JP2010193515A - Image processing method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、静止画や動画等の画像の美化を図るフィルタ処理を含む画像処理方法に関する。 The present invention relates to an image processing method including a filter process for beautifying an image such as a still image or a moving image.
人物や風景等を含む一般的な画像について、エッジ(境界)部分の特性をそのまま維持して、平坦部分は、より一層平坦化することにより、例えば、人物の顔の輪郭や目又は口の周りのシャープさを保存したまま、しわや、しみ等を除去して、画像全体の美化を図る手段が提案されている。 For general images including people and landscapes, the characteristics of the edge (boundary) part are maintained as they are, and the flat part is further flattened. Means have been proposed for beautifying the entire image by removing wrinkles, spots and the like while preserving the sharpness of the image.
又動画像符号化伝送等に於いては、復号化した画像中に存在するブロックノイズやモスキートノイズを除去する為のフィルタ処理の適用が提案されている。このブロックノイズを消去する目的としてデブロッキングフィルタが知られているが、このフィルタによってはモスキートノイズを消去することができない。 In moving picture encoding transmission and the like, application of a filter process for removing block noise and mosquito noise present in a decoded picture has been proposed. A deblocking filter is known for the purpose of eliminating this block noise, but this filter cannot eliminate mosquito noise.
又画素毎にその周辺の画像情報を用いて適応的にフィルタリングを行い、高画質化を図る場合には、低域フィルタ(平滑化フィルタ)、原画、高域フィルタ(エッジ強調フィルタ)の出力を切替えることが提案されている。その場合、切替える為の閾値設定手段を容易には実現できないことから、エッジ領域等に於いて不必要なボケや画像の乱れが発生する欠点がある。 In addition, if the image is adaptively filtered for each pixel using the surrounding image information to improve the image quality, the output of the low-pass filter (smoothing filter), the original image, and the high-pass filter (edge enhancement filter) It has been proposed to switch. In this case, since threshold setting means for switching cannot be easily realized, there is a disadvantage that unnecessary blurring or image disturbance occurs in an edge region or the like.
従来、人物の顔の画像中の、例えば、しわ、しみ、肌荒れ等を修正することを目的として、図8に示すイプシロンフィルタによる画像処理手段が提案されている(例えば、特許文献1参照)。同図に於いて、111は差分検出部、112は閾値判定部、113は乗算部、114は加算部を示し、差分検出部111により、入力画素の座標m,nの注目画素Xm,nとその周囲の8個の画素との差分をそれぞれ求め、閾値判定部112に於いてそれぞれの差分値の絶対値と閾値THとを比較し、差分値の絶対値が閾値THより小さい、例えば、Δm−1,n−1,Δm−1,n,Δm,n+1,Δm+1,n,Δm+1,n+1 が得られた場合を示し、乗算部113に於いて所定の係数Ai,j(i=1,0,−1, j=1,0,−1)をそれぞれ乗算し、加算部114に於いて、それぞれの乗算値と注目画素とを加算して出力画素とする。従って、画像のエッジ部分については原画のエッジ状態を保持し、平坦部分を更に平滑化することにより、しわやしみ等の好ましくない部分を除去した画像とすることができる。
Conventionally, an image processing means using an epsilon filter shown in FIG. 8 has been proposed for the purpose of correcting, for example, wrinkles, spots, rough skin, etc. in an image of a person's face (see, for example, Patent Document 1). In the figure,
又図9に示すRTF(Ripple Trimmed Filter)と称されるフィルタを用いてテレビジョン画像の人物の顔の中のしわ等の不要な成分を低減する手段が提案されている(例えば、特許文献2参照)。同図に於いて、121〜123はそれぞれ1水平走査線分の遅延回路、124は加重加算回路、125,127は減算回路、126は係数を記憶したメモリ(ROM)を示す。
Further, there has been proposed a means for reducing unnecessary components such as wrinkles in a human face of a television image using a filter called RTF (Ripple Trimmed Filter) shown in FIG. 9 (for example, Patent Document 2). reference). In the figure,
入力画像信号Xk,iが初段の遅延回路121に入力されて順次遅延回路122,123により遅延され、点線で囲む部分のそれぞれの遅延出力信号を加重加算回路124に入力し、遅延出力信号に係数を乗算して加算する。この加重加算回路124の出力信号は、入力画像信号を低域フィルタ処理した信号に相当する。この出力信号と、遅延回路122の出力信号とを減算回路125に入力して差分を求め、この差分をアドレスとしてメモリ126から係数を読出して減算回路127に入力し、遅延回路122の出力信号から減算することにより、所望の画像信号を得ることができる。
The input image signal Xk, i is input to the
又画像の輪郭のぼけの問題やノイズの問題をそれぞれ単独で処理して、見やすい画像を得ることを目的として、図10に示す画像処理装置が知られている(例えば、特許文献3参照)。同図に於いて、131は画像入力部、132は画像処理部、133は画素抽出部、134は画像選択スイッチ(SW1,SW2,SW3)、135は画像統合部、136は画像出力部を示す。 Also, an image processing apparatus shown in FIG. 10 is known for the purpose of obtaining an easy-to-see image by independently processing the image outline blurring problem and noise problem (see, for example, Patent Document 3). In the figure, 131 is an image input unit, 132 is an image processing unit, 133 is a pixel extraction unit, 134 is an image selection switch (SW1, SW2, SW3), 135 is an image integration unit, and 136 is an image output unit. .
