JP2003513529A - ウェーブレット分解に基づくカラービデオ符号化方法 - Google Patents

ウェーブレット分解に基づくカラービデオ符号化方法

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JP2003513529A JP2001533755A JP2001533755A JP2003513529A JP 2003513529 A JP2003513529 A JP 2003513529A JP 2001533755 A JP2001533755 A JP 2001533755A JP 2001533755 A JP2001533755 A JP 2001533755A JP 2003513529 A JP2003513529 A JP 2003513529A
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Abstract

(57)【要約】 本発明は、４：２：０フォーマットの輝度平面Ｙと色差平面ＵとＶにより構成された色空間に適用される、いわゆる３Ｄ−ＳＰＩＨＴアルゴリズムを使用するカラービデオ符号化方法に関する。ＵとＶ平面のウェーブレット分解が、輝度平面のウェーブレット分解の解像度レベルの数から１を引いた解像度レベルの数に亘って行われる。輝度平面の全解像度の近似として全解像度色Ｕ又はＶ平面が見られ、前記全解像度色Ｕ又はＶ平面のサイズは、Ｙ平面の多解像度分解での第１レベル近似のサイズと同じであり、輝度のｎ次解像度レベルは色差の（ｎ−１）次レベルと同じサイズを有する。Ｙ平面の最も低い解像度で近似サブ−バンドの各画素（ｉ，ｊ）は、ＵとＶ平面の対応するサブ−バンド内の同じ位置でその画素に関連する。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】 発明の分野 本発明は、４：２：０フォーマットの輝度平面Ｙと色差平面ＵとＶのＹＵＶの
ような３刺激値色空間内に適用される、いわゆる３Ｄ−ＳＰＩＨＴアルゴリズム
を使用するカラービデオ符号化方法に関する。本発明は、カラー画像をカラービ
デオシーケンスに適用される。
【０００２】 発明の背景 最も効率的なビデオ圧縮アルゴリズムの１つは、対象のビデオシーケンスの３
次元（２Ｄ＋ｔ）処理に基づいており、ビデオ情報中の冗長性が、別々の３Ｄウ
ェーブレット変換を行うことにより減少される（予測的アプローチとの主な差は
、時間軸が空間の１つとして処理されるということである）。このアプローチの
効率は、時間フィルタリングで考慮されるフレームのグループ（ＧＯＦ）の動き
補償がフィルタリングに先立ち適用されるときには改善される。長いフィルタか
らの利益がある空間分解と異なり、時間フィルタリングの最良の選択は、境界問
題が無くと最小遅延であるので、いわゆるハール多解像度分析であることが分か
る。
【０００３】 ３Ｄウェーブレット分解は、従って、シーケンス内の各ＧＯＦに適用される。
グループのサイズは、（ビデオ会議のよな実時間アプリケーションで重要な）再
構成の遅延と、後続する符号化アルゴリズムの効率との比較考量するために選択
される。１９９７年の米国、ユタ、スノーバードでのデータ圧縮会議会報の２５
１−２５７頁の、Ｂ．Ｊ．ＫｉｍとＷ．Ａ．Ｐｅａｒｌｍａｎによる”階層的ツ
リーで分割される３次元の組みを使用する埋め込みウェーブレットビデオ符号化
器（ＳＰＩＨＴ）”に開示されているような、３Ｄ−ＳＰＩＨＴアルゴリズムが
分解されたＧＯＦに適用されるときには、アルゴリズムが基づいている空間−時
間ツリーを構成するために、十分な数の分解レベルが存在しなければならない。
実際には、ＧＯＦの幾つかの１６フレームは多くのシーケンスにとってよい選択
である。
【０００４】 ３Ｄ−ＳＰＩＨＴアルゴリズムは、グレービデオシーケンスに適用されてもよ
いがしかし、カラーシーケンスの処理は、同じビットストリームにカラーを埋め
込む問題がある。４：２：０フォーマットの輝度Ｙと色差平面ＵとＶのＹＵＶの
ような３刺激値色空間内を考えると、カラービデオの符号化の問題を扱う単純な
方法は、従来のカラービデオ符号化器によってなされるように各色平面を別々に
符号化するであろう。しかし、この技術は、色平面でビット割り当てストラテジ
ーを必要とするので、埋め込みビットストリームを提供するのに失敗する。更に
、色平面ビットストリームは、連結され且つ、受信器はビデオを再構成しかつそ
れを表示するには全体のビットストリームが到着するまで待たねばならない。
【０００５】 他の解決方法に従って、全ての色平面は、符号化段階で１つの単位として扱わ
れ、そして、１つの混合されたビットストリームが発生され、それにより、再構
成のどの点でも停止でき且つ所定のビットレートでカラービデオを表示できる。
この解決方法は、各色平面上の同じ数のレベルで３Ｄウェーブレット分解を別々
に実行することにより進行する。そして、全ての平面を共に符号化するために、
ＳＰＩＨＴで定義されるＬＩＰとＬＩＳが全ての３つの平面の最高のレベルの適
切な座標で初期化される。
【０００６】 前述したアプローチでは、各色平面は自身の空間−時間配向ツリーを有するが
しかし、Ｙ−、Ｕ−及び、Ｖ−ツリーは、相互に排他的である。４：２：０フォ
ーマットを使用するときには、Ｙ−、Ｕ−とＶ−平面間のサイズの差は、同じ多
解像度分析を実行する可能性と、後続のＳＰＩＨＴアルゴリズムの符号化効率に
も強い衝撃を与える。実際に、現れる問題は、輝度平面（例えば、ＱＣＩＦフォ
ーマット、１７６ｘ１４４は４解像度レベルを可能とする）を考えるときに、ビ
デオのオリジナルフォーマット（ＣＩＦ又は、ＱＩＦ）が特定の数の解像度レベ
ルを可能とする場合でさえも、既にサブサンプルされたフォーマットの色差に対
して、レベル減少が、分解でなされねばならない。一方ＳＰＩＨＴ符号化として
、偶数のサイズのサブバンドでのみ良好に動作し、輝度平面に対しては３レベル
のみが可能である。色差平面の許容できる数の分解レベルに関しては、２つのス
