JP4438161B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Description
【発明の属する技術分野】
本発明は、例えばMPEG(Moving Picture codingExperts Group)−2方式を用いて映像信号を圧縮する際に使用して好適な画像圧縮装置及び画像圧縮方法に関する。詳しくは、画像圧縮装置及び画像圧縮方法において映像信号を圧縮する際に生じるいわゆるモスキートノイズ等による障害を良好に軽減できるようにするものである。
【0002】
【従来の技術】
例えばMPEG−2方式を用いる画像圧縮において、伝送のビットレートが不足するときには、圧縮過程で映像信号の高周波成分のデータを削除することが行われる。ところがこのように高周波成分が削除されると、例えば画像のエッジ部分にいわゆるモスキートノイズと呼ばれる障害が発生する。そこでこのような障害に対する対策としては、例えば伝送のビットレートを上げる方法と、画像の高周波成分を削減して圧縮時に削除される高周波成分を予め減らしておく方法とが考えられる。
【0003】
しかし伝送のビットレートを上げることにはシステム上の限界値があるため、通常はローパスフィルター等により元の画像の高周波成分を削減する方法が採られる。そしてこのようなローパスフィルター等を用いる方法では、さらに画像の先鋭度の低下を防ぐために、ノイズの出やすい箇所に適応的にフィルターを掛けることも行われている。ところがこのように適応的にフィルターを掛ける手段として、例えば圧縮の際により多くのビットの発生する箇所により強くフィルターを掛ける方法では、特に高周波成分の多い場所ほどローパスフィルターが強く掛かることになって見た目の先鋭度が落ちてしまう。
【0004】
すなわち例えば本願出願人が先に提案した特開平9−298753号公報に開示された技術では、MPEG−2方式における動き補償によるビット削減を行う際に、削減量の少ない箇所、つまり動き補償し難い箇所により強くフィルターを掛けている。しかしこの方法では、高周波成分の多い場所ほどローパスフィルターが強く掛かることになって見た目の先鋭度が落ちてしまう。また、画像の動きの激しい場所では、本来ならモスキートノイズが発生しても目立たないものであるが、上述の方法では差分データが大きく出るために不要なローパスフィルターが強く掛かってしまうことになる。
【0005】
さらに、上述の動き補償によるビット削減を行う際の削減量の少ない箇所を検出する場合に、上述の公報に開示された技術では、例えばMPEG−2で行われる動き補償と同等の回路を独立に設けて行っている。しかしながらこのような動き補償には非常に大規模な回路が必要とされるものであり、このため例えばこの装置を集積回路(IC)化する際には、集積されるゲート数が極めて多くなって容易に集積回路化を実現することができないものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
この出願はこのような点に鑑みて成されたものであって、解決しようとする問題点は、例えばローパスフィルターを適応的に用いて画像圧縮におけるいわゆるモスキートノイズ等による障害を軽減する場合に、従来の手段では、適応の条件によっては不要なローパスフィルターが強く掛かることがあり、モスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができなかったというものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】
このため本発明においては、映像信号を分割したブロック毎に各画素の輝度レベルを指定期間内で累算し、累算した輝度レベルをブロックに含まれる画素の数で平均して、1画面の明るさの平均が2つの閾値の間である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる輝度絶対値パラメータを検出し、ブロック毎に現画面の映像信号と1画面前の映像信号から求めた輝度の差分値を指定期間内で累算し、累算した各画素の差分値のレベルをブロックに含まれる画素の数で平均して、1画面前と現画面との差分値の平均が2つの閾値の間である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる輝度変化パラメータを検出し、ブロック毎に映像信号の高周波成分を指定期間内で累算し、累算した高周波成分のレベルをブロックに含まれる画素の数で平均して、前記高周波成分の平均が所定の値以下である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる高周波成分パラメータを検出し、輝度絶対値パラメータと輝度変化パラメータと高周波成分パラメータとを掛け合わせて、視覚的な目立ちやすさを表す第1の乗算値を算出し、第1の乗算値が大きくなるのに応じて、映像信号に対してローパスフィルターを強くかけ、第1の乗算部により算出された第1の乗算値が小さくなるのに応じて、映像信号に対してローパスフィルターを弱くかけるものであって、これによれば、ローパスフィルターの特性が画面の条件に応じて最適に制御され、画像圧縮におけるモスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができる。
【0008】
【発明の実施の形態】
すなわち本発明は、画像を所定の画像ブロックに分割してその画像ブロックごとにデータ圧縮を行う画像圧縮装置であって、入力端に設けられて画像を形成する入力映像信号の高域を制限するためのローパスフィルターと、入力映像信号を分割の画像ブロックごとに処理して少なくとも輝度絶対値及び/または輝度変化及び/または高周波成分のパラメータを作成するパラメータ作成手段と、この作成されたパラメータを用いてローパスフィルターの特性を制御する制御手段とを設けてなるものである。
【0009】
ところで例えばMPEG−2による圧縮画像を観察すると、いわゆるモスキートノイズの発生の仕方として、
・非常に明るい場所、非常に暗い場所ではモスキートノイズは見え難い。
・動きのない場所、動きの激しい場所ではモスキートノイズは見え難い。
