JPH10150663A - ブロッキング効果の最小化方法及び最小化装置 - Google Patents
ブロッキング効果の最小化方法及び最小化装置Info
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Abstract
生するブロッキング効果を最小にするブロッキング効果
の最小化方法及び最小化装置を提供する。 【解決手段】 プロセッサ21は、ステップS2におい
て、境界画素の差分が第1の閾値よりも小さいかを判定
し、ステップS5において、境界に沿ったエネルギが第
2の閾値より小さいかを判定する。これらの判定条件が
満足されるとき、プロセッサ21は、ステップS6にお
いて、下記式に従って、画素b,cの補正された画素値
Badj,Cadj を求める。 Badj=pA+qB+rC+sD Cadj=sA+rB+qC+pD
Description
て圧縮された後、伸張された画像におけるブロッキング
効果の最小化方法及び最小化装置、コンピュータ装置、
テレビ会議装置に関し、例えば離散コサイン変換によっ
て圧縮化された後、伸長された画像におけるブロッキン
グ効果の最小化方法及び最小化装置等に関する。
は、静止画像あるいは動画像(以下、ビデオ画像ともい
う。)であろうとなかろうと、急速に増している。その
1つの理由としては、マルチメディアコンピュータ装置
及びソフトウェアの普及がある。映像信号の圧縮を用い
るアプリケーション(用途)の1つとして、テレビ会議
システム(あるいはビデオ会議システム)がある。テレ
ビ会議システムのアプリケーションにおいては、会議場
間のビデオ画像のタイムリー(適宜)な伝送に必要とさ
れる伝送帯域を狭くするために圧縮が用いられる。すな
わち、画像データ、例えば第1の会議場における話し手
の画像データは、圧縮されて第2の会議場に伝送され
る。第2の会議場では、受信された画像データは伸長さ
れた後、表示される。テレビ会議システムでは、国際電
気通信連合の通信標準化部門(International Telecomm
unication Union, Telecommunication Standardization
Sector(ITU−T))が1993年3月に勧告したH
261規格に準拠した圧縮アルゴリズムが用いられる。
化を含む多くの圧縮技術が存在する。変換符号化におい
て、画像データは、複数のブロックに分割される。各ブ
ロックの画像データが変換係数に変換され、これらの変
換係数は、所定の量子化スケールファクタqに基づいて
量子化される。最も普及している変換符号化は、離散コ
サイン変換(以下、DCTという。)である。
は、いわゆるブロッキング効果が発生するという問題が
ある。符号化する前に画像データをブロックに分割する
ことにより、符号化処理及び復号処理の間に、隣接した
ブロック間に不連続(ブロッキング効果)が生じる。ブ
ロッキング効果は、伸長された画像データに基づいて表
示された画像に、ブロックの境界において色又はグレー
スケールレベルが滑らかに変化するのではなく、明らか
に変化したものとして現れる。
処理と後処理の技術が用いられる。前処理は、画像デー
タの送信側でブロッキング効果を最小にするために実行
される一定の処理である。後処理は、画像データを伸長
した後に実行される補正処理であり、この補正処理は理
にかなっているが、問題がある。例えば、簡単な技術の
1つとして、ローパスフィルタを用いて伸長された画像
データをフィルタリングする技術がある。これにより、
ブロッキング効果は低減されるが、逆に、表示される画
像の鮮鋭度(シャープネス)が低下する。
実情に鑑みてなされたものであり、変換符号化、例えば
離散コサイン変換により圧縮された後、伸長された画像
において生じるブロッキング効果を、画像の鮮鋭度に影
響を与えることなく、最小にする簡単な及び効果的なブ
ロッキング効果の最小化方法及び最小化装置、コンピュ
ータ装置、テレビ会議装置を提供することを目的とす
る。
