JP2004007292A - モスキート歪み低減装置およびモスキート歪み低減方法 - Google Patents
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Abstract
【課題】簡易にモスキート歪みを低減し、かつ失われたエッジの高域成分を補償しつつモスキート歪みの発生を抑制するモスキート歪み低減装置およびモスキート歪み低減方法を提供することである。
【解決手段】２次微分フィルタ２により映像信号のナイキスト周波数より低い第１の２次微分信号が出力され、第１の２次微分信号の絶対値が絶対値算出部３により算出され、算出された絶対値が第１の閥値より大きい場合に負の振幅係数が出力され、絶対値が第２の閥値より小さい場合に正の振幅係数が出力される。第１の２次微分信号に振幅係数が振幅可変部５により乗算され、乗算結果と映像信号とが加算部６により加算出力される。その結果、モスキート歪を低減し簡易な回路構成でモスキート歪みにより失われた輪郭を補償することが可能となる。復号化時に必要な情報を用いないため独立した構成の機器に適用できる。
【選択図】 図１
【解決手段】２次微分フィルタ２により映像信号のナイキスト周波数より低い第１の２次微分信号が出力され、第１の２次微分信号の絶対値が絶対値算出部３により算出され、算出された絶対値が第１の閥値より大きい場合に負の振幅係数が出力され、絶対値が第２の閥値より小さい場合に正の振幅係数が出力される。第１の２次微分信号に振幅係数が振幅可変部５により乗算され、乗算結果と映像信号とが加算部６により加算出力される。その結果、モスキート歪を低減し簡易な回路構成でモスキート歪みにより失われた輪郭を補償することが可能となる。復号化時に必要な情報を用いないため独立した構成の機器に適用できる。
【選択図】 図１
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、不可逆符号化された映像信号の復号時に生じるモスキート歪を低減するモスキート歪の低減装置およびモスキート歪低減方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像データは非常に多くの情報量を含んでいる。そのため、画像データをそのままの形で処理するのは、メモリ容量および通信速度の点で実用的ではない。そこで、画像データ圧縮技術が重要となる。
【０００３】
画像データ圧縮の国際標準規格の一つとしてＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）がある。ＭＰＥＧ規格は、動画像データの高能率符号化を行う際の規格であり、例えば、ＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４等が広く知られている。
【０００４】
動画像データは、これらの高能率符号化を用いて、符号化された圧縮画像データに変換される。また、高能率符号化により符号化された画像データは、復号器により符号化時と逆の手順で変換することにより復号化された画像データが得られる。
【０００５】
しかし、圧縮画像データを復号化して得られた画像データは、量子化を行う際に生じる量子化誤差により特有の量子化歪みを有する。例えば、この量子化歪みには、ブロック歪みまたはリンギングノイズ等がある。
【０００６】
ここで、ブロック歪みとは、量子化の際に一定のマクロブロックごとに分割して圧縮処理を行うため、マクロブロックごとに圧縮処理の差が発生し、複号化の際の画像データにブロック状の歪みが発生することである。一方、リンギングノイズの主な例としてはモスキート歪みがあり、このモスキート歪みとは、ＭＰＥＧ規格による画像圧縮の圧縮率を高くしてファイル容量を小さくしたとき、高域成分を含む画像のエッジ部分に発生するノイズのことをいい、画像を表示させた際に蚊（モスキート）の大群が画像のエッジにまとわりついているように見えるためモスキート歪みと呼ばれる。
【０００７】
このモスキート歪みを低減させる方法は、主にブロック境界位置、量子化レベル、または動きベクトル等の復号化時に得られる復号化情報を用いることが多い。しかし、画像表示装置等の復号装置を持たない場合または復号装置を持っていたとしても回路ブロック的に分離されている場合には、復号化情報が得られないためモスキート歪みの低減化を行うことができない。
【０００８】
そこで、特開平０９−５１５３２号公報には、復号化情報を得ることができない場合でもモスキート歪みの低減を行うことができる装置が開示されている。
【０００９】
図１４は特開平０９−５１５３２号公報のモスキート歪み低減装置の一例を示すブロック図である。
【００１０】
図１４に示すモスキート歪み低減装置は、入力端子１、フィルタサイズ画像抽出回路５２、大領域画素データ抽出回路５３、小領域画素データ抽出回路５４、タイミングクロック発生器５５、メモリ５６，５７，５８、遅延回路５９，６０，６３、画素情報抽出回路６１，６２、閥値算出回路６４、ε−フィルタ６５および出力端子７から構成される。
【００１１】
まず、入力端子１に画像データが入力される。入力端子１に入力された画像データは、フィルタサイズ画像抽出回路５２、大領域画素データ抽出回路５３および小領域画素データ抽出回路５４に与えられる。
【００１２】
図１５はフィルタサイズ抽出回路５２、大領域画素データ抽出回路５３および小領域画素抽出回路５４により切り出される画素データの一例を示した図である。
【００１３】
フィルタサイズ画像抽出回路５２は、図１５（ａ）に示すように、入力された画像データを縦ｍ画素×横ｎ画素（（ｍ＞１、ｎ＞１）の奇数値）のフィルタ画素サイズごとに順次画素データを切り出す。大領域画素データ抽出回路５３は、図１５（ｂ）に示すように、フィルタサイズ画素抽出回路５２によって切り出されたフィルタ画素サイズの中心画素又はその周辺画素を含み、フィルタ画素サイズの画素数よりも多い複数の画素（上限画素数は画像１画面、１フレームまたは画像１フィールドの全画素とする）の画素データを抽出する。小領域画素データ抽出回路５４は、図１５（ｃ）に示すように、フィルタサイズ画像抽出回路５２により切り出されたフィルタ画素サイズの中心画素を含み、さらに大領域画素データ抽出回路５３で抽出された画素数よりも少ない３画素以上の画素データを抽出する。
【００１４】
図１４に示すタイミングクロック発生回路５５は、フィルタサイズ画像抽出回路５２、大領域画素データ抽出回路５３、小領域画素データ抽出回路５４およびメモリ５６，５７，５８にタイミング信号を供給する。
【００１５】
メモリ５６は、フィルタサイズ抽出回路５２により切り出された画素データを保持し遅延回路６０に与える。メモリ５７は、大領域画素データ抽出回路５３により切り出された画素データを保持し画素情報抽出回路６１に与える。メモリ５８は、小領域抽出回路５４により切り出された画素データを保持し画素情報抽出回路６２に与える。画素情報抽出回路６１は、メモリ５７により与えられる大領域画素抽出回路５３により切り出された画素データについての統計量、例えば総和、平均、偏差、相関、差分または２次差分についてのそれら統計量を画素データとして抽出し、遅延回路６３に与える。画素情報抽出回路６２は、メモリ５８により与えられる小領域画素抽出回路５４により切り出された画素データについて同様に統計量を画素データとして抽出する。
【００１６】
遅延回路６３は、画素情報抽出回路６２により抽出された小領域画素データと同期するように遅延量を調整し、画素情報抽出回路６１により与えられる大領域画素データを閥値算出回路６４に与える。閥値算出回路６４は、遅延回路６３により与えられる大領域画素データと小領域画素データとから平滑化閾値を決定する。
【００１７】
遅延回路５９，６０は、閥値算出回路６４により与えられる平滑化閥値と同期するように遅延量を調整し、各々タイミングクロックおよび画素データをε−フィルタ６５に与える。
【００１８】
ε−フィルタ６５は、平滑化閾値を入力される画素データの閾値として画素データの平滑化を行う。ε−フィルタは、空間座標（ｘ、ｙ）点における画素ｐ（ｘ、ｙ）について次式のように表される。
【００１９】
【数１】
【００２０】
上式において、Ｍは平滑化に用いる画素数を示し、Ｓ（ｋ、ｌ）はスケールファクタを示す。上式に示すように、ある画素位置における画素データｐ（ｘ、ｙ）をその近傍の画素データｐ（ｘ＋ｋ、ｙ＋ｌ）を用いて平滑化して歪みを低減するが、平滑化される中心の画素データと近傍の画素データとの差の絶対値が平滑化閾値より大きい場合には、その近傍の画素データを平滑化に用いない。ここで、近傍の画素データを平滑化に用いない理由を以下に説明する。
【００２１】
図１６は大きな濃淡の変化を有する輝度信号にノイズが重畳した場合の一例を示す図である。
【００２２】
図１６（ａ）は矩形の大きな濃淡変化を有する輝度信号を示す図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）に閾値ε以下のノイズが重畳した場合を示す図である。
【００２３】
図１６（ａ）に示すように、矩形の大きな濃淡変化がある輝度信号の場合、ε−フィルタ６５は、輪郭やエッジに相当する部分が閾値εを超えているためフィルタをかけず本来の輝度信号の濃淡変化がそのまま保護される。
【００２４】
一方、図１６（ｂ）に示すように、ノイズが重畳した濃淡変化がある輝度信号の場合、ε−フィルタ６５は、ノイズによる濃淡変化が閾値ε以下のため、濃の輝度信号と淡の輝度信号とを平滑化して元の輝度信号へと復元化させることができる。
【００２５】
このようにして、大領域画像データと小領域画像データとによって平滑化の対象となる画素データの平滑化閾値が算出され、大きな画像領域に基づいて歪み除去が設定されると同時に小さな画像領域の情報によって局所的な歪み除去の補正が可能となる。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、大きな画像領域と小さな画像領域との各々の画素データからε−フィルタの閾値を適応的に変更する方法では、回路規模が大きく複雑となり、さらに、回路規模の増大に伴い部品数も増加しコストの増加につながる。そのため、低コストを必須要件とする表示装置等においては、ε−フィルタの閾値を適応的に変更する方法を用いることが困難となる。
【００２７】
また、画質改善の観点から鑑みると、モスキート歪みの発生原因である急峻なエッジに存在していた高周波成分は符号化・復号化の際に行われる量子化により大きく減衰しているため、従来のε−フィルタによる閾値制御では、モスキート歪みを低減して、さらに符号化前の原画像に近づけることができない。また、単純に減衰した高域成分を増幅する方法を用いた場合には、新たなリンギングを付加してしまったり、一度、低減させたリンギングを再度強調してしまう場合がある。
【００２８】
本発明の目的は、簡易にモスキート歪みを低減し、かつ失われたエッジの高域成分を補償しつつモスキート歪みの発生を抑制するモスキート歪み低減装置およびモスキート歪み低減方法を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
（第１の発明）
本発明に係るモスキート歪み低減装置は、圧縮符号化された映像信号を復号化することにより得られる映像信号に含まれるモスキート歪みを低減するモスキート歪み低減装置であって、映像信号のナイキスト周波数より低い第１の周波数での２次微分信号を第１の２次微分信号として出力する第１の２次微分手段と、第１の２次微分検出手段から出力される第１の２次微分信号の絶対値を算出する第１の絶対値算出手段と、絶対値算出手段により算出された絶対値が第１の所定値より大きい場合に負の振幅係数を出力し、絶対値算出手段により算出された絶対値が第２の所定値より小さい場合に正の振幅係数を出力する振幅係数出力手段と、２次微分手段から出力される第１の２次微分信号に振幅係数出力手段から出力される振幅係数を乗算する振幅可変手段と、振幅可変手段の乗算結果と映像信号とを加算して出力する加算手段とを備えたものである。
【００３０】
本発明に係るモスキート歪み低減装置においては、映像信号のナイキスト周波数より低い第１の周波数での２次微分信号が第１の２次微分手段により第１の２次微分信号として出力され、第１の２次微分検出手段から出力される第１の２次微分信号の絶対値が第１の絶対値算出手段により算出され、絶対値算出手段により算出された絶対値が第１の所定値より大きい場合に負の振幅係数が出力され、絶対値算出手段により算出された絶対値が第２の所定値より小さい場合に振幅係数出力手段により正の振幅係数が出力される。そして、２次微分手段から出力される第１の２次微分信号に振幅係数出力手段から出力される振幅係数が振幅可変手段により乗算され、振幅可変手段の乗算結果と映像信号とが加算手段により加算され出力される。
【００３１】
この場合、第１の２次微分手段により映像信号の特定周波数に対して第１の２次微分信号が出力され、正弦波として発生するモスキート歪みが１８０度反転した位相で抽出される。絶対値算出手段により算出された絶対値が第２の所定値よりも小さい場合には正の振幅係数が第１の２次微分信号に乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、リンギングを低減することができる。絶対値が第１の所定値よりも大きい場合には符号反転された負の振幅係数が第１の２次微分信号に乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、輪郭の高周波成分を補償することができる。したがって、簡易な回路構成で、モスキート歪を低減し、かつモスキート歪みにより失われた輪郭を補償することが可能となる。また、復号化時に必要な情報を用いないため、復号器と容易に独立した構成の機器に適用することが可能である。
【００３２】
（第２の発明）
第２の発明に係るモスキート歪み低減装置は、第１の発明に係るモスキート歪み低減装置の構成において、第１の周波数より高い第２の周波数での２次微分信号を第２の２次微分信号として出力する第２の２次微分手段をさらに備え、振幅可変手段は、振幅係数出力手段から出力される振幅係数が負の場合に第２の２次微分手段から出力される第２の２次微分信号に振幅係数を乗算して出力し、振幅係数出力手段から出力される振幅係数が正の場合に第１の２次微分手段から出力される第１の２次微分信号に振幅係数を乗算して出力するものである。
【００３３】
この場合、振幅係数出力手段から出力される振幅係数が負の場合に、振幅可変手段によりリンギング低減に用いた第１の周波数より高い第２の周波数での第２の２次微分信号に振幅係数が乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、映像信号のオーバーシュートを短くすることができる。その結果、リンギングが抑えられ、より原映像信号に近い映像信号を得ることができる。
【００３４】
（第３の発明）
第３の発明に係るモスキート歪み低減装置は、第２の発明に係るモスキート歪み低減装置の構成において、第２の２次微分手段から出力される第２の２次微分信号の絶対値を算出する第２の絶対値算出手段と、第２の絶対値算出手段により算出された絶対値に基づいて振幅係数出力手段から出力される振幅係数を変化させて振幅可変手段に出力する振幅係数変調手段とをさらに備えたものである。
【００３５】
この場合、第２の絶対値算出手段により算出された絶対値に基づいて、振幅係数変調手段により振幅係数出力手段から出力される振幅係数を変化させて振幅可変手段に出力させることができる。したがって、振幅係数が大きいときは振幅係数を変化させて映像信号に加算することができる。その結果、圧縮されてない映像信号が入力されたときに過剰に輪郭補正が働くことを防ぐことが可能となる。
【００３６】
（第４の発明）
第４の発明に係るモスキート歪み低減装置は、第１〜第３の発明のいずれかに係るモスキート歪み低減装置の構成において、映像信号における所定の特徴または情報を検出する特徴検出手段と、特徴検出手段の検出結果に基づいて振幅係数出力手段から出力される振幅係数を変化させて振幅可変手段に出力する振幅係数変調手段とをさらに備えたものである。
