JPH10327334A - リンギングノイズの減少のための信号適応フィルタリング方法及び信号適応フィルター - Google Patents

リンギングノイズの減少のための信号適応フィルタリング方法及び信号適応フィルター

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JPH10327334A
JPH10327334A JP7770898A JP7770898A JPH10327334A JP H10327334 A JPH10327334 A JP H10327334A JP 7770898 A JP7770898 A JP 7770898A JP 7770898 A JP7770898 A JP 7770898A JP H10327334 A JPH10327334 A JP H10327334A
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 映像データのリンギングノイズの減少のため
の信号適応フィルタリング方法及び信号適応フィルター
を提供する。ブロックに基づいた圧縮復元された映像か
らリンギングノイズを除去し、圧縮復元された映像の品
質を改善させうるようにする。 【解決手段】 フィルタリングしようとする映像の各画
素別に、加重値が(1、-1）、大きさが１×２及び２×１
の一次元水平及び垂直階調度演算子を用いて階調度演算
を行い、その絶対値を既定の臨界値と比較し、その結果
を２進値に生成する画素エッジ値生成段階と、画素エッ
ジ値生成段階を、所定の大きさを有する画素ブロックの
各画素別に繰返してブロック全体に対する２進エッジマ
ップを生成するブロックエッジマップ生成段階と、生成
された２進エッジマップの情報に対して既定の大きさの
フィルターウィンドウを適用し、フィルターウィンドウ
内に含まれている２進エッジマップ情報がエッジ情報を
含んでいるかを判断する段階とから成る。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はデータのフィルタリ
ングに係り、特にリンギングノイズの減少のための信号
適応フィルタリング方法及び信号適応フィルターに関す
る。
【０００２】
【従来の技術】国際標準化機構(International Organiz
ation for Standardization ：ISO)のMPEG及びITU(Inte
rnational Telecommunication Union)のH.263 を含む大
部の画像符号化標準はブロックに基づいた動き推定及び
ブロック離散余弦変換(Descrete Cosine Transform：DC
T)処理を使用する。前記ブロックに基づいた符号化は、
特に映像の高圧縮される際、よく知られたリンギングノ
イズ及びブロック化効果を誘発させる。前記ブロック化
効果には隣接する画素間に画素値の相対的に類似してい
る等質領域(homogeneous area)における格子ノイズと映
像のエッジ部に沿って映像エッジが階段状に示される階
段ノイズがある。
【０００３】そして、前記リンギングノイズは、映像を
高圧縮するために前記DCT の係数を量子化による打切り
に因して発生される典型的なギブズ(Gibb's)現象であっ
て、前記リンギングノイズにより画像が若干の間隔をお
いて何枚か重畳されて示されるように感じることにな
る。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
技術的課題は前記ブロックに基づいて映像処理されたデ
ータを復号化する時に発生するリンギングノイズを同時
に大きく減らすために、高圧縮符号化システムのリンギ
ングノイズの減少のための信号適応フィルタリング方法
及び信号適応フィルターを提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】前記技術的課題を達成す
るための本発明による映像データのリンギングノイズの
減少のための信号適応フィルタリング方法は、フィルタ
リングしようとする映像の各画素別に、加重値が(1、-
1）、大きさが１×２及び２×１の一次元水平及び垂直
階調度演算子を用いて階調度演算を行い、その絶対値を
既定の臨界値と比較し、その結果を２進値に生成する画
素エッジ値生成段階と、前記画素エッジ値生成段階を、
所定の大きさを有する画素ブロックの各画素別に繰返し
てブロック全体に対する２進エッジマップを生成するブ
ロックエッジマップ生成段階と、前記生成された２進エ
