DE69732865T2

DE69732865T2 - Kodierer mit Mitteln zur Ergänzung eines digitalen Bildes mit Bildelementen

Info

Publication number: DE69732865T2
Application number: DE1997632865
Authority: DE
Inventors: Maki Himeji-shi Hyougo Okuno; Choong Seng Moriguchi-shi Osaka Boon
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1996-01-29
Filing date: 1997-01-21
Publication date: 2006-04-13
Anticipated expiration: 2017-01-22
Also published as: WO1997028650A1; AU721588B2; EP1150516A3; ES2218653T3; EP0878966B1; CN1158875C; DE69728649D1; US6591018B2; US6577771B1; EP0878966A1; EP1150515B1; JP3502392B2; DE69728649T2; ES2211685T3; EP1150515A2; KR19990082112A; KR100386190B1; KR100417507B1; DE69726321T2; EP1150515A3

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft einen Kodierer mit Mitteln zum Auffüllen eines digitalsen Bildes, das eine beliebige Form hat.
Hintergrund der Erfindung
Um die Effizienz des Speicherns und Übertragens eines digitalen Bildes zu verbessern, muss es komprimiert (kodiert) werden. Als Stand der Technik stehen mehrere Verfahren zum Kodieren zur Verfügung, wie etwa die diskrete Kosinustransformation (DCT) mit JPEG und MPEG und andere Wellenform-Kodierverfahren, wie etwa Kodierung mit unterteilten Bändern, Wavelet-Kodierung, Fraktal-Kodierung u.u. Um ein redundantes Signal zwischen Bildern zu entfernen, wird ein Verfahren zur Prädiktion zwischen Bildern verwendet und dann wird das Differenzsignal mit einem Wellenform-Kodierverfahren kodiert.
Beim neuesten Trend werden die Objekte, die ein Bild darstellen, einzeln kodiert und übertragen, um die Kodierleistung zu verbessern und eine Wiedergabe der einzelnen Objekte, die ein Bild darstellen, zu ermöglichen. Auf der Wiedergabeseite wird jedes Objekt dekodiert und die wiedergegebenen Objekte werden zum Anzeigen in das Bild gesetzt. Mit einem objektbezogenen Grundkodierverfahren kann der Benutzer Objekte beliebig kombinieren, wodurch ein Laufbild auf einfache Weise neu bearbeitet werden kann. In Abhängigkeit vom Besetztzustand des Kommunikationskanals, der Leistung einer Wiedergabevorrichtung oder dem Geschmack eines Benutzers kann ein weniger wichtiges Objekt vor der Wiedergabe bewahrt werden und ein Laufbild kann noch immer identifiziert werden.
Um ein Bild mit einer beliebigen Form (d. h. ein Objekt) zu kodieren, wird ein geeignetes Bildumwandlungsverfahren, das an die Form angepasst ist, verwendet, wie etwa die „Formanpassungs-Kosinustransformation", oder es wird ein insignifikanter Bereich des Bildes nach einem bestimmten Verfahren aufgefüllt und dann wird eine herkömmliche Kosinustransformation (8 × 8) durchgeführt, bei der der insignifikante Bereich außerhalb des Anzeigebereichs des Objekts liegt und keine Pixeldaten zum Anzeigen eines Objekts enthält, mit anderen Worten, der Bereich besteht nur aus insignifikanten Abtastwerten. Andererseits können insignifikante Abtastwerte an der Objektgrenze eines Prädiktionsbereichs (z.B. eines Blocks, der aus 16 × 16 Pixeln besteht) ermittelt werden, der durch Bewegungskompensation eines Bezugsbildes erhalten wird, das vorher zum Entfernen eines redundanten Signals zwischen Bildern wiedergegeben wurde. Zunächst wird diese Art von Prädiktionsbereich aufgefüllt, und anschließend wird die Differenz zwischen dem Objektbereich und dem Prädiktionsbereich ermittelt und dann umgewandelt und kodiert. Der Grund für das Auffüllen des Prädiktionsbereichs ist die Unterdrückung eines Differenzsignals.
Betrachtet man die Effizienz der Kodierung/Dekodierung eines digitalen Bildes, so ist es wichtig, wie die insignifikanten Pixel aufgefüllt werden, und dadurch werden die Qualität eines dekodierten Bildes und die Übertragungsdatenmenge beeinflusst.
Der vorstehend dargelegte Stand der Technik beschreibt folgende Schritte: Zunächst wird ein Gesamtbild referenziert und aufgefüllt, um zu vermeiden, dass ein Prädiktionsbereich insignifikante Abtastwerte enthält, und dann wird durch Bewegungskompensation oder andere Verfahren der Prädiktionsbereich ermittelt. Das Gesamtbild muss durch Wiederholen eines signifikanten Abtastwerts an einer Objektgrenze und Ersetzen eines insignifikanten Abtastwerts durch einen signifikanten Abtastwert aufgefüllt werden. Wenn ein Abtastwert durch Abtasten in der horizontalen und vertikalen Richtung aufgefüllt wird, wird der Mittelwert beider aufgefüllter Werte genommen. Mit diesem herkömmlichen Verfahren wird das gesamte Bild aufgefüllt, und dadurch wird ein Prädiktionsbereich mit weniger Fehlern für ein Bild mit einer starken Bewegung bereitgestellt. Dieses herkömmliche Verfahren ist in 33rd MPEG Meeting Munich Group ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 International Organization for Standardization, 22–24 January 1996 (33. Treffen der Münchner ISO/IEC-Gruppe JTC1/SC29/WG11, Internationale Organisation für Standardisierung, 22.–24. Jan. 1996) beschrieben.
Wenn jedoch das gesamte Bild eines wiedergegebenen Bezugsbildes referenziert und aufgefüllt wird, muss das Bezugsbild vollständig dekodiert werden, bevor das Auffüllen beginnen kann. Wenn wiederholtes Auffüllen angewendet wird, nimmt der Rechenumfang proportional zur Bildgröße zu. Mit anderen Worten, dieses Auffüllverfahren erfordert einen hohen Verarbeitungsaufwand und eine lange Verzögerungszeit und führt gelegentlich zu einem sehr großen Rechenumfang bei der Bildwiedergabe.
Um eine Berechnung proportional zu Bildgröße zu vermeiden, sollte ein wiedergegebener Grenzbereich bereichsbezogen aufgefüllt werden. Mit diesem Verfahren kann das Problem der Verzögerungszeit und des Rechenumfangs gelöst werden. Da jedoch bei diesem Verfahren nur der Grenzbereich aufgefüllt wird, werden die signifikanten Bereiche in dem von den Grenzbereichen begrenzten Innenbereich begrenzt und dadurch wird die Wirkung des Auffüllens begrenzt. Daher kann mit diesem Verfahren kein Prädiktionssignal mit weniger Fehlern für ein Laufbild mit einer starken Bewegung erzeugt werden.
Da das Verfahren des Auffüllens des Gesamtbildes zur Vergrößerung der Datenmenge führt, ist nur ein geringer Vorteil zu erwarten. Mit anderen Worten, ein insignifikantes Pixel hat keine zu kodierenden Pixelwerte, und wenn signifikante Pixel zusammen mit einem insignifikanten Pixel kodiert werden, wird die Kodierleistung verringert. Wenn beispielsweise die signifikanten Pixel alle schwarz sind, wird die Kodierleistung verringert, wenn insignifikante Pixel weiß sind, während die Kodierleistung verbessert wird, wenn die insignifikanten Pixel schwarz sind. Auf diese Weise beeinflusst der Wert des insignifikanten Pixels nicht die Qualität eines wiedergegebenen Bildes, sondern er beeinflusst die Kodierleistung. Daher hätte mit Sorgfalt diskutiert werden müssen, wie der insignifikante Pixelwert zu behandeln ist.
Beschreibung der Erfindung
Ziel der vorliegenden Erfindung ist es erstens, einen Kodierer bereitzustellen, durch den ein Prädiktionssignal mit weniger Fehlern für ein Laufbild mit einer starken Bewegung in Verbindung mit einer kurzen Verzögerungszeit und einem geringen Rechenumfang erzeugt werden kann. Ein erfindungsgemäßer Kodierer ist in Anspruch 1 beschrieben.
Um das vorstehende Ziel zu erreichen, wird erfindungsgemäß bei digitalen Bilddaten mit Bildinformationen, die ein Objekt anzeigen, ein Bild in eine Vielzahl von aneinander grenzenden Bereichen zerlegt, und ein insignifikanter Abtastwert eines Bereichs, der die Grenze der Objektform enthält, wird mit den Werten aufgefüllt, die durch Umwandeln der signifikanten Pixelwerte nahe der insignifikanten Pixelwerte ermittelt werden.
Die einfachste Funktionaltransformation besteht darin, einen insignifikanten Pixelwert durch einen an diesen angrenzenden signifikanten Pixelwert zu ersetzen, und diese Ersetzung wird einfach wiederholt. Durch Kombinieren dieses Verfahrens des wiederholten Ersetzens mit dem vorstehenden Verfahren kann das Auffüllen effektiver werden.
Darüber hinaus gibt es ein Verfahren des Vergrößerns eines Auffüllbereichs auf ein entsprechendes Maß. Bei diesem Verfahren wird der aufzufüllende Bereich auf insignifikante Bereiche, die nur aus insignifikanten Pixelwerten bestehen, vergrößert, wobei die insignifikanten Bereiche in der Nähe der Bereiche liegen, die eine Objektgrenze enthalten. Bei diesem Verfahren werden nicht nur diese insignifikanten Bereiche aufgefüllt, sondern es werden unter Verwendung von Werten, die durch Verwenden einer Funktionaltransformation für die signifikanten Pixelwerte des Bereichs erhalten werden, auch die Bereiche aufgefüllt, die die Objektgrenze enthalten.
Ziel der vorliegenden Erfindung ist zweitens die Verwendung des vorgenannten Verfahrens des Auffüllens eines digitalen Bildes für die Verfahren des Kodierens/Dekodierens eines digitalen Bildes sowie die zugehörige Vorrichtung, wodurch ein Bildkomprimierungsverfahren, das eine bessere Bildqualität mit einer geringen Menge von Verarbeitungsdaten liefert, realisiert werden kann.
Um das vorgenannte Ziel zu erreichen, wird bei digitalen Bilddaten mit Bildinformationen, die ein Objekt des Eingangssignals anzeigen, wobei das Eingangssignal (1) ein Signal, das einen Pixelwert anzeigt, und (2) ein signifikantes Signal, das anzeigt, ob ein Pixelwert eines einzelnen Pixels signifikant ist oder nicht, umfasst, ein Bild-Kodierer mit den folgenden Elementen bereitgestellt:

