專利名稱：用移動(dòng)自適應(yīng)空間濾波器對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行時(shí)間濾波的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明是一個(gè)視頻信號(hào)時(shí)間濾波的方法；特別是在圖象編碼設(shè)備中用的，移動(dòng)自適應(yīng)空間濾波的方法，它能夠獲得一個(gè)時(shí)間帶限制，而不引起時(shí)間混淆效應(yīng)，并因此而提高了圖象的質(zhì)量。
在數(shù)字電視系統(tǒng)例如視頻電話，電話會(huì)議和高清晰度電視系統(tǒng)中，一個(gè)圖象編碼設(shè)備，通過(guò)使用各種數(shù)字壓縮技術(shù)，例如用離散余弦函數(shù)轉(zhuǎn)換器進(jìn)行轉(zhuǎn)換編碼，和移動(dòng)補(bǔ)償編碼以減少兩個(gè)連續(xù)幀之間的時(shí)間聯(lián)系等方法，減少限定每個(gè)視頻信號(hào)的幀的大容量數(shù)據(jù)。
為了有效地實(shí)行數(shù)據(jù)壓縮處理，現(xiàn)有技術(shù)中的多數(shù)實(shí)時(shí)圖象編碼設(shè)備使用各種濾波器，作為前端處理的一部分，進(jìn)行濾波和降低幀頻。這些濾波器用于消除或減輕時(shí)間噪音(temporal noise)，實(shí)行帶限制，由此提高圖象質(zhì)量和編碼效率。
Eric Dubois等人的論文“用移動(dòng)補(bǔ)償時(shí)間濾波減少圖象序列中的噪音”，電氣與電子工程師協(xié)會(huì)會(huì)刊“通信設(shè)備”，(IEEE Transactions on Communications)COM-32，NO，7(7月，1984)。文中公開了一種這樣的現(xiàn)有技術(shù)裝置，它使用一種非線性逆歸時(shí)間濾波器去減少噪聲成分，這些噪聲在信號(hào)起動(dòng)和操作時(shí)會(huì)出現(xiàn)。這種時(shí)間濾波器使用移動(dòng)補(bǔ)償技術(shù)，在沿移動(dòng)軌跡的時(shí)域內(nèi)實(shí)行濾波，從而減少移動(dòng)區(qū)內(nèi)的噪聲成分，而不改變圖象的細(xì)部圖。
Wen-Hsiung Chen等人1987年8月，在電氣與電子工程師協(xié)會(huì)雜志“通信設(shè)備選擇范圍”，(IEEEJournal on Selected Areas in Communications)發(fā)表題為“圖象編碼的遞歸暫時(shí)濾波和降低幀頻”一文中公開了已有技術(shù)另一設(shè)備，它也是用一個(gè)遞歸暫時(shí)濾波器進(jìn)行遞歸(recursive)濾波和降低幀頻。這種濾波器，當(dāng)它用在時(shí)域中的時(shí)候，可以清除幀對(duì)幀的輸入噪聲并提高圖象質(zhì)量。
K.J Klees的美國(guó)專利4,694,342提供了一個(gè)設(shè)備，它利用能起遞歸和非遞歸兩種作用的一種空間濾波器，消除視頻圖象信號(hào)中的噪聲而完整保存其圖象的細(xì)部。這種濾波器包括一個(gè)用于存儲(chǔ)預(yù)先規(guī)定的和濾波輸出的象素值和預(yù)先規(guī)定的反饋象素值的表，其輸入圖象的某些部分被非遞歸濾波以完全保存圖象細(xì)部，而同一圖象的某些其它部分被遞歸濾波，以消除圖象中的噪聲。
