JP2002523987A - ディジタル画像の符号化方法および符号化装置ならびにディジタル画像の復号方法および復号装置 - Google Patents
ディジタル画像の符号化方法および符号化装置ならびにディジタル画像の復号方法および復号装置Info
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Abstract
Description
符号化方式の場合、符号化すべき画像は符号化情報の割り当てられる画素ないし
はピクセルを有している。以下の説明において符号化情報とは、ルミナンス情報
(輝度情報)またはクロミナンス情報(色情報)のこととする。
は通常、8*8個の画素または16*16個の画素が含まれている。これらの画像
ブロックはマクロブロックにグループ分けされる。マクロブロックは、輝度情報
をもつ4つの画像ブロックとクロミナンス情報をもつ2つの画像ブロックを有す
る。
式が用いられる。ここでハイブリッド画像符号化方式とは、画像ブロックに対し
離散コサイン変換を実行し、スペクトル係数だけを伝送する一方、相前後して続
くディジタル画像に含まれている冗長的な情報はもはや伝送しない方式のことで
ある。
送された符号化情報のことである。
化すべき画像とで画像ブロックが画像内の位置に関してどの程度変位したかが求
められる。この変位は、符号化すべき画像ブロックごとにベクトルつまり動きベ
クトルのかたちで求められて符号化される。このやり方は動き補償と呼ばれる。
および装置において、ディジタル化された画像を記述するために公知の方法より
も僅かなディジタル情報しか必要とせず、それによっても再構成画像の主観的な
品質の印象が実質的に劣化しないように構成することにある。
ならびに請求項7記載の装置により解決される。
いて、ピクセルが画像ブロックとしてグループ分けされる。さらにこれらの画像
ブロックは、少なくとも第1の領域と第2の領域にグループ分けされる。その際
、総合動きベクトルが求められ、これは第1の領域と時間的に先の先行画像内の
第1の領域との変位、および/または第1の領域と時間的に後の後続画像内の第
1の領域との変位を表す。この総合動きベクトルは、第2の画像領域における画
像ブロックの少なくとも一部分に割り当てられる。第1の画像領域の各画像ブロ
ックごとにそれぞれ1つの動きベクトルが求められ、画像ブロックに割り当てら
れる。そして画像ブロックの復号情報、動きベクトルならびに総合動きベクトル
が符号化される。
セルが画像ブロックにグループ分けされる。さらにそれらの画像ブロックは、少
なくとも第1の画像領域と第2の画像領域にグループ分けされる。画像ブロック
、第1の領域の画像ブロックにおける動きベクトルならびに総合動きベクトルが
符号される。この総合動きベクトルは、第1の画像領域と時間的に先の先行画像
内の第1の画像領域との変位、および/または第1の画像領域と時間的に後の後
続画像内の第1の画像領域との変位を表す。そして復号にあたり、第2の画像領
域における画像ブロックの少なくとも一部分の復号のために総合動きベクトルを
用いる。
、プロセッサが設けられている。そしてこのプロセッサは、ピクセルを画像ブロ
ックにグループ分けするステップと、それらの画像ブロックを少なくとも第1の
画像領域と第2の画像領域にグループ分けするステップと、総合動きベクトルを
求めるステップを実行する。ここで総合動きベクトルは、第1の画像領域と時間
的に先の先行画像内の第1の画像領域との変位、および/または第1の画像領域
と時間的に後の後続画像内の第1の画像領域との変位を表す。さらにこのプロセ
ッサは、総合動きベクトルを第2の画像領域の少なくとも一部分に割り当てるス
テップと、第1の画像領域の各画像ブロックごとにそれぞれ1つの動きベクトル
を求めて画像ブロックに割り当てるステップと、画像ブロックの符号化情報、動
きベクトルおよび総合動きベクトルを符号化するステップを実行する。
プロセッサが設けられており、このプロセッサは、ピクセルを画像ブロックにグ
ループ分けするステップと、それらの画像ブロックを少なくとも第1の画像領域
と第2の画像領域にグループ分けするステップと、画像ブロック、第1の画像領
域における画像ブロックの動きベクトルおよび総合動きベクトルを符号化するス
テップを実行する。ここで総合動きベクトルは、第1の画像領域と時間的に先の
先行画像内の第1の画像領域との変位、および/または第1の画像領域と時間的
に後の後続画像内の第1の画像領域との変位を表す。さらにこのプロセッサは、
復号にあたり、第2の画像領域における画像ブロックの少なくとも一部分の伸張
のために総合動きベクトルを用いるステップを実行する。
低減され、もしくは全体として利用可能なデータレートがいっそう良好に利用さ