の最小化方法は、ブロックの境界を挟んだ2つの境界画
素の差分が第1の閾値よりも小さいかを判定するステッ
プと、ブロックの境界に沿ったエネルギが第2の閾値よ
りも小さいかを判定するステップと、境界画素の差分が
第1の閾値より小さく、かつブロックの境界に沿ったエ
ネルギが第2の閾値よりも小さいときに、境界画素を、
ブロッキング効果が最小になるようにフィルタリングし
て、補正された画像データを生成するステップとを有す
る。
置は、画像の画素データが供給され、ブロックの境界を
挟んだ2つの境界画素の差分が第1の閾値よりも小さい
かを判定するとともに、ブロックの境界に沿ったエネル
ギが第2の閾値よりも小さいかを判定する判定手段と、
境界画素の差分が第1の閾値より小さく、かつブロック
の境界に沿ったエネルギが第2の閾値よりも小さいとき
に、境界画素を、ブロッキング効果が最小となるように
フィルタリングして、補正された画像データを出力する
フィルタリング手段とを備える。
ータを受信する入力手段と、ブロックの境界を挟んだ2
つの境界画素の差分が第1の閾値よりも小さいかを判定
するとともに、ブロックの境界に沿ったエネルギが第2
の閾値よりも小さいかを判定して、境界画素を選択的に
フィルタリングする際に、境界画素の差分が第1の閾値
より小さく、かつブロックの境界に沿ったエネルギが第
2の閾値よりも小さいときに、境界画素を、ブロッキン
グ効果が最小となるようにフィルタリングして、補正さ
れた画像データを出力するプロセッサと、補正された画
像データに基づく画像を表示する表示手段とを備える。
た画像データを受信する入力手段と、圧縮された画像デ
ータをデコードして伸長し、ブロックの境界を挟んだ2
つの伸長された境界画素の差分が第1の閾値よりも小さ
いかを判定するとともに、ブロックの境界に沿ったエネ
ルギが第2の閾値よりも小さいかを判定して、伸長され
た境界画素を選択的にフィルタリングする際に、境界画
素の差分が第1の閾値より小さく、かつブロックの境界
に沿ったエネルギが第2の閾値よりも小さいときに、伸
長された境界画素を、ブロッキング効果が最小となるよ
うにフィルタリングして、補正された画像データを出力
するプロセッサと、補正された画像データに基づく画像
を表示する表示手段とを備える。
最小化方法は、画像の鮮鋭度に影響を与えることなくブ
ロッキング効果を最小にするために、伸長された画像デ
ータに後処理として適用されるものである。画像データ
の伸長は、例えば逆離散コサイン変換が用いられ、この
逆離散コサイン変換は、変換係数を画像データに変換し
て、2次元の空間領域に画像データを配置する。離散コ
サイン変換におけるブロックの境界を挟んだ境界画像に
対してフィルタリングをかけるか否かを判定する。境界
画素の差分が第1の閾値より小さく、ブロックの境界に
沿ったエネルギが第2の所定閾値より小さいとき、境界
画素をフィルタリングする。その際、ブロックの境界に
おけるブロッキング効果を最小とするために、有限長イ
ンパルス応答フィルタを用いる。
効果の最小化方法及び最小化装置、コンピュータ装置、
テレビ会議装置について、図面を参照しながら説明す
る。図1は、本発明に係るブロッキング効果の最小化方
法又は最小化装置を適用した、例えばテレビ会議システ
ムの復号装置の構成を示すブロック図である。
るのに必要な帯域を狭くするために、画像データは、離
散コサイン変換(以下、DCTという。)を用いて圧縮
されたフォーマットに変換される。有名なフォーマット
としては、テレビ会議勧告H.261に準拠したものが
ある。
デコーダ12と、フィルタ13と、表示装置14とを備
える。受信回路11は、伝送されてくる圧縮画像データ
を受信する。通常、動画像(以下、ビデオ画像ともい
う。)の圧縮画像データは、電話回線を介して受信され
るが、それ以外の種類の伝送媒体を介しても受信するこ
とができる。具体的には、受信回路11は、H.261
規格に準拠したフォーマット、すなわちDCTによって
圧縮された画像データを受信する。なお、本発明は、D
