专利名称：在编码信号中的简化标识插入的利记博彩app
发明的领域本发明涉及修改在编码数据信号中的数据的方法，至少包括-解码步骤，用于解码所述编码数据信号并提供解码的数据信号，-再编码步骤，对修改的数据信号执行此步骤。
本发明也涉及用于实现所述方法的视频处理设备。例如，在广播者想在一系列编码图象中引入附加数据时，使用本发明。本发明不仅在MPEG-2压缩领域中找到应用，而且一般在任何数字视频数据压缩系统中找到应用。
-再编码分支121，用于提供输出信号129和生成编码差错。对修改的数据信号A’(n)起作用以提供所述输出信号129的所述再编码分支包括串联的离散余弦变换(DCT)110、量化111，其后为缓冲器113的可变长度编码112和保证输出信号129的恒定图象质量的调节装置114。在所述再编码分支内也执行本地解码，这包括串联的逆量化115，其后为逆离散余弦变换116。执行减法子步骤，以便从所述子步骤116的输出信号与所述信号A’(n)之间的差值中得到所述编码差错。
-中间分支120，包括利用输入信号的运动矢量V(n)的运动补偿105、存储以前信号的其相关存储器106和第二减法器124。也称为预测环路的此分支通过利用减法子步骤124从所述解码的数据信号中减去运动补偿编码差错来避免输出信号129中的质量漂移。
通过利用加法子步骤122将基于像素的残留信号附加到解码信号差错Error-I‘(n)来实施标识附加分支102。此分支提供从标记为130的附加数据信号标识Logo(n)与标记为127的运动补偿标识预测信号PRED(Logo(n-1)，V(n))之间的减法中得到的基于像素的残留信号，此残留信号利用运动补偿子步骤103获得并且基于使用与主输入信号相同的矢量V(n)的包含以前存储在存储器104中的标识的参考图像。
在
图1所示的现有技术图形中，执行表示为109与116的两个逆离散余弦变换以及表示为110的一个离散余弦变换。将第一逆余弦离散变换109应用于在逆量化108之后获得的去量化频率系数。所述子步骤109允许在像素域中进行存取，以便存取相对输入信号128的基于像素的差错残留并因而利用加法子步骤122在像素域中执行数据相加。在减去利用105生成的漂移校正信号之后，从此加法中得到的基于像素的信号随后利用处理装置进行再编码。为此，将该离散余弦变换110专用于将基于像素的数据变换为频率数据，所述频率数据之后进行量化与熵编码，以生成输出信号129。第二逆离散余弦变换116也在此再编码分支中完成，以便对基于像素的数据执行运动补偿105。这样的DCT/IDCT是对定义像素/频率域中每个图像的相应数据内容的8*8像素块执行的基于块的处理。如果处理所谓的宽扩展4∶2∶0-625或4∶2∶2-625视频格式，每个图像利用大量的8*8块来定义，这些块的DCT/IDCT处理导致极高的CPU负载。实际上，这样的处理需要大量的高分辨率的加法-乘法步骤，只能利用大功率的数字信号处理器来完成这样的处理，因而不包括比较低成本设备或产品的定义。此现有技术方案在CPU负载方面仍然昂贵，这也导致其硬件实施上缺乏灵活性。
本发明的一个目的是提供从现有技术中导出的修改编码数据信号中的数据的一种方法，此方法对中央处理器(CPU)施加较少的负担。
在第一应用中，根据本发明的修改数据的方法的特征在于，此方法包括-变换步骤，用于提供从所述基于像素的残留信号的频率变换中得到的频率残留信号，将所述频率残留信号附加到所述解码的数据信号上，-用于将所述频率残留信号加到所述解码的数据信号上以提供所述修改数据信号的子步骤。
在第二应用中，根据本发明的修改数据的方法包括从所述编码差错中提供运动补偿信号的中间步骤，其特征在于，在所述再编码步骤之前从所述修改的数据信号中减去所述运动补偿信号。
在第三应用中，根据本发明的修改数据的方法包括从附加数据信号与其预测版本之间的差值中得到残留信号，其特征在于，此方法包括用于将所述附加数据信号插入所述中间步骤中的子步骤。
在第四应用中，根据本发明的修改数据的方法的特征在于，此方法包括用于在所述再编码步骤之前将所述附加数据信号附加到所述修改的数据信号上的子步骤。
