PL181416B1

PL181416B1 - i modelowego kodowania sygnalów obrazu oraz sposób i urzadzenie do mieszanego, konturowego i modelowego dekodowania sygnalów obrazu PL

Info

Publication number: PL181416B1
Application number: PL96320141A
Authority: PL
Inventors: Marcel Breeuwer; Otterloo Petrus J Van
Original assignee: Philips Electronics Nv
Priority date: 1995-09-12
Filing date: 1996-09-02
Publication date: 2001-07-31
Also published as: EP0791273B1; JP3933691B2; US5917609A; EP0791273A1; JPH10509297A; DE69608781T2; AU6708496A; CN1158874C; PL320141A1; WO1997010676A1; AU711488B2; CN1165607A; DE69608781D1

Abstract

10. Sposób wedlug zastrz. 8 albo 9, znamien- ny tym, ze podczas dekodowania modelowego dekoduje sie widmo gestosci mocy skladowych sygnalu obrazu. 11. Urzadzenie do mieszanego, konturowego i modelowego dekodowania sygnalów obrazu, zaopatrzone w wejscie zakodowanego sygnalu obrazu, znamienne tym, ze jest zaopatrzone w uklad dekodujacy konturowo (31), do dekodo- wania skladowej sygnalu obrazu zakodowanej konturowo i wytwarzania sygnalu obrazu zde- kodowanego konturowo, polaczony z wejsciem, uklad dekodujacy modelowo (32), do dekodowania skladowej sygnalu obrazu zakodowanej modelo- wo, nieobecnej w sygnale zakodowanym kontu- rowo i wytwarzania zdekodowanej skladowej, odpowiadajacej czesci sygnalu obrazu utraconej w wyniku kodowania konturowego, polaczony z wejsciem, oraz elementy dodajace (36) zdekodo- wana skladowa do sygnalu zdekodowanego kon- turowo, przy czym elementy dodajace (36) sa polaczone z wyjsciem ukladu dekodujacego kon- turowo (31) i ukladu dekodujacego modelowo (32), a ich wyjscie jest polaczone z wyjsciem urzadzenia dekodujacego. FIG. 1 FIG. 2 PL

Description

Przedmiotem wynalazku jest sposób i urządzenie do mieszanego, konturowego i modelowego kodowania sygnałów obrazu oraz sposób i urządzenie do mieszanego, konturowego i modelowego dekodowania sygnałów obrazu. Wynalazek dotyczy również sposobu transmisji sygnałów obrazu. Pojęcie transmisji jest tu rozumiane również jako przechowywanie zakodowanych sygnałów obrazu na nośniku, takim jak optyczne i magnetyczne dyski oraz taśmy. Wynalazek znajduje zastosowanie szczególnie w przypadku kodowania i kompresji ciągu obrazów powstałych w procesie rentgenografii naczyń krwionośnych, czyli angiografii.

Kodowanie konturowe jest znanym sposobem kodowania, wykorzystywanym w transmisji obrazów. Celem kodowania konturowego jest wytworzenie sygnału o przebiegu możliwie wiernie odtwarzającym, dla danej częstości próbkowania, kształt przebiegu sygnału pierwotnego. Na ogół jakość odtworzonego sygnału zmniejsza się wraz ze zmniejszaniem częstości próbkowania. Urządzenie kodujące wykorzystujące kodowanie konturowe często stosują transformaty sygnału. Na przykład powszechnie stosowany standard kodowania MPEG wykorzystuje dyskretną transformatę kosinusów (Discrete Cosine Transform - DCT), za pomocą której przekształca się bloki punktów obrazu, kwantyzuje się je, po czym uzyskuje się kody o zmiennej długości oraz odpowiednie współczynniki. Obecnie bada się możliwości stosowania innych transformat. Na przykład nakładająca się transformata ortogonalna (Lapped Orthogonal Transform - LOT) może być użyteczna do kodowania i kompresji medycznych obrazów rentgenowskich. Nawet w przypadku dużego stopnia kompresji, zakodowane obrazy nadal zawierają odpowiednią ilość informacji użytecznych w diagnostyce medycznej. Szczegółowy opis transformaty LOT znajduje się w publikacji „The LOT: Transform Coding Without Blocking Effects”, IEEE Trans, on Acoustics, Speech, and Signal Processing, Vol 37, No. 4, kwiecień 1989, natomiast znany układ kodujący konturowo jest opisany, na przykład, w publikacji „On Adaptive DCT Coding Techniąues for Digital Video Recording”, IERE Proc., &th Int. Conf. Video, Audio & Data Recording, 22-24 Marzec, York (UK), strony 199-204.

