JP2004248124A - Hierarchical image encoder and hierarchical image decoder - Google Patents

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JP2004248124A
JP2004248124A JP2003037717A JP2003037717A JP2004248124A JP 2004248124 A JP2004248124 A JP 2004248124A JP 2003037717 A JP2003037717 A JP 2003037717A JP 2003037717 A JP2003037717 A JP 2003037717A JP 2004248124 A JP2004248124 A JP 2004248124A
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JP
Japan
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image signal
encoding
base layer
hierarchical
encoded data
Prior art date
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Application number
JP2003037717A
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Japanese (ja)
Inventor
Junichi Nakajima
淳一 中嶋
Yoshiyuki Yashima
由幸 八島
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device capable of improving the subjective quality of a decoded image by performing encoding corresponding to an image characteristic in hierarchical image encoding/decoding. <P>SOLUTION: A first encoder 11 of a hierarchical image encoder 1 encodes an original image signal and outputs the base layer encoded data 12. A first decoder 13 decodes the base layer encoded data 12 to generate a base layer decoded image signal 14, and a subtractor 15 subtracts the base layer decoded image signal 14 from the original image signal to generate a difference image signal 16. A second encoder 17 divides each small area of the differential image signal 16 into classes according to the predefined reference, an encoding priority is imparted to a classified small area, an encoding parameter is determined in accordance with an encoding priority to perform encoding, and enhancement layer encoded data 18 are outputted. <P>COPYRIGHT: (C)2004,JPO&NCIPI

Description

【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は,画像符号化技術および画像復号技術に関し,特に,簡単な構成で画像の特性に応じた符号化を行い,復号画像の主観的品質を向上することを目的とした階層的画像符号化装置および階層的画像復号装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
画像を効率的に符号化する方法として,階層的画像符号化方法がある。この方法は,第1の符号化器と第2の符号化器を用意し,第1の符号化器にて小領域ごとに生成された符号化データを復号することで,画像のベースレイヤ復号画像を得,また第1の符号化器で生成された符号化データと第2の符号化器で小領域ごとに生成された符号化データを両方用いることで,より画質の高い復号画像が得られるという方法である。
【0003】
このような階層符号化を実現する方法として,原画像と第1の符号化の結果得られる符号化データの復号画像との差分を第2の符号化器で符号化する手法が考えられている。
【0004】
このとき,従来の階層的画像符号化方式では,第2の符号化器において差分画像信号を符号化する際に,各小領域での発生符号量がほぼ一定になるように制御されているものが多い。この方式の構成例を図6に示す。
【0005】
図6に示す階層的画像符号化装置7では,原画像信号を第1の符号化器71において符号化し,ベースレイヤ符号化データ72が生成される。また,第1の復号器73においてベースレイヤ符号化データ72を復号してベースレイヤ復号画像信号74を生成し,減算器75において原画像信号からベースレイヤ復号画像信号74を減算して差分画像信号76を生成する。この差分画像信号76を第2の符号化器77においてハフマン符号化などの可変長符号化を行うことにより,エンハンスメントレイヤ符号化データ78が生成される。このとき,差分画像信号76は,適当な大きさの小領域に分割されて各小領域ごとに割り当てられた符号量に達するまで符号化される。
【0006】
以上のような階層的画像符号化方式に関して記載された文献としては,例えば下記の特許文献1がある。この特許文献1に記載の技術では,符号化データに階層性を持たせ,符号化データの一部から選択領域だけをいろいろな画質で再生したり,符号化データの一部から低画質の画像を再生したりすることを可能としている。
【0007】
