CN1065767A - 用于编码的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明利用图象信号的格式转换，其在编码前至 少垂直地并取样，用于完整图象的有效的运动参数被 利用以便在亚取样之后获得最大的局部分辨率。只 有余下的非正确的图象的运动补偿的部分由取样变 换检测器检测到并在场中垂直滤波。

Description

本发明涉及用于运动补偿的垂直滤波的方法。
在EP0414113中描述一种方法，当中解释了图象放大和面位显示矢量（放大和面位显示矢量）是如何从运动矢量场（例如从象素组中产生的运动矢量场）而形成完整的图象。
本发明的目的在于限定一种用于运动补偿的垂直滤波的方法。该任务由本发明得到解决。
原则上，本发明的方法包括这样的事实，借助于编码，由象素组成的图象信号利用产生运动参数而被运动补偿和编码，利用于在编码前发生的图象格式转换，运动参数被用来逐帧图象的运动补偿，从而，图象信号在图象格式转换中至少在垂直方向进行亚取样（亚奈奎斯特取样）（Sub-nyquist  sampling），并且从而，非正确的运动补偿的象素，由于图象类型运动补偿，借助于变换（alteration）检测可被检测到。从而，在正确运动补偿的情况下，在帧中的象素被垂直地滤波，并且在非正确运动补偿的情况下，在场中被垂直地滤波。
利用具有运动补偿的缩减的数据图象编码，个别图象或图象的部分的运动矢量被产生，为了进一步缩减数据率，图象信号在编码前可进行亚取样。
如果图象信号在亚取样之前是呈现于隔行的并且在编码后具有递进的格式，于是在编码之前，在图象格式转换器中可产生隔行递进的图象格式转换。递进的图象信号可以例如通过去除每个第二场而得到，但是，没有适当的予滤波，在亚取样信号中会产生重叠，并且在亚取样之前静态的图象内容的可能的垂直分辨率缩减到1/2。
在亚取样前，也可以进行运动自适应的垂直滤波。但是总的来说，要做到这点，图象的许多较大的区域被视为动态的。在这些区域区中垂直分辨率被减少1/2以上。
利用图象格式转换与亚取样和运动补偿编码的串联进行，在图象n编码后，在图象n-2与图象n-1之间用于放大和面位显示的强度的运动参数呈现。由于在常规的电视图象信号中，这些参数不随同图象产生根本改变，这些呈现的放大和面位显示参数可用来作为图象n-1与图象n之间的未知的相应的参数。
现在，利用图象格式转换，借助于放大和面位显示参数图象n的第二场通常被移位到图象n的第一场的暂时的并间隔的位置。为了降低噪声，通常最好借助于放大和面位显示参数将图象n-1和图象n的第二场移位到图象n的第一场的暂时的间隔的位置。
利用变换检测器，对于图象n的第一场中的每个象素，例如在与图象的运动参数相比具有不同的运动参数的图象的个别区域内象素，确定是否存在非补偿的运动。如是，则该图象区域的象素被予滤波，以借助于相应的场的对应的象素用于亚取样。在其它情况下，则使用滤波，其分别利用图象n的运动补偿的第二场的象素，或图象n和n-1的运动补偿的第二场的象素及目前其本身的象素（在运动补偿中滤波）。
这样，通常使用的三个场实现了噪声减少暂时滤波。
在格式转换中，根据图象内容产生的图象信号的局部分辨率十分接近于系统的理论极限或由滤波器技术附加的限制，并不含有由未予滤波亚取样引起的混淆。为了能实现运动补偿暂时予滤波，格式转换无需另外的运动估算。
附图描绘了本发明的实施例，其中：
图1为利用与编码器串联的图象格式转换器用于图象编码的电路，
图2和图1中的图象格式转换器。
