KR20020041322A - 아티팩트 감소 코딩 방법 - Google Patents

아티팩트 감소 코딩 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 이미지질값(Q)에 의존하는 각각의 필터 특성들에 의한 공간 및/또는 시간적 필터링을 포함하는 이산 디코드된 화상 내의 코딩 아티팩트들을 감소시키기 위한 방법에 관한 것이다. 바람직하게, 상기 공간 필터링은 디블로킹 필터링을 포함하고, 디블로킹 필터 동작은 이미지질값(Q)이 증가하면 감소하고(하거나) 상기 디블로킹 필터링은 상기 화소가 어느 공통 보더에 속하는지에 대해 두 블록들의 액티버티에 따라 화소가 필터링되기 위해 이미지질값(Q) 의존 가중 함수를 선택한다.

Description

아티팩트 감소 코딩 방법{Method of coding artefacts reduction}
본 발명은 일반적으로 코딩 아티팩트 감소 방법에 관한 것이며, 특히 이산 디코드된 화상에 관한 것이다.
일반적으로, JPEG 또는 MPEG 등의 화상 코딩/압축 표준은 블록 기반 이산 코사인 변환(DCT) 인코딩에 기초한다. 따라서, 화질의 손실은 블로킹 또는 링잉 아티팩트들과 같은 인코딩된 이미지 내에서 발생할 수도 있다.
H.W. 박(Park), Y.L 이(Lee)의 "A Postprocessing Method For Reducing Quantization Effects And Low Bit-Rate Moving Picture Coding", IEEE Transactions on Circuit Systems For Video Technology, 제9권, 제 1호, 1999년 2월, 161-171페이지 및 S. 미나미(Minami), A. 자끄허(Zakhor)의 "An Optimization Approach for Removing Blocking Effects in Transform Coding", IEEE Transactions on Circuits and Systems for Video Technology, 제 5권, 제 2호,1995년 4월, 74-82페이지에서와 같이 그러한 화질의 손실을 감소시키기 위한 상이한 방법들이 제안되고 있다.
특히, 먼저 언급 개시된 후처리 방법에 따르면, 블로킹 아티팩트들은 1차원 수평 및 수직 저역 필터링에 의해 감소되고, 링잉 잡음은 2차원 신호 적응형 필터링에 의해 감소된다. 블로킹 효과들을 제거하기 위한 그러한 복원 기술들은 후에 언급된 논문에서 이미지의 불필요한 흐림(blurring)을 초래하는 것으로 기재되어 있기 때문에, 2개의 인접하는 블록들의 경계 화소들의 세기 값들 간의 상관 관계를 이용하는 새로운 접근법이 제안되었다. 이러한 접근법은 조심스런 가정 하에 2개의 인접하는 블록들의 DCT 계수들의 양자화가 2개의 인접한 블록들을 가로지른 경사와 2개의 블록들 각각의 경계 경사들간의 평균 사이의 경사의 평균 제곱차(MSDS)의 기대값을 증가시킨다는 이론적 및 실험적 관찰에 기초한다. 이러한 증가량은 모든 허용되는 역양자화 계수들 사이에서 변환된 계수들의 양자화 간격들의 폭에 의존하기 때문에, 이러한 MSDS의 기대값을 적절한 양만큼 감소시키는 DCT 계수들의 세트는 블로킹 효과를 감소시키기 쉽다.
미국 특허 제 5,442,462 호는 적응형 공간 잡음 감소, 적응형 시간 잡음 감소, 및 이들의 조합에 적용될 수 있는 이미지 스무딩 장치 및 방법을 보여준다. 이 문헌은 블록 변환 기술들과 같은 공간 및 공간-시간적 이미지 코딩 및 압축 방법들로부터 초래되는 잡음 아티팩트들에 대처하는 지침을 사용하는 것을 개시하고 있다. 더욱이, 과도한 잡음의 존재 하에 반복되는 연산이 허용된다. 적응형 스무딩 기술은 각각의 처리된 화소에 대해 가장 적절한 가중치를 결정한다. 더욱이,사용자의 욕구에 따라 출력 이미지를 적응시키는 사용자로부터의 수동 입력이 개시되어 있다. 마지막으로, 개시된 방법은 공간적 스무딩 동작이 수행된 후 시간 영역 스무딩을 수행하는 것으로 개시되어 있다.
WO99/22509호는 양자화 효과를 감소시키는 이미지 데이터 후처리 방법 및 그를 위한 장치를 개시하고 있다. 그 명세서의 도입부에서, 낮은 비트율의 비디오 신호들을 위한 공간-시간 적응형 후필터링이 언급되어 있다. 더욱이, 제안된 방법에 따라, 역양자화된 이미지 데이터 및 모션 벡터의 역 양자화 계수의 분포를 사용하는 적격의 세머포어(semaphore)가 발생되는 반면, 블로킹 아티팩트들의 감소는 발생된 블로킹 세머포어(링잉에 대해 유사함)에 의존하여 강하게 또는 약하게 수행된다. 시간적 필터링은 직접적으로 기재되어 있지 않지만, 제안된 방법은 공간 주파수 및 시간 정보를 사용함으로써 양자화 효과를 순응하여 감소시킨다.
