JP2010516173A - 画像におけるアーティファクトを低減するシステム及び方法 - Google Patents

Abstract

本開示のシステム及び方法は、画像におけるアーティファクトを低減する、ブロック又は範囲に基づく誤差拡散処理を提供する。このシステム及び方法は、特別の周波数のマスキング信号（例えば、ノイズ信号）が容易に圧縮処理を通されるように、その発生及び制御を可能にする。システム及び方法は、画像の画素のブロックサイズを選択するステップ（２０４）と、マスキング信号を画像に付加するステップ（２０５）と、画像で少なくとも１つのブロックについて量子化誤差を決定するステップ（２０８）と、画像におけるアーティファクトを隠すようその画像において隣接ブロックに量子化誤差を分配するステップ（２１２）とを提供する。次いで、出力される画像は圧縮機能により符号化される（２１４）。

Description

本開示は、概して、デジタル処理及び表示システムに関し、より具体的に、画像におけるアーティファクトを低減するシステム及び方法に関する。

デジタルサンプリングをされた画像の高品質表示を生成するために必要とされるデータファイルのサイズが大きいことに起因して、知覚される画像品質に悪影響を及ぼすことなくデータファイルのサイズを低減しようとする試みにおいて、様々な形態の圧縮をデータファイルに適用することは一般的である。様々なよく知られている技術及び標準規格は、かかる必要性に対処すべく発展してきた。これらの技術の代表は、画像符号化のためのＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts Group）標準規格である。ＪＰＥＧに類似するが、フレーム間符号化を付加してモーションシーケンスにおける連続フレームの類似性を生かしたのが、ＭＰＥＧ（Moving Pictures Expert Group）標準規格である。他の標準規格及び独自システムはウェーブレット変換に基づいて開発されてきた。

商業上の映画ＤＶＤ／ＨＤ−ＤＶＤのリリースの過程で、従来式のフィルムから又はコンピュータ・アニメ映画から走査されるデジタル画像は、通常１０ビットデータを有し、或る用途では、最大１６ビットデータを有する。データは、圧縮のために８ビットＹＵＶフォーマットに変換される必要がある。ビット深度の低減により、バンディング・アーティファクトが、しばしば、滑らかな色変化を有する１又は複数の画像の領域に現れる。ディザリング及び誤差拡散のアルゴリズムは、バンディング・アーティファクトを低減するために一般的に使用されている。大部分のディザリング・アルゴリズムで、高い空間周波数を有するデジタル信号が、バンディング・アーティファクトを隠すべく画像に付加される。しかし、ＤＶＤ／ＨＤ−ＤＶＤ内の圧縮は、高い空間周波数を有する画像を除去する不可逆（lossy）の圧縮である。従って、バンディング・アーティファクトは、バンディングが圧縮前のディザリング処理によって隠される場合でさえ、圧縮後にしばしば現れる。

ディザリング又は色深度の低減のための従来のアプローチは、表示用途及び印刷サービスのためのものである。ディザリングは処理チェーンでの最後のステップであるから、付加される高い空間周波数は、よく保たれて、色深度が低減される場合にバンディング効果を隠す目的を果たす。誤差拡散は他の一般的アプローチである。このアプローチで、量子化誤差は、マスキング効果を発生させて全体的な画像強度を保つよう隣接画素の周囲に分配される。しかし、これらのアプローチは、高周波信号を低減し又は切り捨てる傾向がある、例えばＭＰＥＧ１、２、４又はＨ．２６４のような、不可逆圧縮の影響を考慮しない。従って、誤差拡散アプローチの大部分は圧縮処理でのビットレート効率を低下させる。これは、圧縮エンコーダが、付加される量子化誤差を表すためには多数のビットを用い、画像を表すためにはより少ないビットを有するためである。一方、バンディング・アーティファクトは、マスキング信号が低減され又は切り捨てられているために、圧縮後に現れがちである。

従って、アーティファクトが不可逆圧縮処理後に低減され又は抑えられたままであるところの、画像におけるアーティファクトを低減する技術が必要とされる。更に、高いビットレート効率を保ちながら画像におけるアーティファクトを低減する技術が必要とされる。

