JP2004312709A - 画像フレームのブロックエラー補正装置及びその補正方法 - Google Patents

画像フレームのブロックエラー補正装置及びその補正方法 Download PDF

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Abstract

【課題】エラーが発生したブロックのエラー発生可否を再確認することで、信頼性を向上させ、又、ブロックエラーが発生したフレームに対してメディアンフィルタを通して平均化処理を行うことで、別途のメモリを追加せずに、リアルタイムにエラーを補正し得る画像フレームのブロックエラー補正装置及びその補正方法を提供する。
【解決手段】入力された画像フレームを復号化し、前記復号化された画像フレームを出力するコーデックデコーダ３０と、前記復号化された画像フレームの中からエラーが発生したブロックを検出し、前記検出されたエラーブロックをメディアンフィルタ（ｍｅｄｉａｎ ｆｉｌｔｅｒ）を通して補正し、前記補正された画像フレームを出力するエラー補正部３３とを含んで構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、マルチメディア通信に係るもので、詳しくは、画像フレームから発生するブロックエラーの補正装置及びその補正方法に関するものである。
一般に、移動通信は、音声信号を主に利用する通信システムであって、移動通信関連技術の発達及び需要増加に伴い、音声だけでなく、データ及び動画像の全てが含まれたマルチメディア通信として発展してきており、マルチメディア通信は、処理されるデータの量が多く、割り当てられたチャンネルの帯域幅又はデータの伝送速度が制限されるため、制限されたデータ伝送速度で相対的に多量のデータを圧縮して送信／受信するためのＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｅｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕｐ；ＭＰＥＧ）技術が開発されている。
このようなマルチメディア信号を圧縮するＭＰＥＧ技術は、時間の経過によって連続的に変化する動画像フレームのデータ量を減少させるための技術で、画像フレームの情報のみで符号化されるＩ−Ｆｒａｍｅ（Ｉｎｔｒａ−ｃｏｄｅｄ Ｆｒａｍｅ）と、Ｉ−Ｆｒａｍｅの動きベクトル値のみを含むＰ−Ｆｒａｍｅ（Ｐｒｅｄｉｃｔｉｖｅ−ｃｏｄｅｄ ｆｒａｍｅ）とによりマルチメディア信号を伝送する技術であって、これらＩ−Ｆｒａｍｅ及びＰ−Ｆｒａｍｅは、ＭＰＥＧ方式又はその他の応用方式によって差はあるが、一般に、秒当たり１：１５の伝送比率を有している（例えば、特許文献１参照）。
そして、Ｉ−Ｆｒａｍｅにブロックエラーが発生すると、受信側は、Ｉ−Ｆｒａｍｅを再受信することでブロックエラーを補正し、また、Ｐ−Ｆｒａｍｅにブロックエラーが発生すると、Ｐ−Ｆｒａｍｅの前後のフレームに対して動き推定及び動き補償プロセスを行うことで、ブロックエラーが補正される。
以下、このような画像フレームのブロックエラーを補正する従来の画像フレームのブロックエラー補正装置について、図３に基づいて説明する。
図３は従来の画像フレームのブロックエラー補正装置を示したブロック図で、図に示すように、従来の画像フレームのブロックエラー補正装置は、入力された画像フレームを復号化し、復号化された画像フレーム中、エラーが発生した画像フレームを補正して出力するコーデックデコーダ１０と、コーデックデコーダ１０で処理される画像フレームを格納するメモリ１２と、コーデックデコーダ１０から入力された画像フレームをディスプレイするために、対応するフォーマットに変換して出力するディスプレイインターフェース１４と、ディスプレイインターフェース１４から入力された画像フレームをディスプレイするディスプレイ装置１６とを含んで構成されている。
以下、このように構成された従来の画像フレームのブロックエラー補正方法に対し、図４に基づいて説明する。
