KR101004612B1 - Apparatus for post-filtering of DCT coded image and method using the same - Google Patents
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Abstract
DCT 기반 이미지의 포스트 필터링 장치 및 그 방법이 개시된다. 블록화 검출부는 디코딩된 이미지의 인접하는 블록들의 경계에 수직한 방향으로 인접하는 블록들의 경계로부터 각각의 블록에서 순차적으로 소정 개수의 픽셀들을 선택하고, 선택된 픽셀들 중에서 서로 다른 블록에 속하면서 서로 인접하는 픽셀들의 차이값인 제1입력 변수와 각각 동일한 블록에 속하는 픽셀들의 변화값인 제2 및 제3입력 변수에 대해 선택된 입력 멤버쉽 함수를 기초로 소정의 결정 규칙에 의해 블록들의 블록킹 효과를 감소시키기 위한 출력 멤버쉽 함수를 결정한다. 보간부는 결정된 출력 멤버쉽 함수에 대응하는 필터에 의해 선택된 픽셀들의 픽셀값을 보간한다. 본 발명에 따르면, 압축 이미지의 일반적인 블록킹 현상을 효과적으로 제거할 수 있다.Disclosed are an apparatus and method for post filtering a DCT based image. The blocking detection unit sequentially selects a predetermined number of pixels in each block from the boundaries of adjacent blocks in a direction perpendicular to the boundaries of the adjacent blocks of the decoded image, and belongs to different blocks among the selected pixels and is adjacent to each other. An output for reducing the blocking effect of the blocks by a predetermined decision rule based on the input membership function selected for the second and third input variables, which are the change values of pixels belonging to the same block, respectively, the first input variable, which is the difference value of? Determine the membership function. The interpolator interpolates pixel values of pixels selected by the filter corresponding to the determined output membership function. According to the present invention, it is possible to effectively remove the general blocking phenomenon of the compressed image.
압축, DCT, 블록킹 현상, 보간, 멤버쉽 함수 Compression, DCT, Blocking, Interpolation, Membership Functions
Description
본 발명은 DCT 기반 이미지의 포스트 필터링 장치 및 그 방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, DCT로 부호화되어 압축된 이미지에 발생하는 블록킹 현상을 검출하고 이를 제거하기 위한 포스트 필터링 장치 및 그 방법에 관한 것이다.The present invention relates to an apparatus and method for post-filtering a DCT-based image, and more particularly, to a post-filtering apparatus and method for detecting and removing a blocking phenomenon occurring in a DCT coded and compressed image. .
이미지와 비디오 코딩 기반의 블록 변환은 JPEG, H.261, MPEG-2, H.264/AVC등과 같은 많은 표준에서 널리 사용되고 있다. 이러한 표준들은 양호한 에너지 압축 특성과 다양하고 효율적인 하드웨어/소프트웨어 구현이 가능한 것으로 알려진 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform : DCT)을 사용한다. 그러나 DCT 코딩된 이미지들은 높은 압축시에 시각적인 결함이 존재하는 문제가 있다. 블록화는 이미지 코딩에 기반한 DCT에서의 주된 시각적인 결함이다. 이러한 문제는 낮은 비트율 압축이 목표일 때 부적절한 DCT 계수의 양에 기인한다. 이 경우 적은 DCT 계수가 제한된 대역폭 또는 저장용량의 요구에 부합하기 위해 부호화된다. 따라서 일부 블록들이 균일한 강도값을 가질 수 있으며, 이러한 블록들 사이에 일부 불연속부분이 나타나게 된다. Block conversion based on image and video coding is widely used in many standards such as JPEG, H.261, MPEG-2 and H.264 / AVC. These standards use the Discrete Cosine Transform (DCT), which is known for its good energy compression characteristics and various efficient hardware / software implementations. However, DCT coded images have a problem in that there is a visual defect at high compression. Blocking is a major visual flaw in DCT based on image coding. This problem is due to the inappropriate amount of DCT coefficients when low bit rate compression is the target. In this case, small DCT coefficients are encoded to meet the needs of limited bandwidth or storage capacity. Therefore, some blocks may have a uniform intensity value, and some discontinuities may appear between the blocks.
