CN1428939A - 视频编码装置 - Google Patents

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coding
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本田义雅
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

为了增进检测区域的画面质量，本发明提供了一种视频编码装置。在所述装置中，计算指示由重要区域检测部分检测的区域与实际重要区域的符合程度的可靠度，并且编码参数计算部分按照所述可靠度计算对所述检测区域设置的编码参数，因此控制检测区域的画面质量。结果，整个图像具有不破坏传输比特率的限制的编码比特数量，并且更大的编码比特数量被分配到重要区域以便可以改善其画面质量和增进清晰度。另外，如果检测区域是重要区域的概率高则进一步增进了画面质量。

Description

视频编码装置
技术领域
本发明涉及一种视频编码装置，用于以根据编码参数而限制的传输比特率编码视频信号。
背景技术
近些年来，由于通信技术的发展和基础设施的改善，视频信号可以通过传输路径发送和接收并可以存储在存储介质中。一般而言，视频信号具有大信息量。因此，在要利用具有有限的传输比特率的传输路径发送视频信号或要将视频信号存储在具有有限存储容量的存储介质中的情况下，不可缺少的是一种用于压缩和编码视频信号的技术。作为压缩和编码视频信号的方法之一，已经提出了一种ISO/IEC推出标准的MPEG(活动图像专家组)，这是一种用于利用视频信号的时间相关性和空间相关性降低冗余的技术，因此降低了视频信号的信息量、和执行编码以获得满足传输路径的比特率或用于在存储介质中记录的比特率的视频信号。
在视频信号的压缩和编码中，视频信号被编码以具有有限的比特率。为此，按照传输比特率，要分配到构成一个视频的图像的编码比特量受到限制，并且图像的画面质量恶化。具体来说，在屏幕内部要均匀编码的情况下，在屏幕中画面质量变得均匀，即画面质量的恶化也变得均匀。
例如，在电视会议中的视频编码被考虑。如果用户均匀地编码屏幕内部——虽然他(她)原来期望面部部分的画面质量应当比背景部分的更好，对于电视会议重要的面部部分的画面质量变得与不重要的背景部分的相当。结果，在编码后获得的视频不满足反映用户的期望的主观画面质量。
在屏幕中，存在一个对于用户重要的区域和不重要的区域。用户期望所述重要区域应当具有高清晰度。因此对于用户重要的区域被定义为“重要区域”，例如，用户要在电视会议中观看的面部部分被设置为重要区域。
作为能够执行编码以反映用户的期望的一种技术，已经提出了将重要区域的画面质量设置得比另一个区域的更好。例如，在ISO/IECJTC1/SC29/WG11/MPEG95/030中所述的一种方法中，从动态图像中选择了一个重要区域，并且改变一个量化值以将所述重要区域的画面质量设置得比另一个区域更好。
而且，在这种方法中，所选择的区域被设置为具有高画面质量。因此，在重要区域在屏幕上移动的时候，有必要在任何时间选择重要区域以便将重要区域的画面质量保持为高。因此，可以推想一种通过利用用于自动检测重要区域的检测装置来将检测的重要区域设置为具有高画面质量的方法。
这个方法的示例包括在JP-A-10-23432中描述的一种图像压缩和编码装置(以下称为传统示例)。在所述传统示例中，预先存储的模式与输入的图像相匹配以向符合所述模式的区域提供高画面质量。
下面说明按照传统示例的方法。图8是示出传统示例的方框图。在图8中，一种压缩和编码装置5001的构成是运动估测部分5002、DCT(离散余弦变换)部分5003、量化部分5004、可变长度编码部分5005、首标加入部分5006、解码部分5007、优先编码指定部分5008、编码数量比较部分5009和编码参数确定部分5010。
下面描述具有上述结构的压缩和编码装置的运行。输入的图像在由16×16像素构成的宏块单元上被编码。运动估测部分5002比较从下述的解码部分5007输出的基准图像和输入图像的相似性，因此从具有高相似性的区域计算差值。运动估测部分5002的输出有两个模式。这两个模式包括：模式1，用于输出所述差值；模式2，用于精确地输出一个输入。这些模式通过下述的编码参数确定部分5010来确定。
DCT部分5003正交变换从运动估测部分5002输出的图像并向量化部分5004输出变换的结果。量化部分5004将从DCT部分5003输出的正交变换系数除以从下述的编码参数确定部分5010输出的一个量化值，并向可变长度编码部分5005输出结果。可变长度编码部分5005可变长度编码从量化部分5004输出的量化结果，并向首标加入部分5006输出可变长度编码结果。
首标加入部分5006向从可变长度编码部分5005输出的编码加上一个必要的首标，并向解码部分5007和外部输出编码的视频信号，并向编码数量比较部分5009输出所产生的编码数量。解码部分5007解码从首标加入部分5006输出的编码视频信号，并向运动估测部分5002输出一个基准图像。编码数量比较部分5009比较预定的目标编码数量与从首标加入部分5006输出的所产生的编码数量，并向编码参数确定部分5010输出剩余编码数量作为差。
优先编码指定部分5008比较预先存储的模式与对输入图像的相似性。如果符合程度等于或大于某个阈值，则向编码参数确定部分5010输出一个优先编码指令。编码参数确定部分5010利用从编码数量比较部分5009输出的剩余编码数量确定一个量化值和运动估测模式，向量化部分5004输出所述量化值，并向运动估测部分5002输出运动估测模式。
例如，如果剩余编码数量小，则设置利用差值的模式1或提高量化值来降低所产生的编码数量。相反，如果剩余编码数量大，则设置利用输入图像的模式2或降低量化值以提高所产生的编码数量。在从优先编码指定部分5008输出用于优先编码的指令的情况下，设置利用输入图像的模式2或降低量化值以执行控制使得大编码数量被分配到被提供优先编码指令的宏块。因此，有可能通过向被提供优先编码指令的宏块分配大编码数量而增进画面质量。
但是，重要区域的检测的准确性不总是100％。为此，检测的区域不完全与实际的重要区域符合，一些情况下与实际区域有偏差或完全脱离实际区域。在这些情况下，增进了在检测区域中的画面质量，导致脱离检测区域的实际重要区域的清晰度下降。
而且，优先编码指定部分5008按照某个阈值或更多检测与重要区域符合的区域并执行在画面质量的恒定增进而不管与重要区域的符合程度。因此，在画面质量的增进效果取决于阈值设置。例如，在阈值小的情况下，执行画面质量的恒定增进，即使在具有低符合程度的图像，即，具有低的重要区域的概率的区域也是如此，因此浪费了编码数量。为此，不可能向画面质量要原始增进的重要区域分配大的编码数量，因此改进了画面质量。
相反，在阈值大的情况下，仅仅对与模式完全符合的图像执行画面质量的恒定增进，导致重要区域的画面质量将被增进的概率的降低。另一方面，在具有高重要区域概率的重要区域中的画面质量恶化并不满足阈值。
如果仅仅对具有等于或大于阈值的与重要区域的符合度的区域执行画面质量的恒定增进而不管符合的程度，则不能按照符合的程度来执行画面质量的增进，并且在一些情况下重要区域的清晰度恶化。按照符合程度的画面质量的增进意味着画面质量被更增进，具有与重要区域的符合程度的提高。
在本说明书中，以下，检测区域与实际重要区域的符合程度被定义为“可靠度”，高的可靠度意味着检测区域是实际的重要区域的概率高，即检测的精确度高。
发明内容
本发明的提出旨在解决传统的问题，其目的是提供一种视频编码装置，其中在检测区域是原始的重要区域的情况下，可以增进检测区域的画面质量，并且，在检测区域不包括原始重要区域的情况下，可以在一定程度上保持重要区域的画面质量，因此保证了清晰度而不破坏用于以有限的传输比特率编码视频信号的限制。
本发明提供了一种视频编码装置，用于根据用于设置编码比特数量的编码参数编码视频信号，所述装置包括：重要区域检测器件，用于在由要求预先设置的高清晰度的视频信号显示的图像中检测一个特定区域来作为重要区域；和编码参数计算器件，用于计算由所述重要区域检测器件检测出的区域中的编码参数；其中所述重要区域检测器件计算指示特定区域的检测结果的精确度的可靠度，并根据由该重要区域检测器件计算的可靠度的值来计算检测区域的编码参数。
按照本发明，自动选择在屏幕上的重要区域并且将自动选择的重要区域的编码参数改变以便例如将编码比特数量设置为大于另一个区域的。因此，例如，有可能增进所选择区域的画面质量。
而且，在所述视频编码装置中，在检测区域外的编码参数被计算以便使其逐渐远离依赖于可靠度值的检测区域的编码参数导致远离检测区域的等级值。
