JPH02134910A - 画像信号用ディジタルフィルタ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、画像信号用ディジタルフィルタ、特に、Ｄ
ＰＣＭとＤＣＴとのハイブリッド符号の符号器のループ
フィルタ或いはポス］・フィルタに（発明の概要〕 この発明では、注目画素のデータとその周辺画素のデー
タとに対して、フィルタ係数を乗じて、乗算出力を加算
するディジタルフィルタにおいて、注目画素のデータと
その周辺画素のデータとの最大値及び最小値を検出し、
最大値及び最小値の差であるダイナミックレンジを検出
し、このダイナミックレンジが大きいほど小となり、し
きい値を超えると０になるように、徐々に減少するフィ
ルタ係数を発生し、注目画素と周辺画素とにフィルタ係
数を乗じ、乗算出力を加算することにより、ノイズ、ブ
ロック歪みを抑えると共に、画像のエツジを良く保存で
きる。

〔従来の技術〕

テレビ会議、テレビ電話等で狭帯域の伝送路を介して画
像データを伝送する場合に、伝送データを圧縮するため
に、ＤＰＣＭ及びＩ）ＣＴ（コサイン変換符号）を組み
合わせたハイブリッド符号が使用される。第４図は、こ
のハイブリッド符号の符号器の構成を示す。

第４図において、１で示す入力端子に画像データが供給
される。画像データがブロック化回路２に供給され、（
８Ｘ８）のブロック構造にデータの順序が変換される。

ブロック化回路２の出力信号が減算回路３に供給される
。減算回路３には、後述のように形成された前フレーム
のデータが供給され、減算回路３からフレーム差分が得
られる。

このフレーム差分がＤＣＴのトランスフォーマ−４に供
給される。

トランスフォーマ−４では、２次元コサイン変換の処理
がされ、トランスフォーマ−４から係数データが発生す
る。この係数データが量子化回路５に供給され、所定の
量子化ステップでもって、係数データの量子化がなされ
る。量子化回路５の出力信号が可変長符号化回路６に供
給され、ランレングス符号化及びハフマン符号化の処理
がなされる。可変長符号化回路６の出力信号がマルチプ
レクサ７に供給される。マルチプレクサ７には、量子化
回路５から量子化ステップのデータが供給され、動き補
償回路１４から動きベクトルが供給され、これらのサイ
ド情報と係数データとがマルチプレクサ７において、伝
送データに変換される。

量子化ステップの情報は、可変長符号化回路６に対して
も供給される。

マルチプレクサ７の出力信号がバッファメモリ８に供給
される。バッファメモリ８から出力端子９に伝送データ
が取り出される。バッファメモリ８は、伝送データのデ
ータレートが伝送路の容量を超えないように、制御する
ために設けられている。バッファメモリ８から量子化回
路５に対して、量子化ステップを制御するためのコント
ロール信号が供給され、伝送データが多すぎる時には、
量子化ステップを粗くし、伝送データが少ない時には、
量子化ステップを密にするように制御する制御がなされ
る。

量子化回路５の出力信号が逆トランスフォーマ−１０に
供給され、逆トランスフォーマ−１０の出力信号（フレ
ーム差分）が加算回路１１に供給される。加算回路１１
の出力信号がフレームメモＩＪ１２に供給される。フレ
ームメモリ１２には、復元画像が再現され、フレームメ
モリ１２の出力信号がループフィルタ１３を介して減算
回路３及び加算回路１１に供給される。

更に、動き補償回路１４が設けられ、動き補償回路１４
に、現フレームの画像データ（ブロック化回路２の出力
信号）と前フレームの画像データ（フレームメモリ１２
の出力信号）とが供給される。動き補償回路１４では、
ブロックマツチングにより、フレーム間の動きを示す動
きベクトルが検出され、この動きベクトルがフレームメ
モリ１２及びマルチプレクサ７に供給される。

上述のハイブリッド符号は、ＤＰＣＭで得られたフレー
ム差分をコサイン変換しているので、高い圧縮率を実現
できる。

第５図は、第４図の符号器と対応して使用される復号器
の構成を示す。入力端子２１から供給された受信データ
がバッファメモリ２２に貯えられる。バッファメモリ２
２の出力信号がデマルチプレクサ２３に供給され、係数
データとサイド情報とが分離される。

係数データがサイド情報中の量子化ステップを用いて可
変長復号化回路２４で復号される。可変長復号化回路２
４からの係数データが逆コサイン変換のための逆トラン
スフォーマ−２５に供給される。逆トランスフォーマ−
２５の出力信号は、フレーム差分で、このフレーム差分
が加算回路２６に供給される。加算回路２６には、動き
補償回路２７から前フレームのデータが供給され、加算
回路２６から復元データが得られる。動き補償回路２７
には、受信された動きベクトルが供給される。加算回路
２６からの復元データがブロック分解回路２８に供給さ
れ、ブロック分解回路２８により元の順序に戻された復
元データが出力端子２９に取り出される。

