TW200523820A - Method and apparatus for MPEG artifacts reduction - Google Patents

Description

200523820 (1) 九、發明說明 參考先前提出之申請案 · 本申請案要求2003年12月16日提出申請之No· ， 6 0/5 3 0,3 07美國臨時專利申請案「MPEG人工假影減少」 > 的優先權，並將其以參考的方式倂入本文。 【發明所屬之技術領域】 本發明大體上關於提昇視訊及圖像的品質。 φ 【先前技術】 MPEG壓縮是一種數位視訊信號傳輸與儲存廣泛使用 的演算法。MPEG編碼與解碼的視訊流可用於不同的應用 ，包括有線電視、衛星電視及數位影音光碟（DVD )。 視訊信號的內容一般包含一連串連續視訊的影像訊框 ，及交錯視訊順序的影像欄位。每一訊框/欄位由畫素的 矩形空間區組成。當視訊內容使用MPEG加密時，通常視 · 訊信號之影像訊框中畫素的一 8X8視窗（64畫素）的處 理如下。首先，應用離散餘弦轉換（DCT )予該視窗，產 · 生該8X8視窗的二維（2-D )空間頻譜表示。該2_d空間 頻譜通常稱爲傅立葉（Fourier)影像，因其爲Fourier域 中影像的表示。F 〇 u r i e r影像亦具有6 4畫素。ρ 〇 u r丨e r影像 中畫素値表示直流（DC )部分及不同頻率或交流（AC ) 部分。DC部分通常位於Fourier影像的左上角畫素中。 F 〇 u r i e r影像的其餘 6 3畫素則表不 A C部分。在產生 -4 - 200523820 (2)

Fourier影像之後，便應用MPEG編碼器量化，使Fourier 影像中的全部64畫素均量化。 MPEG-2標準爲訊框內壓縮做準備。在視訊序列中， 鄰近的影像訊框區分爲一或多個圖像群組（「G 〇 P」）。 在一 G0P中，一影像訊框進行空間編碼，稱爲z 一訊框。 不同的訊框進行差額編碼。有兩類的訊框進行差額編碼： P —訊框及B -訊框。對p 一訊框而言，目前訊框與經動作 向量修改之Ϊ -訊框間的差額進行空間編碼。對B 一訊框 而言，目前訊框與經動作向量修改之I 一訊框及P 一訊框 或兩P —訊框之影響總和間的差額進行空間編碼。「經動 作向量修改」之意爲目前編碼的P 一（或B -）訊框被分 割爲1 6 X ] 6個畫素方塊，對每一方塊而言，搜尋距參考訊 框若千偏移的最合適方塊。該搜尋發生於若干局部區域。 最合適方塊的空間偏移（垂直或水平）保持於Μ P E G流中 ，稱爲動作向量。Ρ -訊框的每一 1 6 X 1 6方塊具有一動作 向量，而 Β -訊框則具有兩個動作向量。交錯信號的 MPEG壓縮處理欄位而非訊框。 當一影像使用MPEG及MPEG-2標準解碼時，該影像 訊框便由Fourier域轉換回空間域。使用MPEG壓縮進行 影像的編碼與解碼，使得處理過的影像訊框中出現人工假 影。壓縮比，即MPEG編碼及解碼所使用的位元率，定義 了該人工假影的位準與作用。即，人工假影的視覺效果爲 位元率的函數。 出現於影像訊框中的人工假影有不同類型。當使用低 -5- 200523820 (3) 壓縮率時，例如低於每秒2百萬位元（ 分的視覺爲成塊人工假影，其出現於影 ，特別是特定結構的區域及蝕刻或掃瞄 工假影通常被看成分爲許多區塊的影像 框內的畫素値受人工假影的影響，該人 框中鄰近視窗或區塊間的不連貫轉換。 常在影像訊框中進行垂直及水平調校， 明顯。在邊緣（掃瞄線）區中，正常邊 鄰近視窗或區塊間的轉換產生成塊人工 線路或物件間的邊緣。在該些邊緣區域 凸凸。將位元率提昇至中或高位準時， 萬位元，便可有效地減少低位元率時所 影。對低位元率而言，亦可能發生蚊子 塊人工假影等其他人工假影。 對高於每秒2百萬位元的位元率而 塊人工假影。該些或更高位元率下出現 蚊子雜訊。蚊子雜訊爲高頻型態，出現 塊內部，特別是鄰近極度邊緣或畫素値 換出現之多少有些單調的區域。蚊子雜 衝圖樣之小型棋盤，其淸楚地見於視窗 出現於區塊之量化雜訊的均勻空間分佈 得可視，其中該區塊於極度邊緣出現時 域。該蚊子雜訊可於流暢區域中見到。 區塊內鈴訊是蚊子雜訊的一種類型。此