图2至图7所述的相应图形分别是基于利用所述加法或减法步骤相对输入数据信号将附加数据信号130附加到解码的数据信号上或附加到位于代码转换器漂移校正环路中的信号上。
根据本发明，与现有技术的解决方案相比，CPU消耗DCT/IDCT子步骤被利用牵涉CPU上有限负载的DCT/IDCT子步骤来代替，反过来修改其数据插入的结构，这样的简化有可能利用不同的子步骤之间的组合和使用其各自特性，诸如运动补偿的线性或与附加相比的DCT的分配。本发明因而包括最少量的功能子步骤，从而得到经济有效的解决方案。
本发明的另一目的是提供用于实施上述方法的设备。
为此，在第一种实施中，本发明涉及一种代码转换设备，用于将数据附加到编码数据信号上，其特征在于，此设备包括-变换装置，用于提供从所述基于像素的残留信号的频率变换中得到的频率残留信号，将所述频率残留信号附加到所述解码的数据信号上，-用于将所述频率残留信号附加到所述解码的数据信号上以提供所述修改的数据信号的装置。
在第二种实施中，本发明涉及一种代码转换设备，用于将数据附加到编码数据信号上，其特征在于，此设备包括数据插入装置，用于将修改的数据信号插入在所述中间分支中。
在第三种实施中，本发明涉及一种代码转换设备，用于将数据附加到编码数据信号上，其特征在于，此设备包括用于在所述再编码之前将附加数据信号附加到所述修改的数据信号上的装置。
下面将给出本发明的具体解释与其他方面。
图1表示现有技术中公知的具有其标识附加分支的代码转换器的轮廓。
图2表示根据本发明的技术解决方案的第一实施例。
图3表示根据本发明的技术解决方案的第二实施例。
图4表示根据本发明的技术解决方案的第三实施例。
图5表示根据本发明的技术解决方案的第四实施例。
图6表示根据本发明的技术解决方案的第五实施例。
图7表示根据本发明的技术解决方案的第六实施例。
发明的详述如上所述，本发明的目的在于减少用于修改编码数据信号中的数据的现有技术方案的成本。这样的发明良好地适用于MPEG-2编码视频信号为输入信号的情况，但这样的方法可应用于已经利用例如诸如MPEG-4、H.261或H.263标准中所述的基于块的压缩方法编码的任何编码信号，这对于本领域技术人员来说将是显而易见的。在下面，将假定编码视频信号符合MPEG-2国际视频标准(运动图像专家组，ISO/IEC 13818-2)来具体解释本发明。
图2是编码数据信号128中标记为130的附加数据信号标识Logo(n)的第一数据插入的图表，这利用DCT与IDCT操作的特性从图1所示的现有技术图表中导出。实际上，能变换图1所示的像素域中的数据插入，以便将数据插入在频域中，同时考虑到硬件实施而减少算法的成本。
以下符号将用于示意-V(n)图像号n的矢量，-Error-I(n)频域中输入图像号n的差错残留，-Error-I’(n)像素域中输入图像号n的差错残留，-MEM1(n)存储在帧存储器106中的图像号n，-PRED(X(n)，V(n+1))使用矢量V(n+1)的信号X(n)的运动补偿，这对应于信号X(n+1)的预测版本，-DCT(X(n))信号X(n)的离散余弦变换，-IDCT(X(n))信号X(n)的逆离散余弦变换。如果从现有技术开始，这能写成1)A(n)＝DCT(A’(n))2)A(n)＝DCT(Error-I’(n)+Logo(n)-PRED(Logo(n-1)，V(n)-PRED(MEM(n-1)，V(n)))与附加相比，利用DCT的分布特性能写成3)A(n)＝DCT(Error-I’(n)+DCT(Logo(n)-PRED(Logo(n-1)，V(n)))-DCT(PRED(MEM(n-1)，V(n)))考虑DCT和IDCT操作的线性和对已通过IDCT的信号应用DCT等于单位变换的事实4)DCT(IDCT(X(n)))＝X(n)，而X(n)定义数字视频信号，和5)Error-I’(n)＝IDCT(Error-I(n))利用关系0与0，A(n)变成6)A(N)＝Error-I(n)+DCT(Logo(n)-PRED(Logo(n-1)，V(n)))-DCT(PRED(MEM1(n-1)，V(n)))因而能根据图2的安排来实施此关系6)。