KR20140045980A - 비디오/이미지 코딩 시 필터를 위한 형상 및 대칭 설계 - Google Patents

비디오/이미지 코딩 시 필터를 위한 형상 및 대칭 설계 Download PDF

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Abstract

장치는 2차원 별 형상 공간 필터를 설계하고 X-형 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보를 인코딩하도록 구성된 비디오/이미지 인코더를 포함한다. 별 형상 공간 필터는 중심 픽셀 계수로부터 제1 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장되는 계수들의 제1 선형 배열, 제2 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제2 선형 배열, 및 중심 픽셀 계수로부터 수평 및 수직 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 2개의 선형 배열을 포함한다. 제2 대각선 방향은 제1 대각선 방향과 상이한 방향을 가진다.

Description

비디오/이미지 코딩 시 필터를 위한 형상 및 대칭 설계{SHAPE AND SYMMETRY DESIGN FOR FILTERS IN VIDEO/IMAGE CODING}
본 발명은 이미지 처리에 관한 것으로, 더욱 상세하게는, 이미지/비디오 코딩 시 필터를 위한 형상 및 대칭 설계를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
적응적 루프 필터링(ALF: Adaptive Loop Filtering) 기술은 인코딩된 이미지와 비디오의 품질 및 코딩 효율을 개선하기 위해 제안되었다. ALF 기술은 특히 잡음의 주요 원인이 되는 평균 제곱 오차(MMSE: Minimize Mean-Squared Error)를 최소하기 위해 공간 필터를 설계한다. 상기 적응적 루프 필터의 목적 가운데 하나는 코딩 결함을 줄여, 필터링된 프레임이 개선된 품질을 가지면서 예측 코딩을 위한 더욱 양호한 기준으로서 기능하도록 하는 것이다. 저감된 MMSE의 목적을 달성하기 위해, 위너 필터(Wiener filter)와 같은 공간 필터는 (블록 기반 필터를 적용하였는지의 여부를 나타내기 위해) 보조 정보로서 전송될 수 있는 필터 계수 및 제어 맵을 포함하도록 설계되었다. 한편 일부 경우에, 상기 필터 계수 및 제어 맵의 정보는 비교적 방대할 수 있다. 그러므로, 적응적 루프 필터 설계 시 트레이드 오프는 보조 정보의 크기(비율)와 대조적인 품질 개선 레벨을 포함한다.
필터 계수에 대한 대칭적 제한이 덜한 크기의 대형 필터는 일반적으로 품질을 개선하는 반면, 보조 정보의 양(즉, 전송될 계수의 수)이 많다. 크기와 대칭성에 대한 제한을 두면 그러한 보조 정보를 줄일 수 있으나 품질 감소를 감수해야 한다. 이러한 공간 필터를 위해 가장 일반적으로 사용되는 형상은 정사각형 형상의 공간 필터(square-shaped spatial filters), 다이아몬드 형상 공간 필터(diamond-shaped spatial filters), 원형 공간 필터(circle-shaped spatial filters)를 포함한다. 이러한 형상은 수직 및 수평 방향을 따라 비교적 유사한 필터링 지원을 포함한다. 그러나, 수직 크기가 더 작으면 메모리 대역폭을 줄일 것이고, 이는 하드웨어 구현에 유리하다.
직사각형 형상 공간 필터(rectangular-shaped spatial filters), 절두-다이아몬드 형상 공간 필터(frusto-diamond-shaped spatial filters) 또는 디스크 형상 공간 필터(disk-shaped spatial filters)와 같이 수직 크기가 줄어든 공간 필터 형상을 설계하는 것이 제안되었다. 이러한 제안에서, 필터 계수에 대한 대칭적 제한은 점-대칭을 포함할 수 있다. 그럼에도 불구하고, 그러한 제한은 방향성 특징이 심한 이미지/비디오 콘텐츠를 위해서는 적합하지 않을 수 있는데, 필터는 에지 경계에서 교차하는 픽셀들에 동일한 가중치를 할당하도록 강제될 수 있기 때문이다. 방향적으로 대칭 제약은 품질을 개선시키나, 그러한 설계는 종종 점-대칭에 비해 계수의 수를 증대시킨다.
십자형 필터(cross-shaped filter)는 계수의 수를 줄이는 것으로 제안되었다. 또한, 상기 필터는 주로 수직 및 수평 특징을 갖는 콘텐츠에서 양호한 성능을 갖는 것으로 확인되었다. 그러나, 십자형 필터는 수직 및 수평 라인 외의 위치에서 어떤 계수도 갖지 않고, 이는 임의적 방향으로 배향된 결함, 특히 대각선 방향을 따른 결함을 적응적으로 해결할 수 없을 수 있다.
본원발명은 이미지/비디오 코딩 시 필터를 위한 형상 및 대칭 설계를 위한 시스템 및 방법에 관한 것이다.
일 실시예에 따르면, 장치는 2차원 별 형상 공간 필터(two-dimensional star-shaped spatial filter)를 설계하고 별 형상 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보를 인코딩하도록 구성된 비디오/이미지 인코더를 포함한다. 상기 별 형상 공간 필터는 중심 픽셀 계수로부터 제1 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제1 선형 배열, 중심 픽셀 계수로부터 제2 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제2 선형 배열, 및 중심 픽셀 계수로부터 수평 및 수직 방향으로 바깥쪽으로 연장된 계수들의 2개의 선형 배열을 포함한다. 상기 제2 대각선 방향은 제1 대각선 방향과는 상이한 방향으로 배향된다.
