JP2009212805A - ブロックノイズ低減方法およびブロックノイズ低減装置 - Google Patents

ブロックノイズ低減方法およびブロックノイズ低減装置 Download PDF

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武生 松本
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Abstract

【課題】ブロックノイズを含む映像を拡大表示した場合であってもブロックノイズを十分に低減すること。
【解決手段】検出部が、各ブロックの最外周に位置する外周画素の画素値に基づいて前記ブロックノイズが発生した対象ブロックを検出し、複写制御部が、検出部によって検出された対象ブロックに係る外周画素の画素値を、この外周画素に隣接する画素であって他ブロックに係る隣接画素の画素値で置換するようにブロックノイズ低減装置を構成する。
【選択図】 図2

Description

この発明は、矩形のブロックごとに符号化された圧縮映像の復号化時に発生するブロックノイズを低減するブロックノイズ低減方法およびブロックノイズ低減装置に関し、特に、ブロックノイズを含む映像を拡大表示した場合であってもブロックノイズを十分に低減することができるブロックノイズ低減方法およびブロックノイズ低減装置に関する。
いわゆるワンセグ(One Segment)放送(携帯電話向け地上デジタル放送)に係る映像などのデジタル映像は、映像を矩形のブロックに分割したうえでデジタル圧縮技術を用いて圧縮されている。そして、このような画像を復号化する際に、映像の一部の領域がモザイク状に見える「ブロックノイズ」が問題となっている。
特に、ワンセグ放送に係る映像のように本来の映像サイズが小さい映像(たとえば、320画素×240画素)を、表示エリアが大きいディスプレイなどの表示装置(たとえば、800画素×480画素)に拡大して表示する場合には、ブロックノイズまでもが拡大されて表示されるので、ブロックノイズが目立つ結果となる。
このため、このようなブロックノイズを低減する手法が提案されている。たとえば、特許文献1には、各ブロックの境界部分に、特定の画素に隣接する画素の画素値を用いて画素値変化を平均化するローパスフィルタをかけ、境界部分の画素値変化をなまらせることで、ブロックノイズを低減する手法が開示されている。
特開平10−276433号公報
しかしながら、特許文献1の技術には、ブロックノイズを含む映像を拡大表示した場合における、ノイズ低減効果が良好ではないという問題がある。たとえば、映像を2倍に拡大して表示した場合、ブロックノイズが発生したブロックでは同一の画素値をもつ画素が水平/垂直方向に2個ずつ連続して存在することになる。
しかし、特許文献1が用いるローパスフィルタは、ブロックノイズの周辺部分のように、隣接するブロックの画素と画素値が大きく異なる画素値をもつ画素が連続していると、画素値変化を十分に抑制することができない。なぜならば、このような連続画素が、ローパスフィルタによる平均化処理の妨げとなるためである。
これらのことから、ブロックノイズを含む映像を拡大表示した場合であってもブロックノイズを十分に低減することができるブロックノイズ低減方法あるいはブロックノイズ低減装置をいかにして実現するかが大きな課題となっている。
この発明は、上述した従来技術による問題点を解消するためになされたものであり、ブロックノイズを含む映像を拡大表示した場合であってもブロックノイズを十分に低減することができるブロックノイズ低減方法およびブロックノイズ低減装置を提供することを目的とする。
上述した課題を解決し、目的を達成するため、本発明は、矩形のブロックごとに符号化された圧縮映像の復号化時に発生するブロックノイズを低減するブロックノイズ低減方法であって、各ブロックの最外周に位置する外周画素の画素値に基づいて前記ブロックノイズが発生した対象ブロックを検出する検出工程と、前記検出工程によって検出された前記対象ブロックに係る前記外周画素の画素値を当該外周画素に隣接する画素であって他ブロックに係る隣接画素の画素値で置換する置換工程とを含んだことを特徴とする。
また、本発明は、矩形のブロックごとに符号化された圧縮映像の復号化時に発生するブロックノイズを低減するブロックノイズ低減装置であって、各ブロックの最外周に位置する外周画素の画素値に基づいて前記ブロックノイズが発生した対象ブロックを検出する検出手段と、前記検出手段によって検出された前記対象ブロックに係る前記外周画素の画素値を当該外周画素に隣接する画素であって他ブロックに係る隣接画素の画素値で置換する置換手段とを備えたことを特徴とする。
