JP2012502540A - デジタル画像ノイズの低減 - Google Patents
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Abstract
【選択図】図2
Description
本願は、2008年9月9日出願の米国仮出願61/095,466号明細書の優先権を主張するものであり、前記出願の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。
図1は、動画データを処理可能なシステム100の一実施形態を示したものである。システム100は、動画入力ロジック110に入力された入力動画ストリーム105を受信する。入力は、個別フレームの形式であってもよいし、圧縮されていてもよい。また、入力は、圧縮されたマクロブロックであってもよい。マクロブロックは、H.264規格、MPEG(motions picture experts group)規格、又はその他の圧縮規格に準拠した、より小さなブロックから構成されていてもよい。動画入力ロジック110は、動画入力データを格納し、データフレームを並べ替えて、動画入力を、動画伸長(decompression)ロジック120による処理のために準備する。
図2に示す2Dモスキートフィルタロジック230及び2Dブロックフィルタロジック240は、一実施形態では、2次元エッジ適応フィルタである。2Dモスキートフィルタロジック230は、モスキートノイズの影響を受けている画素をフィルタリングし、2Dブロックフィルタロジック240は、ブロックノイズの影響を受けている画素をフィルタリングする。2Dモスキートフィルタロジック230及び2Dブロックフィルタロジック240は、それぞれ、プログラム可能な閾値及びカーネルサイズを有する。1D水平方向フィルタロジック250及び1D垂直方向フィルタロジック260は、水平方向及び垂直方向で動作する。1D水平方向フィルタロジック250及び1D垂直方向フィルタロジック260は、それぞれ水平方向のブロック境界及び垂直方向のブロック境界をフィルタリングする。2Dモスキートフィルタロジック230、2Dブロックフィルタロジック240、1D水平方向フィルタロジック250及び1D垂直方向フィルタロジック260は、線形モード又はエッジ適応モードで動作することができ、係数及び閾値の様々なセットを使用してプログラム可能である。
図3は、モスキートノイズ検出ロジック300の実施形態を示す。モスキートノイズ検出ロジック300は、エッジ検出ロジック310を使用して、強い方向性エッジを特定し、これらのエッジ周辺にバンド(帯)を生成する。検出されたエッジの例が、図4に示されている。一実施形態において、エッジ検出ロジック310は、方向性エッジ検出マスクを4つ有するエッジフィルタである。マスクを画像上で走査して、最大4つの出力をプログラム可能な閾値と比較することにより、画素が、エッジマップで表されるエッジの一部であるか否かを判断する。エッジマップは、2値で表され、"1"は、現在の画素が、検出されたエッジに存在していることを示す。ここで、その他の数のマスクを実装してもよい。
図6は、ブロックノイズ検出ロジック600の一実施形態を示したものである。ブロックノイズ検出ロジック600は、圧縮された画像を形成するのに使用されたブロックのエッジを判断する。通常、画像は、マクロブロックから構成されている。マクロブロックは、16×16画素の正方形の領域である。あるブロック符号化標準では、マクロブロックは、さらに小さな複数のサブブロックからなる。フレーム間で画像データが大きく変化しない場合には、マクロブロックを使用することにより、画像の個々のフレームを、少ないデータに圧縮することができる。平坦領域は、大きなサブブロックで構成され、詳細領域は、小さなサブブロックで構成される。
1.平坦性条件(1)