Kodowanie modelowe jest stosunkowo nowym pojęciem w dziedzinie kompresji obrazów. W przypadku kodowania modelowego, sygnał pierwotny jest najpierw modelowany, a następnie kwantyzowane parametry modelu są przesyłane do urządzenia dekodującego. Zamiast wytwarzać kopię sygnału pierwotnego, urządzenie dekodujące wytwarza sygnał obrazu podobnego do obrazu pierwotnego, mający jednak całkowicie inny przebieg. Kodowanie modelowe pozwala na uzyskanie bardzo wysokiego stopnia kompresji.

Znane urządzenia kodujące i dekodujące, wykorzystujące mieszane kodowanie konturowo-modelowe, zostały opisane w publikacji „Model-based/waveform hybrid coding for videotelephone images”, International Conference on Acoustics, Speech and Signal Processing (ICASSP) 91, Vol. 4, 1991, strony 2741-2744. Opisane urządzenia stosują kodowanie modelowe do obrazu zawierającego głowę i ramiona człowieka, a kodowanie konturowe wykorzystywane jest do kodowania tła obrazu, które nie może być modelowane. Ponadto kodowanie konturowe służy do redukcji błędów działania systemu analizy kodowania modelowego. Należy zauważyć, że we wspomnianej publikacji „Model-based/waveform hybrid coding for videotelephone images” napisano, że możliwe jest zwiększenie wydajności urządzeń kodujących konturowo poprzez wspomaganie kodowaniem modelowym. Jednakże takie rozwiązanie nie będzie w niniejszym opisie analizowane. Nie zostaną również opisane szczególne możliwości w stosowaniu kodowania modelowego do tych składowych sygnału, które zostałyby stracone w procesie kodowania konturowego oraz kompresji.

181 416

Inne znane urządzenie, wykorzystujące mieszane kodowanie konturowo-modelowe, zostało ujawnione w opisie EP 0614318. Sygnał wejściowy jest tu rozdzielany na część opisującą stałe fragmenty obrazu i część opisującą fragmenty ruchome. Fragmenty ruchome (obiekty) są wydzielane, a wektory ruchu są estymowane. Dokonuje się kompensacji ruchu, a pozostała część sygnału jest kodowana konturowo.

Również w artykule Y. Nakaya i in., zatytułowanym „Model-Based/Waveform Hybrid Coding for Low-Rate Transmission of Facial Images” zamieszczonym w IEEE Trans, on Communications vol. E75-B, No 5, Maj 1992, str. 377-384 ujawniono kombinację klasycznego kodowania konturowego i kodowania modelowego. Jak stwierdzono we wprowadzającej części artykułu, koder konturowy służy do kodowania obiektów, które nie zostały poddane modelowaniu i redukcji błędów systemu analizy kodera modelowego. Ponieważ koder modelowy koduje modelowaną część obrazu z ekstremalnie małą szybkością transmisji bitów, to więcej bitów można przydzielić do kodowania obszarów nie modelowanych.

Sposób mieszanego, konturowego i modelowego kodowania sygnałów obrazu, według wynalazku wyróżnia się tym, że koduje się konturowo sygnał obrazu i otrzymuje sygnał kodowany konturowo, koduje się modelowo przynajmniej składową sygnału obrazu, nie występującą w sygnale zakodowanym konturowo i wytwarza się składową kodowaną modelowo, odpowiadającą części sygnału obrazu straconej podczas kodowania konturowego oraz przesyła się sygnał zakodowany konturowo i składową zakodowaną modelowo.

