专利名称：使用在图象编码系统中的预处理滤波器装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及滤波器装置，尤其是使用在图象编码系统中的一种改进的预处理滤波器装置，根据两个连续帧之间的象素值的差，自适应地滤波输入的数字视频信号。
在例如高清晰度电视以及视频电话系统的各种电子装置中，都已经采用含各种数字压缩技术的图象编码系统以降低定义数字视频信号的每一帧的大量数据，这些数据压缩技术如利用离散余弦变换的编码变换以及基于先前以及当前帧之间的暂态关系的运动补偿编码。
为有效地实施这种数据压缩处理并改善图象质量，当前采用的多种实时图象编码系统中使用了各种预处理滤波器装置。这些滤波器装置用以消除或减轻暂态噪声，并完成频带限制，以改善图象质量及编码效率。
这种装置的已有技术之一是由Andria Wong等人发表在IEEE通信杂志1990年11月版的24-32页上的文章“MCPIC用于发送及存储装置的视频编码算法”，其根据原始数据和线性滤波的数据之间的差的绝对值，有选择地产生原始数据、线性滤波的数据、或者是原始数据和线性滤波数据的加权取和。这种滤波器可减小混叠效应和噪声并显著地改善图象质量。然而，在出现相对高速运动的画面区域中，这种滤波装置会引入赝象。
授予Cesar A.Gonzales等人的美国专利5，231，484号提供了另一种已有技术的装置，它采用了一系列的中值滤波器，用于根据先前编码帧的量化等级而自适应地提供滤波数据，以便满足一定的目标比特速率。
可是，由于这种滤波器是根据先前的编码帧的量化等级来执行对当前帧的滤波，因而该经滤波的数据可能无法反映当前帧的细节。
因此，本发明的首要目的是提供一种使用在图象编码系统中的一种预处理滤波器装置，其能够根据两个连续帧之间的象素值的差，自适应地滤波输入的数字视频信号，从而改善图象的质量和编码的效率。
根据本发明的一个方面，提供了一种使用在图象编码系统中的预处理滤波器装置，用于自适应地滤波输入的数字视频信号，在输入的数字视频信号中包括有多个帧，该预处理滤波器装置包括将输入数字视频信号的当前帧延时一个帧间隔的装置;在先前帧和当前帧的同一区域，产生表示被延时的先前帧的N×N象素均值与当前帧的N×N象素均值之间的差的差值信号的装置;用于分别地对数字视频信号滤波的两个或多个并联的滤波器装置，所说的滤波装置的每一个具有不同的截止频率;以及，响应该差值信号，用于产生经滤波的数字视频信号之一的控制装置。
根据本发明的另一方面，提供了图象编码系统，用于自适应地编码输入的数字视频信号，其中的输入数字视频信号包括有多个帧，该图象编码系统包括用于将输入数字视频信号的当前帧延时一个帧间隔的装置;用于在先前帧和当前帧的同一区域产生表示被延时的先前帧的N×N象素均值与当前帧的N×N象素均值之间的差的差值信号的装置;用于分别地对输入数字视频信号滤波的两个或多个并联的滤波器装置，所说的滤波器装置的每一个具有不同的截止频率;响应该差值信号用以产生经滤波的数字视频信号之一的控制装置;以及，用于消除所产生的数字视频信号中的冗余成分以将产生的数字视频信号压缩成可控制的尺寸从而实现发送的装置。
本发明的上述及其它目标将结合对附图中本发明最佳实施例的描述而变得显见。
图1是表示根据本发明的预处理滤波器装置的方框示意图。
参考图1，它示出了依照本发明最佳实施例的具有一个预处理滤波器装置60的图象编码系统100。
图象编码系统100包括预处理滤波器装置60和图象编码器70，其中预处理滤波器装置60包括一个帧延时电路10、一个差值计算器20、一个滤波装置30和一个控制电路40。
在预处理滤波器装置60中，从一视频帧信号源，例如摄象机(未示出)，产生出数字视频信号，并将其加到帧延时电路10、差值计算器20和滤波装置30。输入的数字视频信号包括一系列视频帧，这些帧的每一个被分成多个大小完全一样的数据块。该帧延时电路10具有一个帧缓冲存储器，在那里，将输入的数字视频信号延时一个帧间隔。经延时的数字视频信号被作为先前帧的数据加到差值计算器20。
