JP2744871B2 - 画像信号符号化方法および画像信号符号化装置 - Google Patents

画像信号符号化方法および画像信号符号化装置

Info

Publication number
JP2744871B2
JP2744871B2 JP4211873A JP21187392A JP2744871B2 JP 2744871 B2 JP2744871 B2 JP 2744871B2 JP 4211873 A JP4211873 A JP 4211873A JP 21187392 A JP21187392 A JP 21187392A JP 2744871 B2 JP2744871 B2 JP 2744871B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
edge
step size
data block
quantization step
block
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
JP4211873A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06217292A (ja
Inventor
イウ シウ−レオン
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Panasonic Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Panasonic Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Panasonic Corp
Publication of JPH06217292A publication Critical patent/JPH06217292A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2744871B2 publication Critical patent/JP2744871B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • H—ELECTRICITY
    • H03—ELECTRONIC CIRCUITRY
    • H03M—CODING; DECODING; CODE CONVERSION IN GENERAL
    • H03M7/00—Conversion of a code where information is represented by a given sequence or number of digits to a code where the same, similar or subset of information is represented by a different sequence or number of digits
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/85—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using pre-processing or post-processing specially adapted for video compression
    • H04N19/86—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using pre-processing or post-processing specially adapted for video compression involving reduction of coding artifacts, e.g. of blockiness
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/102—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or selection affected or controlled by the adaptive coding
    • H04N19/103—Selection of coding mode or of prediction mode
    • H04N19/112—Selection of coding mode or of prediction mode according to a given display mode, e.g. for interlaced or progressive display mode
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
    • H04N19/51—Motion estimation or motion compensation
    • H04N19/527—Global motion vector estimation
    • H—ELECTRICITY
    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/60—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
    • H04N19/61—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding in combination with predictive coding