주어진 비트 비용에 대한 이미지 코딩(즉, JPEG)에 기반한 DCT의 블록킹 결함을 줄이기 위한 많은 기법들이 제안된 바 있다. 일부 기법들은 변환에서의 twjd을 제시한다. 예를 들어, "이미지 압축에서 변형된 이산 코사인 변환과 그 응용"이라는 제목의 논문에서는 성능개선을 위해 입력 신호의 특성에 따라 변환을 변경하는 변형된 이산 코사인 변환(Warped Discrete Cosine Transform : WDCT)이 제시되어 있다. 이러한 기법의 중요한 장점은 "삽입된 블록을 이용한 이미지 변환 코딩"이라는 논문에서 제시된 삽입 블록 변환과 "변환 코딩의 블록킹 효과를 감소시키기 위한 새로운 기법"이라는 논문에서 제시된 결합 변환에 비해 기존의 DCT를 수행하는 하드웨어 또는 소프트웨어를 사용하여 구현될 수 있다는 것이다. 다른 그룹의 기법들은 양자화 방법을 변경하는 것을 목표로 한다. 예를 들어, 기본적인 JPEG의 성능은 양자화 테이블 설계에 기반한 인간의 시각 시스템과 최적 양자화 행렬 설계를 이용하여 개선될 수 있다. 최근에 제안된 기법은 효과적인 DCT 계수 코딩에 기반한 비트 평면이 웨이블릿 변환을 사용하는 JPEG2000보다 양호한 성능을 제공하며, 기본적인 JPEG보다 상당히 뛰어난 성능을 가짐을 보여준다.Many techniques have been proposed to reduce the blocking defects of DCT based on image coding (ie JPEG) for a given bit cost. Some techniques suggest twjd in the transformation. For example, in a paper entitled "Deformed Discrete Cosine Transform in Image Compression and Its Applications," a Warped Discrete Cosine Transform (WDCT), which changes the transform according to the characteristics of the input signal for improved performance, Presented. An important advantage of this technique is that it implements the existing DCT over the combined block proposed in the paper "Image Transform Coding Using Inserted Blocks" and the Combined Transformation proposed in the paper "New Techniques to Reduce the Blocking Effect of Transform Coding". It can be implemented using hardware or software. Other groups of techniques aim to change the quantization method. For example, the performance of a basic JPEG can be improved using a human visual system based on the quantization table design and an optimal quantization matrix design. The recently proposed technique shows that bit planes based on effective DCT coefficient coding provide better performance than JPEG2000 using wavelet transform and are significantly better than basic JPEG.
포스트 필터링(Post-filtering)은 부호화기나 복호화기에 대한 의미있는 변경없이 DCT 기반으로 부호화된 이미지의 시각적인 품질을 개선함에 있어서 중요한 도구이다. 이러한 기법들은 주로 블록킹 효과 그 자체의 완화에 초점을 두고 있다. 예를 들면, 블록킹 효과를 줄이기 위해 볼록 집합에의 투영(Projection on Convex Sets : POCS)에 기반한 반복(iterative) 알고리즘이 제안된 바 있다. 고속으로 구현가능한 다른 POCS는 성능 향상을 위해 새로운 유연 억제 집합(Smoothness constraint set)과 개선된 양자화 억제 기법을 사용한다. 예를 들면, "신호 적응적 필터링에 의한 JPEG 이미지의 블록킹 효과 감소 방법"이라는 제목의 논문에 제안된 기법은 에지를 보존하면서 블록킹 효과를 감소시키기 위해 에지 영역에 대해 방향성의 1-D 필터링을 적용하고, 평평한 영역에 대해서는 2-D 적응적 평균 필터링을 적용한다. 동일한 개념에 기초하여 "낮은 비트율 MPEG-4 비디오를 위한 블록킹 제거 필터(de-blocking filter)"라는 제목의 논문에 제안된 블록킹 제거 기법은 기본적으로 이미지 영역을 '부드러운(smooth)', '중간(intermediate)' 및 '복잡(complex)'으로 분류하고, 영역의 복잡성에 따라 적절한 필터링을 수행한다. 최근의 비디오 코딩 표준인 H.264/AVC 또한 낮은 비트율에서 이미지 프레임의 시각적 품질을 개선하기 위해 적응적 블록 제거 필터를 사용한다. Post-filtering is an important tool in improving the visual quality of DCT-based coded images without significant changes to the encoder or decoder. These techniques focus primarily on mitigating the blocking effect itself. For example, an iterative algorithm based on projection on convex sets (POCS) has been proposed to reduce blocking effects. Other high-speed POCSs use a new smoothness constraint set and improved quantization suppression techniques to improve performance. For example, the proposed technique in the paper entitled "Method of Reducing Blocking Effect of JPEG Image by Signal Adaptive Filtering" applies directional 1-D filtering on edge region to reduce the blocking effect while preserving edge. Then, 2-D adaptive average filtering is applied to the flat region. Based on the same concept, the proposed deblocking technique in a paper titled "de-blocking filter for low bitrate MPEG-4 video" basically shows the image area as 'smooth', 'medium'. intermediate 'and' complex 'and appropriate filtering is performed according to the complexity of the region. H.264 / AVC, a recent video coding standard, also uses adaptive block rejection filters to improve the visual quality of image frames at low bit rates.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이미지 프로세싱 분야에서 화상에 발생하는 블록킹 현상을 효과적으로 제거할 수 있는 DCT 기반 이미지의 포스트 필터링 장치 및 방법을 제공하는 데 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in an effort to provide an apparatus and method for post-filtering a DCT-based image that can effectively remove a blocking phenomenon occurring in an image in the field of image processing.