図４は従来の画像フレームのブロックエラー補正方法を示したフローチャートで、図に示すように、従来の画像フレームのブロックエラー補正方法は、復号化された画像フレーム中、エラーが発生したブロックを検出する段階（ステップＳ２０）と、検出されたブロックに含まれたフレームがＰ−Ｆｒａｍｅであるかどうかを判断する段階（ステップＳ２２）と、上記判断の結果、検出されたブロックの含まれたフレームがＰ−Ｆｒａｍｅであると、その前後のフレームに基づいて、発生したブロックエラーを補正する段階（ステップＳ２４）と、ブロックエラーの補正されたフレームをディスプレイする段階（ステップＳ２６）とを帰還反復して行われる。このとき、検出されたブロックに含まれたフレームがＰ−Ｆｒａｍｅであるかどうかを判断する段階では、検出されたブロックの含まれたフレームがＩ−Ｆｒａｍｅであると、Ｉ−Ｆｒａｍｅを再受信し（ステップＳ２３）、再受信されたＩ−Ｆｒａｍｅをブロックエラーが発生された画像フレームとして補正する。
以下、より詳しく説明すると、まず、コーデックデコーダ１０は、送信側から入力される画像フレームを復号化し、復号化された画像フレームをメモリに格納した後、復号化された画像フレーム中、エラーが発生したブロックを検出する（ステップＳ２０）が、このとき、一つの画像フレームは、所定の領域を有する各ブロックにより構成される。
次に、コーデックデコーダ１０は、復号化された画像フレーム中、エラーが発生したブロックが検出されないと、画像フレームをディスプレイインターフェース１４に出力し、復号化された画像フレーム中、エラーが発生したブロックが検出されると、エラーが発生したブロックを含む画像フレームがＰ−Ｆｒａｍｅであるかどうかを判断する（ステップＳ２２）。
次に、コーデックデコーダ１０は、エラーが発生したブロックを含む画像フレームがＰ−ＦｒａｍｅでなくＩ−Ｆｒａｍｅであると、Ｉ−Ｆｒａｍｅを再受信し（ステップＳ２３）、再受信されたＩ−Ｆｒａｍｅによってブロックエラーが発生した画像フレームを補正し、補正された画像フレームをディスプレイインターフェース１４に出力する。
反対に、検出されたブロックを含む画像フレームがＰ−Ｆｒａｍｅであると、その前後のフレームに対して動き推定及び動き補償プロセスを行うことで、ブロックエラーが補正された画像フレームをディスプレイインターフェース１４に出力する（ステップＳ２４）。
次に、ディスプレイインターフェース１４は、入力された画像フレームをディスプレイ装置１４に対応するフォーマットに変換して、変換された画像フレームを出力し、ディスプレイ装置１６は、入力された画像フレームをディスプレイする（ステップＳ２６）。
このような従来の画像フレームのブロックエラー補正装置は、ブロックエラーが発生したフレームを再受信するか、又は、その前後のフレームに対して動き推定及び動き補償プロセスを行うことで、ブロックエラーが発生したフレームを補正し得るようになる。
特開平０７−２３６１４６号公報
しかしながら、従来の画像フレームのブロックエラー補正装置においては、ブロックエラーが発生したフレームを再受信するか、又は、その前後のフレームに対して動き推定及び動き補償プロセスを行うために、多量のデータを演算するために別途のメモリを必要とするだけでなく、リアルタイムに処理しきれないという問題点があった。
そこで、本発明は上記従来の画像フレームのブロックエラー補正装置及びその方法における問題点に鑑みてなされたものであって、本発明の目的は、エラーが発生したブロックのエラー発生可否を再確認して補正することで、信頼性を向上し得る画像フレームのブロックエラー補正装置及びその補正方法を提供することにある。
又、本発明の他の目的は、ブロックエラーが発生したフレームに対してメディアンフィルタを通して平均化処理を行うことで、別途のメモリを追加せずに、リアルタイムにエラーを補正し得る画像フレームのブロックエラー補正装置及びその補正方法を提供することにある。
