專(zhuān)利名稱(chēng)：提高邊緣清晰度的mpeg2標(biāo)準(zhǔn)編碼裝置及編碼方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼，尤其涉及一種在MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼中能夠提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼裝置及編碼方法。
背景技術(shù)：
當(dāng)前，世界上在許多情況下使用了圖像會(huì)議、圖像電話(huà)、數(shù)字式盒式錄像機(jī)VCR(Video Cassette Recorder)、數(shù)字通用盤(pán)DVD(Digital Versatile Disc)、數(shù)字?jǐn)z像機(jī)檢測(cè)及保護(hù)系統(tǒng)等數(shù)字圖像技術(shù)，而且這種數(shù)字圖像技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域正在不斷擴(kuò)大。
特別是圖像在存儲(chǔ)和傳送中需要占用許多資源，因此對(duì)這些圖像需先進(jìn)行壓縮編碼之后再進(jìn)行存儲(chǔ)及傳送。
這種廣泛使用的圖像壓縮編碼技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)是MPEG壓縮技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)MPEG(MovingPicture Experts Group)。
MPEG壓縮技術(shù)是以美國(guó)及歐洲數(shù)字電視視頻標(biāo)準(zhǔn)ATSC(美國(guó))/DVB-T(歐洲)Video的壓縮模式建立的一種壓縮技術(shù)。它作為一種活動(dòng)圖像壓縮技術(shù)，是一種消除時(shí)間、空間冗余性(Spatial Redundancy)的一種損失壓縮(LossyCompression)技術(shù)。
參照附圖，以下對(duì)傳統(tǒng)技術(shù)的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼方法進(jìn)行說(shuō)明。
圖1是一般MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼方法的說(shuō)明視圖；圖2及圖3是一般MPEG2標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的幀與幀之間的圖像形態(tài)的說(shuō)明視圖。
MPEG壓縮技術(shù)如圖1所示，從總體上來(lái)看包括下述部分離散余弦變換之后的量化、活動(dòng)的推定、補(bǔ)償?shù)募记伞创a產(chǎn)生概率是以近間隔可變長(zhǎng)的編碼形成，還包括為傳送固定的比特率而對(duì)比特率進(jìn)行控制等。即，將紅R、綠G、藍(lán)B信號(hào)，以亮度Y、藍(lán)色度Cb、紅色度Cr的4∶2∶2格式(Format)進(jìn)行變換(Conversion)的同時(shí)，產(chǎn)生空間壓縮效應(yīng)(Lossy)。在離散余弦變換DCT(Discrete Cosine Transform)及量化過(guò)程中形成空間壓縮(Lossy)，并通過(guò)行程長(zhǎng)度編碼和可變長(zhǎng)度的編碼(Run-Length Coding and Variable-LengthCoding)形成統(tǒng)計(jì)式壓縮(Lossyless)。
MPEG壓縮技術(shù)的圖像如圖2及圖3所示，是由內(nèi)部圖像I、預(yù)測(cè)圖像P、方向預(yù)測(cè)圖像B(GOPGroup of Picture)構(gòu)成。
在這里，內(nèi)部圖像I(Intra Picture)是作為不參照其他圖像的圖像，它對(duì)已編碼的順序(Sequence)提供開(kāi)始進(jìn)行譯碼的(Decoding)的存取(Access)位置，即為基準(zhǔn)圖像。