다른 실시예에 따르면, 장치는 2차원 별 형상 공간 필터를 이용하여 비디오 정보를 디코딩하도록 구성된 비디오/이미지 디코더를 포함한다. 상기 별 형상 공간 필터는 중심 픽셀 계수로부터 제1 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제1 선형 배열, 및 제2 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제2 선형 배열, 그리고 중심 픽셀 계수로부터 수평 및 수직 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 2개의 선형 배열을 포함한다. 상기 제2 대각선 방향은 제1 대각선 방향과는 상이한 방향으로 배향된다.
다른 실시예에 따르면, 방법은 2차원 별 형상 공간 필터를 생성하는 단계를 포함하고, 이때 상기 별 형상 공간 필터는 중심 픽셀 계수로부터 제1 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제1 선형 배열, 및 제2 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제2 선형 배열, 그리고 중심 픽셀 계수로부터 수평 및 수직 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 2개의 선형 배열을 포함한다. 상기 제2 대각선 방향은 제1 대각선 방향과는 상이한 방향으로 배향된다. 상기 방법은 인코딩된 비디오 정보를 형성하기 위해 X-형 공간 필터(X-shaped spatial filter)를 이용하여 이미지/비디오 정보를 인코딩하는 단계를 더 포함한다.
다른 실시예에 따르면, 상기 방법은 별 형상 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보의 서브 블록(sub-block)을 디코딩하는 단계를 포함하고, 이때 상기 별 형상 공간 필터는 중심 픽셀 계수로부터 제1 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제1 선형 배열, 중심 픽셀 계수로부터 제2 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제2 선형 배열, 중심 픽셀 계수로부터 수평 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제3 선형 배열, 및 중심 픽셀 계수로부터 수직 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제4 선형 배열을 포함하고, 상기 제2 대각선 방향은 제1 대각선 방향과는 상이한 방향으로 배향된다.
일 실시예에 따르면, 장치는 2차원 X-형 공간 필터를 설계하고, X-형 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보를 인코딩하도록 구성된 비디오/이미지 인코더를 포함한다. 상기 X-형 공간 필터는 중심 픽셀 계수로부터 제1 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제1 선형 배열, 및 중심 픽셀 계수로부터 제2 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제2 선형 배열을 포함한다. 상기 제2 대각선 방향은 제1 대각선 방향과는 상이한 방향으로 배향된다.
장치에서, X-형 공간 필터는 이하의 형상을 갖는다.
Figure pct00001
다른 실시예에 따르면, 장치는 2차원 X-형 공간 필터를 이용하여 비디오 정보를 디코딩하도록 구성된 비디오/이미지 디코더를 포함한다. 상기 X-형 공간 필터는 중심 픽셀 계수로부터 제1 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제1 선형 배열, 및 중심 픽셀 계수로부터 제2 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제2 선형 배열을 포함한다. 상기 제2 대각선 방향은 제1 대각선 방향과는 상이한 방향으로 배향된다.
장치에서, X-형 공간 필터는 이하의 형상을 갖는다.
Figure pct00002
이하 발명의 상세한 설명으로 들어가기 전에, 본 특허문서 전체에서 사용되는 단어와 구문에 대한 정의를 제시하는 것이 유리할 수 있다: 용어 "포함하다" 및 "구비하다"와 그 파생어들은 제한이 없는 포함을 의미한다; 용어 "또는"은 포괄적인(inclusive) 것으로 '및/또는' 을 의미한다; 구문 "..와 연계된" 및 "..그 안에서 연계된"과 그 파생어들은 포함, ..내에서 포함, 상호연결, 함유, ..내에서 함유된, ..에 또는 ..와 연결된, ..에 또는 ..와 결합된, ..와 통신가능한, ..와 협력하는, 끼우다, 병치하다, 근접한, ..해야 하는 또는 ..에 묶인, 갖다, ..의 특징을 갖다, 등을 의미할 수 있다; 그리고 용어 "제어부"는 적어도 하나의 동작을 제어하는 임의의 기기, 시스템 또는 그 일부를 의미하며, 그러한 기기는 하드웨어, 펌웨어 또는 소프트웨어, 또는 그들의 적어도 두 개의 결합으로 구현될 수 있다. 임의의 특별한 제어부와 연계된 기능은 집중되어 있거나 국부적으로 혹은 먼 거리에 분산될 수 있다. 어떤 단어와 구문들에 대한 정의들은 본 특허문서 전체에 대해 제공되며, 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 대부분은 아니더라도 많은 경우에 그러한 정의들이 향후에 뿐만 아니라 그 이전에도 그렇게 정의된 단어와 구문들을 사용하는데 적용된다는 것을 이해해야할 것이다.
다양한 실시예에 따르면, 중심 픽셀 계수에 대한 대각선 방향들을 따라 결함 및 잡음을 해결하기 위한 특정한 방식으로 배열된 다수의 계수들을 갖는 공간 필터를 사용함으로써, 이미지 및/또는 비디오 정보를 전송하는 통신 시스템을 위한 오버헤드 용량을 줄일 수 있다.
본 발명 및 그 이점을 더욱 완전하게 이해하기 위해, 첨부된 도면과 함께 이하의 설명이 참조된다. 도면에서 유사한 참조 번호는 유사한 부품을 나타낸다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 인코더의 일 예를 도시한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 디코더의 일 예를 도시한다.
도 3a, 3b는 도 1의 인코더에 의해 생성될 수 있으며 이미지/비디오 정보를 디코딩하기 위한 도 2의 디코더에 의해 사용될 수 있는 공간 필터의 일부 예를 도시한다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 X-형 공간 필터의 일 예를 도시한다.
도 5a, 5b는 본 발명의 실시예들에 따른 별 형상 공간 필터의 예시를 도시한다.
도 6a, 6b는 본 발명의 실시예들에 따른 개선형(enhanced) 십자 형상 공간 필터의 예시를 도시한다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지/비디오 정보를 인코딩하기 위해 인코더에 의해 수행될 수 있는 프로세스의 일 예를 도시한다.
