後處理被解碼的圖像數據的改進的方法和設備的製作方法
2023-11-04 10:47:02 1
專利名稱：後處理被解碼的圖像數據的改進的方法和設備的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種用於圖象信號解碼系統的後處理方法和設備；特別是涉及通過對被解碼的圖象數據有效地後處理，能夠消除出現在被解碼的圖象數據塊邊界的塊效應，從而改進該系統生成的圖象的質量的方法和設備。
在各種電子/電氣應用諸如高清晰度電視和視頻電話系統中，圖象信號可能需要以數字形式傳送。當圖象信號用數字形式表現時，就會產生大量數字數據。然而，由於傳統的傳輸通道可以利用的頻帶寬度是有限的，為了通過其傳送圖象信號，常常有必要使用圖象編碼系統來壓縮大量的數字數據。在各種視頻壓縮技術中，將時間和空間壓縮技術與統計編碼技術相結合的所謂的混合編碼技術是已知最為有效的。
大部分混合編碼技術採用自適應模式間/內編碼、正交變換、變換係數的量化、RLC(掃描寬度編碼)和VLC(可變長度編碼)。自適應模式間/內編碼是為後繼的正交變換從一個當前幀的PCM(脈衝碼調製)數據或DPCM(差分脈衝碼調製)數據中自適應地，例如根據其方差選擇一個視頻信號的處理。模式間編碼，也已知是一種預測方法，是基於減小相鄰幀間的冗餘度的概念，確定當前幀及其一個或兩個相鄰幀之間的一個目標的運動，並根據該目標的運動流預測該當前幀以產生代表當前幀與其預測之間的差的誤差信號的處理。這種編碼方法在例如Staffan Ericsson的「用於混合預測/變換編碼的固定及自適應的預測器(Fixed and Adapted Rredictors for Hybrid Predictive/Transform Coding)」一文(IEEE Transactions on Communications，COM-33，No.12，1291-1301頁，(1985年12月)中和Ninomiya和Ohstuka的「電視畫面的運動補償幀間編碼方案(A Motion-compensated Interframe Coding Scheme for TelevisionPictures)」一文(IEEE Transaction on Communications，COM-30，NO.1，201-210頁(1982年1月)中被描述，在此引入兩文作為參考。
利用諸如當前幀的PCM數據或運動補償DPCM數據的圖象數據間的空間相互關係並減小或去除其間的空間冗餘度的正交變換，將一個數字圖象數據塊轉換成一組變換係數。這一技術在例如Chen和Pratt的「場景自適應編碼器(Scene Adaptive Coder)」(IEEE Transactions on Communications，COM-32，NO.3，225-232頁(1984年3月)一文中被描述。通過用量化、折線掃描、RLC和VLC處理這些變換係數數據，要傳輸的數據量可以被有效地壓縮。
被編碼的圖象數據通過一個傳統的傳輸通道被傳送給接收機中的一個圖象信號解碼系統的一個圖象信號解碼器，該圖象信號解碼器執行編碼操作的逆處理從而重構原始的圖象數據。該重構的圖象數據可能含有惱人的諸如塊效應的人為因素，其中在接收機中可以看到塊的邊緣線。這種塊效應的產生是由於是在逐塊的基礎上進行幀編碼的。
如本技術領域中所公知的，要提高重構的圖象數據或被解碼的圖象數據的質量，一般要通過採用一個後處理濾波器對被解碼的圖象數據作進一步處理。一種已有技術中所常用的後處理濾波器根據各個被濾波的圖象數據對被解碼的圖象數據進行重複濾波，從而提高被解碼的圖象數據的質量。
但是，由於後處理濾波的進行未充分考慮對包含在被解碼的圖象數據中的各塊的空間行為的補償，這種過濾不能顯著地減小塊邊界的塊效應，或者可能產生失真的圖象數據。
