴(kuò)展的多個(gè)作者為入口在CNKI，IEEE，ISI WEB of knowledge中檢索，盡管在CNKI和IEEE中未檢索到合適的對(duì)比文件，但在ISI WEB of knowledge中檢索到一篇對(duì)比 文 件 ：Xing Qin，Xiaolang Yan，A Memory and Speed Efficient CAVLC Decoder， Proc.VCIP 2005，pp.1418-1426，Jul.2005，最終該篇對(duì)比文件使申請(qǐng)人縮小了保護(hù)范圍。

啟示：申請(qǐng)人為高校或科研院所的申請(qǐng)，發(fā)明人的同一實(shí)驗(yàn)室或課題組中研究領(lǐng)域比較接近，有些可能是延續(xù)性的研究，一般還會(huì)有多個(gè)高校的實(shí)驗(yàn)室分別進(jìn)行研究，所以在進(jìn)行檢索時(shí)，不僅要檢索發(fā)明人的文章，還要檢索與發(fā)明人研究接近的同實(shí)驗(yàn)室人員和相關(guān)實(shí)驗(yàn)室人員的文章，可以以發(fā)明人和相似研究人員所屬的單位進(jìn)行跟蹤檢索。隨著國內(nèi)科研人員的專利意識(shí)增強(qiáng)，會(huì)注意先申請(qǐng)專利后在期刊上發(fā)表文章，然而他們往往還是會(huì)在專業(yè)會(huì)議，尤其是一些英文國際會(huì)議上提前公開研究成果，而IEEE的會(huì)議文章并不全面，此時(shí)ISI Web of Knowledge可以作為補(bǔ)充檢索。

3 檢索體會(huì)

通過以上案例的檢索，結(jié)合在審查過程中其他案例的檢索得到一些體會(huì)，總結(jié)歸納如下：

1）在非專利文獻(xiàn)檢索中，參考文獻(xiàn)可以作為追蹤檢索的工具，這有點(diǎn)類似于專利文獻(xiàn)檢索中根據(jù)同族進(jìn)行追蹤的方法，比如針對(duì)某發(fā)明申請(qǐng)，審查員檢索到發(fā)明人的一篇論文，公開了本申請(qǐng)的大部分內(nèi)容，只是時(shí)間晚于本發(fā)明。但是，通過閱讀該論文的參考文獻(xiàn)，審查員可能找到可以作為現(xiàn)有技術(shù)評(píng)價(jià)該申請(qǐng)新穎性創(chuàng)造性的另一篇文獻(xiàn)。

2）對(duì)于申請(qǐng)人為高校或科研院所的申請(qǐng)，發(fā)明人有可能在將研究成果發(fā)明專利之前，將成果提前發(fā)表在國內(nèi)外期刊上，尤其是相對(duì)比較新的圖像編解碼算法，大都將研究成果發(fā)表在國外的期刊或會(huì)議上，所以在外文非專利數(shù)據(jù)庫中檢索也很有必要；另外申請(qǐng)人為高校或科研院所的申請(qǐng)，其發(fā)明人的同一實(shí)驗(yàn)室或課題組中研究領(lǐng)域比較接近，有些可能是延續(xù)性的研究，所以在進(jìn)行檢索時(shí)，不僅要檢索發(fā)明人的文章，與發(fā)明人研究接近的人員的文章也不能遺漏；比如申請(qǐng)人如果是博士或者碩士，在其博士論文或碩士論文末尾會(huì)有作者在攻讀學(xué)位期間發(fā)表的論文和參與的課題的列表，這些文獻(xiàn)的內(nèi)容與申請(qǐng)的內(nèi)容的相關(guān)性很大，很有參考價(jià)值。

3）對(duì)于圖像編解碼方法的專利申請(qǐng)，申請(qǐng)的技術(shù)方案往往與現(xiàn)有的編碼標(biāo)準(zhǔn)之間關(guān)系緊密，大多數(shù)是對(duì)現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)(比如MPEG，H.264)的應(yīng)用或改進(jìn)，而對(duì)于這類申請(qǐng)的技術(shù)內(nèi)容其大部分已被現(xiàn)有標(biāo)準(zhǔn)中公開，相應(yīng)的標(biāo)準(zhǔn)很可能可以作為影響新穎性或創(chuàng)造性的文獻(xiàn)使用。

4 結(jié)束語

本文以實(shí)際審查案例為例，對(duì)圖像編解碼方法的特點(diǎn)進(jìn)行了介紹，并根據(jù)其特點(diǎn)分析了在非專利數(shù)據(jù)庫中的檢索思路，給出了自己的一些心得體會(huì)。錯(cuò)誤之處請(qǐng)大家批評(píng)指正。

[1]周蔭清.信息論理論基礎(chǔ)[M].北京：北京航空航天大學(xué)出版社，1993.

[2]畢厚杰.新一代視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)—H.264/AVC[M].北京：人民郵電出版社，2002.

[3]AVS.The Information Technology Advanced Audio and Video Coding Part 2:Video[S].2005.