專利名稱：用于數(shù)字圖像信號編碼系統(tǒng)的編碼模式控制裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一個數(shù)字圖像信號編碼系統(tǒng);尤其涉及一種包括有一個能夠準確地控制在數(shù)字圖像信號中每個圖像數(shù)據(jù)塊的編碼模式的編碼模式控制裝置的編碼器。
在數(shù)字圖像信號編碼應用(比如，高分辨率電視，圖像交換系統(tǒng)，圖像電話和圖像門電話)中，以數(shù)字化的形式傳輸圖像信號。當包括一系列圖像幀的圖像信號以數(shù)字化形式表示時，必定有相當數(shù)量的數(shù)字數(shù)據(jù)，因為在一個圖像幀中的每一行都由一系列稱為“象素”的數(shù)字數(shù)據(jù)單元確定。然而，由于一個常規(guī)傳輸通道的有效頻率帶寬有限，為了通過該通道傳輸相當大量的數(shù)字數(shù)據(jù)，則有必要采用一個圖像信號編碼裝置以壓縮或減少要傳輸?shù)臄?shù)據(jù)量。
可以正常地壓縮數(shù)字圖像信號而不嚴重影響其完整性，這是因為通常在一單獨幀中的一些象素之間和相鄰幀中的一些象素之間存在一定的關(guān)聯(lián)和冗余度的緣故。除了各種不同的圖像壓縮技術(shù)以外，人們已知所謂混合編碼技術(shù)以及統(tǒng)計編碼技術(shù)最為有效。
如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的那樣，大多數(shù)混合編碼技術(shù)采用一種自動內(nèi)部編碼/非內(nèi)部編碼，離散余弦變換(DCT)，量化變換系數(shù)，和VLC(可變長度編碼)。把一個輸入圖像幀分成稱為宏模塊的編碼塊，每個宏模塊通常包括16×16個象素，并且根據(jù)一個給定的混合編碼方案進行處理。自動內(nèi)部編碼/非內(nèi)部編碼是一個根據(jù)其變化對于一個隨后的DCT過程自動從一個當前幀的PCM(脈沖編碼調(diào)制)數(shù)據(jù)、或從一個當前幀的運動補償DPCM(差分脈沖編碼調(diào)制)數(shù)據(jù)中自動地選擇圖像信號的過程。
根據(jù)減少在相鄰幀之間冗余度概念的非內(nèi)部編碼技術(shù)用于根據(jù)一個目標的運動流來預測當前幀并且產(chǎn)生稱為移動幀差別(DFD)信號的差別信號，該差別信號代表當前幀與其預測值之間的差別。通常，DFD信號的最終的編碼數(shù)據(jù)的長度比相應的內(nèi)部編碼信號的編碼數(shù)據(jù)長度短。
可以把一個圖像信號的景象分成兩部分，即運動的目標、和不包括運動目標的不動的背景。然而，當一個目標在一個景象的背景內(nèi)運動時，通常有一個區(qū)域遮掩在運動目標之后，但在目標運動之后又變成看得見的。按照邏輯推理，這個新出現(xiàn)的區(qū)域(以后稱為“暴露區(qū)域”)應該采用內(nèi)部編碼技術(shù)編碼(而不采用非內(nèi)部編碼方法，因為沒有可用來預測當前幀的關(guān)于在前一幀中的新出現(xiàn)部分的相類似性或者冗余度)。然而有時完全根據(jù)該差別的編碼模式選擇過程可能會不正確地選擇了非內(nèi)部編碼(而不是內(nèi)部編碼)來編碼新出現(xiàn)的區(qū)域。
因而，本發(fā)明的一個主要目的是提供一個能夠準確地為一個新出現(xiàn)部分選擇編碼模式的編碼器。
根據(jù)本發(fā)明的一個方面，提供了一種對一個用于描繪具有至少一個運動目標和一個穩(wěn)定背景的景象的數(shù)字圖像信號進行編碼的編碼裝置，所說的數(shù)字圖像信號由一系列圖像幀代表，每個圖像幀分成多個編碼塊，具有自動地選擇施加到每個編碼塊上的內(nèi)部編碼技術(shù)和非內(nèi)部編碼技術(shù)其中之一的能力，該碼裝置包括
