CN1089983C - 限制运动图象信号频带的方法和装置 - Google Patents

Abstract

根据运动图象信号对运动图象信号相关的每一帧产生运动补偿预测误差信号，根据运动被偿预测误差信号，对组成一帧的每个象素的有效性作出计算，对组成一帧的各个象素的有效性进行累加，以计算一帧有效性累加值，运动图像信号的频带，至少在空间方向和时间方向中的一个方向上，用可控频带限制特性来限制，可控频带限制特性根据每个象素有效性和一帧有效性累加值而被控制。

Description

限制运动图象信号频带的方法和装置

本发明涉及限制运动图象信号频带的方法，本发明还涉及为限制运动图象信号频带用的装置。

运动补偿预测编码是数字运动图象信号高有效的编码之一。按照运动补偿预测编码，运动图象信号表征的每一帧被分成同样大小的块并且一块接一块地执行信号处理。特别是，利用一靠图象数据表示的参考帧实现运动补偿预测，而此图象数据是从前面编码帧的解码结果产生。计算给出当前块和作为运动补偿结果的预测块之间的预测误差。此预测误差被编码，于是，通过利用由运动图象信号表示的相继帧之间的时间相关，运动补偿预测编码压缩运动图象信号。

根据典型的预测误差编码，预测误差进行正交变换，并对正交变换所得信号进行量化，然后，量化结果信号送去做熵编码处理，于是，通过利用运动图象中的空间相关和统计相关，典型的预测误差编码压缩图象信息。

通常，时间相关，空间相关，以及统计相关从图象到图象有很大的改变。另一方面，每单位时间编码产生的数据总量(数据的比特数)，也就是编码结果的数据率，一般希望是一个常数，不依赖于运动图象的内容，为满足这一要求，量化特性要根据运动图象特性而改变。

特别是，在图象具有高度时间、空间和统计相关的情况下，做精细量化以增加编码结果数据率(单位时间编码产生的数据比特数)到所要求的速率。在图象具有低时间、空间和统计相关的情况，粗的量化被执行以降低编码结果数据率(单位时间编码产生的数据比特数)达到所要求值。

通常，编码侧和解码侧通过传输线连接起来。解码侧接收从传输线输出的编码侧的信号，并通过解码编码侧的信号输出恢复出原始运动图象信号。解码侧恢复出的运动图象信号所表示的每一图象中，含有因编码侧的量化而造成的量化失真。此量化失真表现形式为噪声，称作蚊式噪声或块噪声(mosquito noise or blocknoise)

根据设计解决此种噪声的现有技术方法，在压缩编码阶段之前，基于帧内的差别(帧内误差)测量运动图象中的时间相关和空间相关，并且根据量测出的相关信息，限制在时间方向(沿时间基方向)和空间方向的信号频带。在现有技术的方法中是不考虑运动图象中的时间冗余，而通常此冗余是利用运动补偿预测去除。于是，在给定的信号条件下，现有技术方法不必限制信号频带。

本发明的第一个目的是提供一种改进的方法，以限制运动图象信号的频带。

本发明的第二个目的是提供一种改进的装置，用于限制运动图象信号的频带。

本发明的第一个方面提供限制运动图象信号频带的方法，包括：根据运动图象信号对运动图象信号有关的每一帧，产生一运动补偿预测误差信号；根据运动补偿预测误差信号，计算构成此帧的每一象素的有效性(activity)；累加构成此帧的各个象素的有效性，此计算一个帧的有效性累加值；利用可控频带限制特性，至少在空间时间之一的方向上，限制运动图象信号的频带；以及根据每个象素的有效性和一个帧的有效性累加值，控制可控频带限制特性。

本发明的第二个方面是基于其第一个方面，由此提供一方法，其中与当前频带受限的运动图象信号有关的一帧，与一个帧的有效性累加值有关的一帧相等，此累加值通常用于所说的控制可控频带限制特性。

本发明的第三个方面是基于其第一个方面，由此提供一方法，其中与当前频带受限的运动图象信号有关的一帧，跟随着与一个帧的有效性累加值有关的一帧，此累加值通常用于所说的控制可控频带限制特性。

本发明的第四个方面是提供一装置，以限制运动图象信号的频带。它包括第一设备，用于根据运动图象信号对运动图象信号有关的每一帧，产生运动补偿预测误差信号；第二设备，它与第一设备相连，用于根据运动补偿预测误差信号，计算构成一帧的每一象素的有效性；第三设备，它与第二设备相连，用于累加构成此帧的各象素的有效性，以计算一个帧的有效性累加值；第四设备，它利用可控频带限制特性，至少在空间时间之一的方向上，限制运动图象信号的频带；第五设备，它与第二设备，第三设备及第四设备相连，根据每个象素的有效性以及一个帧的有效性累加值，控制可控频带限制特性。

