JP3193285B2 - 符号化雑音低減フィルタ回路 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像処理を行う装
置に関し、より詳細には、画像データを符号化・復号化
する際に生じた符号化雑音を効率良く低減するためのフ
ィルタ演算処理装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】符号化された画像データを復号化する際
に、量子化誤差の影響により、急峻なエッジ部に符号化
雑音が発生して画像の画質が大きく劣化したり、また、
復号化したブロック間の色調が大きく異なってしまうと
いう問題に対し、画像データをフィルタに通し、符号化
雑音やブロック間の色調誤差を減らす様々な工夫がなさ
れている。このフィルタリングの手法として雑音低減フ
ィルタ（εフィルタ）が挙げられる。このフィルタは、
演算テーブル（Ｍ×Ｍ）の中心画素をＸ、出力画素をＸ
ｏｕｔとした場合、以下の式で表せられる。εは、ノイ
ズ値の基準パラメータ（しきい値）であり、データの圧
縮率により適切な値に設定される。 ｆ（ｘ）＝Ｘ，｜Ｘ｜≦ε ＝０，｜Ｘ｜＞ε ［ ］内は小数点以下切り捨て なお、このフィルタを用いる場合、図８に対象とする画
素ブロックとこのブロックに用いる演算テーブルの関係
を概念的に示すように、（Ｍ×Ｍ）個の演算テーブル
は、符号・復号化された画素ブロック（ｉ×ｊ）よりも
小さいものとする（Ｍ＜ｉ，Ｍ＜ｊ）。なお、上の式は
再生画像の輝度成分，色成分の全画素に対して行われ
る。

【０００３】図９は、従来技術における雑音低減フィル
タ回路のブロック図である。この雑音低減フィルタ回路
を用いた場合、画像データ復号化回路と雑音低減フィル
タ回路との間にメモリを用意する必要がある。具体的に
は、圧縮データ複合化部１０１にてデコードされた画素
データは、書き込み用メモリアドレス生成部１０２にて
アドレスを割り当てられ、メモリ１０３に書き込まれ
る。その際の画素データ量は、映像画面の全体の画素構
成の縦横を（Ｐ×Ｑ）ドットとすると、（２ｉ×Ｑ）個
であり、その分のメモリ容量を用意する必要がある。そ
して、雑音低減フィルタ計算部１０８のフィルタ演算の
際には、１画素分のフィルタ演算の度に、計算に必要な
（Ｍ×Ｍ）個分のメモリアドレスを用意し、（Ｍ×Ｍ）
個の画素データをメモリより読み出す方法であったた
め、メモリ→雑音低減フィルタ間でデータのやり取りの
時間がかかり、効率の良いデータの受け渡しができない
という問題点があった。また、通常、符号化・復号化さ
れるブロックは、各ブロックの繋ぎめ部分のデータの確
保のため、１列分のブロックのフィルタ演算が終了して
も、次段のブロックの演算を行うために、１段分のブロ
ックの画素データを確保しなければならず、そのために
上記で（２ｉ×Ｑ））として示したように２段分のブロ
ックデータのメモリ容量を要した。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述したよ
うな実情に鑑みてなされたもので、画面（Ｐ×Ｑ）単位
で行われる符号化雑音低減化フィルタリング処理の従来
技術において、一次メモリとして必要としていたデータ
（２ｉ×Ｑ）ドット分のメモリの容量を減らすととも
に、雑音低減フィルタ演算への入力手段をなす（Ｍ×
Ｍ）のメモリに代わる高速処理を可能とする手段を用意
する当該フィルタ回路を提供することをその課題とする
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、画面
の縦をＰドット、横をＱドットとして（Ｐ×Ｑ）ドット
の画素構成をとる原画像の各画素データに基づき圧縮符
号化された画像データを伸長復号し、得られる画像デー
タに生じる符号化雑音を改善すべく該画像データから取
り出される（Ｍ×Ｍ）ドットのサイズのデータに基づく
演算を行うことにより中心画素について該雑音の低減化
された画像データを出力する符号化雑音低減フィルタ回
路において、（ｉ×ｊ）ドットの所定数の単位データブ
ロックを２ブロック分蓄えることができるブロックバッ
ファメモリと、Ｑ×（Ｍ−１）／２ドットのラインデー
タを蓄えることができるラインバッファメモリと、前記
復号化された（Ｐ×Ｑ）ドットの画素からなる画面の画
像データを、前記ブロックバッファメモリに書き込む手
段と、前記復号化された（Ｐ×Ｑ）ドットの画素からな
る画面の画像データを、前記ラインバッファメモリに書
き込む手段とを備え、（ｉ×ｊ）ドットの単位データブ
ロックのうち最初及び最後の（Ｍ−１）／２行の画素デ
ータについて、前記ブロックバッファメモリ及び前記ラ
インバッファメモリに蓄えられたデータを読み出すこと
により、前記（Ｍ×Ｍ）ドットのデータを得るように
し、単位データブロックの最初と最後の（Ｍ−１）／２
行に含まれる画素については、ラインバッファメモリ及
びブロックバッファメモリに蓄えられたデータから（Ｍ
×Ｍ）ドットのデータを作り、また、単位データブロッ
クに含まれるそれ以外の画素については、ブロックバッ
ファメモリに蓄えられたデータから（Ｍ×Ｍ）ドットの
データを作ることができ、画面を構成する（Ｐ×Ｑ）ド
ットの全画素について符号化雑音低減化処理を少いメモ
リ量によって行うことを可能とするものである。

