JPH10229546A - 映像信号処理装置及び方法 - Google Patents
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Abstract
る際に発生するブロック歪やモスキートノイズ等を除去
すると共に、輪郭強調等の画質補正を効果的に行う。 【解決手段】 圧縮符号化された映像信号がMPEGデ
コーダ106で伸張されて復号され、ノイズ低減回路1
07に送られる。ノイズ低減回路107では、ブロック
歪低減処理やフィールド巡回型ノイズ低減処理が施され
て、ノイズの低減あるいは除去された映像信号が画質補
正回路108に送られる。画質補正回路108では、輪
郭強調等の画質補正が施される。
Description
及び方法に関し、特に、静止画データや動画データ等の
入力データをブロック化してDCT符号化等を施すよう
なブロック符号化を用いて画像圧縮符号化し、復号する
場合に、歪やノイズを効果的に除去することができるよ
うな映像信号処理装置及び方法に関するものである。
率よく圧縮符号化するための符号化方式として、ブロッ
クDCT(離散コサイン変換)符号化等のブロック符号
化が知られている。
タ等の圧縮/伸張の際には、ブロック歪(ブロック雑
音)が発生することがあり、圧縮率が高くなるほど歪を
発生させ易い。このブロック歪は、DCT符号化等がブ
ロック内の閉じた空間で変換を行っており、ブロック境
界を越えた相関を考慮していないため、ブロック境界で
の連続性が保存できず、隣接ブロックとの境界部での再
生データ値のずれが雑音として知覚されるものである。
画像データをブロック符号化した場合に発生するブロッ
ク歪は、一種の規則性を有するため一般のランダム雑音
に比べて知覚され易く、画質劣化の大きな要因となって
いる。
ば、「井田、駄竹,“MC−DCT符号化方式における
ノイズ除去フィルタ”,1990年電子情報学会春季全国大
会講演論文集,7-35」の文献においては、画像本来の情
報であるエッジを保存し、それらのノイズを除去するた
め、フィルタのon,offの決定に量子化ステップサイズを
用いたり、処理していく方向を変えて複数回処理を行う
技術が開示されている。また、「井澤,“画像のブロッ
ク符号化における適応形雑音除去フィルタの特性”,信
州大学工学部紀要 第74号、pp.89-100 」の文献にお
いては、周辺ブロックまで抜き出してDCT変換を行い
ノイズ周波数成分を除去する技術が開示されている。
の高周波成分が欠落してしまうため、後者の方法のよう
な高周波成分の欠落のない補正が望まれている。
ロック歪やモスキートノイズを除去する方法としては、
画像の平坦度など局所的な統計量と符号化情報からのブ
ロック単位の雑音量の予測と、これに基づいた画素単位
での雑音予測と最小二乗法による適応フィルタリングに
より、該ノイズを除去するアルゴリズムも提案されてい
る。
化誤差の内の高域成分により生じるリンギング状の出力
画像歪のことである。
対して輪郭強調などの画質補正処理を施して画像の精細
度を上げることが知られている。ブロック符号化を伴う
画像圧縮/伸張の際に、このような輪郭強調などの画質
補正を施すと、上記ブロック歪やモスキートノイズも強
調されてしまい、十分な画質の改善が図れない。
いては、フィールド巡回型ノイズリデューサによりノイ
ズを除去した後、NTSCエンコーダで同期信号を付加
し、D/A変換器でアナログ信号に変換し、輪郭強調回
路で画像の精細度を上げるような構成が提案されてい
る。
デューサで除去されないブロック歪やモスキートノイズ
も輪郭強調回路で増幅されてしまい、十分な画質の改善
が行えない、という欠点がある。
たものであり、DCT符号化のようなブロック符号化に
おけるブロック歪やモスキート歪の低減と、輪郭強調等
の画質補正とが効果的に行えるような映像信号処理装置
及び方法を提供することを目的とする。
号化された映像信号を復号して信号処理する際に、復号
された映像信号のノイズを低減し、その後、ノイズ低減
された映像信号に対して画質補正を行うことにより、上
述した課題を解決する。
