專利名稱：降低圖象數據解碼處理蚊音噪聲的方法及裝置的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及降噪方法和圖象解碼裝置，尤其是涉及降低在圖象數據解碼處理期間所生蚊音噪聲的方法以及據此方法而用于解碼編碼圖象的裝置。
當對諸如圖象信號、音頻信號等作為數字信號的各種信號進行傳送、記錄或再生時，經常采用壓縮及解壓縮信息的技術以降低信息量，即比特數。例如，利用選自均等劃分信號電平的一個值來表示每個取樣值的這種均勻線性量化如果被用來對視頻信號、音頻信號之類的信號進行數字化而不采用任何壓縮技術的話，則會使欲將被發(fā)送或記錄/再生信息的量變得過大。因此，在廣播、通信及信息記錄/再生領域中，人的視覺接受及聽覺接收特性已被用在此種壓縮技術中。例如，當信號具有很小變異時，人的感覺對于信號電平中的變化是敏感的，但當信號具有強波動時，就不那么敏感。這種特性可被用來降低針對每一取樣值的信息量。而且，多種用于壓縮信息的技術已被采用從而引發(fā)在高效壓縮技術實際使用中的進步。
例如，具有類似于VHS型VTR裝置所生圖象質量的一小時電影畫面所含的信息量大約是109兆比特。而可與NTSC彩電接收圖象質量相比的一小時電影畫面所含信息量大致為360兆比特。因此發(fā)展高效率壓縮技術的償試也同樣促進了旨在利用目前傳輸線或記錄介質來發(fā)送或記錄/再生如此大信息量的應用研究。
針對圖象信息應用而已經提出的作為實用方法的高效壓縮方法一般是結合了三種不同的壓縮技術以降低信息量。第一種技術是利用了圖象幀內的相關性降低信息量(利用空間相關性的壓縮)，它利用了這樣一個實際的優(yōu)點，即，自然圖象鄰近象素間存在高相關性。第二種技術是利用按時間排列的幀間相關性降低信息量(利用時間相關性壓縮)。第三種技術是利用每種碼出現幾率的不同降低信息量。作為利用圖象幀間相關性進行信息壓縮的技術(第一種技術)已提出了多種。近年來常被采用的如K-L正交變換技術、離散余弦變換(DCT)、離散付立葉變換以及沃爾什-哈德默德變換。
例如，在ISO(國際標準組織)指導下由MPEG(運動圖象編碼專家組)所確立的針對圖象信息的高效編碼方法采用的是二維DCT。這些高效圖象編碼方法(MPEG1和MPEG2)結合了幀內和幀間編碼以實現運動圖象信息的高效編碼，同時采用運動補償預測及幀間預測。正交變換通常是用于采用把一幅圖象劃分成具有預定數據塊大小(MXN)的若干數據塊而獲得數據塊。在MPEG1和MPEG2中，具有8象素×8象素的塊大小的數據塊被定義為單元數據塊。
通過對單元數據塊進行正交變換而獲得MXN正交變換系數(例如64DCT在MPEG1和MPEG2中的變換系數)隨后利用數據塊量化步長(Step Size)而被量化。該數據塊量化步長是針對包括至少一個單元數據塊的每一預定尺度區(qū)而定義的。例如，在MPEG1和MPEG2中這種預定尺度被稱作宏數據塊，對于亮度信號Y是由16×16的象素數據塊構成，而對于彩色信號Cr和Cb而言則由8×8象素數據塊構成。細言之，數據塊量化步長被表示成〔{一個宏數據塊的一個量化特征(一宏數據塊的量化規(guī)模)QS}×量化矩陣(8×8)}。此處，宏數據塊量化特征隨宏數據塊不同而變。
根據數據塊量化步長尺度而被量化的正交變換系數(例如DCT系數)被分離成直流成分(DC成分)和交流成分(AC成分)。對正交變換系數的直流成分進行微分編碼而對于其交流成分在經過折線掃描后進行熵編碼(平均信息編碼)。其中該熵編碼是利用可變長度編碼方案的一種信息壓縮技術，它利用的是每種碼(例如霍夫曼(Huffman)碼)的不同出現的幾率。被變換及編碼的圖象數據作為比特流發(fā)送(比特序列)。對于變換和編碼圖象數據的解碼操作是以同上述的編碼操作方式相反的方式執(zhí)行，以獲得輸出的圖象?？墒?，當有量化處理被包括在整個編碼過程當中時，其不可避免的量化誤差會導致出現于輸出圖象上的量化噪音。因此，當經歷編碼過程的的圖象的復合包括比傳輸數據速率的容量更大的信息量時，其量化噪聲將對圖象質量產生實際的損壞。
通常，在低頻成分中的這種量化誤差會導致輸出圖象的數據塊的畸變，這種畸變似乎不存在輸出圖象中每一數據塊間的相關性。而且，在高頻成分中的這種量化誤差會產生環(huán)繞邊緣的蚊音噪聲，這種噪聲是表現在輸出圖象中的具有振鈴狀的畸變。
在圖象電平比較平坦的場合，出現在輸出圖象中的量化誤差尤其顯眼。當少量的量化噪聲被加至視頻信號電平從低頻成分到高頻成分變化的一點時，則由于人眼的視覺特性而很難直覺到該噪聲。但是當具有高頻成分的少量噪聲被加至具有低頻成分視頻信號中的一個變化點時，則該噪聲是易于被覺查的。當然，當有大量噪聲被加至時，作為編碼劣變而被檢測到的噪聲與噪聲的頻率成分無關。
當以一種測量來計數這種量化噪聲時，有一種公知的技術稱作核化技術。這種技術假設被解碼的具有少量高頻成分的圖象部分幾乎是由圖象信號噪聲及量化噪聲構成，而具有低于一預定電平的信號電平的圖象部分應當是零信號電平。這種核化技術已用作去除模擬信號中出現的少量噪聲的方法(例如可參見″廣播技術″91年2月141-147頁)。
