DE69424923T2

DE69424923T2 - Verfahren und Anordnung zur Bearbeitung eines dekodierten Bildsignals mit Verzerrung

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Publication number: DE69424923T2
Application number: DE69424923T
Authority: DE
Inventors: Yuichi Kojima
Original assignee: Sony Corp
Current assignee: Sony Corp
Priority date: 1993-11-15
Filing date: 1994-11-14
Publication date: 2000-12-14
Anticipated expiration: 2014-11-15
Also published as: JPH07143491A; EP0653727A2; EP0653727A3; JP3365572B2; EP0653727B1; DE69424923D1; US5590222A

Description

Verfahren und Anordnung zum Verarbeiten eines decodierten Bildsignals, das eine Verzerrung aufweist

Die Erfindung betrifft die Bildsignalverarbeitung und ist z. B. anwendbar für die Bildübertragung an einen entfernten Ort unter Verwendung eines Übertragungsmediums mit begrenzter Übertragungskapazität oder für die digitale Aufzeichnung und Wiedergabe eines Bilds mit einer Videoaufzeichnungsvorrichtung (z. B. einem Band- oder einem Videodisc-Recorder) mit begrenzter Kapazität.
In Videosystemen, bei denen ein Bildsignal an einen entfernten Ort übertragen wird, z. B. in einem Videokonferenzsystem, läßt sich die übertragene Informationsmenge durch effizientes Codieren der signifikanten Information unter Ausnutzung der Korrelation zwischen den Bildsignalen reduzieren. Dadurch wird die Übertragungseffizienz verbessert. Ähnlich kann in einem Gerät zum Digitalisieren eines Bildsignals und zum Aufzeichnen und Wiedergeben eines solchen digitalisierten Signals auf einem bzw. von einem Videorecorder oder einem Videodisc-Recorder oder dgl. die aufgezeichnete Informationsmenge durch effiziente Codierung der signifikanten Information unter Ausnutzung der Korrelation zwischen digitalisierten Bildsignalen reduziert und dadurch die Aufzeichnungseffizienz verbessert werden, so der Übertragungsweg und das Aufzeichnungsmedium in diesen Situationen effektiv genutzt werden.
Die erwähnte Codierung kann mit Hilfe eines orthogonalen Block-Transformationscodierverfahrens, z. B. mit diskreter Cosinustransformation (DCT), durchgeführt werden. Fig. 16 und 17 zeigen ein Bildcodiergerät 149 bzw. ein Bilddecodiergerät 159, die mit einem orthogonalen Block- Transformationscodierverfahren, wie DCT, bzw. mit dem inversen Verfahren arbeiten. Im folgenden wird jedes dieser Geräte beschrieben.
In dem Bildcodiergerät 149 von Fig. 16 wird ein Eingangsbildsignal S140, das ein Abtastsignal sein kann, einer Blockbildungsschaltung 140 zugeführt. Die Blockbildungsschaltung 140 transformiert das empfangene Signal in ein Block-Bildsignal S141, das Blöcke mit 8 · 8 Pixeln repräsentiert. Ein solcher 8 · 8-Block wird hier als Transformationseinheit verwendet. Das Block-Bildsignal S141 wird einer orthogonalen Transformationsschaltung 141 zugeführt, die das empfangene Block-Bildsignal in mehrere Koeffizienten S142 für jeden codierten Block transformiert. Die einzelnen Koeffizienten S142 werden einer Quantisierschaltung 142 zugeführt und dort entsprechend dem Ort jedes Koeffizienten innerhalb des codierten Blocks genau quantisiert und dann als quantisierte Koeffizienten S143 ausgegeben.
Mit Rücksicht auf die visuellen Fähigkeiten und ähnliche Eigenschaften des Menschen wird ein Koeffizient niedriger Ordnung, der viele Komponenten einer unteren Region enthält, die für den Aufbau eines Bildes sehr wichtig ist, mit einem relativ hohen Genauigkeitsgrad quantisiert, während ein Koeffizient höherer Ordnung, der viele Komponenten einer hohen Region enthält, die für den Aufbau eines Bildes weniger wichtig ist, mit einem niedrigen Genauigkeitsgrad quantisiert wird.
Jeder quantisierte Koeffizient S143 wird einer variablen Längencodierschaltung 143 zugeführt, in der einem quantisierten Koeffizienten, der relativ häufig auftritt, ein Code mit relativ kurzer Länge zugeteilt wird, während einem quantisierten Koeffizienten, der relativ selten auftritt, ein Code mit relativ großer Länge zugeteilt wird. Deshalb erzeugt die variable Längencodierschaltung 143 codierte Daten S144, bei denen die Summe oder die Totale der Codelängen, die die zu übertragende oder aufzuzeichnende Information darstellt, reduziert ist.
Die codierten Daten S144 werden einem Pufferspeicher 144 zugeführt, um die Informationsmenge zu "glätten". Das Ausgangssignal S145 des Pufferspeichers 144 wird als Ausgangssignal des Bildcodiergeräts 149 ausgegeben. Als weiteres Ausgangssignal des Bildcodiergeräts 149 liefert der Pufferspeicher 144 außerdem ein Informationssignal S146 zur Quantisierungsgenauigkeit, das die gespeicherte Datenmenge des Pufferspeichers 144 repräsentiert. Das Informationssignal S146 zur Quantisierungsgenauigkeit wird außerdem konstant zu der Quantisierungsschaltung 142 zurückgeführt und in dieser dazu benutzt, die Quantisierungsgenauigkeit so zu steuern, daß die Rate des Ausgangssignals S45 konstant wird.
Das Bilddecodiergerät 159 von Fig. 17 führt die zu den Operationen des Bildcodiergeräts 149 von Fig. 16 inversen Operationen aus. Deshalb wird es hier nur kursorisch beschrieben.
Das Bilddecodiergerät 159 empfängt die codierten Daten S150 und die Quantisierungsgenauigkeitsinformation S156 von einem Übertragungsmedium oder dgl.. Die empfangenen codierten Daten S150 werden über einen Pufferspeicher 150 einer variablen Längendecodierschaltung 151 zugeführt, die einen quantisierten Koeffizienten S151 ausgibt. Der quantisierte Koeffizient S151 wird zusammen mit der empfangenen Quantisierungsgenauigkeitsinformation S156 einer inversen Quantisierschaltung 152 zugeführt, in der der quantisierte Koeffizient auf der Basis der Quantisierungsgenauigkeitsinformation invers quantisiert und so ein invers quantisierter Koeffizient S152 erzeugt wird. Der invers quantisierte Koeffizient S152 wird einer inversen orthogonalen Transformationsschaltung 153 zugeführt, die den invers quantisierten Koeffizienten rekonstruiert oder in ein Block-Bildsignal S153 für jeden codierten Block transformiert. Das Block-Bildsignal S153 wird einer Abtastsignalschaltung 154 zugeführt, die daraus ein Abtastsignal bildet, das als Ausgangsbildsignal S154 des Bilddecodiergeräts ausgegeben wird.
Das vorangehend beschriebene Codierverfahren ermöglicht es, ein Bild relativ leicht mit hoher Bildqualität und hoher Kompressionseffizienz zu restaurieren. Deshalb sind solche Codierverfahren, die mit orthogonaler Blocktransformation, wie DCT, arbeiten, weit verbreitet. Falls jedoch die Menge der codierten Daten reduziert wird, um die Kompressionseffizienz zu verbessern, kann die Quantisierungsgenauigkeit nicht ausreichend definiert werden. Daraus ergibt sich das Problem oder der Nachteil, daß eine relativ leicht wahrnehmbare blockförmige Verzerrung auftritt. Das heißt, in dieser Situation tritt wegen der unzureichenden Quantisierungsgenauigkeit des Transformationskoeffizienten eine blockförmige Verzerrung auf.
Diese blockförmige Verzerrung kann beseitigt oder minimiert werden, indem man die Quantisierungsgenauigkeit verbessert. Eine Verbesserung der Quantisierungsgenauigkeit führt jedoch zu einer Verringerung der Kompressionseffizienz. Dies hat wiederum zur Folge, daß eine effektive Nutzung des betreffenden Mediums, das eine begrenzte Datenkapazität besitzt, nicht möglich ist. Nun ist eine solche effektive Nutzung des betreffenden Mediums ein primäres oder fundamentales Ziel. Bei dem Versuch, dieses Problem zu lösen, wurde ein Nachverarbeitungsverfahren vorgeschlagen, das durch Verarbeitung eines restaurierten Bilds die Blockverzerrung eliminiert und die Bildqualität verbessert, ohne daß die Kompressionseffizienz reduziert wird. Ein solches Verfahren wird anhand von Fig. 18 bis 20 beschrieben.
Das Verfahren umfaßt ein Bildsignalverarbeitungsverfahren, das mit Hilfe einer in Fig. 18 dargestellten Vorrichtung 168 zur Glättung der Blockverzerrung (die im folgenden kurz als Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung bezeichnet wird) als ausgeführt werden kann. In einer solchen Glättungsvorrichtung wird das Ausgangsbildsignal 160 eines Bilddecodiergeräts, bei dem es sich um das Ausgangsbildsignal S154 des Bilddecodiergeräts 159 von Fig. 17 handeln kann, von einer Blockbildungsschaltung 160 aufgenommen. Das Ausgangsbildsignal S160 weist eine Blockverzerrung auf, die auf die in der oben beschriebenen Weise durchgeführte DCT-Verarbeitung zurückzuführen ist. Die Blockbildungsschaltung 160 kann das empfangene Bildsignal, das eine vorgegebene Pixelzahl hat, so verarbeiten, daß ein Block-Bildsignal S161 erzeugt wird, das eine vorgegebene größere Pixelzahl hat. Wenn der codierte Block in der Blockbildungsschaltung 160 z. B. wie der in Fig. 19 dargestellte codierte Block 96 8 · 8 Pixel hat, stellt das von der Blockbildungsschaltung 160 gelieferte Block-Bildsignal S161 einen sogenannten Verarbeitungsblock mit 24 · 24 Pixeln dar, wie der in Fig. 19 dargestellte Verarbeitungsblock 98. (In Fig. 19 sind die codierten Blöcke 96 in gestrichelten Linien dargestellt, während der Verarbeitungsblock 98 als durchgezogene Linie dargestellt ist).
Das Block-Bildsignal S161 wird einer zweidimensionalen DCT-Schaltung 161 zugeführt, die ein Signal mit 24 · 24 Pixel verarbeiten kann. Dort wird das empfangene Signal in ein Blockkoeffizientensignal S162 mit 24 · 24 Koeffizienten transformiert. Das Blockkoeffizientensignal S162 wird einer Verarbeitungsschaltung 162 für die Koeffizienten höherer Ordnung zugeführt, die die Koeffizienten höherer Ordnung auf den Null setzen kann. Und zwar wird (werden) der (die) Koeffizient(en) höherer Ordnung, wie in Fig. 20 gezeigt, deshalb auf Null gesetzt, weil eine Verzerrung, die als diskontinuierliche Linie einer Blockgrenze beobachtet wird, dazu tendiert, in Koeffizienten höherer Ordnung transformiert zu werden. Das heißt, der schraffierte Teil 97 in Fig. 20 repräsentiert den (die) Koeffizienten höherer Ordnung der 24 · 24 vertikalen und horizontalen Koeffizienten, die auf Null gesetzt werden. Statt den (die) Koeffizienten höherer Ordnung auf Null zu setzen, können die Werte solcher Koeffizienten auch komprimiert werden.
