SE467232B

SE467232B - Foerfarande foer transmittering av roerliga bilder

Info

Publication number: SE467232B
Application number: SE8803185A
Authority: SE
Inventors: H Brusewitz
Original assignee: Televerket
Priority date: 1988-09-09
Filing date: 1988-09-09
Publication date: 1992-06-15
Also published as: EP0358624B1; DE68919037T2; EP0358624A2; SE8803185L; SE8803185D0; EP0358624A3; DE68919037D1

Description

467 252 1Û 15 20 25 30 35 40 2 lika och lika med nollvektorn, innebär detta att sannolikheten att den aktuella rörelsevektorn också är lika med nollvektorn är mycket hög. Detta utnyttjas genom att använda en variabel längdkodning, t ex aritmetisk kod- ning, som tillåter att en händelse med mycket hög sannolikhet kodas med mindre än en bit per händelse, vilket ger en låg bitöverföringshastighet.

Kortfattad beskrivning av ritningarna Uppfinningen kommer att beskrivas mera i detalj nedan med hänvisning till åtföljande ritningar, varav fig 1 visar standardformatet för en bild, fig 2 visar ett makrobildelement enligt uppfinningen; och fig 3 visar det aktuella makrobildelementets placering i förhållande till intilliggande makrobildelement, vars rörelsevektorer tidigare har transmitterats.

Detaljerad beskrivning av uppfinningen I fig 1 visas standardformatet för bildtelefoni eller tevemöten före- slaget av CCITT. Det består av ett luminansblock Y med 288 x 360 bildpunkter och två krominansblock U och V bestående av vardera 144 x 180 bildpunkter.

Enligt tidigare teknik indelades luminansblocket i mindre block om 16 x 16 eller 8 x 8 bildpunkter. När blockstorleken 16 x 16 användes var man tvungen att beskära bilden till 288 x 352 bildpunkter. En rörelsevektor bildades för varje block. Det visade sig att rörelsevektorn var noll i ca 50% av blocken. Man kodade då informationen som skulle överföras så att noll- vektorn kodades med en bit medan rörelsevektorer skilda från nollvektorn kodades med 9 bitar. Med 50% rörliga block ger detta en överföringshastighet på ca 2 kbit/bild, dvs en tillräckligt låg bitöverföringshastighet för att kunna sändas på telefonledningar. De stora blocken och det lilla antalet rörelsevektorer medförde emellertid en grov kvantisering och ibland otill- fredsställande bildkvalitet.

Enligt uppfinningen utnyttjas insikten att rörelsevektorer för intill- liggande block sannolikt är lika. Genom att utnyttja en kodning som medger att händelser med hög sannolikhet kan kodas med en bitlängd mindre än 1 kan man tillåta sig att indela bilden i mindre element utan att bitöverförings- hastigheten blir för hög. Enligt uppfinningen utnyttjas både luminansblocken och de båda krominansblocken. Det minsta bildelement som motsvarar samma fysiska bildarea består vid användande av ovannämnda standardformat av fyra bildpunkter från luminansblocket Y och en bildpunkt vardera från krominans- blocken U och V. Ett sådant bildelement kallas här makrobildelement och visas i fig 2.

Enligt uppfinningen skall således en rörelsevektor översändas för varje sådant makrobildelement och det skall utnyttjas att någon eller några av 10 15 20 25 30 35 40 467 232 3 rörelsevektorerna för intilliggande makrobildelement sannolikt är lika med den aktuella rörelsevektorn. Enligt en föredragen utföringsform avsökes bilden radvis från vänster till höger och uppifrån och ner, vilket innebär att rörelsevektorerna för makrobildelementen A, B, C, D enligt fig 3, dvs makrobildelementen till vänster, snett ovanför och till vänster, rakt ovanför resp snett ovanför och till höger om det aktuella bildelementet X, redan är kända i-mottagaren och sändaren. Det skall också vara möjligt att sända information om en ny rörelsevektor, i det fall när ingen av rörelsevektorerna A, B, C, D, kan användas i det aktuella bildelementet X. 0m ingen rörelse- vektor existerar skall det vara möjligt att översända värdena av alla bild- punkterna som ingår i makrobildelementet.

