JP2002125233A - 映像内容に重み付けをする画像圧縮方式 - Google Patents

映像内容に重み付けをする画像圧縮方式

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JP2002125233A JP2000316229A JP2000316229A JP2002125233A JP 2002125233 A JP2002125233 A JP 2002125233A JP 2000316229 A JP2000316229 A JP 2000316229A JP 2000316229 A JP2000316229 A JP 2000316229A JP 2002125233 A JP2002125233 A JP 2002125233A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 簡単な処理を追加するだけで人物などの重要
な範囲を常に精細に伝送できるようにしテレビ会議シス
テムやテレビ電話システムに適した映像内容に重み付け
をする画像圧縮方式を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明の映像内容に重み付けをする画像
圧縮方式は、フレームを複数に分割したブロック毎に動
きベクトルを検出し、前記動きベクトルによりブロック
をグループ化し、前記グループごとに重み付け係数を算
出し、前記動きベクトルが検出されないときには、前記
各ブロックの輝度と色差のＤＣ成分により前記ブロック
をグループ化し、前記グループごとに重み付け係数を算
出し、映像中の重要部分を抽出することとした。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、人物などの重要な
範囲を常に精細に伝送できるようにしテレビ会議システ
ムやテレビ電話システムに適した映像内容に重み付けを
する画像圧縮方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】図６は、従来の画像圧縮方式の動作ブロ
ック図を示す。
【０００３】入力映像は、画面分割回路１によりＮ×M
に分割され、フレームメモリ２に記録されると同時に、
動き予測回路３にも入力する。フレームメモリ２では、
１フレーム遅延された後、動き予測回路３に入力する。
動き予測回路３は、画面分割回路１から入力したフレー
ムの各ブロックについてフレームメモリ２から得た前フ
レームと同じ位置のブロックおよびその周辺のブロック
と比較し、フレーム間の位置の変化を検出し動きベクト
ルとする。
【０００４】フレーム間予測回路４は、動き予測回路３
から得た動きベクトルの値から、前フレームにおける動
く前のブロック位置を検出してその値との差分データを
検出し、動きベクトルの値と合わせて画像データを作
る。直交変換回路５は、ブロック毎に差分データを離散
コサイン変換する。
【０００５】符号化回路７では、量子化された値および
動きベクトルの値が可変長符号化され送信バッファ回路
８に蓄積される。その後、蓄積されたデータは転送レー
トに合わせて一定の速度でネットワークに送出される。
ここで、送信バッファ回路８に蓄積されたデータ量はバ
ッファ蓄積量検出回路９で検出され、量子化ステップ幅
算出回路１０に送出される。そこでバッファ蓄積量に応
じた量子化ステップ幅が計算される。その量子化ステッ
プサイズは量子化回路６に渡され、量子化の際に使用さ
れる。
【０００６】図７は、従来の他の画像圧縮方式の動作ブ
ロック図を示す（特開平６−３０４０２公報参照）。
【０００７】図７で図６の番号と同じ番号の回路は、同
様な機能を持つ。動き予測回路３で検出した各ブロック
の動きベクトル値は動きベクトル値メモリ１１に記憶さ
れる。ブロックグループ化部１２は各ブロックの動きベ
クトル値に基づきグループ化する。
【０００８】グループ化は互いに共通な方向のベクトル
値を持つブロックと、それに囲まれた位置のブロックと
を１つのグループとする。関数選択部１３は送信バッフ
ァ蓄積量に対し量子化ステップ幅関数が複数個設定され
