CN1134091A - 视频信号解码装置中所使用的后处理方法 - Google Patents

Abstract

一种用于在解码一个编码的数字图象信号的解码系统中后处理一个当前块的方法。包括下述步骤：(a)计算位于沿当前块与其相邻的块之间的一条边界线上的相邻块象素的一个平均象素值(ANV)；(b)得出位于沿当前块与相邻的块之间的边界线上的当前块象素的一个平均当前象素值(ACV)；以及(c)根据平均相邻象素值、平均当前象素值及DC量化步长，调整当前块象素的象素值。

Description

视频信号解码装置中所使用的 后处理方法

本发明涉及视频信号解码装置中所使用的后处理方法；更具体地，涉及能消除沿解码图象信号的块边界线出现的分块效应的方法。

在诸如高清晰度电视与可视电话系统等各种电子/电器应用中，图象信号通常是以数字形式传输的，其中通常生成大量的数字数据。然而，由于一条传统的传输信道可利用的频带宽度是有限的，通常将图象信号压缩后再通过它传输。在各种视频压缩技术中，用统计编码技术将时间与空间压缩技术结合在一起的所谓混合编码技术是已知效率最高的。

大多数混合编码技术采用各种步骤，其中包括自适应帧内/帧间模式编码、正交变换、变换系数的量化、RLC(行程长度编码)及VLC(可变长度编码)。帧内/帧间模式编码为诸如基于其变化自适应地为其随后的正交变换从当前帧的PCM(脉冲码调制)数据或DPCM(差分脉冲码调制)数据中选择一个视频信号的过程。也称作预测方法的基于减少相邻的帧之间的冗余性的原理的帧间模式编码为确定一个目标在当前帧与其一或二个相邻的帧之间的运动，及按照该目标的运动流预测当前帧以生成表示当前帧与其预测之间的差的一个误差信号。这一编码方法在下述论文中有所描述：Stffan Ericsson“混合预测/变换编码的固定与自适应预测器”，IEEE通信学报，COM-33，第12号，1291-1301页(1985年12月)；及Ninomiya与Ohtsuka”电视画面的一种运动补偿的帧间编码方案“，IEEE通信学报，COM-30，第一号，201-210页(1982年元月)，将两者引用于此作为参考。

利用诸如当前帧的PCM数据或运动补偿的DPCM数据等图象数据之间的空间相互关系并减少或消除它们之间的空间冗余性的正交变换将一块数字图象数据转换成一组变换系数。这一技术在诸如Chen与Pratt的”场景自适应编码器“，IEEE通信学报，COM-32，第三号，225-232页(1984年3月)中有所描述。通过量化这些变换系数数据、折线扫描、RLC与VLC，能够有效地压缩待传输的数据量。

编码的图象数据是通过一条传统的传输信道传输到接收机内的图象信号解码装置的图象信号解码器的，后者执行编码操作的逆过程，借此重构原始图象数据。然而，重构的图象数据或解码的图象数据有可能显示一种称作分块效应的令人不快的人为现象，其中在接收机上能看得见一块的边界线，有时由于一帧是在逐块的基础上编码的而出现这种分块效应；而随着量化步幅的增大，即在块受到较粗糙的量化时，变得更为明显。尤其是，如果某一块较其相邻的块特别亮或暗，且在量化其块内DC系数时采用了大的量化步幅时，该块与其相邻的块之间的亮度差可能变得更为显著，导致更严重的分块效应并劣化图象的质量。

从而，曾提出过各种减小分块效应的后处理技术，从改进解码的图象数据的质量。这些后处理技术通常采用一个后处理滤波器来进一步处理解码的图象数据。

在采用后处理滤波器的后处理技术中，解码后的图象数据是在逐个象素的基础上采用一个具有预定的截止频率的低通滤波器滤波的。采用后处理滤波器的一种后处理技术公开在系列号08/431,880中，其名称为“用在图象信号解码系统中的改进的后处理方法”的一个共同拥有的待批的美国专利申请中。这一技术通过根据各滤波后的图象数据重复地后处理之而提供减少沿一解码图象数据块的边界线的分块效应的改进的性能。然而，这一后处理技术执行解码的图象数据的滤波操作而不考虑包含在该块中的各象素的位置；因此不能完全沿该块的边界减少分块效应。