a.max(A,B,C,D)− min(A,B,C,D) < 閾値1 及び
b.max(E,F,G,H)− min(E,F,G,H) < 閾値1
2.平坦性条件(2)
a.|A−B|<閾値2 及び
b.|B−C|<閾値2 及び
c.|C−D|<閾値2 及び
d.|E−F|<閾値2 及び
e.|F−G|<閾値2 及び
f.|G−H|<閾値2 及び
3.差分条件(1)
a.|mean(A,B,C,D)|−|mean(E,F,G,H)|>閾値3
4.差分条件(2)
a.|D−E|>閾値4
画素A、B、C及びDは、第1のブロックに関連付けられ、画素E、F、G及びHは、第2のブロックに関連付けられている。第1閾値、第2閾値、第3閾値及び第4閾値は、プログラム可能な値である。第1閾値、第2閾値、第3閾値及び第4閾値は、装置900が処理する画像フォーマットに基づいて、プログラム可能である。特定の比較がブロックノイズの検出にどの程度寄与しているのかを測るために、これらの比較条件を重み付けしてもよい。
図2に示すように、一実施形態では、出力生成ロジック270は、検出されたグリッド及びフィルタリングされた画像値を使用して、輝度出力を計算する。ブロックノイズではなく、モスキートノイズによって劣化されていると検出された画素については、2Dフィルタモスキートフィルタ出力と、元の輝度とを混合することにより、輝度出力が生成される。混合は、図3のモスキートノイズ検出ロジック300によって示されたノイズレベルである混合ファクタによって制御される。高いノイズレベルを有する画素に対するフィルタ出力には、元の輝度よりも、高い重み付けがなされる。低いノイズレベルを有する画素に対するフィルタ出力には、元の輝度よりも、低い重み付けがなされる。
Claims (20)
- デジタル画像の画素に関連付けられたモスキートノイズ値を1画素単位で決定する段階と、
前記デジタル画像に関連付けられたブロックノイズ値を1画素単位で決定する段階と、
複数の適応フィルタを用いて、前記デジタル画像をフィルタリングする段階と、
前記モスキートノイズ値及び前記ブロックノイズ値に少なくとも一部基づいて、前記複数の適応フィルタからのフィルタ出力を組み合わせることにより、前記デジタル画像における圧縮アーティファクトを1画素単位で低減する段階と
を備える方法。 - 前記モスキートノイズ値を決定する段階は、
強方向性エッジを検出し、
前記強方向性エッジの近傍にモスキートノイズが発生する可能性のある領域を決定し、
前記モスキートノイズが発生する可能性のある領域の画素についてモスキートノイズ値を決定することにより行われる請求項1に記載の方法。 - デジタル画像に存在するモスキートノイズの量を検出するモスキートノイズ検出ロジックと、
前記デジタル画像に存在するブロックノイズの量を検出するブロックノイズ検出ロジックと、
前記デジタル画像をフィルタリングして、2次元(2D)モスキートフィルタ出力、2Dブロックフィルタ出力、1次元(1D)水平方向ブロックフィルタ出力、及び1D垂直方向ブロックフィルタ出力のうちの少なくとも1つを生成するフィルタロジックと、
前記モスキートノイズの量及び前記ブロックノイズの量に少なくとも一部基づいて、画質を向上させるべく修正フィルタ出力を選択する選択ロジックと、
前記修正フィルタ出力に少なくとも一部基づいて、前記デジタル画像における圧縮アーティファクトを低減する圧縮アーティファクトロジックと
を備え、
前記修正フィルタ出力は、前記2Dモスキートフィルタ出力、前記2Dブロックフィルタ出力、前記1D水平方向ブロックフィルタ出力、及び前記1D垂直方向ブロックフィルタ出力のうちの少なくとも1つである装置。 - 前記デジタル画像は、現在フレームであって、
前記選択ロジックは、複数の前フレームのセットの履歴に少なくとも一部基づいて、前記修正フィルタ出力を選択し、
ブロッキーなフレームは、フレーム全体に渡ってブロックノイズを有し、
