专利名称：后处理被解码的图像数据的改进的方法和设备的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用于图象信号解码系统的后处理方法和设备；特别是涉及通过对被解码的图象数据有效地后处理，能够消除出现在被解码的图象数据块边界的块效应，从而改进该系统生成的图象的质量的方法和设备。
在各种电子/电气应用诸如高清晰度电视和视频电话系统中，图象信号可能需要以数字形式传送。当图象信号用数字形式表现时，就会产生大量数字数据。然而，由于传统的传输通道可以利用的频带宽度是有限的，为了通过其传送图象信号，常常有必要使用图象编码系统来压缩大量的数字数据。在各种视频压缩技术中，将时间和空间压缩技术与统计编码技术相结合的所谓的混合编码技术是已知最为有效的。
大部分混合编码技术采用自适应模式间/内编码、正交变换、变换系数的量化、RLC(扫描宽度编码)和VLC(可变长度编码)。自适应模式间/内编码是为后继的正交变换从一个当前帧的PCM(脉冲码调制)数据或DPCM(差分脉冲码调制)数据中自适应地，例如根据其方差选择一个视频信号的处理。模式间编码，也已知是一种预测方法，是基于减小相邻帧间的冗余度的概念，确定当前帧及其一个或两个相邻帧之间的一个目标的运动，并根据该目标的运动流预测该当前帧以产生代表当前帧与其预测之间的差的误差信号的处理。这种编码方法在例如Staffan Ericsson的“用于混合预测/变换编码的固定及自适应的预测器(Fixed and Adapted Rredictors for Hybrid Predictive/Transform Coding)”一文(IEEE Transactions on Communications，COM-33，No.12，1291-1301页，(1985年12月)中和Ninomiya和Ohstuka的“电视画面的运动补偿帧间编码方案(A Motion-compensated Interframe Coding Scheme for TelevisionPictures)”一文(IEEE Transaction on Communications，COM-30，NO.1，201-210页(1982年1月)中被描述，在此引入两文作为参考。
利用诸如当前帧的PCM数据或运动补偿DPCM数据的图象数据间的空间相互关系并减小或去除其间的空间冗余度的正交变换，将一个数字图象数据块转换成一组变换系数。这一技术在例如Chen和Pratt的“场景自适应编码器(Scene Adaptive Coder)”(IEEE Transactions on Communications，COM-32，NO.3，225-232页(1984年3月)一文中被描述。通过用量化、折线扫描、RLC和VLC处理这些变换系数数据，要传输的数据量可以被有效地压缩。
被编码的图象数据通过一个传统的传输通道被传送给接收机中的一个图象信号解码系统的一个图象信号解码器，该图象信号解码器执行编码操作的逆处理从而重构原始的图象数据。该重构的图象数据可能含有恼人的诸如块效应的人为因素，其中在接收机中可以看到块的边缘线。这种块效应的产生是由于是在逐块的基础上进行帧编码的。
如本技术领域中所公知的，要提高重构的图象数据或被解码的图象数据的质量，一般要通过采用一个后处理滤波器对被解码的图象数据作进一步处理。一种已有技术中所常用的后处理滤波器根据各个被滤波的图象数据对被解码的图象数据进行重复滤波，从而提高被解码的图象数据的质量。
但是，由于后处理滤波的进行未充分考虑对包含在被解码的图象数据中的各块的空间行为的补偿，这种过滤不能显著地减小块边界的块效应，或者可能产生失真的图象数据。
