FI108318B - Videokuvan kaistansäätömenetelmä ja suodatinjärjestely - Google Patents

Videokuvan kaistansäätömenetelmä ja suodatinjärjestely Download PDF

Info

Publication number
FI108318B
FI108318B FI972816A FI972816A FI108318B FI 108318 B FI108318 B FI 108318B FI 972816 A FI972816 A FI 972816A FI 972816 A FI972816 A FI 972816A FI 108318 B FI108318 B FI 108318B
Authority
FI
Finland
Prior art keywords
value
pixel
buffer
image
filtering
Prior art date
Application number
FI972816A
Other languages
English (en)
Swedish (sv)
Other versions
FI972816A0 (fi
FI972816A (fi
Inventor
Olli Silven
Juha Mustonen
Original Assignee
Elektrobit Oy
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Elektrobit Oy filed Critical Elektrobit Oy
Publication of FI972816A0 publication Critical patent/FI972816A0/fi
Priority to FI972816A priority Critical patent/FI108318B/fi
Priority to DE69810476T priority patent/DE69810476T2/de
Priority to JP50648399A priority patent/JP2002507371A/ja
Priority to AU77712/98A priority patent/AU7771298A/en
Priority to AT98925690T priority patent/ATE230538T1/de
Priority to EP98925690A priority patent/EP0995304B1/en
Priority to PCT/FI1998/000527 priority patent/WO1999001979A2/en
Priority to PE1998000556A priority patent/PE48399A1/es
Priority to ZA985622A priority patent/ZA985622B/xx
Priority to ARP980103090A priority patent/AR016288A1/es
Publication of FI972816A publication Critical patent/FI972816A/fi
Application granted granted Critical
Publication of FI108318B publication Critical patent/FI108318B/fi

Links

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/20—Image enhancement or restoration using local operators
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/117—Filters, e.g. for pre-processing or post-processing
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/134—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
    • H04N19/146—Data rate or code amount at the encoder output
    • H04N19/152—Data rate or code amount at the encoder output by measuring the fullness of the transmission buffer
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/169—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
    • H04N19/17—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object
    • H04N19/176—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being an image region, e.g. an object the region being a block, e.g. a macroblock
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/169—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
    • H04N19/182—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being a pixel
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/60—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/80—Details of filtering operations specially adapted for video compression, e.g. for pixel interpolation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/134—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
    • H04N19/146—Data rate or code amount at the encoder output

