DE19744898A1 - Signaladaptives Filterverfahren und signaladaptives Filter - Google Patents

Signaladaptives Filterverfahren und signaladaptives Filter

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DE19744898A1 DE1997144898 DE19744898A DE19744898A1 DE 19744898 A1 DE19744898 A1 DE 19744898A1 DE 1997144898 DE1997144898 DE 1997144898 DE 19744898 A DE19744898 A DE 19744898A DE 19744898 A1 DE19744898 A1 DE 19744898A1
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Description

Die vorliegende Erfindung betrifft das Filtern von Daten, und insbesondere ein signaladaptives Filterverfahren zur Verringerung von Blockeffekten und von Überschwingrauschen, sowie ein für das Verfahren geeignetes signaladaptives Filter.
Im allgemeinen setzen Bildkodierstandards, beispielsweise MPEG der internationalen Organisation für Standardisierung (ISO) sowie H.263, empfohlen von der internationalen Telekommunikationsunion (ITU), eine Bewegungsermittlung auf Blockbasis und die diskrete Kosinustransformation (DCT) von Blöcken ein. Wenn ein Bild stark komprimiert ist, kann die Kodierung auf Blockbasis einen Blockiereffekt und Überschwingrauschen hervorrufen, wie dies wohlbekannt ist. Ein typischer Blockeffekt ist Gitterrauschen in einem homogenen Bereich, in welchem benachbarte Pixel relativ wenige Pixelwerte aufweisen. Einen weiteren Blockeffekt stellt Treppenrauschen dar, welches die Form einer Treppe hat, und entlang dem Rand des Bildes hervorgerufen wird. Weiterhin tritt das Überschwingrauschen infolge des typischen Gibbs- Effektes auf, der von der Abschneidung eines DCT-Koeffizienten durch Quantisierung herrührt, wenn das Bild stark komprimiert ist.
Im Falle des Gitterrauschens können sich Spuren, die durch das bei jedem Block durchgeführte Verfahren hervorgerufen werden, an der Grenze zwischen Blöcken zeigen, wenn die komprimierten Daten wiederhergestellt werden, um auf einem Bildschirm angezeigt zu werden, so daß die Grenze zwischen Blöcken von einem Benutzer wahrgenommen werden kann. Im Falle des Treppenrauschens weist der Rand des Bildes die Form einer Treppe auf, so daß der gezackte Rand des Bildes von einem Benutzer bemerkt wird. Das Überschwingrauschen führt in der Hinsicht zu einem Problem, daß ein Gegenstand in dem Bild als mehrere, überlappte Gegenstände dargestellt wird.
Zur Lösung der voranstehenden Schwierigkeiten wird in vorteilhafter Weise gemäß der vorliegenden Erfindung ein signaladaptives Filterverfahren zur Verfügung gestellt, um den Blockeffekt und Überschwingrauschen in einem Kodiersystem mit hoher Kompression zu verringern, und eines signaladaptiven Filters zur Ausführung des Verfahrens.
Bei dem signaladaptiven Filterverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein Gradient der Bilddaten für jeden Pixel der Bilddaten berechnet. Dann werden die Gradientendaten jedes Pixels mit einem globalen Schwellenwert (Tg) verglichen, der auf der Grundlage eines vorbestimmten Quantisierungsschrittes (Q) festgelegt wird, und wird eine Globalrandabbildungsinformation des Pixels erzeugt. Weiterhin werden die Gradientendaten jedes Pixels mit einem lokalen Schwellenwert (Tn) verglichen, der für jeden Block festgelegt wird, der vorbestimmte Abmessungen aufweist, und wird Lokalrandabbildungsinformation des Pixels erzeugt. Eine OR- Operation (logisches ODER) wird in Bezug auf die Globalrandabbildungsinformation und die Lokalrandabbildungsinformation durchgeführt, um Binärrandabbildungsinformation zu erzeugen. Dann wird ein Filterfenster mit vorbestimmten Abmessungen dazu eingesetzt, festzulegen, ob Ränder in dem Filterfenster vorhanden sind, auf der Grundlage der Binärrandabbildungsinformation innerhalb des Filterfensters. Dann werden die Pixelwerte des entsprechenden Filterfensters pixelweise gefiltert, unter Verwendung vorbestimmter erster gewichteter Werte, um einen neuen Pixelwert zu erzeugen, wenn festgestellt wird, daß Ränder nicht vorhanden sind. Weiterhin werden die Pixelwerte des entsprechenden Filterfensters pixelweise unter Verwendung vorbestimmter zweiter gewichteter Werte gefiltert, um einen neuen Pixelwert zu erzeugen, wenn festgestellt wird, daß Ränder vorhanden sind, wogegen die Filterung nicht durchgeführt wird, wenn der Pixel, der sich im Zentrum des Filterfensters befindet, einen Rand darstellt.