トラテジーが可能であり：同数の解像度レベルは、色差多解像度分析に関して考
えられ、これは、最も低い解像度レベルでの奇数サイズのサブバンドを導く（従
って、オリジナルＳＰＩＨＴアルゴリズムは、適応なしにこのストラテジーとは
対処できない）；適切な数の分解レベルが、ＳＰＩＨＴアルゴリズムが直接的に
適用されるように、各色平面に対して選択される。
【０００７】 発明の概要 本発明の目的は、単純化された第２のストラテジーの実行を目的とする。
【０００８】 このために本発明は前文で述べた方法に関連し、そして、それに従って、： −ＵとＶ平面のウェーブレット分解が、輝度平面のウェーブレット分解の解像
度レベルの数から１を引いた解像度レベルの数に亘って行われ、 −ＵとＶの色平面は既に、輝度平面の全解像度の近似として全解像度色Ｕ又は
Ｖ平面を見ることを可能とするサブサンプルされたフォーマットであり、前記全
解像度色Ｕ又はＶ平面のサイズは、Ｙ平面の多解像度分解での第１レベル近似の
サイズと同じであり、且つ、輝度のｎ次解像度レベルは色差の（ｎ−１）次レベ
ルと同じサイズを有し、 −Ｙ平面の最も低い解像度で近似サブ−バンドの各画素（ｉ，ｊ）は、ＵとＶ
平面の対応するサブ−バンド内の同じ位置でその画素に関連する。
【０００９】 発明の詳細な説明 本発明は、４：２：０フォーマット内のＵとＶ色平面は既にサブバンドフォー
マットであり、全解像度色ＵとＶ平面は全解像度輝度平面の近似として見られる
ということを利用する。更に、サイズは、Ｙ平面の多解像度分解能の第１レベル
近似のサイズと同じである。幾つかの解像度レベルに亘るウェーブレット分解を
実行するときには、輝度のｎ次の解像度レベルは色差の（ｎ−１）次レベルと同
じサイズを有する。従って、この対応は、輝度面のウェーブレット分解の解像度
レベルの数引く１である、解像度レベルの数に亘りＵとＶ平面のウェーブレット
分解を実行することを可能とする。
【００１０】 Ｙ平面の最も低い解像度で近似サブバンドの各画素（ｉ，ｊ）は、ＵとＶ平面
の対応するサブバンド内の同じ位置でその画素に関連する。ルートサブバンド内
で色差係数は輝度係数よりも小さな値を有するという演繹的な仮定は、実験的に
確認された。ＵとＶ平面の近似サブバンドは、Ｙ平面の近似サブバンドの子孫と
なりそして、これらの子孫はＹ平面の子孫のリストに追加される。同数の画素が
異なる色平面からこれらの近似サブバンド内にあるので（１つは、Ｙ平面内より
もＵとＶの色平面内で小さい１つのレベルの分解を実行する）、ルートサブバン
ドの各Ｙ係数はＵとＶルートサブバンドから来る２つの追加の子孫を有する。こ
のように、３Ｄ−ＳＰＩＨＴアルゴリズムは、オリジナルアルゴリズムのような
８つの子孫の代わりに、１つはルートサブバンドのＹ平面内の各係数に対して１
０の子孫を有する。続く分解レベルに対して、オリジナルアルゴリズムのような
係数の同じ階層が保持される。これは、依存の関係は色平面間よりも同じ色平面
内で強いという事実により動機が与えられる。輝度と色差成分は同じ空間位置に
対して同じ時間で処理されるので、埋め込み特性は保証される。
【００１１】 この変更は係数の初期リストの構造内の単純化に関連する。実際に、オリジナ
ルアルゴリズムは全ての３つの平面の最高レベルの適切な座標でＬＩＰとＬＩＳ
を初期化する。これは、ＬＩＰが３つの色平面からのルートサブバンド全ての係
数で設定され、そして、ＬＩＳは、オリジナルＳＰＩＨＴアルゴリズムのルート
サブバンド内の８係数のグループを示す図１に示すように、同じ空間−時間サブ
バンドからの且つ全色平面からの８つのうちの７画素で初期化されることを意味
する（８係数のうちの１つはＬＩＳの初期化に使用されない）。本アプローチに
より、輝度平面からの最高レベルの係数の適切な座標でこれらのリストを初期化
することのみが必要であり、ＵとＶ近似サブバンドの色差係数はルートサブバン
ド内の輝度係数の子孫として現れる。これも、他の変更を暗示する。ＬＩＳの初
期化に考慮されない位置に対応するＵとＶ色平面からのルート係数は、ＬＩＰの
初期化に使用されねばならない（図２参照）。
【００１２】 簡単のために２次元の場合を示しているが（先の方法は図３に示され、そして
、本方法により導入された変更は図４に）、提案された技術は、父−子関係と３
色平面の空間−次間ツリーの間の依存関係を導入することにより、ビデオシーケ
ンス内の輝度と色差の間にある相関を利用する。優位点は主に、 −空間−時間ツリーの間の関係により、輝度と色差成分の間の依存性が利用され
る。 −ＵとＶ色平面は減少され多数の解像度レベルに渡って分解され、これにより、
アルゴリズムの計算の複雑さが減少する。 −外挿は不要であり、そして、従って、人工の係数は導入されず（実画素のみが
分解され符号化され）、そして、これらの人工の画素の各々に対して動きベクト
ルが計算され且つ符号化されることない。
【図面の簡単な説明】
【図１】 オリジナルＳＰＩＨＴアルゴリズムのルートサブバンド内の、３Ｄ分解の８係
数のグループを示す図である（８分の１はＬＩＳを初期化するのに使用されない
）。
【図２】 図１に関して、本発明に従って導入された変更を示す図であり、ＬＩＳの初期
化に使用されないルート係数は、ＬＩＰの初期化にここで使用される。
【図３】 オリジナルＳＰＩＨＴアルゴリズム内の空間分解の異なるサブバンド間の依存
性を示す図である（矢印は親−子関係を示す）。
【図４】 図３に関して、提案された方法に従って導入された色平面分解の間の追加の依
存性を示す図である（矢印は親−子関係を示す）。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ベネティエール，マリオン オランダ国，5656 アーアー アインドー フェン，プロフ・ホルストラーン ６，イ ンターナシオナール オクトローイビュー ロー ベー フェー Ｆターム(参考） 5C059 KK15 LB04 LB05 MA24 MC23 MC30 PP16 UA02 UA06 5J064 AA01 BA16 BC01 BC11 BC26 BD03

