专利名称：用于减少已解码视频中的伪像的算法的制作方法
技术领域：
本发明总体上涉及视频处理，更具体来说，本发明涉及一种用于减少已解码视频中的块状伪像和环状伪像的算法。
数字视频压缩利用图像数据中的空间和时间相关性或冗余度来减少表示视频信号所需要的数据量。在无损压缩中，在解码之后，已压缩数据与未压缩数据完全相同。在这种情况下，质量是固定的，并且发送已压缩信息所需要的数据量将有所不同。
在大多数消费应用(例如DVD、数字广播等等)中，平均比特率是固定的。因此，质量将会随着视频序列的复杂度而变化。这是“有损”编码方案的一个例子。这类编码方案根据其保真度而展现出不同程度的图像质量退化或伪像。这种伪像包括块状伪像、环状伪像和蚊子噪声。
块状伪像是由于在编码之前将图像划分为8行乘8像素的块而造成的。由于各块被单独编码，因此用来减小比特率的粗糙量化将导致块结构的可见性。结果，损失了相当大的一部分图像。
减少编码伪像对于图像增强来说是非常重要的。当前存在减少此类伪像的算法。减少块状伪像的算法通常取决于首先检测块边缘并且随后测量块效应程度的能力。这是通过观察出现在块边缘的不连续性而实现的，为此，必须知道栅格尺寸和位置。
然而，现有算法有其限制。举例来说，在解码之后对图像的任何几何变形(例如缩放)将使得难于取回正确的块结构。此外，一般来说，减少块状伪像的算法不减少其他伪像，特别是环状伪像。因此，找到一种能够同时减少块状伪像和环状伪像的算法将是有益的。
有鉴于上述内容，本发明针对一种视频信号处理方法。在一个例子中，所述方法包括将视频信号分解成低频信号和高频信号。对该低频信号进行处理以便减少环状伪像。所述低频处理可以包括低通滤波或者其他适当的技术。对该高频信号进行处理以便减少块状伪像。所述高频处理可以包括中值滤波、低通滤波、时间低通滤波、空间低通滤波或者其他适当的技术。此外，所述低频信号和高频信号随后被组合起来以便形成输出信号。
在另一个例子中，所述方法包括在视频信号中检测平坦区域。在本例中，只对所检测到的该平坦区域启用所述高频处理和低频处理。
在一个例子中，通过多个步骤来检测平坦区域。所述步骤包括选择参考像素和预定数量的相邻像素。计算该参考像素值和每一个相邻像素值之间的差。对该参考像素值和每一个相邻像素值之间的差进行求和，从而产生像素和。用该像素和除以相邻像素的所述预定数量，从而产生像素平均值。此外，随后将该像素平均值与一个预定数字进行比较。
下面将参考附图描述本发明，其中类似的附图标记表示相应的部件
图1示出根据本发明的算法的一个例子；图2示出根据本发明的算法的另一个例子；图3示出根据本发明检测平坦区域的一个例子；以及图4示出根据本发明的设备的一个例子。
本发明针对一种同时减少已解码视频中的块状伪像和环状伪像的算法。如前所述，当前存在减少编码伪像的算法。但是这些现有算法有其限制。举例来说，减少块状伪像的算法一般不减少诸如环状伪像的其他伪像。
图1中示出根据本发明的算法的一个例子。应当注意到，本发明意图与任何基于块的编码方案相结合地使用。因此，输入信号Yin是已经通过任何基于块的编码方案进行了解码的视频信号，所述基于块的编码方案例如是JPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4或者H.264。
从图1中可以看出，输入信号Yin被输入到频带分解器2。该频带分解器2将把该输入信号划分成低频信号和高频信号，从而可以对这些信号进行单独处理。对于所述低频信号和高频信号，本发明不限于任何特定频率范围。然而，对于5MHZ的标准清晰度(SD)信号来说，任何低于2MHZ的信号可以是低频信号，而任何高于2MHZ的信号可以是高频信号。对于10-20MHZ的高清晰度信号来说，任何低于5MHZ的信号可以是低频信号，而任何高于5MHZ的信号可以是高频信号。
频带分解器2的输出被提供到低频处理器4和高频处理器6。在操作期间，低频处理器4对所述低频信号进行处理，以便减少环状伪像。此外，高频处理器6对所述高频信号进行处理，以便减少块状伪像。低频处理器4可以通过低通滤波器或者任何其他适当技术来具体实现。高频处理器6可以通过中值滤波器、低通滤波器、时间低通滤波器、空间低通滤波器或者任何其他适当技术来具体实现。
此外还可以看到，所述低频处理器4和高频处理器6的输出被提供到加法器8。该加法器8将先前被单独处理的所述低频信号和高频信号组合成输出视频信号Yout。此外，加法器8还将限制该输出信号Yout的值。如果所述输入信号Yin具有8比特的值，则该输出信号Yout将被限制到一个0-255的值。如果输入信号Yin具有9比特的值，则输出信号Yout将被限制到一个0-511的值。如果输入信号Yin具有10比特的值，则输出信号Yout将被限制到一个0-1023的值。