ており、例えば図８に示すように、ｇ１（Ｘ）、ｇ２
（Ｘ）、ｇ３（Ｘ）の関数を有している。
【０００９】関数ｇ１（Ｘ）は送信バッファ蓄積量に対
し量子化ステップ幅は小さく対応づけられており、精細
に量子化する場合である。関数ｇ２（Ｘ）は送信バッフ
ァ蓄積量に対し量子化ステップ幅は中程度幅に対応付け
されており、比較的低い精細度で量子化する場合であ
る。関数ｇ３（Ｘ）は送信バッファ蓄積量に対し量子化
ステップ幅は中程度幅に対応付けされており、比較的粗
い精細度で量子化する場合である。
【００１０】ここで、人物の顔部分は共通の方向の動き
を持っており、グループ化されるブロック群は多くのブ
ロックから構成される。また、人物の手の部分や背景の
人物も共通の方向の動きを持っているが、画面に占める
面積は小さいことから、グループ化されるブロック群は
少ないブロックから構成される。さらに動いている部分
のうち細かな物体によってグループ化されるブロック群
は極めて少ないブロックから構成される。そして静止物
は動いていないグループに分けられる。
【００１１】量子化ステップ幅算出回路１４は、各ブロ
ック部分を選択した関数ｇ１（Ｘ）、ｇ２（Ｘ）、ｇ３
（Ｘ）のいずれかに基づいて量子化ステップ幅を算出
し、そのステップ幅データを量子化回路６に送出する。
送信バッファ回路８から回線へは、一画面中で人物の顔
の部分は精細に、手の部分などは低い精細度で、非常に
動きの少ない部分及び静止画部分は粗い精細度でデータ
が送られることとなる。
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
画像圧縮方式には、次のような問題があった。
【００１３】図６に示す従来の画像圧縮方式では、画像
を分割して量子化し伝送するものであり、また、図７に
示す従来の画像圧縮方式では、画面を分割して人物の顔
の部分は詳細に伝送することができるが複雑な方式であ
り、さらに、映像に動きのない場合には部分的に詳細に
伝送できないという問題があった。
【００１４】本発明は、上記に鑑みてなされたものであ
って、簡単な処理を追加するだけで人物などの重要な範
囲を常に精細に伝送できるようにしテレビ会議システム
やテレビ電話システムに適した映像内容に重み付けをす
る画像圧縮方式を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】本発明の映像内容に重み
付けをする画像圧縮方式は、フレームを複数に分割した
ブロック毎に動きベクトルを検出し、前記動きベクトル
によりブロックをグループ化し、前記グループごとに重
み付け係数を算出し、前記動きベクトルが検出されない
ときには、前記各ブロックの輝度と色差のＤＣ成分によ
り前記ブロックをグループ化し、前記グループごとに重
み付け係数を算出し、映像中の重要部分を抽出すること
とした。
【００１６】また、前記動きベクトルは、一つ前のフレ
ームとブロックごとに比較し検出することとした。
【００１７】また、前記動きベクトルによるグループの
前記重み付け係数の算出は、前記グループ化したブロッ
ク数に応じて行うこととした。
【００１８】また、前記ＤＣ成分によるグループの前記
重み付け係数の算出は、前記ブロックの中心点とフレー
ムの中心点との距離に応じて行うことこととした。
【００１９】また、前記重み付け係数は、さらに、過去
の複数の前記重み付け係数により再算出することとし
た。
【００２０】さらに、本発明の映像内容に重み付けをす
る画像圧縮方式は、フレームを複数に分割したブロック
毎に動きベクトルを検出し、前記動きベクトルによりブ
ロックをグループ化し、前記グループごとに重み付け係
数を算出し、さらに、前記各ブロックのＤＣ成分により
前記ブロックをグループ化し、前記グループごとに重み
付け係数を算出し、前記動きベクトルによるグループの
前記重み付け係数と前記ＤＣ成分によるグループの前記
重み付け係数との積を計算し、映像中の重要部分を抽出
することとした。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て説明する。
【００２２】図１は、本発明に関わる第１実施例の映像
