DE19829468A1 - Verfahren zum Beseitigen von Blockbildungsartefakten in einem System zum Codieren bewegter Bilder auf niedrige Bitrate - Google Patents

Verfahren zum Beseitigen von Blockbildungsartefakten in einem System zum Codieren bewegter Bilder auf niedrige Bitrate

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Bearbeiten von Da­ ten zu bewegten Bildern, und spezieller betrifft sie ein Verfahren zum Beseitigen von Blockbildungsartefakten beim Codieren bewegter Bilder in solcher Weise, daß die Daten mit niedriger Bitrate übertragen werden können. Blockbil­ dungsartefakte sind dabei Bildinhaltsstörungen, wie sie auf­ treten, wenn Bilder in Blöcke unterteilt werden und jeweili­ ge Videodatenblöcke verarbeitet werden, um das Kompressions­ verhältnis zu erhöhen und den Codierungswirkungsgrad zu ver­ bessern.
Im allgemeinen ist es zum wirkungsvollen Komprimieren einer zeitlich variablen Videoabfolge erforderlich, Redundanz so­ wohl in der Zeit- als auch der zweidimensionalen Raumdomäne zu beseitigen.
Gemäß dem MPEG (Moving Picture Experts Group)-Standard wird diskrete Cosinustransformation (DCT) dazu verwendet, die Re­ dundanz in der zweidimensionalen Raumdomäne zu beseitigen, wohingegen ein Bewegungskompensationsverfahren dazu verwen­ det wird, die Redundanz in der Zeitdomäne zu beseitigen.
DCT ist ein Verfahren zum Entfernen der Korrelation zwischen Daten durch zweidimensionale räumliche Transformation. Jeder Block in einem Bild wird räumlich unter Verwendung von DCT transformiert, nachdem das Bild in Blöcke unterteilt wurde. Es besteht die Tendenz, daß räumlich transformierte Daten in eine bestimmte Richtung driften. Es wird nur eine solche Gruppe von Daten quantisiert und übertragen, die in dersel­ ben Richtung driften.
Bilder, die in der Zeitdomäne aufeinanderfolgen, bilden Be­ wegungen eines Menschen oder eines Gegenstands im Zentrum eines Vollbilds ab. Diese Eigenschaft wird beim Bewegungs­ kompensationsverfahren dazu verwendet, die Redundanz in der Zeitdomäne zu verringern. Das Volumen der zu übertragenden Daten kann dadurch minimiert werden, daß aus dem vorange­ gangenen Bild ein ähnlicher Bereich entnommen wird, um einen entsprechenden Bereich, der sich nicht geändert hat (oder nur sehr wenig geändert hat) im aktuellen Bild aufzufüllen. Der Vorgang des Herausfindens der ähnlichsten Blöcke zwi­ schen Bildern wird als Bewegungsabschätzung bezeichnet. Die Verschiebung, die das Ausmaß der Bewegung repräsentiert, wird als Bewegungsvektor bezeichnet. Der MPEG-Standard ver­ wendet ein Bewegungskompensations-DCT-Verfahren, bei dem die zwei Verfahren kombiniert sind.
Wenn eine Kompressionstechnik mit einem DCT-Algorithmus kom­ biniert wird, wird die DCT im allgemeinen ausgeführt, nach­ dem eingegebene Daten mit einer Größeneinheit von 8 × 8 ab­ getastet wurden, und die Transformationskoeffizienten werden unter Verwendung von Quantisierungswerten aus einer Quanti­ sierungstabelle hinsichtlich einer visuellen Eigenschaft quantisiert. Dann werden die Daten durch Lauflängencodierung (RLC = Run Length Coding) komprimiert. Die durch DCT verar­ beiteten Daten werden aus der Raumdomäne in die Frequenzdo­ mäne umgesetzt und durch Quantisierung bezüglich visueller Eigenschaften des Menschen, die nicht visuell erkannt wer­ den, komprimiert. Da z. B. menschliche Augen hinsichtlich hoher Frequenz unempfindlich sind, wird ein Koeffizient für hohe Frequenz mit großer Schrittgröße quantisiert.