本発明によれば、各ブロックの最外周に位置する外周画素の画素値に基づいてブロックノイズが発生した対象ブロックを検出し、検出された対象ブロックに係る外周画素の画素値をこの外周画素に隣接する画素であって他ブロックに係る隣接画素の画素値で置換することとしのたで、拡大処理の対象となる画像に含まれるブロックノイズを、拡大処理に先立って補正することで、ブロックノイズを含む映像を拡大表示した場合であってもブロックノイズを十分に低減することができるという効果を奏する。
以下に添付図面を参照して、この発明に係るブロックノイズ低減方法およびブロックノイズ低減装置の好適な実施例を詳細に説明する。なお、以下では、ワンセグ放送に係る映像データを復号化する際に発生するブロックノイズを低減する場合について説明する。また、以下では、従来技術に係る手法についての説明、本発明に係るブロックノイズ低減手法の概要についての説明を行った後に、本発明に係るブロックノイズ低減手法を適用したブロックノイズ低減装置についての実施例を説明することとする。
まず、従来技術に係る手法について図8を用いて説明する。図8は、従来技術に係る画像処理部およびその問題点を示す図である。同図に示すように、従来の画像処理部100は、処理対象となる画像が入力されるV(Vertical)拡大処理部101と、V(Vertical)ローパスフィルタ102と、H(Horizontal)拡大処理部103と、H(Horizontal)ローパスフィルタ104とを備えており、Hローパスフィルタ104の出力が画像出力となる。なお、入力画像および出力画像としては、たとえば、YCbCr表色系の各成分を4:2:2でサンブリングしたYCbCr422形式が用いられる。
ここで、「V(Vertical)」が付された各処理部は、画像の垂直方向についての処理を担当し、「H(Horizontal)」が付された各処理部は、画像の水平方向についての処理を担当する。また、V拡大処理部101およびH拡大処理部102は、バイリニア補間法、バイキュービック補間法あるいは単純複写によって、画像を拡大する。
同図に示すように、従来の画像処理部100は、V拡大処理部101が、処理対象となる画像を垂直方向に拡大したうえで、Vローパスフィルタ102が、拡大された画像のブロックノイズを平均化する処理を行う。しかしながら、処理対象となる画像を拡大すると、この画像に含まれるブロックノイズまでもが拡大されてしまう。たとえば、ブロック境界部に顕著に1画素幅のノイズがある場合、画像を2倍に拡大すると、かかるノイズが複写されて2画素幅のノイズとなる。
ここで、処理対象画素の画素値をD(X)とし、この画素と隣接する画素の画素値をそれぞれD(X−1)およびD(X+1)とすると、Vローパスフィルタ102は、処理後の処理対象画素の画素値であるDD(X)を、式「DD(X)=D(X−1)/4+D(X)/2+D(X+1)/4」で算出する。しかし、2画素幅に拡大された顕著なノイズがあると、このような平均化処理を行っても、ノイズが若干低減される程度の効果しか得られない。さらに、画像を3倍、4倍に拡大した場合には、ノイズの低減効果がさらに小さくなる。
このように、Vローパスフィルタ102は、V拡大処理部101で拡大されたブロックノイズを十分に低減することができない。また、画像の水平方向についての処理を行うH拡大処理部103およびHローパスフィルタ104についても同様のことがいえる。すなわち、従来の画像処理部100には、ブロックノイズを含んだ入力画像を拡大した場合に、出力画像においてブロックノイズも拡大されてしまうという問題があった(同図の81参照)。
そこで、本発明に係るブロックノイズ低減手法では、拡大前の画像に含まれるブロックノイズを補正したうえで拡大処理を行うこととした。図1は、本発明に係るブロックノイズ低減手法の概要を示す図である。同図に示すように、本発明に係るブロックノイズ低減手法では、ブロックノイズを含んだ入力画像について、ブロックノイズが発生したブロックを検出し(同図の(1)参照)、検出したブロックについて、隣接ブロックの画素値を複写することでブロックノイズを補正する(同図の(2)参照)。そして、補正後の画像を拡大する(同図の(3)参照)。
