ES2202245T3 - Procedimiento y dispositivo de codificado y descodificado de imagenes. - Google Patents
Procedimiento y dispositivo de codificado y descodificado de imagenes.Info
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Abstract
Un aparato de conversión de señal de imagen para convertir una primera señal de significado incluyendo primeros elementos de significado que expresan los valores de significado de los pixels de una imagen, teniendo la imagen una señal de luminancia, una señal de diferencia de color y los primeros elementos de significado, teniendo los primeros elementos de significado la misma resolución que la señal de luminancia correspondiente a los pixels de la imagen, a una segunda señal de significado incluyendo segundos elementos de significado con la segunda resolución de la señal de diferencia de color de la imagen, siendo diferente la segunda resolución de la resolución de los primeros elementos de significado, incluyendo el aparato de conversión: un selector de características de conversión de resolución para seleccionar una característica de conversión de resolución en base a los primeros elementos de significado correspondientes a un pixel procesado y los pixels próximos al pixel procesado; unconvertidor de resolución para obtener los segundos elementos de significado con dicha segunda resolución convirtiendo dichos primeros elementos de significado usando la característica de conversión de resolución seleccionada por dicho selector de características de conversión de resolución; donde dichos primeros elementos de significado indican si los pixels correspondientes están dentro o fuera de una forma arbitraria de objeto y solamente los primeros elementos de significado que indican que los pixels correspondientes están dentro de dicha forma arbitraria de objeto se emplean al realizar la conversión de resolución.
Description
Procedimiento y dispositivo de codificado y
descodificado de imagenes.
La presente invención se refiere a un aparato
para codificar y decodificar una señal de imagen usada para
transmisión o almacenamiento eficientes de señal de imagen, y a un
método para ello.
Un método de separar imágenes móviles en capas
discretas conteniendo cada una uno de normalmente múltiples objetos
en una imagen móvil en un tiempo específico se ha propuesto para
permitir la transmisión y el almacenamiento eficientes de señales
de imagen, y señales de imagen especialmente móvil (vídeo), en el
que las imágenes objeto se expresan como composiciones
(colecciones) de pixels. Por ejemplo, cuando una imagen incluyendo
personas y fondo es codificada con este método, el aparato de
codificación de imagen separa la imagen en dos capas, una capa de
personas y una capa de fondo, y codifica y transmite por separado
cada capa.
En el extremo receptor, el aparato decodificador
de imagen decodifica la señal codificada para cada capa, y combina
después las imágenes de cada una de las capas decodificadas usando
un método especificado para presentar una imagen integrada única.
Por lo tanto, este método también debe prever que cada pixel en cada
información de capa declare si dicho pixel oculta o no oculta la
imagen de fondo. La información así usada para declarar si un pixel
oculta o no oculta la imagen de fondo se denomina "información de
significado", y los pixels que ocultan el fondo se denominan
"significativos".
Esta información de significado también se puede
utilizar para declarar la información de correlación de
interpelación en imágenes que se graban como una sola capa en vez
de segmentarse en capas múltiples. Sin embargo, los pixels
significativos son pixels que se incluyen en un objeto dado, y los
pixels no significativos son pixels que están situados fuera de un
objeto dado. Por lo tanto, un alto valor de información de
significado significa que la relación de un pixel dado a los otros
pixels en la misma posición es alta y que el pixel es visualmente
importante. A la inversa, un valor de señal de significado bajo
significa que el pixel correspondiente tiene poca influencia en el
aspecto del pixel de salida, es decir, es casi transparente.
La señal incluyendo la información de significado
para un grupo específico de pixels en la señal de imagen se
denomina una señal de significado. Cuando objetos de imágenes
múltiples incluidos en capas diferentes de la señal de imagen son
solapados para presentar una imagen, la señal de significado se
puede usar para declarar si un pixel particular oculta o no oculta
el fondo. Un valor de señal de significado no cero significa en
este caso que dicho pixel es significativo y oculta el fondo. Sin
embargo, no hay valor de señal de significado para pixels no
significativos, y los pixels no significativos son así
transparentes y no necesarios para la síntesis de imagen. Como
resultado, la señal de significado describe la forma de objetos en
la imagen, y solamente los pixels significativos afectan a la
calidad de la imagen sintetizada.
En otros términos, los pixels no significativos
no están relacionados con la calidad de imagen, y por lo tanto la
eficiencia de codificación se puede mejorar codificando solamente
los pixels significativos.
Sin embargo, al codificar señales de imagen
conteniendo información de luminancia, diferencia de color,
transparencia, y otra información de pixel para cada pixel en la
imagen, los aparatos convencionales de codificación de señal de
imagen realizan la misma operación de conversión de frecuencia
durante el submuestreo de pixels y el procesado de interpolación de
pixels independientemente del significado de pixel. Como resultado,
los valores de pixel no significativos, es decir, valores de pixels
sin significado, afectan a los pixels significativos, dando lugar a
degradación de la calidad de imagen.
Aunque la resolución del componente de señal de
luminancia de la señal de imagen es igual a la resolución de señal
de significado, la resolución de la diferencia de color puede ser
diferente de la resolución de señal de significado. En tales casos
no hay problemas al codificar la señal de luminancia en base a la
señal de significado. Sin embargo, si la señal de diferencia de
color se codifica en base a la señal de significado, la resolución
de ambas señales debe ser la misma. Esto significa que la resolución
de la señal de significado se debe convertir a la resolución de
señal de diferencia de color antes de codificar la señal de
diferencia de color. Sin embargo, como se ha descrito anteriormente,
la conversión de resolución de la señal de significado aplica la
misma conversión de resolución a cada pixel independientemente de
si cada pixel es o no significativo, y la señal de significado se
degrada así de la misma forma que la codificación degrada la señal
de imagen anteriormente.
La eficiencia de codificación también cae con el
aparato convencional de codificación de señal de imagen y el aparato
decodificador de señal de imagen porque también es necesario
codificar el valor de pixel de los pixels casi transparentes porque
incluso estos pixels casi transparentes que no tienen efecto visual
en la imagen de salida se tratan como pixels significativos debido
a errores de codificación o componentes de ruido menores en la
señal de entrada.
Por lo tanto, el objeto de la presente invención
es proporcionar un dispositivo de formación de imágenes que
resuelve dichos problemas.
La presente invención se ha desarrollado con el
fin de eliminar sustancialmente las desventajas antes descritas y
su objeto esencial es proporcionar un dispositivo electrofotográfico
de formación de imágenes mejorado.
Para lograr dicho objeto, un aparato de
conversión de señal de imagen para convertir una primera señal de
significado incluyendo primeros elementos de significado que
expresan los valores de significado de los pixels de una imagen,
teniendo la imagen una señal de luminancia, una señal de diferencia
de color y los primeros elementos de significado, teniendo los
primeros elementos de significado la misma resolución que las
señales de luminancia correspondientes a los pixels de la imagen, a
una segunda señal de significado incluyendo segundos elementos de
significado con la segunda resolución de la señal de diferencia de
color de la imagen, siendo las segundas resoluciones diferentes de
la resolución de los primeros elementos de significado, contiene
según la presente invención:
un selector de características de conversión de
resolución para seleccionar una característica de conversión de
resolución en base a los primeros elementos de significado
correspondientes a un pixel procesado y los pixels próximos al pixel
procesado;
un convertidor de resolución para obtener los
segundos elementos de significado con dicha segunda resolución
convirtiendo dichos primeros elementos de significado usando las
características de conversión de resolución seleccionadas por dicho
selector de características de conversión de resolución;
donde dichos primeros elementos de significado
indican si los pixels correspondientes están dentro o fuera de una
forma arbitraria de objeto y solamente los primeros elementos de
significado que indican que los pixels correspondientes están
dentro de dicha forma arbitraria de objeto se emplean al realizar la
conversión de resolución.