Hinsichtlich der quantisierten Daten werden solche mit rela­ tiv hoher Frequenz mit einem kurzen Codewort codiert. Quan­ tisierte Daten mit niedriger Frequenz werden mit einem lan­ gen Codewort codiert. So werden die Daten abschließend kom­ primiert.
Beim Verarbeiten der Daten eines bewegten Bilds auf die oben erörterte Weise werden Blöcke einzeln verarbeitet, um das Kompressionsverhältnis und den Codierungswirkungsgrad zu ma­ ximieren. Jedoch rufen die Einzelprozesse Blockbildungsarte­ fakte hervor, die den visuellen Eindruck durch zeitliche Differenzen an den Grenzen zwischen Blöcken stören.
Nachfolgend wird unter Bezugnahme auf die Fig. 1 und 2 ein herkömmliches Verfahren zum Beseitigen von Blockbildungsar­ tefakten beschrieben. Dabei ist Fig. 1 eine Pixelmatrix zum Veranschaulichen des Verfahrens, während Fig. 2 eine Pixel­ matrix ist, die Blockgrenzen in horizontaler und vertikaler Richtung zeigt.
Es sind verschiedene Algorithmen zum Beseitigen von Block­ bildungsartefakten, wie sie in einem Codierungssystem auf­ treten, das Blöcke individuell verarbeitet, bekannt. Z. B. verwendet der Standard MPEG-4 ein Blockeffekt-Beseitigungs­ filter gemäß Telenor, dessen Algorithmus der folgende ist:
wenn B durch B1 und C durch C1 ersetzt wird, gelten:
B1 = B + d1
C1 = C - d1
d1 = sign(d).(MAX(0,|d| - MAX(0,2.|d| - P))).
Dabei gilt d=(3A-8B+8C-3D)/16, und QP bezeichnet den Quan­ tisierungsparameter des Makroblocks, zu dem das Pixel C ge­ hört.
Beim Verarbeiten eines bewegten Bilds gemäß MPEG-4 werden Blockbildungsartefakte unter Verwendung des obigen Algorith­ mus beseitigt, um die Bildqualität zu verbessern. Jedoch ist es schwierig, die Blockbildungsartefakte bei kleinem Funk­ tionsvermögen wirkungsvoll zu beseitigen, da zum Codieren und Decodieren eines bewegten Bilds Echtzeitbetrieb erfor­ derlich ist.
Anders gesagt, ist zum vollständigen Beseitigen von Block­ bildungsartefakten ein großer Rechenaufwand erforderlich, was hinsichtlich des Wirkungsgrads unerwünscht ist.
Um Blockbildungsartefakte zu beseitigen, ist ein Verfahren geschaffen, bei dem zwischen den Prozessen des Codierens und Decodierens gewechselt wird. Dieses Verfahren erhöht die Menge zu übertragender Bits.
Es ist ein anderes Verfahren zum Entfernen von Blockbil­ dungsartefakten geschaffen, das auf der Theorie der Projek­ tion auf konvexe Sätze (POCS = Projection onto Convex Sets) beruht. Jedoch wird dieses Verfahren wegen seiner Iterati­ onsstruktur und langen Konvergenzzeit nur bei Stehbildern angewandt.
Das herkömmliche Verfahren zum Beseitigen von Blockbildungs­ artefakten in einem System zum Codieren bewegter Bilder weist verschiedene Probleme auf.
Erstens ist beim Abarbeiten des Algorithmus zum Beseitigen der Blockbildungsartefakte die Berechnung kompliziert und der Rechenaufwand und die Zeit sind entsprechend groß. Fer­ ner werden Blockbildungsartefakte in komplizierten oder gleichmäßigen Bereichen innerhalb eines Bilds nicht ent­ fernt. Außerdem nimmt die Menge zu übertragender Bits zu.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Beseitigen von Blockbildungsartefakten in einem System zum Codieren bewegter Bilder zu schaffen, durch das die Block­ bildungsartefakte um eine Blockgrenze herum in Echtzeit be­ seitigt werden, ohne daß die Bitmenge zunimmt.