像圧縮/伸張に伴って発生するブロック歪やモスキート
ノイズ等のノイズを低減した後、輪郭強調等の画質補正
を行っている。
ク歪等のノイズが低減、除去され、この後に輪郭強調等
の画質補正を効果的に行うことができる。
ついて図面を参照しながら説明する。図1は、本発明の
実施の形態となる映像信号処理装置を、ビデオCDプレ
ーヤに適用した場合のシステム全体の概略構成を示すブ
ロック図である。
OM等のディスク101から、光ピックアップ102に
より読み出されたRF信号は、RFアンプ103に入力
される。ここで増幅されたRF信号は、EFM(8−1
4変調)復調回路104で復調され、シリアルデータと
して、ディスク記録フォーマットのデコーダである例え
ばCD−ROMデコーダ105に入る。CD−ROMデ
コーダ105では、シリアルデータから例えばMPEG
ビットストリーム信号に変換し、MPEGデコーダ10
6に送る。
JTC1/SC29(InternationalOrganization for St
andardization / International Electrotechnical Com
mission, Joint Technical Committee 1 / Sub Committ
ee 29:国際標準化機構/国際電気標準会議 合同技術
委員会1/専門部会29)の動画像圧縮符号化の検討組
織(Moving Picture Experts Group)の略称であり、M
PEG1標準としてISO11172が、MPEG2標準として
ISO13818がある。これらの国際標準において、マルチメ
ディア多重化の項目でISO11172-1及びISO13818-1が、映
像の項目でISO11172-2及びISO13818-2が、また音声の項
目でISO11172-3及びISO13818-3がそれぞれ標準化されて
いる。
はISO13818-2においては、画像信号を、ピクチャ(フレ
ーム又はフィールド)単位で、画像の時間及び空間方向
の相関を利用して、圧縮符号化を行っており、空間方向
の相関の利用は、ブロックDCT符号化を用いることで
実現している。
1フォーマットに従い復号を行っており、この復号の際
に、逆量子化器161による逆量子化処理後に逆DCT
回路162による逆DCT処理を施す。さらに、必要に
応じて補間などの処理を行なった後出力する。
像信号は、ノイズリデューサとしてのブロック歪低減回
路107に入力されるが、ここでの信号はMPEG1で
の圧縮/伸張によるブロック歪やモスキートノイズなど
が含まれているので、ノイズ低減回路107でこれらの
ノイズ除去を行なう。このノイズ低減回路107につい
ては後で詳細に説明する。ノイズ低減回路107での処
理後、画質補正回路108で輪郭強調などの画質補正を
行い、NTSCエンコーダ109に送る。
の付加、色信号の変調などを行ないNTSC映像信号を
生成する。このNTSC映像信号がD/A変換器110
を介して出力端子111に出力される。
ロコンピュータ等を用いた制御回路112が設けられ、
制御回路112に対しては操作部113からの制御信号
が供給される。操作部113には、ノイズリダクショ
ン、例えばブロック歪低減の制御スイッチが設けられて
おり、ブロック歪低減などのノイズリダクションのオン
/オフの切り替えがなされる。また、操作部113に
は、上記輪郭強調などの画質補正の制御スイッチも設け
られており、輪郭強調などの画質補正の効果の程度を制
御できるようになっている。
ノイズ低減回路107の一例を示すブロック図である。
記図1のMPEGデコーダ106からの映像信号が入力
される。デシメーション回路13は、この入力端子10
からの映像信号と共に、上記図1のマイクロコンピュー
タ等を用いて成る制御回路112からの制御信号とし
て、例えば画面サイズ(解像度)の情報が供給される。
この画面サイズが標準、例えば352画素×240ライ
ンのNTSC方式の場合には、図1のMPEGデコーダ
106からの映像信号出力は、図3の(A)に示すよう
に、奇数画素 P1,P3,P5,... は偶数画素 P0,P2,P4,...