Para lograr dicho objeto, un método de conversión
de señal de imagen para convertir una primera señal de significado
incluyendo primeros elementos de significado que expresan los
valores de significado de los pixels de una imagen, teniendo la
imagen una señal de luminancia, una señal de diferencia de color y
los primeros elementos de significado, teniendo los primeros
elementos de significado la misma resolución que las señales de
luminancia correspondientes a los pixels de la imagen, a una segunda
señal de significado incluyendo segundos elementos de significado
con la segunda resolución de la señal de diferencia de color de la
imagen, siendo diferente la segunda resolución de la resolución de
los primeros elementos de significado, contiene según la presente
invención los pasos siguientes:
seleccionar una característica de conversión de
resolución en base a los primeros elementos de significado
correspondientes a un pixel procesado y los pixels próximos al
pixel procesado;
obtener los segundos elementos de significado con
dicha segunda resolución convirtiendo dichos primeros elementos de
significado usando la característica de conversión de resolución
seleccionada por dicho paso de selección de característica de
conversión de resolución;
donde dichos primeros elementos de significado
indican si los pixels correspondientes están dentro o fuera de una
forma arbitraria de objeto y solamente los primeros elementos de
significado que indican que los pixels correspondientes están
dentro de dicha forma arbitraria de objeto se emplean al realizar la
conversión de resolución.
Estos y otros objetos y características de la
presente invención serán claros por la siguiente descripción tomada
en unión con sus realizaciones preferidas con referencia a los
dibujos acompañantes en los que las partes análogas se designan por
números de referencia análogos, y en los que:
La figura 1 es un diagrama de bloques de una
primera realización de un aparato codificador de señal de imagen EC
según la invención.
La figura 2 es un diagrama de flujo usado para
describir la operación del aparato codificador de señal de imagen
EC mostrado en la figura 1.
La figura 3 es un diagrama explicativo usado para
describir el método por el que el aparato codificador de señal de
imagen EC de la invención determina la característica de conversión
de resolución.
La figura 4 es una tabla que muestra las
funciones correspondientes a las características de conversión de
resolución mostradas en la figura 3.
La figura 5 es un diagrama explicativo usado para
describir el proceso de reducción de imagen de un aparato de
conversión de resolución de imagen en base a la presente
invención.
La figura 6 es un diagrama explicativo usado para
describir la interpolación de señal de significado de una señal de
diferencia de color por medio de un aparato de conversión de
resolución de imagen basado en la presente invención.
La figura 7 es un diagrama de flujo usado para
describir con mayor detalle la operación del aparato codificador de
señal de imagen EC representado en la figura 2.
La figura 8 es un diagrama de flujo usado para
describir una realización alternativa de la operación del aparato
codificador de señal de imagen mostrado en la figura 7.
La figura 9 es un diagrama explicativo usado para
describir el proceso de ampliación de imagen de un aparato de
conversión de resolución de imagen en base a la presente
invención.
La figura 10 es un diagrama explicativo usado
para describir la conversión de resolución de dos imágenes
temporalmente continuas en base a la presente invención.
La figura 11 es un diagrama de bloques de una
segunda realización de un aparato de codificación de imagen según
la invención.
La figura 12 es un diagrama de bloques de una
tercera realización de un aparato de codificación de imagen según
la invención.
La figura 13 es un diagrama explicativo usado
para describir la conversión de valor umbral de señal de
significado de la presente invención.
La figura 14 es un diagrama de bloques de una
cuarta realización de un aparato de codificación de imagen según la
invención.
La figura 15 es un diagrama de bloques de una
quinta realización de un aparato de codificación de imagen según la
invención.
La figura 16 es un diagrama de bloques de un
aparato decodificador de imagen según una sexta realización de la
invención.
La figura 17 se utiliza para describir cómo se
mejora la calidad de imagen por la operación de procesado de valor
umbral de la invención.
La figura 18 es un diagrama de bloques de un
aparato decodificador de imagen según una séptima realización de la
invención.
La figura 19 es un diagrama de bloques de una
octava realización de un aparato decodificador de imagen según la
invención.
Y la figura 20 es un diagrama de bloques de una
novena realización de un aparato decodificador de imagen según la
invención.
En las descripciones siguientes de las
realizaciones preferidas la señal de imagen introducida descrita
incluye una señal de color bidimensional conteniendo valores de
pixel, y una señal de significado que declara para cada pixel en la
señal de color si el valor de pixel es significativo o no. Deberá
observarse, sin embargo, que la señal de imagen puede contener
información distinta de la señal de color, y la señal de imagen no
se limitará a imágenes bidimensionales y puede expresar información
de imagen n-dimensional.
La estructura de un primer aparato codificador de
señal de imagen EC1 según la presente invención se describe primero
a continuación con referencia a la figura 1. Este aparato
codificador de señal de imagen EC1 incluye un primer terminal de
entrada Ti1, un segundo terminal de entrada Ti2, un selector de
características de conversión de resolución 103, un convertidor de
resolución 105, y un terminal de salida To.
El primer terminal de entrada Ti1 está conectado
a una fuente externa de señal de imagen (no representada en las
figuras) desde la que se suministra la señal de imagen Si. El
segundo terminal de entrada Ti2 está conectado igualmente a una
fuente externa de señal de significado (que tampoco se muestra en
las figuras) desde la que se suministra la señal de significado Ss.
Obsérvese que, como se ha descrito anteriormente, esta señal de
significado Ss contiene información de significado para cada pixel
en la señal de imagen Si. Obsérvese además que aunque la señal de
significado Ss es normalmente una señal multinivel que indica la
correlación entre pixels en la señal de imagen Si por medio de dos
o más valores, se describe primariamente por razones de simplicidad
en la descripción siguiente como una señal de dos niveles que
declara si un pixel dado es significativo o no poniendo la señal de
significado Ss en uno de dos estados para cada pixel.
Por ejemplo, cuando la señal de significado Ss es
una señal de dos niveles, expresa si el pixel de capa delantera
(pixel de primer plano) es o no transparente y por lo tanto oculta
o no oculta el pixel de fondo en la misma posición. Sin embargo,
cuando la señal de significado Ss es una señal multinivel, es
posible declarar la transparencia relativa de cada pixel, variando
por ello la transparencia del pixel de primer plano y permitiendo
que los pixels de fondo se presenten en mayor o menor grado.
La codificación eficiente también se puede lograr
controlando la codificación de pixel deseado en base a la
información de significado del pixel deseado y los pixels
circundantes durante la codificación de imagen.
El selector de características de conversión de
resolución 103 está conectado al segundo terminal de entrada Ti2
mediante el que recibe la señal de significado Ss. Con referencia a
los valores de señal de significado de entrada Ss para los pixels
próximos al pixel que se procesa, el selector de características de
conversión de resolución 103 selecciona las mejores características
de conversión de frecuencia para conversión de resolución de la
señal de imagen Si usando solamente pixels significativos, y genera
una señal de selección de características de conversión de
resolución SL que indica qué características de conversión de
resolución se seleccionaron. El método por el que el selector de
características de conversión de resolución 103 determina las
características de conversión de resolución se describirá mejor a
continuación con referencia a la figura 3 y la figura 4.
El convertidor de resolución 105 está conectado
al primer terminal de entrada Ti1 y el selector de características
de conversión de resolución 103, y recibe respectivamente de ellos
la señal de imagen Si y la señal de selección de características de
conversión de resolución SL.
El convertidor de resolución 105 almacena
internamente los datos de características de conversión de
resolución para cada nivel de significado que se puede expresar por
la señal de significado Ss para cada pixel significativo. Usando los
datos de características de conversión de resolución para las
características de conversión de resolución especificadas por la
señal de selección de características de conversión de resolución
SL, el convertidor de resolución 105 convierte después la
resolución de imagen por el submuestreo de pixels o la
interpolación de la señal de imagen Si y emite el resultado como
señal de imagen de resolución convertida Sr desde el terminal de
salida To.
Por lo tanto, el proceso de conversión de
resolución así ejecutado por la presente realización es capaz de
convertir la resolución de una señal de imagen Si por medio de
reducción de pixel o interpolación sin que el resultado quede
afectado por los pixels no significativos en la señal de imagen
introducida. Como resultado, se puede evitar la degradación de
imagen resultante del proceso de conversión de resolución. El
proceso de conversión de resolución ejecutado por el convertidor de
resolución 105 se describe con detalle a continuación con
referencia a las figuras 5, 6, 7, 8, 9 y 10.