通常，反映出人視覺特性的數據塊量化步長對于高頻成分而言具有大于對于低頻成分的值。因而使量化誤差趨于出現在高頻成分中。出于此慮，上述的核化技術僅可用于高頻成分，以將低于一預定電平(核化電平)的信號電平轉變成零電平。隨后將經核化技術處理過的信號加到低頻成分的信號。但是，當根據由大的量化步長產生的量化噪聲的幅度來設置該核化電平時，則使輸出的圖象趨于有一平淡的狀況而無圖象細節(jié)。另一方面，若采用對應于小量化步長所生的量化噪聲的幅度的核化電平，則會使具有大幅度的量化噪聲不能被去除。另一方面，由于核化電平被固定在一預定電平，所以該量化噪聲不能被有效降低。
因此，需要一種能夠有效地降低在對已編碼圖象數據進行解碼過程中所產生的蚊音噪聲的方法，及其采用此方法而解碼已編碼圖象數據的裝置。
因而本發(fā)明之目的在于提供可以滿足上述所需的方法及裝置。
本發(fā)明另一更具體的目的是提供能夠有效降低在對編碼圖象數據進行處理期間所產生的蚊音噪聲的方法及其基于此種方法而對已編碼圖象數據進行解碼的裝置。
為實現本發(fā)明的上述目的，借助于對編碼圖象所劃分而成的每一數據塊施用一反向正交變換以對編碼的圖象數據進行解碼以產生解碼的圖象數據的裝置包括一個量化信息檢測單元，用于檢測指示針對一給定數據塊所用量化步長尺度的數據塊量化步長尺度信息；以及一個頻率特性修正單元，用于根據該數據塊量化步長信息而針對給定數據塊對解碼的圖象數據的高頻成分進行修正；該高頻成分具有高于一預定頻率的頻率。
為實現本發(fā)明同一目的，可采用借助于對編碼圖象所劃分而成的每一數據塊施用一反向正交變換以對編碼的圖象數據進行解碼以產生解碼的圖象數據的方法。該方法包括有檢測指示針對每一給定數據塊量化步長尺度的數據塊量化步長尺度信息的步驟；以及根據該數據塊量化步長信息而針對給定數據塊對解碼的圖象數據的高頻成分進行修正的步驟，該高頻成分具有一高于一預定頻率的頻率。
在上述裝置及方法中，指示針對給定數據塊能用的量化步長尺度被獲得，并被用于修正解碼圖象數據的高頻成分。就是說，可以據此量化步長尺度而對高頻成分所進行的修正而使其幅度依賴該量化步長尺度的蚊音噪聲被降低。從而使蚊音噪聲的有效降低不對解碼圖象數據圖象的所需細節(jié)特征產生不利影響。
在結合附圖的下列詳述中會使本發(fā)明的其它目的及進一步特征變得顯而易見。


圖1是根據本發(fā)明第一實施例的圖象數據解碼裝置的方框圖2是圖1頻響特性修正單元的方框圖；圖3是頻響特性修正單元另一實例的框圖；圖4是反映核化電平系數和量化標度因數之間關系特性曲線的圖表；圖5是根據本發(fā)明第二實施例的圖象數據解碼裝置的方框圖；圖6是根據本發(fā)明第三實施例的圖象數據解碼裝置的方框圖；圖7是用于說明以圖6中控制信號產生單元確定一象素核化電平過程的示意圖；圖8是根據本發(fā)明第四實施例的圖象數據解碼裝置的方框圖；圖9是根據本發(fā)明第五實施例的圖象數據解碼裝置的方框圖；圖10是圖9中頻響特性修正單元方框圖；圖11是圖9的頻響特性修正單元另一構成方框圖；圖12是表示動態(tài)值計算實例的示意圖；圖13是表示一乘法因數和一值G之間關系實例的圖；以及圖14是根據本發(fā)明第六實施例的圖象數據解碼裝置的方框圖。
下面來參考附圖對本發(fā)明實施例作描述。
圖1是根據本發(fā)明第一實施例圖象數據解碼裝置的方框圖。其中以參考數字1表示接收將被解碼的比特數據流(一系列比特)的輸入節(jié)點。而以虛線3所括的部分是一集成電路，該集成電路中有緩沖器8、可變長度解碼單元9、反向量化單元10、反向正交變換單元11、加法器12、運動補償單元13和圖象存儲器14。用作此部分的集成電路可購到。
送到輸入節(jié)點1的比特流是經過高效編碼方法，例如MPEG1和MPEG2的高效編碼方法所編碼的圖象數據，其中的編碼方法采用了前述的三種不同壓縮技術的組合，即通過利用圖象幀內的相關性的正交變換的壓縮(利用空間相關性的壓縮)、利用按時間順序排列的圖象幀間相關性的壓縮(利用時間相關性的壓縮)以及利用每一編碼出現的不同的概率的壓縮。在下面所進行的描述中，假定將被解碼的圖象數據是由MPEG1和MPEG2的方法所產生的數據。
通過MPEG1和MPEG2方法的運動圖象信息的高效編碼采用了經過二維離散余弦變換(二維DCT)幀內編碼和幀間編碼的組合，并且還采用了運動補償預測和幀間預測。經歷此種高效編碼的每一圖象的圖象信號都被分成具有8象素×8象素數據塊尺度(水平方向上有8個象素且在垂直方向上為8行)的數據塊單元，并對每一單元數據塊施用DCT。利用數據塊步長尺度對針對每一數據塊所獲的64個DCT變換系數進行量化。在MPEG1和MPEG2中，對于每一宏數據塊定義其數據塊量在門限值，這種宏數據塊是至少包括一個單元數據塊的一個預定尺寸的區(qū)域，對于亮度信號Y是由16×16象素的數據塊構成，而對于色信號Cr和Cb是一個8×8象素的數據塊。詳細而言，該數據塊量化步長尺度被表示成〔{宏數據塊量化特征(宏數據量化標度)QS}×量化矩陣(8×8)〕。此處的宏數據塊量化特征(宏數據塊量化標度)QS是一個標度因數，它隨宏數據塊的不同而改變。