Mbits/sec )，大部 像訊框的某些區域 線區。該些成塊人 或物件。該影像訊 工假影彷彿影像訊 該些不連貫轉換通 使得人工假影非常 緣及掃瞄線出現時 假影，例如樹枝、 ，看見多餘的凹凹 例如高於每秒2百 產生的成塊人工假 雜訊及單調區域成 言，較不易見到成 的主要人工假影爲 於畫素的視窗或區 間任何其他極度轉 訊形同混合三角脈 內的區域中。由於 ，所以蚊子雜訊變 通常包含流暢的區 完全垂直及水平的 處，蚊子雜訊出現 -6- 200523820 (4) 於影像訊框中接近垂直及水平的邊緣。完全垂直或水平邊 緣所引起的蚊子雜訊，嚴重性較對角結構所引發者爲輕， 但仍可見如同該邊緣的垂直及水平鈴訊。 而且，在影像訊框的單調或流暢區域中，單調區（D C )成塊人工假影可見於中及高位元率（高於每秒約2百萬 位元）。量化區塊所引起的單調區成塊人工假影基本上僅 包含D C部分，即解碼區塊的畫素値相同。感覺上，流暢 單調區出現如同具有接近但不同値的鋪磚8 X 8方塊。因此 ’存在具有區塊內流暢區之可辨識的成塊圖樣，及鄰近區 塊間的矩形轉換。由於轉換通常進行垂直與水平調校，所 以轉換淸楚可見。 在現代的視訊處理應用中，通常視訊信號的來源是未 知的。該視訊信號可爲數位或類比，且其可來自於 DVD 播放器、有線電視源、衛星或來自不同來源的綜合影像。 例如，視訊信號可爲多個類比及數位源的結合。因此，人 工假影減少的任一技術需要與視訊信號源之知識無關地有 效執行，包括與影像訊框或視訊信號中視窗或區塊邊界有 關的任何知識。該等知識可包括與邊緣、結構資訊及其他 資訊有關的資訊。若需要該等知識，則MPEG人工假影減 少技術將不必要的複雜，且耗費硬體與時間。 視訊序列亦可受與Μ P E G人造假影無關之頻道附加的 高斯雜訊影響。 因此，所需要的是一種減少Μ P E G壓縮內容中以中或 較高壓縮率發生人造假影的技術，該技術有效的執行，且 -7- 200523820 (5) 不論高斯雜訊有無出現，均不需要有關區塊邊界的知識， 或有關視訊信號中影像訊框之內容的其他資訊。 _ 【發明內容】 在一觀點中，本發明提供方法及裝置，包括電腦程式 產品’完成並使用技術以減少視訊信號之影像訊框中的蚊 子雜訊。提供一種影像訊框的視窗。該視窗包括複數個畫 素値。其中一個畫素値係選自該視窗中，以定義畫素値差 φ 額所修改的視窗。依據該畫素値差額計算局部平均（DC ) 値。並依據該畫素値差額計算蚊子雜訊減少値。計算人造 假影衰減因子做爲畫素値差額之動態範圍測量的函數。計 算蚊子雜訊減少値及局部平均値的影響總和，並加之人造 假影衰減因子及所選擇的畫素値，以產生修改的畫素値。 下列將提出本發明的一或多個實施例細節與附圖及說 Μ °經由說明、附圖及申請專利範圍，本發明的其他特徵 '物件及優點將顯而易見。 φ f實施方式】 、 本發明之實施例提供方法、裝置，包括電腦程式產品 ’以修改視訊信號之影像訊框中畫素値，而減少該影像訊 框中人工假影。文中所描述的方法及裝置通常於MPEG壓 縮的內容中執行，其中使用中及高位元率，一般高於每秒 2百萬位元。該些技術特別適於移除蚊子雜訊，包括完全 垂直與水平的區塊內鈴訊，及單調區（D C )成塊人工假影 -8- 200523820 (6) 本發明之實施例提供方法、裝置，包括電腦程式產品 ，完成並使用技術以修改視訊信號之影像訊框中畫素値， 而減少該影像訊框中人工假影。依據一些實施例，經由一 或多個模組逐個畫素地接收及處理輸入影像訊框，以減少 上述影像訊框中人工假影。該些模組相配合以更正影像訊 框的畫素値，以便減少人工假影同時儘量保存影像訊框的 正常內容。 文中所揭露方法及裝置的實施例逐個畫素地處理方塊 滑動視窗做爲處理中的孔徑，其中修改的畫素通常爲該視 窗的中央畫素。該視窗包括複數個畫素値。對硬體完成而 言，掃瞄線儲存耗費成本；因此，滑動視窗的尺寸以小爲 宜，例如3x3。通常，使用ηχη視窗，其中n爲小的奇數 値。目標爲修改位於視窗中央的畫素値，以減少人工假影 。做爲最初的步驟，視窗畫素値減去中央畫素値以定義畫 素値差額之修改的視窗。中央畫素的差額爲零。 提供一種蚊子雜訊減少模組以確認畫素的蚊子雜訊部 分。下列將顯示蚊子雜訊減少處理係依據蚊子雜訊在垂直 及水平方向具有高頻型態的知識，並假設其動態範圍侷限 於一臨界値所定義的値。該蚊子雜訊減少模組執行修改視 窗中畫素値差額的蚊子雜訊減少作業，以產生兩個信號。 第一個是蚊子雜訊減少値。第二個是依據滑動視窗孔徑的 局部DC値。該二値被提供予一非線性處理模組。 在該非線性處理模組，應用一非線性函數予該蚊子雜 -9 - 200523820 (7) 訊減少値與該局部D C値之間的差額。