그러나, 상기 방법들 모두는 전체 이미지를 처리해야 하고, 특히 각각의 필터링에 영향을 미치는 객관적인 파라미터의 결정에 기초한 코딩 아티팩트들을 감소시키려는 목적으로 필터링 특성을 결정하기 위해 전체 이미지를 처리해야 하기 때문에 비교적 큰 계산력을 필요로 한다는 단점을 계승한다. 또한, 이미지 개선은 단지 비교적 낮은 비트율로 인코딩함으로써 주목할 수 있다. 그것은 양질의 이미지질을 갖는 시퀀스들을 인코딩하기 위한 방법들을 적용시키는 저하(degradation)로 개선이 무너짐을 의미한다.
따라서, 본 발명의 기본적인 목적은 선행 기술 방법들의 상기 문제점들을 극복하는 이산 디코드된 화상 내의 코딩 아티팩트들을 감소시키기 위한 더 나은 방법을 제공하는 것이다.
이러한 목적은 독립항 제 1항에 정의된 바와 같이 이산 디코드된 화상 내의 코딩 아티팩트들을 감소시키기 위한 방법에 의해 해결된다. 그 양호한 실시예들은 종속항 제 2항 내지 제 14항에 각각 정의되어 있다.
본 발명에 따른 이산 디코드된 화상 내의 코딩 아티팩트들을 감소시키기 위한 방법은 이미지질값에 의존하는 각각의 필터 특성들에 의한 공간적 및/또는 시간적 필터링을 특징으로 한다.
바람직하게, 이미지질값은 관찰된 영역의 인접 지역에 인가된 양자화가 조잡한 공간 영역 내의 측정들과 주관적인 화질의 인식을 재생시키는 통계적 함수의 조합의 결과이다. 공간 영역에서 측정 결과는 조사된 아티팩트 또는 저하에 매우 밀접하게 관련된 값이다. 예를 들면 블로킹 아티팩트들의 경우에, 공간 측정은 블록 보더들에서 불연속성을 재생시키는 값일지도 모른다(예, 경사 MSDS의 평균 제곱차가 사용될지도 모른다). 주관적인 화질 인식을 재생하는데 사용된 함수는 본 명세서에 참고 문헌으로 포함시킨 콘텐트와 동일한 출원인의 유럽 특허 출원 00 121 123.4에 개시된 화상질을 등급 매기는 함수일지도 모른다.
그와 함께, 본 발명은 각각의 필터 특성들이 공간 측정에만 기초하여 가능한 한 객관적으로 화상 내에 포함된 아티팩트들을 등급 매기는 파라미터에 의존하지 않는 점에서 선행 기술에 따른 코딩 아티팩트 감소와 기본적으로 상이하지만, 본 발명은 주관적인 편향된 화질값, 즉 필터링될 이미지의 전체적인 특성으로부터 얻어지는 이미지질값에 의존하는 각각의 필터 특성들에 의해 공간적 및/또는 시간적 필터링을 수행한다. 상기한 바와 같이, 바람직하게, 상기 이미지질값은 화상 내에 포함된 정보에 기초하여 계산된 화상질의 등급을 매기는 함수를 보여주고, 주관적인 등급 매기기와 유사한 화상질을 등급 매길 것을 목표로 하는 본 출원인의 유럽 특허 출원 "Quality Rating Function for a Discrete Decoded Picture"에 따라 결정된다.
대안으로, MPEG 인코드된 시퀀스들의 화상질은 MQuant양자화 스케일링 인자값들만으로부터 대략적으로 유도될 수 있다. 정교한 양자화에 대해서는 작은 MQuant값 포인트들이 주어지고 조잡한 양자화에 대해서는 큰 MQuant값이 주어진다. 정교한 양자화는 화상이 조잡한 양자화에 의해 증가하는 낮은 레벨의 코딩 아티팩트들을 주관적으로 포함하는 것을 의미한다. 이러한 작용은 본 발명에 따른 코딩 아티팩트의 감소 방법에서 이용된다.
이미지질값을 유도하기 위해 디코더로부터 코딩 정보를 사용하는 것과 별도로 또는 추가로, 공간적 및/또는 시간적 처리는 사용자가 설정한 대응하는 파라미터에 의해 역시 조절될 수 있다.
임의의 경우에, 본 발명에 따라, 아티팩트들은 주관적인 화상질을 개선시키고, 그에 따라 화상질을 가능한 한 세밀하게 유지함으로써 제거된다. 이 또한 필터링 및 필터 함수들의 결정에 필요한 감소된 계산력을 유도한다.
