KR20050079690A

KR20050079690A - 필터링 방법

Info

Publication number: KR20050079690A
Application number: KR1020040007765A
Authority: KR
Inventors: 조용설
Original assignee: 엘지전자 주식회사
Priority date: 2004-02-06
Filing date: 2004-02-06
Publication date: 2005-08-11

Abstract

본 발명은 비디오 데이터에 대하여 블록 단위로 변환한 후, 블럭경계를 이루는 좌우 픽셀값을 구하고, 상기 구해진 픽섹값들에 대하여 제1값, 제2값, 제3값을 각각 구하고, 상기 구해진 각 값중에서 가장 작은 값이 나오는 방향으로 필터링을 수행하는 것으로서, 움직임이 있는 영상의 객체 부분이 선명하게 부호화될 수 있다.

Description

필터링 방법{Method for filtering}

본 발명은 영상 전화에 사용되는 비디오 디코더중에서 엠펙4의 포스트 필터링을 수행하는 필터링 방법에 관한 것이다.

대부분의 비디오 데이터 부호화 방법은 이미지 프레임을 블록 단위로 처리한다. 특히, 엠펙등 비디오 데이터에 관한 부호화 표준들에 따르면 블록 단위로 DCT변환을 수행한 다음 양자화하는 과정을 거쳐 이미지 프레임을 부호화한다.

이때, 16*16블록 경계 및 8*8블럭 경계에 원영상에선 볼수 없었던 고주파 성분이 발생되는데 이를 블록화라 한다.

복호화시 이와 같은 블록화를 제거하기 위해 블록의 경계지점에 필터링 하는 것이 엠펙 필터부이다.

즉, 이미지 프레임을 블록 단위로 부호화하는 방법은 블록킹 효과 및 링잉 노이즈를 유발시킨다. 블록킹 효과는 재현된 이미지 프레임에 원 프레임에는 존재하지 않았던 에지 영역을 발생시키는 등 인접 픽셀간의 연속성을 파괴시킨다. 링잉 노이즈는 재현된 이미지 프레임에 존재하는 오브젝트의 경계선이 매끄럽게 표시되지 않고 울퉁불퉁하게 되는 현상을 발생시킨다. 압축율이 높은 경우 재현된 이미지 프레임에 있어서 블록킹 효과 및 링잉노이즈에 따른 화질 저하는 더욱 두드러진다.

블록킹 효과와 링잉 노이즈를 제거하기 위한 필터링을 수행하기 위해서는 먼저 블록킹 효과와 링잉 노이즈가 발생된 영역을 정확히 파악해내는 것이 중요하다. 그렇지 않을경우 원래의 비디오 프레임에 존재하는 에지 영역을 블록킹 효과에 의해 생긴 것으로 오판하여 없애버림으로써 필터링 수행후의 화질이 오히려 저하되는 결과를 가져올수 있기 때문이다.

블록킹 효과 및 링잉 노이즈를 제거하기 위한 종래 필터링 방법에서 재현된 픽셀 블록에 블록킹 효과 및 링잉 노이즈에 의해 생성된 에지 영역을 변별하기 위해 에지 영역을 검사하는 대표적인 방식은 다음과 같다. 즉, 복수개의 8*8픽셀 블록들 또는 4*4픽셀 블록들로 구성된 재현 비디오 프레임에 있어서 8*8픽셀 블록 또는 4*4픽셀 블록들의 경계에 존재하는 픽셀들 값의 분포를 조사한 다음 미리 결정된 임계값과 비교하여 에지 영역을 검출한다.

임계값은 8*8픽셀 블록 또는 4*4픽셀 블록들의 경계에 존재하는 픽셀들의 값의 분포를 측정한 다음 측정된 값들의 분포와 에지 영역의 존재 여부에 관한 상관 관계를 조사하여 실험적으로 결정된다.

픽셀값의 분포를 조사하기 위해서는 이웃하는 블록간의 경계 영역에 존재하는 픽셀값들을 수직 또는 수평 방향으로 검사해야한다.

그러나 상기와 같은 종래의 필터링 방법은 평탄한 영역에서는 주관적 화질이 좋은 성능을 보이나 경계의 양방향 블럭이 에지가 경계 방향이나 경계에 수직 방향이 아닌 다른 방향으로 일정한 방향성을 가지고 있는 영상에서는 에지가 열화되는 문제가 있다.

또한, 영상 통화시 움직임이 있는 영역의 부호화시나 일정 에지가 많은 영역에서 샤프한 에지가 굽어 보이거나 에지 자체가 불명확하게 되는 문제점이 있다.