(a) Prädiktiertes-Bild-Erzeugungsmittel zum Erzeugen eines dem Eingangssignal entsprechenden Prädiktiertes-Bild-Signals unter Verwendung eines dekodierten Bildesignals;
(b) Pixelwert-Erzeugungsmittel zum Zerlegen des Bildes in eine Vielzahl von aneinander grenzenden Bereichen, zum Auffüllen des insignifikanten Abtastwerts des Bereichs, der eine Grenze der Objektform enthält, mit einem funktionaltransformierten signifikanten Pixelwert, der sich in der Nähe des vorgenannten insignifikanten Pixelwerts befindet;
(c) Subtraktionsmittel zum Subtrahieren des Ausgangssignals der Prädiktiertes-Bild-Erzeugungsmittel von einem Ausgangssignal der Pixelwert-Erzeugungsmittel;
(d) Kodierungsmittel zum Kodieren des Ausgangssignals der Subtraktionsmittel;
(e) Dekodierungsmittel zum Dekodieren des Ausgangssignals der Kodierungsmittel;
(f) Additionsmittel zum Addieren eines Ausgangssignals der Dekodierungsmittel und des Ausgangssignals der Prädiktiertes-Bild-Erzeugungsmittel und
(g) Speichermittel zum Zwischenspeichern des Ausgangssignals der Additionsmittel zur Weiterverwendung in den Prädiktiertes-Bild-Erzeugungsmitteln,

Weiterhin wird ein entsprechender digitaler Bild-Dekodierer mit den folgenden Elementen bereitgestellt:

(a') Dekodierungsmittel zum Dekodieren des Eingangssignals;
(b') Prädiktiertes-Bild-Erzeugungsmittel zum Erzeugen eines Prädiktiertes-Bild-Signals, das dem Eingangssignal entspricht, unter Verwendung eines dekodierten Bildesignals;
(c') Pixelwert-Erzeugungsmittel zum Erzeugen eines Pixelwerts aus dem signifikanten Pixelwert in dem Prädiktiertes-Bild-Signal unter Verwendung einer vorgegebenen Funktion, zum Ersetzen des insignifikanten Pixelwerts des Prädiktiertes-Bild-Signals durch den erzeugten Pixelwert und zum Ausgeben des ersetzten Pixelwerts;
(d') Additionsmittel zum Addieren eines Ausgangssignals der Dekodierungsmittel und eines Ausgangssignals der Pixelwert-Erzeugungsmittel und
(e') Speichermittel zum Zwischenspeichern eines Ausgangssignals der Additionsmittel zur Weiterverwendung in den Prädiktiertes-Bild-Erzeugungsmitteln,

Ein insignifikanter Bereich, der an die Grenze der Objektform angrenzt und nur aus insignifikanten Abtastwerten besteht, wird aufgefüllt, wodurch der Verarbeitungsbereich entsprechend vergrößert wird, ohne die Datenmenge wesentlich zu vergrößern, und dadurch wird die Genauigkeit der Prozesse, die eine Bewegungskompensation beinhalten, erhöht.
Insbesondere wird für das erfindungsgemäße Verfahren zum Auffüllen eines digitalen Bildes ein Verfahren mit den folgenden Schritten bereitgestellt:
erstes Auffüllen zum Abtasten des Abtastwerts eines Bildes mit einer beliebigen Form, das aus signifikanten und insignifikanten Abtastwerten besteht, entlang einer ersten Richtung und zum Erzeugen, in der ersten Richtung, eines ersten aufgefüllten Bildes durch Ersetzen der insignifikanten Abtastwerte durch die signifikanten Abtastwerte, die mit einem vorgegebenen Verfahren gewählt werden;
zweites Auffüllen zum Abtasten jedes Abtastwerts des ersten aufgefüllten Bildes, das aus signifikanten und insignifikanten Abtastwerten besteht, entlang einer zweiten Richtung und zum Ersetzen, in der zweiten Richtung, der insignifikanten Abtastwerte des ersten aufgefüllten Bildes durch die signifikanten Abtastwerte, die mit einem vorgegebenen Verfahren gewählt werden, oder durch die Abtastwerte, die in dem ersten Auffüllprozess aufgefüllt werden.
Insbesondere wird für das erfindungsgemäße Verfahren zum Auffüllen eines digitalen Bildes ein weiteres Verfahren mit den folgenden Schritten bereitgestellt:
Zerlegen eines digitalen Bildes mit einer beliebigen Form in eine Vielzahl von Bereichen;
Verarbeiten der Bereiche in einer vorgegebenen Reihenfolge und
Auffüllen des insignifikanten Bereichs, der an einen Grenzbereich an der Formgrenze angrenzt und nur aus insignifikanten Abtastwerten besteht, mit vorgegebenen Auffüllwerten.
Wenn der Objektbereich kein insignifikanter Bereich ist, insbesondere wenn ein vorhergehender Bereich, der an einen Objektbereich angrenzt, ein insignifikanter Bereich in der vorgegebenen Reihenfolge ist, wird der vorhergehende Bereich mit einem durch ein vorgegebenes Verfahren ermittelten Auffüllwert aufgefüllt.
Wenn der Objektbereich ein insignifikanter Bereich ist, insbesondere wenn ein vorhergehender Bereich, der an einen Objektbereich angrenzt, kein insignifikanter Bereich in der vorgegebenen Reihenfolge ist, wird der Objektbereich mit einem durch ein vorgegebenes Verfahren ermittelten Auffüllwert aufgefüllt.
Ein Bild-Kodierer, der das erfindungsgemäße Verfahren zum Auffüllen eines digitalen Bildes verwendet, weist die folgenden Elemente auf:
Eingabemittel zum Empfangen von Daten eines digitalen Bildes mit einer beliebigen Form;
Verarbeitungsmittel zum Zerlegen eines digitalen Bildes in eine Vielzahl von aneinander grenzenden Bereichen;
eine erste Addiervorrichtung zum Empfangen von Daten eines Objektbereichs und von Daten eines Prädiktionsbereichs und zum Erzeugen von Daten eines Differenzbereichs;
eine Kodiervorrichtung zum Empfangen der Daten des Differenzbereichs und zum Komprimieren der Daten zu Daten eines komprimierten Differenzbereichs nach einem vorgegebenen Verfahren;
eine Dekodiervorrichtung zum Empfangen der Daten des komprimierten Differenzbereichs und zum Dekodieren der Daten zu Daten eines expandierten Differenzbereichs;
eine zweite Addiervorrichtung zum Empfangen der Daten des expandierten Differenzbereichs, zum Addieren der Daten des Prädiktionsbereichs zu diesen Daten und zum Erzeugen von Daten eines wiedergegebenen Bereichs;
eine erste Auffüllvorrichtung zum Empfangen der Daten des wiedergegebenen Bereichs und zum Auffüllen der in dem wiedergegebenen Bereich enthaltenen insignifikanten Abtastwerte nach dem vorgenannten Auffüllverfahren und
einen Frame-Speicher zum Speichern der Daten des wiedergegebenen Bereichs, dessen Abtastwerte aufgefüllt worden sind.
Anstelle oder zusätzlich zu der ersten Auffüllvorrichtung wird eine zweite Auffüllvorrichtung zum Auffüllen insignifikanter Abtastwerte, die in dem Prädiktionsbereich enthalten sind, verwendet.
Ein Bild-Dekodierer, der das erfindungsgemäße Verfahren zum Auffüllen eines digitalen Bildes verwendet, weist die folgenden Elemente auf:
Eingabemittel zum Empfangen von komprimierten kodierten Daten;
eine Datenanalysevorrichtung zum Analysieren der komprimierten kodierten Daten und zum Ausgeben eines komprimierten Differenzsignals;
eine Dekodiervorrichtung zum Dekodieren des komprimierten Differenzsignals zu einem expandierten Differenzsignal;
eine Addiervorrichtung zum Addieren des expandierten Differenzsignals und eines Prädiktionssignals, zum Erzeugen eines wiedergegebenen Signals und zum Ausgeben dieses Signals;
eine erste Auffüllvorrichtung zum Auffüllen insignifikanter Abtastwerte, die in dem wiedergegebenen Signal enthalten sind, nach dem vorgenannten Verfahren und
einen Frame-Speicher zum Speichern der von der ersten Auffüllvorrichtung aufgefüllten Bilddaten als Prädiktionssignal.
Anstelle oder zusätzlich zu der ersten Auffüllvorrichtung wird eine zweite Auffüllvorrichtung zum Auffüllen insignifikanter Abtastwerte, die in dem Prädiktionsbereich enthalten sind, verwendet.
Kurze Beschreibung der Zeichnungen
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
2 ist eine schematische Darstellung, die eine erste Modifikation des Auffüllverfahrens für ein digitales Bild in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
3 ist eine schematische Darstellung, die eine zweite Modifikation des Auffüllverfahrens für ein digitales Bild in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
4 ist eine schematische Darstellung, die eine dritte Modifikation des Auffüllverfahrens für ein digitales Bild in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
5 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
6 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
7 ist eine schematische Darstellung, die eine erste Modifikation des Auffüllverfahrens für ein digitales Bild in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
8 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
9 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
10 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
11 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
12 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
13 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
14 ist eine schematische Darstellung, die eine erste Modifikation des Auffüllverfahrens für ein digitales Bild in der siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
15 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
16 ist eine schematische Darstellung, die eine erste Modifikation des Auffüllverfahrens für ein digitales Bild in der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
17 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
18 ist eine schematische Darstellung, die eine erste Modifikation des Auffüllverfahrens für ein digitales Bild in der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
19 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
20 ist eine schematische Darstellung, die eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Auffüllen eines Bereichs zeigt, die bei dem Auffüllverfahren für ein digitales Bild in der elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wobei

(A) ein Beispiel zeigt, in dem ein Auffüllwert der Mittelwert signifikanter Pixelwerte ist, die entlang der horizontalen Richtung angeordnet sind,
(B) ein Beispiel zeigt, in dem die Auffüllwerte wiederholte signifikante Pixelwerte sind, die entlang der horizontalen Richtung angeordnet sind, und
(C) ein weiteres Beispiel zeigt, in dem die Auffüllwerte wiederholte signifikante Pixelwerte sind, die entlang der horizontalen Richtung angeordnet sind.

