JP2010028347A - プレフィルタ - Google Patents

Abstract

【課題】人間に画質劣化を感じさせずに符号量を削減する。
【解決手段】特定部判定信号検出回路２０により、インパルス部分でないエッジ部分を特定し、係数可変ＬＰＦ５０により、その位置に対応する色差信号をフィルタ処理する。これにより、符号量の削減が可能になる。輝度信号を維持したまま色差信号を削減するので、人間には画像の劣化が感じられない。特に、インパルス部分の画像の色差信号を削減しないので、細い線や点などの境界部分がぼけるといった画質の劣化を抑制することができる。
【選択図】図１

Description

本発明は、符号化処理の前段で処理を行うプレフィルタに関する。

動画における符号量制御方式が一定符号量制御（Constant Bit Rate：ＣＢＲ）の場合、低周波成分の多いのっぺりした画像から木の葉のざわめく画像など、エッジの多い画像にシーンチェンジすると、割り当て符号量に対して符号量が急激に増える。割り当て符号量を抑えるためにＧＯＰ最終ピクチャの符号量を極端に小さくする処理が行われるため、画質が劣化し、瞬間的にブロックノイズなどが発生する可能性がある。

これを防ぐため、入力された画像を符号化する際に、プレフィルタとしてローパスフィルタをかけ、入力映像信号から視覚特性上、劣化の目立ちにくい高周波成分を除去する技術がある。これによって、情報量を削減し、符号化効率を向上させると共に、ノイズを除去することができる（例えば、特許文献１，２参照）。

特許文献１では、シーンチェンジ後の映像に対して、周波数特性の異なるローパスフィルタを順次かけることによって、発生符号量を抑えると同時に、画像の不自然さを解消している。

特許文献２では、符号化時に算出される量子化係数等の符号化情報をフィードバックして、ローパスフィルタの通過特性を変化させている。
特開平９−２６１６５６号公報 特開２００１−１１１９９７号公報

しかしながら、特許文献１，２では、高周波成分すべての情報量を削減するため、輝度信号のエッジ部分も情報量が削減されてしまう。エッジとは、あるところで輝度値や色差値が急変する部分のことをいう。輝度信号のエッジ部分が削減されると、人間の視覚特性によって、全体的にぼやけた画像になるため、表示画像の画質劣化が生じる。

本発明は、上記に鑑みてなされたものであり、その課題とするところは、人間に画質劣化を感じさせずに符号量を削減することにある。

本発明に係るプレフィルタは、画像の輝度信号と色差信号を入力してフィルタ処理を行うプレフィルタであって、輝度信号におけるインパルス部分でないエッジ部分を検出する検出手段と、インパルス部分でないエッジ部分が検出された画素の色差信号をフィルタ処理するフィルタ処理手段と、を有することを特徴とする。

上記プレフィルタにおいて、検出手段は、検出対象の画素の両隣の画素同士の輝度信号の強度の差分を取ったエッジ強度と、検出対象の画素の輝度信号の強度とその検出対象の画素に隣接する画素の輝度信号の強度との差分を取った隣接画素間差分とを算出し、エッジ強度および隣接画素間差分を予め設定した閾値と比較することにより検出対象の画素がインパルス部分でないエッジ部分であるか否かを判定することを特徴とする。

本発明にあっては、輝度信号におけるインパルス部分でないエッジ部分を検出し、その位置の色差信号をフィルタ処理することにより、見た目の画質劣化を抑制しつつ、符号量の削減が可能となる。インパルス部分とは、エッジ部分の一部で、例えば文字列などの細い線やドットなどの輝度値や色差値が急変し、再び戻る部分のことである。

本発明は、画像のインパルス部分でないエッジ部分における色差信号の減少を判別しにくいという人間の視覚特性を利用している。インパルス部分における色差信号の情報が削減された場合は、人間は、削減されたことを敏感に判別する。これに対し、インパルス部分でないエッジ部分の色差信号の情報が削減された場合は、削減されたことを判別しにくいという視覚特性がある。

本発明によれば、人間に画質劣化を感じさせずに符号量を削減することができる。

以上のように、選択的にプレフィルタをかけることにより、例えば、低周波成分が多い画像から、木の葉のざわめく画像などエッジ部分の多い画像に急に切り替わったときの符号量増加を抑え、符号量制御に負担をかけずに処理を行うことができる。

