KR20040105274A - Method for blocking artifact reduction included ended image based on bdct - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A method for removing a blocking artifact included in an image encoded by BDCT(Block Discrete Cosine Transform) is provided to effectively reproduce a received image by removing the blocking artifact without deleting the edge of the received image and to reduce the quantity of calculations for removing the blocking artifact to process the received image in real time. CONSTITUTION: An image encoded by BDCT is received. The frequency characteristic of the received image is measured. The received image is moved by at least one pixel in column and row directions, and the frequency characteristic of the moved image is measured. When the difference between the frequency characteristic of the received image and the frequency characteristic of the moved image exceeds a predetermined range, a high-frequency component of the image is removed.

Description

블록 이산 코사인 변환 방식에 의해 부호화된 영상에 포함된 블록현상 제거 방법{METHOD FOR BLOCKING ARTIFACT REDUCTION INCLUDED ENDED IMAGE BASED ON BDCT}METHODO FOR BLOCKING ARTIFACT REDUCTION INCLUDED ENDED IMAGE BASED ON BDCT}

본 발명은 영상부호화 시스템에 관한 것으로서, 특히 영상신호에 존재하는 블록현상을 제거하는 동시에 에지성분을 복원시키는 방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a video encoding system, and more particularly, to a method of restoring an edge component while removing a block phenomenon present in a video signal.

디지털 영상에 대한 압축의 필요성은 그 영상이 정지 영상이든 동영상(즉, 비디오 영상)이든 상관없이 커지고 있다. 현재 국제적으로 사용되고 있는 대부분의 정지영상 및 동영상부호화 표준은 높은 데이터 압축 효율을 얻기 위하여 구획단위 처리와 가변길이 부호화를 사용하고 있다. 이들 시스템은 압축 데이터를 검색하거나 전송하는 경우 발생하는 오류에 매우 민감하다. 왜냐하면 부호화된 비트스트림에서 발생하는 한 비트의 오류는 복원 영상데이터에서 한 화소에 국한되지 않고 한 블록 전체에 영향을 미칠 수 있다.The need for compression on digital images is growing regardless of whether they are still images or moving images (i.e. video images). Most still image and video encoding standards currently used internationally use partition unit processing and variable length coding to obtain high data compression efficiency. These systems are very sensitive to errors that occur when retrieving or transmitting compressed data. This is because an error of one bit occurring in the encoded bitstream may affect the entire block without being limited to one pixel in the reconstructed image data.

블록 이산 코사인 변환(block discrete cosine transform: BDCT)은 JPEG, H.261, 그리고 MPEG와 같은 정지 영상 및 동영상 부호화 표준에 넓게 사용되고 있다. 이 기법에서 영상은 일반적으로 8×8 크기의 블록들로 겹치지 않게 나누고, 상기 나누어진 블록들은 블록 사이의 상관 관계를 고려하지 않은 채 독립적으로 부호화된다. 즉, 상기 JPEG이나 MPEG 등의 영상압축 전송기술들은 영상을 블록(Block)으로 나누어 압축을 수행하는 것이므로, 작은 양으로 많이 압축된 영상은 마치 TV에서 모자이크 처리를 한 듯이 나타나며, 이러한 현상을 블록현상(Blocking Artifact)이라고 한다. 이하, 상기 BDCT에 의한 부호화 및 복호화 과정에 대해 알아본다.Block discrete cosine transform (BDCT) is widely used in still and video coding standards such as JPEG, H.261, and MPEG. In this technique, an image is generally divided into 8 × 8 blocks without overlapping, and the divided blocks are independently encoded without considering correlation between blocks. In other words, the video compression transmission techniques such as JPEG and MPEG divide the video into blocks and perform compression. Thus, a small amount of compressed video appears as if mosaic processing is performed on a TV. It is called (Blocking Artifact). Hereinafter, the encoding and decoding process by the BDCT will be described.

도 1은 BDCT에 의한 일반적인 부호화 및 복호화 과정을 도시하고 있다. 이하 상기 도 1을 이용하여 상기 BDCT에 의한 일반적인 부호화 및 복호화 과정에 대해 알아본다. 상기 도 1은 1995년 Daniel Minoli에 의해 McGraw-Hill, Inc. 에서 출판된 "Video Dialtone Technology"에 개시되어 있다. 상기 부호화 과정에서 입력 영상(100)은 우선 8×8 화소의 블록으로 분해되어 블록별로 DCT연산(102)이 수행된다. 상기 DCT 연산이 수행되면 영역 전체가 DC(direct current ;직류) 성분과 AC(alternative current ;교류) 성분으로 분해되며, 상기 분해 과정을 직교변환이라 한다.1 illustrates a general encoding and decoding process by BDCT. Hereinafter, a general encoding and decoding process by the BDCT will be described with reference to FIG. 1. FIG. 1 is McGraw-Hill, Inc. in 1995 by Daniel Minoli. "Video Dialtone Technology", published in. In the encoding process, the input image 100 is first decomposed into blocks of 8 × 8 pixels, and the DCT operation 102 is performed for each block. When the DCT operation is performed, the entire area is decomposed into a direct current (DC) component and an alternating current (AC) component. The decomposition process is called an orthogonal transformation.

