ES2342636T3 - Descodificador de imagenes en movimiento. - Google Patents
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Abstract
Un dispositivo de descodificación de imágenes de vídeo que tiene un primer modo de descodificación para descodificar una imagen en el interior de una primera zona, y un segundo modo de descodificación para descodificar posteriormente una imagen en el interior de una segunda zona que es una zona parcial de la primera zona, que comprende una parte (501) de división de datos codificados para dividir datos codificados de entrada en datos de imagen de vídeo codificados, en datos de forma codificados obtenidos a partir de la codificación de formas de las zonas primera y segunda, y en información de superposición indicativa de si unos datos de imagen de zona parcial descodificados en el segundo modo de descodificación deben superponerse con una imagen de fondo generada por una imagen descodificada en el primer modo de descodificación, o si unos datos de imagen de zona parcial descodificados en el segundo modo de descodificación deben superponerse con una imagen de fondo preparada previamente generada por cualquier método, una parte (502) de descodificación de forma para descodificar los datos de forma codificados, una parte (505) de descodificación de imágenes de vídeo para descodificar solamente valores de píxeles dentro de la primera zona en el primer modo de descodificación, y solamente valores de píxeles dentro de la segunda zona en el segundo modo de descodificación, y una zona (503) de superposición para superponer una imagen descodificada en el segundo modo de descodificación, con la imagen de fondo generada por una imagen descodificada en el primer modo de descodificación o con la imagen de fondo preparada previamente, generada por cualquier método basado en la información de superposición.
Description
Descodificador de imágenes en movimiento.
La presente invención se refiere en general al
campo del procesamiento de imágenes digitales, y más en concreto a
un dispositivo de descodificación de imágenes de vídeo para
descodificar datos codificados, que han sido codificados por el
dispositivo de codificación de imágenes de vídeo.
Se ha aplicado un método de codificación de
imágenes de vídeo representado por un sistema H.261 de codificación
de imágenes de vídeo, a la codificación de imágenes de vídeo para
videoconferencias, videoteléfonos y similares. La figura
1(A) es un diagrama de bloques de un dispositivo convencional
de codificación de imágenes de vídeo a modo de ejemplo, y la figura
1(B) es un diagrama de bloques de un dispositivo convencional
de descodificación de imágenes de vídeo a modo de ejemplo.
En la figura 1(A), el dispositivo de
codificación de imágenes de vídeo comprende una parte de
diferenciación 101, una parte de codificación 102, un sumador 103,
una memoria 104 de cuadro y una parte 105 de predicción con
compensación de movimiento. En la figura 1(B), el dispositivo
de descodificación de imágenes de vídeo comprende una parte de
descodificación 106, un sumador 107, en una memoria 108 de cuadro y
una parte 109 de predicción con compensación de movimiento.
Una imagen original es dividida en una serie de
bloques, cada uno de los cuales es introducido a la parte de la
diferenciación 101 que, a su vez, determina datos diferenciales
entre cada conjunto de datos de imagen de bloque y cada conjunto de
datos de imagen predichos, introducidos desde la parte 105 de
predicción con compensación de movimiento. Los datos de imagen
predichos pueden obtenerse mediante la predicción con compensación
de movimiento, a partir de datos de imagen descodificados que están
ya codificados y almacenados en la memoria de cuadro 104. En este
momento, el movimiento entre los datos de imagen descodificados y
los datos de imagen originales se detecta en un esquema bloque a
bloque, y los datos de movimiento detectados (no mostrados) son
codificados por la parte 102 de codificación. La parte 102 de
codificación codifica asimismo datos diferenciales calculados por
la parte 101 de diferenciación, entrega los datos codificados y
descodifica los datos diferenciales codificados. Los datos
diferenciales codificados son sumados mediante el sumador 103 a los
datos de imagen predichos, y a continuación los datos resultantes
son almacenados en la memoria 104 de cuadro. Los datos
descodificados almacenados se utilizan para la predicción con
compensación de movimiento de un cuadro subsiguiente.
La parte 106 de descodificación descodifica los
datos codificados para obtener datos diferenciales y datos de
movimiento (no mostrados). Los datos diferenciales codificados se
suman mediante el sumador 107 a los datos de imagen de predicción,
y los datos resultantes son almacenados en la memoria 108 de cuadro.
La parte 109 de predicción con compensación de movimiento genera
datos de imagen predichos en función de los datos de imagen
descodificados almacenados en la memoria 108 de cuadro, y de los
datos de movimiento.
De este modo, las imágenes de vídeo son
codificadas y descodificadas tal como se ha mencionado
anteriormente.
Como los videoteléfonos y las instalaciones de
videoconferencia convencionales se utilizan usualmente en
interiores, una imagen de fondo por detrás de una persona que habla
es generalmente una imagen fija. Sin embargo, con un videoteléfono
utilizado en exteriores, una imagen de fondo puede variar en el
tiempo mucho más que la figura de una persona. Incluso en el caso
de utilización de videoteléfonos en interiores, su imagen de fondo
puede variar considerablemente debido al movimiento de la cámara
y/o a otra persona que pasa por detrás de la persona que habla. Esto
produce información sobre el movimiento de la imagen de fondo.