图1显示了一个与编码器15串联的图象格式转换器14。在图象格式转换器之前为一个场存储器12和一个行存储器13，其输入端互相连接在一起。在水平方向亚取样的情形中，最好是在处于场存储器12和行存储器13之前的水平图象格式转换器11内与相应的予滤波结合进行。从而，在下面电路中的必要的处理速度被降低。图象Sn，n＝1，2，3，…，的隔行图象信号被送入输入端10。然后，在图象格式转换器14通向编码器的输出端得到滤波的及亚取样的图象信号Sn。
运动参数发生器16被用来为图象对Sn-2，Sn-1（Z，Vx，Vy）从由编码器15中产生的例如用于放大和面位显示的一组接一组的运动参数中产生逐帧图象的运动参数。例如这可按照EP0414113的描述进行。在此情表中，“Z”为放大系数，“Vx”为水平方向上的位移（偏离）而“Vy”是在1/25秒暂时间隔的二帧图象之间垂直方向上的位移。在图象格式转换器中的必需的处理速度最好由逐帧图象的予备及运动参数处理所降低。
在第二场S2 n-1和S2的运动对各自相关的第一场S1 n的时间的补偿具有暂时的+/- 1/50秒的差别，需要将运动参数被2除，另一方面，在该场中的局部分辨率，除了可能的水平图象格式转换，在水平方向是在垂直方向上的两倍，在图象格式转换器14中所利用的运动参数为：
Z＝z/2
Vx＝vx
Vy＝vy/2
补偿的第二场S2k n，S2k n-1证明为：
S2kn（X，Y）＝S2n（（1-Z）＊X-Vx，（1-Z）＊Y-Vy）
S2kn-1（X，Y）＝S2n-1（（1+Z）＊X+Vx，（1-Z）＊Y+Vy）
这里（x，y）是从原点在图象中点的坐标系统中产生的。
利用变换检测器17，运动补偿的第二场S2k n-1，S2k n的差额的绝对值被加到用于相对于其对称布置的象素位置的窗口中的第一场S1 n中的每个位置（x，y）的值Sigma。窗口的大小可变。最好为5×4象素。
如果Sigma值不超过第一阀值T1，于是在运动补偿帧中进行滤波：
S1fn（X，Y）＝filvn（X，Y）.
如果Sigma超过第二个较高的阀值T2，则在该场中进行滤波：
S1fn（x，y）＝filhn（x，y）.
如果Sigma值处于二个阀值之间，则结果为二个滤波器信号的线性结合：
S1fn（X，Y）＝r＊filvn（X，Y）+（1-r）＊filhn（X，Y），
where r＝（T2-Sigma）/（T2-T1）.
例如，阀值可选择为：
T1＝6×（窗口内象素数）或
T2＝12×（窗口内象素数）。
为变换检测，例如，可用一个如EP333069中所描述的象素运动检测器。变换检测器17从图象格式转换器14中接收相应的输入数据并送回值Sigma。
存储在行存储器13中的行数对应于在垂直方向上的最大的运动补偿。
用于垂直滤波的滤波器长度对应于用于在垂直方向变换检测的小窗口。
对垂直帧滤波器有效的是：
filvn（x，y）＝（k0 ＊S1n（x，y）+
k1 ＊（S2kn-1（x，y-1）+S2kn（x，y-1））+
k1 ＊（S2kn-1（x，y）+S2kn（x，y））+
k2 ＊（S2kn-1（x，y+1）+S2kn（x，y+1））+
k2 ＊（S2kn-1（x，y+2）+S2kn（x，y+2）））/
（k0+4＊（k1+k2）），
其中k0＝128，k1＝75，k2＝-11。
应当注意，在该帧中的S2 n（x，y-1）直接处于S1 n（x，y）之上而S2 n（x，y-1）直接处于其下。
对于垂直场滤波器有效的是：
filhn（X，Y）＝（k0 ＊S1n（X，Y）+
k1 ＊（S1n（X，Y-1）+S1n（X，Y+1）））/
（k0+2＊k1），
其中k0＝8，k1＝1.
