JP2005184525A - Image processor - Google Patents

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JP2005184525A JP2003423156A JP2003423156A JP2005184525A JP 2005184525 A JP2005184525 A JP 2005184525A JP 2003423156 A JP2003423156 A JP 2003423156A JP 2003423156 A JP2003423156 A JP 2003423156A JP 2005184525 A JP2005184525 A JP 2005184525A
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Takaharu Tokunaga
隆治 徳永
Miyuki Kawamura
深雪 川村
Koji Kanie
幸司 蟹江
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image processor, having encoding and decoding functions of dynamic images with a reduced image compression data capacity, enabling compression/expansion processing for obtaining post-expansion image quality equivalent to an MPEG level or higher. <P>SOLUTION: In the image processor for encoding the dynamic image using I, P and B pictures, when an input original image is an I picture, the image processor includes an alternating-current predictive encoding section for dividing the original image into pixel blocks each having 4×4 pixels unit, obtaining a DC value which is a mean value of the pixel values, and performing alternating-current component prediction between neighboring pixel blocks; and when the input original image is a B or P picture, a motion estimation section for dividing the original image into macro blocks each having 8×8 pixels unit, extracting from other pictures a reference block having the strongest correlation, and deciding whether the encoded data of the motion compensation prediction of the macro block lies within a data capacity range, using the above extracted reference block. <P>COPYRIGHT: (C)2005,JPO&NCIPI

Description

本発明は、動画像の圧縮及び伸張を行う前段階の画像データ(画像圧縮を効率よく行うためのデータ構成)を作成する画像処理を行う画像処理装置に関するものである。   The present invention relates to an image processing apparatus that performs image processing for creating image data (data structure for efficiently performing image compression) at a previous stage for compressing and expanding a moving image.

動画像 、音声を圧縮 する方式として、非特許文献1に規定されている動画像 、音声圧縮 規格H.262(通称「MPEG2」方式)がある。
上記MPEG2による動画像の圧縮においては、画像をマクロブロックと呼ばれる16画素×16画素の矩形ブロック群に分割し、時間的に前後の画像の中から、圧縮するマクロブロックに対し高い相関を有する領域(以下、参照領域)を抽出し、上記参照領域との空間的な距離、方位(動きベクトル)と、参照領域と圧縮 しようとする領域の差分情報を計算し、これらの情報を、DCT(離散コサイン変換)、可変長符号化を用いてビットストリームに圧縮する。
As a method for compressing moving images and sounds, there is a moving image and sound compression standard H.262 (commonly called “MPEG2” method) defined in Non-Patent Document 1.
In the moving picture compression by MPEG2, the image is divided into 16 × 16 pixel rectangular block groups called macroblocks, and is a region having a high correlation with the macroblock to be compressed from the temporally preceding and following images. (Hereinafter referred to as a reference region), the spatial distance and orientation (motion vector) from the reference region and the difference information between the reference region and the region to be compressed are calculated, and these information are converted into DCT (discrete). Cosine transform) and variable length coding to compress the bit stream.

上述したような動きベクトルと差分情報だけを圧縮する手法は、原画像そのものを圧縮する手法よりも、はるかに高能率な圧縮が実現可能である。
つまり、同じ程度の圧縮歪みを許容するならば、より少ない情報量に圧縮することが可能である。
しかし、差分情報によって圧縮された画像は、参照する画像がないと伸長できない。
このため、ビットストリームの途中から伸長するような用途(以下、「ランダムアクセス」と称する。)に対処するためには、他の画像を参照しない画像を周期的に設ける必要がある。
The method of compressing only the motion vector and the difference information as described above can achieve much more efficient compression than the method of compressing the original image itself.
In other words, if the same degree of compression distortion is allowed, the information can be compressed to a smaller amount of information.
However, an image compressed with the difference information cannot be expanded without an image to be referenced.
For this reason, in order to cope with an application that extends from the middle of the bitstream (hereinafter referred to as “random access”), it is necessary to periodically provide images that do not refer to other images.

この画像を「I画像」(Intra Picture)と称し、このI画像を参照画像として、次のB及びP画像を圧縮していく。
参照画像を用いて圧縮する画像の中には、時間的に前の画像のみを参照画像とする「P画像 (Predictive-coded Picture)」と、時間的に前後の画像を参照画像とする「B画像 (Bidirectionally predictive-coded Picture)」がある。P画像は、I画像と同様に、他の画像、すなわち「B画像」の参照画像となりうる。
「ITU−Tホワイトブック、オーディオビジュアル/マルチメディア関連(Hシリーズ)勧告集」(財団法人日本ITU協会、平成7年2月18日発行)P375〜P595
This image is referred to as an “I image” (Intra Picture), and the next B and P images are compressed using this I image as a reference image.
Among the images to be compressed using the reference image, a “P image (Predictive-coded Picture)” in which only a temporally previous image is used as a reference image, and a “B image” in which temporally preceding and succeeding images are used as reference images. There is “Image (Bidirectionally predictive-coded Picture)”. Similarly to the I image, the P image can be a reference image of another image, that is, a “B image”.
"ITU-T White Book, Audio Visual / Multimedia (H Series) Recommendation Collection" (Japan ITU Association, issued on February 18, 1995) P375-P595

しかしながら、上述したMPEG2は、画像圧縮が16画素×16画素の矩形ブロック単位で独立して行われる。
すなわち、I画像であれば矩形ブロック単位で独立して画像圧縮を行うため、圧縮効率の向上には、限界がある。
また、B及びP画像も参照画像との差分データを利用し、動き補償を行いデータ量を低下させているが、参照画像が使用できない矩形ブロックは、I画像の矩形ブロックと同様に矩形ブロック単位で独立して画像圧縮を行うため、圧縮効率の向上には、限界がある。
However, in MPEG2 described above, image compression is performed independently in units of 16 × 16 pixel rectangular blocks.
That is, since the image compression is performed independently for each rectangular block in the case of an I image, there is a limit to improving the compression efficiency.
In addition, the B and P images also use difference data from the reference image and perform motion compensation to reduce the data amount. However, the rectangular block in which the reference image cannot be used is a rectangular block unit like the rectangular block of the I image. Therefore, there is a limit to improving the compression efficiency.