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Description

108318 !
Videokuvan kaistansäätömenetelmä ja suodatinjärjestely
Keksinnön ala
Keksinnön kohteena on videokuvan kaistansäätömenetelmä, jossa < menetelmässä kuvalle, joka muodostuu pikseleistä, suoritetaan ainakin esi- 5 suodatus, koodaus ja puskuriin tallennus edelleen lähettämistä varten, jossa esisuodatuksessa muodostetaan kuvan pikselille referenssiarvo, joka riippuu pikseliin paikallisesti ja/tai ajallisesti liittyvän pikselilohkon pikselien arvoista ja jossa esisuodatuksessa pikselin suodatettu arvo riippuu pikselin alkuperäisen arvon ja muodostetun referenssiarvon välisen eron suhteesta suodatuksen 10 kynnysarvoon.
Keksinnön kohteena on myös suodatinjärjestely kuvan informaatiomäärän optimoimiseksi, joka järjestely käsittää esisuodattimen, koodausvä-lineet ja puskurin, jotka on sovitettu suorittamaan kuvalle, joka muodostuu pikseleistä, ainakin esisuodatuksen, koodauksen ja puskuriin tallennuksen edel-15 leen lähettämistä varten, joka esisuodatin on sovitettu muodostamaan kuvan pikselille referenssiarvon, joka on pikseliin paikallisesti ja/tai ajallisesti liittyvän pikselilohkon pikselien arvojen funktio ja joka pikselin suodatettu arvo on pikselin alkuperäisen arvon ja muodostetun referenssiarvon välisen eron ja suodatuksen kynnysarvon funktio.
20 Keksinnön tausta
Digitaalisen videokuvan siirtämisessä ongelmana on videokoodauk-sen tuottaman bittivirran vaatiman kaistanleveyden suuret vaihtelut. Vaihtelut ' - ' ovat erityisen suuria liikkeenestimointia hyödyntäviä videonkoodaustekniikoita käytettäessä. Käytännön toteutuksissa joudutaan useimmiten varaamaan vi-:.v 25 deonsiirrolle vakiokaistanleveys, jolloin videonkoodauksen bittivirtaa on sää- dettävä kuvanlaadun kustannuksellakin.
<
Tarkastellaan nyt lyhyesti tunnetun tekniikan mukaisia ratkaisuja pa-tenttijulkaisujen US-5367629, EP-0396846, US-4691233, US-4700226, US-4047221, US-5134476, US-4189748, JP-8140095 ja US-3749829 avulla.
30 Patenttijulkaisussa US-5367629 on esitetty videokuvan pakkausjär- . ,,, jestelmä, joka säätää puskurin täyttöasteen perusteella adaptiivisen suodatti- men (Adaptive Temporal Filter) kaistanleveyttä ja kooderin sisäisen suodatti-men kaistanleveyttä (Spatial and Temporal Inner Filter) sekä kvantisointia.
• f 108318 2
Patenttijulkaisussa EP-0396846 on esitetty DCT-koodauslaite, jossa DCT-kooderin edessä olevan digitaalisen alipäästösuodattimen kaistanleveyttä pienennetään puskurin täyttöasteen kasvaessa.
Patenttijulkaisuissa US-4691233 ja US-4700226 on esitetty ratkai-5 su, jolla säädetään desimaatiota adaptiivisessa pulssikoodimodulaattorissa puskurin täyttöasteen mukaan.
Patenttijulkaisussa US-4047221 on esitetty koodauslaite, jossa A/D-muuntimen jälkeen kytketyn kampasuodattimen vaimennusta ja ylärajataajuutta säädetään puskurin täyttöasteen perusteella.
10 Patenttijulkaisussa US-5134476 esitetään videosignaalin koodaus menetelmä, jossa kvantisointiaskelta ja/tai esisuodatusta säädetään puskurin täyttöasteen mukaan.
Patenttijulkaisussa US-4189748 esitetään kaksiulotteista muunnosta käyttävä videokaistan pienentämisjärjestelmä, jossa käytetään adaptiivista 15 suodatinta. Puskurin täyttöasteen perusteella säädetään kynnystä, jonka alapuolelle jäävät muunnoksen kertoimet poistetaan.
Patenttijulkaisussa JP-8140095 esitetään koodauslaite, jossa lasketaan koodattavien pikselien ja viereisten pikselien mediaanit. Jos pikselin arvon ja mediaanin arvon erotus on pienempi kuin adaptiivisen suotimen kyn-20 nysarvo, korvataan pikselin arvo mediaanin arvolla.
Patenttijulkaisussa US-3749829 esitetään menetelmä, jossa videokuvasta lähetetään vain elementit, jotka ovat muuttuneet huomattavasti kuvan kahden kehyksen välillä. Tämän vertailun kynnysarvoa säädetään puskurin täyttöasteen perusteella.
25 Tunnetun tekniikan mukaisissa ratkaisuissa on kuitenkin useita hait- . tapuolia. Yksinkertaisin kaistansäästötekniikka on jättää lähettämättä kokonai- • · Λ *;*·* siä videokuvia, mutta tästä aiheutuvat kuvataajuuden vaihtelut ovat katsojalle * * c *; erittäin häiritseviä. Lohkopohjaisissa DCT-muunnokseen (Discrete Cosine i * Transform) perustuvissa videokoodausratkaisuissa kaistansäätö tehdään • · :.*L 30 yleensä kvantisointia muuttamalla eli saatujen DCT-komponenttien tarkkuu desta tinkien, mikä kuitenkin helposti johtaa katsojaa häiritsevään lohkorajojen ·:··? korostumiseen. Tämän ratkaisun muunnelma on jättää lähettämättä korkeam- pia taajuuksia vastaavat DCT-komponentit, jotka joskus aiheutuvat kohinasta, .;, mutta tämäkin tekniikka johtaa samoihin ongelmiin.