雖然上述和其它已有技術(shù)的設(shè)備，通過(guò)沿移動(dòng)軌跡實(shí)行低通濾波技術(shù)，能夠減少移動(dòng)區(qū)中的噪聲而不改變圖象細(xì)部，這種處理趨于在那些移動(dòng)相當(dāng)快速的區(qū)域內(nèi)，引入了人為現(xiàn)象，結(jié)果，這些設(shè)備就不能充分處理時(shí)間帶限制或由于時(shí)間混淆引起的可見(jiàn)人為現(xiàn)象。
如果連續(xù)的頻譜包括混淆的成份，可見(jiàn)人為現(xiàn)象就出現(xiàn)在圖象上，特別是，由高的空間頻率成份組成的這些移動(dòng)區(qū)，可能改變?nèi)说男睦頎顟B(tài)例如，在移動(dòng)區(qū)覺(jué)察的速度可能與實(shí)際速度不同。因此，為了得到有效的時(shí)間帶限制，希望有一個(gè)不受時(shí)間混淆作用影響的濾波器。
還有，為了對(duì)沿時(shí)間軸按排的象素進(jìn)行時(shí)域?yàn)V波，以限制時(shí)間帶寬，就需要大量的幀延時(shí)和存儲(chǔ)，這就可能妨害圖象編碼設(shè)備的制造。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一個(gè)移動(dòng)自適應(yīng)空間濾波器的方法，它可以作為圖象編碼設(shè)備的預(yù)濾波，能夠有效地實(shí)行視頻信號(hào)的時(shí)間帶限制，而不引起時(shí)間混淆，并能夠降低對(duì)幀延遲和大容量存儲(chǔ)的要求。
本發(fā)明提供了一個(gè)對(duì)具有預(yù)定時(shí)間截止頻率的視頻信號(hào)的濾波的方法，以獲得暫態(tài)帶限制，它包括的步驟是(i)確定一個(gè)移動(dòng)矢量，它代表一個(gè)當(dāng)前象素的移動(dòng)；(ii)根據(jù)所確定的移動(dòng)矢量和時(shí)間截止頻率，計(jì)算空間濾波器在頻域中的脈沖響應(yīng)；(iii)根據(jù)空間濾波器在頻域中的脈沖響應(yīng)確定其在時(shí)域內(nèi)的脈沖響應(yīng)，并據(jù)此而對(duì)視頻信號(hào)中的當(dāng)前象素進(jìn)行濾波；(iv)重復(fù)步驟(i)到(iii)，直到視頻信號(hào)中的所有象素被處理。
上述的本發(fā)明的目的以及其它目的和特征，從下面結(jié)合附圖對(duì)最佳實(shí)施例的說(shuō)明中將會(huì)變得更清楚，其中

圖1A，1B和1C是解釋基帶頻譜分布圖，是移動(dòng)目標(biāo)速度的函數(shù)。
圖2描述了在一個(gè)具有固定的時(shí)間截止頻率的時(shí)域內(nèi)的傳統(tǒng)低通濾波的結(jié)果；圖3描述了按照本發(fā)明的移動(dòng)自適應(yīng)空間濾波的結(jié)果；圖4A和4B顯示了時(shí)域中的本發(fā)明濾波器的脈沖響應(yīng)的圖形；圖5是解釋本發(fā)明的移動(dòng)自適應(yīng)空間濾波方法的流程圖；圖6是按照本發(fā)明最佳實(shí)施例使用移動(dòng)自適應(yīng)空間濾波方法的圖象編碼設(shè)備原理方塊圖。