このように、拡大処理に先立ち、入力画像に含まれるブロックノイズを補正することで、ブロックノイズを含む画像を拡大表示した場合であってもブロックノイズを十分に低減することができる。以下では、本発明に係るブロックノイズ低減手法を適用したブロックノイズ低減装置についての実施例を説明する。
図2は、本実施例に係るブロックノイズ低減装置10の構成を示すブロック図である。同図に示すように、ブロックノイズ低減装置10は、放送波を受信するアンテナと接続されたチューナ部11と、映像信号を復号化するデコード部12と、ディスプレイなどの表示部13と、画像処理部14とを備えている。
そして、画像処理部14は、V(Vertical)画素複写部14aと、V(Vertical)ローパスフィルタ14bと、H(Horizontal)画素複写部14cと、H(Horizontal)ローパスフィルタ14dと、V(Vertical)拡大処理部14eと、H(Horizontal)拡大処理部14fと、制御部15とをさらに備えている。また、制御部15は、検出部15aと、複写制御部15bとをさらに備えている。
なお、Vローパスフィルタ14b、Hローパスフィルタ14d、V拡大処理部14eおよびH拡大処理部14fは、従来技術に係るVローパスフィルタ102、Hローパスフィルタ104、V拡大処理部101およびH拡大処理部103と、同様のものを用いることができる。
チューナ部11は、ワンセグ放送に係る放送波の検波・増幅を行うデバイスであり、増幅した映像信号をデコード部12へ渡す処理を行う。また、デコード部12は、たとえば、H.264と呼ばれる動画圧縮規格に準拠した圧縮方式で圧縮された映像信号を復号化(デコード)するデバイスから構成される。そして、このデコード部12は、復号化した映像信号を画像処理部14のV画素複写部14aおよび検出部15aへ渡す処理を行う。
表示部13は、たとえば、液晶ディスプレイなどの表示デバイスで構成され、画像処理部14でブロックノイズが低減された映像を表示する処理を行う。なお、本実施例では、ブロックノイズ低減装置10が、表示部13を備える場合について説明するが、外部の表示部に対して映像信号を出力するようにブロックノイズ低減装置10を構成することとしてもよい。
画像処理部14は、デコード部12から復号化された映像信号を受け取り、受け取った映像信号に含まれるブロックノイズを低減したうえで拡大処理を行い、処理後の映像信号を表示部13に対して出力する処理を行う処理部である。
V画素複写部14aは、複写制御部15bからの指示に基づき、たとえば、該当するブロックの外周にあたる外周画素へ、垂直方向に隣接するブロックの外周にあたる外周画素の画素値を複写する処理を行う処理部である。また、このV画素複写部14aは、複写処理後の画像をVローパスフィルタ14bへ渡す処理を併せて行う。
Vローパスフィルタ14bは、V画素複写部14aから受け取った画像について、垂直方向にローパスフィルタをかける処理を行う処理部である。なお、このVローパスフィルタ14bが用いるローパスフィルタとしては、従来技術に係るVローパスフィルタ102(図8参照)と同様のフィルタ(たとえば、式「DD(X)=D(X−1)/4+D(X)/2+D(X+1)/4」)を用いることができる。また、このVローパスフィルタ14bは、処理後の画像をH画素複写部14cへ渡す処理を併せて行う。
H画素複写部14cは、複写制御部15bからの指示に基づき、たとえば、該当するブロックの外周にあたる外周画素へ、水平方向に隣接するブロックの外周にあたる外周画素の画素値を複写する処理を行う処理部である。また、このH画素複写部14cは、複写処理後の画像をHローパスフィルタ14dへ渡す処理を併せて行う。
Hローパスフィルタ14dは、H画素複写部14cから受け取った画像について、水平方向にローパスフィルタをかける処理を行う処理部である。なお、このHローパスフィルタ14dが用いるローパスフィルタとしては、従来技術に係るHローパスフィルタ104(図8参照)と同様のフィルタ(たとえば、式「DD(X)=D(X−1)/4+D(X)/2+D(X+1)/4」)を用いることができる。また、このHローパスフィルタ14dは、処理後の画像をV拡大処理部14eへ渡す処理を併せて行う。
