KR20070105534A - Method and apparatus for reduction mpeg noise using wavelet transform - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 종래의 MPEG 기술로 압축되어 송수신되는 동영상 처리를 위한 부호기와 복호기를 나타낸 블록 구성도.1 is a block diagram illustrating an encoder and a decoder for processing a video that is compressed and transmitted by a conventional MPEG technology.
도 2는 블록킹 노이즈의 예를 나타낸 화면.2 is a screen showing an example of blocking noise.
도 3은 본 발명에 따른 웨이브렛 변환을 이용한 엠펙 노이즈 제거 장치를 설명하기 위한 DTV 블록 구성도.3 is a block diagram of a DTV block for explaining an MPEG noise removing apparatus using the wavelet transform according to the present invention.
도 4는 본 발명에 따른 웨이브렛 변환을 이용한 엠펙 노이즈 제거 장치를 나타낸 블록 구성도.Figure 4 is a block diagram showing an MPEG noise removal apparatus using a wavelet transform in accordance with the present invention.
도 5는 본 발명에 따른 웨이브렛 변환을 이용한 엠펙 노이즈 제거 방법을 나타낸 제어 흐름도.5 is a control flowchart illustrating an MPEG noise removing method using a wavelet transform according to the present invention.
도 6은 화면상에서 블록경계부분의 특정 필터링 영역을 설정하는 상태를 나타낸 도면.6 is a diagram illustrating a state of setting a specific filtering region of a block boundary portion on a screen.
도 7은 도 6의 특정 필터링 영역에 대하여 필터링을 수행하는 상태를 나타낸 도면.FIG. 7 is a diagram illustrating a state of performing filtering on a specific filtering region of FIG. 6. FIG.
도 8은 본 발명의 몰렛 웨이브렛 변환을 구현하기 위한 필터 구성을 나타낸 블록도.8 is a block diagram illustrating a filter configuration for implementing the mallet wavelet transform of the present invention.
도 9a 내지 9b는 스레쉬홀딩 과정을 설명하기 위한 도면.9A to 9B are diagrams for explaining the threshold holding process.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명><Description of the symbols for the main parts of the drawings>
100 : 튜너부100 tuner section
120 : 트랜스포트 디먹스120: Transport Demux
130 : 디코더부130: decoder
134 : 디스플레이 처리 모듈134: display processing module
160 : 제어부160: control unit
210 : 엣지맵 검출 수단210: edge map detection means
220 : 적응성 필터링 영역 설정 수단220: adaptive filtering region setting means
230 : 로우패스 필터링 수단230: low pass filtering means
본 발명은 엠펙 노이즈 제거 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 DTV 수신시 발생하는 MPEG 노이즈 특히, 블록킹 노이즈를 효과적으로 제거하기 위한 웨이블렛 변환을 이용한 엠펙 노이즈 제거 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an MPEG noise removing method, and more particularly, to an MPEG noise removing method and apparatus using a wavelet transform for effectively removing MPEG noise, particularly blocking noise, generated when receiving a DTV.
일반적으로 영상 디스플레이장치는 화면을 이용하여 영상정보를 디스플레이하는 장치로서, 대표적인 기기로는 방송국의 전파를 수신하여 영상을 표시하는 텔레비젼 시스템(Television system) 및 셋톱박스나 텔레비전 본체에 내장된 하드디스크에 정보를 기록하여 재생하는 PVR(Personal Video Recorder) 등이 있다.In general, a video display device is a device for displaying image information by using a screen, and representative devices include a television system for receiving a radio wave of a broadcasting station and displaying a video, and a hard disk built in a set-top box or a television body. And a personal video recorder (PVR) for recording and playing back information.
종래의 아날로그 텔레비전 방송에서는 송신하는 영상신호를 AM 또는 FM 변조하여 전파나 케이블을 통하여 전송하였다. 최근 디지털 영상 압축 및 디지털 변복조 등과 같은 디지털 기술이 발전함에 따라 디지털 텔레비전(DTV) 방송에 관한 표준화가 빠른 속도로 진전되고 있고, 기존의 지상파, 위성, 케이블 방송에서도 MPEG(Moving Picture Experts Group)을 기반으로 디지털화하고 있다.In conventional analog television broadcasting, video signals to be transmitted are modulated by AM or FM and transmitted through radio waves or cables. With the recent development of digital technologies such as digital image compression and digital modulation and demodulation, the standardization of digital television (DTV) broadcasting is rapidly progressing, and existing terrestrial, satellite and cable broadcasting are based on MPEG (Moving Picture Experts Group). Is digitizing.
이와 같은, 디지털 방송은 디지털 영상/음성 압축기술 및 디지털 전송기술의 발전에 따라 아날로그 서비스보다 고화질의 서비스를 제공할 수 있으며, 동일 대역폭에서 다수의 방송 프로그램을 전송할 수 있고, 디지털 통신 미디어 및 디지털 저장 미디어 등과의 상호 운용성을 높일 수 있다는 장점이 있다.As such, digital broadcasting can provide higher quality of service than analog service according to the development of digital video / audio compression technology and digital transmission technology, and can transmit multiple broadcast programs in the same bandwidth, digital communication media and digital storage. There is an advantage in that interoperability with the media can be improved.