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、モーション補償を備え
たフレーム間ハイブリッド符号化システムに関する。
【０００２】
【従来の技術】テレビジョン及び他の固体デジタル装置
において用いられるデータのフレームを記憶することが
可能なメモリを利用することにより、現在利用可能なチ
ャネルよりもさらに高精細な現在の６ＭＨｚチャネル以
内で画像を送ることができるようになった。テレビ放送
を行うため、又は他の方法で信号を送るために必要なビ
ットレートが、隣接フレームの信号間の差を伝送するこ
とによって大きく低減され得ることは何年も前から公知
である。最初のフレームが伝送された後、それに続くフ
レームは、フレーム間の差を表す伝送信号に従って変更
を行うことによって受信装置側で形成されることができ
る。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】このアプローチに伴う
問題は、ノイズ又は他の効果によって起こるあらゆる誤
差が蓄積されることである。さらに、画面に大きな動き
があると、ほぼ完全なフレームが伝送される必要があ
る。従って、モーション補償を用いるシステムが開発さ
れた。現在のフレームは、モーションブロックと称され
る多数の離散領域に効果的に分割され、最終フレームに
おけるマッチングブロックが現在のフレームにおけるモ
ーションブロックの位置に達するために必要なｘ、ｙ方
向の動きのためのモーションベクトルが導き出される。
マッチングブロックの選択の基準として、平均平方誤差
又は平均絶対差を用いることができる。マッチングブロ
ックのサーチは、現在のフレームのモーションブロック
と同じ位置にある最終フレームの１つのブロックを囲む
サーチ領域に限定される。これらのモーションベクトル
は、非常に少数の追加ビットを用いて受信装置へ伝送さ
れる。予測フレームと呼ばれるものは、モーションベク
トルに従って、最終フレームのマッチングブロックを再
配置することによって受信装置及び送信装置の両方で形
成される。これが必要な全てであると結論付ける人がい
るかもしれないが、受信装置及び送信装置での予測フレ
ームは単なる予測に過ぎず、蓄積され得る誤差の影響を
受け易い。
【０００４】従って、もちろん、送信装置側でのみ有効
な現在のフレームと送信装置側での予測フレームとの差
が導き出され、受信装置に伝送される。受信装置側での
予測フレームにこれらの伝送された差を加えることによ
って、受信装置側で表示されるべき画像が形成される。
【０００５】有利なビットレート低減はこの方法で達成
されるが、差を示す信号を符号化形態で送信することに
よってさらに低減されている。差を示す信号のフレーム
は、隣接するデータブロックに分割される。隣接するデ
ータブロックの大きさは、モーションブロックの大きさ
と同じであってもよいし、同じでなくてもよい。現在の
フレーム及び予測フレームのデータブロックが走査さ
れ、予測フレームからの信号が現在のフレームからの信
号から減算されて、差を示す信号が得られる。差を示す
信号は、離散余弦変換ＤＣＴなどの手段に与えられ、デ
ータブロックにおける画素に対応する係数ブロックにお
ける位置に現れる異なる周波数に対応する係数を導き出
す。ＤＣＴは、その係数ブロックの左上に、ブロックに
おける全ての画素の平均値に等しい値を置く（その値が
Ｄ．Ｃ．である）。右に進むと、係数は離散水平周波数
を増加させ、下に進むと、係数は離散垂直周波数を増加
させる。このように、左上のブロックから右下のブロッ
クへジグザグに斜め方向に進むと、係数は離散周波数を
増加させる。最も高い離散周波数は、係数ブロックの右
下隅に位置している。当初の画像における画素がそれぞ
れ８ビットで表されるならば、差を示す信号における画
素は９ビットで示され、ＤＣＴ処理への入力となる。Ｄ
ＣＴ係数は、通常、符号を示すための１つの余分なビッ
トを伴って１０ビットで表される。このように、ビット
数の減少がないので、この時点ではビットレートの低減
はない。しかしながら、ＤＣＴの特性は、通常の画像に
対して、ＤＣ係数及び低周波数係数が大きな値を有し、
高周波数係数が小さな値、又はゼロ値を有するように、
画素への係数の相関関係をなくすことである。ＤＣＴの
この特性は、データレートを圧縮する際には、特に、そ
の後にＤＣＴ係数を粗く量子化する量子化器が続く場合
には非常に価値がある。ビットレートは、量子化器の出
力と復号化器出力との間にハフマン符号化器を接続する
ことによって、さらに低減される。
【０００６】送信装置側の予測フレームの形成は、前述
のように、最終フレームにモーション補償を施すことに
よって行われる。次の画像フレームは、差を示す信号に
関する量子化器及びＤＣＴの結果を逆にすることによっ
て差を示す信号を回復し、その結果を予測フレームに加
算することによって形成される。これが新しい最終フレ
ームであり、受信装置側で生成される画像と同じであ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の符号化方法は、
１画面を構成する画像信号を複数のデータブロックに分
割し、前記複数のデータブロックの画素データを周波数
変換して得られる周波数係数を所定の量子化ステップサ
イズで量子化する符号化方法であって、量子化すべきデ
ータブロックにおいてエッジが存在し、かつ、エッジの
存在しない領域がそのエッジの存在するデータブロック
に隣接することを検出した場合にのみ、前記エッジが存
在するデータブロックの画素データを周波数変換して得
られた周波数係数を前記所定の量子化ステップサイズよ
りも小さい量子化ステップサイズで量子化し、そのこと
により上記目的が達成される。
【０００８】
【０００９】本発明の符号化方法は、１画面を構成する
画像信号を複数のデータブロックに分割し、前記複数の
データブロックの画素データを周波数変換して得られる
周波数係数を所定の量子化ステップサイズで量子化する
符号化方法であって、量子化すべきデータブロックにお
いてエッジが存在し、かつ、エッジの存在しない領域が
そのエッジの存在するデータブロックに隣接しているこ
とを検出し、さらに、前記エッジが存在するデータブロ
ックのエッジが動いていることを検出した場合にのみ、
前記エッジが存在するデータブロックの画素データを周
波数変換して得られた周波数係数を前記所定の量子化ス
テップサイズよりも小さい量子化ステップサイズで量子
化し、そのことにより上記目的が達成される。
【００１０】本発明の符号化装置は、１画面を構成する
画像信号を複数のデータブロックに分割する分割手段
と、前記複数のデータブロックの画素データを周波数変
換するブロック変換手段と、得られる周波数係数を所定
の量子化ステップサイズで量子化する量子化手段とを有
する符号化装置であって、量子化すべきデータブロック
においてエッジが存在している場合にのみ第１の検出信
号を出力するエッジ検出手段と、エッジの存在しない領
域がそのエッジの存在するデータブロックに隣接してい
る場合にのみ第２の検出信号を出力する非エッジ領域検
出手段と、前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号
の双方が入力された場合にのみ、前記量子化手段の量子
化ステップサイズを前記所定の量子化ステップサイズよ
りも小さい量子化ステップサイズに縮小する量子化ステ
ップサイズ変更手段を具備し、そのことにより上記目的
が達成される。
【００１１】本発明の符号化装置は、１画面を構成する
画像信号を複数のデータブロックに分割する分割手段
と、前記複数のデータブロックの画素データを周波数変
換するブロック変換手段と、得られる周波数係数を所定
