CN1662070A - 移动通信系统中的图像块差错隐蔽装置和方法 - Google Patents

移动通信系统中的图像块差错隐蔽装置和方法 Download PDF

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Abstract

移动图像系统中的图像块差错隐蔽装置和方法可以改善图像质量。当像素/块具有差错时，通过快速运动估计前位帧和后续帧生成运动矢量，且可以使用运动补偿的像素/块来恢复差错生成像素/块。可以根据被恢复的像素/块和相邻像素/块的平均值之间的差通过选择第一或第二过滤器(例如，自适应加权和以及平均和)进行过滤，以求精被恢复的像素/块。

Description

移动通信系统中的图像块差错隐蔽装置和方法
发明背景
发明领域
本发明涉及提供多媒体服务的移动通信系统。
相关技术背景
作为一种新的主要通信媒介，移动通信系统在世界范围内的需求快速增加。移动通信的发展加速了通信的个人化并可以实现个人移动通信社区，其中可以向每个用户提供服务轻便性。
此外，通信的个人化加速了对多媒体无线访问移动终端的需要，该多媒体无线访问移动终端复杂地处理数据和图像信息并不限于语音通信。当通过移动通信终端可进行多媒体内容(诸如电影、音乐、动画、游戏等)传送时，移动通信系统提供多媒体服务。
图1是说明相关技术的移动通信系统中图像解码装置的结构的示图。如图1所示，移动图像系统中的图像解码装置包括用于解码图像帧的视频编解码器(CODEC)解码器10、用于将所解码的图像帧转换成显示格式的显示接口单元20以及用于显示从显示接口单元20输出的图像帧的显示单元30。
图1的移动通信系统的图像解码装置如下操作。视频编解码器解码器10解码图像帧，显示接口单元20将所解码的图像帧转换成显示格式，且显示单元30显示被转换的图像帧。因此，例如，使用LCD等在移动图像终端上显示图像。
在多媒体服务期间，在图像帧中出现块差错时，由于即使较小的块差错也会被用户看到，所以会劣化图像品质。因此，劣化了服务可靠性。
因此，需要用于校正可适于移动通信系统的图像帧的块差错的方法和装置，它可以降低纠错计算处理量，保证实时处理或者改善图片质量。以上参考结合在此作为参考，其适于适当地教导附加或可选的细节、特点和/或技术背景。
发明内容
本发明的目的是解决至少以上问题和/或缺点并提供至少以下所述的优点。
本发明的另一个目的是提供一种移动通信系统中的图像块差错隐蔽装置和方法，它们能进行差错处理操作。
本发明的另一个目的是提供一种移动通信系统中的图像块差错隐蔽装置和方法，它们能进行差错处理操作，其减少了计算以适于隐蔽图像帧的差错中的实时处理。
本发明的另一个目的是提供一种移动通信系统中的图像块差错隐蔽装置和方法，它们能使用运动估计和运动补偿校正超出差错隐蔽水平的图像帧的块差错。
本发明的另一个目的是提供一种移动通信系统中的图像块差错隐蔽装置和方法，它们能通过根据校正像素和邻近像素值执行中值过滤求精连接块差错来校正超出差错隐蔽水平的图像帧的块差错。
本发明的另一个目的是提供一种移动通信系统中的图像块差错隐蔽装置和方法，通过根据差错校正值和垂直相邻值之间的差使用运动估计和运动补偿并执行自适应加权和中值过滤，它们能校正超出差错隐蔽水平的图像帧的块差错，从而形成自然图像并改善图片质量。
为了整体或部分地实现以上目的，提供了一种移动图像系统中的图像块差错隐蔽装置，它包括差错隐蔽单元，它被配置用于使用运动估计方法相对于生成差错的像素/块查找前位帧和后续帧并校正生成差错的像素/块的差错；以及差错求精单元，它被配置用于在差错校正的像素/块与相邻像素/块之间存在指定差时，使用垂直方向上的自适应加权和中值过滤而求精差错校正的像素/块。