以下、本発明の実施の形態について図面を用いて説明する。

図１は、本実施の形態におけるプレフィルタの構成を示すブロック図である。同図に示すプレフィルタ１は、輝度信号Ｙと色差信号Ｃｂ，Ｃｒを入力し、輝度信号Ｙに基づいて特定部（インパルス部分ではないエッジ部分）を検出し、検出した特定部の色差信号Ｃｂ，Ｃｒに対してフィルタ処理を行うものである。

プレフィルタ１には、輝度信号Ｙ、色差信号Ｃｂ，Ｃｒが入力される。プレフィルタに入力された輝度信号Ｙは、ラインメモリ部１０に格納された後、特定部判定信号検出回路２０に入力される。一方、プレフィルタに入力された色差信号Ｃｂ，Ｃｒは、ラインメモリ部４０に格納された後、係数可変ＬＰＦ（Low Pass Filter）５０に入力される。

特定部判定信号検出回路２０に入力された輝度信号Ｙは、画像の水平方向を分析する水平方向エッジ強度算出回路２１、水平方向差分算出回路２２と、画像の垂直方向を分析する垂直方向エッジ強度算出回路２３、垂直方向差分算出回路２４に入力される。エッジ強度算出回路２１，２３では、入力された輝度信号Ｙの輝度エッジ強度が算出される。差分算出回路２２，２４では、入力された輝度信号Ｙの隣接画素間輝度差分が算出される。

ここで、輝度エッジ強度とは、ある位置の水平方向もしくは垂直方向の両隣の画素同士の輝度値（輝度信号の強度）の差分の絶対値のことである。すなわち、位置（ｘ，ｙ）における水平方向の輝度エッジ強度ＥＰ（ｘ）は、位置（ｘ＋１，ｙ）の輝度値Ｙ（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ−１，ｙ）の輝度値Ｙ（ｘ−１，ｙ）の差分の絶対値である。一方、位置（ｘ，ｙ）における垂直方向の輝度エッジ強度ＥＰ（ｙ）は、位置（ｘ，ｙ＋１）の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ＋１）と位置（ｘ，ｙ−１）の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ−１）の差分の絶対値である。輝度エッジ強度ＥＰ（ｘ），ＥＰ（ｙ）は、以下の式で表される。

ＥＰ（ｘ）＝ａｂｓ（Ｙ（ｘ＋１，ｙ）−Ｙ（ｘ−１，ｙ））
ＥＰ（ｙ）＝ａｂｓ（Ｙ（ｘ，ｙ＋１）−Ｙ（ｘ，ｙ−１））
隣接画素間輝度差分とは、ある位置の水平方向もしくは垂直方向に隣接する画素間における輝度値の差分の絶対値である。例えば、位置（ｘ，ｙ）における水平方向の隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｘ）は、位置（ｘ＋１，ｙ）の輝度値Ｙ（ｘ＋１，ｙ）と位置（ｘ，ｙ）の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）の差分の絶対値である。一方、位置（ｘ，ｙ）における垂直方向の隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｙ）は、位置（ｘ，ｙ＋１）の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ＋１）と位置（ｘ，ｙ）の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）の差分の絶対値である。隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｘ），ＮＤ（ｙ）は、以下の式で表される。

ＮＤ（ｘ）＝ａｂｓ（Ｙ（ｘ＋１，ｙ）−Ｙ（ｘ，ｙ））
ＮＤ（ｙ）＝ａｂｓ（Ｙ（ｘ，ｙ＋１）−Ｙ（ｘ，ｙ））
水平方向エッジ強度算出回路２１、水平方向差分算出回路２２で算出された輝度エッジ強度ＥＰと隣接画素間輝度差分ＮＤは、水平方向特定部検出回路２６に入力される。同様に、垂直方向エッジ強度算出回路２３、垂直方向差分算出回路２４で算出された輝度エッジ強度ＥＰと隣接画素間輝度差分ＮＤは、垂直方向特定部検出回路２５に入力される。

水平方向特定部検出回路２６、及び垂直方向特定部検出回路２５では、算出された輝度エッジ強度ＥＰ、隣接画素間輝度差分ＮＤを閾値と比較して特定部を検出する。そして、水平方向もしくは垂直方向に特定部であることを示す信号（水平方向特定部判定信号、垂直方向特定部判定信号。以下、水平ＥＪ信号、垂直ＥＪ信号）を後段の論理和回路ＯＲ１に出力する。論理和回路ＯＲ１で、水平ＥＪ信号と垂直ＥＪ信号の論理和演算が行われ、特定部であるか否かが判定される。

