KR20100136883A - 의사 난수 필터를 이용한 영상 필터링 방법 및 장치 - Google Patents

의사 난수 필터를 이용한 영상 필터링 방법 및 장치 Download PDF

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Abstract

평탄한(plane) 영역의 블록을 의사 난수 필터를 이용해 필터링함으로써 영상의 부호화, 복호화 과정에서 발생하는 아티팩츠(artifacts)를 제거하는 영상의 필터링 방법 및 장치가 개시된다.
Figure P1020090076736
필터링, 의사 난수, 유사도

Description

의사 난수 필터를 이용한 영상 필터링 방법 및 장치{Method and apparatus for filtering image by using pseudo-random filter}
본 발명은 영상의 필터링 방법 및 장치에 관한 것으로 보다 상세히는 영상의 부호화, 복호화 과정에서 발생하는 아티팩츠를 제거하기 위한 영상의 필터링 방법 및 장치에 관한 것이다.
MPEG-1, MPEG-2, MPEG-4 H.264/MPEG-4 AVC(Advanced Video Coding)과 같은 영상 압축 방식에서는 영상을 부호화하기 위해 하나의 픽처를 영상 처리 단위 즉, 매크로 블록으로 나눈다. 그런 다음, 인터 예측(inter prediction) 또는 인트라 예측(intra prediction)을 이용해 각각의 매크로 블록을 부호화한다.
종래 기술에 따른 영상 압축 방식들은 블록 단위로 압축 부호화한 후에 복호화하므로 복원된 영상에는 블록킹 아티팩츠(blocking artifacts)가 발생한다. 매크로 블록에 포함된 서브 블록들(예를 들어, 4x4 블록)마다 독립적으로 이산 코사인 변환(discrete consine transform)을 수행하고 양자화한다. 주변 블록들과의 연속성 등이 고려되지 않은 채 독립적으로 이산 코사인 변환하고 양자화하면서 원본 블록에 손실이 발생하기 때문에 복원된 영상에서 블록과 블록 사이의 경계가 두 드러지는 블록킹 아티팩츠가 발생하게 된다. 디블록킹 필터는 이러한 블록 단위의 코딩에서 발생하는 블록의 경계 오차를 부드럽게 해주어 복원 영상의 품질을 향상시킨다.
본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 영상의 필터링 방법 및 장치를 제공하는데 있고, 상기 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공하는데 있다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 필터링 방법은 제1 블록의 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정하는 단계; 및 상기 결정 결과에 기초해 의사 난수 필터(pseudo-random filter)를 선택적으로 적용하여 제2 블록을 생성하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 유사도를 결정하는 단계는 상기 제1 블록에서 소정 방향으로 인접한 픽셀들 사이의 차이 값이 제1 임계 값보다 작은 횟수를 카운트하는 단계; 및 상기 차이 값을 계산한 전체 횟수에 대한 상기 소정의 임계 값보다 작은 횟수의 비율이 제2 임계 값보다 큰지 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 소정 방향은 수직 방향, 수평 방향 및 대각 방향 중 적어도 하나를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 카운트하는 단계는 상기 제1 블록을 서브 샘플링하여 생성된 제3 블록에서 소정 방향으로 인접한 픽셀들 사이의 차이 값이 제1 임계 값보다 작은 횟수를 카운트하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 블록을 생성하는 단계는 상기 비율이 상기 제2 임계 값보다 큰 경우 상기 의사 난수 필터를 적용하여 제2 블록을 생성하고, 상기 비율이 상기 제2 임계 값보다 작은 경우 상기 의사 난수 필터를 적용하지 않는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 유사도를 결정하는 단계는 상기 제1 블록이 픽셀 값을 부호화하지 않는 스킵 모드(skip mode)로 부호화되지 않으면, 상기 제1 블록의 유사도를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 유사도를 결정하는 단계는 상기 제1 블록의 부호화를 위해 이용되는 양자화 파라미터(Quantizaion Parameter)가 소정 값 이상이면, 상기 제1 블록의 유사도를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 유사도를 결정하는 단계는 상기 제1 블록의 픽셀 값들의 평균이 소정 범위의 값이면, 상기 제1 블록의 유사도를 결정하는 단계를 포함한다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 상기 제2 블록을 생성하는 단계는 미리 정해진 순서에 따라 상기 의사 난수 필터가 0도 또는 90도 또는 180도 또는 270도 회전된 필터를 적용하여 상기 제2 블록을 생성하는 단계를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 실시예에 따른 영상의 필터링 장치는 제1 블록의 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정하는 유사도결정부; 및 상기 결정 결과에 기초해 의사 난수 필터(pseudo-random filter)를 선택적으로 적용하여 제2 블록을 생성하는 난수필터링부를 포함한다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위해 본 발명의 일 실시예는 상기된 영상 필터링 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체를 제공한다.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 예시적인 실시예들을 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상을 필터링하는 장치를 도시한다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 필터링 장치(100)는 유사도결정부(110) 및 난수필터링부(120)를 포함한다.