一個(gè)視頻信號(hào)可以通過(guò)三維來(lái)表示，即，水平，垂直和時(shí)間分量；并被看作是一個(gè)連續(xù)函數(shù)f3(x，y，t)。假定其移動(dòng)物只有一個(gè)恒定速度的剛性平移移動(dòng)v＝(vx，vy)，則連續(xù)視頻信號(hào)的傅里葉變換可以表示成F3(fx，fy，ft)＝F2(fx，fy)·δ(fxvx＋fyvy＋ft)(1)其中F2(fx，fy)是2維視頻信號(hào)f2(x，y)的傅里葉變換，并且δ(fxvx＋fyvy＋ft)表示用等式fxvx＋fyvy＋ft＝0表述的三維頻率空間中的一個(gè)斜面，從而基帶僅以2維頻率平面方式存在。等式(1)被公開在例如，R，A，F(xiàn) Belfor等人的文章“移動(dòng)補(bǔ)償HDTV的子樣品”中，SPIE，1605，視頻通信設(shè)備和圖象處理′91，PP，274-284(1991)。
從基帶頻譜的位置，一個(gè)空間-時(shí)間(temporal)帶寬是可以預(yù)期的。即，如果一個(gè)時(shí)間帶寬ftw被給定，在時(shí)間帶寬ftw，空間帶寬fxw和fyw，和速度分量vx和vy之間的關(guān)系就可從等式(1)中獲得，即ftw=fxw·vx+fyw·vy-----(2)]]>其中fxw是fyw和x和y方向上的相應(yīng)的空間帶寬分量。從等式(2)可以看出時(shí)間帶寬正比于移動(dòng)物的速度；當(dāng)時(shí)間帶寬被固定，空間帶寬就和移動(dòng)物的速度成反比。
由于視頻信號(hào)按空間和時(shí)間采樣頻率被采樣，采樣的視頻信號(hào)就被表示成3維采樣數(shù)據(jù)或象素。因此，連續(xù)函數(shù)f3(.)的采樣，可以用連續(xù)函數(shù)f3(x，y，t)和一組3維三角函數(shù)陣相乘表示。然后一個(gè)象素的頻譜分布，可以通過(guò)函數(shù)f3(.)和一個(gè)三角函數(shù)的傅里葉變換的卷積給出。結(jié)果，象素的頻譜，在采樣頻率的時(shí)間間隔上，就以三角函數(shù)的特征重復(fù)。
首先看圖1A、1B和1C，這里示出了作為移動(dòng)物的速度的函數(shù)的基帶頻譜分布，vx＝1象素/幀時(shí)間間隔，vx＝2象素/幀時(shí)間間隔和vx＝3象素/幀時(shí)間間隔，其中實(shí)線表示基帶的仿形；時(shí)間采樣頻率被標(biāo)準(zhǔn)化為1；空間(x軸方向)和時(shí)間頻率分別用fx和ft表示。
移動(dòng)物中象素A的移動(dòng)，使頻譜與空間頻率軸傾斜，如圖1A所示。如圖1A、1B和1C所示，當(dāng)速度增加，所述傾斜角θ也增加。從等式(2)，通過(guò)考慮視頻信號(hào)中的一個(gè)象素上的時(shí)間頻率，就容易理解傾斜的理由由于在時(shí)-空頻域上頻譜分布與空間頻率和移動(dòng)物的速度的乘積有關(guān)，較高的移動(dòng)物的速度就會(huì)引起較高的時(shí)間頻率。應(yīng)該指出，頻譜是斜交的，而不是旋轉(zhuǎn)的。
接著，如圖1A，1B和1C所示，當(dāng)移動(dòng)物的速度增加的時(shí)候，混淆就出現(xiàn)了。為了便于講述，假定1象素/幀時(shí)間間隔是不產(chǎn)生混淆的極限速度，如圖1A所示。如果重復(fù)的頻譜包含混淆成份，可見(jiàn)的人為現(xiàn)象就出現(xiàn)在圖象上。特別是，那些含有高空間頻率成分的移動(dòng)區(qū)可能扭曲人的心理狀態(tài)，例如，感覺(jué)到的移動(dòng)區(qū)上的速度與實(shí)際速度不同。因此，為了進(jìn)行有效的時(shí)間帶限制，希望設(shè)計(jì)一種不受混淆成份影響的濾波器。
