MPEG-4 and H.263++, which are under the standardization process, will include the post filtering. In this paper, a deblocking and deringing filtering method is presented, which enhances the subjective image quality by reducing the blocking effects and the ringing noise of the block-based image coding such as H.263+, H.263++ and MPEG-4. The proposed post filtering is applied to the reconstructed luminance and chrominance images of MPEG-4 VM 6 decoder so that the decompressed image of decoder can be enhanced in the visual sense. This method exploits one dimensional linear deblocking filter and one dimensional nonlinear signal adaptive filter which is based on the edge information. A one-dimensional deblocking filter is applied to the reconstructed luminance and chrominance images depending on the DCT coefficients position information.
A one-dimensional ringing filter, which utilizes the horizontal and vertical edge information, is applied to the luminance image and chrominance images, after the deblocking operation, as well, where the filter coefficients are defined adaptively according to the binary edge information. The subjective image quality shows that the proposed post filtering reduces the blocking artifacts and the ringing noise when the images are highly compressed, and the computational complexity is approximately 1.6 times increased, where the peak signal to noise ratio (PSNR) is enhanced or sustained.
근래, 대부분의 비디오 코딩 스탠다드는 블록 DCT를 기본으로 하여 영상 압축을 행하고 있다. 이러한 영상 코딩에서 대부분의 압축은 DCT후단에 있는 양자화기에 의해서 이루어 진다. 즉, 압축을 많이 할 경우에는 양자화기의 양자화 레밸을 크게 하면 된다. 그러나 영상을 심하게 압축 하였을때 필연적으로 발생하는 것이 블록킹 효과와 링잉 잡음이다. 이러한 블록킹 효과와 링잉 잡음은 사람의 눈에 상당한 거슬림음 주는 영상의 왜곡을 발생시킨다. 여기에서 블록킹 효과는, 블록 DCT기반의 압축 방법에서, 영상을 임의의 블록으로 나누어서 DCT를 행하므로 해서 압축하고자 하는 영상의 블록 사이의 상관관계가 제거되어 발생하는 것으로 격자 잡음이라고도 한다. 이 현상은 특히 각 블록 사이의 경계에서 두드러지게 나타나며 또한 휘도 신호의 변화가 심하지 않은 영상에서 잘 나타난다. 링잉 잡음은 Gib's 현상이라고도 하는데 밝기 차이가 심한 영상을 DCT하고 압축을 위해 그 계수를 양자화기에 의해 자를때 고주파 성분이 없어지므로 해서 발생하는 것으로 주로 영상의 윤곽 선을 따라서 발생하는 잡음이다. 영상 신호의 이러한 왜곡을 보상하기 위해 많은 재귀 필터와 후처리 필터가 제안 되었다.
본 논문에서는 영상 신호의 압축 시 발생하는 이러한 블록킹 효과와 링잉 잡음을 제거하기 위한 후처리 필터로 적응형 선 블록 필터와 적응형 선 링잉 필터를 제안하고 있다. 적응형 선 블록 필터 (Signal adaptive deblock filter)는 인트라 프레임 (intra frame)과 인터 프레임 (inter frame)에 따라 서로 다른 필터링 결정 방법을 이용하고 있다. 먼저 인트라 프레임에서는 양자화된 계수의 위치와 개수에 따라 필터링을 강하게 할지 약하게 할지를 결정하고 인터 프레임에서는 움직임 벡터에 따른 이전 프레임의 양자화된 계수의 정보와 현재 프레임의 양자화 계수의 갯수에 따라 강한 필터와 약한 필터를 선택한다. 본 논문에서는 강한 필터로서 1×7의 저역 통과 필터(low pass filter)를 사용하였으며 약한 필터로서는 블록 경계의 신호 성분의 차이에 따라 블록 경계의 신호를 평균화 혹은 선형화 하는 필터를 사용하였다. 또한 강한 모드에서는 블록 경계 좌,우의 2화소를 필터링하여 블록킹 효과를 제거하고있다. 이적응형 선 블록 필터는 수평 방향 및 수직 방향으로 각각 수행하여 그 두 결과를 평균화하여 현재 위치의 화소 값에 대응 시킨다.
적응형 선 링잉 필터 (adaptive line dering filter)는 윤곽 기반 선 링잉 필터 (edge baded line dering filter)라고 하는데 먼저 차이 필터(differential filter)를 이용하여 윤곽 지도를 만들고 이것에 따라 신호 적응형 선 링잉 필터를 적용하며, 이때 사용하는 필터는 1×5 저역 통과 필터 (low pass filter)이다. 이 신호 적응형 선 링잉 필터도 선 블록 필터와 마찬가지로 수평 방향 및 수직 방향으로 적용하여 그 두 결과를 평균화하여 현재 위치의 화소 값에 대응 시킨다.
실험은 먼저 선 블록 필터를 적용한 결과에 선 링잉 필터를 적용하였다. 실험은 객관적인 척도인 PSNR과 계산량과 주관적인 화질 평가를 실시하였다. 실험 결과에 따르면, PSNR은 현재 MPEG4 개발 모델(VM 6.0)에 채택된 LGTI 필터보다 거의 모든 종류의 실험 영상에서 0.05~0.1 dB 높았고, 계산량은 VM 보다는 평균 1.7배 높았으나, LGTI 필터 보다는 1.4배 낮게 나왔고 주관적인 화질은 거의 비슷한 수준이었다.