为了进一步整体或部分地实现以上目的和优点，提供了一种移动终端中的图像块差错隐蔽方法，它包括：通过为差错生成像素运动估计前位帧和后续帧来生成运动矢量；使用运动补偿的像素恢复差错生成的像素/块；以及根据被恢复像素和邻近像素的值之间的差，求精恢复的像素执行自适应加权和中值过滤。
为了进一步整体或部分地实现以上目的和优点，提供了一种移动通信系统中的图像块差错隐蔽方法，其特征在于，在校正图像帧的块差错中，当差错校正像素和相邻像素之间的差是可检测的时，执行中值过滤来求精差错校正像素。
本发明的其它优点、目的和特定将在以下描述中阐述，并将通过以下审查或本发明的实施而使本技术领域内的普通技术人员显而易见。可以如所附权利要求书中所特别指出地实现和获得本发明的目的和优点。
附图概述
将参考附图详细描述本发明，其中相同的标号表示相同的元件，其中：
图1是说明相关技术的移动通信系统中的图像解码装置的示图；
图2是说明根据本发明较佳实施例的移动通信系统中的图像块差错隐蔽装置的示图；
图3是说明根据本发明较佳实施例的移动通信系统中的通信块差错隐蔽装置的示图；
图4是说明用于确认具有差错的被检测像素的差错的方法的示图。
图5是说明运动估计方法的示图；
图6是说明通过使用自适应加权和中值过滤求精差错校正像素的方法的示图；
图7A是说明使用加权和的中值过滤的示图；以及
图7B是说明使用平均和的中值过滤的示图。
具体实施方式
图2说明了根据本发明实施例的移动通信系统中的图像块差错隐蔽装置的结构。如图2所示，移动通信系统中的图像块差错隐蔽装置的实施例可以包括用于解码图像帧的视频编解码器解码器10；用于检测来自被解码的图像帧的生成差错像素或块(例如，像素/块)的差错检测单元100；用于重新检查(例如，确认)被检测的像素/块的差错的差错确认单元110；用于根据确认信息将从差错确认单元110输出的像素/块输出到差错校正路径和旁路路径之一的第一软开关120；以及用于校正(例如，降低到可视水平之下)经过差错校正路径124传送的像素/块的差错并恢复帧的差错隐蔽单元130。通过连续地查找前位帧和后续帧，差错校正单元130可以通过使用运动估计和运动校正来校正像素/块的差错，并可以用通过旁路路径122传送的像素/块和差错校正过的像素/块来恢复帧。图像块差错隐蔽装置可以包括用于根据差错校正的像素/块和邻近的(例如，垂直相邻)像素/块之间的差可变地执行自适应加权和中值过滤的块差错求精单元140；用于将从块差错求精单元140输出的图像帧转换成显示格式的显示接口单元20；以及用于显示被转换的图像帧的显示单元30。
差错隐蔽单元130可以包括用于存储第一(例如，在前)帧的第一帧延迟单元131；用于存储第二(例如，后续)帧的第二帧延迟单元132；以及用于连续地对第一帧延迟单元131和第二帧延迟单元132的组合执行运动估计以生成用于差错校正的像素/块的运动矢量的运动估计单元133。像素/块恢复单元134可以使用通过运动矢量被运动补偿的像素/块来恢复生成差错的像素/块。通过使用像素/块恢复单元134中恢复的像素/块以及通过旁路路径122传送的像素/块，第二软开关135可以恢复帧。
图3是说明根据本发明的移动通信系统中的图像块差错隐蔽方法实施例的示图。图3的图像块差错隐蔽方法的实施例可以应用于图2的图像块差错隐蔽装置的实施例，并将使用其进行描述。但是，本发明不限于此。
如图3所示，在过程开始后，移动图像系统中的图像块差错隐蔽方法可以包括在解码图像帧中检测生成差错的像素/块(块S10)；确认被检测的像素/块的差错(块S20)；以及生成运动矢量(块S30)。生成差错的像素/块优选是包括差错或者是差错的来自解码图像帧的像素/块。在生成差错的像素/块的情况中，通过运动估计前位帧或后续帧中的至少一个，可以生成运动矢量(块S30)。图像块差错隐蔽方法的实施例可以包括通过使用运动补偿的像素/块来恢复生成差错的像素/块(块S40)，以及根据恢复的像素/块和邻近的(例如，垂直相邻)像素/块之间的差执行自适应加权和中值过滤(块S50)。