圖2是在具有一個(gè)固定的時(shí)間截止頻率ftc的時(shí)域中低通濾波的結(jié)果。為了進(jìn)行時(shí)間濾波，假設(shè)兩個(gè)條件，一，基帶頻譜設(shè)有空間混淆成份，二，為了簡(jiǎn)便，只有一個(gè)恒定速度的純水平移動(dòng)(用fx表示)。圖2所濾掉的成份包括，例如，代表時(shí)間混淆的鄰近頻譜中的高空間頻率成份。即，高的空間頻率成份損害鄰近的仿形(replicas)，換言之，它使一個(gè)鄰近的仿形之間的干擾出現(xiàn)在顯示圖象中。
從等式(1)和(2)可以看出，空間(包括垂直和水平分量)和時(shí)間頻率fs和ft的關(guān)系可以用下式表示fs=1|v|·ft------(3)]]>其中空間頻率fs是在fx-fy平面上被定義的。從等式(3)可以看出，當(dāng)時(shí)間截止頻率固定以便限制時(shí)間帶寬的時(shí)間，空間截止頻率就反比于移動(dòng)物的速度的絕對(duì)值。
假設(shè)h(.)是一個(gè)低通時(shí)間濾波器的脈沖響應(yīng)，為了簡(jiǎn)便起見(jiàn)，只有一個(gè)純水平移動(dòng)(x軸方向)，則時(shí)間帶受限制的視頻信號(hào)g(x，t)可以被表示成g(x,t)=∫-∞∞h(τ)·f(x,t-τ)dτ-----(4)]]>其中一個(gè)線性相位濾波器被用于減少濾波器響應(yīng)的群延遲效應(yīng)。由于假設(shè)剛性的恒速平移移動(dòng)v＝(vx，vy)和純水平移動(dòng)，一個(gè)濾波輸出函數(shù)就可以用下表示f(x，t-τ)＝f(x＋vxτ，t)(5)從等式(5)，移動(dòng)象素沿時(shí)間頻率軸的位移，可以通過(guò)它在時(shí)間軸上點(diǎn)的空間域中的軌跡表示，因此，等式(4)又可寫成g(x,t)=∫-∞∞h(τ)·f(x+vxτ,t)dτ-----(6)]]>它的傅里葉變換可以表示成G(fx,ft)=F{∫-∞∞h(τ)·f(x+vxτ,t)dτ}]]>=F{∫-∞∞h(zvx)·1|vx|·f(x+z,t)dz}]]>＝H(fxvx)·F(fx，ft)(7)其中F表示傅里葉變換的描述符。從式(5)和式(7)可以看出，雖然在時(shí)間頻域內(nèi)濾波器脈沖響應(yīng)H(.)最初有一個(gè)預(yù)定的時(shí)間截止頻率，但它隨濾波域轉(zhuǎn)換而變化。即，濾波器脈沖響應(yīng)H(.)有一個(gè)與預(yù)定的時(shí)間截止頻率相應(yīng)的空間截止頻率，空間截止頻率隨移動(dòng)物的速度變化，以保持時(shí)間帶限制特性。因此，通過(guò)式(6)的移動(dòng)自適應(yīng)空間濾波，可獲得時(shí)間帶限制。
現(xiàn)在參考圖3，它示出了通過(guò)本發(fā)明移動(dòng)自適應(yīng)空間濾波的方法在空間域中進(jìn)行的時(shí)間帶限制的結(jié)果。為了解說(shuō)方便，只考慮時(shí)間頻率ft和空間頻率fx。雖然濾波操作是通過(guò)適應(yīng)移動(dòng)矢量的空間截止頻率fxc執(zhí)行的，用時(shí)間截止頻率ftc對(duì)時(shí)間帶限制仍可獲得。
和圖2中所示在時(shí)域上進(jìn)行時(shí)間帶限制比較，容易知道，所得時(shí)間帶限制是不受時(shí)間混淆成份影響的(反-混淆特性)。