ことが判明した。また、高周波成分の多い場所ではローパスフィルターを掛けると感覚的に実際以上に画面が鈍った感じを与え易い。
【0010】
そこで本発明においては、入力映像信号の特定の大きさを持ったブロック(例えば垂直方向4画素、水平方向16画素)について、
・画面の明るさの平均が中間値である。
・前画面との差分値の平均が中間値である。
・高周波成分の平均がある値以下である。
の3つの条件を満たす場合にのみ、適応的にローパスフィルターを掛けるようにする。これによればローパスフィルターの特性が条件に応じて最適に制御され、モスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができる。
【0011】
なお、上述の3つの条件によるパラメータでローパスフィルターの制御係数を計算していると、例えば画面全体が条件を満たした場合に画面全体にローパスフィルターが強く掛かってしまう。これは、高周波成分の多い場所でフィルターが強く掛かるものではないが、それ以外の場所でも広いエリアでフィルターが掛かるとやはり画面の先鋭感が落ちてしまう。そこで本発明においては、さらにパラメータの1画面内での総和を計算し、その値が一定値以上になったら全体的にフィルターの制御係数を下げるようなリミッター処理を付加する。
【0012】
以下、図面を参照して本発明を説明するに、図1は本発明を適用した画像圧縮装置の一実施形態の要部の構成を示すブロック図である。なお、図1は画像圧縮装置の入力端に設けられるプリフィルターの構成を示し、この構成の後段には、図示されていないが画像圧縮のための回路が設けられるものである。そしてこの図1において、まず入力端子1に供給される映像信号はローパスフィルター2を通じて出力端子3に取り出されている。
【0013】
それと共に、入力端子1に供給される映像信号が輝度絶対値パラメータの検出回路4を形成する例えば累算総和計算回路41に供給される。そしてこの累算総和計算回路41では、例えば指定された期間内の各画素の輝度レベルが累算される。さらにこの累算総和出力がそのレベルに応じて0〜1の値に変換する係数計算回路42に供給される。これによりこの係数計算回路42からは、0〜1の値に変化する輝度絶対値パラメータが取り出される。
【0014】
また、入力端子1に供給される映像信号が輝度変化パラメータの検出回路5を形成する例えば差分回路51に供給される。この差分回路51では、1フィールド前の信号との輝度の差分値が求められて、映像信号の輝度変化が検出される。そしてこの差分値が例えば累算総和計算回路52に供給されて、指定された期間内の各画素の差分値が累算され、この累算総和出力がそのレベルに応じて0〜1の値に変換する係数計算回路53に供給される。これによりこの係数計算回路53からは0〜1の値に変化する輝度変化パラメータが取り出される。
【0015】
また、入力端子1に供給される映像信号が高周波成分パラメータの検出回路6を形成する例えばハイパスフィルター61に供給される。このハイパスフィルター61では、映像信号の高周波成分が検出される。そしてこの高周波成分が例えば累算総和計算回路62に供給されて、指定された期間内の映像信号の高周波成分が累算され、この累算総和出力がそのレベルに応じて0〜1の値に変換する係数計算回路63に供給される。これによりこの係数計算回路53からは0〜1の値に変化する高周波成分パラメータが取り出される。
【0016】
さらにこれらの検出回路4〜検出回路6からの各パラメータが乗算器7に供給され、この乗算器7で互いに掛け合わされた乗算値がフィルターリミッター回路8を形成する例えば乗算器81に供給される。また、この乗算器81からの乗算値が累算総和計算回路82に供給されて指定された期間内の乗算値が累算され、この累算総和出力がそのレベルに応じて0〜1の値に変換する係数計算回路83に供給される。そしてこの係数計算回路83の出力が乗算器81に供給される。これによりこの乗算器81からの乗算値が所定の範囲に制限される。
【0017】
そしてこのフィルターリミッター回路8の乗算器81からの乗算値が上述のローパスフィルター2の制御端子に供給される。これによってこの図1の回路においては、入力映像信号が処理されて少なくとも輝度絶対値及び/または輝度変化及び/または高周波成分のパラメータが作成され、この作成されたパラメータを用いて入力映像信号の高域を制限するためのローパスフィルターの特性が制御される。
【0018】
従ってこの実施形態において、入力映像信号を分割のブロックごとに処理して任意のパラメータを作成し、この作成したパラメータを用いてローパスフィルターの特性を制御することによって、ローパスフィルターの特性が画面の条件に応じて最適に制御され、画像圧縮におけるモスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができる。
【0019】
これによって、例えばローパスフィルターを適応的に用いて画像圧縮におけるいわゆるモスキートノイズ等による障害を軽減する場合に、従来の手段では、適応の条件によっては不要なローパスフィルターが強く掛かることがあり、モスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができなかったものを、本発明によればこれらの問題点を容易に解消することができるものである。
【0020】
なお、上述の実施形態で、輝度変化パラメータの検出回路5に設けられる差分回路51での差分値の計算は、1フィールド前の信号との差分で計算するものであるが、単純なフィールド間の差分計算では画像の垂直位置が変わってしまうので、垂直方向のフィルターを用いて画像位置を合わせた上で差分値を求めることとする。また本発明をカメラシステム等に適用した場合で、内部にノイズリダクション回路を持っているときには、そこで差分データの計算を行っているので、その結果を利用することもできるものである。
【0021】
さらに以下には、具体的な回路を用いて上述の図1の回路を実現する場合の実施形態を説明する。なお以下の説明では、映像信号の処理を例えば垂直4画素ブロック単位で行うと共に、ハイパスフィルター及びローパスフィルターとして共に2次元フィルターを使用する場合の構成を示している。そこで図2には、上述のプリフィルターの全体の構成が示される。なおこの図2は、上述の図1と同様に画像圧縮装置の入力端に設けられるプリフィルターの構成を示し、この構成の後段には図示されていないが画像圧縮のための回路が設けられるものである。