这样的安排在它也包括部分解码分支219、再编码分支221、中间分支220、数据附加分支202方面具有与现有技术相同的结构，这些分支都以同一方式进行链接但由不同的子步骤构成，以致在频域中执行新数据插入。提供解码数据信号的部分解码分支219包括可变长度编码子步骤107，这之后为逆量化子步骤108。对修改的数据信号起作用的再编码分支221包括串联的量化子步骤211、可变长度编码子步骤212和缓冲调节装置213-214，它也包括接收子步骤211的输出信号的逆量化子步骤215、传送频域中的两个信号(第一信号对应于子步骤215的输出，而第二信号对应于子步骤214的输出)之间的差值的减法子步骤123和接收所述子步骤123的输出信号并传送编码差错的逆离散余弦变换216。此中间分支220包括串联的利用子步骤206定义并存储前一图像号MEM2(n-1)的存储器、对206的内容执行并传送也称为预测信号的基于像素的运动补偿信号PRED(MEM2(n-1)，V(n))的运动补偿子步骤205、保证所述基于像素的运动补偿信号的频率变换的离散余弦变换217和从所述解码数据信号与子步骤217的输出信号之间的差值中导出所述修改的数据信号的减法子步骤124。中间分支220通过从所述解码数据信号中减去从所述编码差错中获得的运动补偿信号来在时间上避免质量漂移。提供将利用子步骤122附加到部分解码分支的输出信号上的频率残留信号的数据附加分支202包括通过从附加的数据信号130中减去运动补偿标识预测值形成的残留信号的生成，离散余弦变换218保证利用Logo(n)-PRED(Logo(n-1)，V(n))定义的所述残留信号的频率变换。此子步骤218相对所述残留信号处理少量的块，这是因为标识通常将几乎不占用空间，则其CPU占用是有限的。考虑离散余弦变换与逆离散余弦变换之间在CPU消耗方面复杂性的差异非常小，子步骤217具有近似与子步骤216相同的复杂性并可应用于定义编码差错图像的所有块。至于部分解码分支219，因为现在在频域中完成数据插入，所以不再执行IDCT，这对于再编码分支也是如此，其中因为修改的数据都在频域中而不再执行DCT。总之，这些DCT/IDCT子步骤的抑制/插入表示CPU容量的显著增益，这是因为已抑制对整个图像执行的子步骤109与110，并且增加对整个图像执行的子步骤217和只对每个图像减少数量的块执行的子步骤218。所提议的解决方案与现有技术相比则表示一种经济有效的解决方案。
从图2中衍变的图3描述本发明的另一实施例，此实施例也基于包括用于提供输出信号的部分解码分支、对修改的数据信号起作用以提供输出信号的再编码分支和用于将附加数据引入解码数据信号Error-I(n)中的数据附加分支202的代码转换器安排。包括可变长度编码子步骤107和逆量化子步骤108的部分解码分支用于解码输入数据信号128，以便在频域中存取相对输入数据流也称为差错残留的解码数据信号Error-I(n)。此差错残留根据利用附加子步骤122从附加分支202中发出的频率残留数据进行修改。从利用离散余弦变换218的频率变换中得到所述频率残留数据，其中对利用所述附加数据信号130和使用与包含在输入数据流中的运动矢量相同的运动矢量V(n)的标记为127的其运动补偿版本之间的差形成的残留信号施加此离散余弦变换218。此子步骤218处理少量的块，这是因为标识通常几乎不占用空间，则其CPU消耗是有限的。从所述频率残留数据与Error-I(n)之间定义所述修改数据信号的此加法中得到的信号利用包括串联的量化211、可变长度编码212和缓冲调节装置213-214的再编码步骤进行编码。漂移校正的缺少并不在很大程度上降低输出数据流质量，这是因为输入数据流与数据相对标识具有与将固定标识插入在诸如静止背景的静止输入视频流中的情况中相同的运动矢量特性。在此提议的安排中，由于不再执行漂移校正，所以实现CPU容量方面显著的增益，同时保证相对好的视频质量。