본 발명에 따라, 바람직하게, 상기 공간 필터링은 디블로킹 필터 동작이 이미지질값이 증가하면 감소하는 디블로킹 필터링을 포함한다. 따라서, 본 발명에 따라, 보다 양질의 주관적인 이미지질은 감소된 디블로킹 필터링 및 그와 더불어 감소된 계산량을 유도하고, 가능한 한 훨씬 세밀한 화상을 갖는 화상을 초래한다. 유도된 이미지질값은 주관적인 이미지질을 반영하도록 채택되기 때문에, 디블로킹 필터링의 감소는 모든 블로킹 아티팩트들이 객관적인 시각에서 최적으로 제거될 수 없을지라도, 많은 양의 가시적 블로킹 아티팩트들을 포함하는 화상을 유도하지 못한다.
디블로킹 필터 동작을 감소시키기 위해, 바람직하게, 필터링될 화소에 대한 액티버티 의존 가중 함수가 이미지질값에 따라 선택되고, 상기 화소가 어떤 공통 보더들에 속해야 하는지에 대해 두 블록들의 액티버티가 고려된다. 따라서, 본 발명에 따른 디블로킹 필터링은 이미지질값에 의존할 뿐만 아니라, 상기 디블로킹 필터링이 어떤 공통 보더에 적용되는지에 대해 2개의 블록들의 액티버티에 의존한다. 바람직하게, 액티버티에 의존하는 모든 곡선들의 패밀리의 멤버는 이미지질값에 따라 선택된다.
보다 바람직하게, 상기 가중 함수는 단지 블로킹 아티팩트가 검출되는 경우에 필터링될 상기 화소에 적용된다. 이러한 특징은 필터링 자체가 오히려 큰 계산력을 필요로 하는 반면에 블로킹 아티팩트의 결정이 비교적 용이한 동작이기 때문에, 필터링을 수행하는 프로세서의 계산 부하를 더욱 감소시킨다.
더욱 바람직하게, 상기 디블로킹 필터링은 인접하는 블록들의 수평 및 수직 보더들에 대해 별개로 수행된다.
디블로킹 필터링과는 별도로 또는 추가로, 본 발명에 따른 공간 필터링은 디링잉 필터링을 포함하고, 디링잉 필터 동작은 이미지질값이 증가함에 따라 감소한다. 디블로킹 필터링의 경우와 마찬가지로 본 발명에 따른 디링잉 필터링에 대해서 역시, 주관적인 화상질이 더 좋을수록 더 약한 필터링 동작이 화상을 가능한 한 세밀하게 유지하고 필터링 동작들에 필요한 연산 부하를 감소시키기 위해 수행된다는 일반적인 규칙이 적용된다.
바람직하게는, 이미지질값 의존 디링잉 마스크는 필터링될 화소에 대해 선택된다. 더욱 바람직하게, 상기 디링잉 마스크는 단지 상기 화소가 균질한 영역에 속하는 경우에 필터링될 상기 화소에만 적용된다. 따라서, 조금이라도 링잉을 포함할 수 있는 유일한 영역은 다시 필요한 계산력을 감소시키기 위해 디링잉 필터링에 주관적이다.
더욱 바람직하게, 상기 디링잉 필터링은 필터링될 상기 화소에 인접하는 화소들만을 동일한 영역에 속하는 것들로 고려하는 2차원 필터링이다. 이러한 경우에, 화질값 의존 디링잉 마스크는 필터링될 화소가 주관적인 이미지질값에 의존하는 값에 의해 필터링될 화소를 가중시킬 수 있고 인접하는 화소들은 일정한 값들을 가질 수 있기 때문에 오히려 간단히 유지된다. 그러한 경우에, 이미지질값은 최대 이미지질을 나타내고, 특수 디링잉 마스크는 예를 들면 필터링될 화소에 1을 가중시키고, 모든 인접하는 화소들에 0을 가중시킴으로써, 필터링될 화소만을 고려하여 적용될 수 있거나, 또는 그러한 디링잉 마스크는 인접하는 화소들에 대해 주어진 가중 인자에 의해 필터링될 화소에 대해 적절한 이미지질값 의존 가중 인자의 설정에 의해 근사될 수 있을지도 모른다.
더욱이, 대안으로 또는 추가로, 본 발명에 따른 시간 필터 동작은 이미지질값이 증가함에 따라 감소한다. 따라서, 본 발명에 따른 디블로킹 및 디링잉 필터링의 경우와 마찬가지로, 시간 필터 동작이 주관적인 이미지질값이 증가함에 따라 감소되기 때문에 시간 필터링을 위해 화상이 훨씬 더 세밀하게 유지되고, 가능한 한 더 적은 계산력이 요구된다. 본 발명에 따른 다른 필터링 동작 모두와 마찬가지로, 선행 기술에 따라 수행될 수 있는 객관적으로 필요한 시간 필터 동작은 시간 필터링이 필요치 않은 것으로 보이는 주관적인 생각 하에 결정되는 이미지질값의 경우에 본 발명에 따라 수행되지 못한다.
