專利名稱：用于檢測(cè)和降低飛蚊噪聲的系統(tǒng)與方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及視頻壓縮技術(shù)，尤其涉及一種可以檢測(cè)和降低飛蚊噪聲(mosquito noise)的數(shù)字視頻編碼系統(tǒng)以及方法。
背景技術(shù)：
如今數(shù)字視頻產(chǎn)品和服務(wù)以及因特網(wǎng)視頻數(shù)據(jù)流存儲(chǔ)和檢索裝置在市場(chǎng)上到處可見。由于數(shù)字信號(hào)存儲(chǔ)容量和網(wǎng)絡(luò)傳送帶寬的限制，數(shù)字視頻信號(hào)壓縮技術(shù)是數(shù)字視頻存儲(chǔ)和傳輸中的關(guān)鍵技術(shù)。因此發(fā)布了很多數(shù)字視頻信號(hào)壓縮和編碼標(biāo)準(zhǔn)。這些標(biāo)準(zhǔn)規(guī)定了特定的數(shù)字視頻信號(hào)編碼格式以及如何將該信號(hào)解碼以將其顯示給觀眾。
ISO/IEC國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)13818(一般稱為MPEG-2格式)便是其中一種。MPEG-2格式由運(yùn)動(dòng)圖像專家組(MPEG)制定，在《ITU-T推薦標(biāo)準(zhǔn)H.262》及《ISO/IEC13818-21996信息技術(shù)—運(yùn)動(dòng)圖像和相關(guān)音頻的一般編碼—第二部分視頻》中有詳細(xì)的描述，該文件也全部被本申請(qǐng)引用。盡管MPEG-2標(biāo)準(zhǔn)只規(guī)定了生成符合MPEG-2的比特流的一般的編碼方法和語(yǔ)法，該標(biāo)準(zhǔn)允許進(jìn)行許多變化，以適用于多種不同的應(yīng)用和服務(wù)，例如，桌面型電腦視頻發(fā)布、視頻會(huì)議、數(shù)字存儲(chǔ)媒體、電視廣播。因此，在如何將原始未壓縮格式的數(shù)字視頻信號(hào)轉(zhuǎn)換成特定的編碼格式這一點(diǎn)上，MPEG-2給予了很大的自由處置權(quán)。也就是說(shuō)，編碼方法并非嚴(yán)格地限定于允許在視頻質(zhì)量、壓縮比、編碼器的計(jì)算能力這幾點(diǎn)之間進(jìn)行折衷。因此，出現(xiàn)了各種不同的數(shù)字視頻信號(hào)編碼器以及多種數(shù)字視頻信號(hào)編碼方法。
與MPEG視頻信號(hào)有關(guān)的各種噪聲人為現(xiàn)象是業(yè)內(nèi)所知的，例如，其中一種稱為“飛蚊”噪聲(‘mosquito’noise)。飛蚊噪聲因高頻轉(zhuǎn)換系數(shù)的衰減而產(chǎn)生，出現(xiàn)在圖象的急劇變化邊緣(sharp edge)周圍。飛蚊噪聲人為現(xiàn)象類似于一群蚊子出現(xiàn)在某一物體周圍的效果。因此在MPEG視頻系統(tǒng)中需要一種檢測(cè)并降低飛蚊噪聲的方法和系統(tǒng)。
對(duì)本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，通過(guò)將傳統(tǒng)系統(tǒng)與本發(fā)明(將在本申請(qǐng)后續(xù)部分介紹)進(jìn)行比較，現(xiàn)有傳統(tǒng)方法的其它局限性和缺點(diǎn)是顯而易見的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)并降低飛蚊噪聲的系統(tǒng)和方法。含有飛蚊噪聲的幀內(nèi)區(qū)域可以通過(guò)以下方法檢測(cè)到計(jì)算宏塊內(nèi)亮度塊的差異；確定宏塊內(nèi)亮度塊的最小差異；將該最小差異與飛蚊噪聲閾值進(jìn)行比較。如果所述最小差異大于飛蚊噪聲閾值，該宏塊被視為高活動(dòng)性宏塊，且?guī)粓D內(nèi)的相應(yīng)宏塊位被置值。如果所述最小差異小于或等于飛蚊噪聲閾值，該宏塊被視為低活動(dòng)性宏塊，幀位圖內(nèi)的相應(yīng)宏塊位被清零。若對(duì)應(yīng)幀位圖內(nèi)的當(dāng)前宏塊位被置值，或者其相鄰的8個(gè)宏塊位中的至少一個(gè)被置值，則當(dāng)前宏塊需要降低飛蚊噪聲。當(dāng)前宏塊右邊和下邊的宏塊屬于前一幀的位設(shè)置/清零。飛蚊噪聲的降低通過(guò)減少初始位率量化比例代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。本發(fā)明的飛蚊噪聲檢測(cè)和降低系統(tǒng)和方法用單向(single pass)編碼方式，以光柵掃描方式執(zhí)行。換言之，本發(fā)明的飛蚊噪聲檢測(cè)和降低系統(tǒng)從左到右一個(gè)宏塊一個(gè)宏塊、從上到下一行接一行地執(zhí)行。
本發(fā)明的一個(gè)方面提供一種視頻系統(tǒng)內(nèi)檢測(cè)飛蚊噪聲的系統(tǒng)，包括宏塊分析器，用于確定幀內(nèi)的當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊；位設(shè)置器/清零器，用于在幀位圖上指示當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊；幀位圖分析器，用于通過(guò)計(jì)算幀位圖確定當(dāng)前宏塊是否需要降低飛蚊噪聲。若對(duì)應(yīng)幀位圖內(nèi)的當(dāng)前宏塊位被置值，或者其相鄰的8個(gè)宏塊位中至少一個(gè)被置值，則當(dāng)前宏塊需要降低飛蚊噪聲。飛蚊噪聲消減器通過(guò)降低初始位率量化比例來(lái)達(dá)到降低飛蚊噪聲的目的。
