JPH09200759A - ビデオ信号復号化システムおよびノイズ抑圧方法 - Google Patents
ビデオ信号復号化システムおよびノイズ抑圧方法Info
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- Signal Processing (AREA)
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- Picture Signal Circuits (AREA)
- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＭＰＥＧ復号化信号からリンギングノイズア
ーティファクトを除去できる異方性ポストフィルタリン
ギングノイズ除去システムを提供する。 【解決手段】 復号化されたデータに異方性拡散を生じ
させるポストフィルタを用いることによってリンギング
ノイズを低減するビデオ信号符号化／復号化システムで
あって、例えばムービングピクチャエキスパートグルー
プ（ＭＰＥＧ）により開発された符号化／復号化技術を
用いて、各ブロックに対して独自のエッジ有意性閾値を
割り当てることにより各画素ブロックを処理する。ノイ
ズの除去は、エッジの強度が閾値を下回る場合には発生
し、エッジの強度が閾値を上回る場合には抑制される。
ーティファクトを除去できる異方性ポストフィルタリン
ギングノイズ除去システムを提供する。 【解決手段】 復号化されたデータに異方性拡散を生じ
させるポストフィルタを用いることによってリンギング
ノイズを低減するビデオ信号符号化／復号化システムで
あって、例えばムービングピクチャエキスパートグルー
プ（ＭＰＥＧ）により開発された符号化／復号化技術を
用いて、各ブロックに対して独自のエッジ有意性閾値を
割り当てることにより各画素ブロックを処理する。ノイ
ズの除去は、エッジの強度が閾値を下回る場合には発生
し、エッジの強度が閾値を上回る場合には抑制される。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ノイズ・アーティ
ファクト（artifact）を除去するフィルタを含む高品質
ビデオ符号化／復号化システムとして実現される。より
詳細には、本発明は、離散コサイン変換に基づく（ＤＣ
Ｔに基づく）何らかのビデオ復号化システムにおいてリ
ンギングノイズを除去する異方性拡散フィルタ（anisot
ropic diffusion filter）に関する。
ファクト（artifact）を除去するフィルタを含む高品質
ビデオ符号化／復号化システムとして実現される。より
詳細には、本発明は、離散コサイン変換に基づく（ＤＣ
Ｔに基づく）何らかのビデオ復号化システムにおいてリ
ンギングノイズを除去する異方性拡散フィルタ（anisot
ropic diffusion filter）に関する。
【０００２】
【従来の技術】ブロック離散コサイン変換（ブロックＤ
ＣＴ）に基づく画像圧縮アルゴリズムが、ある状況下で
は不快なノイズアーティファクトを生じることがあるこ
とはよく知られている。このような状況は、符号化シス
テム全体の詳細が正確にはどのようなものであるかによ
って変化する。つまり、ＤＣＴは、その詳細の一構成要
素にすぎない。
ＣＴ）に基づく画像圧縮アルゴリズムが、ある状況下で
は不快なノイズアーティファクトを生じることがあるこ
とはよく知られている。このような状況は、符号化シス
テム全体の詳細が正確にはどのようなものであるかによ
って変化する。つまり、ＤＣＴは、その詳細の一構成要
素にすぎない。
【０００３】最近大きな注目を集めた、あるタイプのビ
デオ圧縮システムは、国際標準化機構（ＩＳＯ）内の一
委員会であるムービングピクチャエキスパートグループ
（ＭＰＥＧ）により提案されたシステムである。ＭＰＥ
Ｇ−２システムは、ＩＳＯからＩＳＯ−ＩＥＣ／１３８
１８−２：１９９５（Ｅ）として入手可能である、シミ
ュレーションモデルエディトリアルグループによる「Ｍ
ＰＥＧ−２ビデオ」と題する書類に記載されている。Ｍ
ＰＥＧ−２ビデオ信号符号化および復号化方法に関する
その教示については、本願も参考として援用している。
このシステムは、「３次元動き補償されたビデオ符号
化」と題する米国特許第４，９９９，７０５号に記載さ
れている条件付き動き補償補間（ＣＭＣＩ）ビデオ符号
化システムに類似するシステムである。ビデオ符号化技
術に関するその教示については、本願も参考として援用
している。
デオ圧縮システムは、国際標準化機構（ＩＳＯ）内の一
委員会であるムービングピクチャエキスパートグループ
（ＭＰＥＧ）により提案されたシステムである。ＭＰＥ
Ｇ−２システムは、ＩＳＯからＩＳＯ−ＩＥＣ／１３８
１８−２：１９９５（Ｅ）として入手可能である、シミ
ュレーションモデルエディトリアルグループによる「Ｍ
ＰＥＧ−２ビデオ」と題する書類に記載されている。Ｍ
ＰＥＧ−２ビデオ信号符号化および復号化方法に関する
その教示については、本願も参考として援用している。
このシステムは、「３次元動き補償されたビデオ符号
化」と題する米国特許第４，９９９，７０５号に記載さ
れている条件付き動き補償補間（ＣＭＣＩ）ビデオ符号
化システムに類似するシステムである。ビデオ符号化技
術に関するその教示については、本願も参考として援用
している。
【０００４】このＭＰＥＧシステムは、既によく知られ
ている数多くのビデオ圧縮技術を１つのシステムの中に
一体化している。公知のビデオ圧縮技術としては、動き
補償予測符号化や、離散コサイン変換（ＤＣＴ）や、適
応量子化および可変長符号化（ＶＬＣ）などが挙げられ
る。これらのシステムにおいては、入力画像から得られ
た、６４個の画素からなる複数のブロックに対して離散
コサイン変換演算をおこなうことによって生成された複
数の係数値に対して、適応量子化ステップがおこなわれ
る。
ている数多くのビデオ圧縮技術を１つのシステムの中に
一体化している。公知のビデオ圧縮技術としては、動き
補償予測符号化や、離散コサイン変換（ＤＣＴ）や、適
応量子化および可変長符号化（ＶＬＣ）などが挙げられ
る。これらのシステムにおいては、入力画像から得られ
た、６４個の画素からなる複数のブロックに対して離散
コサイン変換演算をおこなうことによって生成された複
数の係数値に対して、適応量子化ステップがおこなわれ
る。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ＤＣＴ係数は、符号化
動作によって発生されたデータの量の関数として解像度
を変化させながら、量子化される。固定された帯域幅の
チャネルを有するシステムにおいて、もしそれぞれのイ
メージフレームが比較的大きな量の符号化データを生成
すれば、連続する複数のフレームに適用される量子化ス
テップのサイズは、これらのフレームを表現するのに用
いられる符号化データの量を減らすために、大きくする
（粗くする）必要がある可能性がある。このことは、数
フレーム間隔にわたって生成される平均的レベルのデー
タを、固定された帯域幅のチャネルを介して伝送可能と
するためにおこなわれる。もし、量子化器がＤＣＴ係数
に対して粗い量子化を施している時に、比較的少数の、
細かい輪郭（contours）を有する対象物を含む画像を符
号化すれば、この対象物の再生画像には、量子化歪みが
生じてしまうことがある。この歪みは、対象物の輪郭に
対する強調として現れることになる。
動作によって発生されたデータの量の関数として解像度
を変化させながら、量子化される。固定された帯域幅の
チャネルを有するシステムにおいて、もしそれぞれのイ
メージフレームが比較的大きな量の符号化データを生成
すれば、連続する複数のフレームに適用される量子化ス
テップのサイズは、これらのフレームを表現するのに用
いられる符号化データの量を減らすために、大きくする
（粗くする）必要がある可能性がある。このことは、数
フレーム間隔にわたって生成される平均的レベルのデー
タを、固定された帯域幅のチャネルを介して伝送可能と
するためにおこなわれる。もし、量子化器がＤＣＴ係数
に対して粗い量子化を施している時に、比較的少数の、
細かい輪郭（contours）を有する対象物を含む画像を符
号化すれば、この対象物の再生画像には、量子化歪みが
生じてしまうことがある。この歪みは、対象物の輪郭に
対する強調として現れることになる。
【０００６】ＭＰＥＧ符号化器は、Ｎａｉｍｐａｌｌｙ
らに付与された２つの米国特許（米国特許第５，２９
４，９７４号および第５，３２５，１２５号）に記載さ
れている。ＭＰＥＧ符号化器に関するそれらの教示につ
いては、本願も参考として援用している。
らに付与された２つの米国特許（米国特許第５，２９
４，９７４号および第５，３２５，１２５号）に記載さ
れている。ＭＰＥＧ符号化器に関するそれらの教示につ
いては、本願も参考として援用している。
【０００７】ＭＰＥＧ−２復号化器は、現在では市販の
ものが入力可能である。そのような復号化器は、「ＭＰ
ＥＧ−２／ＣＣＩＲ ６０１ビデオデコーダ」（SGS-Tho
msonMicroelectronics、1994年7月）および「ＩＢＭ Ｍ
ＰＥＧ−２デコーダチップユーザズガイド」（IBM、199
4年6月）に記載されている。ＭＰＥＧ−２復号化器に関
する教示については、本願も参考として援用している。
ものが入力可能である。そのような復号化器は、「ＭＰ
ＥＧ−２／ＣＣＩＲ ６０１ビデオデコーダ」（SGS-Tho
msonMicroelectronics、1994年7月）および「ＩＢＭ Ｍ
ＰＥＧ−２デコーダチップユーザズガイド」（IBM、199
4年6月）に記載されている。ＭＰＥＧ−２復号化器に関
する教示については、本願も参考として援用している。
【０００８】一般に、不快なノイズアーティファクトに
は２種類ある。すなわち、ブロッキングと、リンギング
である（Yuen M.およびWu H.、「ディジタルビデオ圧縮
における復元アーティファクト」、Proc. of SPIE、第2
419巻、1995年、第455〜465頁に記載されている。ブロ
ッキングおよびリンギングノイズアーティファクトに関
する教示については、本願も参考として援用してい
る）。ブロッキングは、ＤＣ係数（すなわち、平均強度
値）のみが設定される時に生じる。ブロッキングが生じ
る可能性は、データレートが非常に低い時に最も高くな
る。リンギングは、ＤＣＴ係数、特に高周波ＡＣ係数を
粗く量子化してノイズが生じた時に発生する。リンギン
グは、強烈なエッジの近傍に現れる相関ノイズである。
高品質の（つまり、圧縮率の低い）システムでは、リン
ギングは最も目につくアーティファクトである。フレー
ムからフレームへの変化がわずかであるために、リンギ
ングノイズは、動画においては、エッジ近傍の局所的な
ちらつきとして目に見えるものとなる。このタイプのノ
イズは、「モスキートノイズ」として知られている。
は２種類ある。すなわち、ブロッキングと、リンギング
である（Yuen M.およびWu H.、「ディジタルビデオ圧縮
における復元アーティファクト」、Proc. of SPIE、第2
419巻、1995年、第455〜465頁に記載されている。ブロ
ッキングおよびリンギングノイズアーティファクトに関
する教示については、本願も参考として援用してい
る）。ブロッキングは、ＤＣ係数（すなわち、平均強度
値）のみが設定される時に生じる。ブロッキングが生じ
る可能性は、データレートが非常に低い時に最も高くな
る。リンギングは、ＤＣＴ係数、特に高周波ＡＣ係数を
粗く量子化してノイズが生じた時に発生する。リンギン
グは、強烈なエッジの近傍に現れる相関ノイズである。
高品質の（つまり、圧縮率の低い）システムでは、リン
ギングは最も目につくアーティファクトである。フレー
ムからフレームへの変化がわずかであるために、リンギ
ングノイズは、動画においては、エッジ近傍の局所的な
ちらつきとして目に見えるものとなる。このタイプのノ
イズは、「モスキートノイズ」として知られている。
【０００９】品質の高いシステムは、品質の低いシステ
ムよりも高価であり、生成するノイズも少なくなるもの
である。低品質システムで発生するノイズは、ブロッキ
ングノイズが圧倒的であるのに対して、高品質システム
ではリンギングノイズが圧倒的に多い。低品質システム
におけるブロッキング効果を低減するスキームについて
は膨大な量の研究があるにもかかわらず、そのような各
種アプローチは、いずれも高品質圧縮システムにおいて
リンギングを低減することに関するものではない。
ムよりも高価であり、生成するノイズも少なくなるもの
である。低品質システムで発生するノイズは、ブロッキ
ングノイズが圧倒的であるのに対して、高品質システム
ではリンギングノイズが圧倒的に多い。低品質システム
におけるブロッキング効果を低減するスキームについて
は膨大な量の研究があるにもかかわらず、そのような各
種アプローチは、いずれも高品質圧縮システムにおいて
リンギングを低減することに関するものではない。
【００１０】リンギングアーティファクトは、強烈なエ
ッジ近傍の平坦な背景上に発生する。このようなアーテ
ィファクトの強度は、背景よりも高くなるが、エッジに
比べると低い。したがって、局所的なエッジの強度がわ
かっていれば、その強度を、変化の有意性を判断する際
の尺度（つまり、その尺度を下回る場合には、変化は有
意なものではないと判断される）の規定に用いることが
できる。
ッジ近傍の平坦な背景上に発生する。このようなアーテ
ィファクトの強度は、背景よりも高くなるが、エッジに
比べると低い。したがって、局所的なエッジの強度がわ
かっていれば、その強度を、変化の有意性を判断する際
の尺度（つまり、その尺度を下回る場合には、変化は有
意なものではないと判断される）の規定に用いることが
できる。
【００１１】このタイプのノイズアーティファクトは、
異方性拡散として知られている技術を用いることによっ
て減らすことができる（Perona P.およびMalik J.、
「異方性拡散を用いたスケール−スペースおよびエッジ
検出」、IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machin
e Intelligence、第12巻、1990年、第629〜639頁に記載
されている。異方性拡散に関するその教示については、
本願も参考として援用している）。異方性拡散は、ある
スケール閾値ｋを下回る変化については、その閾値を上
回る各種特徴を維持あるいは改善しながら、それらを選
択的に平滑化することを可能にする。
異方性拡散として知られている技術を用いることによっ
て減らすことができる（Perona P.およびMalik J.、
「異方性拡散を用いたスケール−スペースおよびエッジ
検出」、IEEE Trans. on Pattern Analysis and Machin
e Intelligence、第12巻、1990年、第629〜639頁に記載
