KR100207642B1 - 영상신호 필터링방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 디지탈 영상기기에 있어서 영상신호 필터링방법에 관한 것으로서, 블럭단위의 복잡도를 구하기 위하여 서로 인접한 두개의 블럭과, 두개의 블럭 양옆에 위치한 블럭내의 2개 화소씩을 이용하여 두개 블럭단위의 화소분산을 구하는 단계와, 산출된 화소분산으로부터 최대분산을 구하는 단계와, 산출된 최대분산과 매크로블럭 단위의 양자화 사텝사이즈로부터 블럭의 평균잡음을 구하는 단계와, 산출된 평균잡음과 화소분산으로부터 각 화소에 대한 잡음 예측치를 구하는 단계와, 산출된 잡음예측치에 따라 설정되는 필터계수를 이용하여 부호화된 영상신호를 필터링하는 단계로 이루어진다. 따라서, 1 프레임이 지나가는 시간내에 1 프레임분의 데이타에 대한 필터링을 수행할 수 있으므로 실시간 구현이 가능하다.

Description

영상신호 필터링방법
제1도는 종래의 영상신호 필터링방법을 설명하기 위한 도면.
제2도는 본 발명에 의한 영상신호 필터링방법을 설명하기 위한 도면.
제3도는 5탭 윈도우를 나타낸 도면.
제4도는 영상신호의 프레임 구조를 나타낸 도면.
본 발명은 디지탈 영상기기에 있어서 영상신호 필터링방법에 관한 것으로서, 특히 서로 인접한 두개의 블럭과, 두개의 블럭 양옆에 위치한 블럭내의 2개 화소씩을 이용하여 구해진 블럭내의 화소분산을 이용하여 블럭내의 각 화소에 대한 잡음 예측치를 산출하고, 산출된 잡음 예측치에 따른 필터계수를 이용하여 부호화된 영상신호를 필터링하기 위한 영상신호 필터링방법에 관한 것이다.
통상적으로 다지탈 영상신호를 전송하거나 저장매체에 기록할 경우, 데이타량을 줄이기 위하여 부호화를 해 주게 된다. 부호화시, 블럭단위로 이산여현변환(DCT)을 수행하고, DCT 결과 생성되는 DCT 계수를 매크로블럭 단위로 산출되는 양자화 스텝사이즈에 의해 양자화함으로써, 복호화를 수행한 후에 화면상에 블럭 단위의 모양이 나타나는 블럭킹 효과(blocking effect)와, 그 밖의 부호화 잡음으로 인하여 화질의 열화가 발생한다. 이렇게 블럭 단위로 부호화된 영상을 복호화한 후에 발생하는 부호화 잡음을 줄이기 위해서 블럭 단위의 복잡도를 구하고 복잡도에 따라 필터링하는 방법이 많이 사용되고 있다.
한편, 양자화 스텝사이즈는 영상의 복잡도에 따라 결정되는데 즉, 복잡도가 클수록 양자화 스텝사이즈를 크게 하여 부호화하는데 양자화 스텝사이즈가 클수록 복호화 후에 잡음이 많이 발생한다. 따라서, 양자화 스텝사이즈는 잡음이 어느 정도 발생할 것인지를 예측하는 중요한 척도가 된다.
블럭 단위로 복잡도를 구하기 위해서는 먼저 다섯 화소씩 묶어서 화소를 분산을 구해야 한다. 복호화된 영상의 블럭내의 데이타 d(i, j) (여기서, i=0,1,..,7, j=0,1,...,7)에 대해서 (i, j) 위치에 있는 화소를 필터링하기 위해서 제3도에 도시된 5탭(tap) 윈도우안에 있는 다섯 화소들을 이용하여 탭 중앙에 있는 화소의 평균(d)과 분산( 2d(i,j))을 다음 (1)식과 (2)식에 의해 구한다.
