CN108476318A - 编码性能评价辅助装置、编码性能评价辅助方法以及编码性能评价辅助程序 - Google Patents

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CN108476318A CN201680075564.9A CN201680075564A CN108476318A CN 108476318 A CN108476318 A CN 108476318A CN 201680075564 A CN201680075564 A CN 201680075564A CN 108476318 A CN108476318 A CN 108476318A
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Abstract

在编码性能评价辅助装置(100)中，提取部(110)从编码影像(201)中提取多个运动向量。计算部(120)计算由提取部(110)提取出的多个运动向量的偏角和范数。保存部(140)根据计算部(120)的计算结果而按照不同偏角生成包含1个范数的范数数据(301)。保存部(140)将所生成的范数数据(301)保存到存储器(105)。输出部(160)输出根据由保存部(140)保存的范数数据(301)而得到的表示编码影像(201)中的运动向量的搜索范围的信息。

Description

编码性能评价辅助装置、编码性能评价辅助方法以及编码性 能评价辅助程序
技术领域
本发明涉及编码性能评价辅助装置、编码性能评价辅助方法以及编码性能评价辅助程序。
背景技术
由数字摄像机等拍摄到的动态图像为了压缩容量而被编码保存。作为编码方式的例子，具有在DVD(Digital Versatile Disc：数字通用光盘)-Video中采用的被称作MPEG(Moving Picture Experts Group：运动图像专家组)-2的方式。并且，具有在作为面向便携终端的地上数字广播的单波段广播和BD(Blu-ray(注册商标)Disc)中采用的H.264方式。在这些编码方式中，采用基于使用图像帧间的相似性的运动补偿的压缩方法。编码图像信号包含有差分值和表示帧间相似的部位的位置关系的运动向量。
作为评价编码性能的方法，提出有如下的方法：如专利文献1那样根据运动向量参照的位置对压缩前后的图像进行比较，评价编码性能。
在求出运动向量时，通常使用SAD(Sum of Absolute Difference：绝对值差的和)等评价函数计算宏块等像素块单位的相似度。然后，搜索将像素块的码量与运动向量自身的码量一体化而成的码量最小的部位。为了提高编码效率，需要针对全部像素块算出最佳的运动向量，因此，搜索范围成为较宽范围。因此，计算量庞大，导致编码时间的增大。
为了降低算出运动向量所需的计算负荷，提出如非专利文献1那样间取搜索部位和搜索范围的方法并已广泛普及。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2014-116776号公报
非专利文献
非专利文献1：Rahman，C.A.；Badawy，W.，“UMHexagonS Algorithm Based MotionEstimation Architecture for H.264/AVC”，IWSOC’05 Proceedings of the FifthInternational Workshop on System-on-Chip for Real-Time Applications，Pages207-210，IEEE Computer Society Washington，DC，USA，2005
发明内容
发明要解决的课题
即使具有非专利文献1这样的方法，由于编码器的处理能力而很难按照视频速率进行编码，需要收缩搜索范围来降低计算负荷。因此，运动向量的搜索范围成为测量编码器的处理性能即编码性能的指标。运动向量的搜索的间取方式即运动向量的搜索特性也成为测量编码性能的指标。此前未提出过使用这样的指标来评价编码性能的方法。在专利文献1这样的方法中，为了比较压缩前后的图像而需要复杂的图像处理。