されている。異方性拡散に関するその教示については、
本願も参考として援用している）。異方性拡散は、ある
スケール閾値ｋを下回る変化については、その閾値を上
回る各種特徴を維持あるいは改善しながら、それらを選
択的に平滑化することを可能にする。
【００１２】ＫＤＤ Ｒ＆Ｄ研究所は、カラオケ機にお
けるＭＰＥＧ１画像を改善するポストフィルタを開発し
た（Nakajima Y.ら、「ＭＰＥＧ符号化ビデオのノイズ
リダクション用の後処理アルゴリズム」、Tech. Report
of IEICE-Japan、IE94-7、DSP94-7、1994年、第45〜51
頁に記載されている。ポストフィルタに関する教示につ
いては、本願も参考として援用している）。このシステ
ムは、最良の局所的雑音除去フィルタの線形最小２乗推
定値を計算するために、局所的平均値と変化値とを計算
する。このフィルタは、エッジ保存型ではあるが、その
エッジ依存度は、明示的だが複雑な方法により操作され
る。このＫＤＤシステムは、ＭＰＥＧには非常にうまく
合致している。すなわち、その符号化スキームに含まれ
る数多くの複雑な詳細と、そのスキームにより処理され
たピクチャの統計とを活用している。しかしながら、こ
のＫＤＤシステムのハードウェアコストは非常に高い。
けるＭＰＥＧ１画像を改善するポストフィルタを開発し
た（Nakajima Y.ら、「ＭＰＥＧ符号化ビデオのノイズ
リダクション用の後処理アルゴリズム」、Tech. Report
of IEICE-Japan、IE94-7、DSP94-7、1994年、第45〜51
頁に記載されている。ポストフィルタに関する教示につ
いては、本願も参考として援用している）。このシステ
ムは、最良の局所的雑音除去フィルタの線形最小２乗推
定値を計算するために、局所的平均値と変化値とを計算
する。このフィルタは、エッジ保存型ではあるが、その
エッジ依存度は、明示的だが複雑な方法により操作され
る。このＫＤＤシステムは、ＭＰＥＧには非常にうまく
合致している。すなわち、その符号化スキームに含まれ
る数多くの複雑な詳細と、そのスキームにより処理され
たピクチャの統計とを活用している。しかしながら、こ
のＫＤＤシステムのハードウェアコストは非常に高い。
【００１３】画像の不鮮明な部分を除去し、画質を改善
するための異方性拡散アルゴリズムに関しては、これま
でに数多くの論文が発表されてきている（Saint-Marc
P.、Chen J.およびMedioni G.、「適応平滑化：初期ビ
ジョン用の一般的手段」、IEEETrans. on PAMI、第13
巻、1990年、第514〜529頁、ならびにAlvarez L.、Lion
sP.およびMorel J.、「非線形拡散による画像の選択的
平滑化およびエッジ検出ＩＩ」、SIAM J. Numerical An
alysis、第29巻、1990年、第845〜866頁に記載されてい
る。画像の不鮮明な部分を除去し、画質を改善するため
の異方性拡散アルゴリズムに関するそれらの教示につい
ては、本願も参考として援用している）が、その技術を
ブロックＤＣＴシステムに適用することを考えたものは
ごくわずかである。Ｅｌ−Ｆａｌｌａｈは、圧縮以前に
ノイズを除去するためのプレフィルタとして異方性拡散
を用いることを報告している（El-Fallah A.、Ford
G.、Algazi V.およびEstes R.、「画像の平均曲率拡散
時におけるエッジおよびコーナーの不変性」、Proc. of
SPIE、第2421巻、1995年に記載されている。異方性プ
レフィルタに関するその教示については、本願も参考と
して援用している）。このフィルタは、ポストフィルタ
としては用いられていない。ＯｓｈｅｒおよびＲｕｄｉ
ｎは、密接に関連する「ショックフィルタ」を開発した
（Osher S.およびRudin L.、「ショックフィルタを用い
た特徴志向の画像改善」、SIAM J. Numerical Analysi
s、第27巻、1990年、第919〜940頁に記載されている。
ショックフィルタに関するその教示については、本願も
参考として援用している）が、ブロックＤＣＴシステム
に関しては全く言及していない。
するための異方性拡散アルゴリズムに関しては、これま
でに数多くの論文が発表されてきている（Saint-Marc
P.、Chen J.およびMedioni G.、「適応平滑化：初期ビ
ジョン用の一般的手段」、IEEETrans. on PAMI、第13
巻、1990年、第514〜529頁、ならびにAlvarez L.、Lion
sP.およびMorel J.、「非線形拡散による画像の選択的
平滑化およびエッジ検出ＩＩ」、SIAM J. Numerical An
alysis、第29巻、1990年、第845〜866頁に記載されてい
る。画像の不鮮明な部分を除去し、画質を改善するため
の異方性拡散アルゴリズムに関するそれらの教示につい
ては、本願も参考として援用している）が、その技術を
ブロックＤＣＴシステムに適用することを考えたものは
ごくわずかである。Ｅｌ−Ｆａｌｌａｈは、圧縮以前に
ノイズを除去するためのプレフィルタとして異方性拡散
を用いることを報告している（El-Fallah A.、Ford
G.、Algazi V.およびEstes R.、「画像の平均曲率拡散
時におけるエッジおよびコーナーの不変性」、Proc. of
SPIE、第2421巻、1995年に記載されている。異方性プ
レフィルタに関するその教示については、本願も参考と
して援用している）。このフィルタは、ポストフィルタ
としては用いられていない。ＯｓｈｅｒおよびＲｕｄｉ
ｎは、密接に関連する「ショックフィルタ」を開発した
（Osher S.およびRudin L.、「ショックフィルタを用い
た特徴志向の画像改善」、SIAM J. Numerical Analysi
s、第27巻、1990年、第919〜940頁に記載されている。
ショックフィルタに関するその教示については、本願も
参考として援用している）が、ブロックＤＣＴシステム
に関しては全く言及していない。
【００１４】異方性拡散においては、もしエッジの強度
が、慎重に規定された臨界閾値ｋを超えているのなら、
エッジを横切ってノイズ除去のための平均化をおこなう
ことは抑制される。このように平均化が抑制されると、
エッジ保存型の平滑化がおこなわれることとなる。すな
わち、各領域を保存しながら、領域内ノイズを除去する
ことになる。ここで、領域間の境界は、暗黙のうちに閾
値エッジを超えているものとして認識される。
が、慎重に規定された臨界閾値ｋを超えているのなら、
エッジを横切ってノイズ除去のための平均化をおこなう
ことは抑制される。このように平均化が抑制されると、
エッジ保存型の平滑化がおこなわれることとなる。すな
わち、各領域を保存しながら、領域内ノイズを除去する
ことになる。ここで、領域間の境界は、暗黙のうちに閾
値エッジを超えているものとして認識される。
【００１５】既に引用したＰｅｒｏｎａおよびＭａｌｉ
ｋは、静止成分を有するピクチャに対して、グローバル
勾配の９０パーセンタイルに等しい臨界閾値を設定する
ことを提案しているが、非静止画に対する閾値を局所的
に変化させることについては何の詳細も示してはいな
い。また、既に引用したＥｌ−Ｆａｌｌａｈらは、その
アプローチには調整可能なパラメータが全くないという
事実を重視している。
ｋは、静止成分を有するピクチャに対して、グローバル
勾配の９０パーセンタイルに等しい臨界閾値を設定する
ことを提案しているが、非静止画に対する閾値を局所的
に変化させることについては何の詳細も示してはいな
い。また、既に引用したＥｌ−Ｆａｌｌａｈらは、その
アプローチには調整可能なパラメータが全くないという
事実を重視している。
【００１６】以上に、ノイズ除去システムにおいて存在
することがわかっているいくつかの制約を説明した。本
発明は、上記課題を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、ＭＰＥＧ復号化信号から
リンギングノイズアーティファクトを除去できる異方性
ポストフィルタリンギングノイズ除去システムを提供す
ることにある。
することがわかっているいくつかの制約を説明した。本
発明は、上記課題を解決するためになされたものであ
り、その目的とするところは、ＭＰＥＧ復号化信号から
リンギングノイズアーティファクトを除去できる異方性
ポストフィルタリンギングノイズ除去システムを提供す
ることにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明によるビデオ信号
復号化システムは、量子化された空間周波数成分を用い
て圧縮された複数のデータ値をディジタル的に復号化す
るビデオ信号復号化システムであって、画像復元後にあ
る範囲のノイズを抑圧するフィルタリング装置を備えた
システムに用いられる装置であって、イメージフレーム
の一部分を記述する、復号化された複数のデータ値を受
け取る手段と、該受け取られた複数のデータ値をフィル
タリングすることによって、閾値を下回る複数の値を有
する複数の信号エッジ成分を選択的に抑圧する異方性拡
散フィルタリング手段と、を備えており、そのことによ
り上記目的が達成される。
復号化システムは、量子化された空間周波数成分を用い
て圧縮された複数のデータ値をディジタル的に復号化す
るビデオ信号復号化システムであって、画像復元後にあ
る範囲のノイズを抑圧するフィルタリング装置を備えた
システムに用いられる装置であって、イメージフレーム
の一部分を記述する、復号化された複数のデータ値を受
け取る手段と、該受け取られた複数のデータ値をフィル
タリングすることによって、閾値を下回る複数の値を有
する複数の信号エッジ成分を選択的に抑圧する異方性拡
散フィルタリング手段と、を備えており、そのことによ
り上記目的が達成される。
【００１８】ある実施形態では、前記閾値が、前記イメ
ージフレームの前記部分における最大勾配値の所定の分
数である。
ージフレームの前記部分における最大勾配値の所定の分
数である。
【００１９】ある実施形態では、前記異方性拡散フィル
タリング手段が、前記イメージフレームの前記部分にお
ける前記最大勾配値から決定される伝導値により該異方
性拡散フィルタリング手段を制御する手段をさらに備え
ている。
タリング手段が、前記イメージフレームの前記部分にお
ける前記最大勾配値から決定される伝導値により該異方
性拡散フィルタリング手段を制御する手段をさらに備え
ている。
【００２０】ある実施形態では、前記伝導値が、クリッ
プされた直線近似により決定される。
プされた直線近似により決定される。
【００２１】ある実施形態では、前記伝導値が、以下の
数７
数７
【００２２】
【数７】
【００２３】（ここで、「ｇ」は該伝導値であり、「ｇ
ｒａｄｉｅｎｔ」は前記最大勾配値であり、「ｋ」は前
記閾値であり、かつ「Ｃ1」および「Ｃ2」は定数であ
る）により計算される。
ｒａｄｉｅｎｔ」は前記最大勾配値であり、「ｋ」は前
記閾値であり、かつ「Ｃ1」および「Ｃ2」は定数であ
る）により計算される。
【００２４】ある実施形態では、Ｃ1が１．２１に等し
く、Ｃ2が−０．８５５７６に等しい。
く、Ｃ2が−０．８５５７６に等しい。
【００２５】ある実施形態では、前記最大勾配値を決定
する手段をさらに備えている装置であって、該手段が、
現在の画素の絶対値を、４つの隣接画素のそれぞれの絶
対値と比較することによって、最大の絶対値と最小の絶
対値とを決定する比較器手段と、該最大絶対値から該最
小絶対値を減算することによって、該最大勾配値を決定
する減算器手段と、を備えている。
する手段をさらに備えている装置であって、該手段が、
現在の画素の絶対値を、４つの隣接画素のそれぞれの絶
対値と比較することによって、最大の絶対値と最小の絶
対値とを決定する比較器手段と、該最大絶対値から該最
小絶対値を減算することによって、該最大勾配値を決定
する減算器手段と、を備えている。
【００２６】ある実施形態では、前記異方性拡散フィル
タリング手段が、第１の異方性拡散フィルタと、第２の
異方性拡散フィルタと、を備えている。
タリング手段が、第１の異方性拡散フィルタと、第２の
異方性拡散フィルタと、を備えている。
【００２７】ある実施形態では、前記フィルタリング手
段が、前記第２の異方性拡散フィルタによって用いられ
る因子２によって前記閾値を減少させる手段をさらに備
えている。
段が、前記第２の異方性拡散フィルタによって用いられ
る因子２によって前記閾値を減少させる手段をさらに備
えている。
【００２８】ある実施形態では、前記フィルタリング
が、以下の数８
が、以下の数８
【００２９】
【数８】
【００３０】（ここで、「Ｉ（ｔ1）」はフィルタリン
グされた値であり、「λ」は数値安定性条件であり、
「ｇi」は現在の画素に対応する伝導度であり、「Δ
Ｉi」は該現在の画素と隣接する画素との間の絶対値の
差であり、かつＩ（ｔ0）は該現在の画素の絶対値であ
る）により計算される。
グされた値であり、「λ」は数値安定性条件であり、
「ｇi」は現在の画素に対応する伝導度であり、「Δ
Ｉi」は該現在の画素と隣接する画素との間の絶対値の
差であり、かつＩ（ｔ0）は該現在の画素の絶対値であ
る）により計算される。
【００３１】ある実施形態では、前記フィルタが、以下
の数９
の数９
【００３２】
【数９】
【００３３】（ここで、「Ｉ（ｔ1）」はフィルタリン
グされた値であり、「λ」は数値安定性条件であり、
「ｇi」は現在の画素に対応する伝導度であり、「Δ
Ｉi」は該現在の画素と隣接する画素との間の絶対値の
差であり、かつＩ（ｔ0）は該現在の画素の絶対値であ
る）によりプログラムされる読み出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）を用いて実現される。
グされた値であり、「λ」は数値安定性条件であり、
「ｇi」は現在の画素に対応する伝導度であり、「Δ
Ｉi」は該現在の画素と隣接する画素との間の絶対値の
差であり、かつＩ（ｔ0）は該現在の画素の絶対値であ
る）によりプログラムされる読み出し専用メモリ（ＲＯ
Ｍ）を用いて実現される。
【００３４】本発明によるノイズ抑圧方法は、量子化さ
れた空間周波数成分を用いて圧縮された複数のデータ値
をディジタル的に復号化するビデオ信号復号化システム
において、画像復元後にある範囲のノイズを抑圧する方
法であって、ａ）イメージフレームの一部分を記述す
る、復号化された複数のデータ値を受け取るステップ
と、ｂ）該受け取られた複数のデータ値を異方性拡散フ
ィルタリングすることによって、閾値を下回る複数の値
を有する複数の信号エッジ成分を選択的に抑圧するステ
ップと、を含んでおり、そのことにより上記目的が達成
される。
れた空間周波数成分を用いて圧縮された複数のデータ値
をディジタル的に復号化するビデオ信号復号化システム
において、画像復元後にある範囲のノイズを抑圧する方
法であって、ａ）イメージフレームの一部分を記述す
