專利名稱：壓縮視頻中分塊效應(yīng)的消除方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種壓縮視頻中分塊效應(yīng)的消除方法，尤其是一種用于消除視頻圖像分塊壓縮技術(shù)中由離散余弦變換系數(shù)的量化程中及信號(hào)傳輸過程中造成系數(shù)誤差的分塊效應(yīng)的方法。
背景技術(shù)：
目前，眾多的視頻壓縮編碼標(biāo)準(zhǔn)，如MPEG1(VCD)，MPEG2(DVD)，H.261，H.263，H.263+，MPEG4 AVC/H.264，MotionJPEG等，都采用了將源圖像分解為8×8(或者4×4)的圖像子塊，然后對(duì)圖像子塊進(jìn)行離散余弦變換(簡(jiǎn)稱DCT變換)、量化變換系數(shù)、編碼。采用分塊方式的DCT變換壓縮編碼通常存在量化噪聲和傳輸誤碼問題。
量化噪聲問題對(duì)每一個(gè)圖像子塊的DCT變換系數(shù)進(jìn)行量化時(shí)，許多高頻系數(shù)為0，而量化的過程就是舍去接近0的系數(shù)，因此，造成了無法挽回的量化精度損失。量化精度的損失也叫做量化效應(yīng)，由量化效應(yīng)所導(dǎo)致的量化噪聲與量化步長(zhǎng)相關(guān)，而且量化步長(zhǎng)越大，產(chǎn)生的量化噪聲越顯著。
傳輸誤碼問題在信號(hào)傳輸過程中，由于傳輸誤碼的存在，導(dǎo)致不同的DCT分塊的量化系數(shù)出錯(cuò)，從而使得出錯(cuò)的DCT分塊與相鄰的DCT分塊的之間的能量相差比較大，表現(xiàn)在圖像的視覺效果上就使得相鄰的DCT分塊呈現(xiàn)出較大的階越。
上述兩個(gè)問題所引起的DCT量化系數(shù)的誤差統(tǒng)稱為DCT系數(shù)誤差，也可稱之為分塊效應(yīng)。
在現(xiàn)有技術(shù)中(如圖1流程所示)，壓縮圖像的處理通常經(jīng)過解碼步驟1、縮放處理步驟2、剪切處理步驟3和后續(xù)其他處理步驟4，而去除分塊效應(yīng)的方法都是直接應(yīng)用于解碼步驟1中或者緊跟在解碼步驟1的后面，如LIU and BOVIK的“DCT域內(nèi)有效的分塊效應(yīng)消除和盲度量方法”(原文標(biāo)題Efficient DCT-domain Blind Measurement and ReductionBlocking Antifacts)和G.A.Triantafyllidis etc.的“壓縮數(shù)據(jù)中的分塊效應(yīng)強(qiáng)度檢測(cè)”(原文標(biāo)題Blockness Detection in Compressed Data)等所述的方法是基于解碼器中DCT變換域上的處理來減小分塊效應(yīng)的。WesleyF.Miaw的視頻分塊變換編碼器中圖像平滑濾波的軟件實(shí)時(shí)方法實(shí)現(xiàn)(原文標(biāo)題Implementation of Real-Time Software-only Image Smoothing Filterfor a Block-transform Video Codec)以及K.Ramkishor等的“一種用于低比特率視頻編碼中簡(jiǎn)單有效的去分塊效應(yīng)算法”(原文標(biāo)題A Simple andEffcient Deblocking Algorithm for Low Bit-Rate Video Coding)的方法也是直接對(duì)解碼后的圖像進(jìn)行處理而實(shí)現(xiàn)的。
由于在許多系統(tǒng)(如電視機(jī)，監(jiān)視器等)中，解碼得到的圖像還要經(jīng)過縮放、剪切等處理，現(xiàn)有的去除分塊效應(yīng)的方法由于受到其所處的去除分塊效應(yīng)的處理位置的限制，使得其在應(yīng)用中受到了限制，因此不能達(dá)到令人滿意的去除效果。
另外，現(xiàn)有去除分決效應(yīng)的方法都是采用低通濾波器進(jìn)行濾波實(shí)現(xiàn)的，并且不考慮分塊效應(yīng)在解碼圖像的紋理區(qū)域和平滑區(qū)域的不同特征。在解碼視頻圖像的平滑區(qū)域，由于不同圖像分塊的DCT系數(shù)引入的誤差不同，在相鄰分塊的邊界處將會(huì)引入一個(gè)階越，由于在平滑區(qū)域中高頻信息并不多，所以該階越在數(shù)值上不大，但是由于人眼的視覺特性，對(duì)于圖像中平滑區(qū)域的這種變化是相當(dāng)敏感的；在解碼視頻圖像的紋理區(qū)域，由于存在豐富的高頻信息，因此引入的量化誤差比較大，因?yàn)檫@種誤差存在于圖像紋理區(qū)域中，由于人眼的視覺特性對(duì)于高頻噪聲不敏感，因此對(duì)紋理區(qū)域中的分塊效應(yīng)則不敏感。由此可知，現(xiàn)有的這種去除分塊效應(yīng)的技術(shù)方案不能根據(jù)分塊效應(yīng)所處區(qū)域的類型選擇不同的濾波方式，從而無法很好的去除圖像中的分塊效應(yīng)，保護(hù)圖像的細(xì)節(jié)。