JPH02171091A - 画像信号の前処理方法とその装置 - 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〕 本発明は画像信号の前処理方法とその装置に関する。

〔従来の技術〕

従来の動画像符号化においては、入力動画像信号に含ま
れる雑音によシ符号化能率が低下することを防止するた
めに、入力の動画像信号に対してノイズリデューサ−に
よシ雑音を除去してから符骨化を行かっていた。

〔発明が解決しようとする課題〕

従来、急激な動きや大きな動きで過大な情報が発生した
場合には、低ビツトレートの動画像符号化においては、
符号化が停止されることがしばしばおこシ、符号化画像
に不連続が生じて非常に見苦しかった。このような場合
には、ノイズリデューサ−は無力であった。

本発明は急激な動きなどによる過大な情報量の発生を抑
圧し、上述の問題を解決することのできる画像信号の前
処理技術を提供することを目的とする。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の画像信号の前処理方法は空間フィルターを用い
た動画像信号の前処理において画面間での差の量に応動
し前記差の発生した部分の帯域制限の幅を変化させる構
成である。

本発明の画像信号の前処理装置は入力の動画像信号を１
画面蓄えるフレームメモリーと、このフレームメモリー
の出力と前記動画像信号とにより帯域制限の幅を指示す
る制御手段と、複数の帯域幅を持ち前記制御手段の指示
に従って差の発生した部分の帯域幅を変化させる空間フ
ィルターとを備え、前記制御手段が前記動画像信号と前
記フレームメモリーの出力との差信号の絶対値を予め定
められた区間毎に累積する手段と、この手段の出力が大
になるに従って前記空間フィルターの帯域幅を狭くする
指示を出力する手段と、差の発生した部分の指示を出力
する手段とから構成される。

また、前記制御手段が前記動画像信号と前記フレームメ
モリーの出力とから差の発生した部分の割合を求める手
段と、前記割合が大になるに従って前記空間フィルター
の帯域幅を狭くする指示を出力する手段と、差の発生し
た部分の指示を出力する手段とから構成される。

〔作用〕

従来の低ビツトレートの動画像符号化においては、入力
の動画像信号の動きが激しくなったときには、−時的に
符号化を停止し過大な情報の発生を抑え、符号化の速度
と伝送路の速度の整合を取っていた。

しかしながら、このような方法では、符号化が停止され
たときに符号化画像に不連続が生じ、動きが不自然にな
シ非常に目ｍｂであった。

本発明によれば、低ビツトレートの動画像符号化を行な
うにあたシ、符号化を実行しようとする動画像信号に前
処理を行ない、動画像の急激な動きに伴う過大な情報の
発生を抑え、符号化の停止による符号化画像の不連続を
なくそうとするものである。

本発明の前処理方法としては、空間フィルターによるも
ので、画面間での差信号の量あるいは動き面積の割合に
応じてフィルターの帯域制限の幅を切替えて時間的に見
て情報の発生が平滑化されるように制御する。

本発明の前処理装置は空間フィルターを備える。

この空間フィルターの特性を切替えるための具体的な手
法としては種々のものがあるが、たとえばフレーム差分
値によ多空間フィルターの特性を切替えることができる
。この場合には、前画面の画像信号と現画面の画像信号
とのフレーム差分の絶対値和を求め、その値を予め定め
た切替値と比較することによって空間フィルターの特性
を切替える。また、画面内の動きの面積の割合によって
空間フィルターの特性を切替える場合には、まず画面内
の動きの領域の判定を行なう。動き領域の判定方法につ
いては、既にいくつか知られている。

たとえば特願昭５９−１９４１１０号明細書「動画像信
号の動静分離装置」にあるように、画面をある大きさの
ブロックに分割し、ブロック内のフレーム差分値をブロ
ック内で加算し、この加算結果と定められた閾値との大
小比較によシ、ブロック判定を行なう。あるいは、グラ
ジェント法と呼ばれる方法を用いて、フレーム内の輝度
勾配とフレーム差分値とから画素単位の動ベクトルを求
め、この動ベクトルがゼロでない画素の集合をもって動
き領域とすることができる。本発明においては、動き領
域の判定方法はいずれの方法でもかまわない。