더욱 바람직하게, 시간 필터 동작은 예측 프레임 및 실제 프레임의 가중 합으로서 새로운 프레임을 결정하는 전체 프레임에 적용된 블렌딩 필터에 의해 실현되고, 가중치는 상기 이미지질값 및 예측 프레임과 실제 프레임의 차이에 의존한다. 더욱 바람직하게, 상기 예측 프레임은 이전에 결정된 프레임의 모션 보상에 기초하여 결정된다. 그와 더불어, 진행성 또는 비월 주사된 모드 뿐만 아니라 필터링될 화상에 포함된 모션이 고려된다. 본 발명에 따른 디블로킹 및 디링잉 필터링의 경우와 마찬가지로, 시간 필터링은 화상을 가능한 한 세밀하게 유지하고, 즉, 필요한 필터 동작들을 최소화시킨다.
본 발명의 코딩 아티팩트 감소 방법에 따라, 이미지질값은 화상을 인코딩하기 위해 사용된 양자화 스케일링 인자에 기초하여 결정되는 것이 바람직하다. 정교한 양자화에 대해 작은 양자화 스케일링 인자 값 포인트들이 주어지고, 조잡한양자화에 대해 큰 것이 주어지기 때문에, 주관적인 이미지질은 사용된 양자화 스케일링 인자에 대응하는 것으로 관찰된다. 더욱이, 양자화 스케일링 인자는 화상의 인코딩으로 초래되는 어떠한 추가 정보도 필요치 않도록 화상의 디코딩 중에 용이하게 유도될 수 있다.
대안으로 또는 추가로, 상기 이미지질값은 사용자 선택에 기초하여 결정될 수도 있다. 이러한 경우에, 사용자는 예를 들면, 이미지질에 대한 사용자의 판단에 따라 수신된 영화를 직접적으로 시청하면서 튜너 장치의 현재 수신 품질에 대한 필터링을 채택할 수 있다.
다른 대안으로 또는 추가로, 이미지질값은 "Quality Rating Function for a Discrete Decoded Picture"라는 출원인의 병행 출원에 개시된 바와 같이 유도될 수도 있다.
그와 더불어, 임의의 경우에, 본 발명에 따른 코딩 아티팩트들을 감소시키는 것은 화상의 적어도 대략 주관적인 전체 인상에 의존한다.
본 발명에 따라, 화상의 상기 이산 인코딩/디코딩은 이산 코사인 변환에 기초하고, 더욱 바람직하게 MPEG 코딩 스킴에 기초한다.
따라서, 본 발명은 큰 주관적인 이미지질값이 낮은 레벨의 코딩 아티팩트들을 나타내고, 낮은 주관적 이미지질값이 큰 레벨의 코딩 아티팩트들을 나타내는 작용을 이용한다. 따라서, 주관적인 이미지질값은 여러 특성들에 의해 필터들의 세트로부터 필터를 선택하기 위해 사용된다. 선택된 필터는 아티팩트들의 유형에 대한 관련 영역들, 예를 들면 블로킹의 경우에 처리할 블로킹 보더들에서 또는 링잉을 처리하기 위해 블록의 내부에서 또는 시간적 필터링의 경우에 2개의 화상들간의 모든 화소 위치에 적용된다. 본 발명에 따른 방법은 양질로 인코딩된 필터링 없는 프레임들을 통과시키고 불량한 화질로 인코딩된 프레임들을 스무딩시킬 수 있다. 스무딩 정도는 이미지질값에 의해 조절된다.
더욱이, 추가의 흐려짐은 이미지 콘텐트가 분석되고 아티팩트가 존재하고 부재하는 영역들이 분리되기 때문에 피하게 되는 것이 바람직하다. 따라서, 블로킹의 경우에, 블록의 평균값 및 액티버티는 분석되는 것이 바람직하고, 링잉의 경우에 에지 검출이 수행될 수도 있고, 최소한의 모션 보상은 시간 필터링을 위해 사용되는 것이 유리하다.
또한, 본 발명에 따라, 디코드된 이미지 시퀀스로부터 유도될 수 있는 양자화 스케일링 인자는 주관적인 이미지질값을 반영하기 위해 사용될 수도 있고, 그 이유는 작은 양자화 인자 값 포인트들이 정교한 양자화에 대해 주어지고 조잡한 양자화에 대해 큰 것이 주어지기 때문이고, 여기서 정교한 양자화는 조잡한 양자화에 의해 증가하는 코딩 아티팩트들의 낮은 레벨을 화상이 포함하는 것을 의미한다. 그러한 경우에, 어떠한 양자화 스케일링 인자 값들도 이용될 수 없거나 또는 그에 대해 추가로 이미지질값이 시청자에 의해 수동으로 선택될 수 있다.
본 발명의 추가의 특징들 및 장점들은 수반된 도면과 관련시켜 취한 하기 바람직한 실시예의 설명에 의해 명확해진다.