另一類用於減小塊效應的後處理技術公開在題目為「用於圖象信號解碼系統的後處理方法和裝置(POST-PROCESSING METHOD ANDAPPARATUS FOR USE IN ANIMAGE SIGNAL DECODING SYSTEM)」的未決共同的美國申請中。該項技術提供了一種通過根據該塊的空間行為對其進行後處理，減少被解碼的圖象數據的塊邊界的塊效應的改進的方法。然而，由於該後處理技術在執行對被解碼的圖象數據的過濾操作時沒有考慮包含在塊中的各象素的位置，因此不能總為被解碼的圖象數據提供令人滿意的後處理。
因此，本發明的主要目的是提供一種用於圖象信號解碼系統中，通過根據包含在塊中的各象素的位置對被解碼的圖象數據進行有效的後處理而能夠顯著地減少或消除被解碼的圖象數據的塊的邊界出現的塊效應，從而提高系統中圖象的質量的方法和設備。
根據本發明的一個方面，提供了一種用於圖象信號解碼系統中，在逐象素的基礎上對來自包含在該圖象信號解碼系統中的一個圖象信號解碼器中的一個當前幀的被解碼的圖象數據進行後處理的方法，包括以下步驟(a)存儲當前幀的被解碼的圖象數據；(b)按順序指定包含在存儲的被解碼的圖象數據中的各象素值作為目標象素值，並產生代表該目標象素的位置的信息，其中所述目標象素的值代表要被濾波的象素的值；(c)通過使用該目標象素的位置信息，產生表明該目標象素是否屬於該被解碼的圖象數據中的塊的邊界區域的選擇信號，其中邊界區域是指包含有位於該塊的邊界的象素的區域；(d)響應該選擇信號，有選擇地濾波該目標象素值，從而產生一個被濾波的目標象素值；(e)用該被濾波的目標象素值更新存儲的目標象素值；以及(f)為下一個目標象重複所述步驟(b)至(e)直至包含在當前幀的被解碼的圖象數據中的所有象素都被後處理。
根據本發明的另一個方面，提供了一種用於在圖象信號解碼系統中在逐象素的基礎上對來自包含在圖象信號解碼系統中的圖象信號解碼器中的當前幀的被解碼的圖象數據進行後處理的設備，該設備包括用於存儲當前幀的被解碼的圖象數據的裝置；用於按順序指定包含在存儲的被解碼的圖象數據中的各象素數據作為目標象素數據，並產生代表該目標象素數據的位置的信息的裝置，其中所述目標象素數據代表要被濾波的象素的值；用於通過使用該目標象素數據的位置信息，產生表明該目標象素數據是否屬於與包含在該被解碼的圖象數據中的目標象素數據相對應的塊的邊界區域的選擇信號的裝置，其中邊界區域是指包含沿著該塊的邊界的象素的區域；用於響應該選擇信號有選擇地濾波目標象素值以產生被濾波的目標象素值的裝置；用於用被濾波的目標象素值更新存儲在存儲裝置中的目標象素值的裝置；以及用於當包含在被解碼的圖象數據中的所有象素已被更新時檢索被更新的象素值的裝置。
本發明的上述和其他目的和特徵將通過下面結合附圖對優選實施例的描述變得明顯，其中
圖1示出採用本發明的後處理濾波裝置的圖象信號解碼系統的方框圖；圖2為圖1中所示的後處理濾波裝置的詳細方框圖；以及圖3為說明包含在被解碼的圖象數據中的各目標象素的區域如何被定義的示例性圖。
參見圖1，示出了用於說明本發明的後處理方法和設備的新穎的圖象信號解碼系統100。圖象信號解碼系統100包括一個圖象信號解碼器20和一個後處理濾波裝置40，其中圖象解碼器20包括一個可變長度解碼器(VLD)22，一個掃描寬度解碼器(RLD)24，一個逆折線掃描器26，一個逆量化器28，一個逆變換器(IT)30，一個加法器32，一個第一幀存儲器34和一個運動補償器36。
在圖象信號解碼器20中，被編碼的圖象數據，即一組被可變長度編碼的變換係數和運動矢量在逐塊的基礎上被提供給VLD22。VLD22用來解碼該組被可變長度編碼的變換係數和運動矢量，並分別將其中的掃描寬度編碼的變換係數提供給RLD24及將運動矢量提供給運動補償器36。VLD22基本上是一個查詢表即在VLD22中，提供了多個碼組以定義可變長度碼和它們的掃描寬度碼或運動矢量之間的各自的關係。隨後，被掃描寬度編碼的變換係數被加到RLD24上，用於產生被折線掃描的變換係數，RLD24也是一個查詢表。之後被折線掃描的變換係數被提供給逆折線掃描器26。