本開示のシステム及び方法は、画像におけるアーティファクトを低減する、ブロック又は範囲に基づく誤差拡散処理を提供する。このシステム及び方法は、特別の周波数のマスキング信号（例えば、画像に付加されるノイズ信号）が容易に圧縮処理を通されるように、その発生及び制御を可能にする。ブロックに基づく誤差拡散方法は、大部分について圧縮処理を切り抜けることができる低空間周波数応答から中間の空間周波数応答を有するディザリング信号を発生させる。例えば、画像の所与のブロックについて、同じノイズは、そのブロック内の夫々の画素について使用され得、従って、ノイズパターンの空間周波数は、そのブロック内では低い。これにより、画像全体でのノイズの全体的な空間周波数は低下する。システム及び方法は、また、ピーク信号対ノイズ比（ＰＳＮＲ）が、同じビットレートを有する圧縮に関して改善されることを実証する。すなわち、それは、圧縮における符号化効率を改善する。更に、ブロックに基づく誤差拡散アルゴリズムは、特に、バンディング・アーティファクトが滑らかな色遷移を有する画像領域で目立つアニメ映画について、商業上のＤＶＤ／ＨＤ−ＤＶＤリリース過程でバンディング・アーティファクトを低減する。

本開示の１つの様相に従って、画像におけるアーティファクトを低減する方法は、前記画像の画素のブロックサイズを選択する選択ステップと、マスキング信号を前記画像に付加する付加ステップと、前記画像で少なくとも１つのブロックについて量子化誤差を決定する決定ステップと、前記画像におけるアーティファクトを隠すよう該画像において前記量子化誤差を隣接ブロックに分配する分配ステップとを有して提供される。

１つの様相で、前記マスキング信号はノイズ信号である。

他の様相で、当該方法は、前記分配ステップ後に前記画像を圧縮機能により符号化する符号化ステップを更に有する。この圧縮機能は、ＭＰＥＧ１、２、４又はＨ．２６４等の不可逆の圧縮である。

更なる様相で、前記決定ステップは、前記少なくとも１つのブロックで夫々の画素を切り詰めるステップと、夫々の画素について量子化誤差を決定するステップと、前記少なくとも１つのブロックで夫々の画素の前記量子化誤差を合計するステップとを更に有する。

本開示の他の様相に従って、画像におけるアーティファクトを低減するシステムが提供される。当該システムは、前記画像に適用されるマスキング信号を生成するよう構成される信号発生器と、前記画像の画素のブロックサイズを選択するよう構成されるブロック選択器と、前記画像の少なくとも１つのブロックで量子化誤差を決定し且つ該量子化誤差を、前記画像におけるアーティファクトを低減するよう隣接ブロックに分配するよう構成される誤差拡散モジュールとを有する。

更なる様相で、当該システムは、前記画像を圧縮機能により符号化するよう構成されるエンコーダを更に有する。

他の様相で、前記誤差拡散モジュールは、重み係数に基づいて前記量子化誤差の一部を隣接ブロックに分配するよう構成される誤差分配モジュールを更に有する。この誤差分配モジュールは、更に、因果的方法で前記量子化誤差を分配するよう適合される。

更なる様相に従って、機械によって読出可能であって、画像におけるアーティファクトを低減する方法を実行するよう前記機械によって実行可能な命令のプログラムを具現するプログラム記憶媒体が提供される。前記方法は、前記画像の画素のブロックサイズを選択する選択ステップと、マスキング信号を前記画像に付加する付加ステップと、前記画像で少なくとも１つのブロックについて量子化誤差を決定する決定ステップと、前記画像におけるアーティファクトを隠すよう該画像において前記量子化誤差を隣接ブロックに分配する分配ステップと、前記画像を圧縮機能により符号化するステップとを有する。

本開示のこれらの及び他の様相、特徴及び利点は記載され、又は好ましい実施形態に係る下記の詳細な記載から明らかになるであろう。それらの実施形態は、添付の図面に関連して読まれるべきである。

