專利名稱：編碼帶有靜止目標(biāo)的圖象信號(hào)的裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種用于低比特率編碼圖象信號(hào)的裝置；更具體地，涉及一種采用改進(jìn)的面向目標(biāo)的編碼技術(shù)有效地編碼帶有靜止目標(biāo)的圖象信號(hào)，從而提高總的編碼效率的裝置。
在諸如視頻電話、高清晰度電視或電信會(huì)議等數(shù)字電視系統(tǒng)中，由于圖象幀信號(hào)中的各圖象行信號(hào)包含一系列稱作象素的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，而需要大量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)來定義各圖象信號(hào)。然而，由于一條傳統(tǒng)的傳輸信道的可利用的頻帶寬度是有限的，為了通過它來傳輸大量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)，不可避免地要通過使用各種數(shù)據(jù)壓縮技術(shù)來壓縮或減少數(shù)據(jù)量，尤其是在諸如視頻電話及電信會(huì)議系統(tǒng)的低比特率圖象信號(hào)編碼系統(tǒng)中。
用于編碼低比特率編碼系統(tǒng)的圖象信號(hào)的方法之一是所謂面向目標(biāo)的分析-綜合編碼技術(shù)(見Michael Hotter的“根據(jù)移動(dòng)二維目標(biāo)的面向目標(biāo)的分析-綜合編碼”，Signal Processing(信號(hào)處理)Image Communication(圖象通信)，2，409-428(1990))。
根據(jù)該面向目標(biāo)的分析-綜合編碼技術(shù)，帶有移動(dòng)目標(biāo)的輸入圖象信號(hào)是根據(jù)這些移動(dòng)目標(biāo)被劃分的；并且三組用于定義各目標(biāo)的運(yùn)動(dòng)、輪廓及象素?cái)?shù)據(jù)的參數(shù)是通過不同的編碼信道被處理的。
在處理位于一“靜止目標(biāo)”中的圖象數(shù)據(jù)或象素的情況下，在面向目標(biāo)的分析-綜合編碼技術(shù)中主要采用一僅減少圖象數(shù)據(jù)中所包含的空間冗余的變換編碼技術(shù)，用于圖象數(shù)據(jù)壓縮的一種最常用的變換編碼技術(shù)是基于DCT(離散余弦變換)的塊變換編碼，該技術(shù)是將一數(shù)字圖象數(shù)據(jù)塊，例如8×8象素塊，變換為一組變換系數(shù)數(shù)據(jù)。該方法在例如Chen和Pratt的“場(chǎng)景自適應(yīng)編碼器”，IEEE Transactions on Communications，COM-32，NO.3，225-232頁(yè)(1984年3月)中被描述。
在基于DCT的塊變換編碼中，靜止目標(biāo)外側(cè)的象素通常被以零值填充或屏蔽。然而，該零屏蔽的象素與目標(biāo)內(nèi)具有特定值的象素一起被編碼，因此在編碼處理中在它們之間可能會(huì)出現(xiàn)高頻分量，從而降低了總的編碼效率。
因此，本發(fā)明的主要目的是提供一種采用改進(jìn)的面向目標(biāo)的編碼技術(shù)有效地編碼帶有靜止目標(biāo)的圖象信號(hào)，從而提高總的編碼效率的裝置。
根據(jù)本發(fā)明，提供有一種用于編碼帶有一靜止目標(biāo)的圖象信號(hào)的裝置，其中靜止目標(biāo)內(nèi)的象素指定為非零值且靜止目標(biāo)外的象素指定為零值，該裝置包括用于檢測(cè)位于圖象信號(hào)內(nèi)靜止目標(biāo)的邊界上的輪廓圖象信號(hào)并對(duì)該被檢測(cè)的輪廓圖象信號(hào)進(jìn)行編碼，從而生成第一編碼的圖象信號(hào)的裝置；用于將圖象信號(hào)劃分成多個(gè)具有預(yù)定的相同尺寸的塊的裝置；用于從這些圖象塊中檢測(cè)包含該輪廓圖象信號(hào)的圖象塊并為各被檢測(cè)的圖象塊生成一重構(gòu)的圖象塊的裝置；