21 ist eine schematische Darstellung, die eine Ausführungsform eines Verfahrens zum Auffüllen eines Bereichs zeigt, die bei dem Auffüllverfahren für ein digitales Bild in der zwölften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, wobei

(A) ein Beispiel zeigt, in dem ein Auffüllwert der Mittelwert signifikanter Pixelwerte ist, die entlang der vertikalen Richtung angeordnet sind,
(B) ein Beispiel zeigt, in dem die Auffüllwerte wiederholte signifikante Pixelwerte sind, die entlang der vertikalen Richtung angeordnet sind, und
(C) ein weiteres Beispiel zeigt, in dem die Auffüllwerte wiederholte signifikante Pixelwerte sind, die entlang der vertikalen Richtung angeordnet sind.

22 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer 13. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
23 ist ein Ablaufdiagramm, das eine zweite Modifikation des Auffüllverfahrens für ein digitales Bild in einer 14. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
24 ist eine schematische Darstellung eines ersten Beispiels des Bildes, das nach dem Auffüllverfahren für ein digitales Bild in der 14. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgefüllt wird.
25 ist eine schematische Darstellung eines zweiten Beispiels des Bildes, das nach dem Auffüllverfahren für ein digitales Bild in der 14. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgefüllt wird.
26 ist eine schematische Darstellung eines dritten Beispiels des Bildes, das nach dem Auffüllverfahren für ein digitales Bild in der 14. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung aufgefüllt wird.
27 ist ein Blockdiagramm, das einen Digitalbild-Kodierer zeigt, der in einer 15. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
28 ist ein Blockdiagramm, das eine Modifikation des Digitalbild-Kodierers zeigt, der in der 15. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
29 ist ein Blockdiagramm, das einen Digitalbild-Dekodierer zeigt, der in einer 16. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
30 ist ein Blockdiagramm, das einen Digitalbild-Kodierer zeigt, der in einer 17. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
31 ist ein Blockdiagramm, das einen Digitalbild-Kodierer zeigt, der in der 17. Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird.
32 ist ein Blockdiagramm, das einen Digitalbild-Dekodierer zeigt.
Detaillierte Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend unter Bezugnahme auf Ausführungsformen näher beschrieben.
Ausführungsform 1
1 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Ein Bild 501 ist ein aufzufüllendes Objektbild. Jedes Gitter im Bild 501 stellt ein Pixel, d.h. einen Abtastwert aus dem Bild, dar. Die Pixel 502–507 sind signifikante Abtastwerte, und die anderen Abtastwerte sind insignifikant.
Bei dieser Ausführungsform wird ein Formsignal des Bildes referenziert, um zu ermitteln, ob ein Abtastwert signifikant oder insignifikant ist. Wenn das Formsignal „0" ist, ist der Abtastwert insignifikant, und wenn das Formsignal „1" ist, ist der Abtastwert signifikant.
Wenn aus dem Bild 501 ein Bild 508 erzeugt wird, wird jeder insignifikante Abtastwert wie folgt aufgefüllt.
Zunächst wird jede Zeile des Bildes 501 abgetastet. Wenn bei diesem Abtastvorgang ein signifikanter Abtastwert festgestellt wird, wird ein insignifikanter Abtastwert durch einen signifikanten Abtastwert ersetzt, z. B. wenn die erste Zeile abgetastet wird, erfolgt kein Auffüllen, da kein signifikanter Abtastwert vorhanden ist, und wenn die zweite Zeile abgetastet wird, sind die Abtastwerte 509, 510 und 511 insignifikant, während der Abtastwert 502 signifikant ist, sodass die insignifikanten Abtastwerte mit einem Wert „a" des Abtastwerts 502 aufgefüllt werden. Mit anderen Worten, der Abtastwert 502 wird zu den angrenzenden insignifikanten Abtastwerten 511, 510 und 509 wiederholt sequentiell aufgefüllt. In der gleichen Weise wird ein Wert „b" des Abtastwerts 503 zu den Abtastwerten 512, 513 und 514 wiederholt aufgefüllt.
Die dritte Zeile wird genauso wie die zweite Zeile aufgefüllt, und die vierte Zeile wird nicht aufgefüllt, weil kein signifikanter Abtastwert vorhanden ist. In dem so aufgefüllten Bild 508 haben die zweite und dritte Zeile signifikante Werte.
Anschließend werden aufgrund des Bildes 508 die übrigen insignifikanten Abtastwerte aufgefüllt. Wie im Bild 519 gezeigt, wird das Bild in vertikaler Richtung abgetastet, und die insignifikanten Abtastwerte 520 und 528 werden mit den im Bild 508 aufgefüllten Abtastwerten 509 bzw. 515 aufgefüllt. Auf diese Weise werden die Abtastwerte 521–527 und 529–535 in der gleichen Weise aufgefüllt.
Mit den vorgenannten Schritten können die insignifikanten Abtastwerte auf einfache Weise unter Beibehaltung der Kontinuität zwischen den Abtastwerten aufgefüllt werden, und dadurch kann die Rechenleistung, die die Komprimierung von Bildern beinhaltet, unter Beibehaltung der Bildqualität verbessert werden.
Bei dieser Ausführungsform erfolgt das Auffüllen durch Abtasten entlang der horizontalen und vertikalen Richtung, die zueinander senkrecht sind, aber der gleiche Effekt wird auch durch Abtasten entlang einer schrägen Zeile erzeugt. Weiterhin erzeugt das Verfahren, zuerst vertikal und dann horizontal abzutasten, den gleichen Effekt. Solange die Kontinuität der Abtastwerte aufrechterhalten wird, sind auch andere Verfahren als das Auffüllen eines insignifikanten Abtastwerts mit dem nächstgelegenen Abtastwert anwendbar.
2 ist eine schematische Darstellung, die eine erste Modifikation des Auffüllverfahrens für ein digitales Bild in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wenn im Bild 508 horizontal abgetastet wird, kann eine Spiegelung in Bezug auf die Grenze als Mitte zwischen den insignifikanten und signifikanten Abtastwerten durchgeführt werden. Beispielsweise sind die Abtastwerte 511 und 502 die Grenze in einem Spiegel, und der Abtastwert 511 wird für den Abtastwert 502 eingesetzt, dann wird der Abtastwert 510 für den Abtastwert 503 eingesetzt. Auf diese Weise wird das Bild 501 entlang dem Pfeilzeichen sequentiell zum Bild 508 und dann zum Bild 519 aufgefüllt, bis alle insignifikanten Abtastwerte aufgefüllt sind.
3 ist eine schematische Darstellung, die eine zweite Modifikation des Auffüllverfahrens für ein digitales Bild in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieses Verfahren wird angewendet, wenn sich ein insignifikanter Abtastwert zwischen signifikanten Abtastwerten befindet. Nachstehend wird der Fall des horizontalen Abtastens näher beschrieben, jedoch gelten die Einzelheiten auch für den Fall des Abtastens in anderen Richtungen: Die Abtastwerte 612 und 613 werden mit einem Abtastwert 602 aufgefüllt. Ein anderes Verfahren besteht darin, die Abtastwerte 611 und 614 mit einem Abtastwert 607 aufzufüllen. Bei dem ersten Verfahren werden Abtastwerte von links nach rechts durch Erweitern eines signifikanten Abtastwerts wie beim Auffüllen abgetastet. Das zweite Verfahren besteht darin, Abtastwerte von rechts nach links durch Erweitern des signifikanten Abtastwerts wie beim Auffüllen abzutasten. Das dritte Verfahren besteht darin, einen insignifikanten Abtastwert mit seinem nächstgelegenen Abtastwert entlang der Abtastrichtung aufzufüllen. Nach diesem Verfahren werden die Abtastwerte 615 und 618 aufgefüllt. Schließlich wird ein insignifikanter Abtastwert mit dem Mittelwert signifikanter Abtastwerte auf beiden Seiten des insignifikanten Abtastwerts aufgefüllt. Nach diesem Verfahren werden die Abtastwerte 616 und 617 aufgefüllt.
4 ist eine schematische Darstellung, die eine dritte Modifikation des Auffüllverfahrens für ein digitales Bild in der ersten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Wenn ein Bild ein ovales Objekt zeigt, d.h. wenn signifikante Abtastwerte so zusammengestellt sind, dass sie ein Oval bilden, wird dieses Bild grundsätzlich nach dem in 1 verwendeten Verfahren aufgefüllt.
Ein Bild 701 weist erfasste signifikante Abtastwerte 702 auf. Zunächst werden, wie in einem Bild 703 gezeigt, insignifikante Abtastwerte durch horizontales Abtasten aufgefüllt, und dann werden, wie in einem Bild 704 gezeigt, insignifikante Abtastwerte unter Verwendung von signifikanten Abtastwerten oder der im Bild 703 aufgefüllten Abtastwerte durch vertikales Abtasten aufgefüllt. Andererseits werden, wie in einem Bild 705 gezeigt, insignifikante Abtastwerte zunächst durch vertikales und dann durch horizontales Abtasten aufgefüllt. Es wird der Mittelwert der so aufgefüllten Bilder 704 und 706 genommen, sodass ein Bild 707 entsteht. Mit diesem Auffüllverfahren kann eine Sequenz zwischen den signifikanten Abtastwerten und den aufgefüllten Abtastwerten selbst in einem komplexeren Bild aufrechterhalten werden und dadurch können Berechnungen unter Beibehaltung der Bildqualität effizient durchgeführt werden.
Ausführungsform 2
5 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer zweiten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein Bild 801 weist erfasste signifikante Abtastwerte 802 auf. Zunächst wird das Bild 801 horizontal abgetastet und für die nächstgelegenen insignifikanten Abtastwerte werden signifikante Abtastwerte eingesetzt, um ein Bild 803 zu erzeugen. Gleichzeitig wird das Bild 801 vertikal abgetastet und für die nächstgelegenen insignifikanten Abtastwerte werden signifikante Abtastwerte eingesetzt, um ein Bild 804 zu erzeugen.