按照本发明，未被检测为重要区域的部分的编码参数也被设置为阶式的。因此，即使出现重要区域的检测误差，也执行设置以便区域的画面质量不极度恶化。而且，检测区域的编码参数被按照检测的可靠度来设置。例如在重要区域具有高可靠度的情况下，设置增进画面质量的编码参数使得从而恶化具有低可靠度并不是重要区域的区域中的画面质量。
本发明还提供一种视频编码装置，其中如果重要区域检测器件的重要区域检测的可靠度高，则编码参数计算器件大程度地控制由重要区域检测器件检测的区域的量化值的降低程度，如果可靠度低，则低程度地控制检测的区域的量化值的降低程度，因此计算一个量化值作为编码参数。
按照本发明，在具有重要区域的高概率的一个区域，作为编码参数的一个量化值被降低并且更大的编码数量被分配到由重要区域检测器件检测的一个区域。结果，可以增进检测区域的画面质量。即，在具有一个重要区域的高可靠度和高概率的一个区域中的屏幕上的恶化被更大程度地降低、以根据检测可靠度来增进画面质量。而且，在具有重要区域的低可靠度和低概率的区域，在屏幕中的恶化的降低程度更降低。因此，同样在检测结果偏离实际重要区域的情况下，在实际重要区域中，有可能防止检测误差部分的画面质量极度恶化。
本发明还提供了一种视频编码装置，其中，如果重要区域检测器件的重要区域检测的可靠度高，则编码参数计算器件大程度地控制在由重要区域检测器件检测的区域的屏幕更新率的提高的程度，如果可靠度低，则低程度地控制检测的区域的屏幕更新率的提高的程度，因此计算屏幕更新率作为编码参数。
按照本发明，在具有重要区域的高可靠度和高概率的区域中，执行编码以便屏幕更新率被设置得更高，并且重要区域的运动被平滑执行。相反，在具有重要区域的低可靠度和低概率的一个区域，同样在检测结果偏离实际重要区域的情况下，屏幕更新率的提高的程度被从而降低以便防止在实际重要区域的检测误差部分的运动的平滑性极度恶化。
本发明提供了一种视频编码装置，其中，如果重要区域检测器件的重要区域检测的可靠度高，则编码参数计算器件大程度地控制在由重要区域检测器件检测的区域的帧跳越阈值的提高的程度，如果可靠度低，则低程度地控制检测的区域的帧跳越阈值的提高，因此计算帧跳越阈值作为编码参数。
按照本发明，在具有重要区域的高可靠度和高概率的区域中，执行编码以防止编码跳越，以便当在编码中的频带不够的时候保持运动的平滑度。而且，在具有重要区域的低可靠度和低概率的一个区域，与高可靠度的情况相比，更要执行编码跳越。因此，在频带不够和检测结果与实际重要区域偏离的情况下，同样可以防止在实际重要区域的检测误差部分的运动的平滑性极度恶化。即，按照本发明，在具有重要区域的高可靠度和高概率的区域中，进一步提高了要作为编码参数的帧跳越阈值，并且更大的编码数量被分配到由重要区域检测器件检测的区域。结果，可以增进检测区域的画面质量。
本发明还提供一种视频编码装置，其中，如果重要区域检测器件的重要区域检测的可靠度高，则编码参数计算器件在除了由重要区域检测器件检测的区域之外的区域设置一个前置滤波器，作为具有高截止频率的低通滤波器，如果可靠度低，则在除了检测的区域之外的区域设置一个前置滤波器，作为具有低截止频率的低通滤波器，因此计算一个用于消除视频信号的高频分量的前置滤波器作为编码参数。
按照本发明，在具有重要区域的高概率的区域中，在检测区域的外部提供了一个较强的低通滤波器以降低高频信息和节省编码数量，因此向检测区域分配了更大的编码数量，导致画面质量的增进。而且，同样，在可靠度低并且检测区域偏离实际重要区域的情况下，设置了一个对应于可靠度的前置滤波器。因此，可以防止设置的执行使得在实际重要区域的检测误差部分的编码比特数量极度降低。
本发明还提供了一种还包括预处理器件的视频编码装置，其中，如果重要区域检测器件的重要区域检测的可靠度高，则编码参数计算器件将从通过视频信号显示的图像中切出的区域设置为一个检测区域，如果可靠度低，则将要切出的区域设置为包括检测区域周边区域的大区域，因此计算要切出的区域的切出尺寸来作为编码参数，并且其中预处理器件根据计算为编码参数的切出尺寸来切出由视频信号显示的图像的特定区域或调整显示图像的切出区域。
按照本发明，重要区域被自动切出并且其尺寸被自动适当地调整，以便例如可以更容易地被看见，并且因此自动调整的切出区域被编码使得画面质量高于另一个区域。而且，在具有重要区域的高概率的区域，要作为编码参数的切出尺寸被降低并且更大的编码数量被分配到由重要区域检测器件检测的区域。因此，可以增进检测区域的画面质量。
另外，按照本发明，当可靠度高并且重要区域的概率高的时候，重要区域被正确地切出并被进一步放大和编码。同样，在可靠度低并且重要区域检测的准确度低的情况下，包括检测区域的周边的一个区域被切出。因此，可以防止实际重要区域的检测误差部分从切出区域突出出来，并且重要区域被切出、放大和编码。
本发明还提供一种视频编码装置，其中，如果重要区域检测器件的重要区域检测的可靠度高，则编码参数计算器件将由重要区域检测器件检测的区域的尺寸纠正程度设置为低，如果可靠度低，则将检测的区域的尺寸纠正程度设置为高，因此计算用于改变检测区域的尺寸的区域纠正参数来作为编码参数。
按照本发明，在具有重要区域的高概率的区域，根据要作为编码参数的区域纠正参数来放大和纠正由重要区域检测器件检测的区域，并且更大的编码数量被分配到检测区域。因此，可以增进检测区域的画面质量。
另外，按照本发明，增进了包括检测区域的周边的区域的画面质量。因此，同样，在重要区域的检测精确度低并且实际重要区域偏移检测区域的情况下，增进了包括重要区域的区域的画面质量。
本发明提供一种视频编码装置，其中，如果重要区域检测器件的重要区域检测的可靠度高，则编码参数计算器件将由重要区域检测器件检测的区域的尺寸纠正程度设置为低，如果可靠度低，则将检测的区域的尺寸纠正程度设置为高，因此计算用于改变检测区域的尺寸的区域纠正参数来作为编码参数。
按照本发明，在具有重要区域的高可靠度和高概率的区域中，增进了画面质量并且执行切出和放大以改进清晰度。而且，在可靠度低、重要区域的概率低和检测区域偏移实际重要区域的情况下，仅仅执行画面质量的增进，并且可以防止实际重要区域的检测误差部分由于切出而从切出区域突出出来。
本发明还提供一种视频编码装置，其中，如果重要区域检测器件检测的特定区域的尺寸大，则编码参数计算器件将由重要区域检测器件检测的区域的编码模式设置为图像优先，如果特定区域的尺寸小，则将检测的区域的编码模式设置为运动优先，因此计算编码模式来作为编码参数。
按照本发明，在重要区域有运动的情况下，编码模式被设置为运动优先。在重要区域无运动的情况下，编码模式被设置为画面质量优先。因此，有运动的重要区域被平滑地移动，而没有运动的重要区域的画面质量被增进。即，按照本发明，在重要区域小和根据重要区域的尺寸画面质量的恶化不显著的情况下，运动比画面质量具有优先级，并且执行编码以便平滑地执行运动。而且，在重要区域大并且画面质量的恶化显著的情况下，画面质量比运动具有优先级，并且执行编码以便将对于重要区域尺寸适合的清晰度保持为高。
而且，本发明提供了一种程序，用于使得计算机根据设置编码比特数量的编码参数执行视频信号的编码，使所述计算机作用为：
(1)重要区域检测器件，用于在由要求高清晰度的视频信号显示的图像中检测一个特定区域来作为重要区域，并计算指示在所述特定区域的检测结果中的清晰度的可靠度；
(2)编码参数计算器件，用于计算对应于所计算的可靠度的值的检测区域的编码参数。
附图说明
图1是示出按照本发明的视频编码装置的第一实施例的结构示例的方框图，
图2是示出按照本发明的第一实施例的视频编码处理的流程的流程图，
图3是示出按照本发明的第一实施例的重要区域的检测结果的示例的示意图，
图4是按照本发明的第一实施例的区域划分图的示例的示意图，
图5是用于说明按照本发明的第二实施例的帧跳越确定的概念图，
图6是用于说明按照本发明的第四实施例的切出缩小处理的概念图，
图7是示出按照本发明的第四实施例切出区域计算的示例的概念图，
图8是示出传统的视频编码装置的结构的示例的方框图。
在附图中，附图标记1表示视频编码装置；102是输入部分；103是预处理部分；104是运动补偿部分；105是DCT部分；106是量化部分；107是可变长度编码部分；108是解码部分；109是重要区域检测部分；110是编码参数计算部分；111是编码数量控制部分；401是区域划分图；402是小块；601是缩小的图1；602是缩小的图2；603是缩小的图3；701是重要区域；702是切出区域；710是输入图像。
具体实施方式
以下，参照附图来说明本发明的实施例。[第一实施例]