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于針對(duì)上述現(xiàn)有去除分塊效應(yīng)的方法所存在的受到應(yīng)用限制、采用低通濾波器進(jìn)行濾波的方式，造成不能有效地去除圖像中的分塊效應(yīng)，保護(hù)圖像的細(xì)節(jié)的現(xiàn)狀，而提供一種壓縮視頻中分塊效應(yīng)的消除方法，該方法能夠根據(jù)視頻圖像中分塊效應(yīng)強(qiáng)度以及所在圖像的區(qū)域，通過控制濾波處理的強(qiáng)度，消除分塊效應(yīng)，改善解碼視頻中的圖像質(zhì)量。
為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明采用的一種壓縮視頻中分塊效應(yīng)的消除方法，包括以下步驟步驟1、輸入圖像的數(shù)據(jù)；步驟2、檢測(cè)并統(tǒng)計(jì)獲取所述圖像在行、列方向上的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量以及該分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量的分布狀況數(shù)據(jù)；步驟3、將所述分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量作為分塊效應(yīng)濾波的控制參數(shù)；根據(jù)所述分布狀況數(shù)據(jù)獲得所述分塊效應(yīng)的位置信息；步驟4、將所述控制參數(shù)及所述分塊效應(yīng)的位置信息送到圖像濾波模塊；步驟5、所述圖像濾波模塊依據(jù)所述控制參數(shù)及所述分塊效應(yīng)的位置信息對(duì)所述圖像進(jìn)行分塊效應(yīng)濾波處理；步驟6、結(jié)束圖像的分塊效應(yīng)濾波處理，并輸出該處理后的圖像。
由上述技術(shù)方案可知，本發(fā)明通檢測(cè)解碼的視頻圖像中是否存在分塊效應(yīng)、分塊效應(yīng)的強(qiáng)度以及分塊效應(yīng)的分布狀況，為控制圖像濾波模塊進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理，消除分塊效應(yīng)，提供了參考，從而能夠改善解碼視頻的圖像質(zhì)量，更好的保護(hù)圖像中細(xì)節(jié)，使得去方塊效應(yīng)的后的圖像具有很好的細(xì)節(jié)特征，并且可以設(shè)置在視頻圖像解碼、后續(xù)圖像處理過程中的任何位置。
下面結(jié)合附圖和實(shí)施例，對(duì)本發(fā)明進(jìn)行進(jìn)一步的詳細(xì)說明。


圖1為現(xiàn)有視頻圖像處理的基本過程示意圖；圖2為本發(fā)明一個(gè)較佳實(shí)施例的流程圖；圖3為圖2所示實(shí)施例中分塊效應(yīng)的檢測(cè)原理示意圖；圖4為實(shí)現(xiàn)圖2所示實(shí)施例的電路原理框圖。
具體實(shí)施例方式
本發(fā)明的基本過程為對(duì)輸入的圖像在行、列方向上進(jìn)行分塊效應(yīng)的檢測(cè)以及對(duì)分塊效應(yīng)的強(qiáng)度檢測(cè)、分塊效應(yīng)的分布狀況進(jìn)行統(tǒng)計(jì)，然后根據(jù)檢測(cè)統(tǒng)計(jì)結(jié)果控制圖像濾波模塊的濾波工作，從而完成對(duì)圖像上所存在的分塊效應(yīng)的濾除。本發(fā)明可用于對(duì)單幀靜止圖像進(jìn)行分塊效應(yīng)的濾除，也可以對(duì)以序列壓縮圖像在解碼后進(jìn)行分塊效應(yīng)的濾除，一個(gè)具體實(shí)施例的流程如圖2所示，其具體步驟如下步驟201、開始，在對(duì)圖像進(jìn)行分塊效應(yīng)濾波處理的開始操作中，需要設(shè)定用于判斷圖像中的分塊效應(yīng)的參考閾值的上限值和下限值，同時(shí)還要設(shè)定針對(duì)序列圖像進(jìn)行分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量的更新參數(shù)α；步驟202、輸入圖像的數(shù)據(jù)；步驟203、判斷圖像是否為單幀圖像或序列圖像中的第一幀，如果是，則執(zhí)行步驟206；如果不是，則執(zhí)行步驟204；步驟204、獲取前一幀圖像的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量，對(duì)其進(jìn)行更新，得到當(dāng)前幀圖像的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量VN，同時(shí)檢測(cè)并統(tǒng)計(jì)獲取所述當(dāng)前幀圖像分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量VN的分布狀況數(shù)據(jù)；更新依照公式