對(duì)于實(shí)際的視頻信號(hào)，一個(gè)垂直移動(dòng)應(yīng)該被考慮。因此，等式(4)，(6)和(7)可以改寫成g(x,y,t)=∫-∞∞h(τ)·f(x,y,t-τ)dτ-----(8)]]>g(x,y,t)=∫-∞∞h(τ)·f(x+vxτ,y+vyτ,t)dτ-----(9)]]>G(fx，fy，ft)＝H(fxvx＋fyvy)·F(fx，fy，ft)(10)
由等式(10)可以看出，空間濾波器的脈沖響應(yīng)是由具有所要求的時(shí)間截止頻率的時(shí)間濾波器的脈沖響應(yīng)所決定的。特別，對(duì)應(yīng)于具有一個(gè)截止頻率ftc的低通時(shí)間濾波器的一個(gè)空間濾波器脈沖響應(yīng)hs(x，y)是通過(guò)對(duì)在頻域內(nèi)的空間濾波器的脈沖響應(yīng)Hs(fx，fy)進(jìn)行反傅里葉變換確定的，它的值是由下式確定的 再參看等式(1)，基帶頻譜只存在于由等式fxvx＋fyvy＋ft＝0所確定的3維頻率空間中的斜面上，該斜面在圖4A中用P3表示。P1和P2分別代表由等式ft＝ftc，ft＝-ftc所確定的平面。L1和L2分別表示P1和P3，P2和P3相交的線。平面P3上的陰影部分表示基帶頻譜的一部分，它的時(shí)間頻率小于截止頻率ftc。
在圖4B中，示出在一個(gè)空間頻率平面上的圖4A中的陰影區(qū)的投影，即，fx-fy平面。等式(11)中空間濾波器脈沖響應(yīng)Hs(fx，fy)表示，當(dāng)fx和fy被包含在陰影區(qū)中時(shí)，其值等于1的函數(shù)。因此，具有截止頻率ftc的時(shí)間低通濾波等于取消空間頻域上的非陰影區(qū)的基帶頻譜部分。從等式(11)，圖4B中fxc和fyc由下式確定fxc=ftcvx]]>fyc=ftcvy------(12)]]>移動(dòng)自適應(yīng)空間濾波的連續(xù)情況已如上述。不過(guò)，類似的結(jié)果對(duì)于不連續(xù)的情況也適用。則等式(8)由下式給出g(l,m,n)=Σk=-NNh(k)·f(l,m,n-k)-----(13)]]>其中n表示幀的數(shù)量；h表示具有2N＋1長(zhǎng)度(N是一個(gè)正整數(shù))的一個(gè)低通時(shí)間濾波器的濾波器系數(shù)；l和m表示一個(gè)象素的水平和垂直位置。則相應(yīng)的空間濾波由下式給出g(l,m,n)=Σk1=-LLΣk2=-MMhs(k1,k2)·f(1-k1,m-k2,n)---(14)]]>其中hs表示一個(gè)(2L＋1)×(2M＋1)尺寸二維空間濾波器的濾波器系數(shù)。慮波系數(shù)hs，可通過(guò)對(duì)由時(shí)間低通濾波器的脈沖響應(yīng)確定的空間濾波器脈沖響應(yīng)Hs進(jìn)行反變換來(lái)計(jì)算。
由上述可知，濾波操作是根據(jù)每個(gè)象素的移動(dòng)在空間域中進(jìn)行的，從而獲得一個(gè)時(shí)間帶限制。因此，當(dāng)移動(dòng)物的速度增的時(shí)侯在重復(fù)頻譜中出現(xiàn)的時(shí)間混淆，可被本發(fā)明濾波器有效地限制，從而減少出現(xiàn)在圖象移動(dòng)區(qū)內(nèi)的可見(jiàn)人為現(xiàn)象。
圖5示出了一個(gè)流程圖，總結(jié)了本發(fā)明對(duì)視頻信號(hào)的當(dāng)前幀中的一個(gè)當(dāng)前象素濾波的程序。
在S1步中，一個(gè)表示視頻信號(hào)中一個(gè)當(dāng)前象素移動(dòng)的移動(dòng)矢量被確定。在頻域中一個(gè)空間濾波脈沖響應(yīng)Hs(fx，fy)，按照等式(11)，在S2步中被確定。
