JP2005117449A - Mosquito noise reducer, mosquito noise reducing method, and program for reducing mosquito noise - Google Patents

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孝 森重
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To surely reduce the mosquito noise which is apt to occur around the edges of a reproduced image obtained by decoding image data coded in a block unit coding, without adversely influencing the edges of the reproduced image. <P>SOLUTION: A noise reducer 14 decides whether excels to be filtered are those constituting the edge, based on the edge presence detecting information fed from an edge detector 13, and, if they are those pixels constituting the edge, it does not filter them. If they are decided as not being these pixels constituting the edge, it obtains the distance between the pixels to be filtered and the nearest adjacent edge thereto, and the intensity of the nearest adjacent edge, based on the edge existence detection information and edge intensity information; and selects edge-conserved type smoothing filter characteristics usable for filter processings, according to the distance obtained and the intensity. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、ブロック単位符号化により符号化された画像データを復号して得た再生画像データに対し、エッジ周辺に発生しやすいモスキートノイズを、再生画像に悪影響を及ぼすことなく（特にエッジ部分に悪影響を及ぼすことなく）的確に低減するモスキートノイズ低減装置、モスキートノイズ低減方法、及びモスキートノイズ低減用プログラムに関する。   In the present invention, mosquito noise that is likely to occur around the edge of reproduced image data obtained by decoding image data encoded by block unit coding is not adversely affected on the reproduced image (especially in the edge portion). The present invention relates to a mosquito noise reduction device, a mosquito noise reduction method, and a mosquito noise reduction program that accurately reduce (without adverse effects).

MPEG（Moving Pictures Expert Group）規格などの画像圧縮符号化では、一定サイズのブロック（所定数の画素からなるブロック）に画像を分割し、DCT（Discrete Cosine Transform）等を用いてブロック単位に変換符号化を行う方式（ブロック単位符号化方式）が使用されている。ブロック単位符号化の場合、高圧縮時に量子化誤差によってモスキートノイズと呼ばれる符号化ノイズが発生しやすい。モスキートノイズはエッジの近傍にもやもやとしたパターンとして発生するノイズである。
DCTブロックがエッジを含む場合、高域成分は大きな値を持つ。高圧縮時に過度な量子化を行うと高域成分に量子化誤差が発生する。この量子化誤差の影響が、エッジ近辺平坦部に現れることでモスキートノイズが発生する。（言い換えれば、モスキートノイズはエッジ周辺に発生しやすい。）
このモスキートノイズを低減するために、ノイズ発生部分に対しエッジ保存平滑化フィルタを施すことが有効である。エッジ保存型平滑化フィルタにはεフィルタ、リップル修正フィルタ（非特許文献１）等が知られている。例えばεフィルタは中心画素をｘ(i,j)、その周辺画素をx(i+p,j+q)とした時、以下の式１により求められる。 In image compression coding such as the MPEG (Moving Pictures Expert Group) standard, an image is divided into blocks of a certain size (blocks consisting of a predetermined number of pixels) and converted into blocks using DCT (Discrete Cosine Transform). A method (block unit coding method) is used. In the case of block unit coding, coding noise called mosquito noise is likely to occur due to quantization error during high compression. Mosquito noise is noise that occurs as a hazy pattern near the edge.
When the DCT block includes an edge, the high frequency component has a large value. If excessive quantization is performed at the time of high compression, a quantization error occurs in the high frequency component. Mosquito noise is generated by the influence of the quantization error appearing in the flat portion near the edge. (In other words, mosquito noise is likely to occur around edges.)
In order to reduce the mosquito noise, it is effective to apply an edge preserving smoothing filter to the noise generation portion. As the edge preserving type smoothing filter, an ε filter, a ripple correction filter (Non-patent Document 1) and the like are known. For example, the ε filter is obtained by the following equation 1 when the central pixel is x (i, j) and the peripheral pixels are x (i + p, j + q).

Figure 2005117449
ただし、Nは平滑化に用いる画素数を表す数値、C(p,q)はスケールファクタである。
しかし、εフィルタをノイズ発生部分以外にも施すと、解像感の低下等、再生画像に悪影響を及ぼすことがある。そこで、特許文献１のように、ノイズ発生部分を予測検出し、その検出結果に応じてエッジ保存平滑化フィルタを制御する手法が提案されている。
この方式のブロック図を図７に示す。入力端子７１より入力された画像圧縮データはデコーダ部７２により画像データに復号される。ブロック選択部７３では、入力された画像データからブロック単位で隣接画素間の差分値の頻度分布を求め、頻度分布に基づいてブロックがエッジを含むか否かの判定を行う。フィルタ部７５では、RAM部７４に蓄えていたブロック単位画像データに対し、ブロック選択部７３からのエッジブロック判定結果により、エッジを含むブロックについてはエッジ保存平滑化フィルタを施し、エッジを含まないブロックについてはエッジ保存平滑化フィルタを施さない。このようにエッジを含むブロックのみにエッジ保存平滑化フィルタを施すことでエッジ近辺に発生するモスキートノイズの低減を行う。
特開平７−２３２２７号公報 吹抜敬彦、「DCT量子化歪みのリップル修正フィルタによる抑圧」、２００２年、映像情報メディア学会冬季大会
Figure 2005117449
 Here, N is a numerical value representing the number of pixels used for smoothing, and C (p, q) is a scale factor.
However, if the ε filter is applied to a portion other than the noise generation portion, the reproduced image may be adversely affected, such as a decrease in resolution. Therefore, as disclosed in Patent Document 1, a method for predicting and detecting a noise generation portion and controlling the edge-preserving smoothing filter according to the detection result has been proposed.
A block diagram of this method is shown in FIG. The compressed image data input from the input terminal 71 is decoded into image data by the decoder unit 72. The block selection unit 73 obtains a frequency distribution of difference values between adjacent pixels in units of blocks from the input image data, and determines whether or not the block includes an edge based on the frequency distribution. In the filter unit 75, the block unit image data stored in the RAM unit 74 is subjected to an edge preserving smoothing filter for blocks including edges according to the edge block determination result from the block selection unit 73, and blocks that do not include edges. Is not subjected to edge preserving smoothing filter. Thus, by applying the edge preserving smoothing filter only to the block including the edge, mosquito noise generated near the edge is reduced.
Japanese Patent Laid-Open No. 7-23227 Takahiko Fukiki, “Suppression of DCT Quantization Distortion by Ripple Correction Filter”, 2002 Winter Conference of the Institute of Image Information and Television Engineers