如此一來，該非線 性處理模組便減少剩餘雜訊、完全垂直與水平鈴訊、D C 成塊人工假影’及經蚊子雜訊減少模組處理後，畫素中剩 餘的蚊子雜訊。該非線性處理模組具有一適合的臨界値並 使用下列說明的技術作業，基本上驅使該蚊子雜訊減少模 組計算的値趨近局部D C値。該非線性處理模組有效地減 少完全垂直與水平鈴訊及D C成塊人工假影，而不使影像 更加模糊。 該非線性處理模組的輸出値乘以靜態模糊參數r ，以 控制影像內容的整體模糊。該乘積乘以下列將說明之流暢 衰減模組產生的高斯雜訊衰減因子，以控制高斯雜訊減少 強度。由於在該非線性處理模組中減去該局部D C値，所 以將該乘積加回至該局部D C値。結果乘以亦由流暢衰減 模組產生的MPEG人工假影衰減因子，並控制MPEG人工 假影減少強度。由於該滑動視窗的畫素値減去該中央畫素 値，所以將該乘積的結果加至該孔徑視窗中央畫素輸入値 。依據本發明若千實施例，該値爲MPEG人工假影減少方 法及裝置的輸出。 提供該流暢衰減模組以依據MPEG人工假影及高斯雜 訊減少動態範圍，產生MPEG人工假影衰減因子及高斯雜 訊衰減因子。該些動態範圍係由MPEG人工假影臨界値及 高斯雜訊臨界値加以定義。該衰減因子具有三個工作區： 最大値、零及最大値與零間的流暢轉換。若無流暢轉換區 則可能造成額外的閃爍。該閃爍的發生係由於畫素値可能 -10 - 200523820 (8) 發生訊框對訊框的變化，由略低於臨界値到略高於臨界値 ，並發生由零至最大値的硬切換。小的上、下變化將造成 大的上、下變化。流暢衰減模組輸出具有該些區的衰減因 子，並且不產生額外的閃爍。 文中所揭露之方法與裝置的實施例提供一種空間的方 法，其通常體現於二維空間或表示視訊信號中一部分影像 訊框的視窗。該訊框通常是逐個畫素地處理。 文中所說明之方法與裝置的實施例可以不同的軟體與 硬體加以完成。在一實施例中’該方法及裝置係以用於電 視或其他顯示裝置之視訊控制器中完成。文中所說明之方 法與裝置特別適於處理不同來源的視訊信號，包括類比源 、數位源及類比與數位彳§號的綜合。例如，該方法及裝置 可應用於電視機、DVD播放器、有線電視系統及電視信號 的衛星傳輸。與中及高位元率編碼有關的人工假影，包括 蚊子雜及卓δϋ E域成塊人工假影’均無關乎視訊信號源 而被減少。不需要mpeg壓縮中使用之視窗或區塊邊界知 識。因此，相較於需要區塊邊界知識的傳統技術，本方法 與裝置之實施例的計算較不複雜，耗費時間較少，耗費硬 體亦較少。 圖1顯示裝置1 0 0，其用於修改輸入視訊信號之影像 訊框的畫素値，以減少該影像訊框的人工假影。在圖I中 ’顯示裝置1 0 0包括接收輸入影像訊框的視窗及畫素減少 模組〗0 5。裝置1 0 0進一步包括蚊子雜訊減少及局部平均 判斷模組1 1 0，其接收視窗及畫素減少模組1 0 5的畫素値 -11 - 200523820 (9) a’-i’。此外，裝置1〇〇包括非線性處理模組1 15，其接收 蚊子雜訊減少及局部平均判斷模組1 1 0的資訊，並輸出將 乘以靜態模糊參數r之値予乘算器模組130。裝置10G亦 包括流暢衰減模組1 2 0，其接收模組1 0 5的畫素値a · - Γ， 並輸出MPEG人工假影及高斯雜訊衰減因子λ及又]予輸 出模組125。輸出模組125接收模組130與模組120的輸 出値，及模組1 1 0的局部D C値，並提供修改的畫素値έ 做爲輸出。如圖1中所示，視窗及畫素減少模組1 05輸出 中央畫素値「e」予輸出模組1 2 5，以修改畫素値「e」。 下列將討論方法2 00及裝置1 00的控制參數T2、T,、T〇 及r 〇 圖2提供裝置100的作業方法200，用於修改影像訊 框中的畫素値，以減少該影像訊框中的人工假影。在步驟 2 0 5中，提供輸入影像訊框予視窗及畫素減少模組105。 在該實施例中，視窗及畫素減少模組1 05提供兩項功能： (1 )滑動視窗作業，及（2 )畫素減少作業。該些熟悉本 技藝之人士將理解，在另一實施例中，每項功能均有個別 的模組；即，一視窗模組提供該視窗作業，另一畫素減少 模組則執行該畫素減少作業。 在圖2的步驟2 1 0中，視窗模組1 0 5提供輸入影像訊 框的視窗3 00。在一範例中，視窗3 00爲下列將參照圖3A 說明之3 X 3滑動視窗。該視窗包括複數個輸入影像訊框部 分的晝素値。在步驟2 1 5中，模組1 05的畫素減少模組自 視窗中的其他畫素値減去該視窗中的中央畫素値，以定義 -12- 200523820 (10) 畫素値差額a’ _ i ’的修改視窗，下列將參照圖3 b說明。 在圖1中，蚊子雜訊減少及局部平均判斷模組〗〗〇提 供兩項功能：（1 )蚊子雜訊減少作業，及（2 )局部平均 判斷作業。