專利名稱：用于圖象信號解碼系統(tǒng)的后處理方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種用于圖象信號解碼系統(tǒng)的后處理方法，更具體地，涉及一種通過對經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)有效地后處理，能夠消除出現(xiàn)在經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)塊邊界的塊效應，從而改進該系統(tǒng)生成的圖象的質量的方法在各種電子/電氣應用，諸如高清晰度電視和可視電話系統(tǒng)中，圖象信號可能需要以數(shù)字形式傳送。當圖象信號用數(shù)字形式表現(xiàn)時，就會產生大量數(shù)字數(shù)據(jù)。然而，由于傳統(tǒng)的傳輸通道可以利用的頻帶寬度是有限的，為了通過其傳送圖象信號，常常有必要使用圖象編碼系統(tǒng)來壓縮大量的數(shù)字數(shù)據(jù)。在各種視頻壓縮技術中，將時間和空間壓縮技術與統(tǒng)計編碼技術相結合的所謂的混合編碼技術是已知最為有效的。
大部分混合編碼技術采用自適應幀間/幀內模式編碼、正交變換、變換系數(shù)的量化、RLC(掃描寬度編碼)和VLC(可變長度編碼)。自適應幀間/幀內模式編碼是為后繼的正交變換從一個當前幀的PCM(脈沖碼調制)數(shù)據(jù)或DPCM(差分脈沖碼調制)數(shù)據(jù)中例如根據(jù)其變化自適應地，選擇一個視頻信號的處理。幀間模式編碼，也稱為一種預測方法，是基于減小相鄰幀間的冗余度的概念，用于確定當前幀與其一個或兩個相鄰幀之間的一個目標的運動，并根據(jù)該目標的運動流預測該當前幀以產生代表當前幀與其預測之間的差的誤差信號的處理。這種編碼方法在例如StaffanEricsson的“用于混合預測/變換編碼的固定及自適應的預測器”一文(IEEE Transactions on Communications，COM-33，No.12，1291-1301頁，1985年12月)中和Ninomiya和Ohstuka的“電視畫面的運動補償幀間編碼方案”一文(IEEE Transaction on Communications，COM-30，NO.1，201-210頁，1982年1月)中被描述，在此引入兩文作為參考。
正交變換是利用諸如當前幀的PCM數(shù)據(jù)或運動補償DPCM數(shù)據(jù)的圖象數(shù)據(jù)間的空間相互關系并減小或去除其間的空間冗余的變換，其將一個數(shù)字圖象數(shù)據(jù)塊轉換成一組變換系數(shù)。這一技術在例如Chen和Pratt的“場景自適應編碼器”(IEEE Transactions on Communications，COM-32，NO.3，225-232頁，1984年3月)一文中被描述。通過用量化、折線掃描、RLC和VLC處理這些變換系數(shù)數(shù)據(jù)，可以有效地壓縮待傳輸?shù)臄?shù)據(jù)的量。
經(jīng)編碼的圖象數(shù)據(jù)通過一個傳統(tǒng)的傳輸通道被傳送給接收機中的一個圖象信號解碼系統(tǒng)的一個圖象信號解碼器，該圖象信號解碼器執(zhí)行編碼操作的逆處理從而重構原始的圖象數(shù)據(jù)。該重構的圖象數(shù)據(jù)或解碼圖象數(shù)據(jù)可能含有惱人的諸如塊效應的人為因素，塊效應中一個塊的邊界線變?yōu)榭梢姷?，這種塊效應的產生是由于是在逐塊的基礎上對幀進行編碼的。
已經(jīng)建議有不同類型的后處理技術以減小塊效應，從而改善被解碼圖象數(shù)據(jù)質量。這些后處理技術通常采用一后處理濾波器對解碼的圖象數(shù)據(jù)作進一步處理。