本発明の目的は、このような背景の下になされたもので、圧縮した画像データの容量を低下させ、かつ、MPEGと同等以上の伸張後の画像品質を得る圧縮・伸張処理を行うことが可能な動画像の符号化及び復号機能を有する画像処理装置を提供する事にある。   An object of the present invention is made under such a background, and is to perform compression / decompression processing for reducing the capacity of compressed image data and obtaining image quality after decompression equivalent to or higher than that of MPEG. An object of the present invention is to provide an image processing apparatus having a function of encoding and decoding a possible moving image.

本願発明の画像処理装置は、Iピクチャ,Pピクチャ及びBピクチャを用いた動画像の符号化を行う画像処理装置において、入力される原画像がIピクチャであるとき、この原画像を4×4画素単位の画素ブロックに分割し、画素値の平均値であるDC値を求め、隣接する画素ブロックとの間において交流成分予測を行い、各画素ブロックを4分割した2×2画素のサブ画素ブロック毎に、第1のDC画素値を求め、この第1のDC画素値と、対応する位置の原画像のサブ画素ブロックとの差分を第1の差分値として求め、この第1の差分値を第1のアダマール係数として符号化し、前記DC値と第1のアダマール係数とを符号化データとして出力する第1の交流予測符号化部と、前記画素ブロックを2×2画素単位のサブ画素ブロックに分割し、画素値の平均値であるDC値を求め、隣接するサブ画素ブロック間において交流成分予測を行い、各サブ画素ブロックにおける各画素毎に、第2のDC画素値を求め、この第2のDC画素値と、対応する位置の原画像のサブ画素ブロックにおける画素との差分を第2の差分値として求め、この第2の差分値を第2のアダマール係数として符号化し、第2のアダマール係数を符号化データとして出力する第2の交流予測符号化部と、入力される原画像がBまたはPピクチャであるとき、この原画像を分割して、8×8画素のマクロブロック単位とし、所定の他ピクチャから最も高い相関を有する参照ブロックを抽出し、この参照ブロックを用いた、このマクロブロックの動き補償の符号化データが所定のデータ容量範囲であるかの判定を行う動き推定部と、マクロブロックの動き補償の符号化データが前記所定の範囲内である場合、このマクロブロックに対して、動き補償に基づくインター符号化を行うインター符号化部と、マクロブロックの動き補償の符号化データが前記所定の範囲内でない場合、このマクロブロックに対してイントラ符号化を行うイントラ符号化部とを有することを特徴とする。   The image processing apparatus according to the present invention is an image processing apparatus that encodes a moving image using an I picture, a P picture, and a B picture. When an input original image is an I picture, the original image is converted to 4 × 4. A 2 × 2 pixel sub-pixel block obtained by dividing the pixel block into pixel blocks, obtaining a DC value that is an average value of pixel values, performing AC component prediction between adjacent pixel blocks, and dividing each pixel block into four Each time, a first DC pixel value is obtained, and a difference between the first DC pixel value and a sub-pixel block of the original image at the corresponding position is obtained as a first difference value, and the first difference value is obtained. A first AC prediction encoding unit that encodes the first Hadamard coefficient and outputs the DC value and the first Hadamard coefficient as encoded data; and the pixel block is converted into a sub-pixel block in units of 2 × 2 pixels. Split Then, a DC value that is an average value of pixel values is obtained, AC component prediction is performed between adjacent sub-pixel blocks, a second DC pixel value is obtained for each pixel in each sub-pixel block, and the second DC The difference between the pixel value and the pixel in the sub-pixel block of the original image at the corresponding position is obtained as a second difference value, the second difference value is encoded as a second Hadamard coefficient, and the second Hadamard coefficient is When the input AC is a B or P picture, and the second AC predictive encoding unit that is output as encoded data, the original image is divided into macro block units of 8 × 8 pixels, A reference block having the highest correlation is extracted from another picture, and it is determined whether the encoded data for motion compensation of the macroblock using this reference block is within a predetermined data capacity range. A motion estimator, an inter coding unit that performs inter coding based on motion compensation for the macroblock when the coded data for motion compensation of the macroblock is within the predetermined range, and motion of the macroblock And an intra encoding unit that performs intra encoding on the macroblock when the compensation encoded data is not within the predetermined range.

本願発明の画像処理装置は、前記インター符号化部が、動き予測により抽出した8×8画素の参照画像(参照ブロック)と、符号化対象のマクロブロックとの差分値を求め、この差分値による差分ブロックを4×4の画素ブロック(残差ブロック)単位に分割し、各画素ブロック毎に、前記差分値を平均化してDC値を求めて、このDC値と差分ブロックの差分値との差をアダマール係数として符号化し、前記DC値とアダマール係数とを符号化データとして出力することを特徴とする。   In the image processing apparatus of the present invention, the inter coding unit obtains a difference value between an 8 × 8 pixel reference image (reference block) extracted by motion prediction and a macroblock to be coded, and uses the difference value. The difference block is divided into 4 × 4 pixel blocks (residual blocks), the difference value is averaged for each pixel block to obtain a DC value, and the difference between the DC value and the difference value of the difference block is calculated. Are encoded as Hadamard coefficients, and the DC value and Hadamard coefficients are output as encoded data.