이때, 필터 탭 중앙에 있는 화소의 분산을 구하기 위해서 양옆에 있는 두개씩의 화소를 이용할 경우, 그 두개씩의 화소가 이웃 블럭의 화소일 경우에는 그 데이타를 그대로 사용하고, 프레임의 경계를 벗어날 경우에는 프레임 경계안에 있는 화소를 반복해서 사용한다. 블럭내에서 각 화소들의 분산( 2d(i,j))의 평균값인 평균분산( 2 2
한편, 불럭내 최대분산( 2max)과 양자화 스텝사이즈(Qs)로부터 블럭 평균 잡음( 2bn)을 구한다. 블럭 평균 잡음( 2bn)은 매크로블럭의 양자화 스텝사이즈(Qs)와 하나의 블럭안에 얼마나 큰 복잡도를 갖는 화소가 있는가에 따라 정해진다. 하나의 블럭내의 각 화소마다 잡음예측치를 구하고, 예측된 잡음의 양에 따라 필터계수를 달리하여 필터링한다.
상기한 바와 같이 블럭내에서 화소 분산을 구할 때 블럭 경계에 있는 화소들은 인접한 블럭에 있는 화소를 이용해야 한다. 즉, 제1도에 도시된 바와 같이 하나의 블럭을 처리하기 위해서는 그 블럭의 데이타외에 양옆의 블럭경계에 인접한 블럭에서 2개씩의 화소가 더 필요하다. 이러한 방법으로 1 프레임의 데이타를 처리하기 위해서는 1프레임분의 데이타가 지나가는 시간보다 더 많은 시간을 필요로 하기 때문에 실시간으로 구현하기 어려운 문제가 있다.
따라서, 본 발명의 목적은 상술한 문제점을 해결하기 위하여, 서로 인접한 두개의 블럭과, 두개의 블럭 양옆에 위치한 블럭내의 2개 화소씩을 이용하여 구해진 블럭내의 화소분산을 이용하여 블럭내의 각 화소에 대한 잡음 예측치를 산출하고, 산출된 잡음 예측치에 따른 필터계수를 이용하여 부호화된 영상신호를 필터링하기 위한 영상신호 필터링방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 의한 영상신호 필터링방법은 부호화된 영상신호의 부호화잡음을 감소시키기 의하여, 블럭단위의 복잡도를 구하기 위하여 서로 인접한 두개의 블럭과, 상기 두개의 블럭 양옆에 위치한 블럭내의 2개 화소씩을 이용하여 두개 블럭단위의 화소분산을 구하는 화소분산 산출단계; 상기 산출된 화소분산으로부터 최대분산을 구하는 최대분산 산출단계; 상기 산출된 최대분산과 매크로블럭 단위의 양자화 스텝사이즈로부터 블럭의 평균잡음을 구하는 평균잡음 산출단계; 상기 산출된 평균잡음과 상기 화소분산으로부터 각 화소에 대한 잡음 예측치를 구하는 잡음예측치 산출단계; 및 상기 산출된 잡음예측치에 따라 설정되는 필터계수를 이용하여 상기 부호화된 영상신호를 필터링하는 필터링단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.
그러면 본 발명에 대하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.
제2도는 본 발명에 의한 영상신호 필터링방법을 설명하기 위한 도면으로서, 두개의 블럭과 인접한 블럭의 화소들로 처리단위를 구성한 것이다. 이에 대하여 좀 더 상세히 설명하면 다음과 같다.
복호화기에서 영상신호는 필드 단위로 1 라인씩 출력되는데 영상의 특성을 반영하는 복잡도를 계산하기 위해서는 블럭 단위로 데이타 처리 형태를 만들어 주어야 한다. 이를 위하여 영상 복호화기에 입력되는 데이타를 제2도에서와 같이 두개의 블럭씩 처리한다. 다시 말해서, 하나의 블럭을 처리할 때 하나의 블럭의 양쪽 경계에 있는 화소들은 화소 분산을 구하기 위해서 인접한 블럭의 화소를 이용해야 하기 때문에 제2도에서와 같이 두개의 블럭 즉, 블럭 1 및 블럭 2와 양옆의 2화소 즉, L 및 R을 함께 읽어들인다.
