JP2005101720A - Partial image coding device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は部分画像符号化装置に関し、特にベース画像からの部分画像または切り出し画像の符号化を低負荷にて行うことができるようにした部分画像符号化装置に関する。 The present invention relates to a partial image encoding apparatus, and more particularly to a partial image encoding apparatus that can encode a partial image or a cut-out image from a base image with a low load.
従来、カメラ撮影等のベース画像から部分画像を切り出して伝送等を行うシステムが、例えば特開平9−298469号公報に記されているように提案されている。 2. Description of the Related Art Conventionally, a system that cuts out a partial image from a base image such as camera photography and performs transmission or the like has been proposed as described in, for example, JP-A-9-298469.
この公報に記されているシステムでは、テレビカメラで撮影された画像の中の一部を、該画像の監視(モニタ)部またはCPUから指定して切り出し、切り出された画像をMPEG/H261方式で圧縮して前記監視部等に伝送する技術、および圧縮する場合、時間軸方向で近傍の画像と現在の画像とを比較し、画像情報の差分のみを伝送することにより、圧縮後のデータ量を少なくすることが開示されている。
しかしながら、前記した背景技術には、次のような問題があった。すなわち、ベース画像から複数の部分画像、特に位置が移動する部分画像を切り出して伝送する場合には、各切り出し画像毎に符号化処理を行うため、その符号化に多大な処理負荷が生ずると共に処理時間が大きくなるという問題があった。 However, the background art described above has the following problems. That is, when a plurality of partial images, particularly partial images whose positions move, are cut out from the base image and transmitted, the encoding process is performed for each cut-out image. There was a problem that time would become large.
本発明は、前記した従来技術の課題を解消するためになされたものであり、その目的は、ベース画像から部分画像、あるいは位置、サイズが時間と共に変化する部分画像を切り出し、符号化して伝送する場合に、該符号化処理の処理負荷を軽減できる部分画像符号化装置を提供することにある。 The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention is to cut out a partial image or a partial image whose position and size change with time from a base image, and encode and transmit the extracted partial image. In such a case, the present invention is to provide a partial image encoding device that can reduce the processing load of the encoding process.
前記した目的を達成するために、本発明は、所定形状のベース画像からそれより小さい形状の部分画像を切り出し符号化する部分画像符号化装置において、前記ベース画像の各ブロックに対して、参照ブロックに関する予め定められたルールに従って、最適の動きベクトルと直交変換係数を含む前処理データを求め、蓄積する前処理手段と、前記ベース画像から切り出された部分画像に含まれるブロックに対応する前記前処理データを取得し、符号化する部分画像符号化手段とを具備した点に第1の特徴がある。 In order to achieve the above-described object, the present invention provides a partial image coding apparatus that cuts out and encodes a partial image having a smaller shape from a base image having a predetermined shape, and a reference block for each block of the base image. Pre-processing means for obtaining and storing pre-processed data including an optimal motion vector and orthogonal transformation coefficient according to a predetermined rule for the pre-processing, and the pre-processing corresponding to the block included in the partial image cut out from the base image A first feature is that it includes a partial image encoding means for acquiring and encoding data.
また、本発明は、前記部分画像の基準位置が、前記ベース画像の基準位置に対し、ブロック又はマクロブロック単位で離間するようにした点に第2の特徴がある。 In addition, the present invention has a second feature in that the reference position of the partial image is separated in units of blocks or macroblocks from the reference position of the base image.
さらに、本発明は、前記ベース画像から切り出される部分画像の位置またはそのサイズは、時間と共に変化できる点に第3の特徴がある。 Furthermore, the present invention has a third feature in that the position or the size of the partial image cut out from the base image can be changed with time.
前記第1の特徴によれば、部分画像符号化手段は、前処理データを用いて部分画像の符号化を行うことができるので、複数の部分画像符号化を行う場合に、該符号化処理の処理負荷を軽減できると共に、処理速度を大きく向上することができる。 According to the first feature, since the partial image encoding means can encode the partial image using the preprocess data, when performing a plurality of partial image encoding, the partial image encoding means The processing load can be reduced and the processing speed can be greatly improved.