本发明的第五个方面是基于其第四个方面，由此提供一装置，其中与当前频带受限的运动图象信号有关的一帧，与一个帧的有效性累加值有关的一帧相等，此累加值通常用于所说的控制可控频带限制特性。

本发明的第六个方面是基于其第四个方面，由此提供一装置，其中与当前频带受限的运动图象信号有关的一帧，跟随着与一个帧的有效性累加值有关的一帧，此累加值通常用于所说的控制可控频带限制特性。

图1是根据本发明的第一实施例的限制频带装置的方框图。

图2是图1中的有效性计算器的方框图。

图3是象素的阵列图。

图4是图1中的参数确定装置的方框图。

图5表示图4中ROM输入信号和输出信号值之间的关系图。

图6表示图4中另一个ROM输入信号和输出信号之间的关系图。

图7是图1中时间方向低通滤波器的方框图。

图8是图1中空间方向低通滤波器的方框图。

图9是根据本发明的第二实施例的限制频带装置的方框图。

第一实施例

根据图1，一限制频带的装置包括输入端1，它用来顺序表示运动图象的输入数字信号，该装置输入端1后面是开关2。开关2连到存储器4和5。开关2从装置输入端1接收输入运动图象信号，并把输入运动图象信号传送到存储器4或者5，开关2响应从相适应的信号发生器(未显示)馈送的开关控制信号，开关控制信号在不同状态之间转换，这个状态同输入运动图像信号相关的帧同步，因此，开关2在相应帧周期的给定周期中，交替地把输入运动图象信号传送给存储器4和5中的一个。同各个第一个交替帧相关的输入运动图像信号存储到存储器4，而同各个第2交替帧相关的输入运动图像信号存储到存储器5。运动图像信号在被输出或从其中读出之前临时保存在存储器4和5中。

在存储器4和5之后是开关3。开关3把存储器4和5的输出信号中一个传送到后级，开关3响应开关控制信号，因此，开关3在相应的帧周期的给定周期中，交替地把存储器4和5的输出信号中的一个传送给后级。

存储器4和5的工作将进一步说明，在各个第一个交替一帧周期中，输入运动图像信号经开关2被写入存储器4，而同时运动图像信号经过开关3从存储器5被读出并传送出去，在各个第2个交替一帧周期中，输入运动图像信号经开关2被写到存储器5，而同时运动图像信号经过开关3从存储器4被读出并传送出去。

运动图像信号经过开关3的传送，传到存储器6，预测器7和减法器8。存储器6起一个1帧延迟装置的作用，尤其是经过开关3传送的运动图象信号在临时保存以前被存储到存储器6，然后，运动图象信号从存储器6输出，作为相对于当前帧紧接的前帧相关的一领先帧运动图象信号，也就是当前通过开关3传送的运动图象信号所表示一帧。

预测器7接收来自开关3的运动图象信号，作为当前帧运动图象信号，预测器7亦接收存储器6的输出信号作为一领先帧运动图象信号，预测器7用一领先帧运动图象信号作为参考帧运动图象信号，并根据当前帧运动图象信号和参考帧运动图象信号形成一运动补偿预测图像信号，预测器7输出运动补偿预测图像信号给减法器8。

通过预测器7实现的信号处理是基于一种熟知的运动补偿预测技术，例如使用块匹配的运动矢量检测技术。

减法器8经开关3接收运动图象信号，减法器8接收预测器7的运动补偿预测图象信号，减法器8计算经开关3接收的运动图象信号和运动补偿预测图像信号之间的差，根据此算出的差，形成第一运动补偿预测误差信号，减法器8把第一运动补偿预测误差信号输出到存储器9。

第一运动补偿预测误差信号在暂时保存以前存储到存储器9中，并作为第二运动补偿预测误差信号从此输出，通过预测器7，在那里实现信号处理是基于使用块匹配运动矢量检测的运动补偿预测技术，每帧被分成给定尺寸的块，而运动补偿预测误差信号被逐块处理。在这种情况下，通过后面步骤执行简化信号处理，存储器9最好用作为扫描转换器，使信号片序列恢复等于正常扫描行序列，存储器9把第二运动补偿预测误差信号送给有效性计算器10。

装置10计算第二运动补偿预测误差信号的相应段的每个象素的有效性，有效性计算器10输出一代表计算的有效性信号到存储器11和累加器(或积分器)12。

图2显示了有效性计算器10的例子，如图2所示，有效性计算器10包括一输入端20，一绝对值计算器21，延时器22A，22B，22C，23A，23B，23C，24和25，加法器26及输出端27。

在图2的有效性计算器10中，输入端20接收第二运动补偿预测误差信号，输入端20后是绝对值计算器21，第二运动补偿预测误差信号经输入端20传送到绝对值计算器21。装置21计算第二运动补偿预测误差信号的每个象素相应字段所表示值的绝对值。绝对值计算器21生成并输出代表所计算的绝对值的信号“c”。绝对值计算器21的输出信号“c”提供给延时器22A和24及加法器26。装置22A将信号“c”延迟相当于一个象素的周期，从而，把信号“c”变成延迟结果信号“b”。延迟器22A把信号“b”，输出到延迟器23A及加法器26，装置23A将信号“b”延迟相当于一个象素的周期，从而，把信号“b”变成延迟结果信号“a”，延迟器23A把信号“a”输出到加法器26。