Das aus der Schaltung 162 für die Verarbeitung der Koeffizienten höherer Ordnung kommende verarbeitete Koeffizientensignal S163 wird einer zweidimensionalen inversen DCT-Schaltung 163 zugeführt, die das empfangene Signal einer inversen DCT-Operation unterzieht und so ein verarbeitetes Block-Bildsignal S164 mit 24 · 24 Pixeln bildet, in dem die Blockverzerrung eliminiert ist. Dieses verarbeitete Block-Bildsignal S164 wird einer Abtastsignalschaltung 164 zugeführt, die daraus ein Ausgangsbildsignal S165 bildet, das in seiner Form im wesentlichen mit dem Bildsignal S160 identisch ist. Das Bildsignal S165 wird von der Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 168 ausgegeben.
Das vorangehend beschriebene früher vorgeschlagene Blockverzerrungs-Glättungsgerät 168 führt, wie oben beschrieben, eine DCT- und/oder eine inverse DCT-Verarbeitung durch, wobei es relativ große Datenblöcke verwendet werden. Dies führt dazu, daß der damit verbundene Rechenumfang extrem groß wird. Der Einsatz eines solchen Geräts für die Verarbeitung des Dynamikbereichs führt zu einer weiteren Vergrößerung des Umfangs und/oder der Komplexität der Berechnungen. Es ist zu beachten, daß ein derart großer Rechenumfang die Verarbeitungszeit insgesamt vergrößert. Dies hat zu Folge, daß es schwierig werden kann, die gewünschte und passende Verarbeitung unter gleichzeitiger Minimierung der Komplexität bei der Fabrikation des Blockverzerrungs-Glättungsgeräts 168 zu erreichen. Außerdem kann die Verarbeitungszeit auch dann noch relativ lang sein, wenn ein Standbild mit einem digitalen Universal-Signalprozessor (DSP) oder einer ähnlichen Vorrichtung verarbeitet wird.
In dem oben beschriebenen Blockverzerrungs-Glättungsgeräts 168 kann (können) der (die) Koeffizient(en) höherer Ordnung, wie oben beschrieben, komprimiert werden. Das führt dazu, daß die Komponente(n) des höheren Bereichs in dem Originalbild zusammen mit der Blockverzerrung komprimiert wird (werden). Eine solche Kompression kann die Auflösung beeinträchtigen und führt dadurch zu einer Verringerung der Bildqualität. Diese Beeinträchtigung der Auflösung kann dadurch minimiert werden, daß die Art der Verarbeitung zwischen ausgewählten Bereichen eines Bildes geändert wird. So kann z. B. die Art der Verarbeitung zwischen einem Teil des betreffenden Bildes, in dem die Blockverzerrung nicht leicht wahrnehmbar ist, und einem Teil des Bildes, in dem die Blockverzerrung leicht wahrnehmbar ist, geändert werden. Eine Änderung der Art der Verarbeitung auf der Basis der Transformationskoeffizienten ist bei dem Blockverzerrungs-Glättungsgerät 168 jedoch nicht ohne weiteres möglich. Dies hat zu Folge, daß eine adaptierbare Verarbeitung, bei der die effektive Verarbeitung geändert wird, mit einem solchen Blockverzerrungs-Glättungsgerät 168 nicht möglich ist.
Mit dem früheren Vorschlag es also nicht gelungen, ein Bildsignalverarbeitungsverfahren zur Verfügung zu stellen, das Blockverzerrungen in einem decodierten Bildsignal eliminiert oder reduziert, das durch Decodieren von codierten Daten unter Verwendung einer zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformation gewonnen wird, wobei die codierten Daten durch das Codieren eines Bildsignals mit einer zweidimensionalen orthogonalen Transformation gewonnen wurden, wobei das Verfahren einen relativ geringen Rechenumfang haben sollte und/oder der Betrieb und/oder die Fabrikation des zugehörigen Bildsignalverarbeitungsgeräts relativ einfach sein und/oder die Bildauflösung nicht beeinträchtigt werden sollte.
VISUAL COMMUNICATIONS AND IMAGE PROCESSING, Cambridge, MA, US, 15.-16. September 1986, Band 707, Proceedings of the SPIE, der International Society for Optical Engineering, Seiten 182-187, TRAN A: "Block-effect reduction in transform coding" beschreibt ein Transformations-Codier- und -Decodierverfahren. Das zu codierende Signal wird einer zweistufigen zweidimensionalen Transformationscodierung unterzogen. Die erste Stufe wird auf Teilbilder (Blöcke) angewendet, die aus einem Originalbild durch Dezimierung konstruiert werden, und die zweite Stufe wird auf die in der ersten Stufe hergeleiteten Koeffizienten angewendet. Es wird diskrete Walsh-Hadamard-Transformation verwendet. Die Wirkung ist eine Reduzierung des Blockeffekts durch Verteilung des Rauschens über das ganze Bild.
EUROPEAN TRANSACTIONS ON TELECOMMUNICATIONS AND RELATED TECHNOLOGIES, Mai-Juni 1982, Band 3, Nr. 3, Seiten 265-274, ALBANESI M. G. et al. "Image compression by the wavelet decomposition" beschreibt eine Bildkomprimierungsanordnung, bei der eine zweidimensionale Haar-Transformation benutzt wird.
Nach einem ersten Aspekt der Erfindung ist ein Verfahren vorgesehen zum Verarbeiten eines decodierten Bildsignals, das eine Verzerrung aufweist und durch das Decodieren von codierten Daten unter Verwendung einer zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformation gewonnen wird, wobei die codierten Daten durch das Codieren eines Bildsignals unter Verwendung einer zweidimensionalen orthogonalen Transformation gewonnen wurden,
Mit den Verfahrensschritten:
Konstruieren wenigstens eines eine Mehrzahl von Pixeln enthaltenden Korrekturblocks aus einer Mehrzahl von codierten Blöcken aus dem decodierten Bildsignal, die an wenigstens einer Begrenzung zwischen diesen Blöcken eine Verzerrung aufweisen, wobei die decodierten Blöcke jedes Korrekturblocks aneinander angrenzen,
Durchführen einer zweidimensionalen orthogonalen Transformation an jedem Korrekturblock unter Verwendung einer Haar-Funktion, um eine Mehrzahl von Koeffizienten zu bilden, die Koeffizienten höherer Ordnung, Koeffizienten niedrigerer Ordnung und einen Gleichstrom-Koeffizienten enthalten,
Addieren eines Korrekturwerts zu den Koeffizienten höherer Ordnung nach Maßgabe einer vorbestimmten Zahl von Koeffizienten niedrigerer Ordnung, um für jeden Korrekturblock ein Korrektur-Koeffizientensignal zu bilden, und
Durchführen einer zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformation an dem Korrektur-Koeffizientensignal jedes Korrekturblocks unter Verwendung der genannten Haar-Funktion, um ein geglättetes Bildsignal zu gewinnen, in dem jede Verzerrung der genannten Art an jeder Begrenzung der codierten Blöcke geglättet wurde.
Nach einem zweiten Aspekt der Erfindung ist eine Vorrichtung vorgesehen zum Verarbeiten eines decodierten Bildsignals, das eine Verzerrung aufweist und das durch Decodieren von codierten Daten unter Verwendung einer zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformation gewonnen wird, wobei die codierten Daten durch das Codieren eines Bildsignals unter Verwendung einer zweidimensionalen orthogonalen Transformation gewonnen wurden,
wobei die Vorrichtung aufweist:
eine Einrichtung zum Konstruieren wenigstens eines eine Mehrzahl von Pixeln enthaltenden Korrekturblocks aus einer Mehrzahl von codierten Blöcken aus dem decodierten Bildsignal, die an wenigstens einer Begrenzung zwischen diesen Blöcken eine Verzerrung aufweisen, wobei die decodierten Blöcke jedes Korrekturblocks aneinander angrenzen,
eine Einrichtung zum Durchführen einer zweidimensionalen orthogonalen Transformation an jedem Korrekturblock unter Verwendung einer Haar-Funktion, um eine Mehrzahl von Koeffizienten zu bilden, die Koeffizienten höherer Ordnung, Koeffizienten niedrigerer Ordnung und einen Gleichstrom-Koeffizienten enthalten,
eine Einrichtung zum Bestimmen eines Korrekturwerts nach Maßgabe einer vorbestimmten Zahl von Koeffizienten niedrigerer Ordnung und zum Addieren des Korrekturwerts zu den Koeffizienten höherer Ordnung, um für jeden Korrekturblock ein Korrektur-Koeffizientensignal zu bilden, und
eine Einrichtung zum Durchführen einer zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformation an dem Korrektur-Koeffizientensignal jedes Korrekturblocks unter Verwendung der genannten Haar-Funktion, um ein geglättetes Bildsignal zu gewinnen, in dem jede Verzerrung der genannten Art an jeder Begrenzung der codierten Blöcke geglättet wurde.
Die im folgenden beschriebenen Ausführungsbeispiele der Erfindung sollen zur Verfügung stellen:
- ein Verfahren zur Bildverarbeitung, das die oben erwähnten Probleme, die bei dem beschriebenen früheren Vorschlag auftreten, beseitigt oder zumindest mildert,
- ein Bildsignalverarbeitungsverfahren zur Verarbeitung eines decodierten Bildsignals, welches durch das Decodieren von durch eine zweidimensionale inverse orthogonale Transformation gewonnenen codierten Daten, wobei die codierten Daten ihrerseits durch das Codieren eines Bildsignals unter Verwendung einer zweidimensionalen orthogonalen Transformation gewonnen wurden, wobei das Bildsignalverarbeitungsverfahren die darin enthaltenen Blockverzerrungen eliminiert oder reduziert,
- ein Bildsignalverarbeitungsverfahren der beschriebenen Art, das den Rechenumfang minimiert,
- ein Bildsignalverarbeitungsverfahren der beschriebenen Art, das die Bildauflösung und damit die Bildqualität nicht beeinträchtigt,
- ein Bildsignalverarbeitungsverfahren der beschriebenen Art, bei welchem das zugehörige Gerät zur Durchführung des Verfahrens eine relativ einfache Funktion hat und das Gerät selbst nicht sehr komplex ist,
- ein Bildsignalverarbeitungsverfahren der beschriebenen Art, bei dem eine adaptierbare oder adaptive Verarbeitung benutzt wird, bei dem der Typ der an dem decodierten Bildsignal durchgeführten Verarbeitung in Abhängigkeit davon geändert werden kann, ob die Blockverzerrung leicht wahrgenommen werden kann, und
- ein Bildsignalverarbeitungsverfahren der beschriebenen Art, das eine Transformationsverarbeitung des decodierten Bildsignals unter Verwendung einer Haar-Funktion durchführt.
Die Erfindung wird nun an Ausführungsbeispielen näher erläutert, wobei auf die anliegenden Zeichnungen Bezug genommen wird, in denen einander entsprechende Komponenten durchgehend mit den gleichen Bezugszeichen versehen sind.