도 1은 코딩 아티팩트(artefact)들을 감소시키기 위한 본 발명에 따른 시스템의 일 예를 나타내는 도면.
도 2는 주관적인 이미지질 대 양자화 스케일링 인자 값을 나타내는 도면.
도 3은 디블로킹 필터링(deblocking filtering)을 적용하기 위한 마스크의 제법을 나타내는 도면.
도 4는 1차원 디블로킹 필터링을 위한 필터 특성들에 대한 예들을 나타내는 도면.
도 5는 디링잉 필터링(deringing filtering)을 적용하기 위한 마스크의 제법을 나타내는 도면.
도 6은 2차원 디링잉 필터들의 예를 나타내는 도면.
도 7은 본 발명에 따른 디링잉 필터링의 원리들을 설명하는 도면.
도 8은 본 발명에 따른 시간적 필터링의 실시예를 나타내는 도면.
도 9는 도 8에 도시된 블렌딩 필터(blending filter)의 블렌딩 필터 특성들에 대한 예를 나타내는 도면.
* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
1: 디블로킹 필터2: 디링잉 필터
3: 블로킹 분석 블록4: 링잉 분석 블록
4a: 에지 검출 블록4b: 링잉 마스크 선택 블록
5: 필터 뱅크6: 모션 보상 시간 필터
6d: 제 1 가산기6e: 제 1 승산기
6f: 제 2 승산기6g: 제 3 승산기
7: 프레임 메모리
도 1은 본 발명에 따른 이산 디코드된 화상 내의 코딩 아티팩트들을 감소시키기 위한 방법에 따라 코딩 아티팩트들을 감소하는 시스템의 양호한 실시예를 나타낸다. 인입되는 화상 신호(Pn)는 먼저 그것이 코딩 아티팩트 감소된 화상 신호(pTFn)를 출력하는 모션 보상 시간 필터(6)에 의해 시간 영역에서 필터링되기 전에 공간적 영역에서 다음의 디링잉 필터링(2)과 함께 디블로킹 필터링(1)을 수행한다. 디블로킹 필터(1) 및 디링잉 필터(2)는 모두 각각의 필요한 필터 동작들을 수행하기 위해 필터 뱅크(5)에 액세스한다. 화상의 어느 부분들이 디블로킹 필터링(1) 및 디링잉 필터링(2)에 적용될 것인지를 결정하기 위해, 각각의 분석이 상기한 바와 같이 수행된다. 따라서, 블로킹 분석 블록(3)은 디블로킹 필터(1)를 위한 제어 신호(MB)를 출력하기 위해 인입되는 화상 신호(Pn)를 수신하고, 링잉 분석 블록(4)은 시간 영역에 공간 필터링된 화상 신호(pSFn)를 출력하는 디링잉 필터(2)를 위한 제어 신호(MR)를 출력하기 위해 디블로킹 필터(1)의 출력 신호를 수신한다. 블로킹 분석 블록(3) 및 링잉 분석 블록(4) 각각은 프레임/필드 모드 및 이미지질값(Q)과 같은 추가의 제어 파라미터들을 수신한다. 프레임/필드 모드 파라미터는 예를 들면 필드(비월 주사된) 시퀀스에 인가된 프레임 기반 필터가 움직이는 영역들에서 흐림(blurring) 왜곡을 초래하기 때문에, 프레임(진행성 화상 포맷) 또는 필드(비월 주사된 화상 포맷)에 기초한 필터링 동작을 적용시킬 수 있다.
이들 제어 파라미터들은 예를 들면 도시하지 않은 MPEG 디코더 및/또는 사용자 제어에 의해 코딩 정보, 즉, 사용자가 제공한 화상질값을 수신하는 후처리 제어 모듈(8)에 의해 조절된다. 후처리 제어 모듈(8)은 또한 시간 영역에 제어 파라미터들을 공급하고, 즉 공간 필터링된 화상 신호(pSFn)를 수신하고 코딩 아티팩트 감소된 이산 디코드된 화상 신호(pTFn)를 출력하는 모션 보상 시간 필터(6) 내의 시간 필터링을 설정하기 위한 파라미터들을 공급한다. 이러한 코딩 아티팩트 감소된 이산 디코드된 화상 신호(pTFn)를 결정하기 위해 모션 보상 시간 필터(6)는 또한 선행하는 코딩 아티팩트 감소된 이산 디코드된 화상 신호(pTFn-1), 즉 모션 보상 시간 필터(6)의 선행하는 출력 신호를 프레임 메모리(7)를 갖는 하나의 프레임만큼 지연시킴으로써 얻어지는 이러한 화상 신호의 선행 프레임을 수신한다.