Es wird der Mittelwert der Bilder 803 und 804 genommen, um ein Bild 806 zu erzeugen. Der Mittelwert der erfassten signifikanten Abtastwerte 802 würde zum gleichen Wert führen, somit ist keine Mittelwertbildung erforderlich.
Da es in den Bildern 803 und 804 einige doppelt abgetastete Abtastwerte gibt, wird der Mittelwert beider aufgefüllter Abtastwerte genommen. Wenn nur ein aufgefüllter Wert verfügbar ist, wird dieser Wert zu dem aufgefüllten Wert des Bildes 806. Beim Auffüllen der Bilder 803 und 804 bleibt ein Abtastwert, der keinen Auffüllwert hat, unverändert ein insignifikanter Abtastwert. Dieser insignifikante Abtastwert muss dann mit dem nächstgelegenen signifikanten Abtastwert oder aufgefüllten Abtastwert aufgefüllt werden. Wenn mehr als ein Auffüllwert verfügbar ist, wird der Mittelwert dieser Werte oder einer von ihnen zum Auffüllen verwendet. Schließlich sind alle Abtastwerte aufgefüllt, wie im Bild 811 gezeigt.
Diese Ausführungsform zeigt ein weiteres Auffüllverfahren, um die Kontinuität zwischen den erfassten Abtastwerten und insignifikanten Abtastwerten, die beide eine komplexe Form bilden, wie bei Ausführungsform 1 aufrechtzuerhalten.
Ausführungsform 3
6 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahrens für ein digitales Bild in einer dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein Bild 901 weist erfasste signifikante Abtastwerte 902 auf. Bei dieser Ausführungsform wird ein Bereich 904, der die erfassten signifikanten Abtastwerte 902 umgibt, festgelegt, und ein insignifikanter Abtastwert wird in dem Bereich 904 aufgefüllt. Auch bei dieser Ausführungsform wird das vorgenannte Auffüllverfahren verwendet.
Ein verbleibender Bereich 905 wird nach einem einfachen Verfahren durch Referenzieren des aufgefüllten Bereichs 904 aufgefüllt, und so sind alle insignifikanten Abtastwerte aufgefüllt (siehe Bild 906).
Der Bereich 904 ist vorzugsweise rechteckig, kann aber auch eine andere Form haben. Der Bereich 904 kann das kleinste Rechteck sein, das die erfassten signifikanten Abtastwerte 902 beinhaltet, oder er kann ein Rechteck sein, das durch Erweitern des kleinsten Rechtecks um „k" Abtastwerte entstanden ist. Der Wert „k" wird so festgelegt, dass die Größe des Rechtecks eine vorgegebene Bedingung erfüllen kann, z. B. wird „k" so festgelegt, dass die Größe des Rechtecks ein Vielfaches von 16 sein kann.
7 ist eine schematische Darstellung, die eine Modifikation des Auffüllverfahrens für ein digitales Bild in der dritten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt, und ein Bild 910 weist erfasste signifikante Abtastwerte 911, 912 und 913 auf. Das Bild 910 wird in einzelne Bereiche 915, 916 und 917 zerlegt, die die vorgenannten erfassten Abtastwerte beinhalten, und dann werden die einzelnen Bereiche nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren aufgefüllt.
Ausführungsform 4
8 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer vierten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt.
Ein Bild 920 wird in Blöcke zerlegt, die jeweils aus M × N Abtastwerten bestehen und dann aufgefüllt werden. Vorzugsweise ist M = N = 8 oder 16, aber es ist auch ein anderer beliebiger Wert annehmbar, oder das Bild kann in Dreiecke oder andere Formen zerlegt werden. Die Blöcke 921 bis 929 beinhalten zum Teil signifikante Abtastwerte, und ihre insignifikanten Abtastwerte werden nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren durch Referenzieren der signifikanten Abtastwerte aufgefüllt.
Wenn die Blöcke 930 und 931, die keine signifikanten Abtastwerte enthalten, aufgefüllt werden, wird ein vorgegebener Wert (vorzugsweise „128") zum Auffüllen verwendet oder es wird der nächstgelegene Abtastwert zum Auffüllen referenziert. Als Beispiel wird der Block 930 genommen, der von den Blöcken mit signifikanten Abtastwerten einem Block 929 am nächsten liegt. Dieser wird durch Ermitteln des Abstands zwischen den Koordinatenpunkten in der linken oberen Ecke der einzelnen Blöcke erhalten. Dann wird der Mittelwert der signifikanten Abtastwerte im Block 929 genommen, um zum Auffüllen verwendet zu werden.
Im Fall des Blocks 931 ist der nächstgelegene Block, der signifikante Abtastwerte hat, ein Block 922, weshalb der Mittelwert der signifikanten Abtastwerte zum Auffüllen genommen werden kann, aber die Abtastwerte 934, 935, 936 und 937 an der Grenze können zum Auffüllen wiederholt werden.
Auf diese Weise kann durch blockweises Auffüllen nach dem vorgegebenen Verfahren eine effizientere Berechnung realisiert werden.
Für den Fall, dass das erfindungsgemäße Verfahren des Auffüllens eines digitalen Bildes für einen Bild-Kodierer und -Dekodierer verwendet wird, stehen folgende verschiedene Ausführungsformen zur Verfügung.
Ausführungsform 5
9 ist eine schematische Darstellung, die einen Digitalbild-Kodierer in einer fünften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 9 sind folgende Elemente aufgeführt: ein Eingabeterminal 201, ein erster Addierer 202, ein Ko dierer 203, ein diskreter Kosinustransformator (DCT) 204, ein Quantisierer 205, ein Ausgabeterminal 206, ein Dekodierer 207, ein Umkehrquantisierer 208, ein diskreter Umkehr-Kosinustransformator (IDCT) 209, ein zweiter Addierer 210, ein Kodierer variabler Länge (VLC) 211, ein Frame-Speicher 213, ein Bewegungsschätzer 214, ein Bewegungskompensator 215, ein erster Auffüller 240 und ein zweiter Auffüller 241.
Nachstehend wird die Funktionsweise des Digitalbild-Kodierers mit den vorgenannten Elementen näher beschrieben. Erstens wird ein Bild mit einer beliebigen Form in das Eingabeterminal 201 eingegeben. Zweitens wird das Bild in eine Vielzahl von aneinander grenzenden Bereichen zerlegt. Bei dieser Ausführungsform wird das Bild in Blöcke zerlegt, die jeweils aus 8 × 8 oder 16 × 16 Abtastwerten bestehen, aber es sind auch alle anderen Formen annehmbar. Dann werden die zu kodierenden Objektblöcke über eine Leitung 225 in den Bewegungsschätzer 214 eingegeben. Gleichzeitig wird ein vorher wiedergegebenes Bild (nachstehend als Bezugsbild bezeichnet), das in einem Frame-Speicher 213 gespeichert ist, in den Bewegungsschätzer 214 eingegeben, und dann werden nach dem Blockanpassungsverfahren oder anderen Verfahren Bewegungsverschiebungsinformationen (nachstehend als Bewegungsvektor bezeichnet) ausgegeben, die das Prädiktionssignal mit dem kleinsten Fehler in Bezug auf den Objektblock ergeben. Drittens wird dieser Bewegungsvektor zum Bewegungskompensator 215 gesendet, wo aus dem Bezugsbild ein Prädiktionsblock erzeugt wird. Der Bewegungsvektor wird über eine Leitung 228 zum VLC 211 gesendet und in ein Signal variabler Länge umgewandelt.
Der Objektblock wird zum ersten Auffüller 240 gesendet, wo der Block nach dem vorgenannten Verfahren aufgefüllt wird, um einen Auffüll-Objektblock zu erzeugen. Ein Prädiktionsblock wird zum zweiten Auffüller 241 gesendet, wo der Block nach dem vorgenannten Verfahren aufgefüllt wird, um einen Auffüll-Prädiktionsblock zu erzeugen.
Bei dieser Ausführungsform werden der Auffüll-Objektblock und der Auffüll-Prädiktionsblock zum ersten Addierer 202 gesendet, wo eine Differenz zwischen den zwei Blöcken ermittelt wird, um einen Differenzblock zu erzeugen, der mit dem Kodierer 203, und zwar mit dem DCT 204 und dem Quantisierer 205, komp rimiert wird. Die quantisierten Daten werden zum VLC 211 gesendet, wo die Daten in einen Kode variabler Länge umgewandelt werden, der zusammen mit anderen Nebeninformationen, wie etwa Bewegungsvektoren, in das Ausgabeterminal 206 eingegeben wird.
Die komprimierten Daten werden auch zum Dekodierer 207 gesendet, wo sie expandiert werden, und zwar durchlaufen die komprimierten Daten den Umkehrquantisierer 208 und werden vom IDCT 209 zu Daten im Raumbereich expandiert. Die expandierten Daten des Differenzblocks werden zu Auffüll-Prädiktionsblockdaten addiert, die über die Leitung 227 gesendet werden, um einen wiedergegebenen Block zu erzeugen. Die Daten des wiedergegebenen Blocks werden im Frame-Speicher 213 gespeichert. Um anzuzeigen, ob ein Abtastwert signifikant oder insignifikant ist, wird ein entsprechendes Formsignal, das kodiert und anschließend dekodiert wird, als Bezugssignal verwendet, was jedoch nicht in den Zeichnungen dargestellt ist.
Auf diese Weise werden der Objektblock und der Prädiktionsblock aufgefüllt, wodurch ein großer Prädiktionsfehler, der durch eine Verschiebung eines Randteils infolge einer Bewegungskompensation verursacht wird, unterdrückt werden kann.
Der Auffüller 246 kann vor dem Bewegungskompensator 215 angeordnet werden, was jedoch in den Zeichnungen nicht dargestellt ist. Bei dieser Ausführungsform wird ein DCT verwendet, es kann aber auch ein Formanpassungs-DCT, ein Kodierer mit unterteilten Bändern oder ein Wavelet-Kodierer verwendet werden.
Ausführungsform 6
