JP2013526138A - 時間ノイズフィルタリングにおけるゴーストアーチファクト低減 - Google Patents
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Abstract
Description
Yo(x,y,n)=a(x,y,n)Yc(x,y,n)+(1−a(x,y,n))Yo(x,y,n−1);
Uo(x,y,n)=a(x,y,n)Uc(x,y,n)+(1−a(x,y,n))Uo(x,y,n−1);
Vo(x,y,n) =a(x,y,n)Vc(x,y,n)+(1−a(x,y,n))Vo(x,y,n−1)
ここで、xおよびyは空間座標であり、nは時間座標、すなわちフレームインデックス、であり、Y、U、Vはビデオシーケンスの3つの色チャネルであり、a(x,y,n)は動き値m(x,y,n)によって制御される混合ファクタである。
m(x,y,n)=|Yc(x,y,n)−Yo(x,y,n−1)|+|Uc(x,y,n)−Uo(x,y,n−1)|+|Vc(x,y,n)−Vo(x,y,n−1)|
動き値が小さく、画素がこの位置に良好に整合されることを示している場合、強い時間フィルタが適用される。動き値が大きく、画素がこの位置に良好に整合されないことを示している場合、弱い時間フィルタが適用される。そのため、各画素毎のx,yでの混合ファクタaは、その画素位置における動きmの関数である。
m(x,y,n)<Tmの場合、a(x,y,n)=a0+(1−a0)m(x,y,n)/Tm;
m(x,y,n)が他の値の場合、a(x,y,n)=1
ここで、Tmおよびa0は時間フィルタの入力パラメータである。これらのパラメータはこれ以降でより詳細に説明する。Tmの値が大きいと、ゴーストアーチファクトを生じさせることがある。
Yo(x,y,n)=round(a(x,y,n)Yc(x,y,n)+(1−a(x,y,n))Yo(x,y,n−1));
=round(Yo(x,y,n−1)+a(x,y,n)(Yc(x,y,n)−Yo(x,y,n−1)));
=Yo(x,y,n−1)+round(a(x,y,n)(Yc(x,y,n)−Yo(x,y,n−1)))
|Yc(x,y,n)−Yo(x,y,n−1)|が小さく、a(x,y,n)も小さい場合、|a(x,y,n)(Yc(x,y,n)−Yo(x,y,n−1))|は1/2よりも小さくなり得る。このような場合、出力画素値Yo(x,y,n)は、前の出力画素値Yo(x,y,n−1)に等しい。これらの画素位置にゴーストアーチファクトが生じた場合、これらのアーチファクトは、この条件が継続して満たされる限りそのままになる。視覚的には、ビデオシーケンスの動領域で輪郭がスムースに移動しない状態が観察され得る。UおよびVチャネルにも同じ結論が適用される。
m(x,y,n)=|Yc(x,y,n)−Yo(x,y,n−1)|+|Uc(x,y,n)−Uo(x,y,n−1)|+|Vc(x,y,n)−Vo(x,y,n−1)|
ここで、[Yo(x,y,n−1), Uo(x,y,n−1), Vo(x,y,n−1)]は参照フレームであり、[Yc(x,y,n), Uc(x,y,n), Vc(x,y,n)]は空間フィルタされたフレーム(214)である。
Yo(x,y,n)=round(a(x,y,n)Yc(x,y,n)+(1−a(x,y,n))Yo(x,y,n−1));
Uo(x,y,n)=round(a(x,y,n)Uc(x,y,n)+(1−a(x,y,n))Uo(x,y,n−1));
Vo(x,y,n)=round(a(x,y,n)Vc(x,y,n)+(1−a(x,y,n))Vo(x,y,n−1))
m(x,y,n)<Tmの場合、a(x,y,n)=a0+(1−a0)m(x,y,n)/Tm;
m(x,y,n)が他の値の場合、a(x,y,n)=1
図2Bに示すように、位置x,yにおける画素についての混合ファクタaは、その画素位置での動きmの関数である。この動き−混合ファクタ関数a(m)は、各フレーム毎に更新されるルックアップテーブルとして実装され得、そのため、各画素毎の付加的な演算を必要としない。あるフレームについてのルックアップテーブルa(m)の生成を説明する疑似コードを表1に示す。この疑似コードでは、MAX_mは最大動き値である。混合ファクタが上記で示したように演算される本発明の実施形態では、フレーム混合構成要素(222)は、フィルタされた出力フレーム(212)に対し後処理を実施してゴーストアーチファクトを低減してもよい。
(表1)
for m=0 to MAX_m
if(m<Tm)
a[m]=a0+(1−a0)m/Tm
else
a[m]=1
end if
end for
(表2)
if (Yc(x,y,n)>Yo(x,y,n)) and (Yo(x,y,n)=Yo(x,y,n−1))
Yo(x,y,n)++;
if (Yc(x,y,n)<Yo(x,y,n)) and (Yo(x,y,n)=Yo(x,y,n−1))
Yo(x,y,n)−−;
if (Uc(x,y,n)>Uo(x,y,n)) and (Uo(x,y,n)=Uo(x,y,n−1))