Sin embargo, con referencia en primer lugar a la
figura 2, la operación primaria de codificación de señal de imagen
del aparato codificador de señal de imagen EC1 se describe a
continuación.
Cuando comienza la operación de codificación de
señal de imagen, la señal de imagen Si y la señal de significado Ss
son generadas respectivamente por la fuente externa de señal de
imagen y la fuente externa de señal de significado.
Cuando la señal de imagen Si se introduce en el
convertidor de resolución 105 mediante el primer terminal de
entrada Ti1 en el paso nº 100, la señal de significado Ss también
se introduce en el selector de características de conversión de
resolución 103 mediante el segundo terminal de entrada Ti2.
En el paso nº 200 el selector de características
de conversión de resolución 103 determina si la información de
significado en la señal de significado introducida Ss indica que
cada pixel en la señal de imagen Si es significativo o no.
En la presente realización la señal de
significado Ss es una señal de dos niveles. Cuando el valor de
información de significado en la señal de significado Ss para un
pixel particular en la señal de imagen Si es un valor no cero (es
decir, 1), el pixel correspondiente en la señal de imagen se
determina significativo, pero si el valor de información de
significado es cero, el pixel correspondiente es no
significativo.
Si todos los valores de información de
significado en la señal de significado Ss son un valor no cero (1)
en este ejemplo, es decir, indican pixels significativos, el paso
nº 200 devuelve SÍ, el selector de características de conversión de
resolución 103 genera una señal de selección de características de
conversión de resolución SL que especifica las características de
conversión de resolución normal, y el procedimiento avanza al paso
nº 300.
Un ejemplo de estas características de conversión
de resolución normal se describe más adelante a continuación con
referencia a la figura 4.
En el paso nº 300 el convertidor de resolución
105 toma las características de conversión de resolución normal de
los datos de características de conversión de resolución
almacenados internamente en base a la señal de selección de
características de conversión de resolución SL generada en el paso
nº 200, y el control pasa después al paso nº 500.
Sin embargo, si en el paso nº 200 se devuelve un
NO indicando que hay al menos un pixel no significativo declarado
por la señal de significado Ss en la señal de imagen Si, el
selector de características de conversión de resolución 103 genera
una señal de selección de características de conversión de
resolución SL que especifica las características de conversión de
resolución correspondientes a los estados de pixel significativo
declarados por los valores de información de significado en la
señal de significado Ss de manera que la conversión de resolución se
realice usando solamente los pixels significativos. El
procedimiento pasa después al paso nº 400.
En el paso nº 400 el convertidor de resolución
105 toma las características de conversión de resolución
correspondientes al estado de señal de significado corriente de los
datos de características de conversión de resolución almacenados
internamente en base a la señal de selección de características de
conversión de resolución SL generada en el paso nº 200. El control
pasa después al paso nº 500.
En el paso nº 500 la conversión de resolución
basada en las características de conversión de resolución
seleccionadas en el paso nº 300 o nº 400 se aplica a la señal de
imagen introducida Si para generar la señal de imagen de resolución
convertida Sr. La señal de imagen de resolución convertida Sr
generada por el convertidor de resolución 105 es enviada después
desde el terminal de salida To en el paso nº 600, y el proceso
termina.
Convirtiendo así la resolución de la señal de
imagen Si en base a una señal de significado compañera Ss, la
resolución de la señal de imagen Si se puede convertir sin que
quede afectada por pixels no significativos en la señal de imagen
Si. Como resultado, se puede evitar la degradación de imagen y se
puede mejorar la eficiencia de codificación de señal de imagen. Se
deberá observar que aplicando el proceso de conversión de
resolución a la señal de imagen Si y la señal de significado Ss en
el paso nº 400 anterior es posible convertir la resolución de la
señal de significado Ss así como la señal de imagen Si.
Con referencia a continuación a la figura 3 y la
figura 4, la operación de conversión de resolución del convertidor
de resolución 105 mostrado en la figura 1 se describe a
continuación.
Como se ha descrito anteriormente, la señal de
imagen Si contiene una señal de color bidimensional Sc y una señal
de significado Ss correspondiente a la misma señal de color Sc, y
la señal de color Sc y la señal de significado Ss se representan en
la figura 3. El pixel P0 en la señal de color Sc representa la
muestra de señal de color (pixel) en coordenadas (X,Y), y P1
representa la muestra de señal de color (pixel) junto al pixel P0.
Los valores \alpha0 y \alpha1 en la señal de significado
bidimensional Ss son los valores de señal de significado
(información de significado) para los pixels correspondientes p0 y
p1.
En la figura 4 se muestran ejemplos de posibles
funciones de características de conversión de resolución para los
valores de información de significado \alpha0 y \alpha1. Las
combinaciones posibles de valores de información de significado
\alpha0 y \alpha1 se dividen en las condiciones C1, C2, C3, y
C4 en la primera columna de la figura 4. Las columnas segunda y
tercera muestran los valores posibles para los valores de
información de significado \alpha0 y \alpha1 donde un valor de
1 significa que el pixel correspondiente es significativo y 0
significa no significativo. La cuarta columna muestra la
característica de conversión de resolución Fc para los valores de
información de significado \alpha0 y \alpha1 en la misma fila
expresados como la función Pf = \alpha0, \alpha1 (P0, P1),
donde P0 y P1 son los mismos valores de pixel de la señal de color
Sc mostrada en la figura 3.
Obsérvese que bajo la condición C1 ambos valores
de información de significado \alpha0 y \alpha1 son 1,
declarando así que los pixels de color correspondientes P0 y P1 son
significativos. Por lo tanto, la función de característica de
conversión de resolución se define por la ecuación 1.
[1]Pf = (P0 +
P1)//2
Como resultado, la conversión de resolución se
realiza usando la media de ambos valores de pixels. Obsérvese que
esta función de conversión mostrada en la ecuación 1 corresponde a
las características de conversión de resolución normal seleccionadas
en el paso nº 300 en la figura 2.
Bajo la condición C2, solamente el valor de
información de significado \alpha0 es 1, lo que significa que
solamente el pixel de color correspondiente P0 es significativo.
Como resultado, la función de característica de conversión de
resolución se define por la ecuación 2.
[2]Pf =
P0
En otros términos, el pixel P1 se cubre
completamente y oculta por el pixel P0.
\newpage
Igualmente, bajo la condición C3 solamente el
valor de información de significado \alpha1 es 1, lo que
significa que solamente el pixel de color correspondiente P1 es
significativo. Por lo tanto, la función de característica de
conversión de resolución se define por la ecuación 3.
[3]Pf =
P1
En otros términos, el pixel P0 se cubre
completamente y oculta por el pixel P1.
Bajo la condición C4 ambos valores de información
de significado \alpha0 y \alpha1 son 0, lo que significa que ni
el pixel P0 ni el pixel P1 es significativo. Como resultado, no se
genera la función de característica de conversión de resolución
Pf.
La operación del convertidor de resolución 105 se
describe mejor a continuación con referencia a las figuras
5-10.
Con referencia a la figura 5, bloques de 2 x 2
pixels en la señal de imagen Si se convierten, o reducen, a un
pixel en la señal de imagen de resolución convertida Sr. Esta
operación de conversión de resolución comprime así el número de
pixels a 1/4 el recuento de pixels en la señal de imagen
introducida. En otros términos, la señal de imagen introducida
incluyendo bloques de 4 x 4 pixels se convierte en una señal de
imagen de resolución convertida Sr incluyendo bloques de 2 x 2
pixels. Más específicamente, el bloque de señal de imagen de cuatro
pixels Sib incluyendo una matriz de 2 x 2 pixels en la parte
inferior izquierda de la señal de imagen Si se convierte en el pixel
K en la misma parte izquierda inferior relativa de la señal de
imagen de resolución convertida Sr por el proceso descrito a
continuación y mostrado en la figura 5.