유사도결정부(110)는 복호화된 블록을 수신하고, 블록 단위로 블록에 포함된 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정한다. 복호화된 블록은 영상의 부호화 과정에서 다른 픽처 또는 다른 블록의 예측에 이용하기 위해 부호화 후 복호화된 블록일 수도 있고, 영상의 복호화 과정에서 디스플레이를 위해 복호화된 블록일 수도 있다. 또한, 복호화된 블록은 복호화 후 디블록킹 필터링을 수행하여 블록킹 아티팩츠(blocking artifact)를 제거한 블록일 수 있다.
하늘 또는 바다와 같이 평탄한(plane) 영역에 대한 블록의 픽셀들은 서로 동일 또는 유사한 픽셀 값을 가진다. 이러한 동일 또는 유사한 픽셀 값들을 포함하는 블록에 상이한 픽셀 값이 있으면, 시각적으로 눈에 띄기 쉽다. 특히, 원본 블록에는 존재하지 않던 아티팩츠(artifacts)가 영상의 부호화, 복호화 과정에서 생성되어 동일 또는 유사한 픽셀 값들 사이에 포함되는 경우가 많으며, 컨투어 아티팩츠(contour artifacts)가 이러한 아티팩츠의 예에 해당한다.
본 발명에 따른 영상 필터링 장치(100)는 영상의 부호화, 복호화 과정에서 생성되는 아티팩츠를 제거하기 위해 영상을 필터링하는 바, 이를 위해 유사도결정부(110)는 복호화된 영상의 제1 블록에 포함된 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정하여 제1 블록이 평탄한 영역에 대한 블록인지 결정한다.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유사도를 결정하는 방법을 도시한다.
유사도결정부(110)는 제1 블록(200)에서 소정 방향으로 인접한 픽셀들 사이의 차이 값에 기초해 제1 블록(200)의 픽셀들의 픽셀 값들이 동일 또는 유사한지 판단한다.
도 2a를 참조하면, 유사도결정부(110)는 제1 블록(200)에서 수평 방향으로 인접한 픽셀들 사이의 차이 값을 계산할 수 있다. p0과 p1 사이, p1과 p2 사이, p4와 p5 사이, p5와 p6 사이, p6과 p7 사이, p9와 p10 사이 및 p10과 p11 사이의 차이 값들을 계산한다.
수평 방향으로 인접한 픽셀들 사이의 차이 값의 절대 값이 제1 임계 값보다 작은 횟수를 카운트해서, 제1 임계 값보다 작은 횟수가 소정 횟수보다 크면, 제1 블록(200)의 픽셀 값들이 동일 또는 유사한 것으로 결정할 수 있다.
또한, 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 차이 값을 계산한 전체 횟수에 대한 제1 임계 값보다 작은 횟수의 비율이 제2 임계 값보다 크면, 제1 블록(200)에 포함된 픽셀 값들이 동일 또는 유사한 것으로 결정할 수 있다.
도 2a에 도시된 실시예에서는 차이 값을 계산한 전체 횟수는 7회이므로, 이중 차이 값의 절대 값이 제1 임계 값보다 작은 횟수가 3보다 큰 경우에 제1 블 록(200)에 포함된 픽셀 값들이 동일 또는 유사한 것으로 판단할 수 있다. 또한, 전체 횟수에 대한 제1 임계 값보다 작은 횟수가 3/7 보다 큰 경우에 제1 블록(200)에 포함된 픽셀 값들이 동일 또는 유사한 것으로 판단할 수 있다. 제1 임계 값 및 제2 임계 값은 영상 시퀀스의 특성, 현재 픽처의 특성 또는 필터링되는 블록의 특성에 따라 상이하게 설정될 수 있다.
유사도결정부(110)는 도 2a에 도시된 수평 방향 이외에 도 2b, 2c 및 2d에 도시된 대각 방향,또는 수직 방향으로 제1 블록(200)에 포함된 인접한 픽셀 값들 사이의 차이 값을 계산할 수 있다. 또한, 수직 방향, 수평 방향 및 대각 방향 중 2 이상의 방향으로 제1 블록(200)에 포함된 인접한 픽셀들 사이의 차이 값을 계산하고, 차이 값의 절대 값이 제1 임계 값보다 작은 횟수를 카운트한다. 제1 임계 값보다 작은 횟수가 소정 횟수보다 크거나, 차이 값을 계산한 전체 횟수에 대한 제1 임계 값보다 작은 횟수의 비율이 제2 임계 값보다 크면, 제1 블록(200)에 포함된 픽셀 값들이 동일 또는 유사한 것으로 결정한다.
도 2a 내지 2d에 도시된 제1 블록(200)에서 소정의 방향으로 인접한 픽셀 값들 사이의 차이 값에 기초해 유사도를 결정하는 방법은 예시적인 것일 뿐이며, 다른 방법으로 제1 블록(200)에 포함된 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정할 수 있다. 예를 들어, 제1 블록(200)에 포함된 픽셀 값들의 표준 편차 또는 분산을 계산하여 유사도를 결정할 수도 있다. 제1 블록(200)에 포함된 픽셀 값들의 표준 편차 또는 분산을 계산하여 표준 편차 또는 분산이 소정 값보다 작으면, 제1 블록(200)에 포함된 픽셀 값들이 동일 또는 유사한 것으로 판단할 수 있다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유사도를 계산하는 방법을 도시한다.
