JPH1198510A - 画像復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像全体のシャープさを失うことなくブロッ
ク歪みを抑制する。 【解決手段】 直交変換とフレーム間予測による情報量
圧縮処理を受けた画像をマクロブロック単位に復号化す
る画像復号化装置において、前記画像中の動き領域のエ
ッジを含むマクロブロックを特定する特定手段、前記特
定されたマクロブロックの情報とそのマクロブロックに
隣接する他のマクロブロックの情報とを比較してブロッ
ク歪みの発生の有無を判定する判定手段、ブロック歪み
の発生が判定されたとき前記特定されたマクロブロック
と前記他のマクロブロックとの境界上に位置する画素値
に対してローパスフィルタ処理を施すフィルタ手段を備
える。再生画像のブロック歪みを生じている部分、すな
わちマクロブロックの境界部分だけにフィルタ処理を施
すので、余計な部分に対するフィルタ処理を回避して、
画像全体のシャープさを確保しつつ、ブロック歪みの抑
制が図られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、画像復号化装置、
詳しくは、直交変換とフレーム間予測による情報量圧縮
処理を受けた画像を復号化（再生）する装置に関し、特
に、再生の際に発生する歪み（以下、ブロック歪みと言
う）を抑制する技術に関する。

【０００２】

【発明の背景】一般に、画像信号は、高い冗長性を有す
る（ある画素の信号値は近傍の信号値と高い相関を持
つ）ため、直交変換とフレーム間予測を行うことにより
情報量を大幅に削減（画像圧縮）できる。直交変換は、
画像信号の空間方向の冗長度を削減する技術であり、デ
ィジタル動画像圧縮の国際標準（ＩＴＵ−Ｔ Ｈ．２６
１）ではＤＣＴ（Discrete Cosine Transform：離散コ
サイン変換）が使われている。また、フレーム間予測
は、画像信号の時間方向の冗長度を削減する技術であ
り、Ｈ．２６１では動き補償フレーム間予測が使われて
いる。

【０００３】上記二つの圧縮技術の原理を簡単に説明す
ると、ＤＣＴは、画像信号を８×８画素のブロックに分
割し、各ブロック内の画素情報を周波数分解（直交変
換）して高周波項を丸めることにより画像を圧縮（空間
方向圧縮）するものであり、動き補償フレーム間予測
は、少なくとも二つのフレームの相関をとってマクロブ
ロック（上記ブロックを四つ集めたもの）の移動情報
（動きベクトル）を求め、この移動情報をそのマクロブ
ロックの情報とすることにより画像を圧縮（時間方向圧
縮）するものである。

【０００４】ところで、かかる二つの圧縮技術を用いた
画像を復号化する際に、画像中の動き部分のエッジにブ
ロック歪みが発生することがあり、画質の点で改善が求
められている。因みに、このブロック歪みは、圧縮処理
の際に何らかの原因（動きベクトルの誤検出や量子化誤
差の累積など）で情報の欠落が生じ、隣接するマクロブ
ロック間の情報の連続性が失われるためと考えられてい
る。

【０００５】

【従来の技術】ブロック歪みを抑制する技術としては、
例えば、特開平４−１９２６９５号公報に記載のものが
知られている。この公知技術は、再生画像の動き領域の
全体にローパスフィルタ処理（画像情報の平滑化処理）
を施すというものである。これによれば、隣接するマク
ロブロック間の情報の急激な変化を抑えて連続性を回復
でき、視覚上の違和感をなくして画質を改善できる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、かかる
従来の技術にあっては、再生画像の“動き領域の全体
に”ローパスフィルタ処理を施すため、ブロック歪みを
生じていない部分（マクロブロックの中央部分とその周
辺部分、すなわちマクロブロックの境界部分以外の部
分）の画像情報も余計に平滑化されてしまい、ブロック
歪みを抑制できる反面、画像全体のシャープさが失われ
るという問題点がある。