で補間されたデータ、例えば前後の画素の平均値(P1=
(P0+P2)/2等)となっている。ここで、後段のブロック
歪低減回路14に入力される画像データとしては、ブロ
ック歪の判定において、後処理されていないオリジナル
の復号データであることが望ましいので、デシメーショ
ン回路13にて図3の(A)の映像信号を間引き処理し
て、図3の(B)に示すようなオリジナルの復号データ
を得ている。なお、画面サイズが高精細、例えば704
画素×480ラインのNTSC方式の場合には、デシメ
ーション回路13での間引き処理は行われない。
は、ブロック歪低減回路14に供給されて、上記ブロッ
クDCT符号化に対する復号処理を行うことで生じるブ
ロック歪を低減する。ブロック歪低減回路14からの映
像信号は、フィールド巡回型ノイズ低減回路15に送ら
れて、フィールド間で発生するブロック歪等のノイズが
除去される。フィールド巡回型ノイズ低減回路15から
の出力信号は、補間(インターポレーション)回路16
に送られて、画面サイズが上記標準の場合に、図3の
(B)から(C)に示すような補間処理が施されて、出
力端子17から取り出される。
ィールド巡回型ノイズ低減回路15の構成例について、
図面を参照しながら詳細に説明する。
4のような構成を有している。この図4において、入力
端子20には、ブロック符号化を含む圧縮符号化が施さ
れた後に復号された画像データ、例えば上記図1のMP
EGデコーダ106から出力され、図2のデシメーショ
ン回路13を介して得られた映像信号が供給される。こ
の入力信号は、アクティビティ及びブロック段差計算回
路21と、ブロック歪補正回路24とに送られる。
算回路21では、ブロック境界近傍での隣接画素間の差
分の平均値であるアクティビティact と、ブロック境界
部での隣接画素間の差分であるブロック段差δb とが計
算され、これらがブロック歪判定回路22に送られる。
ブロック歪判定回路22では、上記アクティビティact
とブロック段差δb とを用いて、後述する条件判別を行
って、ブロック歪であるか否かの判定を行なう。ブロッ
ク歪でないと判定された場合、このブロック歪判定回路
22からの制御信号により、ブロック歪補正回路24は
端子20から入力されたデータを処理せずに、そのまま
端子25を介して出力する。ブロック歪であると判定さ
れた場合には、ブロック歪補正回路24で補正処理を行
って端子25を介して出力する。また、端子26には、
例えば図1のMPEGデコーダ106からの符号化情報
が入力されており、この符号化情報はノイズ量予測テー
ブル27を介してブロック歪判定回路22に送られる。
ク段差計算回路21においては、端子20に供給された
映像信号の画素データpより、ブロック境界近傍での隣
接画素間の差分の平均値であるアクティビティact と、
ブロック境界部での隣接画素間の差分であるブロック段
差δb とを求める。いま、図5に示すように、DCTブ
ロック境界の近傍の画素、すなわちブロック境界に隣接
する画素及びその近隣の画素を、 p[i+4] p[i+5] p[i+6] p[i+7]|p[i+8] p[i+9] p
[i+10] p[i+11] ただし、|はブロック境界を表す。とするとき、アクテ
ィビティact は、 act =(|p[i+6] - p[i+5]|+|p[i+7] - p[i+6]| +|p[i+9] - p[i+8]|+|p[i+10] - p[i+9]|)/4 … (1) により計算され、ブロック段差δb は、 δb = p[i+8] - p[i+7] … (2) により計算される。
のアクティビティact とブロック段差δb とを用いて、 act < δb < Th … (3) の条件を満足するとき、ブロック歪であると判定する。
この条件式(3) 中のThは、閾値(スレッショルド値)
である。
符号化情報、例えば量子化ステップの値に応じて、ノイ
ズ量予測テーブル27によりブロック歪(ノイズ量)の
大きさを予測し、変化させるようにしている。図6は、
ノイズ量予測テーブル27における符号化情報としての
量子化ステップに対する閾値Th の一例を示すグラフで