Rörelsevektorerna kan bildas genom något förfarande, företrädesvis genom det förfarande som beskrives i den samtidigt med denna ansökan inlämnade patentansökan benämnd "Förfarande för att bilda ett fält av rörelsevektorer för transmittering av information om rörliga bilder" med samma sökande.

När rörelsevektorerna översändes utnyttjas variabel längdkodning, företrädesvis aritmetisk kodning av i och för sig känt slag. Fördelarna med denna kodning är att man kan utnyttja statistiskt beroende mellan händelser.

Det blir härvid möjligt att koda händelser med hög sannolikhet med hjälp av kodord med en bitlängd mindre än 1.

Urvalet av rörelsevektorer sker på ett för uppfinningen specifikt sätt utgående från rörelsevektorerna i makrobildelementen A, B, C, D. Ülika fall kan härvid uppkomma: 1.Bægnmd Rörelsevektorerna i A och C är lika med nollvektorn. För rörelsevektorn i X kan då fem olika fall uppkomma: a. rörelsevektorn för X är lika med rörelsevektorn i A (är lika med rörelsevektorn i C är lika med nollvektorn) b. rörelsevektorn i X är lika med rörelsevektorn i D c. rörelsevektorn i X är lika med rörelsevektorn i B d. rörelsevektorn i X är en ny rörelsevektor e. det existerar ingen rörelsevektor i X utan bildpunktsvärdena sändes. 2. Rörligt objekt Rörelsevektorn i A är lika med rörelsevektorn i C är skild från nollvektorn. Följande fall kan förekomma för rörelsevektorn i X: a. rörelsevektorn i X är lika med rörelsevektorn i A b. rörelsevektorn i X är lika med rörelsevektorn i D c. rörelsevektorn i X är lika med rörelsevektorn i B d. rörelsevektorn i X är lika med en ny rörelsevektor e. det existerar ingen rörelsevektor.i X utan bildpunktsvärdena sändes. 467 232 10 15 20 25 30 35 3. Kant på rörligt objekt Rörelsevektorn i A är skild från rörelsevektorn i C. Följande fall är möjliga i rörelsevektorn i X: a. rörelsevektorn i X är lika med rörelsevektorn i A b. rörelsevektorn i X är lika med rörelsevektorn i C c. rörelsevektorn i X är lika med rörelsevektorn i D d. rörelsevektorn i X är lika med rörelsevektorn i B e. rörelsevektorn i X är lika med en ny rörelsevektor f. det existerar ingen rörelsevektor i X utan bildpunktsvärdena sändes.

Det är även möjligt att använda villkor med avseende på rörelsevektorer- na B och D för att göra liknande grupperingar.

Om makrobildelementet X befinner sig i bakgrunden, dvs fallet 1 ovan, är sannolikheten för att rörelsevektorn i X är lika med nollvektorn mycket hög.

Vid en datorsimulering med en representativ bildsekvens var sannolikheten 0,995 för att rörelsevektorn i X var lika med nollvektorn, dvs att rörelse- vektorn i A skulle användas. Sannolikheten för att rörelsevektorn i A skall användas för rörelsevektorn i X under en längre följd av makrcbildelement i rad blir alltså stor. Detta utnyttjas genom att använda aritmetisk kodning.

En egenskap hos aritmetisk kodning är nämligen att k stycken bitar kan k í_n. Detta kan tolkas som att en kortare än en bit. Händelsen rörelse- representera n stycken händelser, där händelse kan kodas med ett ord som är vektorn i A skall användas som,rörelsevektorn i X har i fallen 2 och 3 ovan sannolikheterna 0,938 resp 0,420. Dessa händelser kodas således annorlunda än händelsen 1a.