Kodowana składowa zawiera szum obecny w sygnale obrazu.

Podczas kodowania modelowego koduje się widmo gęstości mocy składowych sygnału obrazu.

W korzystnym rozwiązaniu konturowo dekoduje się sygnał zakodowany konturowo i wyznacza się sygnał różnicowy, zawierający różnice pomiędzy sygnałem obrazu i sygnałem rozkodowanym konturowo, a sygnał różnicowy podaje się do kodera modelowego.

Podczas kodowania modelowego, korzystnie koduje się wariancję szumu w sygnale różnicowym.

Sygnał obrazu, korzystnie poddaje się transformacji na współczynniki, które koduje się modelowo.

Sposób mieszanego, konturowego i modelowego dekodowania sygnałów obrazu, według wynalazku wyróżnia się tym, że konturowo dekoduje się sygnał obrazu zakodowany konturowo i otrzymuje się zdekodowany konturowo sygnał obrazu, modelowo dekoduje się składową sygnału obrazu zakodowaną modelowo i odzyskuje zdekodowaną składową odpowiadającą części sygnału obrazu straconej podczas kodowania konturowego oraz dodaje się zdekodowaną składową do sygnału obrazu zdekodowanego konturowo.

Dekodowana składowa korzystnie odpowiada szumowi obecnemu w sygnale obrazu.

Podczas dekodowania modelowego korzystnie dekoduje się widmo gęstości mocy składowych sygnału obrazu.

Urządzenie do mieszanego, konturowego i modelowego kodowania sygnałów obrazu, zaopatrzone w wejście sygnałów obrazu, według wynalazku wyróżnia się tym, że jest zaopatrzone w układ kodujący konturowo, do konturowego kodowania sygnału obrazu, połączony z wejściem, przy czym konturowo zakodowany sygnał obrazu jest wyprowadzony na wyjściu układu kodującego konturowo, oraz w układ kodujący modelowo, do modelowego kodowania składowej sygnału obrazu, nieobecnej w sygnale obrazu zakodowanym konturowo, przy czym na wyjściu układu kodującego modelowo jest wyprowadzona zakodowana modelowo składowa, odpowiadająca części sygnału obrazu straconej podczas kodowania konturowego.

Urządzenie do mieszanego, konturowego i modelowego dekodowania sygnałów obrazu, zaopatrzone w wejście zakodowanego sygnału obrazu, według wynalazku wyróżnia się tym, że jest zaopatrzone w układ dekodujący konturowo, do dekodowania składowej sygnału obrazu zakodowanej konturowo i wytwarzania sygnału obrazu zdekodowanego konturowo, połączony z wejściem, układ dekodujący modelowo, do dekodowania składowej sygnału obrazu zakodowanej modelowo, nieobecnej w sygnale zakodowanym konturowo i wytwarzania

181 416 zdekodowanej składowej, odpowiadającej części sygnału obrazu utraconej w wyniku kodowania konturowego, połączony z wejściem, oraz elementy dodające zdekodowaną składową do sygnału zdekodowanego konturowo, przy czym elementy dodające są połączone z wyjściem układu dekodującego konturowo i układu dekodującego modelowo, a ich wyjście jest połączone z wyjściem urządzenia dekodującego.

Rozwiązanie według wynalazku umożliwia polepszenie jakości obrazów kodowanych konturowo, zwłaszcza obrazów prześwietleń rentgenowskich.

Wynalazek jest oparty na stwierdzeniu, że przy wysokim stopniu kompresji zmienia się charakterystyka odtwarzanych obrazów. Jest to spowodowane zgrubną kwantyzacją lub też całkowitym usunięciem składowych sygnału o wysokiej częstotliwości. Mieszane urządzenie kodujące według wynalazku zapewnia efektywny sposób odtwarzania charakterystyki wspomnianych składowych.