Vorzugsweise ist der globale Schwellenwert (Tg) folgendermaßen festgelegt:
wobei Q der Quantisierungsschritt eines Quantisierers ist.
Weiterhin weist ein signaladaptives Filter gemäß der vorliegenden Erfindung eine Bildspeichereinheit zur zeitweiligen Speicherung dekomprimierter Bilddaten auf; eine Gradientenoperationseinheit zum Empfang der Bilddaten von der Bildspeichereinheit in Blockeinheiten mit vorbestimmten Abmessungen und zur Berechnung eines Gradienten der Bilddaten in Horizontalrichtung und Vertikalrichtung unter Verwendung von Gradientenoperatoren, um Randpixel aufzufinden; einen Globalrandabbildungsgenerator zum Vergleichen der Gradientendaten jedes Pixels, die von der Gradientenoperationseinheit ausgegeben werden, mit einem globalen Schwellenwert (Tg), der auf der Grundlage eines Quantisierungsschrittes (Q) festgelegt wird, um Binärglobalrandabbildungsinformation zu erzeugen; einen Lokalrandabbildungsgenerator für den pixelweisen Vergleich der Gradientendaten, die von der Gradientenoperationseinheit ausgegeben werden, mit einem lokalen Schwellenwert, der individuell für jeden Block mit vorbestimmten Abmessungen festgelegt wird, um Binärlokalrandabbildungsinformation zu erzeugen; ein OR-Gate, um pixelweise eine OR-Operation mit der Globalrandabbildungsinformation von dem Globalrandabbildungsgenerator und der Lokalrandabbildungsinformation von dem Lokalrandabbildungsgenerator durchzuführen, um Binärrandabbildungsinformation zu erzeugen; einen Filterselektor zur Speicherung der Binärrandabbildungsinformation, die von dem OR-Gate ausgegeben wird, und zum Klassifizieren der eingegebenen Bilddaten in einem Randbereich einschließlich Information zumindest eines Randes und homogene Bereiche ohne Information bezüglich irgendwelcher Ränder, entsprechend der Binärrandabbildungsinformation; ein Mittlungsfilter zur Durchführung einer Mittlungsfilterung auf einem zentralen Pixel innerhalb eines Filterfensters eines Filterbereiches, wobei der Filterbereich als ein homogener Bereich durch den Filterselektor klassifiziert wird, zur Erzeugung eines neuen Pixelwertes; und ein gewichtetes Filter zur Durchführung einer gewichteten Filterung mit dem zentralen Pixel innerhalb eines Filterfensters eines Filterbereichs, wobei der Filterbereich als Randbereich durch den Filterselektor klassifiziert wird, zur Erzeugung eines neuen Pixelwertes.
Die voranstehenden Ziele und Vorteile der vorliegenden Erfindung werden aus der nachfolgenden, ins Einzelne gehenden Beschreibung einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung unter Bezugnahme auf die beigefügten Zeichnungen noch deutlicher. Es zeigt:
Fig. 1 ein Blockschaltbild einer bevorzugten Ausführungsform eines signaladaptiven Filters gemäß der vorliegenden Erfindung;
Fig. 2 eine Binärrandabbildung, die von einem Binärrandabbildungsinformationsgenerator erzeugt wird, sowie Tiefpaßfilter, die in einer signaladaptiven Filtereinheit verwendet werden;
Fig. 3A ein Filterfenster für ein zweidimensionales 3×3 Filter;
Fig. 3B und 3C Diagramme, welche Gewichte für das zweidimensionale 3×3 Filter zeigen; und
Fig. 4 ein Flußdiagramm zur Erläuterung eines signaladaptiven Filterverfahrens gemäß der vorliegenden Erfindung.
In Fig. 1 weist ein signaladaptives Filter eine Bildspeichereinheit 100 auf, einen Binärrandabbildungsinformationsgenerator 110 und eine Filtereinheit 150. Fig. 4 ist ein Flußdiagramm, welches ein signaladaptives Filterverfahren gemäß der vorliegenden Erfindung erläutert.