【0022】
この図2において、例えば前段装置(図示せず)からの入力輝度(入力Y)、入力クロマ(入力C)、上述の差分データ、マスタークロック(MCK)、垂直同期(VD)、水平同期(HD)、フィールド判別(FLD)等の信号の供給される入力端子101〜107が設けられる。そしてこの内の入力端子101〜103に供給される入力輝度(入力Y)、入力クロマ(入力C)、及び差分データの各信号がメモリーコントロール回路110を通じてランダムアクセスメモリー(以下、RAMと略称する)111に記憶される。
【0023】
このRAM111には、例えば5水平期間(5H)の記憶容量が設けられる。そしてこのRAM111からメモリーコントロール回路110を通じて、例えば遅延されていない輝度信号(Y0HDL)、1水平期間(1H)遅延された輝度信号(Y1HDL)、2水平期間(2H)遅延された輝度信号(Y2HDL)、3水平期間(3H)遅延された輝度信号(Y3HDL)、4水平期間(4H)遅延された輝度信号(Y4HDL)、5水平期間(5H)遅延された輝度信号(Y5HDL)と、差分データ、及び4水平期間(4H)遅延されたクロマ信号(C4HDL)が取り出される。
【0024】
さらにこのRAM111からメモリーコントロール回路110を通じて取り出された1〜4水平期間(1〜4H)遅延された輝度信号(Y1HDL〜Y4HDL)が輝度絶対値パラメータの計算回路112に供給される。また、差分データが輝度変化パラメータの計算回路113に供給される。さらに0〜5水平期間(0〜5H)遅延された輝度信号(Y0HDL〜Y5HDL)が高周波成分パラメータの計算回路114に供給される。そしてこれらの計算回路112〜114からの信号が積算処理回路115を通じてリミッター処理回路116に供給される。
【0025】
また、上述の3〜5水平期間(3〜5H)遅延された輝度信号(Y3HDL〜Y5HDL)がローパスフィルター処理回路117に供給される。そしてこの処理回路117では、上述の供給された輝度信号が2次元のローパスフィルター118に供給され、このローパスフィルター118の出力と4水平期間(4H)遅延された輝度信号(Y4HDL)とがそれぞれ乗算器119、120に供給される。さらに上述のリミッター処理回路116からの信号が乗算器119、120に供給され、これらの乗算器119、120からの信号が加算器121で加算される。
【0026】
これによってローパスフィルター118の出力信号と元の信号とがリミッター処理回路116からの信号に応じて任意に加算され、周波数特性の任意に制御された信号が形成される。そしてこの信号がローパスフィルター処理回路117の出力信号として取り出される。さらに上述の入力端子104〜107に供給されたマスタークロック(MCK)、垂直同期(VD)、水平同期(HD)、フィールド判別(FLD)の各信号がそれぞれタイミングコントロール回路122に供給されて、上述の各回路の動作タイミングの制御が行われる。
【0027】
そして上述のローパスフィルター処理回路117の出力信号が出力輝度(出力Y)の出力端子123に供給されると共に、上述のRAM111からメモリーコントロール回路110を通じて取り出された4水平期間(4H)遅延されたクロマ信号(C4HDL)が出力クロマ(出力C)の出力端子124に取り出される。また、タイミングコントロール回路122から取り出される垂直同期(VD)、水平同期(HD)、フィールド判別(FLD)の各信号がそれぞれ出力端子125〜127に取り出される。
【0028】
次に、図2のプリフィルターを構成する各回路について詳細に説明する。まず図3には、上述の輝度絶対値パラメータの計算回路112の詳細を示す。この図3において、上述の1〜4水平期間(1〜4H)遅延された輝度信号(Y1HDL〜Y4HDL)が入力端子201〜204に供給される。さらに垂直同期(VD)及び水平同期(HD)の各信号が入力端子205、206を通じてタイミングパルス発生回路207に供給されて、例えば水平方向に16画素で形成されるブロックの開始位置及び終了位置を示す制御信号が形成される。
【0029】
そしてこの入力端子201〜204に供給された輝度信号(Y1HDL〜Y4HDL)が加算器208に供給される。この加算器208では、上述のタイミングパルス発生回路207からのブロックの開始位置を示す制御信号で値がクリアされ、その後の供給される輝度信号(Y1HDL〜Y4HDL)が互いに加算されると共に、この加算値が水平方向に16画素の期間に亙って累算される。そしてこの加算結果がラッチ回路209に供給され、上述のタイミングパルス発生回路207からのブロックの終了位置を示す制御信号でラッチが行われる。
【0030】
さらにこのラッチ回路209にラッチされた加算結果が除算処理回路210に供給されて平均値が求められる。なおこの場合に、加算された値の個数は64個であるので、例えば加算値が2進数で得られている場合にはこの値を6ビット下位にシフトすることで式〔÷64〕の除算を行うことができる。そしてこの除算処理された値が他の回路とのタイミングを調整する所定のディレイ回路211に供給され、例えば4水平期間遅延された時点を基準としてタイミングの調整された値が輝度絶対値パラメータとして出力端子212に取り出される。
【0031】
なお図4には、上述の輝度絶対値パラメータの計算回路112の動作を説明するためのタイミングチャートを示す。この図4において、水平同期(HD)信号に対して1〜4水平期間(1〜4H)遅延された輝度信号(Y1HDL〜Y4HDL)の各画素データ(D00、D01、D02・・・)が図示のように供給される。ここでこれらの画素データは、それぞれ同じサフィックスの各データが垂直方向の4画素に相当しているものである。そしてこれらの画素データの16個ごとにブロック開始位置パルスが形成される。
【0032】