本發(fā)明的又一個(gè)方面提供一種檢測(cè)和降低視頻幀內(nèi)飛蚊噪聲的方法，包括如下步驟確定當(dāng)前幀內(nèi)的當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊；在幀位圖上指示當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊；計(jì)算所述幀位圖以確定當(dāng)前宏塊是否需要降低飛蚊噪聲；通過(guò)降低初始位率量化比例來(lái)降低當(dāng)前幀內(nèi)的飛蚊噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種視頻編碼系統(tǒng)，包括輸入裝置，用于接收視頻信號(hào)，所述視頻信號(hào)包括多個(gè)幀；飛蚊噪聲檢測(cè)器，用于檢測(cè)當(dāng)前幀是否含有飛蚊噪聲。
優(yōu)選地，所述視頻編碼系統(tǒng)進(jìn)一步包括飛蚊噪聲消減器，用于通過(guò)降低初始位率量化比例來(lái)降低飛蚊噪聲。
優(yōu)選地，所述飛蚊噪聲檢測(cè)器進(jìn)一步包括宏塊分析器，用于確定幀內(nèi)的當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊；位設(shè)置器/清零器，用于標(biāo)記幀位圖內(nèi)當(dāng)前宏塊的位，以指示當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊。
優(yōu)選地，所述視頻編碼系統(tǒng)還進(jìn)一步包括幀位圖分析器，用于計(jì)算幀位圖并確定當(dāng)前宏塊是否需要降低飛蚊噪聲。
優(yōu)選地，所述高活動(dòng)性宏塊是指具有高于飛蚊噪聲閾值的差異的宏塊。
優(yōu)選地，所述宏塊分析器通過(guò)以下方法確定當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊計(jì)算當(dāng)前宏塊內(nèi)每個(gè)亮度塊的差異；確定亮度塊的最小差異；將所述最小差異與飛蚊噪聲閾值進(jìn)行比較。
優(yōu)選地，如果當(dāng)前宏塊被檢測(cè)為高活動(dòng)性宏塊，所述位設(shè)置器/清零器對(duì)幀位圖內(nèi)宏塊位置值。
優(yōu)選地，如果當(dāng)前宏塊不是高活動(dòng)性宏塊，所述位設(shè)置器/清零器對(duì)幀位圖內(nèi)的宏塊位清零。
優(yōu)選地，所述飛蚊噪聲閾值通過(guò)對(duì)當(dāng)前宏塊內(nèi)亮度塊的最小差異值取以2為底的對(duì)數(shù)并將之與10相比較來(lái)確定。
優(yōu)選地，所述飛蚊噪聲閾值大約是210。
根據(jù)本發(fā)明的另一個(gè)方面，提供一種視頻系統(tǒng)內(nèi)檢測(cè)飛蚊噪聲的系統(tǒng)，包括宏塊分析器，用于通過(guò)確定當(dāng)前宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊來(lái)確定幀內(nèi)的當(dāng)前宏塊是否含有飛蚊噪聲；
位設(shè)置器/清零器，用于在幀位圖上指示當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊。
優(yōu)選地，所述視頻編碼系統(tǒng)進(jìn)一步包括幀位圖分析器，用于通過(guò)計(jì)算幀位圖來(lái)確定當(dāng)前宏塊是否需要降低飛蚊噪聲。
優(yōu)選地，所述視頻編碼系統(tǒng)進(jìn)一步包括飛蚊噪聲消減器，用于通過(guò)降低初始位率量化比例來(lái)降低飛蚊噪聲。
優(yōu)選地，所述高活動(dòng)性宏塊是指具有高于飛蚊噪聲閾值的差異的宏塊。
優(yōu)選地，所述宏塊分析器通過(guò)以下方法確定當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊計(jì)算當(dāng)前宏塊內(nèi)每個(gè)亮度塊的差異；確定亮度塊的最小差異；將所述最小差異與飛蚊噪聲閾值進(jìn)行比較。
優(yōu)選地，所述飛蚊噪聲閾值通過(guò)對(duì)當(dāng)前宏塊內(nèi)亮度塊的最小差異取以2為底的對(duì)數(shù)并將之與10相比較來(lái)確定。
優(yōu)選地，所述飛蚊噪聲閾值大約是210。
優(yōu)選地，如果當(dāng)前宏塊被檢測(cè)為高活動(dòng)性宏塊，所述位設(shè)置器/清零器對(duì)幀位圖內(nèi)的宏塊位置值。
優(yōu)選地，如果當(dāng)前宏塊不是高活動(dòng)性宏塊，所述位設(shè)置器/清零器對(duì)幀位圖內(nèi)的宏塊位清零。
本據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種用于檢測(cè)和降低視頻系統(tǒng)內(nèi)飛蚊噪聲的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括
宏塊分析器，用于通過(guò)判斷當(dāng)前宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊來(lái)確定幀內(nèi)的當(dāng)前宏塊是否含有飛蚊噪聲；位設(shè)置器/清零器，用于在幀位圖上指示當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊；幀位圖分析器，用于通過(guò)計(jì)算幀位圖來(lái)確定當(dāng)前宏塊是否需要降低飛蚊噪聲；飛蚊噪聲消減器，用于通過(guò)降低初始位率量化比例來(lái)降低飛蚊噪聲。