Die Bildspeichereinheit 100 speichert temporär Bilddaten, die eine inverse diskrete Kosinustransformation (inverse DCT) und Dekomprimierung durchlaufen haben, und Blockiereffekte und Überschwingrauschen aufweisen.
Der Binärrandabbildungsinformationsgenerator 110 erzeugt Binärrandinformation einschließlich eines globalen Randes und eines lokalen Randes des dekomprimierten Bildes, welches in der Bildspeichereinheit 100 gespeichert ist. Der Binärrandabbildungsinformationsgenerator 110 weist eine Gradientenoperationseinheit 112 auf, einen Globalrandabbildungsgenerator 114 und einen Lokalrandabbildungsgenerator 116.
Die Filtereinheit 150 weist ein Mittlungsfilter 154 und ein gewichtetes Filter 156 auf. Die Filtereinheit 150 wählt das Mittlungsfilter 154 oder das Gewichtungsfilter 156 aus, auf der Grundlage der erzeugten Binärrandabbildungsinformation, und filtert die dekomprimierten Bilddaten unter Verwendung des ausgewählten Filters, um Gitterrauschen und Treppenrauschen zu verringern.
Die Gradientenoperationseinheit 112 berechnet einen Gradienten der Bilddaten von der Bildspeichereinheit 110 in Einheiten von Pixeln, unter Verwendung eines Gradientenoperators, um Randpixel aufzufinden (Schritt 410). Vorzugsweise umfaßt der Gradientenoperator einen vertikalen Globalgradientenoperator (Δv) und einen horizontalen Globalgradientenoperator (Δh). Die Gradientendaten werden an den Globalrandabbildungsgenerator 114 und den Lokalrandabbildungsgenerator 116 geliefert.
Der Globalrandabbildungsgenerator 114 empfängt die Gradientendaten von der Gradientenoperationseinheit 112, um Globalrandabbildungsinformation für jedes Vollbild oder jeden Rahmen zu erzeugen (Schritt 420). Die Globalrandabbildungsinformation edge (i,j) (edge: Rand) wird dadurch erhalten, daß eine absolute Gradientensumme für jeden Pixel berechnet wird, und dann die absolute Gradientensumme mit einem globalen Schwellenwert Tg verglichen wird, wie in der nachstehenden Gleichung (1) angegeben ist.
egdge (i,j) = 1, wenn |Δh(i,j)| + |Δv(i,j))| ≧ Tg
0, wenn |Δh(i,j)| + |Δv(i,j))| < Tg (1)
Hierbei wird der globale Schwellenwert Tg entsprechend Quantisierungsschritten Q eines Quantisierers bestimmt. Falls jeder Pixel einen von 256 Graustufen aufweist, wird der globale Schwellenwert Tg durch die folgende Gleichung (2) bestimmt.
Hierbei wird der Wert des Quantisierungsschrittes Q entsprechend der Bandbreite eines Kanals der Bilddaten festgelegt. Wenn daher die Bandbreite größer ist, wird der Wert für Q auf einen kleineren Wert eingestellt, da mehr Daten übertragen werden sollen.
Der Globalrandabbildungsgenerator 114 legt daher die Globalrandabbildungsinformation edge (i,j) der Pixel so fest, daß sie "1" sind, wenn die absolute Gradientensumme, die für den Pixel berechnet wird, größer oder gleich dem globalen Schwellenwert Tg ist. Im Gegensatz hierzu legt der Globalrandabbildungsgenerator 114 die Globalrandabbildungsinformation edge (i,j) des Pixels so fest, daß sie "0" ist, wenn die absolute Gradientensumme, die für den Pixel berechnet wird, kleiner als der globale Schwellenwert Tg ist. Die Globalrandabbildungsinformation, die durch den voranstehenden Schritt für jedes Vollbild oder jeden Rahmen erhalten wird, wird einem OR-Gate 118 zugeführt.