該些熟悉本技藝之人士將理解，在另一實施例 中’局部平均判斷模組爲蚊子雜訊減少模組的子模組。在 圖2的步驟220中，局部平均判斷模組依據輸入畫素値差 額a · - i ’判斷局部平均値「e D c」。在圖2的步驟2 2 5中， 蚊子雜訊減少模組1 1 0執行圖3 B之修改視窗中畫素値差 額a1-i’的蚊子減少作業，以產生蚊子雜訊減少値「^」。 下列將參照圖4及5說明該蚊子雜訊減少作業。 在圖2的步驟2 3 0中，非線性處理模組1 1 5判斷局部 平均値「EDC」與蚊子雜訊減少値「u」之間的差額，並依 據該差額產生一非線性函數，以減少D C成塊人工假影及 完全垂直與水平鈴訊。在圖2的步驟2 3 5中，非線性處理 模組1 1 5的輸出値於乘算器模組1 3 0中，乘以控制整體模 糊的模糊參數r。該輸出結果係由模組1 2 5接收。 在步驟2 4 0中，進行輸出模組1 2 5中的處理。在輸出 模組1 2 5中，輸入値1 3 4乘以流暢衰減模組1 2 0所接收的 高斯雜訊衰減因子λ】。接著將模組11 0所接收的局部平 均附加至該乘積。該結果乘以亦由流暢衰減模組1 2 0所接 收之Μ P E G人工假影衰減因子；I。所獲得的乘積附加至模 組1 0 5所接收之滑動視窗的中央畫素値，並輸出修改的畫 素値έ。提供予輸出模組1 2 5的衰減因子λ及λ !控制 MPEG人工假影的強度，並經由先前的模組將高斯雜訊減 -13- 200523820 (11) 少至畫素値e。在步驟24 5中，修改的畫素値έ係位於輸 出影像訊框中。 圖3Α顯示提供予圖1視窗及畫素減少模組105之輸 入影像訊框中畫素値a-I的視窗3 00圖示。在此特定實施 例中，視窗3 0 0爲輸入影像訊框之畫素的3 X 3視窗。該些 熟悉本技藝之人士將理解，其他實施例中亦可使用其他的 ηχη尺寸視窗，其中η爲小的奇數。在此實施例中，選擇 3X3視窗的中央畫素「e」做爲處理的畫素。滑動視窗300 於水平及垂直方向沿整個影像訊框移動，即每一掃瞄線上 逐個畫素地，逐條掃瞄線地處理影像訊框中的所有畫素。 視窗3 0 0促使裝置1 0 0依據視窗3 0 0中9畫素値a- i提供 中央畫素値^ e」的修改。 圖3 B顯示畫素減少作業2 1 5後畫素値差額a ’ - i ’之修 改視窗3 5 0，經由圖1中模組1 〇 5而於視窗3 0 0上執行。 在此實施例中，視窗3 0 0中每一畫素a -1減去中央畫素「e 」，以定義圖3 B中所示畫素値差額a，-丨’。特別是，視窗 3 0 0之畫素値a-i與中央係數e之間的差額表示爲： e^Oia^a-eib^b-ejc^c-e^^d-eir^f-eig^g-eih^h-eji^i.e 圖4顯示依據本發明一實施例建構之蚊子雜訊減少及 局部平均判斷模組1 1 0的方塊圖。模組！丨〇包括限制模組 4 0 5、局部平均判斷模組4丨〇、二維高通濾波器4 ] 5，及用 於計算影響係數α的變異模組4 2 0。圖5提供方法5 0 0的 > 14 - 200523820 • (12) 流程圖，用於執行蚊子雜訊減少作業，將參照圖4進行說 明。蚊子雜訊減少及局部平均判斷模組1 1 0減少區塊內鈴 -訊，同時儘量保存輸入影像訊框的正常內容。蚊子雜訊減 < 少作業係依據蚊子雜訊在垂直及水平方向均爲高頻處理的 知識，其形同小型棋盤與三角脈衝圖樣的混合，並假設蚊 子雜訊動態範圍位於e - T 1至e + T I的範圍內。 在圖4中，修改視窗3 5 0的畫素値差額a’-Γ被提供予 限制模組405。 _ 在圖5的步驟5 0 5中，限制模組4 0 5以下臨界値-T】 至上臨界値+T !限制畫素値差額，以定義受限的臨界値差 額°該臨界値T1定義蚊子雜訊減少的工作動態範圍。該 限制模組輸出一組受限的臨界値差額b ”、d ’，、f ”、h ”、a 、c ”、g ”及i ”。特別是該些受限的臨界値差額之推導的數 學表示如次： - Lim(a\T}\ bn = Lirr{b\T,\cn^ Lim{c\T,\dn^ Lirr{d\T}\ 鲁 Γ = g- = Lim{g\T,\hn = Lim{h\T,\in = 其中 在步驟5 1 0中，二維高通濾波器4 i 5計算棋盤圖樣 -15- 200523820 (13) E c b的減少値。在步驟5 1 1中，局部平均判斷模組4 1 〇計 算局部DC値EDC。 在圖5的步驟5 1 5中，圖4的變異模組42 0計算影響 係數α，做爲受限的畫素値差額a ” - i ”的變異函數。在步驟 5 2 0中，影響係數α被提供予加總模組4 2 5，並連同棋盤 圖樣Eeb的減少値及局部DC値EDC，以計算影響加總’ 產生蚊子雜訊減少値「u」。