Fig. 1 zeigt ein Blockdiagramm eines Blockverzerrungs-Glättungsprozessors nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 2 zeigt ein Blockdiagramm eines Blockverzerrungs-Glättungsprozessors nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 3 zeigt ein Blockdiagramm eines Blockverzerrungs-Glättungsprozessors nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung,
Fig. 4 zeigt eine Darstellung, die für die Erläuterung der Beziehung zwischen einem Codierblock und einem Verarbeitungsblock Bezug herangezogen wird,
Fig. 5 zeigt ein Diagramm einer zweidimensionalen orthogonalen Transformationsschaltung, die mit einer Haar-Funktion arbeitet und die in den Blockverzerrungs-Glättungsprozessoren von Fig. 1 bis 3 benutzt werden kann,
Fig. 6A und 6B zeigen Diagramme eines Teilungsfilters höherer Ordnung bzw. eines Teilungsfilters niedriger Ordnung, die in der zweidimensionalen orthogonalen Transformationsschaltung von Fig. 5 benutzt werden,
Fig. 7 zeigt ein Diagramm, das für die Erläuterung der Partitionierung von 64 Koeffizienten in 10 Kanäle Bezug herangezogen wird,
Fig. 8 zeigt ein Blockdiagramm einer Korrekturkoeffizienten-Berechnungsschaltung, die in den Blockverzerrungs-Glättungsprozessoren von Fig. 1 bis 3 benutzt wird,
Fig. 9A, 9B, 9C, 9D, 9E und 9F zeigen Diagramme, die für die Erläuterung von Korrekturwerten Bezug herangezogen werden, die von der Korrekturkoeffizienten-Berechnungsschaltung von Fig. 8 berechnet werden,
Fig. 10 zeigt ein Diagramm einer zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformationsschaltung, die mit einer Haar-Funktion arbeitet und die in den Blockverzerrungs-Glättungsprozessoren von Fig. 1 bis 3 benutzt werden kann,
Fig. 11A und 11B zeigen Diagramme eines Rekonstruktionsfilters höherer Ordnung bzw. eines Rekonstruktionsfilters niedriger Ordnung, die in der zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformationsschaltung von Fig. 10 benutzt werden,
Fig. 12 zeigt ein Blockdiagramm einer in dem Blockverzerrungs-Glättungsprozessor von Fig. 2 verwendeten Schaltung zur Berechnung eines Leistungsverhältnisses (oder eines Absolutwertverhältnisses),
Fig. 13 zeigt ein Blockdiagramm einer in dem Blockverzerrungs-Glättungsprozessor von Fig. 2 verwendeten Schaltung zur Berechnung einer gewichteten Summe,
Fig. 14 zeigt ein Blockdiagramm einer in dem Blockverzerrungs-Glättungsprozessor von Fig. 3 verwendeten Schaltung zur Berechnung eines Leistungsverhältnisses (oder eines Absolutwertverhältnisses),
Fig. 15A, 15B, 15C, 15D und 15E zeigen Diagramme, an denen erläutert wird, welche Koeffizienten höherer Ordnung für die Rekonfigurierung von vier Regionen von Blockbildsignalen verwendet werden,
Fig. 16 zeigt ein Blockdiagramm einer Bildcodiervorrichtung,
Fig. 17 zeigt ein Blockdiagramm einer Bilddecodiervorrichtung,
Fig. 18 zeigt ein Blockdiagramm einer Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung nach einem früheren Vorschlag,
Fig. 19 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Beziehung zwischen einem Codierblock und einem Verarbeitungsblock,
Fig. 20 zeigt ein Diagramm zur Erläuterung der Verarbeitung der Koeffizienten höherer Ordnung.
Im folgenden werden anhand von Fig. 1 bis 15 Ausführungsbeispiele der Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung gemäß der Erfindung beschrieben.
Fig. 1 zeigt eine Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 9 nach einem ersten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Die dargestellte Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 9 umfaßt eine Blockbildungsschaltung 10, eine zweidimensionale orthogonale Transformationsschaltung 11, eine Verzögerungsschaltung 12, eine Schaltung 13 zur Berechnung von Korrekturkoeffizienten, eine Prüfschaltung 14 für die Koeffizienten höherer Ordnung, eine zweidimensionale inverse orthogonale Transformationsschaltung 15, einen Datenwähler 16 und eine Abtastsignalschaltung 17, wobei diese Teile in der in Fig. 1 dargestellten Weise angeordnet sind.
Wie Fig. 1 zeigt, wird der Blockbildungsschaltung 10 ein Bildsignal S10 zugeführt, das eine Blockverzerrung aufweist. Dieses Bildsignal S10 kann als Ausgangssignal einer Bilddecodiervorrichtung wie der Bilddecodiervorrichtung 119 von Fig. 17 gewonnen werden. Das heißt, in der letztgenannten Situation kann das Bildsignal S10 das Ausgangssignal S154 sein, das durch die Verarbeitung des empfangenen codierten Datensignals S150 in der Bilddecodiervorrichtung 159 gewonnen wird, das seinerseits durch die Verarbeitung des Eingangsbildsignals S140 in der Bildcodiervorrichtung 149 gewonnen wird, wie dies oben beschrieben wurde. Da das Ausgangssignal S154, wie oben beschrieben, als Abtastsignal erzeugt wird, wird es in dieser Situation zunächst in der Blockbildungsschaltung 10 verarbeitet, um ein Signal im Blockformat zu erzeugen. Alternativ kann das Bildsignal S10 das Block-Bildsignal S153 aus der inversen orthogonalen Transformationsschaltung 153 von Fig. 17 sein.
Die Blockbildungsschaltung 10 nimmt das Bildsignal S10 auf und bildet daraus mehrere Pixelblöcke, die in einer vorbestimmten Weise angeordnet sind. Und zwar bildet die Blockbildungsschaltung 10 sogenannte Verarbeitungsblöcke, die jeweils eine vorbestimmte Zahl von Pixeln aus einer vorbestimmten Zahl von benachbarten codierten Blöcken umfassen. So kann beispielsweise aus jedem von vier aneinandergrenzenden codierten Blöcken 212 eine gleiche Zahl von Pixeln 214 verwendet werden, um einen Verarbeitungsblock 210 zu bilden, wie er in Fig. 4 dargestellt ist. (In Fig. 4 sind die codierten Blöcke 212 mit gestrichelten Linien dargestellt, während der Verarbeitungsblock 210 als durchgezogene Linie dargestellt ist). In diesem Beispiel besteht jeder der codierten Blöcke aus einer Anordnung von 8 · 8 Pixeln und jeder Verarbeitungsblock aus einer Anordnung von 8 · 8 Pixeln. Deshalb enthält in diesem Beispiel jeder Verarbeitungsblock 16 Pixel, d. h. eine 4 · 4-Pixelanordnung, die aus jedem der vier angrenzenden codierten Blöcke entnommen werden, um die 8 · 8-Pixelanordnung des betreffenden Verarbeitungsblocks zu bilden. Der Verarbeitungsblock 210 oder das von diesem repräsentierte Bild wird von der Blockbildungsschaltung 10 als Block-Bildsignal S11 ausgegeben.
Das Block-Bildsignal S11 wird einer zweidimensionalen orthogonalen Transformationsschaltung 11 zugeführt, die mit einer Haar-Funktion arbeitet. Ein Beispiel für die zweidimensionale orthogonale Transformationsschaltung ist in Fig. 5 dargestellt. Wie dort gezeigt ist, enthält eine solche zweidimensionale orthogonale Transformationsschaltung eine zweidimensionale Wavelet-Transformationsschaltung, die eine Haar-Funktion benutzt. Eine solche Schaltung besitzt mehrere Speichervorrichtungen ("M") 202, mehrere 1/2-Unterabtastschaltungen (↓) 204, mehrere Tei lungsfilter 206 höherer Ordnung ("H") und mehrere Teilungsfilter 208 niedriger Ordnung ("L"), die so angeordnet sind, wie dies in Fig. 5 dargestellt ist.
Fig. 6 zeigt ein Beispiel für ein Teilungsfilter 206 höherer Ordnung. Das Teilungsfilter 206 höherer Ordnung enthält eine Verzögerungseinrichtung 310 mit einer Verzögerungszeit, die einer Abtastprobe entspricht (im folgenden kurz als "1-Abtastprobe-Verzögerungsschaltung" bezeichnet), ferner Multiplizierschaltungen 312 und 313 und eine Addierschaltung 314, die so angeordnet sind, wie dies in Fig. 6A dargestellt ist. An einem Eingang 309 wird ein Eingangssignal aufgenommen, das der Multiplizierschaltung 312 zugeführt wird, in der es mit einem vorbestimmten Wert, wie ( 2/2), multipliziert wird. Das multiplizierte Signal aus der Multiplizierschaltung 312 wird einem Eingang der Addierschaltung 314 zugeführt. Das empfangene Eingangssignal wird außerdem von dem Eingang 309 der 1-Abtastprobe-Verzögerungsschaltung 310 zugeführt, die das empfangene Signal um eine Zeitspanne verzögert, die im wesentlichen der Zeit für eine Abtastprobe äquivalent ist. Das verzögerte Signal aus der 1-Abtastprobe-Verzögerungsschaltung 310 wird der Multiplizierschaltung 313 zugeführt, in der es mit einem vorbestimmten Wert, wie (- 2/2), multipliziert wird. Das multiplizierte Signal aus der Multiplizierschaltung 313 wird dem anderen Eingang der Addierschaltung 314 zugeführt. Die Addierschaltung 314 addiert die beiden multiplizierten Signale aus den Multiplizierschaltungen 312 und 313 und bildet ein Summensignal, das von dem Teilungsfilter höherer Ordnung ausgegeben wird.
Ein Beispiel für das Teilungsfilter 208 niedriger Ordnung ist in Fig. 6B dargestellt. Das Teilungsfilter 208 niedriger Ordnung umfaßt eine 1-Abtastprobe-Verzögerungsschaltung 322, ferner Multiplizierschaltungen 324 und 326 und eine Addierschaltung 328, die in der in Fig. 6 dargestellten Weise angeordnet sind. Diese Elemente des Teilungsfilters niedriger Ordnung arbeiten ähnlich wie die des oben beschriebenen Teilungsfilters höherer Ordnung, so daß hier eine kurze Beschreibung genügt, die die Unterschiede erläutert. Ein an einem Eingang 319 empfangenes Eingangssignal wird der 1-Abtastprobe-Verzögerungsschaltung 322 und der Multiplizierschaltung 324 zugeführt, die das empfangene Signal mit einem vorbestimmten Wert, wie ( 2/2), multipliziert. Die 1-Abtastprobe-Verzögerungsschaltung 322 liefert ein verzögertes Ausgangssignal an die Multiplizierschaltung 326, in der dieses Signal mit einem vorbestimmten Wert, wie ( 2/2), multipliziert wird. Die multiplizierten Ausgangssignale der Multiplizierschaltungen 324 und 326 werden in der Addierschaltung 328 addiert, so daß ein Summensignal gebildet wird, das von dem Teilungsfilter 208 niedriger Ordnung ausgegeben wird.
