JP3199633B2 - 映像信号復号化装置のブロッキング効果除去回路 - Google Patents
映像信号復号化装置のブロッキング効果除去回路Info
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
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- H04N19/51—Motion estimation or motion compensation
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- G—PHYSICS
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- G06T5/00—Image enhancement or restoration
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は入力映像を構成する
ブロックの各画素の位置及び量子化ステップサイズによ
り、相異なる加重値を利用して入力映像をフィルタリン
グすることによりブロッキング効果を減少させる映像信
号復号化装置のブロッキング効果除去回路に関する。
ブロックの各画素の位置及び量子化ステップサイズによ
り、相異なる加重値を利用して入力映像をフィルタリン
グすることによりブロッキング効果を減少させる映像信
号復号化装置のブロッキング効果除去回路に関する。
【0002】
【従来の技術】静止映像及び動映像の符号化標準方式と
して採択されているJPEG(JointPhotographic Expe
rts Group)及びMPEG(Moving Picture Experts Gr
oup)等の多くの映像符号化方式は離散余弦変換(Discr
ete Cosine Transform)とブロック単位処理とを基本と
する。このような符号化方式等は入力映像を、横,縦各
々N画素ずつ構成される一定の大きさのブロックに分け
た後、各ブロックに対してDCT等の変換を通して映像
信号を符号化する。
して採択されているJPEG(JointPhotographic Expe
rts Group)及びMPEG(Moving Picture Experts Gr
oup)等の多くの映像符号化方式は離散余弦変換(Discr
ete Cosine Transform)とブロック単位処理とを基本と
する。このような符号化方式等は入力映像を、横,縦各
々N画素ずつ構成される一定の大きさのブロックに分け
た後、各ブロックに対してDCT等の変換を通して映像
信号を符号化する。
【0003】この際、生成された変換係数を量子化する
ことによりデータの損失が発生する。従って、変換係数
に対する逆変換後のデータが元のデータと異なって隣接
するブロックとの不連続性が発生する。即ち、ブロック
単位の符号化方式では受信映像の各ブロックの縁部で、
隣り合うブロックとの不連続性が発生するが、これをブ
ロッキング効果と称し、これは伝送率が低い場合さらに
激しく発生する。
ことによりデータの損失が発生する。従って、変換係数
に対する逆変換後のデータが元のデータと異なって隣接
するブロックとの不連続性が発生する。即ち、ブロック
単位の符号化方式では受信映像の各ブロックの縁部で、
隣り合うブロックとの不連続性が発生するが、これをブ
ロッキング効果と称し、これは伝送率が低い場合さらに
激しく発生する。
【0004】このようなブロッキング効果を減らすため
に低域通過フィルターを使用する。これはブロック間の
不連続性により隣接するブロックの境界では信号の変化
が急激に起こるので、この部分の空間周波数が非常に高
くなることに基づき提案された。この方法は簡単に具現
しうるが、映像自体を濁らすブラリング(blurring)現
象を誘発させる短所がある。
に低域通過フィルターを使用する。これはブロック間の
不連続性により隣接するブロックの境界では信号の変化
が急激に起こるので、この部分の空間周波数が非常に高
くなることに基づき提案された。この方法は簡単に具現
しうるが、映像自体を濁らすブラリング(blurring)現
象を誘発させる短所がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記事情に
