專利名稱：噪聲估計(jì)方法和設(shè)備、以及利用其編碼視頻的方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及噪聲估計(jì)方法和設(shè)備，更具體地說，涉及當(dāng)因噪聲而失真的視頻信號(hào)被輸入到基于運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償(motion compensation)(MC)和離散余弦變換(DCT)的諸如運(yùn)動(dòng)圖像專家組(MPEG)-2或MPEG-4編碼器的視頻編碼器時(shí)，通過估計(jì)噪聲而有效地減少噪聲的方法和設(shè)備。
背景技術(shù)：
最近，接收器，例如機(jī)頂盒和其它接收模擬地波廣播的產(chǎn)品已被引入，該接收器利用諸如MPEG-2和MPEG-4的壓縮方法來編碼和存儲(chǔ)廣播。然而，輸入接收器的圖像信號(hào)經(jīng)常由于各種噪聲而造成失真，包括由于傳輸頻道所引起的白高斯(Gaussian)噪聲。
例如，整個(gè)圖像信號(hào)由于不同的噪聲而造成失真，其中包括白高斯噪聲。如果圖像信號(hào)就這樣被壓縮，壓縮效率會(huì)由于噪聲而降低。
因此，許多關(guān)于減少圖像信號(hào)中噪聲的研究已經(jīng)開始。然而，傳統(tǒng)減少噪聲的方法基本上假設(shè)知道噪聲的等級(jí)在一些范圍內(nèi)，由此，采用各種估計(jì)噪聲的方法。
一個(gè)關(guān)于這些噪聲估計(jì)方法的例子在歐洲專利No.0712554中公開。
參考圖1，闡述了一種傳統(tǒng)減少噪聲的方法。
圖1是顯示傳統(tǒng)噪聲估計(jì)設(shè)備的方框圖。傳統(tǒng)噪聲估計(jì)設(shè)備包括第一減法器112、幀存儲(chǔ)器114、第一絕對(duì)值計(jì)算器116、第一低通濾波器118、第二低通濾波器120、第二減法器122、第二絕對(duì)值計(jì)算器124、第三減法器126、第三絕對(duì)值計(jì)算器128、加法器130以及噪聲量估計(jì)單元132。
首先，第一減法器112根據(jù)當(dāng)前輸入畫面和來自幀存儲(chǔ)器114的相鄰畫面計(jì)算出相鄰兩個(gè)畫面的第一差值。計(jì)算出的相鄰畫面間的差值輸入到第一絕對(duì)值計(jì)算器116中。第一絕對(duì)值計(jì)算器116計(jì)算第一減法器112算出的差值的絕對(duì)值，并輸出其結(jié)果到第三減法器126中。
此時(shí)，第二減法器122計(jì)算出通過第一低通濾波器118輸入的當(dāng)前輸入畫面和通過第二低通濾波器120輸入的相鄰畫面之間的第二差值。經(jīng)低通濾波的計(jì)算出的差值輸入第二絕對(duì)值計(jì)算器124。第二絕對(duì)值計(jì)算器124計(jì)算第二減法器122算出的第二差值的絕對(duì)值，并輸出其表示結(jié)果到第三減法器126中。
第三減法器126計(jì)算第三差值，該值為從第一絕對(duì)值計(jì)算器116輸入的值和從第二絕對(duì)值計(jì)算器124輸入的值的差值，并輸入計(jì)算出的差值到第三絕對(duì)值計(jì)算器128中。第三絕對(duì)值計(jì)算器128計(jì)算第三減法器126算出的第三差值的絕對(duì)值，并輸出其結(jié)果到加法器130中。
加法器130以幀為單位相加第三絕對(duì)值計(jì)算器128輸出的絕對(duì)值。
噪聲量估計(jì)單元132根據(jù)加法器130獲得的數(shù)值，確定輸入畫面中噪聲的數(shù)量。
如果加法器130以幀為單位計(jì)算出的數(shù)值大，則傳統(tǒng)的噪聲估計(jì)設(shè)備100確定有大量的噪聲；如果數(shù)值小，則傳統(tǒng)的噪聲估計(jì)設(shè)備100確定有少量的噪聲。
然而，雖然傳統(tǒng)的噪聲估計(jì)設(shè)備可以在幾乎靜止的畫面中估計(jì)出噪聲，但是由于運(yùn)動(dòng)畫面的運(yùn)動(dòng)，加法器130的輸出值將變得更大。因此，估計(jì)運(yùn)動(dòng)畫面的噪聲是非常困難的。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明提供了一種利用運(yùn)動(dòng)信息來有效地估計(jì)噪聲的先進(jìn)的噪聲估計(jì)方法和設(shè)備。
本發(fā)明還提供了一種利用先進(jìn)的噪聲估計(jì)方法和設(shè)備的視頻編碼器和編碼設(shè)備。
本發(fā)明的另外的特征和優(yōu)點(diǎn)部分將在后面的描述中闡述，還有部分可從描述中明顯地看出，或者可以在本發(fā)明的實(shí)踐中得到。
根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，提供了一種估計(jì)和/或減少輸入畫面的噪聲的方法，該方法包括計(jì)算在第一分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；計(jì)算在第二分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；以及基于在第一分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息和在第二分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息，估計(jì)輸入畫面的噪聲量。