しかしながら、特許文献１では、エッジを含むブロック全体にフィルタ処理を行うために、エッジに対してもフィルタ処理がかかる。変化値が比較的小さいエッジの場合では、エッジ保存平滑化フィルタのエッジ保存効果が発揮されにくく、このフィルタ処理による再生画像への悪影響は避けられない。
本発明は、このような状況に鑑みてなされたもので、ブロック単位符号化により符号化された画像データを復号して得た再生画像データに対し、エッジ周辺に発生しやすいモスキートノイズを、再生画像に悪影響を及ぼすことなく（特にエッジ部分に悪影響を及ぼすことなく）、的確に低減するモスキートノイズ低減装置、モスキートノイズ低減方法、及びモスキートノイズ低減用プログラムを提供することを目的とする。 However, in Patent Document 1, since the filtering process is performed on the entire block including the edge, the filtering process is also applied to the edge. In the case of an edge having a relatively small change value, the edge preserving smoothing filter is less likely to exhibit the edge preserving effect, and this filter processing inevitably adversely affects the reproduced image.
The present invention has been made in view of such a situation, and reproduces mosquito noise that is likely to be generated around an edge with respect to reproduced image data obtained by decoding image data encoded by block unit coding. An object of the present invention is to provide a mosquito noise reduction apparatus, a mosquito noise reduction method, and a mosquito noise reduction program that can accurately reduce an image without adversely affecting an image (particularly without adversely affecting an edge portion).

