DE68914045T2

DE68914045T2 - Verfahren zur Kodierung von Hilfsdaten für die Rekonstruktion eines unterabgetasteten, elektronischen Bildes.

Info

Publication number: DE68914045T2
Application number: DE68914045T
Authority: DE
Inventors: Jean-Pierre Henot
Original assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion; France Telecom SA
Current assignee: Telediffusion de France ets Public de Diffusion; Orange SA
Priority date: 1988-06-24
Filing date: 1989-06-22
Publication date: 1994-10-20
Anticipated expiration: 2009-06-23
Also published as: EP0349454A1; DE68914045D1; FR2633468A1; FR2633468B1; EP0349454B1; US4980764A

Description

Ein Fernsehbild wird durch eine gewisse Anzahl von Parametern definiert, die die Raum- und Zeitanalyse dieses Bildes darstellen (insbesondere die Zahl der Bilder pro Sekunde, die Zahl der Zeilen pro Bild und die Zahl der Punkte je Zeile).
Das erforderliche Paßband zum Übertragen eines hochauflösenden Fernsehbildes kann Werte in der Größenordnung von 100 MHz erreichen. So ist es erforderlich, um diese Bilder über Kanäle mit reduziertem Paßband zu übertragen (z. B. Satellitenkanäle mit einem Band in der Größenordnung einiger zehn Megahertz), Techniken zur Verringerung des Paßbandes auf diese Bilder anzuwenden.
Das Paßband des zu übertragenden Signals kann durch Anwendung von Techniken zur Anpassung der Filterung des hochauflösenden Bildes verringert werden. Dieses gefilterte hochauflösende Bild hat dann ein Paßband mit reduzierter Basis und kann bei niedrigeren Frequenzen für die Übertragung unterabgetastet werden.
Da die Filterungen beim Sender in adaptiver Weise gewählt werden, werden Hilfsdaten an den Decodierer übermittelt, damit dieser die beim Codierer gewählten Verfahren erkennt.
Diese Hilfsdaten bestehen somit in einer Angabe der gewählten Verfahren aber können auch Bewegungsvektoren umfassen, wenn Bewegungskompensation angewandt wird.
So beschreibt das Patentdokument WO-A-8 705 770 (BRITISH BROADCASTING CORP.) ein Kompressionssystem eines Videosignals mit zwei möglichen Verfahren, davon ein Verfahren durch Bewegungskompensation, wobei die Hilfsdaten folgendes umfassen:
- einerseits eine Information zur Verfahrensauswahl und
- andererseits, im Falle der Auswahl des Verfahrens durch Bewegungskompensation, eine Information des Bewegungsvektors.
Dieses Patentdokument beschreibt nicht die Kodierung dieser Hilfsdaten.
Andererseits beschreibt das Dokument PROCEEDINGS: ICASSP 87 - 1987 INTERNATIONAL CONFERENCE ON ACOUSTICS, SPEECH, AND SIGNAL PROCESSING, Dallas, Texas, 6-9 April 1987, Band 2 der 4, Seiten 1051-1054, IEEE, New York, US, ein Bildkodierungssystem variabler Blockgröße, wobei jeder Block mittels eines Algorithmus kodiert werden kann, der unter mehreren Algorithmen als Funktion der Blockgröße gewählt wurde.
Jedoch entspricht in diesem Dokument keine der möglichen Verfahren einem Bewegungskompensationsverfahren (das eine große Menge von Hilfsdaten erzeugt).
Da jedoch der Hilfsdatendurchsatz im Übertragungskanal auf ca. 1 Mbit/s begrenzt ist, erfordert die große Menge an Information, die diese Hilfsdaten darstellen, insbesondere wenn das gewählte Verfahren ein Bewegungskompensationsverfahren ist, die Anwendung von Techniken zur Durchsatzreduzierung.
Keines der beiden oben erwähnten Dokumente beschreibt eine derartige Technik, wenn eines der möglichen Verfahren ein Bewegungskompensationsverfahren ist.
Jede Methode zur Durchsatzreduzierung kann durch zwei aufeinanderfolgende Schritte beschrieben werden:
1: Reduzierung des zu übertragenden Informationsflusses;
2: Kodierung (oder Darstellung) der zu übertragenden Information.
Die zwei Schritte haben die folgenden Eigenschaften:
- die Informationsreduzierung ist unumkehrbar, weil sie das Ursprungssignal verändert. In diesem Falle kann die Informationsreduzierung darin bestehen, eine Auswahl über eine Menge von Punkten, anstatt über jeden Punkt zu treffen;
- die Kodierung der Information ist umkehrbar. Dieser Schritt besteht darin, die Information in Form einer Bitsequenz umzuwandeln, die die Information vollkommen darstellt.
Diese zwei Schritte können eine Durchsatzreduzierung hervorrufen.
Es wurde eine französische Patentanmeldung für ein Durchsatzreduzierungsverfahren einer Hilfsdatensequenz für die Wiederherstellung eines elektronischen Bildes hinterlegt, ausgehend von einem Unterabtastungssignal. (Patent Nr. 8802650 vom 2. März 88 im Namen derselben Antragsteller, entsprechend FR-A-2628276 vom 03. 09. 89).