【００３７】
この場合、映像信号における所定の特徴または情報を特徴検出手段により検出し、検出結果に基づいて振幅係数出力手段から出力される振幅係数を振幅変調手段により変化させて振幅可変手段に出力することができる。その結果、映像信号が、高品位な画像の場合であっても高品位な画像のディティール消失を回避することが可能となる。
【００３８】
（第５の発明）
第５の発明に係るモスキート歪み低減方法は、圧縮符号化された映像信号を復号化することにより得られる映像信号に含まれるモスキート歪みを低減するモスキート歪み低減方法であって、映像信号のナイキスト周波数より低い第１の周波数での２次微分信号を第１の２次微分信号として出力するステップと、第１の２次微分信号の絶対値を算出するステップと、算出された第１の２次微分信号の絶対値が第１の所定値より大きい場合に負の振幅係数を出力し、算出された第１の２次微分信号の絶対値が第２の所定値より小さい場合に正の振幅係数を出力するステップと、第１の２次微分信号に出力される振幅係数を乗算するステップと、乗算結果と映像信号とを加算して出力するステップとを備えたものである。
【００３９】
第５の発明に係るモスキート歪み低減方法においては、映像信号のナイキスト周波数より低い第１の周波数での２次微分信号が第１の２次微分信号として出力され、第１の２次微分信号の絶対値が算出され、算出された第１の２次微分信号の絶対値が第１の所定値より大きい場合に負の振幅係数が出力され、算出された第１の２次微分信号の絶対値が第２の所定値より小さい場合に正の振幅係数が出力される。そして、第１の２次微分信号に出力される振幅係数が乗算され、乗算結果と映像信号とが加算されて出力される。
【００４０】
この場合、映像信号の特定周波数に対して第１の２次微分信号が出力され、正弦波として発生するモスキート歪みが１８０度反転した位相で抽出される。算出された絶対値が第２の所定値よりも小さい場合には正の振幅係数が第１の２次微分信号に乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、リンギングを低減することができる。絶対値が第１の所定値よりも大きい場合には符号反転された負の振幅係数が第１の２次微分信号に乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、輪郭の高周波成分を補償することができる。したがって、簡易な回路構成で、モスキート歪を低減し、かつモスキート歪みにより失われた輪郭を補償することが可能となる。また、復号化時に必要な情報を用いないため、復号器と容易に独立した構成の機器に適用することが可能である。
【００４１】
（第６の発明）
第６の発明に係るモスキート歪み低減方法は、第５の発明に係るモスキート歪み低減方法において、第１の周波数より高い第２の周波数での２次微分信号を第２の２次微分信号として出力するステップと、出力される振幅係数が負の場合に第２の２次微分信号に振幅係数を乗算して出力し、出力される振幅係数が正の場合に第１の２次微分信号に振幅係数を乗算して出力するステップをさらに備えたものである。
【００４２】
この場合、出力される振幅係数が負の場合に、リンギング低減に用いた第１の周波数より高い第２の周波数での第２の２次微分信号に振幅係数が乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、映像信号のオーバーシュートを短くすることができる。その結果、リンギングが抑えられ、より原映像信号に近い映像信号を得ることができる。
【００４３】
（第７の発明）
第７の発明に係るモスキート歪み低減方法は、第６の発明に係るモスキート歪み低減方法において、第２の２次微分信号の絶対値を算出するステップと、算出された第２の２次微分信号の絶対値に基づいて出力される振幅係数を変化させるステップとをさらに備えたものである。
【００４４】
この場合、算出された絶対値に基づいて、出力される振幅係数を変化させて出力させることができる。したがって、振幅係数が大きいときは振幅係数を変化させて映像信号に加算することができる。その結果、圧縮されてない映像信号が入力されたときに過剰に輪郭補正が働くことを防ぐことが可能となる。
【００４５】
（第８の発明）
第８の発明に係るモスキート歪み低減方法は、第５〜第７の発明のいずれかに係るモスキート歪み低減方法において、映像信号における所定の特徴または情報を検出するステップと、検出結果に基づいて出力される振幅係数を変化させるステップとをさらに備えたものである。
【００４６】
この場合、映像信号における所定の特徴または情報を検出し、検出結果に基づいて出力される振幅係数を変化させて出力することができる。その結果、映像信号が、高品位な画像の場合であっても高品位な画像のディティール消失を回避することが可能となる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置およびモスキート歪低減方法について説明する。
【００４８】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置のブロック図である。
【００４９】
図１に示すモスキート歪み低減装置は、入力端子１、二次微分フィルタ２、絶対値算出部３、振幅係数算出部４、振幅可変部５、加算器６および出力端子７を備える。
【００５０】
まず、図１に示すように、入力端子１に復号化されたデジタル信号ＤＳが入力される。ここで、本発明の第１の実施の形態において入力端子１に入力される復号化されたデジタル信号ＤＳは、８ビット（１バイト）のデジタル信号とする。
【００５１】
入力端子１は、復号化されたデジタル信号ＤＳを二次微分フィルタ２および加算器６に与える。二次微分フィルタ２は、与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号を抽出し、絶対値算出部３および振幅可変部５に与える。この二次微分フィルタ２で用いるフィルタについては後述する。絶対値算出部３は、二次微分フィルタ２により与えられる二次微分信号の絶対値を算出して振幅係数算出部４に与える。振幅係数算出部４は、与えられる二次微分信号の絶対値の振幅係数の大きさに応じて、後述する方法により換算された振幅係数を振幅可変部５に与える。
【００５２】
振幅可変部５は、二次微分フィルタ２により与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号に振幅係数算出部４により与えられる振幅係数を乗算する。振幅可変部５は、乗算されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算器６に与える。加算器６は、入力端子１により与えられるデジタル信号ＤＳに振幅可変部５により与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算して出力端子７を介して出力する。
【００５３】
第１の実施の形態に係るモスキート歪み低減装置は、二次微分フィルタ２が第１の２次微分検出手段に相当し、絶対値算出部３が第１の絶対値算出手段に相当し、振幅係数算出部４が振幅係数出力手段に相当し、振幅可変部５が振幅可変手段に相当し、加算器６が加算手段に相当する。
【００５４】
次に、図１に示す二次微分フィルタ２において用いるフィルタについて説明する。
【００５５】
図１に示す二次微分フィルタ２は、デジタル信号ＤＳの二次微分信号を取り出すフィルタである。図１の入力端子に入力されるデジタル信号ＤＳは、無限の高周波パルスにより構成される。無限の高周波パルスにより構成されるデジタル信号ＤＳは、有限の帯域幅を有する伝送媒体（フィルタ）等を通過すると、波形がなまって隣接するパルスと符号間干渉を起こす場合がある。この符号間干渉を防止する条件として、ナイキストの理論により導き出される伝送媒体の帯域幅がある。例えば二次微分フィルタ２は、ナイキスト周波数ｆｓの１／２の周波数に関する二次微分を取るとした場合、デジタル信号ＤＳの値Ｚおよび一次微分フィルタｈ（ｚ）の関係は、次式のように表される。
【００５６】
ｈ（ｚ）＝１−Ｚ−１…（２）
式（２）によれば、二次微分フィルタｈ（ｚ）は次式のように表される。
【００５７】
ｈ（ｚ）＝１／２（１−２Ｚ−１＋Ｚ−２） …（３）
一方、ナイキストの理論により導かれる最適な条件のサンプリング周波数１／２ｆｓの場合は、一次微分フィルタｈ（ｚ）は、次式のように表される。
【００５８】
ｈ（ｚ）＝１−Ｚ−２…（４）
式（４）によれば、二次微分フィルタｈ（ｚ）は、次式のように表される。
【００５９】
ｈ（ｚ）＝１／２（１−２Ｚ−２＋Ｚ−４） …（５）
次に、図２（ａ）は画像データを８×８画素のマクロブロックごとに分割する状態を示す図であり、図２（ｂ）は１つのマクロブロックをＤＣＴ変換したＤＣＴ係数の一例を示す図であり、図２（ｃ）は量子化係数を示す図であり、図２（ｄ）は量子化されたＤＣＴ係数を示す図である。
【００６０】
図２に示すように、量子化されたＤＣＴ係数γｕｖは、ＤＣＴ係数Ｓｕｖを量子化係数Ｑｕｖで除算し、さらに整数化処理を行うことにより得られる。また、ＤＣＴ係数は、水平右方向または垂直下方向になるほど高周波成分を含む。右端の上部にある係数は、画像データのナイキスト周波数における周波数成分とほぼ一致するとみなすことができる。
【００６１】
モスキート歪みは、図２（ｄ）に示すように、量子化を行う際に画像データ内のエッジ部分等の高調波成分を大幅に量子化させることにより、復号化時に必要な高調波成分の過不足が生じてモスキート歪みが発生する。すなわち、大幅に量子化された画像データにおいては、高周波成分になるほど粗く量子化されるため、復号化時に高周波成分の過不足が発生してモスキート歪みが発生しやすくなる。したがって、量子化されたＤＣＴ係数は、最も高周波成分を示すＤＣＴ係数の値が０になる可能性が高い。例えば、ＤＣＴ係数の値が０の場合、そのＤＣＴ係数の値によりモスキート歪みは発生しないため、ＤＣＴ係数が０でなくかつ最も高周波成分を示すＤＣＴ係数がモスキート歪みの発生の要因となる。
【００６２】
図２（ｄ）に示すように、例えばＤＣＴ係数の水平方向成分のみに着目する。この場合、ＤＣＴ係数の最も右から１番目に位置するＤＣＴ係数の値は０でありモスキート歪みの要因とならない。そして、ＤＣＴ係数の最も右から２番目に位置するＤＣＴ係数の値は０でなく、かつ最も高周波成分を示すためモスキート歪の要因となる。この場合、水平８画素の最も高いＤＣＴ係数から２つ目未満の時には、リンギングの周期は２周期未満であり、水平８画素の最も高いＤＣＴ係数から２つ目以上の時にはリンギングの周期は２周期以上である。このことから、２周期未満のリンギングは視覚的にはリンギング状として顕著に表れない。図２（ｄ）に示す水平８画素のブロックの場合、リンギングが２周期分（３画素×２周期＜８画素）しか含まれないことになり、最も高いＤＣＴ係数から２つ目以上の場合には、周期が少ないためリンギング現象が顕著に現れず、むしろブロック歪みによる現象が顕著に現れる。
【００６３】
これらのことより、低減すべきリンギングの周波数は、ＤＣＴ係数の最も高周波成分から１つ低周波側にあるＤＣＴ係数が示す値となる。したがって、第１の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置では、式（５）に示す二次微分フィルタｈ（ｚ）を用いる。
【００６４】
次に、図３は図１の振幅係数算出部４の内部構成の一例を示すブロック図である。
【００６５】
図３に示すように、振幅係数算出部４は、量子化部４１およびＬＵＴ（ルック・アップ・テーブル）４２により構成される。
【００６６】
まず、量子化部４１は、図１の絶対値算出部３により与えられる二次微分信号の絶対値を３２段階に量子化する。この３２段階の量子化は、二次微分信号の絶対値が８ビット（２５６階調）から構成されるため、二次微分信号の絶対値に１／８を乗算することにより実現できる。続いて、量子化部４１は、３２段階に量子化された絶対値をＬＵＴ４２に与える。ＬＵＴ４２は、量子化部４１により与えられる３２分割の量子化された絶対値に応じて振幅係数を出力する。
【００６７】
ここで、図を用いてＬＵＴ４２の働きにより３２段階に量子化された絶対値が振幅係数に換算される場合の一例について説明する。
【００６８】
図４は図３のＬＵＴ４２に入力される量子化された絶対値と出力される振幅係数の値との関係を示す図である。
【００６９】
図４は、縦軸がＬＵＴ４２により出力される振幅係数の値を示し、横軸が入力されるデジタル信号ＤＳの値を示す。ここで、本発明の実施の形態においては、予め設定された第１の閾値、第２の閾値および第３の閾値の関係は、第１の閾値≦第２の閾値≦第３の閾値の関係を有する。
【００７０】
図４に示すように、振幅係数算出部４は、二次微分信号の絶対値が予め設定された第１の閥値よりも小さいときには振幅係数を大きく設定する。例えば、入力値０の場合には出力値７を振幅係数として出力し、入力値２の場合には出力値６を振幅係数として出力する。そして、二次微分信号の絶対値が予め設定された第１の閥値よりも大きいときには振幅係数を小さく設定する。例えば、入力値８の場合には出力値０を振幅係数として出力し、入力値１８の場合にも出力値０を振幅係数として出力する。
【００７１】
一方、振幅係数算出部４は、二次微分信号の絶対値が予め設定された第２の閥値よりも大きいときには振幅係数の値を負の振幅係数の値に換算して出力する。例えば、入力値２２の場合には出力値−１を振幅係数として出力し、入力値２６の場合には出力値−２を振幅係数として出力する。また、二次微分の絶対値が予め定めた第３の閥値よりも大きい場合には振幅係数０を出力する。例えば、入力値３０の場合には出力値０を振幅係数として出力する。
【００７２】
次に、本発明の第１の実施の形態に係るモスキート歪み低減装置に輝度信号が入力された場合の動作について説明する。
【００７３】
図５は符号化前の本来の画像データの輝度信号と二次微分フィルタ２により出力される二次微分輝度信号を示す波形図である。
【００７４】
図５（ａ）は符号化前の本来の輝度信号と復号化後の輝度信号とを示す波形図であり、図５（ｂ）は二次微分フィルタ２により取り出される二次微分輝度信号を示す波形図である。図５（ａ），（ｂ）の波形図においては、縦軸が輝度を示しており、横軸が空間座標を示している。
【００７５】
図５（ａ）に示すように、符号化前の本来の輝度信号は、輝度１０１〜輝度１２２（図中黒三角）からなり、復号化後の輝度信号は、輝度２０１〜輝度２２２（図中白丸）からなる。また、図５（ｂ）に示すように、二次微分フィルタ２から取り出される二次微分輝度信号は、輝度３０１〜輝度３２２（図中黒四角）からなる。
【００７６】
符号化前の本来の輝度信号の輝度１１０、輝度１１１と、復号化後の輝度信号の輝度２１０、輝度２１１とでは輝度の値に差がある。この差が復号化後の輝度信号を含む画像データにモスキート歪みが発生していることを示す。
【００７７】
一方、図５（ｂ）に示すように、二次微分フィルタ２により出力される輝度３０１〜輝度３２２は、図５（ａ）の復号化後の輝度信号と比較して位相が１８０度反転している。したがって、復号化後の輝度信号の輝度２０１〜輝度２２２に対して、二次微分フィルタ２により取り出されるれる輝度信号の輝度３０１〜３２２を振幅係数算出部４を介して加算することによりモスキート歪みを低減することができる。
【００７８】
また、図１に示す振幅係数算出部４において、二次微分輝度信号の絶対値の振幅係数が小さな値である場合には、リンギングが発生していることを示すため、図３に示すＬＵＴ４２において大きな振幅係数として算出され加算器６に与えられる。それにより、加算器６は、算出結果を復号化されたデジタル信号ＤＳに加算してリンギングを抑制することができる。さらに、二次微分信号の絶対値の振幅係数が大きな値である場合には、エッジ部分を示しているため振幅係数の値を負の係数値に換算する。それにより、復号化の際に消失されたエッジ成分を取り戻すことができる。