본 발명이 이루고자 하는 다른 기술적 과제는 이미지 프로세싱 분야에서 화상에 발생하는 블록킹 현상을 효과적으로 제거할 수 있는 DCT 기반 이미지의 포스트 필터링 방법을 컴퓨터에서 실행시기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체를 제공하는 데 있다.Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a computer-readable recording medium that records a program for executing a DCT-based image post-filtering method that can effectively remove a blocking phenomenon occurring in an image in an image processing field. There is.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 DCT 기반 이미지의 포스트 필터링 장치에 대한 바람직한 실시예는, 디코딩된 이미지의 인접하는 블록들의 경계에 수직한 방향으로 상기 인접하는 블록들의 경계로부터 각각의 블록에서 순차적으로 소정 개수의 픽셀들을 선택하고, 상기 선택된 픽셀들 중에서 서로 다른 블록에 속하면서 서로 인접하는 픽셀들의 차이값인 제1입력 변수와 각각 동일한 블록에 속하는 픽셀들의 변화값인 제2 및 제3입력 변수에 대해 선택된 입력 멤버쉽 함수를 기초로 소정의 결정 규칙에 의해 상기 블록들의 블록킹 효과를 감소시키기 위한 출력 멤버쉽 함수를 결정하는 블록화 검출부; 및 상기 결정된 출력 멤버쉽 함수에 대응하는 필터에 의해 상기 선택된 픽셀들의 픽셀값을 보간하는 보간부;를 구비한다.A preferred embodiment of the DCT-based image post filtering apparatus according to the present invention for achieving the above technical problem, each block from the boundary of the adjacent blocks in a direction perpendicular to the boundary of the adjacent blocks of the decoded image Selects a predetermined number of pixels in sequential order, and the second and third inputs that are change values of pixels belonging to the same block and the first input variable which is a difference value between pixels adjacent to each other belonging to different blocks among the selected pixels A block detection detector for determining an output membership function for reducing the blocking effect of the blocks based on a predetermined decision rule based on an input membership function selected for a variable; And an interpolation unit which interpolates pixel values of the selected pixels by a filter corresponding to the determined output membership function.
상기의 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명에 따른 DCT 기반 이미지의 포스트 필터링 방법에 대한 바람직한 실시예는, 디코딩된 이미지의 인접하는 블록들의 경계에 수직한 방향으로 상기 인접하는 블록들의 경계로부터 각각의 블록에서 순차적으로 소정 개수의 픽셀들을 선택하고, 상기 선택된 픽셀들 중에서 서로 다른 블록에 속하면서 서로 인접하는 픽셀들의 차이값인 제1입력 변수와 각각 동일한 블록에 속하는 픽셀들의 변화값인 제2 및 제3입력 변수를 생성하는 단계; 상기 입력 변수들에 대응하는 입력 멤버쉽 함수를 기초로 소정의 결정 규칙에 의해 상기 블록들의 블록킹 효과를 감소시키기 위한 출력 멤버쉽 함수를 결정하는 단계; 및 상기 결정된 출력 멤버쉽 함수에 대응하는 필터에 의해 상기 선택된 픽셀들의 픽셀값을 보간하는 단계;를 갖는다.A preferred embodiment of the method of post-filtering a DCT based image according to the present invention for achieving the above technical problem is that each block from the boundary of the adjacent blocks in a direction perpendicular to the boundary of the adjacent blocks of the decoded image. Selects a predetermined number of pixels in sequential order, and the second and third inputs that are change values of pixels belonging to the same block and the first input variable which is a difference value between pixels adjacent to each other belonging to different blocks among the selected pixels Creating a variable; Determining an output membership function for reducing the blocking effect of the blocks by a predetermined decision rule based on an input membership function corresponding to the input variables; And interpolating pixel values of the selected pixels by a filter corresponding to the determined output membership function.