また,階層的画像符号化ではないが,画像の各領域ごとのクラス識別信号に応じて符号化制御パラメータを変更し,入力画像信号の符号化を行う画像符号化装置が,下記の特許文献2に記載されている。この技術では,入力画像のエッジ等を検出して領域分割し,各領域を所定の基準に従ってクラス分けし,各領域ごとにクラス識別信号を出力してクラス識別信号に応じた画像信号の符号化を行っている。しかし,この特許文献2の画像符号化装置は,各領域のクラス識別信号に応じて複数の符号化方法のいずれかを選択的に切り替えて符号化するものであり,第1の符号化器の出力を復号した復号画像信号と原画像信号との差分信号を,第2の符号化器で符号化するというような階層的画像符号化を行うものではない。すなわち,ベースレイヤ符号化データとエンハンスメントレイヤ符号化データとを階層的画像符号化の結果として出力するものではない。
【0008】
なお,従来から画像符号化方式として用いられているMPEG−4符号化方式については,以下の非特許文献1に記載されている。
【0009】
【特許文献1】
特開2002−44671号公報
【特許文献2】
特開2001−45494号公報
【非特許文献1】
ISO/IEC 14496−2 Coding of Audio−Visual Objects,Part−2
【0010】
【発明が解決しようとする課題】
一般に,上記の階層的画像符号化における差分画像信号の情報量は,原画像信号が複雑な領域では多く,簡単な領域では少なくなるため,ある符号量で符号化できる差分画像信号は領域の性質に依存している。従来技術による方式では,原画像あるいはベースレイヤ復号画像領域の性質に応じた符号量の割り当てを行っていないため,主観的品質の向上のためには,エンハンスメントレイヤ符号化データにより多くの符号量が必要になる。
【0011】
本発明は,上記従来の技術におけるエンハンスメントレイヤの必要符号量の増加に関する問題を,簡単な処理および構成により解決する階層的画像符号化・復号装置を提供することを課題とする。
【0012】
【課題を解決するための手段】
本発明は,上記の課題を解決するため,以下に述べるような手段を採用している。その一手段は,ディジタル原画像信号に対して,第1の符号化器において複数の小領域に分割し,該小領域ごとに符号化処理を行いベースレイヤ符号化データを生成し,符号化データを復号したベースレイヤ復号画像信号と前記原画像信号とから差分画像信号を生成し,第2の符号化器において,差分画像信号を前記原画像信号小領域に対応する複数の小領域に分割し,差分画像信号小領域ごとに符号化処理を行いエンハンスメントレイヤ符号化データとして生成する階層的画像符号化装置において,前記第2の符号化器において,あらかじめ定められた基準に従って前記差分画像信号の小領域のクラス分けを行い,各小領域のクラスを示すクラス識別番号を生成するクラス分類部と,クラス分けされた各小領域に符号化優先度を付与する順位付け部と,付与された符号化優先度に応じて符号化パラメータを決定する制御部とを,備えることを特徴とする階層的画像符号化装置である。
【0013】
この構成をとるときに,前述のクラス分類部は,原画像信号の小領域におけるアクティビティに基づいてクラス分けを行う機能を備えることがある。また,このクラス分類部は,差分画像信号の小領域におけるアクティビティに基づいてクラス分けを行う機能を備えることがある。アクティビティは,例えば前記原画像信号の小領域における画素値の変動具合を表す値,前記原画像信号の小領域における輝度値が所定の閾値より大きい画素の数,または前記差分画像信号の小領域における画素値の絶対値和である。
【0014】
そして,前述の構成をとるときに,制御部は,前記各小領域に付与された符号化優先度に応じて,各小領域の符号化処理の有無,符号量の割り当て,量子化値,符号化パターンまたは符号化順序を決定する機能を備えることがある。
【0015】
一方,本発明の階層的画像復号装置は,本発明による階層的画像符号化装置により生成された符号化データを処理対象として,ベースレイヤ符号化データを復号することによりベースレイヤ復号画像を生成し,エンハンスメントレイヤ符号化データを復号することにより差分画像信号を生成し,この2つを加算することで画像信号を生成していく階層的画像復号装置において,エンハンスメントレイヤ符号化データが得られた領域に対しては,復号処理を行い差分画像信号を生成することを特徴とする。
【0016】
また,エンハンスメントレイヤ符号化データが得られなかった領域に対しては,ベースレイヤ復号画像信号の対応する領域のみを用いて,復号画像として生成する機能を備えることがある。
【0017】
また,エンハンスメントレイヤ符号化データが得られなかった領域に対しては,前フレームの差分画像信号の対応する領域を用いて,当該フレームの差分画像信号とする機能を備えることがある。
【0018】
【発明の実施の形態】
以下,図面により本発明の実施の形態を詳細に説明する。図1は,本発明の一実施形態の階層的画像符号化装置の概要を示すブロック図である。図示されているように,階層的画像符号化装置1は,第1の符号化器11,第1の復号器13,減算器15,第2の符号化器17から構成される。入力である原画像信号は第1の符号化器11において符号化される。第1の符号化器11は,原画像信号を符号化した結果のベースレイヤ符号化データ12を出力する。第1の復号器13は,ベースレイヤ符号化データ12を復号し,ベースレイヤ復号画像信号14を生成する。次いで減算器15において原画像信号からベースレイヤ復号画像信号14を減算し,差分画像信号16を生成する。
【0019】
第2の符号化器17は,原画像信号と差分画像信号16を入力とし,該差分画像信号16を小領域に分割し,あらかじめ定められた基準に従って領域の識別番号と優先度を付与する。この優先度に応じて符号化パラメータを決定し符号化を行い,エンハンスメントレイヤ符号化データ18を出力する。
【0020】
図2は,本発明の一実施形態の階層的画像復号装置の概要を示すブロック図である。図示されているように,階層的画像復号装置2は,第1の復号器21,第2の復号器22,加算器23から構成される。入力であるベースレイヤ符号化データ12は,第1の復号器21において復号される。第1の復号器21は,復号した結果のベースレイヤ画像信号24を出力する。エンハンスメントレイヤ符号化データ18は,第2の復号器22において復号される。第2の復号器22は,エンハンスメントレイヤ符号化データ18を復号した結果の差分画像信号25を出力する。ベースレイヤ画像信号24と差分画像信号25は,加算器23において加算され,エンハンスメント画像信号26として出力される。
【0021】
本実施の形態では,第2の復号器22においてエンハンスメンメレイヤ符号化データ18が得られない領域が存在することもある。この場合,第2の復号器22は,エンハンスメントレイヤ符号化データ18が得られた領域に対しては,復号処理を行い差分画像信号25を生成するが,エンハンスメントレイヤ符号化データ18が得られなかった領域に対しては,加算器23の出力としてベースレイヤ画像信号24の対応する領域のみを用いて,エンハンスメント画像信号26を生成する。