る、復号化された複数のデータ値を受け取るステップ
と、ｂ）該受け取られた複数のデータ値を異方性拡散フ
ィルタリングすることによって、閾値を下回る複数の値
を有する複数の信号エッジ成分を選択的に抑圧するステ
ップと、を含んでおり、そのことにより上記目的が達成
される。
【００３５】ある実施形態では、前記閾値が、前記イメ
ージフレームの前記部分における最大勾配値の所定の分
数である。
ージフレームの前記部分における最大勾配値の所定の分
数である。
【００３６】ある実施形態では、前記ステップｂ）が、
前記イメージフレームの前記部分における前記最大勾配
値から決定される伝導値により前記異方性拡散フィルタ
を制御するステップをさらに備えている。
前記イメージフレームの前記部分における前記最大勾配
値から決定される伝導値により前記異方性拡散フィルタ
を制御するステップをさらに備えている。
【００３７】ある実施形態では、前記伝導値が、クリッ
プされた直線近似により決定される。
プされた直線近似により決定される。
【００３８】ある実施形態では、前記伝導値が、以下の
数１０
数１０
【００３９】
【数１０】
【００４０】（ここで、「ｇ」は該伝導値であり、「ｇ
ｒａｄｉｅｎｔ」は前記最大勾配値であり、「ｋ」は前
記閾値であり、かつ「Ｃ1」および「Ｃ2」は定数であ
る）により計算される。
ｒａｄｉｅｎｔ」は前記最大勾配値であり、「ｋ」は前
記閾値であり、かつ「Ｃ1」および「Ｃ2」は定数であ
る）により計算される。
【００４１】ある実施形態では、Ｃ1が１．２１に等し
く、Ｃ2が−０．８５５７６に等しい。
く、Ｃ2が−０．８５５７６に等しい。
【００４２】ある実施形態では、前記最大勾配値が、現
在の画素の絶対値を、４つの隣接画素のそれぞれの絶対
値と比較することによって、最大の絶対値と最小の絶対
値とを決定するステップと、該最大絶対値から該最小絶
対値を減算することによって、該最大勾配値を決定する
ステップと、により決定される。
在の画素の絶対値を、４つの隣接画素のそれぞれの絶対
値と比較することによって、最大の絶対値と最小の絶対
値とを決定するステップと、該最大絶対値から該最小絶
対値を減算することによって、該最大勾配値を決定する
ステップと、により決定される。
【００４３】ある実施形態では、前記ステップｂ）が、
第１の異方性拡散フィルタおよび第２の異方性拡散フィ
ルタを通して受け取られた複数のデータ値をフィルタリ
ングするステップをさらに備えている。
第１の異方性拡散フィルタおよび第２の異方性拡散フィ
ルタを通して受け取られた複数のデータ値をフィルタリ
ングするステップをさらに備えている。
【００４４】ある実施形態では、前記ステップｂ）が、
前記第２の異方性拡散フィルタによって用いられる因子
２によって前記閾値を減少させるステップをさらに備え
ている。
前記第２の異方性拡散フィルタによって用いられる因子
２によって前記閾値を減少させるステップをさらに備え
ている。
【００４５】ある実施形態では、前記異方性拡散フィル
タリングが、以下の数１１
タリングが、以下の数１１
【００４６】
【数１１】
【００４７】（ここで、「Ｉ（ｔ1）」はフィルタリン
グされた値であり、「λ」は数値安定性条件であり、
「ｇi」は現在の画素に対応する伝導度であり、「Δ
Ｉi」は該現在の画素と隣接する画素との間の絶対値の
差であり、かつ Ｉ（ｔ0）は該現在の画素の絶対値で
ある）により計算される。
グされた値であり、「λ」は数値安定性条件であり、
「ｇi」は現在の画素に対応する伝導度であり、「Δ
Ｉi」は該現在の画素と隣接する画素との間の絶対値の
差であり、かつ Ｉ（ｔ0）は該現在の画素の絶対値で
ある）により計算される。
【００４８】ある実施形態では、前記異方性拡散フィル
タリングがＲＯＭを用いておこなわれる。
タリングがＲＯＭを用いておこなわれる。
【００４９】ある実施形態では、前記ＲＯＭが、以下の
数１２
数１２
【００５０】
【数１２】
【００５１】（ここで、「Ｉ（ｔ1）」はフィルタリン
グされた値であり、「λ」は数値安定性条件であり、
「ｇi」は現在の画素に対応する伝導度であり、「Δ
Ｉi」は該現在の画素と隣接する画素との間の絶対値の
差であり、かつＩ（ｔ0）は該現在の画素の絶対値であ
る）によりプログラムされる。
グされた値であり、「λ」は数値安定性条件であり、
「ｇi」は現在の画素に対応する伝導度であり、「Δ
Ｉi」は該現在の画素と隣接する画素との間の絶対値の
差であり、かつＩ（ｔ0）は該現在の画素の絶対値であ
る）によりプログラムされる。
【００５２】以下に作用を説明する。本発明は、入力ビ
デオ信号を符号化し、符号化データを伝送し、データを
復号化した後に、そのデータをフィルタリングする装置
を備えたビデオ信号符号化／復号化システムとして用い
られるフィルタシステムとして実現される。このフィル
タシステムは、ラスタスキャンフォーマットによる復号
化データからなるブロックを復号化器から受け取り、そ
のブロックに対して異方性拡散を施すことによって、リ
ンギングノイズアーティファクトを抑制する。
デオ信号を符号化し、符号化データを伝送し、データを
復号化した後に、そのデータをフィルタリングする装置
を備えたビデオ信号符号化／復号化システムとして用い
られるフィルタシステムとして実現される。このフィル
タシステムは、ラスタスキャンフォーマットによる復号
化データからなるブロックを復号化器から受け取り、そ
のブロックに対して異方性拡散を施すことによって、リ
ンギングノイズアーティファクトを抑制する。
【００５３】本発明の上記局面およびその他の局面は、
添付の図面を参照しながら以下の本発明の詳細な説明を
読めば、明らかになるであろう。
添付の図面を参照しながら以下の本発明の詳細な説明を
読めば、明らかになるであろう。
【００５４】
【発明の実施の形態】概略的に表現すれば、本発明のポ
ストフィルタは、符号化され、伝送された後に復号化さ
れて、複数の画素からなる複数のブロックを発生するデ
ータを対象として動作する。ラスタスキャンフォーマッ
トで供給される、複数の画素からなるこれらのブロック
を処理するに際して、ポストフィルタは、各ブロックに
対してエッジ有意性閾値（edge significance threshol
d）を決定し、伝導値（conductance value）を決定し、
変化を平滑化するためにそのブロック上に異方性拡散を
生じさせ、かつ、閾値を超える特徴を保存または改善し
ながら、閾値を下回るリンギングノイズアーティファク
トを除去する。換言すれば、もしエッジの強度がその閾
値よりも大きければ、エッジは、ノイズを除去しても影
響を受けない。
ストフィルタは、符号化され、伝送された後に復号化さ
れて、複数の画素からなる複数のブロックを発生するデ
ータを対象として動作する。ラスタスキャンフォーマッ
トで供給される、複数の画素からなるこれらのブロック
を処理するに際して、ポストフィルタは、各ブロックに
対してエッジ有意性閾値（edge significance threshol
d）を決定し、伝導値（conductance value）を決定し、
変化を平滑化するためにそのブロック上に異方性拡散を
生じさせ、かつ、閾値を超える特徴を保存または改善し
ながら、閾値を下回るリンギングノイズアーティファク
トを除去する。換言すれば、もしエッジの強度がその閾
値よりも大きければ、エッジは、ノイズを除去しても影
響を受けない。
【００５５】以下に本発明をＭＰＥＧ復号化システムの
観点から説明するが、本発明は、量子化された空間周波
数係数により表現されるビデオデータを復号化する任意
のビデオ復号化システムに広く適用可能である。
観点から説明するが、本発明は、量子化された空間周波
数係数により表現されるビデオデータを復号化する任意
のビデオ復号化システムに広く適用可能である。
【００５６】図１は、本発明の実施形態を含むシステム
のブロック図である。高品質ビデオ信号データが符号化
器１に与えられる。符号化器１は、ＭＰＥＧ符号化アル
ゴリズムを用いてデータを符号化することによって、デ
ータを圧縮する。符号化器１は、複数のイメージフレー
ムを生成し、データをブロックフォーマットに変換した
後、離散コサイン変換（ＤＣＴ）圧縮をおこなう。その
後、圧縮されたＭＰＥＧデータストリームは、伝送チャ
ネル５を介して宛先に送られる。この伝送システムおよ
びチャネル５は、地上放送チャネルあるいは衛星放送チ
ャネル、またはケーブルチャネルでありうる。データス
トリームは、その宛先で受信されると、ＭＰＥＧ復号化
器９を用いて復号化される。このＭＰＥＧ復号化器９
は、逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）プロセッサおよび
動き補償プロセッサを用いて、表示される複数の画素か
らなる複数のブロックを発生する。しかしながら、表示
をおこなう以前に、複数の画素からなるこれらのブロッ
クは、ラスタスキャンデータに変換される。ラスタスキ
ャンデータは、異方性拡散フィルタ１３にかけられる。
フィルタ１３は、ピクチャからリンギングノイズアーテ
ィファクトを除去する。ラスタスキャンデータは、異方
性拡散フィルタ１３を通った後、高品質ディジタルビデ
オとして表示に与えられる。
のブロック図である。高品質ビデオ信号データが符号化
器１に与えられる。符号化器１は、ＭＰＥＧ符号化アル
ゴリズムを用いてデータを符号化することによって、デ
ータを圧縮する。符号化器１は、複数のイメージフレー
ムを生成し、データをブロックフォーマットに変換した
後、離散コサイン変換（ＤＣＴ）圧縮をおこなう。その
後、圧縮されたＭＰＥＧデータストリームは、伝送チャ
ネル５を介して宛先に送られる。この伝送システムおよ
びチャネル５は、地上放送チャネルあるいは衛星放送チ
ャネル、またはケーブルチャネルでありうる。データス
トリームは、その宛先で受信されると、ＭＰＥＧ復号化
器９を用いて復号化される。このＭＰＥＧ復号化器９
は、逆離散コサイン変換（ＩＤＣＴ）プロセッサおよび
動き補償プロセッサを用いて、表示される複数の画素か
らなる複数のブロックを発生する。しかしながら、表示
をおこなう以前に、複数の画素からなるこれらのブロッ
クは、ラスタスキャンデータに変換される。ラスタスキ
ャンデータは、異方性拡散フィルタ１３にかけられる。
フィルタ１３は、ピクチャからリンギングノイズアーテ
ィファクトを除去する。ラスタスキャンデータは、異方
性拡散フィルタ１３を通った後、高品質ディジタルビデ
オとして表示に与えられる。
【００５７】従来の技術による符号化器の一例を図２に
示す。このシステムにおいては、あるイメージを記述す
る赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のカラー信号が、
ビデオカメラ（図示せず）あるいはその他のビデオソー
スからラスタスキャン順に供給される。これらの信号は
従来のカラーマトリックス回路１０４により処理され
て、輝度信号（Ｙ）および２つの色差信号（（Ｂ−Ｙ）
および（Ｒ−Ｙ））を発生する。これらの色差信号（Ｂ
−Ｙ）および（Ｒ−Ｙ）は、ローパスフィルタ１０６お
よび１０８によりそれぞれ処理される。本実施例におけ
るフィルタ１０６および１０８は、これらの色差信号を
それぞれ空間的にフィルタリングし、水平方向および垂
直方向のそれぞれにおいて輝度信号の半分の空間解像度
を有する信号を生成する。
示す。このシステムにおいては、あるイメージを記述す
る赤（Ｒ）、緑（Ｇ）および青（Ｂ）のカラー信号が、
ビデオカメラ（図示せず）あるいはその他のビデオソー
スからラスタスキャン順に供給される。これらの信号は
従来のカラーマトリックス回路１０４により処理され
て、輝度信号（Ｙ）および２つの色差信号（（Ｂ−Ｙ）
および（Ｒ−Ｙ））を発生する。これらの色差信号（Ｂ
−Ｙ）および（Ｒ−Ｙ）は、ローパスフィルタ１０６お
よび１０８によりそれぞれ処理される。本実施例におけ
るフィルタ１０６および１０８は、これらの色差信号を
それぞれ空間的にフィルタリングし、水平方向および垂
直方向のそれぞれにおいて輝度信号の半分の空間解像度
を有する信号を生成する。
【００５８】輝度信号Ｙ、および空間的にフィルタリン
グされた２つの色差信号（Ｂ−Ｙ）’および（Ｒ−
Ｙ）’は、ブロック変換器１１０に与えられる。例えば
従来のデュアルポートメモリなどを備えていてもよい変
換器１１０は、これらの信号Ｙ、（Ｂ−Ｙ）’および
（Ｒ−Ｙ）’をラスタスキャンフォーマットからブロッ
クフォーマットに変換する。
グされた２つの色差信号（Ｂ−Ｙ）’および（Ｒ−
Ｙ）’は、ブロック変換器１１０に与えられる。例えば
従来のデュアルポートメモリなどを備えていてもよい変
換器１１０は、これらの信号Ｙ、（Ｂ−Ｙ）’および
（Ｒ−Ｙ）’をラスタスキャンフォーマットからブロッ
クフォーマットに変換する。
【００５９】ブロックフォーマットでは、画像の各フレ
ームは、複数のブロックの集合体として表現される。こ
こで、各ブロックは、８個の水平画素×８個の垂直画素
からなるマトリックスとして配置された６４個の画素を
有している。ブロック変換器１１０は、連続するいくつ
かの画素ブロックを結合することによって、マクロブロ
ックとして知られているデータ構造を構成する。図３
は、４個の６４画素輝度ブロック３１０、３１２、３１
４および３１６と、１個の（Ｂ−Ｙ）’色差信号用６４
画素ブロック３２２と、１個の（Ｒ−Ｙ）’色差信号用
６４画素ブロック３２４とを含むマクロブロックデータ
構造の一例を示している。これらの画素値はそれぞれ、
８ビットのディジタル値として表現される。ブロック変
換器１１０は、これらの画素値を１度に１ブロックずつ
減算器１１２に供給する。
ームは、複数のブロックの集合体として表現される。こ
こで、各ブロックは、８個の水平画素×８個の垂直画素
からなるマトリックスとして配置された６４個の画素を
有している。ブロック変換器１１０は、連続するいくつ
かの画素ブロックを結合することによって、マクロブロ
ックとして知られているデータ構造を構成する。図３
は、４個の６４画素輝度ブロック３１０、３１２、３１
４および３１６と、１個の（Ｂ−Ｙ）’色差信号用６４
画素ブロック３２２と、１個の（Ｒ−Ｙ）’色差信号用
６４画素ブロック３２４とを含むマクロブロックデータ
構造の一例を示している。これらの画素値はそれぞれ、
８ビットのディジタル値として表現される。ブロック変
換器１１０は、これらの画素値を１度に１ブロックずつ
減算器１１２に供給する。
【００６０】減算器１１２は、動き補償回路１３４によ
り供給されたマクロブロック中の各ブロックを、ブロッ
ク変換器１１０により供給されたマクロブロック中の対
応するブロックから減算する。減算器１１２は、動き予
測差分符号化マクロブロックを表現するデータを構成す
る複数のブロックを発生する。発生されたこれらのブロ
ックは、ＤＣＴプロセッサ１１４に与えられる。ＤＣＴ
プロセッサ１１４は、差分画素値からなる６つのブロッ