En dichos casos, las técnicas convencionales
requieren incrementar el total de bits para codificar una secuencia
completa, debido a una cantidad mayor de información de fondo a
codificar bajo la condición de mantener una frecuencia de cuadro
deseada (el número de cuadros por segundo). Como resultado, tenemos
el problema de que puede rebasarse la capacidad de transmisión de
un canal. Por otra parte, es necesario reducir la frecuencia de
cuadro para disminuir el número de bits para codificación, bajo la
condición de mantener la calidad deseada de la imagen del cuadro.
Esto también constituye un problema.
Para resolver el problema mencionado
anteriormente, la publicación de patente japonesa no examinada
número 9-9233 da a conocer una técnica para
actualizar una zona parcial de cada imagen de entrada, mediante
controlar a través de una cámara de vídeo una imagen de entrada.
Sin embargo, la técnica tiene el problema de que, debido a la
designación de una zona parcial solamente por rectángulos, se
produce una discontinuidad de la imagen en torno al límite de la
zona rectangular, lo que tiene como resultado un considerable
deterioro en la calidad de la imagen descodificada.
Por lo tanto, lo que se desea es un dispositivo
de codificación y un dispositivo de descodificación de imágenes de
vídeo que carezcan de los inconvenientes de la técnica anterior
descritos arriba, y que puedan mantener una frecuencia de cuadro
deseable así como una calidad de imagen de la imagen objetivo (la
cara humana) sin un deterioro de la calidad de la imagen de
vídeo.
El documento US 5 262 856 da a conocer un método
de procesamiento de datos de vídeo creado para visualizar, en una
relación de aspecto, en una serie de diferentes secuencias de
cuadros de la misma, cada cuadro en una secuencia que contiene
datos del fondo que representan por lo menos una parte de los mismos
datos de fondo relativamente estacionarios en la secuencia. Los
datos del fondo en cada cuadro de una secuencia son almacenados y
procesados para producir datos del fondo combinados que representan
la imagen del fondo en una secuencia, en una relación de aspecto
diferente, sin la presencia de objetos en movimiento en la misma.
Los datos que representan objetos en movimiento en cada cuadro de
una secuencia son almacenados junto con partes seleccionadas de los
datos del fondo que rodean los objetos en movimiento en cada cuadro.
Los datos que representan objetos en movimiento en cada cuadro se
posicionan correctamente en los datos del fondo combinados, que se
utilizan para cada cuadro de la secuencia, mediante hacer coincidir
la parte seleccionada de los datos de fondo que rodean los objetos
en movimiento, con partes correspondientes de los datos del fondo
combinados, para determinar las posiciones correctas de los objetos
en movimiento en la imagen de fondo. Los datos de fondo y las partes
coincidentes de los objetos en movimiento se componen de acuerdo
con dicha determinación de la posición correcta, para formar una
imagen compuesta para cada cuadro, en la que los objetos en
movimiento están posicionados correctamente en la imagen de
fondo
combinada.
combinada.
De acuerdo con la presente invención, se da a
conocer un dispositivo de descodificación de imágenes de vídeo que
tiene un primer modo de descodificación para descodificar una imagen
dentro de una primera zona, y un segundo modo de descodificación
para descodificar posteriormente una imagen dentro de una segunda
zona que es una zona parcial de la primera zona, que comprende una
parte de división de datos para dividir datos codificados de
entrada en datos de imagen de vídeo codificados, en datos de forma
codificados extraídos de las formas codificadas de las zonas
primera y segunda, y en información de superposición indicativa de
si unos datos de imagen de zona parcial descodificados en el
segundo modo de descodificación deben superponerse con una imagen
de fondo generada por una imagen descodificada en el primer modo de
descodificación, o si unos datos de imagen de zona parcial
descodificados en el segundo modo de descodificación deben ser
superpuestos con una imagen de fondo preparada previamente,
generada por cualquier método, una parte de descodificación de
forma para descodificar los datos de forma codificados, una parte de
descodificación de imágenes de vídeo para descodificar solamente
valores de píxeles en el interior de la primera zona en el primer
modo de descodificación, y solamente valores de píxeles en el
interior de la segunda zona en el segundo modo de descodificación, y
una parte de superposición para superponer una imagen descodificada
en el segundo modo de descodificación, con la imagen de fondo
generada por una imagen descodificada en el primer modo de
descodificación o con la imagen de fondo preparada previamente,
generada por cualquier método basándose en la información de
superposición.
Preferentemente, dicho primer modo de
descodificación es operativo para descodificar una primera zona que
cubre una imagen completa y dicho segundo modo de descodificación es
operativo para descodificar una imagen en el interior de una
segunda zona, que es una zona parcial de la primera zona, dicha
parte de descodificación de imágenes de vídeo es operativa para
descodificar valores de píxeles de la imagen completa, en donde
dichos datos de forma codificados se extraen de codificar una forma
de la segunda zona y de información de superposición indicativa de
si unos datos de imagen de zona parcial descodificados en el segundo
modo de descodificación deben ser superpuestos con la imagen de
fondo generada por una imagen descodificada en el primer mundo de
descodificación, o de si unos datos de imagen de zona parcial
descodificados en el segundo modo de descodificación deben ser
superpuestos con la imagen de fondo preparada previamente, generada
por cualquier método.