I .· 108318 3
Keksinnön lyhyt selostus
Keksinnön tavoitteena on siten toteuttaa menetelmä ja menetelmän toteuttava laitteisto siten, että yllä mainitut ongelmat saadaan ratkaistua. Käytettävissä olevasta rajallisesta kaistaleveydestä huolimatta kuvataajuutta ei ’ 5 muuteta. Käytettäessä DCT-muunnosta kvantisointia ei myöskään tarvitse muuttaa eikä korkeataajuisten DCT-komponenttien lähettämistä tarvitse rajoittaa.
Tämä saavutetaan johdannossa esitetyn tyyppisellä menetelmällä, jolle on tunnusomaista, että esisuodatuksen kynnysarvoa muutetaan puskurin 10 täyttöasteen mukaan.
Keksinnön mukaiselle suodatinjärjestelylle on puolestaan tunnusomaista, että suodatinjärjestely käsittää säätövälineet, jotka on sovitettu muuttamaan esisuodattimen kynnysarvoa puskurin täyttöasteen mukaan.
Keksinnön mukaisella menetelmällä ja järjestelmällä saavutetaan 15 useita etuja. Keksinnöllinen ratkaisu mahdollistaa jatkuvan ja nopean kaistanleveyden säädön aiheuttamatta lohkomaisuutta tai kuvataajuuden muutoksia. Myös kuvasignaalin kohinaa voidaan rajoittaa.
Kuvioiden lyhyt selostus
Keksintöä selostetaan nyt lähemmin edullisten suoritusmuotojen yh-20 teydessä, viitaten oheisiin piirroksiin, joista:
Kuvio 1 esittää kuvasignaali siirtojärjestelyä, '", Kuvio 2 esittää kuvasignaalin suodatusjärjestelyä ja , , Kuvio 3 esittää keksinnöllisen ratkaisun tehokkuutta.
Keksinnön yksityiskohtainen selostus 25 Keksinnön mukaista ratkaisua voidaan soveltaa erityisesti digitaali- sen videokuvan siirrossa siihen kuitenkaan rajoittumatta.
Kuviossa 1 on esitetty tyypillinen videokuvan siirtojärjestely, joka .... . käsittää kameran 10, pakkausvälineet 11, siirtoverkon 12, purkuvälineet 13 ja • n monitorin 14. Kamera 10 on keksinnöllisessä ratkaisussa tavallinen mustaval-30 koinen tai värillinen, analoginen tai digitaalinen videokamera. Kamerasta 10 signaali etenee pakkausvälineisiin 11, jotka käsittelevät kuvasignaalia digitaa-lisesti. Jos kamera 10 on analoginen, signaali muutetaan viimeistään pak-: kausvälineissä 11 A/D-muuntimella digitaaliseksi ennen pakkausta. Digitaali- V ; nen videokuva käsittää tavallisesti tasaisin väliajoin yleensä suorakulmaisella ' * 35 matriisilla näytteistetyt kuvat. Digitaalinen kuva muodostuu siis pikselien eli ku- 108318 4 vanäytteiden matriisista. Analogisen televisiolähetystoiminnan vaikutuksesta käytetään myös lomitettua näytteistystä, jossa peräkkäisillä ajanhetkillä siirretään vuorotellen joko parittomat tai parilliset rivit näytteenottomatriisista. Näyt-teenottomatriisin resoluutio ei aina ole sama pysty- ja vaakasuunnassa. Pak-5 kausvälineet 11 kompressoivat digitaalisesti kuvasignaalin käsittämän kuva-informaation niin, että se voidaan siirtää mahdollisesti siirtokapasiteetiltaan rajoittuneessa siirtoverkossa 12. Siirtoverkko 12 on mikä tahansa tunnetun tekniikan tason mukainen kuvan siirron mahdollistava kaapeliverkko tai radioverkko. Siirtoverkosta 12 kuvainformaatio etenee purkuvälineille 13, jossa kulo van kompressio puretaan ja signaali etenee edelleen kuvan näyttämistä varten monitorille 14.
Tarkastellaan nyt lähemmin kuvasignaalia ja sen käsittelyä. Värien esittäminen on mahdollista käytettäessä kolmea lukuarvoa kustakin pikselistä. Näiden lukuarvojen merkitys ja ominaisuudet vaihtelevat käytetyn väriavaruu-15 den mukaan. Videokamera 10 mittaa kohteesta heijastuneen punaisen (R), vihreän (G) ja sinisen (B) valon määrää ja käyttää siten näytteistyksessä tunnetun tekniikan mukaista RGB-väriavaruutta. Siirtoa ja prosessointia varten kuvasignaali muunnetaan yleensä johonkin muuhun väriavaruuteen. Koska näyttölaite eli monitori 14 muodostaa kuvan yhdistelemällä punaisen, vihreän 20 ja sinisen valon, tarvitaan siirtoketjun monitorin 14 puoleisessa päässä päinvastainen muunnos.
Ihmisen silmät ovat herkemmät valoisuus- kuin väritiedolle. Kuvasignaalin siirtoon käytetäänkin yleisesti jotain YUV-väriavaruuden muunnosta, jossa valoisuustiedolle (Y) on varattu enemmän siirtokaistaa kuin väriero-;'25 tiedolle (U, V). PAL-järjestelmän (Phase Alternation Line) U- ja V-osa ovat vä-*· ” rikoodausjärjestelmän alikantoaaltojen modulaatioakseleita. Skaalatuilla ja : suodatetuilla värierosignaaleilla B-Y ja R-Y moduloidaan PAL-alikantoaaltoa : U- ja V-akseleilla. Silmät ovat myös herkät hitaalle spatiaaliselle luminanssin vaihtelulle. Analogisessa kuvasignaalissa valoisuustiedossa on pystysuun-·; ·· 30 nassa kaksi kertaa enemmän yksityiskohtia kuin värierotiedossa. Studiotasoi- sessa digitaalisessa kuvasignaalissa näytteistetäänkin värierotieto pystysuunnassa puolella valoisuustiedon resoluutiosta. Usein digitaalista kuvaa pakatessa myös värierotiedon vaakasuuntainen resoluutio pudotetaan puoleen.
