JP2003509979A - デジタルビデオ画像におけるブロックアーチファクトを識別する方法及び装置 - Google Patents
デジタルビデオ画像におけるブロックアーチファクトを識別する方法及び装置Info
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Abstract
Description
るための方法及び該方法に対応する装置に関する。
プを有する、デジタルビデオ画像のシーケンスを処理するための方法及び該方法
に対応する装置にも関する。
関する。
としてブロッキングアーチファクト等の何らかの劣化を呈し得る。通例発生する
劣化は、符号化ビットレートに依存して非常に小さな障害からひどい劣化になり
得る。ブロッキングアーチファクトのレベルを測定する幾つかの方法は既に導入
されている。前記方法は、人間の視覚感度に基づいており、原画像と復元画像と
の両方を必要とし、実施するにはかなり複雑である。その結果、原画像が利用可
能ではない場合には前記方法を用いることが出来ない。
6年3月のPicture Coding Symposiumの議事録第1巻の23乃至28ページの文
献‘‘Quantitative quality metrics for video coding blocking artifacts’
’において開示されている。この方法は、ブロックレベル量(block level metr
ic)を決定するのに復元ビデオ画像しか用いない。残念なことに、このブロック
レベル量の計算は、多くの演算と多くのメモリとを必要とする点において非常に
複雑であり、市販品における実施を非現実的にしている。その上、この方法は、
最初に符号化するブロックが画像の右上のピクセルにおいて開始すると仮定して
おり、これは、前記画像がデジタルに変換される前にアナログに変換されている
場合に必ずしも正しくない。
、原画像を事前に知ることなしに又は符号化プロセスに関する如何なる情報もな
しにビデオ画像を処理し、デジタルビデオ画像に含まれるブロッキングアーチフ
ァクトを検出する方法を提供することにある。
adient filter)を用いてデジタル入力信号にフィルタ処理をするステップ、及
び −ブロッキングアーチファクトを格子内の該ブロッキングアーチファクトの位置
の関数として識別し、カウントするよう前記フィルタ処理された信号を処理する
ために、画像がブロックに基づく処理を用いて符号化されているか、否かを示す
ブロックレベル量を計算するステップを有することを特徴とする。
ロッキングアーチファクトを検出することが出来る。算出ブロックレベル量がし
きい値よりも低い場合には、画像が、ブロックに基づく処理を用いて符号化され
ていないのか、シームレス態様で符号化されているのかのどちらかである。逆の
場合には、画像が、非シームレス態様でブロックに基づく処理を用いて符号化さ
れている。
めに画像内の格子の起点のシフトを決定するサブステップを有することも特徴と
する。
ルにおいて開始すると仮定しない。その結果、前記方法は、入力画像が事前にデ
ジタルからアナログへ変換され、次いで再びデジタルに変換されているのかどう
かを予め知ることなしに、直接的にテレビセットにおいて実施され得る。
及び前記検出ステップによって提供されるブロックレベル量がしきい値よりも高
い場合に当該デジタルビデオ画像の後処理をするステップを有するデジタルビデ
オ画像のシーケンスを処理する方法を提供することにある。
理ステップを適合させるために上記検出ステップにおいて算出されるブロックレ
ベル量から恩恵を受ける。
。斯様な装置は、セットトップボックス又は比較的高級なテレビセットに有利に
組み込まれるであろう。
らの実施例から明らかにする。
する新たな方法を提案する。斯様な方法は、図1のブロック図に図示されている
ように2つの主要なステップを有する。第1の主要なステップは、勾配フィルタ
処理をするステップ(GF)であり、第2の主要なステップは、ブロックレベル量
を計算するステップ(CALC)である。
ているが、動き推定(motion estimation)のためにブロックに基づく処理を用
いるアプリケーション、及び例えば国際電気通信連合(ITU)のH.261又はH.263
等の離散コサイン変換(DCT)を用いるアプリケーションに対しても依然として
有効である。
記ビデオ信号のクロミナンス成分を用いることも可能である。この方法は、イン
タレースシーケンスの画像の場合には画像の各フィールドに対して連続的に適用
され、プログレッシブシーケンスの画像の場合にはフレームに対して直接的に適
用される。その上、メモリコストを節約するために、水平方向にはフィールド全
体ではなくフィールドの半分しか走査しない。このため、フルフォーマット符号
化において360ピクセルの長さと288ピクセルの高さとを持つ(即ち、前記フォー
マットにおいて符号化画像が720x576ピクセルである)アクティブウィンドウ(A