Como se muestra en la figura 5, la señal de
imagen Si se segmenta en bloques de 4 x 4 pixels, y la señal de
significado Ss incluye igualmente 4 x 4 bloques correspondientes de
elementos de significado. Cada elemento de significado contiene el
valor de información de significado para el pixel correspondiente
en la señal de imagen Si. Como resultado, la señal de significado
Ss incluye el bloque de elementos de significado Ssb incluyendo 2 x
2 elementos de significado en la parte inferior izquierda de la
señal de significado Ss correspondiente al bloque de señal de
imagen Sib también mostrado en la figura 5. Obsérvese que los
pixels significativos y elementos en la señal de imagen Si, el
bloque de señal de imagen Sib, la señal de significado Ss, y el
bloque de elementos de significado Ssb se indican por sombreado en
la figura 5.
Más específicamente, los pixels W, X, Y y Z en el
bloque de señal de imagen Sib corresponden a los elementos de
significado A, B, C, y D, respectivamente, en el bloque de
elementos de significado Ssb, y se determina que los pixels
significativos en el bloque de señal de imagen Sib son los tres
pixels W, X y Z referenciando el bloque de elementos de significado
Ssb. Obsérvese también que el valor de pixel no significativo Y en
el bloque de señal de imagen Sib puede no estar relacionado con los
pixels significativos W, X y Z. Esto significa que si la conversión
de resolución se realiza usando los valores de pixel de todos los
pixels en el bloque de señal de imagen Sib, la señal de imagen de
resolución convertida Sr puede quedar afectada adversamente por este
pixel no significativo Y.
Sin embargo, si el valor medio I de los pixels
significativos W, X y Z en el bloque de señal de imagen Sib se
utiliza como el valor de bloque de pixels después de la conversión
de resolución, la resolución se puede convertir sin ser afectada por
pixels no significativos. Si los valores de los pixels
significativos W, X y Z son Pw, Px y Pz, el valor de pixels medio I
del pixel de resolución convertida se puede expresar por la
ecuación 4.
[4]I = (Pw + Px + Pz) //
3
Así, es posible obtener el pixel K en la señal de
imagen de resolución convertida Sr convirtiendo la resolución del
bloque de señal de imagen de cuatro pixels Sib en la señal de
imagen Si usando la característica de conversión de resolución
definida por la ecuación 4.
Se deberá notar que aunque se convierte una
matriz de 2 x 2 pixels en un pixel por el método descrito
anteriormente, la invención no se limitará a ello y se puede
aplicar el mismo principio para convertir bloques de pixels de
cualquier tamaño N x M (donde N y M son números naturales) a
cualquier relación de compresión deseada.
Se deberá observar además que aunque el método
anterior se ha descrito convirtiendo la resolución de la señal de
imagen solamente, se puede aplicar el mismo método para convertir
la resolución de la señal de significado. Un ejemplo específico de
conversión de resolución de señal de significado se describe a
continuación con referencia a la figura 6.
Como se muestra en la figura 6, la señal de
significado Ss también es segmentada en bloques de 4 x 4 elementos
de significado. El método de conversión de resolución descrito a
continuación también convierte el bloque de 2 x 2 elementos de
significado Ssb en la parte inferior izquierda de la señal de
significado Ss a un elemento de significado en la señal de
significado de resolución convertida Ssr, comprimiendo así el número
total de elementos de significado a 1/4.
El valor medio J de los elementos de significado
A, B y D correspondiente a los pixels significativos W, X y Z se
calcula como el valor de elemento de significado después de la
conversión de resolución aplicando la ecuación 5
[5]J = (Va + Vb +
Vd)//3
donde Va, Vb y Vd son los valores de significado
de los elementos de significado A, B y
D.
Se deberá observar además que aunque el método de
conversión de resolución de la invención se ha descrito usando las
ecuaciones 4 y 5 anteriores para convertir la resolución de un
bloque de 2 x 2 pixels como se muestra en la figura 5 y la figura
6, la invención no se limita a 2 x 2 matrices y se puede generalizar
por la ecuación 6 a continuación donde el número de pixels antes de
la conversión es el entero n y se utiliza un valor de señal de
significado de dos niveles.
[6]p=Fa(pn)=(p0 \ x \
\alpha 0 + p1 \ x \ \alpha 1 +...+ pn-1 \ x \ \alpha
n - 1)/
\sum\limits_{k=0}^{n-1}ak=\sum\limits_{k=0}^{n-1}pk
\ x \ ak)/
(\sum\limits_{k=0}^{n-1}ak)
donde p0 a pn en el lado derecho de la ecuación
son los valores de pixel en la señal de imagen Si convertida,
\alpha es el valor de elemento de significado correspondiente en
la señal de significado referenciada Ss, y el valor p en el lado
izquierdo de la ecuación es el valor de pixel en la señal de imagen
de resolución convertida Sir obtenida por la ecuación
6.
Cuando se utilizan valores de elemento de
significado multinivel, la invención se puede generalizar por la
ecuación 7 siguiente.
[7]p=Fw(pn)=(p0 \ x \
w0 + p1 \ x \ w1 +...+ pn - 1 \ x \ wn - 1)
\sum\limits_{k=0}^{n-1}wk=
\sum\limits_{k=0}^{n-1}pk \ x \ wk)/
\sum\limits_{k=0}^{n-1}ak)
donde p0 a pn en el lado derecho de la ecuación
son los valores de pixel en la señal de imagen Si convertida, w es
un señalizador que indica si el valor de elemento de significado
correspondiente en la señal de significado referenciada Ss es 0 o
no, y el valor p en el lado izquierdo de la ecuación es el valor de
pixel en la señal de imagen de resolución convertida Sir obtenido
por la ecuación 7. Con respecto al señalizador w, el señalizador w
es 0 si el valor de elemento de significado es 0, y el señalizador w
es 1 si el valor de elemento de significado no es
0.
Aunque cada uno de los ejemplos anteriores se ha
descrito tomando un valor medio, también puede realizarse
conversión de resolución obteniendo el O lógico de los valores de
elementos de significado en la señal de significado Ss como se
muestra en la ecuación 8 si la señal de entrada es una señal de dos
niveles.
[8]\alpha = \alpha 0 \ [+] \
\alpha 1 \ [+].... \ [+] \ \alpha
n-1
donde [+] en el lado derecho de la ecuación
indica una operación O lógico. Así, aunque ninguno de los elementos
significativos \alpha0 a \alphan sea significativo, el
resultado es esencialmente
significativo.
Por otra parte, es posible establecer que aunque
ninguno de los elementos significativos \alpha0 a \alphan no sea
significativo, el resultado sería no significativo, como se define
por la ecuación siguiente.
[9]\alpha = \alpha 0 \ [x] \
\alpha 1 \ [x].... \ [x] \ \alpha
n-1
donde [x] en el lado derecho de la ecuación
indica una operación Y
lógico.
La operación de codificación de señal de imagen
del aparato codificador de señal de imagen EC1 antes descrito
brevemente con referencia a la figura 2 se describe con más detalle
a continuación con referencia al diagrama de flujo de la figura 7.
Aún más específicamente, se describe la operación de conversión de
resolución de una señal de significado Ss que tiene N elementos de
significado. Se deberá notar que aunque el ejemplo siguiente
describe el método de convertir la resolución de la señal de
significado Ss propiamente dicha, será obvio que la conversión de
resolución de la señal de imagen Si se puede realizar usando el
mismo método que el ya explicado anteriormente.
La operación comienza con la inicialización del
sistema en el paso S2. Este paso pone específicamente el contador
de significado CS, el contador de no significado CNS, el contador
de elementos de significado n, el señalizador de posición de
elemento significativo PS y el señalizador de posición de elemento
no significativo PNS. En la presente realización, este paso pone
específicamente el contador de significado CS, el contador de no
significado CNS, y el contador de elementos de significado n a 1, y
borra el señalizador de posición de elemento significativo PS y el
señalizador de posición de elemento no significativo PNS. Cuando la
inicialización está completa, el proceso pasa al paso S4.