通常没有公开编码器芯片的详细的编码性能，此前未确立过定量评价与运动关联的编码器的处理性能的方法。特别是在如道路监视用摄像机那样拍摄特定方向的运动的情况下，运动向量的搜索范围和搜索特性可能成为决定摄像机的设置位置或者选定摄像机时的重要判断基准。
本发明的目的在于，高效地得到用于定量评价编码性能的指标。
用于解决课题的手段
本发明的一个方式的编码性能评价辅助装置具有：提取部，其从编码影像中提取多个运动向量；计算部，其计算由所述提取部提取出的多个运动向量的偏角和范数；保存部，其根据所述计算部的计算结果而按照不同偏角生成包含至少1个范数的范数数据，将所生成的范数数据保存到存储器；以及输出部，其输出根据由所述保存部保存的范数数据而得到的表示所述编码影像中的运动向量的搜索范围的信息和表示所述编码影像中的运动向量的搜索特性的信息中的至少任意一方。
发明效果
如上所述，运动向量的搜索范围和搜索特性成为用于定量评价编码性能的指标。在本发明中，不需要复杂的图像处理，就能够根据编码影像中包含的多个运动向量的偏角和范数的计算结果而得到表示运动向量的搜索范围的信息和表示运动向量的搜索特性的信息中的至少任意一方。即，根据本发明，能够高效地得到用于定量评价编码性能的指标。
附图说明
图1是示出实施方式1的编码性能评价辅助装置的结构的框图。
图2是示出实施方式1的编码性能评价辅助装置的动作的流程图。
图3是示出实施方式1的变形例的编码性能评价辅助装置的结构的框图。
图4是示出实施方式2的编码性能评价辅助装置的结构的框图。
图5是示出实施方式2的编码性能评价辅助装置的动作的流程图。
具体实施方式
以下，使用附图对本发明的实施方式进行说明。另外，在各图中，对相同或者相当的部分标注相同的标号。在实施方式的说明中，对于相同或者相当的部分，适当省略或者简化其说明。
实施方式1
在本实施方式中，根据压缩影像中包含的运动向量算出运动向量的搜索范围，作为用于定量评价编码性能的指标。
以下，依次说明本实施方式的装置的结构、本实施方式的装置的动作以及本实施方式的效果。
＊＊＊结构的说明＊＊＊
参照图1说明作为本实施方式的装置的编码性能评价辅助装置100的结构。
编码性能评价辅助装置100是计算机。编码性能评价辅助装置100具有输入接口102、解码器103、处理器104、存储器105和输出接口106这样的硬件。处理器104经由信号线而与其他的硬件连接，对这些其他的硬件进行控制。输入接口102与摄像机101连接。输出接口106与显示器107连接。
作为功能要素，编码性能评价辅助装置100具有提取部110、计算部120、检测部130、保存部140、算出部150和输出部160。计算部120包含偏角计算部121和范数计算部122。提取部110、计算部120、检测部130、保存部140、算出部150和输出部160各自的功能即“部”的功能由软件实现。
输入接口102是连接摄像机101的未图示的缆线的端口。具体地说，输入接口102是USB(Universal Serial Bus：通用串行总线)端子或者LAN(Local Area Network：局域网)端子。具体而言，摄像机101是数字摄像机。
解码器103是解码用的处理器。解码器103也可以与处理器104一体化。即，处理器104也可以兼具解码器103。
处理器104是进行处理的IC(Integrated Circuit：集成电路)。具体而言，处理器104是CPU(Central Processing Unit：中央处理单元)。
具体而言，存储器105是闪速存储器或者RAM(Random Access Memory：随机存取存储器)。
输出接口106是连接显示器107的未图示的缆线的端口。具体而言，输出接口106是USB端子或者HDMI(注册商标)(High Definition Multimedia Interface：高清晰多媒体接口)端子。具体而言，显示器107是LCD(Liquid Crystal Display：液晶显示器)。
作为硬件，编码性能评价辅助装置100也可以具有通信装置。
通信装置包含接收数据的接收机和发送数据的发送机。具体而言，通信装置是通信芯片或者NIC(Network Interface Card：网络接口卡)。