도 2a 내지 2d는 제1 블록(200)의 크기가 4x4인 경우에 유사도를 결정하는 방법을 도시하였다. 그러나, 도 3에 도시된 바와 같이 제1 블록(200)이 16x16과 같이 큰 크기의 블록인 경우에는 블록마다 도 2a 내지 2d에 도시된 바와 같이 차이 값을 계산하고, 차이 값의 절대 값이 제1 임계 값보다 큰 경우를 카운트하면 유사도 판단을 위해 많은 연산이 필요하게 되어 영상 필터링의 속도가 느려질 수 있다.
이러한 문제점을 해결하기 위해 본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 제1 블록(200)을 서브 샘플링하여 작은 크기의 제3 블록(300)을 생성하고, 제3 블록(300)의 픽셀 값들 사이의 유사도를 판단한다. 도 2a 내지 2d에 도시된 바와 같이 제2 블록(300)에서 수평, 대각 및 수직 중 적어도 하나의 방향으로 인접한 픽셀들 사이의 차이 값을 계산한다.
도 3은 1/4 스케일로 제1 블록(200)을 서브 샘플링하는 경우를 예로 들어 도시하였으나, 다양한 크기의 스케일로 제1 블록(200)을 서브 샘플링할 수도 있다. 예를 들어, 16x16 블록을 1/2 스케일로 서브 샘플링하여 8x8 크기의 제3 블록(300)을 생성하고, 픽셀 값들 사이의 유사도를 판단할 수도 있다.
다시 도 1을 참조하면, 유사도결정부(110)가 제1 블록(200)의 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정하는 과정은 소정의 조건을 만족하는 경우에만 선택적으로 수행될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 유사도결정부(110)는 복호화된 제1 블 록(200)이 스킵 모드로 부호화되지 않은 경우에만 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정한다. 스킵 모드란 움직임 벡터 및 레지듀얼 블록을 모두 부호화하지 않는 부호화 모드를 의미한다. 제1 블록이 스킵 모드로 부호화된 경우에는 제1 블록(200)에 인접한 이전에 부호화 또는 복호화된 영역의 블록들의 움직임 벡터로부터 예측된 예측 움직임 벡터가 제1 블록(200)의 움직임 벡터를 대신하고, 예측 움직임 벡터에 따라 움직임 보상하여 생성된 예측 블록이 제1 블록(200)과 동일한 것으로 간주하므로 레지듀얼 블록이 부호화되지 않는다.
영상 부호화 과정에서 제1 블록(200)의 본 발명에 따른 의사 난수 필터를 이용한 영상 필터링 방법을 이용해 필터링하면, 의사 난수 필터로 필터링되었음을 나타내는 정보를 부호화해서 비트스트림에 포함시켜야 영상 복호화 과정에서 제1 블록(200)을 정확하게 복원할 수 있다. 그런데, 스킵 모드로 제1 블록(200)을 부호화한 경우에 영상 필터링과 관련된 정보를 추가적으로 부호화하면, 압축률 향상을 위해 스킵 모드로 제1 블록(200)을 부호화한 취지에 반한다. 따라서, 스킵 모드로 제1 블록(200)을 부호화한 경우에는 의사 난수 필터를 이용한 영상 필터링을 수행하지 않는 것이 바람직하므로, 제1 블록(200)의 픽셀 값들 사이의 유사도도 결정할 필요가 없다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 유사도결정부(110)는 제1 블록(200)의 양자화 파라미터가 소정 값 이상인 경우에만 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정한다. 양자화 파라미터는 제1 블록(200)을 이산 코사인 변환 또는 하다마드 변환을 이용해 직교 변환한 결과 생성된 계수들을 양자화 단계에 대한 파라미터를 의미한다. 양자화 파라미터가 클수록 양자화 단계가 크고, 양자화 파라미터가 작을수록 양자화 단계가 작다.
양자화 파라미터가 작으면 양자화 단계가 작은 것을 의미하고, 이는 영상의 부호화, 복호화 과정에서 보다 정확하게 픽셀 값을 부호화, 복호화할 수 있음을 의미한다. 따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 의사 난수 필터를 이용한 필터링을 수행하지 않아도, 아티팩츠로 인한 화질의 열화가 발생하지 않을 수 있다. 따라서, 제1 블록(200)의 영상 부호화에서 이용한 양자화 파라미터가 소정 값보다 작은 경우에는 의사 난수 필터를 이용한 영상 필터링을 수행하지 않는 것이 바람직하므로, 제1 블록(200)의 픽셀 값들 사이의 유사도도 결정할 필요가 없다.
본 발명의 또 다른 실시예에 따르면, 유사도결정부(110)는 제1 블록(200)의 픽셀 값들의 평균 값이 소정 범위의 값인 경우에만 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정한다. 도 4를 참조하여 상세히 설명한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 의사 난수 필터를 이용한 필터링을 수행하는 블록의 평균 값의 범위를 도시한다.