V拡大処理部14eは、Hローパスフィルタ14dから受け取った画像を、垂直方向に拡大する処理を行う処理部である。なお、拡大処理には、たとえば、バイリニア補間法、バイキュービック補間法あるいは単純複写が用いられる。ここで、拡大率については、図示しない入力部から入力された任意の拡大率、図示しない記憶部に記憶された任意の拡大率を用いることができる。なお、このV拡大処理部14eは、垂直方向に拡大した画像をH拡大処理部14fへ渡す処理を併せて行う。また、このV拡大処理部14eには、従来技術に係るV拡大処理部101(図8参照)をそのまま用いることができる。
H拡大処理部14fは、V拡大処理部14eから受け取った画像を、水平方向に拡大する処理を行う処理部である。なお、拡大処理には、たとえば、バイリニア補間法、バイキュービック補間法あるいは単純複写が用いられる。ここで、拡大率については、図示しない入力部から入力された拡大率、図示しない記憶部に記憶された拡大率を用いることができる。なお、このH拡大処理部14fは、水平方向に拡大した画像を表示部13へ渡す処理を併せて行う。また、このH拡大処理部14fには、従来技術に係るH拡大処理部103(図8参照)をそのまま用いることができる。
制御部15は、デコード部12から復号化後の映像信号を受け取り、各画像(時系列の各フレームに対応)に含まれるブロックノイズが発生したブロック(対象ブロック)を検出するとともに、検出した対象ブロックについて、隣接ブロックから画素値を複写するように、V画素複写部14aおよびH画素複写部14cに対して指示する処理を行う処理部である。
検出部15aは、画像を構成する各ブロックに含まれる画素をサーチすることで、所定の条件を満たしたブロックを、ブロックノイズが発生したブロック(対象ブロック)を検出する処理を行う処理部である。また、この検出部15aは、検出した対象ブロックを複写制御部15bへ通知する処理を併せて行う。
ここで、検出部15aが対象ブロックを検出する際に用いる検出条件について図3および図4を用いて説明しておく。図3は、ブロックノイズが発生したブロックの検出条件その1を示す図であり、図4は、同じく検出条件その2を示す図である。
図3に示したように、検出部15aは、デコード部12から受け取った画像を、8画素×8画素のブロックに区切る処理を行う(図3の31参照)。なお、画像の大きさは、たとえば、320画素×240画素である。そして、各ブロックの境界部において画素値が8画素連続した辺で囲まれたブロックを検出する。たとえば、同図の32に示したブロックについて、すべての辺(ブロックの最外周に位置する画素の集合)の画素値が近似値で8画素連続していたならば、このブロック(同図の32)を対象ブロック候補とする。
つづいて、検出部15aは、図4に示したように、対象ブロック候補としたブロックの各外周画素の画素値について、隣接ブロックの各外周画素の画素値と比較する処理を行う。ここで、比較に用いる画素値としては、各画素の輝度データを用いることができる。
そして、比較対象となる各画素について輝度データの差の絶対値が各辺について全て所定の閾値以上である場合には、この対象ブロック候補を、対象ブロック(ブロックノイズが発生したブロック)として検出する。なお、閾値については、図示しない入力部から入力された任意の閾値、図示しない記憶部に記憶された任意の閾値を用いることができる。
図2の説明に戻り、複写制御部15bについて説明する。複写制御部15bは、検出部15aが検出した対象ブロック(ブロックノイズが発生したブロック)へ、隣接するブロックの外周画素の画素値を複写するように、V画素複写部14aおよびH画素複写部14cへ指示する処理を行う処理部である。
次に、図2に示した複写制御部15bが、H画素複写部14cへ複写指示を行った場合における複写処理の概要について図5および図6を用いて説明する。図5は、隣接ブロックの画素値を用いた複写処理の概要を示す図である。なお、同図の51には複写元と複写先との関係を、同図の52には複写処理によって画素値が置換された画素を、それぞれ示している。
図5の51に示したように、対象ブロックと水平方向に隣接するブロック(隣接ブロック)の外周画素の画素値が、それぞれ、対象ブロックの外周画素へ複写される。ここで、図5の51に示した斜線を付した画素は、複写元となる隣接ブロックの外周画素を表している。また、同図の51に示した矢印は、複写元となる画素から複写先となる画素へ向かっている。
そして、水平方向に隣接するブロックの外周画素の画素値が複写されると、同図の52で斜線を付した画素の画素値が、同図の51で斜線を付した画素の画素値でそれぞれ置き換えられることになる。なお、図5では、隣接ブロックのすべての外周画素について対象ブロックの外周画素に画素値を複写する場合について示したが、複写先を外周画素に限定しないようにしてもよい。また、すべての外周画素の一部について複写処理を行うようにしてもよい。そこで、図6を用いて複写処理のバリエーションについて説明する。