In der Transformationsschaltung von Fig. 5 wird der Wert von 64 Pixeln verarbeitet, die die Koeffizienten niedriger Ordnung betreffen, die rekursiv in zwei abwechselnde Teile unterteilt wurden, d. h. in einander abwechselnde vertikale und horizontale Teilungsabschnitte oder Partitionen. Diese Pixelwerte werden in 64 Koeffizienten transformiert, die durch Komponenten (z. B. eine Gleichkomponente, Komponenten niedriger Ordnung und Komponenten höherer Ordnung) in 10 Kanäle partitioniert oder getrennt werden. Diese 10 Kanäle sind in Fig. 5 mit I0, I1, I2, I3, II1, II2, II3, III1, III2 und III3 bezeichnet. Die Anordnung der 64 Koeffizienten zusammen mit den entsprechenden Kanälen ist in Fig. 7 beispielhaft dargestellt. Wie Fig. 7 zeigt, ist ein Gleichkoeffizient 402 in dem Kanal I0 angeordnet, der als Gleichkanal bezeichnet werden kann, Drei Koeffizienten 403 niedriger Ordnung sind in den drei Kanälen I1, I2 bzw. I3 angeordnet, die als Kanäle niedriger Ordnung bezeichnet werden können. Die restlichen Koeffizienten 404 oder die Koeffizienten höherer Ordnung, sind in den Kanälen II1, II2, II3, III1, III2 bzw. III3 angeordnet. Diese Koeffizienten werden von der zweidimensionalen orthogonalen Transformationsschaltung 11 als Koeffizientensignal S12 ausgegeben. Das Koeffizientensignal S12 wird der Schaltung 13 zur Korrekturkoeffizientenberechnung und der Prüfschaltung 14 für die Koeffizienten höherer Ordnung zugeführt.
Ein Beispiel für eine Konfiguration der Schaltung 13 zur Berechnung der Korrekturkoeffizienten ist in Fig. 8 dargestellt. Diese Korrekturkoeffizienten-Berechnungsschaltung umfaßt Register 70a, 70b und 70c, Nurlesespeicher (ROMs) 71a, 71b und 71c, eine Adressengeneratorschaltung 72 und eine Addierschaltung 73, die in der in Fig. 7 dargestellten Weise angeordnet sind. Das Koeffizientensignal S12 aus der zweidimensionalen orthogonalen Transformationsschaltung 11 wird den drei Registern 70a, 70b, 70c zugeführt, die die Koeffizienten 403 niedriger Ordnung speichern, die den in Fig. 7 dargestellten drei Kanälen I1, I2 und I3 niedriger Ordnung entsprechen. Die Register 70a, 70b und 70c führen die gespeicherten Koeffizienten niedriger Ordnung als Koeffizientensignale S70a, S70b bzw. S70c den ROMs 71a, 71b bzw. 71c zu. Ein Koeffizientenadressensignal S72 aus der Adressengeneratorschaltung 72 für den jeweiligen Block wird ebenfalls den ROMs 71a, 71b und 71c zugeführt. Die Signale S70a, S70b und S70c, die den Werten der drei Koeffizienten niedriger Ordnung entsprechen, werden als Eingangssignale während der Zeit, in der ein Block verarbeitet wird, in den ROMs 71a, 71b und 71c gespeichert. Die ROMs 71a, 71b und 71c erzeugen nach Maßgabe der Werte der drei Koeffizientensignale S70a, S70b, S70c und des Koeffizientenadressensignals S72 (z. B. mit Hilfe von Tabellen oder dgl., in denen Korrekturwerte als Funktion von Koeffizientenwerten gespeichert sind) Korrekturwertsignale S71a, S71b bzw. S71c für den betreffenden Block, die der Addierschaltung 73 zugeführt werden. Die empfangenen Korrekturwertsignale S71a, S71b und S71c werden in der Addierschaltung 73 kombiniert oder addiert, um für jeden Block ein Korrekturkoeffizientensignal S13 zu bilden, das dann von der Addierschaltung ausgegeben wird.
Ein Beispiel für die von der Korrekturkoeffizienten-Berechnungsschaltung 13 ausgeführten Berechnungen oder Verarbeitungen ist in Fig. 9 dargestellt. Die linken Seiten von Fig. 9A, 9B und 9C zeigen die Werte der von der Korrekturkoeffizienten-Berechnungsschaltung 13 aufgenommenen Koeffizientenwerte, die, wie oben beschrieben, den ROMs 71a, 71b bzw. 71c zugeführt werden. Wie dort gezeigt ist, hat von den dem ROM 71a zugeführten Koeffizienten der Koeffizient 403 niedriger Ordnung, der dem Kanal I1 (Fig. 7) niedriger Ordnung entspricht, den Wert 100, und die Koeffizienten höherer Ordnung haben den Wert Null. Von den Koeffizienten, die dem ROM 71b zugeführt werden, hat der dem Kanal I3 (Fig. 7) niedriger Ordnung entsprechende Koeffizient 403 niedriger Ordnung den Wert 100, und die Koeffizienten höherer Ordnung haben den Wert Null. Von den dem ROM 71c zugeführten Koeffizienten hat der dem Kanal I2 (Fig. 7) niedriger Ordnung entsprechende Koeffizient 403 niedriger Ordnung den Wert 100, und die Koeffizienten höherer Ordnung haben den Wert Null. Als Reaktion auf die empfangenen Koeffizienten und das Koeffizientenadressensignal S72 erzeugen die ROMs 71a, 71b und 71c die auf der rechten Seite von Fig. 9A bis 9C dargestellten Korrekturkoeffizienten. Diese Korrekturkoeffizienten werden so erzeugt oder berechnet, daß eine stufenförmige diskontinuierliche Linie in dem zentralen Bereich des Blocks geglättet werden kann, ohne daß der Wert des Pixels auf der Grenze des Blocks geändert wird. Die berechneten Korrekturkoeffizienten, die auf der rechten Seite von Fig. 9A bis 9C dargestellt sind, werden von den ROMs 71a, 71b und 71c als Korrekturwertsignale S71a, S71b bzw. S71c der Addierschaltung 73 zugeführt, die diese Korrektursignale addiert und das Korrekturkoeffizientensignal S13 bildet.
Fig. 9D, 9E und 9F zeigen ein weiteres Beispiel für die von der Korrekturkoeffizienten-Berechnungsschaltung 13 durchgeführte Verarbeitung, insbesondere die von der Addierschaltung 73 durchgeführte Addition. Ähnlich wie dies anhand von Fig. 9A bis 9C beschrieben wurde, zeigen die linken Seiten von Fig. 9D und 9E die Werte von Koeffizienten, die von der Korrekturkoeffizienten-Berechnungsschaltung 13 empfangen und, wie oben beschrieben, zwei ROMs, z. B. den ROMs 71a und 71b, zugeführt werden. Das heißt, von den dem ROM 71a zugeführten Koeffizienten hat der dem Kanal I1 (Fig. 7) niedriger Ordnung entsprechende Koeffizient 403 niedriger Ordnung den Wert 10, und die Koeffizienten höherer Ordnung haben den Wert Null. Von den dem ROM 71b zugeführten Koeffizienten hat der dem Kanal I3 (Fig. 7) niedriger Ordnung entsprechende Koeffizient 403 niedriger Ordnung den Wert 10, und die Koeffizienten höherer Ordnung haben den Wert Null. Als Reaktion auf die empfangenen Koeffizienten und das Koeffizientenadressensignal S72 erzeugen die ROMs 71a und 71b die Korrekturkoeffizienten, die auf der rechten Seite von Fig. 9D und 9E dargestellt sind. Diese auf der rechten Seite von Fig. 9D bis 9E dargestellten berechneten Korrekturkoeffizienten werden von den ROMs 71a und 71b als Korrekturwertsignale S71a bzw. S71b der Addierschaltung 73 zugeführt, die diese Korrektursignale addiert und so das Korrekturkoeffizientensignal S 13 bildet, wie dies in Fig. 9F dargestellt ist. Das heißt, die Addierschaltung 73 addiert jeden der in Fig. 9D dargestellten Koeffizientenwerte zu dem entsprechenden Koeffizientenwert in Fig. 9E. So wird z. B. der dem Kanal I1 auf der rechten Seite von Fig. 9D entsprechende Koeffizientenwert, der den Wert -9 hat, zu dem entsprechenden Koeffizientenwert auf der rechten Seite von Fig. 9E addiert, der den Wert Null hat, so daß die Summe -9 gebildet wird, die an der entsprechenden Stelle auf der rechten Seite von Fig. 9F dargestellt ist. Als weiteres Beispiel wird der Koeffizientenwert -1,9, der unmittelbar rechts von dem dem Kanal I1 auf der rechten Seite von Fig. 9D entsprechenden Koeffizienten -9 liegt, zu dem entsprechenden Koeffizientenwert -1,6 auf der rechten Seite von Fig. 9E addiert, so daß der Summenwert -3,5 erhalten wird, der an der entsprechenden Stelle auf der rechten Seite von Fig. 9F dargestellt ist.
Das Korrekturkoeffizientensignal S13 aus der Korrekturkoeffizienten-Berechnungsschaltung 13 wird der zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformationsschaltung 15 zugeführt, die mit einer Haar-Funktion arbeitet. Ein Beispiel für eine solche zweidimensionale inverse orthogonale Transformationsschaltung 15 ist in Fig. 10 gezeigt. Man erkennt, daß die Arbeitsweise einer solchen zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformationsschaltung 15, die mit einer Haar-Funktion arbeitet, im wesentlichen zu der Arbeitsweise der oben beschriebenen zweidimensionalen orthogonalen Transformationsschaltung 11 von Fig. 5 invers ist. Die zweidimensionale inverse orthogonale Transformationsschaltung 15 enthält eine zweidimensionale inverse Wavelet-Transformationsschaltung. Diese Schaltung enthält mehrere Speichervorrichtungen ("M") 502, mehrere Zweifach-Aufwärts-Abtastschaltungen (↑) 504, mehrere Rekonstruktionsfilter 506 höherer Ordnung ("H"), mehrere Rekonstruktionsfilter 508 niedriger Ordnung ("L") und mehrere Addierschaltungen 510, die in der in Fig. 10 dargestellten Weise zusammengeschaltet sind.
Ein Beispiel für das Rekonstruktionsfilter 506 höherer Ordnung ("H") ist in Fig. 11A dargestellt. Das Rekonstruktionsfilter 506 höherer Ordnung besitzt, wie dort gezeigt, eine 1-Abtastprobe- Verzögerungsschaltung 522, ferner Multiplizierschaltungen 524 und 526 und eine Addierschaltung 528, die in der in Fig. 11A dargestellten Weise angeordnet sind. Die Schaltungen des Rekonstruktionsfilters 506 höherer Ordnung von Fig. 11A sind mit Ausnahme der Multiplikanden der Multiplizierschaltungen 524 und 526 im wesentlichen ähnlich wie diejenigen des Teilungsfilters 206 höherer Ordnung von Fig. 6A und sollen deshalb nicht näher beschrieben werden. Wie Fig. 11A zeigt, multipliziert die Multiplizierschaltung 524 ein empfangenes Signal mit einem vorbestimmten Wert, wie (- 2/2), während die Multiplizierschaltung 526 das Ausgangssignal der 1- Abtastprobe-Verzögerungsschaltung 522 mit einem vorbestimmten Wert, wie ( 2/2), multipliziert.
Ein Beispiel für ein Rekonstruktionsfilter 508 niedriger Ordnung ("L") ist in Fig. 11 B dargestellt. Das Rekonstruktionsfilter 508 niedriger Ordnung enthält, wie dort gezeigt, eine 1-Abtastprobe- Verzögerungsschaltung 542, ferner Multiplizierschaltungen 544 und 546 und eine Addierschaltung 548, die in der in Fig. 11B dargestellten Weise angeordnet sind. Diese Schaltungen des Rekonstruktionsfilters 540 niedriger Ordnung von Fig. 11B sind im wesentlichen ähnlich aufgebaut wie diejenigen des Teilungsfilters 208 niedriger Ordnung von Fig. 6B und werden deshalb nicht näher beschrieben.
In der Transformationsschaltung 15 werden die 64 Koeffizienten sukzessiv, beginnend mit dem Koeffizienten niedriger Ordnung, in horizontaler und vertikaler Richtung rekonstruiert und da durch in ein Block-Bildsignal S15 invers transformiert, das 64 Pixel repräsentiert. Dieses Block- Bildsignal S15 wird dem Datenwähler 16 zugeführt, der in Fig. 1 dargestellt ist.
