JP2859274B2 - 画像雑音除去方法 - Google Patents

画像雑音除去方法

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JP2859274B2 JP63219419A JP21941988A JP2859274B2 JP 2859274 B2 JP2859274 B2 JP 2859274B2 JP 63219419 A JP63219419 A JP 63219419A JP 21941988 A JP21941988 A JP 21941988A JP 2859274 B2 JP2859274 B2 JP 2859274B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、画像をブロック分割してブロックを単位と
して符号化を行う直交変換符号化方式や、ベクトル量子
化を用いた画像符号化方式において発生するブロック状
の雑音を除去し、高品質な復号画像を得る画像雑音除去
技術に関するものである。
〔従来の技術〕
画像をブロック分割することにより、直交変換符号
化、ベクトル量子化等の高い符号化効率を持つ方式を用
いることが可能になり、画像符号化効率の向上が図られ
てきた。しかしながら、これらの符号化方式によると復
号画像にブロック状の雑音を生じる。ブロック状雑音
は、ブロックの境界上で不自然な輝度、色等の段差が発
生することにより観察されるので、この段差を減少させ
るようなスムーシングフィルタを復号画像全体あるいは
ブロック境界に位置する画素に対して使用し、ブロック
状雑音を軽減させることが行われている。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、復号画像全体にフィルタをかけることは、ブ
ロック雑音以外の画像の本来持っているエッジ等の情報
を削除することになり、また、ブロックの境界のみにフ
ィルタをかける場合でも、もともとブロックの境界上に
エッジや線分があるとき、やはり画像のぼけを招くこと
になる。すなわち、再生画像上のブロック境界上に輝度
や色の段差が生じ、観察者に不自然な印象を与えてい
た。
〔課題を解決するための手段〕
このような問題点を解決するために、本発明ではブロ
ックの境界上に位置する画素にフィルタ処理を施す場合
に、フィルタの特性を画素の位置や境界との関係により
適応的に制御し、フィルタによるぼけの発生を防止して
いる。
〔作用〕
一般に、平坦領域ではブロック境界の段差が見えやす
く、微小な段差でもブロック状の雑音として認められる
ため、フィルタ対象画素の周囲画素を用いたフィルタリ
ングでブロック境界をなめらかにしする。また、エッジ
や線分などではその方向を検出し、その方向で1次元の
フィルタ処理を行う。しかし、フィルタ対象画素がブロ
ック境界上にある場合は、その方向でのフィルタリング
は行わない。
また、受信した符号情報からブロック状雑音が発生し
やすくフィルタリングが必要な領域か、そうでないかを
判断することができ、これにより無用のぼけが発生する
ことを防ぐ。すなわち、動き補償を利用した符号化の場
合、ブロック境界の雑音は隣りのブロックと動きベクト
ルの異なるブロック間の境界や動領域として符号化され
たブロックのブロック境界で発生しやすい。しかし、そ
のブロックのフレーム間差分信号が大きく、高い周波数
成分を含むような場合はフィルタによるぼけが逆に画質
を落とす場合がある。また、直交変換符号化では、高い
係数の周波数が伝送されるブロックはエッジや線分など
多く含まれることがわかる。
従って、これらの基準により選択された部分だけにブ
ロック境界フィルタ用いることにより無用のぼけを招か
ずにブロック状雑音を除去することができる。
〔実施例〕
第3図は本出願の発明の位置付けを示す図であり、31
はブロック分割部、32は符号化部、33は復号化部、34は
ブロック合成部、35はブロック境界適応フィルタであ
る。ブロック境界適応フィルタ35は復号画像のブロック
状雑音を除去し出力画像を出力する。
第1図(a)は本出願の第1の請求項の発明の実施例
を示す図であって、フィルタリングの対象画素をA、A
のレベル値をx(0,0)、周辺画素のレベル値をx(i,
