JP3233999B2 - 画像信号復号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、圧縮された画像データ
を再生する画像処理装置に係り、特に画像データの復号
時のノイズ発生を抑圧する画像信号復号化装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】一般にＣＣＤ（電荷結合素子）に代表さ
れる固体撮像装置等により撮像された画像信号をメモリ
カード、磁気ディスクあるいは、磁気テープ等の記憶装
置にデジタルデータとして記憶する場合、そのデータ量
は膨大なものとなる。このため、前記データは、何らか
の高能率な圧縮処理を行われ、限られた記憶容量の範囲
内で記憶されている。

【０００３】この高能率な画像データの圧縮方式とし
て、特開昭６２−１９６９９０号公報に記載されるよう
な直交変換符号化を利用した方式が一般に広く知られて
いる。この方式において、圧縮率は量子化の量子化幅を
変化させることによって制御されるのが一般的で、圧縮
率が高くなるほど、量子化幅は大きくなり、従って量子
化誤差が大きくなり再生画像の画質劣化が目立つように
なる。

【０００４】この変換係数の量子化誤差は、再生画像に
おいて主に、２種類の歪みとして、現れる傾向にある。
その一方は、ブロック境界部分に不連続が発生するいわ
ゆるブロック歪みであり、原画には存在しなかったブロ
ックの境界が見えてくるといったものである。もう一方
の歪みについて、それが色信号に対して、発生した場合
を図を用いて説明する。

【０００５】図４（ａ）は、例えば、青空を背景に黒い
木の枝がのびている構図の画像のそれぞれの輝度信号及
び色差信号を１次元で表した原信号を示す図であり、図
４（ｂ）はその従来の復号信号を示す図である。

【０００６】図４（ａ）に示す圧縮符号化された原色差
信号を復号・再生すると、図４（ｂ）に示すように、急
峻な変化が鈍って、もともと平坦であった部分（斜線
部）に変化が生じる。この斜線部が視聴者の視覚に色に
じみや色付きのパターンとして受け取られる。この現象
は、色差信号の変化（ノイズ）が急でコントラストが大
きいほど、顕著になる傾向がある。

【０００７】前記ノイズは、ブロック毎のＤＣＴ係数の
量子化誤差の影響が逆変換によってブロック全体に出た
ために起こるモスキートノイズと呼ばれるものである。
このモスキートノイズは、ＤＣＴ係数の各シーケンス毎
の量子化誤差が原因であり、非常に低い周波数成分から
高い周波数成分までを含んでいる可能性がある。

【０００８】一般的には強い輝点の周りや、エッヂの付
近にもやもやとしたパターンが現れる傾向にある。これ
ら２種類の歪みは視覚的に目立つために、たとえＳ／Ｎ
が良好であっても主観的な印象は悪くなってしまう。

【０００９】このため従来では、復号器によって再生さ
れた画像を低域通過（ローパス）フィルタに通す歪み除
去処理を施し、高周波を含んだ歪みを比較的良好に除去
していた。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかし、前述したよう
なフィルタによる歪み除去では、ブロック境界の不連続
による歪みのような比較的高い周波数成分を含むものに
対しては効果があるが、モスキートノイズのようにブロ
ック内でゆっくりと変化する歪みを除去することは出来
ない欠点があった。

【００１１】また視聴者の視感度は、輝度信号に比べ、
色差信号の感度が低いため、一般的な画像圧縮では、色
差信号に割り当てられる情報量が、輝度信号の情報量よ
りも少なくなるようにして、圧縮率を上げている。

【００１２】そのため、色差信号の量子化ステップは輝
度信号のものよりも大きくなり、発生する歪み量も大き
くなっている。特に、モスキートノイズに対しては、低
い周波数のノイズとして現われやすくなり、その結果、
画像中に色にじみや色付きのパターンとして目立つこと
が問題となっている。

【００１３】そこで本発明は、高圧縮された画像データ
の復号化によって発生する色差信号のモスキートノイズ
を除去する画像信号復号化装置を提供することを目的と
する。

【００１４】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、入力した圧縮符号化された画像信号の復号
を行い、分離された輝度信号及び色差信号を得る画像信
号復号化装置において、前記輝度信号に基づき、前記色
差信号の飽和画素部分を除き、近傍の不飽和画素部分を
所定ブロックサイズで平均化した色差信号に変更する色
差信号変更手段と、前記色差信号変更手段により平均化
された色差信号と変更前の色差信号との差が、前記圧縮
符号化された画像信号の圧縮時の誤差の範囲内か判定す
る判定手段と、前記判定手段の誤差の範囲内になるま
で、前記色差信号変更手段からの色差信号を帰還させる
色差信号帰還手段とで構成された画像信号復号化装置を
提供する。

