專利名稱：用于數(shù)字視頻處理的利用視頻編碼量度的亮度瞬態(tài)改進的制作方法
本申請根據(jù)35 U.S.C.§120以及35 U.S.C.§365(c)要求對于Yang等人于2003年12月4日提交的名稱為“A Unified Metric For DigitalVideo Processing(UMDVP)”的國際專利申請序號IB2003/0057、Bellers的名稱為“Natural Luminance Transient Enhancement”的美國專利申請?zhí)?0/023,131、以及Boroczky等人于2004年2月27日提交的名稱為“Ringing Artifact Reduction for Compressed Video Applications”的美國臨時申請序號(Philips案號US 040135)的優(yōu)先權。這些申請被轉讓給本申請的受讓人，并且這些申請的公開內容被引用在此以作參考。
運動畫面專家組(MPEG)視頻壓縮技術由于需要的存儲量和帶寬更小而推動了許多當前和新興的視頻產品(例如DVD播放器、高清晰度電視解碼器以及視頻會議)。視頻壓縮是以畫面質量下降為代價的，因為其引入了偽像。例如，眾所周知，這種壓縮技術(例如MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.26x等)可能導致引入編碼偽像，這降低了解碼視頻的畫面質量。
眾所周知，視頻壓縮技術可以具有各種格式，例如上面所列舉的那些。此外，已編碼視頻信號可以被多種應用接收，以便包括硅上液晶(LCOS)和其他LCD設備。LCOS設備具有提供分辨率相對較高的視頻圖像的能力。然而，由于LCOS顯示器自身的固有銳度的原因，在許多顯示技術中不易識別的壓縮偽像對于LCOS顯示器來說可能很明顯。因此，在某些已知的偽像減少方法和設備中存在著缺點。
除了需要減少偽像之外，視頻信號的感知銳度通常也需要增強。在由視頻信號產生的所顯示的視頻圖像的感知銳度方面的已知改進通常是通過邊緣瞬態(tài)銳度增強方法實現(xiàn)的，這種方法采用被添加到視頻信號的增強信號來使得包含在其中的邊緣瞬態(tài)變得陡峭。利用這樣一個增強信號使得從暗圖像區(qū)域到亮圖像區(qū)域的過渡的上升變得陡峭，或者相反地，使得從亮圖像區(qū)域到暗圖像區(qū)域的過渡的下降變得陡峭。
某些邊緣瞬態(tài)銳度增強方法采用線性技術，這種技術通過利用線性高頻提升濾波器來增強已經在視頻圖像內的頻率。其他現(xiàn)有技術中的邊緣瞬態(tài)銳度增強方法采用非線性技術，這種技術試圖使邊緣瞬態(tài)變得陡峭。
雖然已知的銳度增強方法在過渡銳度方面有了某些改進，但是仍然存在某些缺點和缺陷。例如，如果在一個過渡處存在大量編碼偽像，那么銳度增強很可能也增強了這些偽像，從而導致圖像質量下降。
根據(jù)一個示例性實施例，一種改進亮度過渡的方法包括對于從第一亮度級到第二亮度級的過渡周圍的已編碼視頻比特流進行解碼；以及基于表示存在于該已解碼視頻比特流中的視頻偽像的量度來提供亮度過渡增強。
根據(jù)另一個示例性實施例，一種改進亮度過渡的設備包括視頻解碼器以及確定表示信號中的視頻編碼偽像的程度的量度的模塊。該設備還包括視頻處理模塊，該視頻處理模塊包括亮度瞬態(tài)增強模塊。該亮度增強模塊至少基于所述過渡處的所述量度值來提供過渡。
當結合附圖閱讀下面的具體說明時，可以通過下面的具體說明來更好地理解本發(fā)明。


圖1是根據(jù)一個示例性實施例的設備的示意框圖，該設備利用表示與邊緣有關的視頻偽像的量度來改進瞬態(tài)邊緣銳度。
圖2是關于從暗到亮的過渡的強度值(相對比例)對像素位置的圖解說明。