在被例如水平地和垂直地二倍亚取样之后，从第一场S1f n得到将被编码的视频信号Sn。
在输入端10的输入信号可具有720×576用于亮度成分的活跃的象素和通常300×576个用于色度成分的活跃象素的625L/50Hz/2∶1的格式。色度成分可按对应于亮度成分进行处理或也在场中被大致地滤波。
在输入端18来自图象格式转换器14的以编码形式的输出信号，例如，可具有递进的图象格式，其有360×288个用于亮度成分的活跃的象素及通常180×144个用于色度成分的活跃的象素。
图2更详细地显示了图象格式转换器14。其第一输入端20被连接到帧存储器22并接收由来自场存储器12的相应的第一场的一个场所延时的图象信号;第二输入端21被接于运动补偿电路23并接收来自行存储器13的相应的第二场的行延迟图象信号;第三输入端24器接于运动补偿电路并接收来自运动参数发生器16的运动参数;第四输入端27接收来自循环检测器17的输出信号。
来自行存储器13的图象信号被按已知方法对应于逐帧图象的运动参数进行运动补偿并送入帧存储器22。行存储器的行通过输出端211可被编址。现在在帧存储器的输出端呈现出具有最大垂直的局部分辨率的帧信号;所述信号在连续的垂直滤波器25中被滤波，在帧或场中对应于在第四输入端27的信号，一个象素接一个象素，通过输出端26被送到变换检测器17。
一个亚取样级28接于垂直滤波器，在所述的亚取样级的输出端29可得到图象信号Sn。
逐帧图象运动参数可含有通常用于整个图象的放大和/或面位显示系数，或可以是用于图象内各部分的位移矢量。例如，可以形成一个用于8×8象素组的每个象素的位移矢量。

Claims (9)

1、用于编码的方法，其中由象素构成的图象信号是利用产生运动参数而进行运动补偿和编码的，其特征在于利用在编码(15)前的图象格式转换(14)逐帧图象地利用运动参数进行运动补偿，从而，在图象格式转换过程中至少在垂直方向图象信号进行亚取样(亚奈奎斯特取样)，从而，由于图象型运动，非正确的运动补偿的象素，借助于变换检测(17)被检测，从而在正确运动补偿的情况下，象素在帧中被垂直滤波，在非正确运动补偿的情况下在亚取样之前或在其基础上在场中被垂直滤波(25)。
2、如权利要求1的方法，其特征在于图象信号在图象格式转换（14）之后，在水平和/或垂直方向利用系数2相对于原图象格式转换之前，是以隔行格式的，而在图象格式转换之后是以递进格式的。
3、如权利要求1或2的方法，其特征在于在滤波（25）和亚取样（28）之前，通常第二场S2 n被移至相应的第一场S1 n（n＝1，2，3…）的相应的间隔的及暂时的位置。
4、如权利要求1至3中一个或几个的方法，其特征在于在滤波（25）和亚取样（28）之前，前一个图象Sn-1的第二场S2 n和S2 n-1被移位至相应的第一场S1 n的相应的间隔的和暂时的位置，从而二个第二场S2 n和S2 n-1被平均。
5、如权利要求1至4中的一个或几个的方法，其特征在于，利用变换检测（17），运动补偿的第二场S2k n-1，S2k n的差额的绝对值被加至用于相对其对称布置的象素位置的窗口中第一场S1 n中每个象素的值Sigma，从而该窗口的大小具体为5×4象素。
6、如权利要求5的方法，其特征在于如果值Sigmav于或等于第一阀值T1，滤波发生于运动补偿的帧中。中果值Sigma大于第二个较高的阀值T2，滤波发生于场中。
7、如权利要求6的方法，其特征在于如果值Sigma处于两个阀值T1和T2之间则两个滤波器信号的适当线性结合被利用。
8、如权利要求6或7的方法，其特征在于，第一阀值的值接近于窗口中象素数的6倍，而第二阀值的值接近于窗口中象素数的12倍。
9、如权利要求1-8中的一个或数个所述的方法，其特征在于逐帧图象运动参数含有放大和/或面位显示系数，通常用于整个图象，或为用于图象内部分的位移矢量。
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