クのそれぞれに対して離散コサイン変換を施すことによ
って、それらのブロックをＤＣＴ係数からなる６つの対
応するブロックに変換する。その後、これらのブロック
はそれぞれ、図５に示すように、ジグザグスキャンを用
いて６４個の係数からなる直線状ストリームに配列しな
おされる。
り供給されたマクロブロック中の各ブロックを、ブロッ
ク変換器１１０により供給されたマクロブロック中の対
応するブロックから減算する。減算器１１２は、動き予
測差分符号化マクロブロックを表現するデータを構成す
る複数のブロックを発生する。発生されたこれらのブロ
ックは、ＤＣＴプロセッサ１１４に与えられる。ＤＣＴ
プロセッサ１１４は、差分画素値からなる６つのブロッ
クのそれぞれに対して離散コサイン変換を施すことによ
って、それらのブロックをＤＣＴ係数からなる６つの対
応するブロックに変換する。その後、これらのブロック
はそれぞれ、図５に示すように、ジグザグスキャンを用
いて６４個の係数からなる直線状ストリームに配列しな
おされる。
【００６１】どのブロックの場合でも、これらの係数の
うち最初の係数は、そのブロックにおける画素の直流
（ＤＣ）空間−周波数成分を表現しており、残りの係数
は、連続的に空間周波数が高くなっていく各成分を表現
している。
うち最初の係数は、そのブロックにおける画素の直流
（ＤＣ）空間−周波数成分を表現しており、残りの係数
は、連続的に空間周波数が高くなっていく各成分を表現
している。
【００６２】ＤＣＴプロセッサ１１４により供給された
係数値は、量子化器１１６に与えられる。量子化器１１
６は、各係数値を、割り当てられたビット数を有する２
進値に翻訳する。一般に、下位の係数に対しては上位の
係数よりも多数のビットが用いられる。なぜなら、人間
の目は、低い空間周波数の画像成分に比べて、高い空間
周波数の画像成分に対しては感度が低くなるからであ
る。この演算は、例えば、直線化されたブロックにおけ
る各係数値をそれぞれ異なる値によって除算することに
よっておこなわれうる。後者の値は、係数の周波数に比
例する。これらの値を含むアレイは、信号と共に伝送す
ることができる。その結果、信号をその宛先において逆
量子化することができる。
係数値は、量子化器１１６に与えられる。量子化器１１
６は、各係数値を、割り当てられたビット数を有する２
進値に翻訳する。一般に、下位の係数に対しては上位の
係数よりも多数のビットが用いられる。なぜなら、人間
の目は、低い空間周波数の画像成分に比べて、高い空間
周波数の画像成分に対しては感度が低くなるからであ
る。この演算は、例えば、直線化されたブロックにおけ
る各係数値をそれぞれ異なる値によって除算することに
よっておこなわれうる。後者の値は、係数の周波数に比
例する。これらの値を含むアレイは、信号と共に伝送す
ることができる。その結果、信号をその宛先において逆
量子化することができる。
【００６３】また、各係数値に割り当てられるビット数
は、後述する量子化器制御回路１２２により供給される
値に応じて変えることができる。これらの値は、１マク
ロブロックにつき１つずつ与えることができる。それに
よって、各係数値を周波数依存値からなるアレイによっ
て除算する前または後に、マクロブロックにおける各係
数値をその値によって除算することができる。量子化器
１１６は、可変長符号化器１１８および逆量子化器１２
４に与えられる、複数のディジタル値からなるストリー
ムを生成する。
は、後述する量子化器制御回路１２２により供給される
値に応じて変えることができる。これらの値は、１マク
ロブロックにつき１つずつ与えることができる。それに
よって、各係数値を周波数依存値からなるアレイによっ
て除算する前または後に、マクロブロックにおける各係
数値をその値によって除算することができる。量子化器
１１６は、可変長符号化器１１８および逆量子化器１２
４に与えられる、複数のディジタル値からなるストリー
ムを生成する。
【００６４】可変長符号化器１１８は、例えば、振幅ラ
ンレングスハフマン型符号を用いてデータを符号化す
る。可変長符号化器１１８により生成された信号は、先
入れ先出し（ＦＩＦＯ）バッファ１２０に与えられる。
ＦＩＦＯバッファ１２０は、それらの値を格納し、信号
出力として所定のレートで伝送する。
ンレングスハフマン型符号を用いてデータを符号化す
る。可変長符号化器１１８により生成された信号は、先
入れ先出し（ＦＩＦＯ）バッファ１２０に与えられる。
ＦＩＦＯバッファ１２０は、それらの値を格納し、信号
出力として所定のレートで伝送する。
【００６５】固定された帯域幅を有するチャネルに適用
する場合には、量子化制御器１２２は、量子化器１１６
により与えられる量子化ステップサイズを制御すること
によって、符号化情報が発生される際の可変レートを補
償する。バッファがフルであることを示す複数の信号
（buffer-fullness signals）に応答して、量子化器制
御回路１２２は、互いに異なる複数のレベルの量子化解
像度を、ＤＣＴ１１４により供給された係数値に対して
与えるように、量子化器１１６を条件づける。バッファ
が一杯になっていくにつれて、制御回路１２２は、連続
的に粗くなっていくレベルの量子化解像度を各係数値に
与えるように量子化器１１６を制御する。
する場合には、量子化制御器１２２は、量子化器１１６
により与えられる量子化ステップサイズを制御すること
によって、符号化情報が発生される際の可変レートを補
償する。バッファがフルであることを示す複数の信号
（buffer-fullness signals）に応答して、量子化器制
御回路１２２は、互いに異なる複数のレベルの量子化解
像度を、ＤＣＴ１１４により供給された係数値に対して
与えるように、量子化器１１６を条件づける。バッファ
が一杯になっていくにつれて、制御回路１２２は、連続
的に粗くなっていくレベルの量子化解像度を各係数値に
与えるように量子化器１１６を制御する。
【００６６】したがって、ＦＩＦＯバッファ１２０は次
第に多くのデータを保持するようになる。一方、量子化
器１１６は、受け取った画像を表現する各ＤＣＴ係数を
次第に粗く量子化することによって、より少ないビット
数の符号化データを生成するようになる。このように粗
く量子化することによって、データが最終的に復号化さ
れ、表示される前段階に至った時に、リンギングノイズ
アーティファクトがデータに生じることになる。
第に多くのデータを保持するようになる。一方、量子化
器１１６は、受け取った画像を表現する各ＤＣＴ係数を
次第に粗く量子化することによって、より少ないビット
数の符号化データを生成するようになる。このように粗
く量子化することによって、データが最終的に復号化さ
れ、表示される前段階に至った時に、リンギングノイズ
アーティファクトがデータに生じることになる。
【００６７】これらの値は伝送された後、受け取られて
復号化される。典型的な復号化器を図６に示す。獲得さ
れたデータは、可変長復号化器（ＶＬＤ）１２３に与え
られる。 ＶＬＤ１２３は、図２に示す可変長符号化器
１１８によりおこなわれた可変長符号化動作の逆をおこ
なう。また、ＶＬＤ１２３は、符号化された動きベクト
ル情報を抽出し、動き補償プロセッサ１３４に与える。
固定長符号化データブロックは、逆量子化器１２４に与
えられる。逆量子化器１２４は、量子化器１１６により
おこなわれた動作の逆をおこなうことによって、符号化
された画像の各ブロックを表現する近似ＤＣＴ係数を生
成する。
復号化される。典型的な復号化器を図６に示す。獲得さ
れたデータは、可変長復号化器（ＶＬＤ）１２３に与え
られる。 ＶＬＤ１２３は、図２に示す可変長符号化器
１１８によりおこなわれた可変長符号化動作の逆をおこ
なう。また、ＶＬＤ１２３は、符号化された動きベクト
ル情報を抽出し、動き補償プロセッサ１３４に与える。
固定長符号化データブロックは、逆量子化器１２４に与
えられる。逆量子化器１２４は、量子化器１１６により
おこなわれた動作の逆をおこなうことによって、符号化
された画像の各ブロックを表現する近似ＤＣＴ係数を生
成する。
【００６８】（１ブロックあたりの）高さが８ラインで
ある複数のＤＣＴブロックの１行に対応するように、各
スライスは、ピクチャの８ライン分に相当すると規定さ
れ、ＤＣＴブロック間の境界と垂直方向に一直線上とな
るように配置される。それぞれのスライスは、（ピクチ
ャの幅／ＤＣＴブロックの幅）個のブロックを含んでい
る。したがって、例えば４８０ラインのＭＰＥＧ符号化
ピクチャは、６０個のスライスを含んでおり、各スライ
スは高さが８ライン相当となる。図４は、ピクチャ３５
０およびＤＣＴマクロブロック３６０に対するスライス
３７０を図示している。
ある複数のＤＣＴブロックの１行に対応するように、各
スライスは、ピクチャの８ライン分に相当すると規定さ
れ、ＤＣＴブロック間の境界と垂直方向に一直線上とな
るように配置される。それぞれのスライスは、（ピクチ
ャの幅／ＤＣＴブロックの幅）個のブロックを含んでい
る。したがって、例えば４８０ラインのＭＰＥＧ符号化
ピクチャは、６０個のスライスを含んでおり、各スライ
スは高さが８ライン相当となる。図４は、ピクチャ３５
０およびＤＣＴマクロブロック３６０に対するスライス
３７０を図示している。
【００６９】逆量子化器１２４により供給された複数の
係数値からなる複数のブロックは、逆離散コサイン変換
（ＩＤＣＴ）プロセッサ１２６に与えられる。このプロ
セッサは離散コサイン変換演算の逆をおこなうことによ
って、複数の画像画素（つまり、動き補償され差分符号
化された複数の画素値）からなる復元されたブロックを
形成する。
係数値からなる複数のブロックは、逆離散コサイン変換
（ＩＤＣＴ）プロセッサ１２６に与えられる。このプロ
セッサは離散コサイン変換演算の逆をおこなうことによ
って、複数の画像画素（つまり、動き補償され差分符号
化された複数の画素値）からなる復元されたブロックを
形成する。
【００７０】復元されたブロックは、動き補償された複
数の画素を表現しており、動き補償ユニット１３４から
供給される予測されたブロックと共に、ＩＤＣＴ回路１
２６によって加算器１２８に与えられる。動き補償ユニ
ット１３４は、ＶＬＤプロセッサ１２３から受け取った
情報に基づき、マルチフレームメモリ１３０から供給さ
れた復号化されたＩＤＣＴブロックと結合されるデータ
を供給する。加算器１２８は、これらの値を加算するこ
とによって、後処理あるいは表示用にフレームメモリ１
３０に格納される復号化画素値を生成する。画素値のう
ち動き補償されていないブロックは、修正なしでメモリ
１３０に格納される。画像データは、ラスタスキャン順
にメモリ１３０から供給される。
数の画素を表現しており、動き補償ユニット１３４から
供給される予測されたブロックと共に、ＩＤＣＴ回路１
２６によって加算器１２８に与えられる。動き補償ユニ
ット１３４は、ＶＬＤプロセッサ１２３から受け取った
情報に基づき、マルチフレームメモリ１３０から供給さ
れた復号化されたＩＤＣＴブロックと結合されるデータ
を供給する。加算器１２８は、これらの値を加算するこ
とによって、後処理あるいは表示用にフレームメモリ１
３０に格納される復号化画素値を生成する。画素値のう
ち動き補償されていないブロックは、修正なしでメモリ
１３０に格納される。画像データは、ラスタスキャン順
にメモリ１３０から供給される。
【００７１】図７は、本発明による異方性拡散フィルタ
の一例を示すブロック図である。ＭＰＥＧ復号化データ
は、ラスタスキャン順でこのフィルタに与えられる。こ
のラスタスキャンにおいては、ＭＰＥＧ復号化器により
処理された画素データの各ブロックに対応する、別々の
エッジ有意性閾値が複数の画素に対して計算される（２
０）。エッジ有意性閾値を決定した（２０）後、フィル
タは拡散をおこなう（３０）。ある与えられた画素につ
いては、４つの隣接画素が拡散に寄与する。ここで、各
隣接画素は、それぞれに固有の伝導値を有している。伝
導度は、ΔＩ（隣接画素と中心画素との間の強度差）お
よびｋ（中心画素を含んでいるブロックに対するエッジ
有意性閾値）に基づいて計算される。拡散がおこなわれ
た後、フィルタは結果として得られた画素値を出力し、
表示させる。
の一例を示すブロック図である。ＭＰＥＧ復号化データ
は、ラスタスキャン順でこのフィルタに与えられる。こ
のラスタスキャンにおいては、ＭＰＥＧ復号化器により
処理された画素データの各ブロックに対応する、別々の
エッジ有意性閾値が複数の画素に対して計算される（２
０）。エッジ有意性閾値を決定した（２０）後、フィル
タは拡散をおこなう（３０）。ある与えられた画素につ
いては、４つの隣接画素が拡散に寄与する。ここで、各
隣接画素は、それぞれに固有の伝導値を有している。伝
導度は、ΔＩ（隣接画素と中心画素との間の強度差）お
よびｋ（中心画素を含んでいるブロックに対するエッジ
有意性閾値）に基づいて計算される。拡散がおこなわれ
た後、フィルタは結果として得られた画素値を出力し、
表示させる。
【００７２】図８および図９は、図７に示す本発明の実
施形態において好適に用いられる回路の一例を示すブロ
ック図である。入力されたフレームはそれぞれ、輝度フ
レームＹと、２つの色差フレームＣｒおよびＣｂと、を
有している。輝度フレームは、色差フレームとは別個に
処理される。図８は、シングルパス異方性拡散動作をお
こなうのに好適である回路を示しており、図９は、マル
チパス動作をおこなうのに好適である回路を示してい
る。
施形態において好適に用いられる回路の一例を示すブロ
ック図である。入力されたフレームはそれぞれ、輝度フ
レームＹと、２つの色差フレームＣｒおよびＣｂと、を
有している。輝度フレームは、色差フレームとは別個に
処理される。図８は、シングルパス異方性拡散動作をお
こなうのに好適である回路を示しており、図９は、マル
チパス動作をおこなうのに好適である回路を示してい
る。
【００７３】本発明のフィルタは、処理されているデー
タに対して複数回のパスをおこなう。データが１回目の
フィルタリングにかけられた後、データは第２のパスに
通すようにフィルタに戻される。それによって、ノイズ
をさらに除去することが可能となる。
タに対して複数回のパスをおこなう。データが１回目の
フィルタリングにかけられた後、データは第２のパスに
通すようにフィルタに戻される。それによって、ノイズ
をさらに除去することが可能となる。
【００７４】一般に、複数の画素からなるブロックの勾
配は、エッジ有意性閾値ｋを選択する際の基礎となる。
もしブロックが高コントラストのエッジを備えているの
なら、そのエッジに沿った勾配は大きくなる。強度の大
きいエッジは、ＤＣＴベースの圧縮システムに通された
後、リンギングを生じると予想される。また、このリン
ギングの大きさは、エッジの大きさよりもはるかに小さ
くなるとも予想される。したがって、真のエッジ強度に
基づいてエッジ有意性閾値を設定すれば、異方性拡散に
よってリンギングを除去できるはずである。しかしなが