ある。この図6の例では、量子化ステップが粗いほど発
生するノイズも大きくなる性質を利用している。
ブロック歪判定回路22からの制御信号により、ブロッ
ク歪補正回路24は端子20から入力されたデータを処
理せずにそのまま出力する。
れたときは、各画素の補正値計算回路23において、先
ず補正値αを次の式(4) あるいは(5) により求める。
界に隣接する画素及びその近隣の画素に対して式(6)〜
(13) に従って補正を行ない、ブロック歪を除去する。
その結果、補正後のブロック境界の段差 p'[i+8]−p'[i
+7] は下式(14)に示すように、上記アクティビティact
の値と等しくなる。
この図7の(A)が、上記補正前の状態を、また(B)
が上記補正後の状態をそれぞれ示している。図7の縦軸
は振幅すなわち画素データ値を、また横軸はH(水平)
方向あるいはV(垂直)方向の画素位置を示し、図7の
(A)のブロック境界の段差δb が、図7の(B)のブ
ロック境界の段差act に補正されている。
5の具体例について、図8を参照しながら説明する。
ック歪低減回路14からの映像信号が入力されている。
この入力映像信号Vinが減算器61、64にそれぞれ供
給される。減算器61からの出力信号は、出力端子67
を介して取り出されると共に、フィールドメモリ65に
書き込まれる。フィールドメモリ65と関連して、メモ
リコントローラ66が設けられている。メモリコントロ
ーラ66は、フィールドメモリ65の書き込み動作及び
読み出し動作を制御するためのもので、フィールドメモ
リ65の読出データは、書き込みデータに対して1フィ
ールド遅延されたものである。すなわち、出力信号をV
out とし、フィールド遅延をF-1と表すとき、フィール
ドメモリ65からの出力信号は、Vout・F-1 となり、
このフィールド遅延出力信号が減算器64に供給され
る。減算器64では、入力信号Vinから上記フィールド
遅延出力信号Vout・F-1 を減算して出力する。
のLPF(ローパスフィルタ)63を介し、非線形回路
62に送られる。非線形回路62は、入力信号であるL
PF63からの出力のレベルに応じて帰還係数Kを乗じ
るもので、例えばROMにより構成される。この非線形
回路62は、小さい範囲のフィールド差分をノイズ成分
として出力し、大きいフィールド差分は、動きにより発
生したものとして、出力を0とするような入出力特性を
有している。すなわち、ノイズ成分はフィールド間の相
関が小さくかつ小振幅である、という特性を利用して、
非線形回路62がノイズ成分を抽出する。
(Vin−Vout・F-1) が減算器61に供給され、入力
映像信号Vinから減算される。これは、減算器61にお
いて抽出されたノイズ成分を入力映像信号Vinから減算
することによって、ノイズの低減された出力映像信号V
out を得ることに相当する。
としての輪郭強調回路について、図9を参照しながら説
明する。
調回路の構成例を示している。この図9において、入力
端子80には、図1のノイズ低減回路107からの出力
映像信号、より具体的には図2のフィールド巡回型ノイ
ズ低減回路15から補間回路16、出力端子17を介し
て得られた映像信号が供給される。端子80からの入力
信号は、BPF(バンドパスフィルタ)82及び加算器
85に供給される。BPF82では、画像の輪郭成分な
どの中高周波数成分が抽出される。この抽出された輪郭
成分などは、コアリング回路83に送られて、小振幅信
号であるノイズ成分などを除去するような非線形処理
(コアリング処理)が施された後、利得制御(ゲインコ
ントロール)回路84に送られて、補正量の制御がなさ
れ、補正信号として加算器85に送られる。
クロコンピュータなどの制御回路112からの制御信号
が供給されており、この制御信号はコアリング回路83
及び利得制御回路84に送られている。すなわち、図1
の操作部113には、輪郭強調の制御スイッチなども設
けられており、このスイッチなどを操作することにより
輪郭強調の効果の程度を制御できるようになっている。