CTに限定されるものではなく、例えばアダマール変
換、ハール変換、スラント変換等の他の種類の変換符号
化にも適用することができる。
れる圧縮画像データを逆量子化、逆離散コサイン変換
(以下、IDCTという。)等を用いて復号(伸長)
し、フィルタ13は、DCT及びIDCTによって生じ
るブロッキング効果を除去するためのフィルタリングを
行う。表示装置14は、ブロッキング効果が最小化され
た画像データに基づいた画像を表示する。
明する。図2は、本発明を適用したテレビ会議システム
における一方の端のテレビ会議装置の構成を示すブロッ
ク図である。
示装置22と、ビデオカメラ23とを備える。プロセッ
サ21は、他の会議場のテレビ会議装置から伝送路を介
して伝送されてくる圧縮画像データを受信し、復号し、
伸長された画像データを本発明に従ってフィルタリング
して、表示装置22に出力する。また、プロセッサ21
は、ビデオカメラ23からの映像信号が供給され、それ
を符号化し、得られる圧縮画像データを伝送路を介して
他の会議場のテレビ会議装置に送信する。さらに、プロ
セッサ21は、テレビ会議システムで標準化されている
全ての機能を提供するために、例えば文書のような画像
等のその他の画像も同様に処理する。
る様々な構成の電気回路で実現することできる。図1に
示すフィルタ13及び図2に示すプロセッサ21(以
下、フィルタ13を含めて単にプロセッサ21とい
う。)は、例えば特別なハードウェア、又は図3に示す
フローチャートの各ステップを処理するためのソフトウ
ェアを実行する専用のコンピュータで実現することがで
きる。この図3は、ブロッキング効果を最小にするため
の方法を示す具体的なフローチャートである。
は、2次元の離散コサイン変換におけるブロックの境界
を挟んだ隣接の2つの画素(以下、境界画素という。)
の差分を求める。具体的には、例えば図4に示すよう
に、離散コサイン変換のブロックを8×8画素としたと
き、画素b,cが境界画素であり、プロセッサ21は、
画素b,cの各値の差分を求める。
は、境界画素の差分が、フィルタリングを行うか否かを
決定するための第1の閾値よりも、小さいかを判定し、
該当する(Yes)ときはステップS5に進み、該当し
ない(No)ときはステップS3に進む。第1の閾値
は、画像自体の実際のエッジがブロックの境界と一致し
たときに、誤ってフィルタリングが行われて、このエッ
ジが除去されないように、十分に大きな値に設定され
る。すなわち、画像の真のエッジに沿った境界画素の差
分は、第1の閾値よりも大きい。この第1の閾値は、実
験や経験則に基づいて決定される。具体的には、H.2
61規格に準拠して画像データを符号化、復号するこの
実施例では、第1の閾値は、例えば16から32の範囲
内の値となっている。
S2において境界画素の差分が第1の閾値より大きい判
定したときは、プロセッサ21は、その境界画素に対す
るフィルタリングは行わず、次の境界画素を検索して、
ステップS4に進む。
は、全ての境界画素に対する処理が終了したかを判定
し、該当するときはステップS7に進み、該当しないと
きはステップS2に戻る。すなわち、全ての境界画素に
対する処理が終了すると、フィルタリングの処理は完了
し、表示のための画像データが整う。一方、ステップS
5において、すなわちステップS2において境界画素の
差分が第1の閾値より小さいと判定したときは、プロセ
ッサ21は、後述する境界に沿ったエネルギが第2の閾
値より小さいかを判定し、該当するときはステップS6
に進み、該当しないときはステップS3に進む。境界に
沿ったエネルギが非常に大きいとき、すなわち第2の閾
値より大きいとき、フィルタリングは、視覚上のブロッ
キング効果を最小にするのではなく、むしろ増大させ
る。したがって、境界に沿ったエネルギが第2の閾値よ
りも大きいときは、ステップS3に進み、境界画素に対
するフィルタリングを行わずに、次の境界画素が、フィ
ルタリングの対象として検索される。