在步S3中，h3(l，m)由一個(gè)Hs(fx，fy)的反傅里葉變換確定。最后，對(duì)當(dāng)前象素濾波結(jié)果，由等式(14)，在步S4中確定。所述步S1到S4對(duì)于視頻幀信號(hào)中的所有象素是被重復(fù)的，從而得到一個(gè)濾波過(guò)的信號(hào)。濾波器的脈沖響應(yīng)，可以按照一組預(yù)定候選的移動(dòng)矢量而被預(yù)先確定和存儲(chǔ)，其中每個(gè)濾波器脈沖響應(yīng)包括(2L＋1)×(2M＋1)個(gè)濾波器系數(shù)。在這種情況下，空間濾波器hs(l、m)被選擇，只是按照步S1中所確定的移動(dòng)矢量，而不是在S2和S3步被確定。
現(xiàn)在看圖6，這里示出了一個(gè)按照本發(fā)明最佳實(shí)施例，使用移動(dòng)自適應(yīng)空間濾波方法的圖象編碼設(shè)備，圖象編碼設(shè)備包含一個(gè)移動(dòng)自適應(yīng)空間濾波電路10和一個(gè)圖象編碼器20，以便消除濾波視頻信號(hào)中的多余信息，把視頻信號(hào)壓縮到更易于傳送的尺寸。視頻信號(hào)由視頻信號(hào)源產(chǎn)生，例如攝象機(jī)(末示出)，再饋給移動(dòng)自適應(yīng)時(shí)-空濾波電路10。
移動(dòng)自適應(yīng)空間濾波電路10，按上述等式(14)執(zhí)行濾波操作。移動(dòng)自適應(yīng)空間濾波電路10包括一個(gè)幀延遲方塊11，一個(gè)移動(dòng)估算方塊12，和一個(gè)移動(dòng)自適應(yīng)空間濾波(MASF)方塊13。幀延遲方塊11有一個(gè)幀緩沖存儲(chǔ)器，在緩沖存儲(chǔ)器中，一個(gè)視頻信號(hào)通過(guò)一個(gè)幀時(shí)間間隔而被延遲。被延遲的視頻信號(hào)送到移動(dòng)估算方塊12作為視頻信號(hào)的一個(gè)原來(lái)的幀。
如現(xiàn)有技術(shù)中所知，移動(dòng)估算方塊12接收來(lái)自幀延遲方塊11的原來(lái)的幀和直接從視頻源來(lái)的視頻信號(hào)的當(dāng)前的幀，求出與包含在當(dāng)前幀中的每個(gè)象素有關(guān)的移動(dòng)矢量。所求得的移位矢量被順序送入MASF方塊13和圖象編碼器20。為了求得和每一個(gè)象素相關(guān)的移動(dòng)矢量，現(xiàn)有技術(shù)公知的各種移動(dòng)估算器可能被使用。例如，仿真模型教育組，MPEQ(移動(dòng)圖象專家組)的視頻仿真模型三(SM3)，ISO/IEC JIC1/SC2/WG11，MPEG 90/041(1990年7月)所公開文件中的移動(dòng)估算器，可以優(yōu)先被采用。
MASF方塊13接收從視頻源來(lái)的視頻信號(hào)的當(dāng)前的幀，并從移動(dòng)估算方塊12求得移動(dòng)矢量，用于在空間域上對(duì)當(dāng)前的幀進(jìn)行濾波，如上述。MSAF方塊13可能包含一個(gè)檢查表，它有一組濾波器系數(shù)，每個(gè)系數(shù)是根據(jù)一組候選的移動(dòng)矢量預(yù)定的。