圖3是合并了一個示例性實施例的方法的關于從暗到亮的過渡的強度值(相對比例)對像素位置的圖解說明。
圖4是根據(jù)一個示例性實施例的提供視頻增強的方法的流程圖。
在下面的具體說明中，出于說明而不是限制的目的，將對公開具體細節(jié)的各示例性實施例進行詳細說明，以便提供對本發(fā)明的整體認識。然而，對于本領域普通技術人員來說，當掌握本發(fā)明公開內容的優(yōu)點后，很容易在不脫離在此公開的具體細節(jié)的情況下在其他實施例中實踐本發(fā)明。此外，為了避免模糊對本發(fā)明的說明，省略了對眾所周知的設備和方法的說明。在實施這些示例性實施例時，本發(fā)明的發(fā)明人很清楚這些眾所周知的方法和設備。相同的附圖標記始終表示相同的特征。
圖1是根據(jù)一個示例性實施例的用于改進壓縮數(shù)字視頻信號的亮度過渡的設備100的示意框圖。應當注意到，除非特別說明，圖1中的示例性實施例的各模塊/裝置包括執(zhí)行在此描述的功能的硬件、軟件或者兩者都包括。所述硬件、軟件或二者都處于本領域普通技術人員的知識范圍內，因此不對它們進行詳細說明，以免混淆對示例性實施例的說明。
解碼器101模塊通過多種已知技術中的一種或多種對輸入視頻信號102進行解碼。已解碼視頻信號104被輸出到視頻處理模塊106，同時該信號的一部分被分路成信號104’并被輸入到量度計算裝置105以作進一步處理。
編碼信息103也被解碼器101輸出，并被輸入到量度計算裝置105。如在名稱為“Ringing Artifact Reduction for Compressed VideoApplications”的申請序號(704245)以及IB2003/0057(前面已引用)中所描述的那樣，該編碼信息103被量度計算裝置105使用來公布偽像減少以及更新處理后的視頻信號的量度信息。此外，正如本說明書將會進一步描述的那樣，該量度還被用來確定對于已解碼視頻信號104的亮度過渡應用亮度瞬態(tài)改進(LTI)技術的程度(如果有的話)。
因此，在示例性實施例的某些方法被應用于編碼信息后，量度109被輸入到視頻處理模塊106。該視頻處理模塊106接著將示例性實施例的某些方法應用于已解碼視頻104，以便調整對于亮度瞬態(tài)的改進以及其他視頻處理功能。該視頻處理模塊的其他說明性功能包括(但不限于)噪聲減小和偽像減少。應當注意到，在該視頻處理模塊中實施的其他視頻處理可以是在所述共同未決申請中描述的那些處理當中的一個或多個，也可以是在獲知本發(fā)明的好處的本領域普通技術人員的知識范圍內的其他方法。
視頻處理模塊106接著輸出經后處理的視頻信號107，該信號提供了在圖像質量方面得到改進的圖像。模塊106可選地輸出對應于信號108的更新后的量度，從而促生了更好的圖像質量。應當注意到，設備100的各種裝置可以是對本領域普通技術人員來說顯而易見的電子裝置，因此不再作進一步的詳細說明。此外，還應當注意到，在此描述的各示例性實施例主要集中在對輸入壓縮數(shù)字視頻信號102的LTI上。然而，應當注意到，也可以應用其他功能。例如，如在各共同未決申請(序號IB2003/0055和案號70425)中所公開的那樣，可以實施偽像減少和視頻增強方法和設備。因此，將所述共同擁有的申請的方法和設備合并入本文中以作參考。