【０００７】そこで、本発明は、画像全体のシャープさ
を失うことなくブロック歪みを抑制することを目的とす
る。

【０００８】

【課題を解決するための手段】請求項１に係る発明は、
直交変換とフレーム間予測による情報量圧縮処理を受け
た画像をマクロブロック単位に復号化する画像復号化装
置において、前記画像中の動き領域のエッジを含むマク
ロブロックを特定する特定手段と、前記特定されたマク
ロブロックの情報とそのマクロブロックに隣接する他の
マクロブロックの情報とを比較してブロック歪みの発生
の有無を判定する判定手段と、ブロック歪みの発生が判
定されたとき前記特定されたマクロブロックと前記他の
マクロブロックとの境界上に位置する画素値に対してロ
ーパスフィルタ処理を施すフィルタ手段と、を備えたこ
とを特徴とする。

【０００９】請求項１に係る発明では、再生画像のブロ
ック歪みを生じている部分、すなわちマクロブロックの
境界部分だけにフィルタ処理を施すので、余計な部分に
対するフィルタ処理を回避して、画像全体のシャープさ
を確保しつつ、ブロック歪みの抑制が図られる。

【００１０】

【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例を図面に基
づいて説明する。図１〜図７は本発明に係る画像復号化
装置の一実施例を示す図であり、ＤＣＴや動き補償フレ
ーム予測を行う点でＨ．２６１と共通するＭＰＥＧ（Mo
ving Picture Experts Group）画像の復号化装置への適
用例である。

【００１１】ＭＰＥＧ（ＭＰＥＧ１やＭＰＥＧ２）画像
は、ランダムアクセス可能、復号化処理のリアルタイム
性、異なるテレビジョン方式（ＮＴＳＣやＰＡＬ）への
親和性を持つなどの点でＨ．２６１と相違するが、基本
的に、ＤＣＴによって空間方向の画像圧縮を行うととも
に動き補償フレーム間予測によって時間方向の画像圧縮
を行う点でＨ．２６１と共通する。

【００１２】図１において、１は可変長符号化方式（Ｄ
ＣＴ係数や動きベクトル値などに対して出現確率の高い
順に短い符号長を割当てる符号化方式）を用いて符号化
された映像ストリームを同符号化方式の逆を行うことに
よって再生する可変長復号化部、２は映像ストリームの
ブロック（８×８の画素）毎に、ＤＣＴ変換後の各変換
係数に量子化ステップ（量子化の際に各係数に与えた除
数）を掛けて逆量子化を行う逆量子化部、３は逆量子化
後の映像ストリームのブロック毎に逆変換を行って元の
フレーム画像を再生（復号化）する逆ＤＣＴ部、４はｉ
番目のフレーム画像とｉ−１番目のフレーム画像の所要
部分（動きベクトル値に基づいて演算された動き領域部
分）とを加算する加算器、５はｉ番目のフレーム画像を
格納するメモリ、６は所定の復号化情報Ｓａに基づいて
現在処理中のマクロブロックが動き領域のエッジを含む
か否かを判定しそうであれば所定の指示信号Ｓｂをアク
ティブにする動き境界指示部、７は所定の指示信号Ｓｂ
がアクティブのとき加算器４の出力にローパスフィルタ
処理（画素値の平滑化処理）を施すローパスフィルタ部
（フィルタ手段）、８はローパスフィルタ部７の出力を
所定のテレビジョン方式（例えばＮＴＳＣ）のフォーマ
ットに適合させるエンコーダ部である。

【００１３】図２は、本実施例のポイントである動き境
界指示部６の構成図である。図２において、６ａは所定
の制御情報Ｓａ（例えば、動きベクトル値、マクロブロ
ックタイプ、モーションタイプ、ＤＣＴタイプ、量子化
スケールコードの何れか又はこれらの組み合わせ）に基
づいてマクロブロックの水平／垂直の境界を判定するブ
ロック境界判定部、６ｂは注目マクロブロックに隣接す
る四つのマクロブロック（図６参照）のうち上側のマク
ロブロックの制御情報Ｓａを保持する上ブロック制御情
報保持部、６ｃは同じく左側のマクロブロックの制御情
報Ｓａを保持する左ブロック制御情報保持部、６ｄは注
目マクロブロックの制御情報Ｓａを保持する注目ブロッ
ク制御情報保持部、６ｅは上記四つのマクロブロックの
うち左側のマクロブロックの制御情報Ｓａを保持する右
ブロック制御情報保持部、６ｆは同じく下側のマクロブ
ロックの制御情報Ｓａを保持する下ブロック制御情報保
持部、６ｇは各保持情報と水平／垂直指示信号に基づい
て水平動き境界指示信号及び垂直動き境界指示信号を生
成するマクロブロック制御情報比較／判定部であり、マ
クロブロック制御情報比較／判定部６ｇは、図３に示す
ように、四つのイクスクルーシブオアゲート１０〜１
３、四つのアンドゲート１４〜１７及び二つのオアゲー
ト１８、１９で構成されている。