來(lái)自MASF方塊13的濾過(guò)的當(dāng)前幀信號(hào)被送到圖象編碼器20，編碼器用于消除濾波視頻信號(hào)中的多余部分，以便把視頻信號(hào)壓縮至適于傳送的尺寸。圖象編碼器20，根據(jù)本發(fā)明的最佳實(shí)施例，包括一個(gè)壓縮器22、一個(gè)減壓器23和一個(gè)移動(dòng)補(bǔ)償方塊26。該壓縮器22，在現(xiàn)有技術(shù)中是公知的，它使用一個(gè)不連續(xù)的余弦變換(“DCT”)電路和一個(gè)數(shù)字變換電路，該電路被公開在Chen和Pratt等人發(fā)表的“現(xiàn)場(chǎng)適應(yīng)性編碼器”一文中，見(jiàn)通訊設(shè)備電氣與電子工程師協(xié)會(huì)會(huì)刊，Vol.COM-32，No.3(1984年3月)，同時(shí)減壓器23使用一個(gè)反數(shù)字變換電路和一個(gè)反DCT電路。
一個(gè)預(yù)測(cè)視頻信號(hào)通過(guò)使用移動(dòng)補(bǔ)償方塊26被得到，然后被送到減法電路21，減法電路21產(chǎn)生一個(gè)濾波過(guò)的當(dāng)前的視頻幀信號(hào)和一個(gè)預(yù)測(cè)視頻信號(hào)之間的差信號(hào)。差信號(hào)被數(shù)字轉(zhuǎn)換并通過(guò)壓縮器22編碼，產(chǎn)生編碼數(shù)據(jù)。編碼數(shù)據(jù)然后被加到一個(gè)發(fā)射器去發(fā)送，并同時(shí)送到減壓器23，在此數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)又被轉(zhuǎn)化成差信號(hào)。差信號(hào)然后又被連到一個(gè)加法電路24，在這里它與預(yù)測(cè)視頻信號(hào)結(jié)合，而提供一個(gè)視頻信號(hào)的重構(gòu)的當(dāng)前的幀。原來(lái)的幀通過(guò)一個(gè)幀存儲(chǔ)方塊25被連到移動(dòng)補(bǔ)償方塊26去預(yù)測(cè)下一個(gè)幀。因此，位速率降低，可通過(guò)利用差信號(hào)通常分布在一個(gè)小的動(dòng)態(tài)范圍內(nèi)的優(yōu)點(diǎn)而得到，從而可以用較少的位數(shù)來(lái)表示。移動(dòng)補(bǔ)償塊26包括一個(gè)移動(dòng)補(bǔ)償器26a和一個(gè)移動(dòng)估算器26b，估算器用于預(yù)測(cè)來(lái)自原來(lái)幀信號(hào)的當(dāng)前幀信號(hào)。移動(dòng)估算器26可以使用一個(gè)逐塊處理的匹配算法程序塊，這公開在“MPEG視頻仿真模型3(SM3)”中。在匹配程序塊中，較小的尋找程序是從當(dāng)前的幀中取得的，較大的尋找區(qū)程序塊是從原來(lái)的幀中取得的，其中目前的幀被分成一組相等的尋找塊，原來(lái)的幀也被分成相應(yīng)數(shù)目的尋找區(qū)。
在與尋找塊很好匹配的尋找區(qū)中的一個(gè)塊的位置上顯示的尋找塊的位移信息，是由移動(dòng)估算器26b確定的，移動(dòng)估算器26輸出一個(gè)相應(yīng)的移動(dòng)矢量到移動(dòng)補(bǔ)償器26a中。移動(dòng)補(bǔ)償器26a接收移動(dòng)矢量，收回原來(lái)幀的預(yù)測(cè)視頻信號(hào)。位移信號(hào)則加到減法電路21中，以獲得差信號(hào)。
在移動(dòng)估算程序塊中求得的移動(dòng)矢量，可通過(guò)一個(gè)延遲線27送到圖象編碼器200中，該延遲線用來(lái)補(bǔ)償濾波過(guò)程中引起的視頻信號(hào)的延遲，因此在移動(dòng)估算器26b中確定移動(dòng)矢量時(shí)優(yōu)先被采用。