装置24将信号“c”延迟相当于一扫描行的周期，从而，把信号“c”变成延迟结果信号“f”，延迟器24把信号“f”输出到延迟器22B，延迟器25及加法器26，装置22B将信号“f”延迟相当于一个象素的周期，从而，把信号“f”变成延迟结果信号“e”，延迟器22B把信号“e”输出到延迟器23B和加法器26。装置23B将信号“e”延迟相当于一个象素的周期，从而，把信号“e”变成延迟结果信号“d”，延迟器23B把信号“d”输出到加法器26。

装置25将信号“f”延迟相当于一个扫描行的周期，从而，把信号“f”变成延迟结果信号“i”，延迟器25把信号“i”输出到延迟器22c和加法器26，装置22c将信号“i”延迟相当于一个象素的周期，从而，把信号“i”变成延迟结果信号“h”。延迟器22c把输出信号“h”输出到延迟器23c和加法器26。装置23c将信号“h”延迟相当于一个象素的周期，从而，把信号“h”变成延迟结果信号“g”，延迟器23c把信号“g”输出到加法器26。

根据图3，3×3的邻域象素“a”，“b”，“c”，“d”，“e”，“f”，“g”，“g”和“i”在图2的有效性计算器10中分别定义信号“a”，“b”，“c”，“d”，“e”，“f”，“g”，“h”和“i”相连系，尤其是信号“e”代表所计算的值的绝对值用相当于中心象素“e”的第二运动补偿预测误差信号的段来表示象素“e”是感兴趣象素或所谈及的象素，信号“a”代表所计算值的绝对值，用相应于左上角象素“a”的第二运动补偿预测误差信号段来表示，信号“b”代表所计算值的绝对值，用相应于中上方象素“b”的第2运动补偿预测误差信号段来表示。信号“c”代表所计算值的绝对值，用相应于右上方象素“c”的第2运动补偿预测误差信号段来表示，信号“d”代表所计算值的绝对值，用相应于中间线左边象素“d”的第二运动补偿预测误差信号段来表示，信号“f”代表所计算值的绝对值，用相应于中间线右边象素“f”的第二运动补偿预测误差信号段来表示，信号“g”代表所计算值的绝对值，用相应于左下角象素“g”的第二运动补偿预测误差信号段来表示，信号“h”代表所计算值的绝对值，用相应于中下方象素“h”的第二运动补偿预测误差信号段来表示，信号“i”代表所计算值的绝对值，用相应于右下方象素“i”的第二运动补偿预测误差信号段来表示。

在图2的有效性计算器10中，装置26把信号“a”，“b”，“c”，“d”，“e”，“f”，“g”“h”，“i”所代表的绝对值相加，换句话说，加法器26计算信号“a”，“b”，“c”，“d”，“e”，“f”，“g”，“h”和“i”所表示的绝对值和，所计算的绝对值的和被定义成相应于感兴趣象素e的有效性，因此，加法器26产生和输出信号代表第二运动补偿预测误差信号段对应每个象素的有效性，代表有效性的信号从加法器26经输出端27传送到存储器11(见图11)及累加器12(见图1)。

经有效计算器10执行的信号处理包括把感兴趣的象素“e”的第二运动补偿预测误差信号送到空间方向上的低通滤波器处理，因此，装置10计算的有效性从低通滤波器处理得到结果，低通滤波器抑制第二运动补偿预测误差信号中由于例如输入运动图象信号中噪声引起的局部增加。

回过来再参考图1，相应于每个象素的有效性表示信号，从有效性计算器10存储到存储器11，另外，相应于每个象素的有效性表示信号被输入到累加器12，第一个运动补偿预测误差信号的产生和象素相应的有效性的计算连续重复，直到相应于组成一帧(当前处理的帧)的各个象素的有效性表示信号被存储到存储11中并输入到累加器12中。

累加器12通过有效性表示信号来表示有效性，累加器12加或累加有效性成为累加值。累加器12响应由相适应的信号发生器(未显示)馈送的帧同步信号。帧同步信号起复位信号作用，所有时候一帧的信号处理被完成，累加器12所计算的累加值复位到“0”，具体地说，累加器12计算相应于组成一帧(当前处理帧)的各象素有效性的和，所计算的有效性的和称为一帧有效性累加值ACTf。累加器12产生一个表示一帧有效性累加值ACTf的信号。累加器12把产生的信号输出到参数决定装置15。