并且，預(yù)測(cè)圖像P(Predicted Picture)將參照過(guò)去的內(nèi)部圖像I或預(yù)測(cè)圖像P，并利用活動(dòng)補(bǔ)償預(yù)測(cè)(Motion Compensated Prediction)，使其具有比內(nèi)部圖像I更高的壓縮率。這是因?yàn)轭A(yù)測(cè)圖像對(duì)所有信息不進(jìn)行壓縮，而只保留下一個(gè)圖像信息就可以的原因。并且，也與內(nèi)部圖像I一樣也是基準(zhǔn)圖像。
最后，方向預(yù)測(cè)圖像B(Bi-directionally Predicted Picture)是在三種類(lèi)型中，以最高壓縮率進(jìn)行壓縮的類(lèi)型，但不是基準(zhǔn)圖像。
實(shí)際上在MPEG壓縮技術(shù)中采用的空間壓縮方法有如下幾種其中的一種是對(duì)亮度Y、藍(lán)色度Cb、紅色度Cr以4∶4∶4比率構(gòu)成的圖像，向下變換(Down Conversion)為亮度Y、藍(lán)色度Cb、紅色度Cr以4∶2∶2比率構(gòu)成的一種方法。此時(shí)，人們的視覺(jué)由于對(duì)亮度Y信號(hào)產(chǎn)生敏感反應(yīng)，因此對(duì)4個(gè)亮度Y信號(hào)，按2個(gè)藍(lán)色度Cb和2個(gè)紅色度Cr信號(hào)的比率進(jìn)行變換之后產(chǎn)生壓縮效應(yīng)的方法。
并且，離散余弦變換(Discrete Cosine Transform)是將圖像信號(hào)在空間上的圖像數(shù)據(jù)變換成頻率上的能量分布，并且利用圖像數(shù)據(jù)在頻率區(qū)域上通常集中的傾向，在量化過(guò)程中產(chǎn)生壓縮效應(yīng)的一種方法。
并且，作為時(shí)間壓縮的方法有一種活動(dòng)推定及補(bǔ)償方法。
活動(dòng)推定及補(bǔ)償方法是在下一種格式和宏編碼組的差異中，抽取被移位(Shift)的相同數(shù)據(jù)的活動(dòng)失量(Motion Vector)，并對(duì)抽取的活動(dòng)失量進(jìn)行編碼(coding)的方法，在譯碼(Decoding)時(shí)，以幀和活動(dòng)失量來(lái)抽取下一個(gè)幀。
統(tǒng)計(jì)式壓縮有行程長(zhǎng)度編碼和可變長(zhǎng)度編碼，并對(duì)發(fā)生概率高的編碼分配短比特(bit)，而對(duì)發(fā)生概率低的編碼分配長(zhǎng)比特(bit)，以此減少對(duì)全部數(shù)據(jù)壓縮的一種方法。
此時(shí)，如圖4所示，內(nèi)部圖像I與預(yù)測(cè)圖像P、方向預(yù)測(cè)圖像B的編碼路徑是不同的。
即，內(nèi)部圖像I是由色度區(qū)變換部100、離散余弦變換DCT部110、量化部120、編碼部130構(gòu)成，并只執(zhí)行空間壓縮；而預(yù)測(cè)圖像P、方向預(yù)測(cè)圖像B是由色度區(qū)變換部200、誤差條件部210、活動(dòng)推定部230、離散余弦變換DCT部220及編碼器240構(gòu)成，并執(zhí)行空間/時(shí)間壓縮。
為了提高邊緣清晰度(Edge Sharpness)，如果在原圖像信號(hào)(OriginalVideo Signal)中提高清晰度(Sharpness)，則MPEG壓縮技術(shù)在編碼(MPEGEncoding)過(guò)程中，特別是在高頻區(qū)域中戶(hù)生清晰度的損失。為此，在數(shù)字電視機(jī)(Digital TV)中，從應(yīng)用軟件中得到MPEG流(MPEG Stream)傳送，并在圖像顯示處理器VDP(Video Display Processor)中使用提高清晰度的(Sharpness)方法。
大部分圖像顯示處理器VDP支持清晰度功能，并在大部分應(yīng)用軟件(Application)中都設(shè)定有提高畫(huà)面質(zhì)量的軟件來(lái)提高畫(huà)面質(zhì)量。
此時(shí)，如同大部分?jǐn)?shù)字電視機(jī)(DTV)一樣，在其接收設(shè)備接收端的應(yīng)用軟件(Application)中，得到MPEG流(MPEG Stream)傳送，并為提高清晰度，在圖像中引入峰值(peaking)成分，而為了引入峰值通常使用有限脈沖響應(yīng)FIR(Finite Impulse Response)濾波器。