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 이미지/비디오 정보를 디코딩하기 위한 디코더에 의해 수행될 수 있는 프로세스의 일 예를 도시한다.
이하 논의되는 도 1 내지 도 8 및 본 특허 문헌에서 본 발명의 원칙을 설명하기 위해 사용되는 다양한 실시예들은 설명의 목적일 뿐, 어떠한 방식으로도 본 발명의 범위를 한정하는 것으로 해석될 수 없다. 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 원칙이 적합한 배열을 갖는 임의의 이미지 처리 시스템에서 구현될 수 있음을 이해할 것이다.
본 발명은 적응적 루프 필터링 기술을 이용하여 이미지 및 비디오 정보의 공간 필터링을 위한 장치 및 방법을 설명한다. 제안된 기술은 중심 픽셀 계수에 대한 대각선 방향들을 따라 결함 및 잡음을 해결하기 위한 특정한 방식으로 배열된 다수의 계수들을 갖는 공간 필터를 사용한다. 특정한 실시예는 중심 픽셀 계수에 대해 대각선으로 배열된 계수들을 갖는 X-형 공간 필터, 및 중심 픽셀 계수에 대해 대각선으로, 수직으로 및 수평으로 배열된 계수들을 갖는 별 형상 필터를 포함할 수 있다. 이러한 유형의 형상들을 통합하는 특정한 실시예는 적응적 루프 필터링 기술로 사용되는 공지된 공간 필터에 비해 적은 수의 계수를 제공할 수 있다. 이러한 개선은, 결국, 다중 모바일 단말 핸드셋 간의 통신을 제공하는 전기 통신 시스템과 같이 이미지 및/또는 비디오 정보를 전송하는 통신 시스템을 위한 오버헤드 용량을 줄이는 결과를 가져올 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 인코더(100)를 도시한다. 도시된 예시적 인코더(100)는 오로지 설명적인 목적만을 가지며, 다른 실시예들은 도시된 구성요소들의 서브 집합을 포함할 수 있거나, 본원에 도시된 구성 요소들에 대해 부가적인 구성 요소들을 포함할 수 있다.
인코더(100)는 디블록킹 필터(105) 및 적응적 루프 필터(ALF)를 포함한다. ALF(100) 설계 및 디블록킹 필터(105) 이후에 ALF를 적용하는 것은 디블록킹 필터(105)로부터의 출력을 수신하여 출력된 신호를 엔트로피 코딩 블록(115) 및 기준 사진 버퍼(120)에 제공하도록 구성되는 것이다. 필터링된 기준들은 기준 사진 버퍼(120)에 저장된다. 필터 계수 및 제어 맵은 비트스트림으로 인코딩될 필요가 있다. 특정한 실시예들의 인코더(100)는 이미지/비디오 정보를 상기 이미지/비디오 정보의 하나 이상의 특징에 따라 생성된 하나 이상의 공간 필터들에 따라 인코딩한다. 일 실시예에 따르면, 상기 인코더(100)는 방향 분류에 따라 필터 계수에 대칭적 제한이 부가도어 방향성 특징을 갖는 공간 필터를 생성할 수 있고, , 필터 적응을 위한 적어도 하나의 방향성 특징을 계산 및 비교함으로써 비디오 프레임 내에서 픽셀들 또는 블록들을 분류한다.
인코더(100)는 이미지 및/또는 비디오 정보를 전송하는 임의의 시스템에서 구현될 수 있다. 예컨대, 인코더(100)는 이미지/비디오 정보 공유를 제공할 뿐만 아니라 다중 모바일 단말에 대한 종래의 전화통신 서비스도 제공하는 전기 통신 시스템에서 구현될 수 있다. 다른 예로서, 인코더(100)는 케이블 TV와 같은 비디오 방송 시스템 또는 비디오 방송의 다수 가입자국에게 비디오 정보를 방송하는 위성 비디오 방송 공급자에서 구현될 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 예시적 디코더(200)를 도시한다. 예시적 디코더(200)는 오로지 설명 목적으로 도시되었으며, 다른 실시예들은 본원에 도시된 구성요소들의 서브집합 또는 그 구성요소들에 대한 부가적 구성요소들을 포함할 수 있다.
비디오 디코더(200)는 ALF 필터 계수 및 온/오프 제어 맵을 디코딩하는 엔트로피 디코더(205); 및 디블록킹 필터(210) 및 적응적 루프 필터(ALF)(215)를 포함하고, 이는 엔트로피 디코더(205)로부터의 출력으로서 수신된 필터(들)을 디코딩된 필터 계수에 따라 구성하고 상기 필터(들)을 디블록킹 필터(210) 이후에 적용한다. ALF(215)는 출력된 신호를 기준 사진 버퍼(220)에 제공한다. 필터링된 기준들은 기준 사진 버퍼(220)에 저장된다. 본 발명의 실시예들은 변형된 적응적 루프 필터(215)를 제공하고, 이는 인코더(100)로부터 수신된 하나 이상의 공간 필터들에 따라 이미지/비디오 정보를 디코딩한다.
인코더(100)에서의 ALF(110)와 유사하게, 특정한 실시예들의 디코더(200)는 필터 적응을 위한 적어도 하나의 방향성 특징을 계산 및 비교함으로써 비디오 프레임 내에서 픽셀들 또는 블록들을 분류하고, 이미지/비디오 정보를 인코더(100)에 의해 생성된 방향 필터들에 따라 디코딩할 수 있다. 특정한 일 실시예는 이미지 비디오 정보에서 국소 변화도(local gradient)와 같은 적어도 하나의 방향성 특징을 계산 및 비교하여 이미지 또는 비디오 정보를 분류하는 인코더를 포함한다. 그러한 실시예는 "비디오/이미지 코딩을 위한 방향성 특징을 포함한 필터 적응"이란 명칭으로 2012년 1월 10일자로 출원된 미국특허출원 제13/347,589호에 기술되어 있으며, 이는 본원에서 참조로 통합된다.
