KR100618849B1 - 영상에서의 블록킹 현상 필터링 장치 및 방법 - Google Patents

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Abstract

동영상 압축 복원시 블록단위로 압축된 영상에서 발생될 수 있는 블록킹 현상을 제거하는 블록킹 현상 필터링 장치 및 방법이 개시된다. 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 장치 및 방법은, 싱글 블록키 패턴(single blocky pattern) 및 더블 블록키 패턴(double blocky pattern)을 정의하고 이 패턴들에 적절한 필터링 방법을 채택함으로써 과도한 필터링으로 인한 브러링을 방지할 수 있고 블록킹 현상을 효과적으로 제거할 수 있다. 또한 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 방법은, 프레임 영상에서 매크로 블록이 필드 방식에 의해 코딩되어 있을 경우 탑 필드(top-field)에 속하는 화소들과 바텀 필드(bottom-field)에 속하는 화소들을 따로 따로 필터링함으로써 기존의 MPEG-4 방식으로는 효과적으로 제거될 수 없는 블록킹 패턴도 효과적으로 제거할 수 있다.

Description

영상에서의 블록킹 현상 필터링 장치 및 방법{Apparatus and method for filtering blocking effect in image}
본 발명의 상세한 설명에서 인용되는 도면을 보다 충분히 이해하기 위하여 각 도면의 간단한 설명이 제공된다.
도 1은 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이다.
도 2는 도 1에 도시된 블록킹 현상 필터링 장치에서 수행되는 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 3은 수평 블록 경계 및 수직 블록 경계에서의 화소 분포를 나타내는 도면이다.
도 4는 싱글 블록키 패턴 및 이에 대한 필터링 조건을 나타내는 도면이다.
도 5는 더블 블록키 패턴 및 이에 대한 필터링 조건을 나타내는 도면이다.
도 6은 인접한 두개의 매크로 블록들중 적어도 하나의 블록이 필드 방식에 의해 코딩되어 있을 경우의 본 발명에 따른 필터링 방법을 나타내는 도면이다.
본 발명은 영상의 블록킹 현상에 관한 것으로, 특히 동영상 압축 복원시 블록단위로 압축된 영상에서 발생될 수 있는 블록킹 현상을 제거하는 블록킹 현상 필터링 장치 및 방법에 관한 것이다.
동영상 압축 복원시 블록단위로 압축된 영상에서는 영상 블록들 간 경계(boundary) 주변에 블록킹(blocking) 현상이 발생될 수 있다. 따라서 이러한 블록킹 현상을 제거하기 위한 필터링 방법이 필요하다. MPEG-4에 규정된 블록킹 현상 필터링 방법은, 블록들 간 경계 주변에 위치한 10개의 화소들을 이용하여 2종류의 영역 모드, 즉 DC-오프셋(offset) 모드와 디폴트(default) 모드를 정의하고 이 모드들에 따라 블록들 간 경계 주변의 8개의 화소들에 대해 선택적으로 필터링을 수행한다. 2종류의 영역 모드를 결정하는 방법은 다음 수학식(1)을 이용한다.
f = φ(v0-v1) + φ(v1-v2) + φ(v2-v3) + φ(v3-v4) + φ(v4-v5) + φ(v5-v6) + φ(v6-v7) + φ(v7-v8) + φ(v8-v9)
여기에서 φ(a) = 1 if (|a| <= TH1) else 0
좀더 설명하면 수학식(1)의 f 값을 통해, 블록들 간 경계에 위치한 10개의 화소들에 대해 서로 인접하는 화소들 간의 차이가 임계치(TH1)보다 작을 경우의 빈도를 구한다. 이 빈도가 임계치(TH2)보다 작을 경우 DC-오프셋 모드로 정의되고 그렇지 않을 경우 디폴트 모드로 정의된다. 어느 영역이 DC-오프셋 모드일 경우 완만한 영역으로 판단되어 소정의 필터계수를 갖는 로우패쓰 필터(low pass filter)를 이용하여 블록킹 현상을 제거한다. 어느 영역이 디폴트 모드일 경우에는 블록들 간 경계 주변의 주파수 정보를 구하고 이 주파수 정보를 이용하여 경계에 내포된 불연속적인 성분의 크기를 최소치로 조정하여 블록킹 현상을 제거한다.
그런데 상기 MPEG-4에 규정된 블록킹 현상 필터링 방법은 압축이 과도하게 된 영역이나 압축이 적게 된 영역에 무관하게 동일하게 필터링하고 또한 블록들 전체에 대해 필터링하므로 브러링(blurring)이 발생될 수 있는 단점이 있다.