Dennoch löst die dort beschriebene Erfindung u. a. nicht das Problem der Kodierung der Übertragungsinformation.
Gemäß der Erfindung wird dieses Problem sowie andere, die später in Erscheinung treten werden, mittels eines Verfahrens zur Kodierung der Hilfsdaten für die Wiederherstellung eines elektronischen Bildes aus einer Bildsequenz, insbesondere beim hochauflösenden Fernsehen, ausgehend von einem komprimierten Bildsignal, gelöst, wobei das Kompressionsverfahren des Bildsignals darin besteht, daß das Bild in annähernd homogene Blöcke veränderlicher ixi Größe segmentiert wird, deren sämtliche Punkte dem gleichen Kompressionsverfahren unterliegen können,
wobei das Kompressionsverfahren für jeden Bildblock einen Auswahlschritt eines optimalen Verfahrens unter mehreren parallel durchgeführten, in Konkurrenz zueinander stehende Verfahren umfaßt, wobei die Verfahren insbesondere mindestens ein Bildfilterverfahren enthalten, dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens zwei mögliche Blockgrößen gibt, wobei jede dieser besagten Blockgrößen einem anderen Segmentierungsniveau entspricht, ausgehend von einem ersten Segmentierungsniveau, das einer Minimalgröße von Elementarblöcken entspricht, für welche die besagte Auswahl eines optimalen Kompressionsverfahrens durchgeführt wurde, wobei jedes Niveau, das höher liegt als das besagte erste Niveau, der Gruppierung von vier nebeneinanderliegenden Blöcken niedrigeren Niveaus entspricht, denen ein gleiches optimales Verfahren entspricht,
dadurch, daß die besagten konkurrierenden Kompressionsverfahren auch mindestens ein Kompressionsverfahren durch Bewegungskompensation umfassen,
dadurch, daß für jeden Block, der aus der besagten Bildsegmentierung hervorgeht, die besagten Hilfsdaten hauptsächlich folgendes enthalten:
- einerseits eine Information bezüglich der Verfahrensauswahl, die einer ersten Segmentierungsinformation des Blocks gemäß eines ersten Kriteriums zugeordnet ist, wobei das besagte erste Kriterium nur dann verifiziert wird, wenn alle Elementarblöcke, aus denen der besagte Block zusammengestellt ist, derselben Auswahl der Optimalverfahren zugeordnet sind und
- andererseits, im Falle der Auswahl des Kompressionsverfahrens durch Bewegungskompensation für den laufenden Block, eine Bewegungsvektorinformation, die für den besagten Block repräsentativ ist und einer zweiten Segmentierungsinformation des Blocks gemäß eines zweiten Kriteriums zugeordnet ist, wobei das besagte zweite Kriterium nur dann verifiziert wird, wenn alle Elementarblöcke, aus denen sich der besagte Block zusammensetzt, demselben Bewegungsvektor zugeordnet sind
und dadurch, daß in einem ersten Schritt, für die Verfahrensauswahlinformation eine hierarchisch zunehmende Kodierung über mindestens zwei Segmentierungsniveaus gemäß des besagten ersten Kriteriums durchgeführt wird und in einem zweiten Schritt, der in dem besagten ersten Schritt verschachtelt ist, falls das Bewegungskompensationsverfahren für einen nicht elementaren Block, der im ersten Schritt identifiziert wurde, ausgewählt wird, eine zweite hierarchisch zunehmende Kodierung der Bewegungsinformation über mindestens zwei Segmentierungsniveaus gemäß des zweiten Kriteriums durchgeführt wird, wobei die besagten Segmentierungsniveaus gemäß des zweiten Kriteriums ausgehend von den besagten Segmentierungsniveaus gemäß des ersten Kriteriums erhalten werden
und dadurch, daß die besagten Hilfsdaten, gesteuert von Sequenzierungsmitteln, die auf einem im voraus festgelegten Bildabtastverfahren gestützt sind, dadurch erzeugt werden, daß nur für die nicht elementaren Blöcke Segmentierungsinformationen selektiv erzeugt werden, und durch selektive Erzeugung der Auswahlinformationen für den Bewegungsvektor nur für den Fall, daß ein Block mit Optimalverfahren durch Bewegungskompensation auftritt.
Vorteilhafterweise wird die besagte hierarchische Kodierung der Verfahrensauswahlinformation durch einen Vorgang ausgeführt, der die folgenden Schritte umfaßt:
- für jedes Verfahren wird ein Verfahrensauswahlbit, das jedem elementaren Bildblock zugeordnet ist, positioniert, wobei das besagte Bit die Information aufnimmt, ob das entsprechende Verfahren für den zugeordneten Block gültig ist oder nicht;
