JP4306061B2

JP4306061B2 - ブロックノイズ検出装置

Info

Publication number: JP4306061B2
Application number: JP35556399A
Authority: JP
Inventors: 節剱持
Original assignee: Victor Company of Japan Ltd
Current assignee: Victor Company of Japan Ltd
Priority date: 1999-03-26
Filing date: 1999-12-15
Publication date: 2009-07-29
Anticipated expiration: 2019-12-15
Also published as: JP2000350202A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号を画素ブロック単位で符号化及び復号化した際に生じるブロックノイズを検出するためのブロックノイズ検出装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
映像信号を圧縮符号化する際に、水平及び垂直方向に隣接する複数の画素を１つの矩形ブロック（以下、画素ブロックと記す）として、この画素ブロック内での隣接画素の相関の高さを利用して画素ブロック単位で圧縮符号化を施す圧縮符号化方式が広く知られている。そして、このような圧縮符号化方式により圧縮符号化処理が施された圧縮映像信号は、記録媒体あるいは伝送路等を介した後に、圧縮符号化時とは相補的な伸張処理が画素ブロック単位で施され、元の映像信号が復元される。
【０００３】
また、このような圧縮符号化及び復号化方式では、記録媒体あるいは伝送路における映像信号の情報量を小さく抑えたい場合には、圧縮効率が高めに設定され、また映像信号を高画質のまま維持したい場合には、圧縮効率が低めに設定される。
【０００４】
ところが、圧縮効率を高めに設定して情報量を小さく抑えた場合、画素ブロック単位で隣接ブロックとの間に階調差が生じることがある。特に階調変化の緩やかな映像信号部分では、この隣接ブロック間での階調差が目に付き易くなる。なお、このような隣接ブロック間での階調差によるノイズは一般的にブロックノイズと呼ばれている。
【０００５】
また、記録媒体を介して再生させた映像信号では、例えば記録再生ヘッドの汚れ、摩耗等が原因でこのブロックノイズが発生することがあり、このような記録再生処理に伴うブロックノイズもまた画面上で目に付き易い。
【０００６】
このようにして画面上に発生したブロックノイズを目立たないようにする方法としては、これまで様々な方法が考えられてきたが、その一例として、ブロックノイズの発生している画素ブロックとその隣接ブロックとの境界部分を補間及びその他の処理にて平滑化する方法が知られている。
【０００７】
図６は、画素ブロックの境界部分に一列に配列された４つの画素ｘ１乃至ｘ４の信号レベルを示すものであり、画素ｘ１及びｘ２が同一画素ブロック内の画素、また画素ｘ３及びｘ４が同一画素ブロック内の画素であり、夫々の画素ブロックが隣接している状態を示している。
【０００８】
同図に示す如く、画素ｘ１とｘ２との信号レベルの差はｄ１、そして画素ｘ３とｘ４との信号レベルの差はｄ３であるのに対して、隣接画素である画素ｘ２とｘ３との信号レベルの差はｄ１、ｄ２に比して非常に大きいｄ２となっており、ブロックノイズが発生していることがわかる。このようなブロックノイズの発生を、これまでは画素ブロックの境界部分における信号レベルを比較することにより検出し、これを補正していた。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
このように、映像信号における画素ブロックの境界が明らかな場合、その境界部分の画素の信号レベルを比較することにより、ブロックノイズの発生を検出することが可能であるが、画素ブロックの境界部分が明らかでない場合には、まず画素ブロックの境界部分を入力映像信号から検出しなければならず、この検出が正確でない場合には、当然の如くブロックノイズの適切な補正を行うことが不可能であった。
【００１０】
