專利名稱：對視頻信號中的輪廓圖象編碼的自適應(yīng)輪廓編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種視頻信號編碼方法；更具體地，涉及一種基于輪廓圖象的大小及復(fù)雜性對視頻信號的視頻幀中的輪廓圖象進(jìn)行自適應(yīng)編碼的方法。
在諸如可視電話、電話會(huì)議和高清晰度電視系統(tǒng)這樣的數(shù)字視頻系統(tǒng)中，由于視頻幀信號包含有被稱作象素值的數(shù)字化數(shù)據(jù)，需要大量的數(shù)字化數(shù)據(jù)以確定各視頻幀信號。然而由于常規(guī)發(fā)送信道的可用頻帶寬度是有限的，為了通過其發(fā)送大量的數(shù)字化數(shù)據(jù)，使用各種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)來壓縮或減少數(shù)據(jù)量是必要的，特別是在象可視電話和電話會(huì)議系統(tǒng)這樣的低比特率視頻信號編碼器中。
對低比特率編碼系統(tǒng)中的視頻信號進(jìn)行編碼的技術(shù)之一就是被稱作面向目標(biāo)的分析合成編碼技術(shù)(參見Michael Hotter著《基于運(yùn)動(dòng)的二維目標(biāo)的面向目標(biāo)的分析合成編碼》，Signal ProcessingImage Communication，2，No.4，409～428頁(1990年12月)。
根據(jù)面向目標(biāo)的分析合成編碼技術(shù)，輸入的視頻圖象被分為若干個(gè)目標(biāo)且三組用來確定各目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)輪廓和象素?cái)?shù)據(jù)的參數(shù)通過不同的編碼信道被處理。
在處理一個(gè)目標(biāo)的輪廓圖象時(shí)，輪廓信息對于目標(biāo)外形的分析和合成是重要的。用來表示輪廓信息的常規(guī)編碼方案之一就是鏈?zhǔn)骄幋a技術(shù)。在鏈?zhǔn)骄幋a技術(shù)中，盡管輪廓信息沒有損失，但所需要的比特量是很大的。
為了克服這一缺陷，已提出幾種技術(shù)來對輪廓進(jìn)行近似，例如多邊形近似法和B-仿樣函數(shù)近似法。同多邊形近似法相比，B-仿樣函數(shù)近似法有可能得到更準(zhǔn)確的表現(xiàn)，其中它使用了高次多項(xiàng)式來減少近似誤差。然而，B-仿樣函數(shù)近似法會(huì)增大視頻編碼器的整體計(jì)算復(fù)雜度。
為改進(jìn)增大的計(jì)算復(fù)雜度這一問題，一種使用了多邊形近似法和離散正弦變換(DST)的輪廓編碼技術(shù)被提了出來。在一份共有未決申請中說明了這一技術(shù)，其中國專利申請?zhí)枮?5116451.1，1995年9月7日遞交，題目為“用來再現(xiàn)目標(biāo)輪廓的改進(jìn)的輪廓近似方法”。然而，在處理復(fù)雜的輪廓圖象時(shí)，上述使用多邊形近似法和DST的技術(shù)會(huì)產(chǎn)生一個(gè)與它的原始輪廓象很不一致的重構(gòu)圖象。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種用于編碼器的方法，它以輪廓圖象的大小和復(fù)雜度為基礎(chǔ)，對視頻信號的視頻幀中的輪廓圖象進(jìn)行適當(dāng)?shù)木幋a，從而提高視頻幀中重構(gòu)輪廓圖象的質(zhì)量。