つぎに画面内の動きブロックの数に対してどのフィルタ
ー特性を選択するかを予め統計的に調べておく。そして
動き領域の判定によって得られた動きブロックの数と予
め定められた値との比較によシフイルターの特性を切替
える。空間フィルタリングを施す部分としては、フレー
ム差分値によ多空間フィルターの特性を切替える場合に
は、画素毎のフレーム差分の絶対値が、予め定められた
閾値よシも大きい画素に対して空間フィルクリングを行
なう。動き面積の割合に応じてフィルターの特性を切替
える場合には、動きブロックと判定されたブロックに対
してフィルタリングを行なう。

つぎに空間フィルターについて説明する。本発明に用い
る空間フィルターは、第２図に示すような特性を持った
空間フィルターを用いることができる。そして上記切替
えの指示に従ってフィルターの特性を切替える。たとえ
ば、フレーム差分の絶対値和がそれほど多くないとき、
あるいは動き面積が比較的少ないときには、あま多情報
が発生しないので入力信号に対して軽い抑圧を行なえば
よく、第２図中のＡの帯域幅が比較的広いフィルター特
性を選択する。フレーム差分の絶対値和が中位あるいは
動き面積が中位のときには、それほど情報が発生しない
ので入力信号に対して中位の抑圧を行なえばよく、第２
図中ＯＢの帯域幅が中位のフィルター特性を選択する。

そしてフレーム差分の絶対値和がかなシ多いときあるい
は動き面積がかなシ大きいときには、過大な情報が発生
し符号化が停止される可能性があるので、入力信号に大
きな抑圧を行なって、過大表情報の発生を抑えるために
、第２図中のＣの帯域幅が狭いフィルター特性を選択す
る。このように複数の帯域幅を持った空間フィルターを
用意しておき１発生情報量が大になるに従ってフィルタ
ーの帯域幅を狭め、過大な情報の発生を抑圧するととＫ
よって符号化停止による画面の不連続を無くシ、視覚的
に良好な符号化画像を得る。

〔実施例〕

次に、第１図、第２図、第３図および第４図を参照しな
がら、本発明の一実施例について詳細に説明する。

第１図の線１００を介して入力の動画像信号は。

フレームメモリー１と制御回路２に供給される。

フレームメモリー１は入力の動画像信号を１フレ一ム時
間遅延し、線１２０を介して制御回路２と空間フィルタ
ー３に供給する。フレーム差分値によ多空間フィルター
の特性を切替える場合の制御回路２は、第３図に示すよ
うな構成になる。入力の動画像信号は１ｉｌ１００を介
して減算器２００および同期分離器２１０に供給される
。減算器２００は線１００を介して供給された入力の動
画像信号と、フレームメモリー１から線１２０を介して
供給された信号との減算を行ない、フレーム差分信号を
得る。減算器２００で得られたフレーム差分信号は、絶
対値累積器２２０および有意画素判定器２３０に供給さ
れる。同期分離器２１０は線１００を介して供給された
入力の動画像信号から同期を分離し、分離した同期信号
□を基にしてフレームの先頭のタイミングで絶対値累積
器２２０のリセットを行なうためのリセット信号を生成
する。