j)で表し、i,jはAからの相対的な位置である。Aと周
辺8画素を用いてフィルタリングしたAのレベル値をy0
とする。
一例としてy0の値は、フィルタリングの重みをf(i,
j)とするとき次のように計算される。
フィルタリング前後でレベル差があまり変化しない場
合は、画像の平坦領域であるので、閾値をtとして、|x
(0,0)−y0|<tの場合y0を出力とし、レベル差が大
きい場合はエッジや線分の部分であるので、|x(0,0)
−y0|≧tの場合x(0,0)を出力とする。
以上では、周辺画素として8画素の例を示したが、等
方的なフィルタリングを実現するのであれば画素の数は
いくつであってもかまわない。
第1図(b)は本出願の第2の請求項の発明の実施例
を示す図であって、フィルタリングの対象画素Aのレベ
ル値x(0,0)、周辺画素のレベル値x(i,j)は第1図
(a)と同じである。Aを中心とした4本の放射状線分
を例にとってある。例えば線分1上の画素を用いたフィ
ルタリング後のレベルをy(1)とすると、一例として
y(1)の値は、フィルタリングの重みをF(i,j)と
するとき次のように計算される。
4本の線分のうちフィルタリング前後でレベル差があ
まり変化しないものは、その線分が画像のエッジや線分
に一致している場合である。したがって、第i番目の線
分上の画素を用いたフィルタリング後のレベル値をy
(i)、y(i)−x(0,0)の絶対値をz(i)、4
個z(i)のうち最小のものをZ、Zを与えるy(i)
をY、閾値をtとするとき、Z<tの場合フィルタ後の
Yを出力としてエッジ方向の平滑化を行い、Z≧tの場
合はエッジを保存するためフィルタリング処理の値を用
いずx(0,0)を出力とする。以上では、線分上の3画
素を用いてフィルタリングを行う例を示したが、その線
分方向のエッジを保存するような方向性を持ったフィル
タリングを実現するのであれば画素の数はいくつであっ
てもかまわない。また、線分の数も4本に限られるもの
ではないことは明らかである。
第2図は本出願の第3の請求項の発明の実施例を示す
フローチャートである。この発明は上記請求項第1項お
よび第2項を組み合わせたものであり、最初に等方的の
フィルタリングを行い、それでは画像の持つエッジが消
えるおそれが有る場合は、次段に方向性を持つフィルタ
リングを行う。これにより、一層効果的な処理が実現で
きる。
本出願の第4の請求項の発明は、第2の請求項の発明
において、フィルタリングの対象画素がブロックの角ま
たは辺にある場合にフィルタリングの対象画素が位置す
るブロック境界上の画素を用いないことを特徴とするも
のである。
すなわち、対象画素Aがブロックの辺上に位置する場
合、Aを中心とした放射状のn本の線分のうちAが位置
する辺と同一方向のm本の線分を除いたn−m本の線分
のなかで、第i番目の線分上の画素を用いてフィルタリ
ングした出力をy(i)とし、y(i)−x(0,0)の
絶対値をz(i)とし、n−m個のz(i)のなかで、
z(i)が最小となるy(i)をフィルタリング後のレ
ベル値として、第2の請求項の発明あるいは第3の請求
項の発明を実施するものである。対象画素Aがブロック
の角に位置する場合は、その画素を含む全ての辺と同一
方向の線分をフィルタリングの対象外としてもいいし、
または、角の場合は全く上記の第4の請求項の発明を行
わなくてもよい。
一般に、符号情報から、ブロック状雑音が発生しやす
くフィルタリングが必要な領域かそうでない領域かを判
断することができ、これによりフィルタ特性を効率良く
変更することができる。例えば、動き補償付フレーム間
符号化の場合ブロック境界の雑音は、隣りのブロックと
動きベクトルの異なるブロック間の境界や動領域として
符号化されたブロックのブロック境界で発生しやすい。
しかし、そのブロックの内部が高い周波数成分を含むよ
うな場合はブロック境界の雑音は目立たず、フィルタに
よるぼけが逆に画質を落とす場合があるため、このよう
なブロックのフィルタリングは行わないほうが良い。例
えば、直交変換符号化では伝送される係数のなかで、最
も周波数の高い係数の周波数によりブロックに含まれる
周波数成分を知ることができる。従って、これらの基準