도 1 및 도 2는 모두 이미지/비디오 정보 처리를 위한 인코더/디코더의 일 예를 도시하나, 다양한 변경이 도 1에 대해 만들어질 수 있다. 예컨대, 인코더(100) 및/또는 디코더(200)는 도 1 및 도 2에 도시된 구성요소들의 서브집합을 포함할 수 있다. 인코더(100) 및/또는 디코더(200)는 도 1 및 도 2에 도시되지 않은 부가적인 구성 요소들도 포함할 수 있다. 부가적으로, 도 1 및 도 2에 도시된 기능적 분할은 오로지 설명적인 목적에 따른 것이다. 도 1 및 도 2에서 다양한 구성 요소들은 조합되거나, 더 세분화되거나 또는 생략될 수 있고, 특정한 필요에 따라 부가적인 구성 요소들이 부가될 수 있다.
도 3a, 3b는 도 1의 인코더(100)에 의해 생성되며 이미지/비디오 정보의 디코딩을 위해 도 2의 디코더(200)에 의해 사용될 수 있는 일부 예시적인 공간 필터를 도시한다. 특히, 도 3a는 절두-다이아몬드형 공간 필터(300)의 일 예를 도시하는 반면, 도 3b는 십자형 필터(350)의 일 예를 도시한다.
상기 절두-다이아몬드형 공간 필터(300)는 수직 크기가 "5"이고 수평 크기가 "7"인 절두-다이아몬드 형태로 배열된 다중 계수들을 포함한다. 즉, 절두-다이아몬드형 공간 필터(300)의 계수는 수직으로 5개의 픽셀로 연장되는 반면 수평으로는 7개의 픽셀로 연장된다. 이와 같은 공간 필터는 점 대칭이 사용될 경우 총 12개의 계수를 포함하여 구현될 수 있다. 공간 필터의 점 대칭은 이하에 더 상세히 설명될 것이다.
십자형 공간 필터(350)는 중심 픽셀 계수(354)로부터 수평 방향에서 바깥쪽으로 연장되는 연속한 계수들(352)의 제1 선형 배열을 포함한다. 또한 십자형 공간 필터(350)는 중심 픽셀 계수(354)로부터 수직 방향에서 바깥쪽으로 연장되는 연속한 계수들(356)의 수직 선형 배열을 포함한다. 이와 같은 공간 필터는 점 대칭이 사용될 경우에 총 8개의 계수들을 포함하여 구현될 수 있다.
도 4는 본 발명에 따른 X-형 공간 필터(400)의 일 예를 도시하며, 상기 필터는 도 1의 인코더(100)에 의해 생성되며 도 2의 디코더(200)에 의해 이미지/비디오 정보를 디코딩하기 위해 사용될 수 있다. X-형 공간 필터(400)는 중심 픽셀 계수(404)로부터 제1 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 연속한 계수들(402)의 제1 선형 배열을 포함한다. 또한 X-형 공간 필터(400)는 중심 픽셀 계수(404)로부터 제2 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 연속한 계수들(406)의 제2 선형 배열을 포함한다. 도시된 바와 같이, 제1 및 제2 계수들(402, 406)의 배열은 일반적으로 "X"형을 갖는 것으로 보일 수 있다.
일 실시예에서, 제1 계수들(402)은 제2 계수들(406)에 대해 실질적으로 직교할 수 있다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 계수들(402, 406)은 서로 상대적으로 임의의 방향을 포함하되, 일 군(set)의 계수들은 오르막 기울기를 가지고, 타 군의 계수들은 내리막 기울기를 갖도록 포함할 수 있다. 부가적으로, 도시된 예시적 공간 필터(400)는 중심 픽셀 계수(404)를 포함하여 각각 5개의 계수들을 갖는 제1 및 제2 계수들(402, 406)을 포함한다. 다른 실시예에서, 제1 및 제2 계수들(402, 406)은 각각 5개보다 적은 수의 계수 또는 더 많은 수의 계수를 포함할 수 있다.
다른 실시예에서, 공간 필터(400)의 계수들은 하나 이상의 대각선 방향을 따라 점 대칭을 포함할 수 있다. 도시된 실시예를 위해, 제1 계수들(402)은 상향 대각선 방향으로 연장되는 계수들(C3, C1)을 포함하고, 이는 하향 대각선 방향으로 연장되는 계수들(C3, C1)의 경상(mirror image)이다. 그러므로, 제1 계수들(402)은 그 연장 부분에 대해 수직인 축을 따라 점 대칭을 갖는 것으로 간주될 수 있다. 유사한 방식으로, 제2 계수들(406)은 상향 대각선 방향으로 연장된 계수들(C2, C0)을 포함하고, 이는 하향 대각선 방향으로 연장된 계수들(C2, C0)의 경상이다. 그러므로, 제2 계수들(402)은 그 연장 부분에 대해 수직인 축을 따라 점 대칭을 갖는 것으로 간주될 수 있다.
도시된 예시적 X-형 공간 필터는 중심 픽셀 계수(404)에 대해 대칭인 계수들(402, 406)의 집합 모두를 포함하나, 다른 실시예들은 중심 픽셀 계수(404)에 대해 대칭인 계수들의 집합 중 하나만(402 또는 406)을 포함할 수 있다. 계수들(402, 406)의 제1 및/또는 제2 집합 각각에 대한 대칭적 제한을 통합한 특정한 실시예들은 이미지/비디오 정보를 포함하여 생성 및 전송되어 오버헤드 용량을 감소시킬 필요가 있는 경우에 유리할 수 있다.