另一类用于减小块效应的后处理技术公开在题目为“用于图象信号解码系统的后处理方法和装置(POST-PROCESSING METHOD ANDAPPARATUS FOR USE IN ANIMAGE SIGNAL DECODING SYSTEM)”的未决共同的美国申请中。该项技术提供了一种通过根据该块的空间行为对其进行后处理，减少被解码的图象数据的块边界的块效应的改进的方法。然而，由于该后处理技术在执行对被解码的图象数据的过滤操作时没有考虑包含在块中的各象素的位置，因此不能总为被解码的图象数据提供令人满意的后处理。
因此，本发明的主要目的是提供一种用于图象信号解码系统中，通过根据包含在块中的各象素的位置对被解码的图象数据进行有效的后处理而能够显著地减少或消除被解码的图象数据的块的边界出现的块效应，从而提高系统中图象的质量的方法和设备。
根据本发明的一个方面，提供了一种用于图象信号解码系统中，在逐象素的基础上对来自包含在该图象信号解码系统中的一个图象信号解码器中的一个当前帧的被解码的图象数据进行后处理的方法，包括以下步骤(a)存储当前帧的被解码的图象数据；(b)按顺序指定包含在存储的被解码的图象数据中的各象素值作为目标象素值，并产生代表该目标象素的位置的信息，其中所述目标象素的值代表要被滤波的象素的值；(c)通过使用该目标象素的位置信息，产生表明该目标象素是否属于该被解码的图象数据中的块的边界区域的选择信号，其中边界区域是指包含有位于该块的边界的象素的区域；(d)响应该选择信号，有选择地滤波该目标象素值，从而产生一个被滤波的目标象素值；(e)用该被滤波的目标象素值更新存储的目标象素值；以及(f)为下一个目标象重复所述步骤(b)至(e)直至包含在当前帧的被解码的图象数据中的所有象素都被后处理。
根据本发明的另一个方面，提供了一种用于在图象信号解码系统中在逐象素的基础上对来自包含在图象信号解码系统中的图象信号解码器中的当前帧的被解码的图象数据进行后处理的设备，该设备包括用于存储当前帧的被解码的图象数据的装置；用于按顺序指定包含在存储的被解码的图象数据中的各象素数据作为目标象素数据，并产生代表该目标象素数据的位置的信息的装置，其中所述目标象素数据代表要被滤波的象素的值；用于通过使用该目标象素数据的位置信息，产生表明该目标象素数据是否属于与包含在该被解码的图象数据中的目标象素数据相对应的块的边界区域的选择信号的装置，其中边界区域是指包含沿着该块的边界的象素的区域；用于响应该选择信号有选择地滤波目标象素值以产生被滤波的目标象素值的装置；用于用被滤波的目标象素值更新存储在存储装置中的目标象素值的装置；以及用于当包含在被解码的图象数据中的所有象素已被更新时检索被更新的象素值的装置。
本发明的上述和其他目的和特征将通过下面结合附图对优选实施例的描述变得明显，其中
图1示出采用本发明的后处理滤波装置的图象信号解码系统的方框图；图2为图1中所示的后处理滤波装置的详细方框图；以及图3为说明包含在被解码的图象数据中的各目标象素的区域如何被定义的示例性图。
参见图1，示出了用于说明本发明的后处理方法和设备的新颖的图象信号解码系统100。图象信号解码系统100包括一个图象信号解码器20和一个后处理滤波装置40，其中图象解码器20包括一个可变长度解码器(VLD)22，一个扫描宽度解码器(RLD)24，一个逆折线扫描器26，一个逆量化器28，一个逆变换器(IT)30，一个加法器32，一个第一帧存储器34和一个运动补偿器36。
在图象信号解码器20中，被编码的图象数据，即一组被可变长度编码的变换系数和运动矢量在逐块的基础上被提供给VLD22。VLD22用来解码该组被可变长度编码的变换系数和运动矢量，并分别将其中的扫描宽度编码的变换系数提供给RLD24及将运动矢量提供给运动补偿器36。VLD22基本上是一个查询表即在VLD22中，提供了多个码组以定义可变长度码和它们的扫描宽度码或运动矢量之间的各自的关系。随后，被扫描宽度编码的变换系数被加到RLD24上，用于产生被折线扫描的变换系数，RLD24也是一个查询表。之后被折线扫描的变换系数被提供给逆折线扫描器26。