特定部検出回路２５，２６および論理和回路ＯＲ１では、以下に示す特定部判定条件に基づいて位置（ｘ，ｙ）が特定部であるか否かを判定する。

水平方向の隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｘ−２）が閾値以下であること、
かつ、水平方向の隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｘ−１）が閾値より大きいこと、
かつ、水平方向の隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｘ）が閾値より大きいこと、
かつ、水平方向の隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｘ＋１）が閾値以下であること、
かつ、水平方向の輝度エッジ強度ＥＰ（ｘ−１）が閾値より大きいこと、
かつ、水平方向の輝度エッジ強度ＥＰ（ｘ）が閾値以下であること、
かつ、水平方向の輝度エッジ強度ＥＰ（ｘ＋１）が閾値より大きいこと、
の論理否定を満たし、かつ、水平方向の輝度エッジ強度ＥＰ（ｘ）が閾値より大きいこと、を満たす。もしくは、
垂直方向の隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｙ−２）が閾値以下であること、
かつ、垂直方向の隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｙ−１）が閾値より大きいこと、
かつ、垂直方向の隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｙ）が閾値より大きいこと、
かつ、垂直方向の隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｙ＋１）が閾値以下であること、
かつ、垂直方向の輝度エッジ強度ＥＰ（ｙ−１）が閾値より大きいこと、
かつ、垂直方向の輝度エッジ強度ＥＰ（ｙ）が閾値以下であること、
かつ、垂直方向の輝度エッジ強度ＥＰ（ｙ＋１）が閾値より大きいこと、
の論理否定を満たし、かつ、垂直方向の輝度エッジ強度ＥＰ（ｙ）が閾値より大きいこと、を満たすとき、位置（ｘ，ｙ）は特定部であると判定する。

論理和回路ＯＲ１から出力されたインパルス部分ではないエッジ部分であると判定した結果を示す信号（特定部判定信号）は係数選択回路３０に入力される。係数選択回路３０は、検出した特定部に対し、フィルタをかけるか否かの信号（係数選択信号）を係数可変ＬＰＦ５０に出力する。

一方、係数可変ＬＰＦ５０は、入力された色差信号Ｃｂ，Ｃｒに対してフィルタ処理を行う。係数可変ＬＰＦ５０が係数選択信号を受信すると、係数選択信号の種類に応じて係数メモリ６０からＬＰＦ係数を読み込み、ＬＰＦ強度を変化させることによって、色差信号Ｃｂ，Ｃｒの通過帯域を変化させて出力する。例えば、係数選択信号が特定部であることを示していれば、ＬＰＦ強度を強めにするＬＰＦ係数を読み込む。またインパルス部分である場合や、エッジ部分でない場合など、特定部ではないことを示す係数選択信号を受信した場合は、原画を維持するＬＰＦ係数や、ＬＰＦ強度を弱めにするＬＰＦ係数を読み込む。

このように、輝度信号で特定部を検出し、検出した特定部に対応する色差信号に対してのみＬＰＦをかけるため、人間の目に敏感な輝度値を変化させることなく、人間の目に鈍感な色差値を減少させることが可能になる。これにより、画質劣化を起こすことなく符号量を減少させることが可能となる。

なお、特定部の色差信号のみにＬＰＦをかけると、画像によっては画素信号の連続性が乱され、不自然さを感じる場合もある。そのため、係数選択回路３０において、特定部の画素の近傍の画素にもＬＰＦをかけるように領域を設定することによって、ＬＰＦ後の画像に不自然さを発生させないようにすることができる。例えば、輝度信号で特定部を検出した後に、その特定部の周辺２×２の画素範囲に特定部と同じ強度のＬＰＦをかければよい。これにより、不自然さを感じにくくすることが可能になる。

次に、各部の詳細について説明する。

図２は、輝度値を一時的に格納するラインメモリ部１０の構成を示すブロック図である。輝度信号Ｙは、データパスコントロール部ＤＰＣ１によって、各ラインメモリＬＭ１〜ＬＭ５に入力される。１つのラインメモリには、ｎ画素分の輝度値Ｙが格納される。ｎは水平方向の画素数である。ラインメモリＬＭ１に１ライン分の輝度値Ｙが格納されると、輝度値Ｙの格納先が次のラインメモリＬＭ２に移り、次のラインの輝度値Ｙが格納される。全てのラインメモリに輝度値Ｙが格納された後は、輝度値Ｙの格納先をラインメモリＬＭ１に戻す。以後同様に、ラインメモリＬＭ２，ＬＭ３、と順に輝度値Ｙが格納される。本実施の形態では、５つのラインメモリＬＭ１〜ＬＭ５を備えるので、過去５ライン分の輝度値Ｙが保存される。