Diese Aufgabe ist durch das Verfahren gemäß Anspruch 1 ge­ löst. Beim erfindungsgemäßen Verfahren werden Blockbildungs­ artefakte in der Frequenzdomäne und nicht der Raumdomäne entfernt.
Zusätzliche Vorteile, Aufgaben und andere Merkmale der Er­ findung werden teilweise in der folgenden Beschreibung dar­ gelegt, und teilweise werden sie dem Fachmann bei der Unter­ suchung des Folgenden oder beim Ausüben der Erfindung er­ kennbar. Die Aufgaben und Vorteile der Erfindung werden spe­ ziell durch die Maßnahmen erzielt, wie sie in den beigefüg­ ten Ansprüchen dargelegt sind.
Die Erfindung wird aus der nachfolgenden detaillierten Be­ schreibung und den beigefügten Zeichnungen, die nur zur Ver­ anschaulichung dienen und demgemäß für die Erfindung nicht beschränkend sind, vollständiger zu verstehen sein.
Fig. 1 ist eine Pixelmatrix zum Veranschaulichen eines her­ kömmlichen Verfahrens zum Beseitigen von Blockbildungsarte­ fakten;
Fig. 2 ist eine Pixelmatrix zum Veranschaulichen von Block­ grenzen in horizontaler und vertikaler Richtung;
Fig. 3 ist eine schematische Ansicht zum Veranschaulichen eines 4-Punkt-DCT-Basisvektors;
Fig. 4 ist ein Flußdiagramm zum Veranschaulichen eines Aus­ führungsbeispiels des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Be­ seitigen von Blockbildungsartefakten; und
Fig. 5 ist eine Tabelle zum Veranschaulichen von PSNR-Eigen­ schaften durch ein Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beseitigen von Blockbildungsartefakten.
Es wird nun im einzelnen auf die bevorzugten Ausführungsbei­ spiele der Erfindung Bezug genommen, die in den beigefügten Zeichnungen veranschaulicht sind.
Wie bereits angegeben, werden gemäß der Erfindung Blockbil­ dungsartefakte an einer Blockgrenze in der Frequenz- statt der Raumdomäne beseitigt.
Anders gesagt, werden Frequenzeigenschaften um die Block­ grenze herum unter Verwendung eines 4-Punkt-DCT-Kerns erhal­ ten, für den der Rechenaufwand klein ist. So kann ein kom­ plizierter Bereich an einer Blockgrenze wirkungsvoll dadurch verarbeitet werden, daß die Gleichmäßigkeit eines Bilds von der Frequenz- in die Raumdomäne erstreckt wird.
Ein derartiges Verfahren unter Verwendung eines 4-Punkt-DCT-Kerns hat Vorteile dahingehend, daß eine Frequenzanalyse möglich ist und Blockeffektbeseitigung leicht ausgeführt werden kann. Daher kann es bei der Beseitigung von Blockbil­ dungsartefakten in bewegten Bildern in Echtzeit verwendet werden.
Blockbildungsartefakte treten an Blockgrenzen zwischen fes­ ten Blockmustern in Form einer Diskontinuitätslinie auf. So besteht die Beseitigung von Blockbildungsartefakten in einer Wandlung der Diskontinuität in einem Blockgrenzbereich in Kontinuität.
Fig. 2 zeigt einen Blockgrenzbereich in horizontaler und vertikaler Richtung. Bei einem eindimensionalen Bild aus vier Punkten S0, S1 und S2, die um eine Blockgrenze herum liegen, werden S1 und S2 durch ein Kompressionsverfahren, das mit der Einheit eines Blocks arbeitet, individuell ver­ arbeitet. So werden S1 und S2 nicht durch Blockbildungsarte­ fakte beeinflußt. Jedoch liegt S0 über eine Blockgrenze hinweg. So wird S0 unmittelbar durch Blockbildungsartefakte beeinflußt.