鑑みてなされたものであり、入力映像を構成するブロッ
クの各画素の位置と量子化ステップサイズにより相異な
る加重値を利用して入力映像をフィルタリングすること
によりブロッキング効果を減少させるための映像信号復
号化装置のブロッキング効果除去回路を提供することを
目的とする。
鑑みてなされたものであり、入力映像を構成するブロッ
クの各画素の位置と量子化ステップサイズにより相異な
る加重値を利用して入力映像をフィルタリングすること
によりブロッキング効果を減少させるための映像信号復
号化装置のブロッキング効果除去回路を提供することを
目的とする。
【0006】
【発明を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明による映像信号復号化装置のブロッキング効
果除去回路は、復号化された映像信号を低周波成分及び
高周波成分に分離する第1フィルタリング手段(11、
12)と、前記第1フィルタリング手段から出力される
高周波成分信号に対してメジアンフィルタリングを行う
第2フィルタリング手段(13)と、前記復号化された
映像信号を構成する画素のブロック内の位置情報及び符
号化時使用された量子化ステップサイズを利用して、加
重値を決定するコントロールロジック(15)と、前記
第2フィルタリング手段から出力されるメジアンフィル
タリングされた高周波成分信号から前記第1フィルタリ
ング手段から出力される高周波成分信号を減じた後、そ
の結果信号を前記コントロールロジックによって決定さ
れる加重値で増幅し、増幅された高周波成分信号を前記
第1フィルタリング手段から出力される高周波成分信号
と加算する可変増幅手段(14、16、17)と、前記
可変増幅手段から出力される信号と前記第1フィルタリ
ング手段から出力される低周波成分信号とを加算する加
算器(18)とを具備することを特徴とする。
め、本発明による映像信号復号化装置のブロッキング効
果除去回路は、復号化された映像信号を低周波成分及び
高周波成分に分離する第1フィルタリング手段(11、
12)と、前記第1フィルタリング手段から出力される
高周波成分信号に対してメジアンフィルタリングを行う
第2フィルタリング手段(13)と、前記復号化された
映像信号を構成する画素のブロック内の位置情報及び符
号化時使用された量子化ステップサイズを利用して、加
重値を決定するコントロールロジック(15)と、前記
第2フィルタリング手段から出力されるメジアンフィル
タリングされた高周波成分信号から前記第1フィルタリ
ング手段から出力される高周波成分信号を減じた後、そ
の結果信号を前記コントロールロジックによって決定さ
れる加重値で増幅し、増幅された高周波成分信号を前記
第1フィルタリング手段から出力される高周波成分信号
と加算する可変増幅手段(14、16、17)と、前記
可変増幅手段から出力される信号と前記第1フィルタリ
ング手段から出力される低周波成分信号とを加算する加
算器(18)とを具備することを特徴とする。
【0007】
【発明の実施の形態】以下、図面を参照して本発明の一
実施形態によるブロッキング効果除去回路について詳細
に説明する。図1は本発明の一実施形態によるブロッキ
ング効果除去回路を示すブロック図であって、低域通過
フィルター11、第1減算器12、メジアンフィルター
13、第2減算器14、コントロールロジック15、可
変増幅器16、第1加算器17、及び第2加算器18か
ら構成される。
実施形態によるブロッキング効果除去回路について詳細
に説明する。図1は本発明の一実施形態によるブロッキ
ング効果除去回路を示すブロック図であって、低域通過
フィルター11、第1減算器12、メジアンフィルター
13、第2減算器14、コントロールロジック15、可
変増幅器16、第1加算器17、及び第2加算器18か
ら構成される。
【0008】図2は図1に示された低域通過フィルター
11の構成例であって、垂直方向フィルターV[n]及
び水平方向フィルターH[n]に分離して構成しうる。
図3〜図11は図1に示された各部の信号の形態であっ
て、図4は入力映像x、図4は低域通過フィルター11
の出力、図5は低域通過フィルター11により除去され
た高周波成分信号、図6はメジアンフィルター13の出
力、図7は第2減算器14の出力、図8は各ブロックの
位置による加重値、図9は可変増幅器16の出力、図1