により選択された部分だけにブロック境界フィルタ用い
ることにより無用のぼけを招かずにブロック状雑音を除
去することができる。
第4図は本出願の第5の請求項の発明の実施例を示す
フローチャートであり、動き補償付フレーム間符号化の
場合のブロック境界の取り扱いを示したものである。入
力されたブロックAと辺aを挾んで隣りのブロックBの
動きベクトルが異なるとき、または、Aが動領域として
符号化されており、かつ、Aの直交変換係数の零でない
最高周波数があるしきい値以下のとき(すなわちAの空
間周波数が高い)はaのフィルタリングを行い、そのど
ちら条件にも当てはまらないときはaのフィルタリング
しないように制御する。
第5図は動き補償付きフレーム間符号化に本発明を利
用した実施例であり、501は動き補償付きフレーム間予
測部、502はブロック単位の直交変換符号化部、503と50
8は直交変換復号化部、504と509は動き補償合成部、505
と510はフレームメモリ、506は符号合成部、507は符号
分離部511は本発明のブロック境界適応フィルタ部であ
る。符号合成部506より前段が符号化側、符号分離部511
より後段が復号側に対応する。これは以下のように動作
する。
すなわち、ブロック境界適応フィルタ部511を除く部
分は一般的な動き補償付きフレーム間符号化装置であ
り、動き補償付きフレーム間予測部501は、入力画像信
号521とフレームメモリ505の蓄積されている前符号化フ
レームの復号信号から差分画像信号522を生成する。差
分画像信号522はブロック単位の直交変換符号化部502に
より直交変換符号化信号523に変換される。符号合成部5
06は直交変換符号化信号523と動きベクトル信号522を合
成し、出力信号525を出力する。出力信号は符号分離部5
07において直交変換符号化信号526と動きベクトル信号5
27に分離される。503と508の直交変換復号化部、504と5
09の動き補償合成部、505と510のフレームメモリは動き
ベクトル信号と直交変換符号化信号を入力として、それ
ぞれ同じ動作をする。直交変換符号化信号は直交変換復
号化部において復号差分信号に変換される。さらに、動
き補償合成部によって復号差分信号、動きベクトル信号
およびフレームメモリに蓄積されている前復号信号から
復号画像信号が生成される。ここで、復号画像信号はブ
ロック単位符号化によって発生したブロック状の雑音を
ともなっている。そこで、復号画像信号、直交変換符号
化信号および動きベクトル信号がブロック境界適応フィ
ルタ部511へ入力される。
第6図は本発明のブロック境界適応フィルタを符号化
のループ内フィルタとして用いた実施例である。ただ
し、符号化側のみを示してあり、復号側は符号化側の一
部と同様の構成であるので省略した。また、第5図と同
じ動作をするものは同じ番号で示してある。600は第5
図の511に対応するブロック境界適応フィルタ部であ
る。第5図の場合と異なるのは、フレーム間符号化を入
力画像と1フレーム前のフィルタリングされた画像との
あいだで行うことである。
第7図はブロック境界適応フィルタ511および600の構
成例を示したもので、700は判定回路、701はフィルタ処
理部、702は切り替え用のスウィッチである。復号画像
のブロック境界部は、ブロックの辺毎に判定回路700に
より、フィルタを用いるか否かを決定される。その決定
方法は第4図のフローチャートのとおりである。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明により、入力画像をブロ
ック分割してブロックを単位として符号化する画像符号
化方式の復号画像に発生するブロック状の雑音を、ブロ
ック境界付近の線分やエッジをぼかすことなく取り除く
ことができる。
また、本発明を他のフィルタと組み合わせて、ブロッ
ク境界部の画素とそれ以外の画素に対して異なる特性を
持つフィルタリングを行うことにより、高品質な復号画
像を得られることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
第1図は特許請求の範囲第1項および第2項の発明を説
明する図面。 第2図は特許請求の範囲第3項の発明を説明するフロー