한편 프레임 영상(frame picture)에서 인접한 두개의 매크로(macro) 블록들(즉 현재의 매크로 블록과 위쪽의 매크로 블록)중 적어도 하나의 블록이 필드(field) 방식에 의해 코딩(coding)되어 있을 경우 즉 적어도 하나의 블록이 field-DCT(discrete cosine transform)되거나 field-prediction되어 있을 경우 상기 하나의 블록의 탑 필드 라인(top-field line)과 바텀 필드 라인(bottom-field line)은 각각 별도로 코딩된다. 따라서 이러한 경우에는, 수학식(1)을 이용하는 상기 MPEG-4에 규정된 필터링 방법은 필드 방식에 의해 코딩된 매크로 블록에서의 블록킹 현상을 효과적으로 제거하지 못하는 단점이 있다.
따라서 본 발명이 이루고자하는 기술적 과제는, 동영상 압축 복원시 블록단위로 압축된 영상에서 발생될 수 있는 블록킹 현상을 효율적으로 제거할 수 있으며 또한 브러링(blurring)을 방지할 수 있는 블록킹 현상 필터링 장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자하는 다른 기술적 과제는, 동영상 압축 복원시 블록단위로 압축된 영상에서 발생될 수 있는 블록킹 현상을 효율적으로 제거할 수 있으며 또한 브러링(blurring)을 방지할 수 있는 블록킹 현상 필터링 방법을 제공하는 데 있다.
본 발명이 이루고자하는 또 다른 기술적 과제는, 프레임 영상에서 인접한 두개의 매크로 블록들중 적어도 하나의 블록이 필드 방식에 의해 코딩되어 있을 경우에도 블록킹 현상을 효과적으로 제거할 수 있는 블록킹 현상 필터링 방법을 제공하는 데 있다.
상기 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 장치는, 싱글 블록키 패턴 탐색부, 제1필터링부, 더블 블록키 패턴 탐색부, 제2필터링부, 및 제3필터링부를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 싱글 블록키 패턴 탐색부는 영상 블록들 간 경계 주변의 소정 구간에서 싱글 블록키 패턴(single blocky pattern)을 찾는다. 상기 제1필터링부는 상기 소정 구간에 상기 싱글 블록키 패턴이 있을 경우, 제1필터링 조건이 만족되면 상기 경계를 중심으로 양쪽 3개 화소씩 필터링하고 상기 제1필터링 조건이 만족되지 않으면 상기 경계를 중심으로 양쪽 2개 화소씩 필터링한다.
상기 더블 블록키 패턴 탐색부는 상기 소정 구간에 상기 싱글 블록키 패턴이 없을 경우, 상기 소정 구간에서 더블 블록키 패턴(double blocky pattern)을 찾는다. 상기 제2필터링부는 상기 소정 구간에 상기 더블 블록키 패턴이 있을 경우, 제2필터링 조건이 만족되면 상기 경계를 중심으로 양쪽 3개 화소씩 필터링하고 상기 제2필터링 조건이 만족되지 않으면 상기 경계를 중심으로 양쪽 2개 화소씩 필터링 한다.
상기 제3필터링부는 상기 소정 구간에 상기 싱글 블록키 패턴과 상기 더블 블록키 패턴이 모두 없을 경우 또는 상기 소정 구간에서 두 화소들 간 차이값이 양자화 매개 변수(quantization scale factor)의 2배보다 클 경우에, 제3필터링 조건이 만족되면 8X8 블록 경계를 중심으로 양쪽 1개 화소씩 필터링한다.
상기 싱글 블록키 패턴은, 상기 경계를 중심으로 양쪽에 단차가 있고 상기 경계 주변에서는 평평한 패턴들중 상기 단차가 가장 큰 패턴으로서 정의된다. 좀더 상세하게는 상기 싱글 블록키 패턴은, 상기 경계를 중심으로 양쪽에 각각 2개의 화소들이 있고 양쪽의 화소들 간에는 상기 양자화 매개 변수의 2배보다 작은 단차가 있으며 상기 2개의 화소들 간의 차이값은 소정의 문턱값보다 작은 패턴으로서 정의된다.
상기 더블 블록키 패턴은, 적어도 두개의 경계들이 겹쳐서 단차가 두 화소에 걸쳐 발생되고 상기 경계 주변에서는 평평한 패턴들중 상기 단차가 가장 큰 패턴으로서 정의된다. 좀더 상세하게는 상기 더블 블록키 패턴은, 상기 경계 영역에 1개의 화소가 있고 상기 경계 영역을 중심으로 양쪽에 각각 2개의 화소들이 있으며 양쪽의 화소들 간에는 상기 양자화 매개 변수의 2배보다 작은 단차가 있으며 상기 2개의 화소들 간의 차이값은 소정의 문턱값보다 작은 패턴으로서 정의된다.