通過對利用數據塊量化步長尺度的DCT變換系數進行劃分的量化處理而獲得DCT系數隨后被分離成直流成分(DC成分)和交流成分(AC成分)。在折線掃描之后，DCT變換系數的直流成分經歷的是微分編碼，而其交流成分經歷的是熵編碼(利用每一碼出現的不同的幾率的可變長度編碼方案，例如霍夫曼Huffman編碼)。隨后產生出比特流，其中已經對于解碼處理所需的信息附加到已編碼和已變換的圖象數據。在此，對于解碼處理所需的信息包括關于數據塊量化步長尺度(例如宏數據塊量化標度QS)的信息以及有關移動矢量和預測模式等信息。在圖1的圖象數據解碼裝置中，送到輸入節(jié)點1的比特流被存儲在緩沖存儲器8中，它是由先入先出(FIFO)存儲器構成的。
可變長度解碼單元9從緩沖存儲器8接收讀出的比特流并解碼圖象數據，這些圖象數據已經熵編碼(可變長度編碼)并附以對于這些變換的和編碼的圖象為必須的信息。(這種信息包括數據塊量化步長尺度信息(宏數據塊量化特征QS)以便關于運動矢量和預測模式的信息等)。然后，由可變長度解碼單元9所解碼的圖象數據及其數據塊量化步長尺度信息被送到反向量化單元10。而且，有關運動矢量、預測模式等內容的信息送到運動補償單元13。
接收圖象數據和數據塊量化步長尺度信息(QS)的反向量化單元10利用反向量化操作獲得DCT變換系數，并將此系數送到反向正交變換(反向DCT)單元11。該反向正交變換(反向DCT)單元11對每一個單元數據塊施行二維反向DCT，以便將頻域的二維圖象數據轉變成時域圖象數據。在時域中生成圖象數據送到加法器單元12。在加法器單元12處，根據指示是幀內編碼還是幀間編碼的編碼類型，可以將該時域圖象數據加到由運動補償單元13獲得的運動補償的圖象數據。從加法器單元12輸出的圖象數據存儲在圖象存儲器14中。
在圖1所示的圖象數據解碼裝置中，從圖象存儲器14提供的圖象數據經一個頻響特性修正單元7而在輸出節(jié)點2輸出。該頻響特性修正單元7是執(zhí)行核化處理的核化電路。
該頻響特性修正單元7受來自控制信號產生器單元6的控制信號的控制，以改變加到圖象數據的核化電平。圖2是該頻響特性修正單元7的框圖。圖3是該頻響特性修正單元又一實例的框圖。圖2和3中所示頻響特性修正單元的任何一個都可用于圖1所示的圖象數據解碼單元1。
在圖2中，由虛線7h所括的部分用作核化電路，以便在圖象的水平方向施行核化處理。而且，由虛線7v所括部分用作核化電路，以便在圖象垂直方向施行核化處理。用作核化電路對圖象水平方向施行核化處理的由虛線7h所括部分和用作核化電路對圖象垂直方向施行核化處理的由虛線7v所括部分是串接的。因此這兩部分構成用以施行二維核化處理的核化電路。
在圖2中，由虛線7h所括部分包括具有預定截止頻率的水平LPF21、減法單元22、乘法單元23和加法單元24。而且，由虛線7v所括部分包括具有預定截止頻率的垂直LPF25、減法單元26、乘法單元27和加法單元28。
在圖3中，頻響特性修正單元7包括一個二維LPF30、減法單元31、乘法單元32和一個加法單元33，被用作一個進行二維核化處理的核化電路。當采用了二維濾波器時，相加及乘法操作的計算量就會增加。但有利的情況是可以處理對角線方向的頻帶延伸。
在圖2中，由虛線7h所括的乘法單元23和由虛線7v所括的乘法單元27都被提供有來自控制信號產生單元6的核化電平控制信號。在圖3中，乘法單元32也提供有來自控制信號產生單元6的核化電平控制信號。
在頻響特性修正單元7的乘法單元中，當信號成分的幅度低于核化電平控制信號(核化電平系數信號)時，在一頻帶內高于LPF的預定截止頻率的信號成分被乘以零。因而該核化處理的執(zhí)行是降低了在較高頻帶內的不希望的信號成分。
圖4是反映核化電平系數和數據塊量化步長尺度信息(QS)之間關系特性曲線的一個實例。
圖4中表示核化電平系數的縱軸范圍是從0到10，由頻響特性修正單元7用來根據數據塊量化步長尺度信息(例如宏數據塊的量化標度QS)而執(zhí)行信號處理以便抑制高頻成分。其中的數據塊量化步長尺度信息是針對每一宏數據塊而被定義的，即針對包括至少一個施用DCT的單元數據塊(DCT數據塊)的每一預定尺度區(qū)定義的。在圖4中，核化電平系數隨著數據塊量化步長尺度信號值的變大而增加，并飽合于一定電平。
用在圖1的圖象數據解碼裝置中的控制信號產生單元6可以包括一個查詢表(ROM表)，對此表，定義每一宏數據塊的數據塊量化步長尺度信息(例如宏數據塊量化標度QS)作為地址而提供。根據其提供的地址，該查詢表輸出與一核化電平系數(核化電平控制信號)對應的核化電平系數信號。
頻響特性修正單元7根據從控制信號產生單元6提供的核化電平控制信號執(zhí)行核化處理，利用在圖象區(qū)域采用大數據塊量在步長尺度圖象中的大的核化電平。因而在保持陡峭邊緣的同時便利地降低蚊音噪聲。就是說，有可能利用那些采用趨于產生大的蚊音噪聲幅度的大量化步長尺度那些圖象特征以及那些采用趨于產生小的蚊音噪聲幅度的小量化步長尺度的那些圖象的特征的長處。因此，頻響特性修正單元7執(zhí)行一種自適應核化處理，通過這種處理，利用大的數據塊量化步長尺度而使在一圖象區(qū)域中核化電平變大。結果是，可以防止那些圖象中的必要的細節(jié)特征從在對蚊音噪聲的消除處理中消失。