본 발명에 따른 DCT 기반 이미지의 포스트 필터링 장치 및 그 방법은 디지털 컨버젼스 플랫폼에 적용되어 멀티미디어, 네트워크, 디지털 방송 등의 환경을 제공할 수 있고, 통합된 기능을 제공할 수 있다. 또한 블록킹 효과를 보정하는 가장 간단한 연산인 선형보간법을 사용하여 블록킹 효과를 보정함으로써 높은 압축률로 압축된 이미지의 블록킹 효과를 적은 연산으로 효과적으로 없앨 수 있다. 또한 이득이 보다 높은 비트율에 대해 제한되는 반면에 낮은 비트율에 대해 JPEG 압축 이미지들의 성능을 1.5dB까지 향상시킬 수 있다. 나아가 본 발명에 따른 DCT 기반 이미지의 포스트 필터링 장치 및 그 방법은 제한된 대역폭으로 인한 블록킹 결함의 문제가 존재하는 휴대전화와 같은 전자제품에 적용될 수 있다.The apparatus for post-filtering a DCT-based image and the method thereof according to the present invention may be applied to a digital convergence platform to provide an environment for multimedia, network, digital broadcasting, and the like, and may provide an integrated function. In addition, by using the linear interpolation method, which is the simplest operation that corrects the blocking effect, the blocking effect is corrected, and the blocking effect of the image compressed at a high compression rate can be effectively eliminated with a small operation. It is also possible to improve the performance of JPEG compressed images by 1.5 dB for lower bit rates while the gain is limited for higher bit rates. Furthermore, the apparatus and method for post-filtering a DCT-based image according to the present invention can be applied to an electronic product such as a mobile phone in which a problem of blocking defects due to limited bandwidth exists.
이하에서 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명에 따른 DCT 기반 이미지의 포스트 필터링 장치 및 방법의 바람직한 실시예에 대해 상세하게 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a preferred embodiment of the apparatus and method for post-filtering DCT-based image according to the present invention.
도 1은 본 발명에 따른 DCT 기반 이미지의 포스트 필터링 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도이다.1 is a block diagram showing the configuration of a preferred embodiment of the apparatus for post-filtering a DCT-based image according to the present invention.
도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 DCT 기반 이미지의 포스트 필터링 장치는 블록화 검출부(110) 및 보간부(120)를 구비한다.Referring to FIG. 1, a post filtering apparatus of a DCT based image according to the present invention includes a
블록화 검출부(110)는 디코딩된 이미지의 블록 경계의 픽셀들을 기초로 생성한 입력 변수에 의해 블록화의 양을 결정한다. 이때 도 2에 도시된 바와 같은 블록 경계의 픽셀들에 대한 입력 변수 I1, I2 및 I3는 다음과 같이 정의된다.The
수학식 1에서 첫 번째 입력 변수 I1은 도 2에서 D와 E로 명명된 픽셀들 사이의 차이의 절대값으로 블록화의 양을 나타낸다. 또한 다른 두 개의 입력 변수 I2와 I3은 각각 블록 경계에서 좌측과 우측(또는 상측과 하측)의 분산값들이다. 이러한 세 개의 입력 변수들은 하나의 블록에 대해 균일한 강도를 결정하기 위해 사용된다. The first input parameter in Equation 1 I 1 represents the amount of blocking with the absolute value of the difference between the degree of the pixel designated as D and E in FIG. The other two input variables I 2 and I 3 are the variance values of the left and right sides (or top and bottom), respectively, at the block boundary. These three input variables are used to determine the uniform intensity for one block.
블록킹 결함은 주로 DCT 계수의 양이 충분하지 않을 때 관찰된다. 이 경우 이미지 블록들은 인접 이미지 블록들 사이의 갑작스런 강도 변화를 낳을 수 있는 균일한 강도값을 가진다. 이러한 관찰에 기초하여 두 개의 중요한 블록킹 결함의 지표가 블록화 검출기에 사용될 수 있다. 첫 번째 지표는 블록 경계에서의 강도차이(예를 들면, 도 1에서 D와 E로 명칭된 픽셀들 사이의 차이)이다. 두 번째 지표는 블록 내의 픽셀들 사이의 강도 변화이다. 이러한 두 번째 지표는 블록 그래디언트를 이용하여 간단히 평가될 수 있다. Blocking defects are mainly observed when the amount of DCT coefficient is not sufficient. In this case, the image blocks have a uniform intensity value that can result in a sudden intensity change between adjacent image blocks. Based on this observation two indicators of blocking defects can be used in the blocking detector. The first indicator is the intensity difference at the block boundary (eg, the difference between pixels named D and E in FIG. 1). The second indicator is the change in intensity between the pixels in the block. This second indicator can be simply evaluated using a block gradient.