상기 직교변환은 1960년대 이후 여러 종류가 제안되었는데, 그 중 텍사스 대학의 라오(Rao) 교수팀에서 제안한 DCT가 영상 압축에 가장 효과적인 방식으로 꼽히고 있다. 상기 라오 교수팀이 제안한 DCT는 MPEG, JPEG, H.261 등의 국제 표준규격에 채택되어 있다. 상기 직교변환의 장점은 변환 전에는 화면에 불규칙하게 퍼져있던 화소(pixel, 픽셀) 값이 변환 후에는 저주파 쪽으로 집중되는 경향이 있다는 것이다. 따라서, 고주파 항들을 버리는 조작을 통해 정보 손실이 거의 없는 정보 압축을 할 수 있게 되었다. 이와 같이 고주파 항들을 버리는 것이 양자화이다. 상기 양자화는 양자화기(quantizer)(104)에서 화소값 또는 직교 변환된 각 주파수의 성분 값을 허프만 테이블(120)에 저장되어 있는 양자화 계수(QSF)로 나누어 나머지를 반올림하는 형식으로 없애는 것이다. 따라서, 상기와 같은 과정에 의해 없어진 부분은 영상의 복원시 상기 양자화 계수(120)를 곱해 주어도 원 상태로 완전히 복구될 수 없다. 상기 양자화 계수의 값을 크게 하면 할수록 압축률은 높아지지만 양자화 에러가 커지기 때문에 복호영상(110)이 흐리게 되고, 상기 양자화 계수의 값이 작으면 작을수록 잘려져 나가는 부분이 적어지게 되어 복호영상(110)이 원영상(100)에 가까워지지만 압축률은 떨어지게 된다. 이렇게 양자화된 영상의 DCT 계수 중 DC 계수는 바로 앞 블록의 DC계수를 예측치로한 차분치를 엔트로피 부호기(entropy encoder ;106)에서 부호화한다. 그리고, 나머지 AC 성분들은 블록마다 지그재그 스캔에 의해 일렬로 나열한 후 부호화한다. 이와 같은 부호화 과정을 거쳐 압축된 영상 데이터(124)가 얻어진다.Various orthogonal transformations have been proposed since the 1960s, among which DCT, proposed by Professor Rao of the University of Texas, is considered the most effective method for image compression. The DCT proposed by Professor Lao's team has been adopted in international standards such as MPEG, JPEG, and H.261. An advantage of the orthogonal transformation is that a pixel value that is irregularly spread on the screen before the conversion tends to concentrate toward the low frequency after the conversion. Therefore, it is possible to perform information compression with little information loss by manipulating the high frequency terms. Thus discarding high frequency terms is quantization. The quantization is to remove the pixel value or the component value of each frequency orthogonally transformed by the quantizer 104 by the quantization coefficient QSF stored in the Huffman table 120 to round off the remainder. Therefore, the part lost by the above process cannot be completely restored to the original state even if the quantization coefficient 120 is multiplied when the image is restored. The larger the value of the quantization coefficient, the higher the compression ratio, but because the quantization error is larger, the decoded image 110 is blurred. The smaller the value of the quantization coefficient is, the smaller the portion that is cut off becomes. The closer to the original image 100, but the compression rate is lowered. The DC coefficients among the DCT coefficients of the quantized image are encoded by an entropy encoder 106 using the DC coefficients of the preceding blocks as prediction values. The remaining AC components are arranged in a line by zigzag scan for each block and then encoded. Through this encoding process, compressed image data 124 is obtained.

상기 복호화과정은 상기 부호화 과정의 반대가 된다. 우선, 상기 압축된 영상 데이터(124)는 엔트로피 복호기(entropy decoder; 116)와 양자화기(quantizer ;114)에 의해 허프만 테이블(122)과 양자화 테이블(120)을 이용하여 역양자화된다. 그리고 복호한 DC 계수들과 함께 역 DCT 변환(IDCT ;112)된 AC 계수를 이용하여 복호영상(110)을 구성한다. 8×8 화소의 각 블록은 독립적으로 부호화되므로 블록마다 직류 값이 떨어지거나 블록의 이음매가 불연속이 되기 때문에 블록 현상이 발생한다.The decoding process is the reverse of the encoding process. First, the compressed image data 124 is inversely quantized by using the Huffman table 122 and the quantization table 120 by an entropy decoder 116 and a quantizer 114. The decoded image 110 is configured by using the inverse DCT transform (IDCT) 112 along with the decoded DC coefficients. Since each block of 8x8 pixels is independently encoded, a block phenomenon occurs because a DC value drops in each block or a seam of blocks becomes discontinuous.