内容に重み付けをする画像圧縮方式の動作ブロック図を
示す。
【００２３】図１で図６の番号と同じ番号の回路は、同
様な機能を持つ。図１に示すように、画面分割回路１で
１フレームを複数ブロックに分割し、動き予測回路３で
現在のフレームと、フレームメモリ２に蓄えられている
一つ前のフレームとをブロック毎に比較し、ブロック毎
の動きベクトル値を検出する。フレーム間予測回路４で
は、差の値が最小になったブロックデータとの差分を算
出し、直交変換回路５で離散コサイン変換した後量子化
する。
【００２４】一方、ブロック毎の動きベクトルを動きベ
クトル値メモリ１１に記憶し、動きベクトルによるブロ
ックグループ化１２で共通の動きをするブロックをグル
ープ化する。また、動きベクトルが検出されない場合
は、直交変換回路５で計算された各ブロックの輝度と色
差のＤＣ成分をＤＣ成分メモリ１５に記憶する。
【００２５】ＤＣ成分によるブロックグループ化１６
は、ＤＣ成分メモリ１５からＤＣ成分の値を受け取り、
近い値を持つブロックをグループ化する。そして、重み
付け係数算出回路１７で、そのグループ毎に係数を選択
する。
【００２６】量子化ステップ幅算出回路１８では、重み
付け係数算出回路１７から受け取った重み付け係数と、
バッファ蓄積量検出回路９から受け取ったバッファ蓄積
量を用いて各ブロックの量子化ステップ幅を算出する。
この量子化ステップ幅に従って、量子化回路６と符号化
回路７でそれぞれ量子化と符号化を行い、送信バッファ
回路８を通じてネットワークに送出する。
【００２７】次に、図１、２、３、４を参照して第１実
施例を説明する。動きベクトルによるブロックグループ
化部１２は図７のときと同様にして各ブロックのベクト
ル値に基づきグループ化が行われる。直交変換回路５で
算出された各ブロックの輝度、色差のＤＣ成分がメモリ
１５に記憶される。
【００２８】ＤＣ成分によるブロックグループ化部１４
は、ＤＣ成分を量子化するなどしてからその値を比較
し、近い輝度、色差を持つブロックをグループ化する。
近い輝度、色差でグループ化することで、顔、髪、服、
背景といった同じような色と明るさを持ったかたまりを
グループ化することができる。重み付け係数算出回路１
７は、動きベクトルが検出されて、動きベクトルによる
ブロックグループ化部１２でグループ化が行えた場合
は、そこでグループ化されたグループと図２を用いて重
み付け係数を計算する。
【００２９】また、フレーム内で動きベクトルが検出さ
れずブロックグループ化部１２でグループ化が行えなか
った場合は、ＤＣ成分によるブロックグループ化部１６
でグループ化されたグループを図３により重み付け係数
を計算する。図３では、画面中心に位置するグループほ
ど重み付け係数が大きくするようになっている。これ
は、画面中央に位置する映像ほど重要である可能性が高
いためである。
【００３０】量子化ステップ幅算出回路１８では、まず
図４の関数ｆ（ｘ）を用いて送信バッファ蓄積量に応じ
た量子化ステップ幅を計算する。次に、その量子化ステ
ップ幅に重み付け係数算出回路１７で算出したブロック
毎の重み付け係数を乗じて各ブロックの量子化ステップ
幅とし、量子化回路６に送出する。
【００３１】以上述べたごとく、第１実施例では、画像
評価に重要な人物部分などを量子化ステップサイズを小
さく、それほど重要でない背景部分などを大きくなるよ
うに選択することにより、ＴＶ会議システムやＴＶ電話
システムに適した高画質の伝送を行うことができる。さ
らに、映像に動きのない場合においても画面を分割して
人物部分などの重要部分を高画質で伝送することができ
る。
【００３２】図５は、本発明に関わる第２実施例の映像
内容に重み付けをする画像圧縮方式の動作ブロック図を
示す。
【００３３】図５に示すように、この第２実施例は、重
み付け係数メモリ１９と重み付け係数再算出回路２０が
図１に加わったものである。図１では、重み付け係数算
出回路１７で算出した係数を量子化ステップ幅算出回路
１８に送出していたが、図５では重み付け係数算出回路
１７で算出した重み付け係数を係数メモリ１９に一旦蓄
える。
【００３４】この係数メモリには過去Ｎフレーム分の重