図6は、複写処理のバリエーションを示す図である。図6の61に示したのは、隣接ブロックの外周画素の画素値を、対象ブロックの外周画素および外周画素の内側の画素、すなわち、連続した2画素に複写する場合である。ここで、図6の61に示した斜線を付した画素は、複写先となる画素を表している。
また、同図の61に示した矢印は、複写元となる画素から複写先となる画素へ向かっている。なお、同図の61では、外周画素およびその内側の画素の連続した2画素を複写先とする場合について示したが、ブロックが8画素×8画素の場合には、最大で連続した4画素を複写先とすることができる。
また、同図の62および63に示したのは、隣接ブロックの外周画素を一つおきに複写する場合である。ここで、同図の62および63に示した斜線を付した画素は、複写先となる画素を表している。また、同図の62および63に示した矢印は、複写元となる画素から複写先となる画素へ向かっている。
なお、図5および図6では、複写制御部15bが、H画素複写部14cへ複写指示を行った場合について説明したが、複写制御部15bが、V画素複写部14aへ複写指示を行う場合についても、水平方向を垂直方向に置き換えれば、同様の処理が行われることになる。
ところで、図5および図6で、画素値を複写する旨の説明を行ったが、かかる複写処理は、画素値をそのまま複写する他に、画素値を構成する成分ごとに複写することもできる。たとえば、画素値をYCbCr表色系で表した場合、輝度を表す「Y」成分のみを複写したり、色差を表す「Cb」成分および「Cr」成分のみを複写したりすることができる。なお、画素値をそのまま複写する場合には、「Y」成分、「Cb」成分および「Cr」成分をすべて複写することになる。
次に、図2に示した制御部15が実行する処理手順について図7を用いて説明する。図7は、制御部15が実行する処理手順を示すフローチャートである。同図に示すように、復号化された映像が制御部15に対して入力されると(ステップS101)、検出部15aは、ブロック境界部において画素値が連続したブロックを検出する(ステップS102)。つづいて、検出部15aは、ステップS102で検出されたブロックについて、隣接したブロックの周辺画素同士について画素ごとに画素値を比較する(ステップS103)。
そして、隣接するブロックとの境界部となるすべての画素について輝度差が所定値以上であるか否かを判定し(ステップS104)、すべての画素について輝度差が所定値以上である場合には(ステップS104,Yes)、当該ブロックを複写対象ブロックと判定する(ステップS105)。
そして、その旨を通知された複写制御部15bは、V画素複写部14aおよびH画素複写部14dに対し、図5または図6に示した複写処理を行うように複写指示を行う(ステップS106)。なお、ステップS104の判定条件を満たさない場合には(ステップS104,No)、ステップS105およびステップS106の処理は行われない。
つづいて、処理対象のブロックが、最後のブロックであるか否かが判定され(ステップS107)、最後のブロックである場合には(ステップS107,Yes)、処理を終了する。一方、最後のブロックではない場合には(ステップS107,No)、ステップS102以降の処理を繰り返すことになる。
上述してきたように、本実施例では、検出部が、各ブロックの最外周に位置する外周画素の画素値に基づいて前記ブロックノイズが発生した対象ブロックを検出し、複写制御部が、検出部によって検出された対象ブロックに係る外周画素の画素値を、この外周画素に隣接する画素であって他ブロックに係る隣接画素の画素値で置換するようにブロックノイズ低減装置を構成したので、拡大処理の対象となる画像に含まれるブロックノイズを、拡大処理に先立って補正することで、ブロックノイズを含む映像を拡大表示した場合であってもブロックノイズを十分に低減することができる。
ところで、上述した実施例では、ブロックノイズが発生した対象ブロックへ、隣接ブロックの外周画素の画素値を複写することによって、ブロックノイズを低減する場合について示したが、これに限らず、時系列のフレーム画像における同一座標の画素値を複写することとしてもよい。たとえば、直前のフレーム画像においては、ブロックノイズが検出されておらず、現在のフレーム画素においては、ブロックノイズが検出されたブロックについて、直前のフレーム画像の当該ブロックに対応する画素の画素値を複写することとすればよい。