도 4는 픽셀 값에 따른 최소 식별 차이(JND : Just Noticeable Difference)를 도시한다. 픽셀 값의 최소 값이 0이고, 최대 값이 255인 경우 시청자가 인지할 수 있는 최소 식별 차이는 픽셀 값에 따라 상이하다. 예를 들어, 제1 블록(200)에 대부분의 픽셀 값들이 "0"인 경우 제1 블록(200)에 픽셀 값이 "k"인 픽셀이 포함되어도 시청자는 그 차이를 인지할 수 없다. 도 4에 도시된 픽셀 값 "0"에 대한 최소 식별 차이가 "k"보다 크기 때문이다. 그러나, 제1 블록(200)의 대부분의 픽셀 값이 Mmin과 Mmax 사이에 값들인 경우 제1 블록(200)에 픽셀 값이 "k"인 픽셀이 포함되어 있으면 시청자는 그 차이를 쉽게 인지한다.
요컨대, 아티팩츠를 보다 효율적으로 제거하기 위해서는 픽셀 값의 차이에 민감한 블록과 민감하지 않은 블록을 구분하여 의사 난수 필터를 이용한 필터링을 수행할 필요가 있고, 본 발명에 따른 영상 필터링 장치(100)는 민감한 블록을 구분하기 위해 제1 블록(200)의 픽셀 값들의 평균을 이용한다. 제1 블록(200)의 평균 값이 Mmin과 Mmax 사이의 값인 경우에만 유사도판단부(110)가 제1 블록(200)에 포함된 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정한다. 픽셀 값들의 평균을 계산함에 있어, 제1 블록(200)의 픽셀 값들의 평균을 직접 계산할 수도 있고, 제1 블록(200)을 서브 샘플링하여 생성된 제3 블록(300)의 픽셀 값들의 평균을 계산할 수도 있다.
유사도결정부(110)는 전술한 조건들을 조합하여 선택적으로 유사도를 결정할 수도 있다. 예를 들어, 스킵 모드로 부호화되지 않고, 양자화 파라미터가 소정 값 이상인 경우에만 제1 블록(200)의 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정할 수 있다. 또한, 스킵 모드로 부호화되지 않고, 픽셀 값들의 평균 값이 소정 범위의 값인 경우에만 제1 블록(200)의 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정할 수도 있다.
난수필터링부(120)는 유사도결정부(110)의 유사도 결정 결과에 기초해 의사 난수 필터를 선택적으로 제1 블록(200)에 적용하여 제2 블록(미도시)을 생성한다.
유사도결정부(110)에서 제1 블록(200)의 픽셀 값들이 동일 또는 유사한 것으로 결정된 경우 의사 난수 필터를 적용해 제1 블록(200)을 필터링하여 제2 블록을 생성한다. 제1 블록(200)에서 소정 방향으로 인접한 픽셀 값들의 차이 값의 절대 값이 제1 임계 값보다 작은 횟수가 소정 횟수보다 큰 경우 또는 차이 값을 계산한 전체 횟수에 대한 제1 임계 값보다 작은 횟수의 비율이 제2 임계 값보다 큰 경우 제1 블록(200)의 픽셀 값들이 동일 또는 유사한 것으로 결정할 수 있음은 전술하였다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 의사 난수 필터를 도시한다.
난수필터링부(120)는 도 5a에 도시된 필터(500)를 제1 블록(200)에 마스킹(masking)함으로써 필터링을 수행한다. 다시 말해, 난수필터링부(120)는 제1 블록(200)의 픽셀 값들 각각에 대응되는 위치의 필터 값(f0 내지 f15)을 가산하여 제2 블록을 생성한다. 예를 들어, 제2 블록의 1행 1열의 픽셀 값은 p0+f0이 되고, 1행 2열의 픽셀 값은 p1+f1이 된다.
본 발명에 따른 영상 필터링 방법은 동일 또는 유사한 픽셀 값들이 포함된 블록에서 발생하는 아티팩츠를 제거하기 위한 발명이다. 따라서, 도 5a에 도시된 필터 값들(f0 내지 f15)은 제1 블록(200)의 픽셀 값들을 미세하게 조정하도록 설정되는 것이 바람직하다. 도 5b는 이러한 제1 블록(200)의 픽셀 값들을 미세하게 조정하는 필터(510)를 도시한다.
필터 값들이 모두 "-1", "0" 또는 "1"이 되도록 필터 값을 설정하고, 이에 기초해 픽셀 값들을 미세하게 조정함으로써, 동일 또는 유사한 픽셀 값들을 포함하는 제1 블록(200)에서 다른 픽셀 값들과 상이한 픽셀 값이 눈에 띄는 현상을 제거한다.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 의사 난수 필터들을 도시한다. 도6은 의사 난수 필터의 크기가 16x16인 경우를 도시한다.