- die Positionen, die von den Verfahrensauswahlbits am höheren Segmentierungsniveau eingenommen werden, werden iterativ untersucht, und es wird die Existenz eines Blocks homogenen Verfahrens im besagten höheren Segmentierungsniveau validiert, im Falle der Homogenität der Verfahrensauswahlbits aller Blöcke, die das besagte höhere Segmentierungsniveau zusammensetzen.
Parallel dazu wird die besagte hierarchische Kodierung der Bewegungsinformation bevorzugt durch einen Vorgang durchgeführt, der die folgenden Schritte umfaßt:
- der Wert des Bewegungsvektors, der dem ersten Elementarblock zugeordnet ist, wird gespeichert, und es wird ein dem besagten Bewegungsvektor zugeordneter Zähler initialisiert;
- der Wert des Bewegungsvektors, der dem höheren Segmentierungsniveau zugeordnet ist, wird dadurch iterativ untersucht, daß der besagte Zähler bei jedem Auftreten des besagten Bewegungsvektors inkrementiert wird, und die Existenz eines Blocks homogener Bewegung im besagten höheren Segmentierungsniveau wird validiert, für den Fall des homogenen Bewegungskompensationsverfahrens im besagten höheren Segmentierungsniveau, und wenn der besagte Zähler die Zahl der Blöcke angibt, die das besagte höhere Segmentierungsniveau zusammensetzen.
Vorteilhafterweise wird jedem ixi Block an allen Segmentierungsniveaus einerseits ein erstes Bit für die Homogenität der Verfahrensauswahl und/oder andererseits ein zweites Bit für die Bewegungshomogenität zugeordnet, und
es werden systematisch alle die besagten ersten und/oder zweiten Bits parallel für jedes Segmentierungsniveau und unabhängig vom Wert des entsprechenden Bits am unteren Segmentierungsniveau positioniert.
Andererseits werden die besagten Hilfsdaten bevorzugterweise unter der Form eines Satzes variabler Länge erzeugt, der für jeden Überblock des maximalen Segmentierungsniveaus übertragen wird, wobei jeder Satz mindestens eines der folgenden Wörter enthält:
- ein erstes Wort, das die Segmentierung der Verfahrensauswahl im besagten Überblock identifiziert;
- mindestens ein zweites Wort, das das besagte Verfahren identifiziert, welches jedem homogenen ixi Block maximalen Niveaus zugeordnet ist;
- ein drittes Wort, das die Bewegungssegmentierung im besagten Überblock identifiziert;
- mindestens ein viertes Wort, das den Bewegungsvektor bei jedem ixi Block maximalen Niveaus mit Bewegungskompensationsverfahren und homogenen Bewegungsvektor identifiziert.
Vorteilhafterweise wird das besagte erste Wort und/oder das besagte dritte Wort in einem Satz nur dann übermittelt, wenn es mindestens einen nicht elementaren homogenen Block im laufenden Block des maximalen Segmentierungsniveaus gibt, und es wird mindestens ein viertes Wort nur dann übermittelt, wenn ein ixi Block mit Bewegungskompensationsverfahren vorkommt.
In einer bevorzugten Ausführung werden die besagten Wörter in Speichermittel gespeichert, die durch die besagten ersten und/oder zweiten Homogenitätsbits adressiert sind und jedes der besagten Wörter wird in unterschiedlicher Weise mit demselben Format gleicher Länge kodiert, und die Wörter eines gegebenen Satzes werden gemäß einer vom Empfänger bekannten impliziten Ordnung übertragen.
Andere Eigenschaften und Vorteile der Erfindung werden beim Lesen der folgenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsart deutlich, die beispielhaft aber nicht einschränkend angegeben wird sowie der beigefügten Zeichnungen, bei denen:
. Figur 1 das Prinzip der verschachtelten hierarchischen Kodierung gemäß der Erfindung darstellt;
. Figur 2 das Auseinanderschneiden des hochauflösenden Bildes in Portionen von etwa 1/16 Bild darstellt, wobei jede Portion etwa 20 x 48 elementare Blockbilder umfaßt;
. Figur 3 ein synoptisches Schema darstellt, das ein bevorzugtes funktionelles Einfügen in einem Codierer zur Verwirklichung des Erfindungsverfahrens bei der Übertragung illustriert;
. Figur 4 die Reihenfolge der Abtastung der Elementarblöcke in einem 4 x 4 Überblock illustriert, in einer bevorzugten Ausführung der Erfindung;
. Figur 5 das Prinzip der zunehmenden hierarchischen Kodierung für das Segmentierungsverfahren des Bildes als Funktion der Verfahrensauswahl illustriert;
. Figur 6 das Prinzip der erfindungsgemäßen, zunehmenden hierarchischen Kodierung der Bildsegmentierung als Funktion der Bewegungsvektoren der Blöcke illustriert, die dem Kompressionsverfahren durch Bewegungskompensation unterworfen werden;
