Способ кодирования цифровых видеосигналов с подавлением граничных искажений, способ декодирования цифровых видеосигналов с подавлением граничных искажений и устройства для их осуществления
Использование: в системах кодирования и декодирования цифровой информации. Сущность изобретения: создание кодирующей системы для подавления граничных искажений без понижения четкости изображения на границе блоков принимаемой информации. Кодирующая аппаратура содержит блок задержки для задержки информации входящего кадра, декодирующее устройство для декодирования сжатой информации и выпуска информации восстановленного кадра и блок измерения граничных искажений, который получает информацию восстановленного кадра и подаваемую информацию исходного кадра и измеряет степень блокирующих искажений, используя информацию двух вышеупомянутых кадров, для того, чтобы таким образом выработать определенный параметр последующей обработки, аппаратура декодирования содержит приемное устройство для принятия переданной информации и параметра последующей обработки, закодированных в вышеупомянутой кодирующей аппаратуре, второе декодирующее устройство для декодирования и восстановления кодированной переданной информации и фильтр для адаптивной фильтрации выхода восстановленной информации от второго декодирующего устройства в соответствии с параметром последующей обработки. Блокирующие искажения границы блока устраняются таким образом, чтобы человек не заметил ухудшения качества изображения. 4 с. и 13 з.п. ф-лы, 5 ил.
Изобретение относится к системе кодирования и декодирования цифровой видеоинформации, которая делится на блоки, каждый из которых имеет определенный размер, и, в частности к способу и устройству кодирования и декодирования для уменьшения блокирующих искажений, то есть явления ухудшения качества воспроизводимых изображений, которое порождается разделением каждого кадра видеоинформации на множество блоков и кодированием разделенных блоков.
На фиг. 1А и 1В представлен пример известной системы кодирования или декодирования. Как правило, имеется множество сходных элементов между определенным изображением и его последующим изображением. Так, в случае изображений, которые немного двигаются, если вектор движения вычисляется посредством оценки движения, информация дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (DPCM) между соседними изображениями кодируется во время процедуры кодирования, затем передаваемая информация может быть сжата. Также, во время декодирования, вектор движения, вычисленный во время процедуры кодирования, используется для коррекции блока информации, таким образом воспроизводя кодированную информацию. Такая система кодирования и декодирования, которая использует метод дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (DPCM) компенсации движения, содержит определенный контур обратной связи для коррекции движения. Контур обратной связи для коррекции движения в кодирующей системе, показанной на фиг. 1А, содержит ортогональный преобразователь 1, инверсный ортогональный преобразователь 2, квантователь 3, инверсный преобразователь непрерывных данных в дискретные 4, суммирующие устройства А1 и А2, кодер сигналов переменной длины 5, блок памяти кадра 6, устройство оценки движения 7 и устройство коррекции движения 8, выход "вектор движения" 9 и выход 10. Кроме того, декодирующая система, показанная на фиг. 1В, содержит декодер переменной длины 11, инверсный преобразователь 12, инверсный ортогональный преобразователь 13, контур обратной связи, имеющий блок памяти кадра 14, устройство коррекции движения 15 и суммирующее устройство А3. Так как такая система дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (DPCM) процесса кодирования и декодирования является известной технологией, не требуется ее подробное описание. Переключатели SW1 и SW2, предусмотренные соответственно в приборах, показанных на фиг. 2А и 2В, обновляют видеоинформацию в кадре или блоке для предотвращения накопления ошибок в процессе дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (DPCM). То есть, когда переключатели SW1 и SW2 включены, производится процесс дифференциальной импульсно-кодовой модуляции (DPCM), в то время когда переключатели выключены, информация импульсно-кодовой модуляции (DPСМ) кодируется для передачи. В такой известной системе кодирования и декодирования из-за того, что единое изображение делится на блоки NxN и затем разделенные блоки обрабатываются для воспроизведения видеоинформации, если система декодирования получает и воспроизводит сигнал, закодированный и переданный в кодирующей системе, границы между блоками изображения легко различимы и имеют место блокирующие искажения, при которых некоторая часть изображения проявляется в виде решетки [1] Целью настоящего изобретения является создание кодирующей системы для подавления граничных искажений без понижения четкости изображения на границе блоков, в которой каждый кадр разделяется на блоки, и функция передачи низкочастотного фильтра, который фильтрует границы блоков, адаптивно изменяется. Другой целью настоящего изобретения является создание декодирующей системы для декодирования видеоинформации, которая закодирована кодирующей системой, подавляющей вышеупомянутые блокирующие искажения. В кодирующей системе, которая разделяет информацию