さらにこれらの画素データが各画素のタイミングごとに加算器208で加算されて加算器出力が取り出される。なおこの加算器出力は、上述のブロック開始位置パルスから所定時間遅延された左側の破線矢印のタイミングでクリアされると共に、各画素のタイミングごとに順次前の値に累算されたものである。これによってクリアされた後の16画素目のタイミングで64個の画素の値の合計が加算器出力に取り出される。そしてこの加算器出力がラッチ回路209に供給され、図中の右側の破線矢印のタイミングでラッチ出力が取り出される。
【0033】
このようにして、例えば1画面の中で垂直方向4画素、水平方向16画素のブロックを構成する64個の画素の輝度の値を合計したラッチ出力が形成される。そしてこの値に対して、上述の除算処理回路210での式〔÷64〕の除算(ビットシフト)が行われて輝度の平均値が取り出され、さらにこの平均値がディレイ回路211に供給されて他の回路とのタイミングを調整するために所定時間遅延されて、例えば上述の図1に示した累算総和計算回路41に相当する回路からの輝度絶対値パラメータとして出力端子212に取り出されるものである。
【0034】
また図5には、上述の輝度変化パラメータの計算回路113の詳細を示す。この図5において、上述の差分データが入力端子301に供給される。この差分データとしては、例えば上述のカメラシステム等に適用される場合には、ノイズリダクション回路(図示せず)等での計算結果を利用することができる。さらに垂直同期(VD)及び水平同期(HD)の各信号が入力端子302、303を通じてタイミングパルス発生回路304に供給されて、例えばブロックの端部を示す制御信号と、水平方向のアドレスが形成される。
【0035】
そしてこの入力端子301に供給された差分データが加算器305に供給される。それと共にタイミングパルス発生回路304からの制御信号が加算器305に供給されて、水平方向の各画素ごとに供給される差分データがブロック内の16画素分について加算される。また、この加算結果が例えば水平方向のブロックの数の相当する45個のデータ保存回路310〜354に供給される。それと共にタイミングパルス発生回路304からの水平方向のアドレスがデータ保存回路310〜354に供給される。
【0036】
これによって、各ブロックごとの加算器305からの加算結果が順次各データ保存回路310〜354に保存される。さらにこれらのデータ保存回路310〜354では、各水平期間ごとに対応するブロックにおける加算器305からの加算結果が累算される。こうして各データ保存回路310〜354では、それぞれ例えば4水平期間ごとに、上述の例えば1画面の中で垂直方向4画素、水平方向16画素のブロックを構成する64個の画素の差分データを合計した計算結果の値が形成される。
【0037】
さらにこれらのデータ保存回路310〜354に形成された加算結果がセレクト回路306に供給される。またこのセレクト回路306には上述のタイミングパルス発生回路304からの制御信号及び水平方向のアドレスが供給される。これにより、このセレクト回路306からはデータ保存回路310〜354に形成された各ブロックの加算結果が順次取り出される。そしてこの加算結果が例えばビットシフトによって式〔÷64〕の除算を行うと共に、タイミングを調整する除算・ディレイ調整回路307に供給される。
【0038】
これによって、例えば1画面の中で垂直方向4画素、水平方向16画素のブロックを構成する64個の画素の差分データを合計した加算結果が形成される。そしてこの値に対して、除算・ディレイ調整回路307では、例えば式〔÷64〕の除算により平均値が求められると共に、他の回路とのタイミングを調整するために遅延が行われる。こうして各ブロックごとの差分データが平均化され、例えば4水平期間遅延された時点を基準としてタイミングの調整された値が輝度変化パラメータとして出力端子308に取り出される。
【0039】
なお図6には、上述の輝度変化パラメータの計算回路113の動作を説明するためのタイミングチャートを示す。この図6において、水平同期(HD)信号に対して差分データが図示のように供給される。この差分データが順次加算器305で加算されると共に、この加算器305は例えば水平方向の1ブロックに相当する16画素ごとにクリアされる。これによってこのクリアの直前には、それぞれ1ブロックを構成する1水平期間分の16画素の差分データが加算され、この加算器出力が図中に破線矢印で示すように取り出される。
【0040】
この加算器出力が順次データ保存回路310〜354に保持される。またこれらのデータ保存回路310〜354では、それぞれ保持された値が各水平期間ごとに順次累算されると共に、例えば垂直方向の1ブロックに相当する4水平期間ごとに0クリアされる。これによって各データ保存回路310〜354には、それぞれ垂直方向4画素、水平方向16画素のブロックを構成する64個の画素の差分データを合計した加算結果が形成され、これらの加算結果が図示のようにラッチ出力1、ラッチ出力2・・・として出力される。
【0041】
そして例えば各ブロックを形成する4番目の水平期間において、各データ保存回路310〜354には、水平方向に並んだ1列の45個の各ブロックの差分データを合計した加算結果が形成され、これらの各ブロックの加算結果が順次セレクト回路306で選択されて、図示のようにセレクタ出力として取り出される。さらにこの値に対して、上述の除算・ディレイ調整回路307での除算及び遅延が行われて、例えば上述の図1に示した累算総和計算回路52に相当する回路からの輝度変化パラメータとして出力端子308に取り出されるものである。
【0042】
また図7には、上述の高周波成分パラメータの計算回路114の詳細を示す。この図7において、0〜5水平期間(0〜5H)遅延された輝度信号(Y0HDL〜Y5HDL)が入力端子401〜406に供給される。さらに垂直同期(VD)及び水平同期(HD)の各信号が入力端子407、408を通じてタイミングパルス発生回路409に供給されて、例えば水平方向に16画素で形成されるブロックの開始位置及び終了位置を示す制御信号が形成される。
【0043】
そして上述の入力端子401〜403に供給される輝度信号(Y0HDL〜Y2HDL)が垂直方向のハイパスフィルター410に供給される。さらに入力端子402〜404、403〜405及び404〜406に供給される輝度信号(Y1HDL〜Y3HDL)、(Y2HDL〜Y4HDL)及び(Y3HDL〜Y5HDL)がそれぞれ垂直方向のハイパスフィルター411、412及び413に供給される。そしてこれらのハイパスフィルター410〜413では、それぞれ供給される3水平期間の信号を用いて垂直方向のハイパスフィルター処理が行われる。