난수필터링부(120)가 의사 난수 필터를 이용해 블록들을 필터링할 때, 복수의 연속된 블록에 동일한 의사 난수 필터를 계속해서 적용되면, 의사 난수 필터의 적용 패턴이 시청자의 눈에 띄게 되어 또 다른 아티팩츠가 생성된다. 이를 방지하기 위해 난수필터링부(120)는 소정의 순서에 따라 90도 단위로 회전된 의사 난수 필터를 적용한다. 예를 들어, k 번째 필터링에서 도 6a에 도시된 의사 난수 필터(600)를 이용했다면, k+1 번째 필터링에서는 도 6b에 도시된 90도 회전된 의사 난수 필터(610)를 이용해 수행한다. k+2 번째 필터링 및 k+3 번째 필터링은 도 6c 및 도 6d의 180도 회전된 의사 난수 필터(620) 및 270도 회전된 의사 난수 필터(630)를 이용해 수행한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상을 필터링하는 장치를 도시한다.
도 7을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 필터링 장치(700)는 유사도판단부(710), 난수필터링부(720) 및 디블록킹필터링부(730)를 포함한다. 도 1에 도시된 영상 필터링 장치(100)와 비교하면, 영상 필터링 장치(700)는 블록킹 아티팩츠를 제거하기 위한 디블록킹필터링부(730)도 포함한다는 점이 상이하다.
유사도결정부(710)는 도 1의 유사도판단부(110)에 대응된다. 복호화된 블록의 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정한다. 도 2a 내지 2d와 같이 소정의 방향으로 인접한 픽셀 값들 사이의 차이 값을 계산하여 유사도를 결정한다.
난수필터링부(720)는 유사도결정부(710)의 결정에 기초해 선택적으로 의사 난수 필터를 이용한 필터링을 수행한다. 유사도결정부(710)에서 복호화된 블록의 픽셀 값들이 동일 또는 유사한 것으로 결정된 경우 의사 난수 필터를 제1 블록(200)에 적용하여 제2 블록을 생성한다. 유사도의 결정은 전술한 조건들 즉, 복호화된 블록이 스킵 모드로 부호화되었는지 여부, 양자화 파라미터가 소정 값 이상인지 여부, 블록의 픽셀 값들의 평균이 소정 범위 이내의 값인지 여부에 따라 선택적으로 수행될 수 있다.
디블록킹필터링부(730)는 복호화된 블록을 디블록킹 필터링한다. 블록 경계를 도정의 필터링 강도에 따라 디블록킹 필터링한다. H.264와 같은 종래 기술에 따른 디블록킹 필터링이 수행될 수 있다. 디블록킹 필터링된 블록은 유사도결정부(710)의 유사도 결정 결과에 따라 그대로 출력될 수도 있고, 유사도결정부(710) 및 난수필터링부(720)를 거쳐 의사 난수 필터를 이용한 필터링을 수행한 후에 출력될 수도 있다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 디블록킹 필터링과 의사 난수 필터를 이용한 필터링을 선택적으로 수행할 수도 있다. 유사도결정부(710)의 유사도 결정 결과 복호화된 블록의 픽셀 값들이 동일 또는 유사한 경우에는 디블록킹 필터링은 수행하지 않고, 의사 난수 필터를 이용한 필터링만 수행하고, 반대의 경우에는 디블록킹 필터링만 수행할 수 있다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상을 부호화하는 장치를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 필터링 장치(100 또는 700)를 포함하는 영상 부호화 장치를 도시한다.
도 8을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 부호화 장치(800)는 인트라예측부(810), 움직임추정부(820), 움직임보상부(830), 변환 및 양자화부(840), 엔트로피부호화부(850), 역변환 및 역양자화부(860), 필터링부(870) 및 프레임메모리(880)를 포함한다.
인트라예측부(810)는 현재 블록에 인접한 이전에 부호화된 영역에 포함된 픽셀을 이용해 현재 블록을 예측한다. 예측결과 예측 블록이 생성딘다.
움직임추정부(820) 및 움직임보상부(830)는 프레임메모리(880)에 저장되어 있는 적어도 하나의 참조 픽처에 기초해 현재 블록을 예측한다. 움직임추정부(820)가 참조 픽처를 검색하여 현재 블록과 가장 유사한 블록을 검색하여 움직임 벡터를 생성하면, 움직임보상부(830)는 생성된 움직임 벡터에 기초해 현재 블록을 움직임 보상한다.
변환 및 양자화부(840)는 레지듀얼 블록을 직교 변환하고, 직교 변환 결과 생성된 계수들을 소정의 양자화 파라미터에 따라 양자화한다. 직교 변환은 이산 코사인 변환(Discrete Cosine Transform) 또는 하다마드 변환(Hadamard Transform)일 수 있다. 레지듀얼 블록은 인트라예측부(810) 또는 움직임보상부(830)에서 생성된 예측 블록을 현재 블록에서 감산하여 생성된 블록이다.
엔트로피부호화부(850)는 변환 및 양자화부(840)로부터 양자화된 직교 변환 계수들을 수신하고, 엔트로피 부호화한다. CAVLC(Context-based Adaptive Variable Length Code) 또는 CABAC(Context-Bassed Adaptive Binary Arithmetic Code)에 따라 직교 변환 계수들을 엔트로피 부호화한다.