れ、これを画像品質改善に使うことができる。
ロックの動きベクトルから求めると有利である。このようにすることで総合動き
ベクトルは、第1の画像領域における変位をいっそう精確に表すようになり、こ
れによって復号され再構成された画像の品質が改善される。
ロックの動きベクトルから総合動きベクトルを求めると、さらに改善されるよう
になる。
ており、これらによって画像データの符号化、伝送、復号ならびに表示が行われ
る。
示す図である。
フローチャートである。
01を有しており、ここでは、画像の符号化、画像データの伝送ならびに画像符
号化について具体的に説明する。
ている。カメラ201は、撮影された画像204を第1のコンピュータ202へ
伝送する。第1のコンピュータ202は第1のプロセッサ203を有しており、
これはバス218を介して画像メモリ205と接続されている。第1のコンピュ
ータ202の第1のプロセッサ203により画像符号化方式が実行される。この
ようにして符号化された画像データ206は、第1のコンピュータ202から通
信コネクション207有利には接続線または無線区間を介して第2のコンピュー
タ208へ伝送される。第2のコンピュータ208は第2のプロセッサ209を
有しており、これはバス210を介して画像メモリ211と接続されている。第
2のプロセッサ209により画像復号方式が実行される。
212もしくは213を有しており、そこに画像データ204が表示され、その
際、第1のコンピュータ202のスクリーン212上での表示は通常、コントロ
ールの目的のためにだけ行われる。第1のコンピュータ202を操作するために
も第2のコンピュータを操作するためにもそれぞれ入力ユニットが設けられてお
り、有利にはキーボード214もしくは215ならびにコンピュータマウス21
6もしくは217が設けられている。
る画像データ204は時間領域のデータであるのに対し、通信コネクション20
7を介して第1のコンピュータ202から第2のコンピュータ208へ伝送され
るデータ206は、スペクトル領域の画像データである。
するための装置が示されている(参考文献[5]参照)。
、画像符号化ユニット301へ供給される。ディジタル化された画像はマクロブ
ロック302へ分割され、各マクロブロックは16×16個の画素つまりピクセ
ルを有している。マクロブロック302は4個の画像ブロック303,304,
305,306を有しており、各画像ブロックは8×8個のピクセルをもち、そ
れらのピクセルにはルミナンス値(輝度値)が割り当てられている。さらに各マ
クロブロック302は2つのクロミナンスブロック307および308を有して
おり、それらのピクセルにはクロミナンス値(色情報、彩度)が割り当てられて
いる。
=色調)と第2のクロミナンス値(=彩度もしくは色飽和度)を有している。こ
こではルミナンス値、第1のクロミナンス値および第2のクロミナンス値を色値
と称する。
合、時間的に先行する画像における画像ブロックの符号化すべき値が、目下符号
化すべき画像ブロックから減算され、差分画像情報310だけが変換符号化ユニ
ット(離散コサイン変換、Diskrete Cosinus Transformation, DCT)309へ供
給される。この目的で、ライン334を介して目下のマクロブロック302が動
き予測ユニット329へ伝えられる。変換符号化ユニット309いおいて、符号
化すべき画像ブロックもしくは差分画像ブロックについてスペクトル係数が形成
され、量子化ユニット312へ供給される。
314へも逆量子化ユニット315へも供給される。スキャン方式たとえば「ジ
グザグ」スキャン方式に従いスキャンされたスペクトル係数332に対しエント
ロピー符号化が、そのために設けられたエントロピー符号化ユニット316にお
いて実行される。エントロピー符号化されたスペクトル係数は、符号化された画
像データ317としてチャネルを介して、有利には接続線または無線区間を介し
て、符号化器へ伝送される。
子化が行われる。そのようにして得られたスペクトル係数318は、逆変換符号
化ユニット319(逆離散コサイン変換、Inverse Diskrete Cosinus Transform
ation, IDCT)へ供給される。再構成された符号化値(やはり差分符号化値)3
20は、差分画像モードにおいて加算器321へ供給される。加算器321には
さらに、すでに動き補償が実行された後に時間的に先行する画像から得られる画
像ブロックの符号化値が与えられる。再構成された画像ブロック322がこの加
算機321により形成され、画像メモリ323内に記憶される。
3から動き補償ユニット325へ供給される。輝度値326に対し補間が、その
ために設けられている補間ユニット327において行われる。この補間に基づき