【0022】
また,他の方法として,第2の復号器22は,エンハンスメントレイヤ符号化データ18が得られた領域に対しては,復号処理を行い差分画像信号25を生成し,エンハンスメントレイヤ符号化データ18が得られなかった領域に対しては,前フレームの差分画像信号の対応する領域を用いて,当該フレームの差分画像信号25とする実施も可能である。
【0023】
次に本実施形態の構成を,より具体的に説明する。前記図1の階層的画像符号化装置1の第1の符号化器11,第1の復号器13としては,例えばMPEG−4符号化方式を用いることができる。
【0024】
図3は,MPEG−4符号化器の概要を示すブロック図である。図3のMPEG−4符号化器3において,破線3aで囲まれた減算器301,DCT変換部302,量子化部303,可変長符号化部304,バッファ305,制御部306が,図1の第1の符号化器11に相当する。また,符号化器にも復号器が必要となるため,図1の第1の復号器13がすでにMPEG−4符号化器3に含まれているといえ,破線3bで囲まれた逆量子化部309,逆DCT変換部310,加算器311,動き補償予測部312,画像メモリ313が,前記第1の復号器13に相当する。
【0025】
MPEG−4符号化器3においては,原画像信号が入力されると,減算器301において,原画像信号から動き補償予測部312で生成された画像信号が減算される。そして,減算された結果の差分画像信号がDCT変換部302においてDCT変換され,量子化部303において量子化され,その結果の量子化DCT係数308が可変長符号化部304において可変長符号化され,ベースレイヤ符号化データ12としてバッファ305に蓄えられる。
【0026】
制御部306では,符号化データのレートを一定に保つため,バッファ305に蓄えられた符号化データの発生符号量を調ベ,量子化部303における量子化の細かさ(量子化パラメータ)を制御する。本構成は,符号化パラメータ307として量子化パラメータを用いた場合の例である。量子化パラメータは,例えばマクロブロックと呼ばれる16×16画素に分割された符号化単位に定められる。
【0027】
また,量子化DCT係数308は,逆量子化部309において逆量子化され,逆DCT変換部310において逆DCT変換された後,加算器311において動き補償予測部312で生成された画像信号が加算され,画像メモリ313に蓄えられる。なお,MPEG−4符号化方式の詳細は,上記非特許文献1に記載されている。
【0028】
図4は,前記第2の符号化器17の一具体例である。クラス分類部402は,前記差分画像信号16または原画像信号における小領域に対し,アクティビティと呼ばれる統計量を求める。このアクティビティに基づいて各小領域のクラス識別番号403を生成する。
【0029】
順位付け部404では,クラス識別番号403に従って各小領域に符号化優先度405を付与する。制御部406と符号化部401では,この符号化優先度405に従って各小領域の符号化処理の有無や,符号量割り当てといった符号化パラメータ407を決定して差分画像信号16の符号化を行い,エンハンスメントレイヤ符号化データ18を出力する。符号化パラメータ407としては他に,量子化値,符号化パターンなどが挙げられる。
【0030】
符号化部401における符号化の手段としては,差分画像信号16をビットプレーン展開して上位層から可変長符号化を行い,符号化パラメータ407の一つである割り当て符号量まで出力する,あるいは差分画像信号16を量子化して量子化代表値を可変長符号化するといったものがある。
【0031】
次に,第2の符号化器17におけるアクティビティの概念について説明する。一般にアクティビティとは,ある領域の画素値分布の特徴を示すものである。ユーザの意識は,表示された画像の中で人物の顔やテロップなど意味的に重要な部分に注目しやすい。また,人間の視覚特性によれば,変化の大きな領域での誤差は多少大きくても目立たず,逆に変化の緩やかな領域での誤差は小さくても非常に目立ちやすいことが分かっている。あるいは,画像の非可逆符号化により,物体の輪郭はぼけやすくなるため,残差信号を足しこんで輪郭をシャープにすると,主観的品質がより向上する。これらのことから,前記アクティビティの定義と求め方の例を以下に示す。
【0032】
(a)原画像信号の小領域において,ある画素について隣接8画素との輝度差分絶対値の最大値を求める。その最大値がある閾値Th1より大きい画素数を数えアクティビティAとする。このとき,アクティビティAは小領域の画素値の変動具合を表し,Aの大きさによって図5に示すように領域をクラス分けする。ここで,図中のTh2,Th3は領域をクラス分けする閾値である。順位付け部404では,対応する差分画像信号16の小領域に対して,エッジ領域,平坦領域,複雑領域の順に優先度を付与する。
【0033】
(b)原画像信号の小領域において,ある画素の輝度値が閾値Th4より大きい画素数を数えアクティビティAとする。アクティビティAがある閾値Th5より大きい領域は明領域とし,小さい領域を普通領域とクラス分けする。順位付け部404では,対応する差分画像信号16の小領域に対して,明領域,普通領域の順に優先度を付与する。
【0034】
(c)差分画像信号16の小領域において,画素値の絶対値和をアクティビティAとし,ある閾値Th6より小さい領域と,大きい領域とにクラス分けする。順位付け部404では,小さい領域,大きい領域の順に優先度を付与する。これは第一の符号化器11において,原画像信号の複雑な領域は大きな量子化値により粗く量子化され,符号化残差信号も大きくなることが一般に言えるためである。
【0035】
次に,制御部406での処理例を説明する。上記の処理により優先度が付与された小領域に対しては,優先度に応じて発生符号量の閾値を大きくし,量子化の細かさを調整したり,符号化対象となるビットプレーン数を増やす。あるいは,優先度の順に小領域を符号化し,エンハンスメントレイヤ符号化データ18として出力する。符号量が多く割り当てられた小領域ではより多くの差分画像信号情報を符号化・送信することが可能となり,復号側で得られたエンハンスメント画像信号26の画質が向上する。また,優先度順で小領域を符号化したデータは,データの末尾部分から落としていくことにより,送信側において通信路の容量にあわせたデータ量と品質の向上が制御できる。
【0036】
【発明の効果】
以上述べたように,本発明は,原画像信号または差分画像信号のアクティビティを用いることにより,画像の特性に応じた符号化を行い,従来の技術に対して同程度の符号量でも主観的品質の向上が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】階層的画像符号化装置の概要を示すブロック図である。