필터 동작을 수행하기 위해, 먼저 이미지질값(Q)이 결정되어야 한다. 도 2는 MPEG 디코딩을 위한 양자화 스케일링 인자 값들(MQuant)로부터 그 이미지질값(Q)의 의존도를 나타낸다. 이러한 곡선은 스케일링 인자에 대한 최대 이미지질 MQuant= 1 및 스케일링 인자에 대한 최소 이미지질 MQuant= 112를 나타내는 음의 지수를 갖는 지수 함수로 표현될 수 있다. 물론, MPEG 코딩 및 디코딩에 채택된 스케일링 인자의 이 값들은 단지 상대적인 값들을 나타낸다. 더욱이, 상기한 바와 같이, 이미지질값(Q)은 본 출원인의 병행 유럽 특허 출원 "Quality Rating Function for a Discrete Decoded Picture"에 따라 유도되는 것이 바람직하다.
다음에, 디블로킹 필터 동작은 디링잉 필터 동작이 도 5 내지 7에 관하여 기재되기 전 그리고 시간 필터링이 도 8 및 9에 관하여 기재되기 전에 도 3 및 4에 관하여 기재된다.
도 3은 디블로킹 필터링, 특히 도 1에 도시된 블로킹 분석 블록(3) 내에 포함된 프레임 전처리 블록(3a) 및 블로킹 마스크 선택 블록(3b)을 적용하기 위한 필터 마스크의 제법을 나타낸다. 프레임 전처리 블록(3a)은 인입 프레임, 즉, 인입 화상 신호(Pn)를 수신하고, 모든 이산 디코드된 블록, 즉, MPEG 코딩의 경우에 8x8 블록들 내의 액티버티(A)를 측정한다. 이 측정치는 매우 낮은 액티버티 영역 및 매우 큰 액티버티(A) 영역을 초래한다. 더욱이, 프레임 전처리 블록(3a)은 모든 이 블록들의 평균값(M)을 계산한다. 8x8 블록들 모두의 액티버티(A) 및 평균값(M)은 양자화 스케일링 인자 값(MQuant)을 수신하는 후처리 제어 모듈(8)에 의해 공급된 이미지질값(Q)을 또한 수신하는 블로킹 마스크 선택 블록(3b)에 공급된다. 블로킹 마스크 선택 블록(3b)은 보다 큰 이미지질값(Q)에 대해 보다 광범위한 통과 대역이 이용될 수 있도록 기본적으로 상이한 컷-오프 주파수들을 갖는 저역 필터 함수들의 패밀리인 도 4에 도시된 필터 함수들로부터 필터 함수(FB[Q])들을 선택한다. 우수한 실시 규칙은 반해상도(f/FN=0,5)와 그를 통해 통과된 것(필터링 없음) 사이의 필터 함수들을 정의하는 것이다. 허용되는 성능은 4개의 필터 특성들의 세트에 의해 달성된다. 수직 보더들에 대한 필터 마스크 발생은 기본적으로 하기 판정에 따라 수행된다:
여기서 [m]은 현재 블록으로부터 수평 지수를 정의하고, [n]은 현재 블록으로부터 수직 지수를 정의하며, [m-1]은 현재 블록의 좌측 블록으로부터 수평 지수를 정의하고, [n-1]은 현재 블록의 상위 블록으로부터 수직 지수를 정의하며, TM은 2개의 인접한 블록들에 대해 측정된 평균 값들의 전이에 기초한 합성 보더(블로킹)로부터 대상물 보더를 차별화시키기 위한 임계값을 정의하고, TA는 2개의 인접 블록들에 대한 액티버티 측정치에 기초한 디블로킹 필터 세기를 선택하기 위한 임계값을 정의한다.
수평 보더들에 대해, 동일한 절차들이 수직 지수들과 함께 수직 보더들에 대해 상기한 바와 같이 적용된다. 이는 다음을 의미한다:
디블로킹을 위한 필터 마스크는 필터링의 방향(수평/수직 블로킹)에 결합된 필터 세기에 관한 정보를 포함한다.
도 1에 도시된 디블로킹 필터링(1)은 필터 마스크에 따라 화상의 모든 화소들에 대해 수행된다.
도 5는 디링잉 필터링을 적용하기 위한 마스크의 제법, 즉, 도 1에 도시된 링잉 분석 블록(4) 내에 포함된 에지 검출 블록(4a) 및 링잉 마스크 선택 블록(4b)을 나타낸다. 에지 검출 블록(4a)은 균질한 영역들로부터 에지들을 차별화시키기위해, 인입 프레임, 즉, 디블로킹 필터(1)로부터 출력된 프레임을 수신한다. 이러한 에지 검출 결과는 블로킹 마스크의 선택을 위해 사용된 바와 같이 이미지질값(Q)을 수신하기도 하는 링잉 마스크 선택 블록(4b)에 공급된다. 이어서, 링잉 마스크 선택 블록(4b)은 필터가 선택되는 바에 따라 디링잉 마스크(MaskR)를 출력한다.