暴露區(qū)域探測裝置，響應于在數(shù)字圖像信號中的當前幀和前一幀及后一幀，用于探測代表在當前幀中的一部分的一個暴露區(qū)域，該暴露區(qū)域在前一幀中通常遮掩在運動目標的后面，但在前一幀和當前幀之間在運動目標運動后該暴露區(qū)域變成可以看得見的，和編碼模式控制裝置，用于對當前幀中的每個編碼塊確定所說的每個編碼塊是否屬于暴露區(qū)域，并且不論自動選擇的編碼模式如何都對所說的每個編碼塊應用內(nèi)部編碼技術(shù)。
從下面結(jié)合附圖所作的優(yōu)選實施例的描述中可以清楚地看出本發(fā)明的上述及其它目的和特征，其中

圖1按本發(fā)明優(yōu)選實施例描繪了一個圖像編碼器的方框圖;
圖2表示一個由在圖1中所示的用編碼控制裝置105完成的用于探測一個暴露區(qū)域的方法;
圖3表示一個在圖1中所示的編碼控制裝置105的典型內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖;和圖4代表一個在圖1中所示的編碼模式控制開關(guān)115的典型內(nèi)部結(jié)構(gòu)的方框圖。
參見圖1，其中表示按本發(fā)明的優(yōu)選實施例的一個圖像編碼器100的方框圖。
如圖1所示，首先通過一個編碼控制裝置105把輸入圖像信號一個宏模塊接一個宏模塊地饋送到圖像編碼器100中，該輸入圖像信號包括一系列圖像幀，其中每個圖像幀依次分成了多個宏模塊。當接到三個連續(xù)幀(即在輸入圖像信號中的當前幀、前一幀和后一幀)時，編碼控制裝置105在當前幀中探測到一個或多個暴露區(qū)域;為編碼模式控制開關(guān)115提供帶有這樣探測到的信息的暴露區(qū)域圖;并向一個運動估值器150、一個信號混合器110及編碼模式控制開關(guān)115輸出當前幀的圖像信號，這些將在下面更詳細地描述。
接到存儲在幀存儲器160中的當前幀和前一幀時，運動估值器150通過對在當前幀內(nèi)的每個宏模塊產(chǎn)生一個預測結(jié)果并且為一個運動補償器155提供該預測結(jié)果來從前一幀中預測當前幀。
信號混合器110根據(jù)來自運動估值器150、來自在當前幀內(nèi)每個宏模塊的預測結(jié)果減去由運動補償器155計算的一個預測模塊;根據(jù)其變化為每個宏模塊確定一個編碼(即內(nèi)部編碼或非內(nèi)部編碼)模式;并且根據(jù)確定的編碼模式向編碼模式控制裝置115提供由上面的減法產(chǎn)生的原宏模塊(PCM塊)或預測錯誤塊(DPCM塊)，即一個輸出塊。
然后根據(jù)來自編碼控制裝置105的在暴露區(qū)域圖中所包含的信息，編碼模式控制開關(guān)115向一個二維離散余弦轉(zhuǎn)換處理器120提供由編碼控制裝置105提供的宏模塊或者來自信號混合110的輸出塊。具體而論，當在當前幀中所考慮的宏模塊根據(jù)包含在暴露區(qū)域圖中的信息被確定屬于一個或多個暴露區(qū)域、從而確認應由內(nèi)部編碼技術(shù)對該宏模塊編碼時，編碼模式控制開關(guān)115提供由編碼控制裝置105供應的宏模塊。否則，即當宏模塊不屬于當前幀中的暴露區(qū)域時，編碼模式控制開關(guān)115提供來自信號混合器110的輸出塊。因而，在這種情況下，維持按常規(guī)方式用信號混合器110確定的用于該宏模塊的編碼模式。
