CN1126376C

CN1126376C - 用于消除在比特数据流中的误差的方法和装置

Info

Publication number: CN1126376C
Application number: CN97118661A
Authority: CN
Inventors: 李尚勳
Original assignee: Daewoo Electronics Co Ltd
Current assignee: Fengye Vision Technology Co., Ltd.
Priority date: 1996-08-21
Filing date: 1997-08-21
Publication date: 2003-10-29
Anticipated expiration: 2017-08-21
Also published as: JP4004597B2; GB2316567B; GB2316567A; GB9717798D0; US6046784A; CN1185699A; JPH1093964A

Abstract

根据比特数目信息，以逐个数据块为基础将比特数据流划分，并对加到每一个比特数据流的一个奇偶比特进行核查，以产生一个转换信号。根据切换信号，所说的每一个比特数据流或针对所说的每一个比特数据流的一个邻近比特数据流被选择为一个最佳的比特数据流，其中的邻近比特数据流的产生是根据基准比特数据流与所说的每一个比特数据流的空间邻近的程度，并且最佳的比特数据流将在逐个数据块的基础上被解码而产生解码的数据。

Description

用于消除在比特数据流中的误差的方法和装置

本发明涉及用于消除在比特数据流中的误差的方法和装置；尤其涉及通过采用比特转换技术从以数据块为基础的图象信号编码器发送的数据流中的比特误差的方法和装置。

在象可视电话会议和高清晰度电视***的数字电视广播***中，需要大量的数字数据来定义每一个视频帧信号，因为在视频帧信号中的视频行信号包括有被称之为象素值的数字数据序列。但是由于传统的发送信道的带宽是有限的，所以为了发送大量的数字数据，就有必要通过使用各种数据压缩技术来压缩或降低数据的值，尤其是在象可视电话和电话会议这样的低比特速率视频信号的情况中。在各种视频压缩技术中，把时间和空间压缩技术结合统计编码技术一起使用的被称之为所谓的混合编码技术被公知为是最有效的。

多数的混合编码技术采用的是正交变换、变换系数的量化和可变长度编码(VLC)。这种能够降低或去除空间冗余量的正交编码被用于把数字图象数据转换成一组变换系数。具体地说，在象离散余弦变换(DCT)之类的正交变换中，图象数据被分成多个不相重叠的相等大小的数据块，例如一些8×8象素的数据块，并且这些数据块要经过从时域到频域的转换。

通过对这些变换系数数据的量化和VLC处理，所要发送的数据量可以被有效地压缩。随后将编码的数据经过一个发送信道发送到一个解码器。但是由于在发送过程中易于出现的误差，为了降低或检出误差，传统上实施的信道编码是通过采用各种误差的控制编码的方法而对于编码的图象进行的。在一个传统的误差控制的编码方法中，是将附加的比特添加到源码的每一个预定的组，以便在一个解码的过程中检测和消除误差。已经提出了各种例如象POCS(映射到顶点集上)的误差消除方案，以便消除或估算包含数据块的误差的象素数据，从而对可能出现在发送过程中的劣变进行补偿。但是，这种已有技术中的误差消除的方法存有不尽如人意之处，因为这些方法不能完全考虑到给定的图象信号的特征。

此外，在接收端把一个帧以数据块为单元进行编码会出现数据块边界线成为可见的现象的成块效应；并且会随着量化步长的增大而变得严重，即随着系数的频率的增加而使得其中的数据块经历更为粗糙的量化。因此，如果一个确定的数据块要比它的相邻的数据块亮的多或暗的多的话并且一个确定大小的量化器的步长被用于内部数据块DC系数，则在所说的确定的数据块和它的相邻的数据块之间的强度的差异就会变得特别的明显，导致更为严重的数据块形成效应，并损坏图象的质量。尽管采用具有运动补偿的帧预测的一种帧内模式的编码，使得数据块形成效应不是特别令人讨厌，但是仍然是十分明显的。

所以，如果在以多个比特数据流表示的视频信号中检测到由于发送信道环境所引起的一个或多个比特误差，则需要通过考虑与误差被检测的任何比特数据流邻接的比特数据流来校正或消除这些比特误差。

因此本发明的一个主要的目的是提供一种方法和装置，其根据相邻于任何包括误差的比特数据流的相邻比特数据流，通过采用一比特反转技术能够隐蔽从以数据块为基础的图象信号编码器发送的比特数据流中的误差。

根据本发明，提供一种用于根据在逐个数据块的基础上相加的奇偶检验比特，隐蔽比特数据流中的误差的方法，其中一视频帧被划分成多个相等大小的数据块，并且这些数据块的视频信号被编码成其比特数目彼此不同的比特数据流，该方法包括有步骤：

