JP2801609B2 - 画像符号化装置の適応フィルタ - Google Patents

画像符号化装置の適応フィルタ

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Description

【発明の詳細な説明】 〔概要〕 入力画面を複数のブロックに分割してブロック単位に
符号化する画像符号化装置において,ブロックの境界に
現れるブロック歪を抑圧する適応フィルタに関し, ブロック歪の発生を抑圧して画質の向上を図ることを
目的とし, 入力画面を複数ブロックに分割してブロック単位で符
号化するブロック符号化手段を備えた画像符号化装置に
おいて,ブロック符号化手段によりブロック単位で符号
化する際に、ブロックの境界に現れるブロック歪を抑圧
するための雑音整形フィルタ処理をブロック符号化手段
で符号化されるブロックにおける隣接ブロックとの境界
近傍に存在する画素にだけ対して行うブロック境界フィ
ルタ手段を具備してなる。
〔産業上の利用分野〕
本発明は入力画面を複数のブロックに分割してブロッ
ク単位に符号化する画像符号化装置において,ブロック
の境界に現れるブロック歪を抑圧する適応フィルタに関
する。
〔従来の技術〕
画像符号化において入力画像をブロック単位で符号化
するブロック符号化方式には,スカラ量子化(SQ),ベ
クトル量子化(VQ),離散コサイン変換(DCT)などが
ある。このうち,スカラ量子化またはベクトル量子化に
よる符号器が第5図に,離散コサイン変換による符号器
が第6図に示される。
第5図において,1は減算器であり,入力画面xと予測
画面の差分を求めて予測誤差画面εを発生する。2は
量子化器であって,ベクトル量子化またはスカラ量子化
を行う。離散フーリエ変換の場合には第6図に示される
ように離散フーリエ変換回路12が付加される。この量子
化器2は予測誤差を量子化した値の他にサイド情報Sを
出力する。サイド情報Sには例えば有効ブロックか無効
ブロックかの判定情報,あるいは量子化器の種類を示す
情報が含まれる。
3は逆量子化器,4は加算器であって逆量子化された予
測誤差画面ε′と予測画面とを加算して局部復号画面
x′を発生する。5は予測器であって,フレーム内予
測,動き補償予測,あるいはフレーム間予測などの各種
方式のものが適用できる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述した従来の符号器で,ブロック単位の符号化を行
うと,受信側で再生された画面において,隣接するブロ
ック間の境界が目立ち,ブロックの形が視認できるとい
うブロック歪が生じる傾向がある。このようなブロック
歪は,予測誤差が小さいにもかかわらず目立つ傾向があ
り,実際の再生画面の品質を,実際の予測誤差から考え
られる以上に劣化させてしまう。
したがって本発明の目的はかかるブロック歪の発生を
抑圧して画質の向上を図ることにある。
〔課題を解決するための手段〕
第1図は本発明に係る原理ブロック図である。本発明
に係る画像符号化装置の適応フィルタは、一つの形態と
して、入力画面を複数ブロックに分割してブロック単位
で符号化するブロック符号化手段を備えた画像符号化装
置において、該ブロック符号化手段によりブロック単位
で符号化する際に、ブロックの境界に現れるブロック歪
を抑圧するための雑音整形フィルタ処理を該ブロック符
号化手段で符号化されるブロックにおける隣接ブロック
との境界近傍に存在する画素にだけ対して、上記符号化
されるブロックが有効ブロックか無効ブロックかに応じ
てフィルタ係数を変えて行うブロック境界フィルタ手段
を具備してなる。
また本発明に係る画像符号化装置の適応フィルタは、
他の形態として、入力画面を複数ブロックに分割してブ
ロック単位で符号化するブロック符号化手段を備えた画
像符号化装置において、該ブロック符号化手段によりブ
ロック単位で符号化する際に、ブロックの境界に現れる
ブロック歪を抑圧するための雑音整形フィルタ処理を該
ブロック符号化手段で符号化されるブロックにおける隣
接ブロックとの境界近傍に存在する画素にだけ対して、
隣接ブロックにおける上記符号化されるブロックとの境
界に存在する画素の量子化誤差を求めて該量子化誤差に
係数をかけた値を上記符号化されるブロックの入力画素
から差し引くことで行うブロック境界フィルタ手段を具
備してなる。
〔作用〕
前者の形態の適応フィルタでは、ブロック符号化手段
21でブロックを符号化する際に、当該ブロックにおける
隣接ブロック(符号化済)との境界近傍に存在する画素