又画像処理部132は、平滑化部221とエッジ強調部222とディレイ調整部223,224,225とを含む構成を有し、画素抽出部133は、エッジ画素抽出部231と、輪郭抽出部232と、ノイズ画素抽出部233と、非エッジ画素抽出部234と、輪郭面積算出部235と、ディレイ調整部236〜239とを含む構成を有し、画像統合部135は、セレクタ251〜253と、画像合成部254とを含む構成を有する。
The
画像処理部132は、平滑化部231によりノイズを除去したノイズ除去画像信号と、エッジ強調部232によりエッジを強調したエッジ強調画像信号と、無処理の画像信号とを画像統合部135に入力する。又画素抽出部133は、輪郭画素抽出部232により抽出した輪郭画素と、ノイズ画素抽出部233により抽出したノイズ画素と、非エッジ画素抽出部234により抽出した非エッジ画素とを画像統合部135に入力する。
The
画像統合部135のセレクタ251〜253には、画像処理部132からの無処理画像信号と、ノイズ除去画像信号と、エッジ強調画像信号とがそれぞれ入力され、又画素抽出部133からの輪郭画素がセレクタ251に、又ノイズ画素がセレクタ252に、又非エッジ画素がセレクタ253にそれぞれ入力されて、それらの画素が“1”で、且つ画像選択スイッチSW1〜SW3による無処理画像とノイズ除去画像とエッジ強調画像との何れかの選択制御により、入力された無処理画像信号とノイズ除去画像信号とエッジ強調画像信号との何れかを、画像合成部254に入力して画像合成を行うものである。それにより、ノイズ画素に対してエッジ強調処理が行われたり、或いは、エッジ画素に対してノイズ除去処理が行われたりすることがなく、ノイズ除去処理とエッジ強調処理とを単独で行うことができる。
To the
従来の例えば図8に示すイプシロンフィルタを用いた画像処理手段は、しわや、しみ等の細かい顔の中の不要な成分を除去することが可能であるが、エッジ部分については、現画像のエッジ状態を保存することしかできず、エッジ強調処理を実現することができない問題がある。又積和演算の中に判定処理を含む為、演算量が過大となる問題がある。更に、注目画素とその周辺画素との差分を閾値と比較する処理を含む為、グラデーションのある画像領域では、フィルタリング効果が少なく、不安定な処理となる問題がある。 The conventional image processing means using the epsilon filter shown in FIG. 8, for example, can remove unnecessary components in a fine face such as wrinkles and spots, but the edge portion of the current image There is a problem that only the state can be saved and the edge enhancement processing cannot be realized. In addition, since the product-sum operation includes a determination process, there is a problem that the amount of calculation becomes excessive. Furthermore, since it includes the process of comparing the difference between the pixel of interest and its surrounding pixels with a threshold value, there is a problem that an image area with gradation has less filtering effect and becomes unstable.
又前述の図9に示すRTFを用いた場合、前述のイプシロンフィルタを用いた場合に比較して演算量を低減することができるが、ノイズ除去に対する効果は、フィルタ切替えを行った部分で不連続な特性となり、この点では前述のイプシロンフィルタを用いた場合に比較して劣る問題がある。 Further, when the RTF shown in FIG. 9 is used, the amount of calculation can be reduced as compared with the case where the above-described epsilon filter is used. In this respect, there is a problem inferior to the case where the above-mentioned epsilon filter is used.