W)が、当該フィールドの一部を選択するためにフィールド内に置かれ、その結
果フィールド全体に対応する輝度信号(y)からサイズ変更されたビデオ信号(x
)が得られる。いずれにしても、アクティブウィンドウ(AW)の大きさは、ユー
ザによって必要とされるメモリ割り当て又は方法の精度に依存して修正され得る
。本発明において提案されているアクティブウィンドウ(AW)は、該アクティブ
ウィンドウ(AW)が検出方法によって与えられる結果の著しい劣化なしにメモリ
コストを半分にすることから、これらの2つのパラメータの間の良好なトレード
オフである。前記方法はまた、各フィールドに対するアクティブウィンドウ(AW
)の位置を変えることにより改善され得る。好ましい実施例においては、アクテ
ィブウィンドウ(AW)が、奇数フィールドの左側及び偶数フィールドの右側に置
かれる。この実施例は単純且つ効率的であるが、例えば各フィールドに対しラン
ダムなアクティブウィンドウ(AW)をとるというような他の実施例も可能である
。
プを用いてフィルタ処理される。このため、水平方向と垂直方向との両方にハイ
パスフィルタh1=[-1 1]が適用され、その結果各々水平にフィルタ処理されたピ
クセルアレイ(xh)及び垂直にフィルタ処理されたピクセルアレイ(xv)が得ら
れる。このアプリケーションに対しては、例えば別の1次元フィルタh2=[-1 0 1
]又は以下のように規定されるゾーベル(Sobel)フィルタと呼ばれる2次元フィ
ルタh3等の他の勾配フィルタを用いることが出来る。
例において用いられる。
直方向のいずれか一方向のみにおいて行われ、その結果各々垂直ブロッキングア
ーチファクト検出のみ又は水平ブロッキングアーチファクト検出のみが得られる
が、検出方法の効率の低下もまねく。
て行われ、この計算ステップは3つのサブステップを有する。
直にフィルタ処理されたピクセルの絶対値のアレイが構成される。
れた絶対値の平均が、フィールドにわたって水平アレイと垂直アレイとの両方に
対して算出される。
において予め算出された値からのブロッキングアーチファクトの識別から成る。
ロッキングアーチファクトレベル量(BM)である。前記量(BM)の値に依存して
、後処理ステップ(PP)が入力ビデオ信号(y)に適用され、又は適用されず、
その結果フィルタ処理された信号(yf)が得られる。
記フィールドの行のインデックスであり、jは0から番号を付けられる前記フィ
ールドの列のインデックスである。
依然として入力フィールドの行のインデックス及び列のインデックスである。
配フィルタ処理をするステップがx[i,j]に適用された後の輝度アレイである。
されたピクセルの絶対値を含むアレイである。
ングアーチファクトはMPEGブロックの境界において発生する。ブロッキングアー
チファクトが特定のブロックの境界にあるかどうかを決定するために、フィルタ
処理されたアレイxah[i,j]及びxav[i,j]の特性が調査される。水平ブロッキング
アーチファクトは、垂直にフィルタ処理されたアレイxav[i,j]において検出され
るのに対し、垂直ブロッキングアーチファクトは、水平にフィルタ処理されたア
レイxah[i,j]において検出される。ブロッキングアーチファクトは、ブロック境
界に属する8つのフィルタ処理されたピクセルの絶対値xah[i,j]乃至xah[i+7,j]
がそれらの近傍のものよりも顕著に大きい場合に見出される。図2はMPEGブロッ
クの第1列xah[i,j]乃至xah[i+7,j]及びその最寄りの2つの隣接列を表わしてい
る。垂直ブロッキングアーチファクトは、本発明により、水平にフィルタ処理さ
れたアレイxah[i,j]の列の間で以下の2つの条件が満たされる場合に検出される
。
、ゆえに符号化フォーマットに依存する。主に放送に用いられる符号化フォーマ
ットのために、8x8、8x10及び8x12といった種々の格子サイズがあり得る。しか
しながら、本発明が斯様なサイズのブロックに制限されないことは当業者にとっ
て明らかであろう。
ァクトと前のブロッキングアーチファクトとの間の間隔count_gridを算出するこ
とによって決定される。垂直カウンタcount_V[j-1]の値が厳密に、この実施例に
おいては3と等しい、しきい値よりも高く、間隔count_gridが8と等しい場合には
、カウンタgrid_8の値が1つずつインクリメントされ、あるいは、垂直カウンタ
count_V[j-1]の値が厳密にしきい値よりも高く、間隔count_gridが10と等しい場
合には、カウンタgrid_10の値が1つずつインクリメントされ、あるいは、垂直
カウンタcount_V[j-1]の値が厳密にしきい値よりも高く、間隔count_gridが12と
等しい場合には、カウンタgrid_12の値が1つずつインクリメントされる。一度
フィールドが処理されると、grid_8のカウンタとgrid_10のカウンタと grid_12
のカウンタとの間でより大きなカウンタに対応する水平の格子サイズの8、10又