10 ist eine schematische Darstellung, die einen Digitalbild-Kodierer in einer sechsten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die sechste Ausführungsform hat grundsätzlich die gleiche Funktionsweise wie die fünfte Ausführungsform. Der Unterschied besteht darin, dass im ersten Auffüller 240 ein Wert zum Auffüllen des Prädiktionsblocks zum Auffüllen des Objektblocks verwendet wird. Dieser Wert wird vom zweiten Auffüller 241 über eine Leitung 243 zum ers ten Auffüller 240 gesendet. Durch diese gemeinsame Verwendung des Auffüllwerts werden fast alle Differenzwerte „0" (null), wodurch der Prädiktionsfehler weiter niedrig gehalten wird.
Ausführungsform 7
11 ist eine schematische Darstellung, die einen Digitalbild-Dekodierer in einer siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. In 11 sind folgende Elemente aufgeführt: ein Eingabeterminal 301, ein Datenanalysator (Parser) 302, ein Umkehrquantisierer 304, ein IDCT 305, ein Addierer 306, ein Ausgabeterminal 307, ein Frame-Speicher 309, ein Bewegungskompensator 310 und ein Auffüller 330.
Nachstehend wird die Funktionsweise des Digitalbild-Dekodierers mit den vorgenannten Elementen näher beschrieben. Erstens werden komprimierte Daten in das Eingabeterminal 301 eingegeben, und dann werden die Daten mit dem Datenanalysator 302 analysiert. Zweitens werden die Daten des komprimierten Differenzblocks über eine Leitung 312 an den Dekodierer 303 ausgegeben. Drittens wird ein Bewegungsvektor über eine Leitung 318 an den Bewegungskompensator 310 ausgegeben. Im Dekodierer 303 wird der komprimierte Differenzblock expandiert, um ihn zu einem expandierten Differenzblock zurückzuführen, und zwar wird bei dieser Ausführungsform der komprimierte Differenzblock durch den Umkehrquantisierer 304 und den IDCT 305 geleitet, wo ein Signal im Frequenzbereich in ein Signal im Raumbereich umgewandelt wird. Dann wird der Bewegungsvektor über eine Leitung 318 in den Bewegungskompensator 310 eingegeben, wo aufgrund des Bewegungsvektors eine Adresse zum Zugreifen auf den Frame-Speicher 309 erzeugt wird, und unter Verwendung des im Frame-Speicher 309 zu speichernden Bildes wird ein Prädiktionsblock erzeugt. Dann wird der Prädiktionsblock zum Auffüller 330 gesendet, wo insignifikante Abtastwerte nach dem vorstehend beschriebenen Verfahren aufgefüllt werden, und dadurch wird ein Auffüll-Prädiktionsblock erzeugt. Dann werden der Auffüll-Prädiktionsblock und der expandierte Differenzblock in den Addierer 306 eingegeben, um beide Blöcke zu addieren, sodass ein wiedergegebener Block entsteht. Schließlich wird der wiedergegebene Block an das Ausgabeterminal 307 ausgegeben, und gleichzeitig wird der wiedergegebene Block im Frame-Speicher 309 gespeichert.
Bei der vorgenannten Ausführungsform wird beschrieben, dass der bewegungskompensierte Prädiktionsblock aufgefüllt wird. Der Block kann jedoch auch während der Bewegungskompensation aufgefüllt werden, was eine überlappte Bewegungskompensation einschließt. Um anzuzeigen, ob ein Abtastwert signifikant oder insignifikant ist, sollte ein dekodiertes Formsignal referenziert werden, was jedoch nicht in den Zeichnungen dargestellt ist. 14 ist eine schematische Darstellung, die eine erste Modifikation des Auffüllverfahrens für ein digitales Bild in der siebenten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt und grundsätzlich die gleiche Funktionsweise wie die in 11 hat. Bei dieser Ausführungsform ist der Auffüller 332 vor dem Bewegungskompensator 310 angeordnet.
Ausführungsform 8
12 ist eine schematische Darstellung, die einen Digitalbild-Kodierer in einer achten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Die Grund-Funktionsweise ist die Gleiche wie die in 9. Der Auffüller 212 wird vor dem Frame-Speicher angeordnet, sodass ein wiedergegebener Block, der vom Addierer 210 abgegriffen wird, zweckmäßigerweise sofort aufgefüllt werden kann. Außerdem ist der Auffüller 244 vor dem DCT 204 angeordnet. Der Auffüller 244 füllt die Blöcke so auf, dass die DCT-Koeffizienten kleiner werden. Insbesondere beim Differenzblock werden insignifikante Bereiche der Objektblöcke mit „0" (null) aufgefüllt.
13 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Der Auffüller 246 ist nach dem Bewegungskompensator 215 angeordnet, der ein zusätzliches Element zu 12 ist. Nach der Bewegungskompensation wird das Prädiktionssignal weiter aufgefüllt, sodass Prädiktionsfehler effektiv niedrig gehalten werden. Der Auffüller 246 kann vor dem Bewegungskompensator 215 angeordnet werden, was jedoch in den Zeichnungen nicht dargestellt ist.
Ausführungsform 9
15 ist eine schematische Darstellung, die einen Digitalbild-Dekodierer in einer neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieser Dekodierer entspricht dem in 12 dargestellten Dekodierer. Die Funktionsweise dieses Dekodierers ist grundsätzlich die Gleiche wie die in 14. Bei dieser Ausführungsform ist ein Auffüller 308 vor dem Frame-Speicher 309 angeordnet, wodurch ein wiedergegebener Block sofort aufgefüllt werden kann und dann im Frame-Speicher 309 gespeichert werden kann.
16 ist eine schematische Darstellung, die eine erste Modifikation des Digitalbild-Dekodierers in der neunten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Dieser Dekodierer entspricht dem von 13. Die Funktionsweise des Dekodierers ist grundsätzlich die Gleiche wie die in 15. Der Unterschied besteht lediglich darin, dass ein Auffüller 330 nach dem Bewegungskompensator 310 angeordnet ist, um den prädiktierten Block aufzufüllen.
Ausführungsform 10
17 ist eine schematische Darstellung, die ein Auffüllverfahren zeigt, das in einem Kodierer/Dekodierer für ein digitales Bild in einer zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Nachstehend wird die Funktionsweise des Auffüllers 330 unter Verwendung von 11 als Beispiel beschrieben. In 17 weist ein Objektblock erfasste signifikante Abtastwerte 943 und erfasste insignifikante Abtastwerte 944 auf. Mit schrägen Linien schraffierte Teile stellen signifikante Bereiche dar. Ein prädiktierter Block 941 wird durch Bewegungskompensation erhalten und weist erfasste signifikante Abtastwerte und erfasste insignifikante Abtastwerte auf.
In dem in 11 gezeigten Dekodierer wird ein prädiktierter Block 941 aufgefüllt und dann zum Addierer 306 gesendet. Im Auffüller 330 kann der gesamte insignifikante Bereich (des prädiktierten Blocks) 946 aufgefüllt werden; wegen des geringeren Rechenumfangs wird jedoch vorzugsweise der von dem signifikanten Bereich des Objektblocks bedeckte insignifikante Bereich des prädiktierten Blocks aufgefüllt. Durch Referenzieren der Form des Objektblocks 940 werden die signifikanten und insignifikanten Bereiche (Bereich 947 des Blocks 942) ermittelt, und dann wird nur der Bereich 947 durch Referenzieren dieses Bereichs aufgefüllt.
18 ist eine schematische Darstellung, die eine Modifikation des Auffüllverfahrens zeigt, das in einem Digitalbild-Kodierer/-Dekodierer in der zehnten Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird. Es wird unterstellt, dass in einem Auffüll-Objektblock keine signifikanten Abtastwerte vorhanden sind. Als Beispiel wird der in 15 gezeigte Auffüller 308 verwendet. Es wird unterstellt, dass ein Block 962 von 18 der Auffüll-Objektblock ist, und da in diesem Block keine signifikanten Abtastwerte vorhanden sind, kann der Block nicht in dem Block durch Referenzieren des Blocks aufgefüllt werden.
Um dieses Problem zu überwinden, wird ein angrenzender Block mit mindestens einem signifikanten Abtastwert ermittelt und der Objektblock durch Referenzieren des angrenzenden Blocks aufgefüllt. Da jedoch der Auffüller in 15 den Block 962 vor dem Block 964 wiedergibt, ist es nicht möglich, den Block durch Referenzieren des Blocks 964 aufzufüllen. Dann werden nacheinander die wiedergegebenen Blöcke 966, 965, 961 und 963 für einen ersten Block, der signifikante Abtastwerte enthält, gesucht, und der Block wird durch Referenzieren des gefundenen Blocks aufgefüllt.
In dem Fall, dass der bewegungskompensierte prädiktierte Block keinen signifikanten Abtastwert hat, wird ein Objektblock in der gleichen Weise aufgefüllt, d. h. durch Referenzieren des an den Objektblock angrenzenden wiedergegebenen Blocks, der einen signifikanten Abtastwert hat. Das Verfahren zum Berechnen eines Auffüllwerts kann ein Mittelwertbildungs- oder Auffüllwiederholungsverfahren sein.
Die vorstehenden Ausführungsformen zeigen, dass der erfindungsgemäße Bild-Kodierer und -Dekodierer insignifikante Pixel kodieren können, die die Bildqualität nicht beeinflussen, indem die Pixel solche Werte erhalten, die die Kodierleistung erhöhen, sodass die Kodierleistung verbessert wird. Dadurch haben der erfindungsgemäße Kodierer und Dekodierer große Vorteile beim praktischen Gebrauch.
Ausführungsform 11
19 ist ein Ablaufdiagramm, das ein Auffüllverfahren für ein digitales Bild in einer elften Ausführungsform der vorliegenden Erfindung zeigt. Erstens wird ein Bild mit einer beliebigen Form eingegeben. Zweitens wird das Bild in aneinander grenzende Bereiche zerlegt. Drittens wird jeder Bereich in einer bestimmten Reihenfolge abgetastet, und schließlich werden die einzelnen Bereiche nacheinander nach dem in 19 gezeigten Ablaufdiagramm verarbeitet. Bei dieser Ausführungsform beginnt das Abtasten von links oben und wird in der gleichen Reihenfolge wie die Rasterabtastung durchgeführt. Der abgetastete Bereich kann ein Dreieck, Rechteck oder Quadrat sein. Bei dieser Ausführungsform wird das Bild in Quadrate zerlegt, die jeweils aus N × N Abtastwerten bestehen, wobei N = 8 oder 16 ist. Das Quadrat aus N × N Abtastwerten wird nachstehend als Block bezeichnet.
