[发明专利]用于轮廓编码系统中的多边形逼近的方法和装置

说明书

本发明涉及对于视频信号进行编码的方法和装置，而且，更具体地，涉及能够对包含在一个视频信号中的物体的轮廓有效地进行多边形逼近的方法和装置。

在象可视电话这样的数字电视系统中，需要大量的数字数据来确定每一个视频帧信号，因为在视频帧信号中的一个视频行信号包括一序列的称之为象素值的数字数据。但是，由于受到传统的发送频道的可用带宽的限制，为了通过其发送大量的数字数据，就不可避免地采用各种的数据压缩技术来压缩或降低数据量，尤其是在这种低比特速率的视频信号编码器的情况下，例如象可视电话或电话会议的情况下更是如此。

对于一个低比特速率的编码系统的视频信号进行编码所采用的技术是一种针对目标的解析-合成编码技术，其中的输入视频图象被分割成若干个目标，以及用于确定运动的三套参数，每一个目标的轮廓和象素数据通过不同的编码信道被处理。

在对于物体的轮廓进行处理的过程中，对于该物体的形状进行解析与合成来说，轮廓信息是重要的。用于表示轮廓信息的典型的编码方法是一种链式的编码方法。尽管这种方法不会招致在轮廓信息中的任何损失，但是，此链式的编码方法要求实际的表示该轮廓的数据量。

为了克服该缺陷，已经提出了几种方法编码该轮廓信息。方法之一是采用一个多边形逼近的轮廓编码方法。在多边形逼近的方法中，从构成该轮廓的众多的轮廓象素中检测出一个轮廓的顶点。就是说，如果轮廓是开环的话，在轮廓上的两个端点被确定为两个起始的顶点。否则，在轮廓上的两个最远的两个点成为起始顶点。在确定两个在轮廓上的两个顶点之后，在两个顶点之间画出一条直线，且随之确定从在轮廓上的象素到该直线的所连接的线段的垂直距离。在这些在轮廓段上的与该直线相对应的轮廓象素当中，如果最大的垂直距离是大于预定的门限值的话，该具有最大的垂直距离的轮廓象素就被检测为下一个顶点。通过循环地执行在图2中示出的上述处理，检测到轮廓上的若干个顶点，而且表示在轮廓上的所有的顶点的位置的顶点信息被编码，并被随即送到发射机(没示出)从其发送。

在解码器中，通过使用多边逼近而重建目标的轮廓，利用一些线设定该轮廓，这些线的每一条根据发送的顶点信息而经过多个象素将相邻的两个顶点相连接，其中的这些连线的每一条是利用已知的线段产生算法确定的，例如一个玻司曼(Bresenham)算法(见Steven Harrington的＂计算机图形：编程方法＂，第二版的17-20页)。

但是，用于使用在检测顶点的过程中的直线不同于通过象素的多样性而对于两个顶点进行连接的线段，所以，可利用在直线和对应于两个相邻顶点的线段之间的差异检测到一个不必要的顶点；而且在结果上会出现将要通过发送机所发送的数据量的增加。

因此，本发明的首要目的是提供一个改进的方法和装置，它能够利用改进的顶点检测技术对在视频信号中的目标的轮廓进行有效的多边形逼近，从而降低所要发送的数据量。

根据本发明的一个方面，提供了一种在对数字视频信号中表示的目标的轮廓进行编码的一个轮廓编码器中的多边形逼近方法，该方法包括以下的步骤：(a)检测在轮廓上的初始的顶点；(b)在被检测的在轮廓上的这些顶点当中选择一对彼此相邻的顶点；(c)通过利用象素的多样性产生连接一对顶点的一条线段；(d)加宽该线段从而产生一个带状的线段；(e)从该轮廓中选择对应于该线段的轮廓段；(f)以这一对顶点、带状段和轮廓段为基础检测一个新的顶点；和(g)重复步骤(b)-(f)，直到轮廓的顶点都被检测，从而提供出表示轮廓的所有的顶点的位置的顶点信息。

根据本发明的另一个方面，提供了一种在对数字视频信号表示的目标的轮廓进行编码的一个轮廓编码器中的多边形逼近装置，该方法包括：一个初始顶点检测装置(block)用于检测在轮廓上的初始的顶点；一个存储装置，用于存储表示被测顶点的位置的顶点信息；一个选择装置，用于根据存储的顶点信息，在这些顶点当中选择一对彼此相邻的顶点；一个线段形成装置，用于通过利用象素的多样性产生连接一对顶点的一条线段；一个线段加宽装置，用于加宽该线段从而产生一个带状的线段；一个轮廓段确定装置，用于从该轮廓中选择对应于该线段的轮廓段；和一个新顶点确定装置，用于以这一对顶点、带状段和轮廓段为基础检测一个新的顶点，并提供新的顶点到存储装置。

从结合附图对于本发明的最佳实施例的描述中，本发明的上述的和其它的特征将变得显见。其中：

图1示出根据本发明的用于编码轮廓图象数据的装置的示意框图；

图2A-2C示出一个目标的轮廓的多边形逼近过程的一个实例；

图3A和3B示出根据本发明加宽的象素；和

图4表示一个轮廓和一个用于两个相邻的顶点之间的带状段的匹配过程。