にだけ対して、上記符号化されるブロックが有効ブロッ
クか無効ブロックかに応じてフィルタ係数を変えて雑音
整形フィルタ処理を行う。これにより、ブロック間の境
界を目立たなくするとともに、画質に応じてフィルタ係
数を変えて画面内で均一な画質を得ることができる。
また後者の形態の適応フィルタでは、雑音整形フィル
タ処理を、隣接ブロックにおける現ブロックとの境界に
存在する画素の量子化誤差を求め、この量子化誤差に係
数をかけた値を現ブロックの入力画素から差し引くこと
で行う。これにより、ブロック間の境界を目立たなくす
ることができる。
〔実施例〕
以下,図面を参照しつつ本発明の実施例を説明する。
本発明の一実施例としての画像符号化装置の適応フィ
ルタが第2図に示される。第2図において,減算器1,量
子化器2,逆量子化器3,加算器4,予測器5は第5図に示さ
れたものと同じものである。
6は減算器であって,逆量子化器3で逆量子化された
予測誤差画面ε′から予測誤差画面εを差し引いて量子
化誤差画面Gを出力する。7は減算器6の出力の量子化
誤差画面Gを1ブロック分だけ遅延させる1ブロック遅
延器,8は量子化誤差画面Gを1ブロックライン分だけ遅
延させる1ブロックライン遅延器である。
9は1ブロック遅延器7の出力に係数αを乗じる乗算
器,10は1ブロックライン遅延器8の出力に係数αを乗
じる乗算器である。乗算器9,10は量子化器2のサイド情
報中の有効ブロック/無効ブロック情報に応じてその係
数αを変えるように構成される。係数αは0≦α≦1の
値であり,有効ブロックの場合にαY,無効ブロックの場
合にαをとる。乗算器9または10の出力は減算器1に
おいて入力画面xから差し引かれる。
この実施例装置において,減算器6,遅延器7,8,乗算器
9,10で構成される回路は,ブロックの境界に存在する画
素に対してのみ一種の雑音整形フィルタ処理を行う回路
である。
実施例装置の動作が第3図を参照しつつ以下に説明さ
れる。第3図において,ブロック#1〜#4を符号化済
のブロックとし,ブロック#5をいま量子化器2にかけ
て量子化しようとするブロックとする。
この場合,1ブロック遅延器7にはブロック#5の左側
に隣接する1ブロック前のブロック#4の境界に存在す
る画素の量子化誤差gが格納されており,一方,1ブロ
ックライン遅延器8にはブロック#5の上側に隣接する
1ブロックライン前のブロック#2の境界に存在する画
素の量子化誤差が格納されている。
ブロック#5の上端1行の画素の符号化に際して
は,1ブロックライン遅延器8からブロック#2の下端1
行の画素の量子化誤差gを読み出して乗算器10で係数
αを乗じ,その結果であるα×Gを減算器1でブロック
#5の上端1行の入力画素から減じる。
同じく,ブロック#5の左端1列の画素の符号化に
際しては,1ブロック遅延器7からブロック#4の右端1
列の画素の量子化誤差Gを読み出して乗算器9で係数
αを乗じてその結果であるα×Gを減算器1でブロック
#5の左端1列の入力画素から減じる。
ここで係数αは,ブロック#5が有効ブロックである
場合にはαに,一方,無効ブロックである場合にはα
になるように乗算器9,10で制御される。なお,係数α
は上述のようにサイド情報で制御されるようにしてもよ
いが,サイド情報にかかわらず一定値となるように設定
することもできる。
以上の処理によりブロック#5におけるブロック#2
および#4との境界に存在する画素にはフィルタがか
けられる。このフィルタ自体は雑音整形フィルタの一種
であり,ここではこのフィルタ処理がブロックの境界に
存在する画素にのみかけられている。このようなフィル
タ処理を施すことによってブロックの境界が目立たなく
なってブロック歪が抑圧され,視覚上の画品質の劣化を
防ぐことができる。
本発明の実施にあたっては種々の変形形態が可能であ
る。例えば上述の実施例ではブロックサイズを固定した
ものについて説明したが,勿論,ブロックサイズが可変
であっても本発明は適用できる。量子化の方法も上述し
たものに限られず,ブロック符号化を用いる全ての方式
に適用可能である。
また上述の実施例では回路をハードウェア構成で実現
したが,これに限らず,本発明は例えばDSP(ディジタ
ル信号プロセッサ)等を用いて画像符号化の各処理機能
をソフトウェアで実現することも勿論可能である。第4
図は係る変形例として,画像符号化の各処理をソフトウ
ェアで実現した場合の手順を示す流れ図である。
第4図において1フレームの画面の水平方向のサイズ
をH(画素),垂直方向のサイズをV(画素)とし,1ブ
ロックの水平方向のサイズをBH(画素),垂直方向のサ