因此，本发明的主要目的为通过将一个当前块的象素值调节或协调到其相邻的块的象素值上，而提供一种消除沿一解码的图象数据块的边界出现的分块效应的改进的方法。

按照本发明，提供了一种在解码一个编码数字图象信号的解码系统中使用的后处理一个当前块的方法，其中该编码数字图象信号包含多个量化变换系数的编码块，并且该当前块对应于具有一个量化的DC系数及预定数目的量化的AC系数的编码块之一，该量化的DC系数已根据一个DC量化步长量化，该方法包括下述步骤：

(a)计算位于沿当前块与其相邻的块之间的边界线上的相邻块象素的平均相邻象素值；

(b)得出位于沿当前块及相邻块之间的边界线上的当前块象素的平均当前象素值；以及

(c)根据平均相邻象素值，平均当前象素值及DC量化步长调节当前块象素的象素值。

从下面结合附图给出的较佳实施例的描述中，本发明的上述及其它目的与特征将是显而易见的，附图中：

图1展示具有按照本发明的消除分块效应的后处理单元的视频信号解码装置；

图2描述图1的后处理单元的详细方框图；以及

图3A与3B示出描述图1的后处理单元的操作的一个示例性帧。

参见图1，其中示出了按照本发明的能够消除分块效应的编码视频信号解码装置的一个较佳实施例。如图1中所示，从一个对应的传统编码器(未示出)将一个编码的视频比特流提供给解码装置，具体地提供给一个缓冲器100。缓冲器100接收该编码视频比特流，并以固定的速率将其提供给一个可变长度解码器(VLD)102。

在VLD102上，首先将编码视频位流进行信号分离，以生成一个帧内/帧间模式信号及编码图象数据，即多个编码的量化变换系数块及可变长度编码的运动矢量，然后在其中将多个编码的量化变换系数块解码，以便将多个量化变换系数(QF)块及各该块的一组量化步长经由线路L10提供给一个逆量化器106，同时解码可变长度编码的运动矢量，以便经由线路L12将运动矢量提供给一个运动补偿器128。各块的Qf诸如一个8×8的块，包含一个DC系数及63个AC系数，并且量化步长组中可包含两类量化步长：一类用于DC系数而另一类则用于AC系数。

在逆量化器106上，利用从VLD102经由线路L4提供的帧内/帧间摸式信号所确定的对应量化步长组，将一块Qf转换成一组DCT系数。随后，将该组DCT系数馈送给一个逆离散余弦变换器(IDCT)110，并将一个DC系数的量化步长提供给一个后处理单元124。

IDCT110将该组DCT系数逆变换成一块IDCT数据并将其提供给一个加法器116。

同时，利用经由线路L12来自VLD102的运动矢量，运动补偿器128通过线路L18从存储在帧存储器126中的前一帧中抽取与一块IDCT数据对应的一块象素数据，并将所抽取的象素数据作为运动补偿的数据提供给一个开关SW10，在其中将运动补偿的数据转发给加法器116，供其在经由线路L4接收到一个帧间模式信号时加在IDCT数据上，借此将一个经过解码的数据信号提供给后处理单元124；并且在通过线路L4提供了一个帧内模式信号时，断开开关SW10，而通过加法器116不进行任何加法运算将来自IDCT110的IDCT数据提供给后处理单元124。

在后处理单元124上，以下述方法消除从当前块与其相邻的块之间的明显的象素亮度差导致块断裂现象；首先计算位于沿当前块与其相邻的块之间的边界上的当前块象素的亮度的一个第一平均值(FMV)；然后计算位于沿该边界上的相邻块象素的亮度的一个第二平均值(SMV)；然后将第一与第二平均植互相比较而提供一个比较结果；最后根据比较结果及当前块的DC量化步幅(QS)调节当前块的所有象素值。如果-QS/2＜(FMV－SMV)＜QS/2，则将当前块的所有象素值增加一个因子(FMV－SMV)；如果(FMV－SMV)≥-QS/2，则将当前块的所有象素值减少QS/2；以及如果(FMV－SMV)≤-QS/2，的所有象素值增加一个因子(FMV－SMV)；如果(FMV－SMV)≤QS/2，则将当前的所有象素值增加QS/2。下面参照图2描述后处理部单元124的细节。