上述のループフィルタ１３は、量子化回路５における係
数データの量子化で発生するランダムノイズとブロック
歪みを目立たなくするために設けられている。

従来では、ブロックのエツジの内側では、第６図Ａに示
すフィルタ係数が適用され、ブロックのエツジでは、第
６図Ｂに示すフィルタ係数が適用され、ブロックのコー
ナーでは、第６図Ｃに示すフィルタ係数が適用されてい
た。第６図Ａに示される場合では、注目画素と対応する
中央の係数が４とされ、その周辺の８個の画素に対する
係数が１又は２とされる。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来のループフィルタは、エツジを保存するように、第
６図に示すように、フィルタ係数を切り替えている。し
かし、実際には、フィルタリングの処理の結果、エツジ
がボケ、復元画像の画質が劣化する問題があった。

従って、この発明の目的は、ブロック歪み及びノイズを
抑えられると共に、エツジを保存する効果が良好な画像
信号用のディジタルフィルタを提供することにある。

〔課題を解決するだめの手段〕

この発明では、注目画素と注目画素の周辺の複数画素と
の最大値ＭＡＸ及び最小値ＭＩＮを検出し、最大値ＭＡ
Ｘ及び最小値ＭＩＮの差であるダイナミックレンジＤＲ
を検出する回路５２と、ダイナミックレンジＤＲが大き
いほど小となり、しきい値ＴＩを超えるとＯになるよう
に、徐々に減少するフィルタ係数ｋを発生する回路５４
．５５と、 注目画素と周辺画素とにフィルタ係数ｋを乗じ、乗算出
力を加算する回路４０〜４８．４９とが備えられている
。

〔作用〕

画像のエツジが含まれる領域では、レベルの急激な変化
があり、ダイナミックレンジＤＲが大きい。一方、画像
の平坦な領域では、ダイナミックレンジＤＲが小さい。

フィルタリング処理を行うと、エツジがボケる問題があ
る。しかし、この発明では、ダイナミックレンジＤＲの
大きい領域、即ち、しきい値ＴＩを超える場合には、フ
ィルタをかけないので、エツジを良好に保存できる。ま
た、画像の平坦な領域では、ノイズ及びブロック歪みを
抑えることができる。

〔実施例］ 以下、この発明の一実施例について、図面を参照して説
明する。この発明は、第４図に示されるハイブリッド符
号の符号器におけるループフィルタ１３（ループフィル
タは、加算回路１１の出力側に設けられる場合もある。

）又は第５図に示す復号器の出力端子２９に接続される
ポストフィルタに対して適用される。この一実施例では
、ポストフィルタに対して、この発明を適用したもので
ある。

第１図において、３１で示す入力端子には、受信側で復
元され、元の順序に変換された復元データが供給される
。入力端子３１に対して、Ｌ　Ｉ）で示すライン遅延回
路３２及び３３が縦続接続され、入力端子３１、ライン
遅延回路３２及び３３の夫々の出力端子にＳＤで示すサ
ンプル遅延回路３４．３５．３６．３７．３８．３９が
夫々接続される。

サンプル遅延回路３６の出力側に発生するデータが注目
画素のデータである。ライン遅延回路３２の出力側とサ
ンプル遅延回路３７の出力側とに、遅延画素の前後の画
素のデータが得られる。また、入力端子３１と、サンプ
ル遅延回路３４及び３５の出力側とから注目画素のライ
ンの下側のラインの３個の画素のデータが得られる。更
に、ライン遅延回路３３の出力側と、サンプル遅延回路
３８及び３９の出力側とから注目画素のラインの上側の
ラインの３個の画素のデータが得られる。

従って、注目画素とその周辺の８個の画素とが同時に得
られる。ライン遅延回路、サンプル遅延回路の代わりに
、メモリを使用しても良い。これらの注目画素及び８個
の周辺画素が乗算回路４０〜４８に夫々供給される。乗
算回路４０〜４８の出力信号が加算回路４９で加算され
、加算出力が割算回路５０に供給され、（１／１６）に
割算される。

