CN1053510C - 采用分段技术的视频信号编码系统 - Google Patents

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Abstract

一种采用分段技术的视频信号编码系统将一视频帧信号分段成区域以生成各区域的轮廓和纹理信息并检测位于相邻区域间的连续边界。各区域的轮廓和纹理信息及连续边界的边界信息被编码以提供一被编码的视频信号，该视频信号编码系统计算连续边界的各侧的两相邻区域内象素的一平均值并以该平均值更新自连续边界一预定距离内的各象素的值。

Description

采用分段技术的视频信号编码系统
本发明涉及一种采用分段技术的视频信号编码系统；且更具体地，涉及一种通过将分段区域间的不连续去除或减至最小而能够有效地改善被编码的视频信号的画面质量的改进的视频信号编码系统。
在诸如电视电话、电视会议及高清晰度电视系统的数字视频系统中，因为在视频帧信号中的视频行信号内包括一序列称为象素值的数字数据而需要大量的数字数据以确定各视频帧信号。但是，由于在传统的传输信道中可获得的频带宽度是有限的，为了通过这种传输信道传输大量的数字数据，不可避免地要通过使用各种数据压缩技术来压缩或减少数据量，尤其是在如电视电话及电视会议系统这样的低比特率视频信号编码解码(编码-解码)系统的情况下。
这些用于低比特率编码系统对视频信号进行编码的方法中的一种是所谓的基于分段的编码技术。
在该基于分段的编码技术的第一步骤中，图象被简化以更易于对其分段。在下一个称为特征抽取步骤的步骤中，产生对应于该简化的图象的同色区域(即分段区域)的内部的标志。一旦得到这些标志，采用称为一流域算法(watershed algorithm)的用于分段的一有效的形态工具可找出在特征抽取步骤中检测的分段区域的精确轮廓。
各分段区域的轮廓及纹理(texture)信息然后被编码。有两种类型的信息构成该轮廓信息：形状及位置。形状信息是指各轮廓的形状，而位置信息是关于图象内各轮廓的位置。且作为纹理信息，包括在各分段区域中的象素的平均灰度水平被编码。
然而，由于在传统的基于分段的编码技术中，各分段区域是由其中象素的平均灰度水平所代表的，既使原始视频信号是连续的，被编码的视频信号在越过分段区域时也可能是不连续的。因此，被编码视频信号的画面质量会受到损失。
因此，本发明的主要目的是提供一种采用分段技术，通过将分段区域间的不连续去除或减至最小而能够有效地改善被编码的视频信号的画面质量的视频信号编码系统。
根据本发明，提供有一种用于处理视频信号的图象处理系统，包括有用于编码输入视频信号以提供被编码的视频信号的装置及用于解码该被编码的视频信号以提供重构的视频信号的装置，该输入视频信号包括多个视频帧，其中所述编码装置包括：
用于将各视频帧信号分段成多个区域以生成各区域的轮廓及纹理信息的分段单元，其中各区域的轮廓信息代表所述各区域的形状和位置且各区域的纹理信息代表所述各区域中所包含的全部象素的第一平均值；
用于根据输入视频信号中的象素值检测于相邻区域间的边界中的多条连续边界并提供代表各连续边界的位置的边界信息的检测单元；及
用于编码轮廓和纹理及边界信息以提供被编码的视频信号的编码单元；及
其中所述解码装置包括：
用于解码该被编码的视频信号从而提供轮廓和纹理及边界信息的解码单元；
用于根据各区域的轮廓和纹理信息提供一重构的视频帧信号的重构单元；
用于计算在对应于该边界信息的连续边界各侧的两相邻区域的纹理信息间的第二平均值的计算器；及
用于以该第二平均值更新自连续边界的一预定距离内的各象素值的更新单元。
本发明的上述及其它目的和特征将通过以下对结合附图的优选实施例的描述而变得明显，附图中：
图1表示根据本发明的一视频信号编码系统的方框图；及
图2示出了视频帧信号中的分段区域及分段区域间的边界。
参照图1，其示出了根据本发明的一视频信号编码系统的方框图，其中输入视频信号包括多个视频帧。该视频信号编码系统包括一视频信号编码器10和一视频信号解码器30。
视频信号编码器10被提供有一分段单元100，一梯度值计算单元110，一比较单元150及一编码单元180。
输入视频信号被提供给分段单元100及梯度值计算单元110。
分段单元100将各视频帧信号分段成多个区域。在图2中，视频帧中的分段区域(例如R1至R3)和相邻区域间的边界(例如B12至B23)被例示。如图2中所示，区域R1、R2和R3彼此相邻。分段单元100生成各区域的轮廓及纹理信息，其中各区域的轮廓信息代表各区域的形状和位置且各区域的纹理信息代表各区域中所包含的全部象素的平均灰度水平值。
各区域的轮廓信息被提供给梯度值计算单元110及编码单元180且各区域的纹理信息被提供给编码单元180。
梯度值计算单元110根掘馈自分段单元100的轮廓信息检测边界(例如B12至B23)；并通过应用一常规的梯度算子，例如一sobel算子计算自一边界的一预定宽度W内输入视频信号的象素的梯度值。例如，通过应用水平及垂直直Sobel算子计算预定宽度W内一象素位置(x、y)处的方向梯度，例如水平及垂直梯度Gx(x，y)及Gy(x，y)；且在象素位置(x，y)处的梯度值g(x，y)可得到如下：g(x，y)＝|Gx(x，y)|+|Gy(x，y)然后，梯度值计算单元110使用如上说明所计算出的梯度值计算在一边界的一预定宽度W内的象素的平均梯度值。对应于各边界的平均梯度值及代表各边界位置的边界信息被传送至一比较单元150。
如果一边界(例如B12)的平均梯度值小于一预定的阈值TH，比较单元150判定相邻区域(例如R1和R2)是连续的并选择该边界(例如B12)为一连续边界。比较单元150将各连续边界的边界信息作为附加信息提供给编码单元180。
编码单元180编码来自分段单元100的各区域的轮廓和纹理信息及来自比较单元150的附加信息以提供一被编码的视频帧信号给一发射机(未示出)。
该经发射机(未示出)发射的编码的视频信号通过一接收机(未示出)被提供给视频信号解码器30。该视频信号解码器30包括一解码单元300、一重构单元330和一平滑单元360。
首先，被编码的视频帧信号被馈送给解码单元300，解码单元300用于解码该被编码的视频帧信号以提供轮廓及纹理信息给重构单元330并提供附加信息给平滑单元360。
根据馈自解码单元300的轮廓及纹理信息，重构单元330生成一重构的视频帧信号，该信号然后提供给平滑单元360。
响应于馈自解码器300的附加信息，平滑单元360如下地对各连续边界执行平滑处理。
首先，平滑单元360接收来自解码单元300的附加信息及来自重构单元330的重构的视频帧信号并计算对应于附加信息的连续边界(例如B12)的各侧的两相邻区域(例如R1和R2)的纹理信息，即两平均灰度水平间的一平均水平，并以如上所示计算出的平均水平更新自该连续边界(例如B12)一预定距离D内的各象素的灰度水平。因此，两相邻区域(例如R1和R2)内的纹理信息平滑变化并得连续。平滑单元360提供一改善的重构的视频帧信号给一显示单元(未示出)，其中分段区域间的不连续被去除或被减至最小。
虽然结合具体实施例对本发明进行了描述，在不脱离由以下权利要求所限定的本发明的精神与范围的前提下，做出各种变化和改型对于本专业的技术人员而言是易而易见的。