在逆折线扫描器26，被折线扫描的变换系数被重构以提供量化的变换系数的块。然后，各量化的变换系数的块在逆量化器28被转换为一组变换系数。接下来，该组变换系数被送至IT30，例如逆离散余弦变换器，将该组变换系数变换成来自当前帧的块与来自前一帧的其对应的块之间的一组差分数据。然后该组差分数据被送至加法器32。
同时，运动补偿器36根据来自VLD22的对应于当前帧中的块的运动矢量从存储在第一帧存储器34中前一帧中取出一组象素数据，并将该组取出的象素数据提供给加法器32。然后，该组来自运动补偿器36的取出的象素数据和该组来自IT30的象素差分数据在加法器32相加，从而提供当前帧的给定块的重构的图象数据。之后，该块的重构的图象数据或被解码的图象数据被送至第一帧存储器34以存储在其中，并被送至后处理滤波装置40以在其中进行后处理。
在本发明的后处理滤波器40中，完成对来自加法器32的被解码的图象数据的后处理以有效地滤波被解码的图象数据；并且，随后，后处理图象数据被传送至显示单元(未示出)。
现在参见图2，给出了图1中所示的后处理滤波装置40的详细的方框图，用于说明本发明的后处理方案。
后处理滤波装置40，包括一个第二帧存储器42、一个控制器43，一个象素区域确定器44和一个过滤装置48，用来通过在逐象素的基础上对包含在被解码的图象数据中的各象素进行滤波，提供被解码的图象数据的后处理图象数据。
在该有创造性的后处理方案中，来自图1中所示的图象信号解码器的当前帧的被解码的图象数据首先被加到第二帧存储器42并存储在其中。响应来自控制器43的第一存储控制信号MCS1，存储在第二帧存储器42中的一个目标象素的值被读出并送至控制器43和象素区域确定器44，同时其相邻的N×N个，例如3×3个象素的值被送至开关电路46，其中目标象素表示要被滤波的并位于N×N个象素中心的象素，N是正整数。
控制器43监视来自第二帧存储器42的目标象素及其中的象素数据的存储状态，产生对应于该目标象素的位置信息，并且也提供第一、第二和第三存储器控制信号MCS1、MCS2和MCS3以控制第二帧存储器42的操作。随后，由控制器43产生的目标象素的位置信息被送到被自适应地确定该目标象素的区域的象素区域确定器44。
使用由控制器43提供的目标象素的位置信息，象素区域确定器44产生表明来自第二帧存储器42的目标象素是否属于与包含在存储的被解码的图象数据中的目标象素相对应的块的边界区域。如图3所说明的，如果该目标象素属于一个边界区域，例如具有8×8个象素的块310的330区域，象素区域确定器44产生一个逻辑高电平选择信号；而如果该目标象素不属于该边界区域330，即该目标象素存在于该边界区域之外，例如块310的350区域，则象素区域确定器44产生一个逻辑低电平选择信号。之后，在象素区域确定器44产生的选择信号被送到开关电路46，以对其操作进行控制。
响应来自象素区域确定器44的选择信号，开关电路46有选择地将包含来自第二帧存储器42的目标象素的N×N个象素耦合到滤波装置48的第一滤波器48a或第二滤波器48b。具体地，响应逻辑高电平选择信号，该N×N个象素被耦合到第一滤波器48a；而响应逻辑低电平选择信号，该N×N个象素被耦合到第二滤波器48b。
在本发明的一个优选实施例中，第一滤波器48a自适应地用第一预定截止频率CF1滤波目标象素，从而产生被显著滤波的目标象素数据；而第二滤波器48b用来用第二预定截止频率CF2滤波目标象素，从而产生较来自第一滤波器48a滤波程度低的被滤波的目标象素数据，其中CF1＜CF2。各第一和第二滤波器可以采用诸如本领域中熟知的Median(中值)和Laplacian(拉普拉斯算符)滤波器等数字滤波器来完成。