ッジマップの情報に対して既定の大きさのフィルターウ
ィンドウを適用し、前記フィルターウィンドウ内に含ま
れている２進エッジマップ情報がエッジ情報を含んでい
るかを判断する段階と、前記判断段階でエッジ情報を含
んでいないと判断されると、画素別に該当フィルターウ
ィンドウに属する画素値に対して既定の第１加重値を使
用してフィルタリングして新たな画素値を生成する平均
フィルタリング段階と、前記判断段階でエッジ情報を含
んでいると判断されると、画素別に該当フィルターウィ
ンドウに属する画素値に対して既定の第２加重値を使用
してフィルタリングして新たな画素値を生成し、前記フ
ィルターウィンドウの中心に位置した画素がエッジ情報
である場合はフィルタリングをしない加重フィルタリン
グ段階とを含むことが望ましい。
【０００６】前記画素エッジ値生成段階は前記フィルタ
リング対象ブロックを基準としてブロックの上側画素及
びブロックの左側画素がエッジでないことを示す情報で
初期化する段階と、前記映像の各画素に対して前記階調
度値の絶対値を既定の臨界値と比較する段階と、前記比
較の結果、階調度演算された絶対値が臨界値より大きい
と、該当画素及び隣接の一つの画素（水平階調度演算子
の場合は左側画素、垂直階調度演算の場合は下側画素）
をエッジと判断し、前記絶対値が臨界値以下なら該当画
素及び隣接の一つの画素をエッジでないものと判断して
２進値に生成する段階とを含んでなることが望ましい。
【０００７】前記技術的課題を達成するための本発明に
よる、映像データのリンギングノイズの減少のための信
号適応フィルターは、圧縮復元された映像データを一時
貯蔵する映像貯蔵部と、前記映像貯蔵部から映像データ
を受取り、加重値が(1、-1）、大きさが１×２及び２×
１である一次元階調度演算子を用いて水平及び垂直方向
に階調度演算を行う階調度演算部と、前記階調度演算部
で水平及び垂直方向に演算された各画素別結果値の絶対
値を所定の臨界値と比較し、その結果を２進値に生成す
る２進エッジマップ生成部と、前記２進エッジマップ生
成部から供給される２進エッジマップ情報を貯蔵し、入
力映像データを２進エッジマップにより少なくとも一つ
のエッジ情報を含むエッジ領域及びエッジ情報を含んで
いない等質領域のうち一つに分類するフィルター決定部
と、前記フィルター決定部から等質領域と判断されたフ
ィルターウィンドウ画素を平均フィルタリングして新た
な画素値を生成する平均フィルターと、前記フィルター
決定部からエッジ領域と判断されたフィルターウィンド
ウ画素を所定の加重値を通して加重フィルタリングして
新たな画素値を生成する加重フィルターとを含むことが
望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、添付された図面に基づき本
発明の望ましい一実施例を詳しく説明する。図１は本発
明の一実施例による信号適応フィルターの構成を示した
ブロック図であって、映像貯蔵部100 、階調度演算部11
0 、２進エッジマップ生成部120 、フィルター決定部13
0 、平均フィルター140 及び加重フィルター150 を含ん
でなる。図５は前記本発明の一実施例による、信号適応
フィルターの動作を示したフローチャートである。
【０００９】前記映像貯蔵部100 はリンギングノイズを
含んでいる圧縮復元された映像データ、さらに詳しくは
動き推定、DCT などを含む信号源符号化処理の逆処理が
行われたデータを一時貯蔵する。前記階調度演算部110
はエッジ画素を捜出すために、前記映像貯蔵部100 に貯
蔵された映像データを一次元階調度演算子を用いて水平
及び垂直方向に一次元階調度演算を行う(500段階）。こ
こで使用される前記一次元階調度演算子は、その加重値
として(1、-1）の値を有し、水平方向への階調度演算時
に用いられる１×２の大きさを有する水平一次元階調度
演算子及び垂直方向への階調度演算時に用いられる２×
１の大きさを有する垂直一次元階調度演算子である。
【００１０】前記２進エッジマップ生成部120 はフィル
タリングの対象ブロックに対する２進エッジマップ情報
を生成する。即ち、前記階調度演算部110 で一次元水平
及び垂直階調度演算子を使用して階調度演算された画素
別結果値に対して絶対値を取って既定の臨界値と比較し
(510段階）、その結果を２進データに生成する(515段
階）。前記過程をブロックを構成している全体画素に対
して各画素別に行い、ブロックに対する２進エッジマッ
プ情報を生成する(520段階）。
【００１１】前記階調度演算部110 及び２進エッジマッ