例如，现在将描述移动通信终端的图像帧的块差错隐蔽方法。移动通信终端的差错检测单元100检测来自视频编解码器解码器10的检测图像帧中的生成差错的像素或块。
作为一实例，将描述恢复生成差错的像素的情况。例如，生成差错的像素具有值255并按块颜色显示。
差错检测单元100可以检测具有值255的像素(块S10)。差错确认单元110可以检查(确定)被检测像素是否是实际具有差错的像素(块S20)。
图4是说明用于确认具有差错的检测像素的差错的实例性方法的示图。如图4所示，差错确认单元110可以使用以下的等式计算被检测像素(P(x，y))的相邻像素中的平均值(Ps(x，y))(块S21)。
Ps(x，y)＝{P(x-1，y-1)+P(x，y-1)+P(x+1，y-1)}/3+
      {P(x-1，y)+P(x+1，y)}/2+
      {P(x-1，y+1)+P(x，y+1)+P(x+1，y+1)}/3-----------------------------(1)
随后，差错确认单元110可以计算被测像素(P(x，y))和平均值(Ps(x，y))之间的差值的绝对值(abs〔P(x，y)＝Ps(x，y)〕，并比较用于确定正常像素的阈值和绝对值(ab[P(x，y)-Ps(x，y)](块S22)。
如果绝对值(abs〔P(x，y)＝Ps(x，y)〕)小于阈值(块S23)，则差错确认单元110可以检查被测像素(P(x，y))的右像素(P(x+1，y))的值(块S24)。如果该右像素(P(x+1，y))的值具有差错值，则差错确认单元1 10优选确定被测像素(P(x，y))具有差错(块S25)。
但是，如果块S23中绝对值(abs〔P(x，y)＝Ps(x，y)〕)不小于阈值或者如果右像素(P(x+1，y))的值不是差错值，则差错确认单元110优选确定被测像素(P(x，y))是正常像素(块S26)。
第一软开关120可以根据差错确认单元110的确认信息将生成差错的像素传送到运动估计单元133，并可以使正常像素旁路通过。在根据本发明的实施例中，因为正常像素旁路通过而不经过差错校正路径，所以可以改善差错校正处理量。
通过3步运动估计，差错隐蔽单元130的运动估计单元133可以查找存储当前帧的前位帧的第一帧延迟单元131。使用完全查找不仅会增加计算处理或者计算处理量，还使得实时处理变得困难，从而运动估计133优选使用3步或5步运动估计。
图5是说明实例性运动估计方法(例如，3步)的示图。如图5所示，当前位帧中查找同当前帧的要差错校正的块相同的块时，运动估计单元133可以生成被查找的块(或像素)的运动矢量。但是，如果该相同块没有从前位帧中找到，则运动估计单元133可以开始存储当前帧的后续帧的第二帧延迟单元132的查找并可以在后续帧中查找同差错校正块相同的块。按这种方式，而不是同时查找第一和第二帧延迟单元131和132，通过使用3步或5步运动估计首先查找第一帧延迟单元131，且如果不能找到所需块的像素，则查找第二帧延迟单元132。因此，可以减少用于差错校正的计算处理量和所需时间并可以确保实时处理(块S30)。
在通过运动估计单元133生成运动矢量时，像素/块恢复单元134可以通过使用该运动矢量获得运动补偿块的像素值。通过使用所获得的像素值，像素/块恢复单元134可以恢复差错像素(块S40)。
较佳地，通过使用被恢复的像素和通过旁路路径122传送的正常像素，第二软开关135恢复帧。差错求精单元140可以自适应加权和中值过滤从第二软开关135输出的帧中的被恢复的像素以生成自然的图像帧(块S50)。
图6是说明通过使用自适应加权和中值过滤求精差错校正像素的实例性方法的示图。图6所示的方法可以应用于差错求精单元140，并将使用其进行描述。但是，本发明不限于此。