在此描述的各示例性實施例中，所述壓縮數(shù)字視頻信號是MPEG-2格式的，并且所述量度是之前參考的共同未決申請IB/20030057中所描述的UMDVP量度，并且在下文中還將作更詳細的討論。因此，出于說明性的目的，解碼器模塊101為MPEG-2解碼器，輸入到解碼器101的信號是MPEG-2信號，并且從該解碼器以及從所述偽像減少裝置輸出的信號是MPEG-2格式的。此外，出于說明性的目的，編碼信息103是MPEG-2編碼信息，并且來自所述量度計算的輸出(109)是UMDVP數(shù)據(jù)。此外，在本申請中，量度計算裝置105可以被稱為UMDVP計算裝置105；解碼器101可以被稱為MPEG-2解碼器。最后，在此提到的LTI技術可以是在共同受讓的美國專利6,600,517、6,094,205、6,657,677、5,606,276以及美國專利申請公開2003/0112373、2003/01977212中所公開的那些技術當中的一種或多種。將這些專利和公開的內容具體地合并入本文中以作參考。
然而，應當注意，所提到的格式、量度和LTI方法僅用于說明各示例性實施例。也就是說，包括其他已知數(shù)字視頻壓縮格式和量度的其他格式和量度以及已知視頻壓縮格式、量度和LTI方法的衍生物也可以與在此描述的示例性實施例協(xié)調使用。
圖2是一種說明性的已知LTI方法的圖解說明200。應當注意，該方法不包括像使用各示例性實施例所實施的那樣利用量度來控制視頻增強。相反，其提供對已知的LTI技術的簡要理解。
圖2中所示的LTI方法是非線性方法，其修改圖像的較低亮度(或強度)光的區(qū)域和較高亮度光的區(qū)域之間的邊緣的梯度。也就是說，曲線201在一維中示出了實際亮度和像素位置的關系?？梢钥吹?，曲線201的從低亮度202到高亮度203的過渡是相當漸進的，因此降低了邊緣的感知銳度。因此，提高該過渡的速率從而提高邊緣/過渡的感知銳度將是有益的。已知的LTI方法選擇性地修改曲線201上的各點的梯度以提供曲線206。例如，改變點207的梯度并且將曲線移位一個量204，改變點208的梯度并且將曲線移位一個量205。沿著曲線201反復執(zhí)行這個處理以實現(xiàn)曲線206。
雖然圖2的LTI在視頻信號的邊緣方面有了改進，但是其需要根據(jù)各示例性實施例作進一步改進?，F(xiàn)在將結合圖3描述一種提供更好質量的輸出視頻107的方式。
圖3是一個示例性實施例的LTI方法的圖解說明300。在本實施例中，來自量度計算模塊105的量度計算信息被輸入到視頻處理模塊106，從而可以修改該LTI以便合并所述量度數(shù)據(jù)。
例如，在一個示例性實施例中，所述量度是對應于MPEG-2視頻比特流的UMDVP數(shù)據(jù)。這些UMDVP值包括信號中的編碼偽像的程度的信息。例如，一個塊、像素或子像素處的UMDVP值1表示在該信號中存在很少的偽像，而UMDVP值0則可以表示存在顯著偽像。因此，如果存在許多偽像，則不應當進行視頻增強，除非偽像被去除(如果要進行視頻增強的話)。
因此，該示例性實施例的LTI方法包括對于量度值的相關性。在一個示例性實施例中，該LTI可以被表示為S’＝f(UMDVP，S)(1)其中S是在通過該LTI方法確定的邊緣(例如曲線303)上的特定點處的移位，而S’是在根據(jù)一個示例性實施例的邊緣上的該點處的移位。
例如，在沿著邊緣的兩點205和207處示出了來自圖2中的該LTI方法的應用的移位S。相反，在圖3的示例性實施例中，移位量為S’，其在特定點處被UMDVP值調整。為此，在一個示例性實施例中，未經處理的漸變亮度過渡曲線303被轉變?yōu)楦盖偷那€304。然而，沿著曲線303的說明性點305和306處的移位S’301和302取決于曲線303上的對應點的UMDVP值。因此，如果該UMDVP值相對較低，則合并該UMDVP值可以產生更小的“移位”，而如果該UMDVP值相對較高，則合并該UMDVP值可以產生完全移位。應當注意到，移位S’是曲線303中的特定點處的UMDVP值的函數(shù)，而移位S則來自LTI。因此，移位301的大小和移位302的大小不必相等。當然，這適用于沿著曲線303的所有值S’。