在使用后處理濾波器的后處理技術中，通過使用一具有一預定的截止頻率的低通濾波器，在逐象素的基礎上對經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)進行濾波。采用后處理濾波器的一后處理技術在一共有未決的序列號為08/431,880，題為“改進的用于一圖象信號解碼系統(tǒng)的后處理方法”的美國專利申請中被公開。該技術提供了一種通過基于各經(jīng)濾波的圖象數(shù)據(jù)對其重復地后處理而減少在一經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)塊的邊緣的塊效應的改善的性能。然而，這種后處理技術在對被解碼的圖象數(shù)據(jù)執(zhí)行濾波操作時未考慮在塊中包含的各象素的位置；因此，它并不能完全減小在塊邊界的塊效應。
另一種后處理技術被公開在一共有未決的，題為“用于后處理解碼的圖象數(shù)據(jù)的改進的方法及裝置”的美國墳利申請中。在該方案中，首先獲得用于各待被濾波的目標象素的象素位置信息，該象素位置信息表示各目標象素是否屬于與被解碼的圖象數(shù)據(jù)中包括的各目標象素相應的一塊的邊界區(qū)。然后，通過使用兩具有不同的截止頻率的濾波器，基于該象素位置信息對目標象素進行有選擇地濾波。具體地，位于該邊界區(qū)內的一目標象素被用較低的截止頻率濾波，而位于該邊界區(qū)處的一目標象素被用較高的截止頻率濾波。
雖然通過使用上述后處理技術可以減少在塊邊界處的塊效應，但為了顯著改善被解碼的圖象數(shù)據(jù)的質量，還需一種進一步減少塊效應的有效的方法。
因此，本發(fā)明的主要目的提供一種用于一圖象信號解碼系統(tǒng)的，通過使用一選擇的濾波及一象素數(shù)據(jù)修正技術，可顯著地減小或去除在解碼圖象數(shù)據(jù)塊邊界處出現(xiàn)的塊效應的后處理方法。
根據(jù)本發(fā)明，提供有一種用于在一圖象信號解碼系統(tǒng)中的，在逐象素的基礎上對一當前幀的經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)進行后處理的方法，其中該經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)是在逐塊的基礎上由該圖象信號解碼系統(tǒng)中包括的一圖象信號解碼器所提供的，該方法包括以下步驟a)存儲該當前幀的經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)；b)依次指定該存儲的解碼圖象數(shù)據(jù)中所包括的各象素值為一目標象素值，所述的目標象素值表示待被濾波的目標象素的值，并產生表示該目標象素位置的位置信息；c)通過該目標象素的位置信息生成一表示該目標象素是否屬于該存儲的經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)的一個塊的邊界區(qū)的選擇信號，其中該邊界區(qū)表示一包括位于該塊邊界的象素的區(qū)域；d)響應該選擇信號選擇地對目標象素值進行濾波，從而產生一經(jīng)濾波的目標象素值；e)計算一原始目標象素值與一經(jīng)濾波的目標象素值之間的絕對差值，該原始目標象素值表示該經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)中包括的未濾波的目標象素值；f)如果該絕對差值小于一預定的閾值，以該經(jīng)濾波的目標象素值更新存儲的目標象素值；g)只要該絕對差值小于該預定的閾值，重復所述步驟b)至f)N次且如果該絕對差值等于或大于該預定的閾值，則以被補償?shù)哪繕讼笏刂蹈麓鎯Φ哪繕讼笏刂?，其中該被補償?shù)哪繕讼笏刂凳侨缦芦@得的如果該原始的目標象素值小于該經(jīng)濾波的目標象素值，則將該原始的目標象素值與該預定的閾值求和及如果該原始的目標象素值大于該經(jīng)濾波的目標象素值，則從該原始的目標象素值中減去該預定的閾值；h)為下一目標象素重復所述步驟b)至g)直至當前幀中的所有象素被后處理為止。