【0044】
また入力端子402に供給される輝度信号(Y1HDL)が水平方向のハイパスフィルター414に供給される。さらに入力端子403、404、405に供給される輝度信号(Y2HDL、Y3HDL、Y4HDL)がそれぞれ水平方向のハイパスフィルター415、416、417に供給される。そしてこれらのフィルター414〜417では、それぞれ水平方向の3画素を順次取り出し計算処理することで水平方向のハイパスフィルターの処理が行われる。なおここで水平方向、垂直方向の処理を別々に行うのは、例えば入力画像が水平または垂直な直線であった場合でも高周波成分を取り出せるようにするためである。
【0045】
そしてこれらのハイパスフィルター410〜417からの信号が加算処理回路418に供給され、タイミングパルス発生回路409からの制御信号に従って、例えば各ブロックごとに垂直方向4画素、水平方向16画素の64個のハイパスフィルター出力を合計した加算結果が形成される。また、この加算結果が除算処理回路419で例えば式〔÷64〕の除算が行われて平均値が求められ、この平均値が例えば上述の図1に示した累算総和計算回路62に相当する回路からの高周波成分パラメータとして出力端子420に取り出される。
【0046】
このようにして上述の出力端子212、308及び420には、それぞれ例えば図1に示した累算総和計算回路41、52及び62に相当する回路からの輝度絶対値パラメータ、輝度変化パラメータ及び高周波成分パラメータが取り出される。そしてこれらのパラメータに対しては、さらにそのレベルに応じた重み付けが行われる。ここでこれらの重み付けは、例えば図1に示した係数計算回路42、53、63に相当する回路で、パラメータを0〜1の値に変換する際に、その変換のパターンをレベルに応じて設定することによって行われる。
【0047】
すなわち図8は、上述の積算処理回路115の詳細を示す。なおこの回路は、例えば上述の図1に示した係数計算回路42、53、63及び乗算器7に相当するものである。この図8において、上述の出力端子212からの輝度絶対値パラメータが入力端子501に供給される。また、出力端子308からの輝度変化パラメータが入力端子502に供給される。さらに出力端子420からの高周波成分パラメータが入力端子503に供給される。そしてこれらの入力端子501〜503からの信号がそれぞれ係数計算回路504〜506に供給される。
【0048】
また、例えば入力端子507には輝度絶対値パラメータに対応する条件設定値が供給される。そしてこの条件設定値が高レベル側の閾値(Vth)の計算回路508と低レベル側の閾値(Vth)の計算回路509とに供給され、計算された値が係数計算回路504に供給されて、例えば図9のAに示すような変換パターンが形成される。これにより入力されるパラメータの値を横軸(0〜256)にして、縦軸に示す値0〜1の輝度絶対値係数への変換が行われ、輝度絶対値パラメータは例えば値A1を頂点としてA2〜A3の範囲でのみ有効とされる。
【0049】
さらに入力端子510には輝度変化パラメータに対応する条件設定値が供給される。そしてこの条件設定値が高レベル側の閾値(Vth)の計算回路511と低レベル側の閾値(Vth)の計算回路512とに供給され、計算された値が係数計算回路505に供給されて、例えば図9のBに示すような変換パターンが形成される。これにより入力されるパラメータの値を横軸(0〜256)にして、縦軸に示す値0〜1の輝度変化係数への変換が行われ、輝度変化パラメータは例えば値B1を頂点としてB2〜B3の範囲でのみ有効とされる。
【0050】
また、入力端子513には高周波成分パラメータに対応する条件設定値が供給される。そしてこの条件設定値が高レベル側の閾値(Vth)の計算回路514に供給され、計算された値が係数計算回路506に供給されて、例えば図9のCに示すような変換パターンが形成される。これにより入力されるパラメータの値を横軸(0〜256)にして、縦軸に示す値0〜1の高周波成分係数への変換が行われ、高周波成分パラメータは任意の高い値の範囲が削除され、高周波成分が所定の値以上存在する場合に無効とされる。
【0051】
さらにこれらの係数計算回路504〜506で0〜1の値に変換されたパラメータが積算処理回路515に供給されて互いに乗算され、乗算された値がこの回路のパラメータ出力として出力端子516に取り出される。なお、上述の構成では回路を簡略化するために変換パターンを直線で構成しているが、例えばリードオンリーメモリー等による変換テーブルにそれぞれの変換値を記憶させて、詳細な設定を行うことも可能である。このようにして、例えば図1に示したローパスフィルター2の特性を制御するための合成パラメータが形成される。
【0052】
ところで上述の3つの条件によるパラメータでローパスフィルターの制御係数を計算していると、例えば画面全体が条件を満たした場合に画面全体にローパスフィルターが強く掛かってしまう。これは、高周波成分の多い場所でフィルターが強く掛かるものではないが、それ以外の場所でも広いエリアでフィルターが掛かるとやはり画面の先鋭感が落ちてしまう。そこでこの実施形態においては、さらにパラメータの1画面内での総和を計算し、その値が一定値以上になったら全体的にフィルターの制御係数を下げるようなリミッター処理を付加する。
【0053】
すなわち図10には、上述のリミッター処理回路116の詳細を示す。この図10において、上述の出力端子517に取り出された合成パラメータが入力端子601に供給され、この入力端子601に供給された合成パラメータが積算処理回路602を通じて出力端子603に取り出される。それと共に、入力端子601に供給された合成パラメータが1フィールド分の係数加算回路604に供給され、この加算結果が加算結果の保存と除算回路605に供給される。また、この除算回路605には入力端子606からの垂直タイミングが供給される。
【0054】