Para que se comprenda más fácilmente la presente
invención, se describirán ejemplos específicos de la misma haciendo
referencia a los dibujos anexos.
La figura 1 ilustra un dispositivo de
codificación de imágenes de vídeo y un dispositivo de
descodificación de imágenes de vídeo, convencionales, a modo de
ejemplo.
La figura 2 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de codificación de imágenes de vídeo acorde con un
primer aspecto de la presente invención.
La figura 3 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de descodificación de imágenes de vídeo acorde con un
primer aspecto de la presente invención.
La figura 4 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de codificación de imágenes de vídeo acorde con un
segundo aspecto de la presente invención.
La figura 5 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de descodificación de imágenes de vídeo acorde con un
segundo aspecto de la presente invención.
La figura 6 es una vista para explicar formas de
zonas seleccionadas y bloques ineficaces y eficaces definidos de
acuerdo con la presente invención.
La figura 7 muestra una técnica a modo de
ejemplo, para preparar datos de imágenes ponderados de acuerdo con
la presente invención.
La figura 8 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de codificación de imágenes de vídeo acorde con un
tercer aspecto de la presente invención.
La figura 9 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de descodificación de imágenes de vídeo acorde con un
tercer aspecto de la presente invención.
La figura 10 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de codificación de imágenes de vídeo acorde con un
cuarto aspecto de la presente invención.
La figura 11 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de descodificación de imágenes de vídeo acorde con un
cuarto aspecto de la presente invención.
La figura 12 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de codificación de imágenes de vídeo acorde con un
quinto aspecto de la presente invención.
La figura 13 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de descodificación de imágenes de vídeo acorde con un
quinto aspecto de la presente invención.
La figura 14 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de codificación de imágenes de vídeo acorde con un sexto
aspecto de la presente invención.
La figura 15 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de descodificación de imágenes de vídeo acorde con un
sexto aspecto de la presente invención.
Un dispositivo de codificación de vídeo tiene un
primer modo de codificación en el que se codifica una imagen
completa, y un segundo modo de codificación en el que se codifica
solamente un área parcial (por ejemplo, el área de una persona que
habla o una parte de la cara) en la imagen. Esto puede evitar
incrementar la cantidad de información a codificar a partir de la
imagen de fondo, tras una persona que habla o un objeto, mediante
reducir la frecuencia de cuadro en la codificación del fondo,
incluso si la imagen del fondo puede cambiar considerablemente.
La figura 2 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de codificación de imágenes de vídeo (en adelante
denominado un dispositivo de codificación) de acuerdo con un primer
ejemplo. Tal como se muestra en la figura 2, el dispositivo de
codificación comprende una parte 201 de selección de zona, una parte
205 de codificación de forma, una parte 203 de integración de datos
codificados, una parte 204 de codificación de imágenes de vídeo, una
parte 205 de control de codificación y un conmutador 206.
El funcionamiento del dispositivo de
codificación acorde con el primer ejemplo se describirá en detalle a
continuación, haciendo referencia a la figura 2.
La parte 201 de selección de zona extrae una
zona de una persona que habla, a partir de datos de una imagen
original cuando codifica una imagen parcial en el segundo modo de
codificación. Un método de extracción de una parte de la cara se ha
descrito en un documento titulado "A Study on Picture Quality
Improvement Technique for vídeo Codec" (Informe Técnico Sharp,
número 6, páginas 25 a 30, diciembre de 1994). En el primer modo de
codificación, la parte 201 de selección de zona entrega una imagen
completa como una zona seleccionada.
Los datos de una imagen original son codificados
mediante la parte 204 de codificación de imágenes de vídeo, en el
primer modo de codificación o en el segundo modo de codificación. En
el primer modo de codificación, la parte 204 de codificación de
imágenes de vídeo codifica una imagen completa. La codificación se
lleva a cabo, por ejemplo, mediante la utilización del método H.261
de codificación de vídeo, descrito previamente en los antecedentes
de la invención. En el segundo modo de codificación, la parte de
codificación de imágenes de vídeo codifica solo una zona parcial en
el interior de una imagen, de acuerdo con la selección realizada
por la parte de selección de zona. En este caso, la codificación se
lleva a cabo del mismo modo que la codificación en el primer modo
de codificación, pero está limitada a un área objetivo seleccionada.
Por ejemplo, cuando una imagen original se descompone en bloques y
se codifica en el primer modo de codificación, la imagen original
se descompone asimismo en bloques en el segundo modo de
codificación, y solamente los bloques que contienen una zona deseada
se seleccionan y se codifican en el segundo modo de
codificación.
La parte 202 de codificación de forma, codifica
datos de la forma de la zona seleccionada por la parte 201 de
selección de zona. Los datos de forma son datos binarios de imagen
cuyo valor, por ejemplo, es de 1 para un píxel en el interior de la
zona seleccionada o de 0 para un píxel fuera de la zona
seleccionada. Los datos de forma pueden ser codificados mediante
aplicar cualquiera de los estándares internacionales MH, MR, MMR y
JBIG para la codificación de imágenes binarias. Los datos de forma
codificados y descodificados por la parte 202 de codificación de
forma, son introducidos a la parte 204 de codificación de imágenes
de vídeo.