图1是示出按照本发明的视频编码装置的第一实施例的结构的方框图。按照实施例的视频编码装置1的构成是：预处理部分103，用于执行对输入视频的预滤波处理和预处理以便以小块单位切出视频；运动补偿部分104，具有三种操作模式，用于预测和补偿从预处理部分103输入的视频的运动；DCT部分105，用于正交变换(离散余弦变换)从运动补偿部分104输出的差值或视频信号本身；量化部分106，用于在由DCT部分105正交变换的频率区域执行量化数据的处理；可变长度编码部分107，用于执行可变长度编码，以便在由量化部分106量化的数据被扫描宽度编码的同时分配具有对应于一个值的发生概率的不同长度的编码；解码部分108，用于解码由量化部分106量化的数据；重要区域检测部分109，用于检测输入视频的清晰度被增进的重要区域；编码参数计算部分110，用于确定运动补偿部分104的运动补偿模式和在量化部分106中的量化系数；编码数量控制部分111，用于根据编码数量的目标值于实际累计值的偏移、通过编码参数计算部分110来控制可变长度编码部分107的编码数量；用于向预处理部分103和重要区域检测部分109输入视频信号的输入部分102连接到用于输出在可变长度编码部分107中产生的编码视频信号的输出部分112。视频编码装置1用于以确定的传输比特率编码视频信号。
图2是示出在视频编码装置1中用于处理视频信号的流程的流程图。视频编码装置1依序执行在步骤201的输入视频信号的视频输入处理，在步骤202的检测重要区域的重要区域检测处理，在步骤203的计算编码参数的编码参数计算处理，在步骤204的预处理输入图像的预处理，在步骤205的编码视频信号的视频编码处理，在步骤206的解码编码的视频信号的视频解码处理，在步骤207的结束确定处理，步骤201-207的处理被重复直到确定结束处理。
下面说明按照实施例的操作。在步骤201的输入视频信号的处理中，首先，输入部分102从视频信号检测同步信号，并向预处理部分103和重要区域检测部分109输出对于一个屏幕的构成视频信号的图像。接着，在步骤202的重要区域检测处理中，重要区域检测部分109检测在从输入部分102输入的对于一个屏幕的图像数据和诸如平均面部图像的预先存储的图像数据之间具有高相关性的一个区域。然后，通过将具有最高相关性的一个区域设置为重要区域，一个检测结果和要作为相关值的可靠度被输出到编码参数计算部分110。
图3是示出重要区域检测部分109的检测结果的示例的示意图。例如，在矩形区域被输出作为检测结果的情况下，输出包括在重要区域中的重心的坐标(cx，cy)和在距离重心的垂直和水平方向上的半径(rx，ry)。输出在重要区域检测部分109的检测结果的方法不限于此，而是可以使用任何能够指定区域的输出方法。检测重要区域的方法不限于使用在图像之间的相关值。也有可能使用任何能够计算区域检测和表示在检测中的精确度的可靠度的方法。
在步骤203的计算编码参数的编码参数计算处理中，编码参数计算部分110利用从重要区域检测部分109输出的区域信息和重要区域可靠度来计算编码参数以及从后述的编码数量控制部分111输出的分配的编码数量。首先，编码参数计算部分110通过利用重要区域的检测结果将一个屏幕划分为包括高画面质量区域和低画面质量区域的两个区域。
图4是示出区域划分的示例的示意图。小块402对应于16×16像素的方块并集中了四个8×8像素的DCT块。区域划分图401对应于一个帧。阴影部分表示由重要区域检测部分109获得的检测结果。
包括检测结果的一组小块402被设置为高画面质量区域，其它区域被设置为低画面质量区域。在区域划分图401中，具有值1的小块402被设置为在高画面质量区域，具有0值的小块402被设置为在低画面质量区域中。
下面，计算高画面质量区域和低画面质量区域的编码参数。在实施例中，量化值被设置为要计算的编码参数。
在高画面质量区域和在低画面质量区域中的量化值通过三个步骤计算，下面详细说明。
(1)现在说明在高画面质量区域和在低画面质量区域中小块402的分配编码数量的计算。以公式(1.1)和(1.2)来表示、通过利用从后述的编码数量控制部分111输出的图像i的分配编码数量Bi、来计算在高画面质量区域和在低画面质量区域中向每个小块402的分配编码数量AH和AL的方法。在公式(1.1)中，AH表示在高画面质量区域中的小块402平均分配编码数量，N表示在一个帧中的小块的数量，α表示一个分配比例因子，它是用于提高向高画面质量区域的分配的编码数量的因子。在公式(1.2)中，NH表示在选择区域中的小块的数量，NL表示在选择区域外部的小块的数量。在公式(1.3)中，“可靠度”表示在0至1之间的小数的可靠度，β表示具有正值的加权因子。 A H = B i N * α . . . . . . . . . ( 1.1 ) A L = B i - A H * N H N L * α . . . . . . . . . ( 1.2 )
α＝(1+reliability*β)    (1.3)
编码参数计算部分110利用公式(1.1)和(1.2)来计算在高画面质量区域和在低画面质量区域的每个中向小块402的分配编码数量。如果可靠度高，则分配比例因子α被进一步提高。因此，可以提高向高画面质量区域的分配编码数量。
(2)现在说明量化值的计算。在设置了向高画面质量区域和在低画面质量区域的分配编码数量之后，按照各个分配编码数量来计算在小块402中的量化值。在公式(1.9)中表示了量化值的计算方法。在公式(1.9)中，QH表示在高画面质量区域中的量化值，AH表示在属于高画面质量区域中的小区域中的分配编码数量，QL表示在低画面质量区域中的量化值，AL表示在属于低画面质量区域中的小区域中的分配编码数量，f(x)表示将量化值返回编码数量x的一个函数，具有当编码数量被进一步提高的时候返回更小的量化值的属性。在公式(1.9)中，QH和QL由Qn表示，AH和AL由An表示。
Qn＝f(An)    (1.9)
编码参数计算部分110按照公式(1.9)计算在高画面质量区域和在低画面质量区域的每个中的量化值。如上所述，编码参数计算部分110计算在高画面质量区域和在低画面质量区域的每个中的区域划分图401和小块402的量化值，并向量化部分106输出所计算的区域划分图401和每个量化值。
在步骤204的预处理输入图像的预处理中，预处理部分103对于从编码参数计算部分110向从输入部分102输出的图像数据提供指令的情况执行必要的预处理，并向运动补偿部分104输出所处理的图像数据。下面的两个预处理被执行。更具体而言，存在(1)预滤波处理：对输入图像提供低通滤波器，因此消除了图像的高频分量并容易地执行编码，(2)切出处理：当输入图像尺寸大于编码的图像尺寸的时候，切出输入图像的部分或全部区域并执行缩小处理以执行对编码的图像尺寸的调整。虽然在本实施例中未执行两个处理中的任何一个，但是它们在后述的其它实施例中被执行。
进一步，输入图像的一部分被因此切出并进行缩小处理。因此，与缩小整个输入图像的方法相比较，有可能产生放大的显示的视觉效果。例如，假设输入图像是4CIF(704×576像素)并且编码的图像尺寸是QCIF(176×576像素)。在这种情况下，与通过将整个输入图像缩小到1/4而建立的QCIF图像相比，通过切出输入图像(352×288像素)的一部分和将同一输入图像缩小到1/2而建立的QCIF图像，可以具有放大的显示的双重视觉效果。
在步骤205的编码视频信号的视频编码处理中，视频信号被划分为8×8像素的多个块，对每个块执行DCT和反向DCT处理，对每个作为一组2×2块的小块402执行运动预测、运动补偿处理、量化处理、反向量化处理和可变长度编码处理。并且，在每个处理块中，当结束在一个帧的所有块或所有小块402的处理的时候，向下一个处理块输出处理的结果。
更具体而言，运动补偿部分104利用从预处理部分103输出的一个帧的图像数据和作为从后述的解码部分108输出的在时间上的最后一个解码图像的基准图像、来搜索具有高相关性的一个区域，从原始图像减去具有最高相关性的区域的一个基准图像以计算预测误差，并向DCT部分105输出所述预测误差。而且，用于预测的一个区域的运动向量被输出到可变长度编码部分107和解码部分108。在编码的开始，在一个帧前不存在解码的图像。因此不执行运动补偿。
DCT部分105对于从运动补偿部分104输出的预测误差执行离散余弦变换(DCT)以计算DCT系数和向量化部分106输出DCT系数。量化部分106利用从DCT部分105输出的DCT系数、从编码参数计算部分110输入的区域划分图401和在高和低画面质量区域中的量化值来执行量化处理。量化部分106参考区域划分图401获得每个小块402(高画面质量区域和在低画面质量区域)的属性。利用按照所述属性的量化值，对DCT系数执行相除以获得一个商，因此，计算了量化的DCT系数，并且向可变长度编码部分107和解码部分108输出区域划分图401、在高和在低画面质量区域中的量化值和量化的DCT系数。