Wie Fig. 1 zeigt, wird das Koeffizientensignal S12 aus der zweidimensionalen orthogonalen Transformationsschaltung 11 außerdem der Prüfschaltung 14 für die Koeffizienten höherer Ordnung zugeführt. Diese Prüfschaltung für Koeffizienten höherer Ordnung prüft die empfangenen 64 Koeffizienten und stellt fest, ob die 60 Koeffizienten höherer Ordnung (d. h. die Koeffizienten außer dem Gleich koeffizienten und den drei Koeffizienten niedriger Ordnung, die dem Gleichstromkanal I0 und den Kanälen I1, I2 und I3 niedriger Ordnung von Fig. 7 entsprechen) jeweils den Wert Null haben. Falls jeder dieser Koeffizienten höherer Ordnung den Wert Null hat und falls einer der drei Koeffizienten niedriger Ordnung (mit Ausnahme des Gleichkoeffizienten) einen von Null verschiedenen Wert hat, existiert eine Verzerrung. Mit anderen Worten, es existiert eine leicht wahrnehmbare Verzerrung, wenn alle Koeffizienten höherer Ordnung den Wert Null hat und einer der Koeffizienten niedriger Ordnung einen von Null verschiedenen Wert hat. Die Prüfschaltung 14 für die Koeffizienten höherer Ordnung führt das Ergebnis dieser Prüfung und Feststellung als Schaltsignal S14 dem Datenwähler 16 zu.
Wie Fig. 1 zeigt, wird das Block-Bildsignal S11 aus der Blockbildungsschaltung 10 außerdem einer Verzögerungsschaltung 12 zugeführt. Die Verzögerungsschaltung 12 verzögert das empfangene Signal um eine vorbestimmte Zeitspanne, z. B. die für die Verarbeitung des Blockbildsignals S11 von der zweidimensionalen orthogonalen Transformationsschaltung 11 bis zu dem Datenwähler 16 erforderliche Zeit. Die Verzögerungsschaltung 12 führt dem Datenwähler 16 ein verzögertes Block-Bildsignal S11 zu.
Der Datenwähler 16 wählt nach Maßgabe des Schaltsignals S14 eines der empfangenen Signale aus, d. h. entweder das Block-Bildsignal S15 aus der zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformationsschaltung 15 oder das verzögerte Block-Bildsignal S11' aus der Verzögerungsschaltung 12. Der Datenwähler 16 wählt das Block-Bildsignal S15 aus der zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformationsschaltung 15, das so in der oben beschriebenen Weise so verarbeitet wurde, daß die Blockverzerrung geglättet wird, dann aus, wenn das Schaltsignal S14 an zeigt, daß eine Verzerrung existiert (d. h. jeder der oben beschriebenen 60 Koeffizienten höherer Ordnung den Wert Null hat). Wenn das Schaltsignal S14 hingegen anzeigt, daß eine solche Verzerrung nicht existiert (d. h. wenn nicht alle der oben beschriebenen 60 Koeffizienten höherer Ordnung den Wert Null haben), wählt der Datenwähler 16 das unverarbeitete decodierte verzögerte Block-Bildsignal S11' aus, das mit Hilfe der Verzögerungsschaltung 12, wie oben beschrieben, mit dem Block-Bildsignal S15 aus der inversen Transformationsschaltung 15 synchronisiert wird. Das ausgewählte Signal, d. h. entweder das Block-Bildsignal S15 oder das verzögerte Block-Bildsignal S11' wird von dem Datenwähler 16 als Block-Bildsignal S16 ausgegeben.
Falls das Block-Bildsignal S11 eine Verzerrung aufweist, z. B. eine stufenförmige Verzerrung an einer oder mehreren Grenzen eines oder mehrerer codierter Blöcke, wird dieses Signal deshalb von der zweidimensionalen orthogonalen Transformationsschaltung 11, der Korrekturkoeffizienten-Berechnungsschaltung 13 und der zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformationsschaltung 15 so verarbeitet, daß die andernfalls leicht wahrnehmbare Verzerrung wirksam geglättet wird. Das resultierende verarbeitete Signal S15 wird von dem Datenwähler 16 ausgewählt und als Block-Bildsignal S16 ausgeben. Falls hingegen die Schaltung 14 zur Prüfung der Koeffizienten höherer Ordnung feststellt, daß das Block-Bildsignal S11 keine solche Verzerrung aufweist, wählt der Datenwähler 16 das verzögerte Block-Bildsignal S11', das er als Block-Bildsignal S16 ausgibt. Somit bietet die Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 9 eine adaptierbare oder adaptive Verarbeitung, bei der die Art der Verarbeitung eines decodierten Bildsignals in Abhängigkeit davon geändert wird, ob eine Blockverzerrung, wie eine leicht wahrnehmbare Blockverzerrung, in dem Signal detektiert wird.
Das Block-Bildsignal S16 aus dem Datenwähler 15 wird der Abtastsignalschaltung 17 zugeführt. Die Abtastsignalschaltung verarbeitet das empfangene Signal S16 und bildet daraus ein Abtastsignal, das in seiner Form im wesentlichen mit dem Eingangsbildsignal identisch ist. Dieses Abtastsignal wird von der Blockverzerrungs-Glättungseinrichtung 9 von Fig. 1 als verarbeitetes Bildsignal S17 ausgegeben.
Die oben beschriebene Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 9 nimmt also ein restauriertes Bildsignal S10 auf, das durch das Decodieren von codierten Daten mit Hilfe einer zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformation gewonnen wird, wobei die codierten Daten durch Codieren eines Bildsignals mit Hilfe einer zweidimensionalen orthogonalen Transformation gewonnen wurden. Aus dem so empfangenen restaurierten Bildsignal wird ein Verarbeitungsblock gebildet, der Pixel aus einer Anzahl (z. B. vier) aneinandergrenzender codierter Blöcken enthält. Dieser Verarbeitungsblock wird von der zweidimensionalen orthogonalen Transformationsschaltung 11, die mit einer Haar-Funktion arbeitet, so verarbeitet, daß mehrere Koeffizienten gebildet werden. Die Korrekturkoeffizienten-Berechnungsschaltung 13 addiert zu diesen Koeffizienten Korrekturwerte, und die so gewonnenen korrigierten Koeffizienten werden in der zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformationsschaltung 15 so verarbeitet, daß eine möglicherweise existierende und andernfalls leicht wahrnehmbare Verzerrung wirksam geglättet wird. Die Koeffizienten aus der Schaltung 11 werden in der Prüfschaltung 14 für die Koeffizienten höherer Ordnung geprüft, um festzustellen, ob eine solche Verzerrung existiert. Wenn festgestellt wird, daß eine Verzerrung existiert, wählt der Datenwähler 16 das verarbeitete Ausgangssignal der zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformationsschaltung 15 aus und führt es der Abtastsignalschaltung 17 zu, in der das verarbeitete Bildsignal S17 gebildet wird, das dann von der Vorrichtung 9 ausgegeben wird. Wenn hingegen festgestellt wird, daß keine Verzerrung vorliegt, wählt der Datenwähler 16 das verzögerte Block-Bildsignal S11' aus und liefert dieses an die Abtastsignalschaltung 17, die das verarbeitete Bildsignal S17 ausgibt.
So läßt sich mit Hilfe der oben beschriebenen Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung ein Bildsignal gewinnen, bei dem eine andernfalls leicht wahrnehmbare stufenförmige Verzerrung an der Grenze oder den Grenzen eines oder mehrerer codierter Blöcke geglättet wurde. Es ist erkennbar, daß eine solche Vorrichtung relativ einfach realisiert oder hergestellt und betrieben werden kann.
Fig. 2 zeigt eine Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 600 nach einem zweiten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie dort gezeigt ist, umfaßt die Blockverzerrungs-Glättungseinrichtung 600 eine Blockbildungsschaltung 10, eine zweidimensionale orthogonale Transformationsschaltung 11, eine Verzögerungsschaltung 12, eine Korrekturkoeffizienten-Berechnungsschaltung 13, eine zweidimensionale inverse orthogonale Transformationsschaltung 15, eine Schaltung 24 zur Berechnung des Leistungsverhältnisses (oder des Verhältnisses der Absolutwerte), eine Schaltung 26 zur Berechnung von gewichteten Summen und eine Abtastsignalschaltung 17, die in der in Fig. 2 dargestellten Weise miteinander verbunden sind. Die Blockbildungsschaltung 10, die zweidimensionale orthogonale Transformationsschaltung 11, die Verzögerungsschaltung 12, die Korrekturkoeffizienten-Berechnungsschaltung 13, die zweidimensionale inverse orthogonale Transformationsschaltung 15 und die Abtastsignalschaltung 17 der Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 600 ähneln in ihrem Aufbau und ihrer Funktion im wesentlichen den entsprechenden Teilen der Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 9 von Fig. 1 und werden deshalb nicht erneut beschrieben. Die Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 600 unterscheidet sich jedoch von der Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 9 darin, daß die Prüfschaltung 14 für die Koeffizienten höherer Ordnung, der Datenwähler 16 und das Schaltsignal S14 der Vorrichtung 9 im wesentlichen durch die Schaltung 24 zur Berechnung des Leistungsverhältnisses oder des Verhältnisses der Absolutwerte, die Schaltung 26 zur Berechnung von gewichteten Summen bzw. das gewichtete Signal S24 der Vorrichtung 600 ersetzt sind. Dies wird im folgenden näher beschrieben.
Fig. 12 zeigt die Schaltung 24 zur Berechnung des Leistungsverhältnisses oder des Verhältnisses der Absolutwerte in ausführlicherer Darstellung. Die Schaltung 24 zur Berechnung des Leistungsverhältnisses oder des Verhältnisses der Absolutwerte umfaßt eine Quadratwert-(oder Absolutwert)-Berechnungsschaltung 100, eine Addierschaltung 101, eine 1-Abtastwert-Verzögerungsschaltung 102, ein UND-Glied 103, Register 104a und 104b, eine Verhältnisberechnungsschaltung 105 und eine Klassifizierungsschaltung 106, die in der in Fig. 12 dargestellten Weise miteinander verbunden sind. Wie dort gezeigt ist, wird das Koeffizientensignal S12 aus der zweidimensionalen orthogonalen Transformationsschaltung 11 (Fig. 2) der Quadratwert-(oder Absolutwert)-Berechnungsschaltung 100 zugeführt, wobei die Koeffizienten dieser Schaltung sukzessiv, beginnend mit den Koeffizienten niedriger Ordnung, zugeführt werden. Die Quadrat wert-(oder Absolutwert)-Berechnungsschaltung 100, die einen Nurlesespeicher (ROM) oder dgl. enthalten kann, kann für jeden Koeffizienten des Koeffizientensignals S12 einen Quadratwert (oder Absolutwert) berechnen oder erzeugen und so ein Quadratwert-(oder Absolutwert)-Signal S100 bilden. Dieses Signal S100 wird der Addierschaltung 101 zugeführt.