み付け係数算出回路１７が算出した係数がブロック毎に
蓄えられている。重み付け係数再算出回路２０では、重
み付け係数メモリ１９から各ブロックに対して過去Ｎフ
レーム分の重み付け係数を受け取る。そして、数１に示
す式を用いて新たな重み付け係数を算出する。この重み
付け係数を量子化ステップ幅算出回路１８に送出する。
【００３５】
【数１】 u=0.5u(t)+0.25u(t-d)+0.15u(t-2d)+0.1u(t-3d) 数１はｎ＝４の場合の式であり、ｕは量子化ステップ幅
算出回路に送出する係数、ｕ（ｔ）は係数算出回路が計
算した時間ｔの係数、ｄはフレームの間隔である。
【００３６】以上述べたごとく、第２実施例では、過去
のＮフレームの係数を用いることで、誤ったグループ化
をした場合にも間違いの影響を少なくすることができ
る。
【００３７】次に、本発明に関わる第３実施例の映像内
容に重み付けをする画像圧縮方式に付き説明する。
【００３８】図１の実施例では、動きベクトルが検出さ
れた場合は動きベクトルによるブロックグループ化１２
でグループ化したグループを用いて重み付け係数算出回
路で重み付け係数を算出し、動きベクトルが検出されな
い場合はＤＣ成分によるブロックグループ化１６でグル
ープ化したグループを用いて重み付け係数算出回路で重
み付け係数を算出するという方式であった。
【００３９】この第３実施例は、毎回両方のグループを
用いて重み付け係数を２つ算出し、その積を量子化ステ
ップ幅算出回路１８に渡すものである。
【００４０】従って、この方式を用いると、背景の一部
しか動きがなかった場合など、動きベクトルだけでは重
要部分の抽出が難しい場合にも、ＤＣ成分を用いた抽出
方法で補うことができる。
【００４１】
【発明の効果】本発明の映像内容に重み付けをする画像
圧縮方式は、フレームを複数に分割したブロック毎に動
きベクトルを検出し、前記動きベクトルによりブロック
をグループ化し、前記グループごとに重み付け係数を算
出し、前記動きベクトルが検出されないときには、前記
各ブロックの輝度と色差のＤＣ成分により前記ブロック
をグループ化し、前記グループごとに重み付け係数を算
出し、映像中の重要部分を抽出することとしたため、画
像評価に重要な人物部分などを量子化ステップサイズを
小さく、それほど重要でない背景部分などを大きくなる
ように選択することにより、ＴＶ会議システムやＴＶ電
話システムに適した高画質の伝送を行うことができる。
さらに、映像に動きのない場合においても画面を分割し
て人物部分などの重要部分を高画質で伝送することがで
きる。
【００４２】また、前記動きベクトルは、一つ前のフレ
ームとブロックごとに比較し検出することとしたため、
的確に検出することができる。
【００４３】また、前記動きベクトルによるグループの
前記重み付け係数の算出は、前記グループ化したブロッ
ク数に応じて行うこととしたため、的確に算出すること
ができる。
【００４４】また、前記ＤＣ成分によるグループの前記
重み付け係数の算出は、前記ブロックの中心点とフレー
ムの中心点との距離に応じて行うことこととしたため、
的確に算出することができる。
【００４５】また、前記重み付け係数は、さらに、過去
の複数の前記重み付け係数により再算出することとした
ため、過去のＮフレームの係数を用いることで、誤った
グループ化をした場合にも間違いの影響を少なくするこ
とができる。
【００４６】さらに、本発明の映像内容に重み付けをす
る画像圧縮方式は、フレームを複数に分割したブロック
毎に動きベクトルを検出し、前記動きベクトルによりブ
ロックをグループ化し、前記グループごとに重み付け係
数を算出し、さらに、前記各ブロックのＤＣ成分により
前記ブロックをグループ化し、前記グループごとに重み
付け係数を算出し、前記動きベクトルによるグループの
前記重み付け係数と前記ＤＣ成分によるグループの前記
重み付け係数との積を計算し、映像中の重要部分を抽出
することとしたため、背景の一部しか動きがなかった場
合など、動きベクトルだけでは重要部分の抽出が難しい
場合にも、ＤＣ成分を用いた抽出方法で補うことができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に関わる第１実施例の映像内容に重み付