差错求精单元140可以计算与像素(Pcandidate(i，j))(例如，垂直)相邻的指定或特定数量的像素的平均值(Pav(i，j))，其中像素(Pcandidate(i，j))在差错隐蔽单元130中已通过如下所示的等式(2)被差错校正：
Pav(i，j)＝{SUM(Pi，j+k)(从k＝-n到n，不含0)}1/2n    (2)
例如，如果自适应加权和中值过滤器是9接头(taps)，则‘n’变成4。平均值(Pav(i，j)是除差错校正像素像素(Pcandidate(i，j))之外的2n数量的像素的平均值。
随后，差错求精单元140可以通过以下示出的等式(3)计算差错校正像素像素(Pcandidate(i，j))和平均值(Pav(i，j))之间的差(块S51)。
Ppixel_diff＝Pcandidate(i，j)-Pav(i，j)-------------------------------------------(3)
差错求精单元140可以比较该差(Ppixel_diff)和平均值(Pav(i，j))(块S52)。如果差(Ppixel_diff)小于平均值(Pav(i，j))，则差错求精单元140优选通过由如下所示的等式(4)进行自适应加权和中值过滤来增加差错校正像素(Pcandidate(i，j))的值：
Ppixel_refine＝[{2^(n-1)*P(i，j)+
                {[2^(n-2)*P(i，j-1)]+[2^(n-2)*P(i，j+1)]}+
                {[2^(n-3)*P(i，j-2)]+[2^(n-3)*P(i，j+2)]}+
                {[2^(n-4)*P(i，j-3)]+[2^(n-4)*P(i，j+3)]}+
                .....(直到n-k＝-1)]*1/(2n+1)---------------------------------(4)
如图7A所示，差错求精单元140可以将等效于垂直方向上与差错校正像素(Pcandidate(i，j))的邻近程度的权重分配给每个相邻像素。随后，差错求精单元140按如下方式执行自适应加权和中值过滤：它将最大权重乘到差错校正元素(Pcandidate(i，j))，并将下一个最大权重乘到垂直方向上非常靠近的两个像素(P(i，j-1)，P(i，j+1))。
图7A说明了自适应加权和9接头中值过滤器的实例，且在这种情况中，等式(4)的‘n’变成4。差错求精单元140可以通过使用经由自适应加权和中值过滤(例如，块S53)生成的像素值(Ppixel_refine)求精差错校正像素(Pcandidate(i，j))。
但是，如果差(Ppixel_diff)不小于平均值(Pav(i，j))(块S52)，则差错求精单元140可以通过由如下所示的等式(5)进行的平均和中值过滤来求精差错校正像素(Pcandidate(i，j))：
Ppixel_refine＝{SUM(P(i，j+k)(从k＝-n到n))}*1/(2n+1)(5)
如图7B所示，通过将相同的权重乘到差错校正像素(Pcandidate(i，j))以及在垂直方向上相互邻近的那些像素，差错求精单元140可以执行平均和中值过滤。差错求精单元140可以通过使用经过平均和中值过滤生成的像素(Ppixel_refine)来求精差错校正像素(Pcandidate(i，j))(块S54)。
因此，在本发明的实施例中，如果对于已通过运动估计和运动补偿被差错校正的被测像素(例如，像素之间)或块同垂直方向附近的像素存在会灵敏地影响人眼的差，可以在差错校正像素的垂直方向上执行自适应加权和中值过滤，从而求精该差错校正像素以恢复接近于原始图像的自然图像。