Die Addierschaltung 101 nimmt das Quadratwert-(oder Absolutwert)-Signal S100 und das Ausgangssignal S102 der 1-Abtastwert-Verzögerungsschaltung 102 auf, addiert die aufgenommenen Signale und bildet so ein Summensignal S101. Das Summensignal S101 wird dem UND-Glied 103 und den Registern 104a und 104b zugeführt, wie dies weiter unten näher beschrieben wird. Das UND-Glied 103 liefert ein Additionszwischensignal S103 an die 1-Abtastprobe-Verzögerungsschaltung, die das empfangene Signal S103 um eine Zeitperiode verzögert, die der Verarbeitung einer Abtastprobe entspricht, und das Ausgangssignal S102 liefert. Dadurch wird der Quadratwert (oder Absolutwert) der von dem Gleichkoeffizienten und den 60 Koeffizienten höherer Ordnung verschiedenen drei Koeffizienten niedriger Ordnung kumulativ addiert. Das UND- Glied 103 setzt das kumulative Addieren zurück, so daß die kumulativen Ergebnisse in den Registern 104a und 104b gespeichert werden, wie dies im folgenden näher beschrieben wird.
Wie oben beschrieben wurde, nehmen die Register 104a und 104b das Summensignal S101 auf und speichern das kumulative Additionsergebnis in einer vorbestimmten Weise. Das heißt, wenn das Summensignal oder Additionsergebnis S101 das Additionsergebnis des Quadratwerts (oder Absolutwerts) der drei Koeffizienten niedriger Ordnung ist, wird dieses Signal in dem Register 104a gespeichert. Wenn das Summensignal oder Additionsergebnis S101 hingegen das Additionsergebnis des Quadratwerts (oder Absolutwerts) der 60 Koeffizienten höherer Ordnung ist, wird dieses Signal in dem Register 104b gespeichert.
Die gespeicherten Additionssignale S104a und S104b aus den Registern 104a bzw. 104b werden der Verhältnisberechnungsschaltung 105 zugeführt. Die Verhältnisberechnungsschaltung 105, die eine Teilerschaltung oder dgl. enthalten kann, berechnet oder erzeugt das Verhältnis zwischen dem Additionssignal S104a des Quadratwerts (oder Absolutwerts) der drei Koeffizienten niedriger Ordnung aus dem Register 104a und dem Additionssignal S104b des Quadratwerts (oder Absolutwerts) der 60 Koeffizienten höherer Ordnung aus dem Register 104b. Die Verhältnisberechnungsschaltung 105 führt das so gewonnene Verhältnis als Verhältnissignals S105 der Klassifizierungsschaltung 106 zu. Die Klassifizierungsschaltung 106, die ein ROM oder dgl. enthalten kann, ordnet das empfangene Verhältnissignal S105 einem aus einer vorbestimmten Zahl von Pegeln, z. B. vier Pegeln, zu, den sie dann als gewichtetes Signal S24 ausgibt.
Wie Fig. 2 zeigt, nimmt die Schaltung 26 zur Berechnung der gewichteten Summe das verzögerte Block-Bildsignal S11' aus der Verzögerungsschaltung 12, ferner das Block-Bildsignal S15 aus der zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformationsschaltung 15 und das gewich tete Signal S24 aus der Schaltung 24 zur Berechnung des Leistungsverhältnisses (oder des Verhältnisses der Absolutwerte) auf. Die Schaltung 26 zur Berechnung der gewichteten Summe ist in Fig. 13 dargestellt. Die Schaltung 26 zur Berechnung der gewichteten Summe enthält eine Reduzierschaltung 702, ferner Multiplizierschaltungen 704 und 706 und eine Addierschaltung 708, die in der in Fig. 13 dargestellten Weise miteinander verbunden sind. Der in den Multiplizierschaltungen 704 und 706 dargestellte Buchtabe "W" repräsentiert einen Gewichtungsfaktor, der dem gewichteten Signal S24 entspricht.
Wie Fig. 13 zeigt, werden das Block-Bildsignal S15 und das gewichtete Signal S24 der Multiplizierschaltung 706 zugeführt und in dieser miteinander multipliziert. Das in der Multiplizierschaltung 706 erzeugte Multiplikationsergebnis wird der Addierschaltung 708 zugeführt. Das gewichtete Signal S24 wird außerdem der Reduzierschaltung 702 zugeführt, die den Ausdruck (1-W) berechnen oder erzeugen kann und diesen der Multiplizierschaltung 704 zuführt. Die Multiplizierschaltung 704 nimmt außerdem das verzögerte Block-Bildsignal S11' auf und multipliziert es mit dem Ausdruck (1-W) und liefert das gewonnene Multiplikationsergebnis an die Addierschaltung 708. Die Addierschaltung 708 addiert die empfangenen Multiplikationsergebnisse und erzeugt ein Block-Bildsignal S26, das sie dann ausgibt.
So berechnet die Schaltung 26 zur Berechnung der gewichteten Summe auf der Basis des gewichteten Signals S24 eine gewichtete Summe des unverarbeiteten Bildsignals S11' und des Bildsignals S15, das in der oben beschriebenen Weise verarbeitet wurde, um die Blockverzerrung zu glätten. Dies führt dazu, daß die Schaltung 26 zur Berechnung der gewichteten Summe das Block-Bildsignal S26 erzeugt und ausgibt, in welchem eine andernfalls leicht wahrnehmbare stufenförmige Verzerrung an einer oder mehreren Grenzen des (der) codierten Blocks (Blöcke) Stufe für Stufe geglättet ist.
Die Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 600 nimmt also ein restauriertes Bildsignal S10 auf, das Verzerrungen aufweist und durch Codieren mit zweidimensionaler orthogonaler Transformation und Decodieren mit zweidimensionaler inverser orthogonaler Transformation gewonnen wird. Die Vorrichtung erzeugt ein Korrekturblocksignal S11, das gleichermaßen Pixel aus vier aneinandergrenzenden codierten Blöcken enthält und eine Verzerrung aufweist. Eine Einheit des Korrekturblocks 511 wird einer zweidimensionalen orthogonalen Transformation unterzogen, bei der eine Haar-Funktion benutzt wird. Das Verhältnis zwischen der Leistungssumme (oder Absolutwertsumme) der Werte von drei Koeffizienten niedriger Ordnung (mit Ausnahme des Gleichkoeffizienten) und der Leistungssumme (oder Absolutwertsumme) der Werte der Koeffizienten, die nicht der Gleichkoeffizient und die drei Koeffizienten niedriger Ordnung sind, wird berechnet, um so das gewichtete Signal S24 zu bilden. Das gewichtete Signal wird von der Schaltung 26 zur Berechnung der gewichteten Summe benutzt, um das Block-Bildsignal S26 zu erzeugen, in dem die Verzerrung geglättet ist, wie dies oben beschrieben wurde.
Die vorangehend beschriebene Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 600 ist also in der Lage, ein Bild zu erzeugen, in welchem die stufenförmige Verzerrung an einer Grenze oder an Grenzen des (der) codierten Blocks (Blöcke) Stufe für Stufe geglättet wurde. Durch die Benutzung dieser Vorrichtung kann außerdem der Anwendungsbereich der Verarbeitung im Vergleich zu der Blockverzerrungs-Glättungseinrichtung 9 von Fig. 1 erweitert werden.
Fig. 3 zeigt eine Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 800 nach einem dritten Ausführungsbeispiel der Erfindung. Wie dort gezeigt ist, enthält die Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 800 eine Blockbildungsschaltung 10, ferner eine zweidimensionale orthogonale Transformationsschaltung 11, eine Verzögerungsschaltung 12, eine Korrekturkoeffizienten-Berechnungsschaltung 13, eine zweidimensionale inverse orthogonale Transformationsschaltung 15, eine Schaltung 34 zur Berechnung des Leistungsverhältnisses (oder des Verhältnisses der Absolutwerte), eine Schaltung 26 zur Berechnung einer gewichteten Summe, einen Datenwähler 34' und eine Abtastsignalschaltung 17, die in der in Fig. 3 dargestellten Weise miteinander verbunden sind. Die Blockbildungsschaltung 10, die zweidimensionale orthogonale Transformationsschaltung 11, die Verzögerungsschaltung 12, die Korrekturkoeffizienten-Berechnungsschaltung 13, die zweidimensionale inverse orthogonale Transformationsschaltung 15, die Schaltung 26 zur Berechnung der gewichteten Summe und die Abtastsignalschaltung 17 der Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 800 ähneln in ihrem Aufbau und ihrer Funktion im wesentlichen den entsprechenden Teilen der Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 600 von Fig. 2 und werden deshalb nicht erneut beschrieben, wie weiter unten näher beschrieben wird, unterscheidet sich die Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 800 von der Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 600 jedoch darin, daß die Schaltung 24 zur Berechnung des Leistungsverhältnisses (oder des Verhältnisses der Absolutwerte) im wesentlichen durch die Schaltung 34 zur Berechnung des Leistungsverhältnisses (oder des Verhältnisses der Absolutwerte) und den Datenwähler 34' ersetzt ist. Die Schaltung 34 zur Berechnung des Leistungsverhältnisses (oder des Verhältnisses der Absolutwerte) kann dem Datenwähler 34' vier gewichtete Signale S34a, S34b, S34c und S34d zuführen. Der Datenwähler 34' wählt daraus das (die) gewichtete(n) Signal(e) aus, das der Schaltung 26 zur Berechnung der gewichteten Summe zugeführt werden soll, wie dies im folgenden näher beschrieben wird.
Fig. 14 zeigt die Schaltung 34 zur Berechnung des Leistungsverhältnisses (oder des Verhältnisses der Absolutwerte). Man erkennt hier, daß die Schaltung 34 zur Berechnung des Leistungsverhältnisses (oder des Verhältnisses der Absolutwerte), mit Ausnahme eines zusätzlich vorgesehenen Sequenzwechselspeichers 120 und von vier Ausgangsregistern 127a, 127b, 127c und 127d im wesentlichen der in Fig. 12 dargestellten Schaltung 24 zur Berechnung des Leistungsverhältnisses (oder des Verhältnisses der Absolutwerte) gleicht. Deshalb werden hier nur die Unterschiede zwischen der Schaltung 34 und der Schaltung 24 beschrieben.
Fig. 15A zeigt vier Regionen A, B, C und D, die zur Rekonstruktion eines Blockbildsignals mit 64 Pixeln benutzt werden können, wenn eine zweidimensionale orthogonale Transformation mit Hilfe einer Haar-Funktion durchgeführt wird. Fig. 15B bis 15E zeigen die Koeffizienten oder Komponenten höherer Ordnung für jede der vier Regionen A bis D. Die Schaltung 34 zur Berechnung des Leistungsverhältnisses (oder des Verhältnisses der Absolutwerte) und der Datenwähler 34' liefern für jede der Regionen A bis D ein gewichtetes Signal. Und zwar wird das Koeffizientensignal S12 aus der zweidimensionalen orthogonalen Transformationsschaltung 11 (Fig. 3) dem Sequenzwechselspeicher 120 (Fig. 14) zugeführt, der die Übertragungsfolge der Koeffizienten ändern kann. Das heißt der Sequenzwechselspeicher 120 liefert ein Koeffizientensignal S12, in dem die Koeffizienten in der Weise neu angeordnet sind, daß die drei Koeffizienten niedriger Ordnung und dann die Koeffizienten höherer Ordnung sukzessiv für jede der Regionen A bis D von Fig. 15A in Mengen zu jeweils 15 Koeffizienten ausgegeben werden.