プ生成部120 の動作をさらに具体的に説明すれば次の通
りである。図２はフィルタリング対象となる８×８画素
の大きさの現在のブロック（基準ブロック）を示したも
のであって、太線で示された部材番号200 は前記基準ブ
ロックの垂直境界線であり、210 は前記基準ブロックの
水平境界線を示す。そして、前記太線200 、210 で取囲
まれたブロック220 がフィルタリングの対象である基準
ブロックを示し、点線で取囲まれたブロックが実際にフ
ィルタリングされるブロック230 である。前記基準ブロ
ック220 には属するが、前記点線ブロック230 には属し
ない画素は次のブロックでフィルタリングされる。
【００１２】基準ブロックに対する２進エッジマップ情
報を生成するために、前記点線ブロック230 の上側画素
及び左側画素を’ノン−エッジ’を示す情報（ここで
は'0'で示す）に初期化する(505段階）。それから一次
元水平階調度演算子を使用して計算された値の絶対値を
臨界値と比較する。ここで、前記臨界値は量子化ステッ
プ（Ｑ）が19より大きいと19に設定され、そうでなけれ
ばＱに設定される。
【００１３】前記比較の結果、階調度演算された結果の
絶対値が前記設定された臨界値より大きいと、前記該当
画素及び該当画素と隣接する画素をエッジと判断し、そ
うでなければ隣接する画素をエッジでないと判断する。
ここで、隣接する画素は水平一次元階調度演算子を使用
すれば、該当画素の右側画素となり、垂直一次元階調度
演算子を使用すれば、該当画素の下側画素となる。
【００１４】一方、このように前記２進エッジマップ生
成部120 から生成された２進エッジマップ情報はエッジ
領域及び等質領域の二つの領域に分類される。このよう
な分類のために本発明はフィルター決定部130 を使用す
る。前記フィルター決定部130 は前記２進エッジマップ
生成部120 から供給される２進エッジマップ情報を貯蔵
し、フィルタリングの対象画素に適用するフィルターを
決定する。本発明では平均フィルター140 及び加重フィ
ルター150 を使用し、３×３の大きさのフィルターウィ
ンドウを使用する。従って、フィルター決定部130 で使
用されるフィルターウィンドウも３×３の大きさを有す
る。
【００１５】フィルター決定部130 は既定の大きさ、即
ち３×３の大きさのフィルターウィンドウ内に入ってい
るエッジ値に基づき、フィルターウィンドウの位置した
２進エッジマップ上の地域がエッジ領域か等質領域かを
判断する(525段階）。これをさらに詳しく説明すれば、
８×８の大きさの映像データを各画素別に３×３の大き
さのフィルターウィンドウでフィルタリング領域を設定
し、前記フィルタリング領域内の画素のうちエッジ情報
を示す画素があるか検査する。フィルタリング領域内の
画素のうちエッジ情報を示す画素のある領域をエッジ領
域と称し、エッジ情報のない領域を等質領域と称する。
【００１６】エッジ領域と判断される場合、フィルター
決定部130 は判断に使われたフィルターウィンドウ内の
２進エッジマップ情報及び中心地点に対した位置データ
を加重フィルター150 に出力し、前記中心地点に対した
位置データを基にして前記フィルターの中心地点の画素
がエッジ情報を示しているか検査する(535段階）。も
し、エッジ情報ならフィルタリングをしなく、元の入力
映像データの該当画素値をそのまま使用し(540段階）、
エッジ情報でなければ、加重フィルタリングをする(545
段階）。ここで、中心地点とは、その地点に位置した画
素の値がフィルタリングにより新たな値に代替される地
点を意味する。
【００１７】一方、等質領域と判断されると、フィルタ
ー決定部130 は判断に使われたフィルターウィンドウ内
の中心地点に対した位置データを平均フィルター140 に
出力して平均フィルタリングをする(530段階）。図３
（Ａ）乃至図３（Ｃ）は二次元３×３フィルターに関連
したものであって、図３（Ａ）は３×３フィルターのた
めのフィルターウィンドウを示している。（Ｂ）は３×
３平均フィルターのための加重値を、そして（Ｃ）は３
×３加重フィルターのための加重値を各々示す。図３
（Ａ）のフィルターウィンドウにおいてフィルター加重
値インデックス値の'5' の地点がそのフィルターウィン
ドウの中心地点である。そして、図４は３×３の大きさ
を有する二次元信号適応フィルターの例を示す。
【００１８】前記平均フィルター140 及び加重フィルタ
ー150 は２次元低域通過フィルターの一種であって、次
にその動作をさらに詳しく説明する。中心地点に対した