同期分離器２１０で生成されたリセット信号は、絶対値
累積器２２０に供給される。絶対値累積器２２０は同期
分離器２１０から供給されたリセット信号によシフレー
ムの先頭で累積器をリセットし、減算器２００から供給
されたフレーム差分信号に対して絶対値変換を行ない、
絶対値変換されたフレーム差分信号を１７レームにわた
って累積する。絶対値累積器２２０の出力のフレーム差
分の絶対値和は、フレーム毎にＲＯＭ（リードオンリー
メモリー）２４０に供給される。フレーム差分の絶対値
和に対してどのフィルターの特性を選択するかを予め統
計的に調べておき、その値をＲＯＭ２４０に書込んでお
く。コノときＯＲ０Ｍ２４０のアドレスはフレーム差分
の絶対値和とする。たとえば、フレーム差分信号の絶対
値和か比較的少ない場合には、第２図のＡの特性を選択
する切替信号を出力する。フレーム差分信号の絶対値和
が中位の時には、第２図のＢｆ）％性を選択する切替信
号を出力する。フレーム差分信号の絶対値和がかなり大
きいときには、発生情報を大きく抑圧するために、第２
図のＣ１７）４！性を選択する切替信号を出力する。Ｒ
ＯＭ２４０の出力のフィルター特性の切替信号は、線２
３を介して空間フィルター３に供給される。有意画素判
定器２３０は予め定めた閾値と減算器２００から供給さ
れたフレーム差分信号との比較を行ない、閾値よシも大
きい値の画素を有意画素として１を出力し、閾値よシも
小さい値の画素を無効画素としてＯを出力する。有意画
素判定器２３０の出力の有意画素信号は、線３２を介し
て空間フィルター３に供給される。第１図の空間フィル
ター３は、第２図のＡ、Ｂ、Ｃの様なフィルター特性を
予め用意しておき、制御回路２から線２３を介して供給
されたフィルターの切替信号に従ってフィルター特性を
切替え、フレームメモリー１から線１２０を介して供給
された動画像信号に対して空間フィルタリングを行なう
。このとき制御回路２から線３２を介して供給された有
意画素信号が１を示している画素に対して空間フィルタ
リングを行なう。有意画素信号が０で無効画素であるこ
とを示している画素に対しては、空間フィルタリングを
行なわずフレームメモリー１から供給された動画像信号
をそのまま出力する。空間フィルター３の出力信号は符
号器４に供給される。符号器４は空間フィルター３から
供給された動画像信号を画面間あるいは画面内の相関な
どを利用して符号化する。符号器４の出力信号は蝮号器
（図示省略）に送られる。

つぎに動き面積によってフィルター特性を切替える場合
について、第４図を参照しながら説明する。入力の動画
像信号は線１００を介して減算器２０００および同期分
離器２１００に供給される。減算器２０００は線１００
を介して供給された入力の動画像信号と、フレームメモ
リー１から線１２０を介して供給された動画像信号との
減算を行ないフレーム差分信号を得る。減算器２０００
で得られたフレーム差分信号は、走査変換器２２００に
供給される。同期分離器２１００は線１００を介して供
給された入力の動画像信号から同期を分離し、分離した
同期信号を基にして、フレームの先頭でリセットを行危
うためのフレームリセット信号と、プロレフ毎にリセッ
トを行なうためのブロックリセット信号とを生成する。

同期分離器２１００で生成されたフレームリセット信号
は、線２１２５を介して累積器２５００に供給され、ブ
ロックリセット信号は線２１２３を介して絶対値累積器
２３００に供給される。走査変換器２２００は減算器２
０００から供給されたフレーム差分信号に対してブロッ
ク走査変換を行い、フレーム差分信号をブロック毎に分
ける。走査変換器２２００でブロック走査変換されたフ
レーム差分信号は、絶対値累積器２３００に供給される
。絶対値累積器２３００は走査変換器２２００から供給
されたブロック走査変換されたフレーム差分信号を絶対
値に変換してブロック毎に累積し、ブロック毎のフレー
ム差分の絶対値和を求める。このとき同期分離器２１０
０から線２１２３を介して供給されたブロックリセット
信号によシ、ブロックの先頭のタイミングで前ブロック
の累積結果のリセットを行ってから累積を開始する。絶
対値累積器２３００の出力のブロック毎のフレーム差分
の、絶対値和は、動ブロツク判定器２４００に供給され
る。動ブロツク判定器２４００は絶対値累積器２３００
から供給されたブロック毎のフレーム差分の絶対値和を
予め定めておいた閾値との大小比較を行い、ブロック毎
のフレーム差分の絶対値和が閾値よシも大きい場合には
動ブロックであることを示すｌを出力し、絶対値和か閾
値以下の場合には静止ブロックであることを示すＯを出
力する。