優(yōu)選地，所述宏塊分析器通過(guò)以下方法確定當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊計(jì)算當(dāng)前宏塊內(nèi)每個(gè)亮度塊的差異；確定亮度塊的最小差異；將所述最小差異與飛蚊噪聲閾值進(jìn)行比較。
優(yōu)選地，所述飛蚊噪聲閾值通過(guò)對(duì)當(dāng)前宏塊內(nèi)亮度塊的最小差異取以2為底的對(duì)數(shù)并將之與10相比較來(lái)確定。
優(yōu)選地，所述飛蚊噪聲閾值大約是210。
優(yōu)選地，如果當(dāng)前宏塊被檢測(cè)為高活動(dòng)性宏塊，所述位設(shè)置器/清零器對(duì)幀位圖內(nèi)的宏塊位置值。
優(yōu)選地，如果當(dāng)前宏塊不是高活動(dòng)性宏塊，所述位設(shè)置器/清零器對(duì)幀位圖內(nèi)的宏塊位清零。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種確定視頻信號(hào)內(nèi)當(dāng)前宏塊是否含有飛蚊噪聲的方法，所述方法包括以下步驟確定當(dāng)前幀內(nèi)的當(dāng)前宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊；
在幀位圖上指示當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊。
優(yōu)選地，所述方法進(jìn)一步包括以下步驟通過(guò)計(jì)算幀位圖來(lái)確定當(dāng)前宏塊是否需要降低飛蚊噪聲。
優(yōu)選地，所述方法還進(jìn)一步包括如下步驟通過(guò)降低初始位率量化比例來(lái)降低當(dāng)前宏塊內(nèi)的飛蚊噪聲。
優(yōu)選地，所述高活動(dòng)性宏塊是指具有高于飛蚊噪聲閾值的差異的宏塊。
優(yōu)選地，所述宏塊分析器通過(guò)以下方法確定當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊計(jì)算當(dāng)前宏塊內(nèi)每個(gè)亮度塊的差異；確定亮度塊的最小差異；將所述最小差異與飛蚊噪聲閾值進(jìn)行比較。
優(yōu)選地，所述飛蚊噪聲閾值通過(guò)對(duì)當(dāng)前宏塊內(nèi)亮度塊的最小差異取以2為底的對(duì)數(shù)并將之與10相比較來(lái)確定。
優(yōu)選地，所述飛蚊噪聲閾值大約是210。
優(yōu)選地，如果當(dāng)前宏塊被檢測(cè)為高活動(dòng)性宏塊，所述位設(shè)置器/清零器對(duì)幀位圖內(nèi)的宏塊位置位。
優(yōu)選地，如果當(dāng)前宏塊不是高活動(dòng)性宏塊，所述位設(shè)置器/清零器對(duì)幀位圖內(nèi)的宏塊位清零。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供一種確定視頻信號(hào)內(nèi)當(dāng)前宏塊是否含有飛蚊噪聲的方法，所述方法包括以下步驟通過(guò)確定當(dāng)前宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊來(lái)確定當(dāng)前幀內(nèi)的當(dāng)前宏塊是否含有飛蚊噪聲；在幀位圖上指示當(dāng)前宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊；計(jì)算幀位圖以確定當(dāng)前宏塊是否需要降低飛蚊噪聲；通過(guò)降低初始位率量化比例來(lái)降低當(dāng)前宏塊內(nèi)的飛蚊噪聲。
優(yōu)選地，所述宏塊分析器通過(guò)以下方法確定當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊計(jì)算當(dāng)前宏塊內(nèi)每個(gè)亮度塊的差異；確定亮度塊的最小差異；將所述最小差異與飛蚊噪聲閾值進(jìn)行比較。
優(yōu)選地，所述飛蚊噪聲閾值通過(guò)對(duì)當(dāng)前宏塊內(nèi)亮度塊的最小差異取以2為底的對(duì)數(shù)并將之與10相比較來(lái)確定。
優(yōu)選地，所述飛蚊噪聲閾值大約是210。
優(yōu)選地，如果當(dāng)前宏塊被檢測(cè)為高活動(dòng)性宏塊，所述位設(shè)置器/清零器對(duì)幀位圖內(nèi)的宏塊位置值。
優(yōu)選地，如果當(dāng)前宏塊不是高活動(dòng)性宏塊，所述位設(shè)置器/清零器對(duì)幀位圖內(nèi)的宏塊位清零。
總之，本發(fā)明的飛蚊噪聲檢測(cè)和降低方法和系統(tǒng)能夠檢測(cè)幀內(nèi)潛在的飛蚊噪聲區(qū)域，并給該區(qū)域分配比通常更多的比特位，以達(dá)到降低飛蚊噪聲的目的。本發(fā)明的優(yōu)勢(shì)、創(chuàng)新特征和詳細(xì)的實(shí)施例將在后續(xù)的說(shuō)明書和附圖中詳細(xì)介紹。


圖1是根據(jù)本發(fā)明優(yōu)選實(shí)施例的視頻編碼器的高級(jí)框圖；圖2是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的飛蚊噪聲檢測(cè)器的和消減器的框圖；圖3是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的計(jì)算高活動(dòng)性宏塊的流程圖；圖4是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的確定宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊的流程圖；圖5是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的計(jì)算幀位圖中宏塊位的流程圖；圖6a-6c是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的實(shí)施步驟圖。