블록화 검출부(110)는 퍼지 논리 기반의 검출기로서 블록 경계에서의 강도 변화와 블록 경계의 양측면에서의 픽셀의 변화를 고려하여 블록화의 양을 결정한다. 이때 블록화 검출부(110)는 첫 번째 입력 변수 I1의 차이값의 크기에 의해 블록킹 효과의 유무를 판단한다. 일예로 블록화 검출부(110)는 I1이 0라면 블록킹 효과가 없는 것으로 판단하며, I1이 작다면 블록킹 효과가 있는 것으로 판단하고, I1이 크다면 블록킹 효과가 아닌 실제 경계선이라고 판단한다. 또한 블록화 검출부(110)는 두 번째와 세 번째 입력 변수 I2와 I3에 의해 인접하는 두 블록에서의 블록킹 효과의 범위를 파악한다. 즉, 각각의 블록에서 선택된 픽셀들의 변화값이 0이면 블록킹 효과의 범위에 포함되지 않으며, 변화값의 크기에 따라 블록킹 효과의 범위가 형성된다고 판단한다. 이때 블록화 검출부(110)는 블록 내의 픽셀들에 대한 그래디언트가 속하는 입력 변수의 범위값을 기초로 대응하는 멤버쉽 함수를 결정한다. 또한 블록화 검출부(110)는 영역의 종류가 결정된 후 블록화의 강도(즉, 도 2에서 D 와 E 픽셀들 사이의 차이) 및 양자화 파라미터의 값과 연관시켜 적당한 필터를 선택한다. The
퍼지 논리는 비선형 시스템을 다룸에 있어서 효과적인 방법을 제공하므로 에지 검출, 이미지 갑음 감소화 및 이미지 시퀀스 안정화 등과 같은 이미지 처리 분야에서 다양하게 응용된다. 퍼지 논리 기반의 시스템의 첫번째 단계, 즉, 퍼지화 단계에서, 실제 세계의 입력 변수들은 입력 메버쉽 함수를 사용하는 퍼지값으로 변환된다. 다음으로 퍼지 추론 엔진은 결정 규칙(rule-base)에 근거한 퍼지 출력을 제공한다. 역퍼지화는 각각의 출력에 대해 출력 멤버쉽 함수를 이용하여 이전 단계에서 얻어진 결과를 실제 세계의 변수들로 변화시키는 이러한 과정의 최종단계이다. 퍼지 논리 기반의 시스템으로부터 양호한 성능을 얻기 위해서는 입력/출력 변수들, 멤버쉽 함수들, 그리고, 결정 규칙은 주의 깊게 선택되어야 한다. Fuzzy logic provides an effective method for dealing with nonlinear systems and is therefore widely used in image processing applications such as edge detection, image shading reduction and image sequence stabilization. In the first stage of the fuzzy logic based system, the fuzzy phase, the real world input variables are converted to fuzzy values using the input membership function. The fuzzy inference engine then provides fuzzy output based on rule-base. De-fuzzy is the final step in this process of transforming the results obtained in the previous step into real world variables using the output membership function for each output. In order to get good performance from fuzzy logic based systems, input / output variables, membership functions, and decision rules must be carefully selected.
상술한 바와 같은 블록화 검출부(110)의 출력은 적용될 공간 필터링의 형태를 나타낸다. 이때 입력과 출력 변수 모두에 대해 가우시안 멤버쉽 함수가 사용된다. 도 3a 및 도 3b에는 각각 입력과 출력 변수의 멤버쉽 함수들(Membership Functions : MFs)이 도시되어 있다. 도 3a 및 도 3b를 참조하면, 출력 변수에 대해서는 일곱 개의 멤버쉽 함수가 사용되는 반면에, 0~50의 범위에 존재하는 입력 변수들에 대해 네 개의 멤버쉽 함수들이 사용된다. 입력 변수에 대한 네 개의 멤버쉽 함수들은 각각 '낮음', '중간 낮음', '중간 높음' 및 '높음'의 입력 변수에 대응한다. The output of the
블록화 검출부(110)는 각각의 입력 및 출력 변수에 대응하는 멤버십 함수의 종류를 결정하기 위해 결정 규칙을 사용한다. 이러한 결정 규칙은 실험적으로 결정되며, 결정 규칙의 예가 다음의 표에 기재되어 있다. 이러한 블록화 검출부(110)에 적용되는 퍼지 논리 검출기는 각각의 입력값과 결정규칙에 따라서 출력값을 결정하는 시스템이다.The blocking