需要指出的是，第一和第二滤波器的截止频率可以根据所要求的图象信号解码系统的图象质量来确定。响应来自控制器43的第二存储控制信号MCS2，在第一滤波器48a或第二滤波器48b滤波的目标象素数据被送至第二帧存储器42，从而用被滤波的目标象素数据更新被存储的目标象素数据，并将更新后的目标象素数据提供给显示单元。接下来，响应来自控制器43的第三存储控制信号MCS3，存储在第二帧存储器42中的下一个目标象素数据及其相邻的N×N个象素数据被分别检出到控制器43、象素区域确定器44及开关电路46，从而开始下一个目标象素数据的后处理操作。
作为结果，本发明能够通过根据块中的各象素的位置数据有效地进行后处理滤波操作，显著地减少或消除可能出现在被解码的图象数据块的边界的块效应，从而改进图象质量。
虽然本发明是结合特定的实施例进行展示和描述的，但是对于熟悉本领域的人员而言，显然可以做出许多变化和修改而不超过出由所附的权利要求书所限定的本发明的精神和范围。
权利要求
1.一种用于图象信号解码系统中在逐象素的基础上对来自包含在图象信号解码系统中的图象信号解码器的当前帧的被解码的图象数据进行后处理的方法，包括以下步骤(a)存储当前帧的被解码的图象数据；(b)按顺序指定包含在存储的被解码的图象数据中的各象素值作为目标象素值，并产生代表该目标象素的位置的信息，其中所述目标象素值代表要被滤波的目标象素的值；(c)通过使用该目标象素数据的位置信息，产生表明该目标象素是否属于该存储的被解码的图象数据中的块的边界区域的选择信号，其中边界区域是指包含位于沿着该块的边界的象素的区域；(d)响应该选择信号，有选择地滤波目标象素值，从而产生一个被滤波的目标象素值；(e)用该被滤波的目标象素值更新存储的目标象素值；以及(f)为下一个目标象素重复所述步骤(b)至(e)直到包含在当前帧的被解码的图象数据中的所有象素都被后处理。
2.根据权利要求1的方法，其中用于有选择地过滤目标象素值的所述步骤(c)通过使用是有不同截止频率的Median滤波器完成。
3.一种用于在图象信号解码系统中在逐象素的基础上对来自包含在图象信号解码系统中的图象信号解码器的当前帧的被解码的图象数据进行后处理的设备，该设备包括用于存储当前帧的被解码的图象数据的装置；用于按顺序指定包含在存储的被解码的图象数据中的各象素值作为目标象素值，并产生代表该目标象素的位置的信息的装置，其中所述目标象素值代表要被滤波的目标象素的值；用于通过使用该目标象素的位置信息，产生表明该目标象素是否属于存储的被解码的图象数据中的块的边界区域的选择信号的装置，其中边界区域是指包含位于沿该块的边界的象素的区域；用于响应该选择信号，有选择地滤波目标象素值以产生被滤波的目标象素值的装置；用于用被滤波的目标象素值更新存储在存储装置中的目标象素值的装置；以及用于当包含在被解码的图象数据中的所有象素已被更新时检索被更新的象素值的装置。
4.根据权利要求3的设备，其中所述用于有选择地滤波目标象素值的装置是通过使用具有不同截止频率的Median滤波器来完成的。
全文摘要
一种用于图像信号解码系统中的后处理过滤装置，包括存储当前帧的被解码的图像数据的存储器；顺序指定所述图像数据中的各像素值为目标像素值并产生其位置信息的像素区域确定器；通过使用该位置信息产生代表该目标像素是否属于所述图像数据中的块的边界区域的选择信号的发生器；响应选择信号有选择地滤波目标像素值的滤波装置；用被滤波的目标像素值更新存储装置中的目标像素值的更新电路；当所述图像数据中所有像素被更新时检索更新的像素值的电路。
文档编号H04N7/30GK1119398SQ95108618
公开日1996年3月27日 申请日期1995年7月28日 优先权日1994年7月29日
发明者金相昊 申请人:大宇电子株式会社