도 6은 링잉 마스크 선택 블록(4b)의 출력에 따라 선택될 2차원 필터들의 예를 나타낸다. 디링잉 필터를 적용하기 위해, 화질 범위는 화질 영역들의 실제 수로 분할되고, 이 경우에 예를 들면 도 2에 나타낸 바와 같이 4개의 영역들(QAmin, QAlow, QAhigh, QAmax)로 분할된다. Q=QAmin, QAlow, QAhigh에 대해, 필터링될 화소 주위의 화소들 및 필터링될 화소 자체에 적용될 3x3 화소 가중 계수들로 구성된 필터 마스크가 선택된다. 필터링될 화소 자체는 Q에 의존하는 값(W)에 의해 가중되고, 예를 들면 다음과 같다.
필터링될 화소에 수평 및 수직으로 인접한 화소들에는 상수값 2가 가중되고, 필터링될 화소에 직교하게 인접하는 화소들에는 상수값 1이 가중된다. Q=QAmax에 대해, 필터링될 화소에는 상수값 1이 가중되고, 주변 화소들에는 상수값 0이 가중된다.
그렇게 선택된 필터 마스크는 도 7에서 설명한 필터링 동작에 따라 인가된다. 필터링될 화소 중심 주위의 3x3 화소 블록의 상부 좌측 화소가 f-1, -1로 라벨링된 경우에, 상부 화소는 f0, -1으로 라벨링되고, 상부 우측 화소는 f1, -1로 라벨링되고, 좌측 화소는 f-1, 0으로 라벨링되고, 필터링될 화소, 즉, 중심 화소는 f0, 0으로 라벨링되고, 우측 화소는 f1, 0으로 라벨링되고, 하단 좌측 화소는 f-1, 1로 라벨링되고, 바닥 화소는 f0, 1로 라벨링되고, 바닥 우측 화소는 f1, 1로 라벨링된다. 다음 함수는 필터링된 화소의 화소값을 결정한다:
단,
여기서 [p]는 처리된 화소의 화상의 절대 수평 위치를 정의하고, [l]은 처리된 화상의 절대 수직 위치를 정의하고, [i]는 인접 화소에 대한 수평 오프셋을 정의하고, 예를 들면 i=-1은 현재 화소의 좌측 화소 위치를 의미하고, [j]는 인접 화소에 대한 수직 오프셋을 정의하고, 예를 들면 j=-1은 현재 화소의 상위 화소 위치를 의미하고, P는 화소값을 정의하고, f는 필터 계수를 정의한다.
따라서, δR은 인접 화소들만이 동일한 영역에 속하는 화소의 필터링에 기여하는 것을 정의하거나, 또는 대상물을 필터링될 화소로서 정의한다. 이러한 시나리오는 2개의 대상물들, 즉, 상위 우측 코너의 18개 화소들을 점유한 제 1 대상물(대상물 1) 및 필드의 나머지를 점유한 제 2 대상물(대상물 2)로 분할된 7x7 화소들의 필드를 나타내는 도 7에서 2개의 실시예들로 나타낸다.
도 8은 모션 보상 시간 필터(6)를 보다 상세히 나타낸다. 이러한 모션 보상 필터(6)는 기본적으로 2개의 유닛들, 즉, 모션 추정 & 보상 블록(6a) 및 블렌딩 특성(6c), 제 1 가산기(6d), 제 1 승산기(6e), 제 2 승산기(6f) 및 제 3 승산기(6g)를 포함하는 블렌딩 필터를 포함한다. 모션 추정 보상 블록(6a)은 디링잉 필터(2)로부터 공간적으로 필터링된 화상 신호()를 수신하고 프레임 메모리(7)로부터 선행된 코딩 아티팩트 감소된 이산 디코드된 화상 신호()를 수신한다. 그에 기초하여, 이전의 것으로부터 실제 프레임을 예측하기 위한 모션 보상을 수행한다. 그에 따라, 모션 추정 & 보상 블록(6a)은 모션 추정/모션 보상 모드를 나타내는 신호 모드, 즉, 진행성 또는 비월 주사된 모드를 나타내는 신호를 추가로 수신한다. 예측된 프레임은 실제 프레임과 예측 프레임 간의 프레임차(Δ)를 구축하기 위한 피감수(minuent)로서 디링잉 필터(2)로부터 출력된 실제 프레임(pSFn)을 수신하는 제 3 가산기(6d)에 대한 감수(subtrahent)로서 공급된다. 이러한프레임차(Δ)는 이미지질값(Q)에 역시 의존하는 블렌딩 필터 특성을 선택하기 위해 입력된다.
도 9는 블렌딩 파라미터(α)가 결정되는지에 따라 블렌딩 필터 특성들의 예를 나타낸다. 기본적으로, 이미지질값(Q)에 따라, Δ[Q]값은 α가 1 이하이고, α가 Δ=0에서 α=0으로부터 Δ=Δ[Q]에서 α=1로 선형으로 증가하는 경우에 결정되고, 단, 일반적인 규칙은 Q값이 클수록, Δ[Q]값은 작아지고, 즉, 화상질이 낮을수록, 필터링이 더 강력해야 한다는 것이다.