표 1을 참조하면, 결정 규칙 1의 경우에, 강도 차이가 낮으므로 출력 멤버쉽 함수는 MF1로 결정된다. 결정 규칙 2와 3의 경우에, 블록 내의 분산값이 높지만 강도 차이가 낮음/중간이므로(이는 블록화가 발생하지 않은 것을 의미한다), 출력 멤버쉽 함수는 역시 MF1로 결정된다. 결정 규칙 4의 경우에, 블록 경계에서의 강도 차이가 높고, 블록 내에서의 분산값이 낮지 않기 때문에, 블록 경계에서 에지는 존재하나 블록화 효과를 포함하고 있지 않은 것으로 판단하여 출력 멤버쉽 함수는 MF1로 결정된다. 결정 규칙 5와 6의 경우에, 블록 경계에서 일정한 강도 차이가 존재하지만, 분산값은 낮지 않기 때문에 출력 멤버쉽 함수는 MF2로 결정된다. 이 경우 약간의 필터링이 수행될 수 있다. 결정 규칙 7 내지 11의 경우에, 입력 변수 I1은 낮지 않으므로(즉, not MF1이므로), 입력 변수 I2와 I3의 값들에 대해 블록 효과가 존재할 수 있다. 결정규칙 7의 경우에, I3는 낮은 반면 I2는 낮지 않으므로, 우측(또는 하측)에 일부 블록화가 존재한다고 볼 수 있다. 결정 규칙 8는 결정 규칙 7과 유사하며, 이 경우 좌측(또는 상측)에 일부 블록화가 존재한다고 볼 수 있다. 결정 규칙 9에서 11의 경우에, 강도 차이는 낮지 않고, 블록의 분산값이 감소한다. 이는 결정 규칙 9에서 11을 통해 블록킹 효과가 증가함을 의미하므로, 필터링의 양이 증가되어야 한다. Referring to Table 1, in the case of
보간부(120)는 필터링될 픽셀의 특성에 따라 상이한 종류의 필터링을 수행한다. 이때 고속 구현을 가능하게 하기 위해 간단한 1-D 선형 보간기가 사용된다. 보간과정에서 블록화 정보에 따라 블록 경계에서 픽셀값을 변화시켜야 한다. 그리고 각각의 출력 멤버쉽 함수의 종류에 대해 상이한 종류의 필터링을 수행한다. 블록화 검출부(110)의 출력과 관련된 필터링 방정식은 다음의 수학식으로 주어진다.The
여기서, A, B, C 및 D는 각각 인접하는 하나의 블록에서 순차적으로 선택된 픽셀의 픽셀값이고, E, F, G 및 H는 각각 인접하는 다른 블록에서 순차적으로 선택된 픽셀의 픽셀값이고, A', B', C' 및 D'는 각각 인접하는 하나의 블록에서 순차적으로 선택된 픽셀의 보간된 픽셀값이고, E', F', G' 및 H'는 각각 인접하는 다른 블록에서 순차적으로 선택된 픽셀의 보간된 픽셀값이며, Dif는 D-E(즉, 블록 경계에 위치한 픽셀 D와 E의 차이)이다.Where A, B, C, and D are pixel values of pixels sequentially selected in one adjacent block, and E, F, G, and H are pixel values of pixels sequentially selected in another adjacent block, and A ', B', C 'and D' are interpolated pixel values of pixels sequentially selected in one adjacent block, respectively, and E ', F', G 'and H' are selected sequentially in another adjacent block, respectively. The interpolated pixel value of the pixel, where Dif is DE (ie, the difference between pixels D and E located at the block boundary).
표 2에는 수학식 2에 따른 블록킹 효과의 종류가 기재되어 있다.Table 2 describes the types of blocking effects according to
수학식 2에 의해 표현되는 필터링 방정식에 의하면, 블록화 효과가 발생하지 않았다면 어떠한 필터링도 수행하지 않는 반면에, 상당한 양의 블록화가 존재할 경우에 유연화(smoothing)의 강도(필터링되는 픽셀의 수)는 증가한다는 사실을 확인할 수 있다. According to the filtering equation represented by
도 4는 본 발명에 따른 DCT 기반 이미지의 포스트 필터링 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도이다.4 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the method for post-filtering a DCT-based image according to the present invention.