具體實(shí)施例方式
以下將結(jié)合附圖通過(guò)優(yōu)選實(shí)施例對(duì)本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)描述。為了更加全面地了解本發(fā)明，以下將給出大量的具體介紹。但是明顯地，即使沒(méi)有其中的某些或全部細(xì)節(jié)，對(duì)于本領(lǐng)域技術(shù)人員來(lái)說(shuō)也可以實(shí)現(xiàn)本發(fā)明。另一方面，為了避免模糊本發(fā)明的發(fā)明點(diǎn)，已知的程序和步驟在以下說(shuō)明書中并未詳細(xì)描述。
本發(fā)明涉及一種檢測(cè)并降低飛蚊噪聲的系統(tǒng)和方法。含有飛蚊噪聲的幀內(nèi)區(qū)域可以通過(guò)以下方法進(jìn)行檢測(cè)計(jì)算當(dāng)前宏塊內(nèi)亮度塊的差異；確定當(dāng)前宏塊內(nèi)亮度塊的最小差異；將該最小差異與飛蚊噪聲閾值進(jìn)行比較。如果所述最小差異大于飛蚊噪聲閾值，該宏塊被視為高活動(dòng)性宏塊，并對(duì)幀位圖內(nèi)的相應(yīng)宏塊位置值。如果所述最小差異小于或等于飛蚊噪聲閾值，該宏塊被視為低活動(dòng)性宏塊，幀位圖內(nèi)的相應(yīng)宏塊位被清零。然后計(jì)算幀位圖以確定當(dāng)前宏塊是否需要降低飛蚊噪聲。若對(duì)應(yīng)幀位圖內(nèi)的當(dāng)前宏塊位被置值，或者其相鄰的8個(gè)宏塊位中至少一個(gè)被置值，則當(dāng)前宏塊需要降低飛蚊噪聲。飛蚊噪聲的降低通過(guò)減少初始位率量化比例代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。
以下將結(jié)合附圖1-6介紹本發(fā)明的具體實(shí)施例。本領(lǐng)域的技術(shù)人員很容易意識(shí)到，以下的詳細(xì)描述僅僅是處于解釋的目的，本發(fā)明并不局限于這些實(shí)施例。
如圖1所示為根據(jù)本發(fā)明一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例的視頻編碼系統(tǒng)100的框圖。所述視頻編碼器100最好是并行數(shù)字處理器，如Broadcom公司生產(chǎn)的BCM7040單通道MPEG編碼器或者BCM7041雙通道MPEG編碼器，是為實(shí)時(shí)視頻壓縮和多路復(fù)用而設(shè)計(jì)，如為MPEG編碼等等。編碼器100可以合成在一個(gè)單獨(dú)的芯片上，并安裝在數(shù)字便攜式攝像機(jī)、可刻錄DVD、游戲機(jī)、桌面多媒體設(shè)備、視頻傳播設(shè)備、視頻制作系統(tǒng)、視頻流和視頻會(huì)議設(shè)備、安全監(jiān)視系統(tǒng)等設(shè)備上。通過(guò)提供一種新的視頻壓縮和編碼技術(shù)，并根據(jù)這種技術(shù)提出一種新的飛蚊噪聲檢測(cè)和編碼方法，本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺點(diǎn)。
編碼器100包括視頻輸入處理器102、總控制器104、運(yùn)動(dòng)估算處理器106、數(shù)字信號(hào)處理器108、存儲(chǔ)控制器110、比特流處理器112和多路復(fù)用處理器114。編碼器100最好可與視頻接口120、外部存儲(chǔ)單元122、壓縮數(shù)據(jù)接口124、主機(jī)接口126和音頻接口128連接。通常，視頻接口120提供數(shù)字視頻信號(hào)，音頻接口128提供數(shù)字音頻信號(hào)。
主機(jī)接口126一般與外部主機(jī)(圖中未示出)連接，充當(dāng)編碼器100與用戶之間的用戶接口。主機(jī)接口126將來(lái)自用戶或監(jiān)督系統(tǒng)的微碼、命令、數(shù)據(jù)參數(shù)等提供給編碼器100。所述主機(jī)接口126還將從編碼器100接收到的信息提供給用戶。所述主機(jī)接口126提供對(duì)壓縮數(shù)據(jù)的訪問(wèn)，并用于給編碼器100提供未壓縮的數(shù)字化視頻和/或音頻和/或用戶數(shù)據(jù)。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，編碼器100可運(yùn)行于編程模式或操作模式，也可以兩種模式同步運(yùn)行。在編程模式下，外部主機(jī)通過(guò)外部主機(jī)接口126將微碼、命令和數(shù)據(jù)參數(shù)傳遞給總控制器104?？偪刂破?04再將微碼、命令和數(shù)據(jù)參數(shù)傳遞給視頻輸入處理器102、運(yùn)動(dòng)估算處理器106、數(shù)字信號(hào)處理器108、存儲(chǔ)控制器110、比特流處理器112和多路復(fù)用處理器114。在操作模式下，視頻輸入處理器102通過(guò)視頻接口120捕捉來(lái)自外部視頻源(圖中未示出)的運(yùn)動(dòng)視頻信號(hào)。在另一可選實(shí)施例中，視頻輸入處理器102通過(guò)主機(jī)接口126捕捉運(yùn)動(dòng)視頻信號(hào)。
