JP2001320586A - 伸張画像の後処理方法及びインタレース動画の後処理方法 - Google Patents

伸張画像の後処理方法及びインタレース動画の後処理方法

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JP2001320586A JP2001092839A JP2001092839A JP2001320586A JP 2001320586 A JP2001320586 A JP 2001320586A JP 2001092839 A JP2001092839 A JP 2001092839A JP 2001092839 A JP2001092839 A JP 2001092839A JP 2001320586 A JP2001320586 A JP 2001320586A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 伸張デジタル画像の後処理において、ブロッ
ク化とリンギングのアーチファクトを減少又は除去しな
がらエッジの鮮鋭度を維持する。 【解決手段】 画像１０の画素ブロック１２内の画像エ
ッジ２２の方向を検出し、検出画像エッジにほぼ平行な
方向のブロック境界に沿ってフィルタ処理する。フィル
タ処理する画素は、画素が属するブロックの量子化パラ
メータと、ブロック境界に隣接する画素間の相対差と、
フィルタ処理するセグメント内の画素値の有意の変化に
基いて選択する。検出されたエッジ２２に平行にフィル
タ処理し、フィールドの個別圧縮に起因する複雑さを除
去する。インタレース動画のフィールドを個別に後処理
する方法も開示されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、伸張ディジタル画
像の後処理に関し、より詳細には、伸張画像の方向選択
フィルタ処理方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】変換符号化はディジタル画像を圧縮する
共通の方法である。例えば変換符号化は、静止画像に関
するＪＰＥＧ（ＩＳＯ１０９１８）規格及び動画に関す
るＭＰＥＧ−２（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８）規格に記
述されている。一般に、変換符号化は、画像をより小さ
いブロック即ち画素群にサブ分割（小区分）し、（離散
余弦変換（ＤＣＴ）のような）可逆的変換をブロック毎
の画素に適用し、変換により生じた周波数係数を量子化
し、その結果を符号化することを含む。変換符号化は高
い圧縮比を達成できるが、原画像内の情報を圧伸プロセ
スにおいて破棄するので、特にかなりの動きを有する動
画シーケンスの場合伸張画像を劣化させる。
【０００３】伸張させた変換符号化画像は、圧伸プロセ
スによって目に見えるアーチファクトを含むことがあ
る。通常のアーチファクトは“ブロック化”の影響であ
り、“グリッドノイズ”としても知られている。このブ
ロック化の影響（ｂｌｏｃｋｉｎｇ ｅｆｆｅｃｔ）
は、量子化ステップ中に変換により生じた各周波数係数
を限られた数の許容値の各１つに近似処理するプロセス
の結果生じたものである。符号化器は順次許容値（ｓｕ
ｃｃｅｓｉｖｅ ｐｅｒｍｉｔｔｅｄ ｖａｌｕｅｓ）
間の差を定める量子化パラメータを選択して各周波数係
数を最も近似する許容値に割り当てる。量子化期間の
“丸め（ｒｏｕｎｄｉｎｇ ｏｆｆ）”の結果として、
隣接画素は、原画像においてはほぼ同色であったとして
も異なる量子化値を持つことがあり、伸張画像内の個々
のブロックを目で見分けることができる場合がある。こ
れは、均一な色領域と色境界に特有の問題である。さら
に、伸張画像は“階段状ノイズ（ｓｔａｉｒｃａｓｅ
ｎｏｉｓｅ）”を示すことがある。この用語はその画像
中のエッジの外観を表わしている。階段形状は１画像内
の１つのエッジを横切るブロックについてブロック化の
影響が強調された結果である。伸張画像内の第３の関連
アーチファクトは、鋭端（シャープエッジ）の近傍にぎ
ざぎざの即ち曖昧な線（ｊｕｇｇｅｄ ｏｒ ｆｕｚｚ
ｙ ｌｉｎｅｓ）が現れる所謂“リンギングアーチファ
クト”である。これらのアーチファクトは全て、画像を
見る者を不快にさせる。従って、画像を伸張後に処理
（即ち後処理）してこれらのアーチファクトの若干又は
全てを減少させるかもしくは取り除く必要がある。
【０００４】伸張画像内の不快なアーチファクトを除去
又は減少させるために幾つかの方法が用いられてきた。
幾つかの方法では、圧縮前の画像の平滑特性情報を用い
伸張後の画像から原画像を回復すること及び圧縮前の平
滑特性の知識について試みている。概して、これらの方
法は複雑であり、リアルタイムの動画用途においては反
復使用が制限されることが多い。
【０００５】フィルタ（ろ波）処理を画像の画素に適用
して圧縮プロセスのアーチファクトを減少させることも
可能である。例えば、ブロックの境界線に垂直な画素セ
グメント列又は行をフィルタ処理して境界を横切る色又
はグレースケールの遷移を平滑化することによりブロッ
ク化の影響を低減させることができる。ブロック近傍を
分類し、その分類に基いてフィルタ処理することは、フ
ィルタ処理プロセスの１部分であり得る。ブロックの境
界線に垂直な画素セグメントのフィルタ処理はブロック
化の影響（場所）を特定するのには有効であるが、リン
ギングアーチファクトを必ずしも指摘するものではな
い。さらに、エッジはフィルタ処理でき、対角エッジの
若干部分も反復フィルタ処理できるが、副次的に、伸張
画像の鮮鋭さに悪影響を与える。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】従って求められている
のは、ブロック化とリンギングの両アーチファクトを有
効に特定でき、同時に画像内エッジの鮮鋭さを維持でき