역변환 및 역양자화부(860)는 양자화된 직교 변환 계수들을 수신하고, 수신된 직교 변환 계수들을 역양자화 및 역직교 변환하여 레지듀얼 블록을 복원한다. 복원된 레지듀얼 블록을 예측 블록과 가산하여 현재 블록을 복원한다.
필터링부(870)는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 필터링 장치(100 또는 700)에 대응된다. 복원된 현재 블록 즉, 부호화 후 복호화된 현재 블록을 필터링한다. 도 1 내지 7과 관련하여 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 의사 난수 필터를 이용한 필터링을 수행한다. 도 7과 관련하여 전술한 바와 같이 먼저 현재 블록을 디블록킹 필터링한 후에 현재 블록의 픽셀 값들의 유사도를 결정하여 선택적으로 의사 난수 필터를 이용한 필터링을 수행할 수 있다. 또한, 디블록킹 필터링과 의사 난수 필터를 이용한 필터링 중 하나만을 선택적으로 수행할 수 있다.
의사 난수 필터를 이용한 필터링에 대한 정보는 엔트로피부호화부(850)에서 엔트로피 부호화된다. 현재 블록이 의사 난수 필터에 의해 필터렁되었는지 여부를 나타내는 플래그 정보가 부호화될 수 있으며, 복수의 의사 난수 필터 중 하나를 이용해 필터링하는 경우 복수의 의사 난수 필터 중 하나를 특정하기 위한 정보도 함께 부호화될 수 있다. 복수의 의사 난수 필터를 이용하지 않고, 도 6a 내지 6d에 도시된 바와 같이 하나의 의사 난수 필터를 소정의 순서에 따라 90도 단위로 회전시키면서 필터링에 이용하면, 복수의 의사 난수 필터를 이용하는 효과를 내면서, 부호화되는 정보를 줄일 수 있다. 필터링된 현재 블록은 프레임메모리(880)에 저장되어 다른 픽처 또는 다른 블록의 예측에 이용된다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상을 복호화하는 장치를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 필터링 장치(100 또는 700)를 포함하는 영상 복호화 장치를 도시한다.
도 9을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 복호화 장치(900)는 엔트로피복호화부(910), 역변환 및 역양자화부(920), 움직임보상부(930), 인트라예측부(940), 프레임메모리부 및 필터링부(960)를 포함한다.
엔트로피복호화부(910)는 비트스트림을 수신하고, 수신된 비트스트림을 엔트로피 복호화하여 현재 블록에 대한 데이터를 추출한다. 현재 블록에 대한 데이터는 현재 블록에 대한 양자화된 직교 변환 계수들에 대한 데이터 및 의사 난수 필터를 이용한 필터링에 대한 정보를 포함할 수 있다.
역변환 및 역양자화부(920)는 엔트로피복호화부(910)에서 추출된 양자화된 직교 변환 계수들에 대한 데이터에 기초해 역직교 변환 및 역양자화를 수행하여 현재 블록의 레지듀얼 블록을 복원한다.
움직임보상부(930)는 현재 블록의 움직임 벡터에 기초해 프레임메모리(950)에 저장되어 있는 적어도 하나의 참조 픽처를 검색하여 현재 블록을 인터 예측한다.
인트라예측부(940)는 현재 블록에 인접한 이전에 복호화된 영역에 포함되어 있는 픽셀들을 이용해 현재 블록을 인트라 예측한다.
움직임보상부(930) 또는 인트라예측부(940)에서 생성된 예측 블록과 역변환 및 역양자화부(920)에서 복원된 레지듀얼 블록을 가산하면, 현재 블록이 복원된다.
필터링부(960)는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 필터링 장치(100 또는 700)에 대응된다. 복원된 현재 블록 즉, 복호화된 현재 블록을 필터링한다. 도 1 내지 7과 관련하여 전술한 본 발명의 일 실시예에 따른 의사 난수 필터를 이용한 필터링을 수행할 수 있다. 도 7과 관련하여 전술한 바와 같이 먼저 현재 블록을 디블록킹 필터링한 후에 현재 블록의 픽셀 값들의 유사도를 결정하여 선택적으로 의사 난수 필터를 이용한 필터링을 수행할 수 있다. 또한, 디블록킹 필터링과 의사 난수 필터를 이용한 필터링 중 하나만을 선택적으로 수행할 수 있다. 필터링된 현재 블록은 프레임메모리(970)에 저장되어 다른 픽처 또는 다른 블록의 예측에 이용된다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상을 필터링하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 10을 참조하면, 단계 1010에서 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 필터링 장치는 제1 블록의 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정한다. 제1 블록의 픽셀 값들이 동일 또는 유사한 값들인지 판단한다. 도 2a 내지 2d에 도시된 바와 같이 제1 블록에서 소정의 방향으로 인접한 픽셀 값들 사이의 차이 값의 절대 값이 제1 임계 값보다 작은 횟수를 카운트해서, 제1 임계 값보다 작은 횟수가 소정 횟수보다 크거나, 전체 차이 값의 계산 횟수에 대한 제1 임계 값보다 작은 횟수의 비율이 제2 임계 값보다 큰 경우 제1 블록의 픽셀 값들이 동일 또는 유사한 값들인 것으로 판단할 수 있다.