存储器105存储有实现“部”的功能的程序。实现提取部110的功能的程序由解码器103读入，由解码器103执行。实现提取部110以外的“部”的功能的程序由处理器104读入，由处理器104执行。
另外，实现“部”的功能的程序也可以存储于辅助存储装置。具体而言，辅助存储装置是闪速存储器或者HDD(Hard Disk Drive：硬盘驱动器)。辅助存储装置中存储的程序被加载到存储器105，由解码器103或者处理器104执行。
表示“部”的处理结果的信息、数据、信号值和变量值存储于存储器105、辅助存储装置、解码器103内的寄存器或高速缓冲存储器、或者处理器104内的寄存器或高速缓冲存储器。
实现“部”的功能的程序也可以存储于磁盘、光盘这样的移动记录介质。
＊＊＊动作的说明＊＊＊
参照图2说明编码性能评价辅助装置100的动作。编码性能评价辅助装置100的动作相当于本实施方式的编码性能评价辅助方法。编码性能评价辅助装置100的动作相当于本实施方式的编码性能评价辅助程序的处理步骤。
在步骤S11中，提取部110从编码影像201中提取多个运动向量。具体而言，提取部110对从拍摄到激烈且杂乱的运动影像的摄像机101取得并经由输入接口102而输入的编码影像201进行解码，得到运动向量。“激烈且杂乱的运动影像”是摄影者手持摄像机101，以包含旋转且上下左右挥动的方式进行拍摄而得到的。另外，提取部110也可以仅对编码影像201中包含的运动向量进行局部解码。并且，提取部110可以从摄像机101通过无线方式取得编码影像201，也可以经由存储卡等记录介质取得编码影像201。提取部110在每次提取1个运动向量时，向偏角计算部121和范数计算部122输入提取出的运动向量。
在步骤S12和步骤S13中，计算部120计算由提取部110提取出的多个运动向量的偏角和范数。具体而言，在步骤S12中，偏角计算部121计算所输入的运动向量的偏角分量。偏角计算部121向保存部140输入计算结果。在步骤S13中，范数计算部122计算所输入的运动向量的范数。范数计算部122向保存部140输入计算结果。
在步骤S14～步骤S17中，保存部140根据计算部120的计算结果而按照不同偏角生成包含1个范数的范数数据301。保存部140将所生成的范数数据301保存到存储器105。具体而言，在步骤S14中，保存部140从存储器105读出与从偏角计算部121输入的偏角对应的已经记录的范数。在步骤S15中，保存部140对从范数计算部122输入的范数和从存储器105读出的范数进行比较。在步骤S16中，保存部140将值较大的范数作为与从偏角计算部121输入的偏角对应的范数而记录到存储器105。即，如果在步骤S13中计算出的范数大于在步骤S14中读出的范数，则保存部140将存储器105中记录的范数更新成在步骤S13中计算出的范数。如果在步骤S13中计算出的范数小于在步骤S14中读出的范数，则保存部140不进行任何处理。另外，在步骤S14中，如果存储器105中没有记录与从偏角计算部121输入的偏角对应的范数，则跳过步骤S15，在步骤S16中，将从范数计算部122输入的范数记录到存储器105。在步骤S17中，如果检测出编码影像201已到达末端，则检测部130将该情况通知给算出部150。如果没有从检测部130到算出部150的通知，则反复进行从步骤S11起的处理。
如上所述，在由计算部120计算出的2个以上的运动向量的偏角是相同的值的情况下，保存部140对于该相同的值，将由计算部120计算出的该2个以上的运动向量的范数中的任意1个范数包含在范数数据301中。“任意1个范数”本实施方式中是最大的范数，但也可以是最初计算出的范数或者根据其他的基准而选择的范数。如本实施方式那样，在选择偏角相同的2个以上的运动向量的范数中的最大范数的情况下，能够高精度地算出运动向量的搜索范围。另一方面，在选择该2个以上的运动向量的范数中的最初计算出的范数的情况下，由于能够省略一部分的处理，因此能够高效地算出运动向量的搜索范围。具体而言，能够省略的处理是已经记录有与在步骤S12中计算出的偏角对应的范数时的步骤S13中的范数的计算处理。步骤S14～步骤S16的处理也可以省略。