【００７９】
このように、第１の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置は、所定の周波数に対する二次微分輝度信号を取り出すことにより正弦波の位相が１８０度ずれるため、二次微分成分の振幅係数が小さい場合は原信号に加算してリンギングを低減し、振幅係数が大きい場合は符号反転して原信号に加算することでエッジ強調を行うことができる。したがって、簡易な回路で効果的にモスキート歪みを低減することができる。
【００８０】
また、復号化時に必要とされるブロック境界位置、量子化レベルまたは動きベクトル等の情報を用いず、復号器から独立した構成の機器に適用することが可能である。
【００８１】
なお、本発明の第１の実施の形態においては、モスキート歪みの抑制についてＤＣＴ係数の水平方向成分のみ考慮したが、これに限らず、垂直成分について行ってもよい。また、ＬＵＴ４２において３２段階としたが、これに限定されず、１または複数の段階に分割すればよい。二次微分フィルタ２でナイキスト周波数１／２を用いる場合を説明したが、これに限らず、他の任意の周波数を用いてもよい。さらに、入力されるデジタル信号を８ビットのデジタル信号としたが、これに限定されず、他の任意のビット数を有するデジタル信号としてもよい。
【００８２】
また、第１の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置では、振幅可変部５において、１／８の演算を行わせることにより回路規模の削減が可能となる。すなわち、モスキート歪み低減装置の入力前の信号と出力後の信号とのゲインを同じにした場合、ＬＵＴ４２の出力が量子化された絶対値に乗算されることからＬＵＴ４２の出力値が小数となる。現に電子回路等により小数を表現する場合には回路規模が大きくなる。したがって、入出力前後の信号のゲインが２の倍数となるように、ＬＵＴ４２の値を整数として乗算した後、下位ビットだけを切捨てれば、整数として取り扱うことが可能となり、さらに小さな回路規模で実現することができる。これにより、さらなる部品数の削減が実現できコスト削減が可能となる。
【００８３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置およびその低減方法について説明する。
【００８４】
図６は本発明の第２の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置のブロック図である。
【００８５】
図６に示すモスキート歪み低減装置は、入力端子１、二次微分フィルタ２、絶対値算出部３、振幅係数算出部４、加算器６、出力端子７、二次微分フィルタ８および振幅可変部９から構成される。
【００８６】
まず、図６に示すように、入力端子１に復号化されたデジタル信号ＤＳが入力される。ここで、入力端子１に入力される復号化されたデジタル信号ＤＳは、８ビット（１バイト）のデジタル信号とする。
【００８７】
入力端子１は、復号化されたデジタル信号ＤＳを二次微分フィルタ２、二次微分フィルタ８および加算器６に与える。二次微分フィルタ２は、与えられる復号化されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を抽出し、絶対値算出部３および振幅可変部９に与える。二次微分フィルタ８は、与えられる復号化されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を抽出して振幅可変部９に与える。絶対値算出部３は、二次微分フィルタ２により与えられる二次微分信号の絶対値を算出し振幅係数算出部４に与える。
【００８８】
振幅係数算出部４は、絶対値算出部３により与えられる二次微分信号の絶対値の大きさに応じて、予め設定された第１の閾値より絶対値が大きいときは振幅係数の値を小さな振幅係数の値に換算し、予め設定された第２の閾値より絶対値が大きいときは振幅係数の値を負の振幅係数の値に換算し、予め設定された第３の閾値より絶対値が大きいときは振幅係数の値を零の振幅係数の値に換算して振幅可変部９に与える。この振幅係数算出部４の予め設定された第１の閥値、第２の閥値および第３の閥値の詳細については第１の実施の形態の構成と同様である。
【００８９】
振幅可変部９は、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数が負の値の場合には、二次微分フィルタ８により与えられる二次微分信号に振幅係数を乗算し、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数が負の値でない場合には、二次微分フィルタ２により与えられる二次微分信号に振幅係数を乗算する。振幅可変部９の内部構成および動作については後述する。
【００９０】
そして、振幅可変部９は、算出されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算器６に与える。加算器６は、入力端子１により与えられるデジタル信号ＤＳおよび振幅可変部９により与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算し、出力端子７を介して出力する。
【００９１】
第２の実施の形態に係るモスキート歪み低減装置は、二次微分フィルタ２が第１の２次微分検出手段に相当し、絶対値算出部３が第１の絶対値算出手段に相当し、振幅係数算出部４が振幅係数出力手段に相当し、振幅可変部９が振幅可変手段に相当し、加算器６が加算手段に相当し、二次微分フィルタ８が第２の２次微分フィルタに相当する。
【００９２】
次に、図６に示す二次微分フィルタ８において用いるフィルタについて説明する。
【００９３】
二次微分フィルタ８は、二次微分フィルタ２において設定された周波数より高い周波数の二次微分信号を取り出すフィルタである。これは、エッジ強調を行う周波数が低いと、オーバーシュートの期間が長くなってしまうため、周波数を高く設定する。
【００９４】
したがって、本発明の第２の実施の形態においては、二次微分フィルタ２において用いるフィルタは、図１の二次微分フィルタと同じく、式（５）に示す二次微分フィルタを用い、二次微分フィルタ８において用いるフィルタは、式（５）に示すフィルタよりも高い周波数を示す式（３）に示す二次微分フィルタを用いる。
【００９５】
図７は図６の振幅可変手段９の内部構成の一例を示すブロック図である。
図７に示すように、振幅可変手段９は、選択部９１、加算部９２、入力端子９０１，９０２，９０３および出力端子９１０から構成される。
【００９６】
図６の振幅係数算出部４により出力される振幅係数は、入力端子９０１に入力され、図６に示す二次微分フィルタ２により与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号は入力端子９０２に入力され、図６に示す二次微分フィルタ８から入力される第２の二次微分信号は入力端子９０３に入力される。
【００９７】
入力端子９０１に入力される振幅係数は、選択部９１および加算部９２に与えられる。入力端子９０２に入力される二次微分フィルタ２により与えられる第１の二次微分信号２は選択部９１に与えられる。二次微分フィルタ８により与えられる第２の二次微分信号は選択部９１に与えられる。選択部９１は、入力端子９０１により与えられる振幅係数の値に応じて入力端子９０２により与えられる第１の二次微分信号および入力端子９０３により与えられる第２の二次微分信号のいずれか一方を選択し、加算部９２に与える。加算部９２は、入力端子９０１により与えられる振幅係数および選択部９１により与えられる第１の二次微分信号および第２の二次微分信号のいずれか一方を加算し、出力端子９１０を介して出力する。
【００９８】
選択部９１における選択方法は、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数が負の値であるか否かを判定し、その結果に応じて選択を行う。例えば、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数が負の値の場合には、二次微分フィルタ８により与えられる二次微分信号に負の値の振幅係数を乗算し、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数が負の値でない場合には、二次微分フィルタ２により与えられる二次微分信号に負の値でない振幅係数を乗算する。そして、選択部９１は、算出したいずれか一方の二次微分信号を加算部９２に与える。加算部９２は、選択部９１により与えられる算出された二次微分信号と図６に示す振幅係数算出部４により与えられる振幅係数とをさらに乗算し、加算器６に出力する。
【００９９】
図８は符号化前の本来の画像データの輝度信号と二次微分フィルタ２により出力される二次微分輝度信号とを示す波形図である。
【０１００】
図８（ａ）は符号化前の本来の画像データの輝度信号と復号化後の輝度信号とを示す波形図であり、図８（ｂ）の二次微分フィルタ２により取り出される二次微分輝度信号を示す波形図であり、図８（ｃ）は二次微分フィルタ８により取り出される二次微分輝度信号を示す波形図である。図８（ａ），（ｂ），（ｃ）の波形図においては、縦軸が輝度を示しており、横軸が空間座標を示している。
【０１０１】
まず、図８（ａ）に示すように、符号化前の本来の輝度信号は、輝度１０１〜輝度１２２（図中黒三角）であり、復号化後の輝度信号は、輝度２０１〜輝度２２２（図中白丸）である。また、図８（ｂ）に示すように、二次微分フィルタ２により取り出される二次微分輝度信号は、輝度３０１〜輝度３２２（図中黒四角）であり、図８（ｃ）に示すように、二次微分フィルタ８により取り出される二次微分輝度信号は、輝度４０１〜輝度４２２（図中白四角）である。
【０１０２】
また、図８に示すように、モスキート歪みが発生している場合は、エッジ部分（図８の区間Ａ）の高周波成分が失われている。図８（ｂ）に示すように、エッジ部分では、二次微分フィルタ２により出力される二次微分輝度信号の絶対値が大きな値を示すため、図６に示す振幅係数算出部４において、予め設定された第２の閾値より絶対値が大きいと判断され、振幅係数を負の振幅係数値として換算し振幅可変部９に与える。そして、振幅可変部９において図７に示す選択部９１の働きにより、二次微分フィルタ８の二次微分信号と負の振幅係数値とが乗算される。そして、乗算部９２の働きにより乗算された乗算結果と振幅係数値とがさらに乗算され加算器６に出力される。
【０１０３】
このように、第２の実施の形態のモスキート歪み低減装置は、リンギング検出に用いた二次微分フィルタ２の周波数より二次微分フィルタ８の周波数の方が高いため、符号化・復号化によって失われたエッジ部の高周波を強く回復させることがなく、かつオーバーシュートの幅も狭いため、再度リンギングの発生を防止することができ、原画に近い画像を得ることができる。
【０１０４】
なお、本発明の第２の実施の形態では、二次微分フィルタ２のフィルタにおいてナイキスト周波数を用いることとしたが、これに限らず、他の任意の周波数で行ってもよい。ただし、この場合、二次微分フィルタ８は、二次微分フィルタ２よりも低い周波数のフィルタでなければならない。
【０１０５】
また、図７の選択手段９１により２個の二次微分フィルタの出力を切り替えることとしたが、これに限らず、他の任意の数の二次微分フィルタの混合比を変えることとしてもよい。
【０１０６】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置およびその低減方法について説明する。
【０１０７】
図９は本発明の第３の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置のブロック図である。
【０１０８】
図９に示すモスキート歪み低減装置は、入力端子１、二次微分フィルタ２、絶対値算出部３、振幅係数算出部４、加算器６、出力端子７、二次微分フィルタ８、振幅可変部９、絶対値算出部１０および振幅係数変調部１１により構成される。
【０１０９】
まず、図９に示すように、入力端子１に復号化されたデジタル信号ＤＳが入力される。ここで、入力端子１に入力される復号化されたデジタル信号ＤＳは、８ビット（１バイト）のデジタル信号とする。
【０１１０】
入力端子１は、復号化されたデジタル信号ＤＳを二次微分フィルタ２、加算器６および二次微分フィルタ８に与える。二次微分フィルタ２は、与えられる復号化されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を抽出して、絶対値算出部３および振幅可変部９に与える。二次微分フィルタ８は、復号化されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を抽出し、振幅可変部９および絶対値算出部１０に与える。
【０１１１】
絶対値算出部３は、二次微分フィルタ２により与えられる二次微分信号の絶対値を算出し振幅係数算出部４に与える。
【０１１２】
振幅係数算出部４は、絶対値算出部３により与えられる二次微分信号の絶対値の大きさに応じて、予め設定された第１の閾値より絶対値が大きいときは振幅係数の値を小さな振幅係数の値に換算し、予め設定された第２の閾値より絶対値が大きいときは振幅係数の値を負の振幅係数の値に換算し、予め設定された第３の閾値より絶対値が大きいときは振幅係数の値を零の振幅係数の値に換算して振幅係数変調部１１に与える。この振幅係数算出部４の予め設定された第１の閥値、第２の閥値および第３の閾値の構成の詳細については第１の実施の形態の構成と同様である。
【０１１３】
振幅係数変調部１１は、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数の値に基づいて後述する選択方法により振幅係数の選択を行い、選択された振幅係数の値を振幅可変部９に与える。
【０１１４】
次に、振幅可変部９は、振幅係数変調部１１により与えられる振幅係数が負の値の場合には、二次微分フィルタ８により与えられる二次微分信号に負の値の振幅係数を乗算し、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数が負の値でない場合には、二次微分フィルタ２により与えられる二次微分信号に負の値でない振幅係数を乗算する。振幅可変部９の構成は、第２の実施の形態の図７に示す構成と同様である。
【０１１５】
次いで、振幅可変部９は、算出されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算器６に与える。加算器６は、入力端子１により与えられるデジタル信号ＤＳおよび振幅可変部９により与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算し出力端子７を介して出力する。
【０１１６】
第３の実施の形態に係るモスキート歪み低減装置は、二次微分フィルタ２が第１の２次微分検出手段に相当し、絶対値算出部３が第１の絶対値算出手段に相当し、振幅係数算出部４が振幅係数出力手段に相当し、振幅可変部９が振幅可変手段に相当し、加算器６が加算手段に相当し、二次微分フィルタ８が第２の２次微分フィルタに相当し、絶対値算出部１０が第２の絶対値算出手段に相当し、振幅係数変調部１１が振幅係数変調手段に相当する。
【０１１７】
次に、図１０は図９の振幅係数変調部１１の内部構成の一例を示す模式図である。
【０１１８】
図１０に示すように、振幅係数変調部１１は、１／２ビットシフタ１２、１／４ビットシフタ１３、１／８ビットシフタ１４、選択部１５、入力端子９２１，９２２および出力端子９３１により構成される。
【０１１９】