可变长度编码部分107执行对于从量化部分106输出的量化值、量化的DCT系数和从运动补偿部分104输出的运动向量的可变长度编码，并向输出部分112输出可变长度编码和向编码数量控制部分111输出所产生的编码数量。
编码数量控制部分111利用从可变长度编码部分107输出的所产生的编码数量计算向下一个帧的分配编码数量，并向编码参数计算部分110输出分配编码数量。将描述利用公式(1.10)和(1.11)计算向帧i的分配编码数量的方法。
在本实施例中，在预定数量的帧中执行编码数量控制，并且将编码数量控制的集合单位称为GOP。在公式(1.10)中，BGOP表示在编码数量控制中的1GOP的分配编码数量，T表示传输比特率，NGOP表示在1GOP中的帧的数量，帧频(Framerate)表示帧的速率。在公式(1.11)中，Bi表示要分配到帧i的编码数量，bj表示在帧j中产生的编码数量。 B GOP = T * N GOP Framerate . . . . . . . . . . . ( 1.10 ) B GOP = B GOP - Σ j = 1 i - 1 b j N GOP - ( i - 1 ) . . . . . . . . . . ( 1.11 )
要被编码的视频的单位是画面。一个画面以原始图像的帧单位或场单位构成。通过图像引用方法，画面包括三种画面I、P和B，每种画面的编码数量不同。
在步骤205的视频解码处理中，解码部分108将DCT系数乘以对应于利用区域划分图401的每个小块402(高画面质量区域和在低画面质量区域)的属性的量化值、从量化部分106输出的在高和低画面质量区域中的量化值和量化的DCT系数，因此计算了反向量化DCT系数。下一步，对反向量化DCT系数执行反向DCT以计算在解码后的预测误差。进一步，利用从运动补偿部分104输出的运动向量，从存储在内存中的基准帧来计算基准区域，并且基准区域被加到预测误差以计算当前的解码图像。然后，当前的解码图像被输出到运动补偿部分104并且内存被替换为解码图像。
视频编码装置1重复从步骤201到步骤207的处理以执行视频编码。在步骤207的结束确定处理中，将在输入部分102中视频信号的输入停止的情况确定为编码结束，因此结束编码处理。
按照本实施例的视频编码装置1包括：重要区域检测部分109，用于自动检测在屏幕中的重要区域；编码参数计算部分110，用于计算对应于表示检测精确度的可靠度的量化值。因此，当检测区域的检测可靠度高的时候，编码参数计算部分110进一步提高向检测区域的分配编码数量和进一步降低量化值。因此，有可能进一步增进画面质量达到这样的程度，即具有重要区域的高概率的区域被自动适配于所述概率。而且，同样，在可靠度低和实际重要区域偏离检测结果的时候，有可能防止在实际重要区域中检测误差区域的画面质量极度恶化。
虽然在本实施例中在选择区域的内部和外部的每个中在用于向小块402的编码数量分配的每个区域中使用一致的值，但是有可能执行对应于象在一般编码数量控制中一样的小块402的复杂程度的编码数量分配。
另外，为了将计算机作为象本实施例的所述视频编码装置一样来运行，也提出了可以应用到计算机的程序。
所述程序用于使得计算机根据设置编码比特数量的编码参数来执行视频信号的编码，使所述计算机作用为：重要区域检测器件，用于在由要求高清晰度的视频信号显示的图像中检测一个特定区域来作为重要区域，并计算指示在所述特定区域的检测结果中的清晰度的可靠度；编码参数计算器件，用于计算对应于所计算的可靠度的值的检测区域的编码参数。[第二实施例]
下面，说明按照本发明的视频编码装置的第二实施例。由于按照本实施例的视频编码装置的结构与图1所示的第一实施例相同，因此，省略具有相同结构的每个部分的结构的说明，并参照在第一实施例中使用的附图。按照本实施例的视频编码装置1也以确定的传输比特率编码视频信号，并包括：运动补偿部分104；重要区域检测部分109，用于自动检测在屏幕中的重要区域；编码参数计算部分110，用于计算对应于表示检测精确度的可靠度的图像更新率。
下面，说明本实施例。在本实施例中，除了编码参数计算部分110和运动补偿部分104的操作之外的操作与第一实施例相同。因此，下面将说明具有不同操作的这两个功能块。
按照本实施例的编码参数计算部分110利用从重要区域检测部分109输出的检测结果和检测可靠度以与第一实施例相同的方式来执行区域划分，因此计算对于每个区域的图像更新率。
在按照本实施例的编码参数计算部分110中的用于计算图像更新率的步骤中，(1)执行与在按照第一实施例的编码参数计算部分110中在高画面质量区域和在低画面质量区域中的每个中向小块402的分配编码数量的计算相同的处理，以便计算每个分配编码数量，并且使用同一值来计算在高画面质量区域和在低画面质量区域中的每个中的图像更新率。为此，当在高和低画面质量区域的每个中的分配编码数量被确定的时候，按照所述分配编码数量来计算屏幕更新率用于计算按照本实施例的编码参数计算部分110的图像更新率。在计算屏幕更新率之前，按照公式(2.1)来计算帧i的量化值。在公式(2.1)中，Qi表示帧i的量化值，Bi表示帧i的分配编码数量，N表示在一个帧中的小块的数量，f(x)表示以与在公式(1.9)中相同的方式返回量化值的函数。
Qi＝f(Bi/N)    (2.1)
假定在高和低画面质量区域中的量化值使用了共同的值。在公式(2.2)中示出了计算屏幕更新率的方法的一个示例。在公式(2.2)中，fpsH表示在高画面质量区域中的屏幕更新率，AH表示在高画面质量区域中的小块402的分配编码数量，fpsL表示在低画面质量区域中的屏幕更新率，AL表示在低画面质量区域中的小块402的分配编码数量，g(x，q)表示返回对于编码数量x和量化值q的屏幕更新率的函数并具有这样的属性：当编码数量x大和量化值q大的时候返回高的屏幕更新率。
fpsH＝g(AH，QH)        (2，2)
fpsL＝g(AL，QL)
当按照公式(2.2)计算在高和低画面质量区域中的屏幕更新率的时候，如果检测可靠度高，则在高画面质量区域中的屏幕更新率提高。
如上所述，编码参数计算部分110计算区域划分图401和高和低画面质量区域的每个小块402的量化值，并向量化部分106输出所计算的所述区域划分图401和每个量化值。进一步，编码参数计算部分110按照所计算的图像更新率确定是否执行了编码。如果未执行编码，则向运动补偿部分104输出编码跳越信号。
编码参数计算部分110参见高和低画面质量区域的屏幕更新率来确定在屏幕更新率等于输入帧频的区域执行编码。相反，当屏幕更新率不同于输入帧频的时候，确定仅仅当下面公式(2.3)成立的时候执行编码。对于确定未执行编码的区域，向运动补偿部分104输出编码跳越信号和区域划分图401。
在公式(2.3)中，i表示一个帧计数器的值，x mod y表示通过将x除以y获得的余数，fpsin表示输入帧频，fpsn表示屏幕更新率。编码参数计算部分110在输出数据后将帧计数器加1。 [ i mod ( fps in fps n ) ] = 0 . . . . . . . ( 2.3 )
参见从编码参数计算部分110提供编码跳越的指令的画面质量区域的小块402，运动补偿部分104参见区域划分图401将对应小块402的输入图像初始化为0，并向DCT部分105输出输入的图像。因此，提供编码跳越的指令的区域的被使得进入屏幕不更新的状态。
按照本实施例，提供了：重要区域检测部分109，用于自动检测在屏幕中的重要区域；编码参数计算部分110，用于如果检测检测区域的可靠度高则提高检测区域的屏幕更新率。结果，有可能获得具有高屏幕更新率和平滑运动的图像，使得具有重要区域的高概率的区域自动适配于所述概率。而且，同样，在可靠度低和检测结果偏离实际重要区域的情况下，有可能防止在实际重要区域的检测误差部分中运动的平滑性极度恶化。
虽然在本实施例中已经描述了从高和低画面质量区域的分配编码数量计算每个屏幕更新率的示例，但是不限于使用分配编码数量。特别是在低比特率的视频编码中，虚拟缓冲器的剩余数量和在编码中的帧跳越阈值以便用于执行编码跳越处理而不编码小块402或帧。因此，视频编码装置1设置帧跳越阈值来执行编码跳越处理。结果，可以改变屏幕更新率。通过利用屏幕更新率，对于高和低画面质量区域的每个获得帧跳越阈值并将其与每个区域的所产生的编码数量相比较。因此，对于每个区域执行编码跳越处理。