входящего кадра на блоки заданного размера и сжимает информацию в каждом блоке посредством преобразования и дискретизации информации, вышеупомянутая первая цель настоящего изобретения достигается созданием кодирующей системы для подавления блокирующих искажений, содержащей следующие шаги: разделение и восстановление сжатой информации в кадре и измерение блокирующих искажений, при котором информация восстановленного кадра сравнивается с информацией задержанного исходного кадра, для того чтобы выработать определенный параметр последующей обработки, который представляет собой степень блокирующих искажений. В декодирующей системе для передачи сигналов, которые закодированы в процессе преобразования блоков, вышеупомянутая вторая цель настоящего изобретения достигается созданием декодирующей системы для подавления блокирующих искажений, содержащей следующие шаги: получение переданной информации и параметра последующей обработки, которые кодируются в кодирующей системе в соответствии с пунктом 1, декодирование и восстановление переданной информации и адаптивная фильтрация декодированного и восстановленного сигнала в соответствии с параметром последующей обработки. На фиг. 1А представлена структурная схема известного кодирующего устройства. На фиг. 1В структурная схема известного декодирующего устройства. На фиг. 2А структурная схема кодирующего устройства, соответствующего варианту конструкции настоящего изобретения. На фиг. 2В структурная схема декодирующего устройства, соответствующего варианту конструкции настоящего изобретения. На фиг. 3А структурная схема кодирующего устройства, соответствующего другому варианту конструкции настоящего изобретения. На фиг. 3В структурная схема декодирующего устройства, соответствующего другому варианту конструкции настоящего изобретения. На фиг. 4 детальная структурная схема, относящаяся к устройству измерения блокирующих искажений, показанному на фиг. 2А и 3А. На фиг. 5 график, представляющий операционную характеристику устройства измерения блокирующих искажений фиг. 5. Фиг. 2А и 2В показывают, соответственно, кодирующее и декодирующее устройства, соответствующие одному варианту настоящего изобретения для подавления блокирующих искажений, которые улучшают традиционные кодирующее и декодирующее устройства. Кодирующее устройство на фиг. 2А содержит ортогональный преобразователь 1, инверсный ортогональный преобразователь 2, квантователь 3, инверсный квантователь 4, кодер сигналов переменной длины 5, блок задержки 6 (блок памяти кадра), блок памяти кадра 16, блок измерения граничных искажений 17. Ортогональный преобразователь 1 преобразует блок NxN, полученный от каждого разделенного изображения, в коэффициенты преобразования частотного диапазона, кодер 5 сигналов переменной длины преобразует непрерывные данные в дискретные и обеспечивает кодирование переменной длины коэффициентов, полученных от ортогонального преобразователя 1 и для сжатия информации. Инверсный квантователь 4, инверсный ортогональный преобразователь 2 и блок памяти кадра 6 восстанавливают дискретную информацию в видеоинформацию пространственной области и восстанавливают информацию кадра, блок памяти кадра 16 задерживает видеоинформацию на определенное время перед дискретным косинусным преобразованием в ортогональном преобразователе 1. Блок измерения граничных искажений 17 принимает, задерживает информацию исходного кадра Fo от блока памяти кадра 16 и вырабатывает параметр последующей обработки




Формула изобретения
1. Способ кодирования цифровых видеосигналов с подавлением граничных искажений, основанный на том, что передаваемые кадры цифровых видеосигналов заданной длительности, которые преобразуют в частотном диапазоне в коэффициенты ортогонального преобразования, из которых формируют дискретные сигналы, соответствующие спектральным характеристикам ортогонально преобразованных сигналов и которые преобразуют в кодовые сигналы различной длительности для передачи по каналу связи, восстанавливают каждый передаваемый кадр путем инверсного преобразования дискретных сигналов и их инверсного ортогонального преобразования в каждом блоке цифровых видеосигналов для формирования сигнала коррекции, отличающийся тем, что задерживают во времени каждый передаваемый кадр цифровых видеосигналов и сравнивают его с восстановленным кадром, определяют число искажений на границах блоков цифровых видеосигналов, составляющих кадры, по которому формируют сигнал, соответствующий степени нарушения непрерывности цифровых видеосигналов в кадре, который преобразуют в управляющий сигнал коррекции. 2. Способ по п. 1, отличающийся тем, что параметр сигнала, соответствующего степени нарушения непрерывности цифровых видеосигналов, формируют путем определения среднего числа искажений на границах блоков цифровых видеосигналов за заданный промежуток времени. 3. Способ по п. 1, отличающийся тем, что управляющий сигнал коррекции генерируют в виде сигнала "0" и "1" в зависимости от сигнала, соответствующего степени нарушения непрерывности цифровых видеосигналов в кадре. 4. Способ по п. 2, отличающийся тем, что определение среднего числа искажений на границах блоков цифровых видеосигналов за заданный промежуток времени осуществляют путем формирования сигнала сброса в заданный момент времени. 