0は第1加算器17の出力、図11は第2加算器18の
出力を各々示す。
11の構成例であって、垂直方向フィルターV[n]及
び水平方向フィルターH[n]に分離して構成しうる。
図3〜図11は図1に示された各部の信号の形態であっ
て、図4は入力映像x、図4は低域通過フィルター11
の出力、図5は低域通過フィルター11により除去され
た高周波成分信号、図6はメジアンフィルター13の出
力、図7は第2減算器14の出力、図8は各ブロックの
位置による加重値、図9は可変増幅器16の出力、図1
0は第1加算器17の出力、図11は第2加算器18の
出力を各々示す。
【0009】それでは本発明の動作を図1〜図11に基
づき説明すれば次のようである。図1を参照すれば、低
域通過フィルター11は入力映像xに対して低域通過フ
ィルタリングを行って高周波成分を除去する。この際、
入力映像x(i,j)は図3のようにブロックの大きさが
8×8画素の場合、7,8番画素の間及び15,16番
画素の間で不連続が起こる場合を例として1次元的に解
釈した。即ち、2個所の不連続を除去しながら11,1
2番画素の間の変化はブロック間の境界ではないので、
変化なく保つべきである。低域通過フィルター11が図
2のように構成される場合、低域通過フィルター11の
出力xl(i,j)を次の式(1)のように示す。
づき説明すれば次のようである。図1を参照すれば、低
域通過フィルター11は入力映像xに対して低域通過フ
ィルタリングを行って高周波成分を除去する。この際、
入力映像x(i,j)は図3のようにブロックの大きさが
8×8画素の場合、7,8番画素の間及び15,16番
画素の間で不連続が起こる場合を例として1次元的に解
釈した。即ち、2個所の不連続を除去しながら11,1
2番画素の間の変化はブロック間の境界ではないので、
変化なく保つべきである。低域通過フィルター11が図
2のように構成される場合、低域通過フィルター11の
出力xl(i,j)を次の式(1)のように示す。
【0010】
【数1】
【0011】式(1)において、xl(i,j)は低域通
過フィルター11の出力信号であり、iは垂直方向の位
置、jは水平方向の位置をそれぞれ示す。H(m)及びV
(n)は図2のような分離形空間フィルターであり、各
々水平方向及び垂直方向のフィルターを示す。図4は図
3の入力映像に対して図2の分離形空間フィルターを適
用した結果出力される信号を示したものであって、1
1,12番画素から信号の変化が生じることがわかる。
過フィルター11の出力信号であり、iは垂直方向の位
置、jは水平方向の位置をそれぞれ示す。H(m)及びV
(n)は図2のような分離形空間フィルターであり、各
々水平方向及び垂直方向のフィルターを示す。図4は図
3の入力映像に対して図2の分離形空間フィルターを適
用した結果出力される信号を示したものであって、1
1,12番画素から信号の変化が生じることがわかる。
【0012】第1減算器12は入力映像x(i,j)から
低域通過フィルター11の出力映像xl(i,j)を減算
して差信号xh(i,j)を出力する。ここで、xh(i,
j)、即ち、低域通過フィルタリングされた信号と元の
入力映像x(i,j)との差信号は高周波成分信号とし
て、図5のように示される。即ち、xh(i,j)には入
力映像x(i,j)の中ブロック間の不連続性から発生す
るブロッキング効果を誘発する高周波成分信号が含まれ
るので、次の段階ではxh(i,j)でブロッキング効果
に関連のある信号を除去することになる。
低域通過フィルター11の出力映像xl(i,j)を減算
して差信号xh(i,j)を出力する。ここで、xh(i,
j)、即ち、低域通過フィルタリングされた信号と元の
入力映像x(i,j)との差信号は高周波成分信号とし
て、図5のように示される。即ち、xh(i,j)には入
力映像x(i,j)の中ブロック間の不連続性から発生す
るブロッキング効果を誘発する高周波成分信号が含まれ
るので、次の段階ではxh(i,j)でブロッキング効果
に関連のある信号を除去することになる。
【0013】メジアンフィルター13は映像をチャンネ
ルを通して伝送したり、貯蔵媒体に記録または再生する
時、ランダムビットエラーにより発生するインパルス雑
音を除去するために使用される。低域通過フィルタリン
グが映像の境界部分の情報を損傷させながら雑音を除去