从图2衍变的图4描述本发明的另一实施例。从算法的观点出发，相对现有技术从关系0开始并利用与加法/减法相比的DCT的分布，能写成7)A(n)＝Error_I(n)-DCT(PRED(MEM3(n-1)，V(n))+PRED(Logo(n-1)，V(n))-Logo(n)))其中-03(n)对应于图4的输出信号的解码图像号n，-I(n)解码的输入图像号n，-MEM3(n)存储在帧存储器206中的图像号n，受关系7)控制的图4的相应图表接近图2的图表，它也基于一种代码转换器安排，此代码转换器安排包括用于提供解码数据信号的部分解码分支219、对修改的数据信号起作用以提供输出信号的再编码分支221、用于在时间上避免质量漂移的中间分支420和数据附加分支102，此数据附加分支102用于提供从所述附加数据信号130与其运动补偿版本之间的差值中得到的残留信号，这在利用减法子步骤425在所述中间分支中传送所述残留信号的所述数据附加分支级上不同。插入在运动补偿205与离散余弦变换217之间的此减法子步骤将从子步骤216输出的运动补偿编码差错与所述残留信号之间的差值传送给子步骤217。关系7)表示只需要一个DCT子步骤来执行此数据附加，这利用保证在同一操作中对所述残留信号与所述运动补偿编码差错执行频率变换的子步骤217来完成，这得到CPU容量方面经济有效的解决方案。
此安排也在其硬件实施方面保留高度灵活性。实际上，对所述附加数据信号进行的运动补偿103和对所述编码差错进行的运动补偿205可以利用适于并且优化为所述残留信号与所述编码差错的特性的两个独立的数字信号处理器来执行。首先，考虑包含在图像存储器206中的信号利用关系03(n)-I(n)-Logo(n)来定义并且所述信号由对应于利用再编码步骤生成的编码差错的小幅度的值组成，因而能利用有限的分辨率完成运动补偿205，同时相对漂移校正保证好的质量。一般地，4比特分辨率可以用于获得可接受的质量，这提供利用包括4比特宏指令并要求极少的CPU占用的专用处理器实施的机会。至于对较大幅度的信号130执行的运动补偿103，较高的分辨率必须用于保证对应于此标识的区域的好质量。为此，只对定义此标识区域的块使用一般具有8比特的较高分辨率的通用数字处理器。
从图4衍变的图5与图6描述本发明的其他实施例，这些实施例也基于一种代码转换器安排，此代码转换器安排包括用于提供解码数据信号的部分解码分支、对修改的数据信号起作用以提供输出信号的再编码分支、用于在时间上避免质量漂移的中间分支和数据附加分支，其在所述数据附加分支级上的区别在于，对附加数据信号130不再执行运动补偿，因而在CPU方面提供显著的增益。从算法的角度出发并且没有任何质量损失，实际上有可能使用中间分支的运动补偿子步骤并且专用于通过在运动补偿之前将所述附加数据信号的一部分插入在利用再编码分支生成的编码差错中来进行所述附加数据信号的漂移校正。
在图5中，此数据附加分支只由应用于信号130并传送频率附加数据信号的离散余弦变换218组成。此子步骤218只处理对应于此标识的少量的块，因此其CPU占用是有限的。所述附加频率数据信号同时利用第一加法子步骤122插入在解码数据信号中并利用第二加法子步骤526插入在从子步骤123输出的编码差错中。子步骤122将从部分解码分支输出的解码数据信号与所述频率附加数据信号之和传送到减法子步骤124的正输入端。子步骤526对于大多数的信号处理器无成本地给子步骤216传送代表利用子步骤123传送的编码差错与所述频率附加数据信号之和的信号。
在图6中，利用子步骤425与526通过直接将所述附加数据信号130插入在中间分支中来执行此数据插入。对所述附加数据信号不再执行频率变换，这表示CPU容量的增益。子步骤526对于大多数的信号处理器无成本地给图像存储器206传送从子步骤216输出的编码差错与所述附加数据信号之间的加法中得到的信号。子步骤425对于大多数的信号处理器无成本地给子步骤217传送代表运动补偿编码差错与所述附加数据信号之间的差值的信号。与允许和调整包括对编码差错执行的运动补偿的宏指令的专用处理器的使用的图4所示的安排相反，不可能利用图5与图6的安排来进行，这是因为对利用关系0(n)-I(n)定义的编码差错执行运动补偿205，0(n)定义对应于图5或图6中的输出信号的任何一个解码图像号n。实际上，此信号的幅度近似于相对附加数据信号130的信号的幅度，要求高分辨率运动补偿来保证数据插入的高质量，这不使用专用于低分辨率信号的特殊处理器。然而，图5与图6表示CPU容量增益方面超过现有技术的相当改进。