如上所述，本发明的移动通信系统中的图像块差错隐蔽装置和方法的实施例具有各种优点。例如，当通过使用运动估计和运动补偿校正像素/块的差错时，不必同时查找前位帧和后续帧两者，而是可以首先查找前位帧。如果前位帧中没有找到所需的像素/块，则查找后续帧。此外，查找通过3步或5步运动估计方法进行，而非通过完全查找方法进行，从而可以减少计算处理量并可以进行实时处理。此外，通过运动估计和运动补偿，像素/块的差错没有被简单地隐蔽而是还可以被校正。例如，可以通过根据差错校正像素/块的值与相邻像素/块的值(例如，在垂直方向上相邻)之间的差可变地进行自适应加权和中值过滤而求精差错校正像素/块。因此，可以恢复接近于原始图像的自然图像。
前述实施例和优点仅仅是说明性的而非限制本发明。本教导可以方便地应用于其它类型的装置。本发明的描述旨在是说明性的，而不限制权利要求书的范围。许多的可选方案、修改和变化都将是本技术领域内的熟练技术人员显而易见的。在权利要求书中，装置加功能短语旨在覆盖执行所述功能时这里所描述的结构，且不仅是结构等效物还是等效结构。

Claims (26)

1.一种移动通信系统中的图像块差错隐蔽装置，其特征在于，包括：
差错隐蔽单元，它被配置用于使用运动估计方法相对于生成差错的像素/块查找前位帧和后续帧并校正生成差错的像素/块的差错；以及
差错求精单元，它被配置用于在差错校正的像素/块与相邻像素/块之间存在指定差时，使用垂直方向上的自适应加权和中值过滤而求精差错校正的像素/块。
2.如权利要求1所述的装置，其特征在于，指定差是用户视觉上可检测到的差。
3.如权利要求1所述的装置，其特征在于，差错隐蔽单元包括：
第一帧延迟单元，它被配置用于存储前位帧；
第二帧延迟单元，它被配置用于存储后续帧；
运动估计单元，它被配置用于对前位帧和后续帧连续执行运动估计并生成用于差错校正的像素/块的运动矢量；
像素/块恢复单元，它被配置用于通过使用已经过运动矢量被运动补偿的像素/块来恢复生成差错的像素/块；以及
第一开关，它被配置用于使用像素/块恢复单元中恢复的像素/块以及通过旁路路径传送的像素/块来恢复帧。
4.如权利要求3所述的装置，其特征在于，运动估计单元通过使用高速运动估计查找第一帧延迟单元，其中当运动估计不能从第一帧延迟单元中查找出所需的像素/块时，运动估计单元使用高速运动估计从第二帧延迟单元中查找所需的像素/块。
5.如权利要求4所述的装置，其特征在于，高速运动估计方法是3步运动估计方法或5步运动估计方法之一。
6.如权利要求1所述的装置，其特征在于，进一步包括：
差错检测单元，它被配置用于从被解码的图像帧中检测生成差错的像素/块；
差错确认单元，它被配置用于确认所检测的生成差错的像素/块的差错；以及
第二开关，它被配置用于使从差错确认单元输出的正常像素/块旁路通过而不经过差错校正。
7.如权利要求1所述的装置，其特征在于，通过比较差错校正的像素/块和除该差错校正的像素/块之外的相邻像素/块的第一平均值之间的差以及包含该差错校正的像素/块的相邻像素/块的第二平均值，确定指定差。
8.如权利要求7所述的装置，其特征在于，当差值小于第二平均值时，差错求精单元被配置用于执行自适应加权和中值过滤，且当差值不小于第二平均值时，差错求精单元被配置用于执行平均和中值过滤。
9.如权利要求8所述的装置，其特征在于，自适应加权和中值过滤器的最大权重值被分配给差错校正的像素/块，且对应于垂直方向上的相邻程度确定要分配给每个相邻像素/块的值的大小。
10.如权利要求8所述的装置，其特征在于，自适应加权和中值过滤按以下方式执行：
[{2^(n-1)*P(i，j)+
{[2^(n-2)*P(i，j-1)]+[2^(n-2)*P(i，j+1)]}+
{[2^(n-3)*P(i，j-2)]+[2^(n-3)*P(i，j+2)]}+
{[2^(n-4)*P(i，j-3)]+[2^(n-4)*P(i，j+3)]}+
.....(直到n-k＝-1)]*1/(2n+1)