即ち、圧縮映像信号の伸張処理を行うデコーダが画素ブロックの境界を示すパルスを出力する場合には、このパルスに基づきブロックノイズの検出が可能であるが、このデコーダが境界を示すパルスを出力しない場合には、以上のようなブロックノイズの適切な検出及び補正を行うことが不可能であった。
【0011】
【課題を解決するための手段】
以上の課題を解決するために、本発明に係るブロックノイズ低減装置は、
所定の矩形ブロック単位で圧縮伸張処理された映像信号におけるブロックノイズを検出するためのブロックノイズ検出装置であり、
入力映像信号を微分処理して微分信号を得る微分手段（１）と、
前記微分手段からの微分信号におけるインパルス状のパルスを検出してこれを孤立微分点検出信号として出力する孤立微分点検出手段（２）と、
前記孤立微分点検出信号のＬ又はＨレベルに応じた値に変換するための値変換手段（３ａ）と、この値変換手段の出力値を加算するための第１の加算器（３ｂ）と、この第１の加算器から供給される出力に上限値と下限値を設けてリミットする第１のリミッタ（３ｄ）と、この第１のリミッタからの出力を矩形ブロックの水平方向の画素数分遅延して前記第１の加算器へ供給するための遅延手段（３ｃ）と、前記第１のリミッタからの出力が内部に保持する規定値より大であるか、それ以下であるかを比較し、その比較結果に応じた値を出力する第１のコンパレータ（３ｅ）と、により構成される水平方向の積分手段と、
前記第１のコンパレータからの出力を加算するための第２の加算器（３ｆ）と、この第２の加算器から供給される出力値に上限値と下限値を設けてリミットする第２のリミッタ（３ｈ）と、この第２のリミッタからの出力を１水平ライン期間分遅延して前記第２の加算器へ供給するための遅延手段（３ｇ）と、前記第２のリミッタから供給される出力が内部に保持する規定値より大であるか、それ以下であるかを比較し、その比較結果に応じた値を出力する第２のコンパレータ（３ｉ）と、により構成される水平方向及び垂直方向の積分手段と、
前記第２のコンパレータから出力された比較結果のうち所定の規定値以上であることを示す値を画面単位で計数し、その値と予め設定した規定値とを用いてブロックノイズが発生しているフレームの有無を判別する判別手段（４）とを有することを特徴とするものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】
図１は本発明に係るブロックノイズ検出装置を説明するためのブロック図、図２は図１で示したブロックノイズ検出装置の微分処理及び孤立微分点検出処理の動作を示す図であり、本発明に係るブロックノイズ検出装置は、入力映像信号の画素ブロックの境界が明らかでない場合でも、ブロックノイズを正確に検出できることを特徴としている。
【００１５】
図１において、１は入力映像信号を微分処理する微分回路、２は微分回路１から出力される微分信号における孤立微分点を検出する孤立微分点検出回路である。
【００１６】
また、３は孤立微分点検出回路２にて得られた孤立微分点検出信号を積分処理する積分回路、４は積分回路３にて積分処理された積分信号に基づきブロックノイズの存在するフレームを判別する判別回路である。
【００１７】
以下、図１と図２とを用いて、本発明に係るブロックノイズ検出装置の孤立微分点検出までの動作を説明する。なお、図２は水平方向８画素×垂直方向８画素により１つの画素ブロックが構成される入力映像信号からブロックノイズを検出した例を示しており、同図では、５画素ブロック分の映像信号が示されている。
【００１８】
図２において（ａ）は微分回路１の入力信号を示しており、微分回路１は入力信号を微分処理した（ｂ）に示す如く微分信号を出力する。その後、孤立微分点検出回路２では、微分信号におけるインパルス状のパルスのみが検出されて（ｃ）に示す如く孤立微分点検出信号を出力する。
【００１９】
次に、積分回路３及び判別回路４の詳細について、図３を用いて説明する。
孤立微分点検出回路２で検出された孤立微分点検出信号は、値変換回路３ａに入力され、値変換回路３ａは孤立微分点検出信号がＨのタイミングで１の値を出力し、Ｌのタイミングで（−１）の値を出力する。
【００２０】
そして、値変換回路３ａの出力は加算器３ｂに入力され、第１のリミッタ３ｄは、加算器３ｂの出力を上限値及び下限値を設けつつ出力し、第１のリミッタ３ｄの出力が遅延素子３ｃで８画素分遅延された後に、加算器３ｂで値変換回路３ａの出力と加算処理される。
【００２１】
