專利名稱：用在圖象信號解碼系統(tǒng)中的改進的后處理方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用在圖象信號解碼系統(tǒng)中的后處理方法，更具體地，涉及能夠通過有效地后處理解碼后的圖象數(shù)據(jù)而消除出現(xiàn)在一塊解碼后的圖象數(shù)據(jù)的塊邊界上的塊效應(blocking effect)從而改進系統(tǒng)的圖象質(zhì)量的一種改進的方法。
在諸如高清晰度電視與電視電話系統(tǒng)等各種電子/子氣應用中，圖象信號可能必須以數(shù)字化形式傳輸。當以數(shù)字化形式表示圖象信號時，必定會出現(xiàn)大量的數(shù)字數(shù)據(jù)。然而，由于一條傳統(tǒng)的傳輸信道的可利用的頻帶寬度是有限的，為了通過它來傳輸圖象信號，通常有必要采用圖象編碼系統(tǒng)來壓縮這大量的數(shù)字數(shù)據(jù)。在各種視頻壓縮技術(shù)中，將時間、空間壓縮技術(shù)和統(tǒng)計編碼技術(shù)組合在一起的所謂混合編碼技術(shù)是已知最高效的。
大多數(shù)混合編碼技術(shù)采用自適應幀間/幀內(nèi)模式編碼、正交變換、變換系數(shù)的量化、RLC(行程編碼)及VLC(可變長度編碼)。自適應幀間/幀內(nèi)模式編碼是自適應地根據(jù)其方差從當前幀的PCM(脈沖碼調(diào)制)數(shù)據(jù)或DPCM(差分脈沖碼調(diào)制)數(shù)據(jù)中選擇用于隨后的正交變換的一個視頻信號的過程?；跍p少相鄰的幀之間的冗余性的概念的也稱作預測方法的幀間模式編碼是確定一個目標在一個當前幀及其一或兩個相鄰的幀之間的運動，并根據(jù)該目標的運動流預測當前幀以生成表示當前幀與其預測之間的差別的誤差信號的過程。這一編碼方法描述在諸如Staffan Ericsson的“用于混合預測/變換編碼的固定與適配預測器”(Fixed and Adapted Predictors for Hybrid Predictive/Transform Coding)，IEEE通信學報，COM-33，第12號1291-1301頁(1985年12月)；以及在Ninomiya與Ohtsuka的“電視畫面的一種運動補償幀間編碼方案”(A Motion-Compensated Interframe Coding Scheme for Television Pictures)，IEEE通信學報，COM-30，第1號201-210頁(1982年1月)，兩者都通過引用包含在此。
利用諸如當前幀的PCM數(shù)據(jù)或運動補償DPCM數(shù)據(jù)等圖象數(shù)據(jù)之間的空間相互關(guān)系并減少或消除它們之間的空間冗余性的正交變換將一塊數(shù)字圖象數(shù)據(jù)轉(zhuǎn)換成一組變換系數(shù)，這一技術(shù)描述在Chen與Pratt的“場景自適應編碼器”(Scene Adaptive Coder)，IEEE通信學報，COM-32，第3號225-232頁(1984年3月)。通過用量化、折線掃描、RLC與VLC處理這些變換系數(shù)數(shù)據(jù)，能夠有效地壓縮要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。
編碼圖象數(shù)據(jù)是通過一條傳統(tǒng)的傳輸信道傳輸?shù)桨趫D象信號解碼系統(tǒng)中的圖象信號解碼器的，解碼器執(zhí)行編友操作的逆過程以重構(gòu)原始圖象數(shù)據(jù)。重構(gòu)的圖象數(shù)據(jù)通常表現(xiàn)出諸如塊效應等令人煩惱的人為現(xiàn)象，其中塊的邊界線在接收端上成為看得見的。由于一幀是以塊為單位編碼的，所以出現(xiàn)這種塊效應。