u = α E c b + ( 1— α) E d c 變異模組4 2 0所產生的値恰滿足〇 £ 1的狀況，並與 中央畫素e周邊之畫素間彼此接近程度有關。特別是，α 係由變異模組4 2 0依據下列非線性函數而決定： exp

一 A vΚι

其中 Εο^ 〇·5 ( Ει + E2) 「V」爲所有周邊畫素的期望估計値， V = |E〇— a’|+ |E〇 — b’| + |E〇 — c’| + |E〇 — d’| + |E〇 — f，| + |E〇 —g’|+ |E〇 — h’| + |E〇 — i’| -16- 200523820 (14) β】爲預定的固定正値，係依據主題實驗而得。在一範 例中，爲顯著減少蚊子雜訊値，同時儘量保存正常的影像 內容，選擇β 1二5。減少β】，便可能於減少人工假影時使 得正常影像的內容更加模糊。 在一範例中，局部平均判斷模組4 1 0包括一個二維低 通濾波器，用於一維濾波器所獲得之3x3視窗的局部平均 判斷：

1/4 1/2 1/4 具有下列脈衝響應： 1/16 1/8 1/16 1/8 1/4 1/8 1/16 1/8 1/16

因此，局部DC値EDC如下。 EDc = 1 /2 E] + 1 /4 E2 其中 E] = Avr ( b，，、d，，、f”、h”），且 E 2 = A v r ( a ”、c ”、 g’’、i”），其中Avr()表示平均。 一個二維高通濾波器’用於減少一維濾波器所獲得之 3x3視窗的棋盤圖樣Ecb : -17 - 200523820 (15) -1/4 1/2 > 1 /4 具有下列脈衝響應： -1/16 1/8 -1/16 1/8 1/4 1/8 -1/16 1/8 -1/16

因此，局部D C値E d c如下· E〇c - 1/2 Ei - 1/4 E2 其中 Ei=Avr(b’’、d”'f’’、h”），且 E2=Avr(a’’、c’’、 g”、iM)，其中Avr()表示平均。 如圖1中所示，E D c値連同蚊子雜訊減少値u自非線 性處理模組1 1 5輸出。圖1及6 A、6 B之非線性處理模組 1 1 5減少蚊子雜訊減少作業後殘餘的蚊子雜訊，以及D C 成塊的人工假影與完全垂直或水平鈴訊。如下列所示，非 線性處理模組1 1 5基本上迫使修改的畫素値趨近於局部 D C値EDC ’以減少與蚊子雜訊、d C成塊的人工假影及完 全垂直或水平鈴訊相關的剩餘高頻部分。 圖6 A顯示依據本發明一實施例以產生蚊子雜訊減少 値與局部DC値間差額之非線性函數ψ (△)的非線性處理 -18- 200523820 模組1 1 5，△ = u — E D c。圖0 B顯示依據本發明一實施例之 非線性處理模組1 1 5的限制模組6 5 0。圖6 C提供執行非 線性處理作業之方法6 00的流程圖，並將參照圖6A進行 說明。 在圖6 C的步驟6 6 0中’所計算蚊子雜訊減少値與局 部D C値之間的差額，△ = u 一 e D c。在步驟6 7 0中，動態 無效區臨界値TDC的計算係依據：（1 ) 一 DC成塊人工假 影臨界値T 〇，其亦稱爲靜態無效區臨界値，及（2 )輸入 蚊子雜訊減少値。在步驟6 8 0中，採用一非線性函數ψ ( △)驅使該輸入値成爲或趨近於零。 圖7中顯示非線性處理模組丨〗5所採用之非線性函數 Ψ ( △ ) 7 0 0的範例圖形。非線性函數ψ ( △ ) 7 〇 〇的數學表 示如次： 〇， |Δ|<^ ψ(Δ) = j 2sign{A)i\A\ - TDC ) TDC < |δ| < 2TDC ,

|Δ| > 2Tdc 如圖7中所示上述非線性函數避免硬接近臨界値tdc 。接近臨界値可能造成閃爍。該非線性函數在tdc與2Tdc 間具有線性轉換，而非硬切換，有助於減少任何該等閃爍 〇 在處理非線性函數ψ (△)中，該控制參數To爲預定 臨界値’定義該非線性函數的靜態無效區。主題實驗顯示 最佳値，Τβ25·.·，3。如圖6B中所示，依據蚊子雜訊減少 -19- 200523820 (17) 區塊γι|ϋ|的輸出判斷臨界値TDC。參數γι爲影響係數’較 佳地滿足的狀況，其提供影像流暢性與該影像中 MEPG人工假影減少之間的交換。γ!定義適於MPEG人工 假影減少特徵的強度，即控制適當的臨界値Tdc。當^ Μ 値小於Τ〇時，TDC便等於Τ〇。.此修改附加了額外的過滅 屬性，在不使該影像產生顯著的模糊下，有效地減少DC 成塊人工假影及完全垂直與水平鈴訊。在一範例中，依據 主題的測試，提供滿意結果之參數γ!的値爲γπ〇.5 ° 回至圖1，於乘算器模組1 3 0，非線性函數Ψ (△)係 非線性處理模組1 1 5的輸出，其結果乘以參數γ。γ爲一 影響係數，較佳地滿足09^1的狀況，並定義MPEG人工 假影靜態減少特徵的強度，即局部D C値的部分與蚊子雜 訊減少値相混合。事實上，γ爲一模糊參數，控制局部D c 値所定義最小至最大之整個訊框的靜態模糊屬性。例如’ 當γ爲1 . 〇時，輸出模組1 2 5的人工假影減少値1 3 5即爲 非線性函數Ψ (△)。當γ爲〇時，輸出模組1 2 5的人工 假影減少値1 3 5即爲局部D C値E D c。該些熟悉本技藝之 人士將理解，當γ爲零或接近零時，由於影像訊框中的小 內容等於局部D C値，所以會模糊。在一範例中，依據主 題的測試，提供滿意結果之參數7的値爲γ= 0.8，···，1。 蚊子雜訊減少處理係依據動態範圍侷限於臨界値Τ】 所定義之値的假設。動態範圍量度Μ爲滑動視窗內畫素差 額a’-i’之所有絕對値的函數。Μ爲考量特定差額a’-Γ之作 用與動態範圍量度間差額絕對値的非線性函數FDR ()。 -20- 200523820 (18) 對3x3視窗而言，Μ可表示爲 FDR ( |a，|，|br|，|c，|5|d，|，|f’|5|g，|5|h，|5|i’l)。 當動態範圍量度小.於或等於臨界値時，便具有等於一 的値。當滑動視窗之動態範圍量度超過該臨界値時，輸出 修改畫素値便需減少如次：