は12が選択される。この選択は、同じ結果が4つの前のフィールドに対して見出
されている場合に有効にされる。その上、水平の格子サイズkの値は最初のフィ
ールドに対して、例えば10に初期化されなければならない。
いられるアルゴリズムをより明確に記載しているフローチャートである。
ロッキングアーチファクトの識別方法を説明する。同一アルゴリズムが垂直アレ
イに適用され、その場合に水平アーチファクト特性が得られる。
いられるパラメータをゼロに初期化することで開始する。次いで、フィールドは
、フィールドの右下へ下がるラインによってラインを走査され、サイズ変更され
たビデオ信号(x)に属する座標(i,j)の各ピクセル対して以下のテストが行われる
。
対するxav[i-2,j]、xav[i-1,j]、xav[i,j]及び数3)が最初にダウンロードされ
る(LX)。実施化の理由上、数2の値は前のフィールドに対して算出された値で
ある。
果は、以下の2つの条件が満たされる場合に真(Y1)である。
クト特性に対するcount_Hは行i-1に対して)1つずつインクリメントされ(INC
)、逆の場合(N1)には、第2テスト(C2)が垂直カウンタの値について行われ
る。第2テストの結果は、以下の2つの条件が満たされる場合に真(Y2)である
。
たと判定する垂直に連続したピクセルの数である。好ましい実施例においては、
contour_Vの値が16ピクセルに設定され、しかるに水平輪郭検出に対応するconto
ur_Hの値は3kピクセルに設定される。
に対応するアレイartifact_countの係数artifact_count[p,q]が1つずつインク
リメントされる(INCA)。次いで、垂直カウンタは1つずつデクリメントされる
(DEC)。p及びqの値は以下の通りである。
C3)が続き、第3テストが満たされない間(N3)、すなわちcount_V[j-1]≧8であ
る間はこれらの演算が繰り返される。
れる場合(Y3)には、垂直カウンタcount_V[j-1]が零に設定される(INI)。
最後のテスト(C4)が行われる。フィールドの終わりに達していない場合(N4)
には走査プロセス(SC)が続き、アレイxah[i,j]の次の値がダウンロードされる
。逆の場合には、ブロッキングアーチファクトレベル量(BM)の値が以下のよう
に算出される。
が位置(0,0)において開始すると仮定して記載されている。斯様な計算ステッ
プは、セットトップボックスにおいては復号化プロセスの直後に実施され得る。
しかし、テレビセットにおいて実施されるには、ビデオがデジタルからアナログ
に変換され、次いで再びデジタルに変換されているようなこの特定の場合におい
てはもはやMPEG格子の起点についての前提がないことから、ブロッキングレベル
量の計算に関して幾つかの修正をしなければならない。この第2実施例において
はブロッキングレベル量(BM)が以下のように算出される。
フィールドが同一格子起点を持つ場合に1つずつインクリメントされ、その他の
場合には1つずつデクリメントされる一致性変数(consistency variable)であ
る。しかしながら、格子位置は、フィールドに対してのみ有効である上記の垂直
格子シフトshift_rowではなく、フレームに対応する垂直格子シフトshift_row_f
rameを考慮に入れなければならない。フレームの垂直格子シフトshift_row_fram
eは、以下のように今のフィールドの垂直格子シフトshift_row及び前のフィール
ドの垂直格子シフトlast_shift_rowから算出される。 shift_row_frame = (shift_row +last_shift_row)%8
指標である。この位置が安定である場合、つまり一致性変数(IND)が5より大き
い場合には、シーケンスがMPEG符号化される見込みがあることを意味する。
後処理が入力ビデオ信号に適用される必要がある場合に非常に有用であり得る、
格子の起点のシフトを提供する。
BM)の値は、この方法のより良好な安定性を達成するために画像のシーケンスに
わたって最後に低域通過フィルタ(LPF)処理される。好ましい実施例において
は、巡回型フィルタがこの演算を行うために用いられる。この巡回型フィルタは
、フィールドNに対応するブロックレベル量のフィルタ処理された値(BMf)を得
ることを可能にし、以下のように規定される。
ては0.1に等しい。
れたフィールドの平均を算出することによって行われる。
値と比較される。この第1しきい値は、本明細書に記載されている方法を原画像
の幾つかのシーケンスに適用することによって、及びフィールドに対して達せら
れる最大ブロッキングレベル量(BM)の端数を切り上げることによって決定され
る。この値が前記しきい値より低い場合には、画像がMPEG符号化されないか、シ
ームレス態様でMPEG符号化されるかのどちらかである。この値が前記しきい値よ
り高い場合には、画像が非シームレス態様でMPEG符号化される。この後者の場合
