CN1110956C - 用于表示物体轮廓的轮廓近似装置 - Google Patents

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Abstract

一种用于表示物体的轮廓图象的轮廓近似装置，该装置包括用于确定和轮廓图形上的顶点数目和利用多个线段吻合该轮廓图形以提供一个该轮廓图形的多边形近似的多边形近似部分，用于为每个线段提供N个取样点的取样电路，用于对在每个线段上的N个取样点计算误差以为每个线段产生一组误差的误差检测器，用于变换每组误差为一组离散正弦变换系数和转换该组离散正弦变换系数为一组量化变换系数的离散正弦变换和量化部分。

Description

用于表示物体轮廓的轮廓近似装置
技术领域
本发明涉及一种在视频信号编码器中使用的轮廓近似装置，更具体地讲，涉及一种用于重建物体轮廓的轮廓近似装置。
背景技术
在诸如可视电话、会议电话和高清晰度电视系统的数字电视系统中，为了确定每个视频帧信号需要大量的数字数据，因为在视频帧信号中的视频行信号是由称为象素值的一系列数字数据组成的。然而，因为普通传输信道的可用频带宽度是受到限制的，为了传输基本的数字数据量，不可避免地要通过利用各种数据压缩技术进行压缩或减少数据量，特别是，在作为可视电话和电话会议系统的那种低比特速率视频信号编码器的情况下。
对低比特速率编码系统的视频信号进行编码的方法之一是称为物体定位的分析-综合编码技术(object-orientedanalysis-synthesis coding technique)(见Michael Hotter的文章“基于运动两维物体的物体定位的分析-综合编码”，Signal Processing：Image Communication 2，409-428，1990)。
按照该物体定位分析-综合编码技术，一个输入视频图象被分为多个物体；且用于确定每个目标的运动、形状和象素数据的三组参数通过不同的编码信道被处理。
具体地讲，在处理物体的轮廓图形中，对于分析和综合该物体的形状来说，轮廓信息是重要的。传统的表示轮廓信息的编码方法是链式码。然而，链式编码方法要求一个基本的比特量来代表该信息，才不致丢失轮廓信息。
在这方面，已经建议了若干种方法进行轮廓近似，诸如多边形近似和B-仿样(B-spline)近似等等。多边形近似的优点之一是轮廓图形的粗表示。另一方面，B-仿样近似能够更精确地表示轮廓图形，但是此法要使用高阶多项式以减小误差，从而增加了视频编码器的整个计算复杂性。
发明内容
因此，本发明的主要目的是通过使用多边形近似和离散正弦变换(DST)提供一种新颖的轮廓近似装置，从而提供了一种具有增加的精度和减小的计算复杂性的轮廓图象表示。
按照本发明，提供一种用于视频信号编码器的轮廓近似装置，用于表示物体的轮廓图形，该装置包括：用于在轮廓图形上确定多个顶点的装置；用于利用多个线段与该轮廓图形相吻合形成该轮廓图形的多边形近似的装置，每线段连接两个顶点；对每个线段提供N个取样点的装置，所述N个取样点在每个线段上是等间隔的；用于对每个线段上的N个取样点的每一个点计算一个误差，产生对于每个线段的一组误差的装置，该组误差的每一个表示所述N个取样点的每一个与轮廓图形之间的距离；用于将每组误差变换为一组离散正弦变换系数的装置；以及用于将该组离散正弦变换系数变换为一组量化的变换系数的装置。
附图说明
本发明的上述及其他的目的和特点从下面结合附图的优选实施例的描述中将变得显而易见，其中
图1是描述本发明的用于表示一个轮廓图象的轮廓近似装置的方框图；
图2A-2C表示轮廓图象的多边形近似过程的例子；
图3A和3B表示示例性图，每个图表示连接两个顶点的一个线段与其相应轮廓图象之间的误差。
具体实施方式
参照图1，给出了一表示本发明的用于表示以视频信号表示的物体的轮廓图象的轮廓近似装置中方框图。
表示物体的轮廓的轮廓图象数据被馈送到多边形近似部分100和误差检测器300。在多边形近似部分100，轮廓图象通过多边形近似技术被近似。物体形状的多边形近似是通过利用常规的近似算法由各线段吻合该轮廓图象实现的。
参照图2A到2C给出了一按照多边形近似技术，对于一个示例性轮廓图形的分段过程的说明。