De händelser som har störst bitåtgång är när man skall översända en ny rörelsevektor eller bildpunktsvärde, eftersom först händelsen skall kodas och sedan vektorn eller resp värden. Genom att dessa händelser är få blir bit- åtgången totalt sett ändå liten. Vid datorsimuleringen ovan hade händelserna 3e och f ovan sannolikheterna 0,065 resp 0,011. Totalt har det visat sig att bildpunktsvärdena behöver sändas för mindre än 1% av makrobildelementen.

Bildpunktsvärdena översändes med DPCM-kodning (Differential Pulse Code Modulation). Härvid översändes information om prediktionsfelet mellan på varandra följande bilder. Eventuellt kan en rörelsevektor; t ex rörelse- vektorn i makrobildelementet D, utnyttjas för att bilda prediktionsfelet.

Härmed utnyttjas en eventuell rörelse i bilden, även om det alltså inte räcker att endast översända en rörelsevektor. Eventuellt kan man beräkna vilken av rörelsevektorerna i A - D som är minst dålig och använda denna rörelsevektor. Härvid blir emellertid bitåtgången större eftersom information om vilken rörelsevektor som används måste översändas. Väljer man däremot 40 rörelsevektorn i makrobildelementet D är detta underförstått genom hela _ 467 232 transmitteringen.

Enligt uppfinningen uppnås alltså en bättre bitdisposition vilket medför en hñgpe bildkvalitet med bibehållen överföringshastighet.

Claims

467 232 ' 'fe 10 15 20 26 30 35 PATENTKRAV 1. Förfarande för transmittering av information om rörliga bilder, vilka vardera representeras av bildpunkter med ett block (Y) för luminansen och två ' block (U, V) för krominansen, innefattande att varje bild indelas i makrobildelement bestående av ett antal bildpunkter från resp block (Y, U, V) som motsvarar samma fysiska bildarea, att en rörelsevektor om möjligt bildas för varje makrobildelement, ¿ att bilden avsöks radvis från vänster till höger och uppifrån och ner, att rörelsevektorerna för de makrobildelement (A, B, C, D), som från det aktuella makrobildelementet (X) ligger omedelbart till vänster (A), snett ovanför till vänster (B), rakt ovanför (C) och snett ovanför till höger (D) och som har avsökts före det aktuella makrobildelementet (X), jämföres inbördes för att kontrollera om de uppfyller vissa villkor, och jämföres med rörelsevektorn i det aktuella makrobildelementet (X) för att kontrollera om denna är lika med någon av rörelsevektorerna i de intilliggande makrobild- .elementen (A - D) eller om rörelsevektorn i det aktuella makrobildelementet (X) är lika med en annan rörelsevektor eller om det inte existerar någon rörelsevektor i det aktuella makrobildelementet, k ä n n e t e c k n a t av att villkoren på rörelsevektorerna i de intilliggande makrobildelementen (A- D) t ex är:

1. A = E = o (nollvektorn) 2. K = c i o s. A : c där A är rörelsevektorn i makrobildelementet (A) till vänster om det aktuella makrobildelementet, 0 är rörelsevektorn i makrobildelementet (C) över det aktuella makrobildelementet, varvid jämförelserna mellan rörelsevektorn i makrobildelementet (X) och rörelsevektorerna i intilliggande makrobildelement (A-D) resulterar i ett antal olika händelser (utfall) med olika sannolikheter beroende på vilket av villkoren 1, 2 eller 3 som är uppfyllt, vilka händelser kodas och översänds med hjälp av variabel längdkodning som utnyttjar nämnda sannolikheter.

2. Förfarande enligt krav 1, k ä n n e t e c k n a t av att varje makrobildelement består av det minsta antal bitar från respektive block (Y, U, V) som motsvarar samma fysiska bildarea. '

3. Förfarande enligt krav 2, k ä n n e t e c k n a t av att luminans- blocket (Y) består av 288 x 360 bildpunkter och de två krominansblocken består av vardera 144 x 180 bildpunkter, varvid ett makrobildelement består av fyra bildpunkter (Y1, Y2, Y3, Y4) från luminansblocket och en punkt (U, V) från vardera av krominansblocken.