る、計算量の少ない伸張画像の後処理方法である。
【０００７】
【課題を解決するための手段】第１の技術手段は、画像
画素の１ブロック中の１画像エッジに平行なフィルタ軸
を確立するステップと、前記フィルタ軸に平行な複数の
画素を選択的にフィルタ処理するステップとを含んでな
ることを特徴としたものである。
【０００８】第２の技術手段は、第１の技術手段におい
て、前記フィルタ軸を確立するステップは、１候補軸に
平行な１投影線上にあって前記ブロックの第１境界線近
傍にある第１画素と第２境界線近傍にある第２画素とを
特定する特定ステップと、前記第１画素と前記第２画素
とを比較する比較ステップと、複数の前記候補軸に対し
前記特定ステップと前記比較ステップとを反復するステ
ップと、他の候補軸に対する前記第１と第２の画素の前
記比較ステップの対応比較結果に基づいて前記候補軸を
前記フィルタ軸として指定するステップとを含んでなる
ことを特徴としたものである。
【０００９】第３の技術手段は、第２の技術手段におい
て、前記対応比較結果は、１候補軸に関して特定された
複数の前記第１画素と前記第２画素間の差の平均最小値
であることを特徴としたものである。
【００１０】第４の技術手段は、第１の技術手段におい
て、前記フィルタ軸に平行な複数の画素を選択的にフィ
ルタ処理する前記ステップは、前記ブロックの１境界線
に直に隣接するセグメントの画素のペアの比較が所定の
関係を満足する場合に、フィルタ処理する隣接する画素
の前記セグメントを指定するステップと、前記セグメン
トの前記画素を選択的にフィルタ処理するステップとを
含んでなることを特徴としたものである。
【００１１】第５の技術手段は、第４の技術手段におい
て、前記境界線に隣接する前記画素のペアを比較するた
めの前記所定の関係は、前記画素のペア間の差に対する
上限閾値を含んでなることを特徴としたものである。
【００１２】第６の技術手段は、第４の技術手段におい
て、前記境界線に隣接する前記画素のペアを比較するた
めの前記所定の関係は、前記画素のペア間の差に対する
下限閾値を含んでなることを特徴としたものである。
【００１３】第７の技術手段は、第６の技術手段におい
て、前記下限閾値は、前記ブロックに適用できる量子化
パラメータの関数を含んでなることを特徴としたもので
ある。
【００１４】第８の技術手段は、第１の技術手段におい
て、前記フィルタ軸に平行な複数の画素を選択的にフィ
ルタ処理する前記ステップは、前記ブロックの１つの境
界線に直に隣接するセグメントの画素のペアの比較が所
定の関係を満足した場合に、フィルタ処理する隣接画素
の前記セグメントを指定するステップと、前記境界線か
ら更に離れた隣接する画素のペアを連続性閾値と順次比
較することにより前記境界線の各側の少なくとも１つの
画素をフィルタ処理範囲として指定するステップと、前
記フィルタ処理範囲の前記画素をフィルタ処理するステ
ップとを含んでなることを特徴としたものである。
【００１５】第９の技術手段は、伸張画像の後処理方法
において、量子化パラメータの関数としてフィルタ処理
する画像画素のブロックと量子化パラメータの閾値を選
択するステップと、前記ブロック内の画像エッジに平行
なフィルタ軸を確立するステップと、前記ブロックの１
つの境界線と交差し前記フィルタ軸に平行な複数の隣接
画素を含んでなる１つのフィルタ処理セグメントを特定
するステップと、前記フィルタ処理セグメントの前記画
像を選択的にフィルタ処理するステップとを含んでなる
ことを特徴としたものである。
【００１６】第１０の技術手段は、第９の技術手段にお
いて、前記ブロック内の画像エッジに平行なフィルタ軸
を確立する前記ステップは、複数の候補軸を指定するス
テップと、１つの候補軸に平行な１つの投影線上におい
て、前記ブロックの第１境界線近傍に位置する第１画素
と第２境界線近傍にある第２画素を特定する特定ステッ
プと、前記第１画素と前記第２画素間の差を決定する決
定ステップと、複数の前記候補軸に対して前記特定ステ
ップと前記決定ステップとを反復するステップと、前記
第１画素と前記第２画素間の最小差の関数に対応する前
記候補軸を前記フィルタ軸として特定するステップを含
んでなることを特徴としたものである。
【００１７】第１１の技術手段は、第９の技術手段にお
いて、前記境界線に隣接する前記フィルタ処理セグメン
トの画素のペアが閾値に対する所定の関係を満足する場
合に、フィルタ処理する前記フィルタ処理セグメントを
指定するステップをさらに含むことを特徴としたもので
ある。
【００１８】第１２の技術手段は、第１１の技術手段に
おいて、前記ブロックの前記境界線に隣接する前記フィ
ルタ処理セグメントの画素のペアが閾値に対する所定の
関係を満足する場合に、フィルタ処理する前記フィルタ
処理セグメントを指定する前記ステップは、前記画素の
ペア間の差を上限閾値と比較するステップと、前記画素
のペア間の差を下限閾値と比較するステップを含んでな
ることを特徴としたものである。
【００１９】第１３の技術手段は、第１２の技術手段に
おいて、前記下限閾値が前記ブロックに対する量子化パ
ラメータの関数であることを特徴としたものである。
【００２０】第１４の技術手段は、第９の技術手段にお
いて、１つのフィルタ処理範囲として前記境界線の各側
の少なくとも１つの画素を指定するステップと、前記フ
ィルタ処理範囲の前記画素をフィルタ処理するステップ
をさらに含むことを特徴としたものである。
【００２１】第１５の技術手段は、第１４の技術手段に
おいて、１つのフィルタ処理範囲として前記境界線の各
側の少なくとも１つの画素を指定する前記ステップは、
前記フィルタ処理範囲に含まれる前記境界線に隣接する
前記フィルタ処理セグメントの１つの画素を選択するス
テップと、前記フィルタ処理範囲に含まれている最後の
画素と前記次の隣接画素間の差が連続性閾値を超えるま
で前記フィルタ処理範囲に次の隣接画素を逐次含めるス
テップを含むことを特徴としたものである。