按照本發(fā)明，提供一種對視頻信號的視頻幀中所包括的目標(biāo)的輪廓圖象進(jìn)行自適應(yīng)編碼的方法，其中視頻幀被分為多個(gè)塊，每個(gè)塊包含K×L個(gè)象素(K，L是正整數(shù))，輪廓圖象由多個(gè)輪廓象素組成，輪廓象素是指位于輪廓上的象素。上述方法由下列步驟構(gòu)成(a)檢測輪廓塊的數(shù)目，每個(gè)輪廓塊中包含一個(gè)或多個(gè)輪廓象素；(b)計(jì)算所選輪廓象素處的輪廓曲率，從而基于所計(jì)算的曲率來確定平均曲率，基中所謂所選輪廓象素處的輪廓曲率是指穿過該象素的兩條直線之間的角度變化，該兩條直線中的每一條都穿過所選輪廓象素和另一輪廓象素，和位于沿著輪廓方向離開所選象素的多個(gè)預(yù)定輪廓象素處的另一輪廓象素；(c)將輪廓塊數(shù)和平均曲率分別與第一和第二預(yù)定閾值相比較；(d)如果輪廓塊數(shù)小于第一預(yù)定閾值并且平均曲率大于或等于第二預(yù)定閾值，就使用第一輪廓編碼方法對輪廓圖象編碼；(e)如果輪廓塊數(shù)大于或等于第一預(yù)定閾值或者平均曲率小于第二預(yù)定閾值，就使用第二輪廓編碼方法對輪廓圖象編碼，其中，所選用的第一輪廓編碼方法與第二輪廓編碼方法相比，能夠更精確地再現(xiàn)輪廓圖象。
結(jié)合下列附圖，通過對優(yōu)選實(shí)施例的進(jìn)一步說明，本發(fā)明的上述和其他目的及特征會(huì)變得更為清楚

圖1是一個(gè)根據(jù)本發(fā)明的輪廓編碼裝置的方框圖；圖2是定義輪廓塊的示意圖；圖3是說明曲率計(jì)算過程的放大圖。
參見圖1，示有一根據(jù)本發(fā)明的用來對視頻信號的視頻幀中的目標(biāo)的輪廓圖象進(jìn)行自適應(yīng)編碼的輪廓編碼裝置10的方框圖。
包含在視頻幀中的目標(biāo)的輪廓圖象數(shù)據(jù)被并行輸入到大小檢測單元110，復(fù)雜度檢測單元130，第一輪廓編碼單元200和第二輪廓編碼單元300中，其中，輪廓圖象數(shù)據(jù)代表了輪廓象素的位置信息，輪廓象素是指位于輪廓上的象素。
在大小檢測單元110中，視頻幀首先被分為多個(gè)K×L個(gè)象素的塊(K，L為正整數(shù))，因此，輪廓塊的數(shù)目得以確定，各輪廓塊是指其中至少包含了一個(gè)輪廓象素的塊。正如圖2中所示，位于陰影區(qū)20中的每一個(gè)塊同視頻幀40中的輪廓30部分重疊，這些塊就被稱為輪廓塊。
然后，輪廓塊數(shù)輸入到第一比較單元120，其中，這一數(shù)目同第一預(yù)定閾值TH1相比較。如果該數(shù)目大于或等于第一閾值TH1，即，如果輪廓圖象的大小被認(rèn)為很大的話，則第一比較單元120輸出一邏輯高信號；反之，則輸出一邏輯低信號。
與此同時(shí)，復(fù)雜度檢測單元130計(jì)算所選輪廓象素處的曲率，并確定輪廓的平均曲率。
參見圖3，示有一說明了在復(fù)雜度檢測單元130里所進(jìn)行的曲率計(jì)算過程的放大示意圖。首先，一個(gè)輪廓象素，例如T2，被選作目標(biāo)象素，并且它的在輪廓30的兩邊的兩個(gè)第N個(gè)象素，例如鄰近輪廓象素的第6個(gè)象素，即T 1和T3被確定下來。然后，兩條直線穿過目標(biāo)象素T2和它的兩個(gè)第N個(gè)鄰近輪廓象素T1和T3。穿過目標(biāo)象素T2的兩條直線之間的角度變化被定義為目標(biāo)象素T2處的輪廓曲率。在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，所有輪廓象素都被選作目標(biāo)象素。然而，為了減輕計(jì)算負(fù)擔(dān)，也可以是每個(gè)第P個(gè)輪廓象素被選作為目標(biāo)象素，P是大于1的整數(shù)。而后，剩余目標(biāo)象素的輪廓曲率以上述同樣的方法進(jìn)行計(jì)算。
當(dāng)所有目標(biāo)象素的輪廓曲率確定之后，輪廓的平均曲率依下式計(jì)算CM=1MΣi=1Mθi2----(1)]]>其中，CM表示平均曲率；M是目標(biāo)象素?cái)?shù)；θi表示每個(gè)目標(biāo)象素處的曲率。