然后，視頻輸入處理器102執(zhí)行視頻信號(hào)統(tǒng)計(jì)分析，檢測(cè)視頻內(nèi)容內(nèi)的3-2停止序列和發(fā)展(3-2 pulled up sequences and developments)，如布景改變、突發(fā)動(dòng)作、淡入/淡出等。視頻輸入處理器102不僅能對(duì)初始分辨率幀進(jìn)行分辨率縮小從而得到壓縮，而且能對(duì)降低了分辨率的幀(如SIF、半D1等)進(jìn)行分辨率縮小從而得到壓縮。此外，視頻輸入處理器102還可以對(duì)視頻信號(hào)進(jìn)行預(yù)處理，如空間濾波、噪聲消除、圖像增強(qiáng)等。另外，視頻輸入處理器102還可以通過(guò)驟減(減少)(decimating(dropping))某些幀來(lái)減小幀頻，實(shí)現(xiàn)靈活的比率控制。由于所述裝置100以“前饋”方式工作，可以利用來(lái)自存儲(chǔ)單元122的視頻反饋來(lái)執(zhí)行統(tǒng)計(jì)分析。所述反饋允許幀間(圖片到圖片)分析。
視頻輸入處理器102聚集按比例處理過(guò)(scaled and processed)的視頻信號(hào)并通過(guò)存儲(chǔ)控制器110以脈沖串的形式將數(shù)據(jù)傳遞給存儲(chǔ)單元122。存儲(chǔ)控制器110將上述信號(hào)存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元122內(nèi)。在一個(gè)優(yōu)選實(shí)施例中，編碼器100按照MPEG視頻/音頻壓縮標(biāo)準(zhǔn)操作。因此，一個(gè)數(shù)據(jù)塊即代表一個(gè)宏塊，該宏塊是根據(jù)MPEG標(biāo)準(zhǔn)定義的一個(gè)16×16亮度象素矩陣以及2、4或8個(gè)8×8色度象素矩陣。為清楚起見，以參考幀或先前幀為參考涉及的是已編碼、重構(gòu)并存儲(chǔ)在存儲(chǔ)單元112內(nèi)的幀，該幀被與當(dāng)前幀進(jìn)行比較。
存儲(chǔ)控制器110從存儲(chǔ)單元122內(nèi)檢索當(dāng)前幀宏塊和參考幀(于此稱為檢索區(qū)域)的某些部分，并將之導(dǎo)入運(yùn)動(dòng)估算處理器106。運(yùn)動(dòng)估算處理器106根據(jù)壓縮指令序列將當(dāng)前幀宏塊和相應(yīng)的參考檢索區(qū)域進(jìn)行比較，從而生成當(dāng)前幀宏塊的運(yùn)動(dòng)估算。所述計(jì)算用于移除視頻信號(hào)內(nèi)的時(shí)間冗余。
運(yùn)動(dòng)估算處理器106將運(yùn)動(dòng)估算結(jié)果傳遞給總控制器104，并將當(dāng)前幀宏塊和對(duì)應(yīng)的參考幀宏塊傳遞給數(shù)字信號(hào)處理器108。
數(shù)字信號(hào)處理器108確定宏塊內(nèi)是否含有飛蚊噪聲進(jìn)而對(duì)之進(jìn)行編碼處理。關(guān)于飛蚊噪聲檢測(cè)和編碼將結(jié)合附圖2-6進(jìn)行詳細(xì)介紹。此外，為了移除視頻信號(hào)內(nèi)的空間冗余，數(shù)字信號(hào)處理器108還將執(zhí)行系列的其它宏塊處理操作，如離散余弦變換、宏塊類型選擇、量化處理、比率控制等。數(shù)字信號(hào)處理器108將壓縮數(shù)據(jù)傳遞給比特流處理器112，并進(jìn)一步處理壓縮幀從而重構(gòu)參考幀，然后通過(guò)存儲(chǔ)控制器110將重構(gòu)的參考幀傳遞給存儲(chǔ)單元122，進(jìn)而覆蓋(overwriting)一些現(xiàn)有的參考幀。
比特流處理器112根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)已知的編碼指令序列將壓縮視頻數(shù)據(jù)編碼成標(biāo)準(zhǔn)的MPEG格式，然后通過(guò)多路復(fù)用處理器114將編碼視頻數(shù)據(jù)流傳送給壓縮數(shù)據(jù)接口124。需要注意的是，壓縮數(shù)據(jù)接口124能與任何數(shù)據(jù)接納裝置連接，如存儲(chǔ)單元、傳輸線、計(jì)算機(jī)總線等。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，多路復(fù)用處理器114通過(guò)主機(jī)接口126捕捉來(lái)自外部視頻/數(shù)據(jù)源(圖中未示出)的數(shù)字視頻和/或用戶數(shù)據(jù)。根據(jù)本發(fā)明的另一實(shí)施例中，多路復(fù)用處理器114通過(guò)音頻接口128捕捉數(shù)字音頻。
多路復(fù)用處理器114多路復(fù)用已編碼視頻、數(shù)字化視頻和/或用戶數(shù)據(jù)流(接收自比特流處理器112)并依照優(yōu)化的多路復(fù)用指令序列生成MPEG標(biāo)準(zhǔn)格式的數(shù)據(jù)流，例如分組元流(packetized elementary stream)、程序流(program stream)、傳輸流(transport stream)等等。多路復(fù)用處理器114將多路視頻/音頻/數(shù)據(jù)流傳遞給壓縮數(shù)據(jù)接口124，也將多路視頻/音頻/數(shù)據(jù)流傳遞給主機(jī)接口126。
所述總控制器104控制并調(diào)度視頻輸入處理器102、運(yùn)動(dòng)估算處理器106、數(shù)字信號(hào)處理器108、存儲(chǔ)控制器110、比特流處理器112和多路復(fù)用處理器114。