【０００６】請求項２の発明は、請求項１の発明におい
て、雑音が低減化された中心画素の画像データを求める
ための（Ｍ×Ｍ）ドットのサイズのデータに基づく前記
演算は、中心画素をＸ、出力画素データＸｏｕｔとした
場合、 ｆ（ｘ）＝Ｘ，｜Ｘ｜≦ε ＝０，｜Ｘ｜＞ε ［ ］内は小数点以下切り捨て により行われ、（Ｍ×Ｍ）が実際にとり得る値とこの値
に基づき前記計算式に従って求められる計算結果を対応
させたテーブルを用いるようにし、雑音の低減化の具体
的な計算方法を示し、該低減化の処理を高速に行うこと
を可能とするものである。

【０００７】請求項３の発明は、請求項１又は２の発明
において、前記演算に用いられる（Ｍ×Ｍ）ドットのサ
イズのデータは、前記メモリからＭドットの列データを
単位として、読み出されてＭ個のバッファにより一時保
持されるデータ、該Ｍ個のバッファのそれぞれに接続さ
れる（Ｍ−１）個のラッチ回路にラッチされる順次連な
る列のデータにより供されるようにし、（Ｍ×Ｍ）ドッ
トの演算手段への入力データをＭ列のデータを読み出す
だけで行うことができて、より処理速度の向上が図られ
るものである。

【０００８】

【発明の実施の形態】本発明の実施の形態について、図
面を参照して以下に説明する。図１は、本発明による雑
音低減フィルタの一実施形態を示すブロック図で、１
は、圧縮データ復号化部、２は、書込み用メモリアドレ
ス生成部、３は、ブロックバッファ、４は、ラインバッ
ファ、５は、ブロックバッファに書かれたデータを読み
出すためのアドレス生成部、６は、ラインバッファに書
かれたデータを読み出すためのアドレス生成部、７は、
データラッチ部、８は、雑音低減フィルタ計算部、９
は、表示用メモリ、１０は、映像出力部、１１は、モニ
タである。図２は、前記ブロックバッファ３の内部構成
を説明するための概念図で、（ＢＢＵＦα）と（ＢＢＵ
Ｆβ）は、それぞれ１ブロック分の画像メモリである。
図３は、前記ラインバッファ４の内部構成、及び、ブロ
ックバッファ３との動作の関係を説明するための概念図
で、…は、それぞれラインバッファ４に読み出
し／書き込みされる単位である。図４は、本発明におけ
るブロック単位で復号化される画像復号化データを説明
するための概念図である。図４において、ＰとＱは、そ
れぞれ表示される全体画面の縦と横の画素数、ＢＫ＊＊
は、符号化・復号化される際の画像ブロックを示すもの
である。図５は、前記画像ブロックＢＫ＊＊の画素構成
である。Ｎ＊＊はブロック内の実際にフィルタ計算され
る画素データで、ｉ×ｊでブロックを構成する。図６
は、いま、仮にＭ＝３とした場合の、３×３の画素デー
タのフォーマットで演算テーブルに用いられるもので、
Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｘ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈは、それぞれフィ
ルタ計算に使用される画素データを示すものである。図
７は、Ｍ＝３とした場合の図１のデータラッチ７の回路
の概略を示す図である。また、画像データは、輝度信号
と色差信号があるが、フィルタ演算上は同じ扱いなの
で、以下の説明では特に区別しない。

