JPH1013833A - 圧縮画像フィルタ装置 - Google Patents

圧縮画像フィルタ装置

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JPH1013833A
JPH1013833A JP9038951A JP3895197A JPH1013833A JP H1013833 A JPH1013833 A JP H1013833A JP 9038951 A JP9038951 A JP 9038951A JP 3895197 A JP3895197 A JP 3895197A JP H1013833 A JPH1013833 A JP H1013833A
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JP
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matrix
dct
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sparse
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Application number
JP9038951A
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English (en)
Inventor
Neri Merhav
ネリ・マーハブ
Vasudev Bhaskaran
バスデブ・バスカラン
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HP Inc
Original Assignee
Hewlett Packard Co
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Publication date
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Publication of JPH1013833A publication Critical patent/JPH1013833A/ja
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    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T5/00—Image enhancement or restoration
    • G06T5/20—Image enhancement or restoration using local operators

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  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Image Processing (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】ＤＣＴ領域にある圧縮画像を直接フィルタリン
グする装置および方法を提供する。 【解決手段】フィルタ手段は、３つの疎な垂直フィルタ
・サブマトリックスおよび３つの疎な水平転置フィルタ
・サブマトリックスを備え、入力ＤＣＴデータ・ブロッ
クを蝶型に配置することによって、入力データ・ブロッ
クとフィルタされた出力データ・ブロックの関係が上記
疎なサブマトリックスの関数として導出されることを可
能にする。この結果、従来技術に比較して、フィルタリ
ングに要する計算量が顕著に節減される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は一般的に画像処理に
関するもので、特に離散コサイン変換(すなわちＤＣＴ)
領域における圧縮ディジタル・ビデオ/画像のフィルタ
リングに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】画像フィルタリングに対する従来技術の
アプローチは、いわゆる空間領域の範囲内で行われる。
このアプローチの流れが図１に示されている。最初に画
像がディスク１２上に記憶される。画像は、画像の記憶
に必要なメモリ空間量を減少させるため、ＪＰＥＧ、Ｍ
ＰＥＧ−１、ＭＰＥＧ−２、Ｈ.２６１またはＨ.２６３
のような業界圧縮規格のいずれかの方式を使用した圧縮
形式で記憶される。これらの圧縮方式の多くは、オリジ
ナルの画像データを空間領域から圧縮領域へ変換するた
めいわゆる離散コサイン変換(Discrete Cosine Transfo
rmの頭文字をとってＤＣＴと呼ばれる)を使用する。８
×８の２次元ＤＣＴ変換は、空間領域におけるブロック
{x(n,m)}を以下の数１の方程式に従って対応する周波数
成分マトリックス{X(k,l)}へ変換する。(注：次式にお
いて、c(0)=1/21/2およびk>0の場合c(k)=1である)。
【０００３】
【数１】
【０００４】伝統的アプローチは、圧縮されたデータに
対する操作を行わない。その代わりに、画像データは圧
縮領域から空間領域へ変換される(ステップ１４)。圧縮
方式がＤＣＴを使用する場合、伸張方式は、以下の数２
の方程式によって与えられる逆ＤＣＴ変換を使用する。
【０００５】
【数２】
【０００６】データが空間領域に戻されると、周知のフ
ィルタリング技術を使用して所望の画像が生成される
(ステップ１６)。次に、フィルタリングされたデータは
同じ圧縮方式を使用して再び圧縮され(ステップ１８)、
ディスク２０上の記憶へ戻される。図１にはディスク１
２および２０が別々に示されているが、実際には同じ１
つのものとすることができる。
【０００７】この従来技術のアプローチにおける問題
は、それが計算集約的である点である。圧縮画像データ
は、上述のように、伸張され、フィルターされ、次にデ
ータがフィルタされる都度再圧縮されなければならな。
フィルタリングを圧縮またはＤＣＴ領域において行うこ
とができればそれは望ましいことである。その場合、伸
張および圧縮ステップ(すなわち１４および１８)は不要
となる。しかしながら、ＤＣＴ領域におけるフィルタリ
ングが、従来技術のアプローチによって必要とされる総
演算数より少ない演算数で実行できる場合にのみこのア
プローチは望ましいものとなる。
【０００８】ＤＣＴ領域フィルタリングに関する過去の
研究は、主に、ＤＣＴの畳込み乗算属性(すなわちＣＭ
Ｐ)、換言すれば、離散フーリエ変換(すなわちＤＦＴ)
という周知のＣＭＰに集中してきた。W.H.Chen, S.C.Fr
alick両氏は、その著"Image Enhancement Using Cosine
Transform Filtering"(Image Sci. Math. Symp., Mont
erey, CA, November 1976)において、ＤＣＴ領域におけ
る係数毎の乗算が、その１つが不要な固定的シーケンス
である複数空間領域シーケンスの巡回畳込みに対応して
いて、その畳み込みはＤＣＴ領域フィルター係数の適切
な修正によって削除することができることを初めて示し
た。K. N. Ngan, R. J. Clark両氏は、その著"Lowpass
Filtering in the Cosine Transform Domain"(11 Int.