可以容易地看出，通過關于每一點處的UMDVP值的相關性，在被編碼偽像損害的圖像區(qū)域中可以減少LTI的應用；并且如果利用未減小的LTI方法對已解碼視頻進行處理，那么已解碼視頻的質量將被進一步損害而不是改進。
根據(jù)另一個示例性實施例，移位S’由下式給出S’＝UMDVPxS (2)其中，UMDVP值對應于所述過渡的邊緣上的特定位置，而S是來自所選擇的LTI方法的移位。
可以容易地看出，移位S’與UMDVP值成正比。該UMDVP值的范圍是從-1到+1，UMDVP值越小，偽像就越明顯。在實踐中，應當注意到，只有正UMDVP值可以被用于本示例性實施例。如果UMDVP值等于或小于零，則不會實現(xiàn)視頻增強。
結合了等式(2)的方法僅用于說明一個示例性實施例。很明顯，用于根據(jù)UMDVP確定移位S’和移位S的、改進量度過渡的其他關系落在各示例性實施例的范圍內。例如，根據(jù)另一個示例性實施例，移位S’由下式給出S'0ifUMDVP<0S×UMDVPif0≤UMDVP<T1{T1+S1*(UMDVP-T1)}×ST1≤UMDVP---(3)]]>其中T1是閾值(例如0.3)，并且S1是另一個控制參數(shù)(例如5.0)。
應當注意，在執(zhí)行了由UMDVP控制的偽像減少之后，通常可以有利地更新UMDVP值。然后，利用新的UMDVP值來計算S’的值。因此，在實施了偽像減少之后，可以實施視頻增強，所述視頻增強包括各示例性實施例的亮度過渡增強。有利地，這樣防止對具有不可接受的程度的偽像的視頻信號進行增強，并且為經過偽像減少的視頻提供了增強。最終，通過該示例性實施例改進了經過后處理的視頻質量。
圖4示出了選擇性地應用一個示例性實施例的LTI方法的說明性方法400的流程圖。應當注意，該方法可以與圖1的實施例中的設備100結合使用。
在步驟401，已編碼視頻比特流被解碼成已解碼視頻和編碼信息。在步驟402，已解碼視頻被提供給視頻處理模塊，并且被可選地提供給量度計算模塊。所述編碼信息被提供給該量度計算裝置。在一個示例性實施例中，已編碼視頻是MPEG-2視頻，所述量度是UMDVP。
在步驟403，量度計算值被確定。在步驟404，將該量度值與閾值進行比較，如果該量度大于該閾值，那么該方法繼續(xù)到步驟406。如果該量度小于該閾值，那么該方法在步驟405終止。在一個示例性實施例中，所述量度是UMDVP值，所述閾值是0。當然，這僅僅是說明性的，可以使用其他量度和閾值。在某些情況下，所述閾值可能要求所述量度值等于或小于該閾值，而在其他情況下，所述閾值可能要求該量度等于或大于該閾值。
如上所述，在一個示例性實施例中，如果量度值大于0，那么在步驟406中依據(jù)等式(2)的關系式來計算所述移位。應當注意到，在等式(1)中闡述的函數(shù)相關性提供了多種用來實現(xiàn)經修改的LTI方法的特定關系。通常，大于0的UMDVP值的閾值是適用的。
最后，如果所述量度值不滿足步驟404中設定的標準，那么在步驟405不執(zhí)行視頻增強(例如LTI)，并且通過所輸出的處理后的視頻來提供現(xiàn)有的過渡邊緣?；蛘?，在完成偽像減少之后將實施視頻增強(例如LTI)。
從本公開內容來看，應注意到，在此描述的各種方法和裝置既可以用軟件或硬件實現(xiàn)也可以用兩者的組合來實現(xiàn)，以便達到所期望的性能水平。此外，所包括的各種方法和參數(shù)僅僅是示例性的，并沒有任何限制意義。因此，所描述的實施例是說明性的，其在減少環(huán)狀偽像方面是有益的(特別是在強邊緣周圍)，并且提供更新的量度值，本發(fā)明不限于這些示例性實施例。從本公開內容來看，本領域普通技術人員可以在確定其自己的對已解碼數(shù)字視頻的處理時實施各種示例性裝置和方法，同時仍然保持在所附權利要求書的范圍內。