상기 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 방법은, (a) 영상 블록들 간 경계 주변의 소정 구간에서 싱글 블록키 패턴(single blocky pattern)을 찾는 단계; (b) 상기 소정 구간에 상기 싱글 블록키 패턴이 있 을 경우, 제1필터링 조건이 만족되면 상기 경계를 중심으로 양쪽 3개 화소씩 필터링하고 상기 제1필터링 조건이 만족되지 않으면 상기 경계를 중심으로 양쪽 2개 화소씩 필터링하는 단계; (c) 상기 소정 구간에 상기 싱글 블록키 패턴이 없을 경우, 상기 소정 구간에서 더블 블록키 패턴(double blocky pattern)을 찾는 단계; (d) 상기 소정 구간에 상기 더블 블록키 패턴이 있을 경우, 제2필터링 조건이 만족되면 상기 경계를 중심으로 양쪽 3개 화소씩 필터링하고 상기 제2필터링 조건이 만족되지 않으면 상기 경계를 중심으로 양쪽 2개 화소씩 필터링하는 단계; 및 (e) 상기 소정 구간에 상기 싱글 블록키 패턴과 상기 더블 블록키 패턴이 모두 없을 경우 또는 상기 소정 구간에서 두 화소들 간 차이값이 양자화 매개 변수(quantization scale factor)의 2배보다 클 경우에는, 제3필터링 조건이 만족되면 8X8 블록 경계를 중심으로 양쪽 1개 화소씩 필터링하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
상기 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 방법은, 상기 (b) 단계에서 필터링된 화소들에 대해 다시 (a) 단계 및 (b) 단계를 반복하는 단계를 더 구비한다.
상기 싱글 블록키 패턴은, 상기 경계를 중심으로 양쪽에 단차가 있고 상기 경계 주변에서는 평평한 패턴들중 상기 단차가 가장 큰 패턴으로서 정의된다. 좀더 상세하게는 상기 싱글 블록키 패턴은, 상기 경계를 중심으로 양쪽에 각각 2개의 화소들이 있고 양쪽의 화소들 간에는 상기 양자화 매개 변수의 2배보다 작은 단차가 있으며 상기 2개의 화소들 간의 차이값은 소정의 문턱값보다 작은 패턴으로서 정의된다.
상기 더블 블록키 패턴은, 적어도 두개의 경계들이 겹쳐서 단차가 두 화소에 걸쳐 발생되고 상기 경계 주변에서는 평평한 패턴들중 상기 단차가 가장 큰 패턴으로서 정의된다. 좀더 상세하게는 상기 더블 블록키 패턴은, 상기 경계 영역에 1개의 화소가 있고 상기 경계 영역을 중심으로 양쪽에 각각 2개의 화소들이 있으며 양쪽의 화소들 간에는 상기 양자화 매개 변수의 2배보다 작은 단차가 있으며 상기 2개의 화소들 간의 차이값은 소정의 문턱값보다 작은 패턴으로서 정의된다.
상기 또 다른 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 방법은, 인접한 두개의 영상 블록들중 적어도 하나가 필드 방식에 의해 코딩되어 있는 영상에 대한 블록킹 현상 필터링 방법에 있어서, 상기 두 영상 블록들의 경계를 중심으로, 하나의 영상 블록의 탑 필드(top field)에 속하는 두개의 화소들과 다른 하나의 영상 블록의 탑 필드에 속하는 두개의 화소들에 대해 함께 필터링하는 단계; 및 상기 두 영상 블록들의 경계를 중심으로, 상기 하나의 영상 블록의 바텀 필드(bottom field)에 속하는 두개의 화소들과 상기 다른 하나의 영상 블록의 바텀 필드에 속하는 두개의 화소들에 대해 함께 필터링하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 한다.
본 발명과 본 발명의 동작 상의 잇점 및 본 발명의 실시에 의하여 달성되는 목적을 충분히 이해하기 위해서는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 첨부 도면 및 첨부 도면에 기재된 내용을 참조하여야만 한다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 설명함으로써, 본 발명을 상세히 설명한다. 각 도면에 제시된 동일한 참조부호는 동일한 부재를 나타낸다.
도 1은 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 장치를 개략적으로 나타내는 블록도이고, 도 2는 도 1에 도시된 블록킹 현상 필터링 장치에서 수행되는 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 방법을 나타내는 플로우 차트이다.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 장치는 싱글 블록키 패턴 탐색부(single blocky pattern searching unit)(11), 제1필터링부(first filtering unit)(13), 더블 블록키 패턴 탐색부(double blocky pattern searching unit)(15), 제2필터링부(17), 및 제3필터링부(19)를 구비한다.
이하 도 2에 도시된 플로우 차트를 참조하여 도 1에 도시된 블록킹 현상 필터링 장치에서 수행되는 블록킹 현상 필터링 방법이 상세히 설명된다.
먼저 싱글 블록키 패턴 탐색부(11)가 영상 블록들 간 경계 주변의 소정 구간(V0-V9)에서 싱글 블록키 패턴(single blocky pattern)을 찾는다 (S1 단계 및 S2 단계). 상기 소정 구간에는, 도 3의 수평 블록 경계 및 수직 블록 경계에서의 화소 분포도에 도시된 바와 같이 9개의 화소들(V0-V9)이 포함된다.