本開示の様相に従うブロックに基づく誤差拡散方法を表すフロー図である。 本開示の様相に従って画像におけるアーティファクトを低減するシステムの例示である。 本開示の様相に従って画像におけるアーティファクトを低減する方法の例のフロー図である。 画素に基づく誤差拡散方法により処理された画像の誤差マップである。 本開示に従うブロックに基づく誤差拡散方法により処理された、図４で処理された同じ画像の誤差マップである。 ブロックに基づく誤差拡散方法と比較して、画素に基づく誤差拡散方法を用いるピーク信号対ノイズ比（ＰＳＮＲ）を表すグラフである。

図面中、同じ参照符号は全体を通して同じ要素を表す。

当然のことながら、図面は、本開示の概念を説明する目的のためであり、必ずしも本開示を説明する唯一の可能な構成でない。

当然のことながら、図中に示される要素は、様々な形態のハードウェア、ソフトウェア、又はそれらの組合せで実施されてよい。望ましくは、これらの要素は、プロセッサ、メモリ及び入出力インターフェースを含む、１又はそれ以上の適切にプログラムされた汎用の装置において、ハードウェア及びソフトウェアの組合せで実施される。

本記載は本開示の原理を表す。よって、明らかなように、当業者は、たとえここで明示的に記載又は図示されていなくとも、本開示の原理を具現し且つその精神及び適用範囲の中に包含される様々な配置を考え出すことができる。

ここに挙げられている全ての例及び条件付きの用語は、当該技術の促進に発明者によって寄与される開示及び概念の原理を理解する際に読み手を助ける教育的な目的を対象とし、このような具体的に挙げられている例及び条件に限定されないと考えられるべきである。

更に、ここで本開示の原理、様相及び実施形態並びにそれらの具体例を挙げる全ての記述は、構造上及び機能上の両方でそれらと等価なものを包含するよう意図される。更に、かかる等価なものは、現在知られているもの及び将来開発されるもの、すなわち、構造に関わらず同じ機能を実行する開発されたあらゆる要素を含むことが意図される。

よって、例えば、当業者には明らかなように、ここで定義されるブロック図は、本開示の原理を具現する回路の例の概念図を表す。同様に、如何なるフローチャート、フロー図、状態遷移図及び擬似コード等も、実質的にコンピュータ読取可能な媒体で表され且つコンピュータ又はプロセッサによって（かかるコンピュータ又はプロセッサが明示的に示されていようとなかろうと）そのように実行される様々な処理を表すことは明らかである。

図示される様々な要素の機能は、専用のハードウェア及び、適切なソフトウェアに関連してソフトウェアを実行可能なハードウェアの使用を通して提供されてよい。プロセッサによって提供される場合に、かかる機能は、単一の専用プロセッサによって、単一の共用プロセッサによって、又は複数の個別プロセッサ（これらの幾つかは共有されてよい。）によって提供されてよい。更に、用語“プロセッサ”又は“コントローラ”の明示的な使用は、排他的にソフトウェアを実行可能なハードウェアをいうと解釈されるべきではなく、暗に、制限なく、デジタル信号プロセッサ（“ＤＳＰ”）ハードウェア、ソフトウェアを記憶する読出専用メモリ（“ＲＯＭ”）、ランダムアクセスメモリ（“ＲＡＭ”）、及び不揮発性記憶装置を含みうる。

従来の及び／又はカスタムの他のハードウェアも含まれてよい。同様に、図示される如何なるスイッチも単なる概念に過ぎない。それらの機能は、プログラムロジックの演算を通して、専用ロジックを通して、プログラム制御及び専用ロジックの相互作用を通して、又は手動で、実行されてよい。具体的な技術は、文脈からより具体的に理解されるように、実施者によって選択可能である。

本願の特許請求の範囲で、特定の機能を実行する手段として表される如何なる要素も、例えば、ａ）その機能を実行する回路要素の組合せ、又はｂ）あらゆる形態をとり、従って、ファームウェアや、マイクコード等を含むソフトウェアであって、機能を実行するためにそのソフトウェアを実行する適切な回路と組み合わされるソフトウェアを含め、その機能を実行するあらゆる方法を包含するよう意図される。特許請求の範囲によって定義される開示は、様々な列挙されている手段によって提供される機能性が、特許請求の範囲が要求するように組み合わされて１つにされるという事実にある。よって、それらの機能性を提供することができる如何なる手段も、ここに示されるものと等価であると考えられる。