如本技術(shù)中眾所周知的，為了改進重構(gòu)的圖象數(shù)據(jù)或解碼后的圖象數(shù)據(jù)的質(zhì)量，通常采用一個傳統(tǒng)的后處理濾波器來進一步處理解碼后的圖象數(shù)據(jù)。先有技術(shù)后處理濾波器以一個預定的同一截止頻率來執(zhí)行對包含在解碼后的圖象數(shù)據(jù)中的所有象素數(shù)據(jù)的濾波，從而改進解碼后的圖象數(shù)據(jù)的質(zhì)量。
然而，由于傳統(tǒng)的后處理沒有考慮對個別經(jīng)濾波的象素數(shù)據(jù)的補償，這種濾波不能顯著地減少位于塊邊界的塊效應，可能產(chǎn)生圖象數(shù)據(jù)失真，從而惡化圖象質(zhì)量。
因此，本發(fā)明的主要目的為提供一種用在圖象信號解碼系統(tǒng)中的后處理方法，通過有效地后處理經(jīng)過解碼的圖象數(shù)據(jù)而能顯著地減少或消除出現(xiàn)在解碼后的圖象數(shù)據(jù)塊的邊界上的塊效應，從而改進系統(tǒng)的圖象質(zhì)量。
按照本發(fā)明，提供了一種用在圖象信號解碼系統(tǒng)中的，在逐個象素的基礎上后處理來自包含在該圖象信號解碼系統(tǒng)中的一個圖象信號解碼器的一個當前幀的解碼后的圖象數(shù)據(jù)的方法，該方法包括下述步驟(a)將當前幀的經(jīng)過解碼的圖象數(shù)據(jù)存儲在一個存儲器中；(b)濾波存儲在存儲器中的目標象素數(shù)據(jù)以得到經(jīng)過濾波的目標象素數(shù)據(jù)，其中的目標象素數(shù)據(jù)表示要濾波的一個象素的象素值；(c)計算原始目標象素數(shù)據(jù)與濾波后的目標象素數(shù)據(jù)之間的絕對差值，其中原始目標象素數(shù)據(jù)表示包含在解碼后的圖象數(shù)據(jù)中的未濾波的目標象素數(shù)據(jù)；(d)如果絕對差值小于一個預定的閾值，則用濾波后的目標象素數(shù)據(jù)更新存儲的目標象素數(shù)據(jù)；
(e)只要絕對差值小于預定的閾值便重復所述步驟(b)至(d)N次，而如果絕對差值等于或大于預定的閾值，便用補償后的目標象素數(shù)據(jù)更新所存儲的目標象素值，其中如果原始目標象素數(shù)據(jù)小于濾波后的目標象素數(shù)據(jù)，則通過相加原始目標象素數(shù)據(jù)與預定的閾值得出補償后的目標象素數(shù)據(jù)，而如果原始目標象素數(shù)據(jù)大于濾波后的目標象素數(shù)據(jù)，則從原始目標象素數(shù)據(jù)中減去預定的閾值而得出補償后的目標象素數(shù)據(jù)；以及(f)對下一個目標象素重復所述步驟(b)至(e)，直到后處理完當前幀中的所有象素。
從以下對結(jié)合附圖所作的較佳實施例的描述中，本發(fā)明的上述與其他目的與特征將是顯而易見的，附圖中

圖1示出一個圖象信號解碼系統(tǒng)的方框圖；以及圖2示出圖1中所示的本發(fā)明的后處理濾波器裝置的詳細方框圖。
參見圖1，其中示出了用于說明本發(fā)明的后處理方法的一個新穎的圖象信號解碼系統(tǒng)100。該圖象信號解碼系統(tǒng)100包括一個圖象信號解碼器20及一個后處理濾波器裝置40，其中該圖象信號解碼器20包含一個可變長度解碼器(VLD)22、一個行程解碼器(RLD)24、一個逆向折線掃描器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及一個運動補償器36。
在圖象信號解碼器20中，在逐塊的基礎上將編碼圖象數(shù)據(jù)，即一組可變長度編碼的變換系數(shù)與運動矢量，提供給VLD22。VLD22的作用為解碼該組可變長度編碼的變換系數(shù)與運動矢量以分別將行程編碼的變換系數(shù)提供給RLD24并將運動矢量提供給運動補償器36。VLD22基本上是一張查找表即在VLD22中，提供了多個碼組來定義可變長度碼與它們的行程碼或運動矢量之間的對應關(guān)系。此后，將行程編碼的變換系數(shù)作用在RLD24上，后者也是一張查找表，用于生成折線掃描的變換系數(shù)。然后將折線掃描的變換系數(shù)提供給逆向折線掃描器26。