. die Figuren 7a und 7b ein synoptisches Schema einer materiellen Einfügung in einem Decodierer zur Verwirklichung des Erfindungsverfahrens beim Empfang illustrieren;
. Figur 8 ein Konfigurationsbeispiel für die selektive Behandlung der 16 Blöcke eines 4 x 4 Überblocks darstellt.
Für den nicht einschränkenden Sonderfall der Kodierung eines hochauflösenden Fernsehbildes für die Übertragung über einen HD-MAC Kanal besteht eine mögliche Lösung darin, daB man in jeder Bildzone unter vier Arten möglicher Unterabtastungen eine Auswahl trifft. Die optimale Unterabtastung wird am Codierer ausgewählt, und die entsprechenden unterabgetasteten Punkte werden an den Decodierer übermittelt. Dieser empfängt zusätzlich die Hilfsdaten, die ihm die beste Wiederherstellung des hochauflösenden Bildes ermöglichen.
Es sind vier Unterabtastungsverfahren möglich:
3 Linearfilterverfahren, von denen:
- 1 Filterung für Nullbewegungen
- 1 Filterung für Bewegungen mittlerer Amplitude
- 1 Filterung für Bewegungen großer Amplitude.
Das vierte Verfahren ist ein Verfahren, das Bewegungskompensation verwendet.
Die Originalität besteht in der Definition einer verschachtelten hierarchischen Kodierung. Das heißt, daß in einem ersten Schritt die Verfahrensauswahlinformation 11 (Band 1 bis Band 4) auf Bildblöcke mit Hilfe einer hierarchischen Kodierung 12 (oder durch Quadtree) beschrieben wird. (Fig. 1).
Danach werden für die in Band 4 (Bewegungskompensationsband) behandelten Blöcke die Vektoren 13, die für diesen Block verwendet werden, wieder durch eine hierarchische Kodierung 14 beschrieben. Dies ergibt eine verschachtelte hierarchische Kodierungsstruktur, die multiplexiert wird (15).
Die Information, die in dieser Weise dem Codierer (Fig. 3) beschrieben wird, wird an den Decodierer (Fig. 7a-7b) übermittelt (16), der somit das Verfahren, dem jeder Bildblock unterworfen wurde und eventuell die zugeordneten Bewegungsvektoren wiederfindet.
Beim Eingang der hierarchisch verschachtelten Kodierung verfügt man über:
- eine Auswahlinformation für die Behandlung durch Elementarblöcke (11)
- ein Feld segmentierter Blöcke (13)
Es muß daran erinnert werden, daß das hochauflösende Bild folgendes umfaßt:
- 1440 Nutzpunkte je Zeile
- 1150 Nutzzeilen je Bild
- 25 Bilder in der Sekunde.
Die Bildnutzzeilen sind gemäß zwei Raster mit je 575 Zeilen im Zeilensprungverfahren verbunden (zwei Raster ergeben ein Bild).
Die Größe der Elementarblöcke, auf der die Verfahrensauswahl getroffen wird, beträgt 8 Punkte mal 8 Zeilen im Raster über 2 Raster (das sind 128 Punkte).
Das hochauflösende Bild besteht aus 180 Blöcken in horizontal er Richtung und 72 Blöcken in vertikaler Richtung, also insgesamt 12960 Blök-ke.
Das Vektorenfeld wird im voraus segmentiert, d. h. daß jedem Elementarblock ein einziger Vektor zugeordnet ist.
Andererseits ist das hochauflösende Bild in sechzehn Bereiche gleicher Größe unterteilt, wobei jedem Bereich 15 Bewegungsvektoren zugeordnet werden, die verfügbar sind, um die Verschiebungen der Elementarblöcke, die über Band 4 behandelt werden, zu charakterisieren.
Bei der hierarchischen Kodierung verfügt man nur über die Vektorennummer, die den Vektor angibt, der unter den fünfzehn Vektoren ausgewählt wurde, die im betroffenen Sechzehntel des Bildes verfügbar sind; die Amplitude der Vektoren wird anderweitig übermittelt.
Die Unterteilung in Bildbereiche wird wie folgt durchgeführt, im Zusammenhang mit Figur 2.
Die kumulierte Größe der sechzehn Bilder 21 ist größer als die des hochauflösenden Bildes 22. In dem schraffierten Bereich 23 wird angenommen, daß die Vektoren konstant sind und dieser Bereich wird von der hierarchischen Kodierung nicht beachtet.
Somit verfügt man für jeden Elementarblock über:
- 4 Bits (31) bi (i = 1 bis 4), die das gewählte Verfahren angeben:
bi = 0, Verfahren i nicht gewählt
bi = 1, Verfahren i gewählt
1 einziger bi ist gleichzeitig nicht null.
- 4 Bits (32) Vi (i = 1 bis 4), die die Nummer des Vektors im betroffenen Bildbereich angeben.
Die drei Schritte der verschachtelten hierarchischen Kodierung bestehen somit im folgenden:
1 - hierarchische Kodierung des gewählten Verfahrens (12)
2 - hierarchische Kodierung der Vektoren für Band 4 (14)
3 - Multiplexieren der Ergebnisse der zwei hierarchischen Kodierungen (15).