【図2】階層的画像復号装置の概要を示すブロック図である。
【図3】MPEG−4符号化器の構成例を示すブロック図である。
【図4】第2の符号化器の具体的構成例を示すブロック図である。
【図5】アクティビティによる領域の分類の例を示す図である。
【図6】従来の階層的画像符号化装置の概要を示すブロック図である。
【符号の説明】
1,7 階層的画像符号化装置
2 階層的画像復号装置
3 MPEG−4符号化器
11,71 第1の符号化器
12,72 ベースレイヤ符号化データ
13,21,73 第1の復号器
14,74 ベースレイヤ復号画像信号
15,75 減算器
16,25,76 差分画像信号
17,77 第2の符号化器
18,78 エンハンスメントレイヤ符号化データ
22 第2の復号器
23 加算器
24 ベースレイヤ画像信号
26 エンハンスメント画像信号
301 減算器
302 DCT変換部
303 量子化部
304 可変長符号化部
305 バッファ
306,406 制御部
307,407 符号化パラメータ
308 量子化DCT係数
309 逆量子化部
310 逆DCT変換部
311 加算器
312 動き補償予測部
313 画像メモリ
401 符号化部
402 クラス分類部
403 クラス識別番号
404 順位付け部
405 符号化優先度
[0001]
TECHNICAL FIELD OF THE INVENTION
The present invention relates to an image encoding technology and an image decoding technology, and in particular, to a hierarchical image encoding for improving the subjective quality of a decoded image by performing encoding according to the characteristics of the image with a simple configuration. The present invention relates to an apparatus and a hierarchical image decoding apparatus.
[0002]
[Prior art]
As a method of encoding an image efficiently, there is a hierarchical image encoding method. In this method, a first encoder and a second encoder are prepared, and the encoded data generated for each small area by the first encoder is decoded, so that base layer decoding of an image is performed. By obtaining an image and using both the encoded data generated by the first encoder and the encoded data generated for each small area by the second encoder, a decoded image with higher image quality can be obtained. It is a method that is done.
[0003]
As a method of realizing such hierarchical coding, a method of coding a difference between an original image and a decoded image of coded data obtained as a result of the first coding by a second coder has been considered. .
[0004]
At this time, in the conventional hierarchical image encoding method, when the second encoder encodes the differential image signal, the amount of generated code in each small area is controlled to be substantially constant. There are many. FIG. 6 shows a configuration example of this method.
[0005]
In the hierarchical image encoding device 7 shown in FIG. 6, an original image signal is encoded by a first encoder 71, and base layer encoded data 72 is generated. Further, the first decoder 73 decodes the base layer encoded data 72 to generate a base layer decoded image signal 74, and the subtractor 75 subtracts the base layer decoded image signal 74 from the original image signal to obtain a difference image signal 76 is generated. The difference image signal 76 is subjected to variable-length encoding such as Huffman encoding in a second encoder 77, so that enhancement layer encoded data 78 is generated. At this time, the difference image signal 76 is divided into small areas of an appropriate size and encoded until the code amount allocated to each small area is reached.