W szczególności, dzięki zastosowaniu kodowania konturowego, zmniejsza się lub nawet likwiduje szum zawarty w sygnale obrazu. W wyniku tego powstaje wrażenie zmniejszonej ostrości obrazu, co jest bardzo niekorzystnym zjawiskiem w zastosowaniach medycznych. Chociaż w odtworzonych obrazach angiograficznych zdjęć rentgenowskich większość istotnych informacji jest zachowana, to kardiolodzy wolą posługiwać się ostrymi zdjęciami. Przyzwyczajenie do obecności szumu w obrazach rentgenowskich i brak szumu w odtworzonych obrazach może sprawiać wrażenie, że obraz został poważnie zniekształcony. Transmisja modelowanego szumu wymaga wyjątkowo niskiej prędkości przekazywania danych, a urządzenie dekodujące, na podstawie otrzymanych danych, może z łatwością taki szum odtworzyć. Nawet w przypadku wysokiego stopnia kompresji, obraz pierwotny i odtworzony są postrzegane jako prawie identyczne.

Najlepiej, aby kodowanie przy użyciu transformat było stosowane do sygnału obrazu. Jest to szczególnie korzystne, gdyż pozwala to na stosowanie identycznego układu transformującego zarówno w układzie kodującym konturowo, jak i w układzie kodującym modelowo.

Rozwiązanie według wynalazku w przykładach wykonania jest odtworzone na rysunku, na którym fig. 1 i 2 przedstawiają schematy pierwszego i drugiego przykładu wykonania urządzenia, składającego się z mieszanego układu kodującego i układu dekodującego według wynalazku, fig. 3 i 4 - bardziej szczegółowe schematy przykładów wykonania pokazanych na fig. 1 i 2, fig. 5 i 7 - charakterystyki amplitudowe, ilustrujące sposób działania urządzeń z fig. 3 i 4, a fig. 8 przedstawia wykres zmian współczynnika skalującego luminancji, stosowanego w celu polepszenia działania urządzenia pokazanego na fig. 3 i 4.

Na figurze 1 przedstawiono schemat pierwszego przykładu wykonania urządzenia według wynalazku, składającego się z mieszanego układu kodującego i mieszanego układu dekodującego. Urządzenie zawiera mieszane urządzenie kodujące 1, układ przesyłający lub nośnik 2 oraz mieszane urządzenie dekodujące 3. W mieszanym urządzeniu kodującym 1, wejściowy sygnał obrazu doprowadzany jest do układu kodującego konturowo 11 oraz układu kodującego modelowo. Układ kodujący modelowo zawiera zespół szacujący 12, króry szacuje wartości współczynników modelu, reprezentujących ogólne informacje dotyczące sygnału obrazu, na przykład przebieg rozkładu mocy sygnału lub energię niesioną przez składowe szumu w sygnale, oraz układ dekodujący 13. Sygnał zakodowany konturowo oraz sygnał zakodowany modelowo są następnie doprowadzane do układu przesyłającego lub nośnika 2. W urządzeniu dekodującym 3, sygnał zakodowany konturowo jest dekodowany przez układ dekodujący konturowo 31, a sygnał zakodowany modelowo - przez układ dekodujący modelowo 32. Sygnał rozkodowany konturowo jest następnie doprowadzany do układu szacującego 33, który pozwala oszacować te parametry modelu, które były szacowane przez zespół szacujący 12 po stronie urządzenia kodującego. W układzie porównującym 34, rozkodowane parametry modelu porównywane są z parametrami wyznaczonymi przez układ szacujący 33. Uzyskana w ten sposób różnica określa te informacje, które nie mogły zostać odpowiednio konturowo zakodowane i konturowo odtworzone. Informacje te są w układzie odtwarzającym 35 odtwarzane,

181 416 a następnie dodawane do konturowo rozkodowanego sygnału, co odbywa się poprzez zastosowanie sumatora sygnałów 36.