【００２２】第１６の技術手段は、第１５の技術手段に
おいて、前記連続性閾値は、前記ブロックに対する量子
化パラメータの関数であることを特徴としたものであ
る。
【００２３】第１７の技術手段は、第１５の技術手段に
おいて、前記連続性閾値は、前記ブロックの第１境界線
近傍に位置する第１画素と前記ブロックの対向する第２
境界線近傍に位置する第２画素との間の差の関数である
ことを特徴としたものである。
【００２４】第１８の技術手段は、伸張画像の後処理方
法において、１つのブロック境界線により規定される画
像画素の１つのブロックを特定するステップと、前記ブ
ロックに適用可能な量子化パラメータを閾値量子化パラ
メータと比較するステップと、複数の候補フィルタ軸に
平行な複数の投影線の各々に整列した画素のペアを、前
記ブロック量子化パラメータが前記閾値量子化パラメー
タを超える場合に選択するステップと、前記候補フィル
タ軸の各々に対する前記複数の投影先の各々に対する前
記画素のペアの画素間の平均差の和を計算するステップ
と、前記画素のペアの画素間の前記差の和の最小に対応
する前記候補フィルタ軸を１つのフィルタ軸として選択
するステップと、前記フィルタ軸に平行な方向に整列し
た複数のフィルタ処理セグメントを含んでなる１つのフ
ィルタ処理セグメントを特定するステップと、前記ブロ
ック境界線の各側にある少なくとも１つのフィルタ処理
セグメント画素を含んでなるフィルタ処理範囲を特定す
るステップと、前記伸張画像を平滑にするために前記フ
ィルタ処理範囲の前記フィルタ処理セグメント画素をフ
ィルタ処理するステップとを含んでなることを特徴とし
たものである。
【００２５】第１９の技術手段は、第１８の技術手段に
おいて、隣接フィルタ処理セグメント画素のペアの画素
間の差を連続性閾値と比較する比較ステップと、前記差
が前記連続性閾値を超えるまで前記ブロック境界線から
さらに離れて順次位置するセグメント画素のペアをフィ
ルタ処理するために前記比較ステップを反復するステッ
プと、前記ブロック境界線の各側に順次遠くに位置する
フィルタ処理セグメントの各々が前記連続性閾値より小
さい差を特徴とするフィルタ処理セグメント画素のペア
のメンバーである画素のアレイに前記フィルタ処理範囲
を制限するステップをさらに含んでなることを特徴とし
たものである。
【００２６】第２０の技術手段は、インタレース動画の
後処理方法において、第１インタレースフィールドの画
素ブロック内の１エッジに平行なフィルタ軸を確立する
ステップと、前記フィルタ軸に平行な複数画素であっ
て、前記第１インタレースフィールドの前記ブロックの
該複数画素を選択的にフィルタ処理するステップと、第
２インタレースフィールドの画素ブロック内の１エッジ
に平行なフィルタ軸を確立するステップと、前記フィル
タ軸に平行な前記第２インタレースフィールドの前記ブ
ロックの複数画素を選択的にフィルタ処理するステップ
とを含んでなることを特徴としたものである。
【００２７】第２１の技術手段は、第２０の技術手段に
おいて、第１インタレースフィールドの画素ブロック内
の１エッジに平行なフィルタ軸を確立する前記ステップ
は、１つの候補軸に平行な投影線上に位置し、１つのブ
ロックの第１境界線近傍に位置する第１画素と前記ブロ
ックの第２境界線近傍に位置する第２画素を特定する特
定ステップと、前記第１画素と前記第２画素を比較する
比較ステップと、複数の前記候補軸に対して前記特定ス
テップと前記比較ステップとを反復するステップと、他
の前記候補軸に対する前記第１画素と前記第２画素の前
記比較ステップの対応比較結果に基づいて前記候補軸を
前記フィルタ軸として指定するステップを含むことを特
徴としたものである。
【００２８】第２２の技術手段は、第２１の技術手段に
おいて、前記対応比較結果は、前記第１画素と前記第２
画素間の差の最小値であることを特徴としたものであ
る。
【００２９】第２３の技術手段は、第２０の技術手段に
おいて、前記フィルタ軸に平行な複数の画素を選択的に
フィルタ処理するステップは、前記ブロックの１つの境
界線に直に隣接するセグメント画素のペアの比較が所定
の関係を満足している場合に、フィルタ処理する隣接画
素の前記セグメントを指定するステップと、前記セグメ
ントの前記画素を選択的にフィルタ処理するステップを
含むことを特徴としたものである。
【００３０】第２４の技術手段は、第２３の技術手段に
おいて、前記境界線に隣接する前記画素のペアを比較す
るための前記所定の関係が前記画素対間の差に対する上
限閾値を含んでなることを特徴としたものある。
【００３１】第２５の技術手段は、第２３の技術手段に
おいて、前記境界線に隣接する前記画素のペアを比較す
るための前記所定の関係が前記画素のペアの間の差に対
する下限閾値を含んでなることを特徴としたものであ
る。
【００３２】第２６の技術手段は、第２５の技術手段に
おいて、前記境界線に隣接する前記画素のペアを比較す
るための前記所定の関係が前記画素のペアの間の差に対
する下限閾値を含んでなることを特徴としたものであ
る。
【００３３】第２７の技術手段は、第２３の技術手段に
おいて、前記フィルタ軸に平行な前記第１インタレース
フィールドの前記ブロックの複数の画素を選択的にフィ
ルタ処理するステップは、前記ブロックに直に隣接する
前記セグメント画素のペアの比較が前記所定の関係を満
足する場合にフィルタ処理する隣接画素の１セグメント
を指定するステップと、前記境界線から更に離れた隣接
画素のペアを連続性閾値と順次比較することにより前記
境界線の各側の少なくとも１つの画素を１つのフィルタ
処理範囲として特定するステップと、前記フィルタ処理
範囲の前記画素をフィルタ処理するステップとを含んで
なることを特徴としたものである。
【００３４】
【発明の実施の形態】本発明は、画像画素の１ブロック
内の１画像エッジに比較的平行に配置されたフィルタ軸
を確立するステップと同フィルタ軸にほぼ平行に配置さ