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種基于離散余弦變換(DCT)的運(yùn)動(dòng)畫面編碼方法，該方法包括計(jì)算在第一分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；計(jì)算在第二分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；基于在第一分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息和在第二分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息，估計(jì)輸入畫面的噪聲量；基于估計(jì)出的噪聲量，確定修改的量化權(quán)矩陣；對(duì)輸入畫面執(zhí)行DCT；以及利用修改的量化權(quán)矩陣對(duì)DCT輸入畫面數(shù)據(jù)執(zhí)行量化。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種估計(jì)和/或減少輸入畫面中的噪聲的設(shè)備，該設(shè)備包括第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息計(jì)算單元，該單元計(jì)算在第一分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息計(jì)算單元，該單元計(jì)算在第二分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；以及噪聲確定單元，該單元基于在第一分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息和在第二分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息，估計(jì)輸入畫面的噪聲。
根據(jù)本發(fā)明的另一方面，提供一種基于DCT的運(yùn)動(dòng)畫面編碼設(shè)備，該設(shè)備包括第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息計(jì)算單元，該單元計(jì)算在第一分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息計(jì)算單元，該單元計(jì)算在第二分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；噪聲確定單元，該單元基于在第一分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息和在第二分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息，估計(jì)輸入畫面的噪聲量；量化權(quán)矩陣確定單元，該單元基于估計(jì)的噪聲量來確定修改的量化權(quán)矩陣；離散余弦變換(DCT)單元，該單元對(duì)輸入畫面執(zhí)行DCT變換；以及量化單元，該單元利用修改的量化權(quán)矩陣對(duì)輸入畫面數(shù)據(jù)執(zhí)行量化。


通過結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的細(xì)節(jié)方面進(jìn)行詳細(xì)描述，本發(fā)明的上述和/或其他方面和/或優(yōu)點(diǎn)將會(huì)變得更加清楚，其中圖1示出了傳統(tǒng)噪聲估計(jì)設(shè)備的方框圖；圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的噪聲估計(jì)設(shè)備；圖3A和3B示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的用于噪聲估計(jì)的運(yùn)動(dòng)估計(jì)方法的圖表；圖4示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的噪聲估計(jì)方法工作的流程圖；
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面的噪聲估計(jì)設(shè)備的方框圖；圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面的噪聲估計(jì)方法工作的流程圖；圖7示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面的噪聲估計(jì)設(shè)備的方框圖；圖8示出了常規(guī)MPEG視頻編碼器的方框圖；圖9示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的先進(jìn)的視頻編碼器的方框圖；圖10示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面的先進(jìn)的視頻編碼器的方框圖。
具體實(shí)施例方式
關(guān)于本發(fā)明的本方面將建立詳細(xì)的參考，其例子在附圖中示出，其中相同的標(biāo)號(hào)指定相同的元素。為說明本發(fā)明，在下文中將通過參考附圖描述其特征。
根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的先進(jìn)的噪聲估計(jì)方法將參考圖2至3B予以闡述。
圖2示出了根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面的噪聲估計(jì)設(shè)備的方框圖。圖2所示噪聲估計(jì)設(shè)備包括第一分辨率絕對(duì)差之和(sum of absolute difference)(SAD)計(jì)算單元210、第二分辨率SAD計(jì)算單元220、以及噪聲確定單元270。
噪聲確定單元270包括減法單元230、絕對(duì)值計(jì)算單元240、加法單元250、以及噪聲量估計(jì)單元260。
如圖3A所示，第一分辨率SAD計(jì)算單元210在前一幀的搜尋范圍內(nèi)搜尋運(yùn)動(dòng)矢量MVL1，該運(yùn)動(dòng)矢量對(duì)應(yīng)于在第一分辨率下在當(dāng)前幀的位置(i，j)上的塊。然后，第一分辨率SAD計(jì)算單元210向減法單元230輸出對(duì)應(yīng)于被搜尋的運(yùn)動(dòng)矢量MVL1的SAD，即從前一幀被MVL1移動(dòng)后的相應(yīng)像素之間的差值SADL1。在本發(fā)明的一個(gè)方面，第一分辨率定義為原始輸入畫面的原始分辨率級(jí)。