上記目的を達成するためになされた本発明に係る画像フレームのブロックエラー補正装置は、入力された画像フレームを復号化し、前記復号化された画像フレームを出力するコーデックデコーダと、前記復号化された画像フレームの中からエラーが発生したブロックを検出し、前記検出されたエラーブロックをメディアンフィルタ（ｍｅｄｉａｎ ｆｉｌｔｅｒ）を通して補正し、前記補正された画像フレームを出力するエラー補正部とを含んで構成されることを特徴とする。
又、上記目的を達成するためになされた本発明に係る画像フレームのブロックエラー補正方法は、入力された画像フレームを復号化し、前記復号化された画像フレームを出力する復号化段階と、前記復号化された画像フレームのブロックエラーを検出し、前記検出されたブロックエラーをメディアンフィルタを通して補正し、前記補正された画像を出力する補正段階とを有することを特徴とする。
本発明に係る画像フレームのブロックエラー補正装置及びその補正方法によれば、エラーが発生したブロックのエラー発生可否を再確認することで、信頼性を向上し得るという効果がある。
又、ブロックエラーが発生された画像フレームに対してメディアンフィルタを通して平均化処理を行うことで、別途のメモリを追加せずに、リアルタイムにブロックエラーを補正し得るという効果がある。
次に、本発明に係る画像フレームのブロックエラー補正装置及びその補正方法を実施するための最良の形態の具体例を図面を参照しながら説明する。
図１は本発明に係る画像フレームのブロックエラー補正装置を概略的に示したブロック図であり、図に示すように、本発明に係る画像フレームのブロックエラー補正装置においては、入力された画像フレームを復号化し、復号化された画像フレームを出力するコーデックデコーダ３０と、コーデックデコーダ３０で処理された画像フレームが格納されるメモリ３２と、コーデックデコーダ３０から入力されたフレームの中から、ブロックエラーを検出し、検出されたブロックエラーをメディアンフィルタを通して補正し、補正されたフレームを出力するエラー補正部３３と、エラー補正部３３から入力されたフレームをディスプレイ装置に対応するフォーマットに変換し、変換されたフレームを出力するディスプレイインターフェース３４と、ディスプレイインターフェース３４から入力されたフレームをディスプレイするディスプレイ装置３６とを含んで構成されている。
また、エラー補正部３３は、入力された画像フレームの中からエラーが発生したブロックを検出するエラー検出部３３１と、検出されたエラーブロックに隣接した各ブロックの画素値を平均し、平均値と検出されたエラーブロックの画素値との差の絶対値を、所定の値と比較するエラー確認部３３２と、上記絶対値が所定の値より大きいと、エラーブロックの画素値をメディアンフィルタを通して平均化処理し、平均化処理された値をエラーブロックの画素値として出力するエラー平均化部３３３と、出力された画素値に基づいて正常な画像フレームを復元し、復元された画像フレームを出力するフレーム復元部３３４とを含んで構成されている。
以下、このように構成された本発明に係る画像フレームのブロックエラー補正装置の補正方法に対し、図２に基づいて説明する。
図２は本発明に係る画像フレームのブロックエラー補正方法を示したフローチャートである。図に示すように、復号化された画像フレームの中からエラーが発生されたブロックを検出する段階（ステップＳ４０）と、検出されたエラーブロックに隣接した各ブロックの画素値を平均し、該平均値と検出されたエラーブロックの画素値との差の絶対値を、所定の値と比較する段階（ステップＳ４２）と、絶対値が所定の値より大きいと、検出されたエラーブロックをメディアンフィルタを通して補正する段階（ステップＳ４４）と、補正されたブロックに基づいてそのブロックが含まれた画像フレームを復元する段階（ステップＳ４６）とを順次行う。
以下、より詳しく説明すると、まず、コーデックデコーダ３０は、送信側から画像フレームを受けて入力された画像フレームを復号化し、復号化された画像フレームをメモリ３２に格納した後、復号化された画像フレームをエラー検出部３３１に出力する。このとき、一つの画像フレームは、所定の領域を有する各ブロックにより構成される。