そこで、上記課題を解決するために本発明は、下記の装置、方法、及びプログラムを提供するものである。
（１）
所定数の画素からなるブロックを符号化の単位とするブロック単位符号化方式により圧縮符号化された画像データから復号された画像データが入力され、その入力画像データに対して適応的にフィルタ処理を行って、モスキートノイズを低減するモスキートノイズ低減装置であって、
前記入力画像データに対し、エッジ検出対象画素として設定される２つの画素の画素値、及びそのエッジ検出対象画素に近接する複数の周辺画素の画素値を用いて、前記エッジ検出対象画素間のエッジの存在の有無及びエッジの強度を検出し、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を出力するエッジ検出手段（１３）と、
前記フィルタ処理の対象として設定されるフィルタ処理対象画素が、前記エッジを構成する画素であるか否かを、前記エッジ有無検出情報に基づき判断し、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素と判断された場合には、そのフィルタ処理対象画素に対して前記フィルタ処理を行わず、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素ではないと判断された場合には、前記フィルタ処理対象画素と前記フィルタ処理対象画素に最も近い最近隣エッジとの距離、及び前記最近隣エッジの強度を、前記エッジ有無検出情報及び前記エッジ強度情報に基づき求め、求めた前記最近隣エッジとの距離及び前記最近隣エッジの強度に応じて、前記フィルタ処理に用いるエッジ保存型平滑化フィルタ特性を選択し、選択したフィルタ特性によるフィルタ処理を、前記フィルタ処理対象画素に対して行うノイズ低減手段（１４）と、
を有することを特徴とするモスキートノイズ低減装置
（２）
所定数の画素からなるブロックを符号化の単位とするブロック単位符号化方式により圧縮符号化された画像データから復号された画像データを入力画像データとし、前記入力画像データに対して適応的にフィルタ処理を行って、モスキートノイズを低減するモスキートノイズ低減方法であって、
前記入力画像データに対し、エッジ検出対象画素として設定される２つの画素の画素値、及びそのエッジ検出対象画素に近接する複数の周辺画素の画素値を用いて、前記エッジ検出対象画素間のエッジの存在の有無及びエッジの強度を検出し、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を得るエッジ検出手順と、
前記フィルタ処理の対象として設定されるフィルタ処理対象画素が、前記エッジを構成する画素であるか否かを、前記エッジ有無検出情報に基づき判断し、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素と判断された場合には、そのフィルタ処理対象画素に対して前記フィルタ処理を行わず、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素ではないと判断された場合には、前記フィルタ処理対象画素と前記フィルタ処理対象画素に最も近い最近隣エッジとの距離、及び前記最近隣エッジの強度を、前記エッジ有無検出情報及び前記エッジ強度情報に基づき求め、求めた前記最近隣エッジとの距離及び前記最近隣エッジの強度に応じて、前記フィルタ処理に用いるエッジ保存型平滑化フィルタ特性を選択し、選択したフィルタ特性によるフィルタ処理を、前記フィルタ処理対象画素に対して行うノイズ低減手順と、
を有することを特徴とするモスキートノイズ低減方法。
（３）
所定数の画素からなるブロックを符号化の単位とするブロック単位符号化方式により圧縮符号化された画像データから復号された画像データを入力画像データとし、前記入力画像データに対して適応的にフィルタ処理を行って、モスキートノイズを低減するモスキートノイズ低減機能をコンピュータに実現させるためのモスキートノイズ低減用プログラムであって、
前記入力画像データに対し、エッジ検出対象画素として設定される２つの画素の画素値、及びそのエッジ検出対象画素に近接する複数の周辺画素の画素値を用いて、前記エッジ検出対象画素間のエッジの存在の有無及びエッジの強度を検出し、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を得るエッジ検出手段と、
前記フィルタ処理の対象として設定されるフィルタ処理対象画素が、前記エッジを構成する画素であるか否かを、前記エッジ有無検出情報に基づき判断し、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素と判断された場合には、そのフィルタ処理対象画素に対して前記フィルタ処理を行わず、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素ではないと判断された場合には、前記フィルタ処理対象画素と前記フィルタ処理対象画素に最も近い最近隣エッジとの距離、及び前記最近隣エッジの強度を、前記エッジ有無検出情報及び前記エッジ強度情報に基づき求め、求めた前記最近隣エッジとの距離及び前記最近隣エッジの強度に応じて、前記フィルタ処理に用いるエッジ保存型平滑化フィルタ特性を選択し、選択したフィルタ特性によるフィルタ処理を、前記フィルタ処理対象画素に対して行うノイズ低減手段として、
コンピュータを機能させるためのモスキートノイズ低減用プログラム。 Therefore, in order to solve the above problems, the present invention provides the following apparatus, method, and program.
(1)
Image data decoded from image data that has been compression-encoded by a block-unit encoding method using a block of a predetermined number of pixels as an encoding unit is input, and the input image data is adaptively filtered. A mosquito noise reduction device for reducing mosquito noise
Edges between the edge detection target pixels using pixel values of two pixels set as edge detection target pixels and pixel values of a plurality of peripheral pixels close to the edge detection target pixel with respect to the input image data Edge detection means (13) for detecting the presence / absence of an image and the strength of an edge, and outputting edge presence / absence detection information and edge strength information;
Based on the edge presence / absence detection information, it is determined whether the filtering target pixel set as the filtering target is a pixel constituting the edge;
When it is determined that the pixel to be filtered is a pixel constituting the edge, the filter processing is not performed on the pixel to be filtered,
When it is determined that the pixel to be filtered is not a pixel constituting the edge, the distance between the pixel to be filtered and the nearest edge closest to the pixel to be filtered, and the intensity of the nearest edge Is selected based on the edge presence / absence detection information and the edge strength information, and an edge-preserving smoothing filter characteristic used for the filter processing is selected according to the distance to the nearest edge and the strength of the nearest edge. Noise reduction means (14) for performing filtering processing on the filtering target pixel with the selected filter characteristics;
Mosquito noise reduction device characterized by having (2)
Image data decoded from image data compression-encoded by a block-unit encoding method using a block of a predetermined number of pixels as an encoding unit is set as input image data, and the input image data is adaptively filtered. A mosquito noise reduction method for performing processing to reduce mosquito noise,
Edges between the edge detection target pixels using pixel values of two pixels set as edge detection target pixels and pixel values of a plurality of peripheral pixels close to the edge detection target pixel with respect to the input image data Edge detection procedure for detecting presence / absence detection information and edge strength information,
Based on the edge presence / absence detection information, it is determined whether the filtering target pixel set as the filtering target is a pixel constituting the edge;
When it is determined that the pixel to be filtered is a pixel constituting the edge, the filter processing is not performed on the pixel to be filtered,
When it is determined that the pixel to be filtered is not a pixel constituting the edge, the distance between the pixel to be filtered and the nearest edge closest to the pixel to be filtered, and the intensity of the nearest edge Is selected based on the edge presence / absence detection information and the edge strength information, and an edge-preserving smoothing filter characteristic used for the filter processing is selected according to the distance to the nearest edge and the strength of the nearest edge. A noise reduction procedure for performing filtering processing on the filter processing target pixel according to the selected filter characteristics;
A mosquito noise reduction method characterized by comprising:
(3)
Image data decoded from image data compression-encoded by a block-unit encoding method using a block of a predetermined number of pixels as an encoding unit is set as input image data, and the input image data is adaptively filtered. A mosquito noise reduction program for performing a process to cause a computer to realize a mosquito noise reduction function for reducing mosquito noise,
Edges between the edge detection target pixels using pixel values of two pixels set as edge detection target pixels and pixel values of a plurality of peripheral pixels close to the edge detection target pixel with respect to the input image data Edge detection means for detecting presence / absence of edge and edge strength and obtaining edge presence / absence detection information and edge strength information;
Based on the edge presence / absence detection information, it is determined whether the filtering target pixel set as the filtering target is a pixel constituting the edge;
When it is determined that the pixel to be filtered is a pixel constituting the edge, the filter processing is not performed on the pixel to be filtered,
When it is determined that the pixel to be filtered is not a pixel constituting the edge, the distance between the pixel to be filtered and the nearest edge closest to the pixel to be filtered, and the intensity of the nearest edge Is selected based on the edge presence / absence detection information and the edge strength information, and an edge-preserving smoothing filter characteristic used for the filter processing is selected according to the distance to the nearest edge and the strength of the nearest edge. Then, as noise reduction means for performing the filtering process with the selected filter characteristic on the filtering target pixel,
A program for reducing mosquito noise to make a computer function.