Na figurze 2 przedstawiono schemat drugiego przykładu wykonania urządzenia kodującego i dekodującego. Dla takich samych układów zastosowano takie same oznaczenia jak na fig. 1. Mieszane urządzenie kodujące 1 składa się z układu dekodującego konturowo 14, który lokalnie dekoduje zakodowany sygnał obrazu oraz układu odejmującego 15, służącego do odejmowania lokalnie rozkodowanego sygnału od pierwotnego sygnału obrazu. Następnie tak powstały sygnał różnicy poddawany jest kodowaniu modelowemu, co odbywa się za pomocą zespołu szacującego 12 i układu kodującego 13. Takie rozwiązanie jest bardziej efektywne, gdy weźmie się pod uwagę prędkość transmisji, gdyż sygnał jest kodowany modelowo tylko w takim przypadku, gdy w procesie kodowania konturowego stracono znaczące składowe sygnału pierwotnego. Ponadto odpowiednie urządzenie dekodujące posiada prostszą konstrukcję, ponieważ nie zawiera układu szacującego oraz układu porównującego (33 i 34 na fig. 1).

Na figurze 3 znajduje się bardziej szczegółowy schemat urządzenia przeprowadzającego modelowe kodowanie szumu. W tym przykładzie wykonania obraz dzielony jest na bloki punktów obrazu, po czym po zastosowaniu do nich odpowiedniej transformaty (na przykład transformaty DCT lub LOT), uzyskane współczynniki są poddawane modelowemu kodowaniu szumu. Układ jest podobny do układu pokazanego na fig. 1, z tą różnicą, że parametry modelu wyznaczane są w dziedzinie transformat.

Mieszane urządzenie kodujące 1 z fig. 3, składa się z układu transformującego 101, kwantyzatora 102 oraz układu kodującego 103, wytwarzającego kody o zmiennej długości. W dalszej części opisu przyjmuje się, że wykorzystywana jest nakładająca się transformata ortogonalna (LOT). Transformata LOT przekształca bloki 2M na 2N punktów obrazu na macierze współczynników o rozmiarze M na N. Częściowo nakładające się bloki punktów obrazu są oznaczone przez pjj, gdzie i oznacza pozycję w poziomie (i=l,...N_v), aj oznacza pozycję w pionie (j=l, ...N_h) danego bloku na tle całego obrazu. Współczynniki oznaczane są przez c^fm.n] (m=0,...M-l, n=0,...N-l).

Na figurze 5 przedstawiono typową charakterystykę amplitudową (pierwiastka kwadratowego średniej energii składowych sygnału w funkcji ich częstotliwości) pierwotnego obrazu rentgenowskiego. Podniesione do kwadratu wartości współczynników uzyskanych z transformaty oznaczają energię i posiadają podobny rozkład. Na fig. 6 przedstawiono charakterystykę amplitudową sygnału po przeprowadzeniu procesu konturowego kodowania i dekodowania. Jak łatwo zauważyć, stracono większość informacji dotyczących składowych o dużej częstotliwości. Układ, pokazany na fig. 3, zastępuje straconą energię składowych o wysokiej częstotliwości przez szum wytwarzany po stronie urządzenia dekodującego.

Urządzenie kodujące modelowo i pokazane na fig. 3 składa się także z układu transformującego 101, układu szacującego 104 oraz układu kodującego 105. Dla aktualnego obrazu, układ szacujący 104 wyznacza najpierw wartość energii dla wszystkich współczynników transformaty c_M [m,n], za wyjątkiem współczynnika składowej stałej c_ld[0,0], według następującego wzoru:

, N_h N_v

O²[m,n] = ---- y y (c [m,n])²

N_hN_v ’ (1) przy czym przyjmuje się, że średnia wartość Cjj [m,n] wynosi 0. M*N-1 współczynników dla pierwotnego obrazu określa rozkład energii niesionej przez składowe sygnału o różnej częstotliwości. Za pomocą układu kodującego 105, wartości energii σ^ιη,η] są bezstratnie kodowane, wykorzystując znane sposoby kodowania różnicowego i kodowania o zmiennej długości kodów. Wymagana prędkość transmisji jest niewielka, w porównaniu z całkowitą ilością bitów wymaganych dla poddanych kwantyzacji współczynników transformaty. Dla obrazów o rozdzielczości 512 na 512 punktów i przyjmując M=N=32, należałoby przesłać 512²

181 416 poddanych kwantyzacji współczynników transformaty i jedynie 32²-l wartości energii szumu. Wartości energii szumu stanowią jedynie 0.4% całkowitej ilości parametrów. Ponadto rozkład wartości energii szumu jest stosunkowo jednorodny, co pokazano na fig. 7. Dane te mogąbyć w znany w kodowaniu sposób odczytane zygzakiem i następnie różnicowo zakodowane.