Conf. onCommun., Seattle, WA, pp.37.7.1-37.7.5, Ju
ne 1980)において、上記属性を画像の低域通過フィルタ
リングに適用した。その他、例えば、B. Chitpraset,
K.R. Rao両氏著の"Discrete Cosine Transform Filteri
ng"(Signal Processing, vol.19, pp. 233-245, 1990)
に記載されているように、上記Chen, Fralick両氏のＣ
ＭＰを大幅に簡素化したものがある。
【０００９】しかし、これらの方法は巡回畳込みだけに
適用できるもので一層必要とされる線形畳込みには適用
できない。よく知られていることではあるが、巡回畳込
みによってブロック稜線に人為的加工が加えられる。最
近、S. A. Martucci氏は、その著"Symmetric Convoluti
on and Discrete Sine and Cosine Transforms"(IEEETr
ans. on Signal Processing, vol. SP-42, no.5, pp.10
38-1051, May 1994)において、ＤＣＴ系列に関して対称
畳込みルーチンの完全なセットを導出した。その方法
は、畳込み領域において適切なゼロを埋込むことによっ
て線形畳込みアプローチを得るように修正することがで
きるというものである。あいにく、ＤＣＴ領域データは
先行ゼロ埋込みなしの形態で空間領域において既に与え
られているため、このアプローチは多くのアプリケーシ
ョンにおいて使用することができない。J.B.Lee, B.G.L
ee両氏は、その著"Transform Domain Filtering Based
on Pipelining Structure"(IEEE Trans. on Signal Pro
cessing, vol.SP-40, no.8, pp.2061-2064, August 199
2)において、ＣＭＰアプローチに対する代替的方法とし
て、変換領域線形畳込みフィルタを引き出す単純な代数
アプローチを使用するパイプライン・ハードウェア・ア
ーキテクチャを提案した。両氏のアプローチは、逆ＤＣ
Ｔ(すなわちＩＤＣＴ)、畳込みおよびＤＣＴに対応する
演算子マトリックスの積を事前計算して、その演算子マ
トリックスをＤＣＴ領域において直接使用するものであ
る。その場合、隣接ＤＣＴデータ・ブロックの効果が、
オーバーラップ加算法の場合と同様に、組み入れられ
る。S. F. Chang, D. G. Messerschmitt両氏は、その
著"Manipulation and Compositing of MC-DCT Compress
ed Video"(IEEE J. Selected Areas in Communication
s, vol.13, no.1, pp.1-11, January1995)において、マ
トリックス乗算に関してＤＣＴの分散特性を使用するこ
とによる同様のアプローチを提案した。Neri氏その他
は、その著"Inter-Block Filtering and Down Sampling
in DCT Domain"(Signal Processing: Image Communica
tion, vol.6, pp-303-317, 1994)において、Chang, Mes
serschmitt両氏の上記アプローチの一層完全な研究を発
表した。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】これらのアプローチの
それぞれが持つ問題は、それらがなおまだ計算集約的で
ある点であり、その結果、ＤＣＴ領域におけるフィルタ
リング操作は遅い。従って、迅速なＤＣＴ領域フィルタ
リング方法および装置に関する必要性はなお存在する。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、ＤＣＴ
領域において圧縮画像をフィルターするために必要とさ
れる演算の数を減らすことである。本発明は、ＤＣＴ領
域において圧縮画像を迅速にフィルタリングする方法お
よび装置を提供する。本発明に従うフィルタ装置および
方法は、空間領域における従来技術のフィルタリング・
アプローチと比較して計算必要量を大幅に減少させる。
実際、本発明に従うフィルタリングは、従来技術の空間
領域における単純なアプローチに比較して６０−８０％
計算を節約する。
【００１２】本発明のフィルタ装置および方法はいくつ
かの段階で上記目的を達成する。第１に、本発明は、前
のＤＣＴデータ・ブロックをフィルタする際に実行され
た計算のいくつかを現在時ＤＣＴデータ・ブロックにお
いても使用するように反復を使用する。第２に、本発明
のフィルタ操作は、８×８ＤＣＴデータ・ブロックとい
う標準形式を処理するように適合される。第３に、入力
データに関してある種の蝶型構成を作成することによっ
て、組み合わされる線形演算子(すなわちＩＤＣＴ−畳
込み−ＤＣＴ)を比較的疎なマトリックスによって表現
することができる。最後に、ＤＣＴ入力データが疎であ
ることによって、算術演算の数が大幅に減少する。
【００１３】発明の課題を解決するため、本発明は、Ｄ
ＣＴすなわち離散コサイン変換形式で表現され、 XNW XN XNE Xw X XE XSW XS XSE のように構成される複数の入力ＤＣＴデータ・ブロック
を含む圧縮画像に対するフィルタリングを行う画像フィ
ルタ装置を含む。該装置は、(1)XSEを受け取る第１入
力、XNEを受け取る第２入力およびXEを受け取る第３入
力を有し、第１の疎の垂直サブマトリックV-、第２の疎
の垂直サブマトリックV++および第３の疎の垂直サブマ
トリックV-+をそれぞれ記憶する第１、第２および第３
の垂直マトリックス・メモリを含み、上記入力ＤＣＴブ
ロックXSE、XNE、XEおよび上記疎な垂直サブマトリック
スV-、V++、V-+の所定の演算組み合わせである出力Z3を
提供する１つの出力を持つ第１計算モジュール、(2)上
記出力Z3を受け取るため上記第１計算モジュールの出力
に接続する入力、および上記出力Z3を所定の１周期だけ
遅延させた遅延出力Z2を提供する出力を有する第１遅延
メモリ、(3)上記遅延出力Z2を受け取るため上記第１遅
延メモリの出力に接続する入力、および上記遅延出力Z2
を所定の１周期だけ遅延させた遅延出力Z1を提供する出
力を有する第２遅延メモリ、および(4)上記出力Z3を受
け取るため上記第１計算モジュールの出力に接続する第
１入力、上記遅延出力Z1を受け取るため上記第２遅延メ
モリの出力に接続する第２入力、および上記遅延出力Z2
を受け取るため上記第２遅延メモリの出力に接続する第
３入力を有し、第１の疎の水平サブマトリックHt -、第
２の疎の水平サブマトリックHt ++および第３の疎の水平
サブマトリックHt -+をそれぞれ記憶する第１、第２およ
び第３の水平マトリックス・メモリを含み、上記出力
Z3、Z1、Z2および上記疎な水平サブマトリックスHt -、H
t ++、Ht -+の所定の演算組み合わせである出力Yを提供す
る１つの出力を持つ第２計算モジュール、を備え、この
ような構成によって、上記出力Yが、上記複数の入力Ｄ
ＣＴデータ・ブロックによって表現される画像の所望の
フィルタリング結果となる。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明に従ったフィルタ手段の詳
細に進む前に、本発明のフィルタ手段を備えたシステム
の概要を図２に従って説明する。該システムは、事前処
理された画像２６が記憶されるディスク２４を含む。画
像２６は、例えばＪＰＥＧ、ＭＰＥＧ、Ｈ.２６１また
はＨ.２６３のようなＤＣＴ型圧縮方式の１つに従う圧
縮エンジン２２によって圧縮される。画像２６は、例え
ば写真処理ショップで作成される。次に、圧縮された画
像がファイル２４に記憶され、写真の所有者が画像／ビ
デオ・エディタ３０を使用してその写真を編集すること
が可能となる。画像／ビデオ・エディタ３０は、本発明
に従ったフィルタ手段を含み、ファイル２４に記憶され