VN＝(1-α)×VN+α×VN-1進(jìn)行，其中，α為根據(jù)濾波處理要求而預(yù)先設(shè)定的更新參數(shù)，VN-1為前一幀圖像的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量。
步驟205、將當(dāng)前幀圖像的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量VN作為分塊效應(yīng)濾波的控制參數(shù)，并根據(jù)分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量VN的分布狀況數(shù)據(jù)獲得當(dāng)前幀圖像的分塊效應(yīng)的位置信息，然后執(zhí)行步驟208；步驟206、檢測(cè)并統(tǒng)計(jì)獲取圖像分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量以及該分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量的分布狀況數(shù)據(jù)；步驟207、將分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量作為分塊效應(yīng)濾波的控制參數(shù)；根據(jù)分布狀況數(shù)據(jù)獲得分塊效應(yīng)的位置信息；步驟208、根據(jù)分塊效應(yīng)的位置信息分析分塊效應(yīng)是處于圖像的平滑區(qū)域還是處于圖像的紋理區(qū)域，并將所述分塊效應(yīng)所處區(qū)域的信息標(biāo)注在所述分塊效應(yīng)的位置信息中；對(duì)于分塊效應(yīng)處于圖像的平滑區(qū)域，則執(zhí)行步驟209；對(duì)于分塊效應(yīng)處于圖像的紋理區(qū)域，則執(zhí)行步驟210；步驟209、圖像濾波模塊依據(jù)控制參數(shù)及分塊效應(yīng)的位置信息和分塊效應(yīng)所處區(qū)域的信息對(duì)圖像進(jìn)行基于平滑區(qū)域的分塊效應(yīng)濾波處理；步驟210、圖像濾波模塊依據(jù)控制參數(shù)及分塊效應(yīng)的位置信息和分塊效應(yīng)所處區(qū)域的信息對(duì)圖像進(jìn)行基于紋理區(qū)域的分塊效應(yīng)濾波處理；步驟211、結(jié)束圖像的分塊效應(yīng)濾波處理，并輸出該處理后的圖像。
本實(shí)施例中，檢測(cè)圖像在行、列方向上的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量的具體過程如下(參見圖3所示)，圖3中的A、B、C、D四個(gè)點(diǎn)表示的圖像中一行(或一列)中相鄰的四個(gè)像素，A、B、C、D的高度代表了像素的幅度值。
根據(jù)如下的分塊效應(yīng)的判定準(zhǔn)則|B-C|＞|B-A||B-C|＞|C-D||B-C|＜ThresholdHigh|B-C|＞ThresholdLow
四個(gè)條件都滿足的條件下，則認(rèn)為該點(diǎn)在B和C之間存在分塊效應(yīng)。其中ThresholdHigh和ThresholdLow分別是預(yù)先設(shè)定判斷分塊效應(yīng)參考閾值的上限值和下限值。合理的閾值可以避免將圖像的邊緣信息判定為分塊效應(yīng)。
本實(shí)施例可以利用圖4所示的電路實(shí)現(xiàn)，在圖4中，分塊效應(yīng)強(qiáng)度檢測(cè)模塊11從圖像輸入緩沖區(qū)10中獲取圖像數(shù)據(jù)，分塊效應(yīng)強(qiáng)度檢測(cè)模塊11對(duì)輸入的圖像數(shù)據(jù)在行和列方向上實(shí)現(xiàn)分塊效應(yīng)強(qiáng)度檢測(cè)，檢測(cè)的結(jié)果存放在分塊效應(yīng)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)向量模塊12中；同時(shí)分塊效應(yīng)所在區(qū)域特性檢測(cè)模塊15檢測(cè)分塊邊界所在區(qū)域的特性，通過區(qū)域分類模塊16對(duì)該區(qū)域進(jìn)行分類，可以確定當(dāng)前區(qū)域是平滑區(qū)域還是紋理區(qū)域；處理分塊效應(yīng)模塊17根據(jù)所在區(qū)域的特性以及存放在分塊效應(yīng)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)向量模塊12中的分塊效應(yīng)強(qiáng)度和分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量的分布狀況，對(duì)輸入圖像數(shù)據(jù)進(jìn)行處理，然后向圖像輸出模塊18輸出處理后的圖像。