又前述の図10に示す従来例に於いては、画像の平坦部分では平滑化処理を行い、エッジ部分ではエッジ強調処理を行うことにより、細かなノイズ成分を平坦化して、見やすい画像を生成することができるが、セレクタ251〜253による選択処理の為の閾値設定を適切に行う必要があり、この閾値設定が適切でない場合、エッジ部分や画像中の細かな領域で不均一な画素を出力することになる。それにより、例えば、高域強調された画素に、平滑化された画素が混在したり、逆に、平滑化された画素に、エッジ強調された画素が混在して、画質改善ができない問題がある。又演算量も多いものとなるから、高速処理が困難である問題もある。
In the conventional example shown in FIG. 10 described above, smoothing processing is performed on the flat portion of the image, and edge enhancement processing is performed on the edge portion, thereby flattening the fine noise components and generating an easy-to-view image. However, it is necessary to appropriately set a threshold value for selection processing by the
本発明の画像処理方法は、入力された画像の単一又は複数の画素毎に平坦度合い又は急峻度合いを示す値を算出する過程と、前記平坦度合い又は急峻度合いを示す値を基にフィルタ係数を求める過程と、該過程により求めた前記フィルタ係数により前記画素に対するフィルタリング処理を行う過程とを含み、前記フィルタ係数を求める過程に於いて、前記平坦度合い又は急峻度合いを示す値が、平坦部分を示す時に平滑化フィルタの処理を行う係数として求め、急峻部分を示す時にエッジ強調フィルタの処理を行う係数として求め、前記平坦部分と前記急峻部分との中間部分を示す時に前記平滑化フィルタの係数から前記エッジ強調フィルタの係数に連続的に変化する係数として求める過程を有し、且つ復号化されたマクロブロック毎に量子化ステップの値を抽出し、抽出した該量子化ステップの値が大きくなるに従ってエッジ強調の強度を小さくなるように制限する処理過程を有する。 The image processing method of the present invention calculates a filter coefficient based on a process of calculating a flatness or a steepness value for each pixel or a plurality of pixels of an input image, and the flatness or steepness value. And a process of performing filtering processing on the pixel by the filter coefficient obtained by the process, and in the process of obtaining the filter coefficient, the value indicating the flatness or steepness indicates a flat portion. Sometimes obtained as a coefficient for performing smoothing filter processing, obtained as a coefficient for performing edge enhancement filter processing when showing a steep portion, and when showing an intermediate portion between the flat portion and the steep portion, the coefficient of the smoothing filter The process of obtaining the coefficients of the edge enhancement filter as coefficients that change continuously, and for each decoded macroblock The value of the step extracted, the value of the extracted said amount Coca step has a process of limiting to be smaller the intensity of the edge enhancement in accordance with increase.
入力画像の単一又は複数の画素毎に平坦度合い又は急峻度合いを示す値、例えば、エッジ強度を求め、この値に従って、平滑化フィルタ、全域通過フィルタ、エッジ強調フィルタの特性が連続的に変化するフィルタ係数を求めることにより、不連続点を含まない状態で、画像の平滑化とエッジ強調との処理を実行することが可能であり、従って、美化処理した画像を得ることができる。又通常の2次元線形フィルタリング処理とエッジ量演算処理とフィルタ係数算出処理で済み、フィルタ係数算出処理は、フィルタ係数をテーブル化することができるから、演算は2次元フィルタリング処理によるものが殆どとなり、従来のイプシロンフィルタやフィルタ切替えによる画像強調手段に比較して演算量の削減が可能となる。又マクロブロック毎の量子化ステップを参照して、フィルタリング特性を制御することにより、ブロックノイズが発生している可能性が高くなるに従って、エッジ強調の強度を制御して、ブロックノイズやモスキートノイズを平滑化処理して低減し、画質を向上させることができる。 A value indicating flatness or steepness, for example, edge strength, is obtained for each pixel or a plurality of pixels of the input image, and the characteristics of the smoothing filter, all-pass filter, and edge enhancement filter change continuously according to this value. By obtaining the filter coefficient, it is possible to execute the processing of image smoothing and edge enhancement without including discontinuous points, and thus a beautified image can be obtained. In addition, the normal two-dimensional linear filtering process, the edge amount calculation process, and the filter coefficient calculation process are sufficient, and the filter coefficient calculation process can table the filter coefficient, so the calculation is mostly based on the two-dimensional filtering process. The amount of calculation can be reduced as compared with the conventional epsilon filter or image enhancement means by filter switching. Also, by referring to the quantization step for each macroblock and controlling the filtering characteristics, the block emphasis intensity is controlled so that block noise and mosquito noise are reduced as the possibility that block noise is generated increases. The image quality can be improved by performing a smoothing process.
本発明の画像処理方法は、入力された画像の単一又は複数の画素毎に平坦度合い又は急峻度合いを示す値を算出する過程と、平坦度合い又は急峻度合いを示す値を基にフィルタ係数を求める過程と、この過程により求めたフィルタ係数により、画素に対するフィルタリング処理を行う過程とを含み、前記フィルタ係数を求める過程に於いて、平坦度合い又は急峻度合いを示す値が、平坦部分を示す時に平滑化フィルタの処理を行う係数として求め、急峻部分を示す時にエッジ強調フィルタの処理を行う係数として求め、平坦部分と急峻部分との中間部分を示す時に、平滑化フィルタの係数からエッジ強調フィルタの係数に連続的に変化する係数として求める過程を有し、且つ復号化されたマクロブロック毎に量子化ステップの値を抽出し、抽出した量子化ステップの値が大きくなるに従ってエッジ強調の強度を小さくなるように制限する処理過程を含むものである。 According to the image processing method of the present invention, a filter coefficient is obtained based on a process of calculating a value indicating a flatness or steepness for each pixel or a plurality of pixels of an input image and a value indicating the flatness or steepness. And a process of filtering the pixel by the filter coefficient obtained in this process. In the process of obtaining the filter coefficient, smoothing is performed when the value indicating the flatness or steepness indicates a flat portion. Obtained as a coefficient for filter processing, obtained as a coefficient for edge enhancement filter processing when showing a steep portion, and changed from a smoothing filter coefficient to a coefficient for an edge enhancement filter when showing an intermediate portion between a flat portion and a steep portion A process for obtaining continuously changing coefficients, and a quantization step value is extracted for each decoded macroblock. The value of the quantization step is intended to include process of limiting to be smaller the intensity of the edge enhancement in accordance with increases.