일반적으로 디지털 방송은 영상 및 음성 데이터를 MPEG 기술을 이용하여 압축하여 송수신하고 있다.In general, digital broadcasting compresses and transmits video and audio data using MPEG technology.
도 1은 종래의 MPEG 기술로 압축되어 송수신되는 동영상 처리를 위한 부호기와 복호기를 나타낸 블록도이다.1 is a block diagram illustrating an encoder and a decoder for processing a video that is compressed and transmitted using a conventional MPEG technology.
상기 부호기(10)는 SIF전처리부(11), 움직임추정부(12), DCT부(13), 양자화부(14), 가변길이부호화부(15)로 구성된다.The
SIF전처리부(11)는 압축에 앞선 처리로서 원영상 데이터에 대하여 특정 필드를 선택하고, 또한 휘도 및 색차 신호의 대역을 제한하여 SIF(Source Input Format)신호로 변환한다.The SIF preprocessing
움직임추정부(12)는 매크로블럭 단위의 입력 영상에 대하여 움직임 벡터를 산출하여 움직임 추정(ME: Motion Estimation)을 수행한다. 움직임 벡터에 의한 예 측 방법에는 I픽처(Intra Picture), P픽처(Predictive Picture), B픽처(Bidirectionally Predictive Picture)를 이용한 순방향 예측, 역방향 예측 및 쌍방향 예측 방법이 있다.The
DCT부(13)는 다음에 움직임 보상 영상과 입력 영상과의 차분을 8×8화소의 블럭 크기로 2차원 이산 여현 변환(DCT:Discrete Cosine Transform)한다.The
양자화부(14)는 DCT 변환 계수를 시각 특성을 고려한 메트릭스 테이블을 사용하여 양자화(Q:Quantization)한다.The
가변길이부호화부(15)는 지그재그 스캔하면서 읽은 양자화값을 런길이 부호와 허프만 부호와의 조합에 의한 가변장 부호화(VLC:Variable Length Coding)로 압축한다.The variable
상기 복호기(20)는, 가변길이부호복호부(21), 역양자화부(22), IDCT부(23), 움직임보상부(24), 후처리부(25)로 구성된다.The
가변길이부호복호부(21)는 입력된 가변장 부호를 복호(VLD:Variable Length Decoding)하여 양자화 계수와 움직임 벡터를 구한다.The variable
역양자화부(22)는 양자화 계수를 역양자화기(Q 값에 의한 곱셈)에 의하여 DCT 계수로 되돌린다.The
IDCT부(23)는 역DCT(Inverse DCT)에 의해 8×8화소 블록마다 각자의 화소값(휘도 및 색차)이 산출된다. 여기서의 화소값은 I픽처에서는 실제의 화소값이 되고 P픽처와 B픽처에서는 대응하는 화소값간의 차분치가 된다.The
움직임보상부(24)는 상기 차분치와 움직임 벡터에 의해 보상(MC:Motion Compensation)된 블록의 화소값을 가산하여 P픽처 또는 B픽처가 복호된다. The
후처리부(25)는 복호화 화면을 라인 보간 처리(de-interlace)하여 원영상을 구현한다. 즉, MPEG 부호화 영상은 한 필드이므로 수평 주사선의 수가 일반TV의 반이된다. 따라서, 복호 화면을 TV에 최종적으로 표시할 때는 같은 필드 화면을 되풀이하여 표시하거나 또는 순행주사방식으로 겹쳐서 표시하는 것이 가능하지만 보통은 복호기측에서 라인 보간 처리를 한다.The
상기와 같은 디지털 방송은 MPEG-2로 압축되어 수신되고 있으며, 이로 인해 발생하는 노이즈는 주로 양자화에 의하여 발생하는 MPEG 노이즈(양자화 노이즈: quantization noise)이다. 또한, 상기 MPEG 노이즈에는 블록킹 어티팩(blocking artifact) 노이즈 및 링잉 어티팩(ringing artifact) 노이즈 등이 있으며 특히, 상기 MPEG 노이즈 중 가장 눈에 두드러지는 노이즈는 평탄한 영역의 블록경계부분에 나타나는 블록킹 노이즈이다. The digital broadcast is compressed and received by MPEG-2, and the noise generated thereby is mainly MPEG noise (quantization noise) generated by quantization. In addition, the MPEG noise includes a blocking artifact noise and a ringing artifact noise. In particular, the most noticeable noise among the MPEG noises is blocking noise that appears in a block boundary portion of a flat area. .
그러나, 종래기술에 의한 노이즈 제거 방법은 전반적인 노이즈 제거(noise reduction)를 위해 설계된 필터, 즉 분산을 이용하여 DTV 방송 수신시 발생하는 MPEG 노이즈를 제거하였다. 즉, 종래에는 " 잡음의 가변성(variance)은 디테일(detail) 또는 엣지(edge) 영역에 포함된 픽셀(pixel)의 가변성보다 매우 작고, 평탄한 영역의 가변성의 분포는 노이즈 가변성의 분포와 유사하다 " 라는 두가지의 가정하에 신호와 잡음의 분산을 파악하여 필터링 계수를 결정하고, 전 영역에 걸쳐 상기 필터링 계수를 적용하여 필터링을 수행한다.However, the conventional method for removing noise removes MPEG noise generated when receiving a DTV broadcast by using a filter designed for overall noise reduction, that is, dispersion. That is, conventionally, "the variance of the noise is much smaller than the variability of the pixels included in the detail or edge region, and the distribution of the variability of the flat region is similar to the distribution of the noise variability" Under two assumptions, the filtering coefficients are determined by determining the variance of the signal and noise, and the filtering is performed by applying the filtering coefficients over the entire area.