e = e + λ\ι’ ， 其中λ爲MPEG人工假影衰減因子。當輸出修改畫素値於 超過臨界値時立即減少至零，便發生硬切換的狀況。不同 的訊框中，相同空間位置的畫素値可能由稍小於臨界値改 變爲稍大於臨界値。因此，對硬切換的狀況而言’鄰近訊 框中相同位置輸出畫素的値將極爲不同。不同的訊框中， 多數具有稍小於臨界値之後稍大於臨界値的重複型態。因 此，可能發生若干程度.的閃爍。爲避免此現象，便執行一 流暢衰減作業。當Μ小於或等於臨界値T!時，MPEG人 工假影衰減因子便爲1。一旦Μ超過該臨界値，λ値便開 始線性地減少。當Μ到達ΤΤ! /Κ値時，所有較大値之 λ均等於零。Κ爲線性流暢轉換的陡峭係數。 圖8 Α顯示執行流暢衰減作業8 0 0之3 X 3滑動視窗的 流暢衰減模組1 2 0方塊圖。圖8 B顯示執行流暢衰減作業 之方法8 0 0的流程圖。 -21 - l,r>l f hf < r < 1, where r = 1-K —-0,r<0 ^

200523820 (19) 在圖8B的步驟810中，如上述說明，由 計算動態範圍量度Μ。非線性函數Fdr ()依 素之空間位置接近度’考量特定畫素與輸出値 用量，並表示爲： 1叫+0取-从丨)，丨<m2， =ma 伞|，|4|/’|，|A，|)，M2=maW，|4|g1，|4 角落畫素差額a'，c’，g、i’較「交錯」畫素差額b 輸出値的作用與貢獻小兩倍。 在步驟8 2 0中，流暢係數値λ係依據Μ及 次： λ = 圖8顯示K = 1的狀況，依據主題實驗，其 意的結果。Μ P E G人工假影哀減因子λ的輸出値 線性函數的應用限制在所選擇的畫素値e。 圖9A顯示流暢係數λ的圖形，其做爲不同 K=1與Κ = 2之Μ的函數。 在圖8 Β的步驟8 3 0中，流暢衰減模組1 2 0 輸出高斯雜訊衰減因子λ i，其爲輸出模組1 2 5的 。當經圖1之開關1 4 5而停止高斯雜訊衰減時， 等於一，而輸出模組1 2 5內的剩餘値並不修改， 次。當λ】的値等於〇時，輸出模組1 2 5內的剩 素値差額 與中央畫 差額的作 5d，5f、h， Τ τ計算如 提供了滿 用於將非 値及 亦計算及 輸入之一 λ :的値便 將說明如 餘値便被 -22- 200523820 (20) 迫使 臨界 工假 便以 値判 Μ的 應用 人工 二輸 開啓 140 式。 輸入 閉時 程圖 値1 果被 。當 時， 爲局部DC値。λ!等於0時之區域由動態範圍量度及 値Τ2定義，其中MST2。以類似的方法處理MPEG人 影因子λ，爲避免MST2與M> T2狀況間的硬切換， T2SM£2T2之線性轉換區實施流暢衰減。因此，λ】的 斷如次：