本発明によれば、ブロック単位符号化により符号化された画像データを復号して得た再生画像データに対し、エッジ周辺に発生しやすいモスキートノイズを、再生画像に悪影響を及ぼすことなく（特にエッジ部分に悪影響を及ぼすことなく）的確に低減できる。   According to the present invention, mosquito noise that is likely to occur around the edge of reproduced image data obtained by decoding image data encoded by block-unit coding does not adversely affect the reproduced image (especially edge data). (Without adversely affecting parts) can be reduced accurately.

以下、この発明によるモスキートノイズ低減装置の実施形態について、図を参照しながら説明する。   Hereinafter, embodiments of a mosquito noise reduction apparatus according to the present invention will be described with reference to the drawings.

図１は、この発明によるモスキートノイズ低減装置の一実施例を組み込んだMPEG復号装置である。入力端子１１よりMPEGビットストリームが入力される。入力されたMPEGビットストリームはMPEGデコーダ１２によって、逆量子化、逆DCTなどの処理が行われ、画像データが復元（復号）される。（ブロック単位符号化により符号化された画像データ（MPEGビットストリーム）を復号した再生画像データを得る。）
エッジ検出部１３では、MPEGデコーダ１２より出力された再生画像に対し、各画素間について、エッジ検出対象画素として設定される２つの画素（エッジ検出対象画素組とも呼ぶ）及びその周辺画素の画素差分値を用いて、エッジ有無の検出及びエッジ強度の検出が行われ、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を出力する。
ノイズ低減部１４では、モスキートノイズが存在する再生画像データに対し、エッジ検出部１３からのエッジ有無検出情報及びエッジ強度情報により、フィルタ処理対象画素とそのフィルタ処理対象画素に最も近いエッジである最近隣エッジとの距離を算出する。そして、算出したフィルタ処理対象画素と最近隣エッジとの距離、及びその最近隣エッジの強度に応じて、複数のエッジ保存型平滑化フィルタから一つを選択し、フィルタ処理対象画素に対してフィルタ処理を実行することでモスキートノイズの低減を行う。
以上の過程を経て、出力端子１５よりモスキートノイズが低減された再生画像が出力される。
以下にてエッジ検出部１３及びノイズ低減部１４について特に説明する。エッジ検出部１３は、入力された再生画像に対し、各画素間について、エッジ検出対象画素組及びその周辺画素の画素差分値を用いて、エッジ有無の検出及びエッジ強度検出を行い、その結果を出力する。図２はエッジ検出対象画素及びその周辺画素を示した図である。エッジ部分は隣接画素間の差分が大きい。よって、エッジは隣接画素間の差分を求め所定閾値と比較することで検出できる。しかし単純に２画素差分で判断した場合、ノイズの影響により誤判断する可能性がある。このため、周辺画素を用いた平滑化を加えることで誤検出を抑制する。例えば、図３に示すオペレータに従う場合、図２における画素a10−a11間のエッジ検出は以下の式２により行う。 FIG. 1 shows an MPEG decoding apparatus incorporating an embodiment of a mosquito noise reduction apparatus according to the present invention. An MPEG bit stream is input from the input terminal 11. The input MPEG bit stream is subjected to processing such as inverse quantization and inverse DCT by the MPEG decoder 12, and image data is restored (decoded). (Reproduced image data obtained by decoding image data (MPEG bitstream) encoded by block unit encoding is obtained.)
In the edge detection unit 13, the pixel difference between two pixels (also referred to as an edge detection target pixel group) set as an edge detection target pixel and its surrounding pixels for each reproduced pixel output from the MPEG decoder 12. Using the values, edge presence / absence detection and edge strength detection are performed, and edge presence / absence detection information and edge strength information are output.
The noise reduction unit 14 uses the edge presence / absence detection information and the edge strength information from the edge detection unit 13 for the reproduced image data in which mosquito noise is present, and sets the filter processing target pixel and the edge closest to the filter processing target pixel. Calculate the distance to neighboring edges. Then, one of the plurality of edge-preserving smoothing filters is selected according to the calculated distance between the pixel to be filtered and the nearest edge and the strength of the nearest edge, and the filter is applied to the pixel to be filtered. The mosquito noise is reduced by executing the process.
Through the above process, a reproduced image with reduced mosquito noise is output from the output terminal 15.
The edge detection unit 13 and the noise reduction unit 14 will be particularly described below. The edge detection unit 13 detects the presence / absence of an edge and the edge intensity using the pixel difference values of the edge detection target pixel group and its surrounding pixels for each pixel with respect to the input reproduced image. Output. FIG. 2 is a diagram showing an edge detection target pixel and its peripheral pixels. The edge portion has a large difference between adjacent pixels. Therefore, an edge can be detected by obtaining a difference between adjacent pixels and comparing it with a predetermined threshold value. However, when a simple determination is made based on a two-pixel difference, there is a possibility of erroneous determination due to the influence of noise. For this reason, false detection is suppressed by adding smoothing using peripheral pixels. For example, in the case of following the operator shown in FIG. 3, the edge detection between the pixels a 10 and a 11 in FIG.