また、前記第2の特徴によれば、部分画像の切り出し位置に関わらず、その符号化に際して、前記前処理データを利用することができるようになる。換言すれば、部分画像と前処理データとの整合を図ることができるようになる。 According to the second feature, the preprocessed data can be used for encoding regardless of the cut-out position of the partial image. In other words, the partial image and the preprocess data can be matched.
また、前記特徴3によれば、符号化をする部分画像のパン、チルト、ズーム等を実行することができる。
According to the
さらに、本発明によれば、前記ベース画像の各ブロックに対して、参照ブロックの制約なしと、上、下、左又は右ブロック列に関し制約ありとを含むルールに従って前処理データを求め、該前処理データを利用して符号化するため、符号化効率が向上する。 Further, according to the present invention, for each block of the base image, preprocessing data is obtained according to a rule including no restriction of a reference block and restrictions on an upper, lower, left, or right block sequence. Since the processing data is used for encoding, the encoding efficiency is improved.
以下に、図面を参照して本発明を詳細に説明する。図8は全方位撮影カメラの概念図、図9は該全方位撮影カメラで撮影した画像データを、パソコン等のディスプレイに表示した画面の一例を示すものである。 Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 8 is a conceptual diagram of an omnidirectional camera, and FIG. 9 shows an example of a screen in which image data captured by the omnidirectional camera is displayed on a display such as a personal computer.
全方位撮影カメラは周知であり種々の方式のものがあるが、図8の全方位撮影カメラ1においては、透明のアクリル円筒2の内部の上面に設けられた半球状またはお椀状の全方位ミラー3、該全方位ミラー3の中心部から下方に延伸されたセンターニードル4、該センターニードル4の下方に設けられたCCDカメラ5およびケーブルコネクタ6から構成されている。なお、このカメラは周知であるので、詳細な説明は省略する。
Although the omnidirectional camera is known and has various types, the
該全方位撮影カメラ1をケーブルコネクタ6を介してパソコン等に接続し、該全方位撮影カメラ1で撮影された画像をディスプレイに表示すると、図9のような画面11が得られる。該画面11には、全方位撮影カメラ1の撮影画像そのものであるドウナツ状の360°全方位画像11a、該ドウナツ状の360°全方位画像11aを帯状に展開した画像11b、すなわちパノラマ展開画像、および画像11bの一部を切り出した通常の1フレームサイズの画像11cが映出される。11dは、該画像11cの切り出し画像である。なお、画像11cは、例えば携帯電話などに配信することができる。
When the
全方位撮影カメラ1から得られる画像は、通常のPC用カメラと同様に、例えば15フレーム/秒の動画像である。展開画像11bは例えばPC用カメラ画像等の通常の1フレームサイズより何倍も大きいので、携帯電話等に配信する場合、ベース画像から位置が移動する部分画像を切り出し、符号化して伝送することが行われる。同時に複数の異なる部分画像を生成する場合、従来技術を用いると、符号化処理の処理負荷が部分画像の数に比例して重くなる。
The image obtained from the
本発明は、このような不具合を解決するためになされたものであり、その一実施形態を図1を参照して説明する。図1は本発明の一実施形態の概略の構成を示すブロック図である。 The present invention has been made to solve such problems, and an embodiment thereof will be described with reference to FIG. FIG. 1 is a block diagram showing a schematic configuration of an embodiment of the present invention.
