[發明專利]用于減輕圖像中的偽影的系統和方法

無效

• 申請號: 200780049950.1
• 申請日: 2007-06-12
• 公開（公告）號: CN101595734A
• 公開（公告）日: 2009-12-02
• 發明（設計）人: 郭菊;馬克·安東尼奧·瓦斯奎茲
• 申請（專利權）人: 湯姆遜許可證公司
• 主分類號: H04N7/26
• 分類號: H04N7/26
• 代理公司: 北京東方億思知識產權代理有限責任公司
• 代理人: 宋 鶴;南 霆

本申請根據35?U.S.C.§119要求2007年1月16日在美國提交的臨時申請60/880650的優先權。

技術領域

本公開一般地涉及數字圖像處理和顯示系統，更具體而言涉及用于減輕圖像中的偽影(artifact)的系統和方法。

背景技術

由于產生數字式采樣的圖像的高質量表示所需的數據文件較大，常見的做法是向該數據文件應用各種形式的壓縮，以嘗試減小數據文件的大小，而不會不利地影響感知到的圖像質量。已經發展了各種公知的技術和標準來解決該需求。這些技術的代表是用于圖像編碼的聯合圖片專家組(JPEG)。與JPEG類似但添加了幀間編碼以利用運動序列中連續幀的相似性的是運動圖片專家組(MPEG)標準。基于小波變換已經開發了其他標準和專屬系統。

在商業電影DVD/HD-DVD發行的過程中，從傳統的膠片或者從計算機動畫電影掃描的數字圖像通常具有10比特數據并且在某些應用中具有最多達16比特數據。該數據需要被轉換成8比特YUV格式以便進行壓縮。由于比特深度精度的減小，帶化偽影(banding?artifact)經常出現在具有平滑的顏色變化的圖像區域或圖像中。抖動(dithering)和誤差擴散(error?diffusion)算法常被用于減輕帶化偽影。在大多數抖動算法中，具有高空間頻率的數字信號被添加到圖像以掩蔽掉帶化效應。然而，DVD/HD-DVD內的壓縮是去除具有高空間頻率的信號的有損壓縮。因此，即使在壓縮之前通過抖動過程掩蔽掉了帶化，在壓縮之后帶化偽影也經常會出現。

用于抖動或顏色深度減小的傳統方法是用于顯示應用和打印服務的。由于抖動是處理鏈中的最后一步，因此所添加的高空間頻率被很好地保留并且在顏色深度被減小時實現了掩蔽帶化效應的目的。誤差擴散是另一種常見的方法，其中量化誤差被分布在鄰居像素中以產生掩蔽效果并且保持整體圖像強度。然而，這些方法沒有考慮到諸如MPEG1，2，4或H.264之類的往往會減小或者截斷高頻信號的有損壓縮的影響。因此，大多數誤差擴散方法將減小壓縮過程中的比特率效率，這是因為壓縮編碼器將會使用若干個比特來表示所添加的量化誤差，從而用來表示圖像的比特較少。同時，帶化偽影在壓縮之后易于出現，因為掩蔽信號被減小或截斷了。

因此，需要一種用于減輕圖像中的偽影的技術，其中，在有損壓縮過程之后，偽影仍然得到減輕或抑制。另外，需要一種將在維持高比特率效率的同時減輕圖像中的偽影的技術。

發明內容

本公開的系統和方法提供了基于區塊(block)或者說區域的誤差擴散算法，用于減輕圖像中的偽影。該系統和方法允許以一種能夠較容易地通過壓縮過程的方式來生成并控制掩蔽信號(例如，要應用到圖像的噪聲)的空間頻率。基于區塊的誤差擴散算法生成能夠在很大程度上從壓縮過程中幸存的具有低到中空間頻率響應的抖動信號，例如，對于圖像的給定區塊，對于該區塊內的每個像素可使用相同的噪聲，從而在該區塊內噪聲樣式的空間頻率將會較低，這降低了整個圖像中的噪聲的整體空間頻率。該系統和方法還證明，對于具有相同比特率的壓縮，提高了峰值信號噪聲比(PSNR)，即，提高了壓縮中的編碼效率。另外，基于區塊的誤差擴散算法減輕了商業DVD/HD-DVD發行過程中的帶化偽影，尤其是對于其中在具有平滑顏色轉變的圖像區域中帶化偽影很明顯的動畫膠片而言更是如此。

根據本公開的一個方面，提供了一種用于減輕圖像中的偽影的方法，包括：選擇圖像的像素的區塊大小；將掩蔽信號添加到圖像；為圖像中的至少一個區塊確定量化誤差；以及將量化誤差分布到圖像中的鄰居區塊以掩蔽圖像中的偽影。

在一個方面中，掩蔽信號是噪聲信號。

在另一個方面中，該方法還包括在分布步驟之后利用壓縮函數對圖像進行編碼。壓縮函數是有損壓縮，例如MPEG?1，2，4、h.264等等。

在另一個方面中，確定量化誤差的步驟包括：截斷至少一個區塊中的每個像素；為每個像素確定量化誤差；以及對至少一個區塊中的每個像素的量化誤差求和。

根據本公開的另一個方面，提供了一種用于減輕圖像中的偽影的系統。該系統包括：信號生成器，被配置用于生成將被應用到圖像的掩蔽信號；區塊選擇器，被配置用于選擇圖像的像素的區塊大小；以及誤差擴散模塊，被配置用于確定圖像的至少一個區塊中的量化誤差并且將量化誤差分布到鄰居區塊以減輕圖像中的偽影。

在另一個方面中，該系統包括編碼器，該編碼器被配置用于利用壓縮函數對圖像進行編碼。