図1は、本発明の実施例の要部説明図であり、1はマスク走査部、2はエッジ量演算部、3はフィルタ係数演算部、4は2次元フィルタ演算部を示す。マスク走査部1に対する入力画像Xi,jをフィルタ処理して出力画像Yi,jを得るもので、マスク走査部1は、フィルタ構成に対応した例えば3×3のマスク走査構成とすることができる。又エッジ量演算部2は、単一又は複数の画素毎に、平坦度合い又は急峻度合いを算出するもので、以下急峻度合いとしてのエッジ量(エッジ強度)を算出する場合について説明する。即ち、マスク走査部1からの単一又は複数の画素毎に、入力画像Xi,jのエッジ量を算出し、フィルタ係数演算部3に入力し、フィルタ係数を求めて2次元フィルタ演算部4に入力し、マスク走査部1からの画像信号に対してフィルタ処理し、出力画像Yi,jを得るものである。
FIG. 1 is an explanatory diagram of a main part of an embodiment of the present invention, where 1 is a mask scanning unit, 2 is an edge amount calculation unit, 3 is a filter coefficient calculation unit, and 4 is a two-dimensional filter calculation unit. The input image X i, j to the
又入力画像をXm,n、出力画像をYm,nとし、フィルタ係数をWi,jとすると、一般的な正規化された出力が得られる2次元フィルタは、
Ym,n=(ΣWi,j*Xm+i,n+j)/ΣWi,j ・・・(1)
と表すことができる。
If the input image is X m, n , the output image is Y m, n , and the filter coefficient is Wi, j , a two-dimensional filter that can obtain a general normalized output is
Y m, n = (ΣW i, j * X m + i, n + j ) / ΣW i, j (1)
It can be expressed as.
正規化された出力が得られる条件としては、ΣWi,jの値が一定となるように予めフィルタバンクに設定しておくことにより、除算が不要となるから、演算量の削減が可能となり、この条件下で重み係数の絶対値として、低域フィルタ、全域通過フィルタ、高域強調フィルタを形成することができる。 As a condition for obtaining a normalized output, by setting the filter bank in advance so that the value of ΣW i, j is constant, division is not necessary, so that the amount of calculation can be reduced. Under these conditions, a low-pass filter, an all-pass filter, and a high-frequency emphasis filter can be formed as the absolute value of the weighting coefficient.
複数のフィルタ係数の中から画素毎に係数を変更する手段としては、画素毎の周辺エッジ量によって切替える手段を適用することが一般的である。例えば、エッジ強度を求める為の演算としては、
ラプラシアン
EPi,j=|Xi,j−(Xi−1,j−1+Xi−1,j+Xi−1,j+1+Xi,j−1+Xi,j+1+Xi+1,j−1+Xi+1,j+Xi,j+1)/8| ・・・(2)
ロバーツオペレータ
EPi,j=|Xi,j−Xi+1,j+1|+|Xi,j+1−Xi+1,j| ・・・(3)
上下方向のエッジ強度
EPi,j=|Xi−1,j−Xi+1,j|+|Xi,j−1−Xi,j+1| ・・・(4)
を使用することができる。
As means for changing a coefficient for each pixel from among a plurality of filter coefficients, it is general to apply means for switching according to the peripheral edge amount for each pixel. For example, as a calculation for obtaining the edge strength,
Laplacian EP i, j = | X i, j- (X i-1, j-1 + X i-1, j + X i-1, j + 1 + X i, j-1 + X i, j + 1 + X i + 1, j-1 + X i + 1, j + X i, j + 1 ) / 8 | (2)
Roberts operator EP i, j = | X i, j −X i + 1, j + 1 | + | X i, j + 1 −X i + 1, j | (3)
Edge strength EP i, j = | X i−1, j −X i + 1, j | + | X i, j−1 −X i, j + 1 | (4)
Can be used.
係数の制約条件として、3×3マスク2次元フィルタで、ΣWm,n=4とした場合の平滑化フィルタと、全域通過フィルタと、エッジ強調フィルタとの例を下記に示す。 Examples of the smoothing filter, the all-pass filter, and the edge emphasis filter in the case where ΣW m, n = 4 in the 3 × 3 mask two-dimensional filter as the constraint condition of the coefficient are shown below.