【００１４】図４は、ローパスフィルタ部７の構成図で
ある。図４において、７ａはブロック歪み検出部（判定
手段）、７ｂ、７ｃはアンドゲート、７ｄは遅延部、７
ｅは第１スイッチ部、７ｆは第１フィルタ部、７ｇは第
２スイッチ部、７ｈは第３スイッチ部、７ｉは第２フィ
ルタ部、７ｊは第４スイッチ部であり、ブロック歪み検
出部７ａは、図５に示すように、画素遅延部３０、減算
器３１、スイッチ３２、加算器３３及び比較器３４から
なる水平方向ブロック歪み検出部３５と、ライン遅延部
３６、減算器３７、スイッチ３８、加算器３９及び比較
器４０からなる垂直方向ブロック歪み検出部４１とから
構成されている。

【００１５】このような構成において、マクロブロック
制御情報比較／判定部６ｇでは、まず、注目マクロブロ
ックの制御情報Ｓｂと、その注目マクロブロックに隣接
する上下左右のマクロブロックの各制御情報Ｓｂとの不
一致が判定される。四つのイクスクルーシブオアゲート
１０〜１３はそのための要素であり、何れか一つでも不
一致があると該当するイクスクルーシブオアゲートの出
力がハイレベルになって、その出力につながるアンドゲ
ートの一方の入力をアクティブにする。左側二つのアン
ドゲート１４、１５の他方の入力には水平指示信号が与
えられるようになっており、また、右側二つのアンドゲ
ート１６、１７の他方の入力には垂直指示信号が与えら
れるようになっており、これら何れか一つのアンドゲー
トの出力がハイレベルになったときに、その出力につな
がるオアゲートから水平動き境界指示信号（オアゲート
１８の場合）や垂直動き境界指示信号（オアゲート１９
の場合）が出力されるようになっている。

【００１６】今、図６のマクロブロックの位置関係図に
おいて、例えば、注目マクロブロックの制御情報Ｓｂと
上側のマクロブロックの制御情報Ｓｂとが不一致となっ
た場合は、図３のイクスクルーシブオアゲート１０の出
力がハイレベルになるが、このハイレベルは、水平指示
信号がハイレベルになるまでオアゲート１８に伝達され
ない。すなわち、図７のタイミング図に示すように、
“水平指示信号”がハイレベルになっている間だけ（オ
アゲート１８の出力がハイレベルになって）水平動き境
界指示信号がハイレベルで出力されるようになってい
る。ここで、水平指示信号はマクロブロックの水平方向
の境界を示す信号（図２のマクロブロック境界判定部６
ａで作られた信号）であるから、上記のごとく生成され
た水平動き境界指示信号は、図６のマクロブロックの位
置関係図における注目マクロブロックとその上側のマク
ロブロックとの境界（ハッチング部分参照）を示すこと
になる。

【００１７】したがって、動き境界指示部６は、画像中
の動き領域のエッジを含むマクロブロックを特定すると
共に、その特定されたマクロブロックとその特定された
マクロブロックに隣接する他のマクロブロックとの境界
を判定するから、発明の要旨に記載の特定手段の機能の
全部とフィルタ手段の機能の一部（境界判定）を有して
いる。