図３は、垂直方向エッジ強度算出回路２３および垂直方向差分算出回路２４の構成を示すブロック図である。データパスコントロール部ＤＰＣ２は、連続したラインの輝度値Ｙをペアにして、垂直方向差分算出回路２４の減算器ＳＶ１，ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４に入力する。同時に、データパスコントロール部ＤＰＣ２は、１ライン分の間隔を開けた輝度値Ｙをペアにして、垂直方向エッジ強度算出回路２３の減算器ＳＶ５，ＳＶ６，ＳＶ７に入力する。各減算器ＳＶ１〜ＳＶ７それぞれの減算結果は、絶対値回路ＡＢＳＶ１〜ＡＢＳＶ７に入力されて、隣接画素間輝度差分ＮＤ及び輝度エッジ強度ＥＰが求められる。

具体的には、垂直方向差分算出回路２４では、ラインメモリＬＭ１に格納されている輝度値Ｙ（ｘ，ｙ−２）とラインメモリＬＭ２に格納されている輝度値Ｙ（ｘ，ｙ−１）とをペアにして減算器ＳＶ１に入力する。減算器ＳＶ１の減算結果は絶対値回路ＡＢＳＶ１に入力されて絶対値が求められ、隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｙ−２）が出力される。以下同様に、ラインメモリＬＭ２の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ−１）とラインメモリＬＭ３の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）とを減算器ＳＶ２に、ラインメモリＬＭ３の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）とラインメモリＬＭ４の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ＋１）とを減算器ＳＶ３に、ラインメモリＬＭ４の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ＋１）とラインメモリＬＭ５の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ＋２）とを減算器ＳＶ４に入力する。減算器ＳＶ２，ＳＶ３，ＳＶ４の減算結果は、それぞれ絶対値回路ＡＢＳＶ２，ＡＢＳＶ３，ＡＢＳＶ４に入力され、隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｙ−１），ＮＤ（ｙ），ＮＤ（ｙ＋１）が出力される。

一方、垂直方向エッジ強度算出回路２３では、ラインメモリＬＭ１に格納されている輝度値Ｙ（ｘ，ｙ−２）とラインメモリＬＭ３に格納されている輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）とをペアにして減算器ＳＶ５に入力する。減算器ＳＶ５の減算結果は絶対値回路ＡＢＳＶ５に入力されて絶対値が求められ、輝度エッジ強度ＥＰ（ｙ−１）が出力される。以下同様に、ラインメモリＬＭ２の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ−１）とラインメモリＬＭ４の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ＋１）とを減算器ＳＶ６に、ラインメモリＬＭ３の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）とラインメモリＬＭ５の輝度値Ｙ（ｘ，ｙ＋２）とを減算器ＳＶ７に入力する。減算器ＳＶ６，ＳＶ７の減算結果は、それぞれ絶対値回路ＡＢＳＶ６，ＡＢＳＶ７に入力され、輝度エッジ強度ＥＰ（ｙ），ＥＰ（ｙ＋１）が出力される。

上記処理と並行して、データパスコントロール部ＤＰＣ２は、ラインメモリＬＭ３に格納されている輝度値を水平方向エッジ強度算出回路２１，水平方向差分算出回路２２に入力する。水平方向の処理については後述する。

図４は、垂直方向特定部検出回路２５の構成を示すブロック図である。垂直方向差分算出回路２４から出力された隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｙ−２），ＮＤ（ｙ−１），ＮＤ（ｙ），ＮＤ（ｙ＋１）、及び垂直方向エッジ強度算出回路２３から出力された輝度エッジ強度ＥＰ（ｙ−１），ＥＰ（ｙ），ＥＰ（ｙ＋１）は、それぞれ比較器ＣＶ１〜ＣＶ７に入力される。また、輝度エッジ強度ＥＰ（ｙ）は比較器ＣＶ８にも入力される。比較器ＣＶ１〜ＣＶ８に入力された隣接画素間輝度差分ＮＤ及び輝度エッジ強度ＥＰは、予め設定された閾値Ｔと比較される。閾値Ｔは、隣接画素間輝度差分ＮＤ、輝度エッジ強度ＥＰを算出した位置が特定部であるか否かを判断するための値である。