た圧縮画像データに対してフィルタリングを行い、フィ
ルタリングされた画像データをＤＣＴ領域に作成し、そ
れをディスク２６上へ記憶する。画像／ビデオ・エディ
タ３０は、本発明に従った複数のあらかじめ定められた
フィルタを含み、その中からユーザが所望のフィルタを
指定することができる。ディスク２６がディスク２４と
は別のものとして示されているが、これらのディスクは
論理的に別のものであればよい。実際両ディスクを同一
の物理ディスクとすることができる。圧縮画像がフィル
タリングされたならば、写真処理ショップはフィルタさ
れた画像を伸張エンジン１３２で伸張してフィルタされ
た画像３４を作成し、それを所有者に渡すことができ
る。
【００１５】図３には、画像／ビデオ・エディタ３０が
示されている。該エディタは、周知のハフマン復号技術
を使用してディスク２４上に記憶されているデータを復
号するハフマン復号器３６を含む。ハフマン復号器３６
は、ラスタ・データの直列ストリームを生成し、それを
図５に示されるようなＤＣＴブロックのマトリックスを
作成するためバッファ３８にたくわえる。図５のブロッ
クの各々(例えばXNE）は、８×８マトリックスとして構
成される６４個のＤＣＴ係数を含む。以下の記述は８×
８ＤＣＴブロックを仮定してはいるが、本発明はそれに
限定されるべきものではない。
【００１６】ＤＣＴブロックのうちの３つ(すなわち
XNE、XEおよびXSE)が、本発明に従った迅速ＤＣＴ領域
フィルタ手段４０へ提供される。フィルタ手段４０は、
それら３つのＤＣＴブロックを受け取る３つの入力部を
含む。フィルタ手段４０は、ユーザによって提供される
セレクト(SELECT)入力信号を受け取る第４の入力部を含
む。セレクト入力を通して、ユーザは、複数のフィルタ
機能の中から所望の機能を選択することができる。以下
に記述する本発明の好ましい実施形態においては、セレ
クト入力が必要でない単一のフィルタ機能だけがフィル
タ手段４０に含められている。しかしながら、その他の
実施形態においてセレクト入力を使用して複数のフィル
タ機能を選択することは可能である。
【００１７】フィルタ手段４０は、フィルタされたＤＣ
Ｔデータの８×８ブロックである出力データ・ブロック
Yを生成する。この出力データ・ブロックＹはバッファ
４２に送られ、記憶される。代替的には、フィルタ手段
４０はバッファ３８の内容に上書きし、それによって第
２のバッファ４２を取り除くこともできる。しかし、図
３では、例示の容易さのため両方のバッファを示してい
る。出力ＤＣＴデータ・ブロックYを生成するためフィ
ルタ手段４０について実施される迅速ＤＣＴデータ・ブ
ロック・フィルタ方法の詳細は後述する。
【００１８】バッファ４２は、周知のハフマン符号化技
術を使用してフィルタされた出力データ(Y)を再符号化
するハフマン符号化器４４に接続する。次に、ハフマン
符号化器４４の出力はディスク２６に記憶される。ディ
スク２４および２６は必ずしも別々のものである必要は
ない。
【００１９】フィルタ手段３０は専用ハードウエアの実
施形態でも、あるいは、本発明の好ましい実施形態にお
けるようにマイクロプロセッサによって実行されるコン
ピュータ・プログラムの形態でも可能である。好ましい
実施形態においては、コンピュータは、取り出し、復
号、フィルタリング、符号化および記憶を含む上述のす
べてのステップを実行するフィルタ・プログラムを含
む。相応の知識を有する当業者が本明細書の記述に基づ
いて(例えばＣまたはＣ＋＋のような)高水準プログラム
言語でこれらの機能を実行するために必要とされるソフ
トウェア・プログラムを書くことはできるであろう。従
って、プログラム・リストは本明細書に含まれていな
い。
【００２０】迅速ＤＣＴ領域フィルタ方法を以下記述す
る。前出の式(1)および(2)において、
【００２１】
【数３】 とし、８点ＤＣＴマトリックスを、
【００２２】
【数４】 と定義する。 但し、S(k,n)=(C(k)/2)cos(((2n+1)/16)kπ) (3) である。次に、 X=SxSt (4) である。上式において肩文字ｔはマトリックス転置(mat
rix transposition)を示す。同様に、肩文字-tが逆マト
リックス転置を示すとすれば、 x=S-1XS-t=StXS (5) である。(iおよびｊを画像のサイズに対応する範囲の値
を示す整数として)インパルス応答{f(i,j)}を持つフィ
ルタによる入力画像{I(i,i)}のフィルタリングまたは畳
み込みは、次式(6)によって与えられる出力画像{J(i,
j)｝を生成する。
【００２３】
【数５】
【００２４】上式においてi'およびｊ'にわたる加算範
囲は当然インパルス応答{f(i,j)}のサポートに従う。こ
のケースでは、フィルタ{f(i,j)}は分割可能であると仮
定される。すなわち、f(i,j)は、いくつかの１次元シー
ケンス{vi}および{hj}について f(i,j)=vihj (7) として分解可能であり、インパルス応答のサポートは長
方形である。しかしながら、本発明の方法は分割可能な
フィルタに限定されない。このケースでは、式(6)は、
次式(8)のように書き換えることができる。
【００２５】
【数６】
【００２６】すなわち、第１の部分が水平フィルタ・コ
ンポーネント(HFC)である{hj}を用いて１次元畳込みを
実行し、その後第２の部分がその結果の列の各々につい
て垂直フィルタ・コンポーネント(VFC)である{Vi}を用
いて１次元畳込みを実行する。当然順序は交互とするこ
とができ、垂直畳込みは最終結果に影響を及ぼすことな
く最初に完了することができる。重要な特別なケース
は、すべてのiについてvi=hi、すなわちVFCとHFCが同じ
場合である。この場合、行および列が同じ畳込みを経験
するという意味においてフィルタは「全方向性」であ
る。しかし、このような属性が必ずなければならないと
は仮定しない。次に、各フィルタ・コンポーネントが基
点に対して対称である、すなわちvi=v-iおよびhi=h-iで
あると仮定する。{vi}および{hj}のサポートは、それぞ
れ|i|≦Mおよび|j|≦Nであり、これは、基点に中心を持
つ(2M+1)×(2N+1)長方形の外側でf(i,j)=0であることを
意味する。
【００２７】入力画像{I(i,j)}は圧縮領域において与え
られる。すなわち、入力画像{I(i,j)}をともに形成する
空間領域８×８ブロックx1,x2,...に対応するＤＣＴ係
数の一連の８×８マトリックスX1,X2,...が与えられ
る。フィルタ手段は、フィルタされた画像{J(i,j)}に関
連する空間領域ブロックy1,y2,...のＤＣＴ係数の一連
の８×８マトリックスY1,Y2,...を、空間領域を経由す
ることなくまた空間領域畳込みを実行することなく、
X1,X2,..から直接計算する。
【００２８】更に、MおよびNは8を越えないと仮定す
る。すなわち、フィルタ・サイズは常に１７×１７未満
であり、従って、フィルタされた画像{J(i,j)}の(空間
領域ブロックyに関連する)ＤＣＴブロックYのすべて
は、入力画像{I(i,j)}の(空間領域ブロックxに関連す
る)対応するＤＣＴブロックXおよびXに隣接する８個の
ブロックに依存する。これらの隣接ブロックを、現在時
ブロックXに対する相対的位置に従って、「北」、「北
東」というようなラベルをつける。従って、入力ＤＣＴ
ブロックは、添え字例えば北を意味するN、北東を意味
するNEなどを使用して、XN、XNE、XEのように表すこと
ができる。入力ＤＣＴブロックは次の蝶型の９つのブロ
ックに表現することができる。 XNW XN XNE XW X XE XSW XS XSE 空間領域ブロックについても同様の表記法を用いて、
xN、xNE、xEなどと表す。
【００２９】要約すれば、本発明に従うフィルタリング
・アプローチは、X、XN、XNE、XE、XSE、XS、XSW、XWお
よびXNWからYを計算する効率的なフィルタリング方法を
提供する。
【００３０】算術演算導出 空間領域において、９つの入力ブロックおよびフィルタ
の観点から、次式(9)のブロック・マトリックス形式でy
を表すことは便利である。
【００３１】