【０００９】本発明の実施形態の詳細をその動作ととも
に以下に説明する。図１において、伝送された画像符号
化データは、圧縮データ復号化部１で復号化され、画像
復号化データは、書込み用メモリアドレス生成部２で作
られたアドレスに従って、ブロックバッァ３とラインバ
ッファ４に書き込まれる。ブロックバッファ３は、図２
のような内部構成になっている。まず、１番目のブロッ
クの画像復号化データが、ブロックバッファ３の内部に
おけるＢＢＵＦαの部分に書き込まれる。ＢＢＵＦαに
書き込まれた画像復号化データは、ブロックバッファ読
み出し用アドレス生成部５によって順に読み出される。
そして、画像データは、データラッチ部７に送られ、雑
音低減フィルタ計算部８でフィルタ計算される。ただ
し、図２の（Ｍ−１）／２行ａ，ｂと（Ｍ−１）／２列
ｅ，ｆ部分の画素データのフィルタ計算は、ＢＢＵＦα
内のデータのみでは不可能である。そのため、次のブロ
ックの画像復号化データをＢＢＵＦβに書き込む。そう
することによって、ｆ部のフィルタ計算が可能となる。
しかし、ＢＢＵＦβのｃ，ｄ，ｈの部分は、計算不可能
である。そこで、次の画像符号化データブロックをＢＢ
ＵＦαに上書きすることにより、ｈ部とｅ部とが繋が
り、ＢＢＵＦβのｈ部のフィルタ計算が可能となる。こ
のようにして、ＢＢＵＦαとＢＢＵＦβに交互にブロッ
ク画像符号化データを書き込むことによって、ｅ，ｆ，
ｇ，ｈの部分のフィルタ計算が行えるわけである。この
時必要なブロックバッファ３の容量は、図２からも明ら
かなように（縦の画素数ｉ）×（横の画素数ｊ）×（２
ブロック分）である。

【００１０】次に、ａ，ｂ，ｃ，ｄの部分のフィルタ計
算を行うための手段についてであるが、それにはライン
バッファ４を使用する。図３に示されるように、ライン
バッファ４の各ブロックのｂ部とｄ部の画素データを一
番端まで順に（…）書き込んでいくことにする
と、ラインバッファ４よりｂ部とｄ部の画素データを読
み出すことにより、ブロックバッファ３に書き込まれた
上の段のｂ部とｄ部と下の段のａ´部とｃ´部のフィル
タ計算が可能となる。この時必要なラインバッファ４の
容量は、（Ｍ−１）／２×Ｑの容量となる。このライン
バッファ４は、ａ´部，ｃ´部の処理が終われば次のブ
ロックのデータをｂ部，ｄ部に上書きしていくことにな
る。このようにすることにより、ブロックバッファ３の
容量は、（２×ｉ×ｊ）ドット分、ラインバッファ４の
容量は（Ｍ−１）／２×Ｑドット分となり、メモリ容量
を減らすことが可能となる。