ベース画像入力部21からは前記展開画像(以下、ベース画像という)11bが入力する。ベース画像符号化前処理部22では、該展開画像11bの全部の小領域例えばブロック(8×8画素)またはマクロブロック(16×16画素)に対して符号化前処理を行う。例えば、MPEGの場合の動き推定(ME)/動き補償(MC)+直交変換(例えば、DCT)の処理を、隣接ブロックとの相関を用いて行う、または隣接ブロックとの相関の利用を制約しながら行うという前処理を行う。該前処理を行った結果のデータは、該ベース画像符号化前処理部22中の図示されていない記憶装置に記憶される。なお、その詳細は、図2を参照して後述する。
From the base image input unit 21, the developed image (hereinafter referred to as a base image) 11b is input. The base image encoding pre-processing unit 22 performs pre-encoding processing on all small regions, for example, blocks (8 × 8 pixels) or macroblocks (16 × 16 pixels) of the expanded
部分画像位置入力部23は、前記展開画像11bから切り出す部分画像の初期位置、該部分画像の動きの速度などを入力する。なお、該部分画像の初期位置は、ベース画像の基準位置からブロックまたはマクロブロック単位で離れた位置に決められる。部分原画像生成部24は部分画像のサイズや部分画像の位置を決定する。また、部分画像位置入力部23からの入力信号に基づいて部分原画像を切り出し、出力する。この場合、後述の説明から明らかになるように、部分画像の基準位置は、ベース画像の基準位置からブロックまたはマクロブロック単位で離れた位置となるように切り出されるものとする。
The partial image position input unit 23 inputs an initial position of a partial image cut out from the
部分画像符号化部25は、部分原画像生成部24から入力された部分原画像を、前記ベース画像符号化前処理部22で作成および保存されたデータを用いて符号化する。この場合、該部分原画像の周辺部は隣接ブロックとの相関の利用を制約した処理で得られたデータを用い、該部分原画像の内部は隣接ブロックとの相関を用いる処理で得られたデータを用いる。
The partial
図2は、前記ベース画像符号化前処理部22の詳細な機能を示すブロック図であり、画像ブロック分割部22a、ME/MCおよびDCT部22b、参照ブロック記述テーブル22c、およびメモリ22dとから構成されている。
FIG. 2 is a block diagram showing the detailed functions of the base image coding preprocessing unit 22, which is composed of an image
画像ブロック分割部22aは、図3に示されているように、ベース画像である展開画像11bを例えば8×8画素、あるいは16×16画素のブロックb11,b21、b31、・・・、bnn’に分割する。ME/MCおよびDCT部22bは参照ブロック記述テーブル22cに記述された参照ブロック選択ルールに従って、各ルール毎に最適の動きベクトルを求め、それに応じたDCT係数を求める。該動きベクトルとDCT係数は、メモリ22dに記憶される。ループS1は、参照ブロックの記述の数だけ循環される。
As shown in FIG. 3, the image
前記参照ブロック記述テーブル22cには、図4に示されているように、例えば、0:参照ブロックの制約なし、1:左ブロック列を参照しない、2:上ブロック列を参照しない、3:右ブロック列を参照しない、4:下ブロック列を参照しない、5:左は1ブロック列までしか参照しない、6:上は1ブロック列までしか参照しない、7:右は1ブロック列までしか参照しない、8:下は1ブロック列までしか参照しない等というルールが記述されている。なお、このテーブルに、さらに他のルールを記述しても良いし、前フレームのブロックを参照する旨の記述を付加してもよい。 In the reference block description table 22c, for example, 0: no reference block restriction, 1: no reference to the left block row, 2: no reference to the upper block row, 3: right Does not refer to block sequence, 4: Does not refer to lower block sequence, 5: Refers to only 1 block sequence on the left, 6: Refers to only 1 block sequence, 7: Refers to only 1 block sequence on the right 8: Below, a rule is described in which only one block row is referred to below. Further, another rule may be described in this table, or a description to refer to the block of the previous frame may be added.
そこで、ME/MCおよびDCT部22bは、ベース画像の前記ブロックb11,b21、b31、・・・、bnn’毎に、かつ前記ルール毎に、最適の動きベクトルMVとそれに対応するDCTを求め、それらをメモリ22dに蓄積する。
Therefore, the ME / MC and
いま、前記ブロックb11,b21、b31、・・・、bnn’が16×16画素のマクロブロックであるとすると、該マクロブロック毎に、前記ルール0〜8の各々およびこれらの組み合わせ(例えば、ルール1+2)に対して、最適の動きベクトルMV0〜MVk(k≧8)を求める。また、DCTに関しては、4個の8×8画素に対する輝度に係る4個のDCT(DCT1〜DCT4)と色度に係る2個のDCT(DCT5〜6)を求める。これらの動きベクトルMVとDCT(前処理データ群)は、メモリ22dに記憶される。
Now, assuming that the blocks b 11 , b 21 , b 31, ..., B nn ′ are 16 × 16 pixel macro blocks, each of the rules 0 to 8 and combinations thereof are provided for each macro block. For the rule (for example,
以上のようにして、ベース画像符号化前処理部22からは、ベース画像と、前処理データ群とが出力される。 As described above, the base image encoding preprocessing unit 22 outputs the base image and the preprocess data group.