(a)根据其比特的数目顺序地找出对应于这些数据块的比特数据流；

(b)检测加到每一个比特数据流的一个奇偶检验比特，以便产生一个转换信号，其中该转换信号指示所说的每一个比特数据流是否为其中具有一个或多个误差的比特数据流；

(c)根据该转换信号，选择所说的每一个比特数据流或所说的每一个比特数据流的邻近的比特数据流作为一个最佳的比特数据流，其中的邻近的比特数据流是根据基准比特数据流与误差比特数据流空间相邻的邻近程度而产生的；和

(d)解码该最佳的比特数据流以便在逐个数据块的基础上产生解码的数据。

本发明的上述的和其它的特征和目的将通过结合附图的对最佳实施例的描述而变得显见。

图1是根据本发明的通过使用比特反相技术来校正比特误差的装置的示意性框图。

图2是根据本发明的邻近比特数据流判定电路的说明性示意图。

参考图1，其中示出了用于检测和隐蔽在以一个比特序列表示的视频图象帧的视频信号中的一个或多个误差的装置100的框图。其中的视频图象帧被分成和处理成多个相等尺寸的数据块，这些数据块的宽度和高度是8×8或16×16个象素。

通过一个发送信道，比特数据流被提供到一个误差检测电路500和一个开关600。其中所说的每一个比特数据流包括一个奇偶检验比特和以逐个数据块为基础的视频信号。误差检测电路500顺序地接收数据块的比特数据流，通过一个奇偶检测，检测对应于每一个数据块的比特数据流是否具有一个或多个误差比特，并把表示对应于针对每一个数据块的该检测结果的一个转换信号提供到开关600。

如果在针对一个数据块的比特数据流中检测到误差，该开关600将针对该比特数据流送到一个候选比特数据流产生器710和一个相邻数据块检测电路720，否则，开关600将该比特数据流直接发送到缓存器800。

如果针对于数据块的比特数据流被确定为具有误差，则该比特数据流和数据块就分别被称为一个误差比特数据流和一个误差数据块，该候选比特数据流产生器710将在误差比特数据流中的任何一个比特反相，以便产生多个候选比特数据流。换句话说，每一个候选比特数据流不同于误差比特数据流一个比特，以便使得候选比特数据流之间有两个比特不相同。例如，假若一个误差比特数据流″01011001″带有一个比特误差，则产生如下的8个候选比特数据流：

11011001 01010001

00011001 01011101

01111001 01011011

01001001 01011000

以候选比特数据流为基础，所有的候选比特数据流被经过一条线路L20顺序地提供到一个邻近比特数据流判定电路730。

具体地说，在本发明的另一个实例中，如果一个误差比特数据流具有两个或多个比特误差，则候选比特数据流能够通过采用误差比特数据流的基准比特数据流而产生候选比特数据流。例如在误差数据块的左上方、上方、右上方和左角的四个误差比特数据流就可以被确定为候选的比特数据流。在另一个最佳实施例中，一个平均比特数据流和零比特数据流能够被加到四个比特数据流以便构成六个备选比特数据流，其中的平均比特数据流表示所说的比特数据流的均值，而所有为零的比特数据流是″0″。通过采用基准比特数据流确定的候选比特数据流能够有效地用于以一个帧内模式隐蔽在一个当前数据块的运动矢量中检测的多个误差，从而减小或去除数据块效应。

同时，相邻数据块检测电路720根据位置数据确定误差数据块的相邻数据块，并从缓存器800获取相邻数据块的比特数据流，该相邻数据块具有和误差数据块的预定的位置关系。例如定位在误差数据块的上方和左角的两个数据块可以被确定为相邻的数据块，被称之为左数据块和上数据块。在本发明的另一个实例中，另一组数据块，例如在误差数据块的左方和左上方的数据块能够被确定为相邻数据块。相邻数据块的比特数据流被被提供到一个邻近比特数据流判定电路730，作为对于误差数据块的误差比特数据流的基准比特数据流。

相应该基准比特数据流，邻近比特数据流判定电路730确定误差比特数据流的一个邻近比特数据流并将其提供到缓存器800，其中根据在候选比特数据流和基准比特数据流之间的邻近程度在这些候选比特数据流中选择邻近比特数据流。

参考图2，其中示出了图1的邻近比特数据流判定电路730的最佳实施例。其中的所有的候选比特数据流经过线路L20从候选比特数据流产生器710被顺序地提供到一个候选解码器210和一个邻近比特数据流替换电路260。并且所有的相邻数据块的基准比特数据流都经过线路L30从该相邻数据块检测电路720被提供到一个基准解码器230。