相应于组成一帧(当前处理帧)的各象素的有效性表示信号顺序从存储器11中读出，然后送到参数决定装置15。由每个从存储器11中读出的有效性表示信号代表的象素相应有效性用符号“ACTp”表示，用存储器11的输出信号来表示的有效性ACTp同用累加器12的输出信号所表示的一帧有效性累加值ACTf所对应的帧内象素有关。

参数确定装置15得到用累加器12的输出信号表示的一帧有效性累加值ACTf，参数确定装置15得到从存储器11馈送的有效性表示信号来表示象素相应有效性ACTp，参数确定装置15根据1帧有效性累加值ACTf及象素相应有效性ACTp为时间方向低通滤波器13确定频带限制控制参数Pt，当空间方向滤波器14确定频带限制控制参数Ps。

时间方向低通滤波器13和空间方向低通滤波器14是类型可以改变的，时间方向低通滤波器13，空间方向低通滤波器14及频带限制控制参数Pt和Ps设计成可提供下列功能，当频带限制控制参数Pt等于“0”时，时间方向低通滤波器13成直通状态，于是不执行任何低通滤波功能、当频带限制控制参数Pt等于“1”时，时间方向低通滤波器13完全执行给定低通滤波功能。当频带限制控制参数Pt值在“0”和“1”之间，时间方向低通滤波器13在相应于频带限制控制参数Pt值的程度上执行低通滤波功能，当频带限制控制参数Ps等于“0”时，空间方向滤波器14，成直通状态，于是不执行低通滤波功能，当频带限制控制参数Ps等于“1”，空间方向低通滤波器14完全执行低通滤波器的功能，当频带限制控制参数Ps值在“0”和“1”之间，空间方向低通滤波器14在相应于频带限制控制参数Ps值的程度上执行低通滤波功能。

图4显示了参数确定装置15的例文。如图4所示，参数确定装置15包括输入端31和32，ROM34和35，计算器38和39，限制器40和42及输出端41和43。

图4的参数确定装置15中，输入端31接受累加器12(见图1)的输出信号，这信号代表一帧的有效性累加值ACTf。这个代表一帧的有效性累加值ACTf经输入端31提供给ROM34的地量输入端，ROM35的地址输入端及计算器38和39。

ROM34起信号转换器或功能发生器的作用，ROM34根据代表一帧有效性累加值ACTf的信号输出一信号表示值F1，具体地说，ROM34在分别具有不同地址的存储段存储预置信号表示值F1。代表一帧有效性累加值ACTf的信号作为地址信号供给ROM34。ROM34的存储段之一根据地址信号亦就是，代表一帧有效性累加值ACTf信号被存取信号表示值F1从ROM34的被访问存储段读出并输出，如图5所示，由ROM34的输出信号所代表的值F1随一帧有效性累加值ACTf从第一给定值L1a到第2给定值L1b的增加而线性地从“0”增加到“1”，当一帧有效性累加值ACTf小于第一给定值L1a时，值F1为“0”，当一帧有效性累加值ACTf大于第二给定值L1b时，值F1为“1”。ROM34的输出信号供给计算器38。

在图4的参数确定装置15中，输入端32接收存储器11(见图1)的输出信号，这信号代表象素相应有效性ACTp，这代表象素相应有效性ACTp的信号经输入端32提供给计算器38和39。

计算器38根据值F1预置值K1，一帧有效性累加值ACTf和象素相应有效性ACTp按照下面公式 ${\mathrm{Pt}}^{\′}=K1\·F1\×\frac{K1\·\mathrm{ACTp}+\mathrm{ACTf}}{\mathrm{ACTp}+K1\·\mathrm{ACTf}}$ 确定基本频带限制控制参数Pt’。这里，预置值K1大于“1”，当象素相应有效性ACTp等于“0”时，基本频带限制控制参数Pt’等于值F1。当象素相应有效性ACTp是无穷大时，基本频带限制控制参数Pt’等于值“K1·K1·F1”。在值F1大于“0”的情况下，基本频带限制控制参Pt’随象素相应有效性ACTp增加而增加，而且，在一帧有效性累加值ACTf小于第一个给定值L1a时，值F1如前面所说的那样为“0”，所以，基本频带限制控制参数Pt’亦为“0”，另一方面，在一帧有效性累加值ACTf大于第二给定值L1b时，值F1如前面所说明的那样为“1”，，所以，基本频带限制控制参数Pt’等于或大于“1”，计算器38通知基本频带限制控制参数Pt’的限制器40。

通过ROM34执行的信号变换被设计成无视值F1的变化，这些变化是由于很小噪声使值ACTf变化而引起的，此外，由ROM34执行的信号变换被设计成防止从ROM34输出数据宽度过度增加，这种增加是由于值ACTf的增加使值F1增加到“1”以上而引起的。