Die Figuren 3 bis 6 illustrieren die sequentielle Funktion einer bevorzugten Anordnung für die Anwendung des Verfahrens.
Am Eingang verfügt man über die Behandlungsauswahl durch Elementarblöcke mit 8 Punkten über 8 Zeilen und über 2 Raster.
Diese Auswahl besteht in 4 Validitätsbits genannte Bits (31). Die Segmentierung besteht in der Angabe, ob die Auswahl homogen über einem Überblock ist, der 4 oder 16 Elementarblöcke umfaßt.
Die Eingangsreihenfolge der Werte (Validitätsbits) ist die in Figur 4 angegebene.
Man kumuliert (32) die Validitätsbits der Bänder 1, 2, 3 und 4 über 4 Elementarblöcke (Blöcke 1 bis 4, dann 5 bis 8, dann 9 bis 12, dann 13 bis 16, ...). Der Vergleich (4) der bei 4 kumulierten Gesamtmenge erlaubt zu erkennen, ob der aus 4 Elementarblöcken zusammengesetzte Block homogen ist (35). Die Angabe dieser Homogenität besteht in 1 Bit C4 34. Die Kumulierung 36 wird gleichermaßen über die Bits 1 bis 16 durchgeführt (dann 17 bis 32 für den folgenden Überblock) wodurch, beim Vergleich (37) der Gesamtmenge mit 16, man erkennen kann, ob der Überblock homogen ist (38).
Für einen Überblock verfügt man über 4 Bits C4 34, die gespeichert werden und über einen Bit C16 39, der die Segmentierung des Überblocks anzeigt.
C16 = 1: der aus 16 Elementarblöcken zusammengesetzte 4x4 Block ist homogen;
C16 = 0: Block 4x4 ist inhomogen
C4 = 1: der aus 4 Elementarblöcken zusammengesetzte 2x2 Block ist homogen;
C4 = 0: Block 2x2 ist inhomogen
Diese 5 Bits beschreiben vollkommen die Segmentierung des Überblocks.
Die Segmentierung der Vektoren ähnelt einigermaßen der Verfahrensauswahl; dennoch können die Eingangsdaten 32 (die Vektoren) 15 der 16 möglichen Werte annehmen, die ihnen durch die 4 Bits ermöglicht werden, über die sie definiert sind (obwohl die Validitätsbits 31 über 4 Bits nur 4 mögliche Werte annahmen, wobei ein Bit mit Wert 1 bewirkte, daß die anderen Bits den Wert 0 annehmen).
Die Segmentierung rührt nicht mehr von der alleinigen Kumulierung der Bits her. Der erste Vektor eines jeden 2 x 2 62 oder 4 x 4 61 Überblocks muß gespeichert werden und die Vektoren müssen mit diesem Wert verglichen werden (63). Die Kumulierung 64 der Vergleichsergebnisse erlaubt zu erkennen, ob der Block homogen ist.
Das Ergebnis besteht in:
- 1 Bit v16 65, das angibt, ob das Vektorenfeld über dem Überblock 4 x 4 homogen ist.
- 4 Bits v4 66, die angeben, ob das Feld über jedem 2 x 2 Überblock homogen ist. Diese Bits werden gespeichert.
Die der Auswahl und den Vektoren entsprechenden Werte werden gespeichert (43, 44, 45, 46).
Die Gesamtmenge der Hilfsdaten besteht in:
- der Segmentierung der Angabe des gewählten Verfahrens
- den Verfahrenswahlen
- der Segmentierung des Vektorfeldes für die in Band 4 behandelten Blöcke
- den Vektoren für die Blöcke, die in Band 4 behandelt wurden.
Diese Daten werden in Form von 6 Bit Wörtern beschrieben, die Ereignisse genannt werden, und deren Werte sich in "Ereignisse" genannte PROM befinden (47, 48, 49, 50, 51):
4 Wörter entsprechen der Wahl Band 1 bis Band 4;
17 Wörter entsprechen der Segmentierung der Daten, die die Verfahrensauswahl angeben (entsprechend der Situationen, die von einem homogenen 4x4 Überblock bis zum Fall von 2x2 inhomogenen Blöcken gehen) und ausgehend von den C4, C16 erzeugt (oder adressiert) werden;
15 Wörter entsprechen den 15 möglichen Vektoren;
17 Wörter entsprechen der Segmentierung des Vektorenfeldes für einen 4x4 Überblock, der in Band 4 behandelt wird;
2 Wörter entsprechen der Segmentierung des Vektorenfeldes für einen 2x2 Überblock, der in Band 4 behandelt wird.
Ein Beispiel für die Darstellung dieser Wörter über 6 Bits ist in Tabelle I dargestellt.
Die verschachtelte hierarchische Kodierung hat mit der Tatsache zu tun, daß Vektoren nur dann übertragen werden, wenn ein Block in Band 4 existiert und die Segmentierung des Vektorenfeldes von der Größe des Blocks im Band 4 abhängt.
Insbesondere, wenn der Block im Band 4 die Größe eines Elementarblocks hat, ist keine Segmentierung zu übertragen, da das Vektorenfeld nicht weiter segmentiert werden kann. TABELLE I: Ereignistabelle 17 Wörter 17 Werte homogener Block 4x4 inhomogener Block 4x4 Gen-Beschreibung der homogenen oder inhomogenen 2x2 Blöcke Band homogenes 4x4 Feld (im Falle eines im Band 4 behandelten 4x4 Blocks) inhomogenes 4x4 Feld Beschreibung in homogenen oder inhomogenen 2x2 Blöcken homogenes oder inhomogenes 2x2 Feld (im Falle eines im Band 2 behandelten 2x2 Blocks) Vektoren 1 bis 15