在由计算部120计算出的1个运动向量的偏角是与其他任何运动向量的偏角都不同的值的情况下，保存部140对于该不同的值，将由计算部120计算出的该1个运动向量的范数包含在范数数据301中。
在步骤S18中，算出部150从存储器105取得由保存部140保存的范数数据301。算出部150使用所取得的范数数据301算出多个运动向量的余弦分量和正弦分量的最大值。输出部160输出算出部150的算出结果作为表示编码影像201中的运动向量的搜索范围的信息。具体而言，首先，算出部150按照每个偏角θ从存储器105读出存储器105中记录的范数最大值H，算出余弦分量B＝H·cosθ和正弦分量A＝H·sinθ。当对于全部偏角θ完成余弦分量B的算出时，算出部150从算出的余弦分量B中将最大值Max(B)作为表示x轴方向上的运动向量的搜索范围的数值而输出给输出部160。并且，当对于全部偏角θ完成正弦分量A的算出时，算出部150从算出的正弦分量A中将最大值Max(A)作为表示y轴方向上的运动向量的搜索范围的数值而输出给输出部160。输出部160将从算出部150输出的数值作为评价指标202经由输出接口106显示到显示器107。另外，输出部160可以通过有线或者无线方式向外部发送评价指标202，也可以写入到存储卡等记录介质。
如上所述，输出部160输出根据由保存部140保存的范数数据301而得到的表示编码影像201中的运动向量的搜索范围的信息，具体而言，表示根据由保存部140保存的范数数据301而计算的搜索范围的信息。通过使用该信息，能够定量评价编码性能。
＊＊＊实施方式的效果的说明＊＊＊
在本实施方式中，不需要复杂的图像处理，就能够根据编码影像201中包含的多个运动向量的偏角和范数的计算结果而得到表示运动向量的搜索范围的信息。即，根据本实施方式，能够高效地得到用于定量评价编码性能的评价指标202。
在本实施方式中，能够通过如下的4个步骤来实现评价指标202的算出：(1)拍摄激烈且杂乱的运动影像，(2)利用评价对象编码器进行编码，(3)从编码影像201中提取运动向量信息，(4)按照每个偏角合计运动向量范数的最大值。在对激烈且杂乱的运动影像进行编码而得到的编码影像201中，在各个方向上大量产生范数较大的运动向量。这些运动向量的范数最大长度由按照每个编码器确定的运动向量搜索范围来决定。因此，通过按照每个偏角合计运动向量范数的最大值，能够判定编码器的运动向量搜索范围。即，能够实现与运动关联的编码器的处理性能的定量评价。除此之外，从处理的简便性来看，能够缩短编码性能评价所需的时间。
＊＊＊其他的结构＊＊＊
在本实施方式中，“部”的功能由软件实现，但作为变形例，“部”的功能也可以由硬件实现。关于该变形例，主要说明与本实施方式的差异。
参照图3，说明本实施方式的变形例的编码性能评价辅助装置100的结构。
编码性能评价辅助装置100具有处理电路109、输入接口102和输出接口106这样的硬件。
处理电路109是实现上述“部”的功能的专用电子电路。具体而言，处理电路109是单一电路、复合电路、程序化的处理器、并行程序化的处理器、逻辑IC、GA(Gate Array：门阵列)、ASIC(Application Specific Integrated Circuit：面向特定用途的集成电路)或者FPGA(Field-Programmable Gate Array：现场可编程门阵列)。
“部”的功能可以由1个处理电路109来实现，也可以分散到多个处理电路109来实现。
作为其他的变形例，“部”的功能也可以由软件与硬件的组合来实现。即，也可以是，1个或者几个“部”的功能由专用硬件来实现，剩余的功能由软件来实现。
将解码器103、处理器104、存储器105和处理电路109总称作“处理电路系统”。即，编码性能评价辅助装置100的结构可以是图1和图3中的任意一方所示的结构，“部”的功能由处理电路系统来实现。
也可以将“部”改写成“工序”或者“步骤”或者“处理”。
实施方式2
在本实施方式中，根据压缩影像中包含的运动向量生成表示运动向量的搜索特性的数据，作为用于定量评价编码性能的指标。
以下，依次说明本实施方式的装置的结构、本实施方式的装置的动作、本实施方式的效果。主要说明与实施方式1的差异。
＊＊＊结构的说明＊＊＊