도 5a, 5b는 본 발명에 따라 도 1의 인코더(100)에 의해 생성될 수 있고 이미지/비디오 정보의 디코딩을 위해 도 2의 디코더(200)에 의해 사용될 수 있는 별 형상 공간 필터(500, 550)의 일 예를 각각 도시한다.
상기 별 형상 공간 필터(500)는 도 5의 제1 및 제2 집합의 계수들(502, 506)과 유사한 방식으로 중심 픽셀 계수(504)로부터 제1 대각선 방향으로 바깥쪽으로 연장된 계수들(502, 506)의 연속적 집합으로 이루어진 제1 및 제2 선형 배열을 포함한다. 그러나 상기 별 형상 공간 필터(500)는 중심 픽셀 계수(504)로부터 수평으로 연장된 제3 집합의 계수들(508) 및 중심 픽셀 계수(504)로부터 수직으로 연장된 제4 집합의 계수들(510)을 포함한다는 점에서 상이하다.
앞에 도시된 십자형 공간 필터(350)가 수평 및 수직의 방향 특징을 위해 이상적으로 적합할 수 있는 반면, 별 형상 공간 필터(500)는 이미지/비디오 정보의 패닝(panning)뿐만 아니라 수직, 수평을 위해서도 양호할 수 있다. 부가적으로, 별 형상 공간 필터(500)는 대부분 대각선 방향 특징을 갖는 이미지/비디오 정보를 필터링하기 위해 매우 적합할 수 있다.
상기 별 형상 공간 필터(500)는 수직 크기 5, 수평 크기 5를 가질 수 있고, 이는 일반적으로 5x5 크기로 지칭된다. 점 대칭이 사용되면, 5x5 별 형상 공간 필터(500)는 총 9개의 계수를 포함하여 구현될 수 있다. 5x5 별 형상 공간 필터(500)는 특정한 이점을 보여줄 수 있다. 예컨대 별 형상 공간 필터(500)의 특정한 실시예들은 20개 이상의 계수들을 포함하여 필터 이득의 80% 이상을 유지하는 다이아몬드형 필터에 비해 계산적 복잡성에서 50% 이상 감소를 보여줄 수 있다. 부가적으로, 특정한 실시예들의 별 형상 공간 필터(500)는 도 3a, 3b의 두 필터(300, 350), 즉 이들 모두가 점 대칭이 강제될 경우에 12개의 계수를 갖고, 필터 이득의 90% 이상을 유지하는 이러한 필터들을 사용하는 것에 비해 계산적 복잡성이 25% 이상 감소되는 것을 보여줄 수 있다.
도시된 바와 같이, 별 형상 공간 필터(500)는 중심 픽셀 계수(504)를 포함하는 각각의 계수 집합에서 5개의 계수를 포함한다. 다른 실시예에서, 별 형상 공간 필터(500)는 5개보다 적은 수의 계수 또는 5개보다 많은 수의 계수를 포함한 계수 집합을 포함할 수 있다. 별 형상 공간 필터(500)의 계수들로 이루어진 각각의 집합이 5개의 계수를 포함하고, 별 형상 공간 필터(500)의 계수들로 이루어진 제1, 제2, 제3 및 제4 집합 각각이 중심 픽셀 계수에 대해 대칭이면, 별 형상 공간 필터(500)는 총 9개의 계수를 포함하여 생성될 수 있다.
별 형상 공간 필터(550)는 계수들(552)의 연속된 집합으로 이루어진 제1 선형 배열, 계수들(556)의 연속된 집합으로 이루어진 제2 선형 배열, 계수들(558)의 연속된 집합으로 이루어진 제3 선형 배열, 계수들(560)의 연속된 집합으로 이루어진 제4 선형 배열을 포함하고, 이는 도 5a의 별 형상 공간 필터의 그것과 유사하다. 그러나, 상기 별 형상 공간 필터(550)는 수직 높이가 5인 필터(500)에 비해 수직 높이가 7이라는 점에서 상이하다. 그러므로, 별 형상 공간 필터(550)는 7x7 크기를 갖는 것으로 간주될 수 있다. 부가적으로, 별 형상 공간 필터(550)는 총 11개의 계수를 포함하여 구현될 수 있다.
상기 별 형상 필터(500)를 통합하는 특정한 실시예들은 종래의 공간 필터 형상에 비해 견줄만한 필터링 품질을 제공하면서 적은 수의 계수들이 필요하다는 점에서 유리할 수 있다. 부가적으로, 별 형상 공간 필터(500)는 정사각형, 다이아몬드형, 원형 및 십자형 공간 필터 설계와 같은 다른 공간 필터링 형상에 비해 품질 및 효율의 증대와 함께 대각선 방향에서 결함 및 잡음을 해결할 수 있다.
도 6a, 6b는 본 발명에 따르는 개선형 십자형 공간 필터(600, 650)의 예를 각각 도시하고, 이는 도 1의 인코더에 의해 생성될 수 있고, 이미지/비디오 정보를 디코딩하기 위해 도 2의 디코더(200)에 의해 사용될 수 있다. 개선형 십자형 공간 필터(enhanced cross-shaped spatial filter)(600)는 중심 픽셀 계수(604)로부터 수평 및 수직 방향으로 바깥쪽으로 연장된 계수들(602, 606)의 연속 집합으로 이루어진 제1 및 제2 선형 배열을 포함한다. 또한 개선형 십자형 공간 필터(600)는 제1 및 제2 집합의 계수들 각각의 말단에 배열되되 자신들이 배열되어 있는 계수 집합에 대해 직교로 연장되는 계수들(608)로 이루어진 제3, 제4, 제5 및 제6 집합을 포함한다.