ら、ブロック内において単に臨界エッジ有意性閾値ｋを
最大勾配に等しく設定するだけでは、過度の平滑化が生
じることになってしまう。本発明者は、０．５×ｍａｘ
ｇｒａｄで適正な量の平滑化が得られることを発見し
た。したがって、ｋは以下の数１３により決定される。
配は、エッジ有意性閾値ｋを選択する際の基礎となる。
もしブロックが高コントラストのエッジを備えているの
なら、そのエッジに沿った勾配は大きくなる。強度の大
きいエッジは、ＤＣＴベースの圧縮システムに通された
後、リンギングを生じると予想される。また、このリン
ギングの大きさは、エッジの大きさよりもはるかに小さ
くなるとも予想される。したがって、真のエッジ強度に
基づいてエッジ有意性閾値を設定すれば、異方性拡散に
よってリンギングを除去できるはずである。しかしなが
ら、ブロック内において単に臨界エッジ有意性閾値ｋを
最大勾配に等しく設定するだけでは、過度の平滑化が生
じることになってしまう。本発明者は、０．５×ｍａｘ
ｇｒａｄで適正な量の平滑化が得られることを発見し
た。したがって、ｋは以下の数１３により決定される。
【００７５】
【数１３】
【００７６】因子０．７５は、（後述する）伝導度関数
と勾配値との間の整合性を改善するために用いられる実
験因子である。
と勾配値との間の整合性を改善するために用いられる実
験因子である。
【００７７】上記法則は、モノクローム画像に当てはま
る。また、この法則は、以下に説明するいくつかの方法
においてカラー画像にも拡張されうる。
る。また、この法則は、以下に説明するいくつかの方法
においてカラー画像にも拡張されうる。
【００７８】カラーイメージングシステムは、カラービ
デオ信号を直交信号の組み合わせ（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ
あるいはＹ、Ｃｒ、Ｃｂ）として扱う。これらの直交座
標系の間で変換をおこなうために複数のカラーマトリッ
クスが用いられる。エッジを勾配としてカラー画像に対
して直線状に延長すると、以下の数１４に示すように、
勾配を３つのカラー勾配のユークリッド型絶対値（Eucl
idean magnitude）として扱うことになる。
デオ信号を直交信号の組み合わせ（例えば、Ｒ、Ｇ、Ｂ
あるいはＹ、Ｃｒ、Ｃｂ）として扱う。これらの直交座
標系の間で変換をおこなうために複数のカラーマトリッ
クスが用いられる。エッジを勾配としてカラー画像に対
して直線状に延長すると、以下の数１４に示すように、
勾配を３つのカラー勾配のユークリッド型絶対値（Eucl
idean magnitude）として扱うことになる。
【００７９】
【数１４】
【００８０】この法則は、テレビジョンイメージングに
おいて通常用いられる方便であるカラーサブサンプリン
グによって、さらに複雑なものになる。テレビでは、Ｙ
ＵＶ（Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂ）カラー座標系が最も一般的に用
いられている。各フレームは、輝度フレームＹと２つの
色差フレームＣｒおよびＣｂからなる。ＵおよびＶは、
知覚可能なアーティファクトなしで、水平方向に因子２
を用いてサブサンプリングできることが実験的に示され
ている。このサブサンプリングをともなう画像をＹＵＶ
４２２画像と称する。
おいて通常用いられる方便であるカラーサブサンプリン
グによって、さらに複雑なものになる。テレビでは、Ｙ
ＵＶ（Ｙ、Ｃｒ、Ｃｂ）カラー座標系が最も一般的に用
いられている。各フレームは、輝度フレームＹと２つの
色差フレームＣｒおよびＣｂからなる。ＵおよびＶは、
知覚可能なアーティファクトなしで、水平方向に因子２
を用いてサブサンプリングできることが実験的に示され
ている。このサブサンプリングをともなう画像をＹＵＶ
４２２画像と称する。
【００８１】ＹＵＶ４２２画像の場合のカラー勾配を計
算するためには、ダイレクトアップサンプリングをおこ
なうか、または補間をおこなうことによって、欠けてい
るサンプルを再生するのが望ましい。その後、アップサ
ンプリングされた画像に対して異方性拡散フィルタが適
用される（ＵおよびＶについては、ＹＵＶ４２２ハード
ウェアコストの２倍のコストが必要になる）。そうしな
ければ、ＵおよびＶに対するスケール閾値はフルスケー
ルで計算され、ハーフスケールのＵおよびＶデータに対
して間違って適用されたはずである。本発明において
は、Ｙ、ＵおよびＶデータをそれぞれ独立したものとし
て扱うので、アップサンプリングをおこなう必要はなく
なる。いずれの場合でも、臨界閾値ｋに対する統計は累
積され、適正なサイズに設定されたＤＣＴブロック内に
適用される。
算するためには、ダイレクトアップサンプリングをおこ
なうか、または補間をおこなうことによって、欠けてい
るサンプルを再生するのが望ましい。その後、アップサ
ンプリングされた画像に対して異方性拡散フィルタが適
用される（ＵおよびＶについては、ＹＵＶ４２２ハード
ウェアコストの２倍のコストが必要になる）。そうしな
ければ、ＵおよびＶに対するスケール閾値はフルスケー
ルで計算され、ハーフスケールのＵおよびＶデータに対
して間違って適用されたはずである。本発明において
は、Ｙ、ＵおよびＶデータをそれぞれ独立したものとし
て扱うので、アップサンプリングをおこなう必要はなく
なる。いずれの場合でも、臨界閾値ｋに対する統計は累
積され、適正なサイズに設定されたＤＣＴブロック内に
適用される。
【００８２】大半の文献では、勾配の絶対値を計算する
ために、よく知られているＳｏｂｅｌエッジ演算子対
（Sobel edge operator pair）を用いている。この計算
では、８つの最も近い隣接物から得られたデータを用い
ることによって、勾配のＸおよびＹ成分を計算する。こ
れらの成分は、その後、２乗和平方根演算により結合さ
れる。しかしながら、この勾配計算法はあまりにも高く
つきすぎる。
ために、よく知られているＳｏｂｅｌエッジ演算子対
（Sobel edge operator pair）を用いている。この計算
では、８つの最も近い隣接物から得られたデータを用い
ることによって、勾配のＸおよびＹ成分を計算する。こ
れらの成分は、その後、２乗和平方根演算により結合さ
れる。しかしながら、この勾配計算法はあまりにも高く
つきすぎる。
【００８３】本発明では、それほど高価ではない構造的
（morpholgical）勾配を用いる。構造的勾配は、中心画
素とそれに最も近い４つの隣接画素を用いる。また、後
述する図１１に示すように、わずか６回の比較と１回の
減算をおこなうことが必要になるだけである。通常の状
況下では、構造的勾配は、１画素幅のエッジを２画素幅
に広げてしまうという欠点がある。しかしながら、異方
性拡散の場合には、この潜在的欠点が逆に長所となる。
エッジの両側の画素が、大きな勾配を有するものとして
着目される。これにより、特にエッジがＤＣＴブロック
境界にまたがっている場合には、エッジを横切る拡散を
抑制する望ましい効果をさらに改善することができる。
（morpholgical）勾配を用いる。構造的勾配は、中心画
素とそれに最も近い４つの隣接画素を用いる。また、後
述する図１１に示すように、わずか６回の比較と１回の
減算をおこなうことが必要になるだけである。通常の状
況下では、構造的勾配は、１画素幅のエッジを２画素幅
に広げてしまうという欠点がある。しかしながら、異方
性拡散の場合には、この潜在的欠点が逆に長所となる。
エッジの両側の画素が、大きな勾配を有するものとして
着目される。これにより、特にエッジがＤＣＴブロック
境界にまたがっている場合には、エッジを横切る拡散を
抑制する望ましい効果をさらに改善することができる。
【００８４】拡散の異方性は、熱伝導率あるいは導電率
に類似する局所変数により制御される。このパラメータ
ｇは、単調減少関数である。既に引用したＰｅｒｏｎａ
およびＭａｌｉｋらは、このような関数を２種類提案し
ている。すなわち、ガウシアン指数関数およびラプラシ
アン関数である。文献においては、高コントラストのエ
ッジを維持するという点では、ガウス関数のほうが有効
であると述べられている。Ｅｌ−Ｆａｌｌａｈは、伝導
度として勾配の逆数をとるべきであると提案している
（El-Fallah A.およびFord G.、「非同次拡散および差
分幾何学に基づく非線形適応画像フィルタリング」、Pr
oc. of SPIE、第2182巻、1994年、第49〜63頁に記載さ
れている。伝導度の計算に関するその教示については、
本願も参考として援用している）。
に類似する局所変数により制御される。このパラメータ
ｇは、単調減少関数である。既に引用したＰｅｒｏｎａ
およびＭａｌｉｋらは、このような関数を２種類提案し
ている。すなわち、ガウシアン指数関数およびラプラシ
アン関数である。文献においては、高コントラストのエ
ッジを維持するという点では、ガウス関数のほうが有効
であると述べられている。Ｅｌ−Ｆａｌｌａｈは、伝導
度として勾配の逆数をとるべきであると提案している
（El-Fallah A.およびFord G.、「非同次拡散および差
分幾何学に基づく非線形適応画像フィルタリング」、Pr
oc. of SPIE、第2182巻、1994年、第49〜63頁に記載さ
れている。伝導度の計算に関するその教示については、
本願も参考として援用している）。
【００８５】本発明は、ガウス法を取り入れている。な
ぜなら、ガウス法によれば、非常に少ない反復回数（す
なわち、２回）で非常に大きな拡散が得られるからであ
る。ガウス伝導度に対する公式は、以下の数１５により
与えられる。
ぜなら、ガウス法によれば、非常に少ない反復回数（す
なわち、２回）で非常に大きな拡散が得られるからであ
る。ガウス伝導度に対する公式は、以下の数１５により
与えられる。
【００８６】
【数１５】
【００８７】反復がおこなわれるたびに、各画素の４つ
の隣接画素のそれぞれについて伝導度ｇが計算される。
ルックアップテーブルや多項式近似を用いた精密な計算
は高くつくものである。なぜなら、ｋおよび勾配がとも
に変数であるからである（ただし、図１５および図１６
を参照して後述する本発明の第２の実施形態ではルック
アップテーブルを用いることには留意されたい）。した
がって、本発明では、ガウス関数の代わりにクリップさ
れた直線近似を用いる。変曲点（inflection point）に
おけるガウス関数の傾きに等しい傾きを有するこの直線
は、その変曲点を通る。この直線は、ｇを０≦ｇ≦１の
範囲に維持するようにクリップされる。ｇは、以下の数
１６に基づきｋから計算することができる。
の隣接画素のそれぞれについて伝導度ｇが計算される。
ルックアップテーブルや多項式近似を用いた精密な計算
は高くつくものである。なぜなら、ｋおよび勾配がとも
に変数であるからである（ただし、図１５および図１６
を参照して後述する本発明の第２の実施形態ではルック
アップテーブルを用いることには留意されたい）。した
がって、本発明では、ガウス関数の代わりにクリップさ
れた直線近似を用いる。変曲点（inflection point）に
おけるガウス関数の傾きに等しい傾きを有するこの直線
は、その変曲点を通る。この直線は、ｇを０≦ｇ≦１の
範囲に維持するようにクリップされる。ｇは、以下の数
１６に基づきｋから計算することができる。
【００８８】
【数１６】
【００８９】接している曲線（図１２および図１３）
は、これにより良好な近似が得られることを示してい
る。また、これにより、ｇを計算するのに必要なハード
ウェアが、（１）勾配にブロック当たりのパラメータを
掛け、（２）その結果に定数を結合し、かつ（３）その
結果をクリップするようにすることができる。
は、これにより良好な近似が得られることを示してい
る。また、これにより、ｇを計算するのに必要なハード
ウェアが、（１）勾配にブロック当たりのパラメータを
掛け、（２）その結果に定数を結合し、かつ（３）その
結果をクリップするようにすることができる。
【００９０】まず図８を参照してシングルパスフィルタ
の動作を説明し、次に、図９に示すマルチパスフィルタ
を実現するためには、そのシングルパスフィルタをどの
ように改良すればいいかを説明することによって、この
マルチプルパスフィルタの動作を以下に説明する。図８
において、輝度フレームは、遅延素子２０７により１ラ
イン間隔（１Ｈ）だけ遅延された後、（１Ｈ）遅延素子
２０９により再び遅延される。これら２つの遅延素子２
０７および２０９により供給された信号および原信号Ｙ
は勾配計算器２１０に与えられ、エッジ有意性閾値ｋが
計算される。次に、ＣａｌｃＣ２／ｋユニット２１５に
よって伝導度Ｃ2／ｋが決定される。
の動作を説明し、次に、図９に示すマルチパスフィルタ
を実現するためには、そのシングルパスフィルタをどの
ように改良すればいいかを説明することによって、この
マルチプルパスフィルタの動作を以下に説明する。図８
において、輝度フレームは、遅延素子２０７により１ラ
イン間隔（１Ｈ）だけ遅延された後、（１Ｈ）遅延素子
２０９により再び遅延される。これら２つの遅延素子２
０７および２０９により供給された信号および原信号Ｙ
は勾配計算器２１０に与えられ、エッジ有意性閾値ｋが
計算される。次に、ＣａｌｃＣ２／ｋユニット２１５に
よって伝導度Ｃ2／ｋが決定される。
【００９１】次に、データは輝度プロセッサ２２０に送
られ、処理される。プロセッサ２２０への入力信号は、
ＣａｌｃＣ２／ｋユニット２１５から与えられた伝導度
定数Ｃ2／ｋ、 ＦＩＦＯバッファ２０６の出力信号、１
ライン間隔（１Ｈ）だけ遅延された（２１２）ＦＩＦＯ
バッファ２０６の出力信号、および再び１ライン間隔
（１Ｈ）だけ遅延された（２１４）ＦＩＦＯバッファ２
０６の出力信号からなる。
られ、処理される。プロセッサ２２０への入力信号は、
ＣａｌｃＣ２／ｋユニット２１５から与えられた伝導度
定数Ｃ2／ｋ、 ＦＩＦＯバッファ２０６の出力信号、１
ライン間隔（１Ｈ）だけ遅延された（２１２）ＦＩＦＯ
バッファ２０６の出力信号、および再び１ライン間隔
（１Ｈ）だけ遅延された（２１４）ＦＩＦＯバッファ２
０６の出力信号からなる。
【００９２】色差フレームＣｒおよびＣｂは、マルチプ
レクサ２６０によって多重化される。マルチプレクサ２
６０の出力信号は、遅延素子２６７によって１水平ライ
ン期間（Ｈ／２）だけ遅延された後、遅延素子２６９に
よって再び１水平ライン間隔（Ｈ／２）だけ遅延され
る。なお、色差信号の１ライン当たりのサンプル数は、
輝度信号の１ライン当たりのサンプル数の２分の１であ
る。その結果、Ｈ／２遅延素子を有する遅延ラインは、
色差信号を１水平ライン間隔だけ遅延させる。また、マ
ルチプレクサ２６０の出力信号は、ＦＩＦＯバッファ補
償遅延素子２６６にも格納され、さらに処理される。２
つの遅延素子２６７および２６９によって供給された信
号と、マルチプレクサ２６０の原出力信号とは、勾配計
算器２７０に与えられ、エッジ有意性閾値が計算され
る。次に、ＣａｌｃＣ２／ｋ計算器２７５によって伝導