Con cada pasada por el ciclo de detección de
estado de significado mostrado como el bucle desde el paso S4 al
paso S16 en la figura 7, el selector de características de
conversión de resolución 103 lee el n-ésimo elemento de significado
Ssn en la señal de significado Ss convertida (paso S4), y pasa
después al paso S6. Obsérvese de nuevo que n es el contador de
elementos de significado n, y el primer elemento de significado
detectado como "significativo" se expresa como elemento de
significado Ss1. El contador de significado CS también es 1.
En el paso S6 se determina si el valor del
elemento de significado leído Ssn es 0, es decir, si el elemento de
significado correspondiente es o no significativo. Si el valor de
elemento de significado no es 0, es decir, el elemento de
significado es significativo, se devuelve SÍ y el procedimiento
pasa al paso S8.
En base a los valores corrientes del contador de
elementos de significado n y el contador de significado CS, la
posición del elemento de significado Ssn en la señal de significado
Ss se registra en un señalizador de posición de elemento
significativo PS. El procedimiento pasa después al paso S10.
Obsérvese que la primera vez que se detecta un elemento
significativo después de comenzar el proceso de conversión de
resolución, el valor del contador de elementos de significado n y el
contador de significado CS es 1.
En el paso S10 el contador de significado CS y el
contador de elementos de significado n se incrementan en 1. El
procedimiento pasa después al paso S16.
Con referencia de nuevo al paso S6, sin embargo,
si el elemento de significado detectado no es significativo, el
paso S6 devuelve NO. El procedimiento pasa después al paso S12.
La posición del elemento de significado Ssn en la
señal de significado Ss se registra en este caso en un señalizador
de posición de elemento no significativo PNS en base a los valores
corrientes del contador de elementos de significado n y el contador
de no significado CNS (paso S12). El procedimiento pasa después al
paso S14.
En el paso S14 el contador de no significado CNS
y el contador de elementos de significado n se incrementan en 1. El
procedimiento pasa después al paso S16.
En el paso S16 se determina si hay elementos de
significado para los que todavía haya que detectar el estado de
significado. Más específicamente, se determina si el contador de
elementos de significado n < Nmax, donde Nmax es el número total
de elementos de significado en la señal de significado Ss que se
procesa. En caso afirmativo, es decir, n < Nmax, todavía hay
elementos de significado para los que el estado de significado no
ha sido detectado, y por lo tanto el procedimiento vuelve al
comienzo del ciclo de detección de estado de significado (paso S4).
En caso negativo, es decir, n = Nmax, se ha detectado el estado de
significado de todos los elementos de significado. En este caso, el
procedimiento pasa después al paso S18.
El proceso descrito anteriormente hace así que se
repita el ciclo de detección de estado de significado del paso S4
al paso S16 hasta que el paso S16 devuelva NO, garantizando por ello
que se detecte el estado de significado de cada elemento de
significado en la señal de significado Ss.
En el paso S18, el selector de características de
conversión de resolución 103 selecciona las características de
conversión de resolución más adecuadas para la señal de significado
Ss que se procesa en base a la información de elemento de
significado obtenida por el paso S8 o el paso S12. La señal
resultante de selección de características de conversión de
resolución SL así generada se pasa después al paso S20.
En base a la señal de selección de
características de conversión de resolución SL generada en el paso
S18, se lee la característica de conversión de resolución
especificada del almacenamiento interno en el paso S20. El
procedimiento pasa después al paso S22.
En base a la característica de conversión de
resolución leída en el paso S20, la resolución de la señal de
significado Ss es convertida después en el paso S22 para generar la
señal de imagen de resolución convertida Sr la señal de significado
de resolución convertida Ssr. Después termina el procedimiento.
Se deberá notar que con el proceso representado
en el diagrama de flujo en la figura 7 el estado de significado de
los elementos significativos se detecta en los pasos S8 y S10, y el
estado de significado de los elementos no significativos se detecta
en los pasos S12 y S14, en base a la determinación de si cada
elemento de significado es significativo o no en el paso S6. Sin
embargo, también es posible especificar la posición y el valor de
un elemento de significado usando el valor del contador de elementos
de significado n ya sea significativo o no el elemento de
significado. Más específicamente, también es posible obtener la
información para los elementos no significativos obteniendo
solamente la información de significado para los elementos
significativos en los pasos S8 y 10 después del paso S6. En este
caso, se pueden eliminar los pasos S12 y S14 con salto de control
del paso S6 directamente al paso S16 cuando el paso S6 devuelve NO.
También será obvio que también es cierto lo contrario, es decir, se
pueden eliminar los pasos S8 y S10 y obtenerse en los pasos S12 y
S14 la información de significado obtenida en base a la información
de elemento no significativo.
Una realización alternativa del método de
conversión de resolución de la invención se describe a continuación
con referencia a la figura 8. El diagrama de flujo de la figura 8
difiere del de la figura 7 en que los pasos S12 y S14 se sustituyen
por el paso S16, el paso S16 vuelve al paso S4, y el paso S10 pasa
directamente al paso S18. Esta configuración hace que el proceso de
conversión de resolución se realice aunque solamente un elemento de
significado en el bloque de elementos de significado sea
"significativo" y no es necesario retardar el proceso de
conversión de resolución hasta que el valor de información de
significado de cada elemento de significado haya sido detectado como
es necesario con el proceso de control mostrado en la figura 7.
También será obvio que, sustituyendo los pasos
S12 y S14 por los pasos S8 y S10 en la figura 8, es decir,
eliminando los pasos S8 y S10 y pasando del paso S14 al paso S18,
el proceso de conversión de resolución se realizará aunque solamente
un elemento de significado en el bloque de elementos de significado
no sea significativo.
Un método de conversión de resolución usando
muestreo ascendente se describe después con referencia a la figura
9. La figura 9 muestra el proceso por lo que una señal de imagen de
tres pixels Si se convierte en una señal de imagen de conversión de
resolución de cinco pixels Sr. Como se representa en la figura 9, la
señal de imagen fuente Si incluye tres pixels X1, X2 y X3, y la
señal de significado correspondiente Ss incluye elementos de
significado A1, A2 y A3.
Como se ha descrito anteriormente, los pixels X1,
X2 y X3 corresponden a los elementos de significado A1, A2 y A3;
los pixels X1 y X2 son significativos.
En este ejemplo, los pixels X1, X2 y X3 de la
señal de imagen Si corresponden directamente a los pixels de número
impar X1, X2 y X3 contando desde la parte superior de la señal de
imagen de conversión de resolución Sr, pero los pixels de número
par Y1 y Y2, por el proceso de conversión de resolución, usan
solamente los pixels significativos en la señal de imagen fuente
Si. En otros términos, los pixels Y1 y Y2 se generan a partir de
los pixels significativos X1 y X2 usando la característica de
conversión definida en la ecuación 9.
Y1 = (X1 + X2) /
2
[9]Y2 =
X2
donde X1, X2, Y1 y Y2 son los valores de pixel de
los pixels
correspondientes.
La conversión de resolución de dos imágenes Ia e
Ib que son continuas en la base de tiempo se describen con
referencia a la figura 10. Como se representa en la figura 10, la
imagen Ia que aparece primero en la base de tiempo es menor que la
imagen Ib presentada después. En este caso, el proceso de conversión
de muestreo ascendente descrito en la figura 9 anteriormente se
puede aplicar entre la señal de imagen precedente Sia y la señal de
imagen siguiente Sib correspondiente a las imágenes Ia e Ib para
codificar y correlacionar eficientemente las imágenes. Este proceso
se puede aplicar para lograr escalabilidad temporal.
Una segunda realización de un aparato codificador
de señal de imagen EC2 según la invención se describe más adelante
con referencia a la figura 11. El aparato codificador de señal de
imagen EC2 de esta realización difiere del aparato codificador de
señal de imagen EC1 anterior en que convierte la resolución de
solamente pixels significativos en la señal de imagen Si.
El aparato codificador de señal de imagen EC2 de
esta realización de construcción similar al aparato codificador de
señal de imagen EC1 de la primera realización y difiere en la
adición de un segundo convertidor de resolución 301 entre el
selector de características de conversión de resolución 103 y el
segundo terminal de entrada Ti2. Este segundo convertidor de
resolución 301 convierte la resolución de la señal de significado
Ss para generar una señal de significado de conversión de resolución
Ssr. Esta señal de significado de conversión de resolución Ssr se
envía después al selector de características de conversión de
resolución 103 y al terminal de salida To.