第一分辨率的運(yùn)動(dòng)矢量MVL1根據(jù)以下公式1確定MVL1=arg-S≤pmin,q≤SΣm=0N-1Σn=0N-1|Fn(i+m,j+n)-Fn-1(i+m+p,j+n+q)|-------(1)]]>這里，F(xiàn)n(i，j)表示在當(dāng)前幀(第n幀)中位置(i，j)上的像素，即，圖3A中粗線所示的當(dāng)前塊中的像素。同樣，±S表示搜尋運(yùn)動(dòng)矢量的搜尋范圍。Fn-1(i，j)表示在前一幀(第n-1幀)中位置(i，j)上的像素。每個(gè)塊的大小均為N×N。
如圖3B所示，第二分辨率SAD計(jì)算單元220在前一幀的搜尋范圍內(nèi)搜尋運(yùn)動(dòng)矢量MVL2，該運(yùn)動(dòng)矢量對(duì)應(yīng)于在第二分辨率下在當(dāng)前幀的位置(i，j)上的塊。然后，第二分辨率SAD計(jì)算單元220向減法單元230輸出對(duì)應(yīng)于被搜尋的運(yùn)動(dòng)矢量MVL2的SAD，即從前一幀被MVL2移動(dòng)后的相應(yīng)像素之間的差值SADL2。在本發(fā)明的一個(gè)方面，第二分辨率定義為原始輸入畫面的低分辨率級(jí)。
此外，根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)方面，通過對(duì)原始畫面執(zhí)行低通濾波可以獲得低分辨率級(jí)。然而，通過在對(duì)原始圖像執(zhí)行低通濾波之后經(jīng)由子采樣(sub-sampling)減小幀大小所獲得的幀也可用于低分辨率幀。
在第一分辨率中，對(duì)于每個(gè)16×16的塊計(jì)算出運(yùn)動(dòng)矢量。在第二分辨率中，執(zhí)行每幀的寬度和長(zhǎng)度的1/2子采樣，并且獲得對(duì)應(yīng)于第一分辨率的16×16塊的8×8塊的運(yùn)動(dòng)矢量。
減法單元230計(jì)算在第一分辨率SAD計(jì)算單元210獲得的SADL1和在第二分辨率SAD計(jì)算單元獲得的SADL2之間的差值；絕對(duì)值計(jì)算單元240獲得減法單元230計(jì)算出的SADL1和SADL2之間的差值的絕對(duì)值。
即，減法單元230和絕對(duì)值計(jì)算單元240計(jì)算第k塊的SADL1和SADL2之間差值的絕對(duì)值SAD_DIFFK，該絕對(duì)值通常根據(jù)以下公式2考慮SAD_DIFFK＝|SADL1-SADL2| (2)如果在第二分辨率下的幀大小為第一分辨率下的幀大小的1/4，則SAD_DIFFK根據(jù)以下公式3獲得SAD_DIFFK＝|SADL1-4×SADL2|(3)加法單元250計(jì)算當(dāng)前幀中所有塊的SAD_DIFF的總和，并輸出相加結(jié)果TOTAL_OF_SAD_DIFF到噪聲量估計(jì)單元260。
噪聲量估計(jì)單元260基于從加法單元250輸入的TOTAL_OF_SAD_DIFF的數(shù)值來估計(jì)噪聲的數(shù)量。
在噪聲量估計(jì)單元260中估計(jì)出的噪聲量的信息發(fā)送至噪聲減少濾波單元(未示出)。噪聲減少濾波單元對(duì)具有大TOTAL_OF_SAD_DIFF數(shù)值的幀執(zhí)行重噪聲減少濾波；對(duì)具有小TOTAL_OF_SAD_DIFF數(shù)值的幀執(zhí)行輕噪聲減少濾波，這樣將有效地執(zhí)行噪聲減少濾波。
雖然在本特征中使用了兩種分辨率操作，如原始分辨率和低分辨率，但是本發(fā)明中可能使用不止兩種分辨率操作。
圖4示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的噪聲估計(jì)方法執(zhí)行操作的流程圖。
在操作410中，在第一分辨率下，在前一幀的搜尋范圍內(nèi)搜尋對(duì)應(yīng)于當(dāng)前幀的位置(i，j)上塊的運(yùn)動(dòng)矢量MVL1。然后計(jì)算對(duì)應(yīng)于被搜尋的運(yùn)動(dòng)矢量MVL1的SAD，即從前一幀被MVL1移動(dòng)后的相應(yīng)像素之間的差值SADL1。
在操作420中，在第二分辨率下，在前一幀的搜尋范圍內(nèi)搜尋對(duì)應(yīng)于當(dāng)前幀的位置(i，j)上塊的運(yùn)動(dòng)矢量MVL2。然后計(jì)算對(duì)應(yīng)于被搜尋的運(yùn)動(dòng)矢量MVL2的SAD，即從前一幀被MVL2移動(dòng)后的相應(yīng)像素之間的差值SADL2。
在操作430中，對(duì)于當(dāng)前考慮的第k塊，在操作410中計(jì)算出的SADL1和操作420中計(jì)算出的SADL2之間的差值將被計(jì)算。然后，使用公式2或公式3獲得SADL1和SADL2之間差值的絕對(duì)值SAD_DIFFK。
在操作440中，通過相加在當(dāng)前幀中所有塊的SAD_DIFF值獲得數(shù)值TOTAL_SAD_DIFF。
在操作450中，基于操作440中計(jì)算出的TOTAL_SAD_DIFF來估計(jì)輸入畫面的噪聲量。
圖5示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面的噪聲估計(jì)設(shè)備的方框圖。
圖5所示的噪聲估計(jì)設(shè)備包括第一分辨率SADL1計(jì)算單元510、第二分辨率SADL2計(jì)算單元520和噪聲確定單元580。
噪聲確定單元580包括減法單元520、絕對(duì)值計(jì)算單元540、加法單元550、參考SADref計(jì)算單元560以及噪聲量估計(jì)單元570。