상기 블록 현상을 제거하기 위한 방안으로는 선형 저대역 필터를 이용하는 기법과 비 선형 공간 적응적 필터를 이용하는 기법, 그리고 마지막으로 POCS(Projection onto Convex Sets)에 기반한 반복 기법(iterative approach) 등이 있다. 상기 선형 저대역 필터를 이용하는 기법은 구현의 단순함으로 인해 가장 많이 이용된다. 상기 선형 저대역 필터를 이용하는 기법은 상술한 바와 같이 부호화 과정에 의해 압축된 영상들은 저주파 성분을 가지게 되므로, 블록 현상에 의해 발생한 고주파 성분을 저주파 필터를 이용하여 제거하는 방식이다. 하지만 상기 선형 저대역 필터는 고주파 성분을 가지는 영상 신호인 에지(Edge) 성분을 흐리게 함으로서 화질을 떨어뜨린다는 단점이 있다. 이 문제를 해결하기 위해 좀 더 복잡한 비선형 공간 적응적 필터가 제안되었다. 이 기법은 단순히 고주파 성분을 제거하는 것이 아니라, 상기 블록 현상이 발생된 패턴과 에지 패턴을 고려하여 각 블록마다 가장 적합한 필터를 사용하여 상기 블록 현상을 제거한다. 하지만 상기 비선형 공간 적응적 필터를 이용하는 방안에도 영상의 에지를 보존하는데 한계가 있다.Methods for removing the block phenomenon include a technique using a linear low band filter, a technique using a non-linear spatial adaptive filter, and finally an iterative approach based on Projection onto Convex Sets (POCS). The technique using the linear low pass filter is most commonly used due to the simplicity of implementation. In the technique using the linear low band filter, as described above, since the images compressed by the encoding process have low frequency components, a high frequency component generated by a block phenomenon is removed using a low frequency filter. However, the linear low-band filter has a disadvantage in that the image quality is reduced by blurring an edge component, which is an image signal having a high frequency component. To solve this problem, a more complex nonlinear spatial adaptive filter has been proposed. This technique does not simply remove high frequency components, but removes the block phenomenon by using a filter most suitable for each block in consideration of the pattern and edge pattern in which the block phenomenon occurs. However, there is a limit to preserving the edge of the image even in the scheme using the nonlinear spatial adaptive filter.

상기 POCS에 기반한 반복 기법은 필터를 이용하여 블록 현상을 제거하는 방법에 비해 영상의 에지를 보존하면서 블록 현상을 제거하는데 효율적이다. 그러나 이 기법은 DCT와 IDCT 과정을 반복하는 처리 과정을 여러 수행한다. 상기와 같은 단점으로 인해 발생하는 많은 계산량은 실시간으로 데이터를 전송하는 영상 통신 시스템에서는 사용할 수 없게 된다. 따라서 영상 데이터의 선명도에는 부정적인 영향을 끼치지 않으면서 효과적으로 블록현상을 제거할 수 있는 방안이 요구된다.The POCS-based repetition technique is more efficient in removing block phenomena while preserving edges of an image, compared to a method of removing block phenomena using a filter. However, this technique performs several processes that repeat the DCT and IDCT processes. Due to the above disadvantages, a large amount of calculations cannot be used in a video communication system that transmits data in real time. Therefore, there is a need for a method capable of effectively removing block phenomena without adversely affecting the sharpness of image data.

따라서, 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 목적은 블록현상이 포함된 영상신호에서 상기 블록현상을 제거하는 방법을 제안함에 있다.Accordingly, an object of the present invention is to propose a method of removing the block phenomenon from an image signal including the block phenomenon.

본 발명의 다른 목적은 수신된 영상의 일부인 에지 부분을 삭제하지 않고 상기 블록현상을 제거함으로서 수신된 영상을 효율적으로 복원하는 방법을 제안함에 있다.Another object of the present invention is to propose a method for efficiently reconstructing a received image by removing the block phenomenon without deleting an edge portion which is a part of the received image.

본 발명의 또 다른 목적은 블록현상을 제거하기 위한 연산량을 감소시켜 수신된 영상을 실시간으로 처리하는 방법을 제안함에 있다.It is still another object of the present invention to propose a method of processing a received image in real time by reducing a computation amount for removing a block phenomenon.