する一方、メジアンフィルタリングは映像の境界部分の
情報を保存することにおいては、低域通過フィルタリン
グより優秀な性能を見せる。インパルス雑音を除去する
ためのメジアンフィルタリング方法は、フィルタリング
しようとする画素にウィンドウの中央を位置させ、その
ウィンドウにある画素を整列して一番中間値をフィルタ
リングされた値で決める。本発明で使用されたメジアン
フィルター13は第1減算器12の出力信号xh(i,
j)に対して次の式(2)のように動作する。
ルを通して伝送したり、貯蔵媒体に記録または再生する
時、ランダムビットエラーにより発生するインパルス雑
音を除去するために使用される。低域通過フィルタリン
グが映像の境界部分の情報を損傷させながら雑音を除去
する一方、メジアンフィルタリングは映像の境界部分の
情報を保存することにおいては、低域通過フィルタリン
グより優秀な性能を見せる。インパルス雑音を除去する
ためのメジアンフィルタリング方法は、フィルタリング
しようとする画素にウィンドウの中央を位置させ、その
ウィンドウにある画素を整列して一番中間値をフィルタ
リングされた値で決める。本発明で使用されたメジアン
フィルター13は第1減算器12の出力信号xh(i,
j)に対して次の式(2)のように動作する。
【0014】
【数2】
【0015】式(2)において、メジアンフィルター1
3は水平及び垂直の分離形として具現したが、x
med(i,j)はメジアンフィルター13の出力信号であ
り、u(i,j)は中間段階での出力信号である。メジア
ンフィルター13の出力信号は図6に示されている。一
方、メジアンフィルター13の出力信号を低域通過フィ
ルター11の出力信号と加算すると入力映像で急激な変
化を有する部分が除去された信号が得られる。また、第
1減算器12の出力信号と低域通過フィルター11の出
力信号を加算すると元の入力映像x(i,j)となるの
で、ブロッキング効果が除去されなく出力される。従っ
て、本発明の一実施形態では上記2つの場合に対して加
重値kを加えて加算することにより次の式(3)のよう
な結果を得る。
3は水平及び垂直の分離形として具現したが、x
med(i,j)はメジアンフィルター13の出力信号であ
り、u(i,j)は中間段階での出力信号である。メジア
ンフィルター13の出力信号は図6に示されている。一
方、メジアンフィルター13の出力信号を低域通過フィ
ルター11の出力信号と加算すると入力映像で急激な変
化を有する部分が除去された信号が得られる。また、第
1減算器12の出力信号と低域通過フィルター11の出
力信号を加算すると元の入力映像x(i,j)となるの
で、ブロッキング効果が除去されなく出力される。従っ
て、本発明の一実施形態では上記2つの場合に対して加
重値kを加えて加算することにより次の式(3)のよう
な結果を得る。
【0016】
【数3】
【0017】式(3)において、kが0の場合は元の入
力映像が出力される場合であり、kが1の場合は入力映
像で全ての急激な変化が除去された信号が出力される場
合であって、図3で11,12番画素の間の不連続性が
除去され、ブロック間境界でない部分でも信号が除去さ
れる。従って、kの値を制御してブロック間境界の以外
の部分では不連続性があっても信号損失がないようにす
る。このための第2減算器14、コントロールロジック
15、可変増幅器16、及び第1加算器17の動作を見
ると次のようである。
力映像が出力される場合であり、kが1の場合は入力映
像で全ての急激な変化が除去された信号が出力される場
合であって、図3で11,12番画素の間の不連続性が
除去され、ブロック間境界でない部分でも信号が除去さ
れる。従って、kの値を制御してブロック間境界の以外
の部分では不連続性があっても信号損失がないようにす
る。このための第2減算器14、コントロールロジック
15、可変増幅器16、及び第1加算器17の動作を見
ると次のようである。
【0018】第2減算器14は、次の式(4)のように
メジアンフィルター13の出力(xmed(i,j):図
6)から第1減算器12に出力される高周波成分信号
(xh(i,j):図5)を減算して出力される信号(x
diff(i,j):図7)を可変増幅器16に出力する。
メジアンフィルター13の出力(xmed(i,j):図
6)から第1減算器12に出力される高周波成分信号
(xh(i,j):図5)を減算して出力される信号(x