在采用了本發(fā)明的核化處理的圖1所示的圖象數據解碼裝置中，如上所述的那樣，送到輸入節(jié)點1的比特流通過緩沖存儲器8可變長度解碼單元9、反向量化單元10、反向正交變換單元11、加法器單元12以及運動補償單元13而被解碼成解碼圖象數據。存儲在圖象存儲器14中的解碼圖象數據隨后再被從其中輸出。
從圖象存儲器14讀出的圖象數據被送到頻響特性修正單元7，利用自適應核化處理而除去噪聲。因此，已抑制量化噪聲的圖象數據在圖象數據解碼裝置的輸出節(jié)點2輸出，該解碼裝置帶有采用自適應核化處理的自適應核化裝置。
在帶有這種自適應核化裝置的圖1所示的圖象數據解碼裝置中，送到輸入節(jié)點1的比特流被存儲在由虛線3所括解碼器集成電路的緩沖存儲器8中，并且還送到緩沖存儲器4中。從FIFO存儲器的緩沖存儲器4中讀出的比特流還被送到量化信息檢測單元5。對于該量化信息檢測單元5來說，可采用與可變長度解碼單元9相類似的機制。
量化信息檢測單元5檢測數據塊量化步長尺度信息(宏數據塊量化標度QS)，并將其送到控制信號產生單元6。
就是說，在圖1的圖象數據解碼裝置中，送到輸入節(jié)點1的比特流經緩沖存儲器4送到量化信息檢測單元，從該比特流中檢測出針對一系列宏數據塊的量化步長尺度信息送到控制信號產生單元6。其中的量化信息檢測單元5、控制信號產生單元6、以及頻響特征修正單元7是在由虛線3所括的集成電路之外，當然也可將這些單元置于該集成電路之內。
圖5是根據本發(fā)明第二實施例圖象數據解碼裝置的框圖。圖5中那些與圖1相同的部件以相同參考符號表示，其相應的描述亦被略去。
在圖5示出的具有自適應核化裝置的圖象數據解碼裝置中，全部單元都放在由虛線15所包括的解碼器集成電路中。而且，由可變長度解碼單元9從比特流檢測到的針對一系列宏數據塊的數據塊量化步長尺度信息被送到控制信號產生單元6。
就是說，在帶有自適應核化裝置的圖5所示圖象數據解碼裝置中，圖1中在虛線3解碼器集成電路外部的緩沖存儲器4和量化信息檢測單元5的操作由圖5中在虛線15內的評碼器集成電路內的緩沖存儲器8和可變長度解碼單元9執(zhí)行。而且，在圖5的虛線15所括解碼器集成電路還包括控制信號產生單元6和頻響特性修正單元7。在此的控制信號產生單元6還被提供有由可變長度解碼單元9從一系列宏數據塊比特流提取的數據塊量化步長尺度信息(例如宏數據塊量化標度QS)。隨后，頻響特性修正單元7根據從控制信號產生單元6來的核化電平控制信號抑制出自圖象存儲器14的圖象數據中的高頻成分。
如上所述，在本發(fā)明的第一和第二實施例中，由控制信號產生單元6所生的核化電平控制信號被送到頻響特性修正單元7。如圖4中所示，核化電平控制信號與包括在數據流中的每一宏數據塊的數據塊量化步長尺度信息的關系是作為附加信息而存在的。隨后，頻響特性修正單元7抑制掉那些根據數據塊量化步長尺度信息被判定其電平低于核化電平的高頻成分。
圖6是根據本發(fā)明第三實施例圖象數據解碼裝置的方框圖。與圖1相同的那些部件以同樣參考號表示其相應描述被省略。
在帶有根據本發(fā)明自適應核化裝置的圖6所示的圖象解碼裝置中，將被解碼的比特流送到輸入節(jié)點1，以便送到由虛線16所括的解碼器集成電路的緩沖存儲器8中。而且，加到輸入節(jié)點1的比特流還送到緩沖存儲器4中。從先入先出(FIFD)存儲器的緩沖存儲器4讀出的比特流還送到量化信息檢測單元5。對于該量化信息檢測單元5，可選用與可變長度解碼單元9相類似的構造。該量化信息檢測單元5從比特流中檢測對于每一宏數據塊所必須的信息，并將它送到控制信號產生單元17。
使用在圖6中的圖象數據解碼裝置中的控制信號產生單元17可以包括一個查詢表(ROM表)。該查詢表從量化信息檢測單元5接收針對每一宏數據塊定義的作為數據塊量化步長尺度信息的地址并從圖象存儲器14接收當前處理象素的位置。如前所述，該宏數據塊至少包括一個將被施加DCT的數據塊單元，在控制信號產生單元17中，根據所提供的地址(數據塊量化步長尺度信息和當前被處理的象素的位置)查詢表(ROM表)輸出對應于核化電平系數的核化電平系數信號(核化電平控制信號)。
連同數據塊量化步長尺度信息一起將當前處理象素的位置也送到控制信號產生單元17的原因在于，靠近單元數據塊邊緣的核化電平的增加可以有效地降低數據塊的畸變。就是說，不僅是可通過根據數據塊量化步長尺度信息而改變核化電平使蚊音噪聲被有效地降低，而且可使數據塊畸變被有效地降低。可以通過根據當前所處理象素位置而增加靠近該單元數據塊邊緣的象素的核化電平來實現這一點。