全域通過フィルタ
Wi,j={0,0,0,0,4,0,0,0,0}
平滑化フィルタ
Wi,j={0,1,0,1,0,1,0,1,0}
Wi,j={1,0,1,0,1,0,1,0,1}
高域強調フィルタ
Wi,j={0,−1,0,−1,8,−1,0,−1,0}
Wi,j={−1,−1,−1,−1,12,−1,−1,−1,−1}
All-pass filter W i, j = {0,0,0,0,4,0,0,0,0}
Smoothing filter W i, j = {0, 1, 0, 1, 0, 1, 0, 1, 0}
W i, j = {1,0,1,0,1,0,1,0,1}
High-frequency emphasis filter Wi, j = {0, -1, 0, -1, 8, -1, 0, -1, 0}
W i, j = {− 1, −1, −1, −1,12, −1, −1, −1, −1}
ここで、全域通過フィルタと平滑化フィルタと高域強調フィルタとのそれぞれの係数に注目すると、
Wi,j={0,0,0,0,4,0,0,0,0}
Wi,j={0,1,0,1,0,1,0,1,0}
Wi,j={0,−1,0,−1,8,−1,0,−1,0}
の組合せの場合、(i,j)=(1,0),(0,1),(2,1),(1,2)の個所が同一係数であり、係数全体の総和のC=ΣWi,jであることが条件となる。
Here, paying attention to the coefficients of the all-pass filter, the smoothing filter, and the high-frequency emphasis filter,
W i, j = {0,0,0,0,4,0,0,0,0}
W i, j = {0,1,0,1,0,1,0,1,0}
W i, j = {0, −1, 0, −1, 8, −1, 0, −1, 0}
In the case of the combination of (i, j) = (1, 0), (0, 1), (2, 1), (1, 2) are the same coefficient, and the sum of all coefficients C = ΣW The condition is that i and j .
中心以外の非0の係数をB、中心の係数をAとすると、係数に対する拘束条件は、
C=ΣWi,j=A+4B
となる(尚、Cは周波数0Hzに於ける出力を正規化する為の係数)。
If the non-zero coefficient other than the center is B and the center coefficient is A, the constraint condition for the coefficient is
C = ΣW i, j = A + 4B
(Where C is a coefficient for normalizing the output at a frequency of 0 Hz).
平坦部にスムージングを行い、境界部分にエッジ強調を行う為には、EPm,nの値が大きい場合は、Bの値が負の値であり、EPm,nの値が0に近い場合は、Bの値が正の値となり、中域では、B=0となることが望ましい。これらの条件を持つ値としてBを計算する為に、例えば、
B=max(min(α(L−EP(m,n)),E),F) ・・・(5)
を用いることができる。尚、Eは係数Bの上限値、Fは係数Bの下限値、αは平滑化フィルタとエッジ強調フィルタとの切替えの度合いを示す。又Lは全域通過としたい領域を示す。
In order to perform smoothing on the flat part and edge enhancement on the boundary part, when the value of EP m, n is large, the value of B is negative and the value of EP m, n is close to 0 It is desirable that the value of B is a positive value, and B = 0 in the middle range. To calculate B as a value with these conditions, for example:
B = max (min ([alpha] (L-EP (m, n)), E), F) (5)
Can be used. E is the upper limit value of the coefficient B, F is the lower limit value of the coefficient B, and α is the degree of switching between the smoothing filter and the edge enhancement filter. L indicates a region where the entire region is desired to pass.
図2は、図1に於けるマスク走査部1を3×3マスク構成とした場合の画像処理装置のフィルタ構成の要部を示し、図1と同一符号は同一部分を示す。又マスク走査部1のL−Dはラインバッファ、Dは画素記憶部であり、3×3=9個の出力信号を2次元フィルタ演算部4に入力する。又エッジ量演算部2のSUBABSは差分の絶対値算出部、+は加算部を示す。又フィルタ係数演算部3は、フィルタ係数をテーブル化したフィルタ係数ROMにより構成した場合を示す。又2次元フィルタ演算部4のMは乗算部、+は加算部を示す。
FIG. 2 shows a main part of the filter configuration of the image processing apparatus when the
エッジ量演算部2は、マスク走査部1からの出力画素の差分の絶対値を求めて、平坦度合い又は急峻度合いを示すエッジ量を求めて、フィルタ係数演算部3に入力する。このフィルタ係数演算部3は、エッジ量をアドレスとしてフィルタ係数を読出すフィルタ係数ROMとした場合を示し、読出したフィルタ係数は、前述の係数A,Bから構成され、2次元フィルタ演算部4に入力する。この2次元フィルタ演算部4は、マスク走査部1からの出力信号に対してフィルタ係数による積和演算を行い、フィルタ係数に従って、平滑化フィルタと全域通過フィルタと高域通過フィルタ(エッジ強調フィルタ)との特性を連続的に変更して、平坦部分は平滑化して滑らかな画像とし、急峻部分はエッジ強調により明確な画像とし、その他はそのままの画像とし、それらの間は連続的に遷移する状態の画像とするものである。
The edge
図3は、フィルタ係数の配置説明図であり、同図の(A),(B)は、3×3のエッジ検出フィルタの係数の例を示し、(A)はロバーツ(Roberts)エッジ検出フィルタの係数配置を示す。又(B)は水平方向及び垂直方向のエッジ検出フィルタの係数配置を示す。又同図の(C),(D)は、3×3の適応フィルタ係数配置の説明図であり、(C)は隣接4点からのフィルタリングを行う場合の係数配置を示し、(D)は隣接8点からのフィルタリングを行う場合の係数配置を示す。 FIG. 3 is an explanatory diagram of the arrangement of filter coefficients. (A) and (B) of FIG. 3 show examples of coefficients of a 3 × 3 edge detection filter, and (A) is a Roberts edge detection filter. The coefficient arrangement of is shown. (B) shows the coefficient arrangement of the edge detection filters in the horizontal and vertical directions. Also, (C) and (D) in the figure are explanatory diagrams of the 3 × 3 adaptive filter coefficient arrangement, (C) shows the coefficient arrangement in the case of filtering from four adjacent points, and (D) The coefficient arrangement | positioning in the case of performing filtering from adjacent 8 points is shown.