【００１１】図６は、フィルタ演算に用いる演算テーブ
ルに用いる（Ｍ×Ｍ）画像データ（Ｍ＝３の場合）を概
念的に示すものである。雑音フィルタ演算部８は、図４
におけるブロック（例えば、ＢＫ１１）内の画素構成を
示す図５の画素データＮ＊＊のうち縦の１列分の画像復
号化データＮ１１，Ｎ２１，Ｎ３１をブロックバッファ
３又はラインバッファ４より読み出し、図６の演算テー
ブルのＡ，Ｄ，Ｆに入力し、フィルタ計算を行う。その
演算結果は、Ｘｏｕｔとして表示メモリ９に出力され
る。次に、演算テーブルのＡ，Ｄ，Ｆの値をＢ，Ｘ，Ｇ
にラッチし、次の画像復号化データＮ１２，Ｎ２２，Ｎ
３２を演算テーブルのＡ，Ｄ，Ｆに入力し、フィルタ計
算を行う。次に、演算テーブルのＢ，Ｘ，Ｇのデータを
Ｃ，Ｅ，Ｈにラッチし、Ａ，Ｄ，ＦのデータをＢ，Ｘ，
Ｇにラッチし、Ｎ１３，Ｎ２３，Ｎ３３の画像復号化デ
ータを演算テーブルのＡ，Ｄ，Ｆに入力する。そして同
じくフィルタ計算を行う。

【００１２】上記演算テーブルの入力を具体化するため
のデータラッチ部７の回路の一例を図７に概略図として
示す。ブロックバッファ３又はラインバッファ４から読
み出されてデータラッチ部７に入力される復号化された
画像データは、図７に示す通り演算テーブルのＡ，Ｄ，
Ｆの部分のみ入り、それぞれのデータは、Ａ→Ｂ→Ｃ，
Ｄ→Ｘ→Ｅ，Ｆ→Ｇ→Ｈとラッチされていき、上記した
動作をこの回路で実現する。そして、Ｎ１４，Ｎ２４，
Ｎ３４以下もこの動作が繰り返されることにより、ε−
フィルタ演算部には順次に９つの隣接する画素データが
更新され、入力されて計算が行われる。図６と図７で示
された方法によると、演算テーブルが３×３の場合、外
部メモリの読み出しが９回必要とする方法に比べて、本
発明では、１回のフィルタ演算に対して３回の読み出し
で済み、処理速度の向上が図られる。このようにして得
られる計算結果は、Ｘｏｕｔとして表示メモリ９に出力
される。表示メモリ９に蓄えられた画像データは、モニ
タ１１に出力するべく映像出力部１０にて適当なレベル
に調整され、モニタ１１に逐次出力される。

【００１３】

【発明の効果】請求項１又２の効果：伸長復号されたデ
ータを蓄えるメモリとして用意されている画像データメ
モリとして、（２ｉ×Ｑ）個の画素データを全て格納す
る従来技術のようなメモリを要せず、少ないメモリ量で
すむようにしているので、画像データの伝送時間が短縮
され、メモリの容量も少ないものでよい。そして、（Ｍ
×Ｍ）のデータをテーブル処理して符号化雑音低減フィ
ルタの効果を損うことなく処理速度を向上させ、装置の
コストも押えることができる。請求項３の効果：請求項
１又は２の効果に加えて、（Ｍ×Ｍ）ドットの演算手段
（テーブル）へのデータの入力をＭ列のデータを読み出
すだけで可能として、メモリからの読み出し回数を従来
技術に比べてより少ない回数で行うことができるように
なり、処理速度の一層の高速化が図られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による雑音低減フィルタの一実施形態を
示すブロック図である。