여기에서 싱글 블록키 패턴은 도 4에 도시된 바와 같이 경계를 중심으로 양쪽에 2QP보다 작은 단차(X)가 있고 경계 주변에서는 평평한 패턴들중 단차가 가장 큰 패턴으로서 정의되며 싱글 블록키 패턴은 블록킹 현상에 의해 발생된다. 평평한 정도는 QP에 의해 결정되고 (QP/8 +1)로 정의된다. 좀더 상세하게는 싱글 블록키 패턴은, 경계를 중심으로 양쪽에 각각 2개의 화소들, 즉 한쪽에 2개의 화소들(V2,V3)이 있고 다른 한쪽에 2개의 화소들(V4,V5)이 있으며 그리고 화소들(V2,V3)과 화소들(V4,V5) 간에는 2QP보다 작은 단차(X)가 있으며 그리고 화소들(V2,V3)간 의 차이값(Y)과 화소들(V4,V5)간의 차이값(Y)은 소정의 문턱값(TH)보다 작은 패턴으로서 정의된다. QP는 양자화 매개 변수(quantization scale factor)를 나타낸다.
따라서 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 방법에서는, QP가 작아짐에 따라 패턴 기준을 강화시킴으로써 덜 압축된 영상에서는 QP값이 작으므로 필터링을 상대적으로 적게 하게 되어 세밀한 부분에서 브러링(blurring)이 발생되지 않는다. 한편 싱글 블록키 패턴에서 단차(X)가 2QP보다 작은 것으로 정의된 이유는, 단차(X)가 2QP보다 작아야 양자화에 의한 블록킹 현상에 의해 발생된 것으로 규정할 수 있기 때문이다. 따라서 단차(X)가 2QP보다 작은 패턴이 필터링 대상이 된다.
이와 같이 단차(X)가 2QP보다 작은 패턴은 주로 인트라 코딩(intra-coding)된 경우 블록과 블록 사이에서 양자화 오차에 의해 발생될 수 있다. 이렇게 발생된 패턴이 인터 코딩(inter-coding)시 움직임 보상(motion compensation)될 경우 경계가 움직이면서 발생될 수 있는 패턴이 싱글 블록키 패턴이다. 한번 이상 움직임 보상(motion compensation)될 경우, 구간(V0-V9) 내에서 다수개의 싱글 블록키 패턴들이 발생될 수 있다. 그러나 본 발명에 따른 필터링 방법에서는 후술되는 바와 같이 한번에 6개의 화소들에 대해 필터링이 수행되므로 구간(V0-V9) 내에서 두개 정도의 싱글 블록키 패턴을 찾아 필터링하면 블록킹 현상이 발생되는 구간을 모두 필터링할 수 있다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 소정 구간(V0-V9)에 싱글 블록키 패턴이 있을 경우, 제1필터링부(13)가 제1필터링 조건이 만족되면 상기 경계를 중심으로 양쪽 3개 화소씩 필터링하고 제1필터링 조건이 만족되지 않으면 상기 경계를 중심으 로 양쪽 2개 화소씩 필터링한다 (S3 단계, S4 단계, 및 S5 단계). 다시말해 제1필터링 조건이 만족되면 경계를 중심으로 양쪽 3개 화소씩, 즉 한쪽의 3개 화소들(V1,V2,V3)을 필터링하고 다른 한쪽의 3개 화소들(V4,V5,V6)을 필터링한다. 제1필터링 조건이 만족되지 않으면 경계를 중심으로 양쪽 2개 화소씩, 즉 한쪽의 2개 화소들(V2,V3)을 필터링하고 다른 한쪽의 2개 화소들(V4,V5)을 필터링한다. 여기에서 제1필터링 조건은 도 4에 도시된 바와 같이 화소들(V1,V2)간의 차이값(Z)와 화소들(V5,V6)간의 차이값(Z)이 문턱값(TH)보다 작은 경우이다.
S3 단계, S4 단계, 및 S5 단계에서 필터링이 수행된 후에는 이 필터링된 화소들에 대해 다시 S1-S5 단계를 반복한다. 이때에는 소정 구간(V0-V9) 내의 다른 위치에서 다른 싱글 블록키 패턴이 있는지를 찾는다.
다음에 소정 구간(V0-V9)에 싱글 블록키 패턴이 없을 경우, 더블 블록키 패턴 탐색부(15)가 상기 소정 구간(V0-V9)에서 더블 블록키 패턴을 찾는다 (S6 단계 및 S7 단계).