度定数Ｃ2／ｋが計算される。
レクサ２６０によって多重化される。マルチプレクサ２
６０の出力信号は、遅延素子２６７によって１水平ライ
ン期間（Ｈ／２）だけ遅延された後、遅延素子２６９に
よって再び１水平ライン間隔（Ｈ／２）だけ遅延され
る。なお、色差信号の１ライン当たりのサンプル数は、
輝度信号の１ライン当たりのサンプル数の２分の１であ
る。その結果、Ｈ／２遅延素子を有する遅延ラインは、
色差信号を１水平ライン間隔だけ遅延させる。また、マ
ルチプレクサ２６０の出力信号は、ＦＩＦＯバッファ補
償遅延素子２６６にも格納され、さらに処理される。２
つの遅延素子２６７および２６９によって供給された信
号と、マルチプレクサ２６０の原出力信号とは、勾配計
算器２７０に与えられ、エッジ有意性閾値が計算され
る。次に、ＣａｌｃＣ２／ｋ計算器２７５によって伝導
度定数Ｃ2／ｋが計算される。
【００９３】次に、データは色差プロセッサ２８０に送
られ、処理される。色差プロセッサ２８０への入力信号
は、ＣａｌｃＣ２／ｋ回路２７５から与えられた伝導度
定数Ｃ2／ｋ、ＦＩＦＯバッファ２６６の出力信号、遅
延素子２７２によって１ライン間隔だけ遅延されたＦＩ
ＦＯバッファ２６６の出力信号、および遅延素子２７４
によって再び１ライン間隔だけ遅延されたＦＩＦＯバッ
ファ２６６の出力信号からなる。
られ、処理される。色差プロセッサ２８０への入力信号
は、ＣａｌｃＣ２／ｋ回路２７５から与えられた伝導度
定数Ｃ2／ｋ、ＦＩＦＯバッファ２６６の出力信号、遅
延素子２７２によって１ライン間隔だけ遅延されたＦＩ
ＦＯバッファ２６６の出力信号、および遅延素子２７４
によって再び１ライン間隔だけ遅延されたＦＩＦＯバッ
ファ２６６の出力信号からなる。
【００９４】適切なＦＩＦＯおよびマルチプレクサを用
いることによって、２倍の画素クロックレートでランし
ている回路が、２つのパスを通した異方性拡散をおこな
うことが可能になる。もし、ポストフィルタ回路を２倍
の画素クロックで駆動すれば、適切な再循環回路を追加
する場合には、ポストフィルタの２つのパスを通すだけ
の時間が得られることになる。この再循環回路を図９に
示す。輝度フレームに対応する再循環回路は、バッファ
リングＦＩＦＯ２００と、（Ｙ処理出力をマルチプレク
サ２０５に接続する）再循環パスウェイと、第１のパス
データあるいは第２のパスデータのいずれかを選択する
マルチプレクサ２０５と、第２のパスの出力を収集し、
それを１倍の画素クロックに変換して戻す最終レート変
更器であるＦＩＦＯ２２５とを備えた（１倍画素クロッ
クから２倍画素クロックへの）レート変更回路からな
る。色差フレームに対応する再循環回路は、レート変更
・バッファリングＦＩＦＯ２５０および２５５と、（Ｃ
ｒおよびＣｂ処理出力をマルチプレクサ２６５に接続す
る）再循環パスウェイと、第１のパスデータあるいは第
２のパスデータのいずれかを選択するマルチプレクサ２
６５と、第２のパスの出力を収集し、それを１倍の画素
クロックに変換して戻す最終レート変更器であるＦＩＦ
Ｏ２８５および２９０と、ＣｒおよびＣｂ信号を１つの
出力信号に結合するマルチプレクサ２９５とを備えてい
る。
いることによって、２倍の画素クロックレートでランし
ている回路が、２つのパスを通した異方性拡散をおこな
うことが可能になる。もし、ポストフィルタ回路を２倍
の画素クロックで駆動すれば、適切な再循環回路を追加
する場合には、ポストフィルタの２つのパスを通すだけ
の時間が得られることになる。この再循環回路を図９に
示す。輝度フレームに対応する再循環回路は、バッファ
リングＦＩＦＯ２００と、（Ｙ処理出力をマルチプレク
サ２０５に接続する）再循環パスウェイと、第１のパス
データあるいは第２のパスデータのいずれかを選択する
マルチプレクサ２０５と、第２のパスの出力を収集し、
それを１倍の画素クロックに変換して戻す最終レート変
更器であるＦＩＦＯ２２５とを備えた（１倍画素クロッ
クから２倍画素クロックへの）レート変更回路からな
る。色差フレームに対応する再循環回路は、レート変更
・バッファリングＦＩＦＯ２５０および２５５と、（Ｃ
ｒおよびＣｂ処理出力をマルチプレクサ２６５に接続す
る）再循環パスウェイと、第１のパスデータあるいは第
２のパスデータのいずれかを選択するマルチプレクサ２
６５と、第２のパスの出力を収集し、それを１倍の画素
クロックに変換して戻す最終レート変更器であるＦＩＦ
Ｏ２８５および２９０と、ＣｒおよびＣｂ信号を１つの
出力信号に結合するマルチプレクサ２９５とを備えてい
る。
【００９５】図１１は、図８および図９の回路における
エッジ有意性閾値を決定するのに好適である勾配回路の
一例を示すブロック図である。図１０に示されている各
イメージスキャンラインの画素は、図１１の回路によっ
て処理される。図１０において、ラインＯＨ上の画素Ｓ
は、現在のライン（１Ｈ）のすぐ下（つまり、現在のラ
インよりも１水平ラインだけ下）の画素を表現してお
り、ライン２Ｈ上の画素Ｎは、現在のラインのすぐ上
（つまり、現在のラインよりも１水平ラインだけ上）の
画素を表現している。ライン１Ｈ上の現在の画素を、以
下の説明ではＸと呼ぶ。画素ＥおよびＷはそれぞれ、ラ
イン１Ｈ上において、画素Ｘの直後および直前に生じ
る。
エッジ有意性閾値を決定するのに好適である勾配回路の
一例を示すブロック図である。図１０に示されている各
イメージスキャンラインの画素は、図１１の回路によっ
て処理される。図１０において、ラインＯＨ上の画素Ｓ
は、現在のライン（１Ｈ）のすぐ下（つまり、現在のラ
インよりも１水平ラインだけ下）の画素を表現してお
り、ライン２Ｈ上の画素Ｎは、現在のラインのすぐ上
（つまり、現在のラインよりも１水平ラインだけ上）の
画素を表現している。ライン１Ｈ上の現在の画素を、以
下の説明ではＸと呼ぶ。画素ＥおよびＷはそれぞれ、ラ
イン１Ｈ上において、画素Ｘの直後および直前に生じ
る。
【００９６】画素ＳおよびＮは、ラッチ６０９および６
１１に格納された後、比較器６１０によって互いに比較
される。絶対値が大きいほうの画素は、マルチプレクサ
６１５により供給され、絶対値が小さいほうの画素は、
マルチプレクサ６２０により供給される。一方、ライン
１Ｈ上の現在の画素Ｘの直後および直前の画素である画
素Ｅおよび画素Ｗを分離するために、一対の遅延６０４
および６０５が用いられる。これら２つの画素は、比較
器６２５によって互いに比較される。絶対値が大きいほ
うの画素は、マルチプレクサ６３０により供給され、絶
対値が小さいほうの画素は、マルチプレクサ６３５によ
り供給される。マルチプレクサ６１５によって供給され
た大きいほうの画素絶対値は、マルチプレクサ６３０に
よって供給された大きいほうの画素絶対値と比較器６４
０で比較され、これら２つの値のうち大きいほうの値が
マルチプレクサ６４５により供給される。マルチプレク
サ６２０によって供給された小さいほうの画素絶対値
は、マルチプレクサ６３５によって供給された小さいほ
うの画素絶対値と比較器６５０で比較され、これら２つ
の値のうち小さいほうの値がマルチプレクサ６５５によ
り供給される。補償遅延素子６６３は、現在の画素Ｘを
適正なタイミングで比較器６６０および６７０に送り、
この画素に対応する最大周辺画素値と最小周辺画素値と
を一致させる。マルチプレクサ６４５によって供給され
た最大周辺画素絶対値は、現在の画素Ｘと比較器６６０
で比較され、絶対値が大きいほうの画素がマルチプレク
サ６６５によって供給される。マルチプレクサ６５５に
よって供給された最小画素絶対値は、現在の画素Ｘと比
較器６７０で比較され、絶対値が小さいほうの画素がマ
ルチプレクサ６７５によって供給される。したがって、
比較された５つの画素（Ｓ、Ｘ、Ｎ、ＥおよびＷ）のう
ち、最大絶対値がマルチプレクサ６６５によって供給さ
れ、最小絶対値がマルチプレクサ６７５によって供給さ
れる。これらの２つの値の差を減算器６８０により求め
ることによって、最終結果が得られる。その値が、現在
の画素Ｘにおける構造的勾配となる。図１４は、この結
果がどのように用いられるかを示している。図１１で計
算された（図１４における要素８０２である）勾配は、
ｍａｘ素子８０８の一方の入力端子に与えられる。もう
一方の入力端子は、ＤＣＴブロックに対するランニング
最大値（running maximum）を受け取るように接続され
ている。ブロックにおける全画素について最大勾配が決
定された後、最終的に（レジスタ８１０に）ラッチされ
た最大値を２で割ることによって（すなわち、１ビット
だけ下位のビット位置にシフトすることによって）、そ
のブロックに対応するエッジ有意性閾値ｋを生成する。
１１に格納された後、比較器６１０によって互いに比較
される。絶対値が大きいほうの画素は、マルチプレクサ
６１５により供給され、絶対値が小さいほうの画素は、
マルチプレクサ６２０により供給される。一方、ライン
１Ｈ上の現在の画素Ｘの直後および直前の画素である画
素Ｅおよび画素Ｗを分離するために、一対の遅延６０４
および６０５が用いられる。これら２つの画素は、比較
器６２５によって互いに比較される。絶対値が大きいほ
うの画素は、マルチプレクサ６３０により供給され、絶
対値が小さいほうの画素は、マルチプレクサ６３５によ
り供給される。マルチプレクサ６１５によって供給され
た大きいほうの画素絶対値は、マルチプレクサ６３０に
よって供給された大きいほうの画素絶対値と比較器６４
０で比較され、これら２つの値のうち大きいほうの値が
マルチプレクサ６４５により供給される。マルチプレク
サ６２０によって供給された小さいほうの画素絶対値
は、マルチプレクサ６３５によって供給された小さいほ
うの画素絶対値と比較器６５０で比較され、これら２つ
の値のうち小さいほうの値がマルチプレクサ６５５によ
り供給される。補償遅延素子６６３は、現在の画素Ｘを
適正なタイミングで比較器６６０および６７０に送り、
この画素に対応する最大周辺画素値と最小周辺画素値と
を一致させる。マルチプレクサ６４５によって供給され
た最大周辺画素絶対値は、現在の画素Ｘと比較器６６０
で比較され、絶対値が大きいほうの画素がマルチプレク
サ６６５によって供給される。マルチプレクサ６５５に
よって供給された最小画素絶対値は、現在の画素Ｘと比
較器６７０で比較され、絶対値が小さいほうの画素がマ
ルチプレクサ６７５によって供給される。したがって、
比較された５つの画素（Ｓ、Ｘ、Ｎ、ＥおよびＷ）のう
ち、最大絶対値がマルチプレクサ６６５によって供給さ
れ、最小絶対値がマルチプレクサ６７５によって供給さ
れる。これらの２つの値の差を減算器６８０により求め
ることによって、最終結果が得られる。その値が、現在
の画素Ｘにおける構造的勾配となる。図１４は、この結
果がどのように用いられるかを示している。図１１で計
算された（図１４における要素８０２である）勾配は、
ｍａｘ素子８０８の一方の入力端子に与えられる。もう
一方の入力端子は、ＤＣＴブロックに対するランニング
最大値（running maximum）を受け取るように接続され
ている。ブロックにおける全画素について最大勾配が決
定された後、最終的に（レジスタ８１０に）ラッチされ
た最大値を２で割ることによって（すなわち、１ビット
だけ下位のビット位置にシフトすることによって）、そ
のブロックに対応するエッジ有意性閾値ｋを生成する。
【００９７】本発明者は、数１６の定数Ｃ1およびＣ2の
値を、それぞれ１．２１および−０．８５５７６と決定
した。したがって、伝導度を表す数１６は、以下の数１
７に変形される。
値を、それぞれ１．２１および−０．８５５７６と決定
した。したがって、伝導度を表す数１６は、以下の数１
７に変形される。
【００９８】
【数１７】
【００９９】Ｃ1およびＣ2の値は、ラスタスキャンデー
タに変換された後に処理される、各画素ブロックについ
て一定のままである。これに対して、ｋは各ブロックご
とに変化する。図１２および図１３は、それぞれ、ｋ＝
１０の場合およびｋ＝１００の場合について、ガウス伝
導度曲線とクリップされた直線近似曲線とを示してい
る。
タに変換された後に処理される、各画素ブロックについ
て一定のままである。これに対して、ｋは各ブロックご
とに変化する。図１２および図１３は、それぞれ、ｋ＝
１０の場合およびｋ＝１００の場合について、ガウス伝
導度曲線とクリップされた直線近似曲線とを示してい
る。
【０１００】図１４は、図８および図９の回路における
伝導度定数Ｃ2／ｋを決定するのに好適である回路の一
例を示すブロック図である。ｍａｘモジュール８０１に
おいては、（図１１にその詳細を示す）勾配計算器８０
２によって決定される現在の画素の勾配は、ｍａｘ比較
器８０８に送られる。また、現在のブロックにおいて現
在の画素行についてこれまでに得られたうちで最大の勾
配ｒｕｎｍａｘ（ｒｏｗ）もまた、ｒｕｎｍａｘ（ｒｏ
ｗ）を記憶するｒｕｎｍａｘ記憶領域８０６によってｍ
ａｘ比較器８０８に送られる。ｍａｘ比較器８０８は、
現在の画素の勾配をｒｕｎｍａｘ（ｒｏｗ）と比較し、
それらのうち大きいほうの値を供給する。クロックサイ
クル（clock tick）が０〜６の時、その比較結果がマル
チプレクサ８０４に送られる。
伝導度定数Ｃ2／ｋを決定するのに好適である回路の一
例を示すブロック図である。ｍａｘモジュール８０１に
おいては、（図１１にその詳細を示す）勾配計算器８０
２によって決定される現在の画素の勾配は、ｍａｘ比較
器８０８に送られる。また、現在のブロックにおいて現
在の画素行についてこれまでに得られたうちで最大の勾
配ｒｕｎｍａｘ（ｒｏｗ）もまた、ｒｕｎｍａｘ（ｒｏ
ｗ）を記憶するｒｕｎｍａｘ記憶領域８０６によってｍ
ａｘ比較器８０８に送られる。ｍａｘ比較器８０８は、
現在の画素の勾配をｒｕｎｍａｘ（ｒｏｗ）と比較し、
それらのうち大きいほうの値を供給する。クロックサイ
クル（clock tick）が０〜６の時、その比較結果がマル
チプレクサ８０４に送られる。
【０１０１】アドレス発生およびタイミング手段８５０
は、回路におけるアドレス指定、読み出しおよび書き込
みを制御する。ブロックの１行には、８つのクロックサ
イクル（０〜７）が存在する。
は、回路におけるアドレス指定、読み出しおよび書き込
みを制御する。ブロックの１行には、８つのクロックサ
イクル（０〜７）が存在する。
【０１０２】また、比較器８０８によってなされた比較
の結果は、１サイクル遅延８１０を介して、８画素行ご
とにｒｕｎｍａｘ（ｒｏｗ）を０にするマルチプレクサ
８１２にも供給される。マルチプレクサ８１２は、サイ
クルが０の時、０またはｒｕｎｍａｘ（ｒｏｗ）を供給
し、スタティックＲＡＭ８２０に記憶されるようにす
る。また、比較器８０８によってなされた比較の結果
は、サイクルが１の時に８画素行ごとにＲＡＭ８２０に
記憶されるように送られる。この値が、画素ブロックの
最大勾配ｋmax（ｂｌｏｃｋ）である。
の結果は、１サイクル遅延８１０を介して、８画素行ご
とにｒｕｎｍａｘ（ｒｏｗ）を０にするマルチプレクサ