位置データが入力されると、平均フィルター140 は中心
地点のフィルタリングされた画素値の計算に必要な画素
値を映像貯蔵部100 から読取る。それから、平均フィル
ター140 は読取った画素値及び図３（Ｂ）に示された加
重値を使用してフィルタリングされた画素値を計算す
る。計算されたフィルタリングされた画素値は中心地点
に対して変更された画素値として使われる。加重フィル
ター150 はフィルター決定部130 から供給される２進エ
ッジマップ情報及び中心地点に対した位置データに基づ
きフィルタリング動作を行う。
【００１９】加重フィルター150 の動作がさらによく理
解されるように例を挙げて説明する。中心地点'5' がエ
ッジ地点なら加重フィルター150 はその中心地点に対し
たフィルタリング動作を行わない。エッジ地点（または
エッジ地点等）が中心地点を除いた３×３フィルターウ
ィンドウ内の位置を有するなら、加重フィルター150は
図３（Ｃ）に示された加重値を使用してフィルタリング
動作を行う。任意のエッジ地点が図３（Ａ）の２及び
６、６及び８、４及び８、または２及び４に位置するな
ら、それらエッジ地点及びその外側の隣接地点の加重値
は全て'0' となる。平均フィルター140 及び加重フィル
ター150 から信号適応フィルタリングされた映像データ
が出力される。
【００２０】一方、前記３×３の大きさを有する二次元
加重フィルター150 のフィルタリングは浮動小数点を含
む浮動小数点演算が発生して計算速度が遅くなる恐れが
ある。これを解決するために、前記浮動少数点計算を整
数計算となるようにフィルターの加重値（フィルター係
数）を変換させうる。前記整数計算への変換は次の通り
である。図３（Ｃ）に示された加重フィルターにおい
て、まずフィルターの加重値が決定されると、前記決定
された加重値を全て合算する。
【００２１】このように合算した値が２なら、フィルタ
ー係数値を変換せずにそのままフィルタリングを行う。
そして、合算した値が３なら、中心地点の画素の加重値
は５に変換し、残り画素の加重値は３に変換する。前記
合算値が４なら、中心地点の画素の加重値は２にし、残
り画素の加重値は１にする。前記合算値が５なら、中心
地点の画素の加重値は７にし、残り画素の加重値は３に
する。前記合算値が６なら、中心地点の画素の加重値は
４にし、残り画素の加重値は３にする。前記合算値が７
なら、中心地点の画素の加重値は３にし、残り画素の加
重値は１にする。前記合算値が８なら、中心地点の画素
の加重値は４にし、残り画素の加重値は２にする。前記
合算値が９なら、中心地点の画素の加重値は11にし、残
り画素の加重値は３にする。
【００２２】一方、前記のような過程を経てフィルタリ
ングされた映像データはマクロブロック単位の信号適応
フィルタリングされた映像データを形成し、これを繰返
してフレーム映像に対して信号適応フィルタリングを行
うことになる(550段階）。ここで、フィルタリングする
ブロックの大きさは望ましい一例に過ぎず、これにより
本発明が限定されないことは明白である。
【００２３】
【発明の効果】本発明によれば、ブロックに基づいた圧
縮復元された映像からリンギングノイズを除去し、PSNR
(peak signal to noise ratio)を向上させ、圧縮復元さ
れた映像の品質を改善させうる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例による信号適応フィルターの
構成を示したブロック図である。
【図２】フィルタリングの対象となる８×８画素の大き
さの現在のブロック（基準ブロック）を示した図であ
る。
【図３】（Ａ）は二次元３×３フィルターのためのフィ
ルターウィンドウを示す図、（Ｂ），（Ｃ）は３×３平
均フィルター及び加重フィルターのための加重値を示す
図である。
【図４】３×３の大きさを有する二次元信号適応フィル
ターの例を示す図である。
【図５】本発明の一実施例による信号適応フィルターの
動作を示したフローチャートである。
【符号の説明】
100 映像貯蔵部 110 階調度演算部 120 ２進エッジマップ生成部 130 フィルター決定部 140 平均フィルター 150 加重フィルター

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 映像データのリンギングノイズの減少の
    ための信号適応フィルタリング方法において、 (a) フィルタリングしようとする映像の各画素別に、加
    重値が(1、-1）、大きさが１×２及び２×１の一次元水