从图5与6衍生的图7描述本发明的另一实施例，此实施例也基于一种代码转换器安排，此代码转换器安排包括用于提供解码数据信号的部分解码分支、对修改的数据信号起作用以提供输出信号的再编码分支、用于在时间上避免质量漂移的中间分支和数据附加分支，这在所述附加数据分支级上不同，所述数据附加分支级允许利用频率附加数据的插入来修改输入信号，因而这只有一个加法子步骤122。
从算法的观点出发，根据本发明的图7所示的安排等效于图1的现有技术中所述的安排。实际上，验证关系式A(n)＝B(n)，也验证关系BUF(VLC(Q(A(n))))＝BUF(VLC(Q(B(n))))，这暗示将获得同一输出数据流，BUF-VLC-Q对应于利用相应子步骤111/211-112/212-113/213执行的操作。
此提议的安排允许对信号130不再使用独立的运动补偿及其相关的存储器，这是因为所述数据能直接插入在中间分支中，此简化利用运动补偿的线性来调整。如果排除对于大多数的数字信号处理器为无成本的此附加子步骤122的插入，则这两个运动补偿的合并表示CPU占用以及存储器存储量方面显著的增益。此输入信号随后只利用两个子步骤进行修改。第一子步骤对应于只对附加数据信号130应用并提供频率附加数据信号的离散余弦变换218，此操作只对定义此标识区域的几个块执行并因而是低的CPU负担。第二子步骤对应于传送所述修改的数据信号给再编码分支的附加子步骤122，从所述频率附加数据信号与子步骤124的输出信号的相加中得到所述修改的数据信号。此安排允许以经济有效的方式进行数据修改，这是因为这两个子步骤涉及数据插入。
在根据本发明上述的图2至图7中，利用附加子步骤插入表示为附加数据信号130的基于像素的数据来修改输入信号数据。这些插入的数据可以对应于标识(即，单个小图像)或自动收录器(ticker)(即，连续小的不同图像)。在这两种情况中，例如，每个图像必须以像素为基础根据对应于粗的数字图像编码的所谓的比特映射格式进行编码。当然，在利用加法或减法子步骤插入之前，可以从标记为731的修改数据信号Logo-ori(n)中导出所述信号130，以便例如通过改变亮度与色度电平来优化输出信号的质量，这只在图7中利用步骤732来表示，只要其格式仍然可兼容的话。显然这样的修改不限制本发明保护的范围与程度。
修改编码数据信号中的数据的此方法能以几种方式来实施，诸如利用有线电子电路或选择地利用存储在计算机可读介质中的一组指令来实施，所述指令至少代替所述电路的一部分并且在计算机或数字处理器的控制下是可执行的，以实现与所述替换电路中执行的相同功能。本发明则也涉及包括软件模块的计算机可读介质，此软件模块包括用于执行上述方法的这些步骤或一些步骤的计算机可执行指令。
权利要求
1.修改编码数据信号中的数据的一种方法，包括a)解码步骤，用于解码所述编码数据信号并提供解码数据信号，b)再编码步骤，对修改的数据信号执行，c)用于提供基于像素的残留信号的步骤，将此残留信号附加到所述解码数据信号上，并且从附加数据信号的预测信号与所述附加数据信号之间的差中得到此残留信号，其特征在于，此方法包括d)转换步骤，用于提供从所述基于像素的残留信号的频率变换中得到的频率残留信号，将所述频率残留信号附加到所述解码数据信号上，e)用于将所述频率残留信号附加到所述解码数据信号上以提供所述修改的数据信号的子步骤。
2.根据权利要求1的方法，其中在所述解码与再编码步骤之间插入中间步骤，至少包括用于从利用所述再编码步骤生成的编码差错中提供运动补偿信号的装置，其特征在于，在所述再编码步骤之前从所述修改的数据信号中减去所述运动补偿信号。