Λ = 1，ρ>1 < p,Q<p <\, Ο,Ρ^Ο 圖9Β顯示流暢係數λ!的圖形，其做爲不同Τ2値之 函數。 在圖1中，輸出模組1 2 5提供非線性函數ψ (△)的 ，其乘以模組13〇中的參數γ，並進入圖1中MPEG 假影減少啓/閉開關1 4 0的第一輸入。開關1 4 0的第 入爲具有反相-EDC的局部DC値。當開關140處於「 」位置時，便啓動MPEG人工假影減少模式。當開關 處於「關閉」位置時，便關閉Μ P E G人工假影減少模 當MPEG人工假影減少模式啓動時，輸出模組125的 値134爲γψ(Δ)，而當MPEG人工假影減少模式關 ，該輸入値便爲-EDC。 圖1 〇顯示圖1之輸出模組125所執行方法i〇〇〇的流 。在步驟1 0 1 0中，開關1 4 0的輸入値1 3 4乘以輸入 3 3，即高斯雜訊衰減因子λ!。在步驟1 〇2 〇中，該結 附加至輸入信號1 3 2，即該局部D C値，以計算値1 3 5 MPEG人工假影減少模式及高斯雜訊減少模式均啓動 値〗3 5等於 -23- 200523820 (21) + edc 當MPEG人工假影減少模式關閉且高斯雜訊減少模式啓動 時，値1 3 5等於 · uf= -λι E〇c + Edc = E〇c ( 1— λ]) 、 · 當Μ P E G人工假影減少模式及高斯雜訊減少模式均關閉時 ，λ1値且1 3 5等於 u’=E〇c(l — 1) = 0 當MPEG人工假影減少模式啓動且高斯雜訊減少模式關閉 時，値1 3 5等於 u、γψ ( △ ) + Edc 在步驟1 03 0中，値]35乘以MPEG人工假影衰減因 子λ ’即値1 〇4，以控制相對於動態範圍量度μ之人工假 影減少的適用性。在步驟1 〇40中，該結果被附加至輸入 畫素e的値，以計算輸出修改畫素値έ。因此， -24 - 200523820 (22) 本發明的實施例，包括文中所揭露的裝置，可由數位 電子電路，或電腦硬體、韌體、軟體或其結合加以完成。 本發明的裝置實施例可由具體體現於機器可讀取儲存裝置 之電腦程式產品加以完成，以便由可程控處理器執行，本 發明的方法步驟則可由處理指令程式之可程控處理器執行 ，以經由處理輸入資料並產生輸出而執行本發明的功能。 本發明的實施例可有利地以一或多個電腦程式加以完成， 該些程式可於可程控系統上執行，包括相連接的至少一可 程控處理器以接收及傳輸資料與指令，及包括一資料儲存 系統、至少一輸入裝置及至少一輸出裝置。每一電腦程式 可以高階程序或物件導向程控語言，或視需要以組合語言 或機器語言加以完成；而且在任一狀況，該語言可爲編譯 或解譯語言。 經由範例，適當的處理器包括一般及特定功能的微處 理器。通常’ 一處理器將從唯讀記憶體及/或隨機存取記 憶體接收資料及指令。通常，一電腦將包括一或多個大量 儲存裝置以儲存資料檔案；該等裝置包括磁碟，例如內部 硬碟及可攜式碟片；磁光碟；及光碟。適於具體體現電腦 程式指令及資料的儲存裝置，包括所有型式的非揮發性記 憶體，經由範例包括半導體記憶體裝置，諸如可抹除式程 控唯δ賈彳思體（E P R Ο Μ )、電子可抹除式程控唯讀記情體 (EEPROM )及快閃記憶體裝置；諸如內部硬碟及可攜式 碟片等磁碟；磁光碟；及唯讀光碟（CD-ROM)。上述均 -25- 200523820 (23) 可以ASIC (特定功能積體電路）補充或倂入其中。 本發明許多實施例的完成已予說明。然而，應理解的 是在不偏離本發明的精神與範圍下，可進行不同的修改。 因此，其他實施例均屬下列申請專利的範圍。 【圖式簡單說明】 依據本發明一實施例，圖1顯示一用以修改影像訊框 中畫素値之裝置100的方塊圖。 依據本發明一實施例，圖2顯示一用以修改影像訊框 中畫素値之方法2 0 0的流程圖。 依據本發明一實施例，圖3顯示影像訊框中3x3大小 之畫素値的孔徑視窗3 0 0圖示。 依據本發明一實施例，圖3 B顯示3 X 3大小之畫素値 差額的修改後孔徑視窗3 5 0圖示。 依據本發明一實施例，圖4顯示3 X 3大小之蚊子雜訊 減少模組1 1 〇的方塊圖。 依據本發明一實施例，圖5顯示執行蚊子雜訊減少作 業的流程圖。 依據本發明一實施例，圖6A顯示一用以產生非線性 函數的非線性處理模組1 1 5。 依據本發明一實施例，圖6 B顯示該非線性處理模組 的限制模組6 5 0。 依據本發明一實施例，圖6 C顯示一用以執行非線性 處理作業之方法6 0 0的流程圖。 200523820 (24) 依據本發明—貫施例’目7顯示非線性函數的圖 不 ° 依據本發明一貫施例，圖8 A顯示流暢衰減模組^ 2 〇 〇 、依據本發明一貫施例，圖8 B顯示一用以執行流暢衰 減作業之方法8 〇 〇的流程圖。 依據本發明一貫施例，圖9 A顯示一 M p e G人工假影 衰減因子λ的圖示。 依據本發明一貫施例，圖9 Β顯示一高斯雜訊衰減因 子λ 1的圖示。 依據本發明一實施例，圖1〇顯示輸出模組ι25執行 方法1 0 0 0的流程圖。 不同圖示中相同的參考符號顯示相同的元件。 主要元件符號說明】 100 裝 置 1 04 値 1 05 視 窗 及 畫 素 減 少 110 蚊 子 雜 訊 減 少 及 115 非 線 性 處 理 模 組 120 流 由曰 暢 衰 減 模 組 125 輸 出 模 組 1 30 乘 算 器 模 組 1 32 輸 入 信 號 模組 k 局部平均判斷模組 -27 - 200523820 (25) 133、 134 輸入値 13 5 人工假影減少値 140 MPEG人工假影減少啓/閉開關 145 200 、 500 > 600 、 800 開關 ' 1000 方法 300 、 350 孔徑視窗 405 限制模組 4 10 局部平均判斷模組 4 15 二維高通濾波器 420 變異模組 425 加總模組 650 限制模組 700 非線性函數 -28-