本願発明の画像処理装置は、前記イントラ符号化部が、符号化対象のマクロブロックを4×4画素単位の画素ブロックに分割し、画素値の平均値であるDC値を求め、隣接する画素ブロックとの間において交流成分予測を行い、各画素ブロックを4分割した2×2画素のサブ画素ブロック毎に、第1のDC画素値を求め、この第1のDC画素値と、マクロブロックにおいて、対応する位置のサブ画素ブロックとの差分を第1の差分値として求め、この第1の差分値を第1のアダマール係数として符号化し、前記DC値と第1のアダマール係数とを符号化データとして出力する第3の交流予測符号化部と、前記画素ブロックを2×2画素単位のサブ画素ブロックに分割し、画素値の平均値であるDC値を求め、隣接するサブ画素ブロック間において交流成分予測を行い、各サブ画素ブロックにおける各画素毎に、第2のDC画素値を求め、この第2のDC画素値と、対応する位置の原画像のサブ画素ブロックにおける画素との差分を第2の差分値として求め、この第2の差分値を第2のアダマール係数として符号化し、第2のアダマール係数を符号化データとして出力する第4の交流予測符号化部とを有することを特徴とする。   In the image processing apparatus of the present invention, the intra encoding unit divides a macroblock to be encoded into pixel blocks of 4 × 4 pixel units, obtains a DC value that is an average value of pixel values, and sets adjacent pixel blocks The first DC pixel value is obtained for each 2 × 2 pixel sub-pixel block obtained by dividing each pixel block into four, and the first DC pixel value and the macro block are The difference from the sub-pixel block at the corresponding position is obtained as a first difference value, the first difference value is encoded as a first Hadamard coefficient, and the DC value and the first Hadamard coefficient are used as encoded data. A third AC predictive encoding unit for output and the pixel block are divided into sub-pixel blocks in units of 2 × 2 pixels, and a DC value that is an average value of the pixel values is obtained and placed between adjacent sub-pixel blocks. AC component prediction is performed to obtain a second DC pixel value for each pixel in each sub-pixel block, and a difference between the second DC pixel value and a pixel in the sub-pixel block of the original image at the corresponding position is calculated. And a fourth AC predictive encoding unit that obtains the second difference value, encodes the second difference value as a second Hadamard coefficient, and outputs the second Hadamard coefficient as encoded data. And

本願発明の画像処理装置は、交流予測符号化部が、符号化対象のマクロブロックを4×4画素単位の画素ブロックに分割し、また2×2画素のサブ画素ブロックに分割して交流予測符号化を行う際に、隣接した対象画素ブロックがインター符号化された画素ブロックの場合、その復号結果のマクロブロックを用いて交流成分予測を行うことを特徴とする。   In the image processing apparatus according to the present invention, the AC prediction encoding unit divides the macroblock to be encoded into pixel blocks of 4 × 4 pixel units, and further divides the macroblocks into 2 × 2 pixel sub-pixel blocks. When performing the conversion, if the adjacent target pixel block is an inter-coded pixel block, the AC component prediction is performed using the macroblock of the decoding result.

本願発明の画像処理装置は、Iピクチャ,Pピクチャ及びBピクチャを用いた動画像の復号を行う画像処理装置において、入力される符号化された画像データがIピクチャであるとき、入力される復号対象の対象画素ブロックのDC値と、この対象画素ブロックに隣接する画素ブロックのDC値との間において交流成分予測を行い、各画素ブロックを4分割した2×2画素のサブ画素ブロック毎に、第1のDC画素値を求め、この第1のDC画素値に対して、入力される第1のアダマール係数の逆アダマール変換を行い、このサブ画素ブロックの第1のDC画素値と、対応する位置の原画像のサブ画素ブロックとの差分を第1の差分値として求め、この第1の差分値を、交流成分予測により復号された第1のDC画素値に加算して、加算結果を復号データとして出力する第1の交流予測復号部と、前記第1のDC画素値とこの第1のDC画素値に隣接するサブ画素ブロックの第1のDC画素値との間において交流成分予測を行い、画素毎に、第2のDC画素値を求め、この画素の第2のDC画素値に対して、入力される第2のアダマール係数の逆アダマール変換を行い、この画素の第2のDC画素値と、対応する位置の原画像の画素との差分を第2の差分値として求め、この第2の差分値を、交流成分予測により復号された第2のDC画素値に加算して、加算結果を復号データとして出力する第2の交流予測復号部と、入力される符号化された画像データがBまたはPピクチャであるとき、復号対象の8×8画素のマクロブロックがイントラ符号化されたものかインター符号化されたものかの判定を行う判定部と、復号対象のマクロブロックがインター符号化されたものであるとき、参照ブロックとマクロブロックとの各画素の差分による差分ブロックを4×4の画素ブロックに分割して、画素ブロック毎に求められた残差の平均値である残差DC値と、4×4画素ブロック毎に得られた第1及び第2のアダマール係数とにおいて、残差DC値と第1及び第2のアダマール係数を逆アダマール変換して求めた残差の差分値とを加算し、この加算結果に参照ブロックの画素値を加算することにより、マクロブロックの復号を行うインター復号部と、復号対象のマクロブロックがインター符号化されたものであるとき、参照ブロックとマクロブロックとの各画素の残差の平均値である残差DC値と、復号対象のマクロブロックがイントラ符号化されたものであるとき、入力されるマクロブロックから4×4画素の画素ブロックのDC値を求め、このDC値によりマクロブロックの復号を行うイントラ復号部とを有することを特徴とする。   The image processing apparatus according to the present invention is an image processing apparatus that performs decoding of a moving image using an I picture, a P picture, and a B picture. When the input encoded image data is an I picture, the input decoding is performed. For each 2 × 2 pixel sub-pixel block obtained by performing AC component prediction between the DC value of the target pixel block of interest and the DC value of the pixel block adjacent to the target pixel block, and dividing each pixel block into four, A first DC pixel value is obtained, an inverse Hadamard transform of the input first Hadamard coefficient is performed on the first DC pixel value, and the first DC pixel value corresponding to the first DC pixel value of the sub-pixel block is obtained. The difference from the sub-pixel block of the original image at the position is obtained as a first difference value, and this first difference value is added to the first DC pixel value decoded by the AC component prediction, and the addition result AC component prediction is performed between the first AC prediction decoding unit that outputs the decoded data, and the first DC pixel value and the first DC pixel value of the sub-pixel block adjacent to the first DC pixel value. For each pixel, a second DC pixel value is obtained, an inverse Hadamard transform of the input second Hadamard coefficient is performed on the second DC pixel value of this pixel, and a second DC of this pixel is obtained. The difference between the pixel value and the pixel of the original image at the corresponding position is obtained as a second difference value, and this second difference value is added to the second DC pixel value decoded by the AC component prediction, The second AC predictive decoding unit that outputs the addition result as decoded data, and when the encoded image data to be input is a B or P picture, a macro block of 8 × 8 pixels to be decoded is intra-coded. Or inter-coded When the decoding unit and the decoding target macroblock are inter-coded, the difference block based on the difference between each pixel of the reference block and the macroblock is divided into 4 × 4 pixel blocks. The residual DC value, which is the average value of the residuals obtained for each pixel block, and the first and second Hadamard coefficients obtained for each 4 × 4 pixel block, An inter decoding unit that decodes the macroblock by adding the difference value of the residual obtained by inverse Hadamard transform of the second Hadamard coefficient and adding the pixel value of the reference block to the addition result; and decoding When the target macroblock is inter-coded, the residual DC value, which is the average of the residuals of the pixels of the reference block and the macroblock, and the macroblock to be decoded are An intra-decoding unit that obtains a DC value of a pixel block of 4 × 4 pixels from an input macroblock and decodes the macroblock based on the DC value when it is a tra-coded one .