然后把來自編碼模式控制開關(guān)115的每個最終的模塊通過二維DCT處理器120轉(zhuǎn)變?yōu)樽V分量，并且通過一個量化器125作為量化的圖像塊供應到一個可變長度的編碼器130，并然后供應到一個轉(zhuǎn)換緩沖器(未示出)上。還有，為了進行下一次預測，把通過一個反向量化器135和一個反向轉(zhuǎn)換器140的反向量化和轉(zhuǎn)換的模塊(在已經(jīng)用非內(nèi)部編碼對模塊編碼的情況下，加到來自運動補償器155的預測模塊上)通過一個幀存儲器160以一個侯補待選的預測塊的形式供應到運動補償器155和運動估值器150，該侯補待選的預測塊比現(xiàn)在正存在于編碼控制裝置105的輸出106中的當前幀延遲一幀的間隔。
現(xiàn)參見圖2，該圖表示了一個用于探測一個在輸入圖像信號當前幀中的暴露區(qū)域的由圖1的編碼控制裝置105完成的典型過程。(如以上所討論的，一個暴露區(qū)域代表一個通常被一個運動目標擋住但當運動目標運動后可以看到的區(qū)域。)為了進行說明，我們假設(shè)一個運動目標200橫向地從右向左在前一幀和當前幀之間、并且如圖2所示在當前幀和后一幀之間運動，其中參考標號F(N-1)、F(N)和F(N+1)分別代表前一幀、當前幀和后一幀。還有，在圖2中，參考標號A1代表在一個運動目標200在前一幀F(xiàn)(N-1)和當前幀F(xiàn)(N)之間運動之后的在當前幀F(xiàn)(N)中的一個暴露區(qū)域，參考標號A2代表在一個運動目標200在當前幀F(xiàn)(N)和后一幀F(xiàn)(N+1)之間運動之后在后一幀F(xiàn)(N+1)中的一個暴露區(qū)域。
為了探測當前存在的一個暴露區(qū)域A2，通過采用(例如)一個在《信號處理》第387-404頁(1986)中的“用譜系結(jié)構(gòu)位移估值的運動補償場內(nèi)插法”(MatthiasBierling和RobertThomas)中公開的方法(如圖2所示，)分別在前一幀和當前幀之間，以及當前幀和后一幀之間獲得幀差值FD(N-1，N)，F(xiàn)D(N，N+1)，這些幀差值FD(N-1，N)，F(xiàn)D(N，N+1)在兩個給定幀之間有變化的區(qū)域中有一個邏輯值1。
然后對兩個幀差值FD(N-1，N)、FD(N，N+1)進行異或操作以排除在兩個幀差值FD(N-1，N)和FD(N，N+1)之間的共同區(qū)域，借此來得到兩個分開的區(qū)域A1和A2。在此之后，區(qū)別暴露區(qū)域A2與在接著的幀中遮掩的區(qū)域A1，兩個分開的區(qū)域A1和A2與幀差值FD(N-1，N)進行“與”操作，按要求探測出在當前幀F(xiàn)(N)中的暴露區(qū)域。
參見圖3，圖3表示出圖1中所示的編碼控制裝置105的更詳細的框圖，其中可以進行上述的暴露區(qū)域探測過程。
如圖3所示，當首先把輸入圖像信號(例如圖2中下一幀F(xiàn)(N+1)的圖像信號)供應到一個幀延遲邏輯線路305和一個幀差值計算器310作為其一個輸入時，幀延遲線路305把輸入圖像信號(例如，圖2中的當前幀F(xiàn)(N)的圖像信號)供應給幀差值計算器310作為其另一個輸入。然后幀差值計算器310對其兩個輸入完成上述的幀差值計算，并且把最終的幀差值(例如，圖2中的幀差值FD(N，N+1))分別傳輸?shù)搅硪粋€幀延遲邏輯線路320和一個“異或”邏輯線路330。幀延遲邏輯線路320把計算得到的幀差值延遲一個幀間隔，并且延遲的幀差值(例如，圖2中的幀差值FD(N-1，N))供應給“異或”邏輯線路330和一個“與”邏輯線路350?！爱惢颉边壿嬀€路330對其兩個輸入執(zhí)行“異或”運算并將結(jié)果(例如，在圖2中所示的信號XOR[FD(N-1，N)，F(xiàn)D(N，N+1)]供應給“與”邏輯線路350?！芭c”邏輯線路350按需要對其兩個輸入執(zhí)行“與”運算以便為延遲的輸入圖像信號(例如圖2中的當前幀F(xiàn)(N))獲得一個暴露區(qū)域圖(例如，圖2中所示的信號AND｛FD[N-1，N]，XOR[FD(N-1，N)，F(xiàn)D(N，N+1)]｝)現(xiàn)在參見圖4，其中表示的是圖1的編碼模式控制開關(guān)115的一個更詳細的方框圖。