W mieszanym urządzeniu dekodującym z fig. 3, układ dekodujący konturowo składa się z takich znanych elementów, jak układ dekodujący 301 dla kodów o zmiennych długościach, odwrotny kwantyzator 302 i układ odwrotnie transformujący 303. Układ dekodujący modelowo składa się z układu szacującego 304, układu dekodującego 305, układu odejmującego 306 i generatora szumu 307. Współczynniki transformaty, które są dostarczane do układu szacującego 304 są oznaczone jako c^ [m,n]

Układ szacujący 304 wyznacza wartości energii σ² [m,n] odtworzonych współczynników c,j [m,n] w podobny sposób, jak to odbywa się w układzie szacującym 104 układu kodującego, wykorzystując następującą zależność:

1 ^Nh ^Nv ^{σ Σ Σ} (2) ¹¹ 1 = 1 3 = 1

Układ dekodujący 305 dekoduje wartości energii σ² [m,n], które przesyłane są z układu kodującego modelowo. Następnie układ odejmujący 306 wyznacza różnicę według następującego wzoru:

A[m,n]= max (0, σ² [m, n] σ [m, n] (3)

Na podstawie wyznaczonej różnicy, generator szumu 307 wyznacza współczynniki reprezentujące losowy szum o wariancji:

σ_Λ [m,n] = k (4) gdzie k jest pewną stałą. Współczynniki szumu są dodawane przez sumator 308 przetwarzając współczynniki c^ [m,n], dla wszystkich punktów kolejnych bloków położonych na pozycji ij.

Dodatkowo odtwarzanie szumu może odbywać się w zależności od spełnienia poniższego warunku:

p [m, n] > t [m, n], (5) gdzie t [m,n] jest określoną wartością progową, zależną od częstotliwości m i n, a p [m,n] określa ilość straconej energii w procentach:

A[m, n] p[m,n] = —----- -100 . a^ż[m, n] (6) ^χ,^πι,η] = n] + x_ll3[m,n], (7)

Wartości parametrów k i t [m,n] mogą zostać wyznaczone eksperymentalnie, przy czym jako kryterium bierze się stopień podobieństwa obrazu pierwotnego do obrazu zakodowanego. Stała k może się także zmieniać w zależności od częstotliwości m i n.

W wyniku działania sumatora 308 otrzymuje się nowe współczynniki c,j [m,n] o wartościach określonych poniższym wzorem:

181 416 gdzie x^ [m,n] oznacza próbkę pochodzącą z generatora szumu o wariancji σ² _Δ [m,n], którego funkcja gęstości prawdopodobieństwa jest możliwie podobna do funkcji gęstości prawdopodobieństwa szumu z obrazu pierwotnego.

Należy zauważyć, że wyznaczanie straconej energii odbywa się „asymetrycznie”, co oznacza, że ujemne wartości Δ [m,n] są zaokrąglone do zera. Wynika to z tego, że zwiększenie energii współczynników transformaty LOT, wynikłe z ich kwantyzacji, nie może zostać skompensowane poprzez dodanie sygnału szumu.