の量子化ステップサイズで量子化する量子化手段とを有
する符号化装置であって、量子化すべきデータブロック
においてエッジが存在している場合にのみ第１の検出信
号を出力するエッジ検出手段と、エッジの存在しない領
域がそのエッジの存在するデータブロックに隣接してい
る場合にのみ第２の検出信号を出力する非エッジ領域検
出手段と、前記エッジを有するデータブロックのエッジ
が動いている場合にのみ第３の検出信号を出力する動き
検出手段と、前記第１乃至第３の検出信号がすべて入力
された場合にのみ、前記量子化手段の量子化ステップサ
イズを前記所定の量子化ステップサイズよりも小さい量
子化ステップサイズに縮小する量子化ステップサイズ変
更手段を具備し、そのことにより上記目的が達成され
る。
【００１２】
【００１３】
【００１４】
【００１５】
【００１６】
【００１７】
【００１８】
【００１９】
【００２０】
【００２１】
【００２２】本発明のモーション補償を有するフレーム
間ハイブリッド符号化システムは、領域内の信号からの
周波数係数を所定のステップサイズで量子化するための
量子化手段を有しており、該領域がエッジを含む場合
に、第１の指示を供給するための手段と、該第１の指示
に対応する該エッジに隣接するフラット領域がある場合
に、第２の指示を供給するための手段と、該第１及び該
第２の指示が存在する場合に、該量子化手段のステップ
サイズを縮小するための手段と、を備えており、そのこ
とにより上記目的が達成される。
【００２３】
【作用】上記のシステムによって形成された画像におい
ては、画像の他の部分での目に見える歪を生じることな
く画像を表すビット数を出来る限り減少させると、いく
つかの境界線に沿ってハローの形態で目に見える大きな
歪があることが観察された。この歪は、画像にわたって
量子化ステップのサイズを縮小することによって低減す
ることができるが、画像を表すために必要なビット数が
大きく増加してしまい主たる目的が達成されない。観察
を重ねた結果、ハローは、動くエッジの隣のフラット領
域にのみ大きく現れることが分かった。
【００２４】そこで、ハロー効果が現れる時にのみ量子
化ステップのサイズを縮小して、全体のビットレートを
あまり増大することなくハローを低減することを考え付
いた。なぜなら、このような状況はめったに起こらない
からである。従って、本発明の好ましい形態によって、
データブロックにおいてエッジが存在する場合に第１の
指示がなされ、フラット領域がそのエッジに隣接する場
合に第２の指示がなされ、エッジが移動すると第３の指
示がなされる。３つの指示が全て存在する場合に、デー
タブロックに対するＤＣＴ係数のための量子化ステップ
のサイズが、ハロー効果を十分低減するために必要な量
だけ縮小される。
【００２５】画像におけるノイズが非常に小さい場合に
は、本発明の他の実施態様を用いることができる。この
実施態様では、エッジを表す第１の指示及びデータブロ
ックにおける隣接領域を表す第２の指示のみが導き出さ
れて、両方の指示が存在する場合に、量子化ステップの
サイズが縮小される。この理由は、低ノイズの場合に
は、動かないエッジでは差を示す信号が小さいか、又は
ゼロであるので、小さい量子化ステップを用いてもビッ
トレートがあまり増大しないからである。
【００２６】
【実施例】本発明と共に用いられ得る、モーション補償
を有するフレーム間ハイブリッド符号化システムを説明
する前に、使用される用語を定義するために図１を参照
する。フレーム２は、４で示されるような複数の隣接す
るデータブロックに分割され、各ブロック４は８×８個
の画素のみでもよい。現在のフレームは、多数の隣接す
るモーションブロック６に分割され、モーションブロッ
クはデータブロック４と同じ大きさであり得る。前回の
フレーム内のサーチ領域７内では、前回のフレームにお
いて対応する位置にあるモーションブロックに類似した
ブロックを含む複数のブロックを見い出すためにサーチ
が行われる。これによって、マッチングブロックがモー
ションブロックに到達するために必要なｘ、ｙの動きを
示すモーションベクトルが得られる。
【００２７】図２に示される符号化器において、情報源
１０からのアナログ信号がＡ／Ｄ装置１２によってデジ
タル形式に変換される。デジタル映像における画素の各
データブロックは、減算器１８の＋入力に読み込まれ
る。最終フレームがフレーム遅延２０に記憶されてお
り、現在のフレームにおける各モーションブロックは、
モーション評価手段２４において、デジタル化された映
像入力におけるモーションブロックの座標位置を囲むサ
ーチ領域内のブロックと比較される。本実施例において
は、モーションブロックがデータブロックと同じ大きさ
であると仮定されているが、これは必要ではない。モー
ション評価手段２４は、現在のフレームにおけるモーシ
ョンブロックの位置に達するために、フレーム遅延２０
に記憶された最終フレームのマッチングブロックが行わ
なくてはならないｘ、ｙの動きを示す、ｘ、ｙのモーシ
ョンベクトルを生成する。モーション補償手段２６がフ
レーム遅延２０からモーションブロックを読み取り、
ｘ、ｙのモーションベクトルに応答して予測フレームを
形成する。
【００２８】デジタル化された映像入力における各デー
タブロックが走査されて、減算器１８の＋入力に連続す
る画素信号が供給されると、予測フレームにおいて対応
するデータブロックが走査されて減算器１８の−入力へ
対応する画素信号を送る。画素信号間の差は、ＤＣＴ２
８に与えられて、データブロックに対するＤＣＴ係数を
得る。この時点では、ビット数の減少もなく、ビットレ
ートの低減もない。
【００２９】ＤＣＴ２８における係数は、ジグザグ走査
によって一連の列に変換され、量子化器３０に与えられ
る。なぜなら、ＤＣＴ内の係数は人が目で見るシステム
によって解像され得るよりもさらに精細に量子化される
からである。ビットレートの低減は、振幅及びランレン
グスハフマン符号化器３２を通して、量子化された係数
を連続して実行させることによって達成される。その出
力は、ＦＩＦＯ待ち行列３４を介してマルチプレクサ３
６の１つの入力に接続されている。画像内容の変化によ
って、ＦＩＦＯ待ち行列３４に到達するビットのレート
が異なることがあるが、それらは一定のレートとされ
る。待ち行列３４が満杯の状態に近づくと、バッファ制
御装置３８は量子化器３０によって用いられるステップ
数を増加させる。伝導体又は送信装置であり得る手段３
７は、マルチプレクサ３６の出力から所望の遠隔地点へ
信号を送る。
【００３０】逆量子化手段４０は量子化器３０の出力に
接続されて、量子化プロセスによって必然的に起こる情
報の損失以外は、信号を量子化器３０の入力での状態に
回復する。同様に、逆量子化器４０の出力に接続された
ＩＤＣＴ４２は、量子化損失以外は、減算器１８の出力
に現れる差を示す信号を回復する。差を示す信号のこの
流れは、加算器４４に与えられ、そこで、モーション補
償手段２６によって提供される予測フレームからの対応
する画素と組み合わされ、フレームを生成する。このフ
レームはフレーム遅延２０に格納される。明らかなよう
に、このフレームが、ＦＩＦＯ待ち行列３４の出力に現
れる差を示す信号、及び補助情報チャネル４６によって
モーション評価器２４からマルチプレクサ３６へ供給さ
れるｘ、ｙのモーションベクトルによって受信装置が生
成する画像となる。次の現在のフレームが到着すると、
フレーム遅延２０におけるフレームが最終の又は前回の
フレームとなる。
【００３１】本発明によると、ハロー効果を有するエッ
ジを検出するための手段４８が、関連するデータブロッ
クにおける量子化器３０の量子化ステップをより小さく
する信号を供給する。後に説明されるように、これは、