素値の変化を調べることによって求められる。この実施
例では、境界に沿ったエネルギは、フィルタリングされ
る境界画素と、これらの境界画素にそれぞれ隣接し、同
じ境界に沿った2つの画素との各差分の絶対値の和とし
て求められる。例えば図4に示すように、フィルタリン
グされる境界画素が画素b,cであるとき、境界に沿っ
たエネルギは、|W−B|+|Y−B|又は|X−C|
+|Z−C|であり、第2の閾値は、|B−C|であ
り、プロセッサ21は、下記式が成立するかを判定す
る。
x,z,cの各画素値である。
ち境界画素がステップS2,S5の判定条件を満足して
いるときは、プロセッサ21は、ブロッキング効果を最
小にするために、境界画素を補正又は境界画素をフィル
タリングする。この実施例では、プロセッサ21は、境
界画素のみ、例えば図4に示す画素b,cのみを補正す
る。なお、境界画素とそれらに隣接する画素をフィルタ
リング又は補正するようにしてもよい。
素の値と、元の圧縮されていない画像の対応する画素の
値との変化を最小にするように設定されるべきである。
有限長インパルス応答フィルタ(以下、FIRフィルタ
という。)を用いることが望ましい。この実施例では、
下記式に示すフィルタ関数を用いる。
し、画素値A,Dは、図4に示すように、境界画素b,
cにそれぞれ隣接した画素a,dの値を表し、p,q,
r,sはフィルタ係数である。
知っている様々な手法で設定することができる。なお、
この実施例では、用いられるフィルタ係数の数を4つに
しているが、係数の数は、係数の数を増すことによるコ
ストと画質改善の割合に依存して、増減することができ
る。この実施例において、4つのフィルタ係数は、フィ
ルタの出力を元の圧縮されていない画像における同じ位
置の画素の値と等しくする既知のサンプルデータを用い
たウィーナーフィルタ(Wiener filter)を導くことによ
り、設定することができる。そして、閾値が適切である
とき、フィルタに入力される伸長された4つの画素値
は、自己相関関数及び相互相関関数を有する。最良の結
果を得るためには、用いられるサンプルデータは、処理
される予測画像に反映されることが望ましい。
り、ここでは、詳細に説明しないが、FIRフィルタ及
びウィーナーフィルタについては、1989年プレンテ
ィスホール社(Prentice-Hall Inc.)出版の「ディジタ
ル画像処理の基礎(Fundamentals of Digital Processi
ng)」のページ275から290を参照されたい。フィ
ルタ係数は、下記式によって決定されることが望まし
い。
ように、伸長された4つの入力サンプルの自己相関マト
リックスである。
マトリックス内の値は、復号されたサンプル画像データ
の画素値に対応し、Pは、下記式に示すように、伸長さ
れた4つ画素値と、元の圧縮されていない画像の対応す
る画素値との相互相関マトリックスである。
おける画素を表す。
ッサ21は、下記式に従って、画素b,cの補正された
画素値Badj,Cadj を求める。
するとともに、必要に応じてフィルタリングして補正値
を求めると、プロセッサ21は、画像データを表示装置
22に出力する。
するために画素を選択的に補正する処理は、境界画素の
みに適用され、簡単に実行することができるので、この
ようなフィルタリングは、テレビ会議の機能に影響を与
える実時間(リアルタイム)応答を維持するために必要
な時間内で、実行することができる。
るものではなく、種々の変更ができることはいうまでも
ない。例えば実施例では離散コサイン変換を用いて説明
しているが、様々な種類の変換符号化にも本発明は適用
することができる。
では、例えば離散コサイン変換等の変換符号化における
ブロックの境界を挟んだ2つの境界画素の差分が第1の
閾値よりも小さいかを判定するとともに、ブロックの境
界に沿ったエネルギが第2の閾値よりも小さいかを判定
し、境界画素の差分が第1の閾値より小さく、かつブロ
ックの境界に沿ったエネルギが第2の閾値よりも小さい