首先，在候选解码器210，使用例如可变长度解码技术，每一个候选比特数据流被解码，以便产生统计的解码数据。随后，逆量化电路220对于从候选解码器210提供的统计解码数据执行逆量化(IQ)，以便把对应于每一个候选比特数据流的一套变换系数提供到一个邻近性计算电路250，作为一套候选的变换系数。

同时，基准解码器230对于相邻数据块的基准比特数据流执行统计解码以便产生统计解码的数据；并且一个逆量化电路240对于统计解码的数据执行逆量化(IQ)，以便提供关于每一个基准比特数据流的一套变换系数作为一套基准变换系数到邻近性计算电路250。

该邻近性计算电路250计算对于在一个频域中而不是时域中的每一个候选比特数据流的邻近程度，以便将所计算的邻近程度提供到邻近比特数据流替换电路260。换句话说，用于所说的每一个比特数据流的邻近程度是根据所说的每一个备选比特数据流的一套候选变换系数和所有基准比特数据流的全部各组基准变换系数而被计算的。如果上部和左方数据块的上方和左方的比特数据流被选择为基准比特数据流，则针对每一个候选比特数据流的邻近程度E_TOTAL是用下式定义的：

E_TOTAL＝E_U+E_L其中的上方和左方的邻近性E_U和E_L分别表示着在候选变换系数的每一套和上方和左方数据块的基准变换系数之间的邻近程度，针对每一个候选比特数据流的上方和左方的邻近性E_U和E_L分别用下式计算：

E_{U} = Σ_{j = 1}^{N} W_{j} {(C_{j}^{CAN} - C_{j}^{U})}^{2}

E_{L} = Σ_{j = 1}^{N} W_{j} {(C_{j}^{CAN} - C_{j}^{L})}^{2}

其中的C_j ^CAN、C_j ^U和C_j ^L分别表示所说的每一个候选的和所说的每一个基准的比特数据流的第j个变换系数，W_j是权重函数，它取决于第j个变换系数，而N是变换系数的总数目。

邻近比特数据流替换电路260对于所有的邻近程度作相互的比较，以便从所有的从邻近性计算电路250馈送的所有的候选比特数据流的邻近程度当中选择一个最小值；以一个邻近比特数据流取代误差比特数据流，其中的邻近比特数据流表示在所有的从在图1中的候选比特数据流产生器710经过线路L20馈送的候选比特数据流的邻近程度的最小值；并且将该邻近比特数据流经过线路L40提供到图1所示的缓存器800。

参考图1，通过使用位置数据，缓存器800在其中存储针对每一个数据块的最佳比特数据流，其中的最佳比特数据流或是从开关600发送的比特数据流本身或是从邻近比特数据流判定电路730馈送的邻近比特数据流，并将该最佳比特数据流送到解码器900。

根据传统的解码技术，例如VLD、IQ和反离散余弦变换(IDCT)，解码器900解码该最佳比特数据流，以便产生解码的数据。

尽管本发明已经参考特定的实施例作了描述，但是对于本专业的技术人员来说，在随后的权利要求定义的精神实质的范围内显然能够有各种的改变和修正。

Claims

1.一种用于根据在逐个数据块的基础上相加的奇偶检验比特，隐蔽比特数据流中的误差的方法，其中一视频帧被划分成多个相等大小的数据块，并且这些数据块的视频信号被编码成其比特数目彼此不同的比特数据流，该方法包括有步骤：

(a)顺序地接收这些数据块的比特数据流；

(c)根据该转换信号，选择所说的每一个比特数据流或所说的每一个比特数据流的邻近的比特数据流作为一个最佳的比特数据流，其中的邻近的比特数据流是根据基准比特数据流与候选比特数据流之间的邻近程度，在这些候选比特数据流中被选择的，其中这些候选比特数据流是通过在误差比特数据流中逆转任何一比特而生成的，这些基准比特数据流是通过选择相邻于这些误差比特数据流的比特数据流而生成的；和