【数７】 但し、Vは次式(10)として定義される８×２４マトリッ
クスであり、上位係数はM<8の場合ゼロである。
【００３２】
【数８】 同様に、マトリックスHは次式(11)として表すことがで
きる。
【００３３】
【数９】
【００３４】式(9)のＤＣＴデータは８×８ブロックに
細分化されるので、マトリックスHおよびVと同様のこと
を行うことは、すなわちV=[V1 V2 V3]およびH=[H1 H2 H
3]を定義することは便利である。この場合V1、V2、V3は
次式(12)、(13)、(14)の通りであり、H1、H2、H3も同様
に定義される。
【００３５】
【数１０】
【００３６】
【数１１】
【００３７】
【数１２】 ここで、上式(9)を次の(15)のように書き換えることが
できる。
【００３８】
【数１３】
【００３９】 StS=I(Iは８×８識別マトリックス)であ
るので、式(15)のすべての２つの乗数の間にStSを挿入
し、式の両辺にSを乗じ、その後Ｓtを乗ずる。この結
果、式(15)は次式(16)のようにＤＣＴ領域を取り出すも
のとなる。
【００４０】
【数１４】
【００４１】上式において、i=1,2,3としてViおよびHi
はそれぞれViおよびHiのＤＣＴである。マトリックスVi
およびHiをサブマトリックスと呼ぶ。マトリックスViお
よびHiは一般的に疎ではないが、次式(17)および(18)は
２０以上の非ゼロ成分を含んでなく、
【００４２】
【数１５】
【００４３】
【数１６】 次式(19)は(チェス盤構造をした)正確に３２個の非ゼロ
成分を持つことが認められる。
【００４４】
【数１７】
【００４５】 Ht ++、Ht -+およびHt -という同様の定義
を持つ転置マトリックスのサブマトリックスHt 1、Ht 2お
よびHt 3に関しても上記の点が真である。従って、マト
リックスV++、V-+およびV-は疎な垂直サブマトリック
ス、同様にマトリックスHt ++、Ht -+およびHt -は疎な水
平転置サブマトリックスと呼ばれる。
【００４６】次に入力データは、式(16)が上述のように
疎なマトリックスという点からのみ表現されるような形
態でいわゆる「蝶」を作成するように再配置される。具
体的には、以下の式(20)ないし(28)が定義される。 X++ E=(XNE+XSE)/2+XE (20) X+- E=(XNE+XSE)/2-XE (21) X- E=XNE-XSE (22) X++=(XN+XS)/2+X (23) X+-=(XN+XS)/2-X (24) X-=XN-XS (25) X++ W=(XNW+XSW)/2+XW (26) X+- W=(XNW+XSW)/2-XW (27) X- W=XNW-XSW (28) 今や、上式(16)は次式(29)のように縮小された形式に書
き換えることができる。
【００４７】
【数１８】 ここで
【００４８】
【数１９】 とする。
【００４９】ブロック単位フィルタリング・プロシージ
ャがラスタ走査の順序で(すなわち、左から右へ、上か
ら下へ)実行されると仮定すれば、Z2は前に処理された
ＤＣＴブロックZ3と同一であり、同様にZ1は２ステップ
前のZ3に等しい。このように、あらゆるステップでZ3を
計算し、後続の２つのステップのためそれを保存するこ
とのみが必要とされる。最後に、式(29)を更に簡略して
次式(33)のように書き換えることができる。
【００５０】 Y=Z1Ht 1+Z2Ht 2+Z3Ht 3 =Z++Ht +++Z+-Ht -++Z-Ht - (33) 但し、 Z-=(Z1-Z3) (34) Z++=(Z1+Z3)/2+Z2 (35) Z+-=(Z1+Z3)/2-Z2 (36) である。
【００５１】ＤＣＴ領域フィルタリングと空間領域フィ
ルタリングの比較 本発明に従う迅速ＤＣＴ領域フィルタの計算所要時間は
下記のように要約される。括弧内には、α回の乗算演算
プラスβ回の加算演算を意味するα・ｍ＋β・ａという
表示形式で各ステップに関連する演算数が示されてい
る。本発明 1. z1に前の値z2を、z2に前の値z3を記憶する 2.
【００５２】
【数２０】 を計算する(６４ａ)。 3. X++ E=X+ E+XEを計算する(６４ａ)。 4. X+- E=X+ E-XEを計算する(６４ａ)。 5. 式(22)に従ってX- Eを計算する(６４ａ)。 6. 式(32)に従ってZ3を計算する(５７６ｍ＋５７６
ａ)。 7.
【００５３】
【数２１】 を計算する(６４ａ)。 8. Z++=Z++Z2を計算する(６４ａ)。 9. Z+-=Z+-Z2を計算する(６４ａ)。 10. 式(36)に従ってZ-を計算する(６４ａ)。 11. 式(33)に従ってYを計算する(５７６ｍ＋５７６
ａ)。 演算総数は、１１５２ｍ＋１６６４ａである。多くのマ
イクロプロセッサにおいては、乗算は最高３回の基本演
算(すなわちｍ＝３)を要し、加算は１回の基本演算(す
なわちａ＝１)を要する。従って、本発明に従うＤＣＴ
領域フィルタリングに関する１つの８×８出力ブロック
のための演算総数は５１２０である。
【００５４】空間領域 上記の結果を空間領域でフィルタリングする場合の演算
数と比較する。ＤＣＴおよびＩＤＣＴは、Arai, Agui,
Nakajimaの３氏著の"A Fast DCT-SQ Scheme forImages"
(Trans. of the IEICE, E 71(11):1095, November 198
8)およびW. B. Pennebaker, J. L. Mitchell両氏著の"J
PEG Still Image Data Compression Standard"(Van Nos
trand Reinhold,1993)に記載の既知の最速の８点アルゴ
リズムに従って実行されると仮定する。これは５回の乗
算および２９回の加算を必要とする。1. xNW、xW、
xSW、xN、xおよびxSに前のステップのxN、x、xS、
xNE、xEおよびxSEを記憶する。 2. ＩＤＣＴxNE、xEおよびxSEを計算する(１６×３×
(５ｍ＋２９ａ)＝２４０ｍ＋１３９２ａ)。 3. {vi}の対称性、すなわち
【００５５】
【数２２】 を使用して垂直畳込みを計算する(６４(Ｍ＋１)・ｍ＋
１２８Ｍ・ａ)。 4. 同様に水平畳込みを計算する(６４(Ｎ＋１)・ｍ＋１
２８Ｎ・ａ)。 5. フィルタされたブロックのＤＣＴを計算する(１６×
(５ｍ＋２９ａ)＝８０ｍ＋４６４ａ)。 このようにして、空間領域における演算総数は、 (64L+448)m+(128L+1856)a (37) である。但し、
【００５６】
【数２３】 である。前述のように、ｍ＝３およびａ＝１であれば、
空間領域アプローチは(３２０Ｌ＋３５８４)回の演算を
必要とする。かくして、本発明のアプローチが１１５２
×３＋１６６４＝５１２０を必要とするのに対し、空間
領域アプローチは(３２０Ｌ＋３５８４)回の演算を必要
とする。これは、あらゆるＬ＝Ｍ＋Ｎ＞５に関して本発
明のアプローチが好ましいことを示している。Ｌ＝１６
という極端な場合で、本発明のアプローチは４１％の計
算量を節約する。このように、本発明に従うＤＣＴ領域
フィルタリング方法が必要計算数を減らすことは明白で
ある。
【００５７】疎なＤＣＴ領域入力データ ここまではＤＣＴ入力データの構造に関してなんの仮定
も設けなかったという意味において上記の分析は一般的
であった。しかし、実際の画像のＤＣＴ係数マトリック
スは、典型的には、特に量子化の後、非常に疎であるこ
とがよく知られている。これは、ＤＣＴの大部分のエネ
ルギーが比較的小数の係数、通常は、低空間周波数に対
応する係数に集中する特性を有することによって起き
る。(両方向において低周波に対応する)４×４左上象限
だけが非ゼロ成分を含めば、ＤＣＴ係数マトリックスは
疎と定義される。ＤＣＴブロックの大半が通常この必要
条件を満たしていて、圧縮形式において直接簡単に検査
することができる。
【００５８】すべての９つのＤＣＴデータ・ブロックが
疎であれば(これは安全な仮定であるが)、迅速ＤＣＴフ
ィルタリング方法は、以下に述べるように、かなり良好
な成果すなわちかなり少ない計算量を達成する。 1. z1に前の値z2を、z2に前の値z3を記憶する 2.