단계 1020에서 영상 필터링 장치는 단계 1010에서 제1 블록의 픽셀 값들 사이의 유사도 결정 결과에 기초해 선택적으로 의사 난수 필터를 이용한 필터링을 수 행하여 제2 블록을 생성한다. 단계 1010에서 제1 블록의 픽셀 값들이 동일 또는 유사한 것으로 결정되면, 의사 난수 필터를 적용해 제2 블록을 생성하고, 제1 블록의 픽셀 값들이 동일 또는 유사하지 않은 것으로 결정되면 의사 난수 필터를 적용하지 않는다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상을 필터링하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11을 참조하면, 단계 1110에서 본 발명의 일 실시예에 따른 영상 필터링 장치는 제1 블록을 먼저 디블록킹 필터링한다. H.264와 같은 종래 기술에 따라, 제1 블록을 디블록킹 필터링할 수 있다.
단계 1120 내지 1140은 소정의 조건에 따라 선택적으로 제1 블록의 픽셀 값들의 유사도를 결정하기 위한 단계들이다.
단계 1120 내지 1140을 참조하면, 제1 블록이 스킵 모드로 부호화되지 않고, QP가 소정 값 이상이며, 제1 블록의 픽셀 값의 평균이 소정 범위에 포함된 값인 경우에만 의사 난수 필터를 제1 블록에 적용해 필터링을 수행한다. 도 11에서는 단계 1120 내지 1140에서 세 가지 조건을 모두 만족하는 경우에만 의사 난수 필터를 적용하는 경우를 도시하였으나, 세 가지 조건 중 적어도 하나의 조합에 의해 의사 난수 필터를 선택적으로 적용할 수 있음은 당업자에게 자명하다.
단계 1150은 도 10의 단계 1010 및 1020에 대응되는 단계이다. 제1 블록이 단계 1120 내지 1140의 조건을 모두 만족하면, 제1 블록의 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정하고, 결정 결과에 따라 선택적으로 의사 난수 필터를 적용하여 제1 블록 을 필터링한다. 필터링 결과 제2 블록이 생성된다.
본 발명에 따르면, 동일 또는 유사한 픽셀 값들이 포함된 블록을 의사 난수 필터를 이용해 필터링함으로써, 영상의 부호화, 복호화 과정에서 발생하는 아티팩츠를 보다 효율적으로 제거할 수 있다.
이상과 같이 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명이 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 이는 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. 따라서, 본 발명의 사상은 아래에 기재된 특허청구범위에 의해서만 파악되어야 하고, 이와 균등하거나 또는 등가적인 변형 모두는 본 발명 사상의 범주에 속한다 할 것이다. 또한, 본 발명에 따른 시스템은 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록매체에 컴퓨터가 읽을 수 있는 코드로서 구현하는 것이 가능하다.
예를 들어, 본 발명의 예시적인 실시예에 따른 도 1 및 7의 영상 필터링 장치, 도 8 및 9에 도시된 영상 부호화, 복호화 장치는 각각의 유닛들에 커플링된 버스, 상기 버스에 결합된 적어도 하나의 프로세서를 포함할 수 있다. 또한, 명령, 수신된 메시지 또는 생성된 메시지를 저장하기 위해 상기 버스에 결합되어, 전술한 바와 같은 명령들을 수행하기 위한 적어도 하나의 프로세서에 커플링된 메모리를 포함할 수 있다.
또한, 컴퓨터가 읽을 수 있는 기록매체는 컴퓨터 시스템에 의하여 읽혀질 수 있는 데이터가 저장되는 모든 종류의 기록장치를 포함한다. 기록매체의 예로는 ROM, RAM, CD-ROM, 자기 테이프, 플로피 디스크, 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.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상을 필터링하는 장치를 도시한다.
도 2a 내지 2d는 본 발명의 일 실시예에 따른 유사도를 결정하는 방법을 도시한다.
도 3은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 유사도를 계산하는 방법을 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 의사 난수 필터를 이용한 필터링을 수행하는 블록의 평균 값의 범위를 도시한다.
도 5a 및 5b는 본 발명의 일 실시예에 따른 의사 난수 필터를 도시한다.
도 6a 내지 6d는 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 의사 난수 필터들을 도시한다.
도 7은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상을 필터링하는 장치를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상을 부호화하는 장치를 도시한다.
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 영상을 복호화하는 장치를 도시한다.
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 영상을 필터링하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.
도 11은 본 발명의 또 다른 실시예에 따른 영상을 필터링하는 방법을 설명하기 위한 흐름도이다.