まず、図１０に示す振幅係数変調部１１は、振幅係数算出部４により出力入力端子９２１に振幅係数が与えられる。入力端子９２１は、選択部１５および１／２ビットシフタ１２、１／４ビットシフタ１３、１／８ビットシフタ１４に振幅係数を与える。１／２ビットシフタ１２は入力端子９２１を介して与えられる振幅係数を１／２の振幅係数に換算し選択部１５に与える。１／４ビットシフタ１３は、入力端子９２１を介して与えられる振幅係数を１／４の振幅係数に換算し、選択部１５に与える。１／８ビットシフタ１４は、入力端子９２１を介して与えられる振幅係数を１／８の振幅係数に換算し選択部１５に与える。一方、入力端子９２２は、絶対値算出部１０により与えられる二次微分フィルタ８により取り出される第２の二次微分成分の絶対値が入力される。選択部１５は、入力端子９２２を介して与えられる絶対値算出部１０の第２の二次微分信号の絶対値に応じて入力端子９２１により与えられる振幅係数、１／２ビットシフタ１２により与えられる振幅係数、１／４ビットシフタ１３により与えられる振幅係数および１／８ビットシフタ１４により与えられる振幅係数のうちいずれか１つを選択し出力端子９３１に出力する。選択部１５は、高周波成分を絶対値算出部１０により検出し、振幅係数変調部１１により振幅係数の値が小さくなるように選択する。
【０１２０】
図１０に示す振幅係数変調部１１の内部構成について図８を用いて本発明の第３の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置の動作について説明する。
【０１２１】
図８（ｃ）に示すように、二次微分フィルタ８により取り出される二次微分輝度信号の値は小さな値を示すため、その二次微分輝度信号の値を強調して原信号に加算してもリンギングは発生しない。しかし、図８（ａ）に示すように、本来の輝度信号のエッジ部分（図８の区間Ａ）は高周波成分を多く含むため、エッジ部分の値を強調すると再度リンギングが発生する。そのため、高周波成分を絶対値算出部１０によりエッジ部分を検出し、振幅係数変調部１１により振幅係数の値が小さくなるように、図１０の選択手段１５において用いる振幅係数の値を切り替える。
【０１２２】
以上のように、第３の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置においては、圧縮が行われていない画像データが入力された場合においても過剰に輪郭補正が働くことを防ぐことができる。したがって、圧縮符号化および複号化が行われていない信号が入力された場合またはエッジ成分の高周波成分が失われていない信号が入力された場合でもエッジ強調が過剰に働くことを防止することができる。
【０１２３】
なお、本発明の第３の実施の形態では、図１０において振幅係数変調部をビットシフタと選択手段とにより構成したが、これに限らず、同一の機能を有する他の任意の手段で構成してもよい。また、図１０の選択手段１５が、絶対値算出部１０からの出力に応じて選択を行うが、選択手段１５と絶対値算出部１０の間にＬＰＦ（ローパスフィルタ： Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）等を挿入し、振幅係数変調部１１の適応画素範囲を広げてもよい。この場合、さらにエッジの強調が過剰に働くことを防止できる。
【０１２４】
また、図１１は図１０に示す振幅係数変調部１１を第１の実施の形態に用いた振幅係数変調部５により構成した場合のブロック図である。
【０１２５】
この場合でも、圧縮が行われていない画像データが入力された場合においても過剰に輪郭補正が働くことを防ぐことができる。したがって、圧縮符号化および複号化が行われていない信号が入力された場合またはエッジ成分の高周波が失われていない信号が入力された場合でもエッジ強調が過剰に働くことを防止することができる。
【０１２６】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置およびその低減方法について説明する。
【０１２７】
図１２は本発明の第４の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置の一構成を示すブロック図である。
【０１２８】
図１２に示すモスキート歪み低減装置は、入力端子１、二次微分フィルタ２、絶対値算出部３、振幅係数算出部４、振幅可変部５、加算器６、出力端子７、振幅係数変調部１１および特徴検出部１６により構成される。
【０１２９】
まず、図１２に示すように、入力端子１に復号化されたデジタル信号ＤＳが入力される。ここで、入力端子１に入力される復号化されたデジタル信号ＤＳは、８ビット（１バイト）のデジタル信号とする。
【０１３０】
入力端子１は、復号化されたデジタル信号ＤＳを二次微分フィルタ２、加算器６および特徴検出部１６に与える。二次微分フィルタ２は、与えられる復号化されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を抽出して絶対値算出部３および振幅可変部５に与える。絶対値算出部３は、二次微分フィルタ２により与えられる二次微分信号の絶対値を算出し振幅係数算出部４に与える。
【０１３１】
振幅係数算出部４は、絶対値算出部３により与えられる二次微分信号の絶対値の大きさに応じて、予め設定された第１の閾値より絶対値が大きいときは、振幅係数の値を小さな振幅の係数の値に換算し、予め設定された第２の閾値より絶対値が大きいときは、振幅係数の値を負の振幅係数の値に換算し、予め設定された第３の閾値より絶対値が大きいときは、振幅係数の値を零の振幅係数の値に換算して振幅係数変調部１１に与える。この振幅係数算出部４の予め設定された第１の閥値、第２の閥値および第３の閾値の詳細については第１の実施の形態構成と同様である。
【０１３２】
特徴検出部１６は、入力端子１から入力されるデジタル信号ＤＳの特性を後述する方法により検出し、特徴に応じて振幅係数変調部１１に制御信号を与える。振幅変調部１１は、特徴検出部１６により与えられる制御信号に基づき、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数の選択を行い、選択された振幅係数を振幅可変部５に与える。
【０１３３】
次に、振幅可変部５は、二次微分フィルタ２により与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号と振幅係数算出部４により与えられる振幅係数とを乗算する。そして、振幅可変部５は、算出されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算器６に与える。加算器６は、入力端子１により与えられるデジタル信号ＤＳおよび振幅可変部５により与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算し、出力端子７を介して出力する。
【０１３４】
第４の実施の形態に係るモスキート歪み低減装置は、二次微分フィルタ２が第１の２次微分検出手段に相当し、絶対値算出部３が第１の絶対値算出手段に相当し、振幅係数算出部４が振幅係数出力手段に相当し、振幅可変部５が振幅可変手段に相当し、加算器６が加算手段に相当し、振幅係数変調部１１が振幅係数変調手段に相当し、特徴検出部１６が特徴検出手段に相当する。
【０１３５】
続いて、図１３は特徴検出部１６の内部構成の一例を示すブロック図である。図１３に示す特徴検出部１６は、ラッチ部１７，２１、差分算出部１８、絶対値部１９、累積加算部２０、正規化換算部２２および応答制御部２３から構成される。
【０１３６】
まず、特徴検出部１６に与えられる復号化されたデジタル信号ＤＳは、ラッチ部１７および差分算出部１８に与えられる。ラッチ部１７は、デジタル信号ＤＳの１画素分遅延させて、遅延させたデジタル信号ＤＳを差分算出部１８に与える。差分算出部は、各々近い場所に存在するデジタル信号ＤＳの１画素と遅延されたデジタル信号ＤＳの１画素との差分値を算出し、絶対値算出部１９に与える。絶対値算出部１９は、与えられる差分値の絶対値を算出し累積加算部２０に与える。累積加算部２０は、１フレーム期間の絶対値を累積加算し、累積加算された差分値の絶対値をラッチ部２１に与える。ラッチ部２１は、累積加算部２０により出力される１フレーム期間の累積加算の差分値の絶対値を１フレーム期間保持させ、正規化部２２に与える。正規化部２２は、与えられる１フレーム期間の累積加算された差分値の絶対値を１６段階の値で表現し、応答制御部２３に与える。応答制御部２３は、１６段階の値で表現された１フレーム期間の差分値の絶対値を１フレームごとにＬＰＦ（ローパスフィルタ： Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）処理を行い、かつ必要に応じてＬＰＦの応答性を制御する。すなわち、応答性制御部２３は、復号化されるデジタル信号ＤＳが１フレームごとに同じ画像データを有する時はＬＰＦの通過フィルタ周波数を低く設定し、異なる画像データを有する時はＬＰＦの通過フィルタ周波数を高く設定する働きをする。
【０１３７】
このように、特徴検出部１６は、デジタル信号ＤＳの１フレーム期間の画面全体において隣接する画素の差分の絶対値の総和を算出するため、ナイキスト周波数成分を抽出していることとなる。一般に、画像の圧縮符号化および復号化の過程において圧縮率が高くなれば、画面全体でのナイキスト周波数成分が減少する。このことより、隣接する画素の差分の絶対値の総和の算出結果と画像の圧縮率に相関が生じることがわかる。
【０１３８】
したがって、ナイキスト周波数成分が大きい場合には、特徴検出部１６の算出結果は大きくなり、振幅係数変調部１１によりデジタル信号ＤＳに対する加算が抑制される。
【０１３９】
以上のことから、第４の実施の形態に係るモスキート歪み低減装置は、特徴検出部１６によりデジタル信号全体の画素を１フレーム毎の特徴である情報を検出することができる。すなわち、高品位な画像の入力を検出し、振幅係数変調部１１により動作が抑制されるように制御することで高品位な画像データの詳細部分（ディテール）の消失を回避することができる。
【０１４０】
なお、本発明の第４の実施の形態において、特徴検出部１６の構成について説明したが、これに限らず、文字を検出する検出ブロックを追加し、検出ブロックにより振幅変調部１１を制御させてもよい。また、復号器と独立した構成としたが、これに限らず、復号器の中に本発明のモスキート歪み低減装置を挿入し、量子化情報または動きベクトル情報等の復号情報をさらに含めて振幅係数変調部１１を制御してもよい。
【０１４１】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の２次微分手段により映像信号の特定周波数に対して第１の２次微分信号が出力され、正弦波として発生するモスキート歪みが１８０度反転した位相で抽出される。絶対値算出手段により算出された絶対値が第２の所定値よりも小さい場合には正の振幅係数が第１の２次微分信号に乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、リンギングを低減することができる。絶対値が第１の所定値よりも大きい場合には符号反転された負の振幅係数が第１の２次微分信号に乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、輪郭の高周波成分を補償することができる。したがって、簡易な回路構成で、モスキート歪を低減し、かつモスキート歪みにより失われた輪郭を補償することが可能となる。また、復号化時に必要な情報を用いないため、復号器と容易に独立した構成の機器に適用することが可能である。
【０１４２】
また、振幅係数出力手段から出力される振幅係数が負の場合に、振幅可変手段によりリンギング低減に用いた第１の周波数より高い第２の周波数での第２の２次微分信号に振幅係数が乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、映像信号のオーバーシュートを短くすることができる。その結果、リンギングが抑えられ、より原映像信号に近い映像信号を得ることができる。さらに、算出された絶対値に基づいて、振幅係数出力手段から出力される振幅係数を変化させて振幅可変手段に出力させることができる。したがって、振幅係数が大きいときは振幅係数を変化させて映像信号に加算することができる。その結果、圧縮されてない映像信号が入力されたときに過剰に輪郭補正が働くことを防ぐことが可能となる。
【０１４３】
また、映像信号における所定の特徴または情報を検出し、検出結果に基づいて出力される振幅係数を変化させて出力することができる。その結果、映像信号が、高品位な画像の場合であっても高品位な画像のディティール消失を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置のブロック図
【図２】量子化の際に用いるＤＣＴ係数の一例を示す模式図
【図３】図１の振幅係数算出部の内部構成の一例を示すブロック図
【図４】図３のＬＵＴに入力される量子化された絶対値と出力される振幅係数の値との関係を示す図
【図５】符号化前の本来の画像データの輝度信号と二次微分フィルタ２により出力される二次微分輝度信号を示す波形図
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置のブロック図
【図７】図６の振幅可変手段の内部構成の一例を示すブロック図
【図８】符号化前の本来の画像データの輝度信号と二次微分フィルタ２により出力される二次微分輝度信号とを示す波形図
【図９】本発明の第３の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置のブロック図
【図１０】図９の振幅係数変調部の内部構成の一例を示す模式図である。
【図１１】図１０に示す振幅係数変調部を第１の実施の形態に用いた振幅係数変調部とする場合のブロック図
【図１２】本発明の第４の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置の一構成を示すブロック図
【図１３】特徴検出部の内部構成の一例を示すブロック図
【図１４】特開平０９−５１５３２のモスキート歪み低減装置の一例を示すブロック図
【図１５】フィルタサイズ抽出回路、大領域画素データ抽出回路および小領域画素抽出回路により切り出される画素データの一例を示した図
【図１６】大きな濃淡の変化を有する輝度信号にノイズが重畳した場合の一例を示す図
【符号の説明】
１ 映像入力端子
２，８ 二次微分フィルタ
３，１０，１９ 絶対値算出部
４ 振幅係数算出部
５，９ 振幅可変部
６ 加算器
７ 出力端子
１１ 振幅係数変調部
１２ １／２ビットシフタ
１３ １／４ビットシフタ
１４ １／８ビットシフタ
１５，９１ 選択部
１６ 特徴検出部
１７，２１ ラッチ部
１８ 差分器
２０ 累積加算部
２２ 正規化部
２３ 応答制御部
５２ フィルタサイズ画像抽出回路
５３ 大領域画素データ抽出回路
５４ 小領域画素データ抽出回路
５５ タイミングクロック発生器
５６，５７，５８ メモリ
５９，６０，６３ 遅延回路
６１，６２ 画素情報抽出回路
６４ 閾値算出回路
６５ ε−フィルタ
９２ 掛け算部
１０１ 復号化後の画像データの輝度
１０２ 符号化前の本来の画像データの輝度
１０３ 二次微分フィルターの出力輝度
【発明の属する技術分野】
本発明は、不可逆符号化された映像信号の復号時に生じるモスキート歪を低減するモスキート歪の低減装置およびモスキート歪低減方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
画像データは非常に多くの情報量を含んでいる。そのため、画像データをそのままの形で処理するのは、メモリ容量および通信速度の点で実用的ではない。そこで、画像データ圧縮技術が重要となる。
【０００３】
画像データ圧縮の国際標準規格の一つとしてＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ）がある。ＭＰＥＧ規格は、動画像データの高能率符号化を行う際の規格であり、例えば、ＭＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ−４等が広く知られている。
【０００４】