図4は、フィルタ係数の変化の説明図であり、エッジ強度の絶対値|EP|に対する係数Bの変化を示し、Eは係数Bの上限値、Fは係数Bの下限値、Lは全域通過の領域を示す。同図の(A)は、|EP|が小さい時は、係数Bを上限値Eとし、|EP|が大きい時は、係数Bを下限値Fとし、|EP|がそれらの間の値の時に、|EP|の値に対応して、係数Bが、0を通過して連続的に変化するように制御した場合を示す。この時、係数Aは、C=ΣWi,jの条件により、
A=C−4B
として求めることができる。
FIG. 4 is an explanatory diagram of the change of the filter coefficient, showing the change of the coefficient B with respect to the absolute value | EP | of the edge strength, where E is the upper limit value of the coefficient B, F is the lower limit value of the coefficient B, and L is all-pass Indicates the area. (A) in the figure shows that when | EP | is small, the coefficient B is an upper limit value E, and when | EP | is large, the coefficient B is a lower limit value F, and | EP | In some cases, the coefficient B is controlled so as to continuously change through 0 corresponding to the value of | EP |. At this time, the coefficient A depends on the condition of C = ΣW i, j .
A = C-4B
Can be obtained as
このような係数A,Bを有するフィルタは、
Wi,j={0,B,0,B,A,B,0,B,0}
となり、EP<Lの範囲では平滑化フィルタ、EP=Lの周辺では全域通過フィルタ、EP>Lの範囲では高域強調(エッジ強調)フィルタとして動作して、画像処理を実行することができる。又係数Bは、図示のように上限値Eから下限値Fに連続的に変化する。
A filter having such coefficients A and B is
W i, j = {0, B, 0, B, A, B, 0, B, 0}
Thus, it is possible to perform image processing by operating as a smoothing filter in the range of EP <L, an all-pass filter in the vicinity of EP = L, and a high-frequency emphasis (edge emphasis) filter in the range of EP> L. The coefficient B continuously changes from the upper limit value E to the lower limit value F as shown in the figure.
又図4の(B)は、高域強調フィルタとして動作する場合に、エッジ強度の絶対値が大きくなるに従って係数Bを下限値Eから次第に0に変化させ、エッジ強調大からエッジ強調小に変化するフィルタ特性とした場合を示す。即ち、エッジ強度の絶対値が大きい急峻な輪郭の領域の強調度合いを低くし、少し急峻な領域に対しては、より急峻な領域となるように処理して画質を向上させることができる。 4B, when operating as a high frequency emphasis filter, the coefficient B is gradually changed from the lower limit value E to 0 as the absolute value of the edge strength increases, and the edge enhancement is changed from large edge enhancement to small edge enhancement. The case where it is set as the filter characteristic to perform is shown. In other words, it is possible to improve the image quality by reducing the emphasis degree of the steep contour region where the absolute value of the edge intensity is high and processing the steep region to be a steep region.
又図4の(C)は、エッジ強度の絶対値が大きい時に、係数Bを下限値Fより大きい値の(a),(b),(c),(d)の値に制限する場合を示し、平滑化処理は、(A),(B)に示す場合と同様であるが、エッジ強調処理の度合いを制限することができる。この制限は、入力画像の性質に従って段階的或は連続的に選択することができるものであり、又画像伝送システムに於けるポストフィルタとして適用することができる。 FIG. 4C shows a case where the coefficient B is limited to values (a), (b), (c), and (d) that are larger than the lower limit F when the absolute value of the edge strength is large. The smoothing process is the same as that shown in (A) and (B), but the degree of the edge enhancement process can be limited. This limitation can be selected stepwise or continuously according to the nature of the input image, and can be applied as a post filter in an image transmission system.