参照图4说明作为本实施方式的装置的编码性能评价辅助装置100的结构。
与实施方式1相同，编码性能评价辅助装置100是计算机。
在本实施方式中，作为功能要素，编码性能评价辅助装置100具有提取部110、计算部120、检测部130、保存部140和输出部160。即，在本实施方式中，编码性能评价辅助装置100不具有算出部150。
＊＊＊动作的说明＊＊＊
参照图5说明编码性能评价辅助装置100的动作。编码性能评价辅助装置100的动作相当于本实施方式的编码性能评价辅助方法。编码性能评价辅助装置100的动作相当于本实施方式的编码性能评价辅助程序的处理步骤。
步骤S21～步骤S23与实施方式1中的步骤S11～步骤S13相同，因此省略说明。
在步骤S24和步骤S25中，保存部140根据计算部120的计算结果而按照不同偏角生成包含至少1个范数的范数数据301。保存部140将所生成的范数数据301保存到存储器105。具体而言，在步骤S24中，保存部140将从范数计算部122输入的范数作为与从偏角计算部121输入的偏角对应的范数记录到存储器105。在步骤S25中，如果检测出编码影像201已到达末端，则检测部130向输出部160通知该情况。如果没有从检测部130到输出部160的通知，则反复进行从步骤S21起的处理。
如上所述，在由计算部120计算出的2个以上的运动向量的偏角是相同的值的情况下，保存部140对于该相同的值，将由计算部120计算出的该2个以上的运动向量的范数中的全部范数包含在范数数据301中。另外，也可以预先设定阈值，从范数数据301中排除数量超过阈值的范数。如本实施方式那样，在包含偏角相同的2个以上的运动向量的范数中的全部范数的情况下，能够生成准确地表示运动向量的搜索特性的范数数据301。另一方面，在仅包含该2个以上的运动向量的范数中的最初计算出的阈值以下数量的范数的情况下，能够省略一部分的处理，因此，能够在短时间内生成表示运动向量的搜索特性的范数数据301。具体而言，能够省略的处理是已经记录有与在步骤S22中计算出的偏角对应的与阈值相同数量的范数时的步骤S23中的范数计算处理。
在由计算部120计算出的1个运动向量的偏角是与其他任何运动向量的偏角都不同的值的情况下，保存部140对于该不同的值，将由计算部120计算出的该1个运动向量的范数包含在范数数据301中。
在步骤S26中，输出部160输出由保存部140保存的范数数据301作为表示搜索特性的信息。具体而言，输出部160按照每个偏角从存储器105读出存储器105中记录的全部范数，作为评价指标202经由输出接口106显示到显示器107。另外，输出部160可以通过有线或者无线方式将评价指标202发送到外部，也可以写入到存储卡等记录介质中。
如上所述，输出部160输出根据由保存部140保存的范数数据301而得到的表示编码影像201中的运动向量的搜索特性的信息，具体而言，表示由保存部140保存的范数数据301所示的搜索特性的信息。通过使用该信息，能够定量评价编码性能。具体而言，根据范数数据301算出范数的产生频率，判定运动向量的搜索特性，由此，能够评价编码性能。
＊＊＊实施方式的效果的说明＊＊＊
在本实施方式中，不需要复杂的图像处理，就能够根据编码影像201中包含的多个运动向量的偏角和范数的计算结果而得到表示运动向量的搜索特性的信息。即，根据本实施方式，能够高效地得到用于定量评价编码性能的评价指标202。
根据本实施方式，与实施方式1同样能够实现与运动关联的编码器的处理性能的定量评价。具体而言，能够根据可能产生的运动向量范数的每个范数长度的产生频率来评价运动向量搜索的特性。除此之外，从处理的简便性来看，能够缩短编码性能评价所需的时间。
＊＊＊其他的结构＊＊＊
在本实施方式中，也可以将编码性能评价辅助装置100的结构变更成与实施方式1相同，在编码性能评价辅助装置100的动作中添加与实施方式1相同的动作。即，输出部160也可以输出根据由保存部140保存的范数数据301而得到的表示编码影像201中的运动向量的搜索范围的信息和表示编码影像201中的运动向量的搜索特性的信息双方。
在本实施方式中，与实施方式1同样，“部”的功能由软件实现，但也可以与实施方式1的变形例同样，“部”的功能由硬件实现。或者，“部”的功能也可以由软件和硬件的组合来实现。