つまり、ここで示すブロックノイズ検出回路では、水平方向８画素及び垂直方向８画素の全６４画素により画素ブロックが構成されている場合の映像信号を想定して、遅延素子３ｃでの遅延量を８画素分に設定してある。
【００２２】
そして、第１のリミッタ３ｄは、加算器３ｂの出力を上限値及び下限値を設けつつ出力し、第１のコンパレータ３ｅは第１のリミッタ３ｄの出力をその内部に保持している規定値と比較し、第１のリミッタ３ｄの出力が規定値より大きい場合は１の値、規定値以下の場合は（−１）の値を出力する。このような第１のコンパレータ３ｅまでの処理により、孤立微分点検出信号が水平方向に８画素周期で累積加算され、孤立微分点検出信号の水平方向の積分値が出力される。
【００２３】
次に、第１のコンパレータ３ｅの出力は加算器３ｆに入力され、第２のリミッタ３ｈは加算器３ｆの出力を上限値及び下限値を設けつつ出力し、第２のリミッタ３ｈの出力が遅延素子３ｇで１水平ライン期間分遅延させれ後に、加算器３ｆで第１のコンパレータ３ｅの出力と加算処理される。
【００２４】
そして、第２のリミッタ３ｈは、加算器３ｆの出力を上限値及び下限値を設けつつ出力し、第２のコンパレータ３ｉは第２のリミッタ３ｈの出力をその内部に保持している規定値と比較し、第２のリミッタ３ｈの出力が規定値より大きい場合は１の値、規定値以下の場合は（−１）の値を出力する。このような第２のコンパレータ３ｉまでの処理により、孤立微分点検出信号が水平方向に８画素周期且つ垂直方向に累積加算され、孤立微分点検出信号の水平方向及び垂直方向の積分値が出力される。
【００２５】
そして、判別回路４におけるカウンタ４ａは第２のコンパレータ３ｉの出力する１の値をカウントし、１画面毎にそのカウント数を出力することにより、１画面内に発生しているブロックノイズの度合いに応じた信号を出力する。そして、第３のコンパレータ４ｂでは、カウンタ４ａの出力値をその内部に保持している規定値と比較して、カウンタ４ａの出力が規定値より大きい場合はブロックノイズの存在するフレームであることを示す１の値、規定値以下の場合はブロックノイズの存在しないフレームであることを示す（−１）の値を出力する。
【００２６】
次に図３及び図４を用いて積分回路３及び判別回路４の動作を更に詳しく説明する。図４において、１−１乃至４−６は、夫々水平方向８画素×垂直方向８画素により構成される画素ブロックを示しており、画素ブロック１−３乃至１−６、画素ブロック３−１乃至３−４ではブロックノイズが発生しているものとする。
【００２７】
また、図４において、○印は第１のコンパレータ３ｅが１の値を出力する一方第２のコンパレータ３ｉが（−１）の値を出力する画面位置、△印は第１のコンパレータ３ｅが（−１）の値を出力する一方第２のコンパレータ３ｉが１の値を出力する画面位置、□印は第１のコンパレータ３ｅ、第２のコンパレータ３ｉ共に１の値を出力する画面位置を示している。
【００２８】
値変換回路３ａには、まず画素ブロック１−１乃至１−６の先頭ラインにおける孤立微分点検出信号が入力され、加算器３ｂ、第１のリミッタ３ｄ、遅延素子３ｃで形成される加算ループにより孤立微分点検出信号が水平方向に８画素周期で累積加算され、先頭ラインの処理を終えると次のラインにおける処理が開始される。
【００２９】
ここで、画素ブロック１−１及び１−２ではブロックノイズが発生していない。このような、画素ブロックの部分では水平方向に隣接する画素に信号レベル差が生じ、孤立微分点検出信号でＨが出力されることはあるが、このＨの出力が８画素周期で継続的に発生することはないため、第１のリミッタ３ｄの出力は、画素ブロック１−２と１−３との境界、１−３と１−４との境界、１−４と１−５との境界、１−５と１−６との境界でのみその出力値が上昇する傾向にある。
【００３０】
そして、ここでは、２ライン目における画素ブロック１−３と１−４との境界での処理を行った際に第１のリミッタ３ｄの出力値が第１のコンパレータ３ｅ内に保持されている値を超えて、第１のコンパレータ３ｅが１の値を出力し、第９ライン目における画素ブロック２−４と２−５との境界部分までは各ブロックの境界部分で１の値を出力する。
【００３１】
なお、画素ブロック２−１乃至２−６ではブロックノイズが発生していないため、９ライン目以降の画素ブロックの境界部分では、第１のリミッタ３ｄの出力値が減少する傾向にあるが、９ライン目の画素ブロック２−５と２−６との境界部分で第１のリミッタ３ｄの出力値が第１のコンパレータ３ｅ内に保持されている値以下となり、それ以降第１のコンパレータ３ｅは各ブロックの境界部分で（−１）の値を出力する。