これによって、供給された合成パラメータの1フィールドの平均値が求められる。さらにこの除算回路605で求められた平均値がリミッター係数の計算回路607に供給される。またこの計算回路607には、入力端子606からの垂直タイミングと入力端子608からのリミッター設定値が供給される。そしてこの計算回路607からは、通常は値1にされると共に、例えば除算回路604で求められた平均値が所定値以上になったときには値1より小さくなるようにしたリミッター係数が出力される。
【0055】
さらにこの計算回路607からのリミッター係数が積算処理回路602に供給される。そして上述の入力端子601に供給された合成パラメータにこのリミッター係数が積算されることによって、例えば除算回路605で求められた平均値が所定値以上になったときに出力端子603に取り出される制御パラメータが小さくされる。こうして例えば上述の図1に示したフィルターリミッター回路8のようにパラメータの1画面内での総和を計算し、その値が一定値以上になったら全体的にフィルターの制御係数を下げるリミッター処理が行われる。
【0056】
また図11には、ローパスフィルター処理回路117の詳細を示す。この図11において、入力端子701〜703に供給される輝度信号(Y3HDL〜Y5HDL)が垂直方向のローパスフィルター704を通じて水平方向のローパスフィルター705に供給される。そしてこのローパスフィルター705からの信号がフィルターコントロール部706を形成する乗算器707に供給される。また入力端子702に供給される輝度信号(Y4HDL)が遅延時間を調整するディレイ回路708を通じて乗算器709に供給される。
【0057】
一方、上述の出力端子603に取り出される制御パラメータが入力端子710に供給される。この入力端子710に供給される制御パラメータがRAM711に供給される。また垂直同期(VD)と水平同期(HD)とが入力端子712、713を通じてタイミングパルス発生回路714に供給され、この発生回路714で発生されたアドレス、クロック及びリード/ライト信号がRAM711に供給される。これによってRAM711では、入力端子710に供給される制御パラメータが順次所定のアドレスに記憶される。
【0058】
そしてこのRAM711から読み出される制御パラメータと、入力端子710に供給される制御パラメータがセレクタ715に供給され、このセレクタ715での選択が発生回路714からの信号で切り換えられる。これによって、例えば上述のブロックを構成する最初の水平期間には入力端子710からの制御パラメータが取り出され、その後の3水平期間はRAM711から読み出される制御パラメータが取り出される。このようにして各ブロックごとに所望の制御パラメータがセレクタ715から取り出される。
【0059】
さらに、このセレクタ715から取り出される制御パラメータが乗算器707に供給されると共に、この制御パラメータが値の反転(INV)及び値1の加算(+1)を行う演算回路716を通じて乗算器709に供給される。そしてこれらの乗算器707、709からの信号が加算器717で加算される。これによってこの加算器717からの信号は、制御パラメータの値に応じて垂直、水平方向のローパスフィルター704、705を通じた信号と元の輝度信号の割合が変化され、制御パラメータが値1より小さくなるとフィルター効果が減少される。
【0060】
このようにして、入力端子710に供給される制御パラメータに応じてローパスフィルター704、705によるフィルター効果が制御される。そしてこの制御されたフィルター処理の行われた輝度信号が出力端子718に取り出される。こうしてこの回路において、例えば上述の図1に示したローパスフィルター2のように、制御パラメータに応じて入力映像信号の高域を制限するための特性の制御が行われて、例えば上述の特定の大きさを持ったブロックについて、所定の条件を満たす場合にのみ、適応的にローパスフィルターを掛けられる。
【0061】
なお、図12には全体のタイミングチャートを示す。すなわち上述の装置において、例えば垂直同期(VD)及び水平同期(HD)が図示のように形成され、入力輝度信号(Y0HDL)からはそれぞれ図示のように水平期間(1〜5H)遅延された輝度信号(Y1HDL〜Y5HDL)が形成され、これらの輝度信号(Y0HDL〜Y5HDL)と1フィールド前の輝度信号(Y′)とから上述の各パラメータが形成される。そして例えば輝度絶対値パラメータは、輝度信号(Y0HDL〜Y3HDL)を用いて5番目の水平期間(4HD)以降の4水平期間ごとに形成される。
【0062】
また、入力輝度信号(Y0HDL)と1フィールド前の輝度信号(Y′)とから差分データが形成され、この差分データの4水平期間分ずつを用いて、例えば輝度変化パラメータが5番目の水平期間(4HD)以降の4水平期間ごとに形成される。さらに高周波成分パラメータは、輝度信号(Y0HDL〜Y5HDL)を用いて5番目の水平期間(4HD)以降の4水平期間ごとに形成される。そしてこれらの輝度絶対値/輝度変化/高周波成分の3パラメータが積算されて、任意のリミッター処理された積算結果が形成される。
【0063】
さらにこの積算結果が5番目の水平期間以降の4水平期間ごとに取り出され、このコントロール係数がRAMコントロールに従ってRAMに書き込み(WRITE)がされると共に、このRAMは残りの3水平期間に読み出し(READ)がされて、4水平期間のブロックごとに変化するローパスフィルターのコントロール係数が形成される。そしてこの形成されたコントロール係数に従って、上述の輝度信号(Y4HDL)とローパスフィルタ出力が加算されて、所望のローパスフィルタ処理が適応的に掛けられた映像出力が取り出される。
【0064】
従ってこの実施形態においても、入力映像信号を分割のブロックごとに処理して任意のパラメータを作成し、この作成したパラメータを用いてローパスフィルターの特性を制御することによって、ローパスフィルターの特性が画面の条件に応じて最適に制御され、画像圧縮におけるモスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができる。
【0065】
これによって、例えばローパスフィルターを適応的に用いて画像圧縮におけるいわゆるモスキートノイズ等による障害を軽減する場合に、従来の手段では、適応の条件によっては不要なローパスフィルターが強く掛かることがあり、モスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができなかったものを、本発明によればこれらの問題点を容易に解消することができるものである。