れた複数の画素を選択的にフィルタ処理するステップを
含んでなる伸張画像の後処理方法を提供することによ
り、先行技術の前述の欠点を克服する。ブロック内の１
画像エッジにほぼ平行な１方向で１ブロックの画素をフ
ィルタ処理することによりエッジの鮮鋭度に対する影響
を最少にする。さらに、この方法は、目に見えるアーチ
ファクトを生じそうな隣接画素との差異を示す画素をフ
ィルタ処理のために選択することにより計算資源を節約
する。ブロック化の影響を示しそうにないブロックに属
する画素はフィルタ処理しない。さらに、気付く程度の
アーチファクトは生じない十分に近似の値を持つブロッ
ク境界線の画素及び細部を示す画素はフィルタ処理しな
い。この方法は、インタレースされた動画の個々のフィ
ールドに含まれている画像に個別に適用でき、圧縮を含
むフィールドの個別処理から生じる画像の複雑化を避け
ることができる。
【００３５】図１は、伸張画像の領域例の画素を示す概
略図である。変換符号化プロセスにおいて、Ｎ個の画素
×Ｎ個の画素を有する画像をｎ×ｎのサブ画像即ちブロ
ックにサブ分割し、ブロック単位で個別の画素を変換す
る。例えば、ＪＰＥＧ（ＩＳＯ１０９１８）及びＭＰＥ
Ｇ−２（ＩＳＯ／ＩＥＣ１３８１８）規格による画像圧
縮プロセスが用いる離散余弦変換（ＤＣＴ）の場合、画
像を各８×８のブロックにサブ分割する。図１は、ブロ
ック境界線１４，１６，１８及び２０により囲まれた、
ブロック１２のようなブロックに分割された、より大き
い画像１０の一部分を示している。ブロック境界線に囲
まれた領域の外側にある画素は隣接ブロックに含まれて
いる。第１色２４（右下がり斜線）と第２色２６（白ぬ
き）の画素の境界線により形成された画像エッジ２２
は、ブロック１２を斜めに分割する。図示のように、画
素の１ブロックは任意パターンの範囲を定める任意数の
画素を含むことができることが理解できる。
【００３６】伸張画像は圧伸プロセスの幾つかのアーチ
ファクトを示すことがある。最も一般的な圧縮アーチフ
ァクトは、画像圧縮のために生成したブロックが伸張画
像においてブロック化の影響により視覚的に認知可能に
なることである。ＤＣＴ変換符号化において、１ブロッ
クの空間ドメイン信号を周波数ドメイン内係数の１ブロ
ックに該変換法を用いて変換する。得られた周波数係数
を符号化器が許容する限定数の離散値の１つとして量子
化又は近似化する。原画像の大きな領域は比較的均一な
色又はグレースケールであるので、符号化器により実行
される“丸め”プロセスによって、視覚的にはかなり異
なる量子化値が、ほぼ同一の原画色の画素に割り当てら
れる結果になる。画像伸張時、このような画素の色又は
グレースケールの差は十分に認知可能である。これは、
比較的均一な色領域の場合、隣接ブロックの境界におい
て特に問題となる。ブロック化の影響の重大さは、符号
化器が選択した量子化パラメータ又は順次ポテンシャル
量子化値間の距離の関数である。ブロック境界線を横切
る変化を平滑化してブロック化の影響又はグリッドノイ
ズを低減もしくは除去するために後処理（フィルタ処理
によることが多い）を適用する。
【００３７】画像の各ブロックの各境界線に沿った画素
の水平行又は垂直列のセグメントのフィルタ処理は、計
算資源を集中的に使用するプロセスである。加えて、ブ
ロック１２の中心に延伸する画像行又は列をフィルタ処
理することは、画像エッジ２２をフィルタ処理する結果
になる。エッジ２２のような斜め画像エッジの幾つかの
部分は１回以上フィルタ処理され、その結果、伸張画像
内のエッジの鮮鋭度が劣化する。本発明の発明者は、ア
ーチファクトが問題になる画像に関し、選択ブロック内
の画像を選択的にフィルタ処理することにより計算資源
を節減できることを知見した。さらに、発明者は、画像
エッジの方向に概ね平行に整列させた軸に沿って画素を
選択的にフィルタ処理することにより、エッジの鮮鋭
度、従って、伸張画像の画質を改善できることを知見し
た。本発明においては、画像エッジの方向を検知し、１
ブロック内の画像エッジの方向に比較的平行なフィルタ
軸に沿って整列する画素に対し選択的なフィルタ処理を
適用する。
【００３８】ブロック化の影響に加え、伸張画像はリン
ギングアーチファクトを示すことがあり、このアーチフ
ァクトは、しばしば、画像エッジ付近にほぼ平行なノイ
ズラインとして現れる。図１において、リンギングアー
チファクトは、エッジ２２の近傍に第３色２８（左下が
り斜線）の画素として図示されている。伸張画像に“階
段状ノイズ”（この用語は画像中のエッジの外観を示
す）が現れることがある。この階段形状は、画像内のエ
ッジ２２を横切って配置されたブロックに対するブロッ
ク化の影響が強調された結果である。
【００３９】図２は、本発明による後処理方法のフロー
チャート図である。画像の過度の平滑化を避け、計算機
資源を節減するために、画像の選択ブロックの画素に対
してフィルタ処理を実行する。ブロック選択ステップに
おいて、各ブロックに対する量子化パラメータ（ＱＰ）
をデータストリームから抽出し、予め定められた量子化
パラメータの閾値（ＱＰ＿ＴＨＲ）（ステップ１０２）
と比較する。量子化パラメータの閾値は、ブロックの境
界線を横切っても視覚的に許容できる遷移しか生成しな
い量子化パラメータ間の選択された最大距離である。量
子化パラメータが閾値より小さい場合は、量子化誤差に
より有意のグリッドノイズと好ましくないブロック化ア
ーチファクトを生じることはない。この場合、本方法は
現ブロックをフィルタ処理することなく次の調べるべき
ブロックを選択する（ステップ１０４）。量子化パラメ
ータが閾値を超える場合は、そのブロックをフィルタ処
理すべきブロックとして指定する。
【００４０】画素ブロックをフィルタ処理する場合、ブ
ロック内の画像エッジの最も優勢な方向を決定する（ス
テップ１０６）。エッジの方向は、ブロックの対向境界
線の近傍にあって候補フィルタ軸の投影線に位置する画
