[發(fā)明專利]通過平滑塊偽影改進(jìn)壓縮視頻信號(hào)的質(zhì)量的系統(tǒng)和方法

無效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 200980128343.3
• 申請(qǐng)日: 2009-07-16
• 公開（公告）號(hào): CN102099831A
• 公開（公告）日: 2011-06-15
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 李?yuàn)W那多·T·布朗頓;葛瑞·蘭卡斯特;丹尼·D·羅蔚;麥特·夏伍德
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 寰宇?yuàn)蕵?巴巴多斯)公司
• 主分類號(hào): G06T5/00
• 分類號(hào): G06T5/00;G06T9/00;H04N7/26
• 代理公司: 北京同達(dá)信恒知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11291
• 代理人: 黃志華

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及數(shù)字視頻信號(hào)，更具體地涉及通過將視頻信號(hào)分離成去塊(Deblock)區(qū)和細(xì)節(jié)區(qū)(Detail?region)、以及通過平滑去塊區(qū)，來提高壓縮數(shù)字視頻信號(hào)的質(zhì)量的系統(tǒng)和方法。

背景技術(shù)

眾所周知的是，與表示文本信息或聲頻信號(hào)的所需要的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的量相比，視頻信號(hào)由大量的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)所表示。因此當(dāng)數(shù)字視頻信號(hào)以高比特率傳輸時(shí)，尤其是當(dāng)這些比特率必須對(duì)應(yīng)于視頻顯示裝置所需要的實(shí)時(shí)數(shù)字視頻信號(hào)時(shí)，數(shù)字視頻信號(hào)占據(jù)相當(dāng)大的帶寬。

尤其是，在例如為電纜或者光纖的通信信道上同時(shí)傳輸和接收大量的不同的視頻信號(hào)常常是通過以在不同的通信信道中共享可用帶寬的方式頻分復(fù)用或者時(shí)分復(fù)用這些視頻信號(hào)來實(shí)現(xiàn)。

數(shù)字化的視頻數(shù)據(jù)通常在根據(jù)國際認(rèn)同的格式標(biāo)準(zhǔn)(例如MPEG2、MPEG4、H264)的格式化的媒體文件中嵌入音頻和其它數(shù)據(jù)。這些文件通常在互聯(lián)網(wǎng)上分布和多路傳輸，并且分別存儲(chǔ)在計(jì)算機(jī)的數(shù)字存儲(chǔ)器、移動(dòng)電話、數(shù)碼攝像機(jī)中以及存儲(chǔ)在光碟(CD)和數(shù)字化視頻光盤(DVD)上。許多這些裝置被物理上的難以察覺地結(jié)合到單個(gè)裝置中。

在創(chuàng)建格式化的媒體文件的過程中，對(duì)文件數(shù)據(jù)進(jìn)行各種級(jí)別和類型的數(shù)字壓縮以降低它們?cè)佻F(xiàn)所需要的數(shù)字?jǐn)?shù)據(jù)的量，由此減少所需要的記憶存儲(chǔ)量以及減少當(dāng)與許多其它視頻文件多路復(fù)用時(shí)的準(zhǔn)確可靠的同時(shí)傳輸所需要的帶寬。

互聯(lián)網(wǎng)提供一個(gè)特別復(fù)雜的傳輸視頻數(shù)據(jù)的例子，其中當(dāng)終端用戶從中央服務(wù)器下載視頻文件的傳輸過程中，視頻文件以許多不同的方式沿著許多不通的信道(即路徑)多路傳輸。然而，在幾乎所有的情況下，對(duì)于給定的原始數(shù)據(jù)視頻源和給定的終端用戶的接受和顯示視頻的質(zhì)量，期望使獲得的視頻文件被壓縮至最小可能的尺寸。

格式化的視頻文件可以表示完全數(shù)字化的影片。影片文件可以“按需”下載以用于立即顯示和實(shí)時(shí)觀看，或者用于存儲(chǔ)在終端用戶的例如為數(shù)碼攝像機(jī)的記錄裝置中，用于將來實(shí)時(shí)觀看。