在逆向折線掃描器26上，重構(gòu)折線掃描變換系數(shù)以得到量化的變換系數(shù)塊。然后將各量化的變換系數(shù)塊在逆量化器28上轉(zhuǎn)換成一組變換系數(shù)。隨后，將該組變換系數(shù)輸送給IT30，諸如逆離散余弦變換器，IT30將該組變換系數(shù)變換成當前幀中的一塊與前一幀中其對應的塊之間的一組差數(shù)據(jù)。然后將該組差數(shù)據(jù)送至加法器32。
同時，運動補償器36根據(jù)一個運動矢量從存儲在第一幀存儲器34中的前一幀中抽取一組對應的象素數(shù)據(jù)，該組象素數(shù)據(jù)對應于來自VLD22的當前幀中的各塊，并將該組所抽取的數(shù)據(jù)提供給加法器32。然后在加法器32上求出該組從運動補償器36抽取的象素數(shù)據(jù)與來自IT30的該組象素差數(shù)據(jù)之和，借此提供當前幀中的一個給定的塊的重構(gòu)的圖象數(shù)據(jù)。然后，將該塊重構(gòu)的圖象數(shù)據(jù)即解碼后的圖象數(shù)據(jù)作用在第一幀存儲器34上供存儲，并作用在后處理濾波器裝置40上。
在本發(fā)明的后處理濾波器裝置40上，進行對來自加法器32的解碼后的圖象數(shù)據(jù)的后處理以有效地濾波解碼后的圖象數(shù)據(jù)。將經(jīng)過后處理的圖象數(shù)據(jù)傳輸給一個顯示單元(未示出)。
參見圖2，其中示出了圖1中所示的后處理濾波器裝置40的詳細方框圖，用于說明本發(fā)明的后處理方案。
包括一個第二幀存儲器42、一個濾波器44、一個象素數(shù)據(jù)估算設備46、一個開關(guān)電路47、一個象素數(shù)據(jù)校正設備48及一個控制器49的后處理濾波器裝置40通過在逐個象素的基礎上處理當前幀內(nèi)的各象素而濾波而前幀的解碼后的圖象數(shù)據(jù)。
首先將來自圖象信號解碼器20的當前幀的解碼后的圖象數(shù)據(jù)存儲在第二幀存儲器42中。響應來自控制器49的一個第一控制信號，恢復一個目標象素的象素值并將其提供給象素數(shù)據(jù)校正設備48中的一個緩沖器48a，同時將其相鄰的N×N(例如3×3)個象素的象素數(shù)據(jù)輸送給濾波器44，其中該目標象素表示要濾波的并位于該N×N個象素的中心的一個象素，其中N為一個正整數(shù)。
然后，接收來自第二幀存儲器42的N×N個象素數(shù)據(jù)的濾波器44用一個預定的截止頻率進行濾波，借此生成濾波后的目標象素數(shù)據(jù)。濾波器44可采用諸如本技術(shù)中著名的中值濾波器(Median filter)或拉普拉斯算符濾波器(Lapl acianfilter)等傳統(tǒng)的低通濾波器來實現(xiàn)。應當指出，濾波器44的預定截止頻率可根據(jù)該圖象解碼系統(tǒng)所要求的圖象質(zhì)量來確定。此后，將來自濾波器44的經(jīng)過濾波的目標象素數(shù)據(jù)提供給包含一個差值計算器46a與一個第一比較器46b的象素數(shù)據(jù)估算設備46。
差值計算器46a的作用為計算存儲在緩沖器48a中的原始目標象素數(shù)據(jù)與來自濾波器44的濾波后的目標象素數(shù)據(jù)之間的差值，并將該差值轉(zhuǎn)換成其絕對值。然后將在差值計算器46a上得出的絕對差值作用在第一比較器46b上。