[0006]
As a document describing the above-described hierarchical image coding method, there is, for example, Patent Document 1 below. According to the technique described in Patent Document 1, encoded data is given a hierarchy, and only a selected area is reproduced with various image qualities from a part of the encoded data, or a low-quality image is reproduced from a part of the encoded data. Or play it.
[0007]
Also, although not hierarchical image coding, an image coding apparatus for coding an input image signal by changing a coding control parameter in accordance with a class identification signal for each region of an image is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. H10-163,086. It is described in. In this technique, an edge or the like of an input image is detected and divided into regions, each region is classified into classes according to a predetermined standard, and a class identification signal is output for each region to encode an image signal according to the class identification signal. It is carried out. However, the image coding apparatus of Patent Document 2 performs coding by selectively switching any of a plurality of coding methods according to a class identification signal of each area. It does not perform hierarchical image encoding such that the difference signal between the decoded image signal whose output has been decoded and the original image signal is encoded by the second encoder. That is, it does not output the base layer encoded data and the enhancement layer encoded data as a result of the hierarchical image encoding.
[0008]
The MPEG-4 encoding method conventionally used as an image encoding method is described in Non-Patent Document 1 below.
[0009]
[Patent Document 1]
JP 2002-44671 A [Patent Document 2]
JP 2001-45494 A [Non-Patent Document 1]
ISO / IEC 14496-2 Coding of Audio-Visual Objects, Part-2
[0010]
[Problems to be solved by the invention]
In general, the amount of information of a differential image signal in the above-described hierarchical image coding is large in a region where the original image signal is complex and small in a region where the original image signal is simple. Depends on. In the method according to the related art, since the code amount is not allocated according to the properties of the original image or the base layer decoded image area, in order to improve the subjective quality, a larger code amount is required for the enhancement layer coded data. Will be needed.
[0011]
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a hierarchical image encoding / decoding device that solves the above-described problem of increasing the required code amount of an enhancement layer by a simple process and configuration.
[0012]
[Means for Solving the Problems]
The present invention employs the following means to solve the above problems. One means is to divide a digital original image signal into a plurality of small areas in a first encoder, perform encoding processing for each of the small areas, generate base layer encoded data, and generate encoded data. And generating a difference image signal from the base layer decoded image signal obtained by decoding the image signal and the original image signal. The second encoder divides the difference image signal into a plurality of small regions corresponding to the original image signal small regions. A hierarchical image encoding apparatus that performs encoding processing for each differential image signal small region to generate enhancement layer encoded data, wherein the second encoder encodes the difference image signal according to a predetermined reference. A class classification unit that classifies areas and generates a class identification number indicating the class of each small area, and an order in which coding priority is assigned to each of the classified small areas And attaching portion, and a control unit determining a coding parameter according to an applied coded priority, a hierarchical image coding apparatus, characterized in that it comprises.
[0013]
When adopting this configuration, the above-described class classification unit may have a function of performing classification based on activity in a small region of the original image signal. Also, the class classification unit may have a function of classifying based on the activity in the small region of the difference image signal. The activity is, for example, a value indicating the degree of variation of the pixel value in the small area of the original image signal, the number of pixels whose luminance value in the small area of the original image signal is larger than a predetermined threshold, or the activity in the small area of the difference image signal. This is the sum of the absolute values of the pixel values.
[0014]
When the above-described configuration is adopted, the control unit determines whether or not to perform the encoding process on each of the small regions, assigns the code amount, assigns the quantization value, and the code, in accordance with the encoding priority given to each of the small regions. May be provided with a function of determining a coding pattern or a coding order.
[0015]
On the other hand, the hierarchical image decoding apparatus of the present invention generates a base layer decoded image by decoding base layer coded data with the coded data generated by the hierarchical image coding apparatus of the present invention as a processing target. , A differential image signal is generated by decoding the enhancement layer coded data, and an image signal is generated by adding the two. In the hierarchical image decoding apparatus, the region where the enhancement layer coded data is obtained is obtained. , A decoding process is performed to generate a differential image signal.
[0016]
In addition, a function of generating a decoded image using only the corresponding region of the base layer decoded image signal may be provided for an area where the enhancement layer encoded data is not obtained.
[0017]
In addition, a function may be provided for a region in which the enhancement layer coded data is not obtained, using the region corresponding to the difference image signal of the previous frame as a difference image signal of the frame.
[0018]
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of a hierarchical image encoding device according to an embodiment of the present invention. As illustrated, the hierarchical image encoding device 1 includes a first encoder 11, a first decoder 13, a subtractor 15, and a second encoder 17. An input original image signal is encoded in a first encoder 11. The first encoder 11 outputs base layer encoded data 12 as a result of encoding the original image signal. The first decoder 13 decodes the base layer coded data 12 and generates a base layer decoded image signal 14. Next, the subtractor 15 subtracts the base layer decoded image signal 14 from the original image signal to generate a difference image signal 16.