回到圖1，在第二比較單元140中，在復(fù)雜度檢測單元130所確定的平均曲率CM同第二預(yù)定閾值TH2相比較。如果平均曲率CM大于或等于第二閾值TH2，即如果輪廓圖象被確定為相當(dāng)復(fù)雜，則第二比較單元140向控制單元150提供一邏輯低信號；反之，則提供一邏輯高信號。
在控制單元150中，來自兩個(gè)比較單元120和140的信號進(jìn)行邏輯組合，如果來自兩個(gè)比較單元120和140的信號都是邏輯低，即如果輪廓被認(rèn)為是小而復(fù)雜，則產(chǎn)生一邏輯低控制信號送往開關(guān)單元400。反之，即如果輪廓圖象被認(rèn)為是大或簡單，則產(chǎn)生一邏輯高控制信號送往開關(guān)單元400。
同時(shí)，在第一和第二輪廓編碼單元200和300中，輪廓圖象數(shù)據(jù)被編碼。
具體地說，在第一輪廓編碼單元200中，例如使用常規(guī)的鏈?zhǔn)骄幋a方法，輪廓圖象數(shù)據(jù)被編碼，并提供給開關(guān)單元400作為第一編碼數(shù)據(jù)，其中連續(xù)輪廓象素間的方向矢量被編碼。例如，通常使用的鏈?zhǔn)骄幋a方案采用8個(gè)方向矢量，它們能被3位碼字編碼。在鏈?zhǔn)骄幋a中，典型地，起始輪廓象素地址信息后緊接一串碼字。
另一方面，在第二輪廓編碼單元300中，輪廓圖象數(shù)據(jù)被編碼，例如使用多邊形近似法和DST方法，結(jié)果編碼數(shù)據(jù)作為第二編碼數(shù)據(jù)提供給開關(guān)單元400，其中，輪廓圖象數(shù)據(jù)首先使用多邊形近似法來近似，原始輪廓圖象與近似的輪廓圖象之間的誤差使用DST來計(jì)算；使用諸如不壓縮的固定長度碼對多邊形近似的結(jié)果進(jìn)行編碼；然后，使用諸如JPEG(聯(lián)合圖象專家組)的二進(jìn)制算術(shù)碼對DST的結(jié)果進(jìn)行編碼。前述中國專利申請No.95116451.1，詳細(xì)說明了多邊形近似法和DST技術(shù)，該申請于1995年9月7日遞交，題目為“用于再現(xiàn)目標(biāo)輪廓的改進(jìn)的輪廓近似方法”，在此引入作為參考。
響應(yīng)于來自控制單元150的控制信號，開關(guān)單元400選擇，或者是第一編碼數(shù)據(jù)，或者是第二編碼數(shù)據(jù)作為編碼的輪廓圖象數(shù)據(jù)。也就是說，如果提供給其的是邏輯低控制信號，則第一編碼數(shù)據(jù)被送到發(fā)送器(未示出)去發(fā)送，如果提供給其的是邏輯高控制信號，則發(fā)送第二編碼數(shù)據(jù)。
結(jié)果，視頻幀中較小且較復(fù)雜的輪廓圖象通過鏈?zhǔn)骄幋a方法在第一輪廓編碼單元200中進(jìn)行編碼，同時(shí)，視頻幀中較大或較簡單的輪廓圖象通過采用多邊形近似及DST的輪廓編碼方法在第二輪廓編碼單元300中被選擇進(jìn)行編碼。
本發(fā)明僅以某一優(yōu)選實(shí)施例進(jìn)行說明，但在不脫離由權(quán)利要求書中提出的本發(fā)明的精神和保護(hù)范圍的前提下，可以對本發(fā)明作一些其它修改和變化。
權(quán)利要求
1.一種對視頻信號的視頻幀中的目標(biāo)的輪廓圖象進(jìn)行自適應(yīng)編碼的方法，其中視頻幀被分為多個(gè)塊，每個(gè)塊包含K×L個(gè)象素(K，L為正整數(shù))，且輪廓圖象由多個(gè)輪廓象素組成，這些輪廓象素是指由于輪廓上的象素，該方法由以下步驟構(gòu)成(a1)使用第一和第二輪廓編碼方法對輪廓圖象進(jìn)行編碼，由此分別提供第一和第二編碼的輪廓數(shù)據(jù)，第一編碼的輪廓數(shù)據(jù)同第二編碼的輪廓數(shù)據(jù)相比，能夠更精確地表現(xiàn)輪廓圖象；(b1)檢測輪廓塊的數(shù)目，每個(gè)輪廓塊中包含一個(gè)或多個(gè)輪廓象素；(c1)將輪廓塊數(shù)同第一預(yù)定閾值相比較；(d1)