La señal de significado Ss enviada al segundo
convertidor de resolución 301 se convierte por medio de muestreo
descendente de pixels o interpolación usando el mismo proceso
descrito para el convertidor de resolución 105 en la primera
realización anterior.
Con referencia a los valores de señal de
significado en la señal de salida Ssr del segundo convertidor de
resolución 301 para los pixels próximos al pixel actualmente
procesado, el selector de características de conversión de
resolución 103 genera después la señal de selección de
características de conversión de resolución SLa para seleccionar la
característica de conversión de resolución a usar para conversión de
resolución de la señal de imagen Si usando solamente los pixels
significativos.
Si no se indican pixels significativos por la
señal de significado de conversión de resolución Ssr, no es
necesario convertir la señal de imagen Si para interpolar pixels
significativos a la señal de imagen de conversión de resolución. Por
lo tanto, se genera la señal de selección de características de
conversión de resolución SLa que indican la función más fácilmente
calculable.
Como en el aparato codificador de señal de imagen
EC1 de la primera realización, el convertidor de resolución 105
convierte la resolución de la señal de imagen Si usando la
característica de conversión de resolución especificada por la señal
de selección de características de conversión de resolución SLa,
generando por ello la señal de imagen de conversión de resolución
Sra enviada al terminal de salida To.
El proceso ejecutado por la presente realización
convierte así primero la resolución de la señal de significado Ss
por medio del segundo convertidor de resolución 301, que suministra
una señal de significado Ss conteniendo solamente valores
significativos al selector de características de conversión de
resolución 103. La característica de conversión de resolución usada
para señal de imagen Si conversión es después seleccionado en base
a esta señal de significado de conversión de resolución Ssr. La
resolución de la señal de imagen Si es convertida después por
muestreo descendente o interpolación libre de los efectos de pixels
no significativos efectivamente de la misma manera que el aparato
codificador de señal de imagen EC1 de la primera realización,
logrando una calidad de imagen convertida comparable usando menos
cálculos de función.
Un aparato codificador de señal de imagen EC3
según la tercera realización de la invención se describe después
con referencia a la figura 12. En esta realización el aparato
codificador de señal de imagen EC3 cuantifica N la señal de
significado Ss por medio de un procesador de umbral antes de
proceder con el proceso de codificación.
El aparato codificador de señal de imagen EC3 de
esta realización también es parecido al aparato codificador de
señal de imagen EC1 representado en la figura 1, e incluye además
un tercer terminal de entrada Ti3 al que se suministra una señal de
umbral Sth conteniendo un valor umbral específico Th. También se
añade un procesador de umbral 402 entre el segundo terminal de
entrada Ti2 y el selector de características de conversión de
resolución 103. El procesador de umbral 402 también está conectado
al tercer terminal de entrada Ti3, y así recibe la señal de
significado Ss del segundo terminal de entrada Ti2 y la señal de
umbral Sth del tercer terminal de entrada Ti3.
También se añade un codificador 405 entre el
convertidor de resolución 105 y el terminal de salida To. El
codificador 405 también está conectado al tercer terminal de
entrada Ti3 desde el que se introduce la señal de umbral Sth.
El procesador de umbral 402 compara la señal de
significado Ss con la señal de umbral Sth. Cuando el valor de
significado de la señal de significado Ss es inferior al valor de
la señal de umbral Sth, dicho valor de significado de la señal de
significado Ss se convierte en un valor no significativo y envía al
selector de características de conversión de resolución 103 como la
señal de significado de conversión de valor umbral Sst. Obsérvese
que las señales de significado Ss que tienen solamente valores no
significativos no son procesadas por el procesador de umbral 402 y
son enviadas directamente como la señal de significado Sst.
El selector de características de conversión de
resolución 103 genera después la señal de selección de
característica de conversión de resolución SLb que especifica la
característica de conversión de resolución mejor para la señal de
imagen Si en base a la señal de significado de conversión de valor
umbral Sst, y envía la señal de selección de características de
conversión de resolución SLb al convertidor de resolución 105. El
convertidor de resolución 105 genera después la señal de imagen de
conversión de resolución Srb convirtiendo la señal de imagen Si
suministrada desde el primer terminal de entrada Til usando la
característica óptima de conversión de resolución en base a la
señal de selección de características de conversión de resolución
SLb.
El codificador 405 codifica después la señal de
imagen de conversión de resolución Srb suministrada desde el
convertidor de resolución 105 y la señal de umbral Sth suministrada
desde el tercer terminal de entrada Ti3, y envía la señal de imagen
codificada resultante Sic1 desde el terminal de salida To.
El significado de generar la señal de significado
de conversión de valor umbral Sst se describe más adelante con
referencia a la figura 13. Como se ha descrito anteriormente, la
invención codifica la señal de imagen Si o incluso la señal de
significado Ss con referencia a la señal de significado Ss. Sin
embargo, cuando la señal de significado Ss es una señal multinivel,
incluso los valores de significado de nivel bajo que indican pixels
casi transparentes que son visualmente indistinguibles de los pixels
circundantes, se tratan como valores significativos y codifican,
afectando así negativamente al proceso de codificación. La señal B
en la figura 13 es un ejemplo de tal señal de significado Ss. Esta
señal de significado Ss (B) es mayor que 0 en las regiones indicadas
por una flecha As, y por lo tanto es significativa en toda esta
región As.
Aunque el significado de los extremos A1 y A2 de
la región As es tan bajo que los pixels en esta zona no se puede
distinguir visualmente de otros pixels, son factores que
contribuyen a la degradación de los datos codificados. Por lo tanto,
aplicando un proceso de filtración de valor umbral que convierte a
0 los elementos debajo de un valor umbral apropiado Th en la región
As de la señal de significado Ss, se puede obtener la señal de
significado Ss representada como señal A en la figura 13.
Filtrando así la señal de significado Ss con el
proceso de umbral anterior, se puede evitar la pérdida de
eficiencia de codificación debido a pixels de significado bajo, y
se puede lograr codificación de señal de imagen de alta calidad de
imagen y alta eficiencia.
Obsérvese que aunque la presente realización se
ha descrito como resolución que convierte la señal de imagen Si en
base a la señal de significado de conversión de valor umbral Sst,
también es posible enviar la señal de significado de conversión de
valor umbral Sst desde el procesador de umbral 402 directamente al
codificador 405 para codificar la señal de significado de
conversión de valor umbral Sst propiamente dicha.
Un aparato codificador de señal de imagen EC4
según la cuarta realización de la invención se describe más
adelante con referencia a la figura 14, un diagrama de bloques del
mismo.
En este aparato de codificación de imagen se
introduce una señal de entrada de imagen bidimensional Sv
incluyendo una señal de imagen Si y una señal de significado Ss que
declara para cada pixel en la señal de imagen Si si cada pixel es
significativo. Los vectores de movimiento de la señal de entrada son
detectados por el detector de vector de movimiento (ME) 602 y
enviados desde él al compensador de movimiento (MC) 604. El
compensador de movimiento (MC) 604 usa la salida del detector de
vector de movimiento (ME) 602 y la salida de una memoria de trama
(FM) 611 para generar una señal de imagen predictiva Sp.
Después se obtiene un valor de diferencia para
cada pixel por el sustractor 603 usando los valores de pixel de la
señal de imagen predictiva Sp generada por el compensador de
movimiento (MC) 604 y la señal de imagen introducida Sv. Este valor
de diferencia es convertido después por una operación de
transformada de coseno discreta (DCT) aplicada por el convertidor
ortogonal (DCT) 605, y los coeficientes DCT son cuantificados por
el cuantificador (Q) 606.
Los valores cuantificados son enviados al
codificador de longitud variable (VLC) 607 y el descuantificador
(IQ) 608. El descuantificador (IQ) 608 descuantifica los
coeficientes DCT, y el inversor de conversión ortogonal (IDCT) 609
calcula la DCT inversa (IDCT).
