专利名称：采用过滤来减少块效应的视频解码设备和方法
技术领域：
本发明涉及一种解码数据的方法，所解码的数据代表了一系列预先被分解成数据块和编码的画面，对于每一个连续的画面至少包含两步解码所述的数据；和过滤解码后的数据；所述过滤步骤应用于连续象素的选定数据段的至少一个象素，且这些连续的象素位于当前画面上单独的一条线上或一栏上，且在两个数据块之间的分界线的两侧，使这条分界线把此数据段分成两部分。
本发明也涉及到一个相应的设备。本发明可能会被具体用于低比特率的可视电话或视频会议等应用软件。
给一系列的画面编码包含不同的步骤。每幅画面由双向空间排列的画面元素或象素组成，每个象素具有色度和亮度分量。为达到编码的目的，画面再被细分成象素块。对每一个图素块进行离散余弦变换。因此DCT变换所得的离散余弦变换系数按照它们所代表的象素块内部的空间频率，会被舍入成一个由固定的量化规则所赋予的近以值，然后被量化。在数据传输过程中，量化是数据压缩的步骤之一，同时也是一种有损耗的数据处理。
在解码过程中，通过逆向量化和逆向离散余弦变换来连续处理数据，最后，进行前面显示的过滤。
在编码过程中，量化离散余弦变换系数所引入的量化误差成为了在两个块分界线两侧产生分块的人为干扰因素的主要原因。因为在编码过程中，每一个块是被分开处理的。离散余弦变换系数实际上是对两个块进行不同地量化。我们会看到一种格状结构出现在所解码的图象上，这种仅仅为了压缩数据而引入的数据块的空间格状结构在所显示的解码后的图象中能够很容易地被识别。解码后，画面的图象质量急剧降低。
国际专利申请WO 98/41025中披露了一种方法，能够在数据块分界线附近的环境中基于帧图象内容而去除分块的人为干扰因素。比如，所要检测和过滤的象素数量取决于象素之间音调值的变化和量化的步幅大小。
本发明的一个目的是通过另外一种类型的方法来提高解码后画面的图象质量，即减少出现在两个数据块分界线处的分块的人为干扰因素。
为此，本发明涉及到导言中所定义的一种解码方法，其中所提到的过滤步骤只有在位于所述数据段的末尾的两个象素的色度分量能够在相近标准下达到一致时才被执行。
因此，本发明包括了发生过滤所需条件的定义。这种解码方法能够在有效性和复杂性之间达成良好的平衡，过滤只对彼此有足够相近的色度分量的两个象素，比如，数据块在分界线附近有相似的颜色。
更精确地来说，所提到的过滤可再被细分成以下两步对比两个象素各自的色度分量；在所述象素各自的色度分量的差异低于一个预定阈值的条件下才进行过滤。
按照预定的阈值，对比两者的色度分量差以及由此所得的相应的结论，这些分步骤都是在同一个简单的标准下执行的。
在改进后的实施例中，要求加入更高的色度值或亮度值条件。这样，所述的过滤步骤的目标就是在保证图象的清晰度和完整性的前提下，尽可能地消除分块的人为干扰因素。
执行此方法，本发明也要涉及到一种解码数据设备，所要解码的数据对应于一系列预先被分解成数据块和编成代码的画面。此设备包括解码装置和过滤装置，它们对于一个包含有连续象素的所选数据段进行解码和过滤，这些连续象素位于两个数据块的任一分界线的两侧，在分界线的每一边至少有一个象素。其中，这种设备中也包括过滤装置的替代转换装置，如果所述数据段的末尾的两个象素的色度分量不能在一相近标准下达到一致，可通过直接连接来代替所述的过滤装置。
现在，对于本发明的具体情况将通过参考以下所描述的实施例以及所附的图加以说明。