比較器ＣＶ１は、隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｙ−２）が閾値Ｔ以下であるか比較し、真であれば「１」を、偽であれば「０」の比較信号を出力する。以下同様に、比較器ＣＶ２は、隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｙ−１）が閾値Ｔより大きいか比較し、比較器ＣＶ３は、隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｙ）が閾値Ｔより大きいか比較し、比較器ＣＶ４は、隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｙ＋１）が閾値Ｔ以下であるか比較する。それぞれの比較器ＣＶ２〜ＣＶ４は、比較結果が真であれば「１」を、偽であれば「０」の比較信号を出力する。さらに、比較器ＣＶ５は、輝度エッジ強度ＥＰ（ｙ−１）が閾値Ｔより大きいか比較し、真であれば「１」を、偽であれば「０」の比較信号を出力する。同様に、比較器ＣＶ６は、輝度エッジ強度ＥＰ（ｙ）が閾値Ｔ以下であるか比較し、比較器ＣＶ７は、輝度エッジ強度ＥＰ（ｙ＋１）が閾値Ｔより大きいか比較し、比較器ＣＶ８は、輝度エッジ強度ＥＰ（ｙ）が閾値Ｔより大きいか比較する。それぞれの比較器ＣＶ６〜ＣＶ８は、比較結果が真であれば「１」を、偽であれば「０」の比較信号を出力する。

比較器ＣＶ１〜ＣＶ７から出力された比較信号は、７入力１出力否定論理積回路ＮＡＮＤ１に入力される。否定論理積回路ＮＡＮＤ１の演算結果は、２入力１出力論理積回路ＡＮＤ１に入力されて比較器ＣＶ８の出力と論理積演算が行われ、垂直ＥＪ信号を得る。論理積回路ＡＮＤ１から出力される垂直ＥＪ信号は、２段のフリップフロップ回路ＦＦ１，ＦＦ２を通り、水平ＥＪ信号とタイミングを合わせて論理和回路ＯＲ１に入力される。

一方、ラインメモリＬＭ３に格納されている輝度値は、水平方向において特定部であるか否かを判定するために用いられる。図５は、水平方向差分算出回路２２及び水平方向エッジ強度算出回路２１の構成を示すブロック図である。ラインメモリＬＭ３に書き込まれている輝度値は、フリップフロップ回路を通さない輝度値Ｙ（ｘ＋２，ｙ）、フリップフロップ回路を１段（ＦＦ３）通した輝度値Ｙ（ｘ＋１，ｙ）、フリップフロップ回路を２段（ＦＦ３，ＦＦ４）通した輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）、フリップフロップ回路を３段（ＦＦ３−ＦＦ５）通した輝度値Ｙ（ｘ−１，ｙ）、フリップフロップ回路を４段（ＦＦ３−ＦＦ６）通した輝度値Ｙ（ｘ−２，ｙ）に分けられ、水平方向差分算出回路２２及び水平方向エッジ強度算出回路２１に入力される。水平方向差分算出回路２２では、隣り合った画素同士の輝度値を減算し絶対値を算出して隣接画素間輝度差分を求める。水平方向エッジ強度算出回路２１では、１画素分はなれた画素同士の輝度値を減算し絶対値を算出して輝度エッジ強度を求める。

具体的には、水平方向差分算出回路２２では、輝度値Ｙ（ｘ＋２，ｙ）と輝度値Ｙ（ｘ＋１，ｙ）とを減算器ＳＨ１に入力する。減算器ＳＨ１の減算結果は絶対値回路ＡＢＳＨ１に入力されて絶対値が求められ、隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｘ＋１）が出力される。以下同様に、輝度値Ｙ（ｘ＋１，ｙ）と輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）とを減算器ＳＨ２に、輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）と輝度値Ｙ（ｘ−１，ｙ）とを減算器ＳＨ３に、輝度値Ｙ（ｘ−１，ｙ）と輝度値Ｙ（ｘ−２，ｙ）とを減算器ＳＨ４に入力する。減算器ＳＨ２，ＳＨ３，ＳＨ４の減算結果は、それぞれ絶対値回路ＡＢＳＨ２，ＡＢＳＨ３，ＡＢＳＨ４に入力され、隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｘ），ＮＤ（ｘ−１），ＮＤ（ｘ−２）が出力される。