いて映像信号の中高周波数成分が強調され、画像の精細
度を上げている。
ば、ブロックDCT符号化等を用いて画像圧縮/伸張し
た際に発生するブロック歪などのノイズを先に除去して
いるため、この後に輪郭強調等の画質補正を効果的に行
うことができる。
て説明する。この実施の形態の変形例では、輪郭強調回
路などの後処理において、重み付けした符号化情報を用
いて適応的処理を施している。
破綻を軽減するために、ブロック歪の補正量を例えばブ
ロック境界の段差の大きさに応じて制御することが考え
られる。この場合、ブロック境界の段差が大きいとき、
補正量は小さくなり、ブロック境界の段差は若干残るこ
とになる。そこで、このような残留ブロック歪を強調し
ないように、重み付けした符号化情報を用いて輪郭強調
の適応的処理を行う。
強調回路の構成を示すブロック図である。この図10の
利得制御回路84において、上記図1の制御回路112
から端子81を介して供給される制御信号に対して、例
えば端子88からの符号化情報として量子化ステップの
値、端子89からの復号画像情報としてブロック境界の
段差の値及びブロック境界からの距離により、ウェイテ
ィング(重み付け)回路87bで重み付けを行う。利得
制御回路84に供給するパラメータとしてのゲイン(利
得)値Gは、上記図1の制御回路112におけるゲイン
(利得)設定値をGst、量子化ステップ重み付け係数を
KQ 、境界距離の重み付け係数をLW とするとき、例え
ば次の式により求める。 G = Gst×(KQ/8)×(LW/4) この式中の1/8,1/4は、正規化のための除数であ
る。
びブロック境界段差に対する量子化ステップ重み付け係
数を示し、図12はブロック境界距離に対する境界距離
重み付け係数を示している。具体例を挙げて説明する。
端子81からの制御信号としてのゲイン設定値が2のと
き、量子化ステップコード及びブロック境界段差が与え
られて図11のテーブルより量子化ステップ重み付け係
数が例えば4となり、ブロック境界からの距離1が図1
2のテーブルに与えられて境界距離重み付け係数値2を
得たとする。このときの利得制御回路84に供給される
パラメータ、すなわちゲインGは、 G = 2 ×(4/8)×(2/4) = 0.5 となり、輪郭強調効果は弱まる。
様である。すなわち、図10のコアリング回路83にお
いて、端子81から供給される制御信号としてのパラメ
ータに対して、例えば端子88からの符号化情報として
の量子化ステップの値、端子89からの復号画像情報と
してのブロック境界の段差の値及びブロック境界からの
距離により、ウェイティング(重み付け)回路87aで
重み付けを行う。
ク境界段差に対するコアリング重み付け係数を示してい
る。コアリング回路83に供給するパラメータの値C
は、上記図1の制御回路112におけるコアリング設定
値をCst、重み付け係数をKC、境界距離の重み付け係
数をLW とするとき、例えば次の式により求める。 C = Cst×KC×(LW/4) この式中の1/4は、正規化のための除数である。
は一例であって、これらに限定されるものではない。ま
た、上述したMPEG規格で圧縮/伸張される場合、量
子化ステップはマクロブロック単位で変化する。このた
め、注目するブロック境界において、隣接するマクロブ
ロックの量子化ステップの差分を加味してもよい。
されるものではなく、例えば、上記実施の形態において
は、水平(H)方向の処理について述べたが、垂直
(V)方向についても同様に適用可能である。また、輝
度信号の処理のみならず、色信号についても同様に本発
明を適用可能であることは勿論である。
信号を復号して信号処理する際に、復号された映像信号
のノイズを低減した後、ノイズ低減された映像信号に対
して画質補正を行っているため、輪郭強調等の画質補正
を効果的に行うことができる。
像圧縮/伸張に伴って発生するブロック歪やモスキート
ノイズ等の量子化歪やノイズを低減、除去した後に、輪
郭強調等の画質補正を行うことにより、効果的なブロッ
ク歪やモスキートノイズの除去と輪郭強調等の画質補正
を行うことができる。
画面内におけるノイズを低減し、次に画面間で発生する