    平及び垂直階調度演算子を用いて階調度演算を行い、そ
    の絶対値を既定の臨界値と比較し、その結果を２進値に
    生成する画素エッジ値生成段階と、 (b) 前記画素エッジ値生成段階を、所定の大きさを有す
    る画素ブロックの各画素別に繰返してブロック全体に対
    する２進エッジマップを生成するブロックエッジマップ
    生成段階と、 (c) 前記生成された２進エッジマップの情報に対して既
    定の大きさのフィルターウィンドウを適用し、前記フィ
    ルターウィンドウ内に含まれている２進エッジマップ情
    報がエッジ情報を含んでいるかを判断する段階と、 (d) 前記判断段階でエッジ情報を含んでいないと判断さ
    れると、画素別に該当フィルターウィンドウに属する画
    素値に対して既定の第１加重値を使用してフィルタリン
    グして新たな画素値を生成する平均フィルタリング段階
    と、 (e) 前記判断段階でエッジ情報を含んでいると判断され
    ると、画素別に該当フィルターウィンドウに属する画素
    値に対して既定の第２加重値を使用してフィルタリング
    して新たな画素値を生成し、前記フィルターウィンドウ
    の中心に位置した画素がエッジ情報である場合はフィル
    タリングをしない加重フィルタリング段階とを含むこと
    を特徴とするリンギングノイズの減少のための信号適応
    フィルタリング方法。
  2. 【請求項２】 前記(a) 段階の臨界値は、 量子化ステップが19より大きいと19に設定し、 前記量子化ステップが19以下ならＱに設定することを特
    徴とする請求項１に記載のリンギングノイズの減少のた
    めの信号適応フィルタリング方法。
  3. 【請求項３】 前記(a) 段階は、 (a1) 前記フィルタリング対象ブロックを基準としてブ
    ロックの上側画素及びブロックの左側画素がエッジでな
    いことを示す情報で初期化する段階と、 (a2) 前記映像の各画素に対して前記階調度値の絶対値
    を既定の臨界値と比較する段階と、 (a3) 前記比較の結果、階調度演算された絶対値が臨界
    値より大きいと、該当画素及び隣接の一つの画素（水平
    階調度演算子の場合は左側画素、垂直階調度演算の場合
    は下側画素）をエッジと判断し、前記絶対値が臨界値以
    下なら該当画素及び隣接の一つの画素をエッジでないと
    判断して２進値に生成する段階とを含んでなることを特
    徴とする請求項１または２に記載のリンギングノイズの
    減少のための信号適応フィルタリング方法。
  4. 【請求項４】 前記フィルターウィンドウは３×３の大
    きさを有するフィルターウィンドウであることを特徴と
    する請求項１または２に記載の信号適応フィルタリング
    方法。
  5. 【請求項５】 圧縮復元された映像データを一時貯蔵す
    る映像貯蔵部と、 前記映像貯蔵部から映像データを受取り、加重値が(1、
    -1）、大きさが１×２及び２×１である一次元階調度演
    算子を用いて水平及び垂直方向に階調度演算を行う階調
    度演算部と、 前記階調度演算部で水平及び垂直方向に演算された各画
    素別結果値の絶対値を所定の臨界値と比較し、その結果
    を２進値に生成する２進エッジマップ生成部と、 前記２進エッジマップ生成部から供給される２進エッジ
    マップ情報を貯蔵し、入力映像データを２進エッジマッ
    プにより少なくとも一つのエッジ情報を含むエッジ領域
    及びエッジ情報を含んでいない等質領域のうち一つに分
    類するフィルター決定部と、 前記フィルター決定部から等質領域と判断されたフィル
    ターウィンドウ画素を平均フィルタリングして新たな画
    素値を生成する平均フィルターと、 前記フィルター決定部からエッジ領域と判断されたフィ
    ルターウィンドウ画素を所定の加重値を通して加重フィ
    ルタリングして新たな画素値を生成する加重フィルター
    とを含むことを特徴とするリンギングノイズの減少のた
    めの信号適応フィルター。
JP7770898A 1997-04-04 1998-03-25 リンギングノイズの減少のための信号適応フィルタリング方法及び信号適応フィルター Expired - Fee Related JP3001094B2 (ja)

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