【００１５】

【作用】以上のような構成の画像信号復号化装置によれ
ば、圧縮復号された画像信号を輝度信号に基づいて、飽
和画素の部分を除く領域が平均化され、画像中に生じる
色差信号のモスキートノイズの歪みが除去される。

【００１６】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１は、本発明の実施例として、画像符号
化装置の構成例を示すブロック図である。

【００１７】まず、色差信号変更部１において、入力画
像は、圧縮信号が復号されて得られた色差信号Ｃb であ
って、これをオリジナル信号０（ｘ）として、ＤＣＴし
て量子化し、周波数ｕのＤＣＴ係数を表しているＦ
（ｕ）をＩＤＣＴして、信号ｆ（ｘ）と表現することに
する。。

【００１８】そして、輝度信号画素判定情報２に基づ
き、信号ｆ（ｘ）から後述するように信号ｆ´（ｘ）を
求める。判定部３では、図示しないＤＣＴ回路によっ
て、この信号ｆ´（ｘ）をＤＣＴし、ＤＣＴ係数Ｆ´
（ｕ）が求められる。

【００１９】次に色差信号ＤＣＴ係数４すなわち、前記
ＤＣＴ係数Ｆ（ｕ）と前記ＤＣＴ係数Ｆ´（ｕ）とが判
定部３で比較され、後述する式１が成り立てば、スイッ
チ５を介してＦ´（ｘ）が出力され、不成立の場合に
は、色差信号変更部１に戻り、前記ＤＣＴ係数Ｆ´
（ｕ）を再度、求める。

【００２０】図２は、本実施例による色差信号の歪み補
正処理を１次元に簡略化した例を示す。図２（ａ）に示
されるオリジナル信号の輝度信号Ｙ及び色差信号Ｃは、
例えば、青空に黒い木の枝が伸びている構図の場合であ
り、輝度信号Ｙが枝の部分ｍで急に変化しており、色差
信号Ｃも青から黒に変化している。

【００２１】これらの信号を圧縮処理をした後、再生す
ると、図２（ｂ）に示すように変化する。この場合に
は、色差信号Ｃb 、輝度信号Ｙb に比べて圧縮の度合い
が大きいため、歪みの発生量が大きくなる。この図２
（ｂ）に示す画像信号は、圧縮信号を復号した１ブロッ
ク分の画像信号の例である。

【００２２】入力画像のオリジナル信号を“０（ｘ）”
とすると、色差信号Ｃb として、前記オリジナル信号０
（ｘ）によるＤＣＴ係数Ｆ（ｕ）をＩＤＣＴして、信号
ｆ（ｘ）が得られる。ここで、前記ＤＣＴ係数Ｆ（ｕ）
は、前記オリジナル信号０（ｘ）をＤＣＴし量子化して
得られる、周波数ｕのＤＣＴ係数を表している。この信
号ｆ（ｘ）をオリジナル信号０（ｘ）に復号すれば、モ
スキートノイズは除去することができる。

【００２３】しかし復号に用いるために、復号器側で得
ることができる情報としては、信号ｆ（ｘ）または、そ
れを表現するためのＤＣＴ係数Ｆ（ｕ）及び輝度信号Ｙ
b のみである。ここで、輝度信号Ｙb に相当する信号
（破線）をｇ（ｘ）と表す。

【００２４】次に、図３に示すように信号ｆ（ｘ）のノ
イズと見なせる信号が小さくなるように、ｆ（ｘ）の値
を所定のブロックサイズｄの矩形で近似して、信号ｆ´
（ｘ）を得る。この変更されたｆ´（ｘ）をＤＣＴして
得られるＦ´（ｕ）とＦ（ｕ）を次式により比較する。

【００２５】

【数１】 この式１が成り立つとき、ｆ´（ｘ）をｆ（ｘ）の近似
と見なし、ｆ（ｘ）の代わりの色差信号Ｃc とする。

【００２６】前記式１が矛盾して成り立たない場合に
は、色差信号の変更をやり直す。すなわち、図３に示す
平均化のブロックサイズｄの幅を小さくして、再度、信
号ｆ´（ｘ）を得る。

【００２７】この時の式１のＥ（ｕ）は、量子化誤差幅
の中心をとり、ＤＣＴ係数の量子化幅の半分の値である
ものとする。つまり各周波数ｕ毎の量子化誤差の取り得
る最大値を示している。次に、変更された信号ｆ´
（ｘ）の求め方について説明する。