【００５９】
【数２４】 を計算する(１６ａ)。 3. X++ E=X+ E+XEを計算する(１６ａ)。 4. X+- E=X+ E-XEを計算する(１６ａ)。 5. 式(22)に従ってX- Eを計算する(１６ａ)。 6. 式(32)に従ってZ3を計算する(８０ｍ＋９６ａ)。 7.
【００６０】
【数２５】 を計算する(３２ａ)。 8. Z++=Z++Z2を計算する(３２ａ)。 9. Z+-=Z+-Z2を計算する(３２ａ)。 10. 式(36)に従ってZ-を計算する(３２ａ)。 11. 式(33)に従ってYを計算する(２８８ｍ＋２５６
ａ)。 従って、合計は３６８ｍ＋５４４ａである。再び、ヒュ
ーレット・パッカード社のＰＡ−ＲＩＳＣのような典型
的マイクロプロセッサ上での演算を仮定すれば、乗算は
３つの基本演算(すなわちｍ＝３)、加算は１つの基本演
算(すなわちａ＝１)を要するので、出力８×８ブロック
当たりの基本演算総数は１６４８である。これを３２０
Ｌ＋３５８４演算を必要とする空間領域アプローチと比
較すれば、Ｌ＝２のケースでさえ計算量の約６０％が節
約される。反対側の極端なケースすなわちＬ＝１６の場
合、空間領域の約８０％が節約される。
【００６１】ＤＣＴ(離散コサイン変換)領域における圧
縮されたディジタル・ビデオおよび画像に対して直接空
間領域フィルタリングを効率的に実行するフィルタリン
グ方法が本発明によって実現されることを以上記述し
た。本発明は、所与の２次元フィルタが、多くのアプリ
ケーションにおいて通常そうであるように、両方向で対
称的で分離可能であると仮定した。上記の通り、従来技
術のように圧縮データを未圧縮領域に復元して空間領域
で畳み込みを行いその後ＤＣＴ領域に変換するというア
プローチに比較して、本発明の方法の複雑性は大幅に少
ない。具体的には、典型的に疎なＤＣＴ入力データに関
して、フィルタのサイズによって６０−８０％計算量が
節約される。上記のアプローチは、入力画像の隣接ブロ
ックの数を増加させることによって、８を越えるＭまた
はＮに拡張することができる。上記と同様の導出を行う
ことによって、１方向または両方向に非対称的なフィル
タを容易に実施することができる。
【００６２】図４には、本発明に従うフィルタ手段５０
のブロック図が示されている。フィルタ手段５０は上述
のフィルタリング方法を実施する。上述の演算導出に使
用されたものと同じパラメータが図４においても使用さ
れている。フィルタ手段５０は、第１計算モジュール５
２、第２計算モジュール５４、第１遅延メモリ５６およ
び第２遅延メモリ５８という４つの主要コンポーネント
を含む。図４からわかるように、２つのモジュール５２
および５４は基本的に同一であるが、入力データおよび
使用される内部データが相違する。
【００６３】該フィルタは、XSE、XNEおよびXEにおける
３つのＤＣＴデータ・ブロックをそれぞれ受け取るため
の３つの入力５８、６０および６２を含む。これらの３
つのＤＣＴブロックは、図５のマトリックスの右端の列
に対応する。これらのＤＣＴブロックの各々は、８×８
マトリックスに構成された６４個の成分を含む。
【００６４】計算モジュール５２は、２つの入力および
１つの出力を持つ第１加算回路６４を含む。これらの入
力の第１のものは、ＤＣＴデータ・ブロックXSEを受け
取るため入力５８に接続し、第２のものは、ＤＣＴデー
タ・ブロックXNEを受け取るため入力６０に接続してい
る。加算器６４は、２つのＤＣＴデータ・ブロックを成
分毎に加算して、XNE-XSEに等しいマイナス和マトリッ
クスX- Eを生成する。
【００６５】加算器６４の出力は第１のマトリクッス乗
算器６６に渡され、そこで、(図示されていない)第１の
垂直マトリックス・メモリに内部的に記憶されている第
１の疎な垂直マトリックスV-が乗算される。このマトリ
ックス乗算の結果である積は上述のZ3に関して与えられ
た式(32)の右端のパラメータに対応する。
【００６６】計算モジュール５２は、また、第１の入力
がＤＣＴデータ・ブロックXSEを受け取るため入力５８
に接続し、第２の入力がＤＣＴデータ・ブロックXNEを
受け取るため入力６０に接続する２つの入力および１つ
の出力を持つ第２加算回路６８を含む。加算器６８は２
つのマトリックスを加算して和マトリックスXNSE(図示
されていない)を生成する。この和は除算器７０に送ら
れ、そこでトリックスXNSE ノ各成分は２で除算されX+ Eが
生成される。２による除算のみが必要とされ、それはた
だ１回のシフト演算によって遂行され得るので、除算回
路７０は、完全な除算器に比較して大幅に簡易化でき
る。実際、除算および後続の加算は、単一の「シフト−
加算」演算によって実行することができる。
【００６７】計算モジュールに含まれる第３の加算回路
７２は、X+ EおよびXEを加算して和マトリックスX++ Eを
生成する。加算回路７２は加算回路６８と同等である。
加算回路７２の出力は、第２のマトリックス乗算器７４
に接続する。このマトリックス乗算器７４は、マトリッ
クス乗算器６６と構成上同一である。しかし、マトリッ
クス乗算器７４は、第２の疎な垂直サブマトリックスV
++を記憶する第２垂直マトリックス・メモリを含み、第
２の疎な垂直サブマトリックスV++を上記和マトリック
スX++ Eに乗算する。このマトリックス乗算の結果は、上
述のZ3に関して与えられた式の最初のパラメータであ
る。
【００６８】計算モジュール５２は、最後に、加算回路
６４、６８および７２と同様な、次の２つの入力を持つ
第４の加算回路７６を含む。２つの入力の第１のもの
は、マトリックスX+ Eを受け取るため除算回路７０の出
力に接続し、一方、第２の入力はＤＣＴデータ・ブロッ
クXEを受け取るため本フィルタ手段の入力６２に直接接
続している。加算回路７６はX+ E-XEを成分毎に計算し、
マイナス和マトリックスX+ - Eを生成する。加算回路７６
の出力は、第３のマトリックス乗算器７８に接続する。
マトリックス乗算器７８は、マトリックス乗算器６６お
よび７４と同様に、入力マトリックスX+- Eに、第３の垂
直マトリックス・メモリに記憶されている第３の疎な垂
直サブマトリックスV-+を乗算する。このマトリックス
乗算の結果は、上述のZ3に関して与えられた式の第２の
パラメータ(V-+X+- E)である。マトリックス乗算器６
６、７４および７８の出力は、加算器８０に接続して、
そこで加算される。その結果、上述の関係を有するマト
リックスZ3が出力される。
【００６９】上述の導出において述べた通り、本フィル