ここで、エラー検出部３３１は、コーデックデコーダ３０から入力された画像フレームの中からエラーが発生したブロックを検出し（ステップＳ４０）、検出されたブロックをエラー確認部３３２に出力する。
次に、エラー確認部３３２は、検出されたエラーブロックに隣接した各ブロックの画素値を平均し、該平均値と検出されたエラーブロックの画素値との差の絶対値を、所定の値と比較し、この比較結果によって検出されたブロックのエラー発生可否を決定する（ステップＳ４２）。このとき、エラー確認部３３２は、絶対値が所定の値より大きいと、検出されたエラーブロックを最終的にエラーが発生したブロックとして決定し、絶対値が所定の値より小さいと、検出されたブロックエラーを正常なブロックとして決定する。
以下、これを数式に基づいて説明すると、検出されたエラーブロックに隣接した各ブロックの画素値を平均する式は、次の数式１のように表示される。
Figure 2004312709
 上式中、Ｐ（ｘ，ｙ）は検出されたエラーブロックの画素値、Ｐｓ（ｘ，ｙ）は検出されたエラーブロックに隣接した各ブロックの画素値の平均値をそれぞれ示している。
次に、エラー確認部３３２は、検出されたブロックエラーに隣接した各ブロックの画素値の平均値を演算し、次の数式２のように、Ｐ（ｘ，ｙ）とＰｓ（ｘ，ｙ）との差値の絶対値を、所定の値αと比較する。
Figure 2004312709
 このとき、エラー確認部３３２は、絶対値が所定の値より大きいと、検出されたエラーブロックを最終的にエラーが発生したブロックとして決定し、絶対値が所定の値より小さいと、検出されたエラーブロックを正常なブロックとして決定する。
次に、エラー平均部３３３は、最終的にエラーが発生したブロックとして決定されたエラーブロックに隣接した各ブロックの画素値をメディアンフィルタを通して平均することで、該平均値をエラーブロックの画素値として補正する（ステップＳ４４）。
このようにメディアンフィルタを通して平均する式は、次の数式３のように表示される。
Figure 2004312709
 上式中、Ｐｇｅｎ（ｘ，ｙ）は、メディアンフィルタにより演算された平均値を示している。
次いで、フレーム復元部３３４は、エラー平均部３３３から補正されたブロックに基づいてブロックが含まれたフレームを復元し、復元された画像フレームをディスプレイインターフェースに出力する（ステップＳ４６）。
次いで、ディスプレイインターフェース３４は、入力された画像フレームをディスプレイ装置３６に対応するフォーマットに変換して、変換された画像フレームを出力し、ディスプレイ装置３６は、入力された画像フレームをディスプレイする。このとき、ディスプレイ装置３６は、ＬＣＤを使用することが好ましい。
尚、本発明は、上述の実施例に限られるものではない。本発明の技術的範囲から逸脱しない範囲内で多様に変更実施することが可能である。
本発明に係る画像フレームのブロックエラー補正装置を概略的に示したブロック図である。 本発明に係る画像フレームのブロックエラー補正方法を示したフローチャートである。 従来の画像フレームのブロックエラー補正装置を示したブロック図である。 従来の画像フレームのブロックエラー補正方法を示したフローチャートである。
符号の説明
３０ コーデックデコーダ
３２ メモリ
３４ ディスプレイインターフェース
３６ ディスプレイ装置
３３ エラー補正部
３３１ エラー検出部
３３２ エラー確認部
３３３ エラー平均化部
３３４ フレーム復元部

Claims (11)

  1. 入力された画像フレームを復号化し、前記復号化された画像フレームを出力するコーデックデコーダと、
    前記復号化された画像フレームの中からエラーが発生したブロックを検出し、前記検出されたエラーブロックをメディアンフィルタ（ｍｅｄｉａｎ ｆｉｌｔｅｒ）を通して補正し、前記補正された画像フレームを出力するエラー補正部とを含んで構成されることを特徴とする画像フレームのブロックエラー補正装置。
  2. 前記エラー補正部は、前記コーデックデコーダから入力された画像フレーム中、エラーが発生したブロックを検出するエラー検出部と、