따라서, 종래의 엠펙 노이즈 제거 방법은 전술한 바와 같이 전 영역에 걸쳐 통상의 필터링 방법을 수행함으로써 MPEG 노이즈 중, 특히 블록경계부분에 나타나는 블록킹 노이즈를 제거하는데에 효과적이지 못하며, 전영역의 필터링을 수행함으로써 과다한 처리시간이 소요되고, 이미지 블러링(image blurring) 현상이 발생하는 등의 문제점이 있었다.Therefore, the conventional MPEG noise removal method is not effective to remove the blocking noise appearing in the MPEG boundary, especially the block boundary part, by performing the normal filtering method over the entire area as described above, and performs the entire area filtering. As a result, excessive processing time is required, and an image blurring phenomenon occurs.
따라서, 본 발명은 상기한 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 것으로, 특정 블록경계부분을 필터링 영역으로 설정하고 1차원(Dimension) 필터를 적용함으로써 블록킹 노이즈를 효과적으로 제거함과 아울러, 필터링 수행시간을 단축하고, 이미지 블러링 현상을 감소시킨 웨이브렛 변환을 이용한 엠펙 노이즈 제거 방법 및 장치를 제공함에 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention is to solve the above-mentioned conventional problems, by setting a specific block boundary portion as the filtering region and applying a one-dimensional filter to effectively remove the blocking noise and to shorten the filtering execution time. It is an object of the present invention to provide a method and apparatus for removing MPEG noise using a wavelet transform that reduces image blurring.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 엠펙 노이즈 제거 방법은, a) 입력영상으로부터 블록경계면을 구분하는 엣지맵(edge map)을 구하는 단계; b) 상기 블록경계면을 중심으로 소정갯수의 픽셀을 기본 필터링 영역으로 설정하고, 상기 단계에서 구한 엣지맵에 따라 적응성(adaptive) 필터링 영역을 재설정하는 단계; c) 상기 적응성 필터링 영역에 수평 및 수직 방향으로 1차원(1D) 로우패스필터링(LPF)을 실시하여 MPEG 노이즈를 제거하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a method for removing noise from an MPEG, comprising: a) obtaining an edge map for dividing a block boundary surface from an input image; b) setting a predetermined number of pixels as a basic filtering area around the block boundary plane, and resetting an adaptive filtering area according to the edge map obtained in the step; c) removing MPEG noise by performing one-dimensional (1D) low pass filtering (LPF) in the horizontal and vertical directions on the adaptive filtering region.
상기 엣지맵은, 국부적인 고주파 성분을 추출하는 2차원 몰렛 웨이브렛 변환(Mallat wavelet transform) 함수를 이용하여 구하는 것이 바람직하다. 상기 기본 필터링 영역은, 상기 블록경계면을 중심으로 6개의 픽셀을 기본 필터링 영역으 로 설정한다. 상기 적응성 필터링 영역은, 상기 블록경계면에서 수평으로 인접한 블록의 좌우 엣지맵을 이용하여 블록 경계를 중심으로 좌우의 가장 가까운 엣지 화소를 판단한 후, 판단된 엣지 화소 중 블록경계면에 보다 가까운 엣지 화소를 기준으로 결정한다. 상기 로우패스필터링은 LPF{1,1,2,4,2,1,1}로 구성된 가우시안 필터(Gaussian filter)를 사용하되, 상기 엣지맵에서 엣지로 판단되는 픽셀 이하의 필터 계수 가중치를 0으로 설정한다.The edge map is preferably obtained using a two-dimensional Mallet wavelet transform function that extracts localized high frequency components. The basic filtering area sets six pixels as the basic filtering area around the block boundary plane. The adaptive filtering region may determine the closest edge pixels left and right around the block boundary by using the left and right edge maps of blocks horizontally adjacent to the block boundary surface, and then reference the edge pixels closer to the block boundary surface among the determined edge pixels. Decide on The low pass filtering uses a Gaussian filter composed of LPF {1,1,2,4,2,1,1}, but the filter coefficient weight of the sub-pixel determined as an edge in the edge map is zero. Set it.
또한, 본 발명에 따른 엠펙 노이즈 제거 장치는, 입력영상으로부터 블록경계면을 구분하는 엣지맵(edge map)을 구하는 엣지맵 검출 수단; 상기 블록경계면을 중심으로 소정갯수의 픽셀을 기본 필터링 영역으로 설정하고, 상기 단계에서 구한 엣지맵에 따라 적응성(adaptive) 필터링 영역을 재설정하는 적응성 필터링 영역 설정 수단; 상기 적응성 필터링 영역에 수평 및 수직 방향으로 1차원(1D) 로우패스필터링(LPF)을 실시하여 MPEG 노이즈를 제거하는 로우패스필터링 수단을 포함하는 것을 특징으로 한다.In addition, the MPEG noise removing apparatus according to the present invention comprises: edge map detection means for obtaining an edge map for dividing a block boundary surface from an input image; Adaptive filtering region setting means for setting a predetermined number of pixels around the block boundary plane as a basic filtering region and resetting the adaptive filtering region according to the edge map obtained in the step; And low pass filtering means for removing MPEG noise by performing one-dimensional (1D) low pass filtering (LPF) in the horizontal and vertical directions on the adaptive filtering region.