響應(yīng)于與圖象塊的類型相對(duì)應(yīng)的選擇信號(hào)，有選擇地對(duì)重構(gòu)的圖象塊或未被檢測(cè)的圖象塊進(jìn)行編碼，從而產(chǎn)生第二編碼的圖象信號(hào)的裝置；及用于對(duì)第一和第二編碼的圖象信號(hào)進(jìn)行格式化的裝置。
從下面對(duì)結(jié)合附圖的優(yōu)選實(shí)施例的描述中，本發(fā)明的上述及其它目的和優(yōu)點(diǎn)將變得明顯，其中，

圖1示出了本發(fā)明的圖象信號(hào)編碼裝置的方框圖；及圖2A、2B及2C說明了根據(jù)本發(fā)明的產(chǎn)生適用于編碼的重構(gòu)圖象塊的過程。
參照?qǐng)D1，示出了本發(fā)明的新穎的圖象信號(hào)編碼裝置100的詳細(xì)方框圖。該圖象信號(hào)編碼裝置100包括幀存儲(chǔ)器10、第一及第二圖象信號(hào)編碼器20和70、圖象塊產(chǎn)生器30、圖象塊重構(gòu)裝置50和格式化電路80。
一帶有靜止目標(biāo)的輸入數(shù)字圖象信號(hào)被輸入幀存儲(chǔ)器10以存儲(chǔ)在其中，然后，該存儲(chǔ)的圖象信號(hào)被檢出至第一圖象信號(hào)編碼器20的輪廓圖象檢測(cè)器22和圖象塊產(chǎn)生器30。該輸入數(shù)字圖象信號(hào)包括指定給目標(biāo)內(nèi)的象素的非零值和目標(biāo)外的象素的零值。
包括輪廓圖象檢測(cè)器22和輪廓圖象編碼器24的第一圖象信號(hào)編碼器20是用于通過采用已知的輪廓圖象檢測(cè)及編碼技術(shù)檢測(cè)并編碼一來自幀存儲(chǔ)器10的圖象信號(hào)內(nèi)的目標(biāo)的輪廓圖象信號(hào)，以產(chǎn)生一編碼的輪廓圖象信號(hào)。更具體地，如圖2A中所示，輪廓圖象檢測(cè)器22通過采用常規(guī)的輪廓或邊界檢測(cè)算法，例如，Sobel算子，檢測(cè)一輸入圖象信號(hào)11中目標(biāo)12的輪廓圖象信號(hào)16。眾所周知，目標(biāo)的輪廓圖象信號(hào)可自定義為象素位置的邊緣點(diǎn)導(dǎo)出以形成其目標(biāo)，在該位置產(chǎn)生了圖象信號(hào)的物理方面的顯著改變。通過將從待被檢測(cè)的象素的值或灰度獲得的象素值與其相鄰的帶有預(yù)定閾值的M×M，例如3×3，象素進(jìn)行比較，可檢測(cè)到這樣的變化，其中待被檢測(cè)的象素位于M×M象素的中心處。在輪廓圖象檢測(cè)器22檢測(cè)到的輪廓圖象信號(hào)隨后被提供給輪廓圖象編碼器24用以對(duì)其編碼。
在輪廓圖象編碼器24，通過采用例如JPEG(聯(lián)合照相專家組)的二進(jìn)制算術(shù)編碼對(duì)來自輪廓圖象檢測(cè)器22的輪廓圖象信號(hào)進(jìn)行編碼，然后將該編碼的輪廓圖象信號(hào)提供給格式化電路80。
同時(shí)，圖象塊產(chǎn)生器30將來自幀存儲(chǔ)器10的圖象信號(hào)劃分成多個(gè)例如8×8象素的圖象塊，并在逐塊的基礎(chǔ)上將該劃分的圖象塊提供給第一開關(guān)電路40。在第一開關(guān)電路40，響應(yīng)來自一系統(tǒng)控制器(未示出)的表示在圖象塊中是否存在邊緣或輪廓圖象信號(hào)的選擇信號(hào)CS，來自圖象塊產(chǎn)生器30的各圖象塊被有選擇地耦合至圖象塊重構(gòu)裝置50或第二開關(guān)電路60。換句話說，響應(yīng)邏輯高電平選擇信號(hào)CS，各圖象塊被耦合至圖象塊重構(gòu)裝置50；而響應(yīng)邏輯低電平選擇信號(hào)CS，各圖象塊被送至第二開關(guān)電路60。