イズをBV(画素)とする。入力画面をx(h,v),量子
化誤差の画面をg(h,v),量子化器への入力画面をε
(h,v),予測画面を(h,v),でそれぞれ表し,量子
化器によって量子化された値をQ( ),逆量子化器に
よって逆量子化された値をQ-( )で表す。ここでhは
水平方向における位置を表す画素数,vは垂直方向におけ
る位置を表す画素数である。またフィルタ処理における
係数αはサイド情報が有効ブロックの場合にαY,無効ブ
ロックの場合にαである。
第4図の処理手順を以下に説明する。まず,符号化し
ようと注目しているブロックの画面における座標位置を
表すためのカウンタの値をリセットする(ステップS1〜
S4),すなわち,I=1,J=1,i=0,j=0に設定する。こ
こで,h=I+i,v=J+jであり,I,Jはブロックのサイ
ズBH,BV毎に値が増していくカウント値であり,i,jはブ
ロックサイズ(BH,BV)の範囲において1画素づつ増加
するカウント値である。
いま注目しているブロック内の各画素について予測誤
差εを求める。これは次式, ε(I+i,J+j)=x(I+i,J+j)−(I+i,J+j) を演算することによって求まる。この演算を,jをBVの範
囲で順次に1づつ増加させて繰り返すことによって注目
ブロック内の1列について行い(ステップS6,S7),さ
らにiをBHの範囲で順次に1づつ増加させることを繰り
返すことによって演算の列を順次に水平方向に移動させ
(ステップS8,S9),最終的に注目ブロックの全画素に
ついて予測誤差を求める。
いま注目ブロックが画面の左端に存在しているブロッ
クである場合には,注目ブロック内の左端1列の画素に
対してフィルタ処理をする必要はないので,I=1(すな
わち注目ブロックが左端)の場合には,ステップS11〜S
17の列方向フィルタ処理の手順を行わない(ステップS1
0)。
同様に注目ブロックが画面の上端に存在しているブロ
ックである場合には,注目ブロック内の上端1行の画素
に対してフィルタ処理をする必要はないので,J=1の場
合には,ステップS19〜S25の行方向フィルタ処理の手順
を行わない(ステップS18)。
注目ブロックが画面の左端にあるものでない場合,注
目ブロック内の左端1列の画素に対するフィルタ処理
は,まず注目する画素の予測誤差ε(I,J+j)が有効
ブロック/無効ブロックの何れであるかを判断し(ステ
ップS11),有効ブロックであれば係数αをαに設定
し(ステップS12),無効ブロックであればαに設定
する(ステップS13)。
ついでj=0にカウント値を設定し(ステップS1
4),注目ブロックの左端1列目の一番上の画素につい
て次の演算を行う。
ε(I,J+j)=ε(I,J+j)−α・G(I-1,J+j) この演算式は,いま注目している画素についてステッ
プS5で求めた予測誤差ε(I,J+j)から,注目ブロッ
クの左側に隣接するブロックの画素の量子化誤差G
(I−i,J+j)にαを乗じた値を差し引き,これを新
たに量子化器に入力される予測誤差ε(I,J+j)とす
るものであり,これにより注目画素に対して雑音整形フ
ィルタ処理がかけられる。この処理をjの値を1づつ増
加させつつj=BVまで繰り返し行い(ステップS15〜S1
7),注目ブロック内の左端1列の全画素について行
う。
次いで,注目ブロックが画面の上端のブロックかを判
定し(ステップS18),上端のブロックでない場合,注
目ブロック内の上端1行の画素に対してフィルタ処理を
行う。このフィルタ処理は,注目する画素の予測誤差ε
(I+i,J)が有効ブロック/無効ブロックの何れであ
るかを判断し(ステップS19),有効ブロックであれば
係数αをαに設定し(ステップS20),無効ブロック
であればαに設定する(ステップS21)。
ついでi=0にカウント値を設定し(ステップS2
2),注目ブロックの上端1行目の1番左の画素につい
て次の演算を行う。
ε(I+i,J)=ε(I+i,J)−α・G(I+i,J-1) この演算式は,いま注目している画素についてステッ
プS5で求めた予測誤差ε(I+i,J)から,注目ブロッ
クの上側に隣接するブロックの画素の量子化誤差G
(I+i,J−1)にαを乗じた値を差し引き,これを新
たに量子化器に入力される予測誤差ε(I+i,J)とす
るものであり,これにより注目画素に対して雑音整形フ
ィルタ処理がかけられる。この処理をiの値を1ずつ増
加させつつi=BHまで繰り返し行い(ステップS23〜S2
5),注目ブロック内の横1行の全画素について行う。
このようにして得た注目ブロック内の画素に対してブ