공간 필터(600)와 유사하게, 개선형 십자형 공간 필터(650)는 중심 픽셀 계수(654)로부터 수평 및 수직 방향으로 바깥쪽으로 연장된 계수들(652, 656)의 연속 집합으로 된 제1 및 제2 선형 배열을 포함한다. 또한, 개선형 십자형 공간 필터(650)는 제1 및 제2 집합의 계수들 각각의 말단에 배열되되 자신들이 배열되어 있는 계수 집합에 대해 직교로 연장된 계수들(658)로 이루어진 제3, 제4, 제5 및 제6 집합을 포함한다. 그러나 공간 필터(650)는 수평 크기가 7인 공간 필터(600)에 비해 수평 크기가 9라는 점에서 상기 공간 필터(600)와 상이하다.
개선형 십자형 필터(600 또는 650)를 사용하는 특정한 실시예들은 액세스 영역 증대 없이 개선된 방향 필터링 및 잡음 제거를 제공할 수 있다. 예컨대, 개선형 십자형 필터(600 또는 650)는 계수들의 제1 및 제2 집합 각각의 외부 말단부에서 픽셀 정보에 의해 제공되는 부가적 필터링을 이용하여 중심 픽셀 계수(600)를 위한 개선된 해상도를 제공할 수 있다.
일 실시예에서, 전술한 바와 같은 다양한 공간 필터는 이미지/비디오 정보에서의 방향 특징에 따라 이미지/비디오 정보를 필터링하기 위해 이미지/비디오 정보에 교번적으로 적용될 수 있다. 상이한 유형의 다수 공간 특징을 이용하여 이미지/비디오 정보를 인코딩하기 위한 그러한 일 예시적 프로세스는 이하에 설명된다.
도 7은 전술한 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보를 인코딩하기 위해 인코더(100)에 의해 수행될 수 있는 예시적 프로세스(700)를 도시한다. 단계(702)에서, 프로세스가 시작된다.
단계(704)에서, 인코더는 이미지/비디오 정보의 일부 또는 서브 블록의 임의의 방향 특징을 결정한다. 일 실시예에서, 방향 특징은 서브 블록에 걸쳐 연장되는 이미지/비디오 정보의 변화도(gradient)를 포함할 수 있다.
단계(706)에서, 인코더는 상기 결정된 방향 특징이 실질적인가를 결정한다. 예컨대, 인코더는, 서브 블록이 실질적인가의 여부를 결정하기 위해, 특정 임계값과 결정된 방향성 변화도의 레벨을 비교할 수 있다. 방향 특징이 실질적이지 않으면, 프로세스는 단계(722)에서와 같이 계속된다. 그러나, 방향 특징이 실질적인 것으로 결정되면, 프로세스는 단계(708)에서 계속된다.
단계(708)에서, 인코더는 이미지/비디오 정보가 주로 대각선 방향 특징을 포함하는지를 결정한다. 만약 그렇다면, 프로세스는 단계(710)에서 계속되고, 그렇지 않으면 단계(712)에서 프로세스가 계속된다.
단계(710)에서, 인코더는 X-형 공간 필터를 생성하고, 생성된 X-형 공간 필터에 따라 이미지/비디오 정보를 인코딩한다. X-형 공간 필터가 생성되면, 프로세스는 단계(710)에서 계속된다.
단계(712)에서, 인코더는 이미지/비디오 정보가 주로 수평 및/또는 수직의 방향 특징을 포함하는가를 결정한다. 만약 그렇다면, 프로세스는 단계(714)에서 계속되고, 그렇지 않으면 프로세스는 단계(716)에서 계속된다.
단계(714)에서, 인코더는 십자형 공간 필터를 생성하고, 생성된 십자형 공간 필터에 따라 이미지/비디오 정보를 인코딩한다. 일 실시예에서, 인코더는, 서브 블록이 십자형 필터의 외부 범위에서 또는 그 근방에서 결함 및/또는 잡음을 포함하는 경우에 개선형 십자형 필터를 생성할 수 있다. 십자형 공간 필터가 생성되면, 프로세스는 단계(722)에서 계속된다.
단계(716)에서, 인코더는 이미지/비디오 정보가 대각선 방향 특징 및 수평/수직 방향 특징 모두를 포함하는가를 결정한다. 만약 그렇다면, 프로세스는 단계(718)에서 계속되고, 그렇지 않으면 프로세스는 단계(720)에서 계속된다.
단계(718)에서, 인코더는 별 형상 공간 필터를 생성하고, 생성된 별 형상 공간 필터에 따라 이미지/비디오 정보를 인코딩한다. 별 형상 공간 필터가 생성되면, 프로세스는 단계(702)에서 계속되어 이미지/비디오 정보의 다음 서브 블록이 처리된다.
단계(720)에서, 인코더는 무-방향성 공간 필터를 생성하고, 생성된 별 형상 공간 필터에 따라 이미지/비디오 정보를 인코딩한다. 예컨대, 인코더는, 이미지/비디오 정보가 실질적인 방향성 특징을 갖지 않은 변화도를 포함하는 경우에 원형 필터 또는 절두-다이아몬드형 필터를 생성할 수 있다. 무-방향성 공간 필터가 생성되면, 프로세스는 단계(722)에서 계속된다.
단계(722)에서, 인코더는 부가적인 이미지/비디오 정보가 처리되어야 하는가를 결정한다. 만약 그렇다면, 프로세스는 이미지/비디오 정보의 다음 서브 블록을 위해 단계(704)로 되돌아간다. 그러나, 부가적인 서브블록 또는 이미지/비디오 정보가 처리되지 않아도 되면, 방법은 단계(722)에서 종료된다.