受信装置によって再生された画像におけるハローを低減
又は解消する。量子化ステップのサイズの変化などに関
する情報は逆量子化手段４０、及び補助情報チャネル４
６を介してマルチプレクサ３６に送られる。
【００３２】図３に示される復号化器では、信号送出器
３７によって送られるマルチプレクサ３６の出力でのビ
ットストリームが入力手段４９に入力され、デマルチプ
レクサ５０に送られる。図２の符号化器のＦＩＦＯ待ち
行列３４の出力での映像ビットストリームは、ＦＩＦＯ
待ち行列５２に供給される。ＦＩＦＯ待ち行列５２は、
直接に接続された振幅ランレングスハフマン復号化器５
４、逆量子化手段５６、及びＩＤＣＴ５８に接続されて
いる。ＩＤＣＴ５８の出力での差を示す信号は、加算器
６０の１つの入力に送られ、その出力は、最終フレーム
を記憶するフレーム遅延６２に接続されている。
【００３３】補助情報チャネル５１は、図２の補助情報
チャネル４６の出力での信号をデマルチプレクサ５０か
ら受け取るように接続されている。モーションベクトル
は、フレーム遅延６２に記憶された最終フレームから予
測フレームを形成することができるように、モーション
補償手段６４に供給される。ＩＤＣＴ５８からの信号
が、予測フレームと現在のフレームとの差であるので、
モーション補償手段６４によって供給される予測フレー
ムへ加算することによって、加算器６０の出力で現在の
フレームが生成される。このフレームは、フレーム遅延
６２に格納されており、次回には最終フレームとなる。
【００３４】ハロー効果を有するエッジが図２の検出手
段４８によって検出された場合には、この事実に関して
供給される情報は図３の補助情報チャネル５１の出力に
現れ、逆量子化手段５６に送られるので、その量子化ス
テップは、図２の量子化器３０における量子化ステップ
のサイズと同じである。
【００３５】開始時点及び周期的に、フレーム遅延２０
及び６２はクリアされ、予測フレームが消去されるの
で、図２の減算器１８によって出力される差が第１の符
号化フレームとなり、次の符号化フレームのための前回
のフレームとしてフレーム遅延２０及び６２に記憶され
る。
【００３６】図４を参照して、図２のハロー効果を有す
るエッジを検出するための手段４８の好ましい形態を説
明する。図２のＡ／Ｄ１２からのデジタル映像信号は、
エッジ検出手段６６、フラット領域検出手段６８及びモ
ーション検出手段７０に与えられる。これらの手段が、
エッジの存在、及びエッジに隣接するフラット領域の存
在を示す指示並びにエッジが動いているという指示をそ
れぞれ与えると、手段７２が、動いていない全てのエッ
ジ、又は動いている場合には隣接するフラット領域を有
していない全てのエッジを除去し、ハロー効果を有する
その他のエッジに関する情報を供給する。
【００３７】図５は、ノイズのほとんどない状況で用い
られ得る他の検出手段を示す。映像信号は、エッジ検出
手段７４及びフラット領域検出手段７６に与えられ、そ
れらの指示は、フラット領域に隣接しない全てのエッジ
を取り除くための手段７８に与えられる。このように、
モーションの指示がないので、フラット領域に隣接する
全てのエッジがハロー効果を有するように示される。こ
れは、ハロー効果を有していないエッジも、ハロー効果
を有しているかのように扱われるので、量子化器３０に
おけるより小さな量子化ステップの使用が開始されるこ
とを意味するが、前述のように、必要なビット数はほと
んど増加しない。
【００３８】エッジ指示手段６６、フラット領域検出手
段６８及びモーション検出手段７０によって供給される
指示、並びにエッジ検出手段７４及びフラット領域検出
手段７６の指示は、データブロックに対するものであ
る。
【００３９】エッジを検出するには多くの公知の方法が
あるが、図６を参照して、うまく作用した方法を説明す
る。図６は、一辺に８個の画素を有しているので総計６
４個の画素からなる正方形のデータブロックを示してい
る。データブロックには、Ｏで示される１つの対象物の
みがあり、対象物Ｏのエッジが通過する画素を識別する
ことが望まれていると仮定する。Jae S. Lim著「Two Di
mensional Signal andImage Processing」 Prentice Ha
ll, 1990の第８章に論じられているように、エッジは、
２階微分がゼロを通過する点である線に沿って位置され
ることができる。従って、対象物Ｏの１つのエッジのた
めの映像信号が図７に示されるように画素の行に沿って
見られるならば、その１階微分は図８に示されるように
なり、その２階微分は図９に示されるようになる。２階
微分がゼロを通過する点がエッジと一致していることが
分かる。同様の技術が、画素の列に適用されることがで
き、行及び列に沿った２階微分のベクトル和がゼロを通
過する画素が、エッジが通過する画素である。これは、
データブロック中の画素の全ての行及び列に対して行わ
れ、多数の画素、例えば６個の画素が、通過するエッジ
を有する場合には、データブロックはエッジを有すると
示され、そうでない場合には、エッジを有していないと
示される。
【００４０】フラット領域の検出６８及び７６は、ａｃ
エネルギーなどの基準を用いるなど、データブロックの
フラット性を測定することによって達成されることがで
きる。しかしながら、エッジのない領域をフラット領域
と考えるならば、上記のように検出されたエッジのない
データブロックがフラット領域である。
【００４１】所定のデータブロックが動いているかどう
かに関する決定は多くの方法でなされ得るが、簡単で効
果的な方法が図１０に示されている。この方法では、手
段８６が現在のフレームから所定のデータブロックを提
供し、手段８８が前回のフレームからデータブロックを
提供する。対応する画素の絶対差は、現在のフレームの
画素及び前回のフレームからの対応する画素を絶対差オ
ペレータ９０に与えることによって得られ、それらは加
算器（summer）９２に送られて、データブロックのため
の差の和を生成する。その出力は、特定のデータブロッ
クが動いているかどうかに関する指示として直接用いら
れることができる。
【００４２】モーションがなければ、加算器９２の出力
は理論的にはゼロであるが、ノイズがあるためにゼロに
はならない。従って、比較器９４の１つの入力は加算器
９２の出力に接続されており、他の入力はノイズ評価器
９６に接続されている。加算器の出力がノイズ評価器９
６によって供給される信号を越える場合には、比較器９
４の出力はモーションを示している。
【００４３】データブロックに隣接するフラット領域が
あることを示す指示は、以下のようにして得ることがで
きる。図１１はデータブロック１００、１０２、１０
４、１０５、１０６、１０８、１１０、及び１１２によ
って囲まれた現在のデータブロック９８を示している。
各データブロックがエッジを有しているか、又はフラッ
ト領域であるかに関する指示が、まず得られる。９８の
ようにデータブロックがエッジを有するとして示される
場合には、囲んでいる８個のデータブロックに対してそ
れらがフラット領域であるかどうかが示される。囲んで
いるデータブロックのうちいずれかがフラット領域であ
ると示されるならば、現在のデータブロックは、装置が
図５に示されるような装置である場合には、量子化ステ
ップのサイズが縮小されるブロックである。図４の装置
が用いられる場合には、量子化ステップのサイズが縮小
される前に、中央のブロック内にモーションがあるかど
うかの付加的な指示がなくてはならない。手順を逆にし
て、フラット領域であると指示されたブロックの周りの
データブロックがエッジを有するかどうかをサーチする
ことも可能である。
【００４４】図１２のフローチャートは図４の装置にお
いて行われる手順を示す。エッジを有するデータブロッ