本開示のシステム及び方法は、画像におけるアーティファクトを低減する、ブロック又は範囲に基づく誤差拡散処理を提供する。ブロックに基づく誤差拡散方法は、大部分について圧縮処理を切り抜けることができる低空間周波数応答から中間の空間周波数応答を有するディザリング信号を発生させる。システム及び方法は、また、ピーク信号対ノイズ比（ＰＳＮＲ）が、同じビットレートを有する圧縮に関して改善されることを実証する。すなわち、それは、圧縮における符号化効率を改善する。

従来の画素に基づく方法では、夫々の画素の量子化誤差はその隣接画素に分配されるが、本開示のブロックに基づくアプローチでは、量子化誤差は夫々のブロックから計算され、その隣接ブロックに分配される。ブロックに基づく方法は、付加される量子化誤差の空間周波数をブロックサイズ及び夫々のブロック内の誤差分布によって制御する方法を提供する。画像の所与のブロックについて、同じノイズがブロック内の夫々の画素について使用され得、従って、ノイズパターンの空間周波数はそのブロック内では低い。これにより、画像全体でのノイズの全体的な空間周波数は低下する。ブロックベースで好ましい空間周波数応答を有する誤差拡散ノイズを付加することによって、アーティファクトの低減は、画素に基づく方法でよりも、ダウンストリーム処理の不可逆圧縮でより良く保たれる。

図１を参照すると、本開示のシステム及び方法の全体的なフローが表されている。圧縮される画像が、様々な既知の手段によって取得される。当然のことながら、画像は、動画若しくは映画からの画像のシーケンスにおける１つのデジタル画像、又は単一の静止フレームデジタル画像であってよい。画像は、多数のブロック、例えば、Ｂ_ｍ，ｎに分割される。ここで、ｍ及びｎはブロックインデックスを表す。マスキング信号（例えば、ノイズ信号）は画像に付加される。切り捨て機能（truncating function）は、ブロック内の画素のビット深度を低減するよう、画像の各ブロックに対して実行される。量子化誤差は、夫々のブロック内の画素について決定され、全ての誤差の合計はブロック量子化誤差Ｅを形成する。次いで、ブロック量子化誤差Ｅは、重み係数によって隣接ブロックの夫々に分配され、隣接ブロックの夫々は、分配された誤差によって新しい値に変換される。これは、バンディング・アーティファクトを隠し、圧縮を切り抜ける。本開示の処理は因果関係処理（causal process）であるから、ブロックは、図１に示される処理方向に従って順に処理される。処理は、第１のブロック、例えばＢ_００、で始まる。ブロックＢ_００は、最初に、量子化及び誤差拡散により処理され、次いで、ブロックＢ_０１が処理される。ブロックＢ_０１の処理で、ＥはブロックＢ_０１の全体の量子化誤差である。“ｅ”は、その隣接ブロック、例えばＢ_１０、Ｂ_１１及びＢ_０２へ分配される、全体の量子化誤差Ｅの一部である。夫々の隣接ブロックに分配される誤差は異なってよいが、それらの合計は全体の量子化誤差Ｅに等しい。ブロックＢ_０２は、前の処理ブロックからの誤差、例えばブロックＢ_０１からの誤差が付加された後に処理される。その処理は因果関係処理であるから、処理は一方向に流れ、決して、処理されたブロックに戻って誤差を付加しない。当業者によって知られているように、因果関係を示す処理又はシステムは、現在及び前の入力値にのみ依存する出力及び内部状態を有する処理である。

ここで図２を参照すると、本開示の実施例に従うシステム構成要素の例が示されている。走査装置１０３は、フィルムプリント１０４（例えば、カメラのフィルムネガ）をデジタルフォーマット（例えば、シネオン（Cineon）フォーマット又はＳＭＰＴＥ ＤＰＸファイル）へと走査するよう設けられ得る。走査装置１０３は、例えば、ビデオ出力を伴うフィルム（例えば、Ａｒｒｉ ＬｏｃＰｒｏ）からビデオ出力を生成するテレシネ又は如何なる装置を有してもよい。代替的に、ポストプロダクション処理からのファイル又はデジタルシネマ１０６（例えば、予めコンピュータ読取可能な形態のファイル）が直接的に使用されてよい。コンピュータ読取可能なファイルの潜在的なソースは、ＡＶＩＤエディタ、ＤＰＸファイル、Ｄ５テープ等である。