도 4를 참조하면, 블록화 검출부(110)는 디코딩된 이미지의 블록 경계의 양측면에서의 픽셀의 변화를 기초로 블록화의 강도차이인 제1입력 변수 I1을 생성한다(S400). 다음으로 블록화 검출부(110)는 인접하는 각각의 블록 내의 픽셀들에 대한 그래디언트를 산출하여 제2 및 제3입력 변수 I2와 I3를 생성한다(S410). 다음으로 블록화 검출부(110)는 도 3a에 도시된 입력 변수와 멤버쉽 함수의 관계에 기초하여 제1 내지 제3입력 변수에 대응하는 멤버쉽 함수를 결정하고, 표 1에 기재된 결정 규칙에 의해 적당한 필터를 선택한다(S420). 다음으로 보간부(120)는 각각의 블록에 대한 블록화 정보인 출력 멤버쉽 함수의 종류에 따라 수학식 2와 같은 필터 방정식을 갖는 상이한 종류의 필터링을 수행한다(S430).Referring to FIG. 4, the
피크 신호 대 잡음비(Peak Signal to Noise Ratio : PSNR)와 같은 객관적 결과와 시각적 품질과 같은 주관적 결과를 얻기 위해 본 발명에 따른 포스트 필터링 방법을 "낮은 비트율 MPEG-4 비디오를 위한 블록킹 제거 필터(de-blocking filter)"라는 제목의 논문에 제안된 블록킹 제거 기법(이하, '종래기술1'이라 함) 및 "적응적 블록킹 제거 필터"라는 제목의 논문에 제안된 블록킹 제거 기법(이하, '종래기술2'라 함)과 비교하였다. 512×512 (픽셀) 크기의 레나(Lena), 바바라(Barbara), 페퍼(Peppers), 골드힐(Goldhill) 및 보트(Boats) 이미지들이 비교를 위해 사용되었다. 표 2 내지 표 6에는 종래의 기법들과 본 발명에 따른 포스트 필터링 기법에 의한 각각의 영상에 대한 기본적인 JPEG의 PSNR이 기재되어 있다. 품질 파라미터(Quality Parameter : QP)는 최대 압축을 의미하는 영으로부터 시작한다.In order to obtain objective results such as Peak Signal to Noise Ratio (PSNR) and subjective results such as visual quality, the post-filtering method according to the present invention is referred to as " de-blocking filter for low bit rate MPEG-4 video (de-). blocking removal technique proposed in the article titled "blocking filter" (hereinafter referred to as "
(LENA)QP
(LENA)
PSNR(dB)JPEG
PSNR (dB)
PSNR(dB)
PSNR (dB)
PSNR(dB)
PSNR (dB)
PSNR(dB)The present invention
PSNR (dB)
(BARBARA)QP
(BARBARA)
PSNR(dB)JPEG
PSNR (dB)
PSNR(dB)
PSNR (dB)
PSNR(dB)
PSNR (dB)
PSNR(dB)The present invention
PSNR (dB)
(PEPPERS)QP
(PEPPERS)
PSNR(dB)JPEG
PSNR (dB)
PSNR(dB)
PSNR (dB)
PSNR(dB)
PSNR (dB)
PSNR(dB)The present invention
PSNR (dB)
(GOLDHILL)QP
(GOLDHILL)
PSNR(dB)JPEG
PSNR (dB)
PSNR(dB)
PSNR (dB)
PSNR(dB)
PSNR (dB)
PSNR(dB)The present invention
PSNR (dB)
(BOATS)QP
(BOATS)
PSNR(dB)JPEG
PSNR (dB)
PSNR(dB)
PSNR (dB)
PSNR(dB)
PSNR (dB)
PSNR(dB)The present invention
PSNR (dB)
블록화 제거 방법들은 일반적으로 0.5 bpp(bit per pixel)에 이르는 양호한 결과를 제공하므로, 표 3 내지 표 7에는 30까지의 QP에 대한 PSNR이 기재되어 있다. 이러한 결과에 따르면, 본 발명에 따른 포스트 필터링 방법은 이득이 보다 높은 비트율에 대해 제한되는 반면에 낮은 비트율에 대해 JPEG 압축 이미지들의 성능을 1.5dB까지 향상시킬 수 있다. 또한 본 발명에 따른 포스트 필터링 방법은 종래의 블록화 제거 방법들과 비교할 때 보다 양호한 결과를 제공한다.The deblocking methods generally provide good results down to 0.5 bit per pixel (bpb), so PSNRs for QPs up to 30 are described in Tables 3-7. According to these results, the post filtering method according to the present invention can improve the performance of JPEG compressed images by 1.5 dB for low bit rates while the gain is limited for higher bit rates. In addition, the post filtering method according to the present invention provides better results when compared with the conventional deblocking methods.