图5是示出帧跳越确定的概念图。在视频编码装置1中提供了虚拟缓冲器，用于测量在视频编码装置1中的编码数量的时间转换。在视频编码装置1中的编码数量每次输入和编码视频的时候得到提高，并通过每单位时间以恒定的速率从视频编码装置1向传输路径输出编码被降低。
在图5中的图表示虚拟缓冲器的剩余数量的时间转换。每次输入和编码视频(以下称为编码定时)的时候，编码数量被提高以便降低剩余数量，并且以恒定的速率从缓冲器输出编码以便以恒定的速率提高剩余数量。在每个编码定时中，根据虚拟缓冲器的剩余数量确定是否执行编码(帧跳越确定)。用于帧跳越确定的一个值是帧跳越阈值。在图5中，在编码定时d，虚拟缓冲器的剩余数量等于或小于帧跳越阈值。因此，确定未执行编码。为此，在编码定时d不降低剩余数量。[第三实施例]
下面，说明按照本发明的视频编码装置的第三实施例。由于按照本实施例的视频编码装置的结构与图1所示的第一实施例相同，因此，省略具有相同结构的每个部分的结构的说明，并参照在第一实施例中使用的附图。按照本实施例的视频编码装置1也以确定的传输比特率编码信号，并包括：预处理部分103，用于预处理输入的视频信号；重要区域检测部分109，用于自动检测在屏幕中的重要区域；编码参数计算部分110，用于计算对应于表示检测精确度的可靠度的、在重要区域外部提供的预处理部分103的前置滤波器的强度。
下面，说明按照本实施例的操作。在本实施例中，除了预处理部分103和编码参数计算部分110的操作之外的操作与第一实施例相同。因此，下面将说明具有不同操作的这两个功能块。
按照本实施例的编码参数计算部分110利用从重要区域检测部分109输出的检测结果和检测可靠度以与第一实施例相同的方式来建立区域划分图401，按照可靠度计算在高画面质量区域和在低画面质量区域的量化值，并将它们输出到量化部分106。进一步编码参数计算部分110利用检测可靠度计算要提供于低画面质量区域的前置滤波器的强度，并向预处理部分103输出区域划分图401和前置滤波器的强度。
在按照本实施例的预处理部分103中，一个平滑滤波器被用做前置滤波器，并且滤波器的强度被设置为平滑滤波器的抽头的数量。更具体而言，具有抽头数量M的前置滤波器用于将(2M+1)×(2M+1)像素的中间像素值替换为(2M+1)×(2M+1)像素的平均值。前置滤波器不限于平滑滤波器而是可以使用任何滤波器。
以下列公式(3.1)来表示计算前置滤波器的强度的一种方法。在公式(3.1)中，Tn表示对于小块n的前置滤波器的抽头的数量，AL表示低画面质量区域的分配编码数量，h(x)表示返回对于编码数量x的抽头数和返回对于大编码数量的抽头的小数量一个函数。按照公式(3.1)，要作为前置滤波器的强度的抽头的数量被计算和作为前置滤波器的强度输出到预处理部分103。
Tn＝h(An)    (3.1)
预处理部分103利用从编码参数计算部分110和具有各种强度的前置滤波器输出的区域划分图104对于从输入部分102输出的输入图像执行滤波处理。
如上所述，假定一个平滑滤波器用于按照本实施例的预处理部分103的滤波处理。预处理部分103执行将(2M+1)×(2M+1)像素的平均值替换为中间像素的处理，其中对于在低画面质量区域的一个像素，滤波强度＝抽头数量被设置为M，预处理部分103并在滤波后向运动补偿部分104输出图像数据。
因此，在预处理部分103的滤波处理中，当使用具有大量抽头的平滑滤波器的时候，由滤波减少的图像的高频分量被提高，并且在编码后产生的编码的数量也被降低，以便获得模糊的图像。而且，在编码参数计算部分110中，当提高检测可靠度的时候，降低了向低画面质量区域的分配编码数量。因此根据公式(3.1)，前置滤波器的强度被设置为大，并且从低画面质量区域中消除了高频分量，以便可以减少编码数量。
按照本实施例，如果通过重要区域检测部分109获得的重要区域的检测可靠度高，则编码参数计算部分110向预处理部分103设置一个前置滤波器，它对于周围的低画面质量区域为强。结果，如果重要区域的概率高，则除了重要区域以外的区域被使得具有更模糊的图像，以便可以减少编码数量。因此，有可能密集地向具有重要区域的高概率的区域分配编码数量，于是增进了画面质量。而且，同样，在可靠度低和检测区域偏移实际重要区域的情况下，有可能防止在实际重要区域中的检测误差部分(这个部分也具有一定程度的高可靠度)变为极度模糊的图形，因此抑制了在重要区域的外部的画面质量的恶化。[第四实施例]
下面，说明按照本发明的视频编码装置的第四实施例。由于按照本实施例的视频编码装置的结构与图1所示的第一实施例相同，因此，省略具有相同结构的每个部分的结构的说明，并参照在第一实施例中使用的附图。按照本实施例的视频编码装置1也以确定的传输比特率编码视频信号，并包括：预处理部分103；重要区域检测部分109，用于自动检测在屏幕中的重要区域；编码参数计算部分110，用于计算对应于表示检测精确度的可靠度的从输入图像的重要区域切出尺寸。
下面，说明按照本实施例的操作。在本实施例中，除了编码参数计算部分110和预处理部分103的操作之外的操作与第一实施例相同。因此，下面将说明具有不同操作的这两个功能块。
而且，在本实施例中，假定从输入部分102输入的图像的尺寸是4CIF(704×576像素)，并且编码尺寸是QCIF(176×144像素)，预处理部分103切出输入图像的一部分并且如果必要的话执行对于编码尺寸的缩小处理。
图6是示出在预处理部分103中的缩小处理的概念图。在图6中，假定输入图像尺寸是4CIF并且编码尺寸是QCIF。通过切出和缩小整个输入图像610而获得缩小的图像601，通过从输入图像610切出和缩小区域1部分而获得缩小的图像602，通过从输入图像610切出和缩小区域2部分而获得缩小图像603。通过比较这些缩小的图像601-603，最大地放大了具有最大切出尺寸的缩小图像603。
按照本实施例的编码参数计算部分110利用从重要区域检测部分109输出的检测结果和检测可靠度计算输入图像的切出区域，并向预处理部分103输出切出区域信息。
图7是示出切出区域计算的概念图。在图7中，输入图像710是具有Win＝704和Hin＝756的图像，重要区域701是从重要区域检测部分109输出的检测区域，切出区域702是由编码参数计算部分110计算的切出区域，它具有Hcut×Wcut像素的尺寸并满足公式(4.1)以保持纵横比。
Win∶Hin＝Wcut∶Hcut    (4.1)
在下列公式(4.2)到(4.5)中表示了计算对应于可靠度的切出尺寸的方法。公式(4.2)用于将重要区域701适配于输入图像701的纵横比。在公式(4.2)中，rx表示在重要区域701的水平方向的半径，ry表示在重要区域701的纵向方向的半径，Win表示输入图像710的水平尺寸，Hin表示重要区域701的纵向尺寸，Worig表示通过纠正重要区域701的纵横比而获得的水平尺寸，Horig表示通过纠正重要区域701的纵横比而获得的纵向尺寸。在公式(4.3)中，γ表示重要区域701的放大比例，α表示具有正值的加权系数，可靠度表示具有正值1或更小的检测可靠度。按照公式(4.3)，当可靠度低的时候，放大比γ高。
在公式(4.4)中，γmax定义了放大比的上限。假定由公式(4.4)计算的γ不超过γmax。在公式(4.5)中，Wcut表示切出区域702的水平尺寸，Hcut表示切出区域702的纵向尺寸，检测区域的各个尺寸被乘以放大比。如果
Figure A0215848100231
，则Worig＝2×rx， H orig = W orig × H in W in 否则 Horig＝2×ry， W orig = H orig × W in H in . . . . . . . . ( 4.2 ) γ = ( 1 + α reliability ) . . . . . . . . . . . ( 4.3 ) γ max = W in W orig . . . . . . . . . . ( 4.4 )
Wcut＝Worig×γ，Hcut＝Horig×γ  (4.5)
如上所述，如果检测可靠度低，则按照本实施例的编码参数计算部分110将作为切出区域702的比重要区域701大的区域计算为检测结果，并向预处理部分103输出重心坐标(cx，xy)和水平和纵向尺寸Hcut和Wcut。而且，编码参数计算部分110以与在第一实施例中相同的方式计算高画面质量区域的量化值，并向量化部分106输出具有全部值为1的区域划分图401，即整个屏幕为所述高画面质量区域和所述量化值的区域划分图401。
预处理部分103执行缩小处理以便具有从编码参数计算部分110输出的重心坐标(cx，xy)和水平和纵向尺寸Hcut和Wcut的区域具有要从自输入部分102输出的输入图像710切出的编码尺寸，并向运动补偿部分104输出缩小的图像。