また、同一座標の画素値を複写するのではなく、予測した画像の動きに基づき、異なる座標の画素値を複写することとしてもよい。たとえば、各フレーム画像について、1フレームあたり、右へ1ブロックずつ動いていく画像が検出された場合、ブロックノイズが検出されたブロックについて、直前のフレーム画像の同一ブロックの左側に位置するブロックの画素値を複写することとすればよい。
以上のように、本発明に係るブロックノイズ低減方法およびブロックノイズ低減装置は、ソース映像サイズと、表示先となるディスプレイの表示サイズとが異なる場合におけるブロックノイズの低減に有用であり、特に、ワンセグ放送に係る映像を表示する場合におけるブロックノイズの低減に適している。
本発明に係るブロックノイズ低減手法の概要を示す図である。 本実施例に係るブロックノイズ低減装置の構成を示すブロック図である。 ブロックノイズが発生したブロックの検出条件その1を示す図である。 ブロックノイズが発生したブロックの検出条件その2を示す図である。 隣接ブロックの画素値を用いた複写処理の概要を示す図である。 複写処理のバリエーションを示す図である。 制御部が実行する処理手順を示すフローチャートである。 従来技術に係る画像処理部およびその問題点を示す図である。
符号の説明
10 ブロックノイズ低減装置
11 チューナ部
12 デコード部
13 表示部
14 画像処理部
14a V画素複写部
14b Vローパスフィルタ
14c H画素複写部
14d Hローパスフィルタ
14e V拡大処理部
14f H拡大処理部
15 制御部
15a 検出部
15b 複写制御部

Claims (5)

  1. 矩形のブロックごとに符号化された圧縮映像の復号化時に発生するブロックノイズを低減するブロックノイズ低減方法であって、
    各ブロックの最外周に位置する外周画素の画素値に基づいて前記ブロックノイズが発生した対象ブロックを検出する検出工程と、
    前記検出工程によって検出された前記対象ブロックに係る前記外周画素の画素値を当該外周画素に隣接する画素であって他ブロックに係る隣接画素の画素値で置換する置換工程と
    を含んだことを特徴とするブロックノイズ低減方法。
  2. 前記検出工程は、
    前記外周画素の画素値がすべて同一な辺で囲まれたブロックであって、かつ、すべての前記外周画素について前記隣接画素との輝度差が所定の閾値以上であるブロックを前記対象ブロックとして検出することを特徴とする請求項1に記載のブロックノイズ低減方法。
  3. 前記置換工程は、
    前記対象ブロックに係る前記外周画素の内側に連続して位置する所定数の画素の画素値を前記隣接画素の画素値で置換することを特徴とする請求項1または2に記載のブロックノイズ低減方法。
  4. 前記置換工程は、
    前記外周画素の画素値を前記隣接画素の画素値で置換する際に、画素値を構成する成分について所定の成分のみを置換することを特徴とする請求項1、2または3に記載のブロックノイズ低減方法。
  5. 矩形のブロックごとに符号化された圧縮映像の復号化時に発生するブロックノイズを低減するブロックノイズ低減装置であって、
    各ブロックの最外周に位置する外周画素の画素値に基づいて前記ブロックノイズが発生した対象ブロックを検出する検出手段と、
    前記検出手段によって検出された前記対象ブロックに係る前記外周画素の画素値を当該外周画素に隣接する画素であって他ブロックに係る隣接画素の画素値で置換する置換手段と
    を備えたことを特徴とするブロックノイズ低減装置。
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JP2012093131A (ja) * 2010-10-25 2012-05-17 Panasonic Corp 距離画像センサ

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JP2012093131A (ja) * 2010-10-25 2012-05-17 Panasonic Corp 距離画像センサ

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