La salida del inversor de conversión ortogonal
(IDCT) 609 se suma después por el sumador 610 a los valores de
pixel generados por el compensador de movimiento (MC) 604, y se
envía al procesador de umbral (Th) 612 como señal de imagen de
reproducción Sv'. Obsérvese que esta señal de imagen de reproducción
Sv' contiene tanto una señal de imagen de reproducción Si' como una
señal de significado de reproducción Ss'. El procesador de umbral
(Th) 612 aplica un proceso de valor umbral solamente al componente
de señal de significado de reproducción Ss' para convertir valores
por debajo de la señal de umbral Sth a un valor no significativo.
El resultado es enviado como señal de significado Sst.
Esta señal de significado Sst y la señal de
imagen de reproducción Si' se almacenan en la memoria de trama (FM)
611 como la señal de imagen decodificada. Si la señal de suma
salida del sumador 610 se almacena directamente en la memoria de
trama (FM) 611, se usará valores de señal de significado
visualmente no significativos y componentes de ruido menores al
predecir la imagen siguiente. Esto reduce la eficiencia de
compensación de movimiento. Esta pérdida de eficiencia se puede
evitar pasando la señal mediante el procesador de umbral (Th) 612.
La señal de imagen decodificada es enviada desde la memoria de
trama (FM) 611 al vector detector (ME) 602 y el compensador de
movimiento (MC) 604.
La señal codificada por el codificador de
longitud variable (VLC) 607 es enviada como la señal de salida Sic2
del aparato codificador de señal de imagen EC4.
El aparato codificador de señal de imagen de la
presente realización puede codificar así correctamente la señal de
entrada Sv sin aplicar compensación de movimiento a los valores de
señal de significado visualmente no significativos y componentes de
ruido menores, y por lo tanto obtener una señal de salida
eficientemente codificada Sic.
Un aparato codificador de señal de imagen EC5
según la quinta realización de la invención se describe más
adelante con referencia a la figura 15, un diagrama de bloques del
mismo.
Los vectores de movimiento de la señal de entrada
de imagen bidimensional Sv son detectados por el detector de vector
de movimiento (MC) 602 y enviados desde él al compensador de
movimiento (MC) 604. En base a la salida del detector de vector de
movimiento (ME) 602 y la memoria de trama (FM) 611 descritos más
adelante, el compensador de movimiento (MC) 604 genera una señal de
imagen predictiva Sp.
La señal de imagen de reproducción Sv' incluyendo
la señal de significado Ss' y la señal de imagen de reproducción
Si' se introducen desde el sumador 610 directamente en la memoria
de trama (FM) 611.
\newpage
El compensador de movimiento (MC) 604 genera
después la señal de imagen predictiva Sp en base a la señal de
significado Ss' y señal de imagen de reproducción Si' de la memoria
de trama (FM) 611. Dado que se incluye una señal de significado
visualmente no importante Ss' en la señal de imagen predictiva Sp
generada por el compensador de movimiento (MC) 604, estos valores
se filtran por medio del procesador de umbral (Th) 701 convirtiendo
a un valor no significativo los valores que son iguales o
inferiores al valor umbral Sth, generando por ello una señal de
imagen predictiva de valor umbral convertido Spt. La eficiencia de
codificación se mejora eliminando así todas las señales de
significado visualmente no significativas.
Después se obtiene un valor de diferencia para
cada pixel por el sustractor 603 usando los valores de pixel de la
señal de entrada Sv y la salida del procesador de umbral 701. La
transformada de coseno discreta (DCT) y los coeficientes DCT de
estos valores de diferencia son obtenidos después por el
convertidor ortogonal (DCT) 605, y los coeficientes DCT son
cuantificados por el cuantificador (Q) 606. Los valores
cuantificados son enviados al codificador de longitud variable
(VLC) 607 y el descuantificador (IQ) 608. El descuantificador (IQ)
608 descuantifica los coeficientes DCT, y el inversor de conversión
ortogonal (IDCT) 609 calcula la DCT inversa (IDCT).
La salida del inversor de conversión ortogonal
(IDCT) 609 es añadida después por el sumador 610 a los valores de
pixel generados por el procesador de umbral (Th) 701, y almacenada
como la imagen decodificada en la memoria de trama (FM) 611.
La señal codificada por el codificador de
longitud variable (VLC) 607 es enviada como la señal codificada Sic
del aparato codificador de señal de imagen EC5.
Eliminando así los valores visualmente no
significativos de la señal de significado, el aparato codificador
de señal de imagen de la presente realización puede codificar
eficientemente la señal de entrada Sv y por lo tanto obtener la
señal de salida codificada Sic3.
Un aparato decodificador de imagen DC1 según la
sexta realización de la invención se describe después con
referencia a la figura 16, un diagrama de bloques del mismo.
Obsérvese que este aparato decodificador de imagen DC1 se utiliza
para decodificar la señal de imagen codificada Sic1 generada por el
aparato codificador de señal de imagen EC3 representado en la
figura 12.
La señal de imagen codificada Sic1 se introduce
en el decodificador 802 para decodificar a la señal de significado
Ss y señal de umbral Sth. La señal de significado decodificada Ss y
la señal de umbral Sth se envían al procesador de umbral 805 para
procesado de umbral como se describe más adelante, y el resultado es
enviado como señal de salida Sv.
A continuación se describe ejemplos de que la
calidad de imagen es mejor por el proceso de valor umbral antes
descrito usando las cuatro formas de onda C, D, E, y F en la figura
17.
La forma de onda C es la señal de significado
introducida Ss, y D es la señal de significado C después del
procesado de conversión. La onda de salida D se binariza a la señal
de dos niveles E cuantificando los valores de señal inferiores al
valor umbral Th a 0 y todos los demás valores a 1. Redondear los
valores inferiores al valor umbral Th a 0 y enviar directamente
todos los demás valores sin conversión de umbral da lugar a la
forma de onda F. Si la forma de onda E es una señal de significado
de dos niveles y la forma de onda F es una señal de significado
multinivel, se puede extraer los componentes de señal de
significado visualmente no significativos.
Los componentes de ruido menores se pueden quitar
así de la señal de significado decodificada por medio de este
proceso de umbral.
Un aparato decodificador de imagen DC2 según la
séptima realización de la invención se describe después con
referencia a la figura 18, un diagrama de bloques del mismo.
Obsérvese que este aparato decodificador de imagen DC2 se utiliza
para decodificar la señal de imagen codificada Sic3 generada por el
aparato codificador de señal de imagen EC5 representado en la
figura 15.
La señal de imagen codificada Sic3 se suministra
al decodificador de longitud variable (VLD) 902 para decodificación
de longitud variable.
Una señal de imagen predictiva Sp es generada
después por el compensador de movimiento (MC) 907 y suministrada al
procesador de umbral 906. La señal de significado de la señal de
imagen predictiva Sp generada por el compensador de movimiento 907
es procesada después por el procesador de umbral 906, convirtiendo
todos los valores iguales o inferiores al valor umbral Th a valores
no significativos y generando la señal de imagen predictiva Spt. La
señal decodificada por el decodificador de longitud variable (VLD)
902 se introduce en el descuantificador (IQ) 903 para
descuantificación, y el IDCT se obtiene después de la señal
descuantificada por el inversor de conversión ortogonal (IDCT)
904.
El IDCT del inversor de conversión ortogonal
(IDCT) 904 se suma después por el sumador 905 con los valores de
pixel generados por el procesador de umbral (Th) 906 para obtener
la imagen decodificada. La imagen decodificada se almacena después
en la memoria de trama (FM) 908.
El aparato decodificador de imagen de la presente
realización puede decodificar así correctamente la señal de entrada
Sv para obtener una señal de salida eficientemente decodificada
Sic3.
Un aparato decodificador de imagen DC3 según la
octava realización de la invención se describe a continuación con
referencia a la figura 19, un diagrama de bloques del mismo.
Obsérvese que este aparato decodificador de imagen DC3 se utiliza
para decodificar la señal de imagen codificada Sic2 generada por el
aparato codificador de señal de imagen EC4 representado en la
figura 14.