タ手段は、２つ前の計算の部分的結果(すなわちZ3)が記
憶される形態での反復計算を使用する。この記憶は、第
１および第２遅延メモリ５６および５８によって達成さ
れる。遅延メモリ５６は、１周期前に計算モジュール５
２によって生成された出力を記憶し、一方、遅延メモリ
５８は、２周期前に計算モジュール５２によって生成さ
れた出力を記憶する。１周期とは、第１の計算モジュー
ルによって入力ＤＣＴデータの現在セットを処理すため
に必要とされる時間である。周期は、第１の計算モジュ
ールを通る伝搬遅延および遅延メモリに正しくデータを
ラッチするために必要とされる時間によって決定され
る。このように、遅延メモリ５６および５８によって本
発明のフィルタ手段はパイプライン化される。１周期前
の出力は、図４に示されているものとは異なる入力ＤＣ
Ｔデータ・ブロック・セットに対応する点は注意する必
要がある。その場合、入力データは図５に示されるマト
リックスの中間の列(XN、X、XS)である。同様に、２周
期前の計算モジュールの出力は、図５のマトリックスの
左端の列(すなわちXNW、XW、XSW)に対応する。
【００７０】フィルタ手段５０は、また、第１の計算モ
ジュール５２と構成上同一の第２の計算モジュール５４
を含む。モジュール５４は、３つの入力８２、８４およ
び８６を含む。第１の入力８２は、マトリックスZ3を受
け取るため加算器８０の出力に接続する。第２の入力８
４は、２周期遅延したZ3であるマトリックスZ1を受け取
るため遅延メモリ５８の出力に接続する。第３の入力８
６は、１周期遅延したZ3であるマトリックスZ2を受け取
るため遅延メモリ５６の出力に接続する。
【００７１】計算モジュール５４の構成は５２と同一で
あるのでこれ以上の記述は行わない。２つの計算モジュ
ールの間の唯一の相違は、３つのマトリックス乗算器８
８、９０および９２へ提供されるマトリックス・メモリ
の内容である。マトリックス乗算器８８は第１の疎な水
平サブマトリックスHt -を記憶するマトリックス・メモ
リを含む。Ht -の成分は、上述の第１の疎な垂直サブマ
トリックスV-に対する場合と同様に表現される。マトリ
ックス乗算器９０は同様に第２の疎な水平サブマトリッ
クスHt ++を記憶するマトリックス・メモリを含む。マト
リックス乗算器９２は第３の疎な水平サブマトリックス
Ht -+を記憶するマトリックス・メモリを含む。これらの
３つのマトリックス乗算器８８、９０および９２は、上
記の式で示された出力データ・ブロックYを形成する３
つのパラメータを生成する。それらの積は加算器９４に
よって加算され、出力データ・ブロックYとしてフィル
タ出力９６に渡される。これがフィルタされた出力デー
タである。この結果は、ディスクの別の記憶位置に記憶
されるかあるいは現在時ＤＣＴデータ・ブロック(X)に
上書きされる。
【００７２】フィルタ手段５０は、垂直および水平フィ
ルタ・コンポーネントの単一のセットを仮定する。これ
らコンポーネントは、本発明に従って種々のマトリック
ス乗算器のマトリックス・メモリにおいて組み合わされ
た後、記憶される。図３のシステムにおける場合のよう
に複数のフィルタが必要とされる場合は、各マトリック
ス乗算器は、対応する複数の疎なサブマトリックスを記
憶するため複数のマトリックス・メモリを含むことがで
きるであろう。疎なマトリックスのセットは、所望のフ
ィルタ特性に基づいてユーザによって選択されるように
することもできる。
【００７３】上記本発明のフィルタ・アプローチにはい
くつかの利点がある。第１は、垂直および水平な疎のマ
トリックスが多様な既知のゼロ値を含むということであ
る。これらのゼロの位置は事前にわかっているので、マ
トリックス乗算器６６、７４、７８、８８、９０および
９２は、それらの成分にそれぞれの被乗数を乗算する必
要はない。これによって、フィルタを実施するために必
要とされる計算量の大幅な節約が生まれる。
【００７４】第２に、本発明に従うＤＣＴフィルタは、
ＤＣＴ係数の特性を利用する。実際の画像の場合、これ
らのＤＣＴ係数マトリックスは特に量子化の後非常に疎
である。これは、画像のエネルギーの大半が比較的小数
の係数、通常は、低空間周波数に対応する係数に集中す
る特性を有することによる。十分なエネルギーを持つこ
とがわかっている係数だけに作用を及ぼすことによっ
て、計算数を更に減少させることができる。これらの節
約の大部分は、ＤＣＴデータ・ブロックに直接作用する
第１の計算モジュールにおいて行われる。第２の計算モ
ジュールの入力マトリックスZ-は、それらの対応するＤ
ＣＴより多くの非ゼロ成分を持つかもしれない。この結
果、第２の計算モジュールにおいてはさほど大きな計算
節約は成し遂げられない。
【００７５】本発明の別の利点は、前の計算結果(すな
わちZ3)を保存し、再使用することができるように反復
計算を使用する点である。これによって、顕著な計算節
約が生じる。Z3の結果は一度だけ計算され、後続の２回
の周期で使用されることができる。これによって、空間
領域において画像をフィルタする従来技術のアプローチ
に対し更に節約を生む。上述の通り、本発明に従うフィ
ルタは、従来技術のアプローチによって必要とされるも
のより６０−８０％計算量を減少する。
【００７６】以上、本発明は好ましい実施形態を使用し
て記述されたが、本発明の原理を逸脱することなく構成
および細部について種々の修正を行うことができる点は
明白であろう。例えば、本発明のフィルタ手段は、図４
に示されるような専用ハードウェアで実施することがで
きるが、代替的に、汎用コンピュータで実行されるソフ
トウエェアの形態で実施することもできる。
【００７７】本発明には、例として次のような実施様態
が含まれる。 （１）ＤＣＴすなわち離散コサイン変換形式で表現さ
れ、 XNW XN XNE Xw X XE XSW XS XSE のように構成される複数の入力ＤＣＴデータ・ブロック
を含む圧縮画像に対するフィルタ装置であって、XSEを
受け取る第１入力、XNEを受け取る第２入力およびXEを
受け取る第３入力を有し、第１の疎の垂直サブマトリッ
クV-、第２の疎の垂直サブマトリックV++および第３の
疎の垂直サブマトリックV-+をそれぞれ記憶する第１、
第２および第３の垂直マトリックス・メモリを含み、上
記入力ＤＣＴブロックXSE、XNE、XEおよび上記疎な垂直
サブマトリックスV-、V++、V-+の所定の演算組み合わせ
である出力Z3を提供する１つの出力を持つ第１計算モジ
ュールと、上記出力Z3を受け取るため上記第１計算モジ
ュールの出力に接続する入力、および上記出力Z3を所定