動画像データは、これらの高能率符号化を用いて、符号化された圧縮画像データに変換される。また、高能率符号化により符号化された画像データは、復号器により符号化時と逆の手順で変換することにより復号化された画像データが得られる。
【０００５】
しかし、圧縮画像データを復号化して得られた画像データは、量子化を行う際に生じる量子化誤差により特有の量子化歪みを有する。例えば、この量子化歪みには、ブロック歪みまたはリンギングノイズ等がある。
【０００６】
ここで、ブロック歪みとは、量子化の際に一定のマクロブロックごとに分割して圧縮処理を行うため、マクロブロックごとに圧縮処理の差が発生し、複号化の際の画像データにブロック状の歪みが発生することである。一方、リンギングノイズの主な例としてはモスキート歪みがあり、このモスキート歪みとは、ＭＰＥＧ規格による画像圧縮の圧縮率を高くしてファイル容量を小さくしたとき、高域成分を含む画像のエッジ部分に発生するノイズのことをいい、画像を表示させた際に蚊（モスキート）の大群が画像のエッジにまとわりついているように見えるためモスキート歪みと呼ばれる。
【０００７】
このモスキート歪みを低減させる方法は、主にブロック境界位置、量子化レベル、または動きベクトル等の復号化時に得られる復号化情報を用いることが多い。しかし、画像表示装置等の復号装置を持たない場合または復号装置を持っていたとしても回路ブロック的に分離されている場合には、復号化情報が得られないためモスキート歪みの低減化を行うことができない。
【０００８】
そこで、特開平０９−５１５３２号公報には、復号化情報を得ることができない場合でもモスキート歪みの低減を行うことができる装置が開示されている。
【０００９】
図１４は特開平０９−５１５３２号公報のモスキート歪み低減装置の一例を示すブロック図である。
【００１０】
図１４に示すモスキート歪み低減装置は、入力端子１、フィルタサイズ画像抽出回路５２、大領域画素データ抽出回路５３、小領域画素データ抽出回路５４、タイミングクロック発生器５５、メモリ５６，５７，５８、遅延回路５９，６０，６３、画素情報抽出回路６１，６２、閥値算出回路６４、ε−フィルタ６５および出力端子７から構成される。
【００１１】
まず、入力端子１に画像データが入力される。入力端子１に入力された画像データは、フィルタサイズ画像抽出回路５２、大領域画素データ抽出回路５３および小領域画素データ抽出回路５４に与えられる。
【００１２】
図１５はフィルタサイズ抽出回路５２、大領域画素データ抽出回路５３および小領域画素抽出回路５４により切り出される画素データの一例を示した図である。
【００１３】
フィルタサイズ画像抽出回路５２は、図１５（ａ）に示すように、入力された画像データを縦ｍ画素×横ｎ画素（（ｍ＞１、ｎ＞１）の奇数値）のフィルタ画素サイズごとに順次画素データを切り出す。大領域画素データ抽出回路５３は、図１５（ｂ）に示すように、フィルタサイズ画素抽出回路５２によって切り出されたフィルタ画素サイズの中心画素又はその周辺画素を含み、フィルタ画素サイズの画素数よりも多い複数の画素（上限画素数は画像１画面、１フレームまたは画像１フィールドの全画素とする）の画素データを抽出する。小領域画素データ抽出回路５４は、図１５（ｃ）に示すように、フィルタサイズ画像抽出回路５２により切り出されたフィルタ画素サイズの中心画素を含み、さらに大領域画素データ抽出回路５３で抽出された画素数よりも少ない３画素以上の画素データを抽出する。
【００１４】
図１４に示すタイミングクロック発生回路５５は、フィルタサイズ画像抽出回路５２、大領域画素データ抽出回路５３、小領域画素データ抽出回路５４およびメモリ５６，５７，５８にタイミング信号を供給する。
【００１５】
メモリ５６は、フィルタサイズ抽出回路５２により切り出された画素データを保持し遅延回路６０に与える。メモリ５７は、大領域画素データ抽出回路５３により切り出された画素データを保持し画素情報抽出回路６１に与える。メモリ５８は、小領域抽出回路５４により切り出された画素データを保持し画素情報抽出回路６２に与える。画素情報抽出回路６１は、メモリ５７により与えられる大領域画素抽出回路５３により切り出された画素データについての統計量、例えば総和、平均、偏差、相関、差分または２次差分についてのそれら統計量を画素データとして抽出し、遅延回路６３に与える。画素情報抽出回路６２は、メモリ５８により与えられる小領域画素抽出回路５４により切り出された画素データについて同様に統計量を画素データとして抽出する。
【００１６】
遅延回路６３は、画素情報抽出回路６２により抽出された小領域画素データと同期するように遅延量を調整し、画素情報抽出回路６１により与えられる大領域画素データを閥値算出回路６４に与える。閥値算出回路６４は、遅延回路６３により与えられる大領域画素データと小領域画素データとから平滑化閾値を決定する。
【００１７】
遅延回路５９，６０は、閥値算出回路６４により与えられる平滑化閥値と同期するように遅延量を調整し、各々タイミングクロックおよび画素データをε−フィルタ６５に与える。
【００１８】
ε−フィルタ６５は、平滑化閾値を入力される画素データの閾値として画素データの平滑化を行う。ε−フィルタは、空間座標（ｘ、ｙ）点における画素ｐ（ｘ、ｙ）について次式のように表される。
【００１９】
【数１】
上式において、Ｍは平滑化に用いる画素数を示し、Ｓ（ｋ、ｌ）はスケールファクタを示す。上式に示すように、ある画素位置における画素データｐ（ｘ、ｙ）をその近傍の画素データｐ（ｘ＋ｋ、ｙ＋ｌ）を用いて平滑化して歪みを低減するが、平滑化される中心の画素データと近傍の画素データとの差の絶対値が平滑化閾値より大きい場合には、その近傍の画素データを平滑化に用いない。ここで、近傍の画素データを平滑化に用いない理由を以下に説明する。
【００２１】
図１６は大きな濃淡の変化を有する輝度信号にノイズが重畳した場合の一例を示す図である。
【００２２】
図１６（ａ）は矩形の大きな濃淡変化を有する輝度信号を示す図であり、図１６（ｂ）は図１６（ａ）に閾値ε以下のノイズが重畳した場合を示す図である。
【００２３】
図１６（ａ）に示すように、矩形の大きな濃淡変化がある輝度信号の場合、ε−フィルタ６５は、輪郭やエッジに相当する部分が閾値εを超えているためフィルタをかけず本来の輝度信号の濃淡変化がそのまま保護される。
【００２４】
一方、図１６（ｂ）に示すように、ノイズが重畳した濃淡変化がある輝度信号の場合、ε−フィルタ６５は、ノイズによる濃淡変化が閾値ε以下のため、濃の輝度信号と淡の輝度信号とを平滑化して元の輝度信号へと復元化させることができる。
【００２５】
このようにして、大領域画像データと小領域画像データとによって平滑化の対象となる画素データの平滑化閾値が算出され、大きな画像領域に基づいて歪み除去が設定されると同時に小さな画像領域の情報によって局所的な歪み除去の補正が可能となる。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、大きな画像領域と小さな画像領域との各々の画素データからε−フィルタの閾値を適応的に変更する方法では、回路規模が大きく複雑となり、さらに、回路規模の増大に伴い部品数も増加しコストの増加につながる。そのため、低コストを必須要件とする表示装置等においては、ε−フィルタの閾値を適応的に変更する方法を用いることが困難となる。
【００２７】
また、画質改善の観点から鑑みると、モスキート歪みの発生原因である急峻なエッジに存在していた高周波成分は符号化・復号化の際に行われる量子化により大きく減衰しているため、従来のε−フィルタによる閾値制御では、モスキート歪みを低減して、さらに符号化前の原画像に近づけることができない。また、単純に減衰した高域成分を増幅する方法を用いた場合には、新たなリンギングを付加してしまったり、一度、低減させたリンギングを再度強調してしまう場合がある。
【００２８】
本発明の目的は、簡易にモスキート歪みを低減し、かつ失われたエッジの高域成分を補償しつつモスキート歪みの発生を抑制するモスキート歪み低減装置およびモスキート歪み低減方法を提供することである。
【００２９】
【課題を解決するための手段】
（第１の発明）
本発明に係るモスキート歪み低減装置は、圧縮符号化された映像信号を復号化することにより得られる映像信号に含まれるモスキート歪みを低減するモスキート歪み低減装置であって、映像信号のナイキスト周波数より低い第１の周波数での２次微分信号を第１の２次微分信号として出力する第１の２次微分手段と、第１の２次微分検出手段から出力される第１の２次微分信号の絶対値を算出する第１の絶対値算出手段と、絶対値算出手段により算出された絶対値が第１の所定値より大きい場合に負の振幅係数を出力し、絶対値算出手段により算出された絶対値が第２の所定値より小さい場合に正の振幅係数を出力する振幅係数出力手段と、２次微分手段から出力される第１の２次微分信号に振幅係数出力手段から出力される振幅係数を乗算する振幅可変手段と、振幅可変手段の乗算結果と映像信号とを加算して出力する加算手段とを備えたものである。
【００３０】
本発明に係るモスキート歪み低減装置においては、映像信号のナイキスト周波数より低い第１の周波数での２次微分信号が第１の２次微分手段により第１の２次微分信号として出力され、第１の２次微分検出手段から出力される第１の２次微分信号の絶対値が第１の絶対値算出手段により算出され、絶対値算出手段により算出された絶対値が第１の所定値より大きい場合に負の振幅係数が出力され、絶対値算出手段により算出された絶対値が第２の所定値より小さい場合に振幅係数出力手段により正の振幅係数が出力される。そして、２次微分手段から出力される第１の２次微分信号に振幅係数出力手段から出力される振幅係数が振幅可変手段により乗算され、振幅可変手段の乗算結果と映像信号とが加算手段により加算され出力される。
【００３１】
この場合、第１の２次微分手段により映像信号の特定周波数に対して第１の２次微分信号が出力され、正弦波として発生するモスキート歪みが１８０度反転した位相で抽出される。絶対値算出手段により算出された絶対値が第２の所定値よりも小さい場合には正の振幅係数が第１の２次微分信号に乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、リンギングを低減することができる。絶対値が第１の所定値よりも大きい場合には符号反転された負の振幅係数が第１の２次微分信号に乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、輪郭の高周波成分を補償することができる。したがって、簡易な回路構成で、モスキート歪を低減し、かつモスキート歪みにより失われた輪郭を補償することが可能となる。また、復号化時に必要な情報を用いないため、復号器と容易に独立した構成の機器に適用することが可能である。
【００３２】
（第２の発明）
第２の発明に係るモスキート歪み低減装置は、第１の発明に係るモスキート歪み低減装置の構成において、第１の周波数より高い第２の周波数での２次微分信号を第２の２次微分信号として出力する第２の２次微分手段をさらに備え、振幅可変手段は、振幅係数出力手段から出力される振幅係数が負の場合に第２の２次微分手段から出力される第２の２次微分信号に振幅係数を乗算して出力し、振幅係数出力手段から出力される振幅係数が正の場合に第１の２次微分手段から出力される第１の２次微分信号に振幅係数を乗算して出力するものである。
【００３３】
この場合、振幅係数出力手段から出力される振幅係数が負の場合に、振幅可変手段によりリンギング低減に用いた第１の周波数より高い第２の周波数での第２の２次微分信号に振幅係数が乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、映像信号のオーバーシュートを短くすることができる。その結果、リンギングが抑えられ、より原映像信号に近い映像信号を得ることができる。
【００３４】
（第３の発明）
第３の発明に係るモスキート歪み低減装置は、第２の発明に係るモスキート歪み低減装置の構成において、第２の２次微分手段から出力される第２の２次微分信号の絶対値を算出する第２の絶対値算出手段と、第２の絶対値算出手段により算出された絶対値に基づいて振幅係数出力手段から出力される振幅係数を変化させて振幅可変手段に出力する振幅係数変調手段とをさらに備えたものである。
【００３５】
この場合、第２の絶対値算出手段により算出された絶対値に基づいて、振幅係数変調手段により振幅係数出力手段から出力される振幅係数を変化させて振幅可変手段に出力させることができる。したがって、振幅係数が大きいときは振幅係数を変化させて映像信号に加算することができる。その結果、圧縮されてない映像信号が入力されたときに過剰に輪郭補正が働くことを防ぐことが可能となる。
【００３６】
（第４の発明）
第４の発明に係るモスキート歪み低減装置は、第１〜第３の発明のいずれかに係るモスキート歪み低減装置の構成において、映像信号における所定の特徴または情報を検出する特徴検出手段と、特徴検出手段の検出結果に基づいて振幅係数出力手段から出力される振幅係数を変化させて振幅可変手段に出力する振幅係数変調手段とをさらに備えたものである。
【００３７】
この場合、映像信号における所定の特徴または情報を特徴検出手段により検出し、検出結果に基づいて振幅係数出力手段から出力される振幅係数を振幅変調手段により変化させて振幅可変手段に出力することができる。その結果、映像信号が、高品位な画像の場合であっても高品位な画像のディティール消失を回避することが可能となる。
【００３８】
（第５の発明）
第５の発明に係るモスキート歪み低減方法は、圧縮符号化された映像信号を復号化することにより得られる映像信号に含まれるモスキート歪みを低減するモスキート歪み低減方法であって、映像信号のナイキスト周波数より低い第１の周波数での２次微分信号を第１の２次微分信号として出力するステップと、第１の２次微分信号の絶対値を算出するステップと、算出された第１の２次微分信号の絶対値が第１の所定値より大きい場合に負の振幅係数を出力し、算出された第１の２次微分信号の絶対値が第２の所定値より小さい場合に正の振幅係数を出力するステップと、第１の２次微分信号に出力される振幅係数を乗算するステップと、乗算結果と映像信号とを加算して出力するステップとを備えたものである。
【００３９】
第５の発明に係るモスキート歪み低減方法においては、映像信号のナイキスト周波数より低い第１の周波数での２次微分信号が第１の２次微分信号として出力され、第１の２次微分信号の絶対値が算出され、算出された第１の２次微分信号の絶対値が第１の所定値より大きい場合に負の振幅係数が出力され、算出された第１の２次微分信号の絶対値が第２の所定値より小さい場合に正の振幅係数が出力される。そして、第１の２次微分信号に出力される振幅係数が乗算され、乗算結果と映像信号とが加算されて出力される。
【００４０】
この場合、映像信号の特定周波数に対して第１の２次微分信号が出力され、正弦波として発生するモスキート歪みが１８０度反転した位相で抽出される。算出された絶対値が第２の所定値よりも小さい場合には正の振幅係数が第１の２次微分信号に乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、リンギングを低減することができる。絶対値が第１の所定値よりも大きい場合には符号反転された負の振幅係数が第１の２次微分信号に乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、輪郭の高周波成分を補償することができる。したがって、簡易な回路構成で、モスキート歪を低減し、かつモスキート歪みにより失われた輪郭を補償することが可能となる。また、復号化時に必要な情報を用いないため、復号器と容易に独立した構成の機器に適用することが可能である。
【００４１】
（第６の発明）