走査されたフィルムプリントは、後処理装置１０２（例えば、コンピュータ）へ入力される。コンピュータは、１又はそれ以上の中央処理ユニット（ＣＰＵ）等のハードウェアと、ランダムアクセスメモリ（ＲＡＭ）及び／又は読出専用メモリ（ＲＯＭ）等のメモリ１１０と、キーボード、カーソル制御装置（例えば、マウス、ジョイスティック等）及びディスプレイ装置等の入出力（Ｉ／Ｏ）ユーザインターフェース１１２とを有する様々な既知のコンピュータプラットフォームのいずれにおいても実施される。コンピュータプラットフォームは、また、オペレーティングシステム及びマイクロインストラクションコードを有する。ここに記載される様々な処理及び機能は、オペレーティングシステムを介して実行されるソフトウェアアプリケーションプログラムの部分若しくはマイクロインストラクションコードの部分（又はそれらの組合せ）のいずれであってもよい。更に、様々な他の周辺装置が、パラレルポート、シリアルポート又はユニバーサルシリアルバス（ＵＳＢ）等の様々なインターフェース及びバス構造によってコンピュータプラットフォームへ接続されてよい。他の周辺装置は、補助記憶装置１２４及びプリンタ１２８を有してよい。プリンタ１２８は、フィルムの改訂版１２６（例えば、フィルムの立体版）を印刷するために用いられてよい。

代替的に、予めコンピュータ読取可能な形態１０６（例えば、外部ハードディスク１２４に記憶され得るデジタルシネマ）にあるファイル／フィルムプリントが、直接的にコンピュータ１０２に入力されてよい。ここで使用される用語“フィルム”は、フィルムプリント又はデジタルシネマのいずれかをいう点に留意すべきである。

ソフトウェアプログラムは、画像におけるアーティファクトを低減するために、メモリ１１０に記憶される誤差拡散モジュール１１４を有する。誤差拡散モジュール１１４は、画像におけるアーティファクトを隠す信号を生成するノイズ又は信号発生器１１６を有する。ノイズ信号は、ホワイトノイズ、ガウスノイズ、又は異なるカットオフ周波数フィルタにより変調されたホワイトノイズ等であってよい。切り捨てモジュール１１８は、画像のブロックの量子化誤差を決定するために設けられている。誤差拡散モジュール１１４は、また、量子化誤差を隣接ブロックに分配するよう構成される誤差分配モジュール１２０を有する。

エンコーダ１２２は、ＭＰＥＧ１、２、４及びＨ．２６４等のいずれかの既知の圧縮標準へと出力画像を符号化するために設けられている。

図３は、本開示の様相に従って画像におけるアーティファクトを低減する方法の例のフロー図である。最初に、後処理装置１０２は、少なくとも１つの２次元（２Ｄ）画像を取得する（ステップ２０２）。後処理装置１０２は、上述されるように、コンピュータ読取可能な形態でデジタルマスタビデオファイルを取得することによって少なくとも１つの２Ｄ画像を得る。デジタルビデオファイルは、デジタルビデオカメラによりビデオ画像の時間シーケンスを捕捉することによって得られてよい。代替的に、ビデオシーケンスは、従来のフィルムタイプのカメラによって捕捉されてもよい。この場合に、フィルムは走査装置１０３によって走査される。

当然のことながら、フィルムが走査されるのかそれとも予めデジタルフォーマットであるのかに関わらず、フィルムのデジタルファイルは、フレームのロケーションに関する指示又は情報（例えば、フレーム番号、フィルムの開始時間等）を有する。デジタルビデオファイルの各フレームは、１つの画像、例えば、Ｉ_１、Ｉ_２、・・・Ｉ_ｎを有する。