Hyvin nopeat spatiaaliset luminanssin vaihtelut ovat puolestaan to-; 35 dennäköisesti kohinaa. Korkeita taajuuksia vastaavia muunnoskomponentteja : vähennetäänkin monissa koodekeissa ns. esisuodatuksella, jonka tarkoitukse- * · 108318 5 na on poistaa kohinaa samentamatta kuvassa esiintyviä reunoja. Voimakaskaan suodatus ei aiheuta silmälle yhtä selvästi havaittavia artefakteja kuin loh-kopohjaisten koodekkien DCT-komponenttien karsiminen.
Diskreetti kosinimuunnos DCT muistuttaa nopeaa Fourier-muun-5 nosta FFT (Fast Fourier Transform). Se muuntaa dataa aika-avaruuden ja taa-juusavaruuden välillä ja muunnoksella on vastaavanlainen käänteismuunnos, joka palauttaa alkuperäisen datan. DCT:tä sovelletaan kuvan kompressointiin. Laskennallisesti DCT-muunnos on melko raskas. Esimerkiksi suoritettaessa kaksiulotteinen DCT-muunnos 8x8 pikselin lohkolle kaava on seuraavanlai-10 nen, F(x) = ^(χ)ΣΖ C0^2l2NX7J^) ’ X = °' 1’ '7' missä f, on i:nnen pikselin arvo ja C(x) = < *J2 ’ J°S * - ° [ 1, muulloin
Esimerkiksi MPEG-1 ja MPEG-2 (Moving Picture Expert Group) videonkoo-15 dausstandardeissa vierekkäisten pikselien korrelaatiota hyödynnetään jakamalla kuva 8x8 pikselin lohkoihin, joille suoritetaan DCT-muunnos. DCT-muunnettuun lohkoon jää muutama suuriarvoinen komponentti muiden komponenttien jäädessä arvoiltaan pieniksi. Kvantisoimalla pieniarvoiset komponentit muuttuvat nolliksi, jolloin juoksunpituuskoodaus alataajuuksilta ylätaa-20 juuksille yhdistettynä entropiakoodaukseen tuottaa alkuperäistä huomattavasti pienemmän bittivirran. Kuvien välistä ajallista korrelaatiota hyödynnetään MPEG-standardeissä etsimällä liikkeenestimoinnilla nykyisen kuvan 16 x 16 :*·.· pikselin makrolohkolle parhaat vastineet edellisestä kuvasta ja siirtämällä pel- :·. käsiään siirroksen liikevektrorit ja DCT-muunnoksen erosignaali.
« . ··. 25 Keksinnöllisessä ratkaisussa voidaan käyttää DCT-muunnoksen si- * I » jasta myös muita tunnettuja videokoodausmenetelmiä. Toimivimmat videon-koodausmenetelmät yhdistävät luovasti useampia menetelmiä. Taulukossa 1 «« ··* on esitettynä erilaisia koodausmenetelmiä.
• · · 108318 6
Taulukko 1. Kuvankoodausmenetelmät.
|- still-kuva -analyysi/synteesi “malli- semanttinen 5 L video — L objektipohjainen rpikseli- _ennustus pohjainen 10 Γ vektorikvantisointi lohko _-fraktaalit pohjainen
paikka- L BTC
taso- 15 kuvan pstill-kuva- -alueittain -segmentointi koodaus -muunnos- L alikuva-pyramidi-koodaus
kompo- _DCT
nentti 20 taajuus- taso ': 1 L kaista _alikaistakoodaus paikka- 25 |_taajuus--aaltoset taso
; r-DPCM+DCT
hybridi_
.... L-vjdeo- LDct+DPCM
... 30 L3D
♦ · ♦ · · •
Tarkastellaan nyt lähemmin kuvasignaalin suodatusta. Kuviossa 2 on esitetty kamerassa 10 muodostetun kuvasignaalin tärkeimmät käsittelyloh-kot pakkausvälineissä 11. Järjestely käsittää desimointivälineet 20, esisuoda-V ; 35 tusvälineet 21, koodausvälineet 22, puskurin 23 ja säätövälineet 24. Desi mointivälineet 20 harventavat kuvasignaalin näytteenottoa tunnetun tekniikan 108318 7 tason mukaisesti ja siten vähentävät näytteiden määrää. Esisuodatusvälineet 21 poistavat kohinaa samentamatta kuvassa esiintyviä reunoja. Voimakaskaan suodatus ei tässä vaiheessa aiheuta kuvaan yhtä selvästi havaittavia häiriökuvioita kuin lohkopohjaisten koodekkien DCT-komponenttien karsimi-' 5 nen. Esisuodatetulle kuvasignaalille suoritetaan koodausvälineissä 22 koo daus, johon kuuluu tyypillisesti DCT-muunnos. DCT-muunnoksessa käytetyn lohkon, joka voi olla koko kuvan kokoinen tai vaikkapa 8x8 pikselin kokoinen lohko, energia eli suuret arvot keskittyvät muutamalle DCT-komponentille muiden komponenttien jäädessä arvoiltaan pieniksi. Käytettäessä kvantisointia 10 useimmat pienet arvot muuttuvat nolliksi, mikä pienentää bittivirran kaistanleveyttä. Koodattu kuvasignaali syötetään koodausvälineistä 22 puskuriin 23, josta signaali lähetetään edelleen esimerkiksi siirtoverkkoon. Puskuri 23 on edullisesti digitaalista dataa säilyttävä elektroninen muistipiiri. Myös desimoin-tivälineet 20, esisuodatusvälineet 21 ja koodausvälineet 22 voidaan toteuttaa 15 kovoratkaisuilla tai ohjelmallisesti käyttäen elektronisia piirejä. Keksinnöllisessä ratkaisussa keskitytään erityisesti kuvasignaalin luminanssin kompressointiin.