素を比較することにより決定する。図１を参照する。エ
ッジ方向の検査は、４つの候補軸の方向、即ち、水平線
（ｋ＝０）３０，垂直線（ｋ＝２）３２，４５°対角線
（ｋ＝３）３４と（ｋ＝１）３６の各方向において実施
し、ブロック１２内エッジ例２２の優先方向を決定す
る。この検査では異なる追加又は中間候補軸（例えば、
２２．５゜）に沿っても進行できたが、所要の追加計算
量が多い割には伸張画像の画質の改善の効果は少なく妥
当ではない。
【００４１】ブロックは圧縮プロセスにおいて高周波情
報の多くを失うので、そのブロック範囲内の画素から画
像エッジの方向を推論することが困難な場合もあり得
る。ブロックの境界線１４，１６，１８及び２０に隣り
合っている、隣接ブロックのメンバーである画素を調べ
ることにより、検討する領域を拡大し、検討結果の精度
を改善できる。比較する画素の対応ペアは、対向ブロッ
ク境界線付近にあって各候補軸３０，３２，３４及び３
６に平行な投影線に沿い位置決めする。例えば、候補軸
３６に平行な投影線３８と４０を用い、比較するブロッ
ク境界線１４と１８の近傍画素（１，０）４２と（０，
１）４４と（３，０）４６と（０，３）４８を特定す
る。因数２のサブサンプリングにより優勢エッジ方向を
特定するに十分なデータポイントを生成し、計算要求量
を減少させ得ることが判明した。その結果、水平軸（ｋ
＝０）３０と垂直軸（ｋ＝２）３２につき５対の画素を
検査し、対角軸（ｋ＝１）３６と（ｋ＝３）３４につい
て９対の画素を検査する。因数２のサブサンプリングに
より生成される８×８画素の１ブロックに対するデータ
セットの１例を次表に示す。表中のＰk 1とＰk 2は、対抗
するブロック境界線上の対応するペアの画素である。
【００４２】
【表１】
【００４３】１画素ブロック内の画像エッジの優勢方向
は、検査のために選択した複数の対応画素の各々に対す
る画素値の平均絶対差の最小和に該当する候補軸によっ
て特定する。言い換えれば、Ｋmin＝ａｒｇＭＩＮ
(0<=k<=3)｜Ｐk 1−Ｐk 2｜／ＤＩＭ（Ｐk 1）であり、こ
こで、｜Ｐk 1−Ｐk 2｜／ＤＩＭ（Ｐk 1）は軸ｋの方向の
投影データセット内で対応する画素の平均絶対差であ
り、Ｋminは最小引数に対応する候補軸である。
【００４４】エッジ２２に平行な投影線上の対向境界線
にある画素間の差は、エッジ２２のようなエッジを特徴
付ける有意の色又はグレースケールの差に対向する候補
軸３０、３２及び３４の方向で抽出した画素間の差より
小さいと推定する。ブロック１２の画素をフィルタ処理
するフィルタ軸を方向付けるために、最小和を生じる候
補軸をブロック１２内エッジ２２の優勢方向とする。
【００４５】画像エッジの優勢方向の決定に続き、ブロ
ックの境界線１４で二等分され、特定エッジ方向又はフ
ィルタ軸に平行な隣接画素群４９（Ｖ0…，Ｖ9）（フィ
ルタ処理セグメント）（括弧で示す）を選択的にローパ
スフィルタ処理するために特定する（ステップ１０
８）。
【００４６】画像の過度の平滑化を避けるために、ブロ
ックの境界線に隣接するフィルタ処理セグメントの２つ
の画素（Ｖ4とＶ5）５０と５２を２つの閾値１１０で試
験する。最初に、ブロックの境界線１４に隣接する画素
（Ｖ4とＶ5）５０と５２が量子化パラメータ（ＱＰ）の
２倍を超える場合、それらの画素は画像エッジを表わす
ことがあり、エッジの鮮鋭度が低下するのを避けるため
にフィルタ処理は行わない。他方、ブロックの境界線１
４に隣接する画素５０と５２の差の絶対値が予め規定し
た境界閾値（ＢＤ＿ＴＨＲ）より小さければ、それらの
画素の色又はグレースケール間の差は、見分けができる
程度のブロック化アーチファクトを生じるには不十分で
あるので、フィルタ処理は行わない。もし、ブロック境
界線に隣接する画素５０と５２間の差が試験用に設定し
た上限及び下限の外であれば、現セグメントのフィルタ
処理をせずに次のフィルタ処理セグメントを選択する
（ステップ１１２）。
【００４７】ブロック境界線に隣接する画素５０と５２
間の差が前記上限及び下限の閾値範囲内であれば、その
セグメントのフィルタ処理を確実に行って、同フィルタ
処理セグメントに沿った色又はグレースケールの連続性
を調べる（ステップ１１４）。ブロック境界線での画素
を除くフィルタ処理セグメント内の隣接画素の有意差
は、ブロック内の詳細部を表わしている可能性が高い。
ステップ１１４の不連続性検査の目的は、かような変動
を検出し、詳細部を表現する画素をフィルタ処理しない
ように、セグメント内の画素のある範囲にフィルタ処理
を制限することである。画素Ｖ4５０から開始し、画素
Ｖ4の値（Ｖi）と境界から更に離れる次の隣接画素（Ｖ
3）５４との差を閾値（ＴＨＲＥＤ）と比較する。同様
にして、画素Ｖ3５４と画素Ｖ2５６及び境界１４から更
に離れる画素の順次ペア（ｓｕｃｃｅｓｓｉｖｅ ｐａ
ｉｒ）の差を閾値（ＴＨＲＥＤ）と比較する。１対の画
素間の差が閾値（ＴＨＲＥＤ）を超えるならば、ブロッ
ク境界線１４により近い画素をフィルタ処理するセグメ
ント４９に対する下限として選択する。同様に、不連続
性試験を画素Ｖ5５２から実施し、セグメントに対する
上限を定める。不連続性試験（ＶLB…ＶUB）により生成
された上限と下限間の画素を含み、境界線の各側の少な
くとも１個の画素を含むフィルタ処理セグメント４９の
部分を含んでなるフィルタ処理範囲をフィルタ処理す
る。閾値は、量子化パラメータ（ＱＰ）の関数であり、
境界隣接画素間の差の絶対値（｜Ｖ4-Ｖ5｜）であって
よい。この閾値は、又、特性の異なるブロック毎に異な
ってよい。例えば、ブロックは、画像エッジの方向特定
ステップ１０８において特定されたように、ブロックの
対向境界線上の画素間の平均差に基いて特徴付けること
ができる。例えば、１つのブロックを次のように特徴例
示することができる。
【００４８】（ａ）Ｍｉｎ＿ｄｉｆ＜ＴＨＲ＿ｅｄｇｅ
１であり、Ｍａｘ＿ｄｉｆ−Ｍｉｎ＿ｄｉｆ＞ＴＨＲ