但是，當(dāng)前使用的接收MPEG流來(lái)提高清晰度的技術(shù)，雖然在如同電視機(jī)一樣的接收設(shè)備中不能出現(xiàn)大問(wèn)題，但在難以使用復(fù)雜應(yīng)用軟件的移動(dòng)終端機(jī)或個(gè)人數(shù)字助理(PDA)等接收設(shè)備的環(huán)境中，有可能產(chǎn)生問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明是為了解決上述傳統(tǒng)技術(shù)存在的問(wèn)題而開(kāi)發(fā)的，其目的是在編碼MPEG2視頻流中插入峰值(Peaking)成分來(lái)進(jìn)行編碼，從而提供了一種能夠通過(guò)提高編碼清晰度達(dá)到提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼裝置及編碼方法。
為達(dá)到上述目的本發(fā)明提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼裝置是由下述結(jié)構(gòu)構(gòu)成將紅R、綠G、藍(lán)B色度圖像數(shù)據(jù)，向亮度Y、藍(lán)色度Cb、紅色度Cr的宏編碼組進(jìn)行向下變換的色度區(qū)變換部；將向下變換的圖像數(shù)據(jù)色度信息，變換為頻率信息的離散余弦變換部；以有限的頻率信息個(gè)數(shù)的近似值進(jìn)行量化的量化部；向量化頻率信息插入為提高清晰度的峰值數(shù)據(jù)(peaking data)而設(shè)置的清晰度增加部；為了把已插入峰值數(shù)據(jù)的頻率信息進(jìn)行編碼而設(shè)置的編碼器。
為達(dá)到上述目的本發(fā)明提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼方法是由下述階段組成將紅R、綠G、藍(lán)B色度圖像數(shù)據(jù)，向亮度Y、藍(lán)色度Cb、紅色度Cr的宏編碼組向下進(jìn)行變換階段；將向下變換的圖像數(shù)據(jù)色度信息變換為頻率信息變換階段；對(duì)頻率信息進(jìn)行量化階段；在已量化的頻率信息中，插入為提高清晰度的峰值數(shù)據(jù)的插入階段；將已插入峰值數(shù)據(jù)的頻率信息進(jìn)行編碼階段。
本發(fā)明提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼裝置及編碼方法具有如下效果由于本發(fā)明在MPEG2標(biāo)準(zhǔn)進(jìn)行編碼時(shí)，插入了為提高邊緣清晰度的峰值數(shù)據(jù)，因此在移動(dòng)終端機(jī)或個(gè)人數(shù)字助(PDA)等接收設(shè)備中不需要復(fù)雜應(yīng)用軟件，就能夠?qū)崿F(xiàn)提高清晰度的編碼效果。


圖1是一般MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼方法的說(shuō)明視圖。
圖2及圖3是一般MPEG2標(biāo)準(zhǔn)中規(guī)定的幀與幀之間的圖像形態(tài)說(shuō)明視圖。
圖4是傳統(tǒng)技術(shù)的內(nèi)部圖像I和預(yù)測(cè)圖像P/方向預(yù)測(cè)圖像B的編碼裝置方框構(gòu)成圖。
圖5是本發(fā)明提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼裝置的方框圖。
圖中300色度區(qū)變換部 310離散余弦變換部320量化部330清晰度增加部340編碼器具體實(shí)施方式
對(duì)本發(fā)明提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼裝置及編碼方法參照

如下圖5是本發(fā)明提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼裝置的方框圖。
本發(fā)明提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼裝置如圖5所示，是由下述結(jié)構(gòu)構(gòu)成將內(nèi)部圖像I的紅R、綠G、藍(lán)B色度圖像數(shù)據(jù)，向亮度Y、藍(lán)色度Cb、紅色度Cr的宏編碼組進(jìn)行向下變換的色度區(qū)變換部300；將向下變換的圖像數(shù)據(jù)色度信息變換為頻率信息的離散余弦變換部310；以有限的頻率信息個(gè)數(shù)近似值進(jìn)行量化的量化部320；向已量化的頻率信息中插入為提高清晰度的峰值數(shù)據(jù)(peaking data)而設(shè)置的清晰度增加部330；以及包括為了把已插入峰值數(shù)據(jù)的頻率信息進(jìn)行編碼而設(shè)置的編碼器340。