首先，选择两个开始的顶点。如果该轮廓图形是开环图形，则两个端点，例如如图2A所示的A和B被选为开始的顶点。另一方面，如果轮廓图形是闭环形式的，则轮廓的两个最远端被选为开始的顶点。然后，确定在轮廓上离开线段AB的最远点。如果最远点，例如C与线段AB之间的距离Dmax大于一个预定的阈值，则点C变为一个顶点。重复这个过程，直至对于每个线段的所述的Dmax变为小于该预定阈值。
顶点的数目取决于预定的阈值。正如从图2A到2C可以看出的那样，以编码效率为代价利用较小的预定阈值，利用线段的轮廓图形的表示变得更加精确。
再参照图1，表示多边形10的确定的顶点，例如A、B、C、D和E的位置的顶点信息从多边形近似部分100提供到取样电路200和轮廓编码器500。取样电路200为每个线段提供N个取样点到误差检测器300，N个取样点在每个线段的两个顶点之间是以N为整数的方式均匀分隔的。根据来自取样电路200为顶点信息和轮廓图形数据，误差检测器300对每个线段上的N个取样点中的每一个计算近似误差，并提供这些误差到离散正弦变换器(DST)和量化部分400。这些近似误差代表连接两个顶点的线段与两个顶点之间的轮廓线段之间的距离。
图3A和图3B是对表示各线段与相应的轮廓线段之间误差进行说明的示例性图，其中图3A描述了线段AD和其相对应的轮廓线段之间的误差，图3B表示线段DC和其相对应的轮廓线段之间的误差。误差d1到d4或者d1’到d4’的每一个代表在线段AD上的从每个取样点S1到S4或在线段DC上的S1’到S4’到相对应的轮廓线段的距离。正如可从图3A和3B中看出的那样，各顶点的近似误差都是“0”。所有顶点都在轮廓上。
由误差检测器300计算的误差被送到DST和量化部分400用于产生最化的DST系数。DST和量化部分400对每组误差执行一维DST操作，产生一组DST系数，每组的误差包括N个取样点的误差和每个线段的两个顶点的误差；然后量化该组DST系数，提供一组对应每个线段的量化的DST系数到轮廓编码器500，以便进一步处理。
在轮廓编码器500中，每组量化的DST系数利用例如JPEG(联合投影专家组，Joint Photographic Experts Gpoup)二进制算术编码被编码，同时来自多边形近似部分100的顶点信息通过利用例如一种没有压缩的固定长度码被编码，因为各顶点是稀疏相关的。包括被编码量化的DST系数和顶点信息的编码数字信号被传送到一个发送器，以进行发送。
在参照该特定的实施例描述了本发明的同时，对于本专业的技术人员而言，在不脱离以下的权利要求所限定的本发明的精神与范围的情况下，做出各种改变和改进将是显而易见的。出的那样，各顶点的近似误差都是“0”。所有顶点都在轮廓上。
由误差检测器300计算的误差被送到DST和量化部分400用于产生最化的DST系数。DST和量化部分400对每组误差执行一维DST操作，产生一组DST系数，每组的误差包括N个取样点的误差和每个线段的两个顶点的误差；然后量化该组DST系数，提供一组对应每个线段的量化的DST系数到轮廓编码器500，以便进一步处理。
在轮廓编码器500中，每组量化的DST系数利用例如JPEG(联合投影专家组，Joint Photographic Experts Gpoup)二进制算术编码被编码，同时来自多边形近似部分100的顶点信息通过利用例如一种没有压缩的固定长度码被编码，因为各顶点是稀疏相关的。包括被编码量化的DST系数和顶点信息的编码数字信号被传送到一个发送器，以进行发送。
在参照该特定的实施例描述了本发明的同时，对于本专业的技术人员而言，在不脱离以下的权利要求所限定的本发明的精神与范围的情况下，做出各种改变和改进将是显而易见的。

Claims (1)

1、一种在视频信号编码器中使用的用于表示物体的轮廓图形的轮廓近似的装置，该装置包括：
用于确定轮廓图形的一定数目的顶点的装置；
用于利用多个线段吻合该轮廓图形提供一个轮廓图形的多边形近似的装置，每个线段连接两个相邻的顶点；
用于对每个线段提供N个取样点的装置，所述N个取样点在每个线段上是均匀分配的；
用于对在每个线段上的N个取样点的每一个计算误差以对每个线段产生一组误差的装置，该组误差的每一个表示所述N个取样点的每个与轮廓图形之间的距离；
用于将每组误差转换为一组离散正弦变换系数的装置；和
用于转换将该组离散正弦变换系数变换为一组量化变换系数的装置。
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