Bei der Erfindung wird Frequenzinformation hinsichtlich S1 und S2 dazu verwendet, Blockbildungsartefakte in S0 zu ver­ ringern. Wenn sich Bilder gleichmäßig ändern, sind Bildmerk­ male von S0, S1 und S2 einander ähnlich. Dies bedeutet, daß Bildmerkmale von S0, S1 und S2 einander auch in der Fre­ quenzdomäne ähnlich sind.
Da die Frequenzeigenschaften von S0, S1 und S2 ähnlich sind, werden die durch die Blockbildungsartefakte beeinflußten Frequenzkomponenten von S0 unter Berücksichtigung der Fre­ quenzkomponenten von S1, S2 eingestellt, so daß Blockbil­ dungsartefakte beseitigt werden können. Hierbei wird als Frequenzanalysewerkzeug die DCT verwendet, die in weitem Um­ fang als Bildkompressionstechnik angewandt wird.
Blockbildungsartefakte können sowohl an horizontalen als auch vertikalen Blockgrenzen auftreten. Bei der Erfindung werden Blockbildungsartefakte an einer vertikalen Blockgren­ ze beseitigt, nachdem solche an einer horizontalen Block­ grenze beseitigt wurden.
Einander überlappende Pixelsätze S0, S1, S2 werden um die horizontale Blockgrenze herum definiert. S0 ist ein 4-Punkt-Pixel­ satz, der über die Blockgrenze hinweg angeordnet ist, während S1 und S2 4-Punkt-Pixelsätze sind, die an die Block­ grenze angrenzen.
D. h., daß der Pixelsatz S0 eine Diskontinuität enthält. Die Diskontinuität in S0 wird unter Verwendung gemeinsamer Information hinsichtlich S0 und S2 beseitigt, die nicht un­ mittelbar durch die Diskontinuität an der Blockgrenze beein­ flußt sind.
Um Information um die Blockgrenze herum zu erlangen, wird ein 4-Punkt-DCT-Basisvektor verwendet, wie es in Fig. 3 dar­ gestellt ist.
Es wird darauf hingewiesen, daß 4-Punkt-DCT-Basisvektoren symmetrische und antisymmetrische Eigenschaften haben. An­ ders gesagt, ist zu beachten, daß wenn die 4-Punkt-DCT-Ko­ effizienten für S0 als a0,0 (DC), a1,0, a2,0, a3,0 definiert sind, zwar a2,0 und a3,0 hochfrequente Komponenten sind, daß dabei jedoch a2,0 symmetrisch ist, während a3,0 anti­ symmetrisch zum Zentrum ist.
Dabei ist, da das Zentrum von SO mit der Blockgrenze zusam­ menfällt, ein Faktor, der die Blockdiskontinuität unmittel­ bar beeinflußt, keine symmetrische Komponente, sondern eine antisymmetrische Komponente. So wird die Größe von a3,0 in der Frequenzdomäne auf Grundlage der antisymmetrischen Kom­ ponente so eingestellt, daß die Blockdiskontinuität einge­ stellt werden kann.
Anders gesagt, steht die direkte Einstellung von a3,0 in der Frequenzdomäne in direkter Beziehung zum Beseitigen der Blockdiskontinuität in der Raumdomäne.
Nun wird das Beseitigen der Blockdiskontinuität im einzelnen beschrieben.
Die Größe von a3,0 wird durch den Minimalwert hinsichtlich a3,1 und a3,2 ersetzt. Durch diese Vorgehensweise kann ein großes Blockbildungsartefakt, wie es auftritt, wenn eine Seite der zu verarbeitenden Blockgrenze gleichmäßig ist, be­ seitigt werden.
Hinsichtlich eines komplizierten Bereichs, bei dem sowohl S1 als auch S2 einer Bewegung unterliegen, (d. h. alle Werte a3,0, a3,1 und a3,2 sind groß), existiert wenig Einfluß auf die Blockgrenze.