其中P(i，j)表示已通过差错隐蔽单元被差错校正的像素。
11.如权利要求8所述的装置，其特征在于，在将相同的权重提供给包含的差错校正的像素/块的垂直方向上相邻的所有像素/块之后进行平均和中值过滤。
12.如权利要求1所述的装置，其特征在于，差错隐蔽单元和差错求精单元位于移动终端内。
13.一种移动终端中的图像块差错隐蔽方法，其特征在于，包括：
通过为差错生成像素运动估计前位帧和后续帧来生成运动矢量；
使用运动补偿的像素恢复差错生成的像素/块；以及
根据被恢复像素和邻近像素的值之间的差，求精恢复的像素执行自适应加权和中值过滤。
14.如权利要求13所述的方法，其特征在于，包括：
从被解码的图像帧中检测生成差错的像素；以及
确认被检测的差错生成像素是否是含有差错的像素。
15.如权利要求14所述的方法，其特征在于，确认步骤包括：
当检测像素和相邻像素的平均值之间的差值属于用于确定正常状态的允许范围时检查被检测像素的右像素是否是正常的；
当该右像素/块是正常的时，确定被检测像素是正常的；以及
当差值不属于用于确定正常状态的允许范围或者右像素不是正常的时，确定被检测像素实际具有差错。
16.如权利要求15所述的方法，其特征在于，如果被检测像素是P(x，y)，相邻像素的平均值通过以下等式计算：
{P(x-1，y-1)+P(x，y-1)+P(x+1，y-1)}/3+
{P(x-1，y)+P(x+1，y)}/2+
{P(x-1，y+1)+P(x，y+1)+P(x+1，y+1}/3
17.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述生成运动矢量的步骤包括：
对前位帧进行运动估计；以及
当从前位帧中查找不到所需像素时，对后续帧进行运动估计。
18.如权利要求17所述的方法，其特征在于，运动估计是3步高速运动估计或5步高速运动估计之一。
19.如权利要求13所述的方法，其特征在于，所述求精步骤包括：
当垂直方向上相邻像素的第一平均值和恢复像素之间的差值小于恢复像素和相邻像素的第二平均值时，执行自适应加权和中值过滤；
通过使用经由自适应加权和中值过滤获得的值进行求精；
当差值不小于第二平均值时，执行平均和中值过滤；以及
使用通过平均和中值过滤获得的值进行求精。
20.如权利要求19所述的方法，其特征在于，通过以下等式进行自适应加权和中值过滤：
[{2^(n-1)*P(i，j)+
{[2^(n-2)*P(i，j-1)]+[2^(n-2)*P(i，j+1)]}+
{[2^(n-3)*P(i，j-2)]+[2^(n-3)*P(i，j+2)]}+
{[2^(n-4)*P(i，j-3)]+[2^(n-4)*P(i，j+3)]}+
.....(直到n-k＝-1)]*1/(2n+1)
其中n表示垂直方向上相邻的像素数量的一半。
21.如权利要求19所述的方法，其特征在于，平均和中值过滤将相同的权重分配给中值过滤器的所有接头系数。
22.如权利要求12所述的方法，其特征在于，像素包括图像块。
23.一种移动通信系统中的图像块差错隐蔽方法，其特征在于，在校正图像帧的块差错中，当差错校正像素和相邻像素之间的差是可检测的时，执行中值过滤来求精差错校正像素。
24.如权利要求23所述的方法，其特征在于，包括：
当差小于差错校正像素和相邻像素的平均值时，将最大权重分配给差错校正像素且将等效于相邻程度的权重分配给相邻像素/块，以执行中值过滤；以及
使用通过过滤获得的值求精差错生成像素。
25.如权利要求24所述的方法，其特征在于，包括：
当差不小于平均值时，将相同权重分配给每个像素以执行中值过滤；以及
使用通过过滤获得的值求精差错校正的像素。
26.如权利要求24所述的方法，其特征在于，像素包括图像块。
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