計(jì)算所選輪廓象素處的輪廓曲率，從而在計(jì)算的曲率基礎(chǔ)上確定平均曲率，其中，所選輪廓象素處的輪廓曲率是指穿過該象素的兩條直線間的角度變化，兩條直線的每一條都穿過前述所選輪廓象素和另一輪廓象素，該另一輪廓象素則位于沿著輪廓的一方向離開所選象素的多個(gè)預(yù)定輪廓象素處；(e1)將平均曲率同第二預(yù)定閾值相比較；及(f1)如果輪廓塊數(shù)小于第一預(yù)定閾值并且平均曲率大于或等于第二預(yù)定閾值，則選用第一編碼的輪廓數(shù)據(jù)，反之，則選用第二編碼的輪廓數(shù)據(jù)，由此提供選定的編碼的輪廓數(shù)據(jù)作為已編碼的輪廓圖象數(shù)據(jù)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1的方法，其中所述的第一輪廓編碼方法是一種鏈?zhǔn)骄幋a方法。
3.根據(jù)權(quán)利要求2的方法，其中所述的第二輪廓編碼方法包括多邊形近似法和離散正弦變換方法。
4.根據(jù)權(quán)利要求3的方法，其中所述的平均曲率定義為CM=1MΣi=1Mθi2]]>其中，CM表示平均曲率；M是所選輪廓象素的數(shù)目；θi表示每一個(gè)所選輪廓象素處的曲率。
5.一種對視頻信號的視頻幀中的目標(biāo)的輪廓圖象進(jìn)行自適應(yīng)編碼的方法，其中視頻幀被分為多個(gè)塊，每個(gè)塊包含K×L個(gè)象素(K，L為正整數(shù))，及輪廓圖象由多個(gè)輪廓象素組成，這些輪廓象素是指位于輪廓上的象素，該方法由以下步驟構(gòu)成(a2)檢測輪廓塊的數(shù)目，每個(gè)輪廓塊中包含一個(gè)或多個(gè)輪廓象素；(b2)計(jì)算所選輪廓象素處的輪廓曲率，從而在計(jì)算的曲率基礎(chǔ)上確定平均曲率，其中，所選輪廓象素處的輪廓曲率是指穿過該象素的兩條直線間的角度變化，兩條直線的每一條都穿過前述所選輪廓象素和另一輪廓象素，該另一輪廓象素位于沿著輪廓的一方向離開所選象素的多個(gè)預(yù)定輪廓象素處；(c2)將輪廓塊數(shù)和平均曲率分別同第一和第二預(yù)定閾值相比較；(d2)如果輪廓塊數(shù)小于第一預(yù)定閾值并且平均曲率大于或等于第二預(yù)定閾值，就使用第一輪廓編碼方法對輪廓圖象進(jìn)行編碼；及(e2)如果輪廓塊數(shù)大于或等于第一預(yù)定閾值或者平均曲率小于第二預(yù)定閾值，就使用第二輪廓編碼方法對輪廓圖象進(jìn)行編碼；其中，所選用的第一輪廓編碼方法同第二輪廓編碼方法相比，能夠更精確地表現(xiàn)輪廓圖象。
6.根據(jù)權(quán)利要求5的方法，其中所述的第一輪廓編碼方法是一種鏈?zhǔn)骄幋a方法。
7.根據(jù)權(quán)利要求6的方法，其中所述的第二輪廓編碼方法包括多邊形近似法和離散正弦變換方法。
8.根據(jù)權(quán)利要求7的方法，其中所述的平均曲率定義為CM=1MΣi=1Mθi2]]>其中，CM表示平均曲率；M是所選輪廓象素的數(shù)目；θi表示每一個(gè)所選輪廓象素處的曲率。
全文摘要
一種對視頻幀中的輪廓圖象進(jìn)行自適應(yīng)編碼的輪廓編碼方法，它以輪廓圖象的大小和復(fù)雜度為基礎(chǔ)，能夠提高再現(xiàn)輪廓圖象的質(zhì)量。首先確定輸入的輪廓圖象的大小和復(fù)雜度。隨后使用第一和第二輪廓編碼方法對輪廓圖象進(jìn)行編碼，由此分別產(chǎn)生第一和第二輪廓編碼數(shù)據(jù)。并且，根據(jù)輪廓圖象的大小和復(fù)雜度來選擇第一和第二輪廓編碼數(shù)據(jù)作為已編碼的輪廓圖象數(shù)據(jù)。
文檔編號G06T9/20GK1164802SQ9610694
公開日1997年11月12日 申請日期1996年7月3日 優(yōu)先權(quán)日1996年5月8日
發(fā)明者金鎮(zhèn)憲 申請人:大宇電子株式會(huì)社