＿ｅｄｇｅ ２であれば、単純で強いエッジタイプ、
（ｂ）Ｍａｘ＿ｄｉｆ＜ＴＨＲ＿ｓｍｏｏｔｈであれ
ば、円滑なエッジタイプで、（ｃ）Ｍｉｎ＿ｄｉｆ と
Ｍａｘ＿ｄｉｆの関係が上記のいずれでもなければ、複
雑なエッジタイプである。ここで、Ｍｉｎ＿ｄｉｆ は
ｋminに対応する値の平均絶対差、Ｍａｘ＿ｄｉｆは
ｋmaxに対応する値の平均絶対差、ＴＨＲ＿ｅｄｇｅ
１は閾値エッジ １、ＴＨＲ＿ｅｄｇｅ ２は閾値エッ
ジ２、ＴＨＲ＿ｓｍｏｏｔｈは平滑遷移の閾値である。
ｋmin＝ａｒｇＭＩＮ(0<=k<=3)｜Ｐk 1−Ｐk 2｜／ＤＩＭ
（Ｐk 1）であり、ｋmax＝ａｒｇＭＡＸ(0<=k<=3)｜Ｐk 1
−Ｐk 2｜／ＤＩＭ（Ｐk 1）である。｜Ｐk 1−Ｐk 2｜／Ｄ
ＩＭ（Ｐk 1）は軸ｋの方向の投影データセット内の対応
画素の平均絶対差であり、ｋminは最小引数を生じる軸
であり、ｋmaxは最大引数を生じる軸である。
【００４９】例えば、閾値（ＴＨＲＥＤ）を増大し、単
純で強いエッジ処理として分類されたブロック内フィル
タ処理セグメントを容易によりアグレッシブにフィルタ
処理することができる。閾値（ＴＨＲＥＤ）を、リンギ
ングアーチファクト画素２８のフィルタ処理は許すが、
ブロック内細部のフィルタ処理を避けられるような十分
なレベルに設定することができる。セグメント境界線付
近の画素（ＶLB…ＶUB）をフィルタ処理するために画素
の反復又は対称拡大を用いてもよい。
【００５０】フィルタ処理範囲の決定に続き、フィルタ
処理範囲（ＶLB…ＶUB）の画素をフィルタ処理し（ステ
ップ１１６）、フィルタ処理するセグメントを選択する
（ステップ１１２）。フィルタ処理は通常ラスタ走査の
方向で実施されるので、ここでは、ブロック１２の左垂
直境界線１４と下水平境界線２０に沿ってのみフィルタ
処理の実行を要し、残りの境界線１６と１８は隣接ブロ
ックをフィルタ処理する時にフィルタ処理される。フィ
ルタ処理範囲のフィルタ処理には任意の低域フィルタを
用いることができる。許容できる画質を生成することが
実証されている７タップフィルタを表Ａに記述するよう
に実装することができる。
【００５１】
【表２】
【００５２】さらに、本発明の方法においては、ショー
トフィルタモードを設けて使用することができる。フィ
ルタ処理セグメント４９の画素の場合の輝度の大きな変
動は、そのセグメントが高レベルの詳細テクスチャを有
する画像１０の領域内にあることを示している。この場
合、ショートフィルタモードを選択することができ、境
界線１４に隣接する２つの画素５０と５２の値を平均値
に置換えてブロック化の影響を低減させる。
【００５３】本発明の方法は、インタレース動画フィー
ルドの画像の後処理にも有効である。２枚のフィールド
は圧縮時に異なる処理（例えば、動き予測又は圧縮及び
離散余弦変換符号化）を受けることが多いので、個々の
フィールドが表現する画像を個別に後処理することは有
利である。フィールドの後処理ステップにより、ブロッ
ク分類の複雑化を避けられ、フィールド間の輝度変化を
画像エッジと取り違えることが避けられる。フィールド
間の輝度変化（フィールドの撮像又は圧縮に起因する）
を画像エッジとして特定することは、動くオブジェクト
の境界線において特に問題となる。各マクロブロックの
圧縮モード（フィールド又はフレームの動き補償）に基
き適応分離されるならば、性能を若干改善できる。
【００５４】本明細書に引用した全ての資料は、参考の
ために記述したものである。本明細書に使用してきた用
語と表現は、限定を目的とするものではなく説明のため
に使用したものであり、用語及び表現の使用にあたっ
て、図示又は記述した特徴又は部分の同等な用語と表現
を排除する意図は全くなかった。本発明の範囲は、特許
請求範囲によってのみ規定され限定されることを理解す
べきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】伸張画像の領域例の画素を示す概略図である。
【図２】本発明による後処理方法のフローチャートであ
る。
【符号の説明】
１０…画像、１２…ブロック、１４，１６，１８，２０
…ブロック境界線、２２…画像エッジ、２４…第１色画
素、２６…第２色画素、２８…リンギングアーチファク
ト画素、３０…水平線、３２…垂直線、３４，３６…対
角線、３８，４０…投影線、４９…セグメント、５０，
５２，５４，５６…隣接する画素。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０４Ｎ 5/14 Ｈ０４Ｎ 1/40 １０１Ｄ 7/30 7/133 Ｚ

Claims (27)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像画素の１ブロック中の１画像エッジ
    に平行なフィルタ軸を確立するステップと、 前記フィルタ軸に平行な複数の画素を選択的にフィルタ
    処理するステップとを含んでなることを特徴とする伸張
    画像の後処理方法。
  2. 【請求項２】 前記フィルタ軸を確立するステップは、 １候補軸に平行な１投影線上にあって前記ブロックの第
    １境界線近傍にある第１画素と第２境界線近傍にある第
    ２画素とを特定する特定ステップと、 前記第１画素と前記第２画素とを比較する比較ステップ
    と、 複数の前記候補軸に対し前記特定ステップと前記比較ス
    テップとを反復するステップと、 他の候補軸に対する前記第１と第２の画素の前記比較ス
    テップの対応比較結果に基づいて前記候補軸を前記フィ
    ルタ軸として指定するステップとを含んでなることを特
    徴とする請求項１に記載の伸張画像の後処理方法。
  3. 【請求項３】 前記対応比較結果は、１候補軸に関して
    特定された複数の前記第１画素と前記第２画素間の差の
    平均最小値であることを特徴とする請求項２に記載の伸
    張画像の後処理方法。