상기한 본 발명의 목적들을 이루기 위해 하나의 영상을 복수개의 블록으로 나누고 상기 복수개의 블록들 각각에 대해 압축하는 블록 이산 코사인 변환(BDCT) 방식에 의해 생성된 영상을 수신하고, 상기 수신된 영상에 포함되어 있는 블록현상을 제거하기 위한 방법에 있어서, 수신된 영상에 대한 주파수 특성을 측정하는 과정과, 상기 수신된 영상을 적어도 하나 이상의 픽셀씩 행과 열 방향으로 이동시키고, 상기 이동시킨 영상에 대한 주파수 특성을 측정하는 과정과, 상기 측정된 주파수들의 특성에 관한 차이가 설정된 범위를 초과하면, 고주파 성분을 제거하는 과정으로 이루어진다.In order to achieve the above object of the present invention, an image generated by a block discrete cosine transform (BDCT) method of dividing a single image into a plurality of blocks and compressing each of the plurality of blocks is received. A method for removing an included block phenomenon, the method comprising: measuring a frequency characteristic of a received image, moving the received image in row and column directions by at least one pixel, and Measuring the frequency characteristics, and if the difference on the characteristics of the measured frequencies exceeds the set range, the process of removing the high frequency components.

상기한 본 발명의 목적들을 이루기 위해 수신된 영상에 대한 DCT와 적어도 한 픽셀 행과 열 방향으로 이동시킨 영상에 대한 DCT에서 0이 나타난 위치를 비교함으로서 상기 수신된 영상의 블록현상이 발생하였는지 유무를 판단하는 과정으로 이루어진다.In order to achieve the above object of the present invention, by comparing the DCT of the received image with the position where 0 appears in the DCT of the image shifted in at least one pixel row and column direction, whether the block phenomenon of the received image occurred It is a process of judgment.

도 1은 블록 이산 코사인 변환 방식에 의해 전송하고자 하는 영상을 부호화/복호화하는 과정을 도시한 도면.1 is a diagram illustrating a process of encoding / decoding an image to be transmitted by a block discrete cosine transform scheme.

도 2는 블록현상이 포함된 영상에서 블록현상을 제거하는 과정을 도시한 도면.2 is a diagram illustrating a process of removing a block phenomenon from an image including the block phenomenon.

도 3은 본 발명에 따른 수신된 영상과 일정 픽셀만큼 이동한 영상의 이산 코사인 변환에 의해 주파수 특성을 측정하는 과정을 도시한 도면.3 is a diagram illustrating a process of measuring frequency characteristics by discrete cosine transform of a received image and an image shifted by a predetermined pixel according to the present invention;

도 4는 지그재그로 스캔하는 과정을 도시한 도면.4 is a diagram illustrating a process of scanning in zigzag.

도 5는 본 발명에 따른 수신된 영상을 이용하여 일정 픽셀만큼 이동한 영상의 이산 코사인 변환을 구하는 과정을 도시한 도면.5 is a diagram illustrating a process of obtaining a discrete cosine transform of an image shifted by a predetermined pixel by using a received image according to the present invention.

도 6은 본 발명에 따른 블록현상이 포함된 영상에서 블록현상을 제거하는 과정을 도시한 도면.6 is a diagram illustrating a process of removing a block phenomenon from an image including the block phenomenon according to the present invention.

이하 본 발명이 바람직한 실시 예를 첨부한 도면의 참조와 함께 상세히 설명한다. 또한 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단된 경우 그 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In describing the present invention, when it is determined that a detailed description of a related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 2는 본 발명에 따른 블록 현상이 있는 영상 신호를 수신하여 처리하는 과정을 도시하고 있다. 이하 상기 도 2를 이용하여 본 발명이 적용되는 수신된 영상 신호를 처리하는 과정에 대해 상세하게 알아본다.2 illustrates a process of receiving and processing a video signal having a block phenomenon according to the present invention. Hereinafter, a process of processing the received video signal to which the present invention is applied will be described in detail with reference to FIG. 2.