第６の発明に係るモスキート歪み低減方法は、第５の発明に係るモスキート歪み低減方法において、第１の周波数より高い第２の周波数での２次微分信号を第２の２次微分信号として出力するステップと、出力される振幅係数が負の場合に第２の２次微分信号に振幅係数を乗算して出力し、出力される振幅係数が正の場合に第１の２次微分信号に振幅係数を乗算して出力するステップをさらに備えたものである。
【００４２】
この場合、出力される振幅係数が負の場合に、リンギング低減に用いた第１の周波数より高い第２の周波数での第２の２次微分信号に振幅係数が乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、映像信号のオーバーシュートを短くすることができる。その結果、リンギングが抑えられ、より原映像信号に近い映像信号を得ることができる。
【００４３】
（第７の発明）
第７の発明に係るモスキート歪み低減方法は、第６の発明に係るモスキート歪み低減方法において、第２の２次微分信号の絶対値を算出するステップと、算出された第２の２次微分信号の絶対値に基づいて出力される振幅係数を変化させるステップとをさらに備えたものである。
【００４４】
この場合、算出された絶対値に基づいて、出力される振幅係数を変化させて出力させることができる。したがって、振幅係数が大きいときは振幅係数を変化させて映像信号に加算することができる。その結果、圧縮されてない映像信号が入力されたときに過剰に輪郭補正が働くことを防ぐことが可能となる。
【００４５】
（第８の発明）
第８の発明に係るモスキート歪み低減方法は、第５〜第７の発明のいずれかに係るモスキート歪み低減方法において、映像信号における所定の特徴または情報を検出するステップと、検出結果に基づいて出力される振幅係数を変化させるステップとをさらに備えたものである。
【００４６】
この場合、映像信号における所定の特徴または情報を検出し、検出結果に基づいて出力される振幅係数を変化させて出力することができる。その結果、映像信号が、高品位な画像の場合であっても高品位な画像のディティール消失を回避することが可能となる。
【００４７】
【発明の実施の形態】
（第１の実施の形態）
まず、本発明の第１の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置およびモスキート歪低減方法について説明する。
【００４８】
図１は本発明の第１の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置のブロック図である。
【００４９】
図１に示すモスキート歪み低減装置は、入力端子１、二次微分フィルタ２、絶対値算出部３、振幅係数算出部４、振幅可変部５、加算器６および出力端子７を備える。
【００５０】
まず、図１に示すように、入力端子１に復号化されたデジタル信号ＤＳが入力される。ここで、本発明の第１の実施の形態において入力端子１に入力される復号化されたデジタル信号ＤＳは、８ビット（１バイト）のデジタル信号とする。
【００５１】
入力端子１は、復号化されたデジタル信号ＤＳを二次微分フィルタ２および加算器６に与える。二次微分フィルタ２は、与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号を抽出し、絶対値算出部３および振幅可変部５に与える。この二次微分フィルタ２で用いるフィルタについては後述する。絶対値算出部３は、二次微分フィルタ２により与えられる二次微分信号の絶対値を算出して振幅係数算出部４に与える。振幅係数算出部４は、与えられる二次微分信号の絶対値の振幅係数の大きさに応じて、後述する方法により換算された振幅係数を振幅可変部５に与える。
【００５２】
振幅可変部５は、二次微分フィルタ２により与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号に振幅係数算出部４により与えられる振幅係数を乗算する。振幅可変部５は、乗算されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算器６に与える。加算器６は、入力端子１により与えられるデジタル信号ＤＳに振幅可変部５により与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算して出力端子７を介して出力する。
【００５３】
第１の実施の形態に係るモスキート歪み低減装置は、二次微分フィルタ２が第１の２次微分検出手段に相当し、絶対値算出部３が第１の絶対値算出手段に相当し、振幅係数算出部４が振幅係数出力手段に相当し、振幅可変部５が振幅可変手段に相当し、加算器６が加算手段に相当する。
【００５４】
次に、図１に示す二次微分フィルタ２において用いるフィルタについて説明する。
【００５５】
図１に示す二次微分フィルタ２は、デジタル信号ＤＳの二次微分信号を取り出すフィルタである。図１の入力端子に入力されるデジタル信号ＤＳは、無限の高周波パルスにより構成される。無限の高周波パルスにより構成されるデジタル信号ＤＳは、有限の帯域幅を有する伝送媒体（フィルタ）等を通過すると、波形がなまって隣接するパルスと符号間干渉を起こす場合がある。この符号間干渉を防止する条件として、ナイキストの理論により導き出される伝送媒体の帯域幅がある。例えば二次微分フィルタ２は、ナイキスト周波数ｆｓの１／２の周波数に関する二次微分を取るとした場合、デジタル信号ＤＳの値Ｚおよび一次微分フィルタｈ（ｚ）の関係は、次式のように表される。
【００５６】
ｈ（ｚ）＝１−Ｚ−１…（２）
式（２）によれば、二次微分フィルタｈ（ｚ）は次式のように表される。
【００５７】
ｈ（ｚ）＝１／２（１−２Ｚ−１＋Ｚ−２） …（３）
一方、ナイキストの理論により導かれる最適な条件のサンプリング周波数１／２ｆｓの場合は、一次微分フィルタｈ（ｚ）は、次式のように表される。
【００５８】
ｈ（ｚ）＝１−Ｚ−２…（４）
式（４）によれば、二次微分フィルタｈ（ｚ）は、次式のように表される。
【００５９】
ｈ（ｚ）＝１／２（１−２Ｚ−２＋Ｚ−４） …（５）
次に、図２（ａ）は画像データを８×８画素のマクロブロックごとに分割する状態を示す図であり、図２（ｂ）は１つのマクロブロックをＤＣＴ変換したＤＣＴ係数の一例を示す図であり、図２（ｃ）は量子化係数を示す図であり、図２（ｄ）は量子化されたＤＣＴ係数を示す図である。
【００６０】
図２に示すように、量子化されたＤＣＴ係数γｕｖは、ＤＣＴ係数Ｓｕｖを量子化係数Ｑｕｖで除算し、さらに整数化処理を行うことにより得られる。また、ＤＣＴ係数は、水平右方向または垂直下方向になるほど高周波成分を含む。右端の上部にある係数は、画像データのナイキスト周波数における周波数成分とほぼ一致するとみなすことができる。
【００６１】
モスキート歪みは、図２（ｄ）に示すように、量子化を行う際に画像データ内のエッジ部分等の高調波成分を大幅に量子化させることにより、復号化時に必要な高調波成分の過不足が生じてモスキート歪みが発生する。すなわち、大幅に量子化された画像データにおいては、高周波成分になるほど粗く量子化されるため、復号化時に高周波成分の過不足が発生してモスキート歪みが発生しやすくなる。したがって、量子化されたＤＣＴ係数は、最も高周波成分を示すＤＣＴ係数の値が０になる可能性が高い。例えば、ＤＣＴ係数の値が０の場合、そのＤＣＴ係数の値によりモスキート歪みは発生しないため、ＤＣＴ係数が０でなくかつ最も高周波成分を示すＤＣＴ係数がモスキート歪みの発生の要因となる。
【００６２】
図２（ｄ）に示すように、例えばＤＣＴ係数の水平方向成分のみに着目する。この場合、ＤＣＴ係数の最も右から１番目に位置するＤＣＴ係数の値は０でありモスキート歪みの要因とならない。そして、ＤＣＴ係数の最も右から２番目に位置するＤＣＴ係数の値は０でなく、かつ最も高周波成分を示すためモスキート歪の要因となる。この場合、水平８画素の最も高いＤＣＴ係数から２つ目未満の時には、リンギングの周期は２周期未満であり、水平８画素の最も高いＤＣＴ係数から２つ目以上の時にはリンギングの周期は２周期以上である。このことから、２周期未満のリンギングは視覚的にはリンギング状として顕著に表れない。図２（ｄ）に示す水平８画素のブロックの場合、リンギングが２周期分（３画素×２周期＜８画素）しか含まれないことになり、最も高いＤＣＴ係数から２つ目以上の場合には、周期が少ないためリンギング現象が顕著に現れず、むしろブロック歪みによる現象が顕著に現れる。
【００６３】
これらのことより、低減すべきリンギングの周波数は、ＤＣＴ係数の最も高周波成分から１つ低周波側にあるＤＣＴ係数が示す値となる。したがって、第１の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置では、式（５）に示す二次微分フィルタｈ（ｚ）を用いる。
【００６４】
次に、図３は図１の振幅係数算出部４の内部構成の一例を示すブロック図である。
【００６５】
図３に示すように、振幅係数算出部４は、量子化部４１およびＬＵＴ（ルック・アップ・テーブル）４２により構成される。
【００６６】
まず、量子化部４１は、図１の絶対値算出部３により与えられる二次微分信号の絶対値を３２段階に量子化する。この３２段階の量子化は、二次微分信号の絶対値が８ビット（２５６階調）から構成されるため、二次微分信号の絶対値に１／８を乗算することにより実現できる。続いて、量子化部４１は、３２段階に量子化された絶対値をＬＵＴ４２に与える。ＬＵＴ４２は、量子化部４１により与えられる３２分割の量子化された絶対値に応じて振幅係数を出力する。
【００６７】
ここで、図を用いてＬＵＴ４２の働きにより３２段階に量子化された絶対値が振幅係数に換算される場合の一例について説明する。
【００６８】
図４は図３のＬＵＴ４２に入力される量子化された絶対値と出力される振幅係数の値との関係を示す図である。
【００６９】
図４は、縦軸がＬＵＴ４２により出力される振幅係数の値を示し、横軸が入力されるデジタル信号ＤＳの値を示す。ここで、本発明の実施の形態においては、予め設定された第１の閾値、第２の閾値および第３の閾値の関係は、第１の閾値≦第２の閾値≦第３の閾値の関係を有する。
【００７０】
図４に示すように、振幅係数算出部４は、二次微分信号の絶対値が予め設定された第１の閥値よりも小さいときには振幅係数を大きく設定する。例えば、入力値０の場合には出力値７を振幅係数として出力し、入力値２の場合には出力値６を振幅係数として出力する。そして、二次微分信号の絶対値が予め設定された第１の閥値よりも大きいときには振幅係数を小さく設定する。例えば、入力値８の場合には出力値０を振幅係数として出力し、入力値１８の場合にも出力値０を振幅係数として出力する。
【００７１】
一方、振幅係数算出部４は、二次微分信号の絶対値が予め設定された第２の閥値よりも大きいときには振幅係数の値を負の振幅係数の値に換算して出力する。例えば、入力値２２の場合には出力値−１を振幅係数として出力し、入力値２６の場合には出力値−２を振幅係数として出力する。また、二次微分の絶対値が予め定めた第３の閥値よりも大きい場合には振幅係数０を出力する。例えば、入力値３０の場合には出力値０を振幅係数として出力する。
【００７２】
次に、本発明の第１の実施の形態に係るモスキート歪み低減装置に輝度信号が入力された場合の動作について説明する。
【００７３】
図５は符号化前の本来の画像データの輝度信号と二次微分フィルタ２により出力される二次微分輝度信号を示す波形図である。
【００７４】
図５（ａ）は符号化前の本来の輝度信号と復号化後の輝度信号とを示す波形図であり、図５（ｂ）は二次微分フィルタ２により取り出される二次微分輝度信号を示す波形図である。図５（ａ），（ｂ）の波形図においては、縦軸が輝度を示しており、横軸が空間座標を示している。
【００７５】
図５（ａ）に示すように、符号化前の本来の輝度信号は、輝度１０１〜輝度１２２（図中黒三角）からなり、復号化後の輝度信号は、輝度２０１〜輝度２２２（図中白丸）からなる。また、図５（ｂ）に示すように、二次微分フィルタ２から取り出される二次微分輝度信号は、輝度３０１〜輝度３２２（図中黒四角）からなる。
【００７６】
符号化前の本来の輝度信号の輝度１１０、輝度１１１と、復号化後の輝度信号の輝度２１０、輝度２１１とでは輝度の値に差がある。この差が復号化後の輝度信号を含む画像データにモスキート歪みが発生していることを示す。
【００７７】
一方、図５（ｂ）に示すように、二次微分フィルタ２により出力される輝度３０１〜輝度３２２は、図５（ａ）の復号化後の輝度信号と比較して位相が１８０度反転している。したがって、復号化後の輝度信号の輝度２０１〜輝度２２２に対して、二次微分フィルタ２により取り出されるれる輝度信号の輝度３０１〜３２２を振幅係数算出部４を介して加算することによりモスキート歪みを低減することができる。
【００７８】
また、図１に示す振幅係数算出部４において、二次微分輝度信号の絶対値の振幅係数が小さな値である場合には、リンギングが発生していることを示すため、図３に示すＬＵＴ４２において大きな振幅係数として算出され加算器６に与えられる。それにより、加算器６は、算出結果を復号化されたデジタル信号ＤＳに加算してリンギングを抑制することができる。さらに、二次微分信号の絶対値の振幅係数が大きな値である場合には、エッジ部分を示しているため振幅係数の値を負の係数値に換算する。それにより、復号化の際に消失されたエッジ成分を取り戻すことができる。
【００７９】
このように、第１の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置は、所定の周波数に対する二次微分輝度信号を取り出すことにより正弦波の位相が１８０度ずれるため、二次微分成分の振幅係数が小さい場合は原信号に加算してリンギングを低減し、振幅係数が大きい場合は符号反転して原信号に加算することでエッジ強調を行うことができる。したがって、簡易な回路で効果的にモスキート歪みを低減することができる。
【００８０】
また、復号化時に必要とされるブロック境界位置、量子化レベルまたは動きベクトル等の情報を用いず、復号器から独立した構成の機器に適用することが可能である。
【００８１】
なお、本発明の第１の実施の形態においては、モスキート歪みの抑制についてＤＣＴ係数の水平方向成分のみ考慮したが、これに限らず、垂直成分について行ってもよい。また、ＬＵＴ４２において３２段階としたが、これに限定されず、１または複数の段階に分割すればよい。二次微分フィルタ２でナイキスト周波数１／２を用いる場合を説明したが、これに限らず、他の任意の周波数を用いてもよい。さらに、入力されるデジタル信号を８ビットのデジタル信号としたが、これに限定されず、他の任意のビット数を有するデジタル信号としてもよい。
【００８２】
また、第１の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置では、振幅可変部５において、１／８の演算を行わせることにより回路規模の削減が可能となる。すなわち、モスキート歪み低減装置の入力前の信号と出力後の信号とのゲインを同じにした場合、ＬＵＴ４２の出力が量子化された絶対値に乗算されることからＬＵＴ４２の出力値が小数となる。現に電子回路等により小数を表現する場合には回路規模が大きくなる。したがって、入出力前後の信号のゲインが２の倍数となるように、ＬＵＴ４２の値を整数として乗算した後、下位ビットだけを切捨てれば、整数として取り扱うことが可能となり、さらに小さな回路規模で実現することができる。これにより、さらなる部品数の削減が実現できコスト削減が可能となる。
【００８３】
（第２の実施の形態）
次に、本発明の第２の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置およびその低減方法について説明する。
【００８４】
図６は本発明の第２の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置のブロック図である。
【００８５】
図６に示すモスキート歪み低減装置は、入力端子１、二次微分フィルタ２、絶対値算出部３、振幅係数算出部４、加算器６、出力端子７、二次微分フィルタ８および振幅可変部９から構成される。
【００８６】