Der Lokalrandabbildungsgenerator 116 empfängt die Gradientendaten, die von der Gradientenoperationseinheit 112 ausgegeben werden, um eine lokale Randabbildung zu erzeugen. Der Lokalrandabbildungsgenerator 116 berechnet daher einen lokalen Schwellenwert in Bezug auf jeden M1×M2 Block der Gradientendaten, und erzeugt die Lokalrandabbildungsinformation in Bezug auf sämtliche Pixel innerhalb des entsprechenden Blocks unter Verwendung des berechneten lokalen Schwellenwertes (Schritt 430). Gemäß dem MPEG-Standard wird ein Signalvorgang auf Blockbasis wie beispielsweise DCT und Quantisierung grundsätzlich auf Blöcken von 8×8 durchgeführt, die jeweils 8×8 Pixel aufweisen. Bei der vorliegenden Ausführungsform empfängt daher der lokale Randabbildungsgenerator 116 die Gradientendaten in Makroblockeinheiten mit Abmessungen von 16×16, die jeweils 16×16 Pixel enthalten, und erzeugt die Lokalrandabbildungsinformation in einer Einheit eines Blocks von 8×8. Allerdings wird darauf hingewiesen, daß die Abmessungen des Makroblocks und des Blocks nicht auf die voranstehend geschilderten Werte beschränkt sind.
Ein lokaler Schwellenwert Tn des n-ten Gradientendatenblocks mit Abmessungen 8×8 wird berechnet durch:
wobei
Hierbei bezeichnet g (i,j) ein Gradientenbild oder Gradientendaten, Rn gibt den n-ten Blockbereich von 8×8 an, mn und σn bezeichnen den Mittelwert bzw. die Standardabweichung des n-ten Blocks mit Abmessungen 8×8, und Tg bezeichnet einen globalen Schwellenwert.
Daher wird Tn dazu verwendet, eine detaillierte Randabbildungsinformation zu erzeugen, also lokale Randabbildungsinformation, die nicht als globale Ränder durch Tg klassifiziert wird. Wenn der n-te Block mit 8×8 homogen ist, neigt das Verhältnis von σn/mn dazu, gleich "0" zu sein, so daß Tn annähernd gleich Tg ist. Wenn im Gegensatz der neunte Block mit Blockabmessungen von 8×8 ein Teil eines komplizierten Bildes ist, nimmt das Verhältnis von σn/mn zu, so daß Tn kleiner wird als Tg.
Der Lokalrandabbildungsgenerator 116 vergleicht den lokalen Schwellenwert Tn des n-ten Blocks von 8×8 individuell mit einigen der Gradientendaten des Blocks. Hierbei entsprechen einige der Gradientendaten 6×6 Pixeln eines Blocks mit Abmessungen 8×8, ausschließlich der Randpixel, also der Pixel an der Grenze. Wenn die Gradientendaten, die zur Erzeugung der lokalen Randabbildung verwendet werden, wie voranstehend geschildert definiert sind, wird verhindert, daß Detailinformation verschwommen wird, und wird verhindert, daß Gitterrauschen als Bildrand erfaßt wird. Wenn die Gradientendaten, die innerhalb des n-ten Blocks mit Abmessungen von 8×8 zulässig sind, größer oder gleich dem lokalen Schwellenwert Tn sind, legt der Lokalrandabbildungsgenerator 116 die Lokalrandabbildung entsprechend dem Block so fest, daß sie "1" ist. Im Gegensatz hierzu legt der Lokalrandabbildungsgenerator 116 den lokalen Randwert auf "0" fest, wenn der Gradientenwert kleiner als Tn ist. Die Lokalrandabbildungsinformation, die bei dem voranstehenden Schritt erhalten wird, wird dem OR-Gate 118 zugeführt.
Das OR-Gate 118 führt eine OR-Operation mit der Globalrandabbildungsinformation, die von dem Globalrandabbildungsgenerator 114 erzeugt wird, und der Lokalrandabbildungsinformation durch, die von dem Lokalrandabbildungsgenerator 116 erzeugt wird (Schritt 440) Im einzelnen führt das OR-Gate 118 die OR-Operation bei dem globalen Randwert und dem lokalen Randwert jedes Pixels durch. Das OR-Gate 118 führt die OR-Operation in Bezug auf sämtliche globalen Randwerte der globalen Randabbildung und sämtliche lokalen Randwerte der lokalen Randabbildung durch, um Binärrandabbildungsinformation zu erzeugen (Schritt 450). Das OR-Gate 118 gebt dann das Ergebnis an einen Filterselektor 152 aus. Fig. 2 zeigt eine Binärrandabbildung, die von dem Binärrandabbildungsinformationsgenerator 110 und Tiefpaßfiltern erzeugt wird, die in der Filtereinheit 150 verwendet werden.