[0019]
The second encoder 17 receives the original image signal and the difference image signal 16 as input, divides the difference image signal 16 into small areas, and assigns area identification numbers and priorities in accordance with predetermined criteria. The encoding parameter is determined and encoded according to the priority, and the enhancement layer encoded data 18 is output.
[0020]
FIG. 2 is a block diagram illustrating an outline of a hierarchical image decoding device according to an embodiment of the present invention. As shown in the figure, the hierarchical image decoding device 2 includes a first decoder 21, a second decoder 22, and an adder 23. The base layer encoded data 12 which is an input is decoded by the first decoder 21. The first decoder 21 outputs a decoded base layer image signal 24. The enhancement layer encoded data 18 is decoded in the second decoder 22. The second decoder 22 outputs a difference image signal 25 resulting from decoding the enhancement layer encoded data 18. The base layer image signal 24 and the difference image signal 25 are added in the adder 23 and output as an enhancement image signal 26.
[0021]
In the present embodiment, there may be an area where the enhancement layer encoded data 18 cannot be obtained in the second decoder 22. In this case, the second decoder 22 performs a decoding process on the area where the enhancement layer coded data 18 is obtained to generate the differential image signal 25, but does not obtain the enhancement layer coded data 18. For the region, the enhancement image signal 26 is generated using only the region corresponding to the base layer image signal 24 as the output of the adder 23.
[0022]
As another method, the second decoder 22 performs a decoding process on a region where the enhancement layer encoded data 18 is obtained to generate a difference image signal 25, and the enhancement layer encoded data 18 For a region not obtained, a region corresponding to the difference image signal of the previous frame may be used as the difference image signal 25 of the frame.
[0023]
Next, the configuration of the present embodiment will be described more specifically. As the first encoder 11 and the first decoder 13 of the hierarchical image encoding device 1 of FIG. 1, for example, an MPEG-4 encoding method can be used.
[0024]
FIG. 3 is a block diagram showing an outline of the MPEG-4 encoder. In the MPEG-4 encoder 3 shown in FIG. 3, a subtractor 301, a DCT transformer 302, a quantizer 303, a variable-length encoder 304, a buffer 305, and a controller 306 shown in FIG. It corresponds to the first encoder 11. Further, since a decoder is also required for the encoder, it can be said that the first decoder 13 in FIG. 1 is already included in the MPEG-4 encoder 3, and the inverse quantization The unit 309, the inverse DCT transform unit 310, the adder 311, the motion compensation prediction unit 312, and the image memory 313 correspond to the first decoder 13.
[0025]
In the MPEG-4 encoder 3, when an original image signal is input, a subtractor 301 subtracts the image signal generated by the motion compensation prediction unit 312 from the original image signal. Then, the difference image signal resulting from the subtraction is subjected to DCT in the DCT transformer 302 and quantized in the quantizer 303, and the resulting quantized DCT coefficient 308 is subjected to variable length encoding in the variable length encoder 304. , Base layer encoded data 12 in the buffer 305.
[0026]
The control unit 306 controls the generated code amount of the encoded data stored in the buffer 305 and controls the fineness (quantization parameter) of the quantization in the quantization unit 303 in order to keep the rate of the encoded data constant. I do. This configuration is an example in which a quantization parameter is used as the encoding parameter 307. The quantization parameter is determined, for example, in a coding unit called a macroblock divided into 16 × 16 pixels.
[0027]
Further, the quantized DCT coefficient 308 is inversely quantized by the inverse quantization unit 309 and inverse DCT-transformed by the inverse DCT transform unit 310, and the adder 311 adds the image signal generated by the motion compensation prediction unit 312. And stored in the image memory 313. The details of the MPEG-4 encoding method are described in Non-Patent Document 1.
[0028]
FIG. 4 shows a specific example of the second encoder 17. The class classification unit 402 obtains a statistic called activity for the small area in the difference image signal 16 or the original image signal. The class identification number 403 of each small area is generated based on this activity.
[0029]
The ranking unit 404 assigns the encoding priority 405 to each small area according to the class identification number 403. The control unit 406 and the encoding unit 401 determine the presence or absence of the encoding process of each small area and the encoding parameter 407 such as the code amount allocation according to the encoding priority 405, and encode the difference image signal 16, It outputs the enhancement layer encoded data 18. Other examples of the encoding parameter 407 include a quantization value and an encoding pattern.
[0030]
As encoding means in the encoding unit 401, the difference image signal 16 is subjected to variable length encoding from the upper layer by bit plane expansion, and output up to the assigned code amount, which is one of the encoding parameters 407. There is a method of quantizing the image signal 16 and performing variable length coding on a quantized representative value.
[0031]
Next, the concept of the activity in the second encoder 17 will be described. In general, an activity indicates a characteristic of a pixel value distribution in a certain area. The user's consciousness can easily focus on semantically important parts such as a person's face and telop in the displayed image. In addition, according to human visual characteristics, it has been found that an error in a region where the change is large is slightly inconspicuous even if the error is small, and conversely it is very noticeable in a region where the change is small even if the error is small. Alternatively, the outline of the object is easily blurred due to lossy coding of the image. Therefore, if the outline is sharpened by adding the residual signal, the subjective quality is further improved. From the above, an example of the definition of the activity and how to obtain the activity will be described below.