Im Schritt 12 wird ermittelt, ob ein Objektblock vollständig außerhalb eines Objekts liegt (Bild mit einer beliebigen Form) oder nicht. Wenn der Objektblock vollständig außerhalb des Objekts liegt, ist kein Abtastwert des Objektblocks signifikant. Um bei dieser Ausführungsform zu ermitteln, ob ein Abtastwert signifikant ist oder nicht, wird das Formsignal des entsprechenden Bildes referenziert. Wenn das Formsignal „0" ist, ist der Abtastwert insignifikant. Wenn das Formsignal „1" ist, ist der Abtastwert signifikant.
Wenn der Objektblock nicht vollständig außerhalb des Objekts liegt, wird zum Schritt 14 gegangen. Hier wird ermittelt, ob an den Objektblock angrenzende vorhergehende Blöcke vollständig außerhalb des Objekts liegen oder nicht, wobei ein vorhergehender Block ein Block ist, der bereits in der Abtast-Reihenfolge verarbeitet worden ist. Wenn die angrenzenden vorhergehenden Blöcke vollständig außerhalb des Objekts liegen, wird im Schritt 16 ein Auffüllwert nach einem bestimmten Verfahren berechnet. Im Schritt 18 werden für den Auffüllwert die Abtastwerte der an den Objektblock angrenzenden vorhergehenden Blöcke eingesetzt, sodass die Abtastwerte aufgefüllt werden.
Wenn im Schritt 12 der Objektblock vollständig außerhalb des Objekts liegt, wird zum Schritt 20 gegangen. Hier wird ermittelt, ob die an den Objektblock angren zenden vorhergehenden Blöcke vollständig außerhalb des Objekts liegen oder nicht. Wenn die vorhergehenden Blöcke nicht vollständig außerhalb des Objekts liegen, wird im Schritt 22 der Auffüllwert nach dem vorgegebenen Verfahren berechnet und die Abtastwerte des Objektblocks werden im Schritt 24 für den Auffüllwert eingesetzt, sodass die Abtastwerte aufgefüllt werden. Wenn im Schritt 18 die angrenzenden vorhergehenden Blöcke aufgefüllt werden, können im Schritt 20 die vorhergehenden Blöcke als Blöcke angesehen werden, die nicht vollständig außerhalb des Objekts liegen. Dieser Prozess wird so lange wiederholt, bis der letzte Block verarbeitet ist (Schritte 26 und 28).
Ausführungsform 12
Die 20 und 21 sind schematische Darstellungen, die Berechnungsverfahren für Auffüllwerte zeigen. 20 zeigt einen Fall, wo ein aktueller Block in horizontaler Richtung an einen vorhergehenden Block angrenzt. In 20(A) ist ein Block 132 der aktuelle Block, und ein Block 130 ist der vorhergehende Block. Jedes Gitter stellt einen Abtastwert (Pixel) des Bildes dar. Ein Block 130 liege vollständig außerhalb eines Objekts, und es wird der Mittelwert aus den signifikanten Abtastwerten 134, 136, 138, 140, 142 und 144 genommen, dann werden die einzelnen Abtastwerte (Gitter) in dem vorhergehenden Block zum Auffüllen durch den Mittelwert ersetzt. In 20(B) wird jeder Abtastwert (Gitter) des vorhergehenden Blocks 146, der vollständig außerhalb des Objekts liegt, durch Wiederholen der signifikanten Abtastwerte 150, 152, 154 und 156 des aktuellen Blocks 148 aufgefüllt. Mit anderen Worten, die Abtastwerte 150, 152, 154 und 156 werden durch die einzelnen Gitter in der ersten, zweiten, dritten und vierten Zeile des vorhergehenden Blocks 146 ersetzt. In 20(C) liegt der aktuelle Block 160 vollständig außerhalb des Objekts, und der vorhergehende Block 158 liegt nicht außerhalb des Objekts. In diesem Fall werden die einzelnen Gitter des aktuellen Blocks 160 durch Wiederholen der signifikanten Abtastwerte 162, 164, 166 und 168 des vorhergehenden Blocks 158 aufgefüllt.
21 zeigt den Fall, wo der aktuelle Block in vertikaler Richtung an den vorhergehenden Block angrenzt. In 21(A) ist ein Block 172 der aktuelle Block, und ein Block 170 ist der vorhergehende Block. Jedes Gitter stellt einen Abtastwert (Pixel) des Bildes dar. Ein Block 170 liege vollständig außerhalb eines Objekts, und es wird der Mittelwert aus den in dem aktuellen Block 172 enthaltenen signifikanten Abtastwerten 174, 176, 178, 180, 182 und 184 genommen, dann werden die einzelnen Abtastwerte (Gitter) in dem vorhergehenden Block 170 zum Auffüllen durch den Mittelwert ersetzt. In 21(B) wird jeder Abtastwert (Gitter) des vorhergehenden Blocks 186, der vollständig außerhalb des Objekts liegt, durch Wiederholen der signifikanten Abtastwerte 190, 192, 194 und 196 aufgefüllt. Mit anderen Worten, die Abtastwerte 196, 194, 192 und 190 werden durch die einzelnen Gitter in der ersten, zweiten, dritten und vierten Reihe des vorhergehenden Blocks 186 ersetzt. In 21(C) liegt der aktuelle Block 198 vollständig außerhalb des Objekts, und der vorhergehende Block 199 liegt nicht außerhalb des Objekts. In diesem Fall werden die einzelnen Gitter des aktuellen Blocks 198 durch Wiederholen der signifikanten Abtastwerte 1100, 1102, 1104 und 1106 des vorhergehenden Blocks 199 aufgefüllt. Kurz und gut, diese Ausführungsform verwendet einen Block von 4 × 4, aber die gleiche Beschreibung kann auch für einen Block von N × N (N: beliebige ganze Zahl) verwendet werden.
Ausführungsform 13
In 22 wird zu dem in 19 gezeigten Ablaufdiagramm ein Schritt 13 hinzugefügt. Mit anderen Worten, wenn ein aktueller Block nicht vollständig außerhalb eines Objekts liegt, wird der Bereich, der in dem aktuellen Block enthalten ist und außerhalb des Objekts liegt, durch den Schritt 13 und spätere Schritte aufgefüllt. Der aktuelle Block 132 von 20(A) ist ein Beispiel für einen Block, der Bereiche außerhalb des Objekts enthält. Die Abtastwerte 134, 136, 138, 140, 142 und 144 sind signifikant und liegen innerhalb des Objekts. Die anderen Abtastwerte (die nicht ausgefüllten Gitter) sind insignifikant und liegen außerhalb des Objekts.
Ein Auffüllverfahren für diese insignifikanten Abtastwerte besteht darin, diese durch den Mittelwert der signifikanten Abtastwerte zu ersetzen. Bei dieser Ausführungsform werden die Abtastwerte 134, 136 und 144 an der Grenze in horizontaler und vertikaler Richtung zum Auffüllen wiederholt. Wenn zwei Auffüllwerte vorhanden sind, wird zum Auffüllen der Mittelwert aus diesen Werten verwendet. Durch das Auffüllen des aktuellen Blocks durch Schritt 13 wird ein eindeutiger Wert durch alle Abtastwerte des aktuellen Blocks ersetzt, und daher kann der vorhergehende Block im Schritt 18 durch Wiederholen der signifikanten Werte des an der Grenze zwischen dem aktuellen und vorhergehenden Block befindlichen aktuellen Blocks aufgefüllt werden, wie in 20(B) oder 21(B) gezeigt ist. Anstatt die Abtastwerte zu wiederholen, kann der Mittelwert der signifikanten Abtastwerte verwendet werden.
Ausführungsform 14
23 ist ein Ablaufdiagramm, das die Prozesse zeigt, in denen der vorhergehende Block, der in horizontaler Richtung an den aktuellen Block angrenzt, in den in 22 gezeigten Schritten 15, 19 und 21 verwendet wird. 24 zeigt ein Bild 108, das ein nach dem in 23 gezeigten Verfahren aufgefüllten Beispiel ist. Eine Sternform 110 ist ein signifikantes Objekt, und der andere Teil besteht aus insignifikanten Abtastwerten. Das Bild 108 ist in Blöcke von 7 × 7 zerlegt. Ein Block mit der gleichen Struktur wie der Block 1114 wird über den in 23 gezeigten Schritt 19 oder 24 aufgefüllt.
Das Auffüllverfahren dieser Ausführungsform wird nachstehend unter Bezugnahme auf die 23 und 24 beschrieben. Zunächst wird der Block 1112 beschrieben. Da der aktuelle Block 1112 im Schritt 12 nicht vollständig außerhalb des Objekts liegt, wird er über den Schritt 13 aufgefüllt. Im Schritt 15 liegt der an den aktuellen Block angrenzende vorhergehende Block nicht vollständig außerhalb des Objekts, und daher erfolgt keine Auffüllung.
Nun wird der Block 1114 beschrieben. Da der aktuelle Block 1114 vollständig außerhalb des Objekts liegt, wird zum Schritt 21 gegangen, wo der vorhergehende Block, der in horizontaler Richtung an den aktuellen Block angrenzt, nicht vollständig außerhalb des Objekts liegt, weshalb der aktuelle Block 1114 im Schritt 24 durch Referenzieren des vorhergehenden Blocks aufgefüllt wird.
Zum Schluss wird der Block 1116 beschrieben. Da der aktuelle Block 1116 im Schritt 12 vollständig außerhalb des Objekts liegt, wird zum Schritt 21 gegangen, wo der vorhergehende Block 1115 nicht vollständig außerhalb des Objekts liegt, weshalb der aktuelle Block 1116 im Schritt 24 durch Referenzieren des vorhergehenden Blocks aufgefüllt wird.
Wenn der Block 1117 verarbeitet wird, liegt der aktuelle Block 1117 im Schritt 12 nicht vollständig außerhalb des Objekts, weshalb der Block im Schritt 13 aufgefüllt wird. Im Schritt 15 liegt der vorhergehende Block 1116, der in horizontaler Richtung an den aktuellen Block angrenzt, vollständig außerhalb des Objekts, weshalb im Schritt 19 der vorhergehende Block aufgefüllt wird. Mit anderen Worten, der Block 1116 wird zweimal aufgefüllt. Wenn eine Vielzahl von Auffüllwerten vorhanden ist, wird der Mittelwert aus diesen Werten genommen, oder es kann einer dieser Werfe zum Auffüllen gewählt werden. Das Bild 108 wird somit durch Expandieren in horizontaler Richtung aufgefüllt.