動ブロツク判定＆２４００の出力の動静信号は、累積器
２５００および逆走査変換器２７０ｏに供給される。累
積器２５００は動ブロツク判定器２４００から供給され
た動静信号が１で、動ブロックであることを示している
ブロックの数を１フレームにわたって累積し、動き面積
を求める。このとき同期分離器２１００から線２１２５
を介して供給されたフレームリセット信号により、フレ
ームの先頭ｆ）　ｌ’イミングで前フレームの累積結果
のリセットを行ってから動ブロックの計数を行う。累積
器２５０ｏの出力の動き面積を示す信号は、ル０Ｍ２６
００に供給される。几０Ｍ２６００は動き面積とフィル
ター特性の関係を予め調べておき、動き面積に対応する
フィルター選択信号を書込んでおく。たとえば。

動き面積が比較的少ない場合には、第２図のＡの特性を
選択するフィルターの切替信号を出力する。

動き面積が中位の時には、第２図のＢの特性を選択する
フィルターの切替信号を出力する。そして、動き面積が
非常に大きく過大な情報が発生する場合には、入力信号
を強力に抑圧する必要があるので、第２図のＣの帯域幅
の狭い特性を選択するフィルターの切替信号を出力する
。このように１動き面積が太になるに従ってフィルター
の帯域幅を狭くする。逆走査変換器２７００は動ブロツ
ク判定器２４００から供給された動静信号を元のＴＶ走
査に逆変換し、画素単位で動き部分を示す動静信号待る
。逆走査変換器２７００の出力の動静信号は、線３２を
介して空間フィルター３に供給される。

空間フィルター３は上記と同様に制御回路２から線３２
を介して供給された動静信号が１で動き画素であること
を示している画素に対して線２３を介して供給されたフ
ィルターの切替信号に従ってフィルター特性全切替えて
空間フィルタリングを行う。なお、第４図の説明におい
て、入力動画像信号が既に走査変換された状態で入力さ
れるならば、第４図の走査変換器２２００および逆走査
変換器２７００は不要となる。また、制御回路２内に同
期分離器を設けず、リセット信号を別途供給してもよい
。

〔発明の効果〕

以上詳しく説明したように１本発明の画像信号の前処理
を用いれば、急激な動きにともなう過大な情報の発生を
抑えることができ、この結果符号化停止による符号化画
像の不連続を取除き、視覚的に好ましい符号化画像が得
られる。

このような本発明を実用に供すると動画像符号化におけ
る画質改善効果はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図、第３図および第４図は本発明の一実施
例を示す図である。 １・・・フレームメモリー　２・・・制御回路、３・・
・空間フィルター　４・・・符号器、２００．２０００
・・・減算器、２１０．２１００・・・同期分離器、２
２０．２３００・・・絶対値累積器、２３０・・・有意
画素判定器、２４０゜２６００・・・ＲＯＭ、２２００
・・・走査変換器、２４００・・・動ブロツク判定器、
２５００・・・累積器、２７００・・・逆走査変換器。 代理人　弁理士　　内　原　　　晋

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）空間フィルターを用いた動画像信号の前処理にお
   いて画面間での差の量に応動し前記差の発生した部分の
   帯域制限の幅を変化させることを特徴とする画像信号の
   前処理方法。
2. （２）入力動画像信号を１画面蓄えるフレームメモリー
   と、このフレームメモリーの出力と前記動画像信号とに
   より帯域制限の幅を指示する制御手段と、複数の帯域幅
   を持ち前記制御手段の指示に従って差の発生した部分の
   帯域幅を変化させる空間フィルターとを備え、前記制御
   手段が前記動画像信号と前記フレームメモリーの出力と
   の差信号の絶対値を予め定められた区間毎に累積する手
   段と、この手段の出力が大になるに従って前記空間フィ
   ルターの帯域幅を狭くする指示を出力する手段と、差の
   発生した部分の指示を出力する手段とから構成されるこ
   とを特徴とする画像信号の前処理装置。
3. （３）前記制御手段が前記動画像信号と前記フレームメ
   モリーの出力とから差の発生した部分の割合を求める手
   段と、前記割合が大になるに従って前記空間フィルター
   の帯域幅を狭くする指示を出力する手段と、差の発生し
   た部分の指示を出力する手段とから構成されることを特
   徴とする請求項（２）記載の画像信号の前処理装置。