[0032]
(A) In a small area of an original image signal, a maximum value of a luminance difference absolute value between a certain pixel and eight adjacent pixels is obtained. The number of pixels whose maximum value is larger than a certain threshold Th1 is counted as activity A. At this time, the activity A indicates the degree of change in the pixel value of the small area, and the area is classified according to the size of A as shown in FIG. Here, Th2 and Th3 in the figure are thresholds for classifying the area. The ranking unit 404 assigns priorities to the corresponding small regions of the difference image signal 16 in the order of edge region, flat region, and complex region.
[0033]
(B) In the small area of the original image signal, the number of pixels in which the luminance value of a certain pixel is larger than the threshold value Th4 is counted as activity A. An area where the activity A is larger than a certain threshold Th5 is defined as a bright area, and a small area is classified as a normal area. The ranking unit 404 assigns priorities to the corresponding small regions of the difference image signal 16 in the order of a bright region and a normal region.
[0034]
(C) In the small area of the difference image signal 16, the sum of the absolute values of the pixel values is defined as the activity A, and is classified into an area smaller than a certain threshold Th6 and a larger area. The ranking unit 404 assigns priorities in the order of smaller area and larger area. This is because it can generally be said that in the first encoder 11, a complicated area of the original image signal is roughly quantized by a large quantization value, and the encoded residual signal also becomes large.
[0035]
Next, a processing example in the control unit 406 will be described. For the small area to which the priority is given by the above processing, the threshold of the generated code amount is increased according to the priority, and the fineness of the quantization is adjusted, and the number of bit planes to be encoded is reduced. increase. Alternatively, the small areas are encoded in the order of priority and output as the enhancement layer encoded data 18. In a small area to which a large code amount is allocated, more differential image signal information can be encoded and transmitted, and the image quality of the enhancement image signal 26 obtained on the decoding side is improved. In addition, the data obtained by encoding the small areas in the order of priority is reduced from the end of the data, so that the transmission side can control the data amount and quality improvement according to the capacity of the communication path.
[0036]
【The invention's effect】
As described above, the present invention performs coding according to the characteristics of an image by using the activity of an original image signal or a difference image signal, and achieves subjective quality even with the same code amount as that of the conventional technology. Can be improved.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram illustrating an outline of a hierarchical image encoding device.
FIG. 2 is a block diagram illustrating an outline of a hierarchical image decoding device.
FIG. 3 is a block diagram illustrating a configuration example of an MPEG-4 encoder.
FIG. 4 is a block diagram illustrating a specific configuration example of a second encoder.
FIG. 5 is a diagram showing an example of area classification by activity.
FIG. 6 is a block diagram illustrating an outline of a conventional hierarchical image encoding device.
[Explanation of symbols]
1,7 Hierarchical image encoder 2 Hierarchical image decoder 3 MPEG-4 encoder 11,71 First encoder 12,72 Base layer encoded data 13,21,73 First decoder 14 , 74 Base layer decoded image signal 15, 75 Subtractor 16, 25, 76 Difference image signal 17, 77 Second encoder 18, 78 Enhancement layer encoded data 22 Second decoder 23 Adder 24 Base layer image Signal 26 Enhancement image signal 301 Subtractor 302 DCT transformer 303 Quantizer 304 Variable length encoder 305 Buffer 306, 406 Controller 307, 407 Coding parameter 308 Quantized DCT coefficient 309 Dequantizer 310 Inverse DCT transformer 311 Adder 312 Motion compensation prediction unit 313 Image memory 401 Encoding unit 402 Class classification unit 4 3 class identification number 404 prioritization unit 405 coding priority

Claims (6)

原画像信号に対して,第1の符号化器において複数の小領域に分割し,該小領域ごとに符号化処理を行いベースレイヤ符号化データを生成し,該符号化データを復号したベースレイヤ復号画像信号と前記原画像信号とから差分画像信号を生成し,第2の符号化器において,前記差分画像信号を前記原画像信号の小領域に対応する複数の小領域に分割し,該差分画像信号の小領域ごとに符号化処理を行いエンハンスメントレイヤ符号化データとして生成する階層的画像符号化装置において,
前記第2の符号化器は,
あらかじめ定められた基準に従って前記差分画像信号の小領域のクラス分けを行い,各小領域のクラスを示すクラス識別番号を生成するクラス分類部と,
前記クラス分けされた各小領域に符号化優先度を付与する順位付け部と,
付与された符号化優先度に応じて符号化パラメータを決定する制御部とを備える
ことを特徴とする階層的画像符号化装置。
A first encoder divides the original image signal into a plurality of small areas, performs encoding processing for each of the small areas, generates base layer encoded data, and decodes the encoded data into a base layer. A difference image signal is generated from the decoded image signal and the original image signal, and the second encoder divides the difference image signal into a plurality of small regions corresponding to the small regions of the original image signal. In a hierarchical image encoding device that performs an encoding process for each small region of an image signal and generates it as enhancement layer encoded data,
The second encoder is:
A class classification unit that classifies the small areas of the difference image signal according to a predetermined criterion and generates a class identification number indicating the class of each small area;
A ranking unit for assigning an encoding priority to each of the classified small areas;
A control unit for determining an encoding parameter according to the assigned encoding priority.