如圖2所示是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例編碼系統(tǒng)中飛蚊噪聲檢測(cè)器和消減器部分200的結(jié)構(gòu)框圖。本發(fā)明克服了現(xiàn)有技術(shù)的缺陷，提出一種新的視頻壓縮和編碼方法，并根據(jù)該方法提出一種新的飛蚊噪聲檢測(cè)和降低方法。因而本發(fā)明改善了視頻圖像的總體質(zhì)量。
飛蚊噪聲檢測(cè)器和消減器200包括宏塊分析器204、位設(shè)置器/清零器205、幀位圖分析器206和飛蚊噪聲消減器208。在一個(gè)具體實(shí)施例中，飛蚊噪聲檢測(cè)器和消減器200的各部件可在圖1所示的編碼器100的數(shù)字信號(hào)處理器108內(nèi)實(shí)現(xiàn)。但是，本領(lǐng)域技術(shù)人員將認(rèn)識(shí)到，本發(fā)明并不僅限于此種配置，系統(tǒng)200內(nèi)的各個(gè)部件可以不同的方案設(shè)計(jì)，仍將符合本發(fā)明的原理。
飛蚊噪聲檢測(cè)器和消減器200接收作為輸入的大量視頻幀202并確定幀內(nèi)的宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊。本發(fā)明采取時(shí)域相關(guān)性，按照光柵掃描順序以單向(single pass)編碼方法計(jì)算和編碼宏塊以檢測(cè)飛蚊噪聲。也就是說(shuō)，從左到右，從上到下，一行接一行地計(jì)算所述宏塊。飛蚊噪聲主要出現(xiàn)在圖像幀內(nèi)高活動(dòng)性區(qū)域內(nèi)部及其周圍。所述高活動(dòng)性區(qū)域由一組相鄰的宏塊構(gòu)成，每個(gè)宏塊的差異均高于根據(jù)經(jīng)驗(yàn)獲得的閾值。
宏塊分析器204計(jì)算宏塊的高活動(dòng)性后，位設(shè)置器/清零器205指示該宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊。在一個(gè)實(shí)施例中，如果當(dāng)前宏塊是高活動(dòng)性宏塊，位設(shè)置器/清零器205對(duì)幀位圖內(nèi)的相應(yīng)宏塊位置值；如果當(dāng)前宏塊不是高活動(dòng)性宏塊(如低活動(dòng)性宏塊)，則位設(shè)置器/清零器205對(duì)幀位圖內(nèi)的相應(yīng)宏塊位清零。然后幀位圖分析器206對(duì)幀位圖進(jìn)行分析以確定該幀內(nèi)是否含有飛蚊噪聲。如果幀位圖內(nèi)九個(gè)宏塊位中至少有一個(gè)被置值(即當(dāng)前宏塊位和與當(dāng)前宏塊位相鄰的八個(gè)宏塊位中的至少一個(gè))，則當(dāng)前宏塊需要降低飛蚊噪聲。飛蚊噪聲的降低通過(guò)降低初始位率量化比例代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)。
如圖3所示是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的指示幀位圖內(nèi)宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊的流程圖。步驟302中，本發(fā)明確定宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊。如果宏塊是高活動(dòng)性宏塊，幀位圖中的對(duì)應(yīng)宏塊位被置值，如步驟304。如果所述宏塊不是高活動(dòng)性宏塊(即低活動(dòng)性宏塊)，幀位圖中的該宏塊位被清零，如步驟306。
如圖4所示是根據(jù)本發(fā)明一實(shí)施例的確定宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊的流程圖。首先，步驟402計(jì)算當(dāng)前宏塊內(nèi)每個(gè)亮度塊的差異；然后，步驟404確定亮度塊的最小差異；步驟406將宏塊亮度塊的最小差異與飛蚊噪聲閾值進(jìn)行比較；步驟408進(jìn)行計(jì)算以確定最小差異是否大于(＞)或者小于或等于(≤＝)飛蚊噪聲閾值；在一個(gè)實(shí)施例中，步驟410中，如果所述最小差異大于飛蚊噪聲閾值，所述宏塊被視為是高活動(dòng)性宏塊；步驟412中，如果所述最小差異小于或等于飛蚊噪聲閾值，所述宏塊被視為是低活動(dòng)性宏塊。
如圖5所示是計(jì)算幀位圖中宏塊位的流程圖。步驟502計(jì)算幀位圖中當(dāng)前宏塊位及其相鄰的八個(gè)宏塊位；步驟504判斷幀位圖中九個(gè)宏塊位中是否至少有一個(gè)被置值；步驟506中，如果當(dāng)前宏塊位或者至少一個(gè)相鄰宏塊位被置值，則當(dāng)前宏塊位所代表的當(dāng)前宏塊需要降低飛蚊噪聲；步驟508中，如果當(dāng)前宏塊位或者相鄰宏塊位中沒(méi)有一個(gè)被置值，則當(dāng)前宏塊位所代表的當(dāng)前宏塊不需進(jìn)行降低飛蚊噪聲處理。幀編碼處理按照光柵掃描的方式進(jìn)行，一行接一行，一個(gè)宏塊接一個(gè)宏塊。因而當(dāng)前宏塊右邊和下面的相鄰宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊是未知的。在一個(gè)實(shí)施例中，可以利用與先前幀的相關(guān)性來(lái)估算當(dāng)前幀中的宏塊是否屬于高活動(dòng)性區(qū)域。