【0066】
なお上述の図5に示した輝度変化パラメータの計算回路113において、入力端子301に供給される差分データの値は絶対値化されている必要がある。これは例えばブロックの半分が黒で半分が白であったような画面が次のフィールドで反転したような場合には、本来なら非常に大きな変化であるにもかかわらず、符号付きの差分データでは正負の数値になって加算すると値0になってしまうためである。従って入力端子301に符号付きの差分データが供給される場合には、入力端子301の次に絶対値変換回路を設ける必要がある。
【0067】
また、同様の理由で図7に示した高周波成分パラメータの計算回路114においても、積算器b、cからの積算値が加算絶対値化処理回路dに供給されて、値の絶対値化が行われる。これも、例えばブロック内に立ち上がりと立ち下がりのエッジが同等にあった場合に、高周波成分が非常に多いのにもかかわらず加算結果が小さくなってしまうのを防ぐためである。
【0068】
こうして本願の発明によれば、
・モスキートノイズの目立ちやすい箇所にのみ適応的にローパスフィルターを掛けているので、より効果的にモスキートノイズを軽減することができる。
・高周波成分の多いところは基本的にフィルター処理が行われないため、ローパスフィルターを掛けているにも関わらず見た目の先鋭感が損なわれない。
・リミッターを持つことにより、どのような画面の場合でもローパスフィルターが強めに掛かることがなく、画面の先鋭感が損なわれることがない。
・MPEG−2による画像圧縮に使用する場合に、動きベクトルの計算処理を必要としないため、比較的小規模な回路構成で実現できる。
などの効果を奏することができる。
【0069】
なお本発明は、上述の説明した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の精神を逸脱することなく種々の変形が可能とされるものである。
【0070】
【発明の効果】
従って本発明によれば、入力映像信号を所定の画像ブロックごとに処理して任意のパラメータを作成し、この作成したパラメータを用いてローパスフィルターの特性を制御することによって、ローパスフィルターの特性が画面の条件に応じて最適に制御され、画像圧縮におけるモスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができるものである。
【0071】
また、パラメータには、画像ブロックごとの映像信号の輝度レベルの絶対値を検出した値を含み、輝度レベルの絶対値を検出した値にそのレベルに応じた重み付けを施してローパスフィルターの特性を制御することによって、モスキートノイズの見え難い非常に明るい場所及び非常に暗い場所でフィルターが強く掛かりすぎる問題を解決することができるものである。
【0072】
また、パラメータには、画像ブロックごとの映像信号の前の画面からの変化を検出した値を含み、前の画面からの変化を検出した値にそのレベルに応じた重み付けを施してローパスフィルターの特性を制御することによって、モスキートノイズの見え難い動きのない場所及び動きの激しい場所でフィルターが強く掛かりすぎる問題を解決することができるものである。
【0073】
また、パラメータには、画像ブロックごとの映像信号の高周波成分のレベルを検出した値を含み、高周波成分のレベルを検出した値にそのレベルに応じた重み付けを施してローパスフィルターの特性を制御することによって、高周波成分の多い場所ではローパスフィルターを掛けると感覚的に実際以上に画面が鈍った感じを与え易い問題を解決することができるものである。
【0074】
また、パラメータには、画像ブロックごとの映像信号の輝度レベルの絶対値を検出した値にそのレベルに応じた重み付けを施した値と、画像ブロックごとの映像信号の前の画面からの変化を検出した値にそのレベルに応じた重み付けを施した値と、画像ブロックごとの映像信号の高周波成分のレベルを検出した値にそのレベルに応じた重み付けを施した値とを含み、これらのパラメータを合成した値に応じてローパスフィルターの特性を制御することによって、これらの条件のときにフィルターが強く掛かりすぎる問題を解決することができるものである。
【0075】
さらに請求項6の発明によれば、パラメータを合成した値にそのレベルに応じた重み付けを施して前記ローパスフィルターの特性を制御することによって、例えば画面全体が条件を満たした場合に画面全体にローパスフィルターが強く掛かってしまう問題を解決することができるものである。
【0076】
これによって、例えばローパスフィルターを適応的に用いて画像圧縮におけるいわゆるモスキートノイズ等による障害を軽減する場合に、従来の手段では、適応の条件によっては不要なローパスフィルターが強く掛かることがあり、モスキートノイズ等による障害を良好に軽減することができなかったものを、本発明によればこれらの問題点を容易に解消することができるものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の適用される画像圧縮装置の要部の一実施形態の構成図である。
【図2】本発明の適用される画像圧縮装置を具体的な回路を用いて実現する場合の実施形態の構成図である。
【図3】その輝度絶対値パラメータの計算回路の一実施形態の構成図である。
【図4】その説明のための図である。
【図5】その輝度変化パラメータの計算回路の一実施形態の構成図である。
【図6】その説明のための図である。
【図7】その高周波成分パラメータの計算回路の一実施形態の構成図である。
【図8】そのパラメータの計算処理回路の一実施形態の構成図である。
【図9】その説明のための図である。
【図10】そのリミッター処理回路の一実施形態の構成図である。
【図11】そのローパスフィルター処理回路の一実施形態の構成図である。
【図12】全体の処理の説明のための図である。
【符号の説明】