따라서, 본 발명의 목적은 원영상에 없었던 블럭 경계 부분에 발생되는 고주파 성분을 제거할 수 있는 필터링 방법을 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적은 영상의 주관적 화질이 좀더 나은 화면을 제공할 수 있는 필터링 방법을 제공하는데 있다.

상기 목적들을 달성하기 위하여 본 발명의 일 측면에 따르면, 비디오 데이터에 대하여 블록 단위로 변환한 후, 블럭경계를 이루는 좌우 픽셀값을 구하고, 상기 구해진 픽섹값들에 대하여 제1값, 제2값, 제3값을 각각 구하고, 상기 구해진 각 값중에서 가장 작은 값이 나오는 방향으로 필터링을 수행하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법이 제공된다.

상기 제1 값은 대응 픽셀 블럭의 수직/수평방향의 에지 영역을 판단하고, 상기 제2 값은 대응 픽셀 블럭의 왼쪽 대각선 방향의 에지 영역을 판단하고, 상기 제3 값은 대응 픽셀 블럭의 오른쪽 대각선 방향의 에지 영역을 판단한다.

이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 부호화 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도, 도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 에지 영역 판단 방법을 나타낸 도면이다.

도 1을 참조하면, 부호화 장치는 움직임 추정부(110), 변환부(120), 양자화부(130), 역양자화부(140), 역변환부(150), 움직임 보상부(160), 루프 필터부(170)를 포함한다.

또한, 상기 부호화 장치는 제어부(미도시)를 더 포함하며, 제어부에 의해 제어되는 제1 스위치(100), 제2 스위치(180), 제3 스위치(190)를 포함한다.

상기 제어부는 비디오 데이터가 입력되면 제1 스위치(100)를 제어하여 인트라 프레임의 경우에는 곧바로 변환부(120)로 입력시키고 인터프레임의 경우에는 움직임 추정부(110)로 입력시킨다.

상기 움직임 추정부(110)는 픽셀 블록 단위로 이전 이미지 프레임과 픽셀값을 비교하여 그 차이값을 변환부(120)로 출력한다.

상기 변환부(120)는 인트라 프레임의 경우에는 해당 이미지 프레임에 존재하는 픽셀값들을 인터 프레임의 경우에는 차이값들의 데이터 표현 방식을 바꾸어 다시 표현 즉, 변환한다. 여기서, 상기 변환방식은 DCT이다. 적용 가능한 다른 변환 방식 예를들면 DWT를 사용하는 것도 가능하다.

상기 양자화부(130)는 변환된 값들을 소정 양자화 스텝에 따라 양자화한다. 양자화 스텝은 각 블럭 단위로 적응적으로 결정될 수 있다. 양자화 스텝이 커질수록 양자화 노이즈는 증가된다. DCT 변환되고 양자화된 값들은 예를들면 VLC등으로 코딩되어 수신단으로 전송된다.

한편 DCT 변환되고 양자화된 값들은 다시 역양자화부(130) 또는 루프 필터부(170)로 입력된다. 또한, 제어부는 제2 스위치(180)를 제어하여 인트라 프레임의 경우에는 루프 필터부(170)로도 입력시킨다.

인터 프레임의 경우에는 역양자화부(140)로만 입력시킨다. 인트라 프레임의 경우에는 양자화부에서 출력된 값들이 에지 영역을 판단하기 위하여 필요한 값들, 즉, 블록 단위의 픽셀값들의 DCT 변환되고 양자화된 값들이므로 부가적인 처리 과정이 필요없어 곧바로 루프 필터부(170)로 입력된다. 인터 프레임의 경우에는 양자화부에서 출력된 값들은 차이값들에 대해 DCT 변환되고 양자화된 값들이므로 블록 단위의 픽셀값들이 DCT 변환되고 양자화된 값들을 얻기위해 역양자화부(140)로 입력된다. 이는 궁극적으로 블록 단위의 픽셀값들을 복원하기 위한 과정이다.

역양자화부(140)는 입력받은 값들을 소정 양자화 스텝을 기초로 역양자화하고 역변환부(150)는 역변환을 수행한다. 상기 역변환은 IDCT에 의한다.

상기 변환부(120)가 다른 변환방식에 의한 경우 상기 역변환부(150) 또한 그에 따른 역변환 방식에 따른다, 가령 변환부(120)가 DWT에 따른 경우 역변환부(150) 또한 IDWT에 의한다.