2.根据权利要求1的方法，如果产生针对误差比特数据流的转换信号，其中所说的选择步骤包括有步骤：

(c1)产生多个该候选的比特数据流，其中每一个候选的比特数据流可被用于来替换误差比特数据流；

(c2)检测多个该基准比特数据流，其中的每一个基准比特数据流相邻于误差比特数据流并且没有或是已经隐蔽了其中的误差，和；

(c3)根据在候选比特数据流和基准比特数据流之间的相近的程度，在候选比特数据流当中确定邻近比特数据流。

3.根据权利要求2的方法，其中的每一个候选的比特数据流都与误差比特数据流相差别一个比特。

4.根据权利要求2的方法，其中的候选比特数据流是通过使用基准比特数据流而确定的。

5.根据权利要求2的方法，其中所说的确定步骤(c3)中包括有步骤：

(c31)解码每一个候选的比特数据流，以便获得用于所说的每一个候选比特数据流的变换系数；

(c32)解码每一个基准的比特数据流，以便获得用于所说的每一个基准比特数据流的变换系数；

(c33)顺序地计算在用于所说的每一个候选比特数据流的变换系数和用于每一个所说的基准比特数据流的变换系数之间的各邻近程度；和

(c34)对这些邻近程度进行相互的比较，以便选择它们当中最小的一个邻近程度；和

(c35)利用对应于最小的邻近程度的一个候选比特数据流取代该误差比特数据流。

6.根据权利要求5的方法，其中的每一个候选比特数据流和每一个基准比特数据流的每一个邻近程度E_REF是根据下式计算的：

E_{REF} = Σ_{j = 1}^{N} W_{j} {(C_{j}^{CAN} - C_{j}^{REF})}^{2}

其中的C_j ^CAN和C_j ^REF分别表示所说的每一个候选的和所说的每一个基准的比特数据流的第j个变换系数，W_j是权重函数，它取决于第j个变换系数，而N是变换系数的总数目。

7.一种用于根据在逐个数据块的基础上相加的奇偶检验比特，隐蔽比特数据流中的误差的装置，其中一视频帧被划分成多个相等大小的数据块，并且这些数据块的视频信号被编码成其比特数目彼此不同的比特数据流，该装置包括有：

误差检测电路，用于顺序地接收这些数据块的比特数据流并检测加到每一个比特数据流的一个奇偶检验比特，以便产生一个转换信号，其中该切换信号指示所说的每一个比特数据流是否为其中具有一个或多个误差的比特数据流；

隐蔽装置，用于根据该转换信号，选择所说的每一个比特数据流或所说的每一个比特数据流的邻近的比特数据流作为一个最佳的比特数据流，其中该邻近的比特数据流是根据基准比特数据流与候选比特数据流之间的邻近程度，在这些候选比特数据流中被选择的，其中这些候选比特数据流是通过在误差比特数据流中逆转任何一比特而生成的，这些基准比特数据流是通过选择相邻于这些误差比特数据流的比特数据流而生成的；和

一个解码器，用于解码该最佳的比特数据流以便在逐个数据块的基础上产生解码的数据。

8.根据权利要求7的装置，其中所说的隐蔽装置包括：

一个候选比特数据流产生装置，用于产生多个该候选的比特数据流，其中每一个被选的比特数据流可被用于来替换误差比特数据流；

一个相邻数据块检测电路，用于检测多个该基准比特数据流，其中的每一个基准比特数据流相邻于误差比特数据流并且没有或是已经隐蔽了其中的误差，和；

一个邻近比特数据流判定电路，用于根据在候选比特数据流和基准比特数据流之间的相近的程度，在候选比特数据流当中确定邻近比特数据流。

9.根据权利要求8的装置，其中的每一个候选的比特数据流都与误差比特数据流差别一个比特。

10.根据权利要求8的装置，其中的候选比特数据流是通过使用基准比特数据流而确定的。

11.根据权利要求8的装置，其中所说的邻近比特数据流判定装置中包括有：

一个候选解码器，用于解码每一个候选的比特数据流，以便获得用于所说的每一个候选比特数据流的变换系数；

一个基准解码器，用于解码每一个基准的比特数据流，以便获得用于所说的每一个基准比特数据流的变换系数；

一个邻近计算器，用于顺序地计算在用于所说的每一个候选比特数据流的变换系数和用于每一个所说的基准比特数据流的变换系数之间的邻近程度；和

一个邻近比特数据流替换电路，用于相互比较这些邻近的程度以选择一最小的邻近程度并用对应于最小的邻近程度的一个候选比特数据流取代该误差比特数据流。

12.根据权利要求11的装置，其中的每一个候选比特数据流和每一个基准比特数据流的每一个邻近程度E_REF是根据下式计算的：

E_{REF} = Σ_{j = 1}^{N} W_{j} {(C_{j}^{CAN} - C_{j}^{REF})}^{2}

其中的C_j ^CAN和C_j ^REF表示所说的每一个候选的和所说的每一个基准的比特数据流的第j个变换系数，W_j是权重函数，它取决于第j个变换系数，而N是变换系数的总数目。