Figure 2005117449
まず、A10、A11はエッジ検出対象画素a10、a11の平滑化画素値である。これら平滑化画素値間の差分絶対値であるdiff(A10,A11)を所定閾値と比較することで、エッジ有無の検出を行う。また、diff(A10,A11)が大きいほどより大きなギャップが生じており、鋭いエッジと考えることができる。よって、diff(A10,A11)の大きさによりエッジ強度を決定する。
図４はエッジ検出部１３での検出過程の一例を示したフローチャートである。図４の動作が開始されると、処理４１によりオペレータに従い対象画素の平滑化画素値を算出し、処理４２により平滑化画素差分絶対値を算出する。最後に判断群４３により、平滑化画素差分絶対値と所定閾値との比較を行い、エッジ検出及びエッジ強度の決定を行う。図４では4段階のレベル分けを行っており、平滑化画素差分絶対値が小さいレベル1では変化が小さいことからエッジが存在しないと考えられ、レベルが大きくなるに従い、平滑化画素差分絶対値が大きくなり強いエッジが存在すると考えられる。
ノイズ低減部１４では、モスキートノイズが存在する再生画像データに対し、エッジ検出部１３からのエッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を元に、フィルタ処理対象画素とそのフィルタ処理対象画素の最近隣エッジとの距離を算出する。そして、算出したフィルタ処理対象画素と最近隣エッジとの距離、及び最近隣エッジの強度に応じて複数のエッジ保存型平滑化フィルタから一つを選択し、フィルタ処理対象画素に対してフィルタ処理を実行することでモスキートノイズの低減を行う。
モスキートノイズは高域成分を多く含むDCTブロックにおいて過度の量子化により高域成分に量子化誤差が発生し、その影響が平坦部に現れることで発生する。DCTブロックがエッジを含む場合、高域成分は大きな値を持つ。よって、モスキートノイズはエッジ近辺平坦部に現れることとなる。そこで、エッジ近辺平坦部を平滑化することでモスキートノイズ軽減を行う。鋭いエッジの場合、より多くの高域成分を持つと考えられ、モスキートノイズも強く現れている可能性が高い。従って、エッジの強度に従い、より強い平滑化を行う必要がある。一方、エッジそのものに平滑化をかけると、エッジを丸めてしまうい再生画像に悪影響を及ぼすことになるのでエッジ保存に気を配る必要がある。
そこで、フィルタ処理対象画素と最近隣エッジとの距離を測り、エッジを構成する画素（例えば、図２における画素a10−a11間にエッジ有りと検出された場合、画素a10，a11はエッジを構成する画素となる）に対してはフィルタ処理を行わず、エッジにごく近い画素に対して最近隣エッジの強度に応じたフィルタ処理を行う。また、より強いエッジの保護のため、式１のεフィルタに代表されるエッジ保存型平滑化フィルタを用いることが有効である。εフィルタの場合、画素差分絶対値が式１における閾値THRより小さい場合に、平滑化の対象となる。すなわち、THRによりフィルタ強度を制御できる。
なお、エッジ近辺所定範囲を一様に平滑化すると平滑化部分と未処理部分の境界が現れ画質劣化となる。そこで、エッジから離れるに従って徐々に平滑化特性を弱めることによりこの問題を解決できる。
図５はノイズ低減部１４によるノイズ低減処理の一例を示したフローチャートである。まず、エッジ検出部１３からのエッジ有無検出情報に基づく判断５１により、フィルタ処理対象画素がエッジを構成していると判断された場合は、エッジに悪影響を及ぼさないように、フィルタ処理を行わない。判断５１により、フィルタ処理対象画素がエッジを構成していないと判断された場合には、処理５２により、エッジ検出部１３からのエッジ有無検出情報によりフィルタ処理対象画素と最近隣エッジとの距離を測定する。そして、処理５３にて、処理５２で得られた最近隣エッジとの距離、及びエッジ検出部１３からの最近隣エッジのエッジ強度情報により、エッジ保存型平滑化フィルタ（図５ではεフィルタ）のON/OFF、エッジ保存型平滑化フィルタ強度の切り替えを行い、処理５４にてフィルタ処理対象画素に対してフィルタ処理を施すことでモスキートノイズの低減を行う。
このように、フィルタ処理対象画素と最近隣エッジとの距離及びその最近隣エッジのエッジ強度により、複数のエッジ保存型平滑化フィルタを切り換えて適用することで、エッジに悪影響を及ぼすことなく、エッジ近傍のモスキートノイズ軽減を的確に行うことができる。
本発明による装置は、上記のようにブロック単位符号化方式により符号化された画像データを再生する復号機器に組み込んで使用してもよいし、既存の復号機器が出力するモスキートノイズを含む復元画像データを入力とする独立したモスキートノイズ低減装置として使用しても勿論よい。
また、本発明は、ソフトウェアによる実現も可能であり、DSP（デジタルシグナルプロセッサ）等による実現も可能である。即ち、本発明は上述したモスキートノイズ低減機能をコンピュータに実現させるためのモスキートノイズ低減用プログラムを含むものである。
図６に、本発明のモスキートノイズ低減用プログラムの一実施例を適用したデジタル画像データ再生プログラムのフローチャートを示す。（なお、このプログラムによる動作は上述したMPEG復号装置での動作と同様であるので、図６に示す各ステップの詳細な説明はここでは省略する。）
図６に示す動作が開始されると、まず、処理６１にて符号化データの入力を受け付け、処理６２にて入力符号化データは復号化処理により画像データに復元される。処理６３にてエッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を作成する。次の処理から画素単位のループとなり、判断６４にて、フィルタ処理対象画素がエッジを構成する場合は、処理６５〜６７を飛ばし、エッジを構成しない場合は、処理６５に進む。処理６５ではフィルタ処理対象画素から一番近い最近隣エッジを検出し、そのエッジ強度及びフィルタ処理対象画素との距離を算出する。そして処理６６にて、最近隣エッジとの距離及び最近隣エッジのエッジ強度情報により、エッジ保存型平滑化フィルタの強度を調整し、処理６７にてフィルタ処理対象画素に対してエッジ保存型平滑化フィルタを適用することでモスキートノイズの低減が行われる。最後に、処理６８にてモスキートノイズが低減された再生画像データが出力される。
なお、このプログラムは、記録媒体から読みとられてコンピュータに取り込まれてもよいし、通信ネットワークを介して伝送されてコンピュータに取り込まれてもよい。
また、図１に示すデコーダ１２の前段に受信インタフェースを設け、本発明実施例を適用したMPEG復号装置を、ストリーム等で伝送されてくる画像データを受信する受信装置として構成してもよい。
Figure 2005117449
 First, A 10 and A 11 are the smoothed pixel values of the edge detection target pixels a 10 and a 11 . The presence or absence of an edge is detected by comparing diff (A 10 , A 11 ), which is the absolute difference between these smoothed pixel values, with a predetermined threshold value. Further, the larger the diff (A 10 , A 11 ), the larger the gap is generated, which can be considered as a sharp edge. Therefore, the edge strength is determined by the size of diff (A 10 , A 11 ).
FIG. 4 is a flowchart showing an example of the detection process in the edge detection unit 13. When the operation of FIG. 4 is started, the smoothed pixel value of the target pixel is calculated according to the operator by processing 41, and the smoothed pixel difference absolute value is calculated by processing. Finally, the judgment group 43 compares the smoothed pixel difference absolute value with a predetermined threshold value, and performs edge detection and determination of edge strength. In FIG. 4, the level is divided into four stages. Since the change is small at level 1 where the smoothed pixel difference absolute value is small, it is considered that there is no edge. As the level increases, the smoothed pixel difference absolute value It seems that there is a strong edge that grows.
In the noise reduction unit 14, with respect to reproduced image data in which mosquito noise exists, based on the edge presence / absence detection information and the edge strength information from the edge detection unit 13, the filter processing target pixel and the nearest edge of the filter processing target pixel The distance is calculated. Then, one of the plurality of edge-preserving smoothing filters is selected according to the calculated distance between the pixel to be filtered and the nearest edge, and the strength of the nearest edge, and the filter process is performed on the pixel to be filtered. Execution reduces mosquito noise.
Mosquito noise occurs when a DCT block containing a lot of high-frequency components causes quantization errors in the high-frequency components due to excessive quantization, and the effect appears in a flat part. When the DCT block includes an edge, the high frequency component has a large value. Therefore, mosquito noise appears in the flat part near the edge. Therefore, mosquito noise is reduced by smoothing the flat portion near the edge. A sharp edge is considered to have more high-frequency components, and mosquito noise is likely to appear strongly. Therefore, it is necessary to perform stronger smoothing according to the edge strength. On the other hand, if the edge itself is smoothed, the reproduced image is adversely affected if the edge is rounded, so it is necessary to pay attention to edge preservation.