本發(fā)明的上述和其它的目的及特征將通過以下結合附圖對優(yōu)選實施例的描述變得明顯，附圖中

圖1示出了采用本發(fā)明的后處理單元的一圖象信號解碼系統(tǒng)的方框圖；圖2表示了圖1中所示的后處理單元的詳細方框圖；及圖3給出了說明如何確定一用于經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)中包括的各目標象素的區(qū)域的示例性圖。
參照圖1，其示出了一用于說明本發(fā)明的后處理方法的新的圖象信號解碼系統(tǒng)100。該圖象信號解碼系統(tǒng)100包括一圖象信號解碼器20及一后處理單元200，其中該圖象信號解碼器20包括一可變長度解碼器(VLD)22，一掃描寬度解碼器(RLD)24。一逆折線掃描器26、一逆量化器(IQ)28、一逆變換器(IT)30、一加法器32、一第一幀存儲器34和一運動補償器36。
在圖象信號解碼器20中，經(jīng)編碼的圖象數(shù)據(jù)，即一組可變長度編碼的變換系數(shù)及運動矢量在逐塊的基礎上被提供給VLD22。VLD22用于對該組可變長度編碼的變換系數(shù)及運動矢量進行解碼以分別提供經(jīng)掃描寬度編碼的變換系數(shù)給RLD24及運動矢量給運動補償器36。VLD22基本上是一查尋表也就是，在VLD22中，提供了多個碼組以確定可變長度碼與其掃描寬度碼或運動矢量之間的關系。然后，該經(jīng)掃描寬度編碼的變換系數(shù)被提供給RLD24，該RLD24也是一查尋表，用于生成經(jīng)折線掃描的變換系數(shù)。該經(jīng)折線掃描的變換系數(shù)然后被提供給逆折線掃描器26。
在逆折線掃描器26，該經(jīng)折線掃描的變換系數(shù)被重構以提供量化的變換系數(shù)的塊。各量化的變換系數(shù)的塊然后在IQ28被轉換成一組變換系數(shù)。隨后，該組變換系數(shù)被饋送給IT30，例如，逆離散余弦變換器，后者將該組變換系數(shù)變換成一組來自當前幀的一塊與來自先前幀的一相應塊之間的差數(shù)據(jù)。該組差數(shù)據(jù)然后被發(fā)送給加法器32。
同時，運動補償器36基于一來自VLD22的相應于當前幀的各塊的運動矢量，從存儲在第一幀存儲器34內的先前幀中取出一組象素數(shù)據(jù)并提供該組取出的象素數(shù)據(jù)給加法器32。然后在加法器32對來自運動補償器36的該組取出的象素數(shù)據(jù)與來自IT30的該組象素差數(shù)據(jù)求和，從而提供當前幀中一給定塊的重構的圖象數(shù)據(jù)。然后，該塊的重構的圖象數(shù)據(jù)或經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)被提供給第一幀存儲器34以存入其中，并被提供給后處理單元200以對其作后處理。
在本發(fā)明的后處理單元200，進行對來自加法器32的經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)的后處理以有效地濾波該解碼的圖象數(shù)據(jù)；且然后，該后處理的圖象數(shù)據(jù)被傳送給一顯示單元(未示出)。
現(xiàn)參照圖2，示出了用于說明本發(fā)明后處理方案的在圖1中所示的后處理單元200的詳細方框圖。
包括有一濾波單元250、一象素數(shù)據(jù)估算單元260及一象素數(shù)據(jù)修正單元280的后處理單元200用于通過在逐象素的基礎上對被解碼的圖象數(shù)據(jù)內所包括的各象素進行濾波而提供后處理的圖象數(shù)據(jù)。