Koska puskuri 23 voi tallettaa vain rajallisen määrän kuvasignaalin dataa, puskuri 23 voi täyttyä, jos kuvasignaalia ei pakata eli kompressoida 20 riittävästi. Kompressoimattoman kuvasignaalin bittivirta on tyypillisesti 150 Mbps. Tätä varten keksinnöllisessä ratkaisussa puskurin 23 täyttöastetieto ta-kaisinkytketään säätövälineiden 24 kautta esisuodatusvälineille 21, jossa ku-.,,,: vasignaalista suodatetaan informaatiota niin paljon vähemmäksi, ettei puskurin 23 tallennuskapasiteettia koskaan ylitetä. Samalla varmistetaan myös, että ^. 25 puskurin 23 tallennuskapasiteettia käytetään koko ajan optimaalisesti hyväksi.
Esisuodatusvälineissä 21 tunnetun tekniikan mukaisesti muodos- • · : tetaan kuvan pikselille referenssiäni, joka riippuu pikseliin paikallisesti ja/tai · ajallisesti liittyvän pikselilohkon pikselien arvoista. Esisuodatusvälineissä 21 pikselille muodostetaan edelleen suodatettu arvo, joka riippuu pikselin alkupe-*:**: 30 räisen arvon ja muodostetun referenssiarvon välisen eron suhteesta suoda- ·***: tuksessa käytettävään kynnysarvoon. Nämä operaatiot suoritetaan edullisesti kaikille käsiteltävän kuva-alueen pikseleille erikseen. Tällöin pikselin arvo pidetään alkuperäisenä vain, jos pikselin arvon ja referenssiarvon ero on suu-*·;' rempi kuin kynnysarvo. Pikselin alkuperäinen arvo puolestaan korvataan refe- ; ; ; 35 renssiarvolla muussa tapauksessa. Ero voidaan mitata absoluuttisena esimer- kiksi erotuksena tai suhteellisena esimerkiksi osamääränä. Referenssiarvo on 108318 8 tyypillisesti jokin lohkon tai koko kuva-alueen keskimääräinen arvo kuten keskiarvo tai mediaani. Mediaanisuodattimet ovat epälineaarisia ja niitä käytetään poistamaan kuvasta impulssikohinaa samalla kun ne säilyttävät terävät epäjatkuvuuskohdat kuten reunat. Lohkon koko on edullisesti 3x3 pikseliä neliön 5 tai ristin muotoisella alueella. Keksinnöllisessä ratkaisussa säätövälineet 24 muuttavat esisuodatuksen kynnysarvoa puskurin 23 täyttöasteen mukaan. Puskuri 23 ilmoittaa säätövälineille 24, paljonko puskurissa 23 on vielä talletustilaa tai paljonko talletustilasta on käytössä. Mitä täydempi puskuri 23 on, sitä suuremmaksi säätövälineet 24 muuttavat kynnysarvon, jolloin yhä useam-10 pi pikseli poikkeaa referenssiarvosta vähemmän kuin kynnysarvo ja saa ar-vokseen referenssiarvon. Näin kuvasignaalin bittivirran kaistanleveys pienenee. Jos pikselin arvo ilmoitetaan esimerkiksi 8 bitillä, kynnysarvo voi saada
Q
askelittain arvoja välillä 0-2 eli 0 - 256. Käytettäessä lohkopohjaista video- koodausta kukin videokoodauksen lohko esisuodatetaan erikseen käyttäen 15 hyväksi liikkeen estimointitietoa. Keksinnöllinen ratkaisu vähentää kuvausläh- teen ja kuvauselektroniikan aiheuttamaa häiriötä, joka on esimerkiksi kohinaa.
Näin ratkaisu parantaa koodauksen tehokkuutta ja mahdollistaa laadultaan huononkin ja siten myös halvan kameran käytön.
Kuviossa 3 on esitetty mittaustuloksia erilaisilla esisuodatustavoilla 20 ja kynnyksillä. Pystyakselilla on esitetty kaistansäästö esisuodattamattomaan tilanteeseen verrattuna. Vaaka-akselilla on koodausvälineiden 22 DCT-muun- ; noksen kvantisointikerroin. Kaikissa tapauksissa esisuodatuksessa on käytetty 3x3 pikselin lohkoa ja mediaanisuodatusta, joista plus-mediaanisuodatus on erikseen mainittu. Plus-mediaanisuodatuksessa valitut pikselit muodostavat 25 ristinmuotoisen kuvion, kun tavallisessa mediaanisuodatuksessa valitut pikselit :·. * muodostavat neliönmuotoisen alueen. Ylin käyrä 30 edustaa tapausta, jossa [•y kynnyksen arvo on ollut 18. Käyrän 31 tapauksessa kynnys on ollut myös 18, ♦ · 0 mutta suodatuksena on ollut plus-mediaanisuodatus. Käyrä 32 esittää mittausta, jossa kynnys on ollut 9 ja on käytetty plus-mediaanisuodatusta. Käyrässä ·««#* ] ‘ 30 33 on kyse myös kynnyksestä 9. Käyräparissa 34 ja 35 kynnyksenä on ollut 0.
Käyrässä 34 on käytetty plus-mediaanisuodatusta.
Vaikka keksintöä on edellä selostettu viitaten oheisten piirustusten .··. mukaiseen esimerkkiin, on selvää, ettei keksintö ole rajoittunut siihen, vaan sitä voidaan muunnella monin tavoin oheisten patenttivaatimusten esittämän : : 35 keksinnöllisen ajatuksen puitteissa.