ステップ２０４で、ブロックサイズが選択される。画像は、いくつのブロックに分割されてもよい。ブロックは、長方形領域に含まれる多数の画素である。ブロックは図１にＢ_ｍ，ｎとして示されている。ここで、ｍ及びｎはブロックインデックスを表す。全てのブロックは、例えば、２×２、３×３等の同じサイズを有することができる。ブロックサイズは、また、局所的な画像属性に依存して様々であってよい。ブロックサイズは、ユーザインターフェース１１２を介してオペレータによって選択され得、あるいは、それは、一定の比率が種々の画像サイズについて保たれるように、画像サイズによって決定され得る。本開示の誤差拡散方法は、後述されるように、ブロックレベルで働く。ブロックサイズが選択されると、ブロックサイズは同じ画像について同じに保たれる。

ブロックサイズが決定されると、２つの機能、すなわち、切り捨て機能及び誤差分配機能が夫々のブロックの中で実行される。最初に、ステップ２０５で、ノイズ信号Ｎ（例えば、マスキング信号）は、ノイズ発生器１１６を介して画像に付加される。ステップ２０６で、切り捨て機能は、切り捨てモジュール１１８を介して画像内の各ブロックに対して実行される。切り捨て機能は、一定の量子化係数Ｑ、すなわち、２の累乗、でビット深度の値を割ることによって、ブロック内の夫々の画素についてビット深度を低減するよう用いられる。概して、量子化係数Ｑは２^Ｘに等しい。ここで、ｘは、切り捨てられるビットの数である。例えば、１０ビットデータから８ビットデータへ切り詰めるために、一定の量子化係数Ｑは４であり、すなわち、Ｑ＝２^２である。切り捨て機能は以下のように定義される。

ここで、Ｉ_ｉ，ｊはブロック内の画素値であり、Ｎ_ｉ，ｊは、ノイズ発生器１１６によって切り捨て前に付加される信号であり、Ｑは量子化係数である。Ｉ′_ｉ，ｊは、切り捨てられる画素値である。切り捨て処理には、画素値について処理されるべき丸めの問題がある。例えば、Ｉ′_ｉ，ｊが１．７５、すなわち、７（Ｉ′_ｉ，ｊ＋Ｎ_ｉ，ｊ）を４（Ｑ）で割ったものに等しい場合に、Ｉ′_ｉ，ｊは整数によって表現される必要がある。Ｉ′_ｉ，ｊは、当該技術で知られている種々の丸め方式に基づいて２又は１であってよい。

式（１）で、Ｎ_ｉ，ｊはノイズ（例えば、ホワイトノイズ）であり、それは構造アーティファクトを低減する。概して、Ｎ_ｉ，ｊはランダム信号分布を有する。ユーザインターフェース１１２を介して、オペレータは、手動でＮ_ｉ，ｊの値範囲を制御することができる。デフォルトで、Ｎ_ｉ，ｊの値範囲は０からＱ−１である。画像の選択されているブロック内の夫々の画素について同じノイズを用いることによって、ノイズパターンの空間周波数はブロック内で低く、これにより、画像全体でのノイズの全体的な空間周波数は低減される。ノイズの空間周波数が低減されるので、ノイズ、すなわち、マスキング信号は、復元処理を切り抜け、解凍の間アーティファクトを抑える。

ステップ２０８で、量子化誤差は、下記の式（２）に示されるように、ブロック内の夫々の画素について決定される。

ステップ２１０で、全ての量子化誤差の合計はブロック量子化誤差Ｅ_ｍ，ｎを形成する。このブロック量子化誤差Ｅ_ｍ，ｎは、誤差拡散係数に基づいて隣接ブロックに分配される。

全体的なブロック量子化誤差Ｅ_ｍ，ｎについて、量子化誤差の一部ｅは、
ｅ＝ｃ（ｍ，ｎ）＊Ｅ （３）
によって決定されるように、隣接ブロックに分配される。ここで、ｃ（ｍ，ｎ）は誤差拡散係数である。