Therefore, measure the distance between the filtering target pixel and nearest neighbor edge pixels constituting an edge (e.g., when it is detected that there is an edge between the pixel a 10 -a 11 in FIG. 2, pixel a 10, a 11 is The filter processing is not performed on the pixels that constitute the edge), and the filtering processing according to the intensity of the nearest edge is performed on the pixels very close to the edge. In order to protect stronger edges, it is effective to use an edge-preserving smoothing filter represented by the ε filter of Equation 1. In the case of the ε filter, when the absolute value of the pixel difference is smaller than the threshold value THR in Expression 1, the pixel is subjected to smoothing. That is, the filter strength can be controlled by THR.
Note that when the predetermined range near the edge is uniformly smoothed, the boundary between the smoothed portion and the unprocessed portion appears and image quality deteriorates. Therefore, this problem can be solved by gradually weakening the smoothing characteristic as the distance from the edge increases.
FIG. 5 is a flowchart showing an example of noise reduction processing by the noise reduction unit 14. First, if it is determined by the determination 51 based on the edge presence / absence detection information from the edge detection unit 13 that the pixel to be filtered constitutes an edge, the filtering process is not performed so as not to adversely affect the edge. . If it is determined by the determination 51 that the filtering target pixel does not constitute an edge, the distance between the filtering target pixel and the nearest edge is determined by the processing 52 based on the edge presence / absence detection information from the edge detection unit 13. taking measurement. Then, in processing 53, the edge-preserving smoothing filter (ε filter in FIG. 5) is determined based on the distance to the nearest edge obtained in processing 52 and the edge strength information of the nearest edge from the edge detection unit 13. The ON / OFF and edge-preserving smoothing filter strength is switched, and mosquito noise is reduced by performing filter processing on the pixel to be filtered in processing 54.
In this way, by switching and applying a plurality of edge-preserving smoothing filters according to the distance between the pixel to be filtered and the nearest edge and the edge strength of the nearest edge, the edge is not adversely affected. Neighboring mosquito noise can be reduced accurately.
The apparatus according to the present invention may be used by being incorporated in a decoding device that reproduces the image data encoded by the block unit encoding method as described above, or a restored image including mosquito noise output by an existing decoding device. Of course, it may be used as an independent mosquito noise reduction device that receives data.
Further, the present invention can be realized by software, and can also be realized by a DSP (digital signal processor) or the like. That is, the present invention includes a mosquito noise reduction program for causing a computer to realize the mosquito noise reduction function described above.
FIG. 6 shows a flowchart of a digital image data reproduction program to which one embodiment of the mosquito noise reduction program of the present invention is applied. (Note that the operation of this program is the same as that of the above-described MPEG decoding apparatus, so detailed description of each step shown in FIG. 6 is omitted here.)
When the operation shown in FIG. 6 is started, first, input of encoded data is received in a process 61, and the input encoded data is restored to image data by a decoding process in a process 62. In step 63, edge presence / absence detection information and edge strength information are created. From the next process, a pixel-by-pixel loop is formed. If it is determined in decision 64 that the pixel to be filtered forms an edge, the processes 65 to 67 are skipped. If the edge is not configured, the process proceeds to process 65. In process 65, the nearest edge closest to the pixel to be filtered is detected, and the edge strength and the distance to the pixel to be filtered are calculated. In process 66, the strength of the edge preserving smoothing filter is adjusted based on the distance to the nearest edge and the edge strength information of the nearest edge, and in process 67, the edge preserving smoothing is performed on the pixel to be filtered. Mosquito noise is reduced by applying a filter. Finally, reproduced image data in which mosquito noise is reduced is output in processing 68.
This program may be read from a recording medium and loaded into a computer, or may be transmitted via a communication network and loaded into a computer.
Also, a receiving interface may be provided before the decoder 12 shown in FIG. 1, and an MPEG decoding apparatus to which the embodiment of the present invention is applied may be configured as a receiving apparatus that receives image data transmitted in a stream or the like.