圖6a-6c是當(dāng)應(yīng)用于給定的幀602中的當(dāng)前宏塊，本發(fā)明一個(gè)實(shí)施例的流程圖。如圖6a所示，當(dāng)前幀602含有文本(‘TEXT’)，當(dāng)前宏塊603臨近該文本。宏塊604是所述文本的一部分，是一高活動(dòng)性宏塊，而宏塊606位于文本下方，是低活動(dòng)性宏塊。圖6b所示是幀602的幀位圖608。幀602的每個(gè)宏塊對(duì)應(yīng)幀位圖608中的一個(gè)宏塊位。圖6b在幀位圖中示出當(dāng)前宏塊位610。圖6c所示是幀位圖中當(dāng)前宏塊位610以及與之相鄰的8個(gè)宏塊位612、614的幀位圖608部分。幀位圖608中的宏塊位612a被置值，對(duì)應(yīng)高活動(dòng)性宏塊604。相鄰位612a至612d根據(jù)前一幀設(shè)置，相鄰位614a至614d根據(jù)當(dāng)前幀設(shè)置。當(dāng)前宏塊位610根據(jù)當(dāng)前幀設(shè)置。盡管圖6c中當(dāng)前宏塊位610并未置值，由當(dāng)前宏塊位610所代表的當(dāng)前宏塊603仍需要降低飛蚊噪聲，因?yàn)榕c當(dāng)前宏塊位610相鄰的八個(gè)位中至少有一個(gè)被置值(即位612a被置值)。圖2所示的幀位圖分析器206既可以使用來(lái)自當(dāng)前幀的當(dāng)前宏塊位610，也可以使用來(lái)自前一幀的宏塊位610(覆蓋前)。本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中使用來(lái)自前一幀的宏塊位。這種情況下，如本領(lǐng)域的技術(shù)人員所知，需要以流水線的方式操作，以同時(shí)使用圖2所示的位設(shè)置器/清零器205和幀位圖分析器206。
在優(yōu)選實(shí)施例中，首先對(duì)當(dāng)前宏塊的亮度塊的最小差異取以2為底的對(duì)數(shù)，然后將之與10相比較，從而得到本發(fā)明的飛蚊噪聲閾值。十是基于取對(duì)數(shù)后的閾值(或者不使用以2為底的對(duì)數(shù)時(shí)為210＝1024)。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明確定飛蚊噪聲閾值的方法并不僅限于上述方法，還可以通過(guò)將差異直接與1024比較來(lái)計(jì)算飛蚊噪聲閾值。
在一個(gè)實(shí)施例中，通過(guò)一位再一位重復(fù)地向右移差異值直至達(dá)到零的方式計(jì)算差異的對(duì)數(shù)值(Log2)。Log2的估算結(jié)果是差異值向右移至零所需要的次數(shù)。根據(jù)本發(fā)明可以從1或者從0開始計(jì)數(shù)。所述差異值可以在右移前或右移后進(jìn)行校驗(yàn)，由此可能產(chǎn)生不同的飛蚊噪聲閾值。
在優(yōu)選實(shí)施例中，所述飛蚊噪聲閾值大約是210＝1024，在另一實(shí)施例中，取決于所采用的計(jì)算以2為底的對(duì)數(shù)的方法，飛蚊噪聲閾值可以是29或211。對(duì)于本領(lǐng)域的技術(shù)人員來(lái)說(shuō)，本發(fā)明并不局限于任何具體的飛蚊噪聲閾值，該閾值是可調(diào)整的以滿足圖像和系統(tǒng)的需求。
在本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例中，飛蚊噪聲閾值可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定。通過(guò)對(duì)利用特定的飛蚊噪聲閾值檢測(cè)到幀內(nèi)含有飛蚊噪聲的區(qū)域進(jìn)行標(biāo)記，可以根據(jù)經(jīng)驗(yàn)確定飛蚊噪聲閾值。如果檢測(cè)沒(méi)有覆蓋到所有含有飛蚊噪聲的區(qū)域，飛蚊噪聲閾值會(huì)減小。如果檢測(cè)覆蓋到了沒(méi)有飛蚊噪聲現(xiàn)象的區(qū)域，則飛蚊噪聲閾值增大。飛蚊噪聲閾值可以通過(guò)使用多種具有不同特性的視頻源按經(jīng)驗(yàn)進(jìn)行校正和微調(diào)。
飛蚊噪聲的降低通過(guò)降低初始位率量化比例代碼來(lái)實(shí)現(xiàn)，具體使用的降低值取決于編碼使用的位率。對(duì)于給定的位率，當(dāng)更多的位分配到飛蚊噪聲區(qū)域時(shí)(通過(guò)降低該區(qū)域的量化比例來(lái)實(shí)現(xiàn))，本發(fā)明可以通過(guò)減少其它區(qū)域的位分配來(lái)進(jìn)行補(bǔ)償。分配更多的位就意味著有更好的視頻質(zhì)量，反之分配的位少則視頻質(zhì)量變差。本領(lǐng)域的技術(shù)人員知曉，具體降低值的選取取決于初始編碼算法的初始位分配，量化比例代碼降低值應(yīng)當(dāng)依賴于編碼器的要求按經(jīng)驗(yàn)設(shè)置。例如，在一個(gè)實(shí)施例中，視頻位率是4Mbps的情況下，所述量化比例代碼可以降低到4。
以上是結(jié)合一定的實(shí)施例對(duì)本發(fā)明的描述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員知曉，可以對(duì)本發(fā)明進(jìn)行各種更換和等效替換而不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。任何根據(jù)本發(fā)明公開的內(nèi)容進(jìn)行的具體環(huán)境和材料的修改均不脫離本發(fā)明的保護(hù)范圍。因此，本發(fā)明的范圍并非僅限于前述已公開的具體實(shí)施例，所有落入權(quán)利要求保護(hù)范圍內(nèi)的具體實(shí)施例都屬于本發(fā)明的內(nèi)容。