상기 수신되는 영상신호는 블록 현상을 가지고 있다. 상기 블록 현상은 상술한 바와 같이 영상 신호를 일정한 크기를 가지는 블록으로 처리하는 경우 불연속적인 블록의 이음새를 말한다. 상기 블록현상은 압축률이 높을수록 큰 블록현상을 가지게 되고, 압축률이 낮을수록 작은 블록 현상을 가지게 된다. 상기와 같이 블록현상과 압축률은 서로 상관관계를 가진다. 상기 블록현상이 있는 영상신호는 두 가지 제한 조건을 갖는다. 상기 두 가지 제한 조건 중 하나는 smoothness constraint sets()을 투영(Projection)하는 것이며, 다른 하나는 quantization constraint sets()을 투영하는 것이다. 상기의 투영은 상기 도 2에서 보이고 있는 바와 같이에 대해 투영하고, 상기의 투영은 상기 도 2에서 보이고 있는 바와 같이에 대해 투영한다. 즉, 상기 도 2에서 보이고 있는 바와 같이 상기 블록현상이 영상신호는 상기를 상기에 대해 투영하고, 상기 투영과정을 수행하고 난 후 상기를 상기에 투영한다. 상기는 블록현상이 있는 영상신호에서 고주파 성분을 제거하는 과정이다. 상기 고주파 성분을 제거하는 과정을 수행함으로서 상기 POCS는 블록현상을 제거할 뿐만 아니라 영상신호에 포함되어 있는 에지성분도 동시에 제거하게 된다. 상기와 같이 에지성분도 동시에 제거하게 되는 불합리한 점을 극복하기 위해과정을 수행한다. 상기과정은 제거된 에지성분을 일부 복원할 뿐만 아니라 제거된 블록현상 성분도 일부 복원한다. 상기의 과정을 반복함으로서 블록현상이 제거된 신호()를 출력한다. 이하 상기에 대해 알아본다.The received video signal Has a block phenomenon. As described above, the block phenomenon refers to a seam of discontinuous blocks when the image signal is processed into blocks having a constant size. The higher the compression rate, the larger the block phenomenon, and the lower the compression rate, the smaller the block phenomenon. As described above, the block phenomenon and the compression rate have a correlation with each other. The video signal with the block phenomenon has two limitations. One of the two constraints is smoothness constraint sets ( ) And the other one is quantization constraint sets ( ) Is projected. remind The projection of is shown in Figure 2 above Project against, and The projection of is shown in Figure 2 above Project against. That is, as shown in FIG. 2, the block phenomenon of the video signal is Remind Project and then perform the projection process. Remind Project on. remind Is a process of removing high frequency components from a video signal having a block phenomenon. By performing the process of removing the high frequency component, the POCS not only removes the block phenomenon but also simultaneously removes edge components included in the video signal. In order to overcome the unreasonable point of removing the edge components at the same time as described above Perform the process. remind The process not only partially restores the removed edge components but also partially removes the removed block phenomenon components. By repeating the above process, the signal from which the block phenomenon is removed ( ) The above Wow Learn about.

상기는 IDCT에서 수행되며, 상기는 DCT에서 수행된다. 따라서, 상기 POCS 이론에 근거한 반복 기법을 사용하기 위해서는 IDCT과정과 DCT과정을 반복하여 수행하여야 한다. 또한, 상술한 바와 같이 상기는 수직, 수평 방향의 고주파 잡음을 제거하기 위하여 수직, 수평 방향으로 영상의 주파수 대역을 제한한다. 즉, 상기는 블록현상을 제거하기 위한 조건인 동시에 원 신호의 에지도 흐려지는 현상을 가지게 된다. 이와 같이 원 신호의 에지가 흐려지는 현상을 극복하기 위해 다른 제한 조건인를 정한다.remind Is carried out in IDCT and said Is performed in the DCT. Therefore, in order to use the iterative technique based on the POCS theory, the IDCT process and the DCT process should be repeated. In addition, as described above Limits the frequency band of the image in the vertical and horizontal directions to remove high frequency noise in the vertical and horizontal directions. That is Is a condition for removing the block phenomenon, and the edge of the original signal is also blurred. In order to overcome this blurring of the edge of the original signal, Determine.

도 3은 영상이 압축되는 단위인 8×8블록과 일정간격 지연된 블록을 나타내고 있다. 이하 상기 도 3을 이용하여 본 발명이 적용되는를 구하는 과정에 대해 알아본다. 상기 도 3은 수신된 영상과 상기 수신된 영상과 일정간격 지연된 영상과의 상관관계를 측정함으로서 수신된 영상에서 블록현상이 발생하였는지 유무를 판단한다.3 shows an 8 × 8 block, which is a unit in which an image is compressed, and a block delayed by a predetermined interval. Hereinafter, the present invention is applied using FIG. 3. Learn about the process of obtaining. FIG. 3 determines whether a block phenomenon occurs in a received image by measuring a correlation between the received image and the received image and the delayed image.

상기 도 3은 8×8블록단위로 압축된 영상와 상기를 행과 열 방향으로 각각 한 픽셀씩 이동한을 도시하고 있다. 상기 도 3에서는 행과 열방향으로 한 픽셀씩 이동한 경우에 대해 설명하고 있으나 사용자의 선택에 따라 적어도 하나 이상의 픽셀 단위로 이동할 수 있다. 상기는 상기를 생성하기 위한 과정이며, 상기는 상기를 생성하기 위한 과정이다. 도 3에서 보이고 있는 바와 같이 상기 8×8블록과 한 픽셀 지연된 8×8블록사이에는 일정한 상관관계가 존재한다. 따라서, 상기 의 DCT 계수와 상기의 DCT 계수는 한 픽셀의 차이를 가지므로 비슷한 값을 가진다. 만약 차이를 가지고 있다면 이는 블록현상에 의한 고주파 성분에 따른 영향 때문일 것이다. 상기 도 3에서는 원래의 블록과 한 픽셀 이동한 블록의 주파수 특성을 분석하고, 이에 따른를 제안한다.3 is an image compressed in 8 × 8 block units And above Is moved one pixel each in the row and column direction. It is shown. Although FIG. 3 illustrates a case in which the pixels are moved in the row and column directions by one pixel, they may be moved by at least one pixel unit according to a user's selection. remind Above Process for generating the above Above This is the process to create. As shown in FIG. 3, there is a constant correlation between the 8 × 8 block and the 8 × 8 block delayed by one pixel. Thus, the DCT coefficient and The DCT coefficients of V are similar because they have a difference of one pixel. If there is a difference, it may be due to the influence of the high frequency component caused by the block phenomenon. In FIG. 3, the frequency characteristics of the original block and the one-pixel shifted block are analyzed. Wow Suggest.