ときに、境界画素を、ブロッキング効果が最小になるよ
うにフィルタリングして、補正された画像データを生成
する。これにより、画像の鮮鋭度に影響を与えることな
く、また実時間で、ブロッキング効果を最小とすること
ができる。
ク図である。
ブロック図である。
の具体的な内容を示すフローチャートである。
る。
4 表示装置、21 プロセッサ、22 表示装置、2
3 テレビカメラ
Claims (20)
- 【請求項1】 画像データで表される画像のブロッキン
グ効果を最小にするブロッキング効果の最小化方法にお
いて、 ブロックの境界を挟んだ2つの境界画素の差分が第1の
閾値よりも小さいかを判定するステップと、 上記ブロックの境界に沿ったエネルギが第2の閾値より
も小さいかを判定するステップと、 上記境界画素の差分が第1の閾値より小さく、かつ上記
ブロックの境界に沿ったエネルギが第2の閾値よりも小
さいときに、上記境界画素を、ブロッキング効果が最小
になるようにフィルタリングして、補正された画像デー
タを生成するステップと、 を有するブロッキング効果の最小化方法。 - 【請求項2】 上記境界画素をフィルタリングする際
に、上記境界画素に隣接した画素をフィルタリングする
ステップを有する、 ことを特徴とする請求項1記載のブロッキング効果の最
小化方法。 - 【請求項3】 上記第1の閾値は、画像の実際のエッジ
がブロックの境界に一致したときに、上記画像の実際の
エッジがフィルタリングによって除去されないように、
十分に大きな値とされている、 ことを特徴とする請求項1記載のブロッキング効果の最
小化方法。 - 【請求項4】 上記第1の閾値は、16から32の範囲
内の値である、 ことを特徴とする請求項1記載のブロッキング効果の最
小化方法。 - 【請求項5】 上記第2の閾値は、上記境界画素のフィ
ルタリングが上記ブロックの境界に沿ったブロッキング
効果を増大させるような十分に大きな値とされている、 ことを特徴とする請求項1記載のブロッキング効果の最
小化方法。 - 【請求項6】 上記エネルギは、上記境界画素と、該境
界画素にそれぞれ隣接し、同じ境界に沿った2つの画素
との各差分の絶対値の和であり、上記第2の閾値は、上
記境界画素の差分の絶対値である、 ことを特徴とする請求項1記載のブロッキング効果の最
小化方法。 - 【請求項7】 上記境界画素をフィルタリングするステ
ップは、有限長インパルス応答フィルタを用いる、 ことを特徴とする請求項1記載のブロッキング効果の最
小化方法。 - 【請求項8】 上記有限長インパルス応答フィルタは、
4つのフィルタ係数を有する、 ことを特徴とする請求項7記載のブロッキング効果の最
小化方法。 - 【請求項9】 上記2つの境界画素をb、cとし、該境
界画素b,cにそれぞれ隣接した画素をa,dとし、上
記画素a,b,c,dの値をA,B,C,Dとし、フィ
ルタ係数をp,q,r,sとしたとき、上記境界画素
b,cをフィルタリングするステップは、補正された境
界画素bの値をpA+qB+rC+sDとし、補正され
た境界画素cの値をsA+rB+qC+pDとする、 ことを特徴とする請求項1記載のブロッキング効果の最
小化方法。 - 【請求項10】 画像の画素データが供給され、ブロッ
クの境界を挟んだ2つの境界画素の差分が第1の閾値よ
りも小さいかを判定するとともに、上記ブロックの境界
に沿ったエネルギが第2の閾値よりも小さいかを判定す
る判定手段と、 上記判定手段に接続され、上記境界画素の差分が第1の
閾値より小さく、かつ上記ブロックの境界に沿ったエネ
ルギが第2の閾値よりも小さいときに、上記境界画素
を、ブロッキング効果が最小となるようにフィルタリン
グして、補正された画像データを出力するフィルタリン
グ手段と、 を備えるブロッキング効果の最小化装置。 - 【請求項11】 圧縮された画像データを受信する入力
手段と、 上記入力手段に接続され、上記圧縮された画像データを
デコードして伸長し、上記画素データとして上記判定手