La parte 205 de control de la codificación
controla la parte 201 de selección de zona y el conmutador 206, en
función del modo de codificación seleccionado. En el primer modo de
codificación, la parte 205 de control controla la parte 201 de
selección de zona para seleccionar una imagen completa, y hace que
se abra el conmutador 206 para no codificar los datos de forma. En
el segundo modo de codificación, la parte de control 205 controla
la parte 201 de selección de zona para seleccionar una zona parcial
en el interior de la imagen, y cierra el conmutador 206 para llevar
a cabo la codificación de una forma deseada en la zona
seleccionada.
De este modo, los datos de imagen de vídeo
codificados y los datos de forma son integrados conjuntamente y a
continuación entregados mediante la parte de integración de datos
codificados.
A continuación se describirá un dispositivo de
descodificación de imágenes de vídeo (en lo que sigue denominado un
dispositivo de descodificación), de acuerdo con un aspecto de la
presente invención.
La figura 3 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de descodificación que es un primer ejemplo. Tal como
se muestra en la figura 3, el dispositivo de descodificación
comprende una parte 301 de separación (división) de datos
codificados, una parte 302 de descodificación de forma, una parte
303 de superposición, una parte 304 de descodificación de imágenes
de vídeo, una parte 305 de control de descodificación, una memoria
306 de cuadro, un primer conmutador 307, un segundo conmutador 308,
un tercer conmutador 309 y un cuarto conmutador 310.
Haciendo referencia a la figura 3, a
continuación se describirá en detalle el funcionamiento del
dispositivo de descodificación.
La parte 301 de separación de datos codificados
divide los datos codificados de entrada en datos de imagen de vídeo
codificados y en datos de forma codificados. Los datos de forma
codificados son descodificados mediante la parte 302 de
descodificación de forma y restablecidos como una imagen
binaria.
La parte 304 de descodificación de imágenes de
vídeo descodifica una imagen completa en el primer modo de
codificación y descodifica solamente una zona parcial en el interior
de una imagen en el segundo modo de codificación, de acuerdo con
los datos de forma descodificados. Por ejemplo, cuando una imagen
original se descompone en bloques y se descodifica en el primer
modo de descodificación, el bloque que incluye la zona indicada por
los datos de forma es descodificado en el segundo modo de
codificación.
La parte 305 de control de la imagen de vídeo
controla los conmutadores primero, segundo, tercero y cuarto 307 a
310, de acuerdo con el modo de codificación seleccionado. En
concreto, en el primer modo de codificación, la parte de control
305 abre el primer conmutador 307 para no descodificar los datos de
forma, cierra el segundo conmutador 308 para almacenar los datos de
imagen descodificados en la memoria 306 de cuadro, y conecta el
tercer conmutador 309 y el cuarto conmutador 310 a los contactos del
lado inferior para entregar directamente los datos de imagen
descodificados. En el segundo modo de codificación, la parte 305 de
control cierra el primer conmutador 307 para descodificar los datos
de forma, abre el segundo conmutador 308 para no actualizar los
datos de imagen en la memoria 306 de cuadro, y conecta el tercer
conmutador 309 y el cuarto conmutador 310 a los contactos del lado
superior para introducir los datos de imagen descodificados a la
parte de superposición.
La parte 303 de superposición recibe los datos
de imagen descodificados a través del tercer conmutador 309 y
superpone los datos de imagen descodificados recibidos, sobre los
datos de imagen almacenados en la memoria 306 de cuadro, con
referencia a los datos de forma. En concreto, con los datos de forma
que tienen el valor 1 que indica que los datos están en el interior
de la zona seleccionada, son entregados los datos de imagen
descodificados recibidos a través del tercer conmutador 309. Con los
datos de forma que tienen el valor 0 que indica que los datos están
fuera de la zona seleccionada, son entregados los datos de imagen
almacenados en la memoria 306 de cuadro. En el segundo modo de
codificación, los datos de imagen de zona parcial descodificados en
el segundo modo de codificación son superpuestos con los datos de
imagen completa descodificados, almacenados en la memoria 306 de
cuadro, generando de ese modo datos de imagen superpuestos.
En la parte 303 de superposición, es posible
asimismo determinar, en lugar de la operación de superposición
anterior, un promedio ponderado de los datos en la memoria 306 de
cuadro y de los datos en la parte 304 de descodificación de
imágenes de vídeo. En este caso, se obtiene una ponderación para
determinar un promedio ponderado para cada píxel, de acuerdo con los
datos de forma, tal como sigue.
Existen dos clases de técnicas. La primera
técnica es para determinar valores ponderados en sucesión a partir
del límite de la zona indicada por los datos de forma, tal como se
muestra en la figura 7. En primer lugar, se proporciona una
ponderación de 0 a cada píxel externo al límite de la zona, y a
continuación se proporciona una ponderación de 0,2 a un píxel del
límite de la zona. Se deciden los píxeles límite de la parte cuyos
valores de ponderación no están determinados en el interior de la
zona. Se proporciona una ponderación de 0,5 a este píxel de zona
correspondiente. Se repite la ponderación para los píxeles restantes
en el interior de la zona hasta que se proporciona una ponderación
de 1,0 a un último píxel interior. Se preparan de este modo los
datos de ponderación, cuyos valores son de 1,0 en el centro, de 0,2
en el límite y de 0,0 fuera del límite de la zona seleccionada.