限制器40把基本频带限制控制参数Pt’经限制处理变成最后的频带限制控制参数Pt。尤其是当基本频带限制控制参数Pt’小于或等于“1”时，限制器40设置最后频带控制参数Pt等于基本频带限制控制参数Pt’，当基本频带限制控制参数Pt’是大于“1”时，限制器40设置最后频带限制控制参数Pt等于“1”，限制器40的工作设计成满足最后频带限制控制参Pt变化范围的要求，并亦防止从限制器40输出数据宽度过度增加，限制器40输出代表最后频带限制控制参数Pt的信号，代表最后频带限制控制参数Pt的信号从限制器40经输出端41传送到时间方向低通滤波器13(见图1)。

第一给定值L1a，第2给定值L1b及预置值K1确定最后频带限制控制参数Pt相对于输入有效性的灵敏度。

ROM35起信号转换器或功能发生器的作用，ROM35根据代表1帧有效性累加值ACTf的信号，输出一信号表示值F2，具体地说，ROM35在分别具有不同地址的存储段存储预置信号表示值F2。代表一帧有效性累加值ACTf的信号作为地址信号提供给ROM35，ROM35的存储段之一根据地址信号，亦就是代表一帧有效性累加值ACTf信号被存取。信号表示值F2从ROM35的被访问存储段读出或输出。图6所示，由ROM35的输出信号所表示的值F2随一帧有效性累加值ACTf从第一给定值L2a到第二给定值L2b增加而线性地从“0”增加到“1”。当一帧有效性累加值ACTf比第一给定值L2a小时，值F2为“0”。当一帧有效性累加值大于第二给定值L2b时，值F2为“1”。ROM35的输出信号供给计算器39。

计算器39根据值F2，预置值K2，一帧有效性累加值ACTf及象素相应有效性ACTp根据下面公式 ${\mathrm{Ps}}^{\′}=K2\·F2\frac{K2\·\mathrm{ACTp}+\mathrm{ACTf}}{\mathrm{ACTp}+K2\·\mathrm{ACTf}}$ 确定基本频带限制控制参数Ps’。这里，预置值K2大于“1”，最好预置值K2同预置值K1不同，预置值K2也可以等于预置值K1。当象素相应有效性ACTp等于“0”时，基本频带限制控制参数Ps’等于值F2，当象素相应有效性ACTp是无穷大时，基本频带限制控制参数Ps’等于值“K2·K2·F2”，在值F2大于0的情况下，基本频带限制控制参数Ps’随象素相应有效性ACTp增加而增加，而且，在一帧有效性累加值ACTf小于第一给定值L2a时值F2如前面所说的那样为“0”，所以，基本频带限制控制参数Ps’亦为“0”。另一方面，在一帧有效性累加值ACTf大于第二给定值L2b时，值F2如前面所说的那样为“1”，所以，基本频带限制控制参数Ps’等于或大于“1”。计算器39通知基本频带限制控制参数Ps’和限制器42。

通过ROM35执行的信号变换设计成无视值F2的变化。这些变化是由于很小噪声使值ACTf变化而引起的，此外，由ROM35执行的信号变换被设计成防止从ROM35输出的数据宽度过度增加，这种增加是由于值ACTf的增加，使值F2增加到“1”以上而引起的。

限制器42把基本频带限制控制参数Ps’经限制处理变成最后的频带限制控制参数Ps。尤其是当基本频带限制控制参数Ps’小于或等于“1”时，限制器42设置最后频带控制参数Ps等于基本频带限制控制参数Ps’，当基本频带限制控制参数Ps’大于“1”时，限制器42设置最后频带限制控制参数Ps等于“1”，限制器42的工作设计成满足最后频带限制控制参数Ps的变化范围的要求，并亦防止从限制器42输出数据宽度过度增加，限制器42输出代表最后频带限制控制参数Ps的信号，代表最后频带限制控制参数Ps的信号，从限制器42经输出端43传送到空间方向低通滤波器14(见图1)。

第一给定值L2a，第二给定值L2b及预置值K2确定最后频带限制控制参数Ps相对于输入有效性的灵敏度。

回过来。再参考图1，时间方向低通滤波器13经开关3接收运动图象信号，装置13把接收到的运动图象信号给时间方向低通滤器处理，响应由参数确定装置15的输出信号表示的频带限制控制参数Pt。

图7显示了时间方向低通滤波器13的例子。如图7所示，时间方向低通滤波器13包括一输入端50，延迟器51，计算器52及输出端53。

在图7的时间方向低通滤波器13中，输入端50接收经开关3(见图1)发送的运动图象信号。输入端50被连到延时器51和计算器52。运动图像信号从输入端50馈送到延迟器51及计算器52，装置51用相当于一帧的周期延迟运动图象，延迟器51输出延迟结果信号到计算器52。运动图像信号从输入端50馈送到计算器52代表在当前帧内某象素的值“a”，延迟器51的输出信号代表在即时处理帧中同一象素的值“b”，计算器52得到值“a”和“b”，此外，计算器52得到频带限制控制参数Pt，计算器52根据值“a”，值“b”及频带限制控制参数Pt，按照下面公式 $\mathrm{St}=a-\frac{(a-b)\mathrm{Pt}}{2}$ 确定滤波结果值St，该方程对应时间方向低通滤波器处理，低通滤波处理的程度取决于频带限制控制参数Pt，计算器52形成一表示滤波结果值St的信号，表示滤波结果值St的信号从计算器52经输出端53传送到空间方向低通滤波器14(见图1)，作为第一滤波结果运动图像信号。