Uo(x,y,n)++;
if (Uc(x,y,n)<Uo(x,y,n)) and (Uo(x,y,n)=Uo(x,y,n−1))
Uo(x,y,n)−−;
if (Vc(x,y,n)>Vo(x,y,n)) and (Vo(x,y,n)=Vo(x,y,n−1))
Vo(x,y,n)++;
if (Vc(x,y,n)<Vo(x,y,n)) and (Vo(x,y,n)=Vo(x,y,n−1))
Vo(x,y,n)−−
(表3)
if(Yo(x,y,n)=Yo(x,y,n−1))
Yo(x,y,n)=Yc(x,y,n);
if(Uo(x,y,n)=Uo(x,y,n−1))
Uo(x,y,n)=Uc(x,y,n);
if(Vo(x,y,n)=Vo(x,y,n−1))
Vo(x,y,n)=Vc(x,y,n)
|a(x,y,n)(Yc(x,y,n)−Yo(x,y,n−1))|=(a0+(1−a0)m(x,y,n)/Tm)m(x,y,n)/3<1/2
段階的収束をもたらす混合ファクタを含むフレームについてのルックアップテーブルa(m)の生成を説明する疑似コードを表4に示す。改変された動き−混合ファクタ関数の例を図2Cに示す。
(表4)
for m=0 to MAX_m
if(m>=Tm or m=0)
a[m]=1
else if (2(a0+(1−a0)m/Tm)m>=3)
a[m]=a0+(1−a0)m/Tm
else
a[m]=3/(2×m)
end if
end for
(表5)
for m=0 to MAX_m
if (2(a0+(1−a0)m/Tm)m>=3 and (m<Tm)
a[m]=a0+(1−a0)m/Tm
else
a[m]=1
end if
end for
m(x,y,n)=|Yc(x,y,n)−Yo(x,y,n−1)|+|Uc(x,y,n)−Uo(x,y,n−1)|+|Vc(x,y,n)−Vo(x,y,n−1)|
ここで、[Yo(x,y,n−1), Uo(x,y,n−1), Vo(x,y,n−1)]は参照フレームであり、[Yc(x,y,n), Uc(x,y,n), Vc(x,y,n)]は現在のフレームである。
m(x,y,n)<Tmの場合、a(x,y,n)=a0+(1−a0)m(x,y,n)/Tm;
m(x,y,n)が他の値の場合、a(x,y,n)=1
本発明のいくつかの実施形態では、混合ファクタの演算は、指標として動き値を用いるルックアップテーブルである。表1は、このようなテーブルの生成を説明する疑似コードを示す。
Yo(x,y,n)=round(a(x,y,n)Yc(x,y,n)+(1−a(x,y,n))Yo(x,y,n−1));
Uo(x,y,n)=round(a(x,y,n)Uc(x,y,n)+(1−a(x,y,n))Uo(x,y,n−1));
Vo(x,y,n)=round(a(x,y,n)Vc(x,y,n)+(1−a(x,y,n))Vo(x,y,n−1))
Claims (14)
- ゴーストアーチファクトを低減するためのデジタルビデオシーケンスのノイズフィルタリングの方法であって、
参照フレームに基づいて前記デジタルビデオシーケンスのフレーム内の画素について動き値を演算すること、
前記動き値に基づいて前記画素について混合ファクタを演算すること、
前記参照フレームおよび前記フレーム内の対応する画素値に前記混合ファクタを適用することによって、フィルタされた出力画素値を生成することであって、ゴーストアーチファクトを低減するため、選択されるフィルタされた出力画素値が前記フレーム内の対応する画素値に向かって収束されること、および
前記フィルタされたフレームを出力すること、
を含む、方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記選択されたフィルタされた出力画素値が、前記フレーム内の前記対応する画素値に向かって即座収束される、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、前記選択されたフィルタされた出力画素値が、前記フレーム内の前記対応する画素値に向かって段階的に収束される、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、フィルタされた出力画素値を生成することが、あるフィルタされた出力画素値が前記参照フレーム内の対応する画素値に等しいとき、前記フィルタされた出力画素値を前記フレーム内の対応する画素値に近づくように動かすように、前記フィルタされた出力画素値を1だけインクリメントまたはデクリメントすることを含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、フィルタされた出力画素値を生成することが、あるフィルタされた出力画素値が前記参照フレーム内の対応する画素値に等しいとき、前記フィルタされた出力画素値を前記フレーム内の対応する画素値で置き換えることを含む、方法。
- 請求項1に記載の方法であって、混合ファクタを演算することが、