后处理单元124包括第一与第二平均值计算器202与212、一个乘法器204、第一与第二加法器206与220。第一与第二减法器208与218、第一与第二选择器210与214、以及一个缓冲器216。将经由线路L13来自加法器116的IDCT数据输入到第一平均值计算器202及缓冲器216。第一平均值计算器202存储当前块的象素值并计算FMV。参见作为图3A的放大图的图3B，诸如一个8×8的块的FMV的计谑如下： $\mathrm{FMV}=(\underset{j-1}{\overset{8}{\mathrm{\Σ}}}C(1,j)+\underset{i-1}{\overset{8}{\mathrm{\Σ}}}C(i,1))/16------\left(1\right)$

其中C(i，j)为位于当前块内的第i行与第j列上的一个象素的亮度值。如式(1)中所示，FMV为位于沿当前块与其相邻块之间的边界上的当前块象素的亮度值的平均值。

另一方面，将经由线路L14来自帧存储器126的上方与左侧相邻块的所有象素值输入到一个第二平均值计算器212，在其中计算SMV。参见图3B，如果当前块的相邻块为一个上方及一个左侧块时，则该两个8×8块的SMV可计算如下： $\mathrm{SMV}=(\underset{j=1}{\overset{8}{\mathrm{\Σ}}}U(8,j)+\underset{i-1}{\overset{8}{\mathrm{\Σ}}}L(i,8))/16------\left(2\right)$

其中U(i，j)与L(i，j)分别为位于一个上方与一个左侧相邻块中的第i行与第j列上的象素的亮度值。如式(2)中所示，SMV为分别位于沿当前块与当前块的上方及左侧相邻块之间的边界上的相邻块象素的亮度值的平均值。

为了根据第一平均值与第二平均值之间的差来调节当前块的象素值，乘法器204将逆量化器106提供的QS乘以1/2并通过线路L24将得结果QS/2提供给第一加法器206，在其中第一加法器206将来自第一平均值计算器202的FMV与QS/2相加，并经由线路L26将结果FMV＋QS/2提供给第一选择器210。第一选择器210选择两个输入，即FMV＋QS/2与SNV，中的较小者，并将所选择的输入提供给第二选择器214。在第一减法器208上计算FMV与QS/2之间的差，并将结果FMV－QS/2提供给第二选择器214。第二选择器214选择两个输入，即FMV－QS/2及来自第一选择器210的选中值，中的较大者，并将其提供给第二减法器218。第二减法器从第二选择器214选中的值中减去FMV，而得出QS/2、FMV－SMV或-QS/2三者中之一。在第二加法器220上，将第二减法器218的结果加在缓冲器216上延时的当前块的所有象素值上，以生成当前块的调节过的象素值，同时将它们提供给帧存储器126与显示单元。

虽然已参照特定的实施例示出与描述了本发明，但对于熟悉本技术的人员而言，显然可以作出许多改变与修而不脱离所附的权利要求书中所定义的发明精神与范围。

Claims (2)

1、一种用于在解码一个编码的数字图象信号的解码系统中后处理当前块的方法，其中该编码的数字图象信号包含多个量化变换系数的编码的块，并且该当前块与具有一个量化的DC系数及预定数目的量化的AC系数的编码的块之一对应，量化的DC系数已根据一个DC步长(QS)量化，该方法包括下述步骤：

(a)计算位于沿当前块与其相邻的块之间的一条边界线上的相邻块象素的一个平均相邻象素值(ANV)；

(b)得出位于沿当前块与其相邻的块之间的边界线上的当前块象素的一个平均当前象素值(ACV)；以及

(c)根据平均相邻象素值、平均当前象素值及DC量化步长，调节当前块象素的象素值。

2、权利要求1的方法，其中所述调节步骤(c)包括下述步骤：

(c1)从ACV中减去ANV；以及

(c2)如果(ACV－ANV)≥QS/2，将当前块的所有象素值减少Q/2；如果(ACV－ANV≤-QS/2，将当前块的所有象素值增加QS/2；以及如果-QS/2＜(ACV－ANV)＜QS/2，则将当前块的所有象素值增加ACV－ANV。

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