  4. 【請求項４】 前記フィルタ軸に平行な複数の画素を選
    択的にフィルタ処理する前記ステップは、 前記ブロックの１境界線に直に隣接するセグメントの画
    素のペアの比較が所定の関係を満足する場合に、フィル
    タ処理する隣接する画素の前記セグメントを指定するス
    テップと、 前記セグメントの前記画素を選択的にフィルタ処理する
    ステップとを含んでなることを特徴とする請求項１に記
    載の伸張画像の後処理方法。
  5. 【請求項５】 前記境界線に隣接する前記画素のペアを
    比較するための前記所定の関係は、前記画素のペア間の
    差に対する上限閾値を含んでなることを特徴とする請求
    項４に記載の伸張画像の後処理方法。
  6. 【請求項６】 前記境界線に隣接する前記画素のペアを
    比較するための前記所定の関係は、前記画素のペア間の
    差に対する下限閾値を含んでなることを特徴とする請求
    項４に記載の伸張画像の後処理方法。
  7. 【請求項７】 前記下限閾値は、前記ブロックに適用で
    きる量子化パラメータの関数を含んでなることを特徴と
    する請求項６に記載の伸張画像の後処理方法。
  8. 【請求項８】 前記フィルタ軸に平行な複数の画素を選
    択的にフィルタ処理する前記ステップは、 前記ブロックの１つの境界線に直に隣接するセグメント
    の画素のペアの比較が所定の関係を満足した場合に、フ
    ィルタ処理する隣接する画素の前記セグメントを指定す
    るステップと、 前記境界線から更に離れた隣接する画素のペアを連続性
    閾値と順次比較することにより前記境界線の各側の少な
    くとも１つの画素をフィルタ処理範囲として指定するス
    テップと、 前記フィルタ処理範囲の前記画素をフィルタ処理するス
    テップとを含んでなることを特徴とする請求項１に記載
    の伸張画像の後処理方法。
  9. 【請求項９】 量子化パラメータの関数としてフィルタ
    処理する画像画素のブロックと量子化パラメータの閾値
    を選択するステップと、 前記ブロック内の画像エッジに平行なフィルタ軸を確立
    するステップと、 前記ブロックの１つの境界線と交差し前記フィルタ軸に
    平行な複数の隣接画素を含んでなる１つのフィルタ処理
    セグメントを特定するステップと、 前記フィルタ処理セグメントの前記画像を選択的にフィ
    ルタ処理するステップとを含んでなることを特徴とする
    伸張画像の後処理方法。
  10. 【請求項１０】 前記ブロック内の画像エッジに平行な
    フィルタ軸を確立する前記ステップは、 複数の候補軸を指定するステップと、 １つの候補軸に平行な１つの投影線上において、前記ブ
    ロックの第１境界線近傍に位置する第１画素と第２境界
    線近傍にある第２画素を特定する特定ステップと、 前記第１画素と前記第２画素間の差を決定する決定ステ
    ップと、 複数の前記候補軸に対して前記特定ステップと前記決定
    ステップとを反復するステップと、 前記第１画素と前記第２画素間の最小差の関数に対応す
    る前記候補軸を前記フィルタ軸として特定するステップ
    を含んでなることを特徴とする請求項９に記載の伸張画
    像の後処理方法。
  11. 【請求項１１】 前記境界線に隣接する前記フィルタ処
    理セグメントの画素のペアが閾値に対する所定の関係を
    満足する場合に、フィルタ処理する前記フィルタ処理セ
    グメントを指定するステップをさらに含むことを特徴と
    する請求項９に記載の伸張画像の後処理方法。
  12. 【請求項１２】 前記ブロックの前記境界線に隣接する
    前記フィルタ処理セグメントの画素のペアが閾値に対す
    る所定の関係を満足する場合に、フィルタ処理する前記
    フィルタ処理セグメントを指定する前記ステップは、 前記画素のペア間の差を上限閾値と比較するステップ
    と、 前記画素のペア間の差を下限閾値と比較するステップを
    含んでなることを特徴とする請求項１１に記載の伸張画
    像の後処理方法。
  13. 【請求項１３】 前記下限閾値が前記ブロックに対する
    量子化パラメータの関数であることを特徴とする請求項
    １２に記載の伸張画像の後処理方法。
  14. 【請求項１４】 １つのフィルタ処理範囲として前記境
    界線の各側の少なくとも１つの画素を指定するステップ
    と、 前記フィルタ処理範囲の前記画素をフィルタ処理するス
    テップをさらに含むことを特徴とする請求項９に記載の
    伸張画像の後処理方法。
  15. 【請求項１５】 １つのフィルタ処理範囲として前記境
    界線の各側の少なくとも１つの画素を指定する前記ステ
    ップは、 前記フィルタ処理範囲に含まれる前記境界線に隣接する
    前記フィルタ処理セグメントの１つの画素を選択するス
    テップと、 前記フィルタ処理範囲に含まれている最後の画素と前記
    次の隣接画素間の差が連続性閾値を超えるまで前記フィ
    ルタ処理範囲に次の隣接画素を逐次含めるステップを含
    むことを特徴とする請求項１４に記載の伸張画像の後処
    理方法。
  16. 【請求項１６】 前記連続性閾値は、前記ブロックに対
    する量子化パラメータの関数であることを特徴とする請
    求項１５に記載の伸張画像の後処理方法。
  17. 【請求項１７】 前記連続性閾値は、前記ブロックの第
    １境界線近傍に位置する第１画素と前記ブロックの対向
    する第２境界線近傍に位置する第２画素との間の差の関
    数であることを特徴とする請求項１５に記載の伸張画像
    の後処理方法。
  18. 【請求項１８】 １つのブロック境界線により規定され
    る画像画素の１つのブロックを特定するステップと、 前記ブロックに適用可能な量子化パラメータを閾値量子