图1描述了一种在现有技术基础上的解码设备，包含有显示画面过滤电路；图2表示了按照本发明方法的一个含有连续象素的数据段，这些连续的象素在一个数据块的边界上；图3显示一个按照本发明解码方法的流程图；图4显示一个按照本发明经过改进后的解码方法的流程图；图5显示一个按照本发明经过改进后的解码方法的流程图；图6描述一种解码设备，该解码设备包含执行本发明方法的过滤电路。
在图1中显示了一种解码设备实例。编码通道ENC接收一系列画面，在此通道中，每幅画面被分成象素块且被编码。为了提供压缩形式的数据，ENC通常采用离散余弦变换和量化。编码后的数据直接进入到解码器DEC，在解码器中会产生一个解码的差分画面。这幅解码的差分画面在加法器中与一个预测画面相加，这幅预测画面是在预测步骤PRED中产生的，并在先前画面的基础上形成的，这个相加结果产生一幅解码过的画面。这幅解码过的画面，直接送到过滤器FILT，过滤后，提供给屏幕显示器DISP，同时保存在画面内存器MEM中。当解码下一幅画面时，这幅保存的画面会被作为参考画面，在预测步骤PRED中被转换成一幅新的预测画面。
图2说明了在垂直数据块的边界线的两侧，包含有12个所选象素的数据段的位置。在此所提到的数据段中，属于左边数据块的象素，根据所距边界线的远近，被命名为L1、L2、L3等，同样的，属于右边数据块的象素被命名为R1…R6。所考虑象素的数目是任意的，数据块也不需以边界线为对称轴。这条边界线把这个数据块分成两部分，每一部分属于一个数据块。来考虑跨于一条水平边界线上单独的一栏的象素也在本发明的范畴之内，这条水平边界线位于数据块的两条邻近线上的两个数据块之间。
由于上述的量化过程，解码后，位于左右数据块的象素可能是不相同的，尽管在原始画面中他们很相似。用滤波器对这些位于分界线两侧的象素进行作用，来消除或减少这些差别。
尽管如此，如果这一过滤步骤作用在分界线上失效的话，可能会降低位于分界线附近的清晰度，结果就会得到一幅模糊的画面。按照本发明，选择一个标准来决定什么样的分界线必须被过滤。为此，假设两个不同的物体可以通过颜色来达到很好的区分效果，当在两个数据块的分界线的两侧的仅一个物体被检测时，执行过滤。
按照本发明，所述的过滤步骤只有在位于数据段末尾的两上象素的色度分量在一个相近的标准下能达到一致时，才会被执行。图3显示了一个含有一个简单的相近标准的解码方法的流程图。这一相近标准允许把不同种类的数据块归于两大类下必须被过滤的和不需要过滤的。若采用图2的指数，基于图3的这种方法能够被应用于包含6个连续象素L3、L2、L1、R1、R2、R3的数据段。相近标准是以位于数据末尾的两个象素R3、L3的RGB色度分量为标准。第2步包括先估计R3,L3的色度值，然后是按第一步中所提到的用一个给定的阈值t1与这些成分的差值作比较，如果这个差值大于t1，那么就不进行过滤，反之则要对所述段中所有的象素进行过滤。过滤可以包括对本段所有象素的亮度分量的更新。如果一旦决定更新，位于L3和R3之间的一条简单的插入线旁边的象素L2、L1、R1、R2会被计算机重新处理。这种更新方式决不是对本发明的局限。
可以通过在过滤步骤中加入另外的条件来改进这种方法。图4显示了一个经过改进后的执行方法流程图。现在所述的过滤只有在所述段的某一部分末尾的两上象素的色度分量在一个相近标准下能达到一致时才能运用。这个标准允许检测位于两个数据块边缘的细节，在图4中描述的执行方法所采用的标准包含了L1和L3亮度差异的绝对值和预定阈值t2的对比，这样，第3步被执行，如果L1和L3符合所述的标准，第2步和第1步最后被执行。图4显示了执行方法的一种方式，第3步位于第1步和第2步之前。应该注意的另外一种方式是按照先第3步，然后第2步，第1步的方法来循环执行。而且，用于左边数据块的象素的标准只能被用于右边的数据块或和此两个数据块相关的数据块。