けをする画像圧縮方式の動作ブロック図を示す。
【図２】ブロック数により重み付け係数を計算するとき
のグラフを示す。
【図３】ブロックの中心点と画面の中心点の距離により
重み付け係数を計算するときのグラフを示す。
【図４】関数ｆ（ｘ）を用いて送信バッファ蓄積量に応
じた量子化ステップ幅を計算するするときのグラフを示
す。
【図５】本発明に関わる第２実施例の映像内容に重み付
けをする画像圧縮方式の動作ブロック図を示す。
【図６】従来の画像圧縮方式の動作ブロック図を示す。
【図７】従来の他の画像圧縮方式の動作ブロック図を示
す。
【図８】関数選択部に設定された量子化ステップ幅関数
の例を示す図である。
【符号の説明】
１ 画面分割回路 ２ フレームメモリ ３ 動き予測回路 ４ フレーム間予測回路 ５ 直交変換回路 ６ 量子化回路 ７ 符号化回路 ８ 送信バッファ回路 ９ バッファ蓄積量検出回路 １０ 量子化ステップ幅算出回路 １１ 動きベクトル値メモリ １２ ブロックグループ化部 １３ 関数選択部 １４ 量子化ステップ幅算出回路 １５ ＤＣ成分メモリ １６ ブロックグループ化 １７ 重み付け係数算出回路 １８ 量子化ステップ幅算出回路 １９ 重み付け係数メモリ ２０ 重み付け係数再算出回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5C059 MA05 MA23 MA31 MB02 MC11 MC32 NN01 NN28 PP16 SS07 TA46 TB04 TB08 TB18 TC01 TC12 TC15 TC41 UA02 UA33 UA38 5C064 AA01 AA02 AB02 AB04 AC01 AD02 AD04 AD08

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 フレームを複数に分割したブロック毎に
    動きベクトルを検出し、前記動きベクトルによりブロッ
    クをグループ化し、前記グループごとに重み付け係数を
    算出し、前記動きベクトルが検出されないときには、前
    記各ブロックの輝度と色差のＤＣ成分により前記ブロッ
    クをグループ化し、前記グループごとに重み付け係数を
    算出し、映像中の重要部分を抽出することを特徴とする
    映像内容に重み付けをする画像圧縮方式。
  2. 【請求項２】 前記動きベクトルは、一つ前のフレーム
    とブロックごとに比較し検出することを特徴とする請求
    項１に記載の映像内容に重み付けをする画像圧縮方式。
  3. 【請求項３】 前記動きベクトルによるグループの前記
    重み付け係数の算出は、前記グループ化したブロック数
    に応じて行うことを特徴とする請求項１に記載の映像内
    容に重み付けをする画像圧縮方式。
  4. 【請求項４】 前記ＤＣ成分によるグループの前記重み
    付け係数の算出は、前記ブロックの中心点とフレームの
    中心点との距離に応じて行うことを特徴とする請求項１
    に記載の映像内容に重み付けをする画像圧縮方式。
  5. 【請求項５】 前記重み付け係数は、さらに、過去の複
    数の前記重み付け係数により再算出することを特徴とす
    る請求項１に記載の映像内容に重み付けをする画像圧縮
    方式。
  6. 【請求項６】 フレームを複数に分割したブロック毎に
    動きベクトルを検出し、前記動きベクトルによりブロッ
    クをグループ化し、前記グループごとに重み付け係数を
    算出し、さらに、前記各ブロックのＤＣ成分により前記
    ブロックをグループ化し、前記グループごとに重み付け
    係数を算出し、前記動きベクトルによるグループの前記
    重み付け係数と前記ＤＣ成分によるグループの前記重み
    付け係数との積を計算し、映像中の重要部分を抽出する
    ことを特徴とする映像内容に重み付けをする画像圧縮方
    式。
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