(2(a0+(1−a0)m(x,y,n)/Tm)m(x,y,n)>=3)のとき、混合ファクタをa0+(1−a0)m(x,y,n)/Tmとして演算すること、
m(x,y,n)=Tmまたはm(x,y,n)=0のとき、混合ファクタを1として演算すること、および
その他の場合は混合ファクタを3/(2×m(x,y,n))として演算すること、
を含み、ここで、nは前記フレームの番号であり、xおよびyは画素座標であり、m(x,y,n)は動き値であり、Tmは動き閾値であり、a0は強度パラメータである、
方法。 - 請求項1に記載の方法であって、混合ファクタを演算することが、
(2(a0+(1−a0)m(x,y,n)/Tm)m(x,y,n)>=3)およびm(x,y,n)<Tmのとき、混合ファクタをa0+(1−a0)m(x,y,n)/Tmとして演算すること、および、
その他の場合は混合ファクタを1として演算すること、
を含み、ここで、nは前記フレームの番号であり、xおよびyは画素座標であり、m(x,y,n)は動き値であり、Tmは動き閾値であり、a0は強度パラメータである、
方法。 - 請求項1に記載の方法であって、前記動き値を演算する前に、前記フレームに空間フィルタを適用することをさらに含む、方法。
- ゴーストアーチファクトを低減するためにデジタルビデオシーケンスをフィルタリングするノイズフィルタであって、
参照フレームとして用いられる前記ノイズフィルタの出力フレームをストアするように構成されるフレームバッファ構成要素、
前記参照フレームに基づいて前記デジタルビデオシーケンスのフレーム内の画素について動き値を演算するように構成される動き検出構成要素、
前記動き値に基づいて前記画素について混合ファクタを演算するように構成される動き−混合ファクタ変換構成要素、および
前記参照フレームおよび前記フレーム内の対応する画素値に前記混合ファクタを適用することによって、フィルタされた出力画素値を生成するように構成されるフレーム混合構成要素であって、ゴーストアーチファクトが低減されるように、選択されるフィルタされた出力画素値が前記フレーム内の対応する画素値に向かって収束される、前記フレーム混合構成要素、
を含む、ノイズフィルタ。 - 請求項9に記載のノイズフィルタであって、前記フレーム混合構成要素が、
あるフィルタされた出力画素値が前記参照フレーム内の対応する画素値に等しいとき、前記フィルタされた出力画素値を前記フレーム内の対応する画素値に近づくように動かすように、前記フィルタされた出力画素値を1だけインクリメントまたはデクリメントすること、および、
あるフィルタされた出力画素値が前記参照フレーム内の対応する画素値に等しいとき、前記フィルタされた出力画素値を前記フレーム内の対応する画素値で置き換えること、
とからなる群から選択される1つを実行するように構成される、
ノイズフィルタ。 - 請求項9に記載のノイズフィルタであって、前記動き−混合ファクタ変換構成要素が、
(2(a0+(1−a0)m(x,y,n)/Tm)m(x,y,n)>=3)のとき、混合ファクタをa0+(1−a0)m(x,y,n)/Tmとして演算し、
m(x,y,n)=Tmまたはm(x,y,n)=0のとき、混合ファクタを1として演算し、
その他の場合は混合ファクタを3/(2×m(x,y,n))として演算する、
ように構成され、ここで、nは前記フレームの番号であり、xおよびyは画素座標であり、m(x,y,n)は動き値であり、Tmは動き閾値であり、a0は強度パラメータである、
ノイズフィルタ。 - 請求項9に記載のノイズフィルタであって、前記動き−混合ファクタ変換構成要素が、
(2(a0+(1−a0)m(x,y,n)/Tm)m(x,y,n)>=3)およびm(x,y,n)<Tmのとき、混合ファクタをa0+(1−a0)m(x,y,n)/Tmとして演算し、
その他の場合は混合ファクタを1として演算する、
ように構成され、ここで、nは前記フレームの番号であり、xおよびyは画素座標であり、m(x,y,n)は動き値であり、Tmは動き閾値であり、a0は強度パラメータである、
ノイズフィルタ。 - 請求項9に記載のノイズフィルタであって、前記フレームに空間フィルタを適用するように構成される空間フィルタ構成要素をさらに含む、ノイズフィルタ。
- ゴーストアーチファクトを低減するためにデジタルビデオシーケンスをフィルタリングするように構成されるデジタルシステムであって、
参照フレームとして用いられるフィルタされた出力フレームをストアするための手段、
前記参照フレームに基づいて前記デジタルビデオシーケンスのフレーム内の画素について動き値を演算するための手段、
前記動き値に基づいて前記画素についての混合ファクタを演算する手段、および
前記参照フレームおよび前記フレーム内の対応する画素値に前記混合ファクタを適用することによって、フィルタされた出力画素値を生成する手段であって、ゴーストアーチファクトを低減するように、選択されるフィルタされた出力画素値が前記フレーム内の対応する画素値に向かって収束される、前記手段、
を含む、デジタルシステム。
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