La segunda técnica es tal que un valor ponderado
es de 0 para cada píxel exterior a la zona y de 1 para los píxeles
en el interior de la zona, para formar una imagen binaria que a
continuación es filtrada de manera que se gradúa su límite. Esta
técnica puede preparar varias clases de datos ponderados mediante
ajustar un tamaño de filtro, coeficientes de filtro y el número de
filtraciones.
Mediante establecer un valor de ponderación de 0
para cada píxel en el exterior de la zona, de 0 a 1 para píxeles en
el límite de la zona y de 1 para píxeles en el interior de la zona,
puede impedirse la generación de ruido cuando se superponen imágenes
una sobre otra utilizando datos de forma binarios.
De este modo, una zona parcial (la zona de una
persona que habla) en una imagen puede ser codificada en cualquiera
de los modos de codificación primero y segundo, mientras que la otra
zona (el fondo) es codificada solo en el primer modo de
codificación. Esto permite que la frecuencia de cuadro de datos de
imagen descodificados, para la zona de la persona que habla sea
mayor que para la zona del fondo.
A continuación se describe un segundo ejemplo,
que puede visualizar una imagen parcial superpuesta con una imagen
de fondo original preparada previamente por el usuario. La imagen
parcial es extraída de una zona parcial de una imagen tal como una
persona que habla o un objeto, y codificada en el segundo modo de
codificación. La imagen parcial puede ser superpuesta con unos
datos de imagen descodificados tal como se ha descrito para el
primer ejemplo, o bien con unos datos de fondo preparados
originalmente. La imagen de la parte codificada está dotada de un
indicador que tiene, por ejemplo, un valor 1 para indicar los datos
de imagen parcial a superponer con los datos de imagen de fondo
descodificados en el primer modo de codificación, y un indicador
que tiene un valor 0 para indicar los datos de imagen parcial a
superponer con la imagen de fondo original preparada por el
dispositivo de descodificación.
La figura 4 es un diagrama de bloques para
explicar un dispositivo de codificación que es el segundo ejemplo.
Este dispositivo de codificación tiene una parte 407 de generación
de indicadores, que se añade a la construcción del dispositivo de
codificación acorde con el primer ejemplo mostrado en la figura 2.
Todos los demás componentes excepto una parte 405 de control de
codificación y una parte 403 de integración de datos codificados,
son de función similar a los descritos para el primer ejemplo.
En la figura 4, la parte 407 de generación de
indicadores genera un indicador que tiene un valor de 1 o de 0. El
indicador generado es añadido a los otros datos codificados
relevantes, mediante la parte 403 de integración de datos
codificados. El indicador puede ser generado para cada cuadro
codificado en el segundo modo de codificación, o solamente para un
cuadro para el cual se cambia del primer modo de codificación al
segundo modo de codificación. En el primer caso, una imagen de
fondo se cambia por otra en un esquema cuadro a cuadro. En el último
caso, una imagen de fondo puede cambiarse por otra solamente cuando
el modo de codificación se cambia al segundo modo de codificación.
Alternativamente, un indicador puede ser generado solamente el
comienzo de la codificación de una secuencia de imágenes, y añadido
a una cabecera de los datos codificados. En este caso, la imagen de
fondo puede cambiarse por otra en un esquema secuencia a
secuencia.
La figura 5 es un diagrama de bloques de un
dispositivo de descodificación de acuerdo con el segundo ejemplo de
la presente invención. Este dispositivo de descodificación tiene una
memoria 511 de imagen de fondo y un quinto conmutador 512, que se
añaden a la construcción del dispositivo de descodificación (el
primer ejemplo) de la figura 3. Los otros componentes de este
ejemplo, exceptuando una parte 501 de separación de datos
codificados y una parte 505 de control de descodificación, son de
funcionamiento similar a los descritos para el primer ejemplo.
En la figura 5, la parte 501 de separación de
datos codificados separa datos de imagen de vídeo codificados,
datos de forma codificados e indicadores, a partir de datos
codificados de entrada. Los indicadores son introducidos a la parte
505 de control de descodificación.
La memoria 511 de imagen de fondo almacena de
datos de imagen de fondo preparados originalmente por el usuario.
Los datos de imagen de fondo pueden ser datos codificados
previamente en el primer modo de codificación y enviados desde el
dispositivo de codificación, o datos de imagen adquiridos
especialmente a través de una cámara digital o leídos por un
escáner.
De modo similar a lo descrito para el primer
ejemplo, la parte 505 de control de descodificación del segundo
ejemplo controla un primer conmutador 507, un segundo conmutador
508, un tercer conmutador 509 y un cuarto conmutador 510, y
controla además un quinto conmutador 512 en función del valor de un
indicador. En concreto, con el indicador en el valor 1, la parte de
control 505 gira el quinto indicador 512 para conectar con la
memoria 506 de cuadro. Con el indicador en el valor 0, el control
505 gira el quinto conmutador 512 para conectar con la memoria 511
de imagen de fondo.