인트라 프레임의 경우 역변환부(150)에서 출력된 값은 필터링의 대상이 되는 값들, 즉 현재 이미지 프레임에 대한 픽셀값들이므로 루프 필터부(170)로 입력된다. 인터 프레임은 현재 이미지 프레임에 대한 픽셀값을 얻기 위해서는 움직임 보상 과정이 더 필요하므로 움직임 보상부(160)로 입력된다. 제어부는 제3 스위치(190)를 제어하여 인트라 프레임의 경우에는 역변환부(150)의 출력값이 루프 필터부(170)로 입력시키고, 인터 프레임의 경우에는 움직임 보상부(160)로 입력시킨다. 상기 움직임 보상부(260)는 블럭 단위로 차이값들을 이전 이미지 프레임에 더하여 현재 이미지 프레임을 복원하여 루프 필터부(170)로 출력한다.

상기 루프 필터부(170)는 필터링을 수행한다. 즉, 상기 루프 필터부(170)는 각 블럭에 대해 DCT 변화되고 양자화된 값들의 분포를 기초로 에지 영역을 판별하고 그 결과에 따라 적응적으로 필터링을 수행한다.

상기 루프필터부(170)가 에지 영역을 판단하는 방법에 대하여 도 2를 참조하여 설명하기로 한다.

도 2를 참조하면, 루프 필터부(170)는 8*8블럭화 경계를 이루는 좌우 8픽셀씩의 픽셀값을 설정한다.

그런다음 상기 루프 필터부(170)는 다음의 계산으로 각 값을 구하여 에지 영역을 판별한다.

A1=Abs(p1-q1)+Abs(p2-q2)+Abs(p3-q3)+Abs(p4-q4)+Abs(p5-q5)+Abs(p6-q6)+Abs(p7-q7)

A2=Abs(p1-q2)+Abs(p2-q3)+Abs(p3-q4)+Abs(p4-q5)+Abs(p5-q6)+Abs(p6-q7)+Abs(p7-q8)

A3=Abs(p2-q1)+Abs(p3-q2)+Abs(p4-q3)+Abs(p5-q4)+Abs(p6-q5)+Abs(p7-q6)+Abs(p8-q7)

여기서, 상기 Abs()는 절대값을 나타낸다.

상기 A1은 경계 방향/경계 수직방향의 값, A2는 대응 픽셀 블럭의 왼쪽 대각선 방향의 값, A3는 대응 픽셀 블럭의 오른쪽 대각선 방향의 값을 나타낸다.

상기 루프필터부(170)는 상기 계산값에 따라 1번, 2번, 3번방향 중 하나를 선택하여 필터링을 수행한다. A1, A2, A3 중 가장 작은 값이 나오는 방향으로 엠펙4 필터링을 수행한다.

즉, A1이 가장 작은 값이 나오면, 1번 방향으로 필터링을 수행하고, A2가 가장 작은 값이 나오면, 2번 방향으로 필터링 수행, A3가 가장 작은 값이 나오면, 3번 방향으로 필터링 수행한다.

본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않으며, 많은 변형이 본 발명의 사상 내에서 당 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 가능함은 물론이다.

상술한 바와 같이 본 발명에 따르면, 움직임이 많은 영상의 에지 부분이나 영상 자체에 있어 에지가 많은 부분 특히 블록에서 에지가 일정 방향으로 눈에 띠게 나타날 경우 에지 성분이 최대한 보장되면 필터링시 문제점이 되는 오버스무싱현상을 최소로 줄일 수 있는 필터링 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 움직임이 있는 영상의 객체 부분이 선명하게 부호화되는 필터링 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 부호화 장치의 구성을 개략적으로 나타낸 블럭도.

도 2는 본 발명의 바람직한 일 실시예에 따른 에지 영역 판단 방법을 나타낸 도면.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

100, 180, 190 : 스위치 110 : 움직임 추정부

120 : 변환부 130 : 양자화부

140 : 역양자화부 150 : 역변환부

160 : 움직임 보상부 170 : 루프 필터부

Claims

비디오 데이터에 대하여 블록 단위로 변환한 후, 블럭경계를 이루는 좌우 픽셀값을 구하는 단계;

상기 구해진 픽섹값들에 대하여 제1값, 제2값, 제3값을 각각 구하는 단계;및

상기 구해진 각 값중에서 가장 작은 값이 나오는 방향으로 필터링을 수행하는 단계

를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
제1항에 있어서,

상기 제1 값은 대응 픽셀 블럭의 수직/수평방향의 에지 영역을 판단하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
제1항에 있어서,

상기 제2 값은 대응 픽셀 블럭의 왼쪽 대각선 방향의 에지 영역을 판단하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
제1항에 있어서,

상기 제3 값은 대응 픽셀 블럭의 오른쪽 대각선 방향의 에지 영역을 판단하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.