請求項1記載の階層的画像符号化装置において,
前記クラス分類部は,前記原画像信号または前記差分画像信号の小領域における画素値分布の特徴を示すアクティビティに基づいてクラス分けを行う
ことを特徴とする階層的画像符号化装置。
The hierarchical image encoding device according to claim 1,
The hierarchical image encoding apparatus according to claim 1, wherein the class classification unit performs classification based on an activity indicating a characteristic of a pixel value distribution in a small region of the original image signal or the difference image signal.
請求項2記載の階層的画像符号化装置において,
前記アクティビティは,前記原画像信号の小領域における画素値の変動具合を表す値,前記原画像信号の小領域における輝度値が所定の閾値より大きい画素の数,または前記差分画像信号の小領域における画素値の絶対値和である
ことを特徴とする階層的画像符号化装置。
The hierarchical image encoding device according to claim 2,
The activity is a value indicating a degree of variation of a pixel value in a small area of the original image signal, the number of pixels whose luminance value in the small area of the original image signal is larger than a predetermined threshold value, or a value in a small area of the difference image signal. A hierarchical image encoding device, which is a sum of absolute values of pixel values.
請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の階層的画像符号化装置において,
前記制御部は,前記各小領域に付与された符号化優先度に応じて,各小領域の符号化処理の有無,符号量の割り当て,量子化値,符号化パターンまたは符号化順序を決定する
ことを特徴とする階層的画像符号化装置。
The hierarchical image encoding device according to any one of claims 1 to 3,
The control unit determines the presence / absence of an encoding process for each small area, allocation of a code amount, a quantization value, an encoding pattern, or an encoding order according to the encoding priority given to each of the small areas. A hierarchical image encoding device characterized by the above-mentioned.
請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の階層的画像符号化装置により符号化されたベースレイヤ符号化データとエンハンスメントレイヤ符号化データとを入力し,該ベースレイヤ符号化データを復号することによりベースレイヤ復号画像を生成し,該エンハンスメントレイヤ符号化データを復号することにより差分画像信号を生成し,この2つを加算することで画像信号を生成していく階層的画像復号装置において,
前記第2の復号器において前記エンハンスメントレイヤ符号化データが得られた領域に対しては,復号処理を行い差分画像信号を生成し,
エンハンスメントレイヤ符号化データが得られなかった領域に対しては,ベースレイヤ復号画像信号の対応する領域のみを用いて,復号画像として生成する
ことを特徴とする階層的画像復号装置。
A base layer coded data and an enhancement layer coded data coded by the hierarchical image coding apparatus according to any one of claims 1 to 4, are input, and the base layer coded data is A hierarchical image decoding device that generates a base layer decoded image by decoding, generates a difference image signal by decoding the enhancement layer coded data, and generates an image signal by adding the two. At
In the area where the enhancement layer encoded data is obtained in the second decoder, a decoding process is performed to generate a differential image signal,
A hierarchical image decoding apparatus characterized in that a region in which enhancement layer encoded data is not obtained is generated as a decoded image using only a region corresponding to a base layer decoded image signal.
請求項1から請求項4までのいずれか1項に記載の階層的画像符号化装置により符号化されたベースレイヤ符号化データとエンハンスメントレイヤ符号化データとを入力し,第1の復号器において前記ベースレイヤ符号化データを復号することによりベースレイヤ復号画像を生成し,第2の復号器において前記エンハンスメントレイヤ符号化データを復号することにより差分画像信号を生成し,この2つを加算することで画像信号を生成していく階層的画像復号装置において,
前記第2の復号器において前記エンハンスメントレイヤ符号化データが得られた領域に対しては,復号処理を行い差分画像信号を生成し,
エンハンスメントレイヤ符号化データが得られなかった領域に対しては,前フレームの差分画像信号の対応する領域を用いて,当該フレームの差分画像信号とする
ことを特徴とする階層的画像復号装置。
A base layer coded data and an enhancement layer coded data which are coded by the hierarchical image coding apparatus according to any one of claims 1 to 4, and are inputted to a first decoder. By decoding the base layer coded data to generate a base layer decoded image, decoding the enhancement layer coded data in a second decoder to generate a differential image signal, and adding the two, In a hierarchical image decoding device that generates image signals,
In the area where the enhancement layer encoded data is obtained in the second decoder, a decoding process is performed to generate a differential image signal,
A hierarchical image decoding apparatus characterized in that a region corresponding to a difference image signal of a previous frame is used as a difference image signal of the frame for a region where the enhancement layer encoded data is not obtained.
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