도 5a 내지 도 5e에는 원 이미지, JPEG 압축 이미지, 종래기술1에 의해 블록화 제거 필터링된 이미지, 종래기술2에 의해 블록화 제거 필터링된 이미지 및 본 발명에 따른 포스트 필터링 방법에 의해 블록화 제거 필터링된 이미지에 각각 대응하는 다섯 개의 부분적인 바바라 영상이 도시되어 있다. 도 5a 내지 도 5e를 참조하면, 압축된 이미지는 심각한 블록화를 포함하고 있다. 종래기술1 및 종래기술2는 유연한(smooth) 영역에서는 블록킹 효과를 감소시킬 수 있으나, 패턴이 존재하는 영역에서는 시각적인 블록화가 발생한다. 이와 달리 본 발명에 따른 포스트 필터링 방법은 어떠한 두드러진 블러링 효과를 낳지 않으면서 블록킹 결함을 효과적으로 제거할 수 있다. 5A to 5E show original images, JPEG compressed images, deblocking filtered images according to the
본 발명은 또한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피디스크, 광데이터 저장장치 등이 있으며, 또한 캐리어 웨이브(예를 들어 인터넷을 통한 전송)의 형태로 구현되는 것도 포함한다. 또한 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 네트워크로 연결된 컴퓨터 시스템에 분산되어 분산방식으로 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드가 저장되고 실행될 수 있다.The invention can also be embodied as computer readable code on a computer readable recording medium. The computer-readable recording medium includes all kinds of recording devices in which data that can be read by a computer system is stored. Examples of the computer-readable recording medium include a ROM, a RAM, a CD-ROM, a magnetic tape, a floppy disk, an optical data storage device, and the like, and may be implemented in the form of a carrier wave (for example, transmission via the Internet) . The computer readable recording medium can also be distributed over network coupled computer systems so that the computer readable code is stored and executed in a distributed fashion.
이상에서 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상술한 특정의 바람직한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양한 변형 실시가 가능한 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 청구범위 기재의 범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been shown and described above, the present invention is not limited to the specific preferred embodiments described above, and the present invention belongs to the present invention without departing from the gist of the present invention as claimed in the claims. Various modifications can be made by those skilled in the art, and such changes are within the scope of the claims.
도 1은 본 발명에 따른 DCT 기반 이미지의 포스트 필터링 장치에 대한 바람직한 실시예의 구성을 도시한 블록도,1 is a block diagram showing the configuration of a preferred embodiment of the apparatus for post-filtering a DCT based image according to the present invention;
도 2는 블록 경계의 픽셀들을 도시한 도면,2 shows pixels of a block boundary,
도 3a 및 도 3b는 각각 입력과 출력 파라미터의 멤버쉽 함수들(Membership Functions : MFs)을 도시한 그래프,3A and 3B are graphs showing membership functions (MFs) of input and output parameters, respectively;
도 4는 본 발명에 따른 DCT 기반 이미지의 포스트 필터링 방법에 대한 바람직한 실시예의 수행과정을 도시한 흐름도, 그리고,4 is a flowchart illustrating a process of performing a preferred embodiment of the method for post-filtering a DCT-based image according to the present invention;
도 5a 내지 도 5e는 각각 원 이미지, JPEG 압축 이미지, 종래기술1에 의해 블록화 제거 필터링된 이미지, 종래기술2에 의해 블록화 제거 필터링된 이미지 및 본 발명에 따른 포스트 필터링 방법에 의해 블록화 제거 필터링된 이미지에 각각 대응하는 다섯 개의 부분적인 바바라 영상을 도시한 도면이다.5A to 5E are original images, JPEG compressed images, deblocking filtered images according to the
Claims (7)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070126152A KR101004612B1 (en) | 2007-12-06 | 2007-12-06 | Apparatus for post-filtering of DCT coded image and method using the same |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
KR1020070126152A KR101004612B1 (en) | 2007-12-06 | 2007-12-06 | Apparatus for post-filtering of DCT coded image and method using the same |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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KR20090059340A KR20090059340A (en) | 2009-06-11 |
KR101004612B1 true KR101004612B1 (en) | 2010-12-28 |
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ID=40989469
Family Applications (1)
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KR1020070126152A KR101004612B1 (en) | 2007-12-06 | 2007-12-06 | Apparatus for post-filtering of DCT coded image and method using the same |
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KR (1) | KR101004612B1 (en) |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100669905B1 (en) * | 2004-12-02 | 2007-01-16 | 한국전자통신연구원 | Blocking artifacts reduction apparatus and method using the characteristics of block boundary area |
-
2007
- 2007-12-06 KR KR1020070126152A patent/KR101004612B1/en not_active IP Right Cessation
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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KR100669905B1 (en) * | 2004-12-02 | 2007-01-16 | 한국전자통신연구원 | Blocking artifacts reduction apparatus and method using the characteristics of block boundary area |
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KR20090059340A (en) | 2009-06-11 |
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