本願発明の画像処理装置は、前記イントラ復号部が、復号対象のマクロブロックを4×4画素単位の画素ブロックに分割し、また2×2画素のサブ画素ブロックに分割して交流予測符号化による復号を行う際に、隣接した対象画素ブロックがインター符号化された画素ブロックの場合、その復号結果のマクロブロックを用いて交流成分予測を行うことを特徴とする。   In the image processing apparatus according to the present invention, the intra decoding unit divides a macroblock to be decoded into pixel blocks of 4 × 4 pixel units, and further divides the macroblocks into 2 × 2 pixel sub-pixel blocks. When performing decoding, if the adjacent target pixel block is an inter-coded pixel block, AC component prediction is performed using a macroblock of the decoding result.

本発明による画像処理装置によれば、元画像の画素値とサブ画素ブロック第1のDC画素値との第1の差分値をアダマール変換して、差分値としての情報量の多い低周波成分(画素ブロックに対応する第1のアダマール係数)を抽出した後に、この第1の差分値を復号し第1のDC画素値に加えて、サブ画素ブロックの各画素の第2のDC画素値を求めた後に、第2のアダマール変換により残り高周波側のアダマール係数(サブ画素ブロックに対応する第2のアダマール係数)を求めるので、残りの第2のアダマール係数の情報量を削減することが出来るため、ACP処理及びアダマール変換を1回ずつ行う1段階処理に比較して、第2の差分値のデータ量を減少させることが可能となり、1段階の差分値から全てのアダマール係数を求める場合に比較して、アダマール係数のデータ量を少なくし、MPEGと同等以上の画像品質により、画像の圧縮及び復号を行うことができる。   According to the image processing apparatus of the present invention, the first difference value between the pixel value of the original image and the first DC pixel value of the sub-pixel block is subjected to Hadamard transform, and a low-frequency component having a large amount of information as the difference value ( After extracting the first Hadamard coefficient corresponding to the pixel block, the first difference value is decoded and added to the first DC pixel value to obtain the second DC pixel value of each pixel of the sub-pixel block. Since the Hadamard coefficient (second Hadamard coefficient corresponding to the sub-pixel block) on the remaining high frequency side is obtained by the second Hadamard transform, the information amount of the remaining second Hadamard coefficient can be reduced. Compared with the one-stage process in which the ACP process and the Hadamard transform are performed once, the data amount of the second difference value can be reduced, and all Hadamard coefficients are obtained from the one-stage difference value. Compared to the case, to reduce the data amount of the Hadamard coefficients, the image quality of MPEG and more equal, it is possible to perform the compression and decoding of the image.

また、本発明による画像処理装置によれば、アダマール変換だけでなくACP法による符号化処理も加わっているため、アダマール変換をブロック単位で行うために現れやすいブロックノイズを削減することができる。
さらに、本発明による画像処理装置によれば、符号化の時点において、インターの復号を行い、このインターの復号結果をイントラ符号化の処理、すなわち符号化のための差分値を求めることに使用しているため、比較する画像との差分値を圧縮する上述した画像圧縮の手法を動画に効果的に適用することができ、大幅に圧縮効率を向上させることが可能となり、動画の画像情報として伝送する符号化データのデータ量を削減することができ、画像情報の転送効率を向上させることができ、符号化データの復号によりMPEGと同等の画像品質により画像を再生することができる。
Also, according to the image processing apparatus of the present invention, not only Hadamard transform but also encoding processing by ACP method is added, so that block noise that tends to appear because Hadamard transform is performed in units of blocks can be reduced.
Furthermore, according to the image processing device of the present invention, at the time of encoding, inter decoding is performed, and the decoding result of inter is used for intra encoding processing, that is, to obtain a difference value for encoding. Therefore, the above-described image compression method for compressing the difference value with the image to be compared can be effectively applied to the moving image, and the compression efficiency can be greatly improved and transmitted as moving image information. The amount of encoded data to be reduced can be reduced, the transfer efficiency of image information can be improved, and an image can be reproduced with an image quality equivalent to MPEG by decoding the encoded data.

一般に、画像データの容量は非常に大きいが、多くの冗長度(相関の高い部分)を内在している。
静止画像においては、隣接する画素は非常に似通った値をとることが多い(空間的な相関が高い)。
また、動画像においても、多少の違いはあるが、同じような画像が連続して現れる(時間的な相関が高い)。
上述した空間的及び時間的な冗長度を効率的に取り除くことにより、大幅な画像の情報圧縮が可能となる。
In general, the capacity of image data is very large, but it has a lot of redundancy (a highly correlated part).
In still images, adjacent pixels often take very similar values (high spatial correlation).
Further, similar images appear in succession in moving images, although there are some differences (the temporal correlation is high).
By effectively removing the spatial and temporal redundancy described above, it is possible to significantly compress image information.