当频带限制控制参数Pt等于“0”时，滤波结果值St等于值“a”。基这种情况下，时间方向低通滤波器13是在直通状态，因此，运动图像信号通过时间方向低通滤波器13，不作任何滤波处理，当频带限制控制参数Pt等于“1”时，滤波结果值St等于值“(a+b)/2”，这值同与当前帧和即时处理帧相关的象素值“a”和“b”之间的平均值一致，在这种情况下，时间方向低通滤波器13在时间方向完全执行给定低通滤波处理，当频带限制控制参数Pt等于在“0”和“1”之间值时，滤波结果值St等于值“a”和“b”之间加权平均，在这种情况下，值“a”和“b”的权重系数取决于频带限制控制参数Pt，且时间方向低通滤波器13执行时间方向低通滤波处理，其程度取决于频带控制参数Pt

回过来再参考图1，空间方向低通滤波器14从时间方向低通滤波器13接收第一滤波结果运动图象信号，装置14把第一滤波结果运动图象信号给空间方向低通滤波器处理，处理是根据由参数确定装置15的输出信号表示的频带限制控制参数Ps。

图8显示了空间方向低通滤波器14的例子，如图8所示，空间方向低通滤波器14包括输入端120，延迟器122A，122B，122C，123A，123B，123C，124，125和128及计算器126。

在图8的空间方向低通滤波器14中，输入端120接收来自时间方向低通滤波器13(见图1)的第一滤波结果运动图象信号，第一滤波结果运动图像信号同表示图3象素“c”的值的信号“c”一致，信号C提供给延迟器122A，124及计算器126。

装置122A用相应一个象素的周期延迟信号“c”，从而把信号“c”变成延迟结果信号“b”，信号、”代表图3的象素“b”的值延迟器122A把信号“b”输出到延迟器123A和计算器126，装置123A用相应一个象素的周期延迟信号“b”，从而把信号“b”转换成延迟结果信号“a”，信号“a”代表图3的象素“a”的值延迟器123A把信号“a”输出到计算器126。

装置124用相当一个扫描行的周期延迟信号“c”，从而把信号“c”转变成延迟结果信号“f”，信号“f”表示图3的象素“f”的值，延迟器124把信号“f”输出到延迟器122B，125及计算器126，装置122B用相当于一象素的周期延迟信号“f”，从而，把信号“f”变成延迟结果信号“e”、信号“e”表示图3的象素“e”的值，延迟器122B把信号“e”输出到延迟器123B和计算器126、装置123B用相当一个象素的周期延迟信号“e”从而，把信号“e”转变成延迟结果信号“d”，信号“d”表示图3的象素“d”的值延迟器123B把信号“d”输出到计算器126。

装置125用相当一个扫描行的周期延迟信号“f”，从而把信号“f”转换成延迟结果信号“i”、信号“i”表示图3的象素“i”的值，延迟器125把信号“i”输出到延迟器122C和计算器126，装置122C用相当一个象素的周期延迟信号“i”，从而把信号“i”转换成延迟结果信号“h”、信号“h”表示图3的象素“h”的值，延迟器122c把信号“h”输出到延迟器123c和计算器126，装置123c用相当一个象素的周期延迟信号“h”，从而把信号“h”转换成延迟结果信号“g”，信号“g”表示图3中象素“g”的值，延迟器123c把信号“g”输出到计算器126。

如图3所示，3×3邻域象素“a”，“b”，“c”，“d”，“e”，“f”，“g”，“h”和“i”分别定义同图8的空间方向滤波器14中信号“a”，“b”，“c”，“d”，“e”，“f”，“g”和“i”相连系“中心象素“e”与感兴趣的象素或所讨论的象素一致。

在图8的空间方向低通滤波器14中，延迟器128接收表示频带限制控制参数Ps的参数确定装置15的输出信号装置128用相当一个扫描行的结果和一个象素周期延迟所接收的信号，从而，把接收信号转换成相应于感兴趣的象素“e”的延迟结果信号，延迟器128把延迟结果信号输出到计算器126，由延迟器128的输出信号表示的频带限制控制参数用符号“Psd”来表示。

计算器126根据值“a”，“b”，“c”，“d”，“e”，“f”，“g”，“h”和“i”及频带限制控制参数Psd按照下式公式 $\mathrm{Ss}=\mathrm{et}\frac{(a+b+c+d-8e+f+g+h+i)\·\mathrm{Psd}}{9}$ 确定滤波结果值Ss，该公式相应于在空间方向上的低通滤波处理，低通滤波处理的程度取决于频带限制控制参数Psd，计算器126形成一个表示滤波结果值Ss的信号，表示滤波结果值Ss的信号从计算器126发送到输出端16成为第二滤波结果运动图象信号。