按照本实施例，当从重要区域检测部分109获得重要区域701的检测可靠度高的时候，编码参数计算部分110将从输入图像710切出的重要区域701的尺寸设置为小。因此，在编码参数计算部分110中，可以进一步提高放大比来执行编码。而且，在检测可靠度低的情况下，要从输入图像710切出的区域被设置为高于检测的重要区域701。因此，在检测比低的情况下，即使例如检测结果偏离实际重要区域701，也有可能降低实际重要区域701漏出切出区域702的可能性。因此，有可能产生放大效果而不影响检测比。[第五实施例]
下面，说明按照本发明的视频编码装置的第五实施例。由于按照本实施例的视频编码装置的结构与图1所示的第一实施例相同，因此，省略具有相同结构的每个部分的结构的说明，并参照在第一实施例中使用的附图。按照本实施例的视频编码装置1也以确定的传输比特率编码视频信号，并包括：预处理部分103，用于预处理输入的视频；重要区域检测部分109，用于自动检测在屏幕中的重要区域701；编码参数计算部分110，用于计算对应于表示检测精确度的可靠度的来自输入图像710的重要区域701的放大纠正比。
下面，说明按照本实施例的操作。在按照本实施例的视频编码装置1中，除了编码参数计算部分110和预处理部分103的操作之外的操作与第一实施例相同。因此，下面将说明具有不同操作的这两个功能块。
按照本实施例的编码参数计算部分110利用从重要区域检测部分109输出的检测区域和检测可靠度纠正对应于可靠度值重要区域701的尺寸，因此计算高画面质量区域。纠正重要区域701的尺寸的原因是存在如果可靠度低则实际重要区域偏移检测的重要区域的可能性。在这种情况下，如果检测区域被设置为高画面质量区域，则实际重要区域被设置为低画面质量区域以至实际重要区域不能被增进画面质量。在本实施例中，如果可靠度的值小，则检测区域被对应于这个值放大，因此纠正了区域。
在下面公式(5.1)中表示了计算区域纠正的放大比的方法。在公式(5.1)中，γ表示区域的放大比例，α表示具有正值的放大加权系数，“可靠度”表示可靠度。按照公式(5.1)，当可靠度低的时候，区域的放大比被设置为高。在公式(5.2)中，γmax定义了放大比的上限，Win表示重要区域701的水平尺寸，rx表示在检测的重要区域701的水平方向的半径，假定放大比γ不超过γmax。在公式(5.3)中，rx`表示在放大和纠正后获得的重要区域701的水平方向的半径，ry`表示在放大和纠正后获得的重要区域701的纵向方向的半径，ry表示在检测的重要区域701的纵向方向的半径。 γ = ( 1 + α reliability ) . . . . . . . . . . . . ( 5.1 ) γ max = W in 2 × rx . . . . . . . . ( 5.2 )
rx′＝rx×γ，ry′＝ry×γ    (5.3)
编码参数计算部分110按照公式(5.1)到(5.3)放大和纠正检测的重要区域701，并随后以与第一实施例相同的方式设置包括在纠正后获得重要区域701的由小块402构成的高画面质量区域，因此纠正了区域划分图401。而且，编码参数计算部分110以与第一实施例相同的方式计算对于高和在低画面质量区域的每个的量化值，并向量化部分106输出区域划分图401和在高画面质量区域和在低画面质量区域中的量化值。预处理部分103根据从编码参数计算部分110输出的切出区域信息执行对输入图像710的缩小处理，并向运动补偿部分104输出缩小的图像。
按照本实施例，如果检测可靠度低则编码参数计算部分110更大地放大和纠正检测的重要区域701。结果，同样，在检测精确度低的情况下，有可能增进实际重要区域701的画面质量而不管检测精确度如何。因此，同样，在重要区域701的概率低的情况下，实际重要区域701的画面质量不被错误地恶化而是可以被增进。[第六实施例]
下面，说明按照本发明的视频编码装置的第六实施例。由于按照本实施例的视频编码装置的结构与图1所示的第一实施例相同，因此，省略具有相同结构的每个部分的结构的说明，并参照在第一实施例中使用的附图。按照本实施例的视频编码装置1也以确定的传输比特率编码视频信号，并包括：重要区域检测部分109，用于自动检测在屏幕中的重要区域701；编码参数计算部分110，用于确定是否重要区域701被从输入图像710切出、量化值被加权和计算或它们被对应于表示检测精确度的可靠度而组合。
下面，说明按照本实施例的操作。由于除了按照本实施例的视频编码装置1的编码参数计算部分110的操作之外的操作与第四实施例相同，因此，下面将说明具有不同操作的这个功能块。而且。在本实施例中，假定输入图像710是4CIF(704×576像素)并且编码尺寸是QCIF(176×144像素)，并且预处理部分103切出输入图像710的一部分并如果必要的话执行对于编码尺寸的缩小处理。
编码参数计算部分110利用从重要区域检测部分109输出的检测结果和可靠度确定是否重要区域701被切出或在高和低画面质量区域之间的不同的量化值被计算，并向预处理部分103输出所计算的切出区域信息，进一步向量化部分106输出区域划分图401和高和低画面质量区域的量化值。
编码参数计算部分110将可靠度设置为一个标准，并且如果可靠度等于或大于某个阈值则切出和编码重要区域701，同时向高画面质量区域中设置重要区域并设置量化值小于在低画面质量区域中的量化值。相反，在可靠度低于阈值的情况下，重要区域701不被切出而是重要区域被设置到高画面质量区域中并且量化值被设置得小于在低画面质量区域的量化值。
在本实施例中，假定切出重要区域701，即计算切出区域702的方法与第四实施例相同，并且如果可靠度低则比重要区域701大的区域被设置为切出区域702。而且，假定设置高画面质量区域的方法和计算高和低画面质量区域的方法与在第一实施例中相同，并且如果可靠度高则设置小的量化值。
按照本实施例，如上所述，编码参数计算部分110起初重要区域701并且如果检测可靠度高于某个阈值则增进画面质量。因此，重要区域701可以被进一步放大以便可以增进画面质量。相反，如果可靠度低，则不执行切出而仅仅执行增进画面质量。结果，同样，在检测精确度低的情况下，可以保持重要区域701的清晰度为高并且可以因此执行编码。因此，有可能保持重要区域701的清晰度为高而没有检测精确度的影响。[第七实施例]
下面，说明按照本发明的视频编码装置的第七实施例。由于按照本实施例的视频编码装置的结构与图1所示的第一实施例相同，因此，省略具有相同结构的每个部分的结构的说明，并参照在第一实施例中使用的附图。按照本实施例的视频编码装置1也以确定的传输比特率编码视频信号，并包括：重要区域检测部分109，用于自动检测在屏幕中的重要区域701；编码参数计算部分110，用于改变对应于检测区域尺寸的编码优先模式。
下面，说明按照本实施例的操作。在本实施例中，除了按照第三实施例的编码参数计算部分110的操作之外的操作与第二实施例相同。因此，下面将说明具有不同操作的功能块110。按照本实施例的编码参数计算部分110利用从重要区域检测部分109输出的检测结果和可靠度选择编码优先模式。并按照优先模式计算编码参数。
在本实施例中，编码优先模式提出：(1)运动优先模式，即用于使得屏幕更新间隔的缩小对于画面质量的增进具有优先级并向运动平滑性提供优先的编码模式，(2)画面质量优先模式，即用于使得在画面质量的增进具有对于屏幕更新间隔的缩小的优先级并向屏幕的画面质量提供优先的编码模式。
通过利用重要区域701的尺寸与输入图像710的尺寸的比来执行在编码参数计算部分110中的优先模式的确定。在重要区域701的尺寸小于输入图像710的尺寸的情况下，小区域的画面质量的恶化不显著。因此，为了增进图像的清晰度，更有效地将优先提供到运动平滑性而不是画面质量。相反，在重要区域701的尺寸大于输入图像710的情况下，大区域的画面质量的恶化更显著。因此，为了增进图像的清晰度，更有效地将优先提供到画面质量而不是运动平滑性。
因此，如果重要区域701的尺寸等于或大于某个阈值，则编码参数计算部分110设置画面质量优先模式，并且如果重要区域701的尺寸小于某个阈值，则设置运动优先模式。因此计算了编码参数。要用于编码模式确定的阈值被设置为例如输入图像710的1/2。
在优先模式的确定之前，编码参数计算部分110利用从重要区域检测部分109输出的检测结果设置一个高画面质量区域以与在第一实施例中相同的方式来计算区域划分图401。
下面说明在每个编码模式中计算编码参数的方法。