En el ejemplo anterior, una memoria de cuadro
para grabar datos de imagen se utiliza a modo de memoria 511 de
imagen de fondo. También es posible utilizar, en lugar de la
anterior memoria de cuadro, una memoria para grabar datos de píxel
individuales. Esto significa que, en el caso de que el indicador
tenga un valor de 0, una imagen de fondo se pinta sobre datos
grabados en datos de píxeles individuales.
A continuación se describirá un tercer ejemplo
de la presente invención que, en comparación con el primer ejemplo,
se simplifica más para prescindir de codificar la forma de una zona
seleccionada.
El dispositivo de codificación acorde con el
tercer ejemplo de la presente invención está construido tal como se
muestra en la figura 8, que se ha realizado eliminando de la
estructura del primer ejemplo de la figura 2, la parte 202 de
codificación de forma, el conmutador 206 y la parte 203 de
integración de datos codificados. Haciendo referencia a la figura
8, se describe a continuación el funcionamiento del dispositivo de
codificación acorde con el tercer ejemplo.
La parte 802 de codificación de imágenes de
vídeo descompone en bloques una imagen de entrada, y codifica por
predicción la imagen en un esquema bloque a bloque mediante aplicar
el método de codificación por predicción con compensación de
movimiento, tal como se ha descrito anteriormente en el párrafo
"Antecedentes de la Invención". Este ejemplo difiere del
primer ejemplo en el hecho de que todos los bloques diferentes a los
contenidos en el interior de una zona seleccionada por la parte 801
de selección de zona, son codificados como bloques ineficaces (no
significativos) cuando se codifica los bloques en el segundo modo de
codificación. Los bloques ineficaces se definen como bloques que no
contienen datos diferenciales o datos de movimiento a codificar por
la parte 102 de codificación mostrada en la figura 1. Por el
contrario, los bloques eficaces (significativos) son bloques
normales que contienen datos diferenciales o datos de movimiento. El
bloque eficaz y el bloque ineficaz se distinguen entre sí por un
dato de un solo bit unido a cada bloque.
La figura 6 ilustra una imagen ejemplar cuyos
bloques son eficaces e ineficaces en relación con una zona
seleccionada. Los bloques exteriores a la zona seleccionada son
siempre ineficaces. Sin embargo, se observa que la zona
seleccionada puede contener asimismo bloques ineficaces y bloques
eficaces. Aunque estos bloques existen en el interior de la zona
seleccionada, no tienen cambios desde una imagen codificada
precedente. Por lo tanto, se definen como bloques no significativos,
innecesarios para la codificación por predicción.
El dispositivo de descodificación acorde con el
tercer ejemplo tiene una estructura mostrada en la figura 9, que se
ha obtenido mediante eliminar la línea de señal desde la parte 301
de separación de datos codificados hasta la parte 302 de
descodificación de forma y el primer conmutador 307, respecto de la
estructura del primer ejemplo mostrado en la figura 3. Haciendo
referencia a la figura 9, el funcionamiento del dispositivo de
descodificación acorde con el tercer ejemplo se describe como
sigue.
Este dispositivo de descodificación difiere del
primer ejemplo en el hecho de que una parte 902 de preparación de
forma, prepara datos de forma a partir de datos de bits individuales
que identifican bloques ineficaces/eficaces, que están contenidos
en los datos codificados. En concreto, los datos de forma para cada
bloque ineficaz reciben un valor de 0 y los datos de forma para
cada bloque eficaz reciben un valor de 1. Los datos de forma
preparados de este modo representan un límite de zona a una
precisión tal como el tamaño de bloque, provocando un ruido
significativo al superponer una imagen parcial sobre una imagen de
fondo. Por lo tanto, una parte 903 de superposición modifica los
datos de forma para una zona seleccionada, de manera que el límite
de la zona puede tener valores de 0 a 1 que permiten la preparación
de los datos de imágenes codificados mediante la aplicación de los
valores promedios ponderados, tal como se ha descrito para el primer
ejemplo.
De este modo, el dispositivo de descodificación
puede producir un imagen descodificada de alta calidad a partir de
una imagen de entrada codificada por el dispositivo de codificación
simplificado, mediante omitir el proceso de codificar la forma de
una zona seleccionada. La misma técnica puede aplicarse asimismo al
dispositivo de codificación y de descodificación del segundo
ejemplo. En concreto, un dispositivo de codificación de la figura
10 se obtiene omitiendo el conmutador 406 y la parte 402 de
codificación de forma, respecto del dispositivo de codificación de
la figura 4. Análogamente, el dispositivo de descodificación de la
figura 11 se obtiene omitiendo la línea de señal desde la parte 501
de separación de datos codificados hasta la parte 502 de
descodificación de forma y el primer conmutador 507, respecto del
dispositivo de descodificación de la figura 5.
En este caso, los datos de imagen descodificados
en el segundo modo de codificación pueden superponerse con una
imagen de fondo preparada especialmente por el usuario. El
funcionamiento de la parte 1002 de codificación de imágenes de vídeo
de la figura 10, es como sigue.