圖7是解釋在控制信號產生單元17處確定針對一個象素陣列的核化電平過程的示意圖。其中，通過對靠近單元數據塊邊緣的象素的核化電平設置為大的電平，控制信號產生單元17產生核化電平控制信號以有效地降低數據塊畸變。圖7中t1、t2、t3和t4表示不同的時間點，每一個都延遲一個時鐘間隔。在一個指定圖象的一行象素陣列中，針對靠近單元數據塊邊緣的象素P-3至P+6的預定核化電平被設置。
如前所述，本發(fā)明第三實施例中的控制信號產生單元17從量化信息檢測單元5得到數據塊量化步長尺度信息并從圖象存儲器14獲得當前所處理象素的位置(地址)。根據所提供的地址(數據塊量化步長尺度信息和當前被處理象素的位置)，控制信號產生單元17的ROM查詢表輸出對應核化電平系數的核化電平系數信號(核化電平控制信號)。因此，該頻響特性修正單元7可以增加對于靠近單元數據塊邊緣的那些象素的核化電平，以便有效地降低數據塊畸變以及蚊音噪聲。
圖8是根據本發(fā)明第四實施例圖象數據解碼裝置的方框圖。在圖8中，與圖6相同的部件以相同的參考號表示并略去相應的描述。
圖8所示的圖象數據解碼裝置所帶有的自適應核化裝置在以下幾點有別于圖6所示的圖象解碼裝置。送到控制信號產生單元17的數據塊量化步長尺度信息(例如宏數據塊量化標度QS)是由可變長度解碼器19從比特流中檢測的。而且，控制信號產生單元17和頻響特性修正單元7是置于虛線18所括的解碼器集成電路之內的。
如前面所述，按照本發(fā)明的實施例1-4，在核化處理過程中所用的核化電平可根據數據塊量化步長尺度信息而改變，以使得針對一圖象區(qū)域的核化電平利用大的數據塊量化步長尺度而被增加。因此，在保持住圖象邊緣的同時可方便地減小蚊音噪聲。而且還可以利用這樣的事實，即，大幅度蚊音噪聲出現在利用粗大量化步長已壓縮圖象區(qū)域中，而小幅度蚊音噪聲出現在利用精細量化步長的區(qū)域中。就是說，根據來自控制信號產生單元的核化電平控制信號，頻響特性修正單元7采用自適應核化處理增大了大數據塊量化步長尺度的區(qū)域中的核化電平，從而使得不因為對蚊音噪聲的去除使所需的圖象細節(jié)被丟失。而且，針對靠近單元數據塊邊緣的象素的核化電平可被加大，從而使在蚊音噪聲被降低的同時有效地減小數據塊畸變。
圖9是根據本發(fā)明第五實施例的圖象數據解碼裝置的方框圖。
在圖9中，如圖1所示相同的部件以相同數據表示，其相應描述被省略。圖9的圖象解碼裝置與圖1所示不同點在于提供第一動態(tài)檢測單元40和第二動態(tài)檢測單元41以獲得存儲在圖象存儲器14中圖象數據的動態(tài)值(圖象合成指示)。由第一動態(tài)檢測單元40和第二動態(tài)檢測單元41獲得的動態(tài)值被送到控制信號產生單元6A?？刂菩盘柈a生單元6A根據該動態(tài)值產生控制信號并將其送到頻響特征修正單元7A。
圖10是頻響特性修正單元7A的方框圖，而圖11是該修正單元7A的另一種構形的框圖。使用在第五實施例中的圖10和圖11的構成與使用在圖2及圖3實施例1至4中構成的不同點僅在于它的乘法單元的控制操作。即在當幅度小于自適應核化電平時，圖2和圖3的乘法單元是以零倍乘高頻成分的幅值。另一方面，圖10中的乘法單元23A和27A以及圖11的乘法單元32A是以提供到該放大單元的控制信號倍乘高頻成分的幅值。
圖10的乘法單元23A和27A(或圖11的放大單元32)從控制信號產生單元6A接收控制信號，它是范圍在0至1.25的一個乘法因數信號。在頻響特性修正單元7A輸出的圖象數據內，那些具有比LPF21和25(30)的預定截止頻率更高的信號成分由范圍在0至1.25的因數所乘。
當從控制信號產生單元6A送到頻響特性修正單元7A控制信號的在0到1的范圍內時，出現在節(jié)點2的圖象數據有一個被因數0到1.0衰減的信號分量，它的頻率高于LPF的預定截止頻率。
當從控制信號產生單元6A送到范圍在1.0至1.25的頻響特性修正單元7A的控制信號位于1.0至1.25時，出現在節(jié)點2的圖象數據有一個被因數1.0至1.25增強的信號分量，它高于LPF的預定截止頻率。因而使圖象的輪廓被增強。
送到頻響特性修正單元7A的控制信號是由控制信號產生單元6A以如下的方式所產生。圖9中的控制信號產生單元6A從量化信息檢測單元5接收數據步長尺度信息(例如宏數據塊量化標度QS)以及從第一動態(tài)檢測單元40和第二動態(tài)檢測單元41接收動態(tài)值。第一動態(tài)檢測單元40在解碼的圖象區(qū)中針對具有第一尺寸的區(qū)域檢測第一動態(tài)值A1。第二動態(tài)檢測單元41在解碼的圖象區(qū)中針對具有小于第一尺寸的一個第二尺寸的區(qū)域檢測第二動態(tài)值A2。
第一動態(tài)檢測單元40和第二動態(tài)檢測單元41具有檢測針對圖象預定尺寸面積的動態(tài)(圖象復雜性指示值)的功能。由第一動態(tài)檢測單元40和第二動態(tài)檢測單元41所檢測的動態(tài)值可以是傳統(tǒng)上用作圖象各種動態(tài)值的任何指示值的一種。