Wenn in den Prozessen in den Schritten 15, 19 und 21 die horizontale Richtung in die vertikale Richtung geändert wird, wird ein durch vertikale Expansion aufgefülltes Bild, wie es in 25 gezeigt ist, erhalten. Wenn beide in horizontaler und vertikaler Richtung angrenzende Blöcke gemeinsam verarbeitet werden, kann ein Bild erhalten werden, das durch Expansion in horizontaler und vertikaler Richtung aufgefüllt ist, wie in 26 gezeigt. Wenn in diesem Fall ein Abtastwert zwei- oder mehrmals aufgefüllt wird, wird der Mittelwert aller Auffüllwerte oder eines Teils davon genommen. Wenn eine Vielzahl von Auffüllkandidaten verfügbar ist, kann der nächstgelegene Kandidat in der Prozessreihenfolge verwendet werden.
Nachstehend werden ein Bild-Kodierer und -Dekodierer beschrieben, die das erfindungsgemäße Auffüllverfahren verwenden.
Ausführungsform 15
27 zeigt einen Digitalbild-Kodierer, der in einer 15. Ausführungsform verwendet wird. In 27 sind folgende Elemente aufgeführt: ein Eingabeterminal 201, ein erster Addierer 202, ein Kodierer 203, ein diskreter Kosinustransformator (DCT) 204, ein Quantisierer 205, ein Ausgabeterminal 206, ein Dekodierer 207, ein Umkehrquantisierer 208, ein Umkehr-DCT 209, ein zweiter Addierer 210, ein Kodierer variabler Länge (VLC) 211, ein Auffüller 212, ein Frame-Speicher 213, ein Bewegungsschätzer 214 und ein Bewegungskompensator 215.
Nachstehend wird die Funktionsweise des Digitalbild-Kodierers mit den vorgenannten Elementen beschrieben. Zunächst wird ein Bild mit einer beliebigen Form in das Eingabeterminal 201 eingegeben. Dann wird das Bild in eine Vielzahl von aneinander grenzenden Bereichen zerlegt. Bei dieser Ausführungsform wird der Block in 8 × 8 Pixel oder 16 × 16 Pixel zerlegt, und die Blöcke können in beliebige Formen zerlegt werden.
In 24 wird ein Auffüll-Objektblock über eine Leitung 225 in den Bewegungsschätzer 214 eingegeben. Gleichzeitig wird ein vorher wiedergegebenes Bild (als „Bezugsbild" bezeichnet), das im Frame-Speicher 213 gespeichert ist, in den Bewegungsschätzer eingegeben.
Dieser Bewegungsvektor wird an den Bewegungskompensator 215 gesendet, wo aus dem Bezugsbild ein prädiktierter Block erzeugt wird. Dieser Bewegungsvektor wird auch über eine Leitung 228 zum VLC 211 gesendet, wo der Vektor in einen Kode variabler Länge umgewandelt wird. Dann werden der Objektblock und der prädiktierte Block zum ersten Addierer 202 gesendet, wo unter Verwendung der Differenz zwischen beiden Blöcken ein Differenzblock erzeugt wird. Anschließend wird der Differenzblock im Kodierer 203 komprimiert. Bei dieser Ausführungsform wird der Differenzblock im DCT 204 und im Quantisierer 205 komprimiert.
Die komprimierten Daten werden zum Dekodierer 207 gesendet und dort expandiert. Bei dieser Ausführungsform werden die komprimierten Daten im Umkehrquantisierer 208 umgekehrt quantisiert und dann im IDCT 209 zu Daten im Raumbereich expandiert. Der über eine Leitung 227 gesendete prädiktierte Block wird zu dem expandierten Differenzblock addiert, um einen wiedergegebenen Block zu erzeugen. Dann wird der wiedergegebene Block in den Auffüller 212 eingegeben, wo insignifikante Abtastwerte des wiedergegebenen Blocks zum Auffüllen nach dem in der 11. Ausführungsform beschriebenen Auffüllverfahren ersetzt werden. Dann wird der aufgefüllte wiedergegebene Block im Frame-Speicher 213 gespeichert. Wenn ein Abtastwert als signifikant oder insignifikant angezeigt wird (in den Zeichnungen nicht dargestellt), wird das bereits kodierte oder dekodierte Formsignal referenziert.
Das aufgefüllte Bild, das im Frame-Speicher 213 gespeichert werden soll, ist z.B. in 24, 25 oder 26 gezeigt. Über eine Leitung 224 wird das aufgefüllte Bild zum Bewegungsschätzer 214 und Bewegungskompensator 215 gesendet. Bei dieser Ausführungsform ist ein aktiver Bereich des Bewegungsschätzers und Bewegungskompensators in dem aufgefüllten Bereich (die ausgemalten Bereiche in den 24, 25 und 26) begrenzt, mit anderen Worten, es erfolgt ein Zugriff auf Abtastwerte außerhalb des aufgefüllten Bereichs.
28 zeigt den Bild-Kodierer mit einem Aufzeichnungsgerät 229, das mit dem in 27 gezeigten Bild-Kodierer verbunden ist. Die Daten, die vom VLC 211 in einen Kode variabler Länge umgewandelt werden, werden über das Aufzeichnungsgerät 229 in einem Magnetmedium (Band oder Platte) oder einer optischen Platte gespeichert.
Auf diese Weise wird der an die Objektgrenze angrenzende Bereich aufgefüllt, sodass der aktive Bereich der Bewegungsschätzung und Bewegungskompensation vergrößert werden kann. So kann ein prädiktierter Block mit gering bleibender Differenz für ein Bild mit einer starken Bewegung erhalten werden. Außerdem kann das erfindungsgemäße Auffüllverfahren die Verzögerungszeit und den Rechenumfang niedrig halten.
Bei dieser Ausführungsform wird die diskrete Kosinustransformation verwendet; die diskrete Formanpassungs-Kosinustransformation, unterteilte Bänder oder Wavelet können jedoch denselben Effekt haben.
Ausführungsform 16
29 zeigt einen Digitalbild-Kodierer, der bei der 16. Ausführungsform verwendet wird. In 29 sind folgende Elemente aufgeführt: ein Eingabeterminal 301, ein Datenanalysator 302, ein Dekodierer 303, ein Umkehrquantisierer 304, ein IDCT (diskreter Umkehr-Kosinustransformator) 305, ein Addierer 306, ein Ausgabeterminal 307, ein Auffüller 308, ein Frame-Speicher 309 und ein Auffüller 330.
Nachstehend wird die Funktionsweise des Digitalbild-Dekodierers mit den vorgenannten Elementen beschrieben. Zunächst werden komprimierte Daten in das Eingabeterminal 301 eingegeben, und dann werden die Daten im Datenanalysator 302 analysiert. Die Daten des komprimierten Differenzblocks werden über eine Leitung 312 an den Dekodierer 303 ausgegeben. Dann wird ein Bewegungsvektor über eine Leitung 318 an den Bewegungskompensator 310 ausgegeben. Im Dekodierer 303 wird der restliche komprimierte Block expandiert und zu einem expandierten Differenzblock zurückgeführt. Bei dieser Ausführungsform wird der komprimierte Differenzblock durch den Umkehrquantisierer 304 und den IDCT 305 geleitet, um von einem Signal im Frequenzbereich in ein Signal im Raumbereich umgewandelt zu werden. Dann wird der Bewegungsvektor über eine Leitung 318 in den Bewegungskompensator 310 eingegeben.
Im Bewegungskompensator 310 wird aufgrund des Bewegungsvektors eine Adresse erzeugt, um auf den Frame-Speicher 309 zuzugreifen, und unter Verwendung eines im Frame-Speicher 309 gespeicherten Bildes wird auch ein prädiktierter Block erzeugt. Dann werden der erzeugte prädiktierte Block und der expandierte Differenzblock in den Addierer 306 eingegeben, um einen wiedergegebenen Block zu erzeugen. Der wiedergegebene Block wird an das Ausgabeterminal 307 ausgegeben und gleichzeitig in den Auffüller 308 eingegeben. Schließlich wird der wiedergegebene Block nach dem bei der 11. Ausführungsform beschriebenen Auffüllverfahren aufgefüllt und der aufgefüllte Block wird im Frame-Speicher 309 gespeichert.
Ausführungsform 17
30 zeigt einen Digitalbild-Kodierer, der bei der 17. Ausführungsform verwendet wird. Der Grundaufbau ist der Gleiche wie in 27 gezeigt. Anstelle des Auffüllers 212 wird ein Initialisierer 230 verwendet. Bevor ein Bild im Frame-Speicher 213 gespeichert wird, wird der Frame-Speicher 213 mit einem vorgegebenen Initialisierungswert vom Initialisierer 230 initialisiert. Der vom zweiten Auffüller 210 abgegriffene wiedergegebene Block wird im Frame-Speicher 213 gespeichert. Der Initialisierungswert kann ein Festwert oder ein Mittelwert signifikanter Abtastwerte eines früher wiedergegebenen Bildes sein.
31 zeigt den Bild-Kodierer mit dem Aufzeichnungsgerät 229, das mit dem in 30 gezeigten Bild-Kodierer verbunden ist. Die Daten, die vom VLC 211 in einen Kode variabler Länge umgewandelt werden, werden über das Aufzeichnungsgerät 229 in einem Magnetmedium (Band oder Platte) oder einer optischen Platte gespeichert.
Ausführungsform 18
32 zeigt einen Digitalbild-Dekodierer, der bei der 18. Ausführungsform verwendet wird. Er hat grundsätzlich den gleichen Aufbau wie der in 29 und verwendet anstelle des Auffüllers 308 einen Initialisierer 320. Bevor ein Bild in einem Frame-Speicher 309 gespeichert wird, wird der Frame-Speicher mit einem vorgegebenen Initialisierungswert vom Initialisierer 320 initialisiert. Der von einem Auffüller 306 abgegriffene wiedergegebene Block wird im Frame-Speicher 309 gespeichert. Der Initialisierungswert kann ein Festwert oder ein Mittelwert signifikanter Abtastwerte eines früher wiedergegebenen Bildes sein.
Anwendungsmöglichkeiten in der Industrie
Die vorliegende Erfindung stellt ein einfaches Auffüllverfahren zur Verfügung, mit dem ein kleiner bewegungskompensierter Bereich oder ein kleiner wiedergegebener Bereich aufgefüllt wird, wodurch der Rechenumfang wesentlich verringert werden kann. Da ein Auffüll-Objektbereich ein geschlossener kleiner Bereich ist, wird eine kürzere Verzögerungszeit als beim Auffüllen über das gesamte Bild benötigt. Außerdem wird nicht nur ein Grenzbereich, sondern auch ein daran angrenzender Bereich, der nur insignifikante Abtastwerte aufweist, aufgefüllt, und unter Verwendung der aufgefüllten Bereiche wird eine Bewegung geschätzt und kompensiert, wodurch ein prädiktiertes Signal mit einer geringeren Differenz erhalten werden kann. Diese Faktoren tragen zu einer höheren Effizienz der Kodierung/Dekodierung eines Bildes mit einer beliebigen Form bei.