결정된 블렌딩 값α은 피감수로서 상수값 1을 수신하는 제 1 가산기(6a)에 대한 감수로서 공급된다. 그렇게 계산된 결과 1-α는 모션 추정 & 모션 보상 블록(6a)으로부터 출력된 예측 프레임을 수신하는 제 2 승산기(6f)로 공급된다. 더욱이, 블렌딩 값(α)은 코딩 아티팩트 제거된 이산 디코드된 화상()을 출력하기 위해 제 1 승산기(6f)로부터 출력된 예측 프레임()과 1-α의 곱을 그에 부가하는 제 2 가산기(6g)에 그의 곱을 출력하기 위해 디링잉 필터(2)로부터 출력된 실제 프레임()을 수신하기도 하는 제 1 승산기(6e)에 공급된다.
물론, 상기 설명으로부터 명백하듯이, 디블로킹, 디링잉 및 시간적 필터링의 순서는 도시된 실시예로만 제한되지 않고, 이들 필터링 동작들은 임의의 순서를 가질 수 있다. 그러나, ME(모션 추정) 및 MC(모션 보상) 동작들이 임의의 종류의 잡음에 민감하기 때문에, 먼저 공간 처리되고, 이어서 그 후 시간 처리되는 순서가 권장된다. 이러한 경우에, 블로킹 뿐만 아니라 링잉 잡음은 시간 필터링의 성능에영향을 미칠 것이다. 이러한 이유 때문에, 시간 필터링이 구현되는 경우, 보다 최적의 방식으로 그 효과를 이용하기 위해 공간 필터링 후에 오퍼레이트되어야 한다. 공간 처리 모듈들(디블로킹, 디링잉)에 대한 순서는 제한되지 않는다.
본 발명은 선행 기술 방법들의 상기 문제점들을 극복하는 이산 디코드된 화상 내의 코딩 아티팩트들을 감소시키기 위한 더 나은 방법을 제공한다.

Claims (16)

  1. 이산 디코드된 화상 내의 코딩 아티팩트들을 감소시키기 위한 방법에 있어서,
    이미지질값(Q)에 의존하는 각각의 필터 특성들을 갖는 공간적 및/또는 시간적 필터링을 특징으로 하는, 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 공간 필터링이 디블로킹 필터링을 포함하고, 디블로킹 필터 동작은 이미지질값(Q)이 증가함에 따라 감소하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  3. 제 2항에 있어서, 상기 디블로킹 필터링은 이미지질값(Q)에 따라 필터링될 화소에 대한 액티버티 의존 가중 함수를 선택하고, 상기 화소가 어떤 공통 보더에 속할지에 대해 두 블록들의 액티버티가 고려되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  4. 제 3항에 있어서, 상기 가중 함수는 블로킹 아티팩트가 검출되는 경우에 필터링될 상기 화소에만 적용되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  5. 제 2항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디블로킹 필터링은 인접하는 블록들의 수평 및 수직 보더들(borders)에 대해 개별적으로 수행되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  6. 제 1항 내지 제 5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 공간 필터링은 디링잉 필터링을 포함하고, 디링잉 필터 동작은 이미지질값(Q)이 증가하면 감소하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  7. 제 6항에 있어서, 상기 디링잉 필터링은 필터링될 화소에 대해 이미지질값(Q) 의존 디링잉 마스크를 선택하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 디링잉 마스크는 상기 화소가 균질한(homogeneous) 영역에 속하는 경우에 필터링될 상기 화소에만 적용되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  9. 제 6항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 디링잉 필터링은 필터링될 상기 화소의 인접하는 화소들만을 동일한 영역에 속하는 것으로 고려하는 2차원 필터링인 것을 특징으로 하는, 방법.
  10. 제 1항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 시간 필터 동작은 이미지질값(Q)이 증가하면 감소하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  11. 제 10항에 있어서, 상기 시간 필터 동작은 예측 프레임 및 실제 프레임의 가중 합으로서 새로운 프레임을 결정하는 전체 프레임에 적용된 블렌딩 필터에 의해 실현되고, 그러한 가중치는 상기 이미지질값(Q) 및 예측 프레임과 실제 프레임의 차이에 의존하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  12. 제 11항에 있어서, 상기 예측 프레임은 이전에 결정된 새로운 프레임의 모션 보상에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  13. 제 1항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지질값(Q)은 화상을 인코딩하기 위해 사용된 양자화 스케일링 인자(MQuant)에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 이미지질값(Q)은 사용자 선택에 기초하여 결정되는 것을 특징으로 하는, 방법.
  15. 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 있어서, 화상의 상기 이산적인 인코딩/디코딩은 이산적인 코사인 변환에 기초하는 것을 특징으로 하는, 방법.
  16. 제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 있어서, 화상의 상기 이산 인코딩/디코딩은 MPEG 코딩 스킴에 기초하는 것을 특징으로 하는, 방법.
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