Der Filterselektor 152 speichert die von dem OR-Gate 118 gelieferte Binärrandabbildungsinformation, und klassifiziert die dekomprimierten eingegebenen Bilddaten in Randbereiche und homogene Bereiche, entsprechend der Binärrandabbildungsinformation von dem Binärrandabbildungsinformationsgenerator 110.
Das Mittlungsfilter 154 und das gewichtete Filter 156 verwenden bei der vorliegenden Ausführungsform ein Filterfenster mit Abmessungen 3×3. Daher weist auch das Filterfenster, welches in dem Filterselektor 152 eingesetzt wird, die Abmessungen 3×3 auf. Der Filterselektor 152 legt fest, ob ein Teil der binären Randabbildung, in welcher sich das Filterfenster befindet, zu einem Randbereich oder einem homogenen Bereich gehört, auf der Grundlage der Randinformation innerhalb des Filterfensters (Schritt 460). Im einzelnen stellt der Filterselektor 152 eine Filterfläche der Bilddaten mit Abmessungen 3×3 für jeden Pixel und Verwendung des Filterfensters mit Abmessungen von 3×3 ein. Dann wird überprüft, ob irgendein Pixel innerhalb der Filterfläche Randinformation darstellt. Ein Filterbereich oder eine Filterfläche, der einen Pixel aufweist, welcher die Randinformation darstellt, wird als "Randbereich" bezeichnet, und ein Filterbereich ohne die Randinformation wird als ein "homogener Bereich" bezeichnet.
Wenn festgestellt wird, daß der Filterbereich ein Randbereich ist, gibt der Filterselektor 152 die binäre Randabbildungsinformation des Filterfensters aus, welches für die Entscheidung verwendet wird, sowie Positionsdaten des zentralen Pixels in dem Filterfenster, an das gewichtete Filter 156. Weiterhin überprüft der Filterselektor 152, ob das zentrale Pixel in dem Filter Randinformation darstellt, auf der Grundlage der Positionsdaten des zentralen Pixels in dem Filterfenster (Schritt 470). Falls das zentrale Pixel Randinformation darstellt, wird der Pixelwert der ursprünglich eingegebenen Bilddaten unverändert, ohne Filterung verwendet (Schritt 475). Wenn jedoch der zentrale Pixel nicht Randinformation darstellt, wird eine gewichtete Filterung für die eingegebenen Bilddaten durchgeführt (Schritt 475). Daher wird der Pixelwert des zentralen Pixels in dem Filterfenster durch einen neuen Wert ersetzt.
Wenn festgestellt wird, daß der Filterbereich ein homogener Bereich ist, so gibt der Filterselektor 152 die Positionsdaten des zentralen Pixels in dem für die Entscheidung verwendeten Filterfenster aus, so daß das Mittlungsfilter 154 eine Mittlungsfilterung durchführt (Schritt 485).
Die Fig. 3A, 3B und 3C betreffen ein zweidimensionales 3×3 Filter. Im einzelnen zeigt Fig. 3A ein Filterfenster für ein 3×3 Filter, zeigt Fig. 3B Gewichte für ein 3×3 Mittlungsfilter, und zeigt Fig. 3C Gewichte für ein 3×3 Gewichtungsfilter. In dem in Fig. 3A dargestellten Filterfenster stellten die Pixel mit einem Wert von "5" das zentrale Pixel in dem Filterfenster dar.
Das Mittlungsfilter 154 und das gewichtete Filter 156, welche zweidimensionale Tiefpaßfilter darstellen, werden nunmehr genauer erläutert.
Wenn die Positionsdaten des zentralen Pixels eingegeben werden, liest das Mittlungsfilter 154 die Pixelwerte, die zur Berechnung des gefilterten Pixelwertes des zentralen Pixels erforderlich sind, aus der Bildspeichereinheit 100 aus. Dann berechnet das gemittelte Filter 154 den gefilterten Pixelwert unter Verwendung der gelesenen Pixelwerte und der gewichteten, die in Fig. 3B gezeigt sind. Der berechnete gefilterte Pixelwert wird als neuer Pixelwert für den zentralen Pixel verwendet.