如圖1中所示，本發(fā)明的圖象塊重構(gòu)裝置50包括一象素?cái)?shù)據(jù)檢測(cè)器52、平均計(jì)算器54、差分值計(jì)算器56和圖象塊重構(gòu)器58。圖象塊重構(gòu)裝置50通過采用本發(fā)明的新穎的面向目標(biāo)的編碼方案，將來自第一開關(guān)電路40的各圖象塊轉(zhuǎn)換成一適于變換編碼的重構(gòu)的圖象塊。
在本發(fā)明的面向目標(biāo)的編碼方案中，象素?cái)?shù)據(jù)檢測(cè)器52通過采用公知的邊界象素檢測(cè)算法，例如上述的Sobel算子，檢測(cè)位于來自第一開關(guān)電路40的各圖象塊中的目標(biāo)邊界的一組象素。更具體地，假定如圖2A及2B所說明的那樣，待被處理的圖象塊18恒等于具有例如8×8象素的方塊18’，且該方塊18’包括位于一目標(biāo)區(qū)12’內(nèi)的例如10即A至J個(gè)象素，并且位于目標(biāo)區(qū)12’外的象素被填充以零值。然后有5個(gè)象素即A、C、E、F和G作為各圖象塊18’的邊界象素可被檢測(cè)。在檢測(cè)到各圖象塊的邊界象素后，目標(biāo)區(qū)12’內(nèi)的所有象素，例如象素A至J被選取。隨后，各圖象塊的檢測(cè)到的邊界象素被提供給平均值計(jì)算器54，同時(shí)所有被選取的象素被送至圖象塊重構(gòu)器58。
在平均值計(jì)算器54，通過采用現(xiàn)有技術(shù)中眾所周知的平均值計(jì)算算法，計(jì)算出來自象素?cái)?shù)據(jù)檢測(cè)器52的各圖象塊的邊界象素的平均象素值Bmean；并導(dǎo)出表示圖象塊位置的信息。然后，在平均值計(jì)算器54計(jì)算及導(dǎo)出的各圖象塊的平均象素值Bmean及信息被分別提供給差分值計(jì)算器56及第二圖象信號(hào)編碼器70。
在差分值計(jì)算器56，來自象素?cái)?shù)據(jù)檢測(cè)器52的各象素及來自平均值計(jì)算器54的平均象素值Bmean被處理以計(jì)算一表示各象素值之間差的差分象素值和平均象素值Bmean。這些差分象素值被加給通過采用這些計(jì)算的差分象素值將來自第一開關(guān)電路40的例如圖28中所示的18’的各圖象塊轉(zhuǎn)換成例如圖2C中所示的18’的一重構(gòu)圖象塊的圖象塊重構(gòu)器58。從圖2B及2C中可以看到，目標(biāo)區(qū)12’中的各原始象素值被以相應(yīng)的差分象素值所替代。位于目標(biāo)區(qū)12’外的零象素值不被變換成非零值。由圖象塊重構(gòu)器58重構(gòu)的各圖象塊被耦合至第二開關(guān)電路60。
響應(yīng)來自系統(tǒng)控制器的選擇信號(hào)CS，第二開關(guān)電路60有選擇地將來自第一開關(guān)電路40的非重構(gòu)的圖象塊或來自圖象塊重構(gòu)器58的重構(gòu)的圖象塊耦合至第二圖象信號(hào)編碼器70。
第二圖象信號(hào)編碼器70包括一變換編碼器(TC)72、一量化器74和一熵編碼器76，采用常規(guī)的變換及靜態(tài)編碼技術(shù)，第二圖象信號(hào)編碼器70對(duì)包括在來自第二開關(guān)電路60的各重構(gòu)的或非重構(gòu)的圖象塊中的圖象數(shù)據(jù)進(jìn)行編碼。這就是說，通過采用例如離散余弦變換(DCT)，TC72將來自第二開關(guān)電路60在空間域中的各圖象塊的圖象數(shù)據(jù)變換成在頻率域中的一組變換系數(shù)，并將該組變換系數(shù)提供給量化器74。在量化器74，通過采用公知的量化方法，在組變換系數(shù)被量化；并然后將該組量化的變換系數(shù)送至熵編碼器76以作進(jìn)一步的壓縮。