權利要求
1.一種改進視頻信號中的亮度過渡的方法，該方法包括對于從第一亮度級到第二亮度級的過渡周圍的已編碼視頻比特流(102)進行解碼；以及基于表示存在于該已解碼視頻比特流(104)中的視頻偽像的程度的量度(109)來提供亮度過渡增強。
2.如權利要求1所述的方法，進一步包括在所述解碼之后，根據(jù)來自所述已編碼視頻比特流的編碼信息來計算所述量度。
3.如權利要求1所述的方法，其中，所述量度是用于數(shù)字視頻處理的歸一化量度(UMDVP)。
4.如權利要求3所述的方法，其中，所述視頻過渡增強是基于量度瞬態(tài)改進(LTI)值。
5.如權利要求4所述的方法，其中，當所述UMDVP值大于0時，按照需要實施增強。
6.如權利要求5所述的方法，其中，如果所述UMDVP值小于預定值，則僅在實施了偽像減少之后才實施視頻增強。
7.如權利要求4所述的方法，其中，所述UMDVP值大于預定值，并且移位S’被應用在視頻信號的亮度過渡曲線上的特定位置處。
8.如權利要求7所述的方法，其中，對于亮度過渡曲線上的多個位置確定多個UMDVP值；并且為各個點計算多個相應的移位S’。
9.如權利要求7所述的方法，其中S’＝f(UMDVP，S)，其中S是來自所述LTI的所述移位。
10.如權利要求8所述的方法，其中，所述位置是塊、子像素或者像素當中的一個或多個。
11.一種改進亮度過渡的設備，包括視頻解碼器；量度計算模塊，用于確定表示信號中的視頻偽像的程度的量度；以及視頻處理模塊，其包括亮度瞬態(tài)增強模塊，其中該亮度瞬態(tài)增強模塊至少根據(jù)一個位置處的所述量度的值來提供視頻過渡。
12.如權利要求11所述的設備，其中，所述量度計算模塊從所述解碼器接收編碼信息。
13.如權利要求11所述的設備，其中，所述視頻處理模塊至少還包括偽像減少模塊。
14.如權利要求12所述的設備，其中，所述量度是用于數(shù)字視頻處理的歸一化量度(UMDVP)。
15.如權利要求14所述的設備，其中，所述視頻增強模塊為沿著亮度過渡曲線的多個位置確定亮度瞬態(tài)改進(LTI)值。
16.如權利要求15所述的設備，其中，所述量度計算模塊為所述多個位置當中的每一個確定UMDVP值。
17.如權利要求16所述的設備，其中，只有在相應的UMDVP值大于預定值時，所述視頻增強模塊才在特定位置處實施移位S’。
18.如權利要求16所述的設備，其中，只有在偽像減少模塊實施了偽像減少之后，所述視頻增強模塊才實施移位S’。
19.如權利要求16所述的設備，其中，如果所述UMDVP值小于預定值，則所述視頻增強模塊不在所述多個位置當中的一個特定位置處實施移位S’。
20.如權利要求16所述的設備，其中，所述位置是塊、子像素或者像素當中的一個或多個。
全文摘要
提供了一種改進亮度過渡的方法，包括對于從第一亮度級到第二亮度級的過渡周圍的已編碼視頻比特流進行解碼；以及基于表示存在于該已解碼視頻比特流中的視頻偽像的程度的量度來提供亮度過渡增強。另外，提供了一種改進亮度過渡的設備，其包括視頻解碼器以及確定表示信號中的視頻編碼偽像的程度的量度的裝置。該設備還包括視頻處理模塊，該視頻處理模塊包括亮度瞬態(tài)增強模塊。該亮度增強模塊至少基于所述過渡處的所述量度值來提供過渡。
文檔編號H04N5/208GK1939048SQ200580009670
公開日2007年3月28日 申請日期2005年3月22日 優(yōu)先權日2004年3月25日
發(fā)明者Y·楊, L·博羅茨基 申請人:皇家飛利浦電子股份有限公司