一方、水平方向エッジ強度算出回路２１では、輝度値Ｙ（ｘ−２，ｙ）と輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）とを減算器ＳＨ５に入力する。減算器ＳＨ５の減算結果は絶対値回路ＡＢＳＨ５に入力されて絶対値が求められ、輝度エッジ強度ＥＰ（ｘ−１）が出力される。以下同様に、輝度値Ｙ（ｘ−１，ｙ）と輝度値Ｙ（ｘ＋１，ｙ）とを減算器ＳＨ６に、輝度値Ｙ（ｘ，ｙ）と輝度値Ｙ（ｘ＋２，ｙ）とを減算器ＳＨ７に入力する。減算器ＳＨ６，ＳＨ７の減算結果は、それぞれ絶対値回路ＡＢＳＨ６，ＡＢＳＨ７に入力され、輝度エッジ強度ＥＰ（ｘ），ＥＰ（ｘ＋１）が出力される。

図６は、水平方向特定部検出回路２６の構成を示すブロック図である。水平方向差分算出回路２２から出力された隣接画素間輝度差分ＮＤ（ｘ−２），ＮＤ（ｘ−１），ＮＤ（ｘ），ＮＤ（ｘ＋１）、及び水平方向エッジ強度算出回路２１から出力された輝度エッジ強度ＥＰ（ｘ−１），ＥＰ（ｘ），ＥＰ（ｘ＋１）は、それぞれ比較器ＣＨ１〜ＣＨ７に入力される。輝度エッジ強度ＥＰ（ｘ）は比較器ＣＨ８にも入力される。比較器ＣＨ１〜ＣＨ８に入力された隣接画素間輝度差分ＮＤ及び輝度エッジ強度ＥＰは、予め設定された閾値Ｔと比較され、比較結果が真であれば「１」を、偽であれば「０」の比較信号が出力される。

比較器ＣＨ１〜ＣＨ７から出力された比較信号は、７入力１出力否定論理積回路ＮＡＮＤ２に入力される。否定論理積回路ＮＡＮＤ２の演算結果は、２入力１出力論理積回路ＡＮＤ２に入力され、比較器ＣＨ８の出力と論理積演算が行われ、水平ＥＪ信号を得る。

論理和回路ＯＲ１は、垂直ＥＪ信号と水平ＥＪ信号とを論理和演算し、位置（ｘ，ｙ）が特定部であることを示す特定部判定信号ＥＪ（ｘ，ｙ）を出力する。特定部判定信号ＥＪ（ｘ，ｙ）は、位置（ｘ，ｙ）が特定部である場合「１」であり、位置（ｘ，ｙ）が特定部ではない場合は「０」となる。

図７は、係数選択回路３０の構成を示すブロック図である。特定部判定信号検出回路２０から出力された特定部判定信号ＥＪ（ｘ，ｙ）は、データパスコントロール部ＤＰＣ３を通って、ラインメモリＬＭ６，ＬＭ７に入力される。ラインメモリＬＭ６は、水平画素数分の特定部判定信号ＥＪ（０，ｙ）〜ＥＪ（ｎ−１，ｙ）を格納することができ、ラインメモリＬＭ６が一杯になった場合、データパスコントロール部ＤＰＣ３によって、もう一方のラインメモリＬＭ７に格納される。さらに、ラインメモリＬＭ７が一杯になった場合には、再びラインメモリＬＭ６に格納される。ラインメモリＬＭ６，ＬＭ７で２ライン分の特定部判定信号ＥＪが格納されることになる。

データパスコントロール部ＤＰＣ４は、ラインメモリＬＭ６から特定部判定信号ＥＪ（ｘ，ｙ）を読み出し、ラインメモリＬＭ７から次のラインの特定部判定信号ＥＪ（ｘ，ｙ＋１）を読み出し、同時に遅延回路Ｄｅｌａｙ１，Ｄｅｌａｙ２に出力する。遅延回路Ｄｅｌａｙ１，Ｄｅｌａｙ２は、画素時間単位の遅延を作るために設けている。画素時間とは、プレフィルタ１が１画素分のデータを出力する時間である。