ノイズを低減することにより、画面内で発生する歪やノ
イズと、画面間で発生する歪やノイズとを効果的に除去
することができる。
置の概略構成を示すブロック図である。
例を示すブロック図である。
ンターポレーション)を説明するための図である。
タのブロック歪低減回路の概略構成を示すブロック図で
ある。
素を示す図である。
ロック歪判定の閾値の関係の一例を示す図である。
の図である。
ブロック図である。
略構成を示すブロック図である。
である。
に対する量子化ステップ重み付け係数の具体例を示す図
である。
係数の具体例を示す図である。
に対するコアリング重み付け係数の具体例を示す図であ
る。
路、 15 フィールド巡回型ノイズ低減回路、 16
補間(インターポレーション)回路、 21アクティ
ビティ・ブロック段差計算回路、 22 ブロック歪判
定回路、 23 各画素の補正値計算回路、 24 ブ
ロック歪補正回路、 27 ノイズ量予測テーブル、
106 MPEGデコーダ、 107 ノイズ低減回
路、 108 画質補正回路
Claims (12)
- 【請求項1】 圧縮符号化された映像信号を復号して信
号処理する映像信号処理装置において、 上記復号された映像信号のノイズを低減するノイズ低減
手段と、 このノイズ低減された映像信号に対して画質補正を行う
画質補正手段とを有することを特徴とする映像信号処理
装置。 - 【請求項2】 上記ノイズ低減手段は、少なくともブロ
ック符号化におけるブロック歪を低減し、 上記画質補正手段は、入力画像の輪郭強調を行うことを
特徴とする請求項1記載の映像信号処理装置。 - 【請求項3】 上記ノイズ低減手段は、映像信号の画面
内におけるノイズを低減し、次に画面間で発生するノイ
ズを低減することを特徴とする請求項1記載の映像信号
処理装置。 - 【請求項4】 上記映像信号の符号化情報と、復号画像
情報と、ブロック符号化の符号化ブロック境界からの距
離とに基づいて重み付け係数を求めるウェイティング手
段を有し、 このウェイティング手段からの重み付け係数に応じて上
記画質補正手段による画質補正を制御することを特徴と
する請求項1記載の映像信号処理装置。 - 【請求項5】 上記映像信号が輝度信号及び色信号から
なり、上記輝度信号及び上記色信号の少なくとも一方に
対して上記ノイズ低減を施すことを特徴とする請求項1
記載の映像信号処理装置。 - 【請求項6】 上記映像信号の水平方向及び垂直方向の
少なくとも一方に対して上記ノイズ低減を施すことを特
徴とする請求項1記載の映像信号処理装置。 - 【請求項7】 圧縮符号化された映像信号を復号して信
号処理する映像信号処理方法において、 上記復号された映像信号のノイズを低減するノイズ低減
工程と、 このノイズ低減された映像信号に対して画質補正を行う
画質補正工程とを有することを特徴とする映像信号処理
方法。 - 【請求項8】 上記ノイズ低減工程では、少なくともブ
ロック符号化におけるブロック歪を低減し、 上記画質補正工程では、入力画像の輪郭強調を行うこと
を特徴とする請求項7記載の映像信号処理方法。 - 【請求項9】 上記ノイズ低減工程は、映像信号の画面
内におけるノイズを低減し、次に画面間で発生するノイ
ズを低減することを特徴とする請求項7記載の映像信号
処理方法。 - 【請求項10】 上記映像信号の符号化情報と、復号画
像情報と、ブロック符号化の符号化ブロック境界からの
距離とに基づいて重み付け係数を求め、 この重み付け係数に応じて上記画質補正工程における画
質補正を制御することを特徴とする請求項7記載の映像
信号処理方法。 - 【請求項11】 上記映像信号が輝度信号及び色信号か
らなり、上記輝度信号及び上記色信号の少なくとも一方
に対して上記ノイズ低減を施すことを特徴とする請求項
7記載の映像信号処理方法。 - 【請求項12】 上記映像信号の水平方向及び垂直方向
の少なくとも一方に対して上記ノイズ低減を施すことを
特徴とする請求項7記載の映像信号処理方法。
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