這些視頻文件的視頻部分的壓縮不僅由于傳輸?shù)哪康亩?jié)約了帶寬，還減少了存儲(chǔ)這些影片文件所需要的總存儲(chǔ)量。

在上述通信信道的接收終端，典型的是使用單用戶計(jì)算和存儲(chǔ)裝置。這些單用戶裝置的目前不同的例子為個(gè)人計(jì)算機(jī)和數(shù)字機(jī)頂盒，它們中的每個(gè)或全部典型地輸出連接到終端用戶的視頻顯示裝置(例如TV)，直接或間接輸入連接到有線銅分布電纜線(即有線電視)。典型地，該電纜同時(shí)傳輸數(shù)百個(gè)實(shí)時(shí)多路傳輸?shù)臄?shù)字視頻信號(hào)，并且常常輸入連接到一個(gè)光纖電纜，該光纖電纜從視頻節(jié)目的本地分發(fā)服務(wù)器傳輸來自地面站的視頻信號(hào)。終端用戶的衛(wèi)星天線也用來接受廣播視頻信號(hào)。不論終端用戶使用的是通過地球線纜還是衛(wèi)星所傳輸?shù)囊曨l信號(hào)，終端用戶數(shù)字機(jī)頂盒或者等同設(shè)備通常被用來接收數(shù)字視頻信號(hào)，以及選擇要觀看的特定的視頻信號(hào)(即所謂TV頻道或者TV節(jié)目)。這些傳輸?shù)臄?shù)字視頻信號(hào)常常為壓縮數(shù)字格式，并且因此必須在由終端用戶接收后進(jìn)行實(shí)時(shí)解壓縮。

大多數(shù)的視頻壓縮方法通過僅保留原始未壓縮的視頻信號(hào)的數(shù)字近似值而減少了數(shù)字視頻數(shù)據(jù)的量。

因此，在壓縮之前的原始視頻信號(hào)與被壓縮的視頻信號(hào)之間存在著較大差異。該差異被定義為視頻失真。對(duì)于給定的視頻壓縮方法，由于通過為這些方法選擇不同參數(shù)而降低被壓縮的視頻數(shù)據(jù)的數(shù)據(jù)量，視頻失真的程度幾乎總是變大。即，視頻失真隨著壓縮程度的增加而趨于增加。

隨著視頻壓縮程度的增加，視頻失真最終對(duì)于人類視覺系統(tǒng)(HVS)變得可視的，并且最終該失真在選擇的顯示裝置上對(duì)于實(shí)時(shí)視頻的通常觀眾而言變得明顯的令人不愉快。被觀察到的該視頻失真為所謂的偽影。視頻偽影是HVS所解讀出的不屬于原始未壓縮的視頻場(chǎng)景中的觀察到的視頻內(nèi)容。

已有用于在壓縮過程中或者在壓縮之后從壓縮視頻中顯著減少明顯的令人不愉快的偽影的方法。這些方法中的大多數(shù)僅適用于使用基于塊的二維(2D)離散余弦轉(zhuǎn)換(DCT)或其近似法的壓縮方法。下文中，我們稱這些方法為基于DCT的。在這種情況下，迄今為止的最明顯的令人不愉快的偽影是在顯示的視頻場(chǎng)景中出現(xiàn)的偽影塊。

已有通常通過查找塊或者通過需要塊在視頻的每個(gè)幀的位置的先驗(yàn)知識(shí)而減輕偽影塊的方法。

對(duì)于視頻數(shù)據(jù)已經(jīng)預(yù)先被壓縮和解壓縮可能超過一次、或者視頻數(shù)據(jù)已經(jīng)預(yù)先被調(diào)整了大小、轉(zhuǎn)換了格式或者再混了顏色的廣泛發(fā)生的情況下，減輕視覺上令人不愉快的偽影的出現(xiàn)的問題尤其困難。例如，視頻數(shù)據(jù)可能已經(jīng)從NTSC重新被格式化為PAL格式，或者從RGB格式轉(zhuǎn)換為YCrCb格式。在這些情況下，幾乎肯定不知道偽影塊的位置的先驗(yàn)知識(shí)，因此基于該知識(shí)的方法不起作用。