Ausgehend von den Segmentierungen der Verfahrensauswahlen und der Vektorenfelder sowie der Angaben der in Band 4 behandelten Blöcke, erzeugt er Signale, die das Ablesen der Ereignisse aus den geeigneten Speichern und deren Multiplexieren (53) ermöglichen.
Nachdem sie multiplexiert wurden, werden die Ereignisse im Ereignispuffer (52) gespeichert.
Der Puffer (52) ist das Organ, das die Datenflußregulierung ermöglicht. Es handelt sich um einen 6 Bit breiten Speicher, der 1024 Wörter aufnehmen kann.
Die Daten werden dort mit einem Rhythmus gespeichert, der von dem lokalen Takt (54) abhängt und mit einem Rhythmus abgelesen, der von dem Kanaltakt (55) abhängt.
Wie in Figur 3 dargestellt, besteht die Übertragung aus drei Elementen:
- 1 PROM der Codes 56, der die Wörter variabler Länge entsprechend der verschiedenen Ereignissen enthält.
- 1 Taktbefehlsgeber 57, der die gültigen Bits angibt.
- 1 Parallelregister Serie 58, welches das Formatieren der Daten für den Gebrauch des Kanals ermöglicht. TABELLE II: übertragene Wörter. homogener Überblock 16 mögliche Wörter, Segmentierung in 2x2 Blöcke die homogen sind oder nicht Auswahl Band 4x4 homogenes Feld 16 mögliche Wörter, Segmentierung der Felder in 2x2 Blöcke homogenes 2x2 Feld inhomogenes 2x2 Feld 15 Wörter -T 15 Vektoren
Wie in der Figur 7a, 7b dargestellt, ist die Behandlung beim Empfang der Datenfolgen folgende.
Die Bits werden am Decodierer in der Form eines seriellen Signals in einem Serienregister 70 empfangen.
Da die größeren Wörter 5 Bits enthalten, wird dieses serielle Signal entserialisiert, um 5 Bit Wörter zu erhalten, die somit interpretierbar werden.
Die Speicher M1, M2, M3, M4, M5 interpretieren die empfangenen 5 Bit Wörter, um sie in der Form von Ereignissen 47, 48, 49, 50, 51 zu reformatieren, die in Figur 3 beschrieben sind und bei denen es sich um Wörter fester Länge handelt.
Speicher M1 entspricht den Segmentierungsereignissen der Verfahrensauswahl angabe.
Speicher M2 entspricht den Verfahrensauswahlen.
Speicher M3 entspricht der Segmentierung, ausgehend von den 4x4 Überblöcken.
Speicher M4 entspricht der Segmentierung, ausgehend von den 2x2 Überblöcken.
Speicher M5 entspricht den Bewegungsvektoren.
Ausgehend von den empfangenen Ereignissen, stellt ein Taktbefehlsgeber 71 die zu empfangenden Ereignisse fest und verwaltet die Daten, die in den Pufferspeicher 72 abzulegen sind.
Die Schaltkreise 81 sind Register.
Der Pufferspeicher (72) enthält Ereignisse. Seine Größe erlaubt es, die Höchstzahl an Ereignissen zu speichern, die zur Beschreiben eines Blocks erforderlich sein kann, was einer Größenordnung von 32 Ereignissen entspricht.
Er wird mit einem von dem Kanaltakt abgeleiteten Takt beschrieben und mit einer von dem internen Decodierertakt abgeleiteten Takt abgelesen (Bildsynchroner Takt).
Über einen neuen Taktbefehlsgeber 73 und die Speicher 74, 75, 76, 77, die die Ereignisse interpretieren, werden die Werte für die Verfahrensauswahlen und die Bewegungsvektoren nach dem Multiplexieren 80 in den Speichern 78, 79 gespeichert, die für die 16 Elementarblöcke, die den 4x4 Überblock zusammensetzen, geeignet sind.
Beispielsweise wird die Beschreibungssequenz des 4x4 Überblocks der Figur 3 folgendermaßen beschrieben:
. ein erstes Wort (Segmentierung durch Verfahrensauswahl) mit der Bedeutung: "dies ist ein 4x4 Überblock, der den ersten, den dritten und den vierten 2x2 Block umfaßt, wobei der zweite 2x2 Block inhomogen ist";
. 7 Wörter, die jeweils folgendes beschreiben: die Verfahrensauswahl für den ersten 2x2 Überblock, die 4 Verfahrensauswahlen für die Elementarblöcke des zweiten 2x2 Überblocks; die Verfahrensauswahl für die dritten und vierten homogenen 2x2 Blöcke (4;4,3,3,2;;2);
. 1 Wort das angibt, daß der erste 2x2 Überblock, der im Band 4 einem homogenen Bewegungskompensationsverfahren unterworfen wird, vom Standpunkt des repräsentierenden Bewegungsvektors homogen ist. Diesem Wort folgt ein anderes Wort, das darstellt, daß der 12. Vektor der repräsentierende Vektor ist;
. 1 Wort das angibt, daß der dritte 2x2 Überblock, der im Band 4 einem homogenen Bewegungskompensationsverfahren unterworfen wird, vom Standpunkt der Bewegungsvektoren der Elementarblöcke inhomogen ist. Diesem Wort folgen 4 Wörter, die jeweils Elementarblöcke des 2x2 Überblocks (12,12,3,2) darstellen.