まず、図６に示すように、入力端子１に復号化されたデジタル信号ＤＳが入力される。ここで、入力端子１に入力される復号化されたデジタル信号ＤＳは、８ビット（１バイト）のデジタル信号とする。
【００８７】
入力端子１は、復号化されたデジタル信号ＤＳを二次微分フィルタ２、二次微分フィルタ８および加算器６に与える。二次微分フィルタ２は、与えられる復号化されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を抽出し、絶対値算出部３および振幅可変部９に与える。二次微分フィルタ８は、与えられる復号化されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を抽出して振幅可変部９に与える。絶対値算出部３は、二次微分フィルタ２により与えられる二次微分信号の絶対値を算出し振幅係数算出部４に与える。
【００８８】
振幅係数算出部４は、絶対値算出部３により与えられる二次微分信号の絶対値の大きさに応じて、予め設定された第１の閾値より絶対値が大きいときは振幅係数の値を小さな振幅係数の値に換算し、予め設定された第２の閾値より絶対値が大きいときは振幅係数の値を負の振幅係数の値に換算し、予め設定された第３の閾値より絶対値が大きいときは振幅係数の値を零の振幅係数の値に換算して振幅可変部９に与える。この振幅係数算出部４の予め設定された第１の閥値、第２の閥値および第３の閥値の詳細については第１の実施の形態の構成と同様である。
【００８９】
振幅可変部９は、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数が負の値の場合には、二次微分フィルタ８により与えられる二次微分信号に振幅係数を乗算し、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数が負の値でない場合には、二次微分フィルタ２により与えられる二次微分信号に振幅係数を乗算する。振幅可変部９の内部構成および動作については後述する。
【００９０】
そして、振幅可変部９は、算出されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算器６に与える。加算器６は、入力端子１により与えられるデジタル信号ＤＳおよび振幅可変部９により与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算し、出力端子７を介して出力する。
【００９１】
第２の実施の形態に係るモスキート歪み低減装置は、二次微分フィルタ２が第１の２次微分検出手段に相当し、絶対値算出部３が第１の絶対値算出手段に相当し、振幅係数算出部４が振幅係数出力手段に相当し、振幅可変部９が振幅可変手段に相当し、加算器６が加算手段に相当し、二次微分フィルタ８が第２の２次微分フィルタに相当する。
【００９２】
次に、図６に示す二次微分フィルタ８において用いるフィルタについて説明する。
【００９３】
二次微分フィルタ８は、二次微分フィルタ２において設定された周波数より高い周波数の二次微分信号を取り出すフィルタである。これは、エッジ強調を行う周波数が低いと、オーバーシュートの期間が長くなってしまうため、周波数を高く設定する。
【００９４】
したがって、本発明の第２の実施の形態においては、二次微分フィルタ２において用いるフィルタは、図１の二次微分フィルタと同じく、式（５）に示す二次微分フィルタを用い、二次微分フィルタ８において用いるフィルタは、式（５）に示すフィルタよりも高い周波数を示す式（３）に示す二次微分フィルタを用いる。
【００９５】
図７は図６の振幅可変手段９の内部構成の一例を示すブロック図である。
図７に示すように、振幅可変手段９は、選択部９１、加算部９２、入力端子９０１，９０２，９０３および出力端子９１０から構成される。
【００９６】
図６の振幅係数算出部４により出力される振幅係数は、入力端子９０１に入力され、図６に示す二次微分フィルタ２により与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号は入力端子９０２に入力され、図６に示す二次微分フィルタ８から入力される第２の二次微分信号は入力端子９０３に入力される。
【００９７】
入力端子９０１に入力される振幅係数は、選択部９１および加算部９２に与えられる。入力端子９０２に入力される二次微分フィルタ２により与えられる第１の二次微分信号２は選択部９１に与えられる。二次微分フィルタ８により与えられる第２の二次微分信号は選択部９１に与えられる。選択部９１は、入力端子９０１により与えられる振幅係数の値に応じて入力端子９０２により与えられる第１の二次微分信号および入力端子９０３により与えられる第２の二次微分信号のいずれか一方を選択し、加算部９２に与える。加算部９２は、入力端子９０１により与えられる振幅係数および選択部９１により与えられる第１の二次微分信号および第２の二次微分信号のいずれか一方を加算し、出力端子９１０を介して出力する。
【００９８】
選択部９１における選択方法は、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数が負の値であるか否かを判定し、その結果に応じて選択を行う。例えば、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数が負の値の場合には、二次微分フィルタ８により与えられる二次微分信号に負の値の振幅係数を乗算し、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数が負の値でない場合には、二次微分フィルタ２により与えられる二次微分信号に負の値でない振幅係数を乗算する。そして、選択部９１は、算出したいずれか一方の二次微分信号を加算部９２に与える。加算部９２は、選択部９１により与えられる算出された二次微分信号と図６に示す振幅係数算出部４により与えられる振幅係数とをさらに乗算し、加算器６に出力する。
【００９９】
図８は符号化前の本来の画像データの輝度信号と二次微分フィルタ２により出力される二次微分輝度信号とを示す波形図である。
【０１００】
図８（ａ）は符号化前の本来の画像データの輝度信号と復号化後の輝度信号とを示す波形図であり、図８（ｂ）の二次微分フィルタ２により取り出される二次微分輝度信号を示す波形図であり、図８（ｃ）は二次微分フィルタ８により取り出される二次微分輝度信号を示す波形図である。図８（ａ），（ｂ），（ｃ）の波形図においては、縦軸が輝度を示しており、横軸が空間座標を示している。
【０１０１】
まず、図８（ａ）に示すように、符号化前の本来の輝度信号は、輝度１０１〜輝度１２２（図中黒三角）であり、復号化後の輝度信号は、輝度２０１〜輝度２２２（図中白丸）である。また、図８（ｂ）に示すように、二次微分フィルタ２により取り出される二次微分輝度信号は、輝度３０１〜輝度３２２（図中黒四角）であり、図８（ｃ）に示すように、二次微分フィルタ８により取り出される二次微分輝度信号は、輝度４０１〜輝度４２２（図中白四角）である。
【０１０２】
また、図８に示すように、モスキート歪みが発生している場合は、エッジ部分（図８の区間Ａ）の高周波成分が失われている。図８（ｂ）に示すように、エッジ部分では、二次微分フィルタ２により出力される二次微分輝度信号の絶対値が大きな値を示すため、図６に示す振幅係数算出部４において、予め設定された第２の閾値より絶対値が大きいと判断され、振幅係数を負の振幅係数値として換算し振幅可変部９に与える。そして、振幅可変部９において図７に示す選択部９１の働きにより、二次微分フィルタ８の二次微分信号と負の振幅係数値とが乗算される。そして、乗算部９２の働きにより乗算された乗算結果と振幅係数値とがさらに乗算され加算器６に出力される。
【０１０３】
このように、第２の実施の形態のモスキート歪み低減装置は、リンギング検出に用いた二次微分フィルタ２の周波数より二次微分フィルタ８の周波数の方が高いため、符号化・復号化によって失われたエッジ部の高周波を強く回復させることがなく、かつオーバーシュートの幅も狭いため、再度リンギングの発生を防止することができ、原画に近い画像を得ることができる。
【０１０４】
なお、本発明の第２の実施の形態では、二次微分フィルタ２のフィルタにおいてナイキスト周波数を用いることとしたが、これに限らず、他の任意の周波数で行ってもよい。ただし、この場合、二次微分フィルタ８は、二次微分フィルタ２よりも低い周波数のフィルタでなければならない。
【０１０５】
また、図７の選択手段９１により２個の二次微分フィルタの出力を切り替えることとしたが、これに限らず、他の任意の数の二次微分フィルタの混合比を変えることとしてもよい。
【０１０６】
（第３の実施の形態）
次に、本発明の第３の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置およびその低減方法について説明する。
【０１０７】
図９は本発明の第３の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置のブロック図である。
【０１０８】
図９に示すモスキート歪み低減装置は、入力端子１、二次微分フィルタ２、絶対値算出部３、振幅係数算出部４、加算器６、出力端子７、二次微分フィルタ８、振幅可変部９、絶対値算出部１０および振幅係数変調部１１により構成される。
【０１０９】
まず、図９に示すように、入力端子１に復号化されたデジタル信号ＤＳが入力される。ここで、入力端子１に入力される復号化されたデジタル信号ＤＳは、８ビット（１バイト）のデジタル信号とする。
【０１１０】
入力端子１は、復号化されたデジタル信号ＤＳを二次微分フィルタ２、加算器６および二次微分フィルタ８に与える。二次微分フィルタ２は、与えられる復号化されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を抽出して、絶対値算出部３および振幅可変部９に与える。二次微分フィルタ８は、復号化されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を抽出し、振幅可変部９および絶対値算出部１０に与える。
【０１１１】
絶対値算出部３は、二次微分フィルタ２により与えられる二次微分信号の絶対値を算出し振幅係数算出部４に与える。
【０１１２】
振幅係数算出部４は、絶対値算出部３により与えられる二次微分信号の絶対値の大きさに応じて、予め設定された第１の閾値より絶対値が大きいときは振幅係数の値を小さな振幅係数の値に換算し、予め設定された第２の閾値より絶対値が大きいときは振幅係数の値を負の振幅係数の値に換算し、予め設定された第３の閾値より絶対値が大きいときは振幅係数の値を零の振幅係数の値に換算して振幅係数変調部１１に与える。この振幅係数算出部４の予め設定された第１の閥値、第２の閥値および第３の閾値の構成の詳細については第１の実施の形態の構成と同様である。
【０１１３】
振幅係数変調部１１は、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数の値に基づいて後述する選択方法により振幅係数の選択を行い、選択された振幅係数の値を振幅可変部９に与える。
【０１１４】
次に、振幅可変部９は、振幅係数変調部１１により与えられる振幅係数が負の値の場合には、二次微分フィルタ８により与えられる二次微分信号に負の値の振幅係数を乗算し、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数が負の値でない場合には、二次微分フィルタ２により与えられる二次微分信号に負の値でない振幅係数を乗算する。振幅可変部９の構成は、第２の実施の形態の図７に示す構成と同様である。
【０１１５】
次いで、振幅可変部９は、算出されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算器６に与える。加算器６は、入力端子１により与えられるデジタル信号ＤＳおよび振幅可変部９により与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算し出力端子７を介して出力する。
【０１１６】
第３の実施の形態に係るモスキート歪み低減装置は、二次微分フィルタ２が第１の２次微分検出手段に相当し、絶対値算出部３が第１の絶対値算出手段に相当し、振幅係数算出部４が振幅係数出力手段に相当し、振幅可変部９が振幅可変手段に相当し、加算器６が加算手段に相当し、二次微分フィルタ８が第２の２次微分フィルタに相当し、絶対値算出部１０が第２の絶対値算出手段に相当し、振幅係数変調部１１が振幅係数変調手段に相当する。
【０１１７】
次に、図１０は図９の振幅係数変調部１１の内部構成の一例を示す模式図である。
【０１１８】
図１０に示すように、振幅係数変調部１１は、１／２ビットシフタ１２、１／４ビットシフタ１３、１／８ビットシフタ１４、選択部１５、入力端子９２１，９２２および出力端子９３１により構成される。
【０１１９】
まず、図１０に示す振幅係数変調部１１は、振幅係数算出部４により出力入力端子９２１に振幅係数が与えられる。入力端子９２１は、選択部１５および１／２ビットシフタ１２、１／４ビットシフタ１３、１／８ビットシフタ１４に振幅係数を与える。１／２ビットシフタ１２は入力端子９２１を介して与えられる振幅係数を１／２の振幅係数に換算し選択部１５に与える。１／４ビットシフタ１３は、入力端子９２１を介して与えられる振幅係数を１／４の振幅係数に換算し、選択部１５に与える。１／８ビットシフタ１４は、入力端子９２１を介して与えられる振幅係数を１／８の振幅係数に換算し選択部１５に与える。一方、入力端子９２２は、絶対値算出部１０により与えられる二次微分フィルタ８により取り出される第２の二次微分成分の絶対値が入力される。選択部１５は、入力端子９２２を介して与えられる絶対値算出部１０の第２の二次微分信号の絶対値に応じて入力端子９２１により与えられる振幅係数、１／２ビットシフタ１２により与えられる振幅係数、１／４ビットシフタ１３により与えられる振幅係数および１／８ビットシフタ１４により与えられる振幅係数のうちいずれか１つを選択し出力端子９３１に出力する。選択部１５は、高周波成分を絶対値算出部１０により検出し、振幅係数変調部１１により振幅係数の値が小さくなるように選択する。
【０１２０】
図１０に示す振幅係数変調部１１の内部構成について図８を用いて本発明の第３の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置の動作について説明する。
【０１２１】
図８（ｃ）に示すように、二次微分フィルタ８により取り出される二次微分輝度信号の値は小さな値を示すため、その二次微分輝度信号の値を強調して原信号に加算してもリンギングは発生しない。しかし、図８（ａ）に示すように、本来の輝度信号のエッジ部分（図８の区間Ａ）は高周波成分を多く含むため、エッジ部分の値を強調すると再度リンギングが発生する。そのため、高周波成分を絶対値算出部１０によりエッジ部分を検出し、振幅係数変調部１１により振幅係数の値が小さくなるように、図１０の選択手段１５において用いる振幅係数の値を切り替える。
【０１２２】
以上のように、第３の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置においては、圧縮が行われていない画像データが入力された場合においても過剰に輪郭補正が働くことを防ぐことができる。したがって、圧縮符号化および複号化が行われていない信号が入力された場合またはエッジ成分の高周波成分が失われていない信号が入力された場合でもエッジ強調が過剰に働くことを防止することができる。
【０１２３】
なお、本発明の第３の実施の形態では、図１０において振幅係数変調部をビットシフタと選択手段とにより構成したが、これに限らず、同一の機能を有する他の任意の手段で構成してもよい。また、図１０の選択手段１５が、絶対値算出部１０からの出力に応じて選択を行うが、選択手段１５と絶対値算出部１０の間にＬＰＦ（ローパスフィルタ： Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）等を挿入し、振幅係数変調部１１の適応画素範囲を広げてもよい。この場合、さらにエッジの強調が過剰に働くことを防止できる。