diff(i,j):図7)を可変増幅器16に出力する。
【0019】
【数4】
【0020】コントロールロジック15は入力映像x
(i,j)を構成する画素の位置及び量子化ステップサイ
ズQsにより、増幅度に対する加重値kを調節するためで
あって、図8のように入力映像x(i,j)のブロック間
の境界画素には加重値kを1にし、その以外の部分画素
には加重値kが0になるように制御する。また、Qsによ
りブロック位置に対する加重値kを調整するが、Qsが最
大値の場合には加重値kが1になるようにし、Qsが小さ
くなるほど加重値kを小さくする。
(i,j)を構成する画素の位置及び量子化ステップサイ
ズQsにより、増幅度に対する加重値kを調節するためで
あって、図8のように入力映像x(i,j)のブロック間
の境界画素には加重値kを1にし、その以外の部分画素
には加重値kが0になるように制御する。また、Qsによ
りブロック位置に対する加重値kを調整するが、Qsが最
大値の場合には加重値kが1になるようにし、Qsが小さ
くなるほど加重値kを小さくする。
【0021】その理由はQsが大きい場合には、量子化
による歪曲が大きく、ブロック間不連続が起こる確率が
高いので、高周波成分信号を多く除去し、Qsが小さく
なるほど量子化による歪曲が減るのでブロックの境界部
分であっても、量子化による不連続ではなく、元の入力
映像x(i,j)で急激な変化のある部分として処理する
ことが望ましいからである。一方、ブロック内の位置別
の加重値の例は次の表のようである。
による歪曲が大きく、ブロック間不連続が起こる確率が
高いので、高周波成分信号を多く除去し、Qsが小さく
なるほど量子化による歪曲が減るのでブロックの境界部
分であっても、量子化による不連続ではなく、元の入力
映像x(i,j)で急激な変化のある部分として処理する
ことが望ましいからである。一方、ブロック内の位置別
の加重値の例は次の表のようである。
【0022】
【表1】
【0023】可変増幅器16はコントロールロジック1
5から調節されて出力される加重値kに基づいて、第2
減算器14の出力信号xdiff(i,j)を増幅した信号
(kxdi ff(i,j):図9)を第1加算器17に出力す
る。第1加算器17は可変増幅器16の出力信号kx
diff(i,j)と第1減算器12の出力信号xh(i,j)
とを加算した信号(xproc(i,j):図10)を第2加
算器18に出力する。これを数式に示すと次の式(5)
のようである。
5から調節されて出力される加重値kに基づいて、第2
減算器14の出力信号xdiff(i,j)を増幅した信号
(kxdi ff(i,j):図9)を第1加算器17に出力す
る。第1加算器17は可変増幅器16の出力信号kx
diff(i,j)と第1減算器12の出力信号xh(i,j)
とを加算した信号(xproc(i,j):図10)を第2加
算器18に出力する。これを数式に示すと次の式(5)
のようである。
【0024】
【数5】
【0025】第2加算器18は、第1加算器17の出力
xproc(i,j)と低域通過フィルター11の出力x
l(i,j)とを加算して図11のような最終出力信号
y:xout(i,j)を得る。
xproc(i,j)と低域通過フィルター11の出力x
l(i,j)とを加算して図11のような最終出力信号
y:xout(i,j)を得る。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明による映像
信号復号化装置のブロッキング効果除去回路において
は、入力映像を構成するブロックで各画素の位置と量子
化ステップサイズによる相異なる加重値とを利用するこ
とにより、ブロック単位処理と変換復号化に基づいて受
信映像から発生するブロッキング効果を減少させ、画質
向上を図れるという効果がある。
信号復号化装置のブロッキング効果除去回路において
は、入力映像を構成するブロックで各画素の位置と量子
化ステップサイズによる相異なる加重値とを利用するこ
とにより、ブロック単位処理と変換復号化に基づいて受
信映像から発生するブロッキング効果を減少させ、画質
向上を図れるという効果がある。
【図1】本発明の一実施形態によるブロッキング効果除
去回路を示すブロック図である。
去回路を示すブロック図である。
【図2】図1に示された低域通過フィルター11の構成