Claims

1. Verfahren zur Kodierung von Hilfsdaten für die Rekonstruktion eines elektronischen Bildes aus einer Bildsequenz, insbesondere im hochauflösenden Fernsehen, ausgehend von einem komprimierten Bildsignal,

das Kompressionsverfahren des Bildsignals besteht darin, das Bild in etwa homogene Blöcke variabler ixi Größe zu segmentieren, so daß alle Punkte dieser Blöcke dem gleichen Kompressionsverfahren unterworfen werden können,

wobei für jeden Bildblock besagtes Kompressionsverfahren eine Auswahlphase für ein optimales Verfahren unter mehreren parallel verlaufenden und in Konkurrenz zueinander stehenden Kompressionsverfahren durchläuft, wobei diese Verfahren insbesondere mindestens ein Bildfilterungsverfahren umfassen,

dadurch gekennzeichnet, daß es mindestens zwei Blockgrößen gibt, wobei jede der besagten Blockgrößen einem verschiedenen Segmentierungsniveau entspricht, ausgehend von einem ersten Segmentierungsniveau, das einer minimalen Elementarblockgröße entspricht, wobei jeder dieser Elementarblöcke der besagten Auswahl eines optimalen Kompressionsverfahrens unterworfen wurde, und

wobei jedes Niveau oberhalb des besagten ersten Niveaus der Gruppierung vierer beieinander liegender Blöcke niedrigeren Niveaus entspricht, denen das gleiche Optimal verfahren zugeordnet ist,

daß die besagten konkurrierenden Kompressionsverfahren auch mindestens ein Kompressionsverfahren mittels Bewegungskompensation umfassen,

daß für jeden Block, der sich aus der besagten Bildsegmentierung ergibt, die besagten Hilfsdaten hauptsächlich folgendes umfassen:

- einerseits, eine Verfahrens-Auswahlinformation, die mit einer ersten Information bezüglich der Blocksegmentierung gemäß eines ersten Kriteriums zusammenhängt, wobei besagtes erstes Kriterium nur dann erfüllt ist, wenn alle Elementarblöcke, aus denen sich besagter Block zusammenstellt, derselben Optimalverfahrensauswahl zugeordnet sind und

- andererseits, falls die Auswahl des Kompressionsverfahrens nach Bewegungskompensation für den laufenden Block erfolgte, eine Bewegungsvektorinformation, welche repräsentativ ist für den besagten Block und einer zweiten Information bezüglich der Segmentierung des Blocks nach einem zweiten Kriterium zugeordnet ist, wobei das zweite Kriterium nur dann erfüllt ist, wenn alle Elementarblöcke, aus denen sich der Block zusammenstellt, demselben Bewegungsvektor zugeordnet sind,

daß man in einer ersten Phase eine erste Kodierung zunehmender Rangordnung der Verfahrens-Auswahlinformation über mindestens zwei Segmentierungsniveaus gemäß des besagten ersten Kriteriums durchführt, und daß man in einer zweiten Phase, welche in der besagten ersten Phase eingebettet ist, falls die Wahl auf ein Bewegunsgskompensationsverfah ren für einen nicht elementaren Block, der in der ersten Phase identifiziert wurde, fällt, eine zweite Kodierung zunehmender Rangordnung der Bewegungsinformation über mindestens zwei Segmentierungsniveaus gemäß des zweiten Kriteriums durchführt, wobei die Segmentierungsniveaus gemäß dem zweiten Kriterium aus den Segmentierungsniveaus gemäß dem ersten Kriterium gewonnen werden,