クが識別され（ブロック１１４）、フラット領域を有す
るデータブロックが識別される（ブロック１１６）。こ
れは、いずれの順でもよい。全てのブロックが処理され
たかどうかについて決定がなされる（ブロック１１
７）。１つのブロックが選択される（ブロック１１
８）。選択されたブロックがエッジを有するかどうかの
決定がなされる（決定ブロック１２０）。エッジがなけ
れば、ブロック１１７に戻る。エッジがあれば、フラッ
ト領域を有する隣接データブロックがあるかどうかの決
定がなされる（決定ブロック１２２）。フラット領域が
なければ、ブロック１１７に戻る。フラット領域があれ
ば、エッジが動いているかどうかの決定を行う決定ブロ
ック１２４へ進む。動いていなければ、ブロック１１７
へ戻る。動いていれば、量子化ステップサイズを縮小し
（ブロック１２６）、その後ブロック１１７へ戻って他
のデータブロックを選択する。決定ブロックはいずれの
順序でも可能であることは明らかである。
【００４５】図５の装置が用いられる場合、決定ブロッ
ク１２４が省略され、決定ブロック１２２での指示がＹ
ＥＳであれば、量子化ステップサイズを縮小するブロッ
ク１２６へ進む。
【００４６】図１３〜図３０では、図１３に示されるよ
うに各係数として１という小さな量子化ステップが用い
られる場合に、本発明がどのように動作するかを、１つ
のデータブロックに対してコンピュータシミュレーショ
ンによって示している。図１４は入力データブロックの
画素ごとの振幅を示し、図１５は、予測として用いられ
るべき仮定される最良のマッチングブロックを示してい
る。これらのブロックの各画素値間の差が図１６に示さ
れており、これらの差のＤＣＴ出力が図１７に示されて
いる。図１８は、図１３の量子化ステップを用いた、Ｄ
ＣＴの出力の量子化値を示している。図１９は、ＤＣＴ
及び量子化器の結果の反転を示しており、図２０は図１
５及び図１９におけるデータブロックからの再構成であ
り、整数に丸められている。図２１は、図１４のデータ
ブロックと、図２１の再構成されたブロックとの差を示
している。
【００４７】図２２は、ＤＣＴ出力の量子化が５という
等しいステップサイズである場合を示している。もちろ
ん、これによってＤＣＴの出力は変わらないが、５とい
うステップサイズで量子化されると、量子化された値は
図２３に示されるようになる。ＤＣＴ及び量子化器の結
果の反転が図２４に示される。最も近い整数へのデータ
ブロックの再構成が図２５に示されており、図１４の当
初のデータブロックからの差が図２６に示される。
【００４８】図２６を図２１と比較すると、大きな量子
化ステップを用いることによって生じる誤差は、小さな
量子化ステップを用いる場合に比べて非常に大きい。こ
れらの大きな誤差でも、画像の密集した領域で起こって
いれば目立たないが、フラット領域で起こると目立つ。
【００４９】図２７〜図３０は、入力ブロックの画像、
最良のマッチングブロックの画像、細かい量子化ステッ
プサイズを用いて再構成された画像ブロック、及び粗い
量子化ステップを用いて再構成された画像の絵模様を、
それぞれ示している。
【００５０】エッジが動いていない場合、モーション補
償手段によって予測されたデータのブロックは、減算さ
れるデータブロック中のデータに非常に近いので、誤差
はフラット領域でも目立たないほど小さいものである。
【００５１】しかしながら、エッジが動いている場合
は、誤差が大きくなるばかりでなく、広範囲に広がるの
で、それによってハローが生じる。
【００５２】
【発明の効果】本発明によれば、符号化方法または符号
化装置において、符号化された画像において目に見える
大きな歪を生じることなく、画像を表すビット数を出来
る限り圧縮することができる。
【００５３】本発明は、量子化を用いるモーション補償
を備えたハイブリッド符号化を有するサブバンド符号化
システムにおいても用いられることができる。このタイ
プのシステムでは、量子化器に送られるデータブロック
が、画素のブロックではなく、全フレームから得られる
周波数の振幅によって形成されている。
【００５４】
【発明の効果】本発明によれば、モーション補償を有す
るフレーム間ハイブリッド符号化システムにおいて、符
号化された画像において目に見える大きな歪を生じるこ
となく、画像を表すビット数を出来る限り圧縮すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関連するデータのブロック及び領域を
示す図である。
【図２】本発明を用いた符号化器のブロック図である。
【図３】本発明を用いた復号化器のブロック図である。
【図４】本発明を実施する図３の一部の一形態を示すブ
ロック図である。
【図５】本発明を実施する図３の一部の他の形態を示す
ブロック図である。
【図６】データブロックがエッジを規定するかどうかを
示す方法に関する図である。
【図７】データブロックがエッジを規定するかどうかを
示す方法に関する図である。
【図８】データブロックがエッジを規定するかどうかを
示す方法に関する図である。
【図９】データブロックがエッジを規定するかどうかを
示す方法に関する図である。
【図１０】データブロックが動いた結果であるかどうか
を示すための回路のブロック図である。
【図１１】エッジを規定するデータブロックがフラット
領域に隣接するかどうかを決定す方法を説明するための
図である。
【図１２】エッジを規定するデータブロックがフラット
領域に隣接するかどうかに関する指示を得るための方法
を示すフローチャートである。
【図１３】ＤＣＴ係数を量子化するための細かい量子化
ステップを示す図である。
【図１４】入力データブロックの画素ごとの振幅を示す
図である。
【図１５】モーション補償システムによって形成された
図１４のデータブロックに対する最良のマッチングブロ
ックの仮定値を示す図である。
【図１６】図１４のデータブロックと図１５の最良のマ
ッチングブロックとのデータ差を示す図である。
【図１７】図１６の差に応答して得られたＤＣＴ係数を
示す図である。
【図１８】図１７のＤＣＴ係数を量子化するために、図
１３の細かいステップサイズを用いる量子化器及び逆量
子化器を通して得られる出力の量子化された値を示す図
である。
【図１９】量子化器が図１３の細かいステップを用いて
いる場合に、ＤＣＴ及び量子化器の結果を反転させた結
果を示す図である。
【図２０】量子化器が図１３の細かいステップを用いて
いる場合の、回復されたデータブロックを示す図であ
る。
【図２１】図２０の回復されたデータブロックと、図１
４の入力されたデータブロック値との差を示す図であ
る。
【図２２】ＤＣＴ係数を量子化するための粗い量子化ス
テップを示す図である。
【図２３】図１７のＤＣＴ係数を量子化するために、図
２２の粗い量子化ステップを用いる量子化器及び逆量子
化器を通して得られる出力の量子化された値を示す図で
ある。
【図２４】量子化器が図２２の粗いステップを用いてい
る場合に、ＤＣＴ及び量子化器の効果を反転させた結果
を示す図である。
【図２５】量子化器が図２２の粗いステップを用いてい
る場合の、回復されたデータブロックを示す図である。
【図２６】図２５の回復されたデータブロックと、図１
４の入力されたデータブロックとの差を示す図である。
【図２７】図１４のデータブロックの絵模様を示す図で
ある。
【図２８】図１５の最良のマッチングブロックの絵模様
を示す図である。
【図２９】図２０の再構成されたデータブロックの絵模
様を示す図である。
【図３０】図２５の再構成されたデータブロックの絵模
様を示す図である。
【符号の説明】
２６ モーション補償手段 ２８ 離散余弦変換器（ＤＣＴ） ３０ 量子化器 ４０ 逆量子化器 ４８ ハロー効果を有するエッジを検出するための手段