    化パラメータと比較するステップと、 複数の候補フィルタ軸に平行な複数の投影線の各々に整
    列した画素のペアを、前記ブロック量子化パラメータが
    前記閾値量子化パラメータを超える場合に選択するステ
    ップと、 前記候補フィルタ軸の各々に対する前記複数の投影先の
    各々に対する前記画素のペアの画素間の平均差の和を計
    算するステップと、 前記画素のペアの画素間の前記差の和の最小に対応する
    前記候補フィルタ軸を１つのフィルタ軸として選択する
    ステップと、 前記フィルタ軸に平行な方向に整列した複数のフィルタ
    処理セグメントを含んでなる１つのフィルタ処理セグメ
    ントを特定するステップと、 前記ブロック境界線の各側にある少なくとも１つのフィ
    ルタ処理セグメント画素を含んでなるフィルタ処理範囲
    を特定するステップと、 前記伸張画像を平滑にするために前記フィルタ処理範囲
    の前記フィルタ処理セグメント画素をフィルタ処理する
    ステップとを含んでなることを特徴とする伸張画像の後
    処理方法。
  19. 【請求項１９】 隣接フィルタ処理セグメント画素のペ
    アの画素間の差を連続性閾値と比較する比較ステップ
    と、 前記差が前記連続性閾値を超えるまで前記ブロック境界
    線からさらに離れて順次位置するセグメント画素のペア
    をフィルタ処理するために前記比較ステップを反復する
    ステップと、 前記ブロック境界線の各側に順次遠くに位置するフィル
    タ処理セグメントの各々が前記連続性閾値より小さい差
    を特徴とするフィルタ処理セグメント画素のペアのメン
    バーである画素のアレイに前記フィルタ処理範囲を制限
    するステップをさらに含んでなることを特徴とする請求
    項１８に記載の伸張画像の後処理方法。
  20. 【請求項２０】 第１インタレースフィールドの画素ブ
    ロック内の１エッジに平行なフィルタ軸を確立するステ
    ップと、 前記フィルタ軸に平行な複数画素であって、前記第１イ
    ンタレースフィールドの前記ブロックの該複数画素を選
    択的にフィルタ処理するステップと、 第２インタレースフィールドの画素ブロック内の１エッ
    ジに平行なフィルタ軸を確立するステップと、 前記フィルタ軸に平行な前記第２インタレースフィール
    ドの前記ブロックの複数画素を選択的にフィルタ処理す
    るステップとを含んでなることを特徴とするインタレー
    ス動画の後処理方法。
  21. 【請求項２１】 第１インタレースフィールドの画素ブ
    ロック内の１エッジに平行なフィルタ軸を確立する前記
    ステップは、 １つの候補軸に平行な投影線上に位置し、１つのブロッ
    クの第１境界線近傍に位置する第１画素と前記ブロック
    の第２境界線近傍に位置する第２画素を特定する特定ス
    テップと、 前記第１画素と前記第２画素とを比較する比較ステップ
    と、 複数の前記候補軸に対して前記特定ステップと前記比較
    ステップとを反復するステップと、 他の前記候補軸に対する前記第１画素と前記第２画素の
    前記比較ステップの対応比較結果に基づいて前記候補軸
    を前記フィルタ軸として指定するステップを含むことを
    特徴とする請求項２０に記載のインタレース動画の後処
    理方法。
  22. 【請求項２２】 前記対応比較結果は、前記第１画素と
    前記第２画素間の差の最小値であることを特徴とする請
    求項２１に記載のインタレース動画の後処理方法。
  23. 【請求項２３】 前記フィルタ軸に平行な複数の画素を
    選択的にフィルタ処理するステップは、 前記ブロックの１つの境界線に直に隣接するセグメント
    画素のペアの比較が所定の関係を満足している場合に、
    フィルタ処理する隣接する画素の前記セグメントを指定
    するステップと、 前記セグメントの前記画素を選択的にフィルタ処理する
    ステップを含むことを特徴とする請求項２０に記載のイ
    ンタレース動画の後処理方法。
  24. 【請求項２４】 前記境界線に隣接する前記画素のペア
    を比較するための前記所定の関係が前記画素対間の差に
    対する上限閾値を含んでなることを特徴とする請求項２
    １に記載のインタレース動画の後処理方法。
  25. 【請求項２５】 前記境界線に隣接する前記画素のペア
    を比較するための前記所定の関係が前記画素のペアの間
    の差に対する下限閾値を含んでなることを特徴とする請
    求項２１に記載のインタレース動画の後処理方法。
  26. 【請求項２６】 前記境界線に隣接する前記画素のペア
    を比較するための前記所定の関係が前記画素のペアの間
    の差に対する下限閾値を含んでなることを特徴とする請
    求項２５に記載のインタレース動画の後処理方法。
  27. 【請求項２７】 前記フィルタ軸に平行な前記第１イン
    タレースフィールドの前記ブロックの複数の画素を選択
    的にフィルタ処理するステップは、 前記ブロックに直に隣接する前記セグメント画素のペア
    の比較が前記所定の関係を満足する場合にフィルタ処理
    する隣接画素の１セグメントを指定するステップと、 前記境界線から更に離れた隣接画素のペアを連続性閾値
    と順次比較することにより前記境界線の各側の少なくと
    も１つの画素を１つのフィルタ処理範囲として特定する
    ステップと、 前記フィルタ処理範囲の前記画素をフィルタ処理するス
    テップとを含んでなることを特徴とする請求項２１に記
    載のインタレース動画の後処理方法。
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