８１２にも供給される。マルチプレクサ８１２は、サイ
クルが０の時、０またはｒｕｎｍａｘ（ｒｏｗ）を供給
し、スタティックＲＡＭ８２０に記憶されるようにす
る。また、比較器８０８によってなされた比較の結果
は、サイクルが１の時に８画素行ごとにＲＡＭ８２０に
記憶されるように送られる。この値が、画素ブロックの
最大勾配ｋmax（ｂｌｏｃｋ）である。
【０１０３】本実施形態におけるＲＡＭ８２０は、シン
グルポート式のものである。したがって、読み出しおよ
び書き込みをスケジューリングするために遅延が用いら
れる。データは、クロックサイクルが０および１の時に
ＲＡＭ８２０中に書き込まれ、クロックサイクルが６お
よび７の時にＲＡＭ８２０から読み出される。ピクチャ
の幅がＷ画素である場合、ＲＡＭ８２０は２×（Ｗ／
８）バイト位置を有している。すなわち、ｒｕｎｍａｘ
（ｒｏｗ）記憶用の（Ｗ／８）バイト位置と、ｋ
max（ｂｌｏｃｋ）記憶用の（Ｗ／８）バイト位置であ
る。アドレス発生器８５０は、新しい画素ブロックの始
端以前に、０をｒｕｎｍａｘ（ｒｏｗ）内にロードする
ようにマルチプレクサ８１２を制御する。また、アドレ
ス発生器８５０は、各ブロックの終端においてｋmaxの
値をクロックアウト（clock out）するようにレジスタ
８１６を制御する。このように、たとえ処理をラスタス
キャン順でおこなっていても、基礎となるブロック構造
は、部分的な結果を正しいブロックに加え、かつ各ブロ
ックに正しいｋの値を与えてフィルタリングすることに
より、非明示的ではあるが追従していくことができる。
ＲＡＭ８２０は、１スライスにおける全ＤＣＴブロック
を見失わないようにするのに十分な数の記憶位置を有し
ている。
グルポート式のものである。したがって、読み出しおよ
び書き込みをスケジューリングするために遅延が用いら
れる。データは、クロックサイクルが０および１の時に
ＲＡＭ８２０中に書き込まれ、クロックサイクルが６お
よび７の時にＲＡＭ８２０から読み出される。ピクチャ
の幅がＷ画素である場合、ＲＡＭ８２０は２×（Ｗ／
８）バイト位置を有している。すなわち、ｒｕｎｍａｘ
（ｒｏｗ）記憶用の（Ｗ／８）バイト位置と、ｋ
max（ｂｌｏｃｋ）記憶用の（Ｗ／８）バイト位置であ
る。アドレス発生器８５０は、新しい画素ブロックの始
端以前に、０をｒｕｎｍａｘ（ｒｏｗ）内にロードする
ようにマルチプレクサ８１２を制御する。また、アドレ
ス発生器８５０は、各ブロックの終端においてｋmaxの
値をクロックアウト（clock out）するようにレジスタ
８１６を制御する。このように、たとえ処理をラスタス
キャン順でおこなっていても、基礎となるブロック構造
は、部分的な結果を正しいブロックに加え、かつ各ブロ
ックに正しいｋの値を与えてフィルタリングすることに
より、非明示的ではあるが追従していくことができる。
ＲＡＭ８２０は、１スライスにおける全ＤＣＴブロック
を見失わないようにするのに十分な数の記憶位置を有し
ている。
【０１０４】クロックサイクルが６である時、ｒｕｎｍ
ａｘ（ｒｏｗ）はＲＡＭ８２０から読み出され、１サイ
クル遅延の後にマルチプレクサ８０４に送られ、ｒｕｎ
ｍａｘ記憶領域８０６に供給される。クロックサイクル
が７である時、ｋmax（ｂｌｏｃｋ）はルックアップモ
ジュール８３０に送られる。ルックアップモジュール８
３０は、ｋmax（ｂｌｏｃｋ）を受け取った後、それを
ＲＯＭ８３４に送って、伝導度定数Ｃ2／ｋを決定す
る。その後、この値は、以下に説明するように輝度およ
び色差処理において引き続き用いられる。
ａｘ（ｒｏｗ）はＲＡＭ８２０から読み出され、１サイ
クル遅延の後にマルチプレクサ８０４に送られ、ｒｕｎ
ｍａｘ記憶領域８０６に供給される。クロックサイクル
が７である時、ｋmax（ｂｌｏｃｋ）はルックアップモ
ジュール８３０に送られる。ルックアップモジュール８
３０は、ｋmax（ｂｌｏｃｋ）を受け取った後、それを
ＲＯＭ８３４に送って、伝導度定数Ｃ2／ｋを決定す
る。その後、この値は、以下に説明するように輝度およ
び色差処理において引き続き用いられる。
【０１０５】異方性拡散は、本質的に反復プロセスであ
る。各反復ごとに、エッジはわずかながらも鋭さを増
し、平坦な領域はわずかながらもさらに平滑化されてい
く。このプロセスには、保存の条件（conservation con
dition）によって設定される自然限界（natural limi
t）がある。すなわち、現存する画素強度を超える値を
１回の反復で４つの隣接画素に拡散させることはできな
い、ということである。したがって、平均すると、その
強度のわずか４分の１のみを各隣接画素に与えられるの
みである。これが、以下の数１８に示されている全拡散
公式における数値安定性条件λmax＝１／４のもととな
るものである。
る。各反復ごとに、エッジはわずかながらも鋭さを増
し、平坦な領域はわずかながらもさらに平滑化されてい
く。このプロセスには、保存の条件（conservation con
dition）によって設定される自然限界（natural limi
t）がある。すなわち、現存する画素強度を超える値を
１回の反復で４つの隣接画素に拡散させることはできな
い、ということである。したがって、平均すると、その
強度のわずか４分の１のみを各隣接画素に与えられるの
みである。これが、以下の数１８に示されている全拡散
公式における数値安定性条件λmax＝１／４のもととな
るものである。
【０１０６】
【数１８】
【０１０７】ここで、ΔＩi＝（Ｉi−Ｉcenter）であ
り、ｉ＝４つの隣接画素である。
り、ｉ＝４つの隣接画素である。
【０１０８】この限界内において、拡散レートはｋを設
定することによって制御することができる。本質的に
は、強度の高いエッジの近傍では、より多くの拡散（平
滑化）を生じさせることが可能となる。
定することによって制御することができる。本質的に
は、強度の高いエッジの近傍では、より多くの拡散（平
滑化）を生じさせることが可能となる。
【０１０９】文献では、画像のセグメント化を目的とし
て異方性拡散プロセスをその安定な終点に至らせること
に最も大きな関心が寄せられている。既に引用したＡｌ
ｖａｒｅｚらは、反復数を減らした場合の結果を報告し
ている。本発明においては、λ＝１／４である場合、異
方性拡散を２回反復することによって、すべてのノイズ
の有効な除去が実現される。既に引用したＳａｉｎｔ−
Ｍａｒｃらは、ほんの数回の反復でエッジの最も有効な
改善を実現できるが、ノイズをクリーニングするために
は反復の時間を長くする必要があるという意見を述べて
いる。本発明によれば、ｋを局所的に適応化することに
よって、わずかな反復回数で、ある種のノイズクリーニ
ングを発生させることが可能になる。
て異方性拡散プロセスをその安定な終点に至らせること
に最も大きな関心が寄せられている。既に引用したＡｌ
ｖａｒｅｚらは、反復数を減らした場合の結果を報告し
ている。本発明においては、λ＝１／４である場合、異
方性拡散を２回反復することによって、すべてのノイズ
の有効な除去が実現される。既に引用したＳａｉｎｔ−
Ｍａｒｃらは、ほんの数回の反復でエッジの最も有効な
改善を実現できるが、ノイズをクリーニングするために
は反復の時間を長くする必要があるという意見を述べて
いる。本発明によれば、ｋを局所的に適応化することに
よって、わずかな反復回数で、ある種のノイズクリーニ
ングを発生させることが可能になる。
【０１１０】本発明によれば、２回目の反復でｋを因子
２により分解する場合（つまり、ｋ2＝０．５ｋ1）に、
２回反復方式での最良の結果が得られるということが見
出された。ｋを一定に維持するか増加させると、過度の
なまりが生じる。ｋの値の調整に関連して０．５よりも
大きな因子を用いると、それ以上の拡散をなくすことが
でき、それによって第２のパスを意味のないものにする
ことができる。したがって、本発明のある実施形態にお
いては、１回目の拡散反復が（例えば、図８および図９
における素子２０５〜２２０において）発生した後、ｋ
は因子２により分解されて２回目の拡散反復で用いられ
る。
２により分解する場合（つまり、ｋ2＝０．５ｋ1）に、
２回反復方式での最良の結果が得られるということが見
出された。ｋを一定に維持するか増加させると、過度の
なまりが生じる。ｋの値の調整に関連して０．５よりも
大きな因子を用いると、それ以上の拡散をなくすことが
でき、それによって第２のパスを意味のないものにする
ことができる。したがって、本発明のある実施形態にお
いては、１回目の拡散反復が（例えば、図８および図９
における素子２０５〜２２０において）発生した後、ｋ
は因子２により分解されて２回目の拡散反復で用いられ
る。
【０１１１】図１５は、図８および図９に示す回路にお
いて輝度処理をおこなうのに好適である回路の一例を示
すブロック図である。この回路は、伝導度ｇを計算する
のに必要なハードウェアを備えている。互いに異なる４
セットの入力データＮ、Ｅ、ＷおよびＳに対して同一の
処理がおこなわれる。Ｎ、Ｅ、ＷおよびＳは、それぞ
れ、現在の画素Ｘのすぐ上の画素、現在の画素Ｘのすぐ
右の画素、現在の画素Ｘのすぐ左の画素、および現在の
画素Ｘのすぐ下の画素を指す。画素Ｓ、Ｅ、ＷおよびＮ
に対する処理は、それぞれボックス９１０、９３０、９
４０および９５０内に示されている。
いて輝度処理をおこなうのに好適である回路の一例を示
すブロック図である。この回路は、伝導度ｇを計算する
のに必要なハードウェアを備えている。互いに異なる４
セットの入力データＮ、Ｅ、ＷおよびＳに対して同一の
処理がおこなわれる。Ｎ、Ｅ、ＷおよびＳは、それぞ
れ、現在の画素Ｘのすぐ上の画素、現在の画素Ｘのすぐ
右の画素、現在の画素Ｘのすぐ左の画素、および現在の
画素Ｘのすぐ下の画素を指す。画素Ｓ、Ｅ、ＷおよびＮ
に対する処理は、それぞれボックス９１０、９３０、９
４０および９５０内に示されている。
【０１１２】画素Ｓを処理するために、ＯＨ（Ｓ画素、
つまり現在の画素Ｘのすぐ下の画素）は、ラッチ９１１
に格納された後、減算器９１３に与えられる。減算器９
１３は、ラッチ９１２にラッチされている現在の画素Ｘ
を画素Ｓから引く。その結果が、数１８におけるΔＩi
項となる。ΔＩiの絶対値は、絶対値回路９１４により
決定され、ＦＩＦＯバッファ９１７に格納される。図１
４に示す回路から得られた伝導度定数Ｃ2／ｋにΔＩiの
絶対値を掛けた後、その結果を減算器９２０により伝導
度定数Ｃ1から引くことによって、数１８における因子
ｇiが得られる。その後、その結果は回路９２２にクリ
ップされ、ｇを０≦ｇ≦１の範囲に維持する。これによ
り、ｇは数１６に従って近似される。このクリップされ
た値は、その後、ＦＩＦＯバッファ９１７に記憶されて
いたΔＩiとの積が乗算器９２４によって求められる。
つまり現在の画素Ｘのすぐ下の画素）は、ラッチ９１１
に格納された後、減算器９１３に与えられる。減算器９
１３は、ラッチ９１２にラッチされている現在の画素Ｘ
を画素Ｓから引く。その結果が、数１８におけるΔＩi
項となる。ΔＩiの絶対値は、絶対値回路９１４により
決定され、ＦＩＦＯバッファ９１７に格納される。図１
４に示す回路から得られた伝導度定数Ｃ2／ｋにΔＩiの
絶対値を掛けた後、その結果を減算器９２０により伝導
度定数Ｃ1から引くことによって、数１８における因子
ｇiが得られる。その後、その結果は回路９２２にクリ
ップされ、ｇを０≦ｇ≦１の範囲に維持する。これによ
り、ｇは数１６に従って近似される。このクリップされ
た値は、その後、ＦＩＦＯバッファ９１７に記憶されて
いたΔＩiとの積が乗算器９２４によって求められる。
【０１１３】本発明の第２の実施形態においては、素子
９１７、９１８、９２０、９２２および９２４の代わり
にＲＯＭ９１５が用いられる。本発明者は、Ｃ2／ｋを
４ビット値として表現し、かつ、ΔＩiの絶対値を８ビ
ット値として表現することによって、数１５によって与
えられる計算の０．１ｄＢ内であるノイズ除去結果を得
ることができるという結論を得た。したがって、合計１
２ビットが必要になるので、４ｋＲＯＭが用いられる。
ＲＯＭ９１５における値は、数１８に従ってプログラム
される。本発明のこの実施形態においては、ｇiの値は
数１５から決定できると考えられる。この例において、
ＲＯＭ９１５への入力値Ｃ2／ｋは、適正に量子化され
た入力値ｋに置き換えられる。
９１７、９１８、９２０、９２２および９２４の代わり
にＲＯＭ９１５が用いられる。本発明者は、Ｃ2／ｋを
４ビット値として表現し、かつ、ΔＩiの絶対値を８ビ
ット値として表現することによって、数１５によって与
えられる計算の０．１ｄＢ内であるノイズ除去結果を得
ることができるという結論を得た。したがって、合計１
２ビットが必要になるので、４ｋＲＯＭが用いられる。
ＲＯＭ９１５における値は、数１８に従ってプログラム
される。本発明のこの実施形態においては、ｇiの値は
数１５から決定できると考えられる。この例において、
ＲＯＭ９１５への入力値Ｃ2／ｋは、適正に量子化され
た入力値ｋに置き換えられる。
【０１１４】画素Ｅ、ＷおよびＮについても、上記した
処理と同様の処理がおこなわれる。
処理と同様の処理がおこなわれる。
【０１１５】４つの隣接画素のそれぞれについてｇｉ×
ΔＩｉ項を得た後、ｇｉ×ΔＩｉ項の和が、加算回路９
６０によって求められる。画素ＮおよびＥに対するｇｉ
×ΔＩｉ項は、加算器９６２によって加算され、画素Ｗ
およびＳに対するｇｉ×ΔＩｉ項は、加算器９６４によ
って加算される。また、数１８においてＩ（ｔ0）項を
表現する中心画素Ｘは、加算器９６６によってこの和に
加えられる。これらの項が加算器９６８によって加算さ
れ、出力される。
ΔＩｉ項を得た後、ｇｉ×ΔＩｉ項の和が、加算回路９
６０によって求められる。画素ＮおよびＥに対するｇｉ
×ΔＩｉ項は、加算器９６２によって加算され、画素Ｗ
およびＳに対するｇｉ×ΔＩｉ項は、加算器９６４によ
って加算される。また、数１８においてＩ（ｔ0）項を
表現する中心画素Ｘは、加算器９６６によってこの和に
加えられる。これらの項が加算器９６８によって加算さ
れ、出力される。
【０１１６】図１６は、図８および図９の回路において
色差処理に好適に用いられる回路の一例を示すブロック
図である。この回路は、図１５に示す回路がおこなう処
理と同様の処理をおこなう。クロック制御器９９４が、
この回路のタイミングを制御する。
色差処理に好適に用いられる回路の一例を示すブロック
図である。この回路は、図１５に示す回路がおこなう処
理と同様の処理をおこなう。クロック制御器９９４が、
この回路のタイミングを制御する。
【０１１７】現在の画素Ｘは、ＦＩＦＯバッファ９９２
に格納されている。現在の画素Ｘに隣接する（つまり、
すぐ上、すぐ下、すぐ右およびすぐ左の）４つの画素が
マルチプレクサ９８０に供給される。この画素値から、
減算器９８２によって現在の画素値が引かれる。この減
算の結果は、数１８のΔＩi項となる。ΔＩi項の絶対値