次に、部分原画像生成部24の機能の詳細を図5を参照して説明する。部分原画像生成部24は部分画像サイズ・位置決定部24aからなり、該部分画像サイズ・位置決定部24aは、前記部分画像位置入力部23から部分画像の初期位置、該部分画像の動き速度などを入力すると共に、部分画像のサイズとその位置を決定する。ループS2は、切り出された部分画像の数だけ循環される。この機能により、符号化をするフレームのパン、チルト、ズーム等が実行される。すなわち、部分画像の位置を変えると、パン、チルトなどになり、部分画像の位置とサイズとを変えるとズームになる。
Next, details of the function of the partial original
図6の31はパン、32はチルト、33はズームの一例を示す。図において、(X0,Y0)は前記ベース画像11bの基準位置を示し、部分画像サイズはx1×y1の矩形であるとする。また、パン31,チルト32およびズーム33において、最初の切り出し部分画像の初期位置P1、P11およびP21は、それぞれ展開画面11bの基準位置(X0,Y0)からXおよびY方向に8画素あるいは16画素の単位で離れた位置に設定される。
In FIG. 6, 31 is an example of pan, 32 is a tilt, and 33 is an example of zoom. In the figure, (X0, Y0) indicates the reference position of the
次に、矢印a方向にパン31を行う場合には、各画面の基準位置P1,P2,P3,・・・は、8画素あるいは16画素単位で矢印a方向に、前記部分画像位置入力部23で指定された速度(パン速度)でシフトされる。また、矢印b方向にチルト32を行う場合には、各画面の基準位置P11,P12,P13,・・・は、X,Y方向共に、8画素あるいは16画素単位で矢印b方向にシフトされる。さらに、ズーム33を行う場合には、画面サイズがx1×y1,x2×y2,x3×y3,・・・と変化すると共に、それらの画面の基準位置P21,P22,P23,・・・は、X,Y方向共に、8画素あるいは16画素単位で矢印c方向にシフトされる。このように、各画面の基準位置をX,Y方向共に、8画素あるいは16画素単位でシフトさせるのは、前記部分画像符号化部25で符号化する際に、ベース画像符号化前処理部22で得られた前処理データを何ら加工することなく使えるようにするためである。
Next, when panning 31 is performed in the direction of arrow a, the reference positions P1, P2, P3,... Of each screen are set to the partial image position input unit 23 in the direction of arrow a in units of 8 pixels or 16 pixels. Shifted at the speed (pan speed) specified in. When the tilt 32 is performed in the arrow b direction, the reference positions P11, P12, P13,... Of each screen are shifted in the arrow b direction in units of 8 pixels or 16 pixels in both the X and Y directions. . Further, when zoom 33 is performed, the screen size changes as x1 × y1, x2 × y2, x3 × y3,... And the reference positions P21, P22, P23,. Both the X and Y directions are shifted in the direction of arrow c in units of 8 pixels or 16 pixels. As described above, the reference position of each screen is shifted in units of 8 pixels or 16 pixels in both the X and Y directions when the partial
上記のように部分画像サイズ・位置決定部24aにて部分画像サイズとその位置が決定されると、前記部分画像符号化部25にて前記パン31、チルト32、またはズーム33等の各部分画像の符号化が行われる。該符号化の処理においては、各部分画像の周辺部のブロック、例えば図7の部分画像40の左上隅のブロックb00に対しては前記ルール1+2の左および上ブロック列を参照しないルールを適用した場合の前処理データ(動きベクトルMVとDCT)が前記メモリ22dから読み出されて適用される。また、上部の各ブロックb01〜b0,nー1に対しては、前記ルール2の上ブロック列を参照しないを適用した場合の前処理データが利用される。また、右上隅のブロックb0nに対しては前記ルール2+3の上および右ブロック列を参照しないを適用した場合の前処理データが利用される。また、左側の周辺ブロックb10〜bm−1,0に対しては、前記ルール1を適用した場合の前処理データ、左下隅のブロックbm0に対しては、前記ルール1+4を適用した場合の前処理データが利用される。さらに、中央部のブロックbm’,n’に対しては、前記ルール0の参照ブロックの制約なしを適用した場合の前処理データが利用される。また、前フレームのブロックを参照した場合の前処理データを利用するようにしてもよい。
When the partial image size and position are determined by the partial image size / position determination unit 24a as described above, each partial image such as the pan 31, tilt 32, or zoom 33 is determined by the partial
以上のように、部分画像(切り出し画像)では、その周辺部のブロックはベース画像の隣接間相関の利用を制約したモードあるいは独自の処理モードを利用し、その他のブロックではベース画像の隣接間相関を利用するモードを利用する。 As described above, in the partial image (cutout image), the peripheral block uses a mode that restricts the use of the inter-adjacent correlation of the base image or a unique processing mode, and the other blocks use the inter-adjacent correlation of the base image. Use the mode that uses.