Claims (12)

108318
1. Videokuvan kaistansäätömenetelmä, jossa menetelmässä kuvalle, joka muodostuu pikseleistä, suoritetaan ainakin esisuodatus, koodaus ja puskuriin (23) tallennus edelleen lähettämistä varten, jossa esisuodatuksessa 5 muodostetaan kuvan pikselille referenssiarvo, joka riippuu pikseliin paikallisesti ja/tai ajallisesti liittyvän pikselilohkon pikselien arvoista ja jossa esisuodatuksessa pikselin suodatettu arvo riippuu pikselin alkuperäisen arvon ja muodostetun referenssiarvon välisen eron suhteesta suodatuksen kynnysarvoon, tunnettu siitä, että esisuodatuksen kynnysarvoa muutetaan puskurin (23) 10 täyttöasteen mukaan.
2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että pikselin arvo pidetään alkuperäisenä vain, jos pikselin arvon ja referenssi- ' arvon ero on suurempi kuin kynnysarvo ja pikselin alkuperäinen arvo korvataan referenssiarvolla muussa tapauksessa ja mitä täydempi puskuri (23) on, 15 sitä suurempaa kynnysarvoa käytetään.
3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että puskurin (23) täyttöasteen ollessa pienempi kuin ennalta määrätty arvo kynnysarvo pidetään kiinteässä, ennalta määrätyssä arvossa.
4. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, 20 että esisuodatuksena käytetään mediaanisuodatusta tai vastaavaa.
1 I I « \v 5. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, että suodatus suoritetaan ainoastaan kuvan luminanssi-komponentille. • · • · • · ·
6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen menetelmä, tunnettu siitä, • · ( että käytettäessä lohkopohjaista videokoodausta kukin videokoodauksen loh-25 ko esisuodatetaan erikseen käyttäen hyväksi liikkeen estimointitietoa. «1 ** · • 1 ·1“: 7. Suodatinjärjestely kuvan informaatiomäärän optimoimiseksi, joka ··· järjestely käsittää esisuodattimen (21), koodausvälineet (22) ja puskurin (23), jotka on sovitettu suorittamaan kuvalle, joka muodostuu pikseleistä, ainakin esisuodatuksen, koodauksen ja puskuriin (23) tallennuksen edelleen lähettä-: 30 mistä varten, joka esisuodatin (21) on sovitettu muodostamaan kuvan pikselille referenssiarvon, joka on pikseliin paikallisesti ja/tai ajallisesti liittyvän pikselilohkon pikselien arvojen funktio ja joka pikselin suodatettu arvo on pikselin ai- 108318 kuperäisen arvon ja muodostetun referenssiarvon välisen eron ja suodatuksen kynnysarvon funktio, tunnettu siitä, että suodatinjärjestely käsittää säätö-välineet (24), jotka on sovitettu muuttamaan esisuodattimen kynnysarvoa puskurin (23) täyttöasteen mukaan.
8. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatinjärjestely, tunnettu siitä, että esisuodatin (21) on sovitettu pitämään pikselin arvon alkuperäisenä vain, jos pikselin arvon ja referenssiarvon ero on suurempi kuin kynnysarvo ja esisuodatin (21) on sovitettu korvaamaan pikselin alkuperäinen arvo referens-siarvolla muussa tapauksessa ja mitä täydempi puskuri (23) on, sitä suurem-10 man kynnysarvon säätövälineet (24) on sovitettu muodostamaan.
9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatinjärjestely, tunnettu siitä, että puskurin (23) täyttöasteen ollessa pienempi kuin ennalta määrätty arvo säätövälineet (24) on sovitettu pitämään kynnysarvon kiinteässä, ennalta määrätyssä arvossa.
10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatinjärjestely, tun nettu siitä, että esisuodatinvälineet (21) on sovitettu käyttämään mediaani-suodatusta tai vastaavaa.
11. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatinjärjestely, tunnettu siitä, että suodatinjärjestely on sovitettu suorittamaan suodatuksen ai-20 noastaan kuvasignaalin luminanssi-komponentille. I < :V: 12. Patenttivaatimuksen 1 mukainen suodatinjärjestely, tun- n ettu siitä, että koodausvälineiden (22) ollessa sovitettu käyttämään lohko- • · :·. pohjaista videokoodausta esisuodatin (23) on sovitettu suodattamaan kunkin videokoodausta vastaavan lohkon erikseen käyttäen hyväksi liikkeen esti- • · · 25 mointitietoa. • « • « 4 • ♦ 0 • · · • · · * « I 1 108318
FI972816A 1997-06-30 1997-06-30 Videokuvan kaistansäätömenetelmä ja suodatinjärjestely FI108318B (fi)