Das Koeffizientensignal S12 wird der Quadratwert-(oder Absolutwert)-Berechnungsschaltung 100 zugeführt, die die Berechnung und die Addition des Quadratwerts (oder Absolutwerts) im wesentlichen ähnlich ausführt wie die Schaltung von Fig. 12. Das Rücksetzen der kumulativen Addition durch das UND-Glied 103 findet jedoch für jeden Satz der drei Koeffizienten niedriger Ordnung und jeden Satz der Koeffizienten höherer Ordnung der vier Regionen A bis D statt. Die kumulative Summe des Quadratwerts (oder Absolutwerts) der drei Koeffizienten niedriger Ordnung wird in dem Register 104a gespeichert, ähnlich wie dies oben für die Schaltung von Fig. 12 beschrieben wurde. Die kumulative Summe des Quadratwerts (oder Absolutwerts) jedes Satzes von Koeffizienten höherer Ordnung der vier Regionen A bis D wird jedoch sequentiell in dem Register 104b gespeichert.
Die Verhältnisberechnungsschaltung 105 berechnet sequentiell die vier Verhältnisse zwischen dem gespeicherten Kumulativsummensignal S104a des Quadratwerts (oder Absolutwerts) der drei Koeffizienten niedriger Ordnung aus dem Register 104 und dem gespeicherten Kumulativsummensignal S104b des Quadratwerts (oder Absolutwerts) jedes Satzes von Koeffizienten höherer Ordnung der vier Regionen A bis D aus dem Register 104b, um die Verhältnissignale S125 zu bilden. Die vier berechneten Verhältnissignale S125 werden sequentiell der Klassifizierungsschaltung 106 zugeführt, die die empfangenen Signale klassifiziert und als Resultat dieser Klassifizierung vier gewichtete Signale S126 ausgibt. Die gewichteten Signale S126 werden den Registern 127a, 127b, 127c und 127d zugeführt, die ihrerseits vier gewichtete Signale S34a, S34b, S34c bzw. S34d ausgeben.
Wie Fig. 4 zeigt, werden die gewichteten Signale S34a bis S34d von der Schaltung 34 zur. Berechnung des Leistungsverhältnisses (oder des Verhältnisses der Absolutwerte) der Datenauswahlschaltung 34' zugeführt. Die Datenauswahlschaltung 34 kann für jede Pixelregion A bis D von Fig. 15 eines der gewichteten Signale S34a, S34b, S34c und S34d auswählen und dieses als gewichtetes Signal S34' synchron mit dem verzögerten Block-Bildsignal S11' und dem Block- Bildsignal S15 an die Schaltung 26 zur Berechnung der gewichteten Summe ausgeben. Auf der Basis des gewichteten Signals S34' berechnet die Schaltung 26 zur Berechnung der gewichteten Summe eine gewichtete Summe des unverarbeiteten Bildsignals S11' und des Bildsignals S15, das zur Glättung der Blockverzerrung in der oben beschriebenen Weise verarbeitet wurde. Die Schaltung 26 erzeugt so ein Block-Bildsignal S36, das der Abtastsignalschaltung 17 zugeführt wird, um das Ausgangsbildsignal S37 zu erzeugen. Als Ergebnis dieser Verarbeitung wird in dem Block-Bildsignal S36 eine andernfalls leicht wahrnehmbare stufenförmige Verzerrung an einer oder mehreren Grenzen des (der) codierten Blocks (Blöcke) Stufe für Stufe geglättet.
So werden in der Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 800 die Werte der Koeffizienten, die nicht der Gleichkoeffizient und die drei Koeffizienten niedriger Ordnung sind, zwangsweise auf Null gesetzt. Anschließend wird zu den Werten der Koeffizienten höherer Ordnung ein Korrekturwert addiert, der von den Werten der drei Koeffizienten niedriger Ordnung abhängig ist. Anschließend wird in einer Einheit des Korrekturblocks 511 auf das gesamte Bild eine zweidimensionale inverse orthogonale Transformationsverarbeitung angewendet, um das Bildsignal S15 zu erzeugen, in welchem leicht wahrnehmbare stufenförmige Verzerrungen an den Grenzen der codierten Blöcke geglättet wurden. Das Bildsignal S15 und das unverarbeitete restaurierte Bildsignal S11', die eine Blockverzerrung enthalten können, werden in Abhängigkeit von dem Verhältnissignal S24 der Leistungssumme (oder Absolutwertsumme) gewichtet und kombiniert. Dadurch kann der Bereich einer solchen Verarbeitung erweitert werden, und die stufenförmigen Verzerrungen an den Grenzen der codierten Blöcke können Stufe für Stufe geglättet werden.
Die vorangehend beschriebene Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 800 kann also ein Bild erzeugen, in dem die stufenförmige Verzerrung an einer Grenze oder an Grenzen des (der) codierten Blocks (Blöcke) für eine relativ kleine Flächeneinheit Stufe für Stufe geglättet wurde. Mit Hilfe einer solchen Vorrichtung kann außerdem der Anwendungsbereich der Verarbeitung im Vergleich zu der Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung 600 von Fig. 2 erweitert werden.
Obwohl die obigen Ausführungsbeispiele der Erfindung in Form von Hardware, z. B. der vorliegenden Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung, beschrieben wurden, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt. So kann die der Erfindung entsprechende Verarbeitung auch z. B. mit Hilfe von Software und eines digitalen Universal-Signalprozessors (DSP) ausgeführt und damit der gleiche Effekt oder das gleiche Ergebnis erzielt werden.
Ferner wurden bei der Beschreibung der Ausführungsbeispiele eine zweidimensionale Wavelet- Transformation und eine zweidimensional inverse Wavelet-Transformation mit 10-Kanal-Unterteilung unter Verwendung einer Haar-Funktion für die zweidimensionale orthogonale Transformati on und die zweidimensionale inverse orthogonale Transformation herangezogen. Die Erfindung ist auch hierauf nicht beschränkt. So können auch z. B. Transformationen mit einer anderen Kanalzahl als 10 verwendet werden, wie eine zweidimensionale Haar-Transformation und eine zweidimensionale inverse Haar-Transformation mit 16-Kanal-Unterteilung.
Die oben beschrieben Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung eliminiert eine blockförmige Verzerrung, die in einem restaurierten Bildsignal enthalten sein kann, das durch Decodieren eines codierten Bildsignals unter Verwendung einer zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformation gewonnen wird, wobei das Signal unter Verwendung einer zweidimensionalen orthogonalen Transformation codiert und übertragen oder aufgezeichnet und reproduziert wurde, wobei ein Block als Verarbeitungseinheit verwendet wird, dessen Pixelzahl wesentlich kleiner ist als bei dem früher vorgeschlagenen Gerät, wie z. B. dem in Fig. 18 dargestellten Gerät. (Der Block für das vorliegende Gerät kann z. B. im Vergleich zu dem Gerät von Fig. 18 mit 1/9 der Pixelzahl arbeiten). Durch die Verwendung einer orthogonalen Transformation, bei der (anstelle der üblichen DCT) eine Haar-Funktion benutzt wird, wird der Rechenumfang relativ klein, so daß die Größe der Verarbeitungsvorrichtung relativ klein gehalten und eine solche Vorrichtung leicht auf Situationen in einem dynamischen Bild angewendet werden kann, die mit dem herkömmlichen Gerät sonst nur schwer zu beherrschen sind. Wenn das vorliegende Verfahren auf die Standbildverarbeitung mit einem Universal-DSP angewendet wird, wird der Rechenumfang für diese Verarbeitung im Vergleich zu einem früheren Verfahren signifikant reduziert, so daß die Verarbeitungsgeschwindigkeit signifikant erhöht werden kann und der Betrieb und/oder die Handhabung des zugehörigen Geräts erleichtert wird.
Da bei der oben beschriebenen Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung gemäß der Erfindung eine adaptierbare Steuerung leicht möglich ist, die die Verarbeitung nach Bedarf durchführt oder die Verarbeitungsintensität justiert, kann eine andernfalls leicht wahrnehmbare blockförmige Verzerrung eliminiert und die subjektive Bildqualität verbessert werden, wobei gleichzeitig nachteilige Begleiterscheinungen, wie eine durch die Verarbeitung verursachte Verschlechterung der Auflösung, verhindert werden. Da die adaptierbare Steuerung leicht an einer Flächeneinheit durchgeführt werden kann, die kleiner ist als eine Verarbeitungsblockgröße, selbst wenn das vorliegende Verfahren auf ein Bild angewendet wird, in dem ein fein strukturierter Abschnitt und ein kontrastarmer Abschnitt in komplizierter Weise miteinander kombiniert sind, kann eine andernfalls leicht wahrnehmbare blockförmige Verzerrung in einem kontrastarmen Abschnitt eliminiert und die subjektive Bildqualität verbessert werden, wobei gleichzeitig nachteilige Auswirkungen, wie die durch die Verarbeitung verursachte Verschlechterung der Auflösung des fein strukturierten Bereichs verhindert wird.
Außerdem wird durch die Benutzung der oben beschriebenen Blockverzerrungs-Glättungsvorrichtung oder -technik die blockförmige Verzerrung eliminiert, die durch ungeeignete oder inkor rekte Steuerung der Quantisierung verursacht wird, so daß die Quantisierungssteuerschaltung einer Codiervorrichtung (die beim Stand der Technik relativ kompliziert herzustellen und/oder zu benutzen ist) zur Erzielung einer relativ hohen Bildqualität vereinfacht und der Umfang einer solchen Codiervorrichtung unter Beibehaltung der Bildqualität reduziert werden kann. Durch die Verwendung der vorliegenden Technik läßt sich außerdem die Informationsmenge reduzieren, die zur Erreichung der gleichen Bildqualität wie bei der Benutzung einer früheren Technik (wie sie oben beschrieben wurde) übertragen werden muß. Ähnlich kann die effektive Nutzung eines Mediums mit begrenzter Speicherqualität im Vergleich zum Stand der Technik verbessert werden. So kann z. B. die Aufzeichnungszeit einer Platte (deren Kapazität begrenzt ist) vergrößert werden.
In der vorangehenden Beschreibung wurden bevorzugte Ausführungsbeispiele der Erfindung sowie Modifizierungen dieser Ausführungsbeispiele im Detail erläutert. Die Erfindung ist selbstverständlich nicht auf diese Ausführungsbeispiele und Modifizierungen beschränkt. Der einschlägige Fachmann ist vielmehr in der Lage, weitere Modifizierungen und Variationen vorzusehen, ohne daß dadurch der in den anliegenden Ansprüchen definierte Schutzbereich der Erfindung verlassen wird.