ロック単位の量子化を行う(ステップS26)。
次に,現在注目しているブロックに隣接するブロック
(すなわち第3図においては注目ブロック#5に対して
ブロック#6,#8)におけるフィルタ処理に用いるた
め,注目ブロック内の全画素について量子化誤差G(I
+i,J+j)を演算する。すなわち, G(I+i,J+j)=Q-[Q{ε(I+i,J+j)}〕 −ε(I+i,J+j) を求める。この演算を注目ブロック内の全画素について
行う(ステップS27〜S33)。
以上の処理が終了したならば,次に注目ブロックの位
置を1ブロック分垂直方向に下ろし(ステップS34),
その位置で上述の処理を繰り返し,これを画面のサイズ
Vの範囲で繰り返す(ステップS35)。垂直方向の1ブ
ロックラインについて処理を行ったならば,次に注目ブ
ロックの位置を水平方向に1ブロック分ずつ移動させて
上述のステップS1〜S35を繰り返し,最終的には1画面
内の全ブロックについて処理を行う(ステップS1〜S3
7)。
〔発明の効果〕
本発明によれば,フィルタ処理によってブロック歪が
抑圧されて画面中のブロックの境界が目立たなくなり,
視覚上,画品質が向上される。しかもフィルタ処理の演
算には複雑な計算を必要としないので,回路の簡素化,
処理速度の高速化を図れる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明に係る原理ブロック図, 第2図は本発明の一実施例としての画像符号化装置の適
応フィルタを示すブロック図, 第3図は実施例装置の動作説明のための図, 第4図は本発明の変形例として各処理をソフトウェア的
に実現した場合の手順を示す流れ図, 第5図,第6図は従来の符号器の構成例を示すブロック
図である。 図において, 1,6……減算器 2……量子化器 3……逆量子化器 4……加算器 5……予測器 7……1ブロック遅延器 8……1ブロックライン遅延器 9,10……乗算器 11……離散コサイン変換回路 12……離散コサイン逆変換回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−121375(JP,A) 特開 平2−57067(JP,A) 電子情報通信学会創立70周年記念総合 全国大会講演論文集 分冊5、5−4 電子情報通信学会論文誌 A.第J71 −A巻,第2号,P.488−496 Proceedings ICASS P 83、BOSTON,P.1212−1215 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】入力画面を複数ブロックに分割してブロッ
    ク単位で符号化するブロック符号化手段を備えた画像符
    号化装置において、 該ブロック符号化手段によりブロック単位で符号化する
    際に、ブロックの境界に現れるブロック歪を抑圧するた
    めの雑音整形フィルタ処理を該ブロック符号化手段で符
    号化されるブロックにおける隣接ブロックとの境界近傍
    に存在する画素にだけ対して、上記符号化されるブロッ
    クが有効ブロックか無効ブロックかに応じてフィルタ係
    数を変えて行うブロック境界フィルタ手段を具備してな
    る画像符号化装置の適応フィルタ。
  2. 【請求項2】入力画面を複数ブロックに分割してブロッ
    ク単位で符号化するブロック符号化手段を備えた画像符
    号化装置において、 該ブロック符号化手段によりブロック単位で符号化する
    際に、ブロックの境界に現れるブロック歪を抑圧するた
    めの雑音整形フィルタ処理を該ブロック符号化手段で符
    号化されるブロックにおける隣接ブロックとの境界近傍
    に存在する画素にだけ対して、隣接ブロックにおける上
    記符号化されるブロックとの境界に存在する画素の量子
    化誤差を求めて該量子化誤差に係数をかけた値を上記符
    号化されるブロックの入力画素から差し引くことで行う
    ブロック境界フィルタ手段を具備してなる画像符号化装
    置の適応フィルタ。
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Proceedings ICASSP 83、BOSTON,P.1212−1215
電子情報通信学会創立70周年記念総合全国大会講演論文集 分冊5、5−4
電子情報通信学会論文誌 A.第J71−A巻,第2号,P.488−496

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