mN×nN의 입력 영상을 f로 정의하고, 상기 입력 영상에 대한 픽셀을 f(a,b)로 정의한다. 상기 (a, b)는 픽셀의 좌표를 나타낸다. 즉, (3, 2)는 복수 개의 픽셀들로 구성된 입력 영상 중에서 왼쪽으로 3번째, 위쪽으로 2번째에 위치하고 있는 픽셀을 의미한다. 또한, 상기와 상기는 각 블록의 N×N원소를 나타내는 N×N벡터들로서 〈수학식 1〉과 같이 표현된다.An input image of mN × nN is defined as f, and a pixel for the input image is defined as f (a, b). (A, b) represents the coordinates of the pixel. That is, (3, 2) means a pixel located in the third to the left and the second to the top of the input image composed of a plurality of pixels. Also, the And above Is N × N vectors representing N × N elements of each block, and is represented by Equation (1).

상기 도 3에서 보이고 있는 바와 같이는 원래의 블록인에서 한 픽셀씩 이동한 것으로서, 상기의 오른쪽과 아래쪽의 경계를 포함한다. 즉, 상기의 블록 경계에서 발생하는 블록현상을 포함한다. 상기와 상기에 대한 값의 차이가 일정 크기 이상이면 상기 블록 경계에서 블록현상이 발생하였음을 인지하게 된다. 하지만 상기와 상기에 대한 값의 차이가 일정 크기 이하이면, 즉 상기와 상기에 대한 값의 차이가 없다면 상기 블록 경계에서 블록현상이 발생하지 않았음을 인지한다. 표현을 간소화하기 위해 상기를 각각 b와 s로 표시하고, b(x,y)와 s(x,y)의 DCT한 결과를 B(u,v)와 S(u,v)라 하면 〈수학식 2〉와 같이 나타난다.As shown in FIG. Is the original block Moved by one pixel at, It includes the boundaries of the right and bottom of the. That is It includes the block phenomenon that occurs at the block boundary of. remind And above If the difference between the values is greater than or equal to a certain size, it is recognized that a block phenomenon occurs at the block boundary. But remind And above If the difference in the values for is below a certain magnitude, i.e. And above If there is no difference in the value of, it is recognized that no block phenomenon occurs at the block boundary. Remind to simplify the expression Wow Is expressed as b and s, and the DCT result of b (x, y) and s (x, y) is B (u, v) and S (u, v). .

일반적으로 전송하고자 하는 영상은 8×8블록으로 나누고 이를 다시 압축함으로서 부호화한다. 즉, 하기 〈수학식 3〉과 같이 나타낼 수 있다.In general, an image to be transmitted is encoded by dividing it into 8 × 8 blocks and compressing it again. That is, it can be expressed as <Equation 3>.

복호된 영상에서 지그재그의 순서로 스캔하여 B의 0이 아닌 계수가 나타나는위치가 S의 0이 아닌 계수가 나타나는 위치보다 더 멀리 있다면, 이 계수들은 블록간의 급격한 밝기의 변화가 발생하였다고 인식할 수 있다. 즉, 블록 경계에서 블록현상이 발생하였음을 인식할 수 있다. 도 4는 본 발명에 따른 지그재그의 순서로 스캔하는 과정을 보여주고 있다. 상기 개념에 의해 블록현상을 줄이기 위한 방안으로를 제안한다. (m-1)(n-1)의을 〈수학식 4〉과 같이 정의한다.If the position of non-zero coefficient of B is farther than the position of non-zero coefficient of S when scanned in zigzag order in the decoded image, these coefficients can be recognized as a sudden change in brightness between blocks. . That is, it can be recognized that a block phenomenon occurs at the block boundary. Figure 4 shows the scanning process in the order of zigzag according to the present invention. In order to reduce the block phenomenon by the above concept Wow Suggest. (m-1) of (n-1) Is defined as in Equation 4.