Claims (2)

1、一种用于处理视频信号的图象处理系统，它包括有用于编码一输入视频信号以提供一被编码的视频信号的装置及用于解码该被编码的视频信号以提供一重构的视频信号的装置，该输入视频信号包括多个视频帧，其中所述编码装置包括：
用于将各视频帧信号分段成多个区域以生成各区域的轮廓及纹理信息的装置，其中各区域的轮廓信息代表所述各区域的形状和位置，而各区域的纹理信息代表所述各区域中所包含的全部象素的第一平均值；
用于根据输入视频信号中的象素值检测在相邻区域间的边界中的多条连续边界并提供代表各连续边界的位置的边界信息的连续边界检测装置；及
用于编码轮廓和纹理及边界信息以提供被编码的视频信号的装置；并且
其中所述解码装置包括：
用于解码该被编码的视频信号从而提供轮廓和纹理及边界信息的装置；
用于根据各区域的轮廓和纹理信息提供一重构的视频帧信号的装置；
用于计算对应于该边界信息的连续边界各侧的两相邻区域的纹理信息间的第二平均值的装置；及
用于以该第二平均值更新自连续边界的一预定距离内的各象素值的装置。
2、根据权利要求1的图象处理系统，其中所述连续边界检测装置包括：
用于计算自一边界的一预定预定宽度内输入视频信号的象素的一平均梯度值的装置；及
用于将该平均梯度值与一预定的阈值进行比较，并且，如果该平均梯度值小于该预定的阈值，提供代表该连续边界的位置的边界信息的装置。
CN95118236A 1994-10-31 1995-10-31 采用分段技术的视频信号编码系统 Expired - Lifetime CN1053510C (zh)

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