【００２８】まず、現在の輝度信号Ｙb の信号から、そ
の画素の輝度が非常に大きいかまたは非常に小さいかを
判断し、飽和画素（輝点部または黒つぶれ部）であるか
否か判定できる。

【００２９】つまり輝度信号Ｙb から飽和画素と判定さ
れた部分ｍは、色差信号Ｃb の信号値に拘らず、黒また
は白の色差“０”に近い値（図３に示す部分ｎ）であっ
たことがわかる。

【００３０】従って、図２（ｅ）に示す部分ｎの輝度や
黒つぶれのような飽和画素の部分の色差信号を“０”に
近い値（図３に示すボトム値ｐ若しくは、０〜２５５の
場合に２０）に置き換えて、それ以外の部分（図２
（ｄ）に示すＣd ）を、近傍の飽和していない色差信号
の値の平均化して、図２（ｆ）に示す平均値にする。具
体的には、

【００３１】

【数２】 のように示される。また、他の例としては、非飽和画素
の値を、

【００３２】

【数３】 のように量子化を行うことによって、図２（ｃ）に示す
ようなステップ状の信号Ｃc を得る手法もある。色差信
号の飽和画素部ｎの色差信号変更に関する他の実施例を
説明する。

【００３３】ここで、色差信号Ｃd を色差信号Ｃb から
引くと、枝部の信号Ｃe の波形だけが抜き出されること
になる。これをＣd にローパスフィルタリングを行った
信号（Ｃｆ）に加えることにより、図２（ｇ）に示す色
差信号Ｃｇを得る。この色差信号Ｃｇの信号をｆ´
（ｘ）とする。この信号ｆ´（ｘ）を修正色差信号とし
て、判定部３へ送る。この判定部３による判定は、前述
した式１が成り立てば、ｆ´（ｘ）を用いて、画像を再
生する。

【００３４】しかし成り立たない場合には、平均化のブ
ロックサイズｄの幅を小さくして、具体的には、Ｃｆを
求めたときのローパスフィルタの度合いをゆるめて、つ
まり通過帯域を広くして、色差信号Ｃｆを求め直して、
それに対して、色差信号Ｃｅを加えて、色差信号Ｃｇと
する。これを式１が成り立つまで、スイッチ５を切り替
えて、色差信号変更部１に再入力して繰り返し行う。

【００３５】以上説明したように、本実施例の画像信号
復号化装置は、画像データの復号化の際に、再生される
画像中に生じる色にじみや色付きパターンノイズとして
知覚される色差信号のモスキートノイズにようなブロッ
ク内でゆっくりと変化する歪み除去することができる。
この処理は前述のＹb の信号から飽和画素が存在すると
判断されたブロックのみに行ってもよいし、画面全体で
色差信号にローパスをかけるようにして、特に、飽和画
素を含むブロックのローパスを強くするように構成して
もよい。また本発明は、前述した実施例に限定されるも
のではなく、他にも発明の要旨を逸脱しない範囲で種々
の変形や応用が可能であることは勿論である。

【００３６】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
圧縮された画像データの復号化によって発生する色差信
号のモスキートノイズを除去する画像信号復号化装置を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の実施例の画像信号復号化装置
の概略的な構成を示すブロック図である。

【図２】図２は、歪み除去処理を１次元に簡略した例を
示す図である。

【図３】図３は、色差信号Ｃb を所定のブロックサイズ
ｄの矩形で近似する例を示す図である。

【図４】図４（ａ）は、青空を背景に黒い木の枝がのび
ている画像のそれぞれの輝度信号及び色差信号を１次元
で表した原信号を示す図であり、図４（ｂ）はその従来
の復号信号を示す図である。

【符号の説明】

１…色差信号変更部、２…輝度信号画素判定情報、３…
判定部、４…色差信号ＤＣＴ係数、５…スイッチ。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力した圧縮符号化された画像信号の復
   号を行い、分離された輝度信号及び色差信号を得る画像
   信号復号化装置において、 前記輝度信号に基づき、前記色差信号の飽和画素部分を
   除き、近傍の不飽和画素部分を所定ブロックサイズで平
   均化した色差信号に変更する色差信号変更手段と、 前記色差信号変更手段により平均化された色差信号と変
   更前の色差信号との差が、前記圧縮符号化された画像信
   号の圧縮時の誤差の範囲内か判定する判定手段と、 前記判定手段の誤差の範囲内になるまで、前記色差信号
   変更手段からの色差信号を帰還させる色差信号帰還手段
   とを具備することを特徴とする画像信号復号化装置。