這里，因?yàn)榈谝环直媛蔛ADL1計(jì)算單元510、第二分辨率SADL2計(jì)算單元520、減法單元530、絕對(duì)值計(jì)算單元540和噪聲量估計(jì)單元570執(zhí)行與圖2中的相應(yīng)功能單元相同的功能，所以其詳細(xì)的描述將省略。
基于從第一分辨率SADL1計(jì)算單元510輸出的各塊的SAD值，參考SADref計(jì)算單元560根據(jù)以下公式4或公式5計(jì)算參考SAD的值，即，SADrefSADref=AKΣKSADL1-------(4)]]>這里，A為預(yù)定常數(shù)。
SADref=AKΣKSADhalf_pel--------(5)]]>這里，A為預(yù)定常數(shù)，SADhalf-pel表示在半像素搜尋完成后的SAD。
加法單元550在每個(gè)塊中只相加小于根據(jù)公式4或公式5獲得的參考SAD的一個(gè)SAD或SADhalf-pel，并為該幀計(jì)算SAD值，即TOTAL_OF_SAD_DIFF，并發(fā)送該幀的SAD值到噪聲量估計(jì)單元570。
這樣，在SAD相加時(shí)，具有比參考SADref，即原始分辨率的前一幀的平均SAD，大很多的SAD的塊的SAD將被排除，因?yàn)楫?dāng)SAD被相加時(shí)，通過排除運(yùn)動(dòng)估計(jì)不能精確執(zhí)行的塊的SAD，噪聲估計(jì)可以更加準(zhǔn)確地執(zhí)行。噪聲量估計(jì)單元570基于SAD加法單元550發(fā)送的TOTAL_OF_SAD_DIFF值，估計(jì)噪聲的量。
在噪聲量估計(jì)單元570中估計(jì)的噪聲量信息被發(fā)送至噪聲減少濾波單元(未示出)。噪聲減少濾波單元對(duì)具有大TOTAL_OF_SAD_DIFF數(shù)值的幀執(zhí)行重噪聲減少濾波；對(duì)具有小TOTAL_OF_SAD_DIFF數(shù)值的幀執(zhí)行輕噪聲減少濾波，這樣將有效地執(zhí)行噪聲減少濾波。
圖6示出了根據(jù)本發(fā)明的另一方面的噪聲估計(jì)方法的操作執(zhí)行流程圖。
在操作610中，在第一分辨率下，在前一幀的搜尋范圍內(nèi)搜尋對(duì)應(yīng)于當(dāng)前幀的位置(i，j)上塊的運(yùn)動(dòng)矢量MVL1。然后計(jì)算對(duì)應(yīng)于被搜尋的運(yùn)動(dòng)矢量MVL1的SAD，即從前一幀被MVL1移動(dòng)后的相應(yīng)像素之間的差值SADL1。
在操作620中，基于操作610中計(jì)算出的相應(yīng)像素之間的差值SADL1，根據(jù)公式3或4計(jì)算參考SAD，即，SADref。在本方面中，當(dāng)前幀中獲得的SADref用于估計(jì)緊接著的下一幀的噪聲。
在操作630中，在第二分辨率下，在前一幀的搜尋范圍內(nèi)搜尋對(duì)應(yīng)于當(dāng)前幀的位置(i，j)上塊的運(yùn)動(dòng)矢量MVL2。然后計(jì)算對(duì)應(yīng)于被搜尋的運(yùn)動(dòng)矢量MVL2的SAD，即從前一幀被MVL2移動(dòng)后的相應(yīng)像素之間的差值SADL2。
在操作640中，對(duì)當(dāng)前考慮的第k塊，計(jì)算在操作610中計(jì)算出的SADL1和操作630中計(jì)算出的SADL2之間的差值。然后，使用公式2獲得SADL1和SADL2之間所計(jì)算差值的絕對(duì)值SAD_DIFFK。
在操作650中，在幀的所有塊中滿足SADL1＜SADref的塊的SAD_DIFF被相加，以計(jì)算TOTAL_OF_SAD_DIFF。
在操作660中，基于在操作650計(jì)算出的TOTAL_OF_SAD_DIFF，估計(jì)輸入畫面的噪聲量。
圖7示出了根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的噪聲估計(jì)單元710應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)畫面編碼的一個(gè)實(shí)例的方框圖。
噪聲估計(jì)單元710基于圖2或圖5的實(shí)施例，估計(jì)輸入畫面中的噪聲量，并輸出估計(jì)出的噪聲量的信息至預(yù)處理單元720。
因?yàn)檫\(yùn)動(dòng)畫面編碼器730執(zhí)行與通常的運(yùn)動(dòng)畫面編碼器相同的功能，所以其詳細(xì)說明在此不再重復(fù)。
圖8示出了用于運(yùn)動(dòng)畫面編碼的常規(guī)編碼器的方框圖。
編碼器為視頻點(diǎn)播(video on demand)(VOD)服務(wù)或視頻通信執(zhí)行利用壓縮技術(shù)產(chǎn)生編碼比特流的功能。
首先，為了消除空間相關(guān)(spatial correlation)，離散余弦變換(discretecosine transform)(DCT)單元810對(duì)以8×8像素塊為單位的輸入視頻數(shù)據(jù)執(zhí)行DCT操作。量化單元(Q)820對(duì)在DCT單元獲得的DCT系數(shù)進(jìn)行量化，并用少數(shù)的典型數(shù)值表示該系數(shù)，以執(zhí)行高效率損耗壓縮。
逆量化(IQ)單元830逆量化在量化單元820中量化過的畫面。逆DCT(IDCT)單元840對(duì)已在逆量化(IQ)單元830逆量化的畫面數(shù)據(jù)執(zhí)行IDCT變換。幀存儲(chǔ)器850以幀為單位存儲(chǔ)被IDCT單元840進(jìn)行IDCT變換過的圖像數(shù)據(jù)。
運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償(ME/MC)單元860利用輸入的當(dāng)前幀的畫面數(shù)據(jù)和存儲(chǔ)于幀存儲(chǔ)器850中的前一幀的畫面數(shù)據(jù)，估計(jì)每一個(gè)宏塊的對(duì)應(yīng)于塊匹配誤差的運(yùn)動(dòng)矢量(MV)和SAD。
