[发明专利]由彩色信号处理造成的亮度不足的补偿方法及设备

说明书

本发明所涉及的是对由彩色信号处理造成的亮度不足的补偿方法及设备。

欧洲专利EP-A-0176093、德国专利DE-A-3516110和EP-A-0253218描述了利用补偿信号对由于在发射端对灰度失真的彩度信号进行低通滤波而造成的接收端亮度不足进行补偿的方法。这个方法仅能用在发射端，而且完成适合于现有设备。这就使高饱和彩色区的图像质量得到改善。

在现代图像编码方法MPEG-1(ISO/IEC11172)和MPEG-2(ISO/IEC13818)中，只有传输路径的接收端即解码器是标准化的。传输路径的发射端即译码器是非标准化的。必要的只是要保证译码器发射的位流能够被标准的解码器所解码。MPEG-2目前被用于数码电视信号的传输，所需的译码器的数量少，但所需的解码器的数量多。当MPEG-2编码器的成本使得消费者可以应用时，数码MPEG-2录像机就能够得到应用。为了能够兼容，标准化的位流必须被录入存储媒体(磁媒体或光媒体)，而适合于这些录像机的解码器必须遵从这一标准。这样，在用标准化的解码器再现图像时，由于编码器的不同会产生不同质量的图像，各译码器厂商之间的竞争就会逐渐形成。

本发明所基于的目的就是，从对信号的分量进行数字图像编码的角度，给出对由于对彩色信号进行处理造成的亮度不足进行补偿的方法。该目的是由权利要求1中所给出的方法实现的。本发明所基于的另一个目的就是给出应用与根据本发明的方法所需的设备。该目的是由权利要求6中所给出的设备实现的。

本发明已经认识到，上述的亮度补偿法可以方便地与现代的图像编码方法如MPEG-1和MPEG-2一起使用。这种补偿法所依据的原理是，图象中所包含的作为发射端的灰度前置补偿结果的亮度信息部分是分为两个彩色信号分量而被发射的。这一部分越大，各个色彩的亮度信号就越小而且它的彩色饱和也越大。这两个彩色信号分量中的第一个发生变化都将导致它们所发射的亮度信息的变化。例如，在前面所述的彩色电视发射标准中，这样的一个变化就是在发射之前对两个彩色信号分量进行的低通滤波。根据MPEG标准的图像信息的编码也是利用灰度前置补偿信号进行的。两个彩色信号分量由于偏离度减小而发生变化，而这是通过对DCT(离散余弦变换)-编码信号的值进行数字量化以及通过通常的低通滤波实现的。这种变化还将导致彩彩色信号分量中所包含的亮度信息的变化，而亮度信息的变化在对MPEG编码的视频信号进行再现的过程中是看得见的，特别是，象在严重饱和区出现的画面模糊，以及出现的亮度干扰信号那样。这种亮度干扰信号是按与量化噪声同样的形式显现出来的。

模拟电视标准中对亮度进行补偿的已知方法目前也可以有效地在按照MPEG标准对数码图像进行的编码中得到应用，以便改进图像的质量。为此，对彩色信号进行编码，然后再用译码器进行解码。从经过解码器的彩色信号中导出补偿信号以供在对亮度信号进行编码时使用。得到前置补偿的宏块就是基于这种同位解码的彩色信号以及经过解码和补偿的亮度信号。

总体上讲，源于本发明的这一方法包括以下步骤，即对由彩色信号处理造成的这种不足进行补偿：

一对一个像素区的彩色信号分量进行编码；

一从经过编码的彩色信号分量中获得该像素区的经过编码的彩色信号分量在编码器一端的模拟信号，该模拟信号将由接收器进行解码；

一用模拟的彩色信号分量和尚未编码的亮度信号来生成亮度补偿信号；    

对各个像素区，对与亮度补偿信号相合并的亮度信号分量进行编码。

对本发明的这一方法的有益发展体现在相关的从属权利要求中。

总的来讲，本发明的对由于彩色信号的处理造成的亮度不足进行补偿的设备具有：

一第一个编码装置，用于对来自一个像素区的彩色信号分量进行编码；

接收经过编码的彩色信号分量并将该像素区的经过编码的彩色信号分量转换为编码器一端的模拟信号的装置，该模拟信号将由接收器进行解码；

补偿装置，用模拟的彩色信号分量和尚未编码的亮度信号来生成亮度补偿信号；

第二个编码器，为各个像素区，对与亮度补偿信号相结合的亮度信号进行编码。

对本发明的设备的有益发展体现在相关从属权利要求中。

本发明的典型实例将参照附图进行描述，在这些附图中：

图1示出常规的彩色电视发射系统的原理；

图2示出一个MPEG编码器的方块图；

图3示出一个MPEG编码器的简化方块图，分为亮度信号和彩色信号分量两部分；

图4示出根据本发明的具有亮度补偿的MPEG编码器；