如圖2中所示，來自圖1中所示的圖象信號解碼器20的當前幀的被解碼的圖象數(shù)據(jù)被首先提供給一第二幀存儲器210以存入其中。響應于來自一控制器220的一第一控制信號CS1，一目標象素的象素值被自該第二幀存儲器210中取出并被提供給該控制器220、一象素區(qū)確定器230及象素數(shù)據(jù)修正單元280中的一緩沖器286，而其相鄰的N×N(例如3×3)個象素的象素值被饋送給一第一開關電路240，其中該目標象素表示待被濾波的且位于該N×N個象素中心的象素，N為一正整數(shù)。然后，自該控制器220生成相應于該目標象素的位置信息并發(fā)送給用于確定該目標象素的區(qū)域的象素區(qū)確定器230。
通過利用自控制器220提供的該目標象素的位置信息，象素區(qū)確定器230生成一表示來自第二幀存儲器210的該目標象素是否屬于與存儲的解碼的圖象數(shù)據(jù)中包括的該目標象素相應的一塊的邊界區(qū)的一第一選擇信號。如圖3中所示，如果該目標象素屬于例如具有8×8象素的一塊310的一邊界區(qū)330，象素區(qū)確定器230生成一邏輯高選擇信號；而如果該目標象素不屬于該邊界區(qū)330，即，該目標象素位于例如該塊310的非邊界區(qū)350之內，象素區(qū)確定器230則生成一邏輯低選擇信號。然后，該在象素區(qū)確定器230生成的選擇信號被饋送給第一開關電路240以控制其操作。
響應來自象素區(qū)確定器230的選擇信號，該第一開關電路240選擇地將包括有自第二幀存儲器210提供的該目標象素的N×N個象素送至濾波單元250的一第一濾波器252或一第二濾波器254。具體地，響應于邏輯高選擇信號，該N×N個象素被送至第一濾波器252，而響應于邏輯低選擇信號，該N×N個象素被送至第二濾波器254。
在本發(fā)明的一優(yōu)選實施例中，第一濾波器252用于以一第一預定截止頻率CF1對目標象素進行濾波，從而生成顯著濾波的目標象素數(shù)據(jù)，而第二濾波器254于以第二預定截止頻率CF2對目標象素進行濾波，從而生成一較第一濾波器的濾波較少濾波的目標象素數(shù)據(jù)，其中CF1＜CF2。各第一及第二濾波器可通過采用現(xiàn)有技術中熟知的如中值(Median)及拉普拉斯濾波器的數(shù)字濾波器而實現(xiàn)。
應當注意，第一及第二濾波器的截止頻率可根據(jù)該圖象信號解碼系統(tǒng)的要求的圖象質量而確定。來自濾波單元250經(jīng)濾波的目標象素數(shù)據(jù)被饋送給象素數(shù)據(jù)估算單元260中包括的一差值計算器262及一第二開關電路270。該差值計算器262用于計算存儲在緩沖器286中的原始目標象素數(shù)據(jù)與來自濾波單元250經(jīng)濾波的目標象素數(shù)據(jù)之間的一差值并將該差值轉換成其絕對值。該在差值計算器262導出的絕對差值然后被提供給也包括在象素數(shù)據(jù)估算單元260中的一第一比較器264。
第一比較器264將來自差值計算器262的該絕對差值與一可預存在一存儲器(未示出)中的預定的閾值進行比較，從而提供一第二選擇信號S2給第二開關電路270、控制器220及象素數(shù)據(jù)修正單元280中的一第二比較器282。也就是，如果該絕對差值等于或大于該預定的閾值，第一比較器264生成一邏輯高選擇信號；否則，生成邏輯低選擇信號。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，該預定的閾值可基于圖象信號解碼系統(tǒng)的要求的圖象質量而確定，并最好設定在4至8的一范圍內。
響應于來自第一比較器264的第二選擇信號S2，第二開關電路270選擇地將來自濾波單元250的經(jīng)濾波的目標象素數(shù)據(jù)送至象素數(shù)據(jù)修正單元280或第二幀存儲器210。具體地，響應于邏輯高選擇信號，該經(jīng)濾波的目標象素數(shù)據(jù)被送至用于修正該經(jīng)濾波的目標象素數(shù)據(jù)的象素數(shù)據(jù)修正單元280；而響應于邏輯低選擇信號，該經(jīng)濾波的目標象素數(shù)據(jù)被送至用于以該經(jīng)濾波的目標象素數(shù)據(jù)更新存儲的目標象素數(shù)據(jù)的第二幀存儲器210。