Ein Algorithmus zum Beseitigen von Blockartefakten ist gemäß einem Vorgabemodus der folgende:
v4' = v4 - d
v5' = v5 = d
d = CLIP(c2.(a3.0' - a3.0)//c3,0,(v4 - v5)/2).δ(|a3| < QP
a3,0' = SIGN(a3,0).MIN(|a3,0|, |a3,1|, |a3,2|
a3,0 = ([c1 - c2c2 - c1].[v3v4v5v6]T)/c3
a3,1 = ([c1 - c2c2 - c1].[v1v2v3v4]T)/c3
a3,2 = ([c1 - c2c2 - c1].[v5v6v7v8]T)/c3.
Hierbei werden die an die Grenze anstoßenden Pixel v4 und v5 durch v4' bzw. v5' ersetzt. QP ist der Quantisierungsparame­ ter des Makroblocks, zu dem das Pixel v5 gehört. c1, c2, c3 sind bei der 4-Punkt-DCT verwendete Kernkonstanten, wobei die Werte von c1 und c2 durch eine ganze Zahl angenähert sind, während der Wert von c3 durch ein Vielfaches angenä­ hert ist.
Die Werte von a3,0, a3,1, a3,2 werden aus dem einfachen in­ neren Produkt des DCT-Kerns und den Pixelsätzen S0, S1 und S2 abgeschätzt.
Die Bedingung |a3,0| < QP wird dazu verwendet, dem Einfluß des Quantisierungsparameters auf die Blockbildungsartefakte entgegenzuwirken. Die Bedingung |a3,0| < QP verhindert auch ein übermäßiges Glätten, wenn die Blockbildungsartefakte nicht allzu schwerwiegend sind.
Am kompensierten Wert wird ein Abschneidvorgang (CLIP) aus­ geführt, um zu verhindern, daß die Richtung des Gradienten an der Blockgrenze größer wird oder auf die entgegengesetzte Richtung wechselt. Dieser Filterprozeß wird sowohl für die horizontale als auch die vertikale Blockgrenze ausgeführt. Auf diese Weise können Blockbildungsartefakte im gesamten Vollbild entfernt werden.
Im Vorgabemodus werden nur die Grenzpixelwerte v4 und v5 kompensiert. So reicht der Vorgabemodus nicht dazu aus, Blockbildungsartefakte in einem sehr gleichmäßigen Bereich wie einem Bildhintergrund zu beseitigen. Daher werden Block­ bildungsartefakte in einem gleichmäßigen Bereich durch einen DC-Versatzmodus beseitigt.
Ein Algorithmus zum Beseitigen von Blockbildungsartefakten im DC-Versatzmodus ist der folgende:
max = MAX(v1, v2, v3, v4, v5, v6, v7, v8),
min = MIN(v1, v2, v3, v4, v5, v6, v7, v8),
wenn (|max - min| < 2.QP), /*Tiefpassfilterung*/.
Pm = (|v1-v0| < QP)v0 : v1,
wenn m < 1;
vm, wenn 1≦m≦8;
(|v8-v9 < QP) v9 : v8, wenn m < 8;
{bk : -4≦k≦4} = {1,1,2,2,4,2,2,1,1}//16.
Wenn der Absolutwert des maximalen Datenwerts vermindert um den minimalen Datenwert hinsichtlich den Blockgrenzpixeln kleiner als 2.QP ist (d. h., wenn Blockeffektbeseitigung er­ forderlich ist), werden Blockbildungsartefakte im gleichmä­ ßigen Bereich durch den DC-Versatzmodus beseitigt.
Die Entscheidung, ob der Vorgabemodus oder der DC-Versatzmo­ dus verwendet wird, erfolgt durch den folgenden Algorithmus:
Modusentscheidungswert (eq_cnt) = Φ(v0 - v1) + Φ(v1 v2) + Φ(v2 - v3) + Φ(v3 - v4) + Φ(v4 - v5) + Φ(v5 - v1) + Φ(v7 - v8) + Φ(v8 - v9), wobei Φ(γ) = 1 wenn |γ| ≦ SW1 (erster Schwellenwert) gilt, und andernfalls Φ(γ) = 0 gilt.