本申請(qǐng)要求以下優(yōu)先權(quán)美國(guó)臨時(shí)申請(qǐng)“飛蚊噪聲檢測(cè)和降低(MosquitoNoise Detection and Reduction)”，申請(qǐng)日為2004年5月26日，申請(qǐng)?zhí)枮?0/574,382，發(fā)明人為Itzik Yankilevich；以及申請(qǐng)日為2004年8月20日，申請(qǐng)?zhí)枮?0/922,084的美國(guó)申請(qǐng)。以上申請(qǐng)被本申請(qǐng)全部引用。
權(quán)利要求
1.一種視頻編碼系統(tǒng)，包括輸入裝置，用于接收視頻信號(hào)，所述視頻信號(hào)包括多個(gè)幀；飛蚊噪聲檢測(cè)器，用于檢測(cè)當(dāng)前幀是否含有飛蚊噪聲。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述視頻編碼系統(tǒng)還包括飛蚊噪聲消減器，通過(guò)降低初始位率量化比例來(lái)降低飛蚊噪聲。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的系統(tǒng)，其中，所述飛蚊噪聲檢測(cè)器進(jìn)一步包括宏塊分析器，用于確定幀內(nèi)的當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊；位設(shè)置器/清零器，用于標(biāo)記幀位圖中當(dāng)前宏塊的位，以指示當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的系統(tǒng)，其中，進(jìn)一步包括幀位圖分析器，用于計(jì)算幀位圖及確定當(dāng)前宏塊是否需要降低飛蚊噪聲。
5.一種檢測(cè)視頻系統(tǒng)內(nèi)飛蚊噪聲的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括宏塊分析器，用于通過(guò)判斷當(dāng)前宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊來(lái)確定圖像幀內(nèi)的當(dāng)前宏塊是否含有飛蚊噪聲；位設(shè)置器/清零器，用于在幀位圖上指示當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的系統(tǒng)，其中，進(jìn)一步包括幀位圖分析器，用于通過(guò)計(jì)算幀位圖來(lái)確定當(dāng)前宏塊是否需要降低飛蚊噪聲。
7.一種檢測(cè)和降低視頻系統(tǒng)內(nèi)飛蚊噪聲的系統(tǒng)，所述系統(tǒng)包括宏塊分析器，用于通過(guò)判斷當(dāng)前宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊來(lái)確定幀內(nèi)的當(dāng)前宏塊是否含有飛蚊噪聲；位設(shè)置器/清零器，用于在幀位圖上指示當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊；幀位圖分析器，用于通過(guò)計(jì)算幀位圖來(lái)確定當(dāng)前宏塊是否需要降低飛蚊噪聲；飛蚊噪聲消減器，用于通過(guò)降低初始位率量化比例來(lái)降低飛蚊噪聲。
8.一種檢測(cè)視頻信號(hào)內(nèi)當(dāng)前宏塊是否含有飛蚊噪聲的方法，所述方法包括以下步驟確定當(dāng)前幀內(nèi)的當(dāng)前宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊；在幀位圖上指示當(dāng)前宏塊是否為高活動(dòng)性宏塊。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的方法，其中，進(jìn)一步包括以下步驟通過(guò)計(jì)算幀位圖來(lái)確定當(dāng)前宏塊是否需要降低飛蚊噪聲。
10.一種檢測(cè)視頻信號(hào)內(nèi)當(dāng)前宏塊是否含有飛蚊噪聲的方法，所述方法包括以下步驟通過(guò)確定當(dāng)前宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊來(lái)確定當(dāng)前幀內(nèi)的當(dāng)前宏塊是否含有飛蚊噪聲；在幀位圖上指示當(dāng)前宏塊是否是高活動(dòng)性宏塊；計(jì)算幀位圖以確定當(dāng)前宏塊是否需要降低飛蚊噪聲；通過(guò)降低初始位率量化比例來(lái)降低當(dāng)前幀內(nèi)的飛蚊噪聲。
全文摘要
本發(fā)明公開一種檢測(cè)和降低飛蚊噪聲的系統(tǒng)和方法，含有飛蚊噪聲的幀內(nèi)區(qū)域可以通過(guò)以下方法進(jìn)行檢測(cè)計(jì)算宏塊內(nèi)亮度塊的差異；確定宏塊內(nèi)亮度塊的最小差異；將該最小差異與飛蚊噪聲閾值進(jìn)行比較。如果所述最小差異大于飛蚊噪聲閾值，該宏塊被視為高活動(dòng)性宏塊，并對(duì)幀位圖內(nèi)的相應(yīng)宏塊位置值。如果所述最小差異小于或等于飛蚊噪聲閾值，該宏塊被視為低活動(dòng)性宏塊，幀位圖內(nèi)的相應(yīng)宏塊位被清零。若對(duì)應(yīng)幀位圖內(nèi)的當(dāng)前宏塊位被置值，或者其相鄰的8個(gè)宏塊位至少一個(gè)被置值，則當(dāng)前宏塊需要降低飛蚊噪聲。當(dāng)前宏塊內(nèi)的飛蚊噪聲通過(guò)降低初始位率量化比例來(lái)實(shí)現(xiàn)。
文檔編號(hào)H04N7/26GK1703093SQ200510074519
公開日2005年11月30日 申請(qǐng)日期2005年5月25日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月26日
發(fā)明者伊茨科·揚(yáng)克洛維奇 申請(qǐng)人:美國(guó)博通公司