[發明專利]圖象

無效

• 申請號: 95118846.1
• 申請日: 1995-11-23
• 公開（公告）號: CN1085471C
• 公開（公告）日: 2002-05-22
• 發明（設計）人: 菅原隆幸
• 申請（專利權）人: 日本勝利株式會社
• 主分類號: H04N7/30
• 分類號: H04N7/30;H04N7/50
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 杜日新

本發明涉及降噪方法和圖象解碼裝置，尤其是涉及降低在圖象數據解碼處理期間所生蚊音噪聲的方法以及據此方法而用于解碼編碼圖象的裝置。

當對諸如圖象信號、音頻信號等作為數字信號的各種信號進行傳送、記錄或再生時，經常采用壓縮及解壓縮信息的技術以降低信息量，即比特數。例如，利用選自均等劃分信號電平的一個值來表示每個取樣值的這種均勻線性量化如果被用來對視頻信號、音頻信號之類的信號進行數字化而不采用任何壓縮技術的話，則會使欲將被發送或記錄/再生信息的量變得過大。因此，在廣播、通信及信息記錄/再生領域中，人的視覺接受及聽覺接收特性已被用在此種壓縮技術中。例如，當信號具有很小變異時，人的感覺對于信號電平中的變化是敏感的，但當信號具有強波動時，就不那么敏感。這種特性可被用來降低針對每一取樣值的信息量。而且，多種用于壓縮信息的技術已被采用從而引發在高效壓縮技術實際使用中的進步。

例如，具有類似于VHS型VTR裝置所生圖象質量的一小時電影畫面所含的信息量大約是109兆比特。而可與NTSC彩電接收圖象質量相比的一小時電影畫面所含信息量大致為360兆比特。因此發展高效率壓縮技術的償試也同樣促進了旨在利用目前傳輸線或記錄介質來發送或記錄/再生如此大信息量的應用研究。

針對圖象信息應用而已經提出的作為實用方法的高效壓縮方法一般是結合了三種不同的壓縮技術以降低信息量。第一種技術是利用了圖象幀內的相關性降低信息量(利用空間相關性的壓縮)，它利用了這樣一個實際的優點，即，自然圖象鄰近象素間存在高相關性。第二種技術是利用按時間排列的幀間相關性降低信息量(利用時間相關性壓縮)。第三種技術是利用每種碼出現幾率的不同降低信息量。作為利用圖象幀間相關性進行信息壓縮的技術(第一種技術)已提出了多種。近年來常被采用的如K-L正交變換技術、離散余弦變換(DCT)、離散付立葉變換以及沃爾什—哈德默德變換。

例如，在ISO(國際標準組織)指導下由MPEG(運動圖象編碼專家組)所確立的針對圖象信息的高效編碼方法采用的是二維DCT。這些高效圖象編碼方法(MPEG1和MPEG2)結合了幀內和幀間編碼以實現運動圖象信息的高效編碼，同時采用運動補償預測及幀間預測。正交變換通常是用于采用把一幅圖象劃分成具有預定數據塊大小(MXN)的若干數據塊而獲得數據塊。在MPEG1和MPEG2中，具有8象素×8象素的塊大小的數據塊被定義為單元數據塊。

通過對單元數據塊進行正交變換而獲得MXN正交變換系數(例如64DCT在MPEG1和MPEG2中的變換系數)隨后利用數據塊量化步長(Step?Size)而被量化。該數據塊量化步長是針對包括至少一個單元數據塊的每一預定尺度區而定義的。例如，在MPEG1和MPEG2中這種預定尺度被稱作宏數據塊，對于亮度信號Y是由16×16的象素數據塊構成，而對于彩色信號Cr和Cb而言則由8×8象素數據塊構成。細言之，數據塊量化步長被表示成〔{一個宏數據塊的一個量化特征(一宏數據塊的量化規模)QS}×量化矩陣(8×8)}。此處，宏數據塊量化特征隨宏數據塊不同而變。

根據數據塊量化步長尺度而被量化的正交變換系數(例如DCT系數)被分離成直流成分(DC成分)和交流成分(AC成分)。對正交變換系數的直流成分進行微分編碼而對于其交流成分在經過折線掃描后進行熵編碼(平均信息編碼)。其中該熵編碼是利用可變長度編碼方案的一種信息壓縮技術，它利用的是每種碼(例如霍夫曼(Huffman)碼)的不同出現的幾率。被變換及編碼的圖象數據作為比特流發送(比特序列)。對于變換和編碼圖象數據的解碼操作是以同上述的編碼操作方式相反的方式執行，以獲得輸出的圖象。可是，當有量化處理被包括在整個編碼過程當中時，其不可避免的量化誤差會導致出現于輸出圖象上的量化噪音。因此，當經歷編碼過程的的圖象的復合包括比傳輸數據速率的容量更大的信息量時，其量化噪聲將對圖象質量產生實際的損壞。

通常，在低頻成分中的這種量化誤差會導致輸出圖象的數據塊的畸變，這種畸變似乎不存在輸出圖象中每一數據塊間的相關性。而且，在高頻成分中的這種量化誤差會產生環繞邊緣的蚊音噪聲，這種噪聲是表現在輸出圖象中的具有振鈴狀的畸變。