本發(fā)明已經(jīng)結(jié)合具體實(shí)施例作了說(shuō)明和圖示，很明顯，對(duì)于那些熟悉本技術(shù)的人，在不離開本發(fā)明權(quán)利要求規(guī)定的精神的范圍下，要作出變化和修改是可能的。
權(quán)利要求
1.一種對(duì)于具有一個(gè)預(yù)定時(shí)間截止頻率的一組象素的視頻信號(hào)進(jìn)行濾波以獲得其時(shí)間帶限制的方法，包括步驟(a1)確定表示當(dāng)前象素移動(dòng)的移動(dòng)矢量；(a2)根據(jù)所確定的移動(dòng)矢量和時(shí)間截止頻率計(jì)算在頻域中的空間濾波器脈沖響應(yīng)；(a3)根據(jù)頻域中的空間濾波器的脈沖響應(yīng)確定空間域中的一個(gè)脈沖響應(yīng)，由此對(duì)視頻信號(hào)中的當(dāng)前象素進(jìn)行濾波；并且(a4)重復(fù)上述步驟(a1)到a3)，直到所有的視頻信號(hào)中的象素都被處理。
2.一種對(duì)于具有一個(gè)預(yù)定的時(shí)間截止頻率的一組象素的視頻信號(hào)進(jìn)行濾波以獲得其時(shí)間帶限制的方法，包括步驟(b1)根據(jù)一組預(yù)定的候選移動(dòng)矢量和時(shí)間截止頻率，計(jì)算在頻域中的一組空間濾波器脈沖響應(yīng)；(b2)根據(jù)頻域中空間濾波器脈沖響應(yīng)，確定一組空間域中的脈沖響應(yīng)；(b3)確定候選移動(dòng)矢量之一，作為表示當(dāng)前象素移動(dòng)的移動(dòng)矢量；(b4)根據(jù)所確定的移動(dòng)矢量，選擇上述脈沖響應(yīng)之一，由此對(duì)視頻信號(hào)中的當(dāng)前象素進(jìn)行濾波；和(b5)重復(fù)上述步驟(b3)到(b4)，直到視頻信號(hào)中所存的象素都被處理。
3.權(quán)利要求1或2的方法，其中濾波視頻信號(hào)g(l，m，n)用下式表示g(l,m,n)=ΣK1=-LLΣK2=-MMhs(k1,k2)·f(1-k1,m-k2,n)]]>其中l(wèi)和m表示視頻信號(hào)中的象素部分；n是幀的數(shù)目；脈沖響應(yīng)hs(k1，k2)，是通過(guò)在頻域中對(duì)空間濾波脈沖響應(yīng)Hs(fx，fy)進(jìn)行反傅里葉變換確定，它被定義為 其中vx和vy表示相應(yīng)的象素的一個(gè)移動(dòng)矢量，ftc表示時(shí)間截止頻率；k1和k2是2維濾波器hs(.)的系數(shù)，它們的絕對(duì)值分別不大于L和M，正整數(shù)L和M表示一個(gè)2維濾波器hs(.)的相應(yīng)的長(zhǎng)度。
全文摘要
一種移動(dòng)自適應(yīng)的空間濾波器的方法，它在圖象編碼器中起一個(gè)預(yù)測(cè)器的作用，它按照一個(gè)所希望的時(shí)間截止頻率通過(guò)用一個(gè)具有一個(gè)帶限制特征的空間濾波器，處理視頻信號(hào)的時(shí)間帶限制，而無(wú)時(shí)間混淆。
文檔編號(hào)H04N7/32GK1133527SQ94117400
公開日1996年10月16日 申請(qǐng)日期1994年9月17日 優(yōu)先權(quán)日1993年9月17日
發(fā)明者金鐘勛, 金成大 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社