通過采用例如掃描寬度與可變長(zhǎng)度編碼的組合，熵編碼器76或?yàn)楦鱾€(gè)非重構(gòu)的圖象塊對(duì)來自量化器74的量化的變換系數(shù)進(jìn)行編碼，或?yàn)楦鱾€(gè)重構(gòu)的圖象塊對(duì)來自量化器74及平均值計(jì)算器54的該組量化的變換系數(shù)、平均象素值及位置信息進(jìn)行編碼以生成一編碼的圖象信號(hào)。然后，由熵編碼器76編碼的該圖象信號(hào)被提供給格式化電路80。
格式化電路80對(duì)來自輪廓圖象編碼器24的編碼的輪廓圖象信號(hào)及來自熵編碼器76的編碼的圖象信號(hào)進(jìn)行格式化，從而提供一格式化的數(shù)字圖象信號(hào)給發(fā)送器(未示出)用以發(fā)送。如上所示，所以，本發(fā)明采用重構(gòu)圖象塊的概念，在編碼處理期間，能夠顯著減少一靜止目標(biāo)內(nèi)的象素與其外的象素間表現(xiàn)出的高頻分量，從而提高總的編碼效率。
雖然已相對(duì)于特定的實(shí)施例展示與描述了本發(fā)明，但對(duì)于熟悉本技術(shù)的人員而言，顯然可以在不脫離所附的權(quán)利要求所定義的發(fā)明精神及范圍的前提下，作出許多改變與修正。
權(quán)利要求
1.用于編碼帶有靜止目標(biāo)的圖象信號(hào)的裝置，其中圖象信號(hào)包括指定給靜止目標(biāo)內(nèi)的象素的非零值及指定給靜止目標(biāo)外的象素的零值，該裝置包括用于檢測(cè)位于圖象信號(hào)內(nèi)靜止目標(biāo)的邊界上的輪廓圖象信號(hào)并對(duì)該被檢測(cè)的輪廓圖象信號(hào)進(jìn)行編碼，從而生成第一編碼的信號(hào)的裝置；用于將圖象信號(hào)劃分成多個(gè)具有預(yù)定的相同尺寸的塊的裝置；用于從這些圖象塊中檢測(cè)包含該輪廓圖象信號(hào)的圖象塊并為各被檢測(cè)的圖象塊生成一重構(gòu)的圖象塊的裝置；響應(yīng)與圖象塊的類型相對(duì)應(yīng)的選擇信號(hào)，有選擇地對(duì)重構(gòu)的圖象塊或未被檢測(cè)的圖象塊進(jìn)行編碼，從而產(chǎn)生第二編碼的圖象信號(hào)的裝置；及用于對(duì)第一和第二編碼的圖象信號(hào)進(jìn)行格式化的裝置。
2.如權(quán)利要求1所述的裝置，其中所述用于生成重構(gòu)的圖象塊的裝置包括用于為各圖象塊檢測(cè)位于目標(biāo)邊界的一組象素的裝置；用于計(jì)算及生成所述各圖象塊的該組象素的平均象素值，并產(chǎn)生表示所述各圖象塊的位置的信息的裝置；用于檢測(cè)所述各圖象塊的目標(biāo)內(nèi)的象素并計(jì)算表示平均象素值與各個(gè)被檢測(cè)的象素值之間的差的差分象素值的裝置；及用于根據(jù)各被檢測(cè)的圖象塊及其差分象素值生成重構(gòu)的圖象塊的裝置。
全文摘要
通過編碼帶有靜止目標(biāo)的圖象信號(hào)提高編碼效率的裝置，包括檢測(cè)目標(biāo)邊界上的輪廓圖象信號(hào)并對(duì)該信號(hào)進(jìn)行編碼，以生成第一編碼的信號(hào)的裝置；將圖象信號(hào)劃分成多個(gè)具有預(yù)定的相同尺寸的圖象的劃分器；檢測(cè)包含該輪廓圖象信號(hào)的圖象塊并生成重構(gòu)的圖象塊的第二檢測(cè)器；響應(yīng)與圖象塊的類型相對(duì)應(yīng)的選擇信號(hào)，有選擇地對(duì)重構(gòu)的圖象塊或未被檢測(cè)的圖象塊進(jìn)行編碼，以產(chǎn)生第二編碼的圖象信號(hào)的編碼器；及對(duì)第一和第二編碼的圖象信號(hào)進(jìn)行格式化的格式化器。
文檔編號(hào)H03M7/40GK1131878SQ95108628
公開日1996年9月25日 申請(qǐng)日期1995年8月1日 優(yōu)先權(quán)日1995年3月20日
發(fā)明者丁海默 申請(qǐng)人:大宇電子株式會(huì)社