Das gewichtete Filter 156 führt die Filteroperation auf der Grundlage der Binärrandabbildungsinformation, die von dem Filterselektor 152 geliefert wird, und der Positionsdaten des zentralen Pixels durch. Die Operation des gewichteten Filters 156 wird anhand des folgenden Beispiels beschrieben, um das Verständnis zu erleichtern. Wenn der zentrale Pixel mit dem Index "5" auf einem Rand liegt, führt das gewichtete Filter 156 nicht die Filteroperation bei dem zentralen Pixel durch. Wenn ein Randpunkt (oder Randpunkte) innerhalb des Filterfensters von 3×3 vorhanden ist, jedoch nicht an dem zentralen Pixel, führt das gewichtete Filter 156 die Filteroperation unter Verwendung der in Fig. 3C gezeigten Gewichte durch. Wenn Randpunkte an den Punkten mit dem Index 2 und 6 von Fig. 3A liegen, werden die Gewichte der Randpunkte und dessen äußerer benachbarter Punkt, also der Punkt mit dem Index 3, auf "0" gesetzt. Entsprechend werden, wenn Randpunkte an den Punkten 6 und 8, 4 und 8 oder 2 und 4 von Fig. 3A liegen, die gewichteten Randpunkte und der äußeren benachbarten Punkte auf "0" gesetzt. Daraufhin werden die Bilddaten, die das signaladaptive Filterverfahren durchlaufen haben, von dem Mittlungsfilter 154 oder dem gewichteten Filter 156 ausgegeben (Schritt 490).
Aus den wie voranstehend geschildert gefilterten Bilddaten wird erneut ein Makroblock mit Abmessungen 16×16 zusammengesetzt. Sämtliche Makroblocks in einem Vollbild oder Rahmen werden auf diese Art und Weise gefiltert. Hierbei ist die Abmessung der Blöcke, die durch die Filtereinheit 150 gefiltert werden, nicht auf die voranstehend geschilderte Ausführungsform der vorliegenden Erfindung beschränkt.
Gemäß der vorliegenden Erfindung werden Blockeffekte und Überschwingrauschen von einem auf Blockbasis bearbeiteten Bild entfernt. Das Signal-Rauschverhältnis (Spitze-Spitze) (PSNR) und die Qualität des dekomprimierten Bildes werden daher verbessert.

Claims (11)

1. Signaladaptives Filterverfahren zur Verringerung von Blockeffekten und Überschwingrauschen von Bilddaten, mit folgenden Schritten:
  • a) Berechnung eines Gradienten der Bilddaten an jedem Pixel der Bilddaten;
  • b) Vergleichen der Gradientendaten jedes Pixels mit einem globalen Schwellenwert (Tg), der auf der Grundlage eines vorbestimmten Quantisierungsschrittes (Q) festgelegt wird, um eine globale Randabbildungsinformation der Pixel zu erzeugen;
  • c) Vergleichen der Gradientendaten jedes Pixels mit einem lokalen Schwellenwert (Tn), der für jeden Block festgelegt wird, der vorbestimmte Abmessungen aufweist, um eine lokale Randabbildungsinformation der Pixel zu erzeugen;
  • d) Durchführung einer OR-Operation mit der globalen Randabbildungsinformation, die in dem Schritt b) erzeugt wurde, und der lokalen Randabbildungsinformation, die in dem Schritt c) erzeugt wurde, zur Erzeugung binärer Randabbildungsinformation;
  • e) Anlegen eines Filterfensters mit vorbestimmten Abmessungen, um festzustellen, ob Ränder in dem Filterfenster vorhanden sind, auf der Grundlage der binären Randabbildungsinformation innerhalb des Filterfensters;
  • f) pixelweises Filtern der Pixelwerte des entsprechenden Filterfensters unter Verwendung vorbestimmter erster gewichteter Werte, um einen neuen Pixelwert zu erzeugen, wenn in dem Schritt e) festgestellt wird, daß Ränder nicht vorhanden sind; und
  • g) pixelweises Filtern der Pixelwerte des entsprechenden Filterfensters unter Verwendung vorbestimmter zweiter gewichteter Werte, um einen neuen Pixelwert zu erzeugen, wenn in dem Schritt e) festgestellt wird, daß Ränder vorhanden sind, wobei das Filtern nicht durchgeführt wird, wenn der Pixel, der sich im Zentrum des Filterfensters befindet, einen Rand darstellt.
2. Signaladaptives Filterverfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der globale Schwellenwert (Tg) in dem Schritt b) folgendermaßen festgelegt ist:
wobei Q der Quantisierungsschritt eines Quantisierers ist.