、個々の画像ブロック内に含まれている輝度値の個数が有利には4倍にされる。
すべての輝度値328は、動き補償ユニット325へも動き予測ユニット329
へも供給される。動き予測ユニット329はさらに、それぞれ符号化すべきマク
ロブロック(16×16個のピクセル)の画像ブロックを接続ライン334を介
して受け取る。動き予測ユニット329において、補間された輝度値を考慮しな
がら動き予測が行われる(「ハーフピクセルベースの動き予測」)。
間的に先行する画像における選択されたマクロブロックと符号化すべきマクロブ
ロック302との位置の変位が表現される。
もクロミナンス情報も、動きベクトル330だけずらされ、マクロブロック30
2の符号化値から減算される(データ経路321参照)。
xと第2の方向yに沿った第1の動きベクトル成分BVx と第2の動きベクト
ル成分BVy をもつ動きベクトル330が得られる:
くはマクロブロックについて動きベクトル330を供給する。
ロック103としてグループ分けされている。さらに画像ブロックは、第1の画
像領域104と第2の画像領域105としてグループ分けされている。この場合
、第1の画像領域104は、動きの激しい画像フォアグラウンドを表している。
また、第2の画像領域105は、相前後してすぐに続く画像間でごく僅かにしか
変化していない画像バックグラウンドを表している。
1の画像領域104の各画像ブロック106について動きベクトルが求められる
。
と形状をもつスタート領域から出発し、それぞれ1つのピクセルピッチ(ピクセ
ル距離)もしくはその一部分または倍数有利にはピクセルピッチの半分(ハーフ
ピクセル動き予測)だけ、スタート領域を中心にしてずらされ、以下のエラーな
いしは誤差Eが求められる:
セル数、mは第2の方向に沿った第1の画像ブロック内のピクセル数、xi,j は第1の画像ブロック内の位置i,jにおけるピクセルの符号化情報、yi,
j は対応する動きベクトルだけずらされた時間的に先行する画像内の対応個所
におけるピクセルの符号化情報を表す。
最も小さい変位(=動きベクトル)の画像ブロックが、最も類似した第1の画像
ブロックとして選択される。
トル107から、総合動きベクトル108が求められる。
画像領域104における画像ブロック106の動きベクトルが考慮される。
り行われる。
像領域104全体の変位が記述される。
けるすべての画像ブロックに割り当てられる。つまり総合動きベクトル108は
、第2の画像領域105すなわち画像バックグラウンドに対する画一的な動きベ
クトルとして用いられる。
全体がずらされる。その際、誤差は画像周縁部にだけ現れるが、とはいえその誤
差もほとんど知覚されない。
されているものとする。
像ブロックと比較することで品質スケールが求められ、やはり個々のピクセルの
符号化情報に関する絶対的な差の和が形成される。
合動きベクトル108だけが符号化されて伝送される。
説明する。
クについて動き予測が実施され、これにより第1の画像領域における各画像ブロ
ックについて動きベクトルが求められる。
ルの少なくとも一部分から総合動きベクトルが求められる(ステップ402)。
ル107、ならびに総合動きベクトル108が符号化される(ステップ403)
。
トルおよび第1の画像領域における画像ブロックの動きベクトルが伝送される。
像領域104における画像ブロック106の動きベクトル107、ならびに総合
動きベクトル108が復号され、画像101が再構成される(ステップ406)
。
ロック109について総合動きベクトル108が用いられる。
送もしくは記憶が回避され、このことで所要データレートが格段に節約されるよ
うになる。
法を使用することができる。
ことも、本発明にとって本質的なものではなく、つまり平均値形成や重み付けら
れた平均値形成を総合動きベクトルとして利用してもよいし、あるいは第1の画
像領域における画像ブロックのすべての動きベクトルの代表としてみなされるた
だ1つの動きベクトルを用いてもよい。
する際に再構築することができるし、あるいは時間的に先行する画像の対応画像
情報が格納されているバックグラウンドメモリから読み込んでもよい。
設けることができ、それらの画像領域に複数の画像ブロックたとえば動きのある
フォアグラウンドを成すそれぞれ独立した複数のオブジェクトが割り当てられる
。この場合、1つの画像オブジェクトが選択され、ついでそのオブジェクトにつ
いて総合動きベクトルが求められ、それを用いてバックグラウンドを表す画像領
域がずらされる。
を量子化された差の合計から形成してもよいし、あるいは比較的高いべき乗の差
の合計から形成してもよい。このことは相応に品質スケールの形成についてもあ
てはまる。
munication, 5. 1996.
これらによって画像データの符号化、伝送、復号ならびに表示が行われる。
ある。
ャートである。
Claims (10)
- 【請求項1】 符号化情報の割り当てられるピクセルをもつディジタル画像
の符号化方法において、 ピクセルを画像ブロックにグループ分けし、 該画像ブロックを少なくとも第1の画像領域と第2の画像領域にグループ分け
し、 総合動きベクトルを求め、該総合動きベクトルは、第1の画像領域と時間的に
先の先行画像内の第1の画像領域との変位、および/または第1の画像領域と時
間的に後の後続画像内の第1の画像領域との変位を表し、 該総合動きベクトルを第2の画像領域の少なくとも一部分に割り当て、 第1の画像領域の各画像ブロックごとにそれぞれ1つの動きベクトルを求めて
画像ブロックに割り当て、 画像ブロックの符号化情報、動きベクトルおよび総合動きベクトルを符号化す
ることを特徴とする、 ディジタル画像の符号化方法。 - 【請求項2】 符号化情報の割り当てられるピクセルをもつ圧縮画像の復号
方法において、 ピクセルを画像ブロックにグループ分けし、 該画像ブロックを少なくとも第1の画像領域と第2の画像領域にグループ分け
し、 画像ブロック、第1の画像領域における画像ブロックの動きベクトルおよび総
合動きベクトルを符号化し、 該総合動きベクトルは、第1の画像領域と時間的に先の先行画像内の第1の画
像領域との変位、および/または第1の画像領域と時間的に後の後続画像内の第
1の画像領域との変位を表し、 復号にあたり、第2の画像領域における画像ブロックの少なくとも一部分の復
号のために前記総合動きベクトルを用いることを特徴とする、 圧縮画像の復号方法。 - 【請求項3】 前記総合動きベクトルを、第1の画像領域における画像ブロ
ックの動きベクトルから求める、請求項1または2記載の方法。 - 【請求項4】 前記総合動きベクトルを、第1の画像領域における画像ブロ
ックの動きベクトルの平均値形成により求める、請求項3記載の方法。 - 【請求項5】 前記総合動きベクトルを、実質的に第1の画像領域周縁に位
置する第1の画像領域の画像ブロックにおける動きベクトルから求める、請求項
3または4記載の方法。 - 【請求項6】 符号化情報の割り当てられるピクセルをもつディジタル画像
の符号化装置において、プロセッサが設けられており、該プロセッサは、 ピクセルを画像ブロックにグループ分けするステップと、 該画像ブロックを少なくとも第1の画像領域と第2の画像領域にグループ分け
するステップと、 総合動きベクトルを求めるステップを実行し、該総合動きベクトルは、第1の
画像領域と時間的に先の先行画像内の第1の画像領域との変位、および/または
第1の画像領域と時間的に後の後続画像内の第1の画像領域との変位を表し、 さらに前記プロセッサは、 該総合動きベクトルを第2の画像領域の少なくとも一部分に割り当てるステッ
プと、 第1の画像領域の各画像ブロックごとにそれぞれ1つの動きベクトルを求めて
画像ブロックに割り当てるステップと、 画像ブロックの符号化情報、動きベクトルおよび総合動きベクトルを符号化す
るステップを実行することを特徴とする、 ディジタル画像の符号化装置。 - 【請求項7】 符号化情報の割り当てられるピクセルをもつ圧縮画像の復号
装置において、プロセッサが設けられており、該プロセッサは、 ピクセルを画像ブロックにグループ分けするステップと、 該画像ブロックを少なくとも第1の画像領域と第2の画像領域にグループ分け
するステップと、 画像ブロック、第1の画像領域における画像ブロックの動きベクトルおよび総
合動きベクトルを符号化するステップを実行し、該総合動きベクトルは、第1の
画像領域と時間的に先の先行画像内の第1の画像領域との変位、および/または
第1の画像領域と時間的に後の後続画像内の第1の画像領域との変位を表し、 さらに前記プロセッサは、復号にあたり、第2の画像領域における画像ブロッ
クの少なくとも一部分の復号のために前記総合動きベクトルを用いるステップを
実行することを特徴とする、 ディジタル画像の復号装置。 - 【請求項8】 前記プロセッサは、第1の画像領域における画像ブロックの
動きベクトルから前記総合動きベクトルを求める、請求項6または7記載の装置
。 - 【請求項9】 前記プロセッサは、第1の画像領域における画像ブロックの
動きベクトルの平均値形成により前記総合動きベクトルを求める、請求項8記載
の装置。 - 【請求項10】 前記プロセッサは、実質的に第1の画像領域周縁に位置す
る第1の画像領域の画像ブロックにおける動きベクトルから前記総合画像ブロッ
クを求める、請求項8または9記載の装置。
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