Claims (19)

  1. 영상의 필터링 방법에 있어서,
    제1 블록의 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정하는 단계; 및
    상기 결정 결과에 기초해 의사 난수 필터(pseudo-random filter)를 선택적으로 제1 블록에 적용하여 제2 블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 유사도를 결정하는 단계는
    상기 제1 블록에서 소정 방향으로 인접한 픽셀 값들 사이의 차이 값의 절대 값이 제1 임계 값보다 작은 횟수를 카운트하는 단계; 및
    상기 차이 값을 계산한 전체 횟수에 대한 상기 제1 임계 값보다 작은 횟수의 비율이 제2 임계 값보다 큰지 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 소정 방향은
    수직 방향, 수평 방향 및 대각 방향 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  4. 제 2 항에 있어서, 상기 카운트하는 단계는
    상기 제1 블록을 서브 샘플링하여 생성된 제3 블록에서 소정 방향으로 인접한 픽셀들 사이의 차이 값의 절대 값이 제1 임계 값보다 작은 횟수를 카운트하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  5. 제 2 항에 있어서, 상기 제2 블록을 생성하는 단계는
    상기 비율이 상기 제2 임계 값보다 큰 경우 상기 의사 난수 필터를 적용하여 제2 블록을 생성하고, 상기 비율이 상기 제2 임계 값보다 작은 경우 상기 의사 난수 필터를 적용하지 않는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 유사도를 결정하는 단계는
    상기 제1 블록이 픽셀 값을 부호화하지 않는 스킵 모드(skip mode)로 부호화되지 않으면, 상기 제1 블록의 유사도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 유사도를 결정하는 단계는
    상기 제1 블록의 부호화를 위해 이용되는 양자화 파라미터(Quantizaion Parameter)가 소정 값 이상이면, 상기 제1 블록의 유사도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 유사도를 결정하는 단계는
    상기 제1 블록의 픽셀 값들의 평균이 소정 범위의 값이면, 상기 제1 블록의 유사도를 결정하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  9. 제 1 항에 있어서, 상기 제2 블록을 생성하는 단계는
    미리 정해진 순서에 따라 상기 의사 난수 필터가 0도 또는 90도 또는 180도 또는 270도 회전된 필터를 적용하여 상기 제2 블록을 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 방법.
  10. 영상의 필터링 장치에 있어서,
    제1 블록의 픽셀 값들 사이의 유사도를 결정하는 유사도결정부; 및
    상기 결정 결과에 기초해 의사 난수 필터(pseudo-random filter)를 선택적으로 제1 블록에 적용하여 제2 블록을 생성하는 난수필터링부를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 장치.
  11. 제 10 항에 있어서, 상기 유사도결정부는
    상기 제1 블록에서 소정 방향으로 인접한 픽셀 값들 사이의 차이 값의 절대 값이 제1 임계 값보다 작은 횟수를 카운트하고, 상기 차이 값을 계산한 전체 횟수에 대한 상기 제1 임계 값보다 작은 횟수의 비율이 제2 임계 값보다 큰지 결정하는 것을 특징으로 하는 필터링 장치.
  12. 제 11 항에 있어서, 상기 소정 방향은
    수직 방향, 수평 방향 및 대각 방향 중 적어도 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 필터링 장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 유사도결정부는
    상기 제1 블록을 서브 샘플링하여 생성된 제3 블록에서 소정 방향으로 인접한 픽셀들 사이의 차이 값의 절대 값이 제1 임계 값보다 작은 횟수를 카운트하는 것을 특징으로 하는 필터링 장치.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 난수필터링부는
    상기 비율이 상기 제2 임계 값보다 큰 경우 상기 의사 난수 필터를 적용하여 제2 블록을 생성하고, 상기 비율이 상기 제2 임계 값보다 작은 경우 상기 의사 난수 필터를 적용하지 않는 것을 특징으로 하는 필터링 장치.
  15. 제 10 항에 있어서, 상기 유사도결정부는
    상기 제1 블록이 픽셀 값을 부호화하지 않는 스킵 모드(skip mode)로 부호화되지 않으면, 상기 제1 블록의 유사도를 결정하는 것을 특징으로 하는 필터링 장치.
  16. 제 10 항에 있어서, 상기 유사도결정부는
    상기 제1 블록의 부호화를 위해 이용되는 양자화 파라미터(Quantizaion Parameter)가 소정 값 이상이면, 상기 제1 블록의 유사도를 결정하는 것을 특징으로 하는 필터링 장치.
  17. 제 10 항에 있어서, 상기 유사도결정부는
    상기 제1 블록의 픽셀 값들의 평균이 소정 범위의 값이면, 상기 제1 블록의 유사도를 결정하는 것을 특징으로 하는 필터링 장치.
  18. 제 10 항에 있어서, 상기 난수필터링부는
    미리 정해진 순서에 따라 상기 의사 난수 필터가 0도 또는 90도 또는 180도 또는 270도 회전된 필터를 적용하여 상기 제2 블록을 생성하는 것을 특징으로 하는 필터링 장치.
  19. 제 1 항 내지 제 9 항 중 어느 한 항의 방법을 실행하기 위한 프로그램을 기록한 컴퓨터로 읽을 수 있는 기록 매체.
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