【００３２】
また、同様に画素ブロック３−１乃至３−４でもブロックノイズが発生しているため、１７ライン目以降、各画素ブロックの境界にて第１のリミッタ３ｄの出力値が上昇する傾向にあり、１８ライン目の画素ブロック３−２と３−３との境界部分から２５ライン目の画素ブロック４−３と４−４の境界部分までは各ブロックの境界部分で第１のリミッタ３ｄの出力値が第１のコンパレータ３ｅ内に保持されている値を超えて、第１のコンパレータ３ｅが１の値を出力する。
【００３３】
一方、加算器３ｆ、第２のリミッタ３ｈ、遅延素子３ｇで形成される加算ループでは第１のコンパレータ３ｅの出力する値が垂直方向に累積加算されるため、ブロックノイズが発生している画素ブロックの境界部分では、第２のリミッタ３ｈの出力値が上昇し、第２のリミッタ３ｈの出力が第２のコンパレータ３ｉの内部に保持される値を超えると、第２のコンパレータ３ｉが１の値を出力する。
【００３４】
つまり、図４の例では、２ライン目の画素ブロック１−３と１−４との境界部分以降、第１のコンパレータ３ｅは、各ブロックの境界部分において１の値を出力し続けているため、第２のリミッタ３ｈの出力値は上昇し、５ライン目の画素ブロック１−３と１−４との境界部分で第２のリミッタ３ｈの出力値が第２のコンパレータ３ｉの内部に保持される値を超えて、第２のコンパレータ３ｉが１の値を出力する。
【００３５】
そして、９ライン目の画素ブロック２−５と２−６との境界部分以降、第１のコンパレータ３ｅは画素ブロックの境界部分において（−１）の値を出力しているため、第２のリミッタ３ｈの出力値が減少し、１２ライン目の画素ブロック２−５と２−６との境界部分で第２のリミッタ３ｈの出力値が第２のコンパレータ３ｉの内部に保持される値以下となり、それ以降第２のコンパレータ３ｉは各ブロックの境界部分で（−１）の値を出力する。
【００３６】
また、同様に画素ブロック３−１乃至３−４でもブロックノイズが発生しているため、１８ライン目の画素ブロック３−２と３−３との境界部分以降、各画素ブロックの境界にて第２のリミッタ３ｈの出力値が上昇傾向にあり、２１ライン目の画素ブロック３−２と３−３との境界部分から２８ライン目の画素ブロック４−３と４−４の境界部分までは各ブロックの境界部分で第２のリミッタ３ｈの出力値が第２のコンパレータ３ｉ内に保持されている値を超えて、第２のコンパレータ３ｉが１の値を出力する。
【００３７】
そして、カウンタ４ａは、第２のコンパレータ３ｉが１の値を出力した回数を１画面内でカウントする。同図に示す例では、カウンタ４ａのカウント値は７４となり、このカウンタ４ａの出力するカウント値と第３のコンパレータ４ｂの内部に保持される値を超えているか否かで、画面内のブロックノイズの有無が判別され、その判別結果が出力される。
【００３８】
また、この判別結果に基づき、ブロックノイズの存在する画面のみブロックノイズの低減処理を行う場合、判別結果がフレーム単位で細かく切り替わるとかえって見辛い映像となってしまうことがある。従って、図５に示す如く判別回路４内に遅延素子４ｃ及び４ｄ、そしてメジアン回路４ｅを設けることによりこのようなチャタイリングを防止することができる。
【００３９】
つまり、カウンタ４ａの出力を遅延素子４ｃで１画面（フレーム）分遅延して出力し、更に、遅延素子４ｄで１画面（フレーム）分遅延して出力することにより、連続する３画面（フレーム）分のカウント値をメジアン回路４ｅに入力し、メジアン回路４ｅでは、入力される３値のうちの中間値を第３のコンパレータ４ｂに出力するため、例えば映像信号がフレーム間圧縮を行うＭＰＥＧ圧縮信号のような場合でも、若干のシステリシス特性をもたせることにより、良好なブロックノイズの低減処理を行うことができる。
【００４０】
このように、本発明に係るブロックノイズ検出装置は、ブロックノイズが発生した際に、このブロックノイズの周辺における画素の信号レベルに急峻なレベル差が発生し微分波形が特徴的になることと、このレベルの変動が画素ブロックの単位で周期性をもって発生することに着目してブロックノイズを検出している。
【００４１】
なお、積分回路３における積分特性は、画素ブロックの大きさに応じて適宜設定可能であり、この積分特性を調整することによりブロックノイズの検出の精度が高められることは言うまでもない。