Priority Applications (10)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI972816A FI108318B (fi) 1997-06-30 1997-06-30 Videokuvan kaistansäätömenetelmä ja suodatinjärjestely
AT98925690T ATE230538T1 (de) 1997-06-30 1998-06-17 Abstimmungsverfahren für videobildbände und filtervorrichtung
JP50648399A JP2002507371A (ja) 1997-06-30 1998-06-17 ビデオ・イメージ帯域の調整方法及びフィルタ装置
AU77712/98A AU7771298A (en) 1997-06-30 1998-06-17 Video image band adjustment method, and filter arrangement
DE69810476T DE69810476T2 (de) 1997-06-30 1998-06-17 Abstimmungsverfahren für videobildbände und filtervorrichtung
EP98925690A EP0995304B1 (en) 1997-06-30 1998-06-17 Video image band adjustment method, and filter arrangement
PCT/FI1998/000527 WO1999001979A2 (en) 1997-06-30 1998-06-17 Video image band adjustment method, and filter arrangement
PE1998000556A PE48399A1 (es) 1997-06-30 1998-06-24 Metodo de ajuste de banda de imagen de video y disposicion de filtro
ZA985622A ZA985622B (en) 1997-06-30 1998-06-26 Video image band adjustment method and filter arrangement
ARP980103090A AR016288A1 (es) 1997-06-30 1998-06-26 Metodo de ajuste de banda de imagen de video, y disposicion de filtro

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FI972816A FI108318B (fi) 1997-06-30 1997-06-30 Videokuvan kaistansäätömenetelmä ja suodatinjärjestely
FI972816 1997-06-30

Publications (3)

Publication Number Publication Date
FI972816A0 FI972816A0 (fi) 1997-06-30
FI972816A FI972816A (fi) 1998-12-31
FI108318B true FI108318B (fi) 2001-12-31