本発明の一実施例を適用したMPEG復号装置を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the MPEG decoding apparatus to which one Example of this invention is applied. エッジ検出対象画素周辺の画素配置図である。FIG. 5 is a pixel arrangement diagram around an edge detection target pixel. エッジ検出に使用するオペレータの一例である。It is an example of an operator used for edge detection. エッジ検出部１３での検出過程の一例を示したフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an example of a detection process in an edge detection unit 13. フィルタ処理部１４でのフィルタ処理過程の一例を示したフローチャートである。5 is a flowchart illustrating an example of a filtering process in the filter processing unit 14; 本発明の一実施例を適用したデジタル画像データ再生プログラムのフローチャートである。It is a flowchart of a digital image data reproduction program to which an embodiment of the present invention is applied. 従来のモスキートノイズ低減方法を説明するためのブロック図である。It is a block diagram for demonstrating the conventional mosquito noise reduction method.

符号の説明Explanation of symbols

１３ エッジ検出部
１４ ノイズ低減部

13 Edge detection unit 14 Noise reduction unit

Claims (3)

所定数の画素からなるブロックを符号化の単位とするブロック単位符号化方式により圧縮符号化された画像データから復号された画像データが入力され、その入力画像データに対して適応的にフィルタ処理を行って、モスキートノイズを低減するモスキートノイズ低減装置であって、
前記入力画像データに対し、エッジ検出対象画素として設定される２つの画素の画素値、及びそのエッジ検出対象画素に近接する複数の周辺画素の画素値を用いて、前記エッジ検出対象画素間のエッジの存在の有無及びエッジの強度を検出し、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を出力するエッジ検出手段と、
前記フィルタ処理の対象として設定されるフィルタ処理対象画素が、前記エッジを構成する画素であるか否かを、前記エッジ有無検出情報に基づき判断し、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素と判断された場合には、そのフィルタ処理対象画素に対して前記フィルタ処理を行わず、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素ではないと判断された場合には、前記フィルタ処理対象画素と前記フィルタ処理対象画素に最も近い最近隣エッジとの距離、及び前記最近隣エッジの強度を、前記エッジ有無検出情報及び前記エッジ強度情報に基づき求め、求めた前記最近隣エッジとの距離及び前記最近隣エッジの強度に応じて、前記フィルタ処理に用いるエッジ保存型平滑化フィルタ特性を選択し、選択したフィルタ特性によるフィルタ処理を、前記フィルタ処理対象画素に対して行うノイズ低減手段と、
を有することを特徴とするモスキートノイズ低減装置 Image data decoded from image data that has been compression-encoded by a block-unit encoding method using a block of a predetermined number of pixels as an encoding unit is input, and the input image data is adaptively filtered. A mosquito noise reduction device for reducing mosquito noise
Edges between the edge detection target pixels using pixel values of two pixels set as edge detection target pixels and pixel values of a plurality of peripheral pixels close to the edge detection target pixel with respect to the input image data Edge detection means for detecting the presence / absence of the presence and edge strength, and outputting edge presence / absence detection information and edge strength information;
Based on the edge presence / absence detection information, it is determined whether the filtering target pixel set as the filtering target is a pixel constituting the edge;
When it is determined that the pixel to be filtered is a pixel constituting the edge, the filter processing is not performed on the pixel to be filtered,
When it is determined that the pixel to be filtered is not a pixel constituting the edge, the distance between the pixel to be filtered and the nearest edge closest to the pixel to be filtered, and the intensity of the nearest edge Is selected based on the edge presence / absence detection information and the edge strength information, and an edge-preserving smoothing filter characteristic used for the filter processing is selected according to the distance to the nearest edge and the strength of the nearest edge. Noise reduction means for performing filtering processing on the filtering target pixel with the selected filter characteristics;
Mosquito noise reduction device characterized by having 所定数の画素からなるブロックを符号化の単位とするブロック単位符号化方式により圧縮符号化された画像データから復号された画像データを入力画像データとし、前記入力画像データに対して適応的にフィルタ処理を行って、モスキートノイズを低減するモスキートノイズ低減方法であって、
前記入力画像データに対し、エッジ検出対象画素として設定される２つの画素の画素値、及びそのエッジ検出対象画素に近接する複数の周辺画素の画素値を用いて、前記エッジ検出対象画素間のエッジの存在の有無及びエッジの強度を検出し、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を得るエッジ検出手順と、
前記フィルタ処理の対象として設定されるフィルタ処理対象画素が、前記エッジを構成する画素であるか否かを、前記エッジ有無検出情報に基づき判断し、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素と判断された場合には、そのフィルタ処理対象画素に対して前記フィルタ処理を行わず、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素ではないと判断された場合には、前記フィルタ処理対象画素と前記フィルタ処理対象画素に最も近い最近隣エッジとの距離、及び前記最近隣エッジの強度を、前記エッジ有無検出情報及び前記エッジ強度情報に基づき求め、求めた前記最近隣エッジとの距離及び前記最近隣エッジの強度に応じて、前記フィルタ処理に用いるエッジ保存型平滑化フィルタ特性を選択し、選択したフィルタ特性によるフィルタ処理を、前記フィルタ処理対象画素に対して行うノイズ低減手順と、
