JP2879298B2 - 適応後処理フィルタ - Google Patents

適応後処理フィルタ

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JP2879298B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像信号をブロックご
とに直交変換しその係数を量子化して符号化伝送する符
号化装置の復号化画像において、量子化雑音のため生じ
るブロック歪を目だたなくするための適応後処理フィル
タに関する。
【0002】
【従来の技術】動画像を予測符号化伝送する方式とし
て、予測誤差信号をDCT(Discrete Cosine Transfer)
等で直交変換符号化し、その変換係数を伝送ビットレー
トが一定となるように量子化の特性を切り替えて符号化
伝送するものがある。
【0003】この方式においては、発生情報量が多い場
合、発生情報量をおさえるために量子化特性を粗くし、
かつ高次の予測係数を送信しないようにして発生情報量
を押さえる。このため粗く量子化された場合、受信側で
符号化して再生された画像信号には画面上で量子化の粗
さによるブロックの歪が目につくことになり、画質劣化
が発生した。
【0004】この歪を目立たなくする方法の一つとし
て、図3に示すブロック境界適応フィルタがある。この
フィルタでは、ブロックの境界において不連続な境界が
ある場合には、不連続の様子に応じてフィルタの係数を
変えて、境界部の画像信号に対してフィルタリングを行
って、ブロック境界の歪を少なくする。
【0005】このフィルタの動作について説明する。復
号器1で復号化された画像信号は、境界状態検出回路1
2で、例えば8×8のブロックの縦または横の境界部分
において、前後または上下に2サンプルづつの画素に対
して、その境界で連続する4サンプルの信号波形の変化
の様子を見て境界のブロック歪の有無の状態検出を行
う。
【0006】その波形の変化の様子が不連続と検出され
た場合には、その部分のブロック境界はブロック歪があ
ると見なし、ブロック境界フィルタ13において境界の
画素の画像信号に対して、水平方向または垂直方向に3
タップ程度の低域通過型フィルタ(LPF)が直接加え
られブロック歪が除かれる。
【0007】画像信号があまりぼけないようにするため
境界の信号波形の不連続の様子の強弱によってフィルタ
の係数を変え、帯域制限の特性を強くしたり弱くしたり
する。切り替え回路14では、ブロックの境界を選択
し、これによって境界部分についてのみブロック境界フ
ィルタで局所的な平滑化を行ってブロック歪の軽減をは
かっている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】ブロック境界歪が目に
つきやすいのは、低域の周波数成分の方であり、8×8
のブロックの直流成分が隣接する境界で異なる場合によ
り目につくことになる。
【0009】従来の方式では、再生された画像信号に対
して直接フィルタで帯域制限するため、ブロック歪を除
くためにタップ数を多くして帯域制限特性の強いLPF
を加えると、画像信号がぼけることになる 一方、弱い
特性のLPFでは歪が充分除けない。
【0010】すなわち、ブロック境界フィルタは、8×
8のブロックに対して3タップ程度のフィルタであり、
高域成分のブロック境界歪はある程度取り除くことがで
きても、一番目につきやすい8×8のブロックの直流成
分のブロック歪は充分に取り除くことができない。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明による適応後処理
フィルタは、画像信号をブロック単位に直交変換する符
号化を用いてデータ圧縮符号化された画像信号を復号化
する復号器からの復号化された画像信号の復号信号に対
してブロック単位の画素の直流成分を得て、ブロック単
位の画素全部を得られた直流成分に置き換えて直流成分
信号を得る手段と、復号信号から直流成分信号を減算し
て高域成分信号を出力する手段と、復号器から得られた
変換符号化のブロックサイズとブロックごとの量子化特
性の情報を用いて適応的に帯域制限特性を切り替え制御
する制御手段と、ブロックサイズが大きく量子化特性の
ステップサイズが粗く、変換信号の高域成分が制限され
た量子化特性の場合は、より狭い周波数帯域の空間フィ
ルタ特性を選択して直流成分信号を帯域制限するフィル
タ手段と、帯域制限された直流成分信号と高域成分信号
とを加算してブロック歪を減少させた画像信号を得る手
段とを有することを特徴とする。
【0012】
【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
【0013】図1は本発明の第一の実施例のブロック図
である。復号器1に入力される信号は、送信側(図示せ
ず)で画像信号をフレーム間符号化した予測誤差信号を
DCTして変換係数を適応的に量子化して符号化された
信号である。
【0014】復号器1では、送られてきたDCT変換さ
れた予測誤差信号に対して復号化が行われて画像信号が
復号化される。画像信号は、直流西部信号分離回路3お
よび遅延回路7を介して、減算器5へ送られる。また、
画面上の8×8のブロックの境界を示す信号が制御回路
2へ送られる。
【0015】直流成分分離回路3では、画像信号から8
×8のブロックの直流成分を求め、8×8のブロック内
のすべての画素について、求められた直流成分の値を直
流成分信号として出力する。
【0016】8×8のブロックの直流成分を求める方法
としては、8×8の全画素の値を加算して平均値を求め
る。減算器5では、遅延回路7を介して供給された画像
信号からブロックごとの直流成分信号が画素ごとに減算
されて交流成分が求められる。求められた交流成分は、
遅延回路8を介して、加算器6へ供給される。
【0017】帯域制限フィルタ4は、8×8のブロック
ごとの直流成分信号を充分に平滑化する2次元のLPF
である。8×8のブロックごとの直流成分信号はブロッ
クごとにサンプリングされたと等価であり、画素ごとの