图2示出根据本发明的算法的另一个例子。如图所示，在本例中，频带分解器2由2-D低通滤波器和加法器12来实现。如前所述，频带分解器2将输入信号划分成低频信号和高频信号，从而可以对这些信号单独进行处理。
在操作期间，低通滤波器10将对输入信号Yin进行滤波，以便产生低频信号。加法器12随后将该低频信号的负值加到输入信号Yin上，从而产生高频信号。低通滤波器10可以由9抽头2-D滤波器来实现，其滤波器系数为1/16、1/16、1/16、1/16、1/2、1/16、1/16、1/16和1/16。
在另一个例子中，频带分解器2可以通过2D高通滤波器而不是低通滤波器来实现。在本例中，该高通滤波器将从输入信号中产生高频信号，并且将通过从输入信号中减去该高频信号来产生低频信号。
回到图2，在该例中，低频处理器4由2-D低通滤波器实现。如前所述，低频处理器4对所述低频信号进行处理，以便减少环状伪像。因此，在操作期间，低通滤波器4可以由9抽头2-D滤波器来实现，其滤波器系数为1/16、1/8、1/16、1/8、1/4、1/8、1/16、1/8和1/16。然而，如果可以确定或者知道输入信号中的环状伪像的程度，则有可能对于不同程度的环状伪像使用不同的滤波器。例如，如果环状伪像程度较低，则可以使用其滤波器系数为1/16、1/16、1/16、1/16、1/2、1/16、1/16、1/16和1/16的9抽头2-D滤波器。
在本例中，高频处理器6由中值滤波器来实现。如前所述，高频处理器6对高频信号进行处理，以便减少块状伪像。因此，在操作期间，该中值滤波器6将对高频信号进行处理，以便减少块状伪像。
所述中值滤波器处理包括在水平方向和垂直方向上观察像素以及挑选具有中间值的像素。在3抽头中值滤波器中，对参考像素和两个相邻像素进行排序，并且该参考像素取得中间值。举例来说，如果参考像素的值为96，而所述相邻像素的值为122和123，那么该参考像素的值将被改变到122，因为122是中间值。在水平方向和垂直方向上都进行上述操作。
在图2的例子中，低通滤波器4和中值滤波器6不对输入视频中的所有像素进行处理。相反，只有与各平坦区域相关的像素将被处理。这是因为平坦区域中的细节较少。因此，所述伪像的出现将更为恼人。因此，在本实施例中包括平坦区域检测器16来选择性地启用低通滤波器4和中值滤波器6，以便只对与各平坦区域相关的像素进行处理。
可以看出，包括另一个低通滤波器14来对输入信号Yin进行滤波。该低通滤波器14在输入信号到达平坦区域检测器16之间去除任何噪声或干扰。低通滤波器4可以由9抽头2-D滤波器来实现，其滤波器系数为1/16、1/8、1/16、1/8、1/4、1/8、1/16、1/8和1/16。
如前所述，所述平坦区域检测器16检测输入信号Yin中的平坦区域。平坦区域对应于其中相邻像素之间的差较低的区域。在操作期间，如果检测到平坦区域，则平坦区域检测器16将提供使能信号(Fad_on)以便启用所述低通滤波器4和中值滤波器6。因此，低通滤波器4和中值滤波器6将对与所检测到的平坦区域相关的像素进行处理。如果未检测到平坦区域，则低通滤波器4和中值滤波器6将不被启用。因此，将仅仅传递所述低频信号和高频信号而不对其进行改变。
为了检测平坦区域，在输入视频中找到其中相邻像素之间的差较低的区域。在图3中示出了如何检测平坦区域的一个例子。可以看到，选择参考像素和4个相邻像素。如下计算每个像素值相对于该参考像素值的差或偏差Devi＝|Rpix-Pixi|i∈
(1)
如下计算所有偏差的和SumDev=Σi=03Devi---(2)]]>随后如下计算所述偏差的平均值AvSumDev＝SumDev/4(3)所述偏差的平均值AvSumDev是代表一个区域是平坦区域的概率的值。随后将该AvSumDev与一个阈值进行比较。如果AvSumDev低于该阈值，则该区域是平坦区域。如果AvSumDev高于该阈值，则该区域不是平坦区域。在一个例子中，数值6被用作阈值。然而，如果噪声估计器可用，那么该噪声估计器的输出控制该阈值。
图4中示出根据本发明的设备的一个例子。举例来说，该设备可以代表电视、机顶盒、个人计算机、打印机或者光学记录设备(比如数字视频记录器或者DVD)以及这些或其他设备的部分或组合。该设备包括处理器18、存储器20、总线22以及一个或多个输入/输出设备24。在该设备是电视或者计算机的情况下，该设备还将包括显示器26。