在逆折線掃描器26，被折線掃描的變換係數被重構以提供量化的變換係數的塊。然後，各量化的變換係數的塊在逆量化器28被轉換為一組變換係數。接下來，該組變換係數被送至IT30，例如逆離散餘弦變換器，將該組變換係數變換成來自當前幀的塊與來自前一幀的其對應的塊之間的一組差分數據。然後該組差分數據被送至加法器32。
同時，運動補償器36根據來自VLD22的對應於當前幀中的塊的運動矢量從存儲在第一幀存儲器34中前一幀中取出一組象素數據，並將該組取出的象素數據提供給加法器32。然後，該組來自運動補償器36的取出的象素數據和該組來自IT30的象素差分數據在加法器32相加，從而提供當前幀的給定塊的重構的圖象數據。之後，該塊的重構的圖象數據或被解碼的圖象數據被送至第一幀存儲器34以存儲在其中，並被送至後處理濾波裝置40以在其中進行後處理。
在本發明的後處理濾波器40中，完成對來自加法器32的被解碼的圖象數據的後處理以有效地濾波被解碼的圖象數據；並且，隨後，後處理圖象數據被傳送至顯示單元(未示出)。
現在參見圖2，給出了圖1中所示的後處理濾波裝置40的詳細的方框圖，用於說明本發明的後處理方案。
後處理濾波裝置40，包括一個第二幀存儲器42、一個控制器43，一個象素區域確定器44和一個過濾裝置48，用來通過在逐象素的基礎上對包含在被解碼的圖象數據中的各象素進行濾波，提供被解碼的圖象數據的後處理圖象數據。
在該有創造性的後處理方案中，來自圖1中所示的圖象信號解碼器的當前幀的被解碼的圖象數據首先被加到第二幀存儲器42並存儲在其中。響應來自控制器43的第一存儲控制信號MCS1，存儲在第二幀存儲器42中的一個目標象素的值被讀出並送至控制器43和象素區域確定器44，同時其相鄰的N×N個，例如3×3個象素的值被送至開關電路46，其中目標象素表示要被濾波的並位於N×N個象素中心的象素，N是正整數。
控制器43監視來自第二幀存儲器42的目標象素及其中的象素數據的存儲狀態，產生對應於該目標象素的位置信息，並且也提供第一、第二和第三存儲器控制信號MCS1、MCS2和MCS3以控制第二幀存儲器42的操作。隨後，由控制器43產生的目標象素的位置信息被送到被自適應地確定該目標象素的區域的象素區域確定器44。
使用由控制器43提供的目標象素的位置信息，象素區域確定器44產生表明來自第二幀存儲器42的目標象素是否屬於與包含在存儲的被解碼的圖象數據中的目標象素相對應的塊的邊界區域。如圖3所說明的，如果該目標象素屬於一個邊界區域，例如具有8×8個象素的塊310的330區域，象素區域確定器44產生一個邏輯高電平選擇信號；而如果該目標象素不屬於該邊界區域330，即該目標象素存在於該邊界區域之外，例如塊310的350區域，則象素區域確定器44產生一個邏輯低電平選擇信號。之後，在象素區域確定器44產生的選擇信號被送到開關電路46，以對其操作進行控制。
響應來自象素區域確定器44的選擇信號，開關電路46有選擇地將包含來自第二幀存儲器42的目標象素的N×N個象素耦合到濾波裝置48的第一濾波器48a或第二濾波器48b。具體地，響應邏輯高電平選擇信號，該N×N個象素被耦合到第一濾波器48a；而響應邏輯低電平選擇信號，該N×N個象素被耦合到第二濾波器48b。
在本發明的一個優選實施例中，第一濾波器48a自適應地用第一預定截止頻率CF1濾波目標象素，從而產生被顯著濾波的目標象素數據；而第二濾波器48b用來用第二預定截止頻率CF2濾波目標象素，從而產生較來自第一濾波器48a濾波程度低的被濾波的目標象素數據，其中CF1＜CF2。各第一和第二濾波器可以採用諸如本領域中熟知的Median(中值)和Laplacian(拉普拉斯算符)濾波器等數字濾波器來完成。