ステップ２１２で、ブロック量子化誤差は、誤差分配モジュール１２０を介して隣接ブロックに分配される。夫々のブロック内の誤差分配関数は、以下：
Ｉ_ｉ，ｊ＝Ｉ_ｉ，ｊ＋ｗ_ｉ，ｊｅ、 Ｉ_ｉ，ｊ∈Ｂ_ｍ，ｎ （４）
Ｗ_ｉ，ｊ＝１／（ＮＭ）、 Ｉ_ｉ，ｊ∈Ｂ_ｍ，ｎ （５）
のように定義される。ここで、ｅはブロックＢ_ｍ，ｎに分配される全体的な誤差であり、Ｎ及びＭはブロックの面積であり、ｗ_ｉ，ｊはブロックＢ_ｍ，ｎの重み係数である。一実施例で、式（５）に示される一様分布は、重み係数を計算するために用いられる。より複雑な関数が、ｗ_ｉ，ｊを計算するために設計され得る。例えば、ｗ_ｉ，ｊは、Ｉ（ｉ，ｊ）に比例して設定され得る。

ブロックＢ_ｍ，ｎのサイズは、誤差拡散処理で制御され得且つアーティファクトのマスキングについて最良の効果を達成するよう選択される空間周波数の量を決定する。しかし、ブロックサイズが大きいと、誤差拡散処理で望まれない構造化誤差が発生する傾向がある。かかる構造化アーティファクトはブロック境界アーティファクトを含む。このブロック境界アーティファクトでは、２つの異なるブロックにある２つの隣接画素が別なふうに変形される。式（１）のＮ_ｉ，ｊは、また、ランダムノイズを含む潜在的な構造化アーティファクトを無効化するために使用される。２×２のブロックサイズを例とすると、可視的なブロックアーティファクトを伴わない７２０×４８０画素（例えば、ＤＶＤ解像度）の画像を処理するのに十分であることが分かっている。当然のことながら、他のブロックサイズ及び画像サイズが、結果として起こる可視的なアーティファクトを伴わずに用いられてよい。

画像が誤差分配機能によって変更された後、画像は、後処理装置１０２のメモリ（例えば、記憶装置１２４）にセーブされてよい。特定のフィルムの全ての画像が変更されると、画像は、ＭＰＥＧ１、２、４及びＨ．２６４等のいずれかの従来の圧縮規格に従って、エンコーダ１２２を介して符号化されてよい（ステップ２１４）。次いで、圧縮されたフィルム１３０は、記憶装置（例えば、記憶装置１２４）に記憶され、又はリムーバブル記憶装置（例えば、ＤＶＤ）に転送されてよい。

図４及び図５は、切り捨て処理を受けた画像と元の画像との差である誤差を示す。図５は、本開示のブロックに基づく方法が、従来のアプローチ（例えば、画素に基づく方法）によって処理された図４の誤差マップに比べて高空間周波数成分を有さないことを実証する。

本開示のブロックに基づく誤差拡散アプローチは、また、ＭＰＥＧ２圧縮処理でのピーク信号対ノイズ比（ＰＳＮＲ）を改善する。図６を参照すると、ＰＳＮＲは、画素に基づく誤差拡散アプローチに比べて０．２から０．５ｄＢほど改善される。同じビットストリームサイズについて、本開示のブロックに基づく方法は、より良い復号画像品質を与え、あるいは、同じ画像品質について、それは、使用ビットが少なくて済む。

本開示の教示を組み込む実施形態がここで詳細に図示及び記載をされてきたが、当業者は、これらの教示をやはり組み込む多種多様な他の実施形態を容易に考え出すことができる。（限定ではなく例示を目的として）画像におけるアーティファクトを低減するシステム及び方法に係る好ましい実施形態を記載してきたことで、改良及び変形は前述の教示の観点から当業者によって行われ得ることが知られる。従って、当然のことながら、添付の特許請求の範囲で述べられている本開示の適用範囲及び精神の範囲内にある変更が、開示される本開示の具体的な実施形態において行われ得る。特許法によって求められる詳細及び列挙によりこのようにして本開示を記載してきたが、特許証によって保護されることを請求され望まれるものは添付の特許請求の範囲で示される。