当频带限制控制参数Psd等于“0”时，滤波结果值Ss等于值“e”，在这种情况下，空间方向低通滤波器14处于直通状态，所以，第一滤波结果运动图象信号直通到空间方向低通滤波器14，并不作任何滤波处理，当频带限制控制参数Psd等于“1”时，滤波结果值Ss等于值“(a+b+c+d+e+f+g+h+i)/9”，这值与“a”，“b”，“c”，“d”，“e”，“f”，“g”，“h”和“i”平均值一致，在这种情况下，空间方向低通滤波器14在空间方向上完全执行所给的低通滤波处理，当频带限制控制参数Psd等于“0”到“1”之间值时，滤波结果值Ss等于值“a”，“b”，“c”，“d”，“e”“f”，“g”“h”和“i”的加权平均，在这种情况下，值“a”，“b”，“c”，“d”，“e”，“f”，“g”，“h”和“i”的权重系数取决于频带限制控制参数Psd，且空间方向低通滤波器14执行空间方向低通滤波处理其程度取决于频带控制参数Psd。

时序调整装置(未显示)至少包括一个延迟器，以使经开关3当前馈送到时间方向低通滤波器13对应的运动图象信号象素同由存储器11当前馈送到参数确定装置15对应的信号象素相一致，而且，从时间方向低通滤波器13当前馈送到空间低通滤波器14的相应于滤波结果运动图象信号的象素同从存储器11当前馈送到参数确定装置15对应的信号象素相一致。

通常，图1的频带限制装置用作预滤波器后面跟随的是高效率编码装置或压缩编码装置，正如前面所述，在图1的频带限制装置中，对每帧产生运动补偿预测误差信号，象素相应有效性根据运动补偿预测误差信号被计算，一帧有效性累加值ACTf用累加象素相应有效性来计算。因此，运动图象中有关的时间与空间相关对一帧区内每个局部范围的被检测出，频带限制控控制参数Pt和Ps根据象素相应有效性ACTp和一帧有效性累加值ACTf确定，换言之，频带限制控制参数Pt和Ps根据检测的时间和空间相关而确定，因此，频带限制控制参数Pt和Ps根据所检测的时间和空间相关逐个象素和逐帧被控制，因此，时间方向低通滤波处理和空间方向低通滤波处理经时间方向低通滤波器13和空间方向低通滤波器14在输入运动图像信号上，根据检测的时间和空间相关，逐个象素及逐帧被控制，换言之，在时间和空间方向上输入运动图象信号的限制频带的特性根据所检测的时间和空间相关逐个象素及逐帧被控制，图1的频带限制装置的工作能使由于高效率编码和压缩编码引起的图像质量退化得以减小。

在图1的频带限制装置中，预测器7产生一运动补偿预测图像信号，因此，在运动图象中时间冗余被认为由频带限制控制参数Pt和Ps确定，这运动图象中时间冗余通常用高效编码或压缩编码除去。因此，在所给信号条件下，可以阻止输入运动图象信号频带的不必要受限制。第二实施例

图9显示本发明的第二实施例，该实施例除了下面所述设计变化外，同图1实施例相同，图9的实施例中省去了图1中存储器11。在图9的实施例中，参数确定装置15直接连到有效性计算器10，而且，在图9的实施例中，一个锁存器17插入到累加器12和参数确定装置15之间。

在图9的实施例中，装置10计算从存储器9输出的第二运动补偿预测误差信号的每个象素相应段的有效性，有效性计算器10输出信号表示计算的有效性，送到累加器12和参数确定装置15参数确定装置15，用有效性计算器10输出信号所表示的有效性。作为象素相应有效性ACTp。

在图9的实施例中，累加器12把表示一帧有效性累加值ACTf的信号输出到锁存器17，装置17以帧同步信号所确定的时序，周期性地锁存累加器12的输出信号，尤其是装置17，在计算累加值之前，当累加器12复位为“0”，立即锁存累加器12的输出信号。锁存器17把锁存信号输出到参数确定装置15，作为表示一帧有效性累加值ACTf的信号。用锁存器17的输出信号，表示一帧有效性累加值ACTf，锁存器17的输出信号所表示的一帧有效性累加值，在频带限制控制参数Pt和Ps的计算中，被参数确定装置15使用，使一帧即时跟随着有关一帧有效性累加值ACTf的帧(就是，这帧同锁存器17的输出信号有关)

图9的实施例中，省略了图1中的存储器11，这是它的优点。

Claims (5)