可變長(zhǎng)度編碼(VLC)單元870根據(jù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償單元860估計(jì)出的運(yùn)動(dòng)矢量來消除DCT變換和量化的數(shù)據(jù)中的靜態(tài)冗余。
圖9示出了將根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的噪聲估計(jì)方法應(yīng)用于圖8所示的常規(guī)運(yùn)動(dòng)畫面編碼器的先進(jìn)的視頻編碼器的方框圖。
采用根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的噪聲減少方法的運(yùn)動(dòng)畫面編碼器結(jié)合噪聲估計(jì)單元980、量化權(quán)矩陣(weight matrix)確定單元992、以及量化權(quán)矩陣存儲(chǔ)器994到通常的運(yùn)動(dòng)畫面編碼器。
由于DCT單元910、IDCT單元940、幀存儲(chǔ)器950、運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償單元960、以及VLC單元970執(zhí)行與常規(guī)運(yùn)動(dòng)畫面編碼器相同的功能，所以其詳細(xì)描述在此不再重復(fù)。
噪聲估計(jì)單元980基于圖2或圖4描述的方面，估計(jì)輸入畫面中的噪聲量，并輸出估計(jì)的噪聲量的信息至量化權(quán)矩陣確定單元992。
量化權(quán)矩陣確定單元992基于由噪聲估計(jì)單元980發(fā)送的噪聲信息，確定量化權(quán)矩陣，并將對(duì)應(yīng)于量化權(quán)矩陣的目錄信息發(fā)送到量化權(quán)矩陣存儲(chǔ)器994。雖然在本發(fā)明的本方面中，量化權(quán)矩陣確定單元992是基于由噪聲估計(jì)單元980發(fā)送的噪聲信息來確定量化權(quán)矩陣，但是運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償單元960為每個(gè)宏塊計(jì)算的偏差也可以被考慮。
在本實(shí)施例中，量化權(quán)矩陣存儲(chǔ)器994存儲(chǔ)根據(jù)輸入畫面中的噪聲量劃分出的五類量化權(quán)矩陣。
利用噪聲估計(jì)單元980發(fā)送的噪聲信息，量化權(quán)矩陣確定單元992將對(duì)應(yīng)于噪聲信息的修改后量化矩陣的目錄發(fā)送到量化權(quán)矩陣存儲(chǔ)器994。當(dāng)存儲(chǔ)在量化權(quán)矩陣存儲(chǔ)器994的量化權(quán)矩陣被分為五類時(shí)，該目錄為0、1、2、3和4中的一個(gè)值。
基于量化權(quán)矩陣確定單元992輸入的量化權(quán)矩陣目錄，量化權(quán)矩陣存儲(chǔ)器994選擇對(duì)應(yīng)于該目錄的量化權(quán)矩陣，并將選擇出的矩陣發(fā)送到量化單元920。量化單元920利用輸入的量化權(quán)矩陣來執(zhí)行量化操作。逆量化單元930基于初始默認(rèn)量化權(quán)矩陣來執(zhí)行逆量化。
同樣，用戶可以任意地確定新的量化權(quán)矩陣。雖然在本方面中描述了關(guān)于輸入畫面塊的Y分量的DCT區(qū)域內(nèi)的噪聲減少，但是相同的設(shè)備可以應(yīng)用于除Y分量以外的U和V分量上。這時(shí)，需要使用附加U和V分量的權(quán)矩陣。
圖10示出了根據(jù)本發(fā)明另一方面采用噪聲減少方法的先進(jìn)的運(yùn)動(dòng)畫面編碼器的方框圖。
采用根據(jù)本發(fā)明一個(gè)方面的噪聲減少方法的運(yùn)動(dòng)畫面編碼器結(jié)合噪聲估計(jì)單元1080和修改量化權(quán)矩陣產(chǎn)生單元1090到通常的運(yùn)動(dòng)畫面編碼器。
因?yàn)镈CT單元1010、IDCT單元1040、幀存儲(chǔ)器1050、運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償單元1060以及VLC單元1070執(zhí)行與圖8所示的通常的運(yùn)動(dòng)畫面編碼器相同的功能，所以其詳細(xì)描述在此不再重復(fù)。
噪聲估計(jì)單元1080基于圖2或圖5所描述的方面，估計(jì)輸入畫面中的噪聲量，并輸出關(guān)于估計(jì)出的噪聲量的信息至修改量化權(quán)矩陣產(chǎn)生單元1090。
修改量化權(quán)矩陣產(chǎn)生單元1090基于由噪聲估計(jì)單元980發(fā)送的噪聲信息產(chǎn)生修改的量化權(quán)矩陣，并將該矩陣發(fā)送至量化單元1020。雖然在本方面的修改量化權(quán)矩陣產(chǎn)生單元1090基于由噪聲估計(jì)單元1080發(fā)送的噪聲信息來確定量化權(quán)矩陣，但是運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償單元1060為每個(gè)宏塊計(jì)算的偏差也可以被考慮。量化單元1020利用從修改量化權(quán)矩陣產(chǎn)生單元1090輸入的修改的量化權(quán)矩陣執(zhí)行量化操作。逆量化單元1030基于初始默認(rèn)量化權(quán)矩陣執(zhí)行逆量化操作。
本發(fā)明不僅限于上述方面，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離本發(fā)明的精神和范圍的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行變化和修改。更具體地說，本發(fā)明可以應(yīng)用于所有運(yùn)動(dòng)畫面編碼設(shè)備和方法，例如MPEG-1、MPEG-2和MPEG-4。