도 7은 X-형, 십자형 및 별 형상 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보를 인코딩하기 위한 방법(700)의 일 예를 도시하였으나, 도 7에는 다양한 변형이 만들어질 수 있다. 예컨대, 프로세스는 이미지/비디오 정보에 X-형 공간 필터만을 적용하거나 또는 공간 필터를 적용하지 않는 방식으로 구현될 수 있다. 즉, 단계(712 내지 718)는 이미지/비디오 정보에 적용되지 않는다. 다른 예로서, 프로세스는 이미지/비디오 정보에 별 형상 공간 필터만을 적용하거나 공간 필터를 적용하지 않는 방식으로 구현될 수 있다; 즉 단계(708 내지 714)가 이미지/비디오 정보에 적용되지 않는다. 또 다른 예에서, 프로세스는 원형 공간 필터, 정사각형 필터, 및/또는 다이아몬드형 필터와 같은 다른 공간 필터가 이미지/비디오 정보에 적용되는 방식으로 구현될 수 있다. 부가적으로, 앞에 도시된 단계는 순차적으로 수행되지 않아도 되며, 임의의 원하는 순서로 수행될 수 있다.
도 8은 전술한 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보를 디코딩하기 위해 디코더(200)에 의해 수행될 수 있는 프로세스(800)의 일 예를 도시한다. 단계(802)에서 프로세스가 시작된다.
단계(804)에서, 디코더는 이미지/비디오 정보의 서브 블록의 임의의 방향성 특징을 측정한다. 단계(806)에서, 디코더는 결정된 방향성 특징이 실질적인가를 결정한다. 예컨대, 디코더는, 방향성 특징이 실질적인가를 결정하기 위해, 특정 임계값과 방향성 특징의 측정 레벨을 비교할 수 있다. 방향성 특징이 실질적이지 않으면, 프로세스는 단계(822)에서와 같이 계속된다. 그러나, 방향성 특징이 실질적인 것으로 결정되면, 프로세스는 단계(808)에서 계속된다.
단계(808)에서, 디코더는 이미지/비디오 정보가 주로 대각선 방향 특징을 포함하는지를 결정한다. 만약 그렇다면, 프로세스는 단계(810)에서 계속되고, 그렇지 않으면 프로세스는 단계(812)에서 계속된다.
단계(810)에서, 디코더는 X-형 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보의 서브 블록을 필터링한다. 서브 블록이 필터링되면, 프로세스는 단계(810)에서 계속된다.
단계(812)에서, 디코더는 이미지/비디오 정보가 주로 수평 및/또는 수직 방향 특징을 포함하는지를 결정한다. 만약 그렇다면, 프로세스는 단계(814)에서 계속되고, 그렇지 않으면, 프로세스는 단계(816)에서 계속된다.
단계(814)에서, 디코더는 십자형 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보의 서브 블록을 필터링한다.
단계(816)에서, 디코더는 이미지/비디오 정보가 대각선 방향 특징 및 수평/수직 방향 특징 모두를 포함하는지를 결정한다. 만약 그렇다면, 프로세스는 단계(818)에서 계속되고, 그렇지 않으면 프로세는 단계(820)에서 계속된다.
단계(818)에서, 디코더는 별 형상 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보의 서브 블록을 필터링한다. 서브 블록이 필터링되면, 프로세스는 단계(802)에서 계속되어 이미지/비디오 정보의 다음 서브 블록이 처리된다.
단계(820)에서, 디코더는 무-방향성 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보의 서브 블록을 필터링한다. 예컨대, 디코더는, 이미지/비디오 정보가 실질적인 방향성 특징을 갖지 않은 변화도를 포함하는 경우에 원형 필터 또는 절두-다이아몬드형 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보를 필터링할 수 있다. 서브 블록이 필터링되면, 프로세스는 단계(822)에서 계속된다.
단계(822)에서, 디코더는 부가적인 이미지/비디오 정보가 처리되어야 하는가를 결정한다. 만약 그렇다면, 프로세스는 이미지/비디오 정보의 다음 서브 블록을 위해 단계(804)로 되돌아간다. 그러나, 만약 부가적인 이미지/비디오 정보의 서브 블록이 처리되지 않아도 되면, 방법은 단계(822)에서 종료된다.
도 8은 X-형, 십자형 및 별 형상 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보를 디코딩하기 위한 방법(800)의 일 예를 도시하였으나, 도 8에는 다양한 변경이 만들어질 수 있다. 예컨대, 프로세스는 원형 공간 필터 및 정사각형 필터 및/또는 다이아몬드형 필터와 같은 다른 공간 필터가 이미지/비디오 정보에 적용되도록 구현될 수 있다. 부가적으로, 전술한 단계는 순차적으로 수행되어야 하는 제약을 갖지 않으며, 임의의 원하는 순서로 수행될 수 있다.
본 발명은 일 실시예와 함께 설명되었으나, 다양한 변경 및 수정이 해당 분야에 통상의 지식을 가진 자에게 제안될 수 있다. 본 발명은 그러한 변경 및 수정이 첨부된 청구항의 범위에 속하는 것으로 포괄하도록 의도되었다.

Claims (15)

  1. 장치에 있어서,
    2차원 별 형상 공간 필터를 설계하고 상기 별 형상 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보를 인코딩하도록 구성된 비디오/이미지 인코더를 포함하고, 상기 별 형상 공간 필터는
    중심 픽셀 계수로부터 제1 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제1 선형 배열;
    상기 중심 픽셀 계수로부터 제2 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제2 선형 배열;
    상기 중심 픽셀 계수로부터 수평 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제3 선형 배열; 및
    상기 중심 픽셀 계수로부터 수직 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제4 선형 배열을 포함하고, 상기 제2 대각선 방향은 상기 제1 대각선 방향과 상이한 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 인코더는 상기 별 형상 공간 필터 또는 십자형 공간 필터를 이용하여 상기 이미지/비디오 정보를 교번적으로 인코딩하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  3. 장치에 있어서,
    2차원 별 형상 공간 필터를 이용하여 비디오 정보를 디코딩하도록 구성된 비디오/이미지 디코더를 포함하고,
    상기 별 형상 공간 필터는,
    중심 픽셀 계수로부터 제1 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제1 선형 배열;
    상기 중심 픽셀 계수로부터 제2 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제2 선형 배열;
    상기 중심 픽셀 계수로부터 수평 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제3 선형 배열; 및
    상기 중심 픽셀 계수로부터 수직 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제4 선형 배열을 포함하고, 상기 제2 대각선 방향은 상기 제1 대각선 방향과 상이한 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 장치.
  4. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 별 형상 공간 필터의 제1 계수들과 제2 계수들 중 적어도 하나는 상기 중심 픽셀 계수에 대해 점 대칭을 포함하는 것을 특징으로 하는 장치.
  5. 제 3항에 있어서,
    상기 디코더는 상기 별 형상 공간 필터 또는 십자형 공간 필터를 이용하여 상기 이미지/비디오 정보를 교번적으로 디코딩하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치.
  6. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 별 형상 공간 필터는 수직 크기가 5이고 수평 크기가 7인 것을 특징으로 하는 장치.
  7. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 별 형상 공간 필터는 수직 크기가 7이고 수평 크기가 7인 것을 특징으로 하는 장치.
  8. 제 1항 또는 제 3항에 있어서,
    상기 별 형상 공간 필터는 하기와 같은 형상을 갖는 것을 특징으로 하는 장치.
    Figure pct00003

  9. 방법에 있어서,
    2차원 별 형상 공간 필터를 생성하는 단계를 포함하고,
    상기 별 형상 공간 필터는 중심 픽셀 계수로부터 제1 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제1 선형 배열, 상기 중심 픽셀 계수로부터 제2 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제2 선형 배열, 상기 중심 픽셀 계수로부터 수평 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제3 선형 배열, 및 상기 중심 픽셀 계수로부터 수직 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제4 선형 배열을 포함하고,
    상기 제2 대각선 방향은 상기 제1 대각선 방향과 상이한 방향으로 배향되고, 상기 별 형상 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보를 인코딩하여 인코딩된 비디오 정보를 형성하는 단계를 포함하는 방법.
  10. 제 9항에 있어서,
    상기 이미지/비디오 정보의 하나 이상의 방향성 특징에 따라 상기 별 형상 공간 필터 또는 십자형 공간 필터를 교번적으로 생성하는 단계를 더 포함하고; 상기 십자형 공간 필터는 제2 중심 픽셀 계수로부터 수평 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제5 선형 배열, 및 상기 제2 중심 픽셀 계수로부터 수직 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제6 선형 배열을 포함하고,
    상기 별 형상 공간 필터 또는 상기 십자형 공간 필터를 이용하여 상기 이미지/비디오 정보를 인코딩하여 인코딩된 비디오 정보를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제 9항에 있어서,
    상기 이미지/비디오 정보의 하나 이상의 방향성 특징에 따라 상기 별 형상 공간 필터 또는 X-형 공간 필터를 교번적으로 생성하는 단계를 더 포함하고,
    상기 X-형 공간 필터는 상기 중심 픽셀 계수로부터 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제5 선형 배열, 및 상기 중심 픽셀 계수로부터 다른 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제6 선형 배열을 포함하고
    상기 X-형 공간 필터 또는 상기 별 형상 공간 필터를 이용하여 상기 이미지/비디오 정보를 인코딩하여 인코딩된 비디오 정보를 형성하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제 1항 및 제 9항에 있어서,
    상기 인코더는 상기 이미지/비디오 정보가 임계값보다 큰 방향성 특징을 포함하면 상기 이미지/비디오 정보를 인코딩하도록 구성되는 것을 특징으로 하는 장치, 및 상기 이미지/비디오 정보가 임계값보다 큰 대각선 특징으로 포함하면 상기 이미지/비디오 정보를 인코딩하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 방법에 있어서,
    별 형상 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보의 서브 블록을 디코딩하는 단계를 포함하고,
    상기 별 형상 공간 필터는 중심 픽셀 계수로부터 제1 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제1 선형 배열, 상기 중심 픽셀 계수로부터 제2 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제2 선형 배열, 상기 중심 픽셀 계수로부터 수평 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제3 선형 배열, 및 상기 중심 픽셀 계수로부터 수직 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제4 선형 배열을 포함하고, 상기 제2 대각선 방향은 상기 제1 대각선 방향과 상이한 방향으로 배향되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제 13항에 있어서,
    상기 이미지/비디오 정보의 하나 이상의 방향성 특징에 따라 상기 별 형상 공간 필터 또는 십자형 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보의 상기 서브 블록을 교번적으로 디코딩하는 단계를 더 포함하고,
    상기 십자형 공간 필터는 제2 중심 픽셀 계수로부터 수평 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제5 선형 배열, 및 상기 제2 중심 픽셀 계수로부터 수직 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제6 선형 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
  15. 제 13항에 있어서,
    상기 이미지/비디오 정보의 하나 이상의 방향성 특징에 따라 상기 별 형상 공간 필터 또는 X-형 공간 필터를 이용하여 이미지/비디오 정보의 상기 서브 블록을 교번적으로 디코딩하는 단계를 더 포함하고,
    상기 X-형 공간 필터는 상기 중심 픽셀 계수로부터 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제5 선형 배열, 및 상기 중심 픽셀 계수로부터 다른 대각선 방향에서 바깥쪽으로 연장된 계수들의 제6 선형 배열을 포함하는 것을 특징으로 하는 방법.
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