包括有緩沖器286、第二比較器282及一象素數(shù)據(jù)修正電路284的象素數(shù)據(jù)修正單元280導出經(jīng)補償?shù)哪繕讼笏財?shù)據(jù)并提供給顯示單元和第二幀存儲器210，在第二幀存儲器210中用該經(jīng)補償?shù)哪繕讼笏財?shù)據(jù)更新存儲的目標象素數(shù)據(jù)。亦即，響應于該邏輯高選擇信號，第二比較器282將經(jīng)第二開關電路270來自濾波單元250的經(jīng)濾波的目標象素數(shù)據(jù)與來自緩沖器286的原始的或說未濾波的目標象素數(shù)據(jù)比較并生成一補償信號，具體地，如果未經(jīng)濾波的或原始的目標象素數(shù)據(jù)大于該經(jīng)濾波的目標象素數(shù)據(jù)，則，第二比較器282生成一邏輯高補償信號；否則，生成一邏輯低補償信號。該自第二比較器282生成的補償信號被提供給象素數(shù)據(jù)修正電路284。
響應于補償信號，象素數(shù)據(jù)修正電路284基于來自緩沖器286的未經(jīng)濾波的目標象素數(shù)據(jù)及與預存在第一比較器264中的值相同的預定的閾值提供經(jīng)補償?shù)哪繕讼笏財?shù)據(jù)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實施例中，如果輸入象素數(shù)據(jù)修正電路284的是一邏輯高補償信號，則從未經(jīng)濾波的目標象素數(shù)據(jù)中減去該預定的閾值以得到經(jīng)補償?shù)哪繕讼笏財?shù)據(jù)；而如果輸入的是一邏輯低補償信號，則將該未經(jīng)濾波的原始目標象素數(shù)據(jù)與該預定的閾值相加以得到經(jīng)補償?shù)哪繕讼笏財?shù)據(jù)。
響應于來自第一比較器264的第二選擇信號S2，控制器220控制目標象素的濾波處理。即，響應于邏輯高選擇信號，控制器220生成一第二控制信號CS2給第二幀存儲器210，從而在第二幀存儲器210中以來自象素數(shù)據(jù)修正電路284的經(jīng)補償?shù)哪繕讼笏財?shù)據(jù)更新存儲的目標象素數(shù)據(jù)；并提供來自第二幀存儲器210的用于下一目標象素的一象素值給緩沖器286及包圍著下一目標象素的N×N個象素給第一開關電路240。
在另一方面，如果第一比較器264發(fā)出邏輯低選擇信號，控制器220生成一第三控制信號CS3給第二幀存儲器210以用來自第二開關電路270的經(jīng)濾波的目標象素數(shù)據(jù)更新存儲的目標象素數(shù)據(jù)；并通過將包括來自第二幀存儲器210的經(jīng)更新的目標象素的N×N個象素提供給第一開關電路240，重復進行對該目標象素的濾波操作。在重復進行對該目標象素的濾波操作期間，存儲在緩沖器286中的原始目標象素數(shù)據(jù)未被經(jīng)濾波的目標象素數(shù)據(jù)所更新。對該目標象素的濾波操作被重復直至第一比較器264發(fā)出邏輯高選擇信號或由第一比較器264發(fā)出的邏輯低選擇信號的數(shù)量得達到一預定的數(shù)。如果邏輯低選擇信號的數(shù)量達到了預定的數(shù)，控制器220發(fā)出一第四控制信號CS4給第二幀存儲器210，從而用來自第二開關電路270的經(jīng)濾波的目標象素數(shù)據(jù)更新存儲的目標象素數(shù)據(jù)并提供該經(jīng)更新的目標象素數(shù)據(jù)給顯示單元。該預定數(shù)最好設定為2，3或4。該圖象信號解碼系統(tǒng)的圖象質量依靠于該預定的數(shù)字即，以消耗處理時間為代價，用一較大的重復數(shù)字可使得圖象質量變得更好。隨后，控制器220提供一第五控制信號CS5給第二幀存儲器210，從而提供下一個目標象素數(shù)據(jù)給緩沖器286及相應的包圍該下一個目標象素的N×N個象素數(shù)據(jù)給第一開關電路240。