本發(fā)明可以體現(xiàn)在一種代碼中，該代碼記錄在計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)上，并可被計(jì)算機(jī)讀取。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)可以包括各種存儲(chǔ)有計(jì)算機(jī)可讀數(shù)據(jù)的記錄設(shè)備。計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)包括存儲(chǔ)介質(zhì)，如磁存儲(chǔ)介質(zhì)(ROM、軟盤、硬盤等)、光存儲(chǔ)介質(zhì)(CD-ROM、DVD等)以及載波(經(jīng)英特網(wǎng)的傳輸)。同樣，計(jì)算機(jī)可讀記錄介質(zhì)可以散布在通過網(wǎng)絡(luò)連接的計(jì)算機(jī)系統(tǒng)中，并可以分布模式存儲(chǔ)和執(zhí)行計(jì)算機(jī)可讀代碼。
根據(jù)如上所述的本發(fā)明的噪聲估計(jì)方法和設(shè)備，輸入畫面中的噪聲可以被更有效地估計(jì)，采用本發(fā)明的噪聲估計(jì)方法和設(shè)備的運(yùn)動(dòng)畫面編碼方法和設(shè)備可以有效地減少輸入畫面的噪聲，這樣編碼運(yùn)動(dòng)畫面可以更有效的進(jìn)行。
盡管已給出和描述了本發(fā)明的一些方面，但本領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)該理解，在不脫離由所附權(quán)利要求及其等同物限定的本發(fā)明的精神和原理的情況下，可以對(duì)其進(jìn)行各種修改。
權(quán)利要求
1.一種估計(jì)和/或減少輸入畫面噪聲的方法，包括計(jì)算在第一分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；計(jì)算在第二分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；以及基于在第一分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息和在第二分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息，估計(jì)輸入畫面的噪聲。
2.如權(quán)利要求1所述的方法，其中第一分辨率為原始分辨率，第二分辨率為低分辨率。
3.如權(quán)利要求2所述的方法，其中第二分辨率通過執(zhí)行低通濾波得到。
4.如權(quán)利要求1所述的方法，其中運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息的計(jì)算以塊為單位執(zhí)行。
5.如權(quán)利要求4所述的方法，其中運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息為絕對(duì)差的總和(SAD)。
6.如權(quán)利要求5所述的方法，其中輸入畫面的噪聲估計(jì)還包括基于在第一分辨率下的SAD和在第二分辨率下的SAD，計(jì)算輸入畫面的每個(gè)塊中在第一分辨率下的SAD和在第二分辨率下的SAD之間的差值，并計(jì)算所計(jì)算出的SAD差值的絕對(duì)值。
7.如權(quán)利要求6所述的方法，其中輸入畫面的噪聲估計(jì)還包括在每一幀中，相加所計(jì)算的每個(gè)塊的絕對(duì)值，并基于在每一幀中絕對(duì)值的總和，估計(jì)輸入畫面中的噪聲量。
8.如權(quán)利要求7所述的方法，其中在第一分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息的計(jì)算還包括基于在第一分辨率下所計(jì)算出的SAD計(jì)算參考SAD，并僅當(dāng)塊的第一分辨率下的SAD值小于參考SAD值時(shí)，相加已計(jì)算出的絕對(duì)值。
9.如權(quán)利要求1所述的方法，還包括基于估計(jì)的噪聲信息，執(zhí)行輸入畫面的噪聲減少濾波。
10.基于離散余弦變換(DCT)的運(yùn)動(dòng)畫面編碼方法，包括計(jì)算在第一分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；計(jì)算在第二分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；基于在第一分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息和在第二分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息，估計(jì)輸入畫面的噪聲量；基于估計(jì)出的噪聲量，確定修改的量化權(quán)矩陣；對(duì)輸入畫面執(zhí)行DCT操作；以及利用修改的量化權(quán)矩陣對(duì)DCT輸入畫面數(shù)據(jù)執(zhí)行量化。
11.如權(quán)利要求10所述的方法，其中第一分辨率是原始分辨率，第二分辨率為低分辨率。
12.如權(quán)利要求11所述的方法，其中通過執(zhí)行低通濾波來獲得第二分辨率。
13.如權(quán)利要求10所述的方法，其中通過選擇根據(jù)輸入畫面的噪聲量分類的多個(gè)修改的量化權(quán)矩陣中的一個(gè)，確定修改的量化權(quán)矩陣。
14.如權(quán)利要求10所述的方法，其中運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息的計(jì)算以塊為單位執(zhí)行。
15.如權(quán)利要求14所述的方法，其中運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息為絕對(duì)差的總和(SAD)。
16.如權(quán)利要求15所述的方法，其中輸入畫面的噪聲的估計(jì)還包括基于在第一分辨率下的SAD和在第二分辨率下的SAD，計(jì)算輸入畫面的每個(gè)塊中在第一分辨率下的SAD和在第二分辨率下的SAD之間的差值，并計(jì)算所計(jì)算出的SAD差值的絕對(duì)值。