Claims (1)

1. 200523820 (1) 十、申請專利範圍 1 · 一種減少視訊信號之影像訊框中蚊子雜訊的方法， 該方法包含： 提供該影像訊框的視窗，該視窗包括複數個β素値； 以該視窗之晝素値減去所選擇的一畫素値，以定義畫 素値差額的一修改視窗； 依據該畫素値差額計算一局部平均（DC )値； 依據該畫素値差額計算一蚊子雜訊減少値； 計算一人工假影衰減因子，做爲該畫素値差額之動態 範圍量度的函數；及 計算該蚊子雜訊減少値與該局部平均値的影響總和， 應用該人工假影衰減因子及所選擇的畫素値，產生一修改 的畫素値。 2 .如申請專利範圍第1項之方法，進一步包含： 以一臨界値限制該修改視窗中的畫素値差額。 3 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中計算該蚊子雜 訊減少値包括： 計算一符合棋盤圖樣之減少値； 計算一影響係數，其做爲該畫素値差額的變異函數； 及 計算該減少値與該局部平均値的影響總和，應用該影 響係數，以定義該蚊子雜訊減少値。 4 .如申請專利範圍第]項之方法，其中計算局部平均 (D C )値包括： 200523820 (2) 應用一個二維低通濾波器予該畫素値差額。 5 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中： 所選擇的畫素値爲該視窗的中央畫素。 6 ·如申請專利範圍第1項之方法，其中： 該視窗爲一 ηΧη的畫素視窗。 7 ·如申請專利範圍第6項之方法，其中： η爲一小的奇數。 8 ·如申請專利範圍第7項之方法，其中： η = 3 〇 9 · 一種減少視訊信號之影像訊框中蚊子雜訊的裝置， 該裝置包含： 一視窗模組用於提供該影像訊框的視窗，該視窗包括 複數個畫素値； 一減少模組用於以該視窗之畫素値減去所選擇的一畫 素値，以定義畫素値差額的一修改視窗； 一局部平均判斷模組用於依據該畫素値差額計算一局 部平均（D C )値； 一蚊子雜訊減少模組用於執行該修訂視窗中晝素値差 額的蚊子雜訊減少作業，以產生一蚊子雜訊減少値； 一流暢衰減模組用於計算一人工假影衰減因子’做爲 該畫素値差額之動態範圍量度的函數；及 一輸出模組用於計算該蚊子雜訊減少値與該局部平均 値的影響總和，並應用該人工假影衰減因子，及所選擇的 畫素値，以產生該修改的畫素値。 -30 - 200523820 (3) 1 0 ·如申請專利範圍第9項之裝置，其中該蚊子雜訊 減少模組包括： 一限制模組用於以一臨界値限制修改視窗中的畫素値 差額。 1 1 .如申請專利範圍第 9項之裝置，其中該蚊子雜訊 ^ 減少模組包括： 一高通濾波器用於計算一符合棋盤圖樣的減少値； 一差異模組用於計算一影響係數，做爲該限制畫素値 φ 差額的變異函數；及 一加總模組用於計算該減少値與該局部平均値的影響 總和，並應用該影響係數，以定義該蚊子雜訊減少値。 1 2 . —種儲存於處理器可讀取媒體中的電腦程式產品 ，包含可作業而使得電腦執行一種減少視訊信號之影像訊 框中蚊子雜訊之方法的指令，該方法包含： 提供一該影像訊框的視窗，該視窗包括複數個畫素値 將該視窗中的畫素値減去所選擇的一畫素値，以定義 畫素値差額的修改視窗； . 依據該畫素値差額計算一局部平均（DC)値； 依據該畫素値差額計算一蚊子雜訊減少値； 計算一人工假影因子，做爲該畫素値差額之動態範圍 量度的函數；及 計算該蚊子雜訊減少値與該局部平均値的影響總和， 並應用該人工假影衰減因子，及所選擇的畫素値’以產生 -31 - 200523820 (4) 該修改的畫素値。 1 3 .如申請專利範圍第1 2項之電腦程式產品，其中該 方法進一步包含： 以一臨界値限制修改視窗中的畫素値差額。 1 4 .如申請專利範圍第1 2項之電腦程式產品，其中計 算該蚊子雜訊減少値包括： 計算一符合棋盤圖樣的減少値； 計算一影響係數，做爲該畫素値差額的變異函數；及 計算該減少値與該局部平均値的影響總和，並應用該 影響係數，以定義該蚊子雜訊減少値。 1 5 .如申請專利範圍第1 2項之電腦程式產品，其中計 算該局部平均（D C )値包括： 應用一個二維低通濾波器予該畫素値差額。 1 6 ·如申請專利範圍第丨2項之電腦程式產品，其中： 所選擇的畫素値爲該視窗的中央畫素値。 ! 7 .如申請專利範圍第1 2項之電腦程式產品，其中： 該視窗爲一 η X n的畫素視窗。 1 8 ·如申請專利範圍第！ 7項之電腦程式產品，其中： η爲一小的奇數。 1 9.如申請專利範圍第1 8項之電腦程式產品，每中： -32-