には、アーチファクトを取り除くために例えば後処理などの補正処置を行うこと
が出来る。第1しきい値の値は、アクティブウィンドウ(AW)の大きさ及び検出
されなければならない劣化のレベルに依存する。
い値に対応する。第1しきい値と第2しきい値との間では、元のシーケンスをか
すかに劣化したシーケンスと区別することは出来ないが、人間の目に見えないブ
ロッキングアーチファクトが、自動コントラスト強調プロセス又は自動鮮明度強
調プロセスによって強められ、見えるようになり得る。その上、第2しきい値の
値は、ほとんど誤った検出が有り得ないようなものである。上記の検出方法によ
り与えられる結果のおかげで、自動強調アルゴリズムはオフ状態に切り換えられ
得る、又は調整され得る。
素子以外のステップ又は素子の存在を除外するものではないことは明らかであろ
う。請求項における如何なる参照符号も、特許請求の範囲を制限するものとして
解釈されるべきではない。
のフローチャートである。
Claims (12)
- 【請求項1】 デジタルビデオ画像におけるブロッキングアーチファクトを
検出する方法であり、当該方法が、 少なくとも1つのフィルタ処理された信号を提供するために勾配フィルタを用い
てデジタル入力信号にフィルタ処理をするステップ、及び ブロッキングアーチファクトを格子内の該ブロッキングアーチファクトの位置の
関数として識別し、カウントするよう前記フィルタ処理された信号を処理するた
めに、前記画像がブロックに基づく処理を用いて符号化されているか、否かを示
すブロックレベル量を計算するステップを有することを特徴とするデジタルビデ
オ画像におけるブロッキングアーチファクトを検出する方法。 - 【請求項2】 前記計算ステップが、前記ブロックレベル量を算出するため
に前記画像内の前記格子の起点のシフトを決定するサブステップを有することを
特徴とする請求項1に記載のデジタルビデオ画像におけるブロッキングアーチフ
ァクトを検出する方法。 - 【請求項3】 当該方法が、低域通過フィルタを用いて前記ブロックレベル
量の値にフィルタ処理をするステップを有することを特徴とする請求項1に記載
のデジタルビデオ画像におけるブロッキングアーチファクトを検出する方法。 - 【請求項4】 請求項1に記載のブロッキングアーチファクトを検出するス
テップ、及び前記検出ステップにより提供される前記ブロックレベル量がしきい
値より高い場合に前記デジタルビデオ画像に後処理をするステップを有するデジ
タルビデオ画像のシーケンスを処理する方法。 - 【請求項5】 デジタルビデオ画像におけるブロッキングアーチファクトを
検出する装置であり、当該装置が、 −少なくとも1つのフィルタ処理された信号を提供するために勾配フィルタを用
いてデジタル入力信号にフィルタ処理をする手段、及び −ブロッキングアーチファクトを格子内の該ブロッキングアーチファクトの位置
の関数として識別し、カウントするよう前記フィルタ処理された信号を処理する
ために、前記画像がブロックに基づく処理を用いて符号化されているか、否かを
示すブロックレベル量を計算する手段を有することを特徴とするデジタルビデオ
画像におけるブロッキングアーチファクトを検出する装置。 - 【請求項6】 前記計算手段が前記ブロックレベル量を算出するために前記
画像内の前記格子の起点のシフトを決定する手段を有することを特徴とする請求
項5に記載のデジタルビデオ画像におけるブロッキングアーチファクトを検出す
る装置。 - 【請求項7】 当該装置が低域通過フィルタを用いて前記ブロックレベル量
の値にフィルタ処理をする手段を有することを特徴とする請求項5に記載のデジ
タルビデオ画像におけるブロッキングアーチファクトを検出する装置。 - 【請求項8】 請求項5に記載のブロッキングアーチファクトを検出する手
段、及び前記検出手段により提供される前記ブロックレベル量がしきい値より高
い場合に前記デジタルビデオ画像に後処理をする手段を有するデジタルビデオ画
像のシーケンスを処理する装置。 - 【請求項9】 請求項5乃至7のいずれか一項に記載のブロッキングアーチ
ファクトを検出する装置を有するセットトップボックス。 - 【請求項10】 請求項5乃至7のいずれか一項に記載のブロッキングアー
チファクトを検出する装置を有するテレビセット。 - 【請求項11】 セットトップボックスのためのコンピュータプログラム製
品であり、前記セットトップボックスにロードされる場合に、前記セットトップ
ボックスに請求項1乃至3に記載の検出方法を実行させる命令のセットを有する
コンピュータプログラム製品。 - 【請求項12】 テレビセットのためのコンピュータプログラム製品であり
、前記テレビセットにロードされる場合に、前記テレビセットに請求項1乃至3
に記載の検出方法を実行させる命令のセットを有するコンピュータプログラム製
品。
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