對(duì)于序列圖像，分塊效應(yīng)所在區(qū)域特性檢測(cè)的模塊15使用的是當(dāng)前幀圖像的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量VN，該分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量VN的內(nèi)容采用部分更新的方法，通過分塊效應(yīng)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)向量更新模塊13，對(duì)前一幀圖像的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量VN-1進(jìn)行更新，并將更新結(jié)果保存到序列圖像分塊效應(yīng)強(qiáng)度統(tǒng)計(jì)向量模塊14中。更新的方法為VN＝(1-α)×VN+α×VN-1其中α的取值范圍為0～1，取值越大更新的程度越強(qiáng)。當(dāng)α＝1時(shí)，表示完全采用上一幀的統(tǒng)計(jì)結(jié)果，處理當(dāng)前幀的數(shù)據(jù)。由于在序列圖像中存在很強(qiáng)的相關(guān)性，因此，α取值小于1時(shí)，會(huì)逐漸的更新VN中的統(tǒng)計(jì)數(shù)值，最終達(dá)到一個(gè)穩(wěn)定的統(tǒng)計(jì)結(jié)果。
本發(fā)明的有益效果在于適用于壓縮視頻信號(hào)解碼后的視頻圖像質(zhì)量改善，包括MPEG1(VCD)，MPEG2(DVD)，H.261，H.263，H.263+，MPEG4AVC/H.264，MotionJPEG等壓縮標(biāo)準(zhǔn)的解碼視頻信號(hào)。對(duì)于上述格式的解碼信號(hào)，系統(tǒng)可以不做任何的改動(dòng)，自動(dòng)的檢測(cè)編碼標(biāo)準(zhǔn)的方式和格式，從而進(jìn)行相應(yīng)的處理，實(shí)現(xiàn)解碼視頻圖像視覺效果的改善。
按照本發(fā)明設(shè)計(jì)制造的裝置能夠應(yīng)用于各種圖像顯示設(shè)備中，可以有效的改善圖像的顯示質(zhì)量，不僅能夠去除壓縮圖像中分塊效應(yīng)，而且能夠很好的保護(hù)圖像中的細(xì)節(jié)特征，從而提供良好的視覺效果。
最后所應(yīng)說明的是，以上實(shí)施例僅用以說明而非限制本發(fā)明的技術(shù)方案，盡管參照上述實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行了詳細(xì)說明，本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)理解，依然可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行修改或者等同替換，而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。
權(quán)利要求
1.一種壓縮視頻中分塊效應(yīng)的消除方法，其中，執(zhí)行以下步驟步驟1、輸入圖像的數(shù)據(jù)；步驟2、檢測(cè)并統(tǒng)計(jì)獲取所述圖像在行、列方向上的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量以及該分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量的分布狀況數(shù)據(jù)；步驟3、將所述分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量作為分塊效應(yīng)濾波的控制參數(shù)；根據(jù)所述分布狀況數(shù)據(jù)獲得所述分塊效應(yīng)的位置信息；步驟4、將所述控制參數(shù)及所述分塊效應(yīng)的位置信息送到圖像濾波模塊；步驟5、所述圖像濾波模塊依據(jù)所述控制參數(shù)及所述分塊效應(yīng)的位置信息對(duì)所述圖像進(jìn)行分塊效應(yīng)濾波處理；步驟6、結(jié)束圖像的分塊效應(yīng)濾波處理，并輸出該處理后的圖像。