17.如權(quán)利要求16所述的方法，其中輸入畫面的噪聲估計(jì)還包括在每一幀中，相加每個(gè)塊的絕對(duì)值，并基于每個(gè)幀中的絕對(duì)值的總和估計(jì)輸入畫面的噪聲量。
18.如權(quán)利要求17所述的方法，其中在第一分辨率下的輸入畫面運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息的計(jì)算還包括基于在第一分辨率下計(jì)算出的SAD計(jì)算參考SAD，并僅當(dāng)塊在第一分辨率下的SAD值小于參考SAD值時(shí)，相加絕對(duì)值。
19.一種估計(jì)和/或減少輸入畫面的噪聲的設(shè)備，包括第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息計(jì)算單元，該單元計(jì)算在第一分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息計(jì)算單元，該單元計(jì)算在第二分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；以及噪聲確定單元，該單元基于在第一分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息和在第二分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息，估計(jì)輸入畫面的噪聲。
20.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中第一分辨率為原始分辨率，第二分辨率為低分辨率。
21.如權(quán)利要求20所述的設(shè)備，其中通過執(zhí)行低通濾波獲得第二分辨率。
22.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，其中第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息以塊為單位計(jì)算運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息。
23.如權(quán)利要求22所述的設(shè)備，其中運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息為絕對(duì)差的總和(SAD)。
24.如權(quán)利要求23所述的設(shè)備，其中噪聲確定單元還包括SAD差值計(jì)算單元，該單元基于第一分辨率下的SAD和第二分辨率下的SAD，計(jì)算在輸入畫面的每個(gè)塊中的第一分辨率下的SAD和第二分辨率下的SAD之間的差值，并計(jì)算所計(jì)算出的SAD差值的絕對(duì)值。
25.如權(quán)利要求24所述的設(shè)備，其中噪聲確定單元還包括加法單元，該單元在每一幀中相加在SAD差值計(jì)算單元中計(jì)算出的每個(gè)塊的絕對(duì)值；以及噪聲量估計(jì)單元，該單元基于加法單元的計(jì)算結(jié)果，估計(jì)輸入畫面中的噪聲量。
26.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中噪聲確定單元還包括參考SAD計(jì)算單元，該單元基于在第一分辨率下的SAD計(jì)算參考SAD，其中僅當(dāng)該塊的第一分辨率下的SAD小于參考SAD時(shí)，加法單元相加該塊的SAD差值的絕對(duì)值。
27.如權(quán)利要求19所述的設(shè)備，還包括噪聲減少單元，該單元基于估計(jì)出的噪聲量對(duì)輸入畫面執(zhí)行噪聲減少濾波。
28.基于DCT的運(yùn)動(dòng)畫面編碼設(shè)備，包括第一運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息計(jì)算單元，該單元計(jì)算在第一分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息計(jì)算單元，該單元計(jì)算在第二分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；噪聲確定單元，該單元基于在第一分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息和在第二分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息，估計(jì)輸入畫面的噪聲量；量化權(quán)矩陣確定單元，該單元基于估計(jì)出的噪聲量，確定修改的量化權(quán)矩陣；離散余弦變換(DCT)單元，該單元對(duì)輸入畫面執(zhí)行DCT；以及量化單元，該單元利用修改的量化權(quán)矩陣對(duì)DCT輸入畫面數(shù)據(jù)執(zhí)行量化。
29.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中第一分辨率為原始分辨率，第二分辨率為低分辨率。
30.如權(quán)利要求29所述的設(shè)備，其中通過執(zhí)行低通濾波獲得第二分辨率。
31.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中量化權(quán)矩陣確定單元通過選擇根據(jù)輸入畫面的噪聲量分類的多個(gè)修改的量化權(quán)矩陣中的一個(gè)，確定修改的量化權(quán)矩陣。
32.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，其中第二運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息計(jì)算單元以塊為單位計(jì)算運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息。
