[发明专利]减少“块状图像”效应

说明书

总的来说本发明涉及如何改善图像数据的视觉效应(也就是改善图像的质量)，具体地说，涉及一种装置和方法，用于减少采用离散余弦变换的译码图像，比方说MPEG或者JPEG译码图像中的“块状图像”效应。

以数字方式传输图像信号很受欢迎，因为跟模拟信号的传输和广播相比，它具有良好的质量和更大的灵活性。但是，人们已经认识到，数字图像通常都需要大量的数据来表示。已经开发了压缩技术，用来减少代表图象数据信号需要的数据量。

已经开发出各种压缩技术用来压缩这种数字视频或者静态图像信号。这些方法在本质上讲是“有损失的”，也就是说，它们试图用较少的数据来代表数据中最重要的信息，希望译码以后经过MPEG处理过的视频或者其它图像信号的普通观众很难发现译码信号跟原来未译码信号之间的差别。一种常见的压缩形式是将数字信号进行变换编码，将数字信号从空域变换成频率，其思想是利用变换的能量压缩特性，并且将图像像素进行解相关，从而在变换以后的域中更加有效地消除图像的冗余。

从效率和复杂性角度看，人们发现离散余弦变换(DCT)是一种合适的变换。这样，离散余弦变换已经成为一些最新确定的图像压缩国际标准化组织(ISO)标准，比方说JPEG、MPEG第一阶段和MPEG第二阶段的核心技术。MPEG-2标准在国际标准组织—移动图象专家组，H.262建议草案，ISO/IEC 13818-1和13818-2，标题是“信息技术—运动图像和有关音频信号的通用编码”中进行了描述(以后叫做“ISO-MPEG委员会1993年11月的草案”)。在这里采用的术语跟MPEG-2标准中同样的术语含义相同，除非特别说明。

为了利用离散余弦变换方法压缩图像，将这些图像划分成方形象素块(例如8×8的像素块)，然后利用离散余弦变换将这些块中的每一个变换成变换以后的块(8×8)，它们包括离散余弦变换系数。图像中相邻的像素通常都是高度相关的，使得离散余弦变换将图像像素变换成这样的少量离散余弦变换系数，它们的能量只是集中在变换以后的块中左上角，这个区域是低频区域。然后可以将变换获得的这些块量化成量化系数，稍后对它们进行行程长度和可变长度编码，成为行程长度编码数据，进一步地减少统计冗余。离散余弦变换的能量压缩特性能够被很容易地用于高度相关的像素块。

对于边缘块，也就是包括沿着边缘亮度发生突变的部分边缘的块，到现在为止仍然不能有效地对信号能量进行压缩。此外，还没能够有效地屏蔽具有不同能量的相邻像素的亮度突变。也就是说，在编码过程中压缩过度的时候，经过量化以后，多数高阶离散余弦变换系数都变成了0，变化步长太大。这会导致编码图像的空间和色彩细节发生损失。

但是，不能说没有为了克服以上问题进行过许多努力。在第5654759号美国专利中描述了(Augenbraun等)减少译码视频信号中“块”的一次这种努力。但是，Augenbraun等等在描述他们克服以上缺陷的尝试的时候，主要集中在视频数据的预先处理方面。也就是说，Augenbraun等等通过将指令结合进编码视频流，比方说通过利用MPEG传输报头，来试图减少“块”。

由于许多原因这些方法和装置不那么让人满意，一个原因是需要介入传输的编码数据一侧。也就是说，利用这样的结构要求编码器和译码器比通常需要的更加兼容的配置。这样的结构要求系统的译码器一端被特别配制成交换和评估编码器发送的数据，使得系统比只是按照MPEG标准传输数据更加复杂。也就是说，这样的系统中必须结合一些其它技术。

本发明的目的是改善图像的视觉效果，这个图象是从译码图像信号获得的，它包括成块量化系数数据。为此，本发明提供一种方法和一种装置，用于改善图像的视觉效果，就如同独立权利要求中所说明的一样。在从属权利要求中说明了优选实施方案。

一方面，本发明将块减少技术用于编码视频图像或者其它图像，利用相邻象素块的行程长度代码对感兴趣的译码像素数据进行自适应滤波，从而在需要的地方将相邻像素数据之间的亮度和色度层次过滤掉。这个优选实施方案能够自适应地在单独一个图像块内对像素数据进行滤波，也能在块之间这样做，从而进一步改善图像质量。因此，译码能够满足现有技术标准中的要求，比方说MPEG或者JPEG标准，而且不需要对编码数据进行任何额外的预先处理，从而最大程度地降低现有额外处理给系统增加的成本。除此以外，还最大程度地减少了系统的译码器一端需要的努力和额外成本，与此同时改善视频图像。本发明克服了上面提到的缺点，并且能够达到上面的目的和下面将说明的目的。