差值计算器20从视频帧信号源直接接收当前帧数据，并从帧延时电路10接收先前帧数据，并将当前帧中的每一数据块与先前帧相同位置处的对应的数据块相比较，从而产生表示这两个数据块的象素值间的差值的一个非运动补偿差值信号。这种差值信号可通过对在先前帧与当前帧的同一区域上的先前帧的N×N(例如8×8)个象素均值与当前帧的8×8的象素均值相比较而得到。接着，在差值计算器20得到的差值信号被顺序地加到控制电路40。
同时，滤波装置30接收从视频帧信号源直接送入的当前帧数字视频信号，并利用彼此具有不同预定截止频率的多个滤波器，以例如与用于差值计算的完全相同的处理单位8×8象素为基础，对当前帧执行滤波处理。就是说，滤波装置30包括M个，例如3个，传统的低通滤波器30A至30C，它们并联耦合，分别以CF1、CF2和CF3的截止频率同时地对当前帧执行滤波处理，其中，CF1＜CF2＜CF3。这些低通滤波器的每一个都可用本专业公知的例如Median和Laplacian数字滤波器来实现。
应当注意，可以根据所要求的编码效率及图象系统的图象质量的要求来确定滤波器的数量以及其截止频率。
由滤波器30A至30C滤波的当前帧的每一数据块的数字视频信号以及由差值计算器20所获得的相对应的差值信号被同时送到控制电路40，其响应对应于来自差值计算器20的差值信号而产生出作为输出信号的经滤波的数字视频信号。
例如，如果该差值信号小于或等于一个第一预定阈值TH1，则该控制电路40从滤波器30C输出一个经滤波的数字视频信号，以降低数据压缩率;而若该差值信号大于或等于来自差值计算器20的第二预定阈值TH2，则从滤波器30A输出经滤波的数字视频信号，以便增加数据压缩率。同样，如果差值信号具有在第一预定阈值TH1和第二预定阈值TH2之间的数据，则从滤波器30B输出经滤波的数字视频信号。其中，该第一和第二阈值TH1和TH2是正整数，且TH2大于TH1。其结果是，本发明可执行一预处理滤波操作且最好地反映人类视觉特性。
应该指出，可根据图象编码系统所要求的编码效率和图象质量来确定控制电路中的阈值。
从控制电路40输出的数字视频信号随后被送到图象编码器70，该编码器采用本领域公知的例如离散余弦变换、量化器及可变长度编码器对输出的数字视频信号进行压缩。即，该图象编码器70从来自控制电路40的输出数字视频信号中消除了冗余信息，以便将该数字视频信号压缩成更可控制的尺寸，从而实现发射。
尽管本发明是参考特定实施例予以描述的，但对本专业人员显然可对其作许多修正及改变而不偏离本申请所附权利要求的精神范围。
权利要求
1.一种使用在图象编码系统中的预处理滤波器装置，用于自适应地滤波输入的数字视频信号，在输入的数字视频信号中包括有多个帧，该装置包括用于将输入数字视频信号的当前帧延时一个帧间隔的装置；用于在当前帧和先前帧的同一区域产生表示被延时的先前帧的N×N象素均值与当前帧的N×N象素均值之间的差的差值信号的装置；用于分别地对输入的数字视频信号滤波的两个或多个并联滤波器装置，所说的滤波装置的每一个具有不同的截止频率；和用于响应该差值信号产生经滤波的数字视频信号之一的控制装置。
2.一种图象编码系统，用于自适应地编码输入的数字视频信号，其中的输入数字视频信号包括多个帧，该图象编码系统包括用于将输入数字视频信号的当前帧延时一个帧间隔的装置;用于在先前帧和当前帧的同一区域产生表示被这时的先前帧的N×N象素均值与当前帧的N×N象素的均值之间的差的差值信号的装置;用于分别地输入的数字视频信号滤波的两个或多个并联的滤波器装置，所说的滤波器装置的每一个具有不同的截止频率;用于响应该差值信号产生经滤波的数字视频信号之一的控制装置;以及用以消除所产生的数字视频信号中的冗余成分以将产生的数字视频信号压缩成可控制的尺寸从而实现发射的装置。
全文摘要
使用在图象编码系统中的滤波器装置，用于自适应地滤波输入的数字视频信号，包括，将输入的数字视频信号的当前帧延时一个帧间隔的电路；在当前帧和先前帧的同一区域产生表示被延时的先前帧的N×N象素均值与当前帧的N×N象素均值之间的差的差值信号的电路；分别地对输入的数字视频信号滤波的两个或多个并联滤波电路，每个所述滤波电路具有不同的截止频率；及响应该差值信号产生经滤波的数字视频信号之一的控制电路。
文档编号G06T5/00GK1112769SQ94119440
公开日1995年11月29日 申请日期1994年12月16日 优先权日1993年12月16日
发明者金种勋 申请人:大宇电子株式会社