・空間的相関を用いる場合
隣接する画素ブロックに、符号化対象ブロックとの相関が高いものが検出された場合、すでに符号化された、隣接する画素ブロックから次に符号化する画素ブロックの値をある程度予測でき、上記隣接する画素ブロックの画素値と、符号化する画素ブロックの画素値との差分を符号化することにより、情報圧縮が行える。
When spatial correlation is used If an adjacent pixel block having a high correlation with the encoding target block is detected, the value of the pixel block to be encoded next from the adjacent pixel block that has already been encoded is set. Information compression can be performed by encoding the difference between the pixel value of the adjacent pixel block and the pixel value of the pixel block to be encoded.

・時間的相関を用いる場合
動画像においては、連続する画像同士は非常に高い相関を有する場合、すなわち時間定な変化が限られている場合が多い。
冗長度削減の最も簡易な手法は、直前に符号化された画像(A)の各画素と、これから符号化しようとする画像(B)の各画素との差分(B−A)をとり、差分を符号化するフレーム間差分符号化がある。
このフレーム間差分符号化の手法は、動きが小さい場合には効果的であるが、フレーム間の変化が大きい場合にはそのまま符号化した場合より符号量が増加する場合がある。
この符号量が所定の設定値より増加する場合、すでに符号化している画像から、これから符号化しようとする画像内の画素ブロックに最も似通ったブロックを、最小の誤差を有するブロックを検索するなどして抽出して切り出し、その切り出された位置及び、切り出された画素ブロックと符号化しようとする画素ブロックとの差分を符号化する動き補償がある。
本発明の画像処理装置においては、上述した空間的相関及び時間的相関(動き補償の手法)を効果的に用いて、動画像の符号化を行っている。
When using temporal correlation In a moving image, continuous images often have a very high correlation, that is, time-dependent changes are often limited.
The simplest technique for reducing redundancy is to take the difference (B−A) between each pixel of the image (A) encoded immediately before and each pixel of the image (B) to be encoded. There is an interframe differential encoding that encodes.
This inter-frame difference encoding method is effective when the motion is small, but when the change between frames is large, the code amount may increase as compared to the case of encoding as it is.
When the amount of code increases from a predetermined set value, the block having the smallest error is searched for the block most similar to the pixel block in the image to be encoded from the already encoded image. There is motion compensation that encodes the extracted position and the difference between the extracted position and the pixel block to be encoded.
In the image processing apparatus of the present invention, a moving image is encoded by effectively using the above-described spatial correlation and temporal correlation (motion compensation method).

また、動き補償は、上述したように、符号化対象画像を上記画素ブロックの矩形上の8×8画素のマクロブロックに分割し、符号化対象ブロック毎に、最も相関の高いマクロブロックを参照ブロックとして検出し、符号化対象ブロックと参照ブロックとの差分を求め、この差分を符号化する。
しかしながら、画像のシーンが変化した場合や、新しい物体が画像内に現れた場合、この動き補償を用いることができないため、画素ブロックを静止画と同様に符号化したほうが符号化効率が上昇する。
In addition, as described above, the motion compensation divides the encoding target image into 8 × 8 pixel macroblocks on the rectangle of the pixel block, and the macroblock with the highest correlation is referred to as the reference block for each encoding target block. The difference between the block to be encoded and the reference block is obtained, and this difference is encoded.
However, when the scene of the image changes or when a new object appears in the image, this motion compensation cannot be used. Therefore, encoding efficiency increases when the pixel block is encoded in the same manner as a still image.

このため、画素ブロックは、次の2種類に分類されて符号化処理が行われる。
・インターブロック(インター符号化されたマクロブロック)
参照画像において相関の高い参照ブロックがあり、この参照ブロックとの差分が符号化されるブロック。
・イントラブロック(イントラ符号化されたマクロブロック)
参照画像において相関の高い参照ブロックが無く、静止画像のように符号化されるブロック。
For this reason, pixel blocks are classified into the following two types and subjected to encoding processing.
・ Inter block (inter-coded macro block)
A block in which there is a reference block having a high correlation in the reference image, and a difference from this reference block is encoded.
Intra block (intra-coded macro block)
A block that is encoded like a still image without a reference block having a high correlation in the reference image.

動き補償は、動画像の高圧縮符号化に必要不可欠な技術であるが、動き補償された画像フレームの復号には、動き予測に使用した参照画像がすでに復号されている必要がある。
参照画像数が多くなるほど、これを保存するバッファや表示されるまでの時間の遅延などの取り扱いが煩雑となり、この煩雑さを解消するため、本発明は、MPEGと同様に、以下に示す3つのピクチャタイプに画像を分類している。
Motion compensation is an indispensable technique for high-compression coding of moving images. However, in order to decode a motion-compensated image frame, it is necessary that a reference image used for motion prediction has already been decoded.
As the number of reference images increases, handling of the buffer for storing the images and the delay of time until display becomes more complicated, and in order to eliminate this complexity, the present invention, like MPEG, has the following three types. Images are classified into picture types.

Iピクチャ(Intra-coded Picture)は、全ての画素ブロックがイントラブロックとして符号化されている。このため、Iピクチャは、他の画像と関連しておらず、単体で復号処理が可能であり、復号後、以降のP及びBピクチャの復元に使用される。
P(Predictive-coded Picture)は、過去のIピクチャもしくはPピクチャを参照ピクチャとして、時間軸上において前向き動き動き補償により復元される。このため、Pピクチャは過去のIまたはPピクチャにしか依存(関連)しておらず、復号後に、以降のP及びBピクチャの復元に使用される。
B(Bidirectional-coded Picture)は、過去のI及びPピクチャのみでなく、未来のI及びPピクチャをも参照ピクチャとして参照して、時間軸上において前向き及び後ろ向き動き補償により復元される。
In an I-picture (Intra-coded Picture), all pixel blocks are encoded as intra blocks. For this reason, the I picture is not related to other images, can be decoded alone, and is used to restore the subsequent P and B pictures after decoding.
P (Predictive-coded Picture) is restored by forward motion compensation on the time axis using a past I picture or P picture as a reference picture. For this reason, the P picture depends only on (related to) the past I or P picture, and is used to restore the subsequent P and B pictures after decoding.
B (Bidirectional-coded picture) is restored by forward and backward motion compensation on the time axis by referring not only to past I and P pictures but also to future I and P pictures as reference pictures.