以上，对本发明的实施方式进行了说明，但也可以组合实施这些实施方式中的几个实施方式。或者，也可以部分地实施这些实施方式中的任意1个或者几个。具体而言，在这些实施方式的说明中，可以只采用作为“部”说明的结构中的任意1个，也可以采用几个任意的组合。另外，本发明不限于这些实施方式，能够根据需要而进行各种变更。
标号说明
100：编码性能评价辅助装置；101：摄像机；102：输入接口；103：解码器；104：处理器；105：存储器；106：输出接口；107：显示器；109：处理电路；110：提取部；120：计算部；121：偏角计算部；122：范数计算部；130：检测部；140：保存部；150：算出部；160：输出部；201：编码影像；202：评价指标；301：范数数据。

Claims (7)

1.一种编码性能评价辅助装置，该编码性能评价辅助装置具有：
提取部，其从编码影像中提取多个运动向量；
计算部，其计算由所述提取部提取出的多个运动向量的偏角和范数；
保存部，其根据所述计算部的计算结果而按照不同偏角生成包含至少1个范数的范数数据，将所生成的范数数据保存到存储器；以及
输出部，其输出根据由所述保存部保存的范数数据而得到的表示所述编码影像中的运动向量的搜索范围的信息和表示所述编码影像中的运动向量的搜索特性的信息中的至少任意一方。
2.根据权利要求1所述的编码性能评价辅助装置，其中，
在由所述计算部计算出的2个以上的运动向量的偏角是相同的值的情况下，所述保存部对于该相同的值，将由所述计算部计算出的该2个以上的运动向量的范数中的任意1个范数包含在所述范数数据中，在由所述计算部计算出的1个运动向量的偏角是与其他任何运动向量的偏角都不同的值的情况下，所述保存部对于该不同的值，将由所述计算部计算出的该1个运动向量的范数包含在所述范数数据中，
所述输出部输出根据由所述保存部保存的范数数据而计算出的表示所述搜索范围的信息。
3.根据权利要求2所述的编码性能评价辅助装置，其中，
在由所述计算部计算出的2个以上的运动向量的偏角是相同的值的情况下，所述保存部对于该相同的值，将由所述计算部计算出的该2个以上的运动向量的范数中的最大范数包含在所述范数数据中。
4.根据权利要求2或3所述的编码性能评价辅助装置，其中，
该编码性能评价辅助装置还具有算出部，该算出部从所述存储器取得由所述保存部保存的范数数据，使用所取得的范数数据算出所述多个运动向量的余弦分量和正弦分量的最大值，
所述输出部输出所述算出部的算出结果作为表示所述搜索范围的信息。
5.根据权利要求1所述的编码性能评价辅助装置，其中，
在由所述计算部计算出的2个以上的运动向量的偏角是相同的值的情况下，所述保存部对于该相同的值，将由所述计算部计算出的该2个以上的运动向量的范数中的全部范数包含在所述范数数据中，在由所述计算部计算出的1个运动向量的偏角是与其他任何运动向量的偏角都不同的值的情况下，所述保存部对于该不同的值，将由所述计算部计算出的该1个运动向量的范数包含在所述范数数据中，
所述输出部输出由所述保存部保存的范数数据作为表示所述搜索特性的信息。
6.一种编码性能评价辅助方法，其中，
提取部从编码影像中提取多个运动向量，
计算部计算由所述提取部提取出的多个运动向量的偏角和范数，
保存部根据所述计算部的计算结果而按照不同偏角生成包含至少1个范数的范数数据，将所生成的范数数据保存到存储器，
输出部输出根据由所述保存部保存的范数数据而得到的表示所述编码影像中的运动向量的搜索范围的信息和表示所述编码影像中的运动向量的搜索特性的信息中的至少任意一方。
7.一种编码性能评价辅助程序，其中，
该编码性能评价辅助程序使计算机执行如下的处理：
从编码影像中提取多个运动向量；
计算提取出的多个运动向量的偏角和范数；
根据偏角和范数的计算结果而按照不同偏角生成包含至少1个范数的范数数据，将所生成的范数数据保存到存储器；以及
输出根据所述存储器中保存的范数数据而得到的表示所述编码影像中的运动向量的搜索范围的信息和表示所述编码影像中的运动向量的搜索特性的信息中的至少任意一方。
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