상기 엣지맵 검출 수단은; 국부적인 고주파 성분을 추출하는 2차원 몰렛 웨이브렛 변환(Mallat wavelet transform) 함수를 이용하여 상기 엣지맵을 구하는 것이 바람직하다. 상기 적응성 필터링 영역 설정 수단은; 상기 블록경계면을 중심으로 6개의 픽셀을 상기 기본 필터링 영역으로 설정한다. 상기 적응성 필터링 영역 설정 수단은; 상기 블록경계면에서 수평으로 인접한 블록의 좌우 엣지맵을 이용하여 블록 경계를 중심으로 좌우의 가장 가까운 엣지 화소를 판단한 후, 판단된 엣지 화소 중 블록경계면에 보다 가까운 엣지 화소를 기준으로 상기 적응성 필터링 영역 을 결정한다. 상기 로우패스필터링 수단은, LPF{1,1,2,4,2,1,1}로 구성된 가우시안 필터(Gaussian filter)를 사용하되, 상기 엣지맵에서 엣지로 판단되는 픽셀 이하의 필터 계수 가중치를 0으로 설정하여 로우패스필터링을 실시한다.The edge map detection means; It is desirable to obtain the edge map using a two-dimensional Mallet wavelet transform function that extracts localized high frequency components. The adaptive filtering region setting means; Six pixels around the block boundary plane are set as the basic filtering area. The adaptive filtering region setting means; After determining the closest edge pixels left and right around the block boundary using the left and right edge maps of blocks horizontally adjacent to the block boundary surface, the adaptive filtering area is determined based on the edge pixels closer to the block boundary surface among the determined edge pixels. Decide The low pass filtering means uses a Gaussian filter composed of LPF {1,1,2,4,2,1,1}, and uses a filter coefficient weight of less than or equal to a pixel determined as an edge in the edge map. Set to 0 to perform low pass filtering.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 3은 본 발명에 따른 웨이브렛 변환을 이용한 엠펙 노이즈 제거 장치를 설명하기 위한 DTV 블록 구성도이다.3 is a block diagram of a DTV block for explaining an MPEG noise removing apparatus using a wavelet transform according to the present invention.
도시된 바와 같이, 본 발명을 설명하기 위한 DTV는, 물리적으로 특정 채널을 선택하고, 선택된 채널에서 트랜스포트 스트림 형태의 디지털 방송 신호를 수신하는 DTV 튜너부(100), 상기 DTV 튜너부(100)로 수신된 트랜스포트 스트림을 복조하는 디모듈레이터부(110); 복조된 트랜스포트 스트림을 각각의 비디오 비트스트림(MPEG-2 Bitstream), 오디오 비트스트림(AC-3 Bitstream) 및 PSIP 데이터로 디멀티플렉싱하는 트랜스포트 디먹스(120); 상기 트랜스포트 디먹스(120)에서 디멀티플렉싱된 각각의 신호를 디코딩하여 비디오 및 오디오 신호를 출력하는 디코더부(130); 상기 비디오 신호를 화면에 디스플레이하는 디스플레이부(140); 상기 오디오 신호를 출력하는 스피커(150); 사용자의 프로그램 선택 및 상기 트랜스포트 디먹스(120)에서 출력된 PSIP 데이터에 따라 상기 DTV 튜너부(100) 및 디모듈레이터부(110)에 채널 및 프로그램 선택신호를 출력하고, OSD(On-Screen Display) 기능을 제공하며, 사용자에 의하여 설정된 예약녹화시간 판단하고, 영상신호의 저장명령을 출력하는 제어부(160); 상기 제어부(160)의 예약녹화시간 판단 및 영상신호의 저장명령에 따라 상기 DTV 튜너부(100)를 통하여 수신되는 비디오 신호를 저장하는 저장부(170)로 구성된다.As shown, the DTV for explaining the present invention, a
또한, 상기 디코더부(130)는 비디오 비트스트림(MPEG-2 Bitstream)을 비디오 신호로 디코딩하는 비디오 디코딩 모듈(131)과, 오디오 비트스트림(AC-3 Bitstream)을 오디오 신호로 디코딩하는 오디오 디코딩 모듈(132)과, 상기 각각의 비디오 및 오디오 비트스트림으로부터 타임 스탬프(Time Stamps) 신호를 입력받아 상기 비디오 디코딩 모듈(131) 및 오디오 디코딩 모듈(132)의 클록 복구 및 A/V 동기 신호를 처리하는 클록 복구 및 A/V 동기 처리부(133); 상기 비디오 디코딩 모듈(131)에서 디코딩된 비디오 신호를 디스플레이 가능한 영상 출력 포맷으로 변환 처리하는 디스플레이 처리 모듈(134)을 포함한다.In addition, the decoder 130 may include a
도 4는 본 발명에 따른 웨이브렛 변환을 이용한 엠펙 노이즈 제거 장치를 나타낸 블록 구성도이다.Figure 4 is a block diagram showing an MPEG noise removal apparatus using a wavelet transform according to the present invention.
본 발명에 따른 엠펙 노이즈 제거 장치는, 도시된 바와 같이, 입력영상으로부터 블록경계면을 구분하는 엣지맵(edge map)을 구하는 엣지맵 검출 수단(210); 상기 블록경계면을 중심으로 소정갯수의 픽셀을 기본 필터링 영역으로 설정하고, 상기 단계에서 구한 엣지맵에 따라 적응성(adaptive) 필터링 영역을 재설정하는 적응성 필터링 영역 설정 수단(220); 상기 적응성 필터링 영역에 수평 및 수직 방향으로 1차원(1D) 로우패스필터링(LPF)을 실시하여 MPEG 노이즈를 제거하는 로우패스필터링 수단(230)을 포함한다.The MPEG noise removing apparatus according to the present invention, as shown, the edge map detection means for obtaining an edge map (edge map) for dividing the block boundary surface from the input image; Adaptive filtering region setting means (220) for setting a predetermined number of pixels around the block boundary plane as a basic filtering region and resetting the adaptive filtering region according to the edge map obtained in the step; And low pass filtering means 230 for performing one-dimensional (1D) low pass filtering (LPF) on the adaptive filtering region in horizontal and vertical directions to remove MPEG noise.
상기 엣지맵 검출 수단(210)은; 국부적인 고주파 성분을 추출하는 2차원 몰 렛 웨이브렛 변환(Mallat wavelet transform) 함수를 이용하여 상기 엣지맵을 구하는 것이 바람직하다. The edge map detection means 210; It is preferable to obtain the edge map by using a two-dimensional Mallet wavelet transform function that extracts localized high frequency components.
상기 적응성 필터링 영역 설정 수단(220)은; 상기 블록경계면을 중심으로 6개의 픽셀을 상기 기본 필터링 영역으로 설정한다. 상기 적응성 필터링 영역 설정 수단(220)은; 상기 블록경계면에서 수평으로 인접한 블록의 좌우 엣지맵을 이용하여 블록 경계를 중심으로 좌우의 가장 가까운 엣지 화소를 판단한 후, 판단된 엣지 화소 중 블록경계면에 보다 가까운 엣지 화소를 기준으로 상기 적응성 필터링 영역을 결정한다. The adaptive filtering region setting means (220); Six pixels around the block boundary plane are set as the basic filtering area. The adaptive filtering region setting means (220); After determining the closest edge pixels to the left and right around the block boundary using the left and right edge maps of blocks horizontally adjacent to the block boundary surface, the adaptive filtering region is determined based on the edge pixels closer to the block boundary surface among the determined edge pixels. Decide
상기 로우패스필터링 수단(230)은, LPF{1,1,2,4,2,1,1}로 구성된 가우시안 필터(Gaussian filter)를 사용하되, 상기 엣지맵에서 엣지로 판단되는 픽셀 이하의 필터 계수 가중치를 0으로 설정하여 로우패스필터링을 실시한다.The low pass filtering means 230 uses a Gaussian filter composed of LPF {1,1,2,4,2,1,1}, and includes a sub-pixel filter determined as an edge in the edge map. Low pass filtering is performed by setting the coefficient weight to zero.
도 5는 본 발명에 따른 웨이브렛 변환을 이용한 엠펙 노이즈 제거 방법을 나타낸 제어 흐름도이다.5 is a control flowchart illustrating an MPEG noise removing method using a wavelet transform according to the present invention.
도시된 바와 같이 본 발명은, 입력영상으로부터 블록경계면을 구분하는 엣지맵(edge map)을 구하는 단계(S410); 상기 블록경계면을 중심으로 소정갯수의 픽셀을 기본 필터링 영역으로 설정하고, 상기 단계에서 구한 엣지맵에 따라 적응성(adaptive) 필터링 영역을 재설정하는 단계(S420~S440); 상기 적응성 필터링 영역에 수평 및 수직 방향으로 1차원(1D) 로우패스필터링(LPF)을 실시하여 MPEG 노이즈를 제거하는 단계(S450~S470)를 포함하는 것을 특징으로 한다.As shown, the present invention may include obtaining an edge map for dividing a block boundary plane from an input image (S410); Setting a predetermined number of pixels as a basic filtering area around the block boundary plane, and resetting an adaptive filtering area according to the edge map obtained in the step (S420 to S440); And removing MPEG noise by performing one-dimensional (1D) low pass filtering (LPF) in the horizontal and vertical directions on the adaptive filtering region (S450 to S470).
상기 엣지맵은, 국부적인 고주파 성분을 추출하는 2차원 몰렛 웨이브렛 변 환(Mallat wavelet transform) 함수를 이용하여 구하는 것이 바람직하다(S410). 상기 기본 필터링 영역은, 상기 블록경계면을 중심으로 6개의 픽셀을 기본 필터링 영역으로 설정한다(S420). 상기 적응성 필터링 영역은, 상기 블록경계면에서 수평으로 인접한 블록의 좌우 엣지맵을 이용하여 블록 경계를 중심으로 좌우의 가장 가까운 엣지 화소를 판단한 후(S430), 판단된 엣지 화소 중 블록경계면에 보다 가까운 엣지 화소를 기준으로 결정한다(S440). 상기 로우패스필터링은 LPF{1,1,2,4,2,1,1}로 구성된 가우시안 필터(Gaussian filter)를 사용하되(S450), 상기 엣지맵에서 엣지로 판단되는 픽셀 이하의 필터 계수 가중치를 0으로 설정한다(S460).The edge map is preferably obtained using a two-dimensional Mallet wavelet transform function that extracts localized high frequency components (S410). In the basic filtering region, 6 pixels are set as the basic filtering region around the block boundary plane (S420). The adaptive filtering area may determine an edge pixel closest to the left and right around the block boundary using the left and right edge maps of blocks horizontally adjacent to the block boundary surface (S430), and then the edge closer to the block boundary surface among the determined edge pixels. The determination is made based on the pixel (S440). The low pass filtering uses a Gaussian filter composed of LPF {1,1,2,4,2,1,1} (S450), and filter coefficient weights of sub-pixels determined to be edges in the edge map. Set to 0 (S460).
이와 같이 구성된 본 발명의 바람직한 실시예를 설명하면 다음과 같다.Referring to the preferred embodiment of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 본 발명은 입력영상으로부터 블록경계면을 구분하는 엣지맵(edge map)을 구하는 단계를 수행한다(S410).First, the present invention performs an operation of obtaining an edge map for dividing a block boundary plane from an input image (S410).
따라서, 엣지맵 검출 수단(210)은 입력영상으로부터 블록경계면을 구분하는 엣지맵(edge map)을 구한다. 이때, 상기 엣지맵 검출 수단(210)은; 국부적인 고주파 성분을 추출하는 2차원 몰렛 웨이브렛 변환(Mallat wavelet transform) 함수를 이용하여 상기 엣지맵을 구한다.Accordingly, the edge
상기에서 웨이브렛 변환(Wavelet Transform) 이론은 응용수학에서 처음 소개된 후 최근 컴퓨터 비전 분야 등에서 연구되어 온 다중 해상도(multiresolution) 신호처리 분야 및 음성이나 영상의 압축에 사용되는 부대역 부호화(subband coding) 등과 연관성이 있는 일종의 신호 해석 방법이다.The Wavelet Transform theory is a subband coding technique used in the field of multi-resolution signal processing and compression of voice or image, which has been studied in computer vision since it was first introduced in applied mathematics. It is a kind of signal interpretation method related to the back light.
이와 같이 신호를 다양한 해상도로 관측하고 여러 가지 주파수 대역으로 나 누어서 처리하는 방법은 공학이나 물리학에서 이미 다양하게 시도되어 왔다. 웨이브렛 변환은 퓨리에 변환(Fourier transform)과 같이 기저함수(basis function)들의 집합을 이용하여 신호를 분해하는 신호 해석 방법이다. 다만, 웨이브렛 변환에서 웨이브렛은 푸리에 변환의 기저함수들과는 달리 유한한 길이를 가지는 기저함수이다. 웨이브렛 변환에서는 이러한 기저함수를 웨이브렛이라 부르며 일종의 대역통과 필터에 해당한다.Such methods of observing signals at various resolutions and dividing them into various frequency bands have been tried in engineering and physics. Wavelet transform is a signal analysis method that decomposes a signal using a set of basis functions, such as a Fourier transform. However, in the wavelet transform, the wavelet is a base function having a finite length unlike the base functions of the Fourier transform. In the wavelet transform, these basis functions are called wavelets and correspond to a kind of bandpass filter.
웨이브렛 변환은 모 웨이브렛(mother wavelet)이라 부르는 원형 웨이브렛의 수축과 확장에 의해 얻어지는 웨이브렛들의 집합에 의해 이루어진다. 신호에서 국부적인 주파수 성분을 추출하는 방법에는 신호에 윈도우를 씌워서 윈도우내 신호의 주파수 성분을 해석하는 STFT(short time Fourier transform) 및 웨이브렛 변환(WT) 등이 있다.Wavelet transformation is achieved by a set of wavelets obtained by the contraction and expansion of a circular wavelet called a mother wavelet. Methods of extracting local frequency components from a signal include a short time fourier transform (STFT) and a wavelet transform (WT) that interpret a frequency component of a signal in a window by covering a signal with a window.
특히, 본 발명에서는 신호의 급격한 변화 부분을 검출하기에 좋은 성능을 보이는 2차원(2D) 몰렛(Mallat) 웨이브렛 변환 함수를 이용한다. 상기 2차원 몰렛 웨이브렛 변환 함수는 입력된 화상을 웨이브렛변환을 하고, 그 웨이브렛변환된 화상의 국소피크(엣지)의 위치, 및 크기를 검출하고, 부호화하면, 화상의 저비트레 이트, 고능률부호화를 실현하는 방법이다.In particular, the present invention utilizes a two-dimensional (2D) mallet wavelet transform function that exhibits good performance for detecting abrupt changes in the signal. The two-dimensional mallet wavelet transform function performs a wavelet transform on the input image, detects the position and size of the local peak (edge) of the wavelet transformed image, and encodes the low bit rate and high It is a way to realize efficient encoding.
이후, 상기 블록경계면을 중심으로 소정갯수의 픽셀을 기본 필터링 영역으로 설정하고, 상기 단계에서 구한 엣지맵에 따라 적응성(adaptive) 필터링 영역을 재설정하는 단계를 수행한다(S420~S440).Thereafter, a predetermined number of pixels are set as a basic filtering area around the block boundary plane, and an adaptive filtering area is reset according to the edge map obtained in the step (S420 to S440).
따라서, 적응성 필터링 영역 설정 수단(220)은 상기 블록경계면을 중심으로 소정갯수의 픽셀을 기본 필터링 영역으로 설정하고, 상기 단계에서 구한 엣지맵에 따라 적응성(adaptive) 필터링 영역을 재설정한다.Accordingly, the adaptive filtering
이때, 상기 적응성 필터링 영역 설정 수단(220)은; 상기 블록경계면을 중심으로 6개의 픽셀을 상기 기본 필터링 영역으로 설정한다. 상기 적응성 필터링 영역 설정 수단(220)은; 상기 블록경계면에서 수평으로 인접한 블록의 좌우 엣지맵을 이용하여 블록 경계를 중심으로 좌우의 가장 가까운 엣지 화소를 판단한 후(S430), 판단된 엣지 화소 중 블록경계면에 보다 가까운 엣지 화소를 기준으로 상기 적응성 필터링 영역을 결정한다(S440). At this time, the adaptive filtering region setting means 220; Six pixels around the block boundary plane are set as the basic filtering area. The adaptive filtering region setting means (220); After determining the closest edge pixels to the left and right around the block boundary using the left and right edge maps of blocks horizontally adjacent to the block boundary surface (S430), the adaptability is based on the edge pixels closer to the block boundary surface among the determined edge pixels. The filtering area is determined (S440).
도 6은 화면상에서 블록경계부분의 특정 필터링 영역을 설정하는 상태를 나타낸 도면이고, 도 7은 도 6의 특정 필터링 영역에 대하여 필터링을 수행하는 상태를 나타낸 도면이다.FIG. 6 is a diagram illustrating a state of setting a specific filtering region of a block boundary portion on a screen, and FIG. 7 is a diagram illustrating a state of performing filtering on a specific filtering region of FIG. 6.
도시된 바와 같이, 블록 경계에서 수평으로 인접한 블록의 좌우 엣지맵을 이용하여 블록 경계를 중심으로 좌우의 가장 가까운 엣지 화소를 판단한 후, 판단된 엣지 화소 중, 블록 경계면에 보다 가까운 엣지 화소를 기준으로 필터링 영역을 결정한다. 여기서, 엣지에 어댑티브(daptive)하게 설정된 블록경계면 필터링 영역에 에 수평 및 수직 방향으로 1D LPF을 실시한다. 이때 LPF {1,1,2,4,2,1,1}로 구성된 가우시안 필터(Gaussian filter)를 사용하되 엣지맵에서 엣지라고 판단되는 픽셀 이하의 필터 계수 가중치를 0으로 둠으로써 엣지에 적응성 있게 계수가 변화되면서 필터링을 함으로써 MPEG 노이즈를 제거한다. 즉, 도시된 도면의 경우 좌,우 3개의 엣지맵으로 인해 결정되어지는 필터의 계수값은 {0,0,2,4,2,1,0} 이다.As shown in the figure, the left and right edge pixels are determined based on the block boundary by using the left and right edge maps of blocks horizontally adjacent to the block boundary, and then among the determined edge pixels, the edge pixels closer to the block boundary surface are used as a reference. Determine the filtering area. Here, 1D LPF is performed in the horizontal and vertical directions on the block boundary filtering region set adaptively to the edge. In this case, a Gaussian filter composed of LPF {1,1,2,4,2,1,1} is used, but it is adaptive to the edge by setting the filter coefficient weight below the pixel determined to be an edge in the edge map to 0. As the coefficients change, filtering removes MPEG noise. That is, in the illustrated figure, the coefficient values of the filter determined by the left and right three edge maps are {0,0,2,4,2,1,0}.
이후, 상기 적응성 필터링 영역에 수평 및 수직 방향으로 1차원(1D) 로우패스필터링(LPF)을 실시하여 MPEG 노이즈를 제거하는 단계를 수행한다(S450~S470).Subsequently, one-dimensional (1D) low pass filtering (LPF) is performed on the adaptive filtering region in horizontal and vertical directions to remove MPEG noise (S450 to S470).
이때, 로우패스필터링 수단(230)은 상기 적응성 필터링 영역에 수평 및 수직 방향으로 1차원(1D) 로우패스필터링(LPF)을 실시하여 MPEG 노이즈를 제거한다.At this time, the low pass filtering means 230 removes MPEG noise by performing one-dimensional (1D) low pass filtering (LPF) in the horizontal and vertical directions on the adaptive filtering region.
상기 로우패스필터링 수단(230)은, LPF{1,1,2,4,2,1,1}로 구성된 가우시안 필터(Gaussian filter)를 사용하되, 상기 엣지맵에서 엣지로 판단되는 픽셀 이하의 필터 계수 가중치를 0으로 설정하여 로우패스필터링을 실시한다.The low pass filtering means 230 uses a Gaussian filter composed of LPF {1,1,2,4,2,1,1}, and includes a sub-pixel filter determined as an edge in the edge map. Low pass filtering is performed by setting the coefficient weight to zero.
도 8은 본 발명의 2차원 몰렛 웨이브렛 변환을 구현하기 위한 필터 구성을 나타낸 블록도이고, 도 9a 내지 9b는 스레쉬홀딩 과정을 설명하기 위한 도면이다.8 is a block diagram illustrating a filter configuration for implementing a two-dimensional mallet wavelet transform of the present invention, and FIGS. 9A to 9B are diagrams for describing a threshold holding process.
도시된 바와 같이, 첫번째 스케일 상의 웨이브렛 계수를 구하기 위해 2차원 이미지의 각 행에 대해 저역 통과 필터와 고역 통과 필터를 적용시키고 4개의 원본이미지와 동일한 크기인 4개의 서브 밴드 이미지 LL, LH, HL, HH가 생성된다. As shown, we apply a lowpass filter and a highpass filter on each row of the two-dimensional image to find the wavelet coefficients on the first scale, and four subband images LL, LH, HL that are the same size as the four original images. , HH is produced.
이 중 우리가 사용하는 이미지는 엣지맵을 획득하기 위해 엣지 정보가 필요하므로 수평과 수직 방향의 엣지 정보가 모두 포함된 HH 서브밴드의 정보를 이용한다. Since the image we use requires edge information to obtain the edge map, we use the information of the HH subband including both the horizontal and vertical edge information.
여기서, LL은 원본 이미지에 수평과 수직방향으로 저역 통과 필터(310)(320)를 적용하여 2로 서브 샘플링된 것이고, HL은 수직방향으로 고역 통과 필터(330)를 적용한 것으로 수직 방향의 주파수의 오차 성분을 포함하고 있다. LH는 수평 방향으로 고역 통과 필터(340)를 적용한 것으로 수평방향 주파수의 오차 성분을 포함하고 있다. 그리고, HH는 수평과 수직 방향에 고역 통과 필터(350)(360)를 적용한 것 이다. 이후, 스레쉬홀딩부(370)에서 상기에서 구해진 웨이브렛 계수값을 스레쉬홀딩(thresholding)함으로써 엣지맵을 구한다. Here, LL is subsampled to 2 by applying low pass filters 310 and 320 in the horizontal and vertical directions to the original image, and HL is applied to the
도 9a 내지 9b는 스레쉬홀딩 과정을 설명하기 위한 도면으로서, 도 9a와 같은 원본 이미지에 그레이 레벨의 스레쉬홀딩을 취하여 도 9d와 같은 영상 이미지를 획득하게 된다.9A to 9B are diagrams for explaining a threshold holding process, and a gray level threshing is performed on an original image as shown in FIG. 9A to obtain an image image as shown in FIG. 9D.
이와 같이 본 발명은 특정 블록경계부분을 필터링 영역으로 설정하고 1차원(Dimension) 필터를 적용함으로써 블록킹 노이즈를 효과적으로 제거함과 아울러, 필터링 수행시간을 단축하고, 이미지 블러링 현상을 감소시킨다.As described above, the present invention sets a specific block boundary portion as a filtering area and applies a one-dimensional filter to effectively remove blocking noise, shorten the filtering time, and reduce image blurring.
상술한 본 발명은 PDP 및 LCD 등의 평판 디스플레이 장치는 물론이고, 프로젝션 TV, 일반 TV, 모니터 및 기타 영상기기에 적용될 수 있으며, 아날로그 TV, 디지털 TV, 및 위성 TV에 동일하게 적용할 수 있다. 또한, NTSC, PAL, SECAM방식에 모두 적용할 수 있음은 물론이다.The present invention described above can be applied not only to flat panel display devices such as PDPs and LCDs, but also to projection TVs, general TVs, monitors, and other video devices, and can be equally applied to analog TVs, digital TVs, and satellite TVs. In addition, it can of course be applied to all NTSC, PAL, SECAM method.
이상에서는 본 발명의 바람직한 실시예에 대하여 도시하고 또한 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며, 청구범위에서 청구하는 본 발명의 요지를 벗어남이 없이 당해 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구든지 다양하게 변경하여 실시할 수 있는 것은 물론이고, 그와 같은 변경은 기재된 청구범위 내에 있게 된다.Although the preferred embodiments of the present invention have been illustrated and described above, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and the present invention is not limited to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention as claimed in the claims. Anyone skilled in the art can, of course, make various changes and make such changes as fall within the stated claims.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 엠펙 노이즈 제거 방법 및 장치에 의하면, 특정 블록경계부분을 필터링 영역으로 설정하고 1차원(Dimension) 필터 를 적용함으로써 블록킹 노이즈를 효과적으로 제거함과 아울러, 필터링 수행시간을 단축하고, 이미지 블러링 현상을 감소시키는 효과가 있다.As described above, according to the MPEG noise removing method and apparatus according to the present invention, the block noise is effectively removed by setting a specific block boundary portion as a filtering region and applying a one-dimensional filter, thereby shortening the filtering execution time. In addition, there is an effect of reducing the image blurring phenomenon.
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