<<符号化部>>
以下、図面を参照して、本願発明の画像処理装置の説明を行う。図1は本発明の一実施形態による符号化を行う画像処理装置の構成例を示すブロック図である。
この画像処理装置は、ピクチャ並べ換え部1,D-RAPIC符号化部2,ピクチャ蓄積用メモリ3,動き推定部4,インター符号部5,イントラ符号化部6,可変長符号化部7を有している。
ピクチャ並べ換え部1は、外部装置から時系列にフレーム単位で入力される原画像(フレーム画像)を、3種類のI,P及びBピクチャに分類して、I,P及びBピクチャ各々に分類された画像を図2に示すように、各画像にI,P及びBピクチャのいずれであるかを示す識別子を付し、この識別子に応じて符号化する順番に並び替える(エンコード処理)。ここで、ピクチャの上記並べ替えは、ピクチャBが符号化に際して、表示される時系列の並びにおいて、自身より未来に存在するPピクチャを参照する必要があるために行われる
本実施形態の説明においては、原画像のI,P及びBピクチャへの分類規則の一例として、Iピクチャの周期Nを9フレーム毎、Pピクチャの周期Mを3フレーム毎とした。ここで、例えば、周期Mは通常「3」に設定され、周期Nは周期Mの倍数の必要があり、30fps(frames/sec)の場合、周期Nは「15」であり、25fpsの場合、周期Nは「12」である。また、原画像のI,P及びBピクチャへの分類規則は、上記組み合わせに限定されるものではなく、適時、設定されるものである。
<< Encoding Unit >>
The image processing apparatus of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram illustrating a configuration example of an image processing apparatus that performs encoding according to an embodiment of the present invention.
This image processing apparatus has a picture rearrangement unit 1, a D-RAPIC encoding unit 2, a picture storage memory 3, a motion estimation unit 4, an inter encoding unit 5, an intra encoding unit 6, and a variable length encoding unit 7. ing.
The picture rearrangement unit 1 classifies an original image (frame image) input from an external device in time series in units of frames into three types of I, P, and B pictures, and classifies them into I, P, and B pictures. As shown in FIG. 2, each image is given an identifier indicating whether it is an I, P or B picture, and rearranged in the order of encoding according to this identifier (encoding process). Here, the above-described rearrangement of pictures is performed because it is necessary to refer to a P picture that exists in the future from itself in the time-series arrangement displayed when picture B is encoded. As an example of the classification rule of the original image into I, P, and B pictures, the cycle N of the I picture is set every 9 frames, and the cycle M of the P picture is set every 3 frames. Here, for example, the period M is normally set to “3”, and the period N needs to be a multiple of the period M. In the case of 30 fps (frames / sec), the period N is “15”, and in the case of 25 fps, The period N is “12”. Further, the classification rule for the original image into I, P, and B pictures is not limited to the above combination, but is set as appropriate.

図1の構成において、ピクチャ並べ換え部1は、原画像の入力順列[0(I),1(B),2(B),3(P),4(B),5(B),6(P),7(B),8(B),9(I),10(B),11(B),12(P)]を、上記識別に応じて、符号化する順番である符号化順列[0(I),3(P),1(B),2(B),6(P),4(B),5(B),9(I),7(B),8(B),12(B),10(B),11(B)]の順番へ並べ替え、識別子によりピクチャの種類を判定し、原画像がIピクチャであると判定した場合、このIピクチャとされた原画像をD-RAPIC符号化部2へ出力し、原画像がBまたはPピクチャであると判定した場合、このBまたはPピクチャとされた原画像を動き推定部4へ出力する。   In the configuration of FIG. 1, the picture rearrangement unit 1 includes an input permutation [0 (I), 1 (B), 2 (B), 3 (P), 4 (B), 5 (B), 6 ( P), 7 (B), 8 (B), 9 (I), 10 (B), 11 (B), 12 (P)] are encoded permutations that are in the order of encoding according to the identification. [0 (I), 3 (P), 1 (B), 2 (B), 6 (P), 4 (B), 5 (B), 9 (I), 7 (B), 8 (B) , 12 (B), 10 (B), 11 (B)], the type of the picture is determined by the identifier, and it is determined that the original image is an I picture, When the image is output to the D-RAPIC encoding unit 2 and it is determined that the original image is a B or P picture, the original image converted to the B or P picture is output to the motion estimation unit 4.

D-RAPIC符号化部2は、後に詳細な説明を行うが、ACP(交流成分予測)法に基づく演算により、Iピクチャの符号化を行い、符号化されたデータを可変長符号化部7へ出力する。
動き推定部4は、P,Bピクチャをマクロブロック(8×8画素のブロック)に、上左端部から順次分解し、マクロブロック単位各々に対して動きベクトルが計算される。
ここで、動き推定部4は、Pピクチャに対して参照画像としてIピクチャ及びPピクチャを用い、Pピクチャにおける符号化対象のマクロブロック(以下、符号化対象ブロック)と空間的相関の高い参照領域をIピクチャ及びPピクチャから検索し、IピクチャまたはPピクチャのいずれかより最も空間的相関の高い参照領域を抽出する。
The D-RAPIC encoding unit 2, which will be described in detail later, encodes an I picture by an operation based on an ACP (alternating current component prediction) method, and sends the encoded data to the variable length encoding unit 7. Output.
The motion estimation unit 4 sequentially decomposes the P and B pictures into macroblocks (8 × 8 pixel blocks) from the upper left end, and calculates a motion vector for each macroblock unit.
Here, the motion estimation unit 4 uses an I picture and a P picture as reference images for a P picture, and a reference region having a high spatial correlation with a macro block to be encoded in the P picture (hereinafter referred to as an encoding target block). Are searched from the I picture and the P picture, and the reference region having the highest spatial correlation is extracted from either the I picture or the P picture.