を有することを特徴とするモスキートノイズ低減方法。 Image data decoded from image data compression-encoded by a block-unit encoding method using a block of a predetermined number of pixels as an encoding unit is set as input image data, and the input image data is adaptively filtered. A mosquito noise reduction method for performing processing to reduce mosquito noise,
Edges between the edge detection target pixels using pixel values of two pixels set as edge detection target pixels and pixel values of a plurality of peripheral pixels close to the edge detection target pixel with respect to the input image data Edge detection procedure for detecting presence / absence detection information and edge strength information,
Based on the edge presence / absence detection information, it is determined whether the filtering target pixel set as the filtering target is a pixel constituting the edge;
When it is determined that the pixel to be filtered is a pixel constituting the edge, the filter processing is not performed on the pixel to be filtered,
When it is determined that the pixel to be filtered is not a pixel constituting the edge, the distance between the pixel to be filtered and the nearest edge closest to the pixel to be filtered, and the intensity of the nearest edge Is selected based on the edge presence / absence detection information and the edge strength information, and an edge-preserving smoothing filter characteristic used for the filter processing is selected according to the distance to the nearest edge and the strength of the nearest edge. A noise reduction procedure for performing filtering processing on the filter processing target pixel according to the selected filter characteristics;
A mosquito noise reduction method characterized by comprising: 所定数の画素からなるブロックを符号化の単位とするブロック単位符号化方式により圧縮符号化された画像データから復号された画像データを入力画像データとし、前記入力画像データに対して適応的にフィルタ処理を行って、モスキートノイズを低減するモスキートノイズ低減機能をコンピュータに実現させるためのモスキートノイズ低減用プログラムであって、
前記入力画像データに対し、エッジ検出対象画素として設定される２つの画素の画素値、及びそのエッジ検出対象画素に近接する複数の周辺画素の画素値を用いて、前記エッジ検出対象画素間のエッジの存在の有無及びエッジの強度を検出し、エッジ有無検出情報及びエッジ強度情報を得るエッジ検出手段と、
前記フィルタ処理の対象として設定されるフィルタ処理対象画素が、前記エッジを構成する画素であるか否かを、前記エッジ有無検出情報に基づき判断し、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素と判断された場合には、そのフィルタ処理対象画素に対して前記フィルタ処理を行わず、
前記フィルタ処理対象画素が前記エッジを構成する画素ではないと判断された場合には、前記フィルタ処理対象画素と前記フィルタ処理対象画素に最も近い最近隣エッジとの距離、及び前記最近隣エッジの強度を、前記エッジ有無検出情報及び前記エッジ強度情報に基づき求め、求めた前記最近隣エッジとの距離及び前記最近隣エッジの強度に応じて、前記フィルタ処理に用いるエッジ保存型平滑化フィルタ特性を選択し、選択したフィルタ特性によるフィルタ処理を、前記フィルタ処理対象画素に対して行うノイズ低減手段として、
コンピュータを機能させるためのモスキートノイズ低減用プログラム。

Image data decoded from image data compression-encoded by a block-unit encoding method using a block of a predetermined number of pixels as an encoding unit is set as input image data, and the input image data is adaptively filtered. A mosquito noise reduction program for performing a process to cause a computer to realize a mosquito noise reduction function for reducing mosquito noise,
Edges between the edge detection target pixels using pixel values of two pixels set as edge detection target pixels and pixel values of a plurality of peripheral pixels close to the edge detection target pixel with respect to the input image data Edge detection means for detecting presence / absence of edge and edge strength and obtaining edge presence / absence detection information and edge strength information;
Based on the edge presence / absence detection information, it is determined whether the filtering target pixel set as the filtering target is a pixel constituting the edge;
When it is determined that the pixel to be filtered is a pixel constituting the edge, the filter processing is not performed on the pixel to be filtered,
When it is determined that the pixel to be filtered is not a pixel constituting the edge, the distance between the pixel to be filtered and the nearest edge closest to the pixel to be filtered, and the intensity of the nearest edge Is selected based on the edge presence / absence detection information and the edge strength information, and an edge-preserving smoothing filter characteristic used for the filter processing is selected according to the distance to the nearest edge and the strength of the nearest edge. Then, as noise reduction means for performing the filtering process with the selected filter characteristic on the filtering target pixel,
A program for reducing mosquito noise to make a computer function.

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