【０１２４】
また、図１１は図１０に示す振幅係数変調部１１を第１の実施の形態に用いた振幅係数変調部５により構成した場合のブロック図である。
【０１２５】
この場合でも、圧縮が行われていない画像データが入力された場合においても過剰に輪郭補正が働くことを防ぐことができる。したがって、圧縮符号化および複号化が行われていない信号が入力された場合またはエッジ成分の高周波が失われていない信号が入力された場合でもエッジ強調が過剰に働くことを防止することができる。
【０１２６】
（第４の実施の形態）
次に、本発明の第４の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置およびその低減方法について説明する。
【０１２７】
図１２は本発明の第４の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置の一構成を示すブロック図である。
【０１２８】
図１２に示すモスキート歪み低減装置は、入力端子１、二次微分フィルタ２、絶対値算出部３、振幅係数算出部４、振幅可変部５、加算器６、出力端子７、振幅係数変調部１１および特徴検出部１６により構成される。
【０１２９】
まず、図１２に示すように、入力端子１に復号化されたデジタル信号ＤＳが入力される。ここで、入力端子１に入力される復号化されたデジタル信号ＤＳは、８ビット（１バイト）のデジタル信号とする。
【０１３０】
入力端子１は、復号化されたデジタル信号ＤＳを二次微分フィルタ２、加算器６および特徴検出部１６に与える。二次微分フィルタ２は、与えられる復号化されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を抽出して絶対値算出部３および振幅可変部５に与える。絶対値算出部３は、二次微分フィルタ２により与えられる二次微分信号の絶対値を算出し振幅係数算出部４に与える。
【０１３１】
振幅係数算出部４は、絶対値算出部３により与えられる二次微分信号の絶対値の大きさに応じて、予め設定された第１の閾値より絶対値が大きいときは、振幅係数の値を小さな振幅の係数の値に換算し、予め設定された第２の閾値より絶対値が大きいときは、振幅係数の値を負の振幅係数の値に換算し、予め設定された第３の閾値より絶対値が大きいときは、振幅係数の値を零の振幅係数の値に換算して振幅係数変調部１１に与える。この振幅係数算出部４の予め設定された第１の閥値、第２の閥値および第３の閾値の詳細については第１の実施の形態構成と同様である。
【０１３２】
特徴検出部１６は、入力端子１から入力されるデジタル信号ＤＳの特性を後述する方法により検出し、特徴に応じて振幅係数変調部１１に制御信号を与える。振幅変調部１１は、特徴検出部１６により与えられる制御信号に基づき、振幅係数算出部４により与えられる振幅係数の選択を行い、選択された振幅係数を振幅可変部５に与える。
【０１３３】
次に、振幅可変部５は、二次微分フィルタ２により与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号と振幅係数算出部４により与えられる振幅係数とを乗算する。そして、振幅可変部５は、算出されたデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算器６に与える。加算器６は、入力端子１により与えられるデジタル信号ＤＳおよび振幅可変部５により与えられるデジタル信号ＤＳの二次微分信号を加算し、出力端子７を介して出力する。
【０１３４】
第４の実施の形態に係るモスキート歪み低減装置は、二次微分フィルタ２が第１の２次微分検出手段に相当し、絶対値算出部３が第１の絶対値算出手段に相当し、振幅係数算出部４が振幅係数出力手段に相当し、振幅可変部５が振幅可変手段に相当し、加算器６が加算手段に相当し、振幅係数変調部１１が振幅係数変調手段に相当し、特徴検出部１６が特徴検出手段に相当する。
【０１３５】
続いて、図１３は特徴検出部１６の内部構成の一例を示すブロック図である。図１３に示す特徴検出部１６は、ラッチ部１７，２１、差分算出部１８、絶対値部１９、累積加算部２０、正規化換算部２２および応答制御部２３から構成される。
【０１３６】
まず、特徴検出部１６に与えられる復号化されたデジタル信号ＤＳは、ラッチ部１７および差分算出部１８に与えられる。ラッチ部１７は、デジタル信号ＤＳの１画素分遅延させて、遅延させたデジタル信号ＤＳを差分算出部１８に与える。差分算出部は、各々近い場所に存在するデジタル信号ＤＳの１画素と遅延されたデジタル信号ＤＳの１画素との差分値を算出し、絶対値算出部１９に与える。絶対値算出部１９は、与えられる差分値の絶対値を算出し累積加算部２０に与える。累積加算部２０は、１フレーム期間の絶対値を累積加算し、累積加算された差分値の絶対値をラッチ部２１に与える。ラッチ部２１は、累積加算部２０により出力される１フレーム期間の累積加算の差分値の絶対値を１フレーム期間保持させ、正規化部２２に与える。正規化部２２は、与えられる１フレーム期間の累積加算された差分値の絶対値を１６段階の値で表現し、応答制御部２３に与える。応答制御部２３は、１６段階の値で表現された１フレーム期間の差分値の絶対値を１フレームごとにＬＰＦ（ローパスフィルタ： Ｌｏｗ Ｐａｓｓ Ｆｉｌｔｅｒ）処理を行い、かつ必要に応じてＬＰＦの応答性を制御する。すなわち、応答性制御部２３は、復号化されるデジタル信号ＤＳが１フレームごとに同じ画像データを有する時はＬＰＦの通過フィルタ周波数を低く設定し、異なる画像データを有する時はＬＰＦの通過フィルタ周波数を高く設定する働きをする。
【０１３７】
このように、特徴検出部１６は、デジタル信号ＤＳの１フレーム期間の画面全体において隣接する画素の差分の絶対値の総和を算出するため、ナイキスト周波数成分を抽出していることとなる。一般に、画像の圧縮符号化および復号化の過程において圧縮率が高くなれば、画面全体でのナイキスト周波数成分が減少する。このことより、隣接する画素の差分の絶対値の総和の算出結果と画像の圧縮率に相関が生じることがわかる。
【０１３８】
したがって、ナイキスト周波数成分が大きい場合には、特徴検出部１６の算出結果は大きくなり、振幅係数変調部１１によりデジタル信号ＤＳに対する加算が抑制される。
【０１３９】
以上のことから、第４の実施の形態に係るモスキート歪み低減装置は、特徴検出部１６によりデジタル信号全体の画素を１フレーム毎の特徴である情報を検出することができる。すなわち、高品位な画像の入力を検出し、振幅係数変調部１１により動作が抑制されるように制御することで高品位な画像データの詳細部分（ディテール）の消失を回避することができる。
【０１４０】
なお、本発明の第４の実施の形態において、特徴検出部１６の構成について説明したが、これに限らず、文字を検出する検出ブロックを追加し、検出ブロックにより振幅変調部１１を制御させてもよい。また、復号器と独立した構成としたが、これに限らず、復号器の中に本発明のモスキート歪み低減装置を挿入し、量子化情報または動きベクトル情報等の復号情報をさらに含めて振幅係数変調部１１を制御してもよい。
【０１４１】
【発明の効果】
本発明によれば、第１の２次微分手段により映像信号の特定周波数に対して第１の２次微分信号が出力され、正弦波として発生するモスキート歪みが１８０度反転した位相で抽出される。絶対値算出手段により算出された絶対値が第２の所定値よりも小さい場合には正の振幅係数が第１の２次微分信号に乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、リンギングを低減することができる。絶対値が第１の所定値よりも大きい場合には符号反転された負の振幅係数が第１の２次微分信号に乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、輪郭の高周波成分を補償することができる。したがって、簡易な回路構成で、モスキート歪を低減し、かつモスキート歪みにより失われた輪郭を補償することが可能となる。また、復号化時に必要な情報を用いないため、復号器と容易に独立した構成の機器に適用することが可能である。
【０１４２】
また、振幅係数出力手段から出力される振幅係数が負の場合に、振幅可変手段によりリンギング低減に用いた第１の周波数より高い第２の周波数での第２の２次微分信号に振幅係数が乗算され、乗算結果が映像信号に加算される。それにより、映像信号のオーバーシュートを短くすることができる。その結果、リンギングが抑えられ、より原映像信号に近い映像信号を得ることができる。さらに、算出された絶対値に基づいて、振幅係数出力手段から出力される振幅係数を変化させて振幅可変手段に出力させることができる。したがって、振幅係数が大きいときは振幅係数を変化させて映像信号に加算することができる。その結果、圧縮されてない映像信号が入力されたときに過剰に輪郭補正が働くことを防ぐことが可能となる。
【０１４３】
また、映像信号における所定の特徴または情報を検出し、検出結果に基づいて出力される振幅係数を変化させて出力することができる。その結果、映像信号が、高品位な画像の場合であっても高品位な画像のディティール消失を回避することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置のブロック図
【図２】量子化の際に用いるＤＣＴ係数の一例を示す模式図
【図３】図１の振幅係数算出部の内部構成の一例を示すブロック図
【図４】図３のＬＵＴに入力される量子化された絶対値と出力される振幅係数の値との関係を示す図
【図５】符号化前の本来の画像データの輝度信号と二次微分フィルタ２により出力される二次微分輝度信号を示す波形図
【図６】本発明の第２の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置のブロック図
【図７】図６の振幅可変手段の内部構成の一例を示すブロック図
【図８】符号化前の本来の画像データの輝度信号と二次微分フィルタ２により出力される二次微分輝度信号とを示す波形図
【図９】本発明の第３の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置のブロック図
【図１０】図９の振幅係数変調部の内部構成の一例を示す模式図である。
【図１１】図１０に示す振幅係数変調部を第１の実施の形態に用いた振幅係数変調部とする場合のブロック図
【図１２】本発明の第４の実施の形態におけるモスキート歪み低減装置の一構成を示すブロック図
【図１３】特徴検出部の内部構成の一例を示すブロック図
【図１４】特開平０９−５１５３２のモスキート歪み低減装置の一例を示すブロック図
【図１５】フィルタサイズ抽出回路、大領域画素データ抽出回路および小領域画素抽出回路により切り出される画素データの一例を示した図
【図１６】大きな濃淡の変化を有する輝度信号にノイズが重畳した場合の一例を示す図
【符号の説明】
１ 映像入力端子
２，８ 二次微分フィルタ
３，１０，１９ 絶対値算出部
４ 振幅係数算出部
５，９ 振幅可変部
６ 加算器
７ 出力端子
１１ 振幅係数変調部
１２ １／２ビットシフタ
１３ １／４ビットシフタ
１４ １／８ビットシフタ
１５，９１ 選択部
１６ 特徴検出部
１７，２１ ラッチ部
１８ 差分器
２０ 累積加算部
２２ 正規化部
２３ 応答制御部
５２ フィルタサイズ画像抽出回路
５３ 大領域画素データ抽出回路
５４ 小領域画素データ抽出回路
５５ タイミングクロック発生器
５６，５７，５８ メモリ
５９，６０，６３ 遅延回路
６１，６２ 画素情報抽出回路
６４ 閾値算出回路
６５ ε−フィルタ
９２ 掛け算部
１０１ 復号化後の画像データの輝度
１０２ 符号化前の本来の画像データの輝度
１０３ 二次微分フィルターの出力輝度
Claims (8)
- 圧縮符号化された映像信号を復号化することにより得られる映像信号に含まれるモスキート歪みを低減するモスキート歪み低減装置であって、
前記映像信号のナイキスト周波数より低い第１の周波数での２次微分信号を第１の２次微分信号として出力する第１の２次微分手段と、
前記第１の２次微分検出手段から出力される第１の２次微分信号の絶対値を算出する第１の絶対値算出手段と、
前記絶対値算出手段により算出された絶対値が第１の所定値より大きい場合に負の振幅係数を出力し、前記絶対値算出手段により算出された絶対値が第２の所定値より小さい場合に正の振幅係数を出力する振幅係数出力手段と、
前記２次微分手段から出力される第１の２次微分信号に前記振幅係数出力手段から出力される振幅係数を乗算する振幅可変手段と、
前記振幅可変手段の乗算結果と前記映像信号とを加算して出力する加算手段とを備えたことを特徴とするモスキート歪み低減装置。 - 前記第１の周波数より高い第２の周波数での２次微分信号を第２の２次微分信号として出力する第２の２次微分手段をさらに備え、
前記振幅可変手段は、
前記振幅係数出力手段から出力される振幅係数が負の場合に前記第２の２次微分手段から出力される第２の２次微分信号に前記振幅係数を乗算して出力し、前記振幅係数出力手段から出力される振幅係数が正の場合に前記第１の２次微分手段から出力される第１の２次微分信号に前記振幅係数を乗算して出力することを特徴とする請求項１記載のモスキート歪み低減装置。 - 前記第２の２次微分手段から出力される第２の２次微分信号の絶対値を算出する第２の絶対値算出手段と、
前記第２の絶対値算出手段により算出された絶対値に基づいて前記振幅係数出力手段から出力される振幅係数を変化させて前記振幅可変手段に出力する振幅係数変調手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項２記載のモスキート歪み低減装置。 - 前記映像信号における所定の特徴または情報を検出する特徴検出手段と、
前記特徴検出手段の検出結果に基づいて前記振幅係数出力手段から出力される振幅係数を変化させて前記振幅可変手段に出力する振幅係数変調手段とをさらに備えたことを特徴とする請求項１〜３のいずれかに記載のモスキート歪み低減装置。 - 圧縮符号化された映像信号を復号化することにより得られる映像信号に含まれるモスキート歪みを低減するモスキート歪み低減方法であって、
前記映像信号のナイキスト周波数より低い第１の周波数での２次微分信号を第１の２次微分信号として出力するステップと、
前記第１の２次微分信号の絶対値を算出するステップと、
前記算出された第１の２次微分信号の絶対値が第１の所定値より大きい場合に負の振幅係数を出力し、前記算出された第１の２次微分信号の絶対値が第２の所定値より小さい場合に正の振幅係数を出力するステップと、
前記第１の２次微分信号に前記出力される振幅係数を乗算するステップと、
前記乗算結果と前記映像信号とを加算して出力するステップとを備えたことを特徴とするモスキート歪み低減方法。 - 前記第１の周波数より高い第２の周波数での２次微分信号を第２の２次微分信号として出力するステップと、
前記出力される振幅係数が負の場合に前記第２の２次微分信号に前記振幅係数を乗算して出力し、前記出力される振幅係数が正の場合に前記第１の２次微分信号に前記振幅係数を乗算して出力するステップをさらに備えたことを特徴とする請求項５記載のモスキート歪み低減方法。 - 前記第２の２次微分信号の絶対値を算出するステップと、
前記算出された第２の２次微分信号の絶対値に基づいて前記出力される振幅係数を変化させるステップとをさらに備えたことを特徴とする請求項６記載のモスキート歪み低減方法。 - 前記映像信号における所定の特徴または情報を検出するステップと、
前記検出結果に基づいて前記出力される振幅係数を変化させるステップとをさらに備えたことを特徴とする請求項５〜７のいずれかに記載のモスキート歪み低減方法。
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