また、動き推定部4は、Bピクチャに対して参照画像としてI及びPピクチャを用い、Bピクチャにおける符号化対象の画素ブロック(以下、符号化対象ブロック)と、空間的相関の高い参照領域をI及びPピクチャから検索し、IまたはPピクチャのいずれかより最も空間的相関の高い参照領域を抽出する。
検索方法としては、一般的な方法と同様に、所定の画素範囲内で水平及び垂直にずらして、予測算差信号の最小値を求める。
In addition, the motion estimation unit 4 uses I and P pictures as reference images for the B picture, and selects a pixel block to be encoded in the B picture (hereinafter referred to as an encoding target block) and a reference region having a high spatial correlation. Search from the I and P pictures, and extract the reference region with the highest spatial correlation than either the I or P picture.
As a search method, as in the general method, the minimum value of the prediction calculation difference signal is obtained by shifting horizontally and vertically within a predetermined pixel range.

このとき、動き推定部4は、抽出した参照領域と、符号化対象ブロックとの予測残差信号を最小(絶対値和や2乗和の数値が最小)にする動きベクトルの計算を行い、この求められた最小の予測算差信号が予め決められた残差閾値以下(所定のデータ容量範囲内)であるか否かの判定を行い、この判定結果に基づいて、以下に示す符号化方法のいずれかを用いるかの選択を行い、各符号化対象ブロックに対して、いずれの符号化方法(インター符号化またはイントラ符号化)で処理されるかを示すマクロブロック符号化情報(MCB符号化情報)を添付する。   At this time, the motion estimator 4 calculates a motion vector that minimizes the prediction residual signal between the extracted reference region and the encoding target block (the sum of absolute values and the sum of squares is minimized). It is determined whether or not the obtained minimum predicted arithmetic difference signal is equal to or less than a predetermined residual threshold value (within a predetermined data capacity range). Based on the determination result, the encoding method shown below is determined. Macro block coding information (MCB coding information) indicating which coding method (inter coding or intra coding) is used for each coding target block is selected. ) Is attached.

このとき、動き推定部4は、予測残差信号が上記残差閾値以下である場合、動きベクトルを用いた動き補償ブロックとして符号化したほうが効率が高い符号化ができる、すなわち、静止画として符号化したものより、符号化されたデータ量が少なくなると判定し、この符号化対象ブロックをインターブロックとし、インター符号化部5へ出力するとともに、インターブロックであることを示すマクロブロック符号化情報を、可変長符号化部7へ出力する。
このとき、動き推定部4は、動きベクトルを可変長符号化部7へ出力する。
At this time, if the prediction residual signal is equal to or less than the residual threshold, the motion estimation unit 4 can perform encoding with higher efficiency when encoded as a motion compensation block using a motion vector, that is, as a still image. It is determined that the amount of encoded data is smaller than that of the encoded data, and this encoding target block is set as an inter block, which is output to the inter encoding unit 5 and macro block encoding information indicating that it is an inter block. And output to the variable length encoding unit 7.
At this time, the motion estimation unit 4 outputs the motion vector to the variable length coding unit 7.

一方、動き推定部4は、予測残差信号が上記残差閾値を超える場合、静止画として符号化したほうが効率が高い符号化ができる、すなわち、静止画として符号化したものより、符号化されたデータ量が多くなると判定し、この符号化対象ブロックをイントラブロックとし、イントラ符号化部6へ出力するとともに、イントラブロックであることを示すマクロブロック符号化情報を、可変長符号化部7へ出力する。
ここで、動き推定部4は、マクロブロック符号化情報を、以下の3つの場合を区別する値に設定する。
・イントラ符号化された(イントラブロックである)場合
・過去のピクチャを参照してインター符号化された場合
・未来のピクチャを参照してインター符号化された場合
On the other hand, when the prediction residual signal exceeds the residual threshold, the motion estimation unit 4 can perform encoding with higher efficiency when encoded as a still image, i.e., encoded than as encoded as a still image. The encoding target block is determined to be an intra block, and is output to the intra encoding unit 6. Macro block encoding information indicating the intra block is also transmitted to the variable length encoding unit 7. Output.
Here, the motion estimation unit 4 sets the macroblock coding information to a value that distinguishes the following three cases.
-Intra-coded (intra-block)-When inter-coded with reference to past pictures-When inter-coded with reference to future pictures

以下、順次、図を用いて、本発明の実施形態による、D-RAPIC符号化部2,インター符号化5及びイントラ符号化部6の構成及び動作例について説明する。   Hereinafter, the configuration and operation examples of the D-RAPIC encoding unit 2, the inter encoding unit 5, and the intra encoding unit 6 according to the embodiment of the present invention will be sequentially described with reference to the drawings.