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ４：２：０フォーマットの輝度平面Ｙと色差平面ＵとＶのＹ
    ＵＶのような３刺激値色空間内に適用される、いわゆる３Ｄ−ＳＰＩＨＴアルゴ
    リズムを使用するカラービデオ符号化方法であって、 −ＵとＶ平面のウェーブレット分解が、輝度平面のウェーブレット分解の解像
    度レベルの数から１を引いた解像度レベルの数に亘って行われ、 −ＵとＶの色平面は既に、輝度平面の全解像度の近似として全解像度色Ｕ又は
    Ｖ平面を見ることを可能とするサブサンプルされたフォーマットであり、前記全
    解像度色Ｕ又はＶ平面のサイズは、Ｙ平面の多解像度分解での第１レベル近似の
    サイズと同じであり、且つ、輝度のｎ次解像度レベルは色差の（ｎ−１）次レベ
    ルと同じサイズを有し、 −Ｙ平面の最も低い解像度で近似サブ−バンドの各画素（ｉ，ｊ）は、ＵとＶ
    平面の対応するサブ−バンド内の同じ位置でその画素に関連するカラービデオ符
    号化方法。
  2. 【請求項２】 オリジナルカラー画像を分解することにより形成された係数
    の初期リストの構造は、これらのリストが輝度平面からの最高レベル係数の適切
    な座標でのみ初期化されという意味で単純化され、ＵとＶ近似サブ−バンドの色
    差係数はルートサブ−バンド内の輝度係数の子孫として表れる請求項１に記載の
    方法。
  3. 【請求項３】 僅かな組みのリストの初期化に関して考えられていない位置
    に対応するＵとＶ色平面からのルート係数は、初期化時に僅かな画素のリスト内
    に導入される請求項２に記載の方法。
JP2001533755A 1999-10-28 2000-10-23 ウェーブレット分解に基づくカラービデオ符号化方法 Pending JP2003513529A (ja)

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EP99402692 1999-10-28
EP99402692.0 1999-10-28
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