이러한 방법으로 화소 분산을 구할 경우, 블럭 1의 왼쪽 경계에 있는 화소들은 분산을 구할때 L에 있는 화소를 이용하고, 블럭 1의 오른쪽 경계에 있는 화소는 블럭 2에 있는 화소를 이용한다. 이와 마찬가지로 블럭 2의 왼쪽 경계에 있는 화소들은 분산을 구할때 블럭 1에 있는 화소를 이용하고, 블럭 2의 오른쪽 경계에 있는 화소는 R에 있는 화소를 이용한다.
그러면, 1 프레임에 있는 858525 데이타 중 제4도에 있는 프레임 구조를 갖는 8860 블럭분의 유효 데이타에 대한 화소 분산을 구할때, 제1도에 도시된 종래 방법 즉, 하나의 블럭과 인접한 블럭의 2개 화소를 이용하는 경우 1 프레임을 처리하는데 소요되는 시간과, 제2도에 도시된 본 발명에 의한 방법 즉, 두개의 블럭과 인접한 블럭의 2개 화소를 이용하는 경우 1 프레임을 처리하는데 소요되는 시간과, 1 프레임이 지나가는 시간을 각각 산출하면 다음과 같다.
1) 하나의 블럭씩 읽어들일 경우, 12*8*88*60 = 506880 클럭
여기서, 12는 블럭의 1 라인을 처리할때 필요한 화소수로서, 블럭의 수평방향 화소수(8)와 양옆에 인접한 블럭의 화소수(2+2)를 합한 것이다. 8은 블럭의 수직 방향의 화소수이고, 88*60은 1 프레임에 있는 블럭수이다.
2) 두개의 블럭씩 읽어들일 경우, 20*8*44*60 = 422400 클럭
여기서, 20은 두개 블럭의 1 라인을 처리할때 필요한 화소수로서, 두개 블럭의 수평방향 화소수(8+8)와 양옆에 인접한 블럭의 화소수(2+2)를 합한 것이다. 8은 블럭의 수직 방향의 화소수이고, 44*60은 1 프레임에 있는 두개의 블럭수이다.
3) 1 프레임이 지나가는 시간 858*525 = 450450 클럭
즉, 1 프레임의 데이타가 지나갈때 소요되는 시간은 450450 클럭인데 비하여, 하나의 블럭씩 처리한 경우에는 506880 클럭이 소요되므로 실시간 구현이 어려운 반면, 본 발명에서와 같이 두개의 블럭씩 처리한 경우에는 422400 클럭이 소요되므로 실시간 구현이 가능하다.
상술한 바와 같이 디지탈 영상기기에 있어서 본 발명에 의한 영상신호 필터링방법에서는 블럭내의 각 화소에 대한 잡음 예측치를 구하기 위하여 블럭내의 화소분산을 구할때 서로 인접한 두개의 블럭과, 두개의 블럭 양옆에 위치한 블럭내의 2개 화소씩을 이용함으로써 1 프레임이 지나가는 시간내에 1 프레임분의 데이타에 대한 필터링을 수행할 수 있으므로 실시간 구현이 가능한 이점이 있다.

Claims (1)

  1. 부호화된 영상신호의 부호화잡음을 감소시키기 위하여, 블럭단위의 복잡도를 구하기 위하여 서로 인접한 두개의 블럭과, 상기 두개의 블럭 양옆에 위치한 블럭내의 2개 화소씩을 이용하여 두개 블럭단위의 화소분산을 구하는 화소분산 산출단계; 상기 산출된 화소분산으로부터 최대분산을 구하는 최대분산 산출단계; 상기 산출된 최대분산과 매크로블럭 단위의 양자화 스텝사이즈로부터 블럭의 평균잡음을 구하는 평균잡음 산출단계; 상기 산출된 평균잡음과 상기 화소분산으로부터 각 화소에 대한 잡음 예측치를 구하는 잡음예측치 산출단계; 및 상기 산출된 잡음예측치에 따라 설정되는 필터계수를 이용하여 상기 부호화된 영상신호를 필터링하는 필터링단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 영상신호 필터링방법.
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