【００４２】
また、以上の実施例では、積分回路３にて孤立微分点検出信号を水平方向及び垂直方向に積分処理した例を示したが、水平方向にのみ積分処理しても構わない。その場合には、第１のコンパレータ３ｅの出力をそのままカウンタ４ａに入力し、第１のコンパレータ３ｅの出力する１の値の数により画面内のブロックノイズの有無を判別すれば良い。
【００４３】
また、以上の実施例では、本発明に係るブロックノイズ検出装置がハードウェアにより構成されるものとして説明したが、同様の処理をソフトウェア処理により行っても構わない。また、本ブロックノイズ検出装置の構成をパソコンで代用することも可能である。つまり、パソコン内のハードディスク上のアプリケーション記録領域にＣＤ−ＲＯＭあるいはネットワークを介して提供される上記処理プログラムをインストールし、このアプリケーションプログラムとＣＰＵとの間で図１に示す構成の処理を行うことで、パソコンにより本発明に係るブロックノイズ検出装置を構成できる。
【００４４】
【発明の効果】
本発明に係るブロックノイズ検出装置によれば、入力映像信号に微分処理を施し、この微分信号におけるインパルス状のパルスを検出した孤立微分点検出信号を積分処理することによりブロックノイズが検出されるため、画素ブロックの境界が明らかでない場合であってもブロックノイズの有無を正確に判別できるという効果を奏する。
また、この積分処理を水平方向及び垂直方向に行うため、ブロックノイズにより発生した水平方向及び垂直方向に相関のあるインパルス状のパルスを適切に検出でき、ブロックノイズの有無を正確に判別できるという効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係るブロックノイズ検出装置を説明するためのブロック図である。
【図２】微分処理及び孤立微分点検出処理を説明するための図である。
【図３】積分回路及び判別回路の詳細を示す図である。
【図４】積分回路及び判別回路の動作を説明するための図である。
【図５】判別回路の他の例を示す図である。
【図６】画素ブロックの境界部分における信号レベルの差を示す図である。
【符号の説明】
１…微分回路
２…孤立微分点検出回路
３…積分回路
３ａ…値変換回路
３ｂ、３ｆ…加算器
３ｃ、３ｇ…遅延素子
３ｄ…第１のリミッタ
３ｅ…第１のコンパレータ
３ｈ…第２のリミッタ
３ｉ…第２のコンパレータ
４…判別回路
４ａ…カウンタ
４ｂ…第３のコンパレータ
４ｃ、４ｄ…遅延素子
４ｅ…メジアン回路

Claims

所定の矩形ブロック単位で圧縮伸張処理された映像信号におけるブロックノイズを検出するためのブロックノイズ検出装置であり、
入力映像信号を微分処理して微分信号を得る微分手段（１）と、
前記微分手段からの微分信号におけるインパルス状のパルスを検出してこれを孤立微分点検出信号として出力する孤立微分点検出手段（２）と、
前記孤立微分点検出信号のＬ又はＨレベルに応じた値に変換するための値変換手段（３ａ）と、この値変換手段の出力値を加算するための第１の加算器（３ｂ）と、この第１の加算器から供給される出力に上限値と下限値を設けてリミットする第１のリミッタ（３ｄ）と、この第１のリミッタからの出力を矩形ブロックの水平方向の画素数分遅延して前記第１の加算器へ供給するための遅延手段（３ｃ）と、前記第１のリミッタからの出力が内部に保持する規定値より大であるか、それ以下であるかを比較し、その比較結果に応じた値を出力する第１のコンパレータ（３ｅ）と、により構成される水平方向の積分手段と、
前記第１のコンパレータからの出力を加算するための第２の加算器（３ｆ）と、この第２の加算器から供給される出力値に上限値と下限値を設けてリミットする第２のリミッタ（３ｈ）と、この第２のリミッタからの出力を１水平ライン期間分遅延して前記第２の加算器へ供給するための遅延手段（３ｇ）と、前記第２のリミッタから供給される出力が内部に保持する規定値より大であるか、それ以下であるかを比較し、その比較結果に応じた値を出力する第２のコンパレータ（３ｉ）と、により構成される水平方向及び垂直方向の積分手段と、
前記第２のコンパレータから出力された比較結果のうち所定の規定値以上であることを示す値を画面単位で計数し、その値と予め設定した規定値とを用いてブロックノイズが発生しているフレームの有無を判別する判別手段（４）とを有することを特徴とするブロックノイズ検出装置。