就是說，第一動態(tài)檢測單元40和第二動態(tài)檢測單元41作為動態(tài)值的如圖12所示相鄰象素之間的差分取和。而且，第一動態(tài)檢測單元40和第二動態(tài)檢測單元41還可以通過計算在一數據塊內的象素值和平均象素值之間的差的平方取和以及采用了預定濾波處理后的象素的絕對值取和來檢測其改變量。
在解碼圖象區(qū)中具有第一尺寸的區(qū)可作為單元數據塊(DCT數據塊)，對于該解碼圖象區(qū)，該第一動態(tài)檢測單元40檢測第一動態(tài)值A1。在解碼圖象區(qū)中的第二尺寸小于第一尺寸的區(qū)域，第二動態(tài)檢測單元41檢測第二動態(tài)值A2，該區(qū)域可具有與使用在頻響特性修正單元7A中的FIR濾波器的濾波器長度相應的象素數目。例如，如果FIR濾波器是具有3抽頭或5抽頭作為濾波器長度的一維濾波器，則具有第二尺寸的區(qū)可具有3個象素或5個象素。而且，如果FIR濾波器是一個具有3抽頭或5抽頭作為濾波長度的二維濾波器，則具有該第二尺寸的區(qū)域可分別具有3×3或5×5的象素。
根據針對每一宏數據塊而定義的量化數據塊步長尺度信息(例如宏數據塊量化標度QS)、第一動態(tài)值A1和第二動態(tài)值A2，控制信號產生單元6A以下式計算出一個G值G＝{K1-(QS×(A1/A2)+1}/K2(1)其中K1和K2是常數。隨之控制信號產生單元6A采用G值作為ROM查詢表的地址，例如產生在0至1.25范圍內的乘法系數信號。
圖13是反映乘法系數和值G之間關系的坐標圖，如圖13所示，當值G超過一預定值Th時，該乘法系數在一上限處于飽合，如圖13所示，該上限值被示作一個1.25的示范值。但如前所述，該上限值并不必須固定在1.25，該乘法系數信號是送到頻響特性修正單元7A的乘法單元23A和27A(32A)的。
在公式(1)中，隨著針對每一宏數據塊而定義的數據塊量化步長尺度信號(例如宏數據塊量化標度QS)的變大和/或(A1/A2)的增加而減小。其中的數據塊量化步長尺度信息隨圖象內容變得復雜而增加。
比值(A1/A2)表示出在靠近給定象素的圖象數據中是否有與圍繞該靠近象素的圖象數據相類似的復雜性。就是說，值(A1/A2)指示出所給的象素是否為圖象的平坦部分或是該圖象的邊緣部分。
例如，(A1/A2)的值在一邊緣處變小從而會使G值變大。相反，圖象的平坦部分具有大值的(A1/A2)，從而G值變小。
為了有助于對第5實施例的理解，下面來對頻響特性修正單元7A的操作及其操作的結果作驗證。
當送到頻響特性修正單元7A的乘法單元23A和27A(32A)的控制信號與等于零的乘法因數相對應時，出自頻響特性修正單元7A的在節(jié)點2上出現的圖象數據只具有對應于LPF21和25(30)的頻帶的頻率成分。就是說該圖象數據沒有比LPF21或25(30)的預定截止頻率更高的頻率的信號成分。
當送到頻響特性修正單元7A的乘法單元23A和27A(32A)的控制信號與等于0.5的乘法因數相對應時，出自頻響特性修正單元7A的在節(jié)點2上出現的圖象數據具有對應于LPF21和25(30)的頻帶的頻率成分。此外，具有這些信號成分的圖象數據具有原始信號成分的一半的幅度，而這些原始信號中具有比LPF21和25(30)的預定截止頻率更高的頻率。
當送到頻響特性修正單元7A的乘法單元23A和27A(32A)的控制信號與等于1.0的乘法因數相對應時，出自頻響特性修正單元7A的在節(jié)點2上出現的圖象數據與送到頻響特性修正單元7A的圖象數據一樣。
當送到頻響特性修正單元7A的乘法單元23A和27A(32A)的控制信號與等于1.25的乘法因數相對應時，出自頻響特性修正單元7的在節(jié)點2上的圖象數據具有對應于LPF21和25(30)的頻帶的頻率成分。此外，具有這些信號成分的圖象數據被增強到具有比LPF21和25(30)的預定截止頻率更高的頻率成分的原始信號成分的1.25倍。因而產生出具有增強邊緣的圖象。
圖14是根據本發(fā)明第六實施例的圖象數據解碼裝置的方框圖。圖14中那些與圖9相同的元件以同一參考數字表示，其相應的描述被省略。
圖14中的圖象數據解碼裝置的全部單元被包括在由虛線17所括的集成電路中。而且，由可變長度解碼單元9所檢測的針對一系列宏數據塊的比特流的數據塊量化步長尺度信息被送到控制信號產生單元6A。
就是說，在圖14的圖象數據解碼裝置中，在圖9中提供在由虛線3所指示的解碼器集成電路之外的緩沖存儲器4和量化信息檢測電路5的操作由括在虛線17內的解碼器集成電路內提供的緩沖存儲器8和可變長度解碼電路單元9所執(zhí)行。而且，在圖14中由虛線17所括的解碼器集成電路中包括控制信號產生單元6A和頻響特性修正單元7A。此處的控制信號產生單元6A被供以數據塊量化步長信息(例如宏數據塊量化標度QS)，它是由可變長度解碼電路單元9從宏數據塊的一系列的比特流中提取的。隨后，根據來自控制信號產生單元6A的控制信號，頻響特性修正單元7A對來自圖象存儲器14的圖象數據高頻成分進行修正。