段に供給するデコード手段と、 上記フィルタリング手段に接続され、補正された画像デ
ータに基づく画像を表示する表示手段と、 を備えることを特徴とする請求項10記載のブロッキン
グ効果の最小化装置。 - 【請求項12】 上記第1の閾値は、画像の実際のエッ
ジがブロックの境界に一致したときに、上記画像の実際
のエッジがフィルタリングによって除去されないよう
に、十分に大きな値とされている、 ことを特徴とする請求項10記載のブロッキング効果の
最小化装置。 - 【請求項13】 上記第1の閾値は、16から32の範
囲内の値である、 ことを特徴とする請求項10記載のブロッキング効果の
最小化装置。 - 【請求項14】 上記第2の閾値は、上記境界画素のフ
ィルタリングが上記ブロックの境界に沿ったブロッキン
グ効果を増大させるような十分に大きな値とされてい
る、 ことを特徴とする請求項10記載のブロッキング効果の
最小化装置。 - 【請求項15】 上記エネルギは、上記境界画素と、該
境界画素にそれぞれ隣接し、同じ境界に沿った2つの画
素との各差分の絶対値の和であり、上記第2の閾値は、
上記境界画素の差分の絶対値である、 ことを特徴とする請求項10記載のブロッキング効果の
最小化装置。 - 【請求項16】 上記フィルタリング手段は、有限長イ
ンパルス応答フィルタからなる、 ことを特徴とする請求項10記載のブロッキング効果の
最小化装置。 - 【請求項17】 上記2つの境界画素をb、cとし、該
境界画素b,cにそれぞれ隣接した画素をa,dとし、
上記画素a,b,c,dの値をA,B,C,Dとし、フ
ィルタ係数をp,q,r,sとしたとき、上記フィルタ
リング手段は、補正された境界画素bの値をpA+qB
+rC+sDとし、補正された境界画素cの値をsA+
rB+qC+pDとする、 ことを特徴とする請求項10記載のブロッキング効果の
最小化装置。 - 【請求項18】 画像データを受信する入力手段と、 上記入力手段に接続され、ブロックの境界を挟んだ2つ
の境界画素の差分が第1の閾値よりも小さいかを判定す
るとともに、上記ブロックの境界に沿ったエネルギが第
2の閾値よりも小さいかを判定して、上記境界画素を選
択的にフィルタリングする際に、上記境界画素の差分が
第1の閾値より小さく、かつ上記ブロックの境界に沿っ
たエネルギが第2の閾値よりも小さいときに、上記境界
画素を、ブロッキング効果が最小となるようにフィルタ
リングして、補正された画像データを出力するプロセッ
サと、 上記プロセッサに接続され、補正された画像データに基
づく画像を表示する表示手段と、 を備えるコンピュータ装置。 - 【請求項19】 上記2つの境界画素をb、cとし、該
境界画素b,cにそれぞれ隣接した画素をa,dとし、
上記画素a,b,c,dの値をA,B,C,Dとし、フ
ィルタ係数をp,q,r,sとしたとき、上記プロセッ
サは、補正された境界画素bの値をpA+qB+rC+
sDとし、補正された境界画素cの値をsA+rB+q
C+pDとする、 ことを特徴とする請求項18記載のコンピュータ装置。 - 【請求項20】 圧縮された画像データを受信する入力
手段と、 上記入力手段に接続され、上記圧縮された画像データを
デコードして伸長し、ブロックの境界を挟んだ2つの伸
長された境界画素の差分が第1の閾値よりも小さいかを
判定するとともに、上記ブロックの境界に沿ったエネル
ギが第2の閾値よりも小さいかを判定して、上記伸長さ
れた境界画素を選択的にフィルタリングする際に、上記
境界画素の差分が第1の閾値より小さく、かつ上記ブロ
ックの境界に沿ったエネルギが第2の閾値よりも小さい
ときに、上記伸長された境界画素を、ブロッキング効果
が最小となるようにフィルタリングして、補正された画
像データを出力するプロセッサと、 上記プロセッサに接続され、補正された画像データに基
づく画像を表示する表示手段と、 を備えるテレビ会議装置。
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