상기 NZ(·)는 지그재그 순으로 0이 아닌 상기 DCT 계수가 나타나는 마지막 위치를 나타내며, 상기 T()는 영상의 자연스러움을 살리기 위해 남기는 S의 DCT 계수의 마지막 위치를 나타낸다. 상기는 상기의 분산을 추정한 것으로, S의 처음 다섯 개의 AC 계수의 절대 값의 합으로 계산한다. 작은를 가진 블록은 변화가 없는 영역으로 생각할 수 있다. 상기가 작은 값을 가지므로 상기 T() 역시 작은 값을 가지게 되고, 많은 고주파 성분을 제거하였음을 나타낸다. 반면에 큰를 가진 블록은 에지를 포함하고 있는 영역으로 판단할 수 있고, 상기 큰 값을 갖는 T()는 에지를 보존하는 역할을 수행한다.NZ (·) represents the last position where the non-zero DCT coefficients appear in zigzag order, and T ( ) Denotes the last position of the DCT coefficient of S, which is left to preserve the naturalness of the image. remind Above Is an estimate of the variance of and is calculated as the sum of the absolute values of the first five AC coefficients of S. small Block with Can be thought of as an area with no change. remind Since T has a small value, the T ( ) Also has a small value, indicating that many high frequency components have been removed. On the other hand Block with May be determined as an area including an edge, and T ( ) Preserves the edges.

이하 상기로부터를 찾는 과정에 대해 알아본다. 미리 결정된 NZ()+T() 보다 먼 위치에 있는의 0이 아닌 DCT 계수들을 모두 0으로 만들어서 투영된 요소를 얻을 수 있다. 즉, 상기 블록현상에 의한 고주파 성분들을 제거한다.The above from Learn about the process of finding. Predetermined NZ ( ) + T ( Farther away We can get all the nonzero DCT coefficients of to 0 to get the projected element. That is, high frequency components due to the block phenomenon are removed.

상술한 설명을 기반으로 DCT와 IDCT 과정을 없애고, 복잡한 계산 과정을 간소화함으로서 입력 영상을 실시간으로 처리할 수 있는 방안을 제시한다. 이하, 상기 수신된 영상의 DCT를 이용하여 설정된 픽셀 개수만큼 이동한 영상에 대한 DCT를 구하는 과정을 살펴본다. 상기의 과정을 수행함으로서 상기 설정된 픽셀 개수만큼 이동한 영상에 대한 DCT를 계산하는 연산량을 줄일 수 있게 된다. 도 5에서와 같이 네 개의 블록들 각각에 대해 일부가 포함되어 있는 하나의 블록을 〈수학식 5〉와 같이 구할 수 있다. 상기 네 개의 블록들은 수신된 영상을 나타내며, 상기 네 개의 블록들 각각에 대해 일부가 포함되어 있는 하나의 블록은 설정된 픽셀 개수만큼 이동한 영상을 나타낸다.Based on the above description, the present invention proposes a method for processing an input image in real time by eliminating DCT and IDCT processes and simplifying a complicated calculation process. Hereinafter, a process of obtaining a DCT for an image moved by a set number of pixels using the DCT of the received image will be described. By performing the above process, it is possible to reduce the amount of computation for calculating the DCT for the image moved by the set number of pixels. As shown in FIG. 5, one block including a part of each of the four blocks may be obtained as shown in Equation 5. The four blocks represent a received image, and one block including a portion of each of the four blocks represents an image moved by a set number of pixels.

여기서,,,이고, 상기는 크기가 각각 h×h와 w×w인 행렬이다.here, , , And above Wow Is a matrix of size hxh and wxw, respectively.

DCT는 선형 직교 변환을 수행하면서 행렬 곱셈에 대해서는 분배법칙이 성립하므로,의 DCT인은 〈수학식 6〉와 같이 구할 수 있다.Since DCT performs linear orthogonal transformations, the distribution law holds for matrix multiplication, Of DCT Can be obtained as shown in Equation 6.

상기의 DCT이다. 상기와 같은 방법을 사용하면 B(u, v)에서 S(u, v)로, 또는 S(u, v)에서 B(u, v)로 변환이 가능하다. 즉, 수신된 영상에 대한 DCT와 설정된 픽셀 개수만큼 행과 열 방향으로 이동한 영상에 대한 DCT를 각각 계산하지 않고, 둘 중 어느 하나에 대한 DCT를 계산함으로서 다른 하나의 영상에 대한 DCT를 계산할 수 있다.remind Wow Is Wow Is DCT. Using the above method, it is possible to convert from B (u, v) to S (u, v), or from S (u, v) to B (u, v). That is, the DCT of the other image can be calculated by calculating the DCT of one of the two images without calculating the DCT of the received image and the DCT of the image moved in the row and column directions by the set number of pixels. have.

도 6은 본 발명에 따른 블록현상이 포함된 영상신호를 수신하고, 상기 수신된 영상신호에서 블록현상을 제거하는 과정을 도시하고 있다. 상기 도 6에서 보이고 있는 바와 같이 두 개의 제한 조건인 smoothness constraint sets()을 투영(Projection)하는 과정과, quantization constraint sets()을 투영하는 과정이 DCT 영역에서 수행됨을 알 수 있다.6 illustrates a process of receiving a video signal including a block phenomenon according to the present invention and removing the block phenomenon from the received video signal. As shown in FIG. 6, two constraints, smoothness constraint sets ( ) And the quantization constraint sets ( It can be seen that the process of projecting) is performed in the DCT region.