und daß besagte Hilfsdaten unter dem Befehl sequentieller Ordnungsmittel erzeugt werden, die auf ein vorher festgelegtes Bildabtastverfahren fixiert sind, wobei Segmentierungsinformationen nur für die nicht elementaren Blöcke selektiv erzeugt werden und Bewegungsvektor-Auswahlinformationen nur dann selektiv erzeugt werden, wenn ein Block vorkommt, dessen optimales Verfahren auf Bewegungskompensation beruht.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Rangordnungskodierung der Verfahrens-Auswahlinformation durch eine Prozedur erfolgt, welche die folgenden Schritte umfaßt:

- für jedes Verfahren wird ein Auswahlbit, das jeweils einem jeden Elementarbildblock zugeordnet ist, positioniert, wobei besagtes Bit die Gültigkeits- bzw. Ungültigkeitsinformation des entsprechenden Verfahrens des zugeordneten Blocks annimmt;

- die durch die Verfahrensauswahlbits des höheren Segmentierungsniveaus eingenommenen Stellungen werden iterativ untersucht und die Existenz eines Blocks, der einem homogenen Verfahren unterzogen wurde, wird auf dem besagten höheren Segmentierungsniveau validiert, falls die Homogenität der Verfahrensauswahlbits aller Blöcke, die das besagte höhere Segmentierungsniveau bilden, gegeben ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagte Rangordnungskodierung der Bewegungsinformation durch eine Prozedur erfolgt, welche die folgenden Schritte umfaßt:

- der Wert des einem ersten Elementarblock zugeordneten Bewegungsvektors wird gespeichert und ein dem besagten Bewegungsvektor zugeordneter Zähler wird initialisiert;

- der Wert des dem höheren Segmentierungsniveau zugeordneten Bewegungsvektors wird dadurch iterativ untersucht, daß der besagte Zähler bei jedem Vorkommen des besagten Bewegungsvektors inkrementiert wird, und man validiert die Existenz eines Blocks homogener Bewegung für das höhere Segmentierungsniveau im Falle eines homogenen Bewegungs-Kompensationsverfahren für das höhere Segmentierungsniveau, und wenn der Zähler die Zahl der Blöcke anzeigt, die das höhere Segmentierungsniveau bilden.

4. Verfahren nach Anspruch 2 und/oder 3, dadurch gekennzeichnet, daß jedem ixi Block auf allen Segmentierungsniveaus einerseits ein erstes Verfahrensauwahl -Homogenitätsbit und/oder andererseits ein zweites Bewegungshomogenitätsbit zugeordnet wird,

und daß alle besagten ersten und/oder zweiten Bits für jedes Segmentierungsniveau systematisch parallel positioniert werden, und zwar unabhängig vom Wert des entsprechenden Bits auf dem unteren Segementierungsniveau.

5. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß drei Segmentierungsniveaus definiert werden, ausgehend von Elementarblöcken, die durch 8 Punkte auf 8 Zeilen zweier aufeinanderfolgender Punktraster gebildet werden.

6. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die besagten Hilfsdaten in der Form eines Satzes variabler Länge erzeugt werden, welcher für jeden übergeordneten Block des maximalen Segmentierungsniveaus gesendet wird, wobei jeder Satz mindestens eines der folgenden Wörter enthält:

- ein erstes Wort, welches die Segmentierung des Auswahlverfahrens im übergeordneten Block identifiziert;

- wenigstens ein zweites Wort, welches das einem jeden homogenen ixi Block maximalen Niveaus zugeordnete Verfahren identifiziert;

- ein drittes Wort, welches die Bewegungssegmentierung im übergeordneten Block identifiziert;

- wenigstens ein viertes Wort, welches den Bewegungsvektor bei jedem ixi Block maximalen Niveaus, mit Bewegungs-Kompensationsverahren und homogenem Bewegungsvektor, identifiziert.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß das besagte erste Wort und/oder das besagte dritte Wort eines Satzes nur dann gesendet wird, wenn mindestens ein homogener, nicht elementarer Block, im laufenden Block des maximalen Segementierungsniveaus existiert.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß wenigstens ein viertes Wort nur dann gesendet wird, wenn ein ixi Block, der einem Bewegungs-Kompensationsverfahren unterworfen ist, auftritt.

9. Verfahren nach den Ansprüchen 4 und 6, dadurch gekennzeichnet, daß besagte Wörter in Speichern gespeichert werden, welche durch die besagten ersten und/oder zweiten Homogenitätsbits adressiert werden.

10. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß jedes der besagten Wörter in verschiedener Weise gemäß eines gemeinsamen Formats gleicher Länge kodiert wird und dadurch, daß die Wörter eines gegebenen Satzes gemäß einer impliziten Ordnung gesendet werden, die dem Empfänger bekannt ist.