Con un indicador "0" entregado desde la
parte 1004 de generación de indicadores, la parte 1002 de
codificación de imágenes de vídeo codifica todos los bloques en el
interior de una zona seleccionada, como bloques eficaces. Por
ejemplo, en la figura 6, todos los bloques en el interior de la zona
seccionada se codifican como bloques eficaces. El funcionamiento
del dispositivo de codificación es igual, excepto por lo anterior,
al descrito para el segundo ejemplo. Por lo tanto, el dispositivo
de descodificación de la figura 11 puede obtener una imagen
descodificada de alta calidad, incluso en el caso en que una parte
1103 de superposición utilice datos de imagen desde una memoria
1111 de imagen de fondo, de acuerdo con el indicador "0". El
funcionamiento de este dispositivo de descodificación difiere del
primer ejemplo en el hecho de que una parte 1102 de preparación de
forma, prepara datos de forma de acuerdo con datos de bit
individuales, contenidos en los datos codificados de entrada, para
especificar si cada bloque es ineficaz o eficaz.
Los ejemplos primero y segundo pueden
modificarse para codificar solo una zona parcial de una imagen de
entrada en el primer modo de codificación. Esto permite al
dispositivo de codificación codificar, en el caso de la
codificación de una imagen parcial que contiene solamente la zona de
una persona que habla, el área de su boca y el otro área a
frecuencias de cuadro diferentes. Esto se consigue mediante un
dispositivo de codificación de la figura 12, en el cual el
conmutador 206 de la figura 2 está normalmente cerrado, y mediante
un dispositivo de descodificación de la figura 13, en el cual el
conmutador 307 de la figura 3 está normalmente cerrado.
Incluso en el primer modo de codificación, el
dispositivo de codificación mostrado en la figura 12 selecciona una
zona parcial de una imagen de entrada mediante una parte 1201 de
selección de zona, codifica solamente la zona seleccionada mediante
una parte 1204 de codificación de vídeo, y codifica la forma de la
zona seleccionada mediante una parte 1202 de codificación de
forma.
El dispositivo de descodificación mostrado en la
figura 13, incluso en el primer modo de codificación, descodifica
la forma de la zona mediante una parte 1302 de descodificación de
forma, y descodifica una parte de la imagen codificada mediante una
parte 1304 de descodificación de imágenes de vídeo, de acuerdo con
la forma descodificada. Una parte 1303 de superposición, superpone
una imagen de área parcial descodificada (codificada en el segundo
modo de codificación) de una imagen parcial, con una imagen parcial
descodificada (codificada en el primer modo de codificación).
Análogamente, el segundo ejemplo puede ser
asimismo modificado para codificar solamente una zona parcial en el
interior de una imagen, en el primer modo de codificación. Un
dispositivo de codificación de la figura 14 se obtiene modificando
el dispositivo de codificación de la figura 4, para tener el
conmutador 406 cerrado normalmente.
Un dispositivo de descodificación de la figura
15 se obtiene modificando el dispositivo de descodificación de la
figura 5 de manera que el primer conmutador 507 está cerrado
normalmente, se omiten el quinto conmutador 512 y la memoria 511 de
imagen de fondo, y una señal de control desde la parte 505 de
control de descodificación hasta el quinto conmutador 512 se
introduce a la parte 1503 de superposición.
El dispositivo de codificación de la figura 14,
incluso en el primer modo de codificación, selecciona una zona
parcial de una imagen de entrada mediante una parte 1401 de
selección de zona, codifica mediante una parte 1404 de codificación
de imágenes de vídeo solamente la zona seleccionada, y codifica la
forma de la zona seleccionada mediante una parte 1400 de
codificación de forma. Los indicadores generados por la parte 1406
de generación de indicadores tienen significados diferentes a los
utilizados en el segundo ejemplo, tal como se describe a
continuación para el dispositivo de descodificación.
En el dispositivo de descodificación de la
figura 15, la parte 1503 de superposición funciona del siguiente
modo. Con un indicador en el valor 1, los datos de imagen
descodificados (codificados en el segundo modo de codificación) se
superponen con datos de imagen en una memoria 1506 de cuadro, tal
como se ha descrito anteriormente haciendo referencia a la figura
5. Con un indicador en el valor 0, el dispositivo de descodificación
entrega datos de imagen descodificados (codificados en el segundo
modo de codificación) directamente, sin la anterior operación de
superposición. En concreto, una parte 1505 de control de
descodificación controla la parte 1503 de superposición para
conducir la superposición de los datos de imagen con un indicador en
el valor 1, y no realiza la superposición si el indicador tiene el
valor 0.
En ambos ejemplos, una imagen descodificada
entregada desde el dispositivo de descodificación es una imagen
parcial descodificada (imagen parcial) de una imagen de entrada. En
la práctica, esta imagen se superpone con una imagen de fondo
adecuada y se visualiza en una pantalla (no mostrada).
En cada uno de los dispositivos de codificación
descritos anteriormente de acuerdo con la presente invención, la
parte 205 de control de codificación controla una entrada de la
parte 204 de codificación de imágenes de vídeo a la memoria de
cuadro, en caso de que la parte 204 de codificación de imágenes de
vídeo utilice la técnica convencional mostrada en la figura
1(A), y lleva a cabo la predicción unidireccional con
compensación de movimiento a partir de los datos de imagen
descodificados, que fueron descodificados en el primer modo de
codificación. En concreto, los datos de imagen descodificados se
graban en la memoria de cuadro en el primer modo de codificación, y
los datos de imagen descodificados no se graban en la memoria de
cuadro en el segundo modo de codificación. Esto puede reducir a una
la cantidad de memorias de cuadro.