33.如權(quán)利要求32所述的設(shè)備，其中運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息為絕對(duì)差的總和(SAD)。
34.如權(quán)利要求33所述的設(shè)備，其中噪聲確定單元還包括SAD差值計(jì)算單元，該單元基于在第一分辨率下的SAD和在第二分辨率下的SAD，計(jì)算輸入畫面的每個(gè)塊中的第一分辨率下的SAD和第二分辨率下的SAD之間的差值，并計(jì)算所計(jì)算出的SAD差值的絕對(duì)值。
35.如權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中噪聲確定單元還包括加法單元，該單元相加在SAD差值計(jì)算單元中計(jì)算出的每一幀中的每個(gè)塊的絕對(duì)值；以及噪聲量估計(jì)單元，該單元基于加法單元的計(jì)算結(jié)果，估計(jì)輸入畫面中的噪聲量。
36.如權(quán)利要求34所述的設(shè)備，其中噪聲確定單元還包括參考SAD計(jì)算單元，該單元基于在第一分辨率下的SAD計(jì)算參考SAD，其中僅當(dāng)所述塊的第一分辨率下的SAD小于參考SAD時(shí)，加法單元相加所述塊的SAD差值的絕對(duì)值。
37.如權(quán)利要求25所述的設(shè)備，其中噪聲確定單元還包括第一分辨率SAD計(jì)算單元，該單元在前一幀的搜尋范圍內(nèi)搜尋對(duì)應(yīng)于在第一分辨率下當(dāng)前幀的位置(i，j)的塊的運(yùn)動(dòng)矢量MVL1，并輸出對(duì)應(yīng)于被搜尋的運(yùn)動(dòng)矢量MVL1的SAD，即從前一幀被MVL1移動(dòng)后的相應(yīng)像素之間的差值SADL1。
38.如權(quán)利要求37所述的設(shè)備，其中第一分辨率包括原始輸入畫面的原始分辨率級(jí)。
39.如權(quán)利要求38所示的設(shè)備，其中在第一分辨率下的運(yùn)動(dòng)矢量MVL1通過如下公式1確定MVL1=arg-S≤pmin,q≤SΣm=0N-1Σn=0N-1|Fn(i+m,j+n)-Fn-1(i+m+p,j+n+q)|]]>這里，F(xiàn)n(i，j)表示在當(dāng)前幀(第n幀)中位置(i，j)上的像素，±S表示搜尋運(yùn)動(dòng)矢量的搜尋范圍，F(xiàn)n-1(i，j)表示在前一幀(第n-1幀)中位置(i，j)上的像素，每個(gè)塊的大小均為N×N。
40.如權(quán)利要求36所述的設(shè)備，其中參考計(jì)算單元利用如下的兩個(gè)公式之一計(jì)算參考SAD，SADref=AKΣKSADL1]]>或SADref=AKΣKSADhalf-pel]]>其中A為預(yù)定常數(shù)，SADhalf-pel表示半像素搜尋結(jié)束后的SAD。
41.如權(quán)利要求40所述設(shè)備，其中加法單元僅相加小于在每個(gè)塊中獲得的參考SAD的一個(gè)SAD或SADhalf-pel的值，為所述幀計(jì)算SAD值，并且將所述幀的SAD值發(fā)送至噪聲確定單元。
42.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，還包括逆量化單元，該單元逆量化在量化單元已量化的輸入畫面；逆DCT(IDCT)單元，該單元對(duì)在逆量化單元逆量化過的輸入畫面執(zhí)行IDCT操作；幀存儲(chǔ)器，該器件以幀為單位存儲(chǔ)已在IDCT單元IDCT變換過的輸入畫面；運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償(ME/MC)單元，該單元利用正輸入的當(dāng)前幀的輸入畫面和存儲(chǔ)于幀存儲(chǔ)器中的前一幀的輸入畫面，估計(jì)每個(gè)宏塊的對(duì)應(yīng)于塊匹配誤差的運(yùn)動(dòng)矢量和SAD；以及可變長(zhǎng)度編碼(VLC)單元，該單元根據(jù)運(yùn)動(dòng)估計(jì)和補(bǔ)償單元估計(jì)出的運(yùn)動(dòng)矢量，消除DCT變換和量化數(shù)據(jù)中的靜態(tài)冗余。
43.如權(quán)利要求28所述的設(shè)備，還包括量化權(quán)矩陣存儲(chǔ)器，其中量化權(quán)矩陣確定單元將對(duì)應(yīng)于噪聲的修改的量化權(quán)矩陣的目錄發(fā)送至量化權(quán)矩陣存儲(chǔ)器；并當(dāng)存儲(chǔ)于量化權(quán)矩陣存儲(chǔ)器中的量化權(quán)矩陣被分為五類時(shí)，目錄為0、1、2、3和4中的一個(gè)值。
44.如權(quán)利要求43所述的設(shè)備，其中，基于量化權(quán)矩陣確定單元輸入的量化權(quán)矩陣目錄，量化權(quán)矩陣存儲(chǔ)器選擇對(duì)應(yīng)于所述目錄的量化權(quán)矩陣，并將所選的矩陣發(fā)送至量化單元，量化單元利用輸入的量化權(quán)矩陣執(zhí)行量化操作。
全文摘要
提供一種先進(jìn)的噪聲估計(jì)方法。該噪聲估計(jì)方法包括計(jì)算在第一分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；計(jì)算在第二分辨率下的輸入畫面的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息；以及，基于在第一分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息和在第二分辨率下的運(yùn)動(dòng)補(bǔ)償信息，估計(jì)輸入畫面的噪聲。
文檔編號(hào)H04N17/00GK1518365SQ200410001230
公開日2004年8月4日 申請(qǐng)日期2004年1月2日 優(yōu)先權(quán)日2003年1月2日
發(fā)明者宋秉哲 申請(qǐng)人:三星電子株式會(huì)社