需要指出的是，第一和第二濾波器的截止頻率可以根據所要求的圖象信號解碼系統的圖象質量來確定。響應來自控制器43的第二存儲控制信號MCS2，在第一濾波器48a或第二濾波器48b濾波的目標象素數據被送至第二幀存儲器42，從而用被濾波的目標象素數據更新被存儲的目標象素數據，並將更新後的目標象素數據提供給顯示單元。接下來，響應來自控制器43的第三存儲控制信號MCS3，存儲在第二幀存儲器42中的下一個目標象素數據及其相鄰的N×N個象素數據被分別檢出到控制器43、象素區域確定器44及開關電路46，從而開始下一個目標象素數據的後處理操作。
作為結果，本發明能夠通過根據塊中的各象素的位置數據有效地進行後處理濾波操作，顯著地減少或消除可能出現在被解碼的圖象數據塊的邊界的塊效應，從而改進圖象質量。
雖然本發明是結合特定的實施例進行展示和描述的，但是對於熟悉本領域的人員而言，顯然可以做出許多變化和修改而不超過出由所附的權利要求書所限定的本發明的精神和範圍。
權利要求
1.一種用於圖象信號解碼系統中在逐象素的基礎上對來自包含在圖象信號解碼系統中的圖象信號解碼器的當前幀的被解碼的圖象數據進行後處理的方法，包括以下步驟(a)存儲當前幀的被解碼的圖象數據；(b)按順序指定包含在存儲的被解碼的圖象數據中的各象素值作為目標象素值，並產生代表該目標象素的位置的信息，其中所述目標象素值代表要被濾波的目標象素的值；(c)通過使用該目標象素數據的位置信息，產生表明該目標象素是否屬於該存儲的被解碼的圖象數據中的塊的邊界區域的選擇信號，其中邊界區域是指包含位於沿著該塊的邊界的象素的區域；(d)響應該選擇信號，有選擇地濾波目標象素值，從而產生一個被濾波的目標象素值；(e)用該被濾波的目標象素值更新存儲的目標象素值；以及(f)為下一個目標象素重複所述步驟(b)至(e)直到包含在當前幀的被解碼的圖象數據中的所有象素都被後處理。
2.根據權利要求1的方法，其中用於有選擇地過濾目標象素值的所述步驟(c)通過使用是有不同截止頻率的Median濾波器完成。
3.一種用於在圖象信號解碼系統中在逐象素的基礎上對來自包含在圖象信號解碼系統中的圖象信號解碼器的當前幀的被解碼的圖象數據進行後處理的設備，該設備包括用於存儲當前幀的被解碼的圖象數據的裝置；用於按順序指定包含在存儲的被解碼的圖象數據中的各象素值作為目標象素值，並產生代表該目標象素的位置的信息的裝置，其中所述目標象素值代表要被濾波的目標象素的值；用於通過使用該目標象素的位置信息，產生表明該目標象素是否屬於存儲的被解碼的圖象數據中的塊的邊界區域的選擇信號的裝置，其中邊界區域是指包含位於沿該塊的邊界的象素的區域；用於響應該選擇信號，有選擇地濾波目標象素值以產生被濾波的目標象素值的裝置；用於用被濾波的目標象素值更新存儲在存儲裝置中的目標象素值的裝置；以及用於當包含在被解碼的圖象數據中的所有象素已被更新時檢索被更新的象素值的裝置。
4.根據權利要求3的設備，其中所述用於有選擇地濾波目標象素值的裝置是通過使用具有不同截止頻率的Median濾波器來完成的。
全文摘要
一種用於圖像信號解碼系統中的後處理過濾裝置，包括存儲當前幀的被解碼的圖像數據的存儲器；順序指定所述圖像數據中的各像素值為目標像素值並產生其位置信息的像素區域確定器；通過使用該位置信息產生代表該目標像素是否屬於所述圖像數據中的塊的邊界區域的選擇信號的發生器；響應選擇信號有選擇地濾波目標像素值的濾波裝置；用被濾波的目標像素值更新存儲裝置中的目標像素值的更新電路；當所述圖像數據中所有像素被更新時檢索更新的像素值的電路。
文檔編號H04N7/30GK1119398SQ95108618
公開日1996年3月27日 申請日期1995年7月28日 優先權日1994年7月29日
發明者金相昊 申請人:大宇電子株式會社