の１周期だけ遅延させた遅延出力Z2を提供する出力を有
する第１遅延メモリと、上記遅延出力Z2を受け取るため
上記第１遅延メモリの出力に接続する入力、および上記
遅延出力Z2を所定の１周期だけ遅延させた遅延出力Z1を
提供する出力を有する第２遅延メモリと、上記出力Z3を
受け取るため上記第１計算モジュールの出力に接続する
第１入力、上記遅延出力Z1を受け取るため上記第２遅延
メモリの出力に接続する第２入力、および上記遅延出力
Z2を受け取るため上記第２遅延メモリの出力に接続する
第３入力を有し、第１の疎の水平サブマトリックHt -、
第２の疎の水平サブマトリックHt ++および第３の疎の水
平サブマトリックHt -+をそれぞれ記憶する第１、第２お
よび第３の水平マトリックス・メモリを含み、上記出力
Z3、Z1、Z2および上記疎な水平サブマトリックスHt -、H
t ++、Ht -+の所定の演算組み合わせである出力Yを提供す
る１つの出力を持つ第２計算モジュールと、を備え、上
記出力Yが、上記複数の入力ＤＣＴデータ・ブロックに
よって表現される画像の所望のフィルタリング結果であ
る、圧縮画像フィルタ装置。
【００７８】（２）上記第１計算モジュールが、XSEを
受け取る第１入力、XNEを受け取る第２入力およびXEを
受け取る第３入力を持ち、X- Eを提供する第１出力、X++
Eを提供する第２出力およびX+- Eを提供する第３出力を
持つ第１演算回路と、上記第１の疎な垂直サブマトリッ
クスV-を受け取るため上記第１垂直マトリックス・メモ
リに接続する第１入力、上記X- Eを受け取るため上記第
１演算回路の第１出力に接続する第２入力、およびX- E
とV-の積を生成する出力を有する第１マトリックス乗算
器と、上記第２の疎な垂直サブマトリックスV++を受け
取るため上記第２垂直マトリックス・メモリに接続する
第１入力、上記X++ Eを受け取るため上記第１演算回路の
第２出力に接続する第２入力、およびX++ EとV++の積を
生成する出力を有する第２マトリックス乗算器と、上記
第３の疎な垂直サブマトリックスV++を受け取るため上
記第３垂直マトリックス・メモリに接続する第１入力、
上記X+- Eを受け取るため上記第１演算回路の第３出力に
接続する第２入力、およびX+- EとV-+の積を生成する出
力を有する第３マトリックス乗算器と、上記第１マトリ
ックス乗算器の出力に接続する第１入力、上記第２マト
リックス乗算器の出力に接続する第２入力、上記第３マ
トリックス乗算器の出力に接続する第３入力、および上
記３つのマトリックス乗算器の出力の和であるZ3を提供
する出力を有する加算器と、を含む、上記（１）に記載
の圧縮画像フィルタ装置。 （３）上記第１演算回路が、XSEを受け取る第１入力お
よびXNEを受け取る第２入力を有し、上記第１マトリッ
クス乗算器の第２入力にXNE-XSEに等しい加算値X- Eを出
力する第１加算回路と、XSEを受け取る第１入力およびX
NEを受け取る第２入力を有し、XNE+XSEに等しい加算値X
NSEを出力する第２加算回路と、上記XNSEを受け取るた
め上記第２加算回路の出力に接続する入力を有し、XNSE
/2に等しい結果X+ Eを出力する除算回路と、上記X+ Eを受
け取るため上記除算回路の出力に接続する第１入力、XE
を受け取る第２入力、およびX+ E+XEに等しい加算値X++ E
を生成して出力するため上記第２マトリックス乗算器の
第２入力に接続する出力を有する第３加算回路と、上記
X+ Eを受け取る第１入力、XEを受け取る第２入力、およ
びX+ E-XEに等しい加算値X+- Eを生成して出力するため上
記第３マトリックス乗算器の第２入力に接続する出力を
有する第４加算回路と、を含む、上記（２）に記載の圧
縮画像フィルタ装置。 （４）上記除算回路および上記第２加算回路が「シフト
・加算」回路を含む、上記（３）に記載の圧縮画像フィ
ルタ装置。
【００７９】（５）ＤＣＴすなわち離散コサイン変換形
式で表現され、複数のＤＣＴデータ・ブロックを含む圧
縮画像をフィルタリングする方法であって、垂直コンポ
ーネント・マトリックスVならびに水平成分マトリック
スHの転置マトリックであるHtという２つのフィルタ・
マトリックスによって表されるフィルタ手段を作成する
ステップと、入力データとして上記ＤＣＴデータ・ブロ
ックを受け取るステップと、上記垂直マトリックスVを
垂直サブマトリックスに細分化するステップと、上記垂
直サブマトリックスを組み合わせて疎な垂直サブマトリ
ックスを形成するステップと、水平転置マトリックスHt
を水平転置サブマトリックスに細分化するステップと、
水平転置サブマトリックスを組み合わせて疎な水平転置
サブマトリックスを形成するステップと、複数ＤＣＴデ
ータ・ブロックが蝶型に配置されるように所定の手順で
ＤＣＴデータ・ブロックを組み合わせて、該蝶型ＤＣＴ
データ・ブロック、上記疎な垂直サブマトリックスおよ
び上記疎な水平転置サブマトリックからのみ出力ブロッ
クYが表現されることを可能にするステップと、上記蝶
型ＤＣＴデータ・ブロック、上記疎な垂直サブマトリッ
クスおよび上記疎な水平転置サブマトリックを組み合わ
せて、出力ブロックYを生成するステップと、を含み、
上記出力ブロックYを生成するステップを実行するため
に必要な演算数が空間領域における画像をフィルタリン
グする場合の演算数に比較して減少する、圧縮画像フィ
ルタリング方法。 （６）垂直マトリックスVを垂直サブマトリックスに細
分化する上記ステップが、V=[V1,V2,V3]となるように、
垂直マトリックスVを３つの垂直サブマトリックスV1、V
2、V3に細分化することを含む、上記（５）に記載の画
像フィルタリング方法。 （７）垂直サブマトリックスを組み合わせて疎な垂直サ
ブマトリックスを形成する上記ステップが、垂直サブマ
トリックスV1、V2およびV3を組み合わせて、V++=(V1+V2
+V3)/2、V-+=(V1-V2+V3)/3およびV-=(V1-V2)/2と定義さ
れる３つの疎な垂直サブマトリックスV++、V-+およびV-
を形成することを含む、上記（６）に記載の圧縮画像フ
ィルタリング方法。
【００８０】（８）複数ＤＣＴデータ・ブロックが蝶型
に配置されるように所定の手順でＤＣＴデータ・ブロッ
クを組み合わせる上記ステップの結果、上記複数ＤＣＴ
データ・ブロックが XNW XN XNE Xw X XE XSW XS XSE のように配置され、該ステップが、X- E=XNE-XSEに従っ
てX- Eを計算し、X++ E=(XN E+XSE)/2+XEに従ってX++ Eを計