如上所述，根據(jù)包含在其暴露圖中來自圖1和3所示的編碼控制裝置105的信息，編碼模式控制開關(guān)115向一個圖1中所示的二維DCT處理器120提供一個來自編碼控制裝置105的宏模塊或者提供一個來自信號混合器110的輸入模塊。具體地說，當根據(jù)包含在暴露區(qū)域圖中的信息確定了在當前幀中所考慮的宏模塊屬于該暴露區(qū)域時，從而證實了不管在信號混合器110中為宏模塊確定的編碼模式如何，宏模塊都應采用內(nèi)部編碼技術(shù)編碼，編碼模式控制開關(guān)115提供來自編碼控制裝置105的宏模塊。
如圖4所示，編碼模式控制開關(guān)包括一個編碼模式確定裝置410，和一個模式控制開關(guān)420。通過以暴露區(qū)域圖作為其輸入，編碼模式確定裝置410通過采用對在屬于該暴露圖中的暴露區(qū)域的宏模塊內(nèi)的象素數(shù)進行計數(shù)的方法(例如)來確定該宏模塊是否屬于該暴露區(qū)域，并且當計數(shù)的數(shù)目超過一個預定的值時確定了該宏模塊是屬于該暴露區(qū)域;并且當宏模塊屬于該暴露區(qū)域時，向模式控制開關(guān)420發(fā)出一個開關(guān)控制信號以選擇來自編碼控制裝置105的宏模塊，反之則選擇來自信號混合器110的輸出模塊。
盡管參照特定實施例描述了本發(fā)明，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員將會認識到，在不脫離下面權(quán)利要求所限定的本發(fā)明精神和范圍的情況下，可以作出各種不同的改變和修改。
權(quán)利要求
1.一種對一個用于描繪具有至少一個運動目標、和一個穩(wěn)定背景的景象的數(shù)字圖像信號進行編碼的編碼裝置，所說的數(shù)字圖像信號由一系列圖像幀代表，每個圖像幀分成多個編碼塊，具有自動選擇施加到每個編碼塊上的內(nèi)部編碼技術(shù)和非內(nèi)部編碼技術(shù)其中之一的能力，其特征在于該編碼裝置包括暴露區(qū)域探測裝置，響應于在數(shù)字圖像信號中的當前幀、前一幀及后一幀，用于探測代表在當前幀中的一部分的一個暴露區(qū)域，該暴露區(qū)域通常在前一幀中遮掩在運動目標的后面，但在前一幀和當前幀之間在運動目標運動后該暴露區(qū)域變成可以看得見的；和編碼模式控制裝置，用于對在當前幀中的每個編碼塊確定所說的每個編碼塊是否屬于暴露區(qū)域，并且不論自動選擇的編碼模式如何向所說的每個編碼塊應用內(nèi)部編碼技術(shù)。
全文摘要
對一個用于描繪具有至少一個運動目標和一個穩(wěn)定背景的景象的數(shù)字圖像信號進行編碼的編碼裝置，該編碼裝置包括暴露區(qū)域探測裝置，響應于在數(shù)字圖像信號中的當前幀和前一幀及后一幀，用于探測代表在當前幀中的一部分的一個暴露區(qū)域，和編碼模式控制裝置，用于對在當前幀中的每個編碼塊確定所說的每個編碼塊是否屬于暴露區(qū)域，并且不論自動選擇的編碼模式如何向所說的每個編碼塊應用內(nèi)部編碼技術(shù)。
文檔編號H04N7/50GK1111884SQ9411685
公開日1995年11月15日 申請日期1994年8月20日 優(yōu)先權(quán)日1993年8月20日
發(fā)明者金鐘勳 申請人:大宇電子株式會社