如從上描述可見，依照本發(fā)明的第五和第六實施例，第一動態(tài)檢測單元接收來自圖象存儲器的解碼的圖象數據、對在該解碼圖象中具有第一尺寸區(qū)域的第一動態(tài)值進行檢測并把該第一動態(tài)值送到控制信號產生單元。而且，第二動態(tài)檢測單元對具有小于第一尺寸的第二尺寸的區(qū)域的動態(tài)值進行檢測并將該第二動態(tài)值送到控制信號產生單元。根據該第一和第二動態(tài)值以及數據塊量化步長尺度信息，該控制信號產生單元產生出由頻響特性修正單元的乘法單元用作乘法因數的控制信號。在數據塊量化步長尺度大而動態(tài)值小的圖象區(qū)域中，頻響特性修正單元衰減其具有高頻率的信號成分。反之，在數據塊量化步長尺度小而動態(tài)值大的圖象區(qū)域中，該頻響特性修正單元增強具有高頻率的信號成分。從而使在對圖象數據進行解碼過程產生的蚊音噪聲被有效地降低，且其圖象的邊緣部分被增強以改善圖象質量。
而且，本發(fā)明不局限于這些實施例，在不偏離本發(fā)明精神實質范圍內可有各種改進。
權利要求
1.通過對多個數據塊的每一個施以反向正交變換以對劃分成的多個數據塊的編碼圖象數據進行解碼從而產生出解碼的圖象數據的一種裝置，所說的裝置特征在于包括一個量化信息檢測單元(5，9)，對指示針對給定數據塊的量化步長尺度的數據塊量化步長尺度信息進行檢測；以及一頻率特性修正單元(7、7A)，根據所說數據塊量化步長尺度信息，對所說給定數據塊的所說解碼圖象數據的高頻成分進行修正，所說高頻成分具有高于一預定頻率的頻率。
2.根據權利要求1的裝置，其特征在于所說頻率特性修正單元(7)根據所說數據塊量化步長尺度信息而消除所說解碼的圖象數據的高頻成分。
3.根據權利要求2的裝置，其特征在于進一步包括一控制信號產生單元(6)，根據所說數據塊量化步長尺度信息產生一控制信號，且其中，根據所說的控制信號，所說頻率特性修正單元(7)消除所說給定數據塊的解碼圖象數據的高頻成分。
4.根據權利要求3的裝置，其特征在于所說的頻率特性修正單元(7)包括低頻分離裝置(21、25、30)，用于分離所說解碼圖象數據的低頻成分，所說的低頻成分具有低于所說預定頻率的頻率；高頻分離裝置(22、26、31)，用于分離所說的高頻成分；消除裝置(23、27、32)，當所說高頻成分的幅度小于所說控制信號一個值時用于消除所說的高頻成分；以及組合裝置(24、28、33)，用于組合所說低頻成分和所說消除裝置(23、27、32)的一個輸出。
5.根據權利要求2的裝置，其特征在于所說的量化信息檢測單元(5、9)包括可變長度解碼裝置(9)，用于通過一可變長度解碼格式對所說的編碼圖象數據進行解碼并產生所說的數據塊量化步長信息。
6.根據權利要求2的裝置，其特征在于所說的頻率特性修正單元(7)包括根據所說數據塊量化步長尺度信息以及所說解碼圖象數據的當前被處理象素的地址來消除所說解碼圖象數據的所說高頻成分的裝置。
7.根據權利要求6的裝置，其特征在于它進一步包括一控制信號產生單元(17)，根據所說數據塊量化步長尺度信息以及所說當前處理象素的所說地址產生一控制信號；且其中，所說的頻率特性修正單元(7)根據所說控制信號消除所說給定數據塊的所說解碼圖象數據的所說高頻成分。
8.根據權利要求7的裝置，其特征在于所說的頻率特性修正單元(7)包括低頻分離裝置(21、25、30)，用于分離所說解碼圖象數據的低頻成分，所說低頻成分具有低于所說預定頻率的頻率；高頻分離裝置(22、26、31)，用于分離所說的高頻成分；消除裝置(23、27、32)，當所說高頻成分的幅度小于所說控制信號的一個預定值時，用于消除所說的高頻成分；和組合裝置(24、28、33)，用于組合所說的低頻成分和所說消除裝置(23、27、32)的輸出。
9.根據權利要求6的裝置，其特征在于所說的量化信息檢測單元(5，9)包括可變長度解碼裝置(9)，用于通過一個可變長度解碼格式解碼所說的編碼圖象數據并產生所說的數據塊量化步長尺度信息。
10.根據權利要求1的裝置，其特征在于它進一步包括第一動態(tài)檢測單元(40)，檢測在所說圖象數據中具有第一尺寸的第一圖象區(qū)域的第一動態(tài)值，所說第一動態(tài)值是在所說第一圖象區(qū)域中的圖象復雜性的度量；第二動態(tài)檢測單元(41)，檢測在所說圖象數據中具有小于第一尺寸的第二尺寸的第二圖象區(qū)域的第二動態(tài)值，所說第二動態(tài)值是在所說該第二圖象區(qū)域中的復雜性的度量；其中所說頻率特性修正單元(7A)根據所說的數據塊量化步長尺度信息、所說的第一動態(tài)值和所說的第二動態(tài)值修正所說解碼圖象數據的所說高頻成分。
11.根據權利要求10的裝置，其特征在于進一步包括一控制信號產生單元(6A)，根據所說數據塊量化步長尺度信息、所說第一動態(tài)值和所說第二動態(tài)值產生控制信號，其中，所說的頻率特性修正單元(7A)按照所說的控制信號操作，以在某些圖象區(qū)域內衰減所說的高頻成分而在另一些圖象區(qū)域內增強所說的高頻成分。
