The reconstructed images from highly compressed MPEG and H.263 data have noticeable image degradations, such as blocking artifacts near the block boundaries, corner outliers at corner points of blocks and ringing noise near image edges, because the MPEG and H.263 quantize the transformed coefficients of 8x8 pixel blocks. A post-filtering algorithm is proposed to reduce quantization effects, such as blocking artifacts, corner outliers and ringing noise, in MPEG and H.263-decompressed images. The proposed post-filtering algorithm reduces the quantization effects adaptively by using both spatial frequency and temporal information extracted from the compressed data. The blocking artifacts are reduced by one-dimensional (1-D) horizontal or vertical low-pass filtering (LPF), and the ringing noise is reduced by two-dimensional (2-D) signal-adaptive filtering (SAF). A comparison study of the peak signal to noise ratio (PSNR) and the computation complexity analysis between the proposed post-filtering algorithm and the MPEG-4 VM (Verification Model) post-filtering algorithm are performed for several image sequences by computer simulation. According to the comparison study of PSNR and computation complexity analysis, the proposed algorithm shows better performance than the VM post-filtering algorithm, whereas the subjective image qualities of both algorithms are similar.
A loop-filtering algorithm is also proposed to reduce the quantization effects adaptively by using both DCT domain analysis and temporal information. A comparison study of the PSNR, computation complexity analysis and the subjective quality evaluation between the proposed post-filtering algorithm and the proposed loop-filtering algorithm is also performed for several image sequences by computer simulation. According to the comparison study of PSNR and computation complexity analysis, the proposed post filtering shows slightly better performance than the proposed loop filtering in term of PSNR. However, the proposed loop filtering shows significantly better performance than the proposed post filtering in terms of computation complexity, whereas the subjective image qualities of both algorithms are similar. According to the simulation results, the post-filtering can be used to reduce the blocking artifacts in MPEG and H.26x, and also the loop-filtering can be applied to H.263+ standards since it can reduce the blocking artifacts with small amount of computation overhead in comparison with the post-filtering.
MPEG 및 H.263과 같은 동화상 압축 방식에 의하여 고 압축된 영상이 복원 되었을 때 블록화 현상 (blocking artifacts), 코너 아웃라이어 (corner outliers), 링잉 잡음 (ringing moise)이 발생한다. 블록화 현상은 8×8 블락 주변에서 발생하는 격자 노이즈 (noise)이고, 코너 아웃라이어는 8×8 블락의 코너 (corner) 점에서 발생하는 노이즈 이며, 링잉 노이즈는 영상의 에즈 (edge) 주변에서 발생하는 노이즈이다. 그 이유는 MPEG 및 H.263이 8×8 화소 블락의 DCT 계수를 양자화 (quantization) 하기 때문이다. 본 논문에서는 MPEG 및 H.263의 복원된 영상에서 발생하는 블록화 현상, 코너 아웃라이어, 링잉 잡음을 줄이는 후처리 방법을 제안한다. 제안된 후처리 방법은 압축된 데이터로 부터 추출한 8×8 DCT 계수의 분포 정보와 움직임 벡터 정보를 이용하여 적응적으로 양자화 효과를 (quantization effect) 줄인다. 블록화 현상은 1차원 수평 및 수직 저역 대역 필터 (low pass filter) 의하여 줄게 되고, 링잉 잡음은 2차원 신호 적응 필터 (signal adaptive filter) 에 의하여 줄게 된다. 제안된 후처리 방법 및 MPEG-4 입증모델 (verification model)의 후처리 방법에 대한 신호대 잡음비 (PSNR) 와 계산량 복잡도 (complexity) 분석에 관한 비교연구가 컴퓨터 실험에 의하여 수행된다. 컴퓨터 실험을 위하여 많은 MPEG-4에서 입력으로 사용하는 시험용 동화상을 이용하였다. 신호대 잡음비 와 계산량 복잡도 분석 측면에 있어서, 제안된 방법이 MPEG-4 입증모델 보다 우수한 성능을 보였다. 반면 주관적인 화질 평가에서 두 방법은 비슷한 결과를 보였다.
또한 8×8 DCT 계수의 분포 정보와 움직임 벡터 정보를 이용하여 적응적으로 양자화 효과를 (quantization effect) 줄이는 루푸 필터링 (loop filtering) 방법이 제안된다. 제안된 후처리 방법 및 루프 필터링 방법에 대한 신호대 잡음비 (PSNR), 계산량 복잡도 (complexity), 주관적 화질평가 분석에 관한 비교연구가 여러 MPEG-4 시험용 동화상들을 통하여 컴퓨터 실험에 의하여 수행된다. 신호대 잡음비 및 계산량 복잡도 (complexity)를 고려 했을 때, 신호대 잡음비 측면에서는 제안된 후처리 방법이 제안된 루프 필터림 방법 보다 우수한 성능을 보이며, 계산량 복잡도 측면에서는 제안된 루프 필터림 방법이 제안된 후처리 방법 보다 상당히 우수한 성능을 보인다. 반면 주관적인 화질 평가에 있어서 두 제안된 방법은 비슷한 결과를 보인다. 실험 결과에 의하면, 후처리 방법은 블록화 현상을 줄이기 위하여 MPEG 과 H.26x에 적용될 수 있다. 또한 루프 필터링 방법은 H.263+ 표준화에 적용될 수 있다. 왜냐하면 루프 필터링는 후처리 방법과 비교하여 적은 계산량의 증가로 양자화 효과를 줄일 수 있기 때문이다.