第一比較器46b將來自差值計算器46a的絕對差值與諸如預先存儲在一個其存儲器(未示出)中的預定的閾值TH1進行比較，借此將一個選擇信號SC1提供給開關(guān)電路47，其中該閾值TH1為一個正整數(shù)。這便是，如果絕對差值等于或大小該預定的閾值TH1則來自第一比較器46b的輸出為一個邏輯高電平選擇信號；而如果絕對差值小于該預定的閾值TH1則為一個邏輯低電平選擇信號。應當理解，該預定的閾值TH1可根據(jù)圖象信號解碼系統(tǒng)所要求的圖象質(zhì)量來確定。然后將第一比較器46b生成的邏輯高電平或邏輯低電平選擇信號輸送給開關(guān)電路47、一個第二比較器48b與控制器。
響應來自第一比較器46b的選擇信號SC1的開關(guān)電路47有選擇地將來自濾波器44的濾波后的目標象素數(shù)據(jù)耦合到象素數(shù)據(jù)校正設備48或第二幀存儲器42上。具體地，響應邏輯高電平選擇信號，將濾波后的目標象素數(shù)據(jù)耦合到適用于校正濾波后的目標象素數(shù)據(jù)的象素數(shù)據(jù)校正設備48上；而響應邏輯低電平選擇信號，則將濾波后的目標象素數(shù)據(jù)耦合到適用于以經(jīng)過濾波的目標象素數(shù)據(jù)更新所存儲的目標象素數(shù)據(jù)的第二幀存儲器42上。
如圖2中所示，象素數(shù)據(jù)校正設備48包括緩沖器48a、一個第二比較器48b及一個象素數(shù)據(jù)校正電路48c。象素數(shù)據(jù)校正設備48推算補償?shù)哪繕讼笏財?shù)據(jù)；并將其提供給顯示單元及在其中以補償后的目標象素數(shù)據(jù)更新所存儲的目標象素數(shù)據(jù)的第二幀存儲器42。這便是，響應邏輯高電平選擇信號SC1，第二比較器48b將通過開關(guān)電路47來自濾波器44的經(jīng)過濾波的目標象素數(shù)據(jù)與來自緩沖器48a的原始的即未濾波的目標象素數(shù)據(jù)進行比較并生成一個補償信號LC1。具體地，如果未濾波的即原始目標象素數(shù)據(jù)大于經(jīng)過濾波的目標象素數(shù)據(jù)，則第二比較器48b生成一個邏輯高電平補償信號；而如果它小于經(jīng)過濾波的目標象素數(shù)據(jù)，則生成一個邏輯低電平補償信號。將來自第二比較器48b的所生成的補償信號LC1提供給象素數(shù)據(jù)校正電路48c。
象素數(shù)據(jù)校正電路48c響應補償信號LC1，根據(jù)來自緩沖器48a的未濾波的目標象素數(shù)據(jù)及該預定的閾值TH1提供補償后的目標象素數(shù)據(jù)，該閾值TH1等于預先存儲在第一比較器46b中的值。
在本發(fā)明的較佳實施例中，如果對象素數(shù)據(jù)校正電路48c的輸入是一個邏輯高電平補償信號，則通過從未濾波的目標象素數(shù)據(jù)中減去預定的閾值TH1而得出經(jīng)過補償?shù)哪繕讼笏財?shù)據(jù)；而如果其輸入是一個邏輯低電平補償信號，則在未濾波的原始目標象素數(shù)據(jù)上加上預定的閾值TH1而導出它。
控制器49響應來自第一比較器46b的選擇信號SC1控制目標象素的濾波過程。這便是，響應邏輯高電平選擇信號，控制器49生成一個第二控制信號到第二幀存儲器42，從而以來自象素數(shù)據(jù)校正電路40c的經(jīng)過補償?shù)哪繕讼笏財?shù)據(jù)更新存儲在存儲器42中的象素數(shù)據(jù)；并為了初始化下一個目標象素的濾波操作而從存儲器42中將下一個目標象素的象素值提供給緩沖器48a并將下一個目標象素的N×N個象素數(shù)據(jù)提供給濾波器44。