5. Способ декодирования цифровых видеосигналов с подавлением граничных искажений, основанный на приеме кодовых сигналов различной длительности, полученных в результате ортогонального преобразования каждого блока цифровых видеосигналов, составляющих кадр, из которых формируют дискретные сигналы, соответствующие спектральным характеристикам ортогонально преобразованных сигналов, восстановлении каждого передаваемого кадра путем инверсного преобразования сформированных дискретных сигналов и их инверсного ортогонального преобразования в каждом блоке цифровых видеосигналов для формирования сигнала коррекции, приеме кодовых сигналов переменной длительности и их преобразовании в последовательность дискретных сигналов, из которых посредством инверсного ортогонального преобразования восстанавливают цифровые видеосигналы, отличающийся тем, что формирование сигнала коррекции осуществляют путем сравнения восстановленного кадра и задержанного во времени передаваемого кадра цифровых видеосигналов для определения числа искажений на границах блоков цифровых видеосигналов, составляющих кадры, по которому формируют сигнал, соответствующий степени нарушения непрерывности цифровых видеосигналов в кадре, преобразуемый в сигнал коррекции, который передают по каналу связи, восстановленные цифровые видеосигналы адаптивно фильтруют с изменением полосы пропускания в зависимости от величины сигнала коррекции. 6. Способ п. 5, отличающийся тем, что адаптивная фильтрация представляет собой низкочастотную фильтрацию. 7. Способ по п. 5, отличающийся тем, что адаптивная фильтрация представляет собой фазовую фильтрацию. 8. Способ по п. 5, отличающийся тем, что уменьшение граничных искажений осуществляют путем управляющего воздействия сигнала коррекции на режим фильтрации восстановленных цифровых видеосигналов. 9. Устройство кодирования цифровых видеосигналов с подавлением граничных искажений, содержащее ортогональный преобразователь, выход которого через квантователь соединен с входом кодера сигналов переменной длительности, выход последнего является выходом устройства, выход квантователя через инверсный квантователь соединен с входом инверсного ортогонального преобразователя, блок задержки, вход разделения цифровых видеосигналов на блоки ортогонального преобразователя является информационным входом устройства, отличающееся тем, что в устройство введены блок памяти кадра цифровых видеосигналов и блок измерения граничных искажений, первый и второй входы которого соединены с выходами соответственно блока памяти кадра цифровых видеосигналов и блока задержки, выход является выходом коррекции устройства, вход блока памяти кадра цифровых видеосигналов является информационным входом устройства. 10. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что блок задержки является блоком памяти кадра цифрового видеосигнала. 11. Устройство по п. 9, отличающееся тем, что блок измерения граничных искажений содержит первый сумматор, входы которого являются первым и вторым входами блока, выход подключен к вычислителю степени нарушения непрерывности цифрового видеосигнала, выход которого соединен с формирователем корректирующего сигнала, выход которого является выходом коррекции устройства. 12. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что вычислитель степени нарушения непрерывности цифрового видеосигнала содержит элемент задержки, второй сумматор, элемент определения границы блока цифровых видеосигналов и элемент вычисления среднего значения числа граничных искажений, первый вход сумматора и вход элемента задержки являются входом вычислителя, выход элемента задержки подключен к второму входу сумматора, выход сумматора через элемент определения границы блока цифровых видеосигналов соединен с входом элемента вычисления среднего значения числа граничных искажений, выход которого является выходом вычислителя. 13. Устройство по п. 11, отличающееся тем, что формирователь корректирующего сигнала является блоком постоянной памяти таблицы соответствия величины степени нарушения непрерывности цифрового видеосигнала и величины сигнала коррекции. 14. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что элемент определения границы блока цифровых видеосигналов содержит счетчик интервалов разделения блоков, выход которого соединен с управляющим входом переключателя, вход и выход которого являются входом и выходом элемента. 15. Устройство по п. 12, отличающееся тем, что элемент вычисления среднего значения числа граничных искажений выполнен с возможностью возвращения на заданную начальную величину. 16. Устройство декодирования цифровых видеосигналов с подавлением граничных искажений, содержащее последовательно соединенные декодер сигналов переменной длительности, вход которого является информационным входом устройства, инверсный квантователь и инверсный ортогональный преобразователь, отличающееся тем, что в устройство введен адаптивный низкочастотный фильтр, информационный вход которого подключен к выходу инверсного ортогонального преобразователя, управляющий вход является входом приема сигнала коррекции, выход выходом устройства. 17. Устройство по п. 16, отличающееся тем, что адаптивный низкочастотный фильтр выполнен с возможностью преобразования в фильтр нижних частот и/или фазовый фильтр.РИСУНКИ
Рисунок 1, Рисунок 2, Рисунок 3, Рисунок 4, Рисунок 5