標本化に比べ縦および横とも1/8の信号帯域が含まれ
ることになる。
【0018】すなわち、ブロックから画素ごとの再標本
化による補間で折り返し歪を充分に取り除いてブロック
境界を充分に平滑化するために、帯域制限フィルタ4
は、縦および横の方向に帯域1/8を各々程度に制限す
るLPFの特性を有しており、帯域制限を行った信号を
出力する。
【0019】帯域制限フィルタの簡単な例として、Z関
数の−4次から4次までの係数が(1,2,2,2,
2,2,2,2,1)であるトランスバーサル型のフィ
ルタ特性がある。縦方向に同じ特性を用いるとすると、
1ライン遅延ごとの係数が同じ値のトランスバーサルフ
ィルタで構成できる。2次元の帯域制限フィルタは、縦
と横が独立であるとすれば、縦と横の特性の積となり簡
単に構成できる。他の例として、係数が(1,2,2,
2,1)では1/4に、(1,2,1)では1/2に帯
域制限できる。
【0020】帯域制限フィルタ4では、帯域制限された
直流成分信号は加算器6へ供給され、減算器5からの交
流成分信号と加算して画素ごとの画像信号を出力する。
【0021】帯域制限フィルタ4の他の例として、制御
回路からの制御信号に応じて帯域制限の特性を切り替え
る方法もある。視覚的に画像内容が複雑なところがあ
り、変化が少ない平坦部の方がブロック歪が目につきや
すくなるので、画像内が平坦であるかを検出し、平坦部
であるときはLPFの通過帯域幅を狭くし、複雑な部分
であるときは広くする。
【0022】また、ブロック歪が大きく発生するのは、
DCT係数を量子化する特性がその中でも特に直流に近
い成分の特性が粗くなる場合があるので、量子化特性が
粗い場合は、帯域制限フィルタの通過帯域幅を狭くし、
細かい場合は帯域を広くする。量子化の粗さは伝送側か
ら送られてくる量子化のモード信号から、画面が複雑か
はDCT係数の量子化のビット配分や、係数値から得ら
れるかまたは再生された画像信号から検出して得ること
ができ、制御回路2ではこれらをもとにフィルタ特性の
切り替え制御を行う。これらの特性切り替えは、連続性
を保つためには帯域幅の異なる多くの特性を備えてお
き、次第に広くまたは狭く変化させる方がより自然な画
像が得られる。
【0023】図2を参照すると、本発明の第二の実施例
は、8×8のブロック歪だけでなく、4×4のブロック
歪も目立つ場合の構成方法である。第1段のフィルタ1
0では8×8のブロックについてブロック歪の除去を行
い、第2段のフィルタ20では4×4のブロックについ
てブロック歪の除去を行う。第1段のフィルタ10は、
図1に示した第一の実施例と同じように動作する。
【0024】第2段のフィルタ20も同様に構成され
る。直流成分分離回路23は、4×4のブロックについ
て直流成分を求めてブロックの画素ごとの直流成分信号
を得る。帯域制限フィルタ24は、4×4のブロックの
直流成分信号のブロック歪を除去する2次元の帯域制限
フィルタである。制御回路22からの制御信号に応じ、
帯域制限特性が切り替え制御される。これにより、4×
4のブロック歪まで、解像度を犠牲にすることなく、減
少させることができる。
【0025】直交変換はDCTに限らず、アダマール変
換等も有効である。画像信号は、符号化伝送された画像
信号に限らず、一般的に直交変換によるブロック歪を有
する復号信号に対してブロック歪を軽減するのに有効で
ある。符号化の方式によっては、直流成分を復号信号か
ら得るのではなく、復号器における復号化の過程から直
接得ることもできる。
【0026】
【発明の効果】以上説明したように、本発明において
は、直流成分と高域成分をブロックごとに分離して、直
流成分信号に対して歪を取るための帯域制限フィルタを
設けることによって、画像の解像度を劣化させることな
く、ブロック歪を減少させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第一の実施例のブロック図である。
【図2】本発明の第二の実施例のブロック図である。
【図3】従来例のブロック図である。
【符号の説明】
1 復号器 2,22 制御回路 3,23 直流成分分離回路 4,24 帯域制限フィルタ 5,25 減算器 6,26 加算器 7,8,27,28 遅延回路 10 第1段フィルタ 12 境界状態検出回路 13 ブロック境界フィルタ 14 切替器 20 第2段フィルタ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像信号をブロック単位に直交変換する
    符号化を用いてデータ圧縮符号化された画像信号を復号
    化する復号器からの復号化された画像信号の復号信号に
    対してブロック単位の画素の直流成分を得て、ブロック
    単位の画素全部を得られた直流成分に置き換えて直流成
    分信号を得る手段と、 復号信号から直流成分信号を減算して高域成分信号を出
    力する手段と、 復号器から得られた変換符号化のブロックサイズとブロ
    ックごとの量子化特性の情報を用いて適応的に帯域制限
    特性を切り替え制御する制御手段と、 ブロックサイズが大きく量子化特性のステップサイズが
    粗く、変換信号の高域成分が制限された量子化特性の場
    合は、より狭い周波数帯域の空間フィルタ特性を選択し
    て直流成分信号を帯域制限するフィルタ手段と、 帯域制限された直流成分信号と高域成分信号とを加算し
    てブロック歪を減少させた画像信号を得る手段とを有す
    ることを特徴とする適応後処理フィルタ。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の適応後処理フィルタを複
    数段縦続接続したことを特徴とする適応後処理フィル
    タ。
  3. 【請求項3】 前記縦続接続された複数段の適応後処理
    フィルタにおいて処理されるブロックサイズが互いに異
    なることを特徴とする請求項2記載の適応後処理フィル
    タ。
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