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 １画面を構成する画像信号を複数のデー
    タブロックに分割し、前記複数のデータブロックの画素
    データを周波数変換して得られる周波数係数を所定の量
    子化ステップサイズで量子化する符号化方法であって、 量子化すべきデータブロックにおいてエッジが存在し、
    かつ、エッジの存在しない領域がそのエッジの存在する
    データブロックに隣接することを検出した場合にのみ、
    前記エッジが存在するデータブロックの画素データを周
    波数変換して得られた周波数係数を前記所定の量子化ス
    テップサイズよりも小さい量子化ステップサイズで量子
    化することを特徴とする符号化方法。
  2. 【請求項２】 １画面を構成する画像信号を複数のデー
    タブロックに分割し、前記複数のデータブロックの画素
    データを周波数変換して得られる周波数係数を所定の量
    子化ステップサイズで量子化する符号化方法であって、 量子化すべきデータブロックにおいてエッジが存在し、
    かつ、エッジの存在しない領域がそのエッジの存在する
    データブロックに隣接していることを検出し、さらに、
    前記エッジが存在するデータブロックのエッジが動いて
    いることを検出した場合にのみ、前記エッジが存在する
    データブロックの画素データを周波数変換して得られた
    周波数係数を前記所定の量子化ステップサイズよりも小
    さい量子化ステップサイズで量子化することを特徴とす
    る符号化方法。
  3. 【請求項３】 １画面を構成する画像信号を複数のデー
    タブロックに分割する分割手段と、前記複数のデータブ
    ロックの画素データを周波数変換するブロック変換手段
    と、得られる周波数係数を所定の量子化ステップサイズ
    で量子化する量子化手段とを有する符号化装置であっ
    て、 量子化すべきデータブロックにおいてエッジが存在して
    いる場合にのみ第１の検出信号を出力するエッジ検出手
    段と、 エッジの存在しない領域がそのエッジの存在するデータ
    ブロックに隣接している場合にのみ第２の検出信号を出
    力する非エッジ領域検出手段と、 前記第１の検出信号及び前記第２の検出信号の双方が入
    力された場合にのみ、前記量子化手段の量子化ステップ
    サイズを前記所定の量子化ステップサイズよりも小さい
    量子化ステップサイズに縮小する量子化ステップサイズ
    変更手段を具備することを特徴とする符号化装置。
  4. 【請求項４】 １画面を構成する画像信号を複数のデー
    タブロックに分割する分割手段と、前記複数のデータブ
    ロックの画素データを周波数変換するブロック変換手段
    と、得られる周波数係数を所定の量子化ステップサイズ
    で量子化する量子化手段とを有する符号化装置であっ
    て、 量子化すべきデータブロックにおいてエッジが存在して
    いる場合にのみ第１の検出信号を出力するエッジ検出手
    段と、 エッジの存在しない領域がそのエッジの存在するデータ
    ブロックに隣接している場合にのみ第２の検出信号を出
    力する非エッジ領域検出手段と、 前記エッジを有するデータブロックのエッジが動いてい
    る場合にのみ第３の検出信号を出力する動き検出手段
    と、 前記第１乃至第３の検出信号がすべて入力された場合に
    のみ、前記量子化手段の量子化ステップサイズを前記所
    定の量子化ステップサイズよりも小さい量子化ステップ
    サイズに縮小する量子化ステップサイズ変更手段を具備
    することを特徴とする符号化装置。
JP4211873A 1991-08-08 1992-08-07 画像信号符号化方法および画像信号符号化装置 Expired - Fee Related JP2744871B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US07/742,397 US5251028A (en) 1991-08-08 1991-08-08 Apparatus for reducing quantization artifacts in an interframe hybrid coding system with motion compensation
US07/742,397 1991-08-08