又1次元のフィルタWi,j={B,A,B}について、係数A,Bに対する拘束条件として、A=C−2B、且つC=1とし、係数Bを、1,0.5,0,−1の4種類に変更すると、それぞれ平滑化フィルタ、全域通過フィルタ、エッジ強調(弱)フィルタ、エッジ強調(強)フィルタとなる。この特性の変化について、Wi,j={B,A,B}をフーリエ変換して周波数特性により表すと、図5に示すものとなる。即ち、係数A=3,B=−1の場合は、周波数が高い程、出力が大きくなるエッジ強調フィルタ、係数A=2,B=−0.5の場合は、エッジ強調(弱)フィルタ、係数A=1,B=0の場合は、周波数が変化しても出力が一定の全域通過フィルタ、係数A=−1,B=1の場合は、周波数が高い程、出力が小さくなる平滑化フィルタの特性となる。尚、係数は正規化されており、従って、周波数0Hzに於ける出力は1.0である。このように、係数の制御により、平滑化フィルタ(ローパスフィルタ)と高域強調フィルタ(ハイパスフィルタ)の特性の切替えを円滑に行うことができる。 For the one-dimensional filter W i, j = {B, A, B}, A = C−2B and C = 1 are set as constraints on the coefficients A and B, and the coefficient B is set to 1, 0.5, If it is changed to four types of 0 and -1, they become a smoothing filter, an all-pass filter, an edge enhancement (weak) filter, and an edge enhancement (strong) filter, respectively. Regarding the change in the characteristics, when Wi, j = {B, A, B} is Fourier-transformed and expressed by the frequency characteristics, it is as shown in FIG. That is, when the coefficients A = 3 and B = −1, an edge enhancement filter whose output increases as the frequency increases, and when the coefficients A = 2 and B = −0.5, an edge enhancement (weak) filter, When the coefficients A = 1 and B = 0, the output is constant all-pass filter even if the frequency changes. When the coefficients A = −1 and B = 1, the higher the frequency, the smoother the output becomes smaller. It becomes the characteristic of the filter. Note that the coefficients are normalized, so the output at a frequency of 0 Hz is 1.0. As described above, the characteristics of the smoothing filter (low-pass filter) and the high-frequency emphasis filter (high-pass filter) can be smoothly switched by controlling the coefficients.
前述のように、対象画素周辺のエッジ強度を求め、このエッジ強度からフィルタ係数を求め、このフィルタ係数を用いて2次元フィルタ処理を行うことにより、画像の中の平坦な部分に対しては平滑化処理を実施し、エッジ強度の大きい境界部分に対してはエッジ強調処理を実施するものである。即ち、対象画素周辺のエッジ強度に従って、平滑化フィルタと、全域通過フィルタと、エッジ強調フィルタとの特性を連続的に変化させることが可能となり、且つ、比較的シンプルな処理であるから、ソフトウェア処理の場合に高速演算が可能となり、又ハードウェア規模については、従来例に比較して小さくすることが可能となる。 As described above, the edge strength around the target pixel is obtained, the filter coefficient is obtained from the edge strength, and the two-dimensional filter processing is performed using the filter coefficient, thereby smoothing a flat portion in the image. The edge emphasis process is performed, and the edge emphasis process is performed on the boundary portion having a large edge strength. That is, it is possible to continuously change the characteristics of the smoothing filter, the all-pass filter, and the edge enhancement filter according to the edge strength around the target pixel, and the software processing is relatively simple. In this case, high-speed computation is possible, and the hardware scale can be reduced as compared with the conventional example.
又本発明の画像処理に於けるフィルタリング処理は、通常の2次元線形フィルタリング処理と、エッジ量計算処理と、エッジ量からのフィルタ係数の計算処理とを含むものであり、フィルタ係数の計算処理は、図2に示すように、フィルタ係数ROM等によるテーブル化することができるから、従来のイプシロンフィルタを用いた場合や、フィルタ切替えによる手段に比較して、演算量の削減により高速演算が可能となる。 The filtering process in the image processing of the present invention includes a normal two-dimensional linear filtering process, an edge amount calculation process, and a filter coefficient calculation process from the edge amount. As shown in FIG. 2, since it can be tabulated by a filter coefficient ROM or the like, it is possible to perform high-speed computation by reducing the amount of computation when using a conventional epsilon filter or by means of filter switching. Become.