如上所示，本發(fā)明通過利用選擇地濾波及象素數(shù)據(jù)修正技術，可顯著地減小或去除在經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)的一塊的邊界處可能出現(xiàn)的塊效應，從而改善了系統(tǒng)中的圖象的質量。
雖然本發(fā)明是結合特定的實施例進行展示和描述的，但是對于熟悉本領域的人員而言，在不超出由所附權利要求所限定的本發(fā)明的精神和范圍的前提下，顯然可做出許多變化和修改。
權利要求
1.一種用于在一圖象信號解碼系統(tǒng)中，在逐象素的基礎上對一當前幀的經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)進行后處理的方法，其中該經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)是在逐塊的基礎上由該圖象信號解碼系統(tǒng)中包括的一圖象信號解碼器所提供的，該方法包括以下步驟a)存儲該當前幀的經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)；b)依次指定該存儲的圖象數(shù)據(jù)中所包括的各象素值為一目標象素值，所述的目標象素值表示待被濾波的目標象素的值，并產生表示該目標象素位置的位置信息；c)通過該目標象素的位置信息生成一表示該目標象素是否屬于該存儲的經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)的一個塊的邊界區(qū)的選擇信號，其中該邊界區(qū)表示一包括位于沿該塊邊界的象素的區(qū)域；d)響應該選擇信號選擇地對目標象素值進行濾波，從而產生一經(jīng)濾波的目標象素值；e)計算一原始目標象素值與一經(jīng)濾波的目標象素值之間的絕對差值，該原始目標象素值表示該經(jīng)解碼的圖象數(shù)據(jù)中包括的未過濾的目標象素值；f)如果該絕對差值小于一預定的閾值，以該經(jīng)濾波的目標象素值更新存儲的目標象素值；g)只要該絕對差值小于該預定的閾值，則重復所述步驟b)至f)N次且如果該絕對差值等于或大于該預定的閾值，則以被補償?shù)哪繕讼笏刂蹈麓鎯Φ哪繕讼笏刂担渲性摫谎a償?shù)哪繕讼笏刂凳侨缦绿峁┑娜绻撛嫉哪繕讼笏刂敌∮谠摻?jīng)濾波的目標象素值，則將該原始的目標象素值與該預定的閾值求和，如果該原始的目標象素值大于該經(jīng)濾波的目標象素值，則從該原始的目標象素值中減去該預定的閾值；h)為下一目標象素重復所述步驟b)至g)直至當前幀中的所有象素被后處理為止。
2.根據(jù)權利要求1所述的方法，其中所述用于選擇地濾波目標象素值的步驟(c)是通過采用具有不同的截止頻率的中值(Median)濾波器實現(xiàn)的。
全文摘要
用于濾波解碼圖象信號的后處理方法，確定待被濾波的目標象素的位置并生成一表示該目標象素是否屬于一數(shù)據(jù)塊的邊界區(qū)的選擇信號。響應該信號，利用有不同截止頻率的兩濾波器的濾波單元，目標象素數(shù)據(jù)被選擇地濾波。將經(jīng)與未經(jīng)濾波的目標象素間的絕對差值與一閾值比較。如該差值小于該閾值，以濾波目標象素值更新目標象素值，否則以未濾波目標象素值減去該閾值或將該閾值與未濾波目標象素值相加得到補償?shù)哪繕讼笏刂?，以該補償?shù)哪繕讼笏刂蹈聻V波的目標象素值。
文檔編號H04N7/26GK1129383SQ95117349
公開日1996年8月21日 申請日期1995年9月29日 優(yōu)先權日1994年10月31日
發(fā)明者金相昊 申請人:大宇電子株式會社