例である。
例である。
【図3】入力映像xの一例を示す図である。
【図4】低域通過フィルター11から出力される差信号
xh(i,j)の一例を示す図である。
xh(i,j)の一例を示す図である。
【図5】第1減算器12の出力信号xh(i,j)の一例
を示す図である。
を示す図である。
【図6】メジアンフィルター13の出力信号xmed(i,
j)の一例を示す図である。
j)の一例を示す図である。
【図7】第2減算器14から出力される出力x
diff(i,j)の一例を示す図である。
diff(i,j)の一例を示す図である。
【図8】コントロールロジック15から出力される加重
値kの一例を示す図である。
値kの一例を示す図である。
【図9】可変増幅器16の出力信号kxdiff(i,j)の
一例を示す図である。
一例を示す図である。
【図10】第1加算器17から出力される信号x
proc(i,j)の一例を示す図である。
proc(i,j)の一例を示す図である。
【図11】第2加算器18で得られる最終出力信号y:
xout(i,j)の一例を示す図である。
xout(i,j)の一例を示す図である。
11 低域通過フィルター(第1フィルタリング手
段)12 第1減算器(第1フィルタリング手段) 13 メジアンフィルタ(第2フィルタリング手段)14 第2減算器(可変増幅手段) 15 コントロールロジック 16 可変増幅器(可変増幅手段)17 第1加算器(可変増幅手段) 18 第2加算器(加算器)
段)12 第1減算器(第1フィルタリング手段) 13 メジアンフィルタ(第2フィルタリング手段)14 第2減算器(可変増幅手段) 15 コントロールロジック 16 可変増幅器(可変増幅手段)17 第1加算器(可変増幅手段) 18 第2加算器(加算器)
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Claims (3)
- 【請求項1】 復号化された映像信号を低周波成分及び
高周波成分に分離する第1フィルタリング手段(11、
12)と、 前記第1フィルタリング手段から出力される高周波成分
信号に対してメジアンフィルタリングを行う第2フィル
タリング手段(13)と、 前記復号化された映像信号を構成する画素のブロック内
の位置情報及び符号化時使用された量子化ステップサイ
ズを利用して、加重値を決定するコントロールロジック
(15)と、 前記第2フィルタリング手段から出力されるメジアンフ
ィルタリングされた高周波成分信号から前記第1フィル
タリング手段から出力される高周波成分信号を減じた
後、その結果信号を前記コントロールロジックによって
決定される加重値で増幅し、増幅された高周波成分信号
を前記第1フィルタリング手段から出力される高周波成
分信号と加算する可変増幅手段(14、16、17)
と、 前記可変増幅手段から出力される信号と前記第1フィル
タリング手段から出力される低周波成分信号とを加算す
る加算器(18)とを具備することを特徴とする映像信
号復号化装置のブロッキング効果除去回路。 - 【請求項2】 前記コントロールロジックは、前記復号
化された映像信号のブロック間境界画素には加重値を1
に設定し、その以外の部分画素には加重値を0に設定す
ることを特徴とする請求項1記載の映像信号復号化装置
のブロッキング効果除去回路。 - 【請求項3】 前記コントロールロジックは、前記量子
化ステップサイズが最大値の場合には加重値を1に設定
し、量子化ステップサイズが小さくなるほど加重値を小
さく設定することを特徴とする請求項1記載の映像信号
復号化装置のブロッキング効果除去回路。
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1996
- 1996-04-24 US US08/637,412 patent/US5732159A/en not_active Expired - Fee Related
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CN108223042B (zh) * | 2016-12-09 | 2021-02-26 | 现代自动车株式会社 | 用于诊断发动机系统的方法和装置 |
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