所述输入/输出设备24、处理器18和存储器20通过总线22进行通信。根据存储在存储器20中并由处理器18执行的一个或多个软件程序对输入视频信号进行处理，以便生成输出视频信号。可以在显示设备26上显示该输出视频信号。
特别地，存储在存储器14中的软件程序可以包括解码器。如前所述，可以使用任何基于块的编码方案。因此，存储在存储器中的该解码器可以是JPEG、MPEG-1、MPEG-2、MPEG-4、H.261、H.263或者H.264解码器。
此外，存储器20中软件程序还将包括如前所述并且在图1或2中示出的同时减少块状伪像和环状伪像的算法。在本实施例中，这些算法由存储在存储器20中并由处理器18执行的计算机可读代码实现。在其他实施例中，可以使用硬件电路代替软件指令或者组合使用硬件电路和软件指令来实现本发明。
虽然已经根据特定实例描述了本发明，但是应当理解，本发明并不限于本文公开的实例。因此，本发明意图覆盖落在所附权利要求书的精神和范围之内的各种结构和修改。
权利要求
1.一种视频信号处理方法，包括以下步骤将该视频信号分解成低频信号和高频信号(2)；对该低频信号进行处理，以便减少环状伪像(4)；对该高频信号进行处理，以便减少块状伪像(6)；以及组合该低频信号和该高频信号(8)。
2.权利要求1的方法，其中，对所述低频信号进行处理包括低通滤波。
3.权利要求1的方法，其中，对所述高频信号的处理是从包括中值滤波、低通滤波、时间低通滤波和空间低通滤波的组中选择的。
4.权利要求1的方法，还包括检测所述视频信号中的平坦区域。
5.权利要求1的方法，还包括仅对于所检测到的所述平坦区域启用所述低频处理。
6.权利要求1的方法，还包括仅对于所检测到的所述平坦区域启用所述高频处理。
7.权利要求4的方法，其中检测平坦区域包括以下步骤选择参考像素和预定数量的相邻像素；计算所述参考像素值和每个相邻像素值之间的差；对所述参考像素值和每个相邻像素值之间的差进行求和，从而产生像素和；将该像素和除以所述相邻像素的预定数量，从而产生像素平均值；以及将该像素平均值与预定数字进行比较。
8.一种用于处理视频信号的设备，包括用于将该视频信号分解成低频信号和高频信号的装置(2)；用于对该低频信号进行处理以便减少环状伪像的装置(4)；用于对该高频信号进行处理以便减少块状伪像的装置(6)；以及用于组合该低频信号和该高频信号的装置(8)。
9.权利要求8的设备，其中，用于对所述低频信号进行处理的所述装置是低通滤波器。
10.权利要求8的设备，其中，用于对所述高频信号进行处理的所述装置是从包括中值滤波器、低通滤波器、时间低通滤波器和空间低通滤波器的组中选择的。
11.权利要求8的设备，还包括用于检测所述视频信号中的平坦区域的装置。
12.权利要求11的设备，还包括用于仅对于所检测到的所述平坦区域启用对所述低频信号的处理的装置。
13.权利要求11的设备，还包括用于仅对于所检测到的所述平坦区域启用对所述高频信号的处理的装置。
14.一种包括用于处理视频信号的代码的存储器介质，所述代码包括用于将该视频信号分解成低频信号和高频信号的代码；用于对该低频信号进行处理以便减少环状伪像的代码；用于对该高频信号进行处理以便减少块状伪像的代码；以及用于组合该低频信号和该高频信号的代码。
15.权利要求14的存储器介质，还包括用于检测所述视频信号中的平坦区域的代码。
16.权利要求15的存储器介质，还包括用于仅对于所检测到的所述平坦区域启用对所述低频信号的处理的代码。
17.权利要求15的存储器介质，还包括用于仅对于所检测到的所述平坦区域启用对所述高频信号的处理的代码。
18.权利要求15的存储器介质，其中，用于检测平坦区域的所述代码包括用于选择参考像素和预定数量的相邻像素的代码；用于计算所述参考像素值和每个相邻像素值之间的差的代码；用于对所述参考像素值和每个相邻像素值之间的差进行求和从而产生像素和的代码；用于将该像素和除以所述相邻像素的预定数量从而产生像素平均值的代码；以及用于将该像素平均值与预定数字进行比较的代码。
全文摘要
本发明针对一种视频信号处理方法。该方法包括将视频信号分解成低频信号和高频信号。对该低频信号进行处理，以便减少环状伪像。对该高频信号进行处理，以便减少块状伪像。此外，组合该低频信号和该高频信号。
文档编号H04N7/50GK1954615SQ200580015822
公开日2007年4月25日 申请日期2005年5月16日 优先权日2004年5月18日
发明者T·G·克维塔尔斯帕索瓦, O·A·奥约 申请人:皇家飞利浦电子股份有限公司