本願は、２００７年６月１６日に米国で出願された仮出願番号第６０／８８０６５０号の優先権を３５Ｕ．Ｓ．Ｃ．§１１９の下で主張する。

Claims (20)

1. 画像におけるアーティファクトを低減する方法であって、
   前記画像の画素のブロックサイズを選択する選択ステップと、
   マスキング信号を前記画像に付加する付加ステップと、
   前記画像で少なくとも１つのブロックについて量子化誤差を決定する決定ステップと、
   前記画像におけるアーティファクトを隠すよう該画像において前記量子化誤差を隣接ブロックに分配する分配ステップと
   を有する方法。
2. 前記分配ステップ後に前記画像を圧縮機能により符号化する符号化ステップを更に有する請求項１記載の方法。
3. 前記圧縮機能は不可逆である、請求項２記載の方法。
4. 前記マスキング信号はノイズ信号である、請求項１記載の方法。
5. 前記決定ステップは、
   前記少なくとも１つのブロックで夫々の画素を切り詰めるステップと、
   夫々の画素について量子化誤差を決定するステップと、
   前記少なくとも１つのブロックで夫々の画素の前記量子化誤差を合計するステップと
   を更に有する、請求項１記載の方法。
6. 前記分配ステップは、重み係数に基づいて前記量子化誤差の一部を隣接ブロックに分配するステップを更に有する、請求項１記載の方法。
7. 前記分配ステップは、前記量子化誤差の均等な部分を前記隣接ブロックの夫々に分配するステップを更に有する、請求項１記載の方法。
8. 前記分配ステップは因果関係を示す、請求項１記載の方法。
9. 前記ブロックサイズは前記画像のサイズに比例する、請求項１記載の方法。
10. 画像におけるアーティファクトを低減するシステムであって、
    前記画像に適用されるマスキング信号を生成するよう構成される信号発生器と、
    前記画像の画素のブロックサイズを選択するよう構成されるブロック選択器と、
    前記画像の少なくとも１つのブロックで量子化誤差を決定し且つ該量子化誤差を、前記画像におけるアーティファクトを低減するよう隣接ブロックに分配するよう構成される誤差拡散モジュールと
    を有するシステム。
11. 前記信号発生器はノイズ信号を生成するよう構成される、請求項１０記載のシステム。
12. 前記画像を圧縮機能により符号化するよう構成されるエンコーダを更に有する、請求項１０記載のシステム。
13. 前記圧縮機能は不可逆である、請求項１２記載のシステム。
14. 前記誤差拡散モジュールは、前記少なくとも１つのブロックで夫々の画素を切り詰め、夫々の画素について量子化誤差を決定し、前記少なくとも１つのブロックで夫々の画素の前記量子化誤差を合計するよう構成される切り捨てモジュールを更に有する、請求項１０記載のシステム。
15. 前記誤差拡散モジュールは、重み係数に基づいて前記量子化誤差の一部を隣接ブロックに分配するよう構成される誤差分配モジュールを更に有する、請求項１０記載のシステム。
16. 前記誤差分配モジュールは、更に、因果的方法で前記量子化誤差を分配するよう適合される、請求項１５記載のシステム。
17. 前記誤差拡散モジュールは、前記量子化誤差の均等な部分を前記隣接ブロックの夫々に分配するよう構成される誤差分配モジュールを更に有する、請求項１０記載のシステム。
18. 前記ブロックサイズは前記画像のサイズに比例する、請求項１０記載のシステム。
19. 機械によって読出可能であって、画像におけるアーティファクトを低減する方法を実行するよう前記機械によって実行可能な命令のプログラムを具現するプログラム記憶媒体であって、
    前記方法は、
    前記画像の画素のブロックサイズを選択する選択ステップと、
    マスキング信号を前記画像に付加する付加ステップと、
    前記画像で少なくとも１つのブロックについて量子化誤差を決定する決定ステップと、
    前記画像におけるアーティファクトを隠すよう該画像において前記量子化誤差を隣接ブロックに分配する分配ステップと、
    前記画像を圧縮機能により符号化するステップと
    を有する、プログラム記憶媒体。
20. 前記マスキング信号はノイズ信号である、請求項１９記載のプログラム記憶媒体。

Images