    前記検出されたブロックの画素値及び検出されたブロックに隣接した各ブロックの画素値に基づいて、前記検出されたブロックがエラーブロックであるかどうかを確認するエラー確認部と、
    前記確認されたエラーブロックをメディアンフィルタを通して補正するエラー平均化部と、
    前記補正されたブロックに基づいて、ブロックに含まれる画像フレームを復元するフレーム復元部とを含んで構成されることを特徴とする請求項１記載の画像フレームのブロックエラー補正装置。
  3. 前記エラー確認部は、前記検出されたブロックに隣接した各ブロックの画素値を平均し、前記平均値と検出されたブロックの画素値との差の絶対値を、所定の値と比較することで、前記検出されたブロックがエラーブロックであるかどうかを確認することを特徴とする請求項２記載の画像フレームのブロックエラー補正装置。
  4. 前記エラー確認部は、前記絶対値が前記所定の値より大きいと、前記検出されたブロックをエラーブロックとして決定し、前記絶対値が前記所定の値より小さいと、前記検出されたブロックをエラーのないブロックとして決定することを特徴とする請求項３記載の画像フレームのブロックエラー補正装置。
  5. 前記エラー確認部は、前記エラーブロックを前記エラー平均化部に出力し、前記エラーのないブロックを前記フレーム復元部に出力することを特徴とする請求項４記載の画像フレームのブロックエラー補正装置。
  6. 前記エラー平均化部は、前記検出されたブロックに隣接した各ブロックの画素値をメディアンフィルタを通して平均し、該平均値を前記検出されたブロックの画素値として補正することを特徴とする請求項２記載の画像フレームのブロックエラー補正装置。
  7. 入力された画像フレームを復号化し、前記復号化された画像フレームを出力する復号化段階と、
    前記復号化された画像フレームのブロックエラーを検出し、前記検出されたブロックエラーをメディアンフィルタを通して補正し、前記補正された画像を出力する補正段階とを有することを特徴とする画像フレームのブロックエラー補正方法。
  8. 前記補正段階は、前記入力された画像フレームの中からエラーが発生したブロックを検出する段階と、
    前記検出されたブロックの画素値と前記検出されたブロックに隣接した各ブロックの画素値とに基づいて、前記検出されたブロックがエラーブロックであるかどうかを確認する段階と、
    前記確認の結果、前記検出されたブロックがエラーブロックであると、検出されたエラーブロックを前記メディアンフィルタを通して補正する段階と、
    前記補正されたブロックに基づいて、前記補正されたブロックに含まれる画像フレームを復元する段階とを有することを特徴とする請求項７記載の画像フレームのブロックエラー補正方法。
  9. 前記検出されたブロックがエラーブロックであるかどうかを確認する段階は、検出されたブロックに隣接した各ブロックの画素値を平均し、前記平均値と検出されたブロックの画素値との差の絶対値を、所定の値と比較することで、前記検出されたブロックがエラーブロックであるかどうかを確認することを特徴とする請求項８記載の画像フレームのブロックエラー補正方法。
  10. 前記検出されたブロックがエラーブロックであるかどうかを確認する段階は、前記絶対値が前記所定の値より大きいと、前記検出されたブロックをエラーブロックとして決定し、前記絶対値が前記所定の値より小さいと、前記検出されたブロックをエラーのないブロックとして決定することを特徴とする請求項９記載の画像フレームのブロックエラー補正方法。
  11. 前記メディアンフィルタを通して補正する段階は、前記検出されたブロックに隣接した各ブロックの画素値をメディアンフィルタを通して平均し、該平均値を前記検出されたブロックの画素値として補正することを特徴とする請求項７記載の画像フレームのブロックエラー補正方法。
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