Family

ID=8549168

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
FI972816A FI108318B (fi) 1997-06-30 1997-06-30 Videokuvan kaistansäätömenetelmä ja suodatinjärjestely

Country Status (10)

Country Link
EP (1) EP0995304B1 (fi)
JP (1) JP2002507371A (fi)
AR (1) AR016288A1 (fi)
AT (1) ATE230538T1 (fi)
AU (1) AU7771298A (fi)
DE (1) DE69810476T2 (fi)
FI (1) FI108318B (fi)
PE (1) PE48399A1 (fi)
WO (1) WO1999001979A2 (fi)
ZA (1) ZA985622B (fi)

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7903733B2 (en) * 2006-01-26 2011-03-08 Qualcomm Incorporated Adaptive filtering to enhance video encoder performance
KR101798079B1 (ko) * 2010-05-10 2017-11-16 삼성전자주식회사 픽셀값의 차분을 이용하여 영상 프레임을 부호화하는 방법 및 이를 위한 장치
CN115103190A (zh) * 2022-06-14 2022-09-23 晶晨芯半导体(成都)有限公司 编码器码率控制方法及模块、芯片、电子设备和存储介质

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3749829A (en) * 1971-05-14 1973-07-31 Bell Telephone Labor Inc Slow scan procedure for high resolution graphics mode video scene compatible with conditional replenishment type of bandwidth reduction
JPS5244512A (en) * 1975-10-06 1977-04-07 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> Between-frame coding equipment
US5134476A (en) * 1990-03-30 1992-07-28 At&T Bell Laboratories Video signal encoding with bit rate control
JPH08140095A (ja) * 1994-11-04 1996-05-31 Matsushita Electric Ind Co Ltd 符号化装置

Also Published As

Publication number Publication date
WO1999001979A3 (en) 1999-03-25
FI972816A0 (fi) 1997-06-30
DE69810476D1 (de) 2003-02-06
WO1999001979A2 (en) 1999-01-14
EP0995304A2 (en) 2000-04-26
FI972816A (fi) 1998-12-31
ZA985622B (en) 1999-01-26
AR016288A1 (es) 2001-07-04
PE48399A1 (es) 1999-07-06
ATE230538T1 (de) 2003-01-15
JP2002507371A (ja) 2002-03-05
DE69810476T2 (de) 2009-09-24
EP0995304B1 (en) 2003-01-02
AU7771298A (en) 1999-01-25

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US6222881B1 (en) Using numbers of non-zero quantized transform signals and signal differences to determine when to encode video signals using inter-frame or intra-frame encoding
US5802213A (en) Encoding video signals using local quantization levels
US5557330A (en) Encoding video signals using selective pre-filtering
US5590064A (en) Post-filtering for decoded video signals
EP0449555B1 (en) Image encoding apparatus
US6167157A (en) Method of reducing quantization noise generated during a decoding process of image data and device for decoding image data
US5237413A (en) Motion filter for digital television system
US5589829A (en) Decoding variable-length encoded signals
US6026190A (en) Image signal encoding with variable low-pass filter
JPH08237669A (ja) 画像信号処理装置、画像信号処理方法および画像信号復号化装置
EP2144432A1 (en) Adaptive color format conversion and deconversion
US20060002611A1 (en) Method and apparatus for encoding high dynamic range video
EP0629330B1 (en) Video companding method and system
US11423514B2 (en) Image processing noise reduction
EP0714210B1 (en) Method of reducing mosquito noise generated during decoding process of image data and device for decoding image data using the same
KR100229796B1 (ko) 열화영상에 대한 보상기능을 갖는 영상 복호화 시스템
JP3365784B2 (ja) 画像信号復号化装置
FI108318B (fi) Videokuvan kaistansäätömenetelmä ja suodatinjärjestely
JP3081658B2 (ja) 画像信号符号化装置及び画像信号復号化装置
US7844122B2 (en) Chroma temporal rate reduction and high-quality pause system and method
JP2900815B2 (ja) 適応コアリング方法及び適応コアリング装置
JPS6146684A (ja) フレ−ム間符号化・復号化方式および装置
KR100261109B1 (ko) 화질 향상이 가능한 휘도 신호 압축 부호화 장치
Lian et al. Modelling of Image Processing Pipelines in Single-Sensor Digital Cameras
JP3004335B2 (ja) ノイズ低減装置

Legal Events

Date Code Title Description
PC Transfer of assignment of patent

Owner name: ELEKTROBIT WIRELESS COMMUNICATIONS OY

Free format text: ELEKTROBIT WIRELESS COMMUNICATIONS OY