チャート。 第3図は本出願の発明の位置づけを示す図面。 第4図は特許請求の範囲第5項の発明を説明するフロー
チャート。 第5図は動き補償付きフレーム間符号化に本発明を利用
した実施例を示す図面。 第6図は本発明のブロック境界適応フィルタを符号化の
ループ内フィルタとして用いた実施例を示す図面。 第7図はブロック境界適応フィルタ部の構成例を示す図
面。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 和田 正裕 東京都新宿区西新宿2丁目3番2号 国 際電信電話株式会社内 (56)参考文献 特開 昭64−55988(JP,A) 特開 昭61−121589(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) G06T 5/20 G06T 5/00 H04N 5/20

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブロック単位に符号化された画像をブロッ
    ク単位に復号化して合成する際に、復号画像のブロック
    の境界に位置する画素に対してフィルタリング処理を行
    う画像雑音除去方法であって、前記フィルタリングは、
    フィルタリングの対象画素をA、Aのレベル値をx、周
    辺画素を用いたフィルタリング後のAのレベル値をy、
    閾値をtとするとき、 |x−y|<tの場合yを出力とし、 |x−y|≧tの場合xを出力とする ことを特徴とする画像雑音除去方法。
  2. 【請求項2】ブロック単位に符号化された画像をブロッ
    ク単位に復号化して合成する際に、復号画像のブロック
    の境界に位置する画素に対してフィルタリング処理を行
    う画像雑音除去方法であって、前記フィルタリングは、
    フィルタリングの対象画素をA、Aのレベル値をx、A
    を中心とした放射状のn本の線分のうち第i番目の線分
    上の画素を用いたフィルタリング後のAのレベル値をy
    (i)、y(i)−xの絶対値をz(i)、n個のz
    (i)のうち最小のものをZ、Zを与えるy(i)を
    Y、閾値をtとするとき、 Z<tの場合Yを出力とし、 Z≧tの場合xを出力とする ことを特徴とする画像雑音除去方法。
  3. 【請求項3】ブロック単位に符号化された画像をブロッ
    ク単位に復号化して合成する際に、復号画像のブロック
    の境界に位置する画素に対してフィルタリング処理を行
    う画像雑音除去方法であって、前記フィルタリングは、
    フィルタリングの対象画素をA、Aのレベル値をx、周
    辺画素を用いたフィルタリング後のAのレベル値をy0
    Aを中心とした放射状のn本の線分のうち第i番目の線
    分上の画素を用いたフィルタリング後のAのレベル値を
    y(i)、y(i)−xの絶対値をz(i)、n個のz
    (i)のうち最小のものをZ、Zを与えるy(i)を
    Y、2つの閾値をt1、t2とするとき、 |x−y0|<t1の場合y0を出力とし、 |x−y0|≧t1かつZ<t2の場合Yを出力とし、 |x−y0|≧t1かつZ≧t2の場合xを出力する ことを特徴とする画像雑音除去方法。
  4. 【請求項4】ブロック単位に符号化された画像をブロッ
    ク単位に復号化して合成する際に、復号画像のブロック
    の境界に位置する画素に対してフィルタリング処理を行
    う画像雑音除去方法であって、前記フィルタリングは、
    フィルタリングの対象画素が位置するブロック境界上の
    画素のうち対象画素以外の画素を用いないことを特徴と
    する画像雑音除去方法。
  5. 【請求項5】ブロック単位に符号化された画像をブロッ
    ク単位に復号化して合成する際に、復号画像のブロック
    の境界に位置する画素に対してフィルタリング処理を行
    う画像雑音除去方法であって、前記フィルタリングは、
    符号情報に含まれる動きベクトル及び直交変換係数を用
    いてその特性を変更することを特徴とする画像雑音除去
    方法。
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