La señal de imagen codificada Sic2 se suministra
al decodificador de longitud variable (VLD) 902 para decodificación
de longitud variable.
La señal decodificada por el decodificador de
longitud variable (VLD) 902 se introduce en el descuantificador
(IQ) 903 para descuantificación, y el IDCT se obtiene después de la
señal descuantificada por el inversor de conversión ortogonal
(IDCT) 904. La salida de la memoria de trama (FM) 908 también se
introduce en el compensador de movimiento (MC) 907 para generar una
señal de imagen predictiva Sp.
La imagen predictiva generada por el compensador
de movimiento (MC) 907 se suma después por el sumador 905 con el
IDCT del inversor de conversión ortogonal (IDCT) 904 y envía como la
señal de imagen Sv. La señal de imagen Sv también es realimentada al
procesador de umbral (Th) 1001, convirtiendo por ello todos los
valores de imagen decodificada iguales o inferiores al valor umbral
Th a valores no significativos. La salida del procesador de umbral
(Th) 1001 también se almacena en la memoria de trama (FM) 908 como
imagen decodificada Svt.
Si la señal de salida del inversor de conversión
ortogonal (IDCT) 904 se introduce directamente en la memoria de
trama (FM) 908, los valores de señal de significado visualmente no
significativos y los componentes de ruido menores contenidos en la
salida de la memoria de trama (FM) 908 también serán compensados en
movimiento, y por lo tanto no disminuye la exactitud de la
compensación de movimiento. Por lo tanto, la salida de la memoria
de trama (FM) 908 se introduce en el compensador de movimiento (MC)
907 para compensación de movimiento y generación de la señal de
imagen predictiva Sp.
La señal de imagen predictiva Sp generada por el
compensador de movimiento (MC) 907 es sumada así por el sumador 905
con la salida del inversor de conversión ortogonal (IDCT) 904, y
enviada simultáneamente como señal de imagen Sv y almacenada en la
memoria de trama (FM) 908 como la imagen decodificada Svt.
Por lo tanto, es posible decodificar
correctamente la señal de entrada Sic y obtener la señal de imagen
salida Sv impidiendo que la compensación de movimiento se aplique a
los valores de señal de significado visualmente no significativos y
los componentes de ruido menores.
Un aparato decodificador de imagen DC4 según la
novena realización de la invención se describe después con
referencia a la figura 20, un diagrama de bloques del mismo.
Se suministra una señal de entrada codificada con
compensación de movimiento Sic al decodificador de longitud
variable (VLD) 902 para decodificación de longitud variable.
La señal decodificada por el decodificador de
longitud variable (VLD) 902 se introduce en el descuantificador
(IQ) 903 para descuantificación, y el IDCT se obtiene después de la
señal descuantificada por el inversor de conversión ortogonal
(IDCT) 904.
La salida IDCT del inversor de conversión
ortogonal (IDCT) 904 es añadida después por el sumador 905 a los
valores de pixel generado por el compensador de movimiento (MC) 906,
y la señal de suma resultante se almacena como la imagen
decodificada en la memoria de trama (FM) 907. La señal de
significado de la imagen decodificada enviada por el sumador 905
también contiene valores de señal de significado visualmente no
significativos, y por lo tanto es procesada por el procesador de
umbral (Th) 1101 para convertir los valores iguales o inferiores al
valor umbral Sth a valores no significativos.
Por lo tanto, es posible decodificar
correctamente la señal de entrada Sic y obtener la señal de imagen
salida Sv. Además, a diferencia de los procesos de valor umbral
representados en la figura 18 y la figura 19, es posible controlar
las señales de significado que tienen un efecto visual ligero
variando el valor del valor umbral Sth independientemente del
codificador. Por lo tanto, es posible controlar la calidad de la
imagen visualizada.
\newpage
Como se ha descrito anteriormente, la precisión
del proceso de conversión de imagen se puede mejorar por medio del
aparato de conversión de imagen de la invención porque es posible
separar pixels significativos de pixels no significativos que no
tienen valor de pixel.
Además, utilizando el aparato de codificación de
imagen y el aparato decodificador de imagen de la invención, el
valor de pixels que no tienen efecto considerable en la calidad de
imagen de la imagen reproducida se puede convertir a un valor, por
lo que se mejora la eficiencia de codificación, y la imagen se
puede codificar más eficientemente. Mejorando así la eficiencia de
codificación, la utilidad práctica de la invención es grande.
Aunque la presente invención se ha descrito
plenamente en conexión con sus realizaciones preferidas con
referencia a los dibujos anexos, se ha de notar que varios cambios
y modificaciones son evidentes a los expertos en la materia. Tales
cambios y modificaciones se han de entender incluidos dentro del
alcance de la presente invención definida por las reivindicaciones
anexas a no ser que se aparten de ella.
Claims (6)
1. Un aparato de conversión de señal de imagen
para convertir una primera señal de significado incluyendo primeros
elementos de significado que expresan los valores de significado de
los pixels de una imagen, teniendo la imagen una señal de
luminancia, una señal de diferencia de color y los primeros
elementos de significado, teniendo los primeros elementos de
significado la misma resolución que la señal de luminancia
correspondiente a los pixels de la imagen, a una segunda señal de
significado incluyendo segundos elementos de significado con la
segunda resolución de la señal de diferencia de color de la imagen,
siendo diferente la segunda resolución de la resolución de los
primeros elementos de significado, incluyendo el aparato de
conversión:
un selector de características de conversión de
resolución para seleccionar una característica de conversión de
resolución en base a los primeros elementos de significado
correspondientes a un pixel procesado y los pixels próximos al pixel
procesado;
un convertidor de resolución para obtener los
segundos elementos de significado con dicha segunda resolución
convirtiendo dichos primeros elementos de significado usando la
característica de conversión de resolución seleccionada por dicho
selector de características de conversión de resolución;
donde dichos primeros elementos de significado
indican si los pixels correspondientes están dentro o fuera de una
forma arbitraria de objeto y solamente los primeros elementos de
significado que indican que los pixels correspondientes están
dentro de dicha forma arbitraria de objeto se emplean al realizar la
conversión de resolución.
2. Un método de conversión de señal de imagen
para convertir una primera señal de significado incluyendo primeros
elementos de significado que expresan los valores de significado de
los pixels de una imagen, teniendo la imagen una señal de
luminancia, una señal de diferencia de color y los primeros
elementos de significado, teniendo los primeros elementos de
significado la misma resolución que la señal de luminancia
correspondiente a los pixels de la imagen, a una segunda señal de
significado incluyendo segundos elementos de significado con la
segunda resolución de la señal de diferencia de color de la imagen,
siendo diferente la segunda resolución de la resolución de los
primeros elementos de significado, incluyendo el método de
conversión:
seleccionar una característica de conversión de
resolución en base a los primeros elementos de significado
correspondientes a un pixel procesado y los pixels próximos al
pixel procesado;
obtener los segundos elementos de significado con
dicha segunda resolución convirtiendo dichos primeros elementos de
significado usando la característica de conversión de resolución
seleccionada por dicho paso de selección de característica de
conversión de resolución;
donde dichos primeros elementos de significado
indican si los pixels correspondientes están dentro o fuera de una
forma arbitraria de objeto y solamente los primeros elementos de
significado que indican que los pixels correspondientes están
dentro de dicha forma arbitraria de objeto se emplean al realizar la
conversión de resolución.
3. Un aparato de conversión de señal de imagen
según la reivindicación 1, donde dicho convertidor de resolución se
caracteriza por submuestrear los primeros elementos de
significado.
4. Un aparato de conversión de señal de imagen
según la reivindicación 1, donde dicho convertidor de resolución se
caracteriza por interpolar los primeros elementos de
significado.
5. Un método de conversión de señal de imagen
según la reivindicación 2, donde la conversión de resolución se
caracteriza por submuestrear los primeros elementos de
significado.
6. Un método de conversión de señal de imagen
según la reivindicación 2, donde la conversión de resolución se
caracteriza por interpolar los primeros elementos de
significado.
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