1…入力端子、2…ローパスフィルター、3…出力端子、4…輝度絶対値パラメータの検出回路、41,52,62,82…累算総和計算回路、42,53,63,83…係数計算回路、5…輝度変化パラメータの検出回路、51…差分回路、6…高周波成分パラメータの検出回路、61…ハイパスフィルター、7,81…乗算器、8…フィルターリミッター回路
Claims (8)
- 映像信号を分割したブロック毎に各画素の輝度レベルを指定期間内で累算し、累算した前記輝度レベルを前記ブロックに含まれる前記画素の数で平均して、1画面の明るさの平均が2つの閾値の間である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる輝度絶対値パラメータを検出する輝度絶対値パラメータ検出部と、
前記ブロック毎に現画面の前記映像信号と1画面前の前記映像信号から求めた輝度の差分値を指定期間内で累算し、累算した各画素の差分値のレベルを前記ブロックに含まれる前記画素の数で平均して、1画面前と現画面との差分値の平均が2つの閾値の間である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる輝度変化パラメータを検出する輝度変化パラメータ検出部と、
前記ブロック毎に前記映像信号の高周波成分を指定期間内で累算し、前記累算した高周波成分のレベルを前記ブロックに含まれる前記画素の数で平均して、前記高周波成分の平均が所定の値以下である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる高周波成分パラメータを検出する高周波成分パラメータ検出部と、
前記輝度絶対値パラメータと前記輝度変化パラメータと前記高周波成分パラメータとを掛け合わせて、視覚的な目立ちやすさを表す第1の乗算値を算出する第1の乗算部と、
前記第1の乗算部により算出された第1の乗算値が大きくなるのに応じて、前記映像信号に対してローパスフィルターを強くかけ、前記第1の乗算部により算出された第1の乗算値が小さくなるのに応じて、前記映像信号に対してローパスフィルターを弱くかけるフィルター部と、を備える
画像処理装置。 - 請求項1記載の画像処理装置において、
前記フィルター部は、前記第1の乗算値を1画面にわたって平均して得られる制御パラメータに基づいて、前記映像信号に対してかけるローパスフィルターの強さを変える
画像処理装置。 - 請求項2記載の画像処理装置において、
前記輝度絶対値パラメータ検出部は、
指定された期間内における前記各画素の輝度レベルを累算し、第1の累積総和出力を計算する第1の累積総和計算部と、
前記第1の累積総和計算部から供給される前記第1の累積総和出力を前記各画素の輝度のレベルに応じて0〜1の値に変換し、前記輝度絶対値パラメータを取り出す第1の係数計算部と、を備え、
前記輝度変化パラメータ検出部は、
1画面前の前記各画素の輝度と現画面の前記各画素の輝度の差分値を求めて前記映像信号の輝度変化を検出する差分計算部と、
指定された期間内の前記各画素の前記差分値を累算し、第2の累積総和出力を計算する第2の累積総和計算部と、
前記第2の累積総和計算部から供給される前記第2の累積総和出力を前記各画素の差分値のレベルに応じて0〜1の値に変換し、前記輝度変化パラメータを取り出す第2の係数計算部と、を備え、
前記高周波成分パラメータ検出部は、
前記映像信号の高周波成分を検出するハイパスフィルター部と、
指定された期間内の前記各画素の前記高周波成分を累算し、第3の累積総和出力を計算する第3の累積総和計算部と、
前記第3の累積総和計算部から供給される前記第3の累積総和出力を前記高周波成分のレベルに応じて0〜1の値に変換し、前記高周波成分パラメータを取り出す第3の係数計算部と、を備える
画像処理装置。 - 請求項3記載の画像処理装置において、
前記輝度絶対値パラメータの係数は、低レベル側の閾値未満、又は、高レベル側の閾値以上の場合に0に設定され、前記低レベル側の閾値以上、かつ、前記高レベル側の閾値未満の場合に0〜1の間で設定される
画像処理装置。 - 請求項3記載の画像処理装置において、
前記輝度変化パラメータの係数は、低レベル側の閾値未満、又は、高レベル側の閾値以上の場合に0に設定され、前記低レベル側の閾値以上、かつ、前記高レベル側の閾値未満の場合に0〜1の間で設定される
画像処理装置。 - 請求項3記載の画像処理装置において、
前記高周波成分パラメータの係数は、高レベル側の閾値未満の場合に1に設定され、前記高レベル側の閾値以上、かつ、前記所定の値未満の場合に係数を0〜1の間で設定され、前記所定の値以上の場合に0に設定される
画像処理装置。 - 請求項3記載の画像処理装置において、
前記画面は、フィールド又はフレームである
画像処理装置。 - 映像信号を分割したブロック毎に各画素の輝度レベルを指定期間内で累算し、累算した前記輝度レベルを前記ブロックに含まれる前記画素の数で平均して、1画面の明るさの平均が2つの閾値の間である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる輝度絶対値パラメータを検出するステップと、
前記ブロック毎に現画面の前記映像信号と1画面前の前記映像信号から求めた輝度の差分値を指定期間内で累算し、累算した各画素の差分値を前記ブロックに含まれる前記画素の数で平均して、1画面前と現画面との差分値の平均が2つの閾値の間である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる輝度変化パラメータを検出するステップと、
前記ブロック毎に前記映像信号の高周波成分を指定期間内で累算し、前記累算した高周波成分のレベルを前記ブロックに含まれる前記画素の数で平均して、前記高周波成分の平均が所定の値以下である場合に適応的にローパスフィルターをかけるために用いられる高周波成分パラメータを検出するステップと、
前記輝度絶対値パラメータと前記輝度変化パラメータと前記高周波成分パラメータとを掛け合わせて、視覚的な目立ちやすさを表す第1の乗算値を算出するステップと、
前記第1の乗算値が大きくなるのに応じて、前記映像信号に対してローパスフィルターを強くかけ、第1の乗算値が小さくなるのに応じて、前記映像信号に対してローパスフィルターを弱くかけるステップと、を有する
画像処理方法。
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