(1)在画面质量优先模式中，如果重要区域701的尺寸等于或大于输入图像710尺寸的一半，则编码参数计算部分110确定设置画面质量优先模式。如果重要区域701的尺寸进一步提高，则重要区域701的量化值被设置为更小并且整个屏幕更新间隔被设置为更大。在本实施例中，水平尺寸用做重要区域701的尺寸，但不限于此而是可以使用任何表示尺寸的值。
在下面的公式(7.1)中表示了计算重要区域701的量化值和屏幕更新间隔的方法。在公式(7.1)中，rx表示在重要区域701的水平方向的半径，Win表示输入图像710的水平尺寸，δ表示水平尺寸与重要区域701的输入图像710的比，如果重要区域701的尺寸提高则它的值提高，它具有最大值1.0。在公式(7.2)中，AH表示由公式(1.1)计算的向高画面质量区域的分配编码数量，f(x)表示与公式(1.9)相同的函数，具有如果x更大则返回更小的值的特性，QH表示在高画面质量区域中的量化值，如果重要区域701的尺寸比δ高则它被设置为小。在公式(7.3)中，AL表示由公式(1.2)计算的向低画面质量区域的分配编码数量，QL表示在低画面质量区域中的量化值。在公式(7.4)中，g(a，q)表示与公式(2.2)相同的函数，具有如果a和q大则返回大的值的特性。fps表示对高和低画面质量区域共同的屏幕更新率。 δ = 2 × rx W in . . . . . . . . . . ( 7.1 )
QH＝f(AH×(1+δ))    (7.2)
QL＝f(AL)    (7.3)
fps＝g(AH，QH)    (7.4)
利用公式(7.1)到(7.4)，高和低画面质量区域的量化值和共同的屏幕更新率被计算。更具体而言，当重要区域701的尺寸大的时候，高画面质量区域的量化值通过公式(7.2)被设置为更小以便可以将画面质量保持为高。进一步，量化值被设置为更小。因此，按照公式(7.4)，屏幕更新率被相应地设置为更小。
(2)在运动优先模式中，如果重要区域701的尺寸小于输入图像710尺寸的一半，则编码参数计算部分110确定设置运动优先模式。如果重要区域701的尺寸进一步提高，则重要区域701的图像更新率被设置为更大并且整个屏幕更新间隔被设置为更小。在本实施例中，水平尺寸用做重要区域701的尺寸，但不限于此而是可以使用任何表示尺寸的值。
在下面的公式(7.10)中表示了计算重要区域701的量化值和屏幕更新间隔的方法。在公式(7.10)中，δ表示由公式(7.1)计算的重要区域701的尺寸的比，具有如果尺寸低则低的特性，AH表示由公式(1.1)计算的向高画面质量区域的分配编码数量，f(x)表示与公式(1.9)相同的函数，具有如果x更大则返回更小的值的特性，Q表示对于高和低画面质量区域共同的量化值，如果重要区域701的尺寸比δ低则它被设置为高。在公式(7.11)中，g(a，q)表示与公式(2.2)相同的函数，具有如果a和q大则返回大的值的特性。fps表示对低画面质量区域的屏幕更新率。
QH＝f(AH×δ)     (7.10)
fpsH＝g(AH，Q)    (7.11)
fpsL＝g(AL，Q)    (7.12)
利用公式(7.10)到(7.12)，高和低画面质量区域的共同的量化值和高和低画面质量区域中的每个的屏幕更新率被计算。更具体而言，当重要区域701的尺寸小的时候，对于高和低画面质量区域的共同量化值通过公式(7.10)被设置为更大。进一步，量化值被设置为更大。因此，按照公式(7.11)，高画面质量区域的屏幕更新率被相应地设置为更大。
如上所述，编码参数计算部分110按照重要区域701的尺寸来确定编码优先模式，按照优先模式计算区域划分图401、高和低画面质量区域的每个小块402的量化值和屏幕更新率，并向DCT部分105输出所计算的区域划分图401和每个量化值。
进一步，以与第二实施例相同的方式，编码参数计算部分110按照所计算的图像更新率确定是否执行编码，并且如果不执行编码则向运动补偿部分104输出编码跳越信号。编码参数计算部分110输出数据和随后将帧计数器加1。
参见从编码参数计算部分110提供编码跳越的指令的画面质量区域的小块402，运动补偿部分104参见区域划分图401将对应小块402的输入图像710初始化为0，并向DCT部分105输出输入的图像710。因此，提供编码跳越的指令的区域的被使得进入屏幕不更新的状态。
按照本实施例，如果重要区域701的尺寸大则编码参数计算部分110设置检测的重要区域701的量化值为小，画面质量的恶化显著。结果，可以执行向画面质量提供优先的编码。相反，在重要区域701的尺寸小并且画面质量的恶化不显著的情况下，重要区域701的屏幕更新率被设置为高以便可以执行向运动平滑性提供优先的编码。
因此，可以对应于重要区域701的尺寸而将清晰度保持为高，因此执行了编码。
本发明不限于所述的实施例，而是可以在不脱离所述范围的情况下基于不同的实施例而被执行而不管具体结构、功能、动作和效果如何。例如，可以通过组合量化值、更新率、帧跳越阈值、前置滤波器、切出尺寸和区域纠正参数中的至少两个而获得编码参数。
如上所详细描述，按照本发明的第一方面，提供了区域选择装置，能够在屏幕上由用户选择可选的区域。编码控制装置改变对于由用户选择的区域的编码参数。结果，用户可以选择一个区域，其中在对于一个视频的屏幕上的画面质量被增进。
按照本发明的第二方面，提供了重要区域检测器件，能够自动选择一个区域，其中在屏幕上的画面质量要被增进。对于检测区域，由编码参数计算器件计算和设置编码参数。结果，用户不需要在对于一个视频的屏幕上手动选择一个重要区域。视频编码装置自动改变重要区域的编码参数以便可以增进其图像质量二与另一个区域相区别，并且可以增进同一区域的清晰度。
按照本发明的第三方面，提供了重要区域检测器件，能够自动选择一个区域，其中在屏幕上的画面质量要被增进。对于检测区域的检测结果，由编码参数计算器件逐步地计算和设置编码参数。结果，同样，在重要区域不变成检测区域的情况下，有可能防止由于在画面质量的极度变差而导致干扰观看。
按照本发明的第四方面，重要区域检测器件计算表示在检测结果中的精确度的可靠度，编码参数计算器件对应于由重要区域检测器件计算的可靠度计算检测区域或检测区域外部的编码参数。结果，可以设置编码参数以便在具有高可靠度和重要区域的高概率的区域进一步提高清晰度。因此，有可能防止在未变成检测区域的重要区域的画面质量极度变差，导致同一区域的清晰度的极度降级。
按照本发明的第五方面，提供了预处理部分，用于利用重要区域检测器件的检测结果从输入图像切出检测区域或执行自动调整以具有可以容易地被看见的尺寸。结果，用户不需要选择在输入图像中的重要区域，并可以看到具有自动调整以便可以容易地看见重要区域的编码的图像。
按照本发明的第六方面，有可能通过利用作为由编码参数计算器件计算的编码参数的量化值设置由重要区域检测器件检测的区域的编码比特数量对应于检测区域的可靠度。
按照本发明的第七方面，有可能通过利用作为由编码参数计算器件计算的编码参数的更新率设置由重要区域检测器件检测的区域的编码比特数量对应于检测区域的可靠度。
按照本发明的第八方面，有可能通过利用作为由编码参数计算器件计算的编码参数的帧跳越阈值设置由重要区域检测器件检测的区域的编码比特数量对应于检测区域的可靠度。
按照本发明的第九方面，有可能通过利用作为由编码参数计算器件计算的编码参数的具有各种强度的前置滤波器设置由重要区域检测器件检测的区域的编码比特数量对应于检测区域的可靠度。
按照本发明的第十方面，有可能通过利用作为由编码参数计算器件计算的编码参数的切出尺寸设置由重要区域检测器件检测的区域的编码比特数量对应于检测区域的可靠度。
按照本发明的第十一方面，有可能通过利用作为由编码参数计算器件计算的编码参数的区域纠正参数设置由重要区域检测器件检测的区域的编码比特数量对应于检测区域的可靠度。
按照本发明的第十二方面，要由重要区域检测器件对应于可靠度的值计算所述编码参数的至少两个被组合，例如，组合前置滤波器和更新率。结果，可以增加编码参数的选择，并可以根据重要区域和其它区域的不同方式来更恰当地增进重要区域的画面质量。
按照本发明的第十三方面，编码参数计算器件利用重要区域检测器件的检测结果。将检测区域的编码模式确定为运动优先或画面质量优先。结果，可以编码具有运动的重要区域一具有平滑的运动。如果重要区域没有运动，则执行编码以增进画面质量。因此可以增进清晰度。
按照本发明的第十四方面，如果特定区域检测的可靠度的值大，则编码参数计算器件大程度地控制检测区域的量化值的降低程度，如果可靠度低，则小程度地控制检测区域的量化值的降低程度。因此，根据检测可靠度，可以显著地减少画面质量的恶化以获得在具有高可靠度和重要区域的高概率的的区域中的画面质量的增进。而且，在具有低可靠度和重要区域的低概率的区域中减少画面质量的恶化的降低程度。因此，同样，在检测结果偏离实际重要区域的情况下，有可能防止在实际重要区域中的检测误差部分的画面质量极度恶化。