遅延回路Ｄｅｌａｙ１，Ｄｅｌａｙ２を通過した特定部判定信号ＥＪ（ｘ，ｙ），ＥＪ（ｘ，ｙ＋１）は、２×２領域エッジ判定回路３１に入力される。２×２領域エッジ判定回路３１はフリップフロップ回路を備え、特定部判定信号ＥＪ（ｘ，ｙ），ＥＪ（ｘ，ｙ＋１），ＥＪ（ｘ＋１，ｙ），ＥＪ（ｘ＋１，ｙ＋１）を保持する。そして、これら４つの特定部判定信号ＥＪ（ｘ，ｙ），ＥＪ（ｘ，ｙ＋１），ＥＪ（ｘ＋１，ｙ），ＥＪ（ｘ＋１，ｙ＋１）を用いて下記の式により、係数選択信号を算出する。

ＥＪ（ｘ，ｙ）＋ＥＪ（ｘ，ｙ＋１）＋ＥＪ（ｘ＋１，ｙ）＋ＥＪ（ｘ＋１，ｙ＋１）
（ｘ＝０，２，４，・・・，ｎ−２、ｙ＝０，２，４，・・・，ｍ−２、ｎは水平画素数、ｍは垂直画素数）
算出した係数選択信号が「０」でなければ、後述する処理によって、水平ＬＰＦと垂直ＬＰＦに対し、エッジ判定を行った２×２領域においてフィルタをかける指示を出力する。

ある２×２領域の処理が完了すると、２×２領域エッジ判定回路３１は次の２×２領域の判定処理を行う。具体的には、特定部判定信号ＥＪ（ｘ，ｙ），ＥＪ（ｘ，ｙ＋１）を入力して判定処理を行った場合、次は、特定部判定信号ＥＪ（ｘ＋２，ｙ），ＥＪ（ｘ＋２，ｙ＋１）を入力して判定処理を行う。

図８は、色差信号を入力するラインメモリ部４０及び色差信号にフィルタをかける係数可変ＬＰＦ５０の構成を示すブロック図である。入力された色差信号Ｃｂ，Ｃｒは、データパスコントロール部ＤＰＣ５を通ってラインメモリＬＭ８〜ＬＭ１６に順次格納される。ラインメモリＬＭ８〜ＬＭ１６は各々が水平画素数分の色差データを格納することができる。全てのラインメモリＬＭ８〜ＬＭ１６に格納された後は、再度ラインメモリＬＭ８に戻って格納されるため、常に過去９ライン分の色差信号の色差データが格納される。

データパスコントロール部ＤＰＣ６は、過去９ライン分の色差データのうち、最新の２ラインを除いた過去７ライン分の色差データを垂直ＬＰＦ５１に出力する。９ライン分の色差データを格納してそのうち７ライン分の色差データのみを用い、２ライン分の遅延を設定することで、係数選択信号が得られるタイミングとＬＰＦ強度が得られるタイミングとを合わせることが可能となる。

具体的には、図９に示すように、位置（ｘ，ｙ）の係数選択信号が得られる位置（ｘ＋２，ｙ＋１）と、色差信号のＬＰＦ強度が得られる位置（ｘ＋４，ｙ＋３）との間に、２ライン＋２画素分のタイミングのずれが発生する。そのため、水平方向に発生するタイミングのずれに対しては、遅延回路を用いて画素単位時間の遅延を発生させて、水平方向の２画素分のタイミングのずれを補正する。垂直方向に発生するタイミングのずれに対しては、ラインメモリ部４０から色差データを読み出すとき、データパスコントロール部ＤＰＣ６が最新の２ラインを除いたデータを読み出すことで、垂直方向の２ライン分のタイミングのずれを補正する。

垂直ＬＰＦ５１では、タップ数７で色差信号の垂直方向にＬＰＦがかけられる。２×２領域エッジ判定回路３１から入力した係数選択信号が「０」ではない場合、係数メモリ６０から強度の強いＬＰＦ係数を読み出し、２×２の領域の色差信号に対してフィルタをかける。また、２×２領域エッジ判定回路３１から入力した係数選択信号が「０」であった場合、係数メモリ６０から色差データをそのまま維持するＬＰＦ係数を読み出す。あるいは、フィルタ強度の弱いＬＰＦ係数を読み出して弱めにＬＰＦをかけ、ノイズ除去を行ってもよい。