前記複数の前フレームのセットの一定数がブロッキーである場合は、前記現在のフレームはブロッキーである請求項3に記載の装置。 - 前記モスキートノイズ検出ロジックは、
強方向性エッジを検出し、
前記強方向性エッジを、大きな拡張幅で拡張し、
前記強方向性エッジを、小さな拡張幅で拡張し、
前記大きな拡張幅及び前記小さな拡張幅内の画素でエッジマップを形成し、
前記エッジマップに対応する前記デジタル画像の平坦領域を決定し、
モスキートノイズ閾値を超えるモスキートノイズ強度を有する画素を決定し、
前記エッジマップに対応するモスキート画素値、前記平坦領域に対応する画素値、及び前記モスキートノイズ閾値を超えるモスキートノイズ強度を有する画素を掛け合わせることにより、モスキートノイズ出力を生成する請求項3に記載の装置。 - 3×3画素の領域における隣接する画素のリンギング値を計算するリンギング検出ロジックをさらに備える請求項5に記載の装置。
- 前記エッジマップは、前記方向性エッジ周辺の画素領域であり、前記方向性エッジ上の画素は、前記エッジマップには含まれず、前記大きな拡張幅は、前記エッジマップの外側のエッジの画素を規定し、前記小さな拡張幅は、前記エッジマップの内側のエッジの画素を規定する請求項5に記載の装置。
- 前記ブロックノイズ検出ロジックは、
水平方向ブロック境界が存在するかを検出し、
垂直方向ブロック境界が存在するかを検出し、
前記水平方向ブロック境界が一定の間隔で周期的に繰り返されること又は前記垂直方向ブロック境界が一定の間隔で周期的に繰り返されることのどちらか一方を少なくとも示すブロック位相が、前記デジタル画像に存在するか判断し、
前記ブロック位相に少なくとも一部基づいて、前記デジタル画像の画素に対応するグリッドを生成し、
前記ブロックノイズ検出ロジックは、前記グリッド及び前記デジタル画像の画素に少なくとも一部基づいて、前記ブロックノイズの量を検出する請求項3に記載の装置。 - 前記ブロックノイズ検出ロジックは、
前記デジタル画像の垂直方向の1つの列における画素に少なくとも一部基づいて、水平方向ブロック境界を決定し、
前記水平方向ブロック境界の位相に対応する水平方向アキュムレータをインクリメントし、
前記デジタル画像の水平方向の1つの行における画素に少なくとも一部基づいて、垂直方向ブロック境界を決定し、
前記垂直方向ブロック境界の位相に対応する垂直方向アキュムレータをインクリメントし、
水平方向アキュムレータ値及び垂直方向アキュムレータ値に少なくとも一部基づいて、前記デジタル画像のブロックグリッドを生成し、
前記ブロックノイズ検出ロジックは、前記ブロックグリッド及び前記デジタル画像の画素に少なくとも一部基づいて、前記ブロックノイズの量を検出する請求項3に記載の装置。 - 前記圧縮アーティファクトロジックは、前記ブロックグリッドに少なくとも一部基づいて、前記デジタル画像における圧縮アーティファクトを低減する請求項10に記載の装置。
- 画素値が、モスキートノイズ量及びブロックノイズ量を含む場合に、
前記選択ロジックは、前記2Dモスキートフィルタ出力に少なくとも一部基づいて修正フィルタ出力を選択し、
前記修正フィルタ出力は、前記2Dブロックフィルタ出力、前記1D水平方向ブロックフィルタ出力及び前記1D垂直方向ブロックフィルタ出力のうちの少なくとも1つに基づく請求項3に記載の装置。 - デジタル画像中にモスキートノイズが存在すると判断された場合に、モスキートノイズ強度を示すモスキートノイズ出力を生成する段階と、
デジタル画像中にブロックノイズが存在すると判断された場合に、ブロックノイズの強度を表すブロックノイズ出力を生成する段階と、
2次元(2D)モスキートフィルタ、2Dブロックフィルタ、1次元(1D)水平方向フィルタ及び1D垂直方向フィルタのうちの少なくとも1つを用いて、前記デジタル画像をフィルタリングすることにより、2Dモスキートフィルタ出力、2Dブロックフィルタ出力、1D水平方向フィルタ出力、及び1D垂直方向フィルタ出力を生成する段階と、