前記部分画像符号化部25はその後、前記メモリ22dから読み出した前処理データを公知の方法で量子化(Q)し、次いで可変長符号化(VLC)して出力する。該出力されたデータは、携帯電話やインターネットなどに配送することができる。
The partial
21・・・ベース画像入力部、22・・・ベース画像符号化前処理部、23・・・部分画像位置入力部、24・・・部分原画像生成部、25・・・部分画像符号化部。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 21 ... Base image input part, 22 ... Base image encoding pre-processing part, 23 ... Partial image position input part, 24 ... Partial original image generation part, 25 ... Partial image encoding part .
Claims (6)
前記ベース画像の各ブロックに対して、参照ブロックに関する予め定められたルールに従って、最適の動きベクトルと直交変換係数を含む前処理データを求め、蓄積する前処理手段と、
前記ベース画像から切り出された部分画像に含まれるブロックに対応する前記前処理データを取得し、符号化する部分画像符号化手段とを具備したことを特徴とする部分画像符号化装置。 In a partial image encoding device that cuts out and encodes a partial image having a smaller shape from a base image having a predetermined shape,
For each block of the base image, preprocessing means for obtaining and storing preprocessing data including an optimal motion vector and an orthogonal transformation coefficient according to a predetermined rule regarding a reference block;
A partial image encoding apparatus comprising: a partial image encoding unit that acquires and encodes the preprocess data corresponding to a block included in a partial image cut out from the base image.
前記部分画像の基準位置は、前記ベース画像の基準位置に対し、ブロック又はマクロブロック単位で離間していることを特徴とする部分画像符号化装置。 The partial image encoding device according to claim 1,
The partial image encoding apparatus, wherein the reference position of the partial image is separated in units of blocks or macroblocks from the reference position of the base image.
前記ベース画像から切り出される部分画像の位置またはそのサイズは、時間と共に変化できることを特徴とする部分画像符号化装置。 The partial image encoding device according to claim 1 or 2,
The partial image encoding apparatus characterized in that the position or size of a partial image cut out from the base image can be changed with time.
前記ルールは、参照ブロックの制約なしと、上、下、左又は右ブロック列に関し制約ありとを含むことを特徴とする部分画像符号化装置。 The partial image encoding device according to any one of claims 1 to 3,
The partial image coding apparatus, wherein the rule includes no restriction of a reference block and restriction on an upper, lower, left, or right block sequence.
前記部分画像符号化手段は、前記部分画像の周辺部のブロックに対しては前記制約ありに係る前処理データを取得し、その他のブロックに対しては前記制約なしに係る前処理データを取得することを特徴とする部分画像符号化装置。 The partial image encoding device according to claim 4,
The partial image encoding means acquires pre-processed data related to the restriction for the peripheral blocks of the partial image, and acquires pre-processed data related to the non-restricted for other blocks. The partial image coding apparatus characterized by the above-mentioned.
前記ベース画像は、360°全方位画像を帯状に展開した画像であることを特徴とする部分画像符号化装置。
The partial image encoding device according to claim 1,
2. The partial image encoding apparatus according to claim 1, wherein the base image is an image obtained by developing a 360 ° omnidirectional image in a band shape.
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