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06217292A JPH06217292A (ja) 1994-08-05
JP2744871B2 true JP2744871B2 (ja) 1998-04-28

Family

ID=24984672

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP4211873A Expired - Fee Related JP2744871B2 (ja) 1991-08-08 1992-08-07 画像信号符号化方法および画像信号符号化装置

Country Status (5)

Country Link
US (1) US5251028A (ja)
EP (1) EP0528293B1 (ja)
JP (1) JP2744871B2 (ja)
KR (1) KR0168458B1 (ja)
DE (1) DE69223560T2 (ja)

Families Citing this family (39)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE3906712A1 (de) * 1989-03-03 1990-09-06 Thomson Brandt Gmbh Elektronisches bildwiedergabegeraet
US6005627A (en) * 1991-05-31 1999-12-21 Kabushiki Kaisha Toshiba Video coding apparatus
JPH05276500A (ja) * 1991-07-19 1993-10-22 Sony Corp 動画像符号化及び復号化装置
JP3230263B2 (ja) * 1992-01-31 2001-11-19 ソニー株式会社 動きベクトル検出回路
EP0557007A2 (en) * 1992-02-15 1993-08-25 Sony Corporation Picture processing apparatus
US6965644B2 (en) * 1992-02-19 2005-11-15 8×8, Inc. Programmable architecture and methods for motion estimation
KR950009680B1 (ko) * 1992-05-19 1995-08-25 주식회사금성사 영상 압축/신장 시스템의 영상 디코더
US5291281A (en) * 1992-06-18 1994-03-01 General Instrument Corporation Adaptive coding level control for video compression systems
KR0151410B1 (ko) * 1992-07-03 1998-10-15 강진구 영상신호의 운동벡터 검출방법
US5982437A (en) * 1992-10-26 1999-11-09 Sony Corporation Coding method and system, and decoding method and system
US7269841B1 (en) * 1992-12-09 2007-09-11 Sedna Patent Services, Llc Digital cable headend for cable television delivery system
US5515388A (en) * 1993-03-19 1996-05-07 Sony Corporation Apparatus and method for preventing repetitive random errors in transform coefficients representing a motion picture signal
US5684534A (en) * 1993-05-26 1997-11-04 Intel Corporation Task-splitting dual-processor system for motion estimation processing
US5469208A (en) * 1993-05-26 1995-11-21 Intel Corporation Dequantization using decrements and multiply
US5440350A (en) * 1993-05-28 1995-08-08 Intel Corporation Method and apparatus for encoding selected blocks of a residual image signal
US5724097A (en) * 1993-10-18 1998-03-03 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Adaptive quantization of video based on edge detection
KR970003799B1 (ko) * 1993-12-29 1997-03-21 양승택 영상 프레임차를 이용한 영상신호 전송장치
US5534925A (en) * 1994-05-02 1996-07-09 Cognitech Inc. Image compression by optimal reconstruction
US5550595A (en) * 1994-12-16 1996-08-27 Intel Corporation Apparatus and method for motion estimation with enhanced camera interface
US6020926A (en) * 1994-12-30 2000-02-01 Intel Corporation Motion estimation block matching speedup
JP3013876B2 (ja) * 1995-01-31 2000-02-28 日本ビクター株式会社 変換符号化装置
JP3169783B2 (ja) * 1995-02-15 2001-05-28 日本電気株式会社 動画像の符号化・復号システム
KR100209409B1 (ko) * 1995-03-20 1999-07-15 전주범 물체 왜곡을 이용한 물체 기반 부호화 방법 및 장치
US5691775A (en) * 1995-03-30 1997-11-25 Intel Corporation Reduction of motion estimation artifacts
US5818969A (en) * 1995-05-12 1998-10-06 Intel Corporation Intelligent start for motion estimation search
US5703966A (en) * 1995-06-27 1997-12-30 Intel Corporation Block selection using motion estimation error
US5751861A (en) * 1995-06-30 1998-05-12 Intel Corporation Reducing residual artifacts in video coding schemes with integer motion compensation
DE19524872C1 (de) * 1995-07-07 1997-02-20 Siemens Ag Verfahren und Anordnung zur Codierung und Decodierung von einem Videodatenstrom für alle Bildelemente des Videodatenstroms
US5886744A (en) * 1995-09-08 1999-03-23 Intel Corporation Method and apparatus for filtering jitter from motion estimation video data
US5706054A (en) * 1995-12-01 1998-01-06 Intel Corporation Method and apparatus for adjusting video data to limit the effects of automatic focusing control on motion estimation video coders
KR100335606B1 (ko) * 1996-07-25 2002-10-25 삼성전자 주식회사 반복적움직임예측/보상을이용한영상부호화기및/또는복호화기
US6393060B1 (en) * 1997-12-31 2002-05-21 Lg Electronics Inc. Video coding and decoding method and its apparatus
US6463102B1 (en) * 1998-09-11 2002-10-08 Harmonic, Inc. Digital video compressor with border processor
AU3907900A (en) * 1999-04-06 2000-10-23 Kwan Software Engineering, Inc. System and method for digitally marking a file with a removable mark
US7293522B1 (en) * 2003-10-29 2007-11-13 Hydrohoist International, Inc. Roller assembly for floating dock
EP2720466A1 (en) * 2005-09-26 2014-04-16 Mitsubishi Electric Corporation Moving image coding method
JP4901772B2 (ja) * 2007-02-09 2012-03-21 パナソニック株式会社 動画像符号化方法及び動画像符号化装置
JP4519933B2 (ja) * 2008-11-28 2010-08-04 株式会社東芝 動画像符号化装置および動画像符号化方法
WO2018012366A1 (ja) 2016-07-13 2018-01-18 パナソニック インテレクチュアル プロパティ コーポレーション オブ アメリカ 復号装置、符号化装置、復号方法及び符号化方法