여기에서 더블 블록키 패턴은 도 5에 도시된 바와 같이 적어도 두개의 경계들이 겹쳐서 단차(X)가 두 화소에 걸쳐 발생되고 경계 주변에서는 평평한 패턴들중 단차가 가장 큰 패턴으로서 정의되며 블록킹 현상에 의해 발생된다. 이러한 더블 블록키 패턴은 주로 인터 코딩(inter-coding)시 움직임 보상(motion compensation)된 블록을 다시 움직임 보상할 경우 경계가 중첩이 되면서 발생될 수 있다. 평평한 정도는 싱글 블록키 패턴과 마찬가지로 QP에 의해 결정되고 (QP/8 +1)로 정의된다. 좀더 상세하게는 더블 블록키 패턴은, 경계 영역에 1개의 화소(V4)가 있고 경계 영 역을 중심으로 양쪽에 각각 2개의 화소들, 즉 한쪽에 2개의 화소들(V2,V3)이 있고 다른 한쪽에 2개의 화소들(V5,V6)이 있으며 그리고 화소들(V2,V3)과 화소들(V5,V6) 간에는 2QP보다 작은 단차(X)가 있으며 그리고 화소들(V2,V3)간의 차이값(Y)과 화소들(V5,V6)간의 차이값(Y)은 문턱값(TH)보다 작은 패턴으로서 정의된다.
다시 도 1 및 도 2를 참조하면, 소정 구간(V0-V9)에 더블 블록키 패턴이 있을 경우, 제2필터링부(17)가 제2필터링 조건이 만족되면 상기 경계를 중심으로 양쪽 3개 화소씩 필터링하고 제2필터링 조건이 만족되지 않으면 상기 경계를 중심으로 양쪽 2개 화소씩 필터링한다 (S8 단계, S4 단계, 및 S5 단계). 다시말해 제2필터링 조건이 만족되면 경계를 중심으로 양쪽 3개 화소씩, 즉 한쪽의 3개 화소들(V1,V2,V3)을 필터링하고 다른 한쪽의 3개 화소들(V5,V6,V7)을 필터링한다. 제2필터링 조건이 만족되지 않으면 경계를 중심으로 양쪽 2개 화소씩, 즉 한쪽의 2개 화소들(V2,V3)을 필터링하고 다른 한쪽의 2개 화소들(V5,V6)을 필터링한다. 여기에서 제2필터링 조건은 도 5에 도시된 바와 같이 화소들(V1,V2)간의 차이값(Z)와 화소들(V6,V7)간의 차이값(Z)이 문턱값(TH)보다 작은 경우이다.
다음에 소정 구간(V0-V9)에 더블 블록키 패턴이 없을 경우(즉 싱글 블록키 패턴과 더블 블록키 패턴이 모두 없을 경우) 또는 소정 구간(V0-V9)에서 두 화소들 간 차이값이 2QP보다 클 경우에는, 제3필터링부(19)가 제3필터링 조건이 만족되면 8X8 블록 경계를 중심으로 양쪽 1개 화소씩 필터링한다. 즉 도 3에 도시된 8X8 수직 블록 경계를 중심으로 또는 8X8 수평 블록 경계를 중심으로 한쪽의 1개 화소(V4)를 필터링하고 다른 한쪽의 1개 화소(V5)를 필터링한다 (S9 단계, S10 단계, 및 S11 단계).
이와 같이 S9 단계, S10 단계, 및 S11 단계를 거치는 이유는, 인터 코딩시 움직임 보상할 경우 나머지(residual) 성분에 의해 8x8 경계에서 양자화 오차가 발생하여 블록킹 경계가 발생될 수 있으며 따라서 싱글 블록키 패턴에 대한 필터링 및 더블 블록키 패턴에 대한 필터링에 의해 제거되지 않는 블록킹 현상을 제거하기 위해서이다. 이 경우는 블록킹 현상이 심하지 않으므로 8x8 경계의 양쪽 1개 화소씩을 필터링하면 된다.
도 6은 인접한 두개의 매크로 블록들중 적어도 하나의 블록이 필드 방식에 의해 코딩되어 있을 경우의 본 발명에 따른 필터링 방법을 나타내는 도면이다.
도 6을 참조하면, 두개의 매크로 블록들중 적어도 하나의 블록이 필드 방식에 의해 코딩되어 있을 경우 본 발명에 따른 필터링 방법에서는 먼저 매크로 블록들 간의 경계(MB-BOUNDARY)를 중심으로, 하나의 매크로 블록의 탑 필드(top field)에 속하는 두개의 화소들(V1,V3)과 다른 하나의 매크로 블록의 탑 필드에 속하는 두개의 화소들(V5,V7)에 대해 함께 필터링한다. 또한 매크로 블록들 간의 경계(MB-BOUNDARY)를 중심으로, 상기 하나의 매크로 블록의 바텀 필드(bottom field)에 속하는 두개의 화소들(V2,V4)과 상기 다른 하나의 매크로 블록의 바텀 필드에 속하는 두개의 화소들(V6,V8)에 대해 함께 필터링한다.
좀더 설명하면, interlacing picture의 경우 매크로 블록은 필드 또는 프레임 구조로 코딩될 수 있다. 그런데 매크로 블록이 필드 방식에 의해 코딩되어 있을 경우에는, 도 2에 도시된 필터링 방법을 이용할 경우 패턴들이 싱글 블록키 패턴 및 더블 블록키 패턴에 대한 조건에 일치되지 않으며 이로 인해 필터링이 제대로 되지 않는다.
또한 매크로 블록이 필드 방식에 의해 코딩되어 있을 경우에는 즉 매크로 블록이 field-DCT(discrete cosine transform)되거나 field-prediction되어 있을 경우에는 상기 매크로 블록의 탑 필드 라인(top-field line)에 속하는 화소들과 바텀 필드 라인(bottom-field line)에 속하는 화소들이 각각 별도로 코딩된다. 따라서 이러한 경우에는 탑 필드 라인에 속하는 화소들과 바텀 필드 라인에 속하는 화소들 간의 차이가 프레임 구조로 코딩했을 경우에 비해 대체로 크게 되므로, 수학식(1)을 이용하는 MPEG-4에 규정된 필터링 방법도 필드 방식에 의해 코딩된 매크로 블록에서의 블록킹 현상을 효과적으로 제거하지 못한다.
따라서 매크로 블록이 필드 방식에 의해 코딩되어 있을 경우에는 도 6에 도시된 필터링 방법에서와 같이 탑 필드에 속하는 화소들(V1,V3,V5,V7)과 바텀 필드에 속하는 화소들(V2,V4,V6,V8)을 따로 따로 필터링해 주어야 한다. 다시말해 탑 필드에 속하는 화소들(V1,V3,V5,V7)을 필터링하고 이와 별도로 바텀 필드에 속하는 화소들(V2,V4,V6,V8)을 필터링해야 한다.
그러나 하드웨어의 버스 대역폭(bus-bandwidth)을 고려할 경우 압축 복원부에서 압축복원된 화상 데이터를 외부메모리에 저장한 후 다시 저장된 데이터를 불러들여 디블록킹을 처리하는 것보다는 압축 복원부로부터 바로 복원된 화상데이터를 받아 압축복원과 함께 on-the-fly로 디블록킹을 처리할 필요가 있다. 따라서 이러한 경우 최소한의 하드웨어 자원만을 사용하기 위해서 매크로 블록 경계만 필터 링해주면 된다.
이하 도 2 및 도 6에 도시된 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 방법에서 수행되는 필터링의 예가 설명된다. 구간(V0-V9)에서 소정의 화소(Vn)의 왼쪽 또는 윗쪽에 블록 경계가 존재할 경우에는, 필터링 조건이 만족되면 필터링이 아래 수학식 2-4에 의해 수행되고 필터링 조건이 만족되지 않으면 필터링이 아래 수학식 5-6에 의해 수행된다.
Vn' = (Vn-2 + 2Vn-1 + 2Vn + 2Vn+1 + Vn+2)/8
Vn-1' = (2Vn-2 + 2Vn-1 + 2Vn + 2Vn+1)/8
Vn-2' = (2Vn-3 + 3Vn-2 + Vn-1 + Vn + Vn+1)/8
Vn' = (2Vn-1 + 4Vn + 2Vn+1)/8
Vn-1' = (4Vn-1 + 3Vn + Vn+1)/8
상기 수학식들 2-6에서 Vn-3, Vn-2, Vn-1, Vn, Vn+1, 및 Vn+2는 필터링되기 전 화소값들을 나타내고 Vn-2', Vn-1', 및 Vn'는 필터링된 후 결과 값들을 나타낸다.
구간(V0-V9)에서 소정의 화소(Vn+1)의 오른쪽 또는 아랫쪽에 블록 경계가 존 재할 경우에는, 필터링 조건이 만족되면 필터링이 아래 수학식 7-9에 의해 수행되고 필터링 조건이 만족되지 않으면 필터링이 아래 수학식 10-11에 의해 수행된다.
Vn+1' = (Vn+3 + 2Vn+2 + 2Vn+1 + 2Vn + Vn-1)/8
Vn+2' = (2Vn+3 + 2Vn+2 + 2Vn+1 + 2Vn)/8
Vn+3' = (2Vn+4 + 3Vn+3 + Vn+2 + Vn+1 + Vn)/8
Vn+1' = (2Vn+2 + 2Vn+1 + 2Vn)/8
Vn+2' = (4Vn+2 + 3Vn+1 + Vn)/8
상기 수학식들 7-11에서 Vn-1, Vn, Vn+1, Vn+2, Vn+3, 및 Vn+4는 필터링되기 전 화소값들을 나타내고 Vn+1', Vn+2', 및 Vn+3'는 필터링된 후 결과 값들을 나타낸다.
이상 도면과 명세서에서 최적 실시예가 개시되었다. 여기서 특정한 용어들이 사용되었으나, 이는 단지 본 발명을 설명하기 위한 목적에서 사용된 것이지 의미한정이나 특허청구범위에 기재된 본 발명의 범위를 제한하기 위하여 사용된 것은 아니다. 그러므로 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
상술한 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 장치 및 방법에서는, 블록키 패턴의 경우 QP에 따라 임계값을 다르게 하여, 압축이 과도하게 된 영역에서는 QP가 커지므로 디블록킹 필터링을 많이 하고 압축이 적게 된 영역에서는 QP가 작아지므로 디블록킹 필터링을 적게 하고 또한 블록킹 현상이 발생된 경계 주변에서만 디블록킹 필터링을 함으로써, 블록킹 현상이 효과적으로 제거될 수 있으며 과도한 브러링이 방지될 수 있는 장점이 있다.
또한 본 발명에 따른 블록킹 현상 필터링 방법에서는, 프레임 영상에서 인접한 두개의 매크로 블록들중 적어도 하나의 블록이 필드 방식에 의해 코딩되어 있을 경우에도 블록킹 현상이 효과적으로 제거될 수 있는 장점이 있다.

Claims (20)

  1. 영상 블록들 간 경계 주변의 소정 구간에서 상기 경계를 중심으로 양쪽에 단차가 있는 패턴들중 상기 단차가 가장 큰 패턴에 해당하는 싱글 블록키 패턴(single blocky pattern)을 찾는 싱글 블록키 패턴 탐색부;
    상기 소정 구간에 상기 싱글 블록키 패턴이 있을 경우, 각각 상기 싱글 블록키 패턴의 내부 및 외부에 위치하는 2개의 화소들 간의 차이값이 문턱값보다 작은 제1필터링 조건이 만족되면 상기 경계를 중심으로 양쪽 3개 화소씩 필터링하고 상기 제1필터링 조건이 만족되지 않으면 상기 경계를 중심으로 양쪽 2개 화소씩 필터링하는 제1필터링부;
    상기 소정 구간에 상기 싱글 블록키 패턴이 없을 경우, 상기 소정 구간에서 적어도 두개의 경계들이 겹쳐서 단차가 두 화소에 걸쳐 발생되는 패턴들중 상기 단차가 가장 큰 패턴에 해당하는 더블 블록키 패턴(double blocky pattern)을 찾는 더블 블록키 패턴 탐색부;
    상기 소정 구간에 상기 더블 블록키 패턴이 있을 경우, 각각 상기 더블 블록키 패턴의 내부 및 외부에 위치하는 2개의 화소들 간의 차이값이 상기 문턱값보다 작은 제2필터링 조건이 만족되면 상기 경계를 중심으로 양쪽 3개 화소씩 필터링하고 상기 제2필터링 조건이 만족되지 않으면 상기 경계를 중심으로 양쪽 2개 화소씩 필터링하는 제2필터링부; 및
    상기 소정 구간에 상기 싱글 블록키 패턴과 상기 더블 블록키 패턴이 모두 없을 경우 또는 상기 소정 구간에서 두 화소들 간 차이값이 양자화 매개 변수(quantization scale factor)의 2배보다 클 경우에는, 8X8 블록 경계를 중심으로 양쪽 1개 화소씩 필터링하는 제3필터링부를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 장치.
  2. 제1항에 있어서, 상기 소정 구간에 9개의 화소들이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 장치.
  3. 제1항에 있어서, 상기 싱글 블록키 패턴은,
    상기 경계 주변에서는 평평하고, 이 평평한 정도는 (상기 양자화 매개 변수/8 +1)로 정의되고 상기 단차는 상기 양자화 매개 변수의 2배보다 작은 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 장치.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서, 상기 싱글 블록키 패턴은,
    상기 경계를 중심으로 양쪽에 각각 2개의 화소들이 있고 양쪽의 화소들 간에는 상기 양자화 매개 변수의 2배보다 작은 단차가 있으며 상기 2개의 화소들 간의 차이값은 소정의 문턱값보다 작은 패턴인 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 장치.
  6. 제1항에 있어서, 상기 더블 블록키 패턴은,
    상기 경계 주변에서는 평평하고, 이 평평한 정도는 (상기 양자화 매개 변수/8 +1)로 정의되고 상기 단차는 상기 양자화 매개 변수의 2배보다 작은 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 장치.
  7. 삭제
  8. 제1항에 있어서, 상기 더블 블록키 패턴은,
    상기 경계 영역에 1개의 화소가 있고 상기 경계 영역을 중심으로 양쪽에 각각 2개의 화소들이 있으며 양쪽의 화소들 간에는 상기 양자화 매개 변수의 2배보다 작은 단차가 있으며 상기 2개의 화소들 간의 차이값은 소정의 문턱값보다 작은 패턴인 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 장치.
  9. (a) 영상 블록들 간 경계 주변의 소정 구간에서 상기 경계를 중심으로 양쪽에 단차가 있는 패턴들중 상기 단차가 가장 큰 패턴에 해당하는 싱글 블록키 패턴(single blocky pattern)을 찾는 단계;
    (b) 상기 소정 구간에 상기 싱글 블록키 패턴이 있을 경우, 각각 상기 싱글 블록키 패턴의 내부 및 외부에 위치하는 2개의 화소들 간의 차이값이 문턱값보다 작은 제1필터링 조건이 만족되면 상기 경계를 중심으로 양쪽 3개 화소씩 필터링하고 상기 제1필터링 조건이 만족되지 않으면 상기 경계를 중심으로 양쪽 2개 화소씩 필터링하는 단계;
    (c) 상기 소정 구간에 상기 싱글 블록키 패턴이 없을 경우, 상기 소정 구간에서 적어도 두개의 경계들이 겹쳐서 단차가 두 화소에 걸쳐 발생되는 패턴들중 상기 단차가 가장 큰 패턴에 해당하는 더블 블록키 패턴(double blocky pattern)을 찾는 단계;
    (d) 상기 소정 구간에 상기 더블 블록키 패턴이 있을 경우, 각각 상기 더블 블록키 패턴의 내부 및 외부에 위치하는 2개의 화소들 간의 차이값이 상기 문턱값보다 작은 제2필터링 조건이 만족되면 상기 경계를 중심으로 양쪽 3개 화소씩 필터링하고 상기 제2필터링 조건이 만족되지 않으면 상기 경계를 중심으로 양쪽 2개 화소씩 필터링하는 단계; 및
    (e) 상기 소정 구간에 상기 싱글 블록키 패턴과 상기 더블 블록키 패턴이 모두 없을 경우 또는 상기 소정 구간에서 두 화소들 간 차이값이 양자화 매개 변수(quantization scale factor)의 2배보다 클 경우에는, 8X8 블록 경계를 중심으로 양쪽 1개 화소씩 필터링하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    (b') 상기 (b) 단계에서 필터링된 화소들에 대해 다시 (a) 단계 및 (b) 단계를 반복하는 단계를 더 구비하는 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 방법.
  11. 제9항에 있어서, 상기 소정 구간에 9개의 화소들이 포함되어 있는 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 방법.
  12. 제9항에 있어서, 상기 싱글 블록키 패턴은,
    상기 경계 주변에서는 평평하고, 이 평평한 정도는 (상기 양자화 매개 변수/8 +1)로 정의되고 상기 단차는 상기 양자화 매개 변수의 2배보다 작은 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 방법.
  13. 삭제
  14. 제9항에 있어서, 상기 싱글 블록키 패턴은,
    상기 경계를 중심으로 양쪽에 각각 2개의 화소들이 있고 양쪽의 화소들 간에 는 상기 양자화 매개 변수의 2배보다 작은 단차가 있으며 상기 2개의 화소들 간의 차이값은 소정의 문턱값보다 작은 패턴인 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 방법.
  15. 제9항에 있어서, 상기 더블 블록키 패턴은,
    상기 경계 주변에서는 평평하고, 이 평평한 정도는 (상기 양자화 매개 변수/8 +1)로 정의되고 상기 단차는 상기 양자화 매개 변수의 2배보다 작은 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 방법.
  16. 삭제
  17. 제9항에 있어서, 상기 더블 블록키 패턴은,
    상기 경계 영역에 1개의 화소가 있고 상기 경계 영역을 중심으로 양쪽에 각각 2개의 화소들이 있으며 양쪽의 화소들 간에는 상기 양자화 매개 변수의 2배보다 작은 단차가 있으며 상기 2개의 화소들 간의 차이값은 소정의 문턱값보다 작은 패턴인 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 방법.
  18. 인접한 두개의 영상 블록들중 적어도 하나가 필드 방식에 의해 코딩되어 있 는 영상에 대한 블록킹 현상 필터링 방법에 있어서,
    상기 두 영상 블록들의 경계를 중심으로, 하나의 영상 블록의 탑 필드(top field)에 속하는 두개의 화소들과 다른 하나의 영상 블록의 탑 필드에 속하는 두개의 화소들에 대해 함께 필터링하는 단계; 및
    상기 두 영상 블록들의 경계를 중심으로, 상기 하나의 영상 블록의 바텀 필드(bottom field)에 속하는 두개의 화소들과 상기 다른 하나의 영상 블록의 바텀 필드에 속하는 두개의 화소들에 대해 함께 필터링하는 단계를 구비하는 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 방법.
  19. 제18항에 있어서, 상기 하나의 영상 블록에는 상기 경계로부터 순차적으로 제1 내지 제4 화소가 포함되어 있으며 상기 제4 및 제2화소가 상기 탑 필드에 속하고 상기 제3 및 제1화소가 상기 바텀 필드에 속하는 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 방법.
  20. 제18항에 있어서, 상기 다른 하나의 영상 블록에는 상기 경계로부터 순차적으로 제1 내지 제4 화소가 포함되어 있으며 상기 제1 및 제3화소가 상기 탑 필드에 속하고 상기 제2 및 제4화소가 상기 바텀 필드에 속하는 것을 특징으로 하는 영상의 블록킹 현상 필터링 방법.
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