1.用于限制运动图象信号的频带的一种设备，包括：

第一装置(6，7，8)，用于对于与该运动图象信号相关的各个帧响应于该运动图象信号而产生一种运动补偿预测误差信号；

一个活动计算器(10)，用于响应于该运动补偿预测误差信号而为构成该帧的各个象素计算一种活动，并用于为构成该帧的各个象素输出代表计算出的活动的一种第一活动信号；

一个累积器(12)，它接收来自活动计算器(10)的输出信号，用于累积构成帧的各个象素的活动-这些活动由从活动计算器(10)输出的该第一活动信号表示，以计算一个1帧活动累积值，并用于输出代表该计算出的1帧活动累积值的一个第二活动信号；

一个时间方向滤波器(13)；

一个空间方向滤波器(14)；

一个参数决定装置(11，15)，用于接收来自活动计算器(10)的输出信号和来自累积器(12)的输出信号，以响应于由从活动计算器(10)输出的第一活动信号代表的构成帧的各个象素的活动和响应于由从累积器(12)输出的第二活动信号代表的1帧活动累积值，决定用于所述时间方向滤波器(13)的一个第一频带限制控制参数(Pt)和用于所述空间方向滤波器(14)的一个第二频带限制控制参数(Ps)，并用于输出代表所决定的第一频带限制控制参数(Pt)的一个第一控制信号和代表所决定的第二频带限制控制参数(Ps)的一个第二控制信号；

所述时间方向滤波器(13)接收来自参数决定装置(11，15)的第一控制信号，以便以按照由该第一控制信号代表的第一频带限制控制参数(Pt)的程度，沿着一个时间方向在时间上限制运动图象信号的频带；且

所述空间方向滤波器(14)接收来自该参数决定装置(11，15)的第二控制信号，以便以按照由该第二控制信号代表的第二频带限制控制参数(Ps)的程度，沿着一个空间方向在空间上限制该运动图象信号的频带；

其中由参数决定装置(11，15)决定的第一频带限制控制参数(Pt)使所述时间方向滤波器(13)在该1帧活动累积值和构成帧的各个象素的活动中的至少一个增大时增大在时间上限制该运动图象信号的频带的程度，且其中参数决定装置(11，15)决定的第二频带限制控制参数(Ps)使所述空间方向滤波器(14)在该1帧活动累积值和构成帧的各个象素的活动中的至少一个增大时增大对运动图象信号的频带进行空间限制的程度。

2.根据权利要求1的设备，其中该时间方向滤波器(13)包括一个时间方向低通滤波器，且该空间方向滤波器(14)包括一个空间方向低通滤波器。

3.根据权利要求1的设备，进一步包括：

第一置零装置，用于当计算出的1帧活动累积值等于或小于一个第一给定值时使沿着空间方向的运动图象信号的频带的限制程度置零；以及

第二置零装置，用于当计算出的1帧活动累积值等于或小于一个第二给定值时使沿着该时间方向的运动图象信号的频带的限制程度置零。

4.用于限制运动图象信号的频带的一种方法，包括以下步骤：

对于与该运动图象信号相关的各个帧，响应于该运动图象信号而产生一种运动补偿预测误差信号；

响应于该运动补偿预测误差信号而为构成该帧的各个象素计算一种活动，并为构成该帧的各个象素输出代表计算出的活动的一种第一活动信号；

累积构成帧的各个象素的活动-这些活动由第一活动信号表示，以计算一个1帧活动累积值，并输出代表该计算出的1帧活动累积值的一个第二活动信号；

响应于由第一活动信号代表的构成帧的各个象素的活动和响应于由第二活动信号代表的1帧活动累积值，决定用于一个时间方向滤波器的一个第一频带限制控制参数(Pt)和用于一个空间方向滤波器的一个第二频带限制控制参数(Ps)，并用于输出代表所决定的第一频带限制控制参数(Pt)的一个第一控制信号和代表所决定的第二频带限制控制参数(Ps)的一个第二控制信号；

按照由该第一控制信号代表的该第一频带限制控制参数(Pt)的程度，沿着一个时间方向在时间上限制运动图象信号的频带；以及

按照由该第二控制信号代表的该第二频带限制控制参数(Ps)的程度，沿着一个空间方向在空间上限制该运动图象信号的频带；

其中在参数决定步骤中决定的第一频带限制控制参数(Pt)在该1帧活动累积值和构成帧的各个象素的活动中的至少一个增大时使在时间上限制该运动图象信号的频带的程度增大，且其中在该参数决定步骤中决定的第二频带限制控制参数(Ps)在该1帧活动累积值和构成帧的各个象素的活动中的至少一个增大时使对运动图象信号的频带进行空间限制的程度增大。

5.根据权利要求4的方法，进一步包括以下步骤：

当计算出的1帧活动累积值等于或小于一个第一给定值时使沿着空间方向的运动图象信号的频带的限制程度置零；以及

当计算出的1帧活动累积值等于或小于一个第二给定值时使沿着该时间方向的运动图象信号的频带的限制程度置零。

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