図6は、画像伝送システムの説明図であり、21はテレビカメラ、22はエンコーダ(ENCODER)、23はデコーダ(DECODER)、24はポストフィルタ(P〜ST−FILTER)、25は表示装置(DISP)を示す。テレビカメラ21とエンコーダ22とによる送信側から画像伝送方式に従った符号化方式により符号化した符号化画像信号を送信する。受信側では、デコーダ23により符号化画像信号を復号化し、ポストフィルタ24により、前述の本発明の実施例によるフィルタリング処理を行って、表示装置25により画像を表示する。従って、画像の平坦部分は平滑化処理され、境界部分はエッジ強調処理されて、表示装置25に表示される。
FIG. 6 is an explanatory diagram of an image transmission system, in which 21 is a television camera, 22 is an encoder (ENCODER), 23 is a decoder (DECODER), 24 is a post filter (P to ST-FILTER), and 25 is a display device (DISP). ). The encoded image signal encoded by the encoding method according to the image transmission method is transmitted from the transmission side by the
図7は、画像伝送システムの説明図であり、31はテレビカメラ、32はプレフィルタ、33はデコーダ、34はエンコーダ、35はポストフィルタを示し、受信側の表示装置は図示を省略している。送信側のプレフィルタ32によりテレビカメラ31による画像信号に対して、前述の実施例によりエッジ強調処理等を施し、デコーダ33により符号化して送信する。受信側では、エンコーダ34により復号化し、ポストフィルタ35により、ブロックノイズやモスキートノイズを除去する。即ち、このポストフィルタ35は、例えば、図4の(C)に示すようにエッジ強度により変化する係数Bを用いて画像処理する特性とし、低レート伝送に於いて発生し易いブロックノイズや、強調したエッジ周辺で発生し易いモスキートノイズを除去して、見やすい画像を表示することができる。
FIG. 7 is an explanatory diagram of an image transmission system, in which 31 is a television camera, 32 is a pre-filter, 33 is a decoder, 34 is an encoder, 35 is a post filter, and a display device on the receiving side is not shown. . The image signal from the
又画像の符号化単位のマクロブロック毎に決定される量子化ステップの値が大きく、低ビットレートで伝送する場合、隣接するマクロブロックとの間に、ブロックノイズが発生する可能性が高くなる。このブロックノイズが発生している領域に対して、前述のエッジ強調処理を含むフィルタリング処理を施すと、ブロックノイズ部分に存在するエッジ成分を強調処理することになり、画質が劣化する。そこで、復号化マクロブロック毎の量子化ステップの値を基に、エッジ強調特性をリアルタイムに変更する。即ち、前述の図4の(C)に示すように、量子化ステップの値が大きくなるに従って、係数Bの負(下限値F側)の値を(a),(b),(c)のように制限し、最終的には、(d)に示すように、エッジ強調を行わない特性とし、ブロックノイズが発生する可能性が高い場合でも、ブロックノイズ除去フィルタとしての特性として復号処理することができる。 Further, the value of the quantization step determined for each macroblock of the image coding unit is large, and when transmitting at a low bit rate, there is a high possibility that block noise occurs between adjacent macroblocks. When the filtering process including the edge enhancement process described above is performed on the area where the block noise is generated, the edge component existing in the block noise part is enhanced, and the image quality deteriorates. Therefore, the edge enhancement characteristic is changed in real time based on the value of the quantization step for each decoded macroblock. That is, as shown in FIG. 4C, the negative value (lower limit F side) of the coefficient B is set to (a), (b), (c) as the quantization step value increases. Finally, as shown in (d), the edge enhancement is not performed, and even when there is a high possibility of occurrence of block noise, decoding processing is performed as a block noise removal filter characteristic. Can do.
1 マスク走査部
2 エッジ量演算部
3 フィルタ係数演算部
4 2次元フィルタ演算部
DESCRIPTION OF
Claims (1)
前記平坦度合い又は急峻度合いを示す値を基にフィルタ係数を求める過程と、
該過程により求めた前記フィルタ係数により前記画素に対するフィルタリング処理を行う過程とを含み、
前記フィルタ係数を求める過程に於いて、前記平坦度合い又は急峻度合いを示す値が、平坦部分を示す時に平滑化フィルタの処理を行う係数として求め、急峻部分を示す時にエッジ強調フィルタの処理を行う係数として求め、前記平坦部分と前記急峻部分との中間部分を示す時に前記平滑化フィルタの係数から前記エッジ強調フィルタの係数に連続的に変化する係数として求める過程を有し、且つ復号化されたマクロブロック毎に量子化ステップの値を抽出し、抽出した該量子化ステップの値が大きくなるに従ってエッジ強調の強度を小さくなるように制限する処理過程を有する
ことを特徴とする画像処理方法。 A process of calculating a flatness or steepness value for each pixel or pixels of the input image;
Obtaining a filter coefficient based on the value indicating the flatness or steepness;
Filtering the pixel with the filter coefficient obtained by the process,
In the process of obtaining the filter coefficient, the value indicating the flatness or the steepness is obtained as a coefficient for performing the smoothing filter process when indicating a flat part, and the coefficient for performing the edge enhancement filter when indicating the steep part A decoded macro having a process of obtaining a coefficient that continuously changes from a coefficient of the smoothing filter to a coefficient of the edge enhancement filter when an intermediate portion between the flat portion and the steep portion is indicated. An image processing method comprising: extracting a quantization step value for each block, and limiting the intensity of edge enhancement so as to decrease as the extracted quantization step value increases.
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