Urządzenie pokazane na fig. 3 może przekształcone do postaci urządzenia podobnego do tego pokazanego na fig. 2. Takie wykonanie pokazane jest na fig. 4. Omawiany powyżej układ szacujący 104 wyznacza wartości energii σ² [m,n] zgodnie z równaniem 1. Układ szacujący 106 wyznacza natomiast wartości energii 8² [m,n] współczynników wyznaczonych przez kwantyzator 102, co odbywa się zgodnie z równaniem 2. Następnie za pomocą układu obliczeniowego 107 i wykorzystując równania 4 do 6, wyznacza się wartości wariancji szumu energii σ²^ [m,n] oraz wartości procentowe p[m,n] (jeśli p [m,n] <t [m,n] to ustawia się σ² _Δ [m,n]=0, co odbywa się teraz w urządzeniu kodującym, a nie w urządzeniu dekodującym). Wartości wariancji szumu σ*_Δ [m,n] są teraz kodowane bezstratnie za pomocą układu kodującego 105 i przesyłane do urządzenia dekodującego. W urządzeniu dekodującym odtwarzanie szumu jest realizowane przy wykorzystaniu układu dekodującego 305 oraz generatora szumu 307 i odbywa się podobnie jak w urządzeniu z fig. 3.

Model szumu, który został powyżej przyjęty dla obszarów rentgenowskich, jest bardzo prosty. W rzeczywistości szum może być niestacjonarny w obrębie danego obrazu. Zauważono, że na przykład energia szumu oraz rozkład mocy składowych szumu zależą od lokalnej wartości luminancji obrazu. Rozkład mocy składowych szumu jest stosunkowo jednorodny i płaski w obszarach o niskiej luminancji, natomiast w obszarach o wysokiej luminancji przeważają składowe o niskiej częstotliwości.

W przypadku braku odtwarzania szumu, jego strata jest najbardziej widoczna w obszarach o niskiej luminancji. Przeprowadzone symulacje pokazały, że w pewnych przypadkach dla ciemnych obszarów opisany sposób kodowania szumu nie dodaje wystarczająco dużo szumu, natomiast w obszarach jasnych występuje go zbyt dużo. Oczywiście dla każdego bloku punktów możliwe jest przesyłanie do urządzenia dekodującego szczegółowych informacji o kształcie charakterystyki częstotliwości szumu, jednak takie podejście wymagałoby znacznego zwiększenia ilości przesyłanych danych. Bardzo proste rozwiązanie tego problemu i nie wymagające przesyłania dodatkowych danych polega na normalizacji wariancji odtworzonego w urządzeniu dekodującym szumu w stosunku do lokalnej wartości luminancji obrazu. Dobrze wiadomo, że współczynnik składowej stałej DCy = [0,0] wyznacza średnią luminancję bloku punktów obrazu p_M. Zamiast dodawania szumu o wariancji σ² _Δ [m,n], dodaje się szum o wariancji:

s(DC_i<3) · σą [m,n]_> (8) gdzie, s(DC)j) jest współczynnikiem skalującym, zależnym od DC^. Figura 8 przedstawia wyznaczoną eksperymentalnie funkcję, która wykorzystywana jest do normalizacji wariancji odtwarzanego w urządzeniu dekodującym szumu, w stosunku do lokalnej wartości luminancji. Na fig. 8, na osi pionowej znajdują się wartości współczynnika skalującego s(DCj,), a na osi poziomej wartości luminancji.

Przedstawiono mieszane, konturowo-modelowe urządzenie kodujące i dekodujące. Sygnał obrazu jest kodowany konturowo, umożliwiając po skompresowaniu, możliwie wierne odtworzenie pierwotnego syganhi wejściowego. Aby skompensować straty składowych szumu w sygnale (czyli części sygnału straconej w procesie kodowania konturowego), sygnał jest kodowany modelowo i następnie oddzielnie przesyłany oraz zapamiętywany. Natomiast w urządzeniu dekodującym szum jest odtwarzany i dodawany do sygnału rozkodowanego

181 416 konturowo. Wynalazek znajduje zastosowanie szczególnie w przypadku kompresji angiograficznych obrazów rentgenowskich, w których utrata szumu powoduje, że obraz taki jest postrzegany przez kardiologów lub radiologów jako poważnie zniekształcony.

FIG. 4

FIG. 6

FIG. 8

181 416

Departament Wydawnictw UP RP. Nakład 70 egz.

Cena 4,00 zł.