【図２】本発明による雑音低減フィルタの一実施形態に
おけるブロックバッファの内部構成を説明するための概
念図である。

【図３】本発明による雑音低減フィルタの一実施形態に
おけるラインバッファの内部構成、及び、ブロックバッ
ファとの動作の関係を説明するための概念図である。

【図４】本発明におけるブロック単位で復号化される画
像復号化データを説明するための概念図である。

【図５】前記画像ブロックＢＫ＊＊の画素構成を示す図
である。

【図６】フィルタ演算における演算テーブルに用いる
（Ｍ×Ｍ）画像データ（Ｍ＝３の場合）を示す図であ
る。

【図７】演算テーブルに用いる（Ｍ×Ｍ）画像データに
おいて、Ｍ＝３とした場合の図１のデータラッチ回路の
概略を示す図である。

【図８】対象とする画素ブロックとこのブロックに用い
る演算テーブルの関係を概念的に示す図である。

【図９】従来技術における雑音低減フィルタ回路のブロ
ック図である。

【符号の説明】 １…圧縮データ復号化部、２…書込み用メモリアドレス
生成部、３…ブロックバッファ、４…ラインバッファ、
５…ブロックバッファ読み出し用メモリアドレス生成
部、６…ラインバッファ読み出し用メモリアドレス生成
部、７…データラッチ部、８…雑音低減フィルタ計算
部、９…表示用メモリ、１０…映像出力部、１１…モニ
タ、ＢＢＵＦα，ＢＢＵＦβ…１ブロック分の画像メモ
リ、ＢＫ＊＊…符号化・復号化される際の画像ブロッ
ク、Ｎ＊＊…画像ブロック内画素データ、Ａ，Ｂ，Ｃ，
Ｄ，Ｘ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈ…フィルタ計算に使用される画
素データ。

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画面の縦をＰドット、横をＱドットとし
   て（Ｐ×Ｑ）ドットの画素構成をとる原画像の各画素デ
   ータに基づき圧縮符号化された画像データを伸長復号
   し、得られる画像データに生じる符号化雑音を改善すべ
   く該画像データから取り出される（Ｍ×Ｍ）ドットのサ
   イズのデータに基づく演算を行うことにより中心画素に
   ついて該雑音の低減化された画像データを出力する符号
   化雑音低減フィルタ回路において、（ｉ×ｊ）ドットの
   所定数の単位データブロックを２ブロック分蓄えること
   ができるブロックバッファメモリと、Ｑ×（Ｍ−１）／
   ２ドットのラインデータを蓄えることができるラインバ
   ッファメモリと、前記復号化された（Ｐ×Ｑ）ドットの
   画素からなる画面の画像データを、前記ブロックバッフ
   ァメモリに書き込む手段と、前記復号化された（Ｐ×
   Ｑ）ドットの画素からなる画面の画像データを、前記ラ
   インバッファメモリに書き込む手段とを備え、（ｉ×
   ｊ）ドットの単位データブロックのうち最初及び最後の
   （Ｍ−１）／２行の画素データについて、前記ブロック
   バッファメモリ及び前記ラインバッファメモリに蓄えら
   れたデータを読み出すことにより、前記（Ｍ×Ｍ）ドッ
   トのデータを得るようにしたことを特徴とする符号化雑
   音低減フィルタ回路。
2. 【請求項２】 雑音が低減化された中心画素の画像デー
   タを求めるための（Ｍ×Ｍ）ドットのサイズのデータに
   基づく前記演算は、中心画素をＸ、出力画素データＸｏ
   ｕｔとした場合、 ｆ（ｘ）＝Ｘ，｜Ｘ｜≦ε ＝０，｜Ｘ｜＞ε ［ ］内は小数点以下切り捨て により行われ、（Ｍ×Ｍ）が実際にとり得る値とこの値
   に基づき前記計算式に従って求められる計算結果を対応
   させたテーブルを用いるようにすることを特徴とする請
   求項１記載の符号化雑音低減フィルタ回路。
3. 【請求項３】 前記演算に用いられる（Ｍ×Ｍ）ドット
   のサイズのデータは、前記メモリからＭドットの列デー
   タを単位として、読み出されてＭ個のバッファにより一
   時保持されるデータ、該Ｍ個のバッファのそれぞれに接
   続される（Ｍ−１）個のラッチ回路にラッチされる順次
   連なる列のデータにより供されるようにしたことを特徴
   とする請求項１又は２記載の符号化雑音低減フィルタ回
   路。