按照本发明的第十五方面，如果特定区域检测的可靠度更大，则编码参数计算器件大程度地控制检测区域的屏幕更新率的提高程度，如果可靠度更低，则小程度地控制检测区域的屏幕更新率的提高程度。因此，在具有高可靠度和重要区域的高概率的区域可以将屏幕更新率设置得更高。因此可以执行编码以便自动平滑地执行重要区域的运动。相反，在具有低可靠度和重要区域的低概率的区域可以减少屏幕更新率的提高程度。因此，同样，在检测结果偏离实际重要区域的情况下，有可能防止在实际重要区域中的检测误差部分的运动的平滑性极度恶化。
按照本发明的第十六方面，如果特定区域检测的可靠度更大，则编码参数计算器件大程度地控制检测区域的帧跳越阈值的提高程度以便困难地执行编码跳越，如果可靠度更低，则小程度地控制检测区域的帧跳越阈值的提高程度以便比高可靠度的情况更容易地执行编码跳越。因此，在具有高可靠度和重要区域的高概率的区域，同样在编码带宽不够的情况下减少可能执行编码跳越的可能性。因此有可能通过保持运动的平滑性而执行编码。而且，在具有低可靠度和重要区域的低概率的区域中，比在高可靠度的情绪更进一步提高执行编码跳越的可能性。因此，同样，在带宽不够和检测结果偏离实际重要区域的情况下，可以防止在实际重要区域中的检测误差部分的运动的平滑性极度恶化。
按照本发明的第十七方面，根据重要区域的检测的可靠度，如果可靠度高并且重要区域的概率高，则编码参数计算器件将除了在特定区域的检测区域中以外的前置滤波器设置为具有高截止频率的低通滤波器，如果可靠度低，则将除了在特定区域的检测区域中以外的前置滤波器设置为具有低截止频率的低通滤波器。因此，在具有重要区域的高概率的区域，对于检测区域外部提供了具有高截止频率的低通滤波器以便减少高频信息，因此节省了编码数量。因此，有可能向检测区域分配更大量的编码数量，导致画面质量的增进。而且，同样，在可靠度低和检测区域偏离实际重要区域的情况下，有可能防止实际重要区域中的检测误差部分变成极度模糊的图像。
按照本发明的第十八方面，如果重要区域检测的可靠度更高，则编码参数计算器件将从输入图像切出的区域设置为检测区域，如果可靠度的值更低，则将从输入图像切出的尺寸设置为包括检测区域周边的大区域。因此，在具有高可靠度和重要区域的高概率的情况下，有可能精确地切出、进一步放大和编码重要区域。而且，同样，在可靠度低和重要区域的检测精确度低的情况下，包括检测区域的周围的区域被切出。因此，有可能自动切出、放大和编码重要区域而不引起实际重要区域中的检测误差部分从切出区域突出出来。
按照本发明的第十九方面，如果特定区域检测的可靠度更高，则编码参数计算器件将检测区域的尺寸纠正设置为更小，如果可靠度的值更低，则将检测区域的尺寸纠正设置为更大。因此，同样，在重要区域的检测精确度低和实际重要区域偏移检测区域的情况下，可以增进包括检测区域的周围的区域的画面质量。而且，可以自动增进实际重要区域的画面质量。
按照本发明的第二十方面，如果特定区域检测的可靠度更高，则编码参数计算器件将从输入图像切出的区域设置为检测区域并降低检测区域的量化值，如果可靠度的值更低，则不从输入图像切出检测区域和降低检测区域的量化值。因此，同样，在具有高可靠度和重要区域的高概率的情况下，有可能自动增进画面质量和执行切出和放大，因此提高了清晰度。在可靠度更低、重要区域的概率更低和检测区域偏移实际重要区域的情况下，仅仅可以执行画面质量的增进。因此，有可能防止实际重要区域中的检测误差部分从切出的切出区域突出出来。因此，有可能根据可靠度自动改变清晰度的增进类型。
按照本发明的第二十一方面，如果检测的重要区域的尺寸大，则编码参数计算器件将检测区域的编码模式设置为画面质量优先，如果所述尺寸小，则将检测区域的编码模式设置为运动优先。因此，根据重要区域的尺寸，如果重要区域更小并且画面质量的恶化不显著，则使得运动比画面质量自动具有优先级。因此，可以以平滑的运动来执行编码。而且，在重要区域更大和画面质量的恶化更显著的情况下，自动使得画面质量比运动具有优先级。因此，有可能执行编码以保持对于重要区域的尺寸适合的高清晰度。
如上所述，按照本发明，有可能提供一种视频编码装置，其中在检测区域是原始重要区域的情况下，可以增进所述检测区域的画面质量，并且，同样在检测区域不包括原始重要区域的情况下，可以在一定程度上保持重要区域的画面质量，因此保证清晰度而不破坏用于以有限的传输比特率来编码视频信号的限制。

Claims (11)

1.一种视频编码装置，用于根据用于设置编码比特数量的编码参数来编码视频信号，包括：
重要区域检测器件，用于在由要求预先设置的高清晰度的视频信号显示的图像中检测一个特定区域来作为重要区域；和
编码参数计算器件，用于计算由所述重要区域检测器件检测的区域中的编码参数；
其中所述重要区域检测器件计算指示特定区域的检测结果的精确度的可靠度，并根据由所述重要区域检测器件计算的可靠度的值来计算所检测区域的编码参数。
2.按照权利要求1所述的视频编码装置，其中，在检测区域外的编码参数被计算以便使其逐渐远离依赖于可靠度值的检测区域的编码参数导致远离检测区域的等级值。
3.按照权利要求1所述的视频编码装置，其中，如果所述重要区域检测器件的重要区域检测的可靠度高，则所述编码参数计算器件大程度地控制由所述重要区域检测器件检测的区域的量化值的降低程度，如果可靠度低，则低程度地控制检测的区域的量化值的降低程度，因此计算量化值作为编码参数。
4.按照权利要求1所述的视频编码装置，其中，如果所述重要区域检测器件的重要区域检测的可靠度高，则所述编码参数计算器件大程度地控制由所述重要区域检测器件检测的区域的屏幕更新率的提高的程度，如果可靠度低，则低程度地控制检测的区域的屏幕更新率的提高的程度，因此计算屏幕更新率作为编码参数。
5.按照权利要求1所述的视频编码装置，其中，如果所述重要区域检测器件的重要区域检测的可靠度高，则所述编码参数计算器件大程度地控制由所述重要区域检测器件检测的区域的帧跳越阈值的提高程度，如果可靠度低，则低程度地控制检测的区域的帧跳越阈值的提高程度，因此计算帧跳越阈值作为编码参数。
6.按照权利要求1所述的视频编码装置，其中，如果所述重要区域检测器件的重要区域检测的可靠度高，则所述编码参数计算器件在除了由所述重要区域检测器件检测的区域之外的区域设置一个前置滤波器，作为具有高截止频率的低通滤波器，如果可靠度低，则在除了检测的区域之外的区域设置一个前置滤波器，作为具有低截止频率的低通滤波器，因此计算用于消除视频信号的高频分量的前置滤波器作为编码参数。
7.按照权利要求1所述的视频编码装置，其中，如果所述重要区域检测器件的重要区域检测的可靠度高，则所述编码参数计算器件将从通过视频信号显示的图像中切出的区域设置为检测区域，如果可靠度低，则将要切出的区域设置为包括检测区域周边区域的大区域，因此计算要切出的区域的切出尺寸来作为编码参数，并且
其中预处理器件根据计算作为编码参数的切出尺寸来切出由视频信号显示的图像的特定区域或调整在显示图像的切出区域。
8.按照权利要求1所述的视频编码装置，其中，如果所述重要区域检测器件的重要区域检测的可靠度高，则所述编码参数计算器件将由所述重要区域检测器件检测的区域的尺寸纠正程度设置为低，如果可靠度低，则将检测的区域的尺寸纠正程度设置为高，因此计算用于改变检测区域的尺寸的区域纠正参数来作为编码参数。
9.按照权利要求1所述的视频编码装置，其中，如果所述重要区域检测器件的重要区域检测的可靠度高，则所述编码参数计算器件将要从由视频信号显示的图像切出的区域设置为由所述重要区域检测器件检测的区域并降低检测区域的量化值，如果可靠度具有一个低值，则不从所述图像切出检测区域但却降低检测区域的量化值，因此计算量化值和切出区域信息来作为编码参数。
10.按照权利要求1所述的视频编码装置，其中，如果所述重要区域检测器件检测的特定区域的尺寸大，则所述编码参数计算器件将由所述重要区域检测器件检测的区域的编码模式设置为图像优先，如果特定区域的尺寸小，则将检测的区域的编码模式设置为运动优先，因此计算编码模式来作为编码参数。
11.一种程序，用于使得计算机根据设置编码比特数量的编码参数执行视频信号的编码，使所述计算机作用为：
重要区域检测器件，用于在由要求高清晰度的视频信号显示的图像中检测一个特定区域来作为重要区域，并计算指示所述特定区域的检测结果的清晰度的可靠度；
编码参数计算器件，用于计算对应于所计算的可靠度的值的检测区域的编码参数。
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