Family Cites Families (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62222783A (ja) * 1986-03-24 1987-09-30 Kokusai Denshin Denwa Co Ltd <Kdd> 動画像の高能率符号化方式
JPH07110043B2 (ja) * 1987-01-26 1995-11-22 キヤノン株式会社 カラ−画像処理装置
US4833535A (en) * 1987-02-04 1989-05-23 Kabushiki Kaisha Toshiba Image transmission apparatus
US4972260A (en) * 1988-08-22 1990-11-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Apparatus for coding a moving-picture signal
JP2664223B2 (ja) * 1988-10-14 1997-10-15 日本電信電話株式会社 直交変換係数量子化回路
US4954892A (en) * 1989-02-14 1990-09-04 Mitsubishi Denki Kabushiki Kaisha Buffer controlled picture signal encoding and decoding system
JP2520306B2 (ja) * 1989-05-24 1996-07-31 三菱電機株式会社 変換符号化装置
GB8921320D0 (en) * 1989-09-21 1989-11-08 British Broadcasting Corp Digital video coding
FR2654285B1 (fr) * 1989-11-08 1992-01-31 France Etat Systeme de compression d'images numeriques appartenant a une sequence d'images, a quantification adaptative en fonction d'une information psychovisuelle.
US5113256A (en) * 1991-02-08 1992-05-12 Zenith Electronics Corporation Method of perceptually modeling a video image signal

Also Published As

Publication number Publication date
EP0528293B1 (en) 1997-12-17
DE69223560T2 (de) 1998-04-16
KR930005383A (ko) 1993-03-23
EP0528293A2 (en) 1993-02-24
DE69223560D1 (de) 1998-01-29
EP0528293A3 (en) 1993-10-27
JPH06217292A (ja) 1994-08-05
US5251028A (en) 1993-10-05
KR0168458B1 (ko) 1999-03-20

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2744871B2 (ja) 画像信号符号化方法および画像信号符号化装置
US5936673A (en) Temporal tile staggering for block based video compression
US6148027A (en) Method and apparatus for performing hierarchical motion estimation using nonlinear pyramid
US5796434A (en) System and method for performing motion estimation in the DCT domain with improved efficiency
US5886743A (en) Object-by information coding apparatus and method thereof for MPEG-4 picture instrument
US5532747A (en) Method for effectuating half-pixel motion compensation in decoding an image signal
JPH09182084A (ja) 動画像符号化装置および動画像復号化装置
JPH05276502A (ja) 映像データ圧縮システムにおいてフィールド群を処理する装置及び方法
JPH0955945A (ja) 動きベクトル特定方法及び装置
US5432555A (en) Image signal encoding apparatus using adaptive 1D/2D DCT compression technique
US5689312A (en) Block matching motion estimation method
US6016365A (en) Decoder having adaptive function of eliminating block effect
JPH09275561A (ja) 映像圧縮装置及び映像圧縮方法
KR100468384B1 (ko) 운동객체기반에서의 움직임 예측 웨이브렛 동영상 압축 및복원장치
JPH07336684A (ja) 画像信号復号化装置
JPH10126794A (ja) 動き予測フレーム間画像信号圧縮装置
JPH05227513A (ja) 映像信号伝送装置
JPH06244736A (ja) 符号化装置
JPH05227522A (ja) 画像符号化装置および画像復号化装置
JPH10262255A (ja) 画像符号化装置
JPH066777A (ja) 画像符号化装置
JP4353928B2 (ja) データ圧縮方法、記録方法、及び伝送方法
JP2001238220A (ja) 動画像符号化装置および動画像符号化方法
JP2006020355A (ja) 符号化モード選択方法、動画像符号化装置、符号化方法、記録方法、及び伝送方法
KR19990036476A (ko) 가변양자의 부호화를 이용한 화상압축방법및 그 장치

Legal Events

Date Code Title Description
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 19980105

R250 Receipt of annual fees

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R250

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees