JP2003037854A - 動画像符号化及び復号化方法、プログラム及び装置 - Google Patents

動画像符号化及び復号化方法、プログラム及び装置

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JP2003037854A
JP2003037854A JP2001224456A JP2001224456A JP2003037854A JP 2003037854 A JP2003037854 A JP 2003037854A JP 2001224456 A JP2001224456 A JP 2001224456A JP 2001224456 A JP2001224456 A JP 2001224456A JP 2003037854 A JP2003037854 A JP 2003037854A
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幸男 遠藤
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 所定範囲内の色調、特に肌色相当の色調を有
する画像信号を低ビットレートで伝送しても再生時に劣
化しない動画像の符号化及び復号化技術を提供するこ
と。 【解決手段】 予め定められた範囲の色差信号である対
象色差信号の画素を識別し、該当する画素を予め定めら
れた色差信号であるカラーキーに置き換えてから、統計
的情報圧縮を行なう。復号する際には、統計的情報圧縮
を復号し、カラーキーの画素を識別して、該当する画素
を予め定められた色差信号である再生色差信号に置換す
る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は動画像の符号化及び
復号化に関する。
【0002】
【従来の技術】デジタルデータ伝送を提供するISDN
(integrated services digital network)回線、データ
をパケット化して伝送するIPネットワークが普及しつ
つある。これに伴って、このような回線と高能率動画像
符号化装置とを応用したテレビ電話の利用が急速に拡大
している。高能率動画像符号化装置は低ビットレートで
動画像を伝送することが可能であり、その圧縮方式には
例えばITU-T勧告H.261/H.263、MPEG4がある。
【0003】この方式では、まず、動画像を小ブロック
に分割し、小ブロック毎に動きベクトルを検出して、検
出した動きベクトルで動き補償フレーム間符号化を行な
う。これにより、時間軸方向の冗長を低減する。また、
DCT(discrete cosine transformation)変換符号化、
量子化及び可変長符号化により空間的冗長を低減する。
特に、動き補償フレーム間符号化では、入力動画像と前
フレームの動画像から動きベクトルを求め、この動きベ
クトルで動き補償された前フレームとの差分を取る。こ
のため、被写体が動いた場合のフレーム間差分を最小に
することが可能となり、発生する情報量を大幅に低減で
きる。
【0004】図4を参照して従来の動画像符号化装置に
ついて説明する。小ブロックに分割された入力動画像10
0と前フレームの局部復号画像109とから動きベクトルを
検出し、検出した動きベクトル111を基に動き補償を行
う。動き補償された動画像107は、差分器10でフレーム
間差分が求められ、このフレーム間差分信号101に対し
て、DCT変換11、量子化12を施して動画像を圧縮し、
更に動きベクトル111と共に可変長符号化を行い統計的
な情報圧縮を行っている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、低ビッ
トレート伝送では入力画像に対して大幅な圧縮が施され
るため、量子化による性劣化が大きくなってしまう。特
にテレビ電話では入力画像の大分を占める顔などの肌色
が劣化し、汚い再生画像となってしまう。
【0006】本発明はこのような状況に鑑みてなされた
ものであり、本発明が解決しようとする課題は、所定範
囲内の色調、特に肌色相当の色調を有する画像信号を低
ビットレートで伝送しても再生時に劣化しない動画像の
符号化及び復号化方法を提供することである。また、本
発明が解決しようとする他の課題は、これらの方法に従
ってコンピュータを動作させるプログラムを提供するこ
とである。更に、本発明が解決しようとする他の課題
は、これらの方法に従って動画像信号を符号化及び復号
化する装置を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
め、本発明は次のような手段を提供する。
【0008】本発明は、動画像を符号化する方法におい
て、予め定められた範囲の色差信号である対象色差信号
の画素を識別する識別段階と、該当する画素を予め定め
られた色差信号であるカラーキーに置き換える置換段階
と、該当する画素をカラーキーに置き換えた画像に対し
て統計的情報圧縮を行なう符号化段階とを含むことを特
徴とする動画像符号化方法を提供する。
【0009】この動画像符号化方法にて符号化された動
画像を復号化する方法として、復号する復号段階と、予
め定められた色差信号であるカラーキーの画素を識別す
る識別段階と、該当する画素を予め定められた色差信号
である再生色差信号に置換する置換段階とを含むことを
特徴とする動画像復号化方法を提供する。
【0010】また、本発明は、動画像の符号化をコンピ
ュータに実行させるプログラムにおいて、予め定められ
た範囲の色差信号である対象色差信号の画素を識別する
識別処理と、該当する画素を予め定められた色差信号で
あるカラーキーに置き換える置換処理と、該当する画素
をカラーキーに置き換えた画像を符号化する符号化処理
とを含むことを特徴とする動画像符号化プログラムを提
供する。この動画像符号化プログラムはコンピュータ読
み取り可能な記録媒体に記録された状態で提供されても
よい。また、この動画像符号化プログラムを格納し、当
該動画像符号化プログラムに従って動作するコンピュー
タとして提供されてもよい。
【0011】この動画像符号化プログラムにて符号化さ
れた動画像の復号化をコンピュータに実行させるプログ
ラムにおいて、復号する復号処理と、予め定められた色
差信号であるカラーキーの画素を識別する識別処理と、
該当する画素を予め定められた色差信号である再生色差
信号に置換する置換処理とを含むことを特徴とする動画
像復号化プログラムを提供する。この動画像復号化プロ
グラムはコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録さ
れて提供されてもよい。また、この動画像復号化プログ
ラムを格納し、当該動画像復号化プログラムに従って動
作するコンピュータとして提供されてもよい。
【0012】更に、本発明は、動画像を符号化する装置
において、予め定められた範囲の色差信号である対象色
差信号の画素を識別する識別手段と、該当する画素を予
め定められた色差信号であるカラーキーに置き換える置
換手段と、該当する画素をカラーキーに置き換えた画像
に対して統計的情報圧縮を行なう符号化手段とを備える
ことを特徴とする動画像符号化装置を提供する。
【0013】この動画像符号化装置で符号化された動画
像を復号化する装置において、復号する復号手段と、予
め定められた色差信号であるカラーキーの画素を識別す
る識別手段と、該当する画素を予め定められた色差信号
である再生色差信号に置換する置換手段とを含むことを
特徴とする動画像復号化装置を提供する。
【0014】
【発明の実施の形態】本発明では、入力画像の画素のう
ち、予め定めた色差信号(Cr,Cb信号)範囲(対象色差信
号)にある画素を、固定の色差信号(カラーキー)に置
き換えてから高能率符号化を行う。一方、復号化する際
には、カラーキーを予め定めた色差信号(Cr,Cb信号)
(再生色差信号)に置き換えて復号化する。
【0015】例えば、図1のような入力画像に対し、対
象色差信号の範囲にある画素を識別する処理を行なう。
ここでは肌色に相当する色を対象色差信号とする。図1
の顔の部分はこの処理で肌色と判定される。肌色と判定
された画素をカラーキーに置換した後、入力画像を符号
化処理部にて符号化する。符号化処理部において、フレ
ーム内符号化の際、カラーキーがフレーム内符号化され
対向する復号化装置に伝送される。その後のフレーム間
符号化では固定値のカラーキーのフレーム間差分が取ら
れるので差分情報が発生しないことになる。復号化装置
は、カラーキーを復号化することになる。復号化された
色差信号がカラーキーの場合は予め定めた肌色の色差信
号(Cr,Cb信号)(再生色差信号)に置き換え再生画像と
して出力する。
【0016】本発明の一実施の形態である高能率動画像
符号化システムについて説明する。この高能率動画像符
号化システムは、高能率動画像符号化装置及び高能率動
画像復号化装置からなる。
【0017】図2を参照して本システムの高能率符号化
装置の構成について説明する。この高能率符号化装置
は、入力動画像200が肌色検出器21と肌色変換器20に入
力され、肌色検出器21で対象色差信号の範囲にある画素
を判定し、判定結果202を肌色変換器20に出力する。肌
色変換器20は判定結果202指示に従って対応する画素を
カラーキーに置き換え、変換後の画像201を出力する。
変換後の画像201とフレームメモリ17に格納されている
前フレームの局所復号動画像109を例えば16x16の小ブロ
ックに分割し、各小ブロック毎に動きベクトル検出器19
(ME)で動きベクトル111(MV)を検出し、検出した動き
ベクトル111を基に動き補償器18(MC)で動き補償された
動画像113を得る。ここでフレーム間符号化の場合、動
き補償後の画像203と肌色変換後の画像201は、差分器10
でフレーム間差分101が計算される。一方、フレーム内
符号化の場合、差分器10での差分計算は行われず肌色変
換後の画像201がそのまま出力される。フレーム内符号
化指示は、符号化処理開始時点や周期的(例えば、10
フレームに1回)にフレーム内符号化指示信号204で指示
される。差分器出力信号101に対してDCT変換11と量
子化12を施し、これらの処理で得られた圧縮データ10
3、動きベクトル111、及びフレーム内符号化指示信号20
4は、可変長符号化器13で統計的情報圧縮が行われ、符
号化出力104が得られる。量子化出力画像103は逆量子化
14と逆DCT変換15が施され、動き補償器18からの動き補
償された動画像113と加算器16で加算され、局所復号画
像108が得られる。次のフレームの符号化のため、局所
復号画像108を1フレーム遅延させるフレームメモリ17か
ら構成される。
【0018】次に、図3を参照して、本システムの高能
率動画像復号化装置について説明する。この高能率動画
像復号化装置は、可変長復号器31において復号化入力30
0から符号化データ301、動きベクトル307、及びフレー
ム内符号化指示308を分離し、前フレームの復号動画像3
05に対して動きベクトル307に基づいて動き補償を施
す。可変長復号器300からフレーム内符号化指示が、フ
レーム間であった場合には動き補償器35からの動画像30
6と可変長復号器31からの符号化データ301に逆量子化32
と直交逆変換(逆DCT)33を施した信号303とを加算
器34で加算し、復号画像304を得る。フレーム内符号化
指示の場合には加算せずに逆DCT変換器33からの画像303
をそのまま出力し、復号画像304を得る。加算器34の出
力304は、カラーキー検出器38と肌色逆変換器37に入力
される。カラーキー検出器38は入力された画素の色差信
号が予め定めた値の場合、カラーキーと判断し、その結
果302を肌色逆変換器37に出力する。肌色逆変換器37は
肌色検出器37からの指示信号302に基づいて対応する入
力画素を予め定めた肌色色差信号に変換し、復号動画像
309を出力する。次のフレームの復号化のため、復号画
像304を1フレーム遅延させるフレームメモリ36から構成
される。
【0019】高能率動画像符号化装置による符号化動作
について詳細に説明する。
【0020】入力動画像200が肌色検出器21と肌色変換
器20に入力され、肌色検出器21で予め定めた肌色の色差
信号(Cr,Cb信号)範囲にある画素を判定し、判定結果202
を肌色変換器20に出力する。肌色の色差信号(Cr,Cb信
号)範囲は、例えば、(1)の範囲とする。
【0021】 肌色信号検出範囲: 87<Cr<107、150<Cb<170…(1) 肌色変換器20は判定結果202指示に従って対応する画素
を固定の色差信号Cr及びCb(カラーキー)に置き換え、
変換後の画像201を出力する。カラーキーの値はITU-R B
T.601勧告で規定されている色差信号レベル以外、例え
ば、(2)とする。
【0022】カラーキー:Cr=0、Cb=0…(2) 変換後の画像201とフレームメモリ17に格納されている
前フレームの局所復号動画像109を例えば16x16の小ブロ
ックに分割し、各小ブロック毎に動きベクトル検出器19
(ME)で動きベクトル111(MV)を検出し、検出した動き
ベクトル111を基に動き補償器18(MC)で動き補償された
動画像113を得る。フレーム間符号化の場合、動き補償
後の画像203と肌色変換後の画像201は、差分器10でフレ
ーム間差分101が計算される。フレーム内符号化の場
合、差分器10での差分計算は行われず肌色変換後の画像
201がそのまま出力される。フレーム内符号化指示は、
肌色検出器21からのフレーム内符号化指示信号204で実
施される。フレーム内符号化指示は、符号化処理開始時
点や周期的(例えば、10フレームに1回)にフレーム
内符号化指示信号204で指示される。差分器出力信号101
に対してDCT変換11と量子化12を施し、これらの処理
で得られた圧縮データ103、動きベクトル111、及びフレ
ーム内符号化指示信号204は、可変長符号化器13で統計
的情報圧縮が行われ、符号化出力104が得られる。量子
化出力画像103は逆量子化14と逆DCT変換15が施され、動
き補償器18からの動き補償された動画像113と加算器16
で加算され、局所復号画像108が得られる。局所復号画
像108は、次のフレームの符号化のためにフレームメモ
リ17に格納される。
【0023】次に、高能率動画像復号化装置による復号
化動作について詳細に説明する。
【0024】可変長復号器31において復号化入力300か
ら符号化データ301、動きベクトル307、及びフレーム内
符号化指示308を分離し、前フレームの復号動画像305に
対して動きベクトル307に基づいて動き補償を施す。可
変長復号器31からフレーム内符号化指示が、フレーム間
であった場合には動き補償器35からの動画像306と可変
長復号器31からの符号化データ301に逆量子化32と直交
逆変換(逆DCT)33を施した信号303とを加算器34で
加算する。フレーム内符号化指示の場合には加算せずに
逆DCT変換器33からの画像303をそのまま出力する。加算
器34の出力304は、カラーキー検出器38と肌色逆変換器3
7に入力される。カラーキー検出器38は入力された画素
の色差信号が(2)の値の場合、カラーキーと判断し、
その結果302を肌色逆変換器37に出力する。肌色逆変換
器37は肌色検出器38からの指示信号302に基づいて対応
する入力画素を、例えば(3)の肌色色差信号に変換
し、復号画像309を出力する。
【0025】肌色色差信号:Cr=97、Cb=160…(3) 再生画像309は、次のフレームの符号化のためにフレー
ムメモリ36に格納される以上、本発明を実施の形態に基
づいて説明したが、本発明はこれに限定されるものでは
なく、当業者の通常の知識の範囲内でその変更や改良が
可能であることは勿論である。
【0026】
【発明の効果】本発明では、高能率動画像符号化の際、
予め定めた肌色の色調範囲にある入力画像を固定の色信
号(カラーキー)に置き換えて符号化を行い、復号化側
では特定のカラーキーを受信した色信号に対しては予め
定めた肌色に置き換えて再生する。
【0027】このため、本発明によれば、肌色の色信号
を伝送する必要がなくなり大幅な情報圧縮が可能とな
る。また、肌色の劣化が無くなり鮮明な画像再生が可能
となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明により効果的に符号化される入力動画像
信号の一例である。
【図2】本発明の一実施の形態である動画像符号化装置
の機能ブロック図である。
【図3】本発明の一実施の形態である動画像復号化装置
の機能ブロック図である。
【図4】従来の動画像符号化装置の機能ブロック図であ
る。
【符号の説明】
10 差分器 11 DCT変換器 12 量子化器 13 可変長符号化器 14、32 逆量子化器 15、33 逆DCT変換器 16、34 加算器 17、36 フレームメモリ 18、35 動き補償器 19 動きベクトル検出器 20 肌色変換器 21 肌色検出器 31 可変長復号化器 37 肌色逆変換器 38 カラーキー検出器
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5C057 DA05 DA20 EA02 EA07 EG08 EM04 EM09 EM13 EM16 FB03 5C059 KK01 MA04 MA05 MA23 MC11 ME01 NN01 PP04 PP16 SS20 UA02 UA05 UA34 5J064 AA01 BA09 BA16 BB10 BC01 BC08 BC16 BC28 BD02

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動画像を符号化する方法において、 予め定められた範囲の色差信号である対象色差信号の画
    素を識別する識別段階と、 該当する画素を予め定められた色差信号であるカラーキ
    ーに置き換える置換段階と、 該当する画素を前記カラーキーに置き換えた画像に対し
    て統計的情報圧縮を行なう符号化段階とを含むことを特
    徴とする動画像符号化方法。
  2. 【請求項2】 符号化された動画像を復号化する方法に
    おいて、 統計的情報圧縮を復号する復号段階と、 予め定められた色差信号であるカラーキーの画素を識別
    する識別段階と、 該当する画素を予め定められた色差信号である再生色差
    信号に置換する置換段階とを含むことを特徴とする動画
    像復号化方法。
  3. 【請求項3】 動画像の符号化をコンピュータに実行さ
    せるプログラムにおいて、 予め定められた範囲の色差信号である対象色差信号の画
    素を識別する識別処理と、 該当する画素を予め定められた色差信号であるカラーキ
    ーに置き換える置換処理と、 該当する画素を前記カラーキーに置き換えた画像を符号
    化する符号化処理とを含むことを特徴とする動画像符号
    化プログラム。
  4. 【請求項4】 請求項3に記載の動画像符号化プログラ
    ムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  5. 【請求項5】 請求項3に記載の動画像符号化プログラ
    ムを格納し、当該動画像符号化プログラムに従って動作
    するコンピュータ。
  6. 【請求項6】 符号化された動画像の復号化をコンピュ
    ータに実行させるプログラムにおいて、 統計的情報圧縮を復号する復号処理と、 予め定められた色差信号であるカラーキーの画素を識別
    する識別処理と、 該当する画素を予め定められた色差信号である再生色差
    信号に置換する置換処理とを含むことを特徴とする動画
    像復号化プログラム。
  7. 【請求項7】 請求項6に記載の動画像復号化プログラ
    ムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
  8. 【請求項8】 請求項6に記載の動画像復号化プログラ
    ムを格納し、当該動画像復号化プログラムに従って動作
    するコンピュータ。
  9. 【請求項9】 動画像を符号化する装置において、 予め定められた範囲の色差信号である対象色差信号の画
    素を識別する識別手段と、 該当する画素を予め定められた色差信号であるカラーキ
    ーに置き換える置換手段と、 該当する画素を前記カラーキーに置き換えた画像に対し
    て統計的情報圧縮を行なう符号化手段とを備えることを
    特徴とする動画像符号化装置。
  10. 【請求項10】 符号化された動画像を復号化する装置
    において、 統計的情報圧縮を復号する復号手段と、 予め定められた色差信号であるカラーキーの画素を識別
    する識別手段と、 該当する画素を予め定められた色差信号である再生色差
    信号に置換する置換手段とを含むことを特徴とする動画
    像復号化装置。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2005064785A (ja) * 2003-08-11 2005-03-10 Toshiba Digital Media Engineering Corp 画像伝送装置、画像再生装置および画像伝送システム
KR100766573B1 (ko) * 2004-02-27 2007-10-17 이옥신 수중 건조물 보수용 패널 조립구조체

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