전술한 바와 같이 본 발명은 블록 이산 코사인 변환방식에서 발생된 블록 현상을 실시간으로 제거함으로서 효율적으로 영상을 복원한다. 또한, 블록현상에 의한 고주파 성분만을 제거하고 영상의 일부인 에지성분은 제거하지 않음으로서 전송된 영상과 동일한 영상을 복원한다.As described above, the present invention efficiently restores an image by removing the block phenomenon generated by the block discrete cosine transform method in real time. In addition, by removing only the high-frequency components due to the block phenomenon and not the edge components that are part of the image, the same image as the transmitted image is restored.

Claims (7)

하나의 영상을 복수개의 블록으로 나누고 상기 복수개의 블록들 각각에 대해 압축하는 블록 이산 코사인 변환(BDCT) 방식에 의해 생성된 영상을 수신하고, 상기 수신된 영상에 포함되어 있는 블록현상을 제거하기 위한 방법에 있어서,Receiving an image generated by a block discrete cosine transform (BDCT) method that divides one image into a plurality of blocks and compresses each of the plurality of blocks, and removes a block phenomenon included in the received image. In the method, 수신된 영상에 대한 주파수 특성을 측정하는 과정과,Measuring a frequency characteristic of the received image; 상기 수신된 영상을 적어도 하나 이상의 픽셀씩 행과 열 방향으로 이동시키고, 상기 이동시킨 영상에 대한 주파수 특성을 측정하는 과정과,Moving the received image by at least one pixel in a row and column direction, and measuring a frequency characteristic of the moved image; 상기 측정된 주파수들의 특성에 관한 차이가 설정된 범위를 초과하면, 고주파 성분을 제거하는 과정으로 이루어짐을 특징으로 하는 상기 방법.And removing a high frequency component if the difference of the characteristics of the measured frequencies exceeds a set range. 제 1항에 있어서, 상기 수신된 영상에 대한 주파수 특성과 적어도 하나 이상의 픽셀씩 행과 열 방향을 이동시킨 영상에 대한 주파수 특성은 이산 코사인 변환(DCT) 방식에 의해 측정함을 특징으로 상기 방법.The method of claim 1, wherein the frequency characteristic of the received image and the frequency characteristic of the image shifted in a row and column direction by at least one or more pixels are measured by a discrete cosine transform (DCT) method. 제 2항에 있어서, 상기 이산 코사인 변환 방식은 하기 〈수학식 7〉에 의해 측정함을 특징으로 하는 상기 방법.The method of claim 2, wherein the discrete cosine transform method is measured by Equation 7 below. B(u,v):수신된 영상에 대한 DCTB (u, v): DCT for received image S(u,v):수신된 영상을 적어도 한 픽셀 행과 열 방향으로 이동시킨 영상에 대한 DCTS (u, v): DCT for image shifted in at least one pixel row and column direction 제 3항에 있어서, 상기 수신된 영상에 대한 DCT와 적어도 한 픽셀 행과 열 방향으로 이동시킨 영상에 대한 DCT에서 0이 나타난 위치를 비교함으로서 상기 수신된 영상의 블록현상이 발생하였는지 유무를 판단함을 특징으로 하는 상기 방법.4. The method of claim 3, wherein a block phenomenon of the received image is determined by comparing a DCT of the received image with a position where 0 appears in the DCT of the image shifted in at least one pixel row and column direction. The method characterized in that. 제 4항에 있어서, 상기 0이 나타난 위치가 차이에 비례하여 상기 수신된 영상의 블록현상이 발생하였음을 판단함을 특징으로 상기 방법.The method as claimed in claim 4, wherein the position where the zero is represented is determined in proportion to the difference, and the block phenomenon of the received image is generated. 제 3항에 있어서, 상기 고주파 성분을 제거함으로서 상기 블록현상을 줄이는과정은 하기 〈수학식 8〉에 의해 생성된 투영자로 투영함을 특징으로 하는 상기 방법.4. The method as claimed in claim 3, wherein the step of reducing the block phenomenon by removing the high frequency component is projected onto a projector generated by Equation (8). 제 2항에 있어서, 상기 적어도 행과 열방향으로 한 픽셀 이동시킨 영상에 대한 DCT는 상기 수신된 영상의 DCT를 하기 〈수학식 9〉에 의해 구함을 특징으로 하는 상기 방법.The method as claimed in claim 2, wherein the DCT for the image shifted by at least one pixel in the row and column directions is obtained by the following Equation (9). :의 DCT : DCT 의 DCT DCT
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KR20150115695A (en) * 2015-09-18 2015-10-14 엘지이노텍 주식회사 Method and apparatus for image processing

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