3.修改编码数据信号中的数据的一种方法，包括a)解码步骤，用于解码所述编码数据信号并提供解码数据信号，b)再编码步骤，对修改的数据信号执行并生成编码差错，c)中间步骤，插入在所述解码与再编码步骤之间，包括至少所述解码数据信号与从所述编码差错中获得的运动补偿信号之间的减法操作，所述减法操作定义所述修改的数据信号，其特征在于，此方法包括用于将附加数据信号插入在所述中间步骤中的子步骤。
4.根据权利要求3的方法，其中完成残留信号的定义步骤，从所述附加数据信号与其预测版本之间的差值中得到所述残留信号，其特征在于，利用减法子步骤从所述运动补偿信号中减去所述残留信号。
5.根据权利要求3的方法，其特征在于a)利用加法子步骤将所述附加数据信号附加到所述编码差错上，b)利用加法子步骤将所述附加数据信号附加到所述解码数据信号上。
6.根据权利要求3的方法，其特征在于a)利用加法子步骤将所述附加数据信号附加到所述编码差错上，b)利用减法子步骤从所述运动补偿信号中减去所述附加数据信号。
7.修改编码数据信号中的数据的一种方法，包括a)解码步骤，用于解码所述编码数据信号并提供解码数据信号，b)再编码步骤，对修改的数据信号执行并生成编码差错，c)中间步骤，用于从所述编码差错中获得运动补偿信号，并至少包括所述解码数据信号与所述运动补偿信号之间的减法子步骤以提供所述修改的数据信号，其特征在于，此方法在所述再编码步骤之前包括用于将附加数据信号附加到所述修改的数据信号上的子步骤。
8.一种代码转换设备，用于将数据附加到编码数据信号上，包括a)解码装置，用于解码所述编码数据信号并提供解码数据信号，b)再编码装置，对修改的数据信号起作用，c)用于提供基于像素的残留信号的装置，将此残留信号附加到所述解码数据信号上并从附加数据信号的预测版本与所述附加数据信号之间的差值中得到此残留信号，其特征在于，此设备包括d)变换装置，用于提供从所述基于像素的残留信号的频率变换中得到的频率残留信号，将所述频率残留信号附加到所述解码数据信号上，e)用于将所述频率残留信号附加到所述解码数据信号上以提供所述修改的数据信号的装置。
9.一种代码转换设备，用于将数据附加到编码数据信号上，包括a)解码步骤，用于解码所述编码数据信号并提供解码数据信号，b)再编码装置，对修改的数据信号起作用并生成编码差错，c)中间分支，插入在所述解码与再编码步骤之间，至少包括所述解码数据信号与从所述编码差错中获得的运动补偿信号之间的减法操作，所述减法操作定义所述修改的数据信号，其特征在于，此设备包括数据插入装置，用于将修改数据信号插入在所述中间分支中。
10.一种代码转换设备，用于将数据附加到编码数据信号上，包括a)解码装置，用于解码所述编码数据信号并提供解码数据信号，b)再编码装置，对修改的数据信号起作用并生成编码差错，c)中间分支，用于从所述编码差错中提供运动补偿信号，并至少包括所述解码数据信号与所述运动补偿信号之间的减法子步骤，以生成所述修改的数据信号，其特征在于，此设备包括用于在再编码之前将附加数据信号附加到所述修改的数据信号上的装置。
11.用于代码转换设备的一种计算机程序产品，用于将数据附加到编码数据信号上，此产品包括一组指令，这组指令在装载到所述设备中时使所述设备完成根据权利要求1或7的任何方法。
全文摘要
本发明涉及修改对应于划分为副图像的连续图像的编码数据信号(128)中的数据以提供输出修改数据信号(129)的方法。特别地,本发明能用于将附加数据信号(130)插入在压缩的视频数据信号(128)中。根据本发明建议的安排/图表基于至少包括部分解码装置与部分再编码装置的代码转换器安排。利用不同的子步骤之间的简化与组合,与包括最少数量的功能DCT/IDCT子步骤的现有技术相比,此方法得到经济有效的解决方案,使用编码视频信号中的数据插入。
文档编号H04N7/32GK1364386SQ01800526
公开日2002年8月14日 申请日期2001年1月5日 优先权日2000年1月14日
发明者Y·莱马格特 申请人:皇家菲利浦电子有限公司