反之，如果第一比較器48b發(fā)出邏輯低電平選擇信號，則控制器49生成一個第三控制信號到存儲器42，以便以來自開關(guān)電路47的濾波后的目標象素數(shù)據(jù)更新存儲的目標象素數(shù)據(jù)；并通過從存儲器42中將包含更新后的目標象素值在內(nèi)的N×N個象素數(shù)據(jù)提供給濾波器44而重復目標象素的濾波操作。在目標象素的重復濾波操作期間，不用經(jīng)過濾波的目標象素數(shù)據(jù)更新存儲在緩沖器48a中的原始目標象素數(shù)據(jù)。重復目標象素的濾波操作，直到第一比較器46b發(fā)出邏輯高電平選擇信號或者第一比較器46b發(fā)出的邏輯低電平選擇信號的次數(shù)達到一個預定次數(shù)為止。在邏輯低電平選擇信號的次數(shù)達到預定次數(shù)的情況中，控制器49發(fā)出一個第四控制信號到存儲器42，借此以來自開關(guān)電路47的經(jīng)過濾波的目標象素數(shù)據(jù)更新存儲的目標象素數(shù)據(jù)并將更新后的目標象素數(shù)據(jù)提供給顯示單元。隨即，控制器49提供一個第五控制信號給存儲器42，借此通過提供下一個目標象素數(shù)據(jù)給緩沖器48a及對應的N×N個象素數(shù)據(jù)給濾波器44而初始化下一個目標象素的濾波操作。
作為結(jié)果，本發(fā)明能夠通過有效地執(zhí)行后處理濾波操作而明顯地減小或消除出現(xiàn)在一塊解碼后的圖象數(shù)據(jù)的邊界上的塊效應，從而改進圖象質(zhì)量。
雖然已經(jīng)參照特定的實施例示出與描述了本發(fā)明，但對于熟悉本技術(shù)的人員而言，顯而易見可以作出許多改變與修正而不脫離所附的權(quán)利要求書中所定義的發(fā)明的精神與范圍。
權(quán)利要求
1.一種方法，用在圖象信號解碼系統(tǒng)中，用于在逐個象素的基礎上后處理來自包含在該圖象信號解碼系統(tǒng)中的一個圖象信號解碼器的一個當前幀的解碼后的圖象數(shù)據(jù)，該方法包括下述步驟(a)將當前幀的解碼后的圖象數(shù)據(jù)存儲在一個存儲器中；(b)濾波存儲在該存儲器中的目標象素數(shù)據(jù)以提供經(jīng)過濾波的目標象素數(shù)據(jù)，其中該目標象素數(shù)據(jù)表示要濾波的一個象素的象素值；(c)計算原始目標象素數(shù)據(jù)與濾波后的目標象素數(shù)據(jù)之間的絕對差值，其中該原始目標象素數(shù)據(jù)表示包含在解碼后的圖象數(shù)據(jù)中的未濾波的目標象素數(shù)據(jù)；(d)如果該絕對差值小于一個預定的閾值，則用濾波后的目標象素數(shù)據(jù)更新所存儲的目標象素數(shù)據(jù)；(e)只要該絕對差值小于該預定的閾值便重復所述步驟(b)至(d)N次，而如果該絕對差值等于或大于該預定的閾值，則以補償后的目標象素數(shù)據(jù)更新所存儲的目標象素值，其中該補償后的目標象素數(shù)據(jù)在原始目標象素數(shù)據(jù)小于濾波后的目標象素數(shù)據(jù)時是通過將原始目標象素數(shù)據(jù)與該預定的閾值相加而得到的，而在原始目標象素數(shù)據(jù)大于該濾波后的目標象素數(shù)據(jù)時則是從該原始目標象素數(shù)據(jù)中減去該預定的閾值而得到的；以及(f)為下一個目標象素重復所述步驟(b)至(e)直到后處理完當前幀中所有的象素為止。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述濾波步驟(b)是用一個中值濾波器進行的。
全文摘要
圖象信號解碼系統(tǒng)中改進圖象質(zhì)量的后處理方法，包括下述步驟濾波存儲器中的目標象素數(shù)據(jù)；計算原始的與濾波后的目標象素數(shù)據(jù)間的絕對差值；如果絕對差值小于預定的閾值，以濾波后的目標象素數(shù)據(jù)更新所存儲的目標象素數(shù)據(jù)；絕對差值小于預定的閾值便重復所述濾波到更新的步驟N次，如果絕對差值等于或大于預定的閾值，以補償后的目標象素數(shù)據(jù)更新存儲的目標象素值；及為下個目標象素重復所述濾波到重復步驟，直到后處理完當前幀中的所有象素為止。
文檔編號G06T5/20GK1115898SQ9510475
公開日1996年1月31日 申請日期1995年4月28日 優(yōu)先權(quán)日1994年4月30日
發(fā)明者金相昊 申請人:大宇電子株式會社