参见图5，过滤只有当位于分界线两边的数据段所包含的两个连续象素的亮度分量符合一个相近标准时才能被应用。第5步被加入到上面所描述的方法中。这一步包括了位于分界线两侧的两个象素的亮度值的不同的绝对值的对比。如果两个数据块的不同不是由于人为干扰因素，而是由于在分界线上存在的细节，那么这种新的条件会阻碍两个数据块的过滤。图5包括新的第5步、先前描述的第1、2、3步和与第3步相符的第4步(两者都是处于右边的数据块中，按同样方法来执行的)，方法步骤的执行次序也完全是任意的。
一旦确定过滤，就开始执行亮度分量的更新。而且，更新也可以在色度成分上执行。
按照本发明，图6显示了一个解码设备实施例的方框图。此设备包括一个解码器DEC，它能从编码器接收的作为比特流的编码数据，把它们放在解码器的输出端，过滤装置FILT即是滤掉由于数据压缩而引入的误差。执行按照本发明的一种方法，解码设备也包含有转换装置SWIT，当按照本发明决定不进行过滤时，可由直接连接来代替过滤装置。转换装置SWIT，其所处的位置和过滤装置FILT是平行的，根据从解码器中接收到的数字数据，如果所述的直接连接被建立后，在必要的时候，即当不再连接过滤装置F1LT时，可以通过连接线cl建立一个直接的连接。
权利要求
1.一种解码数据的方法，所解码的数据代表了一系列预先被分解成数据块和编码的画面，对于每一个连续的画面至少包含两步解码所述的数据，和过滤解码后的数据；所述过滤步骤应用于连续象素的选定数据段的至少一个象素，且这些连续的象素位于当前画面上单独的一条线上或一栏上，且在两个数据块之间的分界线的两侧，使这条分界线把此数据段分成两部分，其中所述的过滤步骤只有在位于所述数据段的末尾的两个象素的色度分量能够在一个相近的标准下达到一致时才被执行。
2.按照权利1中所要求的解码方法，其中，所述过滤步骤包括以下两步对比两个象素各自的色度分量；在所述象素各自的色度分量的差异低于一个预定阈值的条件下才进行过滤。
3.按照权利1或2所要求的解码方法，其中，所述过滤步骤只有在位于所述数据段的某一部分的末尾的两个象素的亮度分量符合一个相近的标准时才进行。
4.按照权利1或2所要求的解码方法，其中，所述过滤步骤只有对于所述数据段的每一部分在位于所述数据段的所述部分的末尾的两个象素的亮度分量符合一个相近的标准时才进行。
5.按照权利3或4所要求的解码方法，其中，所述过滤步骤只有在位于分界线每一侧的数据段中的两个连续象素的亮度分量符合一相近的标准时才进行。
6.一种解码数据的设备，这些数据对应于预先被分解成数据块和编码的一系列画面，所述设备包括解码所述编码数据的装置；和过滤装置，对于一个连续象素的所选数据段进行过滤，这些连续象素位于两个数据块的任一分界线的两侧，在分界线的每一边至少有一个象素；其中，所述设备还包括转换装置，如果所述数据段末尾处两个象素的色度分量不能在一相近标准下达到一致，则通过直接连接来代替所述过滤装置。
全文摘要
在视频编码中进行量化是有损耗的处理,其结果是在解码过程中在两个数据块的边界上出现分块的人为干扰因素。本发明涉及到去除这些分块的人为干扰因素的方法。在对边界处的象素段进行解码的过程中实施一个过滤步骤,该段在结尾处(R3,L3)的象素符合色度相近的标准(步骤1),即,对其结尾处象素的具有相同颜色的段进行过滤。本发明可应用于可视电话或会议电话之类的低比特率场合。
文档编号H04N7/26GK1296703SQ00800146
公开日2001年5月23日 申请日期2000年1月13日 优先权日1999年2月16日
发明者F·格罗利雷 申请人:皇家菲利浦电子有限公司