12.根據權利要求11的裝置，其特征在于所說的頻率特性修正單元(7A)包括低頻分離裝置(21、25、30)，用于分離所說解碼圖象數據的低頻成分，所說低頻成分具有低于所說預定頻率的頻率；高頻分離裝置(22、26、31)，用于分離所說的高頻成分；增益轉換裝置(23A、27A、32A)，用于根據所說控制信號轉換所說高頻成分的幅度；以及組合裝置(24、28、33)，用于組合所說的低頻成分和所說轉換裝置(23A、27A、32A)的輸出。
13.根據權利要求10的裝置，其特征在于所說的量化信息檢測單元(5、9)包括可變長度解碼裝置，用于通過一可變長度解碼格式解碼所說的編碼圖象數據，并用于產生所說的數據塊量化步長尺度信息。
14.通過對多個數據塊的每一個施以反向正交變換以對劃分成的多個數據塊的編碼圖象數據進行解碼從而產生出解碼的圖象數據的一種方法，所說方法特征在于包括以下步驟a)檢測每一給定數據塊的指示其量化步長尺度的數據塊量化步長尺度信息；以及b)根據所說數據塊量化步長尺度信息對給定數據塊的所說解碼圖象數據的高頻成分進行修正，所說的高頻成分具有高于預定頻率的頻率。
15.根據權利要求14的方法，其特征在于在所說的步驟b)根據所說的數據塊量化步長尺度信息而消除所說解碼圖象數據的所說高頻成分。
16.根據權利要求15的方法，其特征在于在所說的步驟b)進一步包括b1)根據所說的數據塊量化步長尺度信息而產生出一個控制信號；以及b2)根據該控制信號消除給定數據塊所說解碼圖象數據中的高頻成分。
17.根據權利要求16的方法，其特征在于所說步驟b2)進一步包括如下步驟b2-1)分離所說解碼圖象數據的低頻成分，所說低頻成分具有低于所說預定頻率的頻率；b2-2)分離所說的高頻成分；b2-3)當所說高頻成分的幅值小于所說控制信號的一個值時，消除所說高頻成分；以及b2-4)組合所說的低頻成分和所說步驟b2-3)的一個輸出。
18.根據權利要求15的方法，其特征在于在所說步驟a)包括有借助一可變長度解碼格式解碼所說編碼圖象數據并產生所說數據塊量化步長尺度信息的步驟。
19.根據權利要求15的方法，其特征在于在所說的步驟b)根據所說數據塊量化步長尺度信息和所說解碼的圖象數據的當前處理象素的地址而消除所說解碼圖象數據的所說高頻成分。
20.根據權利要求19的方法，其特征在于在所說的步驟b)進一步包括如下步驟b1)根據所說數據塊量化步長尺度信息和所說當前處理象素的所說地址產生控制信號；以及b2)根據所說的控制信號消除所說給定數據塊的所說解碼圖象數據的所說高頻成分。
21.根據權利要求20的方法，其特征在于在所說步驟b2)包括以下步驟b2-1)分離所說解碼圖象數據的低頻成分，所說低頻成分具有低于所說預定頻率的頻率；b2-2)分離所說的高頻成分；b2-3)當所說高頻成分的幅值小于所說控制信號的一個值時，消除該高頻成分；以及b2-4)組合所說的低頻成分和所說步驟b2-3)的一個輸出。
22.根據權利要求19的方法，其特征在于在所說的步驟a)包括經過一可變長度解碼格式對所說編碼的圖象數據進行解碼并產生所說的數據塊量化步長尺度信息的步驟。
23.根據權利要求14的方法，其特征在于進一步包括以下步驟c)檢測在所說圖象數據中具有第一尺寸的第一圖象區(qū)域的第一動態(tài)值，所說第一動態(tài)值是在該第一圖象區(qū)域中的圖象復雜性的度量；d)檢測在所說解碼圖象數據中具有小于所說第一尺度的第二尺度的第二圖象區(qū)域的第二動態(tài)值，所說第二動態(tài)值是在所說第二圖象區(qū)域中的圖象復雜性的度量；其中所說的步驟b)根據所說的數據塊量化步長尺度信息、所說第一動態(tài)值和所說第二動態(tài)值修正所說解碼圖象數據的所說高頻成分。
24.根據權利要求23的方法，其特征在于它進一步如下步驟e)根據所說的數據塊量化步長尺度信息、所說第一動態(tài)值和第二動態(tài)值產生一控制信號，其中，所說的步驟b)根據所說的控制信號衰減在某些圖象區(qū)域中的所說高頻成分而增強另一些圖象區(qū)域中的所說高頻成分。
25.根據權利要求24的方法，其特征在于在所說步驟b)包括如下步驟b1)分離所說解碼圖象數據的低頻成分，所說低頻成分具有低于所說預定頻率的頻率；b2)分離所說的高頻成分；b3)根據所說控制信號轉換所說高頻成分的幅度；以及b4)組合所說低頻成分和所說步驟b3)的一個輸出。
26.根據權利要求23的方法，其特征在于所說步驟a)中包括經一可變長度解碼方案解碼所說編碼圖象數據并產生所說數據塊量化步長尺度信息的步驟。
全文摘要
通過施加反向正交變換到被劃分成的編碼圖象數據的每一數據塊而將已編碼圖象數據進行解碼以產生出解碼的圖象數據裝置，包括一個量化信息檢測單元(5，9)，檢測指示給定數據塊量化步長尺度的數據塊量化步長尺度信息；以及一個頻率特性修正單元(7、7A)，根據數據塊量化步長尺度信息修正給定數據塊的解碼的圖象數據的高頻成分，該高頻成分具有高于一預定頻率的頻率。
文檔編號G06T9/00GK1126926SQ9511884
公開日1996年7月17日 申請日期1995年11月23日 優(yōu)先權日1994年11月24日
發(fā)明者菅原隆幸 申請人:日本勝利株式會社