3. Signaladaptives Filterverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der n-te lokale Schwellenwert (Tn) in dem Schritt c) folgendermaßen berechnet wird:
wobei
und g (i,j) ein Gradientenbild darstellt, Rn den n-ten Block mit Abmessungen 8×8, mn und σn den Mittelwert bzw. die Standardabweichung bezeichnen, der durch den gradientenbearbeiteten Werte der Pixel des n-ten Blocks mit Abmessungen 8×8, und Tg einen globalen Schwellenwert bezeichnet.
4. Signaladaptives Filterverfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß in dem Schritt c) die Gradientendaten jedes von 6×6 Pixeln, die von dem Ausschluß von Randpixeln aus einem Block mit Abmessungen 8×8 herrühren, mit dem lokalen Schwellenwert verglichen werden, um die Lokalrandabbildungsinformation zu erzeugen.
5. Signaladaptives Filterfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterfenster Abmessungen 3×3 aufweist.
6. Signaladaptives Filterverfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß das Filterfenster Abmessungen 3×3 aufweist.
7. Signaladaptives Filterverfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten ersten gewichteten Werte in dem Schritt f) gleich 1 sind.
8. Signaladaptives Filterverfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die vorbestimmten ersten gewichteten Werte in dem Schritt f) gleich 1 sind.
9. Signaladaptives Filterverfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß der gewichtete Wert, der bei dem Pixel eingesetzt wird, der sich im Zentrum des Filterfensters mit Abmessungen von 3×3 befindet, in dem Schritt g) gleich 2 ist.
10. Signaladaptives Filter, welches aufweist:
eine Bildspeichereinheit zur temporären Speicherung dekomprimierter Bilddaten;
eine Gradientenoperationseinheit zum Empfang der Bilddaten von der Bildspeichereinheit in Blockeinheiten mit vorbestimmten Abmessungen und zur Berechnung eines Gradienten der Bilddaten in Horizontalrichtung und Vertikalrichtung unter Verwendung von Gradientenoperatoren zum Auffinden von Randpixeln;
einen globalen Randabbildungsgenerator zum Vergleichen der Gradientendaten jedes Pixels, die von der Gradientenoperationseinheit ausgegeben werden, mit einem globalen Schwellenwert (Tg), der auf der Grundlage eines Quantisierungsschrittes (Q) festgelegt wird, um binäre globale Randabbildungsinformation zu erzeugen;
einen lokalen Randabbildungsgenerator zum pixelweisen Vergleichen der Gradientendaten, die von der Gradientenoperationseinheit ausgegeben werden, mit einem lokalen Schwellenwert, der individuell für jeden Block mit vorbestimmten Abmessungen festgelegt wird, um binäre lokale Randabbildungsinformation zu erzeugen;
ein OR-Gate, um pixelweise eine OR-Operation mit der globalen Randabbildungsinformation von dem globalen Randabbildungsgenerator und der lokalen Randabbildungsinformation von dem lokalen Randabbildungsgenerator durchzuführen, um binäre Randabbildungsinformation zu erzeugen;
einen Filterselektor zum Speichern der binären Randabbildungsinformation, die von dem OR-Gate ausgegeben wird, und zum Klassifizieren der eingegebenen Bilddaten in einen Randbereich, der Information zumindest eines Randes einschließt, und in homogene Bereiche ohne Information i:n Bezug auf irgendwelche Ränder, entsprechend der binären Randabbildungsinformation;
ein Mittlungsfilter zur Durchführung einer Mittlungsfilterung bei einem zentralen Pixel innerhalb eines Filterfensters eines Filterbereiches, wobei der Filterbereich als homogener Bereich durch den Filterselektor klassifiziert wurde, zur Erzeugung eines neuen Pixelwertes; und
ein gewichtetes Filter zur Durchführung einer gewichteten Filterung mit dem zentralen Pixel innerhalb eines Filterfensters eines Filterbereichs, wobei der Filterbereich als Randbereich durch den Filterselektor klassifiziert wurde, zur Erzeugung eines neuen Pixelwertes.
11. Signaladaptives Filter nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, daß der globale Schwellenwert (Tg) in dem globalen Randabbildungsgenerator folgendermaßen festgelegt ist:
wobei Q der Quantisierungsschritt eines Quantisierers ist.
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