は、絶対値回路９８３により決定され、ＦＩＦＯバッフ
ァ９８４に記憶される。図１４のルックアップモジュー
ル８３０から得られた伝導度定数Ｃ２／ｋは、ΔＩiの
絶対値との積が取られた後、減算器９８７によって伝導
度定数Ｃ１から引かれることによって、数１８のｇi項
が得られる。その後、この結果は、回路９８８によりク
リップされる。このクリップされた値と、ＦＩＦＯバッ
ファ９８４に記憶されていたΔＩiとの積が、乗算器９
８９によって求められる。その後、ｇｉ×ΔＩｉ項は、
加算器９９５によって、ＦＩＦＯバッファ９９２に記憶
されている（数１８におけるＩ（ｔ0）項を表現する）
現在の画素Ｘとの和が取られて出力される。本発明の好
ましい実施形態においては、要素９８４、９８６、９８
７、９８８および９８９の代わりにＲＯＭ９８５が用い
られる。
に格納されている。現在の画素Ｘに隣接する（つまり、
すぐ上、すぐ下、すぐ右およびすぐ左の）４つの画素が
マルチプレクサ９８０に供給される。この画素値から、
減算器９８２によって現在の画素値が引かれる。この減
算の結果は、数１８のΔＩi項となる。ΔＩi項の絶対値
は、絶対値回路９８３により決定され、ＦＩＦＯバッフ
ァ９８４に記憶される。図１４のルックアップモジュー
ル８３０から得られた伝導度定数Ｃ２／ｋは、ΔＩiの
絶対値との積が取られた後、減算器９８７によって伝導
度定数Ｃ１から引かれることによって、数１８のｇi項
が得られる。その後、この結果は、回路９８８によりク
リップされる。このクリップされた値と、ＦＩＦＯバッ
ファ９８４に記憶されていたΔＩiとの積が、乗算器９
８９によって求められる。その後、ｇｉ×ΔＩｉ項は、
加算器９９５によって、ＦＩＦＯバッファ９９２に記憶
されている（数１８におけるＩ（ｔ0）項を表現する）
現在の画素Ｘとの和が取られて出力される。本発明の好
ましい実施形態においては、要素９８４、９８６、９８
７、９８８および９８９の代わりにＲＯＭ９８５が用い
られる。
【０１１８】本発明のシステムはラスタスキャンフォー
マットで復号化されたデータを対象として動作するの
で、以上の説明では本発明をＭＰＥＧおよびＤＶＣ圧縮
に適用したが、量子化された空間周波数係数を用いて符
号化されたビデオデータを復号化するどのようなシステ
ムにも本発明は適用可能である。
マットで復号化されたデータを対象として動作するの
で、以上の説明では本発明をＭＰＥＧおよびＤＶＣ圧縮
に適用したが、量子化された空間周波数係数を用いて符
号化されたビデオデータを復号化するどのようなシステ
ムにも本発明は適用可能である。
【０１１９】本願明細書では、具体的な実施形態のいく
つかに言及しながら本発明を説明し記載したが、本発明
は、以上に示した詳細に限定されるものではない。逆
に、請求の範囲により規定される構成と等価である構成
の範囲内にあり、かつ本発明の着想を超えることがなけ
れば、細部についてはさまざまな修正を加えることが可
能である。
つかに言及しながら本発明を説明し記載したが、本発明
は、以上に示した詳細に限定されるものではない。逆
に、請求の範囲により規定される構成と等価である構成
の範囲内にあり、かつ本発明の着想を超えることがなけ
れば、細部についてはさまざまな修正を加えることが可
能である。
【０１２０】
【発明の効果】本発明によれば、低いハードウェアコス
トで、ＭＰＥＧ復号化信号からリンギングノイズアーテ
ィファクトを除去できる異方性ポストフィルタリンギン
グノイズ除去システムを提供することができる。
トで、ＭＰＥＧ復号化信号からリンギングノイズアーテ
ィファクトを除去できる異方性ポストフィルタリンギン
グノイズ除去システムを提供することができる。
【図１】本発明の実施形態を含むシステムのブロック図
である。
である。
【図２】（従来の技術）ビデオ信号符号化システムの一
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図３】（従来の技術）マクロブロックの構造を示す図
である。
である。
【図４】（従来の技術）ピクチャのスライスを示す図で
ある。
ある。
【図５】（従来の技術）図２に示す符号化器によって用
いられるジグザグスキャン構造を示す画素図である。
いられるジグザグスキャン構造を示す画素図である。
【図６】（従来の技術）ビデオ信号復号化システムの一
例を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
【図７】本発明による異方性拡散フィルタの一例を示す
ブロック図である。
ブロック図である。
【図８】図６に示す本発明の実施形態において好適に用
いられる回路を示すブロック図である。
いられる回路を示すブロック図である。
【図９】図６に示す本発明の実施形態において好適に用
いられる回路を示すブロック図である。
いられる回路を示すブロック図である。
【図１０】ライン上の各絵素（画素）の相対的位置を示
すイメージスキャンラインを示す図である。
すイメージスキャンラインを示す図である。
【図１１】図７、図８および図９の各回路において閾値
を決定するのに適した回路の一例を示すブロック図であ
る。
を決定するのに適した回路の一例を示すブロック図であ
る。
【図１２】臨界閾値１０に対してガウス伝導度曲線とク
リップされた直線近似曲線とを比較する、伝導度パラメ
ータと勾配との関係を示すグラフである。
リップされた直線近似曲線とを比較する、伝導度パラメ
ータと勾配との関係を示すグラフである。
【図１３】臨界閾値１００に対してガウス伝導度曲線と
クリップされた直線近似曲線とを比較する、伝導度パラ
メータと勾配との関係を示すグラフである。
クリップされた直線近似曲線とを比較する、伝導度パラ
メータと勾配との関係を示すグラフである。
【図１４】図８および図９の各回路において伝導度定数
を決定するのに適した回路の一例を示すブロック図であ
る。
を決定するのに適した回路の一例を示すブロック図であ
る。
【図１５】図８および図９の各回路において輝度を処理
するのに適した回路の一例を示すブロック図である。
するのに適した回路の一例を示すブロック図である。
【図１６】図８および図９の各回路において色差を処理
するのに適した回路の一例を示すブロック図である。
するのに適した回路の一例を示すブロック図である。
１ 符号化器 ５ 伝送システムおよびチャンネル ９ ＭＰＥＧ復号化器 １３ 異方性拡散フィルタ
フロントページの続き (72)発明者 トーマス ジェームズ リーコック アメリカ合衆国 ニュージャージー 08054，マウント ローレル， バーナム ウッド ドライブ 102
Claims (23)
- 【請求項１】 量子化された空間周波数成分を用いて圧
縮された複数のデータ値をディジタル的に復号化するビ
デオ信号復号化システムであって、画像復元後にある範
囲のノイズを抑圧するフィルタリング装置を備えたシス
テムに用いられる装置であって、 イメージフレームの一部分を記述する、復号化された複
数のデータ値を受け取る手段と、 該受け取られた複数のデータ値をフィルタリングするこ
とによって、閾値を下回る複数の値を有する複数の信号
エッジ成分を選択的に抑圧する異方性拡散フィルタリン
グ手段と、を備えている装置。 - 【請求項２】 前記閾値が、前記イメージフレームの前
記部分における最大勾配値の所定の分数である、請求項
１に記載の装置。 - 【請求項３】 前記異方性拡散フィルタリング手段が、 前記イメージフレームの前記部分における前記最大勾配
値から決定される伝導値により該異方性拡散フィルタリ
ング手段を制御する手段をさらに備えている、請求項２
に記載の装置。 - 【請求項４】 前記伝導値が、クリップされた直線近似
により決定される、請求項３に記載の装置。 - 【請求項５】 前記伝導値が、以下の数１ 【数１】 （ここで、「ｇ」は該伝導値であり、「ｇｒａｄｉｅｎ
ｔ」は前記最大勾配値であり、「ｋ」は前記閾値であ
り、かつ「Ｃ1」および「Ｃ2」は定数である）により計
算される、請求項４に記載の装置。 - 【請求項６】 Ｃ1が１．２１に等しく、Ｃ2が−０．８
５５７６に等しい、請求項５に記載の装置。 - 【請求項７】 前記最大勾配値を決定する手段をさらに
備えている装置であって、該手段が、 現在の画素の絶対値を、４つの隣接画素のそれぞれの絶
対値と比較することによって、最大の絶対値と最小の絶
対値とを決定する比較器手段と、 該最大絶対値から該最小絶対値を減算することによっ
て、該最大勾配値を決定する減算器手段と、を備えてい
る、請求項２に記載の装置。 - 【請求項８】 前記異方性拡散フィルタリング手段が、
第１の異方性拡散フィルタと、第２の異方性拡散フィル
タと、を備えている、請求項１に記載の装置。 - 【請求項９】 前記フィルタリング手段が、 前記第２の異方性拡散フィルタによって用いられる因子
２によって前記閾値を減少させる手段をさらに備えてい
る、請求項８に記載の装置。 - 【請求項１０】 前記フィルタリングが、以下の数２ 【数２】 （ここで、「Ｉ（ｔ1）」はフィルタリングされた値で
あり、「λ」は数値安定性条件であり、「ｇi」は現在
の画素に対応する伝導度であり、「ΔＩi」は該現在の
画素と隣接する画素との間の絶対値の差であり、かつＩ
（ｔ0）は該現在の画素の絶対値である）により計算さ
れる、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１１】 前記フィルタが、以下の数３ 【数３】 （ここで、「Ｉ（ｔ1）」はフィルタリングされた値で
あり、「λ」は数値安定性条件であり、「ｇi」は現在
の画素に対応する伝導度であり、「ΔＩi」は該現在の
画素と隣接する画素との間の絶対値の差であり、かつＩ
（ｔ0）は該現在の画素の絶対値である）によりプログ
ラムされる読み出し専用メモリ（ＲＯＭ）を用いて実現
される、請求項１に記載の装置。 - 【請求項１２】 量子化された空間周波数成分を用いて
圧縮された複数のデータ値をディジタル的に復号化する
ビデオ信号復号化システムにおいて、画像復元後にある
範囲のノイズを抑圧する方法であって、 ａ）イメージフレームの一部分を記述する、復号化され
た複数のデータ値を受け取るステップと、 ｂ）該受け取られた複数のデータ値を異方性拡散フィル
タリングすることによって、閾値を下回る複数の値を有
する複数の信号エッジ成分を選択的に抑圧するステップ
と、を含む方法。 - 【請求項１３】 前記閾値が、前記イメージフレームの
前記部分における最大勾配値の所定の分数である、請求
項１２に記載の方法。 - 【請求項１４】 前記ステップｂ）が、前記イメージフ
レームの前記部分における前記最大勾配値から決定され
る伝導値により前記異方性拡散フィルタを制御するステ
ップをさらに備えている、請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１５】 前記伝導値が、クリップされた直線近
似により決定される、請求項１４に記載の方法。 - 【請求項１６】 前記伝導値が、以下の数４ 【数４】 （ここで、「ｇ」は該伝導値であり、「ｇｒａｄｉｅｎ
ｔ」は前記最大勾配値であり、「ｋ」は前記閾値であ
り、かつ「Ｃ1」および「Ｃ2」は定数である）により計
算される、請求項１５に記載の方法。 - 【請求項１７】 Ｃ1が１．２１に等しく、Ｃ2が−０．
８５５７６に等しい、請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 前記最大勾配値が、 現在の画素の絶対値を、４つの隣接画素のそれぞれの絶
対値と比較することによって、最大の絶対値と最小の絶
対値とを決定するステップと、 該最大絶対値から該最小絶対値を減算することによっ
て、該最大勾配値を決定するステップと、により決定さ
れる、請求項１３に記載の方法。 - 【請求項１９】 前記ステップｂ）が、第１の異方性拡
散フィルタおよび第２の異方性拡散フィルタを通して受
け取られた複数のデータ値をフィルタリングするステッ
プをさらに備えている、請求項１２に記載の方法。 - 【請求項２０】 前記ステップｂ）が、前記第２の異方
性拡散フィルタによって用いられる因子２によって前記
閾値を減少させるステップをさらに備えている、請求項
１９に記載の方法。 - 【請求項２１】 前記異方性拡散フィルタリングが、以
下の数５ 【数５】 （ここで、「Ｉ（ｔ1）」はフィルタリングされた値で
あり、「λ」は数値安定性条件であり、「ｇi」は現在
の画素に対応する伝導度であり、「ΔＩi」は該現在の
画素と隣接する画素との間の絶対値の差であり、かつ
Ｉ（ｔ0）は該現在の画素の絶対値である）により計算
される、請求項１２に記載の方法。 - 【請求項２２】 前記異方性拡散フィルタリングがＲＯ
Ｍを用いておこなわれる、請求項２１に記載の方法。 - 【請求項２３】 前記ＲＯＭが、以下の数６ 【数６】 （ここで、「Ｉ（ｔ1）」はフィルタリングされた値で
あり、「λ」は数値安定性条件であり、「ｇi」は現在
の画素に対応する伝導度であり、「ΔＩi」は該現在の
画素と隣接する画素との間の絶対値の差であり、かつＩ
（ｔ0）は該現在の画素の絶対値である）によりプログ
ラムされる、請求項２２に記載の方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/546,049 US5819035A (en) | 1995-10-20 | 1995-10-20 | Post-filter for removing ringing artifacts of DCT coding |
| US08/546,049 | 1995-10-20 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09200759A true JPH09200759A (ja) | 1997-07-31 |
| JP4004089B2 JP4004089B2 (ja) | 2007-11-07 |
Family
ID=24178647
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP27791496A Expired - Fee Related JP4004089B2 (ja) | 1995-10-20 | 1996-10-21 | ビデオ信号復号化システムおよびノイズ抑圧方法 |
Country Status (6)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5819035A (ja) |
| EP (1) | EP0769878B1 (ja) |
| JP (1) | JP4004089B2 (ja) |
| KR (1) | KR100249407B1 (ja) |
| CN (1) | CN1110961C (ja) |
| DE (1) | DE69631108T2 (ja) |
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