画質を改善するべく、前記モスキートノイズ出力及び前記ブロックノイズ出力に少なくとも一部基づいて、修正フィルタ出力を選択する段階と、
前記修正フィルタ出力に少なくとも一部基づいて、前記デジタル画像における圧縮アーティファクトを低減する段階と
を備え、
前記ブロックノイズ出力は、前記ブロックノイズが、垂直方向ブロックノイズ、水平方向ブロックノイズ、並びに前記デジタル画像全体に渡る水平方向ブロックノイズ及び垂直方向ブロックノイズからなるグローバルブロックノイズのうちのいずれかであると特定し、
前記修正フィルタ出力は、前記2Dモスキートフィルタ出力、前記2Dブロックフィルタ出力、前記1D水平方向フィルタ出力、及び前記1D垂直方向フィルタ出力のうちの少なくとも1つである方法。 - 前記デジタル画像は、現在フレームであって、
前記修正フィルタ出力を選択する段階は、複数の前フレームのセットの履歴に少なくとも一部基づき、
ブロッキーなフレームは、フレーム全体に渡ってブロックノイズを有し、
前記複数の前フレームのセットの一定数がブロッキーである場合は、前記現在のフレームはブロッキーである請求項13に記載の方法。 - 現在のフレームがブロッキーである場合には、前記修正フィルタ出力として、前記2Dブロックフィルタ出力が選択される請求項13に記載の方法。
- モスキートノイズが存在すると判断する段階は、
方向性エッジを検出する段階と、
前記方向性エッジを、大きな拡張幅で拡張する段階と、
前記方向性エッジを、小さな拡張幅で拡張する段階と、
前記大きな拡張幅及び前記小さな拡張幅内の画素でエッジマップを形成し、前記エッジマップに対応する、前記デジタル画像の平坦領域を決定する段階と、
前記エッジマップに対応するモスキート画素値、前記平坦領域に対応する画素値、及び前記モスキートノイズ出力に対応する画素値強度の少なくとも3つの値を掛け合わせることにより、前記モスキートノイズ出力を生成する段階とを備える請求項13に記載の方法。 - 前記画素値強度は、3×3画素の領域の隣接する複数の画素のリンギング値を計算することにより決定され、前記画素値強度は、前記3×3画素の領域の中央に位置する画素に対応している請求項16に記載の方法。
- ブロックノイズが存在すると判断する段階は、
水平方向ブロック境界を検出する段階と、
垂直方向ブロック境界を検出する段階と、
前記デジタル画像にブロック位相が存在するか判断する段階と、
前記デジタル画像の画素に対応するグリッドを、前記ブロック位相に少なくとも一部基づいて生成する段階と、
前記グリッド及び前記デジタル画像の前記画素に少なくとも一部基づいて、前記ブロックノイズ出力を生成する段階とをさらに備え、
前記ブロック位相は、前記水平方向ブロック境界が一定の間隔で繰り返されている、及び前記垂直方向ブロック境界が一定の間隔で繰り返されていることの少なくとも一方を示す請求項13に記載の方法。 - 前記デジタル画像の垂直方向の少なくとも1つの列における画素に少なくとも一部基づいて、水平方向ブロック境界を決定する段階と、
前記水平方向ブロック境界の位相に対応する水平方向アキュムレータをインクリメントする段階と、
前記デジタル画像の水平方向の少なくとも1つの行における画素に少なくとも一部基づいて、垂直方向ブロック境界を決定する段階と、
前記垂直方向ブロック境界の位相に対応する垂直方向アキュムレータをインクリメントする段階と、
水平方向アキュムレータ値及び垂直方向アキュムレータ値に少なくとも一部基づいて、前記デジタル画像のブロックグリッドを生成する段階とを備え、
前記画質を改善するべく修正フィルタ出力を選択する段階は、前記ブロックグリッドに少なくとも一部基づいて行われる請求項13に記載の方法。
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