【００１８】次に、ローパスフィルタ部７では、まず、
水平／垂直指示信号（図２のマクロブロック境界判定部
６ａで作られた信号）と復号化されたＭＰＥＧ信号とに
基づいて、ブロック歪みの発生の有無を検出する。ブロ
ック歪み検出部７ａはそのための要素である。ブロック
歪みの検出は、例えば、注目マクロブロックの境界付近
の画素情報と、注目マクロブロックに隣接する他のマク
ロブロックの画素情報との差分を取り、その差分の総和
と所定値（排除すべきブロック歪みのレベルに応じたし
きい値）とを比較することにより行うことができる（図
５参照）。差分の総和が所定値を越えていればブロック
歪みが発生している。ローパスフィルタ部７におけるブ
ロック歪み検出部７ａ以外の要素は、ブロック歪みが発
生しているときはＭＰＥＧ信号をローパスフィルタ処理
して出力し、そうでないときはＭＰＥＧ信号をそのまま
出力するためのものであり、特に、アンドゲート７ｃ、
第１スイッチ部７ｅ、第１フィルタ部７ｆ及び第２スイ
ッチ部７ｇは、垂直方向のＭＰＥＧ信号にフィルタ処理
を施すためのもの、アンドゲート７ｂ、第３スイッチ部
７ｈ、第２フィルタ部７ｉ及び第４スイッチ部７ｊは、
水平方向のＭＰＥＧ信号にフィルタ処理を施すためのも
のである。

【００１９】ブロック歪みが発生していない場合、ブロ
ック歪み検出部７ａの出力はローレベルであり、二つの
アンドゲート７ｂ、７ｃの出力は何れもローレベル固定
である。第１〜第４のスイッチ部７ｅ、７ｇ、７ｈ、７
ｊは、破線で示された対応するアンドゲート７ｂ、７ｃ
の出力がローレベルのときに、第１フィルタ部７ｆや第
２フィルタ部７ｉをパスする経路を選択するものであ
り、したがって、ブロック歪みが発生していない場合
は、ＭＰＥＧ信号は第１フィルタ部７ｆや第２フィルタ
部７ｉを通過せず、無処理で出力される。

【００２０】一方、ブロック歪みが発生している場合、
ブロック歪み検出部７ａの出力はハイレベルになり、二
つのアンドゲート７ｂ、７ｃの出力に水平／垂直動き境
界指示信号がそのまま取り出されることになる。さて、
先の説明例によれば、水平動き境界指示信号は、図６の
マクロブロックの位置関係図における注目マクロブロッ
クとその上側のマクロブロックとの境界（ハッチング部
分参照）を示していたから、この例を図４に当てはめれ
ば、上側のアンドゲート７ｂの出力がハイレベルになる
ときは、ＭＰＥＧ信号の画像が、丁度、注目マクロブロ
ックとその上側のマクロブロックとの境界に位置するこ
とになる。

【００２１】したがって、上側のアンドゲート７ｂの出
力がハイレベルになっている間は、第３スイッチ部７ｈ
と第４スイッチ部７ｊが切替わり、上記二つのマクロブ
ロックの境界上の画素値が第２フィルタ部７ｉを通過す
るので、マクロブロックの境界上の画素値だけに限定し
たローパスフィルタ処理を行うことができる。その結
果、冒頭の従来例のような余計なフィルタ処理を行わな
いため、画質の劣化（シャープさを失わない）を回避し
つつ、ブロック歪みを抑制できる有益な技術を提供でき
る。

【００２２】

【発明の効果】本発明によれば、画像全体のシャープさ
を失うことなくブロック歪みを抑制することができ、例
えば、ＭＰＥＧなどに用いて好適な技術を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】一実施例の全体構成図である。

【図２】一実施例の動き境界指示部の構成図である。

【図３】一実施例のマクロブロック制御情報比較／判定
部の構成図である。

【図４】一実施例のローパスフィルタ部の構成図であ
る。

【図５】一実施例のブロック歪み検出部の構成図であ
る。

【図６】一実施例のマクロブロックの位置関係図であ
る。

【図７】一実施例のタイミング図である。

【符号の説明】

６：動き境界指示部（特定手段、フィルタ手段） ７ａ：ブロック歪み検出部（判定手段） ７：ローパスフィルタ部（フィルタ手段）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】直交変換とフレーム間予測による情報量圧
   縮処理を受けた画像をマクロブロック単位に復号化する
   画像復号化装置において、 前記画像中の動き領域のエッジを含むマクロブロックを
   特定する特定手段と、 前記特定されたマクロブロックの情報とそのマクロブロ
   ックに隣接する他のマクロブロックの情報とを比較して
   ブロック歪みの発生の有無を判定する判定手段と、 ブロック歪みの発生が判定されたとき前記特定されたマ
   クロブロックと前記他のマクロブロックとの境界上に位
   置する画素値に対してローパスフィルタ処理を施すフィ
   ルタ手段と、を備えたことを特徴とする画像復号化装
   置。