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的壓縮視頻中分塊效應(yīng)的消除方法，其中所述步驟1與所述步驟2之間還設(shè)有以下步驟步驟11、判斷所述圖像是否為單幀圖像或序列圖像中的第一幀，如果是，則執(zhí)行步驟2；如果不是，則執(zhí)行步驟12；步驟12、獲取前一幀圖像的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量，并通過下式進(jìn)行更新，得到當(dāng)前幀圖像的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量VN，同時(shí)檢測(cè)并統(tǒng)計(jì)獲取所述當(dāng)前幀圖像分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量VN的分布狀況數(shù)據(jù)VN＝(1-α)×VN+α×VN-1上式中，α為根據(jù)濾波處理要求而預(yù)先設(shè)定的更新參數(shù)；VN-1為前一幀圖像的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量；步驟13、將所述當(dāng)前幀圖像的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量VN作為分塊效應(yīng)濾波的控制參數(shù)，并根據(jù)所述分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量VN的分布狀況數(shù)據(jù)獲得所述當(dāng)前幀圖像的分塊效應(yīng)的位置信息，然后執(zhí)行步驟4。
3.根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的壓縮視頻中分塊效應(yīng)的消除方法，其中所述步驟2中的檢測(cè)所述圖像在行、列方向上的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量的具體過程為步驟21、在所述圖像中任意設(shè)定行或列上相鄰的四個(gè)像素點(diǎn)，并順序設(shè)定為第一點(diǎn)、第二點(diǎn)、第三點(diǎn)以及第四點(diǎn)；步驟22、判斷所述第二點(diǎn)與所述第三點(diǎn)之間是否存在分塊效應(yīng)，其判斷方法為當(dāng)所述第二點(diǎn)與所述第三點(diǎn)的像素幅度值差的絕對(duì)值同時(shí)滿足大于所述第二點(diǎn)與所述第一點(diǎn)的像素幅度值差的絕對(duì)值、大于所述第三點(diǎn)與所述第四點(diǎn)的像素幅度值差的絕對(duì)值、小于預(yù)先設(shè)定判斷分塊效應(yīng)參考閾值的上限值以及大于預(yù)先設(shè)定判斷分塊效應(yīng)參考閾值的下限值的條件，則確定所述第二點(diǎn)與所述第三點(diǎn)之間存在分塊效應(yīng)。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的壓縮視頻中分塊效應(yīng)的消除方法，其中所述步驟4為根據(jù)所述分塊效應(yīng)的位置信息分析所述分塊效應(yīng)是處于圖像的平滑區(qū)域還是處于圖像的紋理區(qū)域，并將所述分塊效應(yīng)所處區(qū)域的信息標(biāo)注在所述分塊效應(yīng)的位置信息中；所述步驟5為所述圖像濾波模塊依據(jù)所述控制參數(shù)及所述分塊效應(yīng)的位置信息和所述分塊效應(yīng)所處區(qū)域的信息對(duì)所述圖像進(jìn)行基于所述平滑區(qū)域和/或紋理區(qū)域的分塊效應(yīng)濾波處理。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種壓縮視頻中分塊效應(yīng)的消除方法，其包括以下步驟輸入圖像的數(shù)據(jù)；檢測(cè)并統(tǒng)計(jì)獲取所述圖像的分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量以及分布狀況數(shù)據(jù)；將分塊效應(yīng)強(qiáng)度向量作為分塊效應(yīng)濾波的控制參數(shù)；根據(jù)分布狀況數(shù)據(jù)獲得所述分塊效應(yīng)的位置信息；將控制參數(shù)及分塊效應(yīng)的位置信息送到圖像濾波模塊；圖像濾波模塊依據(jù)所述控制參數(shù)及所述分塊效應(yīng)的位置信息對(duì)所述圖像進(jìn)行分塊效應(yīng)濾波處理；輸出該處理后的圖像。本發(fā)明通過檢測(cè)解碼的視頻圖像中是否存在分塊效應(yīng)、分塊效應(yīng)的強(qiáng)度以及分塊效應(yīng)的分布狀況，為控制圖像濾波模塊進(jìn)行自適應(yīng)濾波處理提供了參考，能夠改善圖像質(zhì)量，更好的保護(hù)圖像中細(xì)節(jié)。
文檔編號(hào)H04N7/68GK1937780SQ20051002993
公開日2007年3月28日 申請(qǐng)日期2005年9月23日 優(yōu)先權(quán)日2005年9月23日
發(fā)明者王青海 申請(qǐng)人:逐點(diǎn)半導(dǎo)體(上海)有限公司