Claims

Zastrzeżenia patentowe

1. Sposób mieszanego, konturowego i modelowego kodowania sygnałów obrazu, znamienny tym, że koduje się konturowo (11) sygnał obrazu i otrzymuje sygnał kodowany konturowo, koduje się modelowo (12, 13) przynajmniej składową sygnału obrazu, nie występującą w sygnale zakodowanym konturowo i wytwarza się składową kodowaną modelowo, odpowiadającą części sygnału obrazu straconej podczas kodowania konturowego oraz przesyła się sygnał zakodowany konturowo i składową zakodowaną modelowo.
2. Sposób według zastrz. 1, znamienny tym, że kodowana składowa zawiera szum obecny w sygnale obrazu.
3. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że podczas kodowania modelowego koduje się widmo gęstości mocy składowych sygnału obrazu.
4. Sposób według zastrz. 1 albo 2, znamienny tym, że konturowo dekoduje się sygnał zakodowany konturowo i wyznacza się sygnał różnicowy, zawierający różnice pomiędzy sygnałem obrazu i sygnałem rozkodowanym konturowo, a sygnał różnicowy podaje się do kodera modelowego (12,13).
5. Sposób według zastrz. 4, znamienny tym, że podczas kodowania modelowego koduje się wariancję szumu w sygnale różnicowym.
6. Sposób według zastrz. 1 albo 2, albo 5, znamienny tym, że sygnał obrazu poddaje się transformacji (101) na współczynniki, które koduje się modelowo (104,105).
7. Urządzenie do mieszanego, konturowego i modelowego kodowania sygnałów obrazu, zaopatrzone w wejście sygnałów obrazu, znamienne tym, że jest zaopatrzone w układ kodujący konturowo (11), do konturowego kodowania sygnału obrazu, połączony z wejściem, przy czym konturowo zakodowany sygnał obrazu jest wyprowadzony na wyjściu układu kodującego konturowo, oraz w układ kodujący modelowo (12,13), do modelowego kodowania składowej sygnału obrazu, nieobecnej w sygnale obrazu zakodowanym konturowo, przy czym na wyjściu układu kodującego modelowo jest wyprowadzona zakodowana modelowo składowa, odpowiadająca części sygnału obrazu straconej podczas kodowania konturowego.
8. Sposób mieszanego, konturowego i modelowego dekodowania sygnałów obrazu, znamienny tym, że konturowo dekoduje się (31) sygnał obrazu zakodowany konturowo i otrzymuje się zdekodowany konturowo sygnał obrazu, modelowo dekoduje się (32) składową sygnału obrazu zakodowaną modelowo i odzyskuje zdekodowaną składową odpowiadającą części sygnału obrazu straconej podczas kodowania konturowego oraz dodaje się (36) zdekodowaną składową do sygnału obrazu zdekodowanego konturowo.
9. Sposób według zastrz. 8, znamienny tym, że dekodowana składowa odpowiada szumowi obecnemu w sygnale obrazu.
10. Sposób według zastrz. 8 albo 9, znamienny tym, że podczas dekodowania modelowego dekoduje się widmo gęstości mocy składowych sygnału obrazu.
11. Urządzenie do mieszanego, konturowego i modelowego dekodowania sygnałów obrazu, zaopatrzone w wejście zakodowanego sygnału obrazu, znamienne tym, że jest zaopatrzone w układ dekodujący konturowo (31), do dekodowania składowej sygnału obrazu zakodowanej konturowo i wytwarzania sygnału obrazu zdekodowanego konturowo, połączony z wejściem, układ dekodujący modelowo (32), do dekodowania składowej sygnału obrazu zakodowanej modelowo, nieobecnej w sygnale zakodowanym konturowo i wytwarzania zdekodowanej składowej, odpowiadającej części sygnału obrazu utraconej w wyniku kodowania

181 416 konturowego, połączony z wejściem, oraz elementy dodające (36) zdekodowaną składową do sygnału zdekodowanego konturowo, przy czym elementy dodające (36) są połączone z wyjściem układu dekodującego konturowo (31) i układu dekodującego modelowo (32), a ich wyjście jest połączone z wyjściem urządzenia dekodującego.

♦ ♦ ♦