En el dispositivo de descodificación
correspondiente, la memoria 306 de cuadro se utiliza normalmente
como una memoria de cuadro de la parte 304 de descodificación de
imágenes de vídeo. En concreto, los datos de imagen descodificados
se graban en la memoria 306 de cuadro en el primer modo de
codificación, datos que se utilizan para la predicción con
compensación de movimiento de unos datos de imagen subsiguientes.
Los datos de imagen descodificados en el segundo modo de
codificación pueden no grabarse en la memoria de cuadro, puesto que
no pueden utilizarse para la predicción con compensación de
movimiento.
Los dispositivos de descodificación de vídeo
acordes con la presente invención y los dispositivos de codificación
correspondientes, pueden ofrecer las siguientes ventajas:
- (1)
- Puesto que el dispositivo de codificación puede codificar una imagen completa en el primer modo de codificación y una imagen parcial de la imagen en el segundo modo de codificación, puede reducir una frecuencia de cuadro para la imagen de fondo en lugar de una frecuencia de cuadro para la imagen parcial. En otras palabras, la imagen que tiene un fondo que contiene una cantidad considerable de movimiento puede ser codificada adecuadamente sin disminuir la frecuencia de cuadro para la imagen parcial, y sin un deterioro de la calidad de la imagen completa.
- (2)
- Una imagen codificada en el segundo modo de codificación puede superponerse con una imagen codificada en el primer modo de codificación o con una imagen preparada originalmente mediante el dispositivo de descodificación. Estos modos de superposición pueden conmutarse entre sí, permitiendo al usuario utilizar una imagen preparada originalmente como imagen de fondo.
- (3)
- Un dispositivo de codificación y un dispositivo de descodificación pueden construirse de manera que una imagen parcial de la imagen de entrada puede ser codificada en el segundo modo de codificación sin codificar la forma de la zona parcial. El número de códigos necesarios para codificar los datos de forma así como las operaciones y la capacidad de memoria necesarias para codificar y descodificar los datos de forma pueden ahorrarse, obteniendo de ese modo simplicidad en la implementación de la presente invención.
- (4)
- En el caso de codificar una zona parcial (imagen parcial) de una imagen completa en el primer modo de codificación, con codificación de los datos de forma de la zona, es posible asimismo codificar un área parcial de la imagen parcial a una frecuencia de cuadro diferente a la del otro área. Esto puede mejorar la eficiencia de codificación de la imagen parcial.
\vskip1.000000\baselineskip
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\bullet"A Study on Picture Quality
Improvement Technique for vídeo Codec". Sharp Technical
Report, diciembre de 1994, (6), 25-30 [0019]
Claims (2)
1. Un dispositivo de descodificación de imágenes
de vídeo que tiene un primer modo de descodificación para
descodificar una imagen en el interior de una primera zona, y un
segundo modo de descodificación para descodificar posteriormente una
imagen en el interior de una segunda zona que es una zona parcial de
la primera zona, que comprende
- una parte (501) de división de datos codificados para dividir datos codificados de entrada en datos de imagen de vídeo codificados, en datos de forma codificados obtenidos a partir de la codificación de formas de las zonas primera y segunda, y en información de superposición indicativa de si unos datos de imagen de zona parcial descodificados en el segundo modo de descodificación deben superponerse con una imagen de fondo generada por una imagen descodificada en el primer modo de descodificación, o si unos datos de imagen de zona parcial descodificados en el segundo modo de descodificación deben superponerse con una imagen de fondo preparada previamente generada por cualquier método,
- una parte (502) de descodificación de forma para descodificar los datos de forma codificados,
- una parte (505) de descodificación de imágenes de vídeo para descodificar solamente valores de píxeles dentro de la primera zona en el primer modo de descodificación, y solamente valores de píxeles dentro de la segunda zona en el segundo modo de descodificación, y
- una zona (503) de superposición para superponer una imagen descodificada en el segundo modo de descodificación, con la imagen de fondo generada por una imagen descodificada en el primer modo de descodificación o con la imagen de fondo preparada previamente, generada por cualquier método basado en la información de superposición.
2. Un dispositivo de descodificación de imágenes
de vídeo acorde con la reivindicación 1, en el que dicho primer
modo de descodificación es operativo para descodificar una primera
zona que cubre una imagen completa, y dicho segundo modo de
codificación es operativo para descodificar una imagen en el
interior de una segunda zona que es una zona parcial de la primera
zona,
- dicha parte (505) de descodificación de imágenes de vídeo es operativa para descodificar valores de píxeles de la imagen completa en el primer modo de descodificación, y solamente valores de píxeles dentro de la segunda zona en el segundo modo de descodificación,
- en el que los datos de forma codificados se obtienen a partir de codificar una forma de la segunda zona y de información de superposición indicativa de si unos datos de imagen de zona parcial descodificados en el segundo modo de descodificación deben superponerse con la imagen de fondo generada por una imagen descodificada en el primer modo de descodificación, o si unos datos de imagen de zona parcial descodificados en el segundo modo de descodificación deben superponerse con la imagen de fondo preparada previamente, generada por cualquier método.
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