算し、X+- E=(XNE+XSE)/2-XEに従ってX+- Eを計算するこ
とを含む、上記（７）に記載の圧縮画像フィルタリング
方法。 （９）転置マトリックスHtを水平転置サブマトリックス
に細分化する上記ステップが、Ht=[Ht 1,Ht 2,Ht 3]となる
ように、転置マトリックスHtを水平転置サブマトリック
スHt 1、Ht 2、Ht 3に細分化することを含む、上記（８）
に記載の圧縮画像フィルタリング方法。 （１０）水平転置サブマトリックスを組み合わせて疎な
水平転置サブマトリックスを形成する上記ステップが、
Ht ++=(Ht 1+Ht 2+Ht 3)/2、Ht -+=(Ht 1-Ht 2+Ht 3)/3、Ht -=(H
t 1-Ht 3)/2となるように、水平転置サブマトリックス
Ht 1、Ht 2およびHt 3を組み合わせて３つの疎な水平転置
サブマトリックスHt ++、Ht -+およびHt -を形成すること
を含む、上記（９）に記載の圧縮画像フィルタリング方
法。 （１１）蝶型ＤＣＴデータ・ブロック、疎な垂直サブマ
トリックスおよび疎な水平転置サブマトリックスを組み
合わせて出力ブロックＹを生成する上記ステップが、式
Z3=V++X++ E+V-+X+- E+V-X- Eに従ってZ3を計算することを
含む、上記（１０）に記載の圧縮画像フィルタリング方
法。 （１２）蝶型ＤＣＴデータ・ブロック、疎な垂直サブマ
トリックスおよび疎な水平転置サブマトリックスを組み
合わせて出力ブロックＹを生成する上記ステップが、Z2
を生成するため１周期間Z3を保存し、Z1を生成するため
１周期間Z2を保存することを含む、上記（１１）に記載
の圧縮画像フィルタリング方法。 （１３）ＤＣＴデータ・ブロックを組み合わせて蝶型Ｄ
ＣＴデータ・ブロックを形成する上記ステップが、Z-=
(Z1-Z3)に従ってZ-を、Z++=(Z1+Z3)/2+Z2に従ってZ
++を、Z+-=(Z1+Z3)/2-Z2に従ってZ+-をそれぞれ計算す
ることを含む、上記（１２）に記載の圧縮画像フィルタ
リング方法。 （１４）蝶型ＤＣＴデータ・ブロック、疎な垂直サブマ
トリックスおよび疎な水平転置サブマトリックスを組み
合わせて出力ブロックＹを生成する上記ステップが、Y=
Z++Ht +++Z+-Ht -++Z-Ht -となるように、蝶型ＤＣＴデー
タ・ブロック、疎な垂直サブマトリックスおよび疎な水
平転置サブマトリックスを組み合わせることを含む、上
記（１３）に記載の圧縮画像フィルタリング方法。
【００８１】
【発明の効果】ＤＣＴ領域において圧縮画像をフィルタ
する本発明のフィルタ装置および方法は、従来技術の空
間領域フィルタリング・アプローチと比較して計算必要
量を大幅に減少させる効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】空間領域において画像データをフィルタリング
する従来技術の方法の流れ図である。
【図２】本発明に従う画像／ビデオ・エディタを備える
システムのブロック図である。
【図３】本発明に従う画像／ビデオ・エディタのブロッ
ク図である。
【図４】本発明に従うフィルタのブロッ図である。
【図５】ＤＣＴ領域における画像データのマトリックス
表現形式を示す図式である。
【符号の説明】
２４、２６ ディスク ２６ 事前処理未圧縮画像 ２８ 圧縮エンジン ３０ 画像／ビデオ・エディタ ３２ 伸張エンジン ３４ フィルタされた画像 ３６ ハフマン復号器 ３８、４２ ＤＣＴブロック記憶バッファ ４０、５０ 迅速ＤＣＴ領域フィルタ装置 ４４ ハフマン符号化器 ５２、５４ 計算モジュール ５６、５８ 遅延メモリ ５８、６０、６２ 入力ＤＣＴデータ・ブロック ６４、６８、７２、７６、８０、９４ 加算器 ６６、７０、７４、７８、８８、９０、９２ 乗算器 ７０ 除算器

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】ＤＣＴすなわち離散コサイン変換形式で表
    現され、 XNW XN XNE Xw X XE XSW XS XSE のように構成される複数の入力ＤＣＴデータ・ブロック
    を含む圧縮画像に対するフィルタ装置であって、 XSEを受け取る第１入力、XNEを受け取る第２入力および
    XEを受け取る第３入力を有し、第１の疎の垂直サブマト
    リックV-、第２の疎の垂直サブマトリックV++および第
    ３の疎の垂直サブマトリックV-+をそれぞれ記憶する第
    １、第２および第３の垂直マトリックス・メモリを含
    み、上記入力ＤＣＴブロックXSE、XNE、XEおよび上記疎
    な垂直サブマトリックスV-、V++、V-+の所定の演算組み
    合わせである出力Z3を提供する１つの出力を持つ第１計
    算モジュールと、 上記出力Z3を受け取るため上記第１計算モジュールの出
    力に接続する入力、および上記出力Z3を所定の１周期だ
    け遅延させた遅延出力Z2を提供する出力を有する第１遅
    延メモリと、 上記遅延出力Z2を受け取るため上記第１遅延メモリの出
    力に接続する入力、および上記遅延出力Z2を所定の１周
    期だけ遅延させた遅延出力Z1を提供する出力を有する第
    ２遅延メモリと、 上記出力Z3を受け取るため上記第１計算モジュールの出
    力に接続する第１入力、上記遅延出力Z1を受け取るため
    上記第２遅延メモリの出力に接続する第２入力、および
    上記遅延出力Z2を受け取るため上記第２遅延メモリの出
    力に接続する第３入力を有し、第１の疎の水平サブマト
    リックHt -、第２の疎の水平サブマトリックHt ++および
    第３の疎の水平サブマトリックHt -+をそれぞれ記憶する
    第１、第２および第３の水平マトリックス・メモリを含
    み、上記出力Z3、Z1、Z2および上記疎な水平サブマトリ
    ックスHt -、Ht ++、Ht -+の所定の演算組み合わせである
    出力Yを提供する１つの出力を持つ第２計算モジュール
    と、 を備え、 上記出力Yが、上記複数の入力ＤＣＴデータ・ブロック
    によって表現される画像の所望のフィルタリング結果で
    ある、 圧縮画像フィルタ装置。
JP9038951A 1996-03-06 1997-02-24 圧縮画像フィルタ装置 Pending JPH1013833A (ja)

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