Wenn für den Modusentscheidungswert eq_cnt<SW2 (zweiter Schwellenwert) gilt, wird der DC-Versatzmodus angewandt, an­ dernfalls der Vorgabemodus.
Nun wird das Ausführungsbeispiel des erfindungsgemäßen Ver­ fahrens zum Entfernen von Blockbildungsartefakten zum Erzie­ len der Übertragung bewegter Bilder mit niedriger Bitrate unter Bezugnahme auf Fig. 4 im einzelnen beschrieben.
Als erstes werden in einem Schritt 410S drei Pixelsätze S0, S1, S2 auf Grundlage der horizontalen Blockgrenze bestimmt.
Der Modusentscheidungswert wird durch den obengenannten Al­ gorithmus in einem Schritt 402S erhalten. Der erhaltene Mo­ dusentscheidungswert wird mit dem vom Benutzer eingestellten zweiten Schwellenwert SW2 in einem Schritt 403S verglichen, um einen Blockeffektbeseitigungs-Filterprozeß dadurch aus­ zuführen, daß der Modus abhängig vom Ausmaß der Blockbil­ dungsartefakte im Bild ausgewählt wird.
Wenn bei der Modusentscheidung der Vorgabemodus festgelegt wird, wird dieser in einem Schritt 404S eingestellt. Dann wird unter Verwendung des 4-Punkt-DCT-Kerns in einem Schritt 405S Frequenzinformation um die Blockgrenze herum für jedes Pixel erhalten.
Die Größe der zur Blockgrenze gehörigen Diskontinuitätskom­ ponente wird durch die minimale Größe derjenigen Diskonti­ nuitätskomponenten ersetzt, die zur Umgebung der Blockgrenze in der Frequenzdomäne gehören. Dieser Einstellvorgang wird auf die Raumdomäne angewandt. D. h. daß die Größe der zur Blockgrenze gehörigen Diskontinuitätskomponente in einem Schritt 406S durch die minimale Größe der Diskontinuitäts­ komponenten ersetzt wird, die zur Umgebung der Blockgrenze in der Raumdomäne gehören.
Im Vorgabemodus werden die Blockbildungsartefakte unter Ver­ wendung des folgenden Algorithmus beseitigt:
v4' = v4 - d
v5' = v5 + d
d = CLIP(c2.(a3.0' - a3.0)//c3,0, (v4 - v5)/2).δ(|a3| < QP
a3,0' = SIGN(a3,0).MIN(|a3,0|,|a3,1|,|a3,2|
a3,0 = ([c1 - c2c2 - c1].[v3v4v5v6]T)/c3
a3,1 = ([c1 - c2c2 - c1].[v1v2v3v4]T)/c3
a3,2 = ([c1 - c2c2 - c1].[v5v6v7v8]T)/c3.
Hierbei ist QP der Quantisierungsparameter des Makroblocks, zu dem das Pixel v5 gehört.
Im Vorgabemodus werden die Blockbildungsartefakte in einem komplizierten Bereich wirkungsvoll entfernt. Dagegen werden die Blockbildungsartefakte in einem gleichmäßigen Bereich wie dem Bildhintergrund nicht ausreichend beseitigt.
Daher sollte, wenn im Schritt 403S der DC-Versatzmodus fest­ gelegt wird, dieser zum Beseitigen von Blockbildungsartefak­ ten eingestellt werden.
Im DC-Versatzmodus werden die Blockbildungsartefakte unter Verwendung des folgenden Algorithmus beseitigt:
max = MAX(v1, v2, v3, v4, v5, v6, v7, v8),
min = MIN(v1, v2, v3, v4, v5, v6, v7, v8),
wenn (|max - min| < 2.QP), /*Tiefpassfilterung*/.
Pm = (|v1 - v0| < QP)v0 : v1,
wenn m < 1;
vm, wenn 1≦m≦8;
(|v8 - v9| < QP) v9 : v8, wenn m < 8;
{bk : -4≦k≦4} = {1,1,2,2,4,2,2,1,1}//16.