201: Eingabeterminal
202: Erster Addierer
203: Kodierer
204: Diskreter Kosinustransformator (DCT)
205: Quantisierer
206: Ausgabeterminal
207: Dekodierer
208: Umkehrquantisierer
209: Diskreter Umkehr-Kosinustransformator (IDCT)
210: Zweiter Addierer
211: Kodierer variabler Länge
212: Auffüller
213: Frame-Speicher
214: Bewegungsschätzer
215: Bewegungskompensator
229: Aufzeichnungsgerät
230: Initialisierer
240: Erster Auffüller
241: Zweiter Auffüller
244: Auffüller
246: Auffüller
301: Eingabeterminal
302: Datenanalysator
303: Dekodierer
304: Umkehrquantisierer
305: IDCT
306: Addierer
307: Ausgabeterminal
308: Auffüller
309: Frame-Speicher
310: Bewegungskompensator
330: Auffüller

Claims

Kodierer zum Kodieren eines beliebig gestalteten Objektbildes, das ein Formsignal und ein weiteres Signal auf Blockbasis aufweist, wobei das beliebig gestaltete Objektbild ein Formsignal, das anzeigt, ob ein Pixel außerhalb eines beliebig gestalteten Objekts liegt (insignifikant) oder innerhalb des beliebig gestalteten Objekts liegt (signifikant), und ein weiteres Signal aufweist, das einen Pixelwert eines Pixels innerhalb des beliebig gestalteten Objekts anzeigt, mit: Zerlegungsmitteln zum Zerlegen des beliebig gestalteten Objektbildes in eine Vielzahl von Blöcken; Kodierungsmitteln (12, 203) zum Kodieren des Blocks, um einen komprimierten Block zu erhalten; Dekodierungsmitteln (12, 207) zum Dekodieren des komprimierten Blocks zu einem wiedergegebenen Block; einem Speicher (12, 213) zum Speichern des wiedergegebenen Blocks, dadurch gekennzeichnet, dass der Kodierer weiterhin Auffüllmittel zum Auffüllen eines Pixelwerts eines in einem Block enthaltenen insignifikanten Pixels aufweist und der in den Auffüllmitteln aufgefüllte Block in dem Speicher (12, 213) gespeichert wird, wobei die Auffüllmittel (12, 212) einen ersten Auffüllprozess des Auffüllens eines Pixelwerts eines insignifikanten Pixels in dem wiedergegebenen Block unter Verwendung eines Pixelwerts, der aus einem Pixelwert eines signifikanten Pixels an der Grenze des beliebig gestalteten Objekts erzeugt wird, durchführen, wenn der wiedergegebene Block ein Grenzblock (24, 1112) ist, der ein Block ist, der an der Grenze eines beliebig gestalteten Objekts liegt, die durch das Formsignal angezeigt wird; und die Auffüllmittel (12, 212) einen zweiten Auffüllprozess des Auffüllens des wiedergegebenen Blocks unter Verwendung eines Pixelwerts an einer Grenze des Grenzblocks durchführen, wenn der wiedergegebene Block ein außen befindlicher Block (24, 1114) ist, der ein Block ist, der unmittelbar an den Grenzblock angrenzt und kein signifikantes Pixel enthält, wobei die Pixelwere aller insignifikanten Pixel in dem Grenzblock im ersten Auffüllprozess aufgefüllt werden und alle insignifikanten Pixel in dem außen befindlichen Block durch Replizieren des Pixelwerts an der Grenze des Grenzblocks im zweiten Auffüllprozess mit Pixelwerten aufgefüllt werden.
Kodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffüllmittel zum Durchführen des ersten Auffüllprozesses oder zum Auffüllen des Pixelwerts des insignifikanten Pixels in dem Grenzblock (24, 1112) Horizontal-Auffüllwiederholungsmittel und Vertikal-Auffüllwiederholungsmittel aufweisen, wobei die Horizontal-Auffüllwiederholungsmittel erste Erzeugungsmittel zum Erzeugen eines Horizontal-Auffüllwerts aus dem Pixelwert des signifikanten Pixels an der Grenze des beliebig gestalteten Objekts in derselben Reihe und erste Auffüllmittel zum Auffüllen eines Pixelwerts eines insignifikanten Pixels außerhalb des beliebig gestalteten Objekts mit dem erzeugten Horizontal-Auffüllwert in horizontaler Richtung, um einen Horizontal-Auffüllblock zu erzeugen, aufweisen und die Vertikal-Auffüllwiederholungsmittel zweite Erzeugungsmittel zum Erzeugen eines Vertikal-Auffüllwerts aus dem Pixelwert des signifikanten Pixels an der Grenze des beliebig gestalteten Objekts oder des Horizontal-Auffüllwerts in dem Horizontal-Auffüllblock in derselben Spalte und zweite Auffüllmittel zum Auffüllen eines Pixelwerts eines unaufgefüllt bleibenden Pixels, das ein insignifikantes Pixel ist, das in den Horizontal-Auffüllwiederholungsmittels unaufgefüllt bleibt, mit dem erzeugten Vertikal-Auffüllwert in vertikaler Richtung aufweisen.
Kodierer nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass in dem Fall, dass es zwei signifikante Pixel horizontal in der linken und rechten Richtung an der Grenze des beliebig gestalteten Objekts gibt, die Horizontal-Auffüllwiederholungsmittel den Horizontal-Auffüllwert durch Ermitteln des Mittelwerts zweier Pixelwerte, die Pixelwerten der zwei signifikanten Pixel entsprechen, erzeugen, um die zwischen den zwei signifikanten Pixeln befindlichen insignifikanten Pixel mit dem Horizontal-Auffüllwert aufzufüllen.
Kodierer nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Auffüllmittel folgendes aufweisen: Wählmittel zum Wählen eines an den außen befindlichen Block angrenzenden Grenzblocks aus einer Vielzahl von Grenzblöcken, die Blöcke sind, die an der Grenze des beliebig gestalteten Objekts liegen; und Auffüllmittel zum Auffüllen des insignifikanten Pixels des außen befindlichen Blocks mit einem Pixelwert an einer Grenze des gewählten Grenzblocks, wobei die Pixelwerte aller insignifikanten Pixel in dem gewählten Grenzblock im ersten Auffüllprozess des Auffüllens des Pixelwerts des insignifikanten Pixels in dem Grenzblock aufgefüllt werden, wobei die Grenze des gewählten Grenzblocks an eine Grenze des außen befindlichen Blocks angrenzt.