[发明专利]用于消除DCT编码的振铃现象的后滤波器

说明书

本发明涉及一种高质量视频编码/解码系统，包括一个用于消除噪音现象的滤波器，更具体地说涉及一种各向异性扩散滤波器，它能够消除任何基于离散余弦变换(DCT)的视频解码系统中的振铃噪音。

众所周知，基于象素块离散余弦变换(象素块DCT)的图像压缩算法在一定的情况下会产生需要消除的噪音。根据整个编码系统的具体细节，上述产生噪音的情况会有所不同，在所述编码系统中，DCT仅仅是其中的一个部分。

一种近年来受到人们关注的视频压缩系统是由动画专家协会(MPEG)所建议的系统，该协会是属于国际标准组织(ISO)下的一个委员会。MPEG-2系统是由仿真模式编辑协会发表的题为“ MPEG-2视频”的论文所提出的，登载在ISO的文件ISO-IEC/13818-2：1995(E)上，本申请采用其有关MPEG-2视频信号编码和解码方法的教导作为背景技术。这一系统类似于名称为“三维图像压缩视频信号编码”的美国专利4,999,705号所述的条件移动压缩插值(CMCI)视频信号编码系统，本申请采用其有关视频编码技术作为背景技术。

MPEG在单个的系统中采用了若干熟知的数据压缩技术。这些技术包括移动压缩的预测编码、离散余弦编码(DCT)、自适应量化和可变长度编码(VLC)。在这些系统中，根据对取自输入图像的64个象素所组成的象素块进行离散余弦变换而获得的系数值来进行自适应量化步骤。

DCT系数是采用变化的分辨率来予以量化的，所述分辨率是由编码操作所产生的数据量的函数。在采用固定带宽频道的系统中，如果单个的图像帧产生了相对大量的编码数据，则有可能需要增大对连续图像帧所施加的量化步长(使之粗化)，以便减小用于代表这些帧的编码数据量。这样，就能够通过固定带宽频道来传输在若干帧间隔中产生的平均数据量。当量化器对DCT系数进行粗化量化时，如果被编码的图像包括具有相对较少轮廓的对象，该对象的再现图像有可能产生不希望的量化畸变。这种畸变表现为对象轮廓的失真。

美国专利5,294,974和5,325,125中披露了MPEG编码器，本申请以其有关MPEG编码器的教导作为背景技术。

目前，MPEG-2解码器已经在市场上出售。1994年7月和1994年6月在SGS-Thomson Microelectronics(SGS汤姆森微电子)上刊登的“MPEG-2/CCIR601视频解码器”一文以及“IBM MPEG-2解码器芯片用户指南”一文分别介绍了两种这样的解码器。本申请以其有关MPEG-2解码器的教导作为背景技术。

一般说来，有两种需要消除的噪音现象，即阻塞和振铃(见Yuen M.和Wu H.，“数字视频信号压缩中的再现现象”，Proc.of SPIE，Vol.2419，1995年，pp.455-465，本申请以其关于阻塞和振铃噪音现象的教导作为背景技术)。阻塞仅仅发生在设定DC系数(亦即平均强度值)时，在非常低的数据率情况下最有可能发生。振铃发生在DCT系数，尤其是高频AC系数，的粗量化带来噪音的情况下。振铃与强边缘附近出现的噪音相关。在高质量系统(亦即采用低压缩比的系统)中，振铃是最容易发生的现象。由于逐帧之间的细微变化，振铃噪音在动画画面中以靠近边缘的局部闪烁形式被人们所察觉。这种类型的噪音被称为“蚊式噪音”。

高质量系统比低质量系统更为昂贵，但能够产生较少的噪音。在低质量系统中产生的占主导地位的噪音是阻塞噪音，而振铃噪音则主要出现在高质量系统中。在低质量系统中，人们已经作了大量的工作来减小阻塞效应，然而这些措施无法用来在高质量压缩系统中减小振铃噪音。

振铃现象出现在接近强边缘的平淡背景上。所述现象强于背景，但弱于边缘。因此，如果知道了局部边缘强度，就能够采用它来定义一个等级，凡是低于该等级的变化就被认为是不显著的。

可以采用被称为各向异性扩散的技术(见Perona P.和Malik J.，“采用各向异性扩散技术的尺度空间和边缘检测”，IEEE Trans.on PatternAnalasis and Machine Intellegence，Vol.12，1990，pp.629-639，本申请以其有关各向异性扩散的教导作为背景技术)来减小这种类型的噪音现象。各向异性扩散可以有选择性地平滑低于等级门限值K的变化，与此同时保持或者甚至增强高于该门限值的变化。