Der maximale und der minimale Datenwert für die Block­ grenz-Pixel werden in einem Schritt 408S erhalten. Dann werden, wenn der Absolutwert des maximalen Datenwerts vermindert um den minimalen Datenwert kleiner als 2.QP ist (d. h., wenn Blockeffektbeseitigung erforderlich ist, die Blockbildungs­ artefakte im gleichmäßigen Bereich in Schritten 409S und 410S durch den DC-Versatzmodus beseitigt.
Wenn der Blockeffektbeseitigungs-Filterprozeß um die hori­ zontale Blockgrenze herum abgeschlossen ist, wird in einem Schritt 411S der Blockeffektbeseitigungs-Filterprozeß um die vertikale Blockgrenze herum ausgeführt.
Die Blockeffektbeseitigungs-Filterprozesse um horizontale und vertikale Blockgrenzen herum werden in einem Schritt 412S für das gesamte Vollbild wiederholt.
Ergebnisse zu Beispielen des erfindungsgemäßen Verfahrens zum Beseitigen von Blockbildungsartefakten sind in Fig. 5 dargestellt.
Fig. 5 ist eine Tabelle, die PSNR-Eigenschaften entsprechend dem erfindungsgemäßen Verfahren zum Beseitigen von Blockbil­ dungsartefakten veranschaulicht.
Testbedingungen bei diesem Verfahren waren die folgenden:
300 Vollbilder (nur das Anfangsvollbild wurde in intra. codiert);
fester QP;
H.263-Quantisierung;
F_Code = 1;
DC/AC-Vorhersage aktiviert; und
VOP in Rechteckform.
Es ist zu beachten, daß das Verfahren zum Beseitigen von Blockbildungsartefakten gemäß den obigen Bedingungen gegen­ über dem VM-Verfahren (ohne Filterung) gemäß MPEG-4 verbes­ sert ist.
Das erfindungsgemäße Verfahren zum Beseitigen von Blockbil­ dungsartefakten hat die folgenden Vorteile:
  • - Erstens wird der Blockeffektbeseitungs-Filterprozeß unter Verwendung von Merkmalen in der Frequenzdomäne ausgeführt, so daß Blockbildungsartefakte wirkungsvoll beseitigt wer­ den, was Bilder hervorragender Qualität liefert.
  • - Zweitens werden Blockbildungsartefakte sowohl in kompli­ zierten als auch gleichmäßigen Bereichen beseitigt, und so kann für eine visuell feinere Bildqualität gesorgt werden.
  • - Drittens ist es möglich, dafür zu sorgen, daß die Bitmen­ ge nicht zunimmt.

Claims (8)

1. Verfahren zum Beseitigen von Blockbildungsartefakten in einem System zum Codieren bewegter Bilder auf niedrige Bit­ rate, gekennzeichnet durch die folgenden Schritte:
  • - Definieren von Pixelsätzen S0, S1, S2 um eine Blockgrenze herum;
  • - selektives Bestimmen eines Blockeffekt-Beseitigungsmodus als Vorgabemodus oder als DC-Versatzmodus abhängig vom Aus­ maß von Blockbildungsartefakten, nachdem ein Modusentschei­ dungswert erhalten wurde;
  • - Erhalten von Frequenzinformation um die Blockgrenze herum, und zwar pro Pixel unter Verwendung eines 4-Punkt-DCT-Kerns, wenn der Vorgabemodus festgelegt ist;
  • - Ersetzen der Größe einer zur Blockgrenze gehörigen Diskon­ tinuitätskomponente durch die minimale Größe von Diskonti­ nuitätskomponenten, die zur Umgebung der Blockgrenze in der Frequenzdomäne gehören, und Anwenden dieses Ersatzschritts auf die Raumdomäne;
  • - Beurteilen, ob es erforderlich ist, den DC-Versatzmodus auszuführen, wenn dieser bestimmt wurde; und
  • - Beseitigen der Blockbildungsartefakte in einem gleichmäßi­ gen Bereich, in dem die Bildbewegung gleichmäßig ist, unter Verwendung der folgenden Bedingungen, wenn der DC-Versatzmo­ dus erforderlich ist:
    Pm = (|v1 - v0| < QP)v0 : v1,
    wenn m < 1;
    vm, wenn 1≦m≦8;
    (|v8 - v9| < QP) v9 : v8, wenn m < 8;
    {bk : -4≦k≦4} = {1,1,2,2,4,2,2,1,1}//16.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Größe einer Diskontinuitätskomponente zu S0 durch den Minimalwert der Größen von Diskontinuitätskomponenten zu S1 und S2 ersetzt wird, wenn der Pixelsatz S0 an der Blockgren­ ze liegt und die anderen Pixelsätze S1 und S2 um die Block­ grenze herum liegen.
3. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß der DC-Versatzmodus angewandt wird, wenn für den Modusentscheidungswert eq_cnt≧ Schwel­ lenwert 2 gilt, während andernfalls der Vorgabemodus ausge­ führt wird, wobei dieser Modusentscheidungswert auf dem fol­ genden Algorithmus beruht:
eq_cnt = Φ(v0 - v1) + Φ(v1 - v2) + Φ(v2 - v3) + Φ(v3 - v4) + Φ(v4 - v5) + Φ(v5 - v1) + Φ(v7 - v8) + Φ(v8 - v9), wobei Φ(γ) = 1 wenn |γ|≦SW1 (erster Schwellenwert) gilt, und andernfalls Φ(γ) = 0 gilt.
4. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, wobei die Blockbildungsartefakte in einem gleichmäßigen Bereich beseitigt werden, wenn der Absolutwert des maximalen Daten­ werts vermindert um den minimalen Datenwert hinsichtlich der Blockgrenzpixel kleiner als 2.QP ist, beruhend auf dem fol­ genden Algorithmus:
max = MAX(v1, v2, v3, v4, v5, v6, v7, v8),
min = MIN(v1, v2, v3, v4, v5, v6, v7, v8),
wenn (|max - min|<2.QP), /*iefpassfilterung*/.
5. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, da­ durch gekennzeichnet, daß die Blockeffektbeseitigungs-Fil­ terung im Vorgabemodus dadurch ausgeführt wird, daß die zur Blockgrenze gehörige Diskontinuitätskomponente durch die mi­ nimale Größe von Diskontinuitätskomponenten ersetzt wird, wie sie zur Umgebung der Blockgrenze in der Frequenzdomäne gehören, und dieser Ersetzschritt auf die Raumdomäne ange­ wandt wird, und zwar beruhend auf dem folgenden Algorithmus, durch den Pixel v4 und v5 durch v4' bzw. v5' ersetzt werden:
v4' = v4 - d
v5' = v5 + d
d = CLIP(c2.(a3.0' - a3.0)//c3,0,(v4 - v5)/2).δ(|a3| < QP
a3,0' = SIGN(a3,0).MIN(|a3,0|, |a3,1|, |a3,2|
a3,0 = ([c1 - c2c2 - c1].[v3v4v5v6]T)/c3
a3,1 = ([c1 - c2c2 - c1].[v1v2v3v4]T)/c3
a3,2 = ([c1 - c2c2 - c1].[v5v6v7v8]T)/c3.
6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß QP der Quantisierungsparameter des Makroblocks ist zu dem das Pixel v5 gehört, und c1, c2, c3 4-Punkt-DCT-Kernkonstan­ ten sind, wobei c1 und c2 durch eine ganze Zahl angenähert sind und c3 durch ein Vielfaches angenähert ist.
7. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß |a3,0| < QP ermittelt wird, um übermäßiges Glätten zu ver­ hindern, wenn Blockbildungsartefakte nicht schwerwiegend sind.
8. Verfahren nach einem der vorstehenden Ansprüche, ge­ kennzeichnet durch den Schritt des Ausführens des Blockef­ fektbeseitigungs-Filterprozesses um horizontale und vertika­ le Blockgrenzen im gesamten Vollbild herum.
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