本發(fā)明提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼方法，在色度區(qū)變換部300中將內(nèi)部圖像I的紅R、綠G、藍(lán)B色度圖像數(shù)據(jù)，向亮度Y、藍(lán)色度Cb、紅色度Cr的宏編碼組進(jìn)行向下變換，并將變換之后的信息在離散余弦變換部310中變換為頻率信息。
并且，在量化部320中，如果以有限的頻率信息個(gè)數(shù)近似值進(jìn)行量化，則將峰值數(shù)據(jù)插入到頻率信息中，在清晰度增加部330中進(jìn)行量化，在量化之后插入為提高清晰度的峰值數(shù)據(jù)是因?yàn)樵陔x散余弦變換(DCT)及量化(Quantization)過(guò)程中高頻成分全部被消除，因此需要插入峰值數(shù)據(jù)。所以如同峰值數(shù)據(jù)一樣的高頻成分，最好在量化之后進(jìn)行插入。
并且，根據(jù)需要也可以引入預(yù)測(cè)圖像P、方向預(yù)測(cè)圖像B數(shù)據(jù)來(lái)提高邊緣清晰度。
權(quán)利要求
1.一種提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼裝置，其特征在于由下述部分構(gòu)成將紅R、綠G、藍(lán)B色度圖像數(shù)據(jù)，向亮度Y、藍(lán)色度Cb、紅色度Cr的宏編碼組進(jìn)行向下變換的色度區(qū)變換部；將向下變換的圖像數(shù)據(jù)色度信息，變換為頻率信息的離散余弦變換部；以有限的頻率信息的個(gè)數(shù)近似值進(jìn)行量化的量化部；向量化頻率信息中插入為提高清晰度的峰值數(shù)據(jù)(peaking data)而設(shè)置的清晰度增加部；為了把已插入峰值數(shù)據(jù)的頻率信息進(jìn)行編碼而設(shè)置的編碼器。
2.一種提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼方法，其特征在于由下述階段組成將紅R、綠G、藍(lán)B色度圖像數(shù)據(jù)，向亮度Y、藍(lán)色度Cb、紅色度Cr的宏編碼組向下進(jìn)行變換階段；將向下變換的圖像數(shù)據(jù)色度信息變換為頻率信息的變換階段；對(duì)頻率信息進(jìn)行量化階段；向已量化的頻率信息中，插入為提高清晰度的峰值數(shù)據(jù)的插入階段；將已插入峰值數(shù)據(jù)的頻率信息進(jìn)行編碼階段。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼，尤其涉及一種在MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼中能夠提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼裝置及編碼方法。本發(fā)明提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼裝置由下述部分構(gòu)成色度區(qū)變換部；離散余弦變換部；量化部；清晰度增加部；編碼器。提高邊緣清晰度的MPEG2標(biāo)準(zhǔn)編碼方法由下述階段組成圖像數(shù)據(jù)的變換階段；圖像數(shù)據(jù)色度信息的變換階段；頻率信息的量化階段；提高清晰度峰值數(shù)據(jù)的插入階段；頻率信息的編碼階段。在本發(fā)明使移動(dòng)終端機(jī)或個(gè)人數(shù)字助理(PDA)等接收設(shè)備中不需要采用復(fù)雜的應(yīng)用軟件，就能夠?qū)崿F(xiàn)提高清晰度的編碼效果。
文檔編號(hào)H04N11/00GK1856119SQ200510046290
公開(kāi)日2006年11月1日 申請(qǐng)日期2005年4月20日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月20日
發(fā)明者金宗炫 申請(qǐng)人:樂(lè)金電子(沈陽(yáng))有限公司