垂直ＬＰＦ５１の出力は、水平ＬＰＦ５２に入力され、タップ数７で水平方向にＬＰＦがかけられる。水平ＬＰＦ５２でも垂直ＬＰＦ５１と同様に、２×２領域エッジ判定回路３１から入力した係数選択信号によって、強度を変化させてＬＰＦをかける。このように、色差信号にＬＰＦをかけることにより、符号量の削減が可能となる。

なお、ＬＰＦ係数は、７個の係数が同じである場合に最も強くフィルタがかかる。係数選択信号が「１」のときは、最も強くフィルタがかかるように、７個のＬＰＦ係数を以下のように設定すればよい。

（１／７，１／７，１／７，１／７，１／７，１／７，１／７）
一方、係数選択信号が「０」のときは、色差データをそのまま維持するため、強度０のフィルタをかける。強度０のＬＰＦ係数の例を下記に示す。

（０，０，０，１，０，０，０）
また、ノイズ除去を目的としてフィルタをかけるときは、弱めにフィルタをかける必要があるが、下記に弱めのＬＰＦ係数の一例を示す。

（０，０，１／４，１／２，１／４，０，０）
本実施の形態では、２×２の画素領域にＬＰＦをかけることによって画質劣化を防いだが、ＬＰＦをかける画素領域は、２×２に限らず、任意の画素領域ｐ×ｑ（ｐ，ｑは自然数）にＬＰＦをかけてもよい。

したがって、本実施の形態によれば、特定部判定信号検出回路２０により、インパルス部分でないエッジ部分を特定し、係数可変ＬＰＦ５０により、その位置に対応する色差信号をフィルタ処理するので、符号量の削減が可能になる。具体的には、１ピクチャあたり５％程度の符号量を削減できる。これにより、ＣＢＲの場合、削減できた符号量を他の部分の高画質化に割り当てることができ、高画質化を図ることができる。さらに、輝度信号を維持したまま色差信号を削減するので、人間には画像の劣化が感じられない。特に、インパルス部分の画像の色差信号を削減しないので、細い線や点などの境界部分がぼけるといった画質の劣化を抑制することができる。

一実施の形態におけるプレフィルタの構成を示すブロック図である。 上記プレフィルタにおいて輝度信号を蓄積するラインメモリ部の構成を示すブロック図である。 上記プレフィルタの垂直方向差分算出回路と垂直方向エッジ強度算出回路の構成を示すブロック図である。 上記プレフィルタの垂直方向特定部検出回路の構成を示すブロック図である。 上記プレフィルタの水平方向差分算出回路と水平方向エッジ強度算出回路の構成を示すブロック図である。 上記プレフィルタの水平方向特定部検出回路の構成を示すブロック図である。 上記プレフィルタの係数選択回路の構成を示すブロック図である。 上記プレフィルタにおいて色差信号を蓄積するラインメモリ部と係数可変ＬＰＦの構成を示すブロック図である。 上記プレフィルタにおいて特定部を判定するために用いる画素、フィルタ処理する画素および各種信号が得られるタイミングを説明するための図である。

符号の説明

１…プレフィルタ
１０…ラインメモリ部
２０…特定部判定信号検出回路
２１…水平方向エッジ強度算出回路
２２…水平方向差分算出回路
２３…垂直方向エッジ強度算出回路
２４…垂直方向差分算出回路
２５…垂直方向特定部検出回路
２６…水平方向特定部検出回路
３０…係数選択回路
３１…領域エッジ判定回路
４０…ラインメモリ部
５１…ＬＰＦ垂直
５２…ＬＰＦ水平
６０…係数メモリ

Claims (2)

1. 画像の輝度信号と色差信号を入力してフィルタ処理を行うプレフィルタであって、
   前記輝度信号におけるインパルス部分でないエッジ部分を検出する検出手段と、
   前記インパルス部分でないエッジ部分が検出された画素の色差信号をフィルタ処理するフィルタ処理手段と、
   を有することを特徴とするプレフィルタ。
2. 前記検出手段は、検出対象の画素の両隣の画素同士の輝度信号の強度の差分を取ったエッジ強度と、前記検出対象の画素の輝度信号の強度とその検出対象の画素に隣接する画素の輝度信号の強度との差分を取った隣接画素間差分とを算出し、前記エッジ強度および前記隣接画素間差分を予め設定した閾値と比較することにより前記検出対象の画素がインパルス部分でないエッジ部分であるか否かを判定することを特徴とする請求項１記載のプレフィルタ。

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