割算回路５０は、シフトレジスタで構成されている。

また、注目画素とその周辺の８個の画素のデータが最大
値及び最小値検出回路５２に供給され、最大値ＭＡＸ及
び最小値ＭＩＮが検出される。最大値ＭＡＸ及び最小値
ＭＩＮが減算回路５３に供給され、（ＭＡＸ−ＭＩＮ）
で表されるダイナミックレンジＤＲが減算回路５３から
得られる。このダイナミックレンジＤＲに応じたフィル
タ係数ｋ及び２ｋがＲＯＭ５４から読み出される。ＲＯ
Ｍ５４には、しきい値発生回路５５からのしきい値Ｔ■
も供給される。ＲＯＭ５４からのフィルタ係数ｋがフィ
ルタ係数２を発生する！発生回路５６に供給されると共
に、乗算回路４０．４２．４６．４８に供給される。フ
ィルタ係数２ｋが乗算回路４１．４３．４５．４７に供
給される。フィルタ係数２は、乗算回路４４に供給され
る。

フィルタ係数の一例を第２図に示す。注目画素に関して
のフィルタ係数が２とされ、その上下及び左右の画素に
対するフィルタ係数が２にとされ、注目画素の斜め方向
の位置の画素に対するフィルタ係数がｋとされる。フィ
ルタ係数ｋ及び尼は、以下のものである。

第３図に示すように、フィルタ係数には、注目画素と周
辺画素のダイナミックレンジＤＲに応じて徐々に小とな
り、しきい値Ｔｌ＋を超えると０となるものである。ダ
イナミックレンジＩ）Ｒが％Ｔ１１の時に、（ｋ＝０．
５）となり、ダイナミックレンジＤＲがＴ）の時に、（
ｋ＝ｏ）となる。

上述のフィルタ係数は、注目画素に対する係数を最大と
し、上下及び左右の画素に対する係数を２にとし、やや
距離が遠い斜め方向の画素に対する係数をｋとするもの
である。また、ダイナミックレンジＤＲに応じてフィル
タ係数が変化するのは、エツジが含まれる場合には、ダ
イナミックレンジＤＲが大きくなるので、フィルタがか
かる程度が弱くし、エツジが含まれず、ダイナミックレ
ンジＤＲが小さい場合には、フィルタがかかる程度が強
くするためである。従って、エツジを保存することがで
き、また、エツジでない比較的平坦な領域では、ノイズ
或いはブロック歪みが効果的に除去される。

更に、しきい値発生回路５５から発生するしきい値ＴＨ
を伝送路の容量に応じて可変しても良い。

伝送路の容量が６４ｋｂｐｓの場合と２Ｍｂｐｓの場合
とでは、後者の方が量子化ステップを小さ（でき、ノイ
ズが少ない。従って、後者は、前者に比してしきい値Ｔ
Ｉを小さくできる。

上述の実施例は、２次元フィルタの例であるが、１次元
フィルタを使用しても良く、フィルタ係数のダイナミッ
クレンジＤＲに対する変化は、コサイン的に変化するの
に限らず、単調に減少するものでも良い。

この発明は、前述のように、ポストフィルタに限らず、
ループフィルタに対しても適用できる。

ループフィルタの場合でも、ブロック構造でなく、走査
変換したのと同様の状態のデータに対して適用される。

また、ループフィルタの場合には、動きベクトルが０で
、フレーム差分が０の場合のデータに対しては、フィル
タ処理によりデータが劣化するのを防止するために、フ
ィルタがかけられない。この点で、常にフィルタがかけ
られるポストフィルタと異なる。更に、この発明は、第
４図及び第５図に示す画像伝送装置以外の画像データの
処理に対して適用できることは、勿論である。

〔発明の効果〕

この発明は、注目画素とその周辺画素のダイナミックレ
ンジＤＲに応じてフィルタ係数を小とし、ダイナミック
レンジＤＲがしきい値を超える時には、フィルタ係数を
Ｏとしているので、エツジを良く保存でき、ノイズを効
果的に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例のブロック図、第２図はこ
の一実施例におけるフィルタ係数の一例−１４〜 を示ず路線図、第３図はフィルタ係数の変化を示す路線
図、第４図はこの発明を適用できる画像伝送装置の符号
器のブロック図、第５図はこの発明を適用できる画像伝
送装置の復号器のブロック図、第６図は従来のループフ
ィルタのフィルタ係数を示す路線図である。 図面における主要な符号の説明 ３１：入力端子、 ４０〜４８：乗算回路、 ４９：加算回路、 ５１：出力端子、 ５２：最大値及び最小値検出回路、 ５３：減算回路、 ５４：フィルタ係数発生用のＲＯＭ０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 注目画素と上記注目画素の周辺の複数画素との最大値及
   び最小値を検出し、上記最大値及び上記最小値の差であ
   るダイナミックレンジを検出する手段と、 上記ダイナミックレンジが大きいほど小となり、しきい
   値を超えると０になるように、徐々に減少するフィルタ
   係数を発生する手段と、 上記注目画素と上記周辺画素とに上記フィルタ係数を乗
   じ、乗算出力を加算する手段と を備えたことを特徴とする画像信号用ディジタルフィル
   タ。