Claims

1. Verfahren zum Verarbeiten eines decodierten Bildsignals, das eine Verzerrung aufweist, die durch das Decodieren von codierten Daten unter Verwendung einer zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformation entstanden ist, wobei die codierten Daten durch das Codieren eines Bildsignals unter Verwendung einer zweidimensionalen orthogonalen Transformation gewonnen wurden,

mit den Verfahrensschritten:

Konstruieren (10) wenigstens eines eine Mehrzahl von Pixeln enthaltenden Korrekturblocks aus einer Mehrzahl von codierten Blöcken aus dem decodierten Bildsignal, die an wenigstens einer Begrenzung zwischen diesen Blöcken eine Verzerrung aufweisen, wobei die decodierten Blöcke jedes Korrekturblocks aneinander angrenzen,

Durchführen (15) einer zweidimensionalen orthogonalen Transformation an jedem Korrekturblock unter Verwendung einer Haar-Funktion, um eine Mehrzahl von Koeffizienten zu bilden, die Koeffizienten (404) höherer Ordnung, Koeffizienten (403) niedrigerer Ordnung und einen Gleichstrom-Koeffizienten (402) enthalten,

Addieren eines Korrekturwerts zu den Koeffizienten höherer Ordnung nach Maßgabe einer vorbestimmten Zahl von Koeffizienten niedrigerer Ordnung, um für jeden Korrekturblock ein Korrektur-Koeffizientensignal zu bilden, und

Durchführen (15) einer zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformation an dem Korrektur-Koeffizientensignal jedes Korrekturblocks unter Verwendung der genannten Haar-Funktion, um ein geglättetes Bildsignal zu gewinnen, in dem jede Verzerrung der genannten Art an jeder Begrenzung der codierten Blöcke geglättet wurde.

2. Verfahren nach Anspruch 1, bei dem jeder Korrekturblock vier codierte Blöcke enthält.

3. Verfahren nach Anspruch 2, bei dem die vorbestimmte Zahl von Koeffizienten niedrigerer Ordnung gleich drei ist.

4. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem die Zahl der Pixel, die aus jedem der betreffenden codierten Blöcke für das Konstruieren des jeweiligen Korrekturblocks benutzt werden, gleich ist.

5. Verfahren nach Anspruch 4, bei dem der Verfahrensschritt des Addierens des Korrekturwerts dann durchgeführt wird, wenn jeder der Koeffizienten höherer Ordnung den Wert Null hat.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, bei dem der Verfahrensschritt des Addierens des Korrekturwerts dann durchgeführt wird, wenn die genannte vorbestimmte Zahl der Koeffizienten niedrigerer Ordnung einen von Null abweichenden Wert hat.

7. Verfahren nach Anspruch 1, 2 oder 3, bei dem

der Verfahrensschritt des Addierens des Korrekturwert durchgeführt wird, nachdem die Koeffizienten höherer Ordnung auf Null gesetzt wurden,

das Verhältnis entweder der Leistungssumme oder der Absolutwertsumme einer vorbestimmten Anzahl von Koeffizienten niedrigerer Ordnung zu der Leistungssumme bzw. der Absolutwertsumme der Koeffizienten höherer Ordnung berechnet wird (24) und

das decodierte Bildsignal und das geglättete Bildsignal nach Maßgabe dieses Verhältnisses kombiniert werden, um ein Bildsignal zu gewinnen, in dem die genannte Verzerrung an der wenigstens einen Begrenzung der codierten Blöcke im wesentlichen eliminiert wurde.

8. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem der Verfahrensschritt des Addierens des Korrekturwerts nur dann durchgeführt wird, wenn die genannten drei Koeffizienten niedrigerer Ordnung von Null abweichende Werte haben.

9. Verfahren nach Anspruch 3, bei dem

der Verfahrensschritt des Addierens des Korrekturwerts durchgeführt wird, nachdem die Koeffizienten mit Ausnahme des Gleichstrom-Koeffizienten und der genannten drei Koeffizienten niedrigerer Ordnung zu Null gemacht wurden,

das Verhältnis der Leistungssumme oder der Absolutwertsumme der drei Koeffizienten niedrigerer Ordnung zu der Leistungssumme bzw. zu der Absolutwertsumme der Koeffizienten mit Ausnahme des Gleichstrom-Koeffizienten und der genannten drei Koeffizienten niedrigerer Ordnung berechnet wird (24; 34) und

das restaurierte Bildsignal und das geglättete Bildsignal nach Maßgabe dieses Verhältnisses miteinander kombiniert werden, um ein Bildsignal zu gewinnen, in dem die Verzerrungen an den Begrenzungen der codierten Blöcke im wesentlichen eliminiert wurden.

10. Verfahren nach Anspruch 9,

bei dem ein dem Korrekturblock entsprechendes Bild für jedes Bild jedes codierten Blocks in vier Regionen unterteilt wird und

bei dem der Verfahrensschritt des Berechnens das Berechnen des Gleichstrom-Koeffizienten umfaßt, der für das Rekonstruieren der Bilder der vier Regionen des Korrekturblocks benutzt wird, ferner das Berechnen entweder der Leistungssumme oder der Absolutwertsumme der Koeffizienten mit Ausnahme der genannten drei Koeffizienten niedrigerer Ordnung für jede Region und das Berechnen des Verhältnisses des Ergebnisses dieser Berech nung zu der Leistungssumme bzw. der Absolutwertsumme der drei Koeffizienten niedrigerer Ordnung,

und bei dem das restaurierte Bildsignal und das geglättete Bildsignal für jede Region nach Maßgabe des genannten Verhältnisses miteinander kombiniert werden, um das Bildsignal zu gewinnen.

11. Vorrichtung zum Verarbeiten eines decodierten Bildsignals, das eine Verzerrung aufweist, die durch das Decodieren von codierten Daten unter Verwendung einer zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformation entstanden ist, wobei die codierten Daten durch das Codieren eines Bildsignals unter Verwendung einer zweidimensionalen orthogonalen Transformation gewonnen wurden,

wobei die Vorrichtung aufweist:

eine Einrichtung (10) zum Konstruieren wenigstens eines eine Mehrzahl von Pixeln enthaltenden Korrekturblocks aus einer Mehrzahl von codierten Blöcken aus dem decodierten Bildsignal, die an wenigstens einer Begrenzung zwischen diesen Blöcken eine Verzerrung aufweisen, wobei die decodierten Blöcke jedes Korrekturblocks aneinander angrenzen,

eine Einrichtung (15) zum Durchführen einer zweidimensionalen orthogonalen Transformation an jedem Korrekturblock unter Verwendung einer Haar-Funktion, um eine Mehrzahl von Koeffizienten zu bilden, die Koeffizienten höherer Ordnung, Koeffizienten niedrigerer Ordnung und einen Gleichstrom-Koeffizienten enthalten,

eine Einrichtung (13) zum Bestimmen eines Korrekturwerts nach Maßgabe einer vorbestimmten Zahl von Koeffizienten niedrigerer Ordnung und zum Addieren des Korrekturwerts zu den Koeffizienten höherer Ordnung, um für jeden Korrekturblock ein Korrektur-Koeffizientensignal zu bilden, und

eine Einrichtung (15) zum Durchführen einer zweidimensionalen inversen orthogonalen Transformation an dem Korrektur-Koeffizientensignal jedes Korrekturblocks unter Verwendung der genannten Haar-Funktion, um ein geglättetes Bildsignal zu gewinnen, in dem jede Verzerrung der genannten Art an jeder Begrenzung der codierten Blöcke geglättet wurde.

12. Vorrichtung nach Anspruch 11, bei dem jeder Korrekturblock vier codierte Blöcke enthält.

13. Vorrichtung nach Anspruch 12, bei dem die vorbestimmte Zahl von Koeffizienten niedrigerer Ordnung gleich drei ist.

14. Vorrichtung nach Anspruch 13, bei dem die Zahl der Pixel, die aus jedem der betreffenden codierten Blöcke für das Konstruieren des jeweiligen Korrekturblocks benutzt werden, gleich ist.

15. Vorrichtung nach Anspruch 14, bei dem die Einrichtung zum Bestimmen des Korrekturwerts den Korrekturwert dann bestimmt, wenn jeder der Koeffizienten höherer Ordnung den Wert Null hat.

16. Vorrichtung nach einem der Ansprüche 11 bis 15, bei dem die Einrichtung zum Bestimmen des Korrekturwerts den Korrekturwert dann bestimmt, wenn die genannte vorbestimmte Zahl der Koeffizienten niedrigerer Ordnung einen von Null abweichenden Wert hat.

17. Vorrichtung nach Anspruch 11, 12 oder 13, bei dem

die Einrichtung zum Bestimmen des Korrekturwerts den Korrekturwert bestimmt, nachdem die Koeffizienten höherer Ordnung auf Null gesetzt wurden,

eine Einrichtung (24; 34) vorgesehen ist zum Berechnen des Verhältnisses entweder der Leistungssumme oder der Absolutwertsumme einer vorbestimmten Anzahl von Koeffizienten niedrigerer Ordnung zu der Leistungssumme bzw. der Absolutwertsumme der Koeffizienten höherer Ordnung und

eine Einrichtung vorgesehen zum Kombinieren des decodierten Bildsignals und des geglätteten Bildsignals nach Maßgabe dieses Verhältnisses, um ein Bildsignal zu gewinnen, in dem die genannte Verzerrung an der wenigstens einen Begrenzung der codierten Blöcke im wesentlichen eliminiert wurde.