<D-RAPIC符号化部2>
図3は本発明の一実施形態によるD-RAPIC符号化部2の構成例を示すブロック図である。
初めに、D-RAPIC符号化部2における処理の概要を説明すると、本発明の画像処理装置は、元画像を複数の画素(n×n画素)からなる画素ブロックに分割し、例えば4×4の画素からなる画素ブロックに分割する。
そして、この画素ブロック毎に各画素の画素値の平均値を計算し、この画素ブロックにおいて、各画素の平均化された画素値として各DC画像のDC値(すなわち、画素ブロック内にある画素の画素値の平均値)を求める。
そして、本発明による画像処理装置は、このDC値に基づいて、第1段階目のACP(交流成分予測)法に基づく演算から、サブ画素ブロック(2×2画素のブロック)毎の第1のDC画素値を求め、各々のサブ画素ブロックにおける元画像の画素の画素値の平均値からこの第1のDC画素値を減算して第1の差分値を求めて、この第1の差分値に対してアダマール変換を行い、アダマール係数の一部を求めて量子化して出力する。
<D-RAPIC encoding unit 2>
FIG. 3 is a block diagram showing a configuration example of the D-RAPIC encoding unit 2 according to an embodiment of the present invention.
First, the outline of the processing in the D-RAPIC encoding unit 2 will be described. The image processing apparatus of the present invention divides an original image into pixel blocks composed of a plurality of pixels (n × n pixels), for example, 4 × 4. Are divided into pixel blocks each consisting of a pixel.
Then, the average value of the pixel values of each pixel is calculated for each pixel block, and in this pixel block, the DC value of each DC image (that is, the pixel value in the pixel block) is calculated as the averaged pixel value of each pixel. An average value of pixel values) is obtained.
Then, the image processing apparatus according to the present invention uses the first value for each sub-pixel block (block of 2 × 2 pixels) from the calculation based on the first-stage ACP (AC component prediction) method based on the DC value. A DC pixel value is obtained, and the first difference value is obtained by subtracting the first DC pixel value from the average value of the pixel values of the pixels of the original image in each sub-pixel block, and the first difference value is obtained. Then, Hadamard transform is performed, a part of the Hadamard coefficient is obtained, quantized, and output.

次に、D-RAPIC符号化部2は、この第1アダマール係数を逆量子化して、逆アダマール変換を行い、上記第1の差分値を再生する(量子化により再生された情報は劣化している)。
そして、D-RAPIC符号化部2は、この第1の差分値を対応するサブ画素ロックの画素値(すなわち第1のDC画素値)に加算して、上記サブDC画像の新たな第1のDC画素値として出力する。
次に、D-RAPIC符号化部2は、DC画像の上記新たな第1のDC画素値に基づいて、第2段階目のACP法に基づく演算を行い、各画素毎の第2のDC画素値を求める。
Next, the D-RAPIC encoding unit 2 performs inverse quantization on the first Hadamard coefficient, performs inverse Hadamard transformation, and reproduces the first difference value (the information reproduced by the quantization is deteriorated). )
Then, the D-RAPIC encoding unit 2 adds the first difference value to the corresponding pixel value of the sub-pixel lock (that is, the first DC pixel value), and a new first value of the sub-DC image is added. Output as a DC pixel value.
Next, the D-RAPIC encoding unit 2 performs an operation based on the ACP method in the second stage based on the new first DC pixel value of the DC image, and the second DC pixel for each pixel. Find the value.

そして、D-RAPIC符号化部2は、元画像の各画素の画素値と上記第2のDC画素値との第2の差分値を求めて(画素の画素値から第2のDC画素値を減算)、第2のアダマール変換を行い、上記第1のアダマール係数(AC符号)を除いた残りのアダマール係数を第2のアダマール係数(AC符号)として求める。
上述したように、D-RAPIC符号化部2は、上記2段階におけるACP法により求めた画素値と元画像の画素値との差分値を、同様に対応する2段階に分けてアダマール係数を求める演算を行っている。
Then, the D-RAPIC encoding unit 2 obtains a second difference value between the pixel value of each pixel of the original image and the second DC pixel value (the second DC pixel value is obtained from the pixel value of the pixel). Subtraction), the second Hadamard transform is performed, and the remaining Hadamard coefficients excluding the first Hadamard coefficient (AC code) are obtained as second Hadamard coefficients (AC code).
As described above, the D-RAPIC encoding unit 2 similarly obtains the Hadamard coefficient by dividing the difference value between the pixel value obtained by the ACP method in the above two steps and the pixel value of the original image into two corresponding steps. An operation is performed.

このようにすることで、D-RAPIC符号化部2は、16個の画素に対してDC画像処理を行った時点でDC値を生成し、第1段階のアダマール変換において、低周波数成分を3個の第1のアダマール係数として求め、第2段階のアダマール変換において、高周波成分を4つサブ画素ブロック毎に3個ずつ、計12個の第2のアダマール係数として求めている。
そして、D-RAPIC符号化部2は、求めた15個のアダマール係数及びDC値とを、量子化した後にエントロピー符号化(例えば、ハフマン等)を行い、データ圧縮を行った後出力する。
In this way, the D-RAPIC encoding unit 2 generates a DC value at the time when the DC image processing is performed on the 16 pixels, and the low-frequency component is 3 in the first-stage Hadamard transform. The first Hadamard coefficients are obtained, and in the second-stage Hadamard transform, three high-frequency components are obtained for every four subpixel blocks, and a total of twelve second Hadamard coefficients are obtained.
Then, the D-RAPIC encoding unit 2 performs entropy encoding (for example, Huffman) after quantizing the obtained 15 Hadamard coefficients and DC values, and outputs the data after compression.

これにより、D-RAPIC符号化部2は、第1のアダマール変換において、サブ画素ブロック範囲内における元画像の画素値の平均値と、第1のDC画素値との第1の差分値をアダマール変換して、差分値として情報量の多い低周波成分を抽出し、アダマール変換により第1のアダマール係数として符号化し、さらに量子化によりデータ圧縮して符号化した後に、この第1の差分値を逆量子化して復号し、さらに逆アダマール変換することで復号し、第1のDC画素値に加えて新たな第1のDC画素値とし、この新たな第1のDC画素値から第2のDC画素値を求めた後に、第2のアダマール変換により、第2のアダマール係数として符号化し、残りの高周波側のアダマール係数を求めている。   Thereby, in the first Hadamard transform, the D-RAPIC encoding unit 2 calculates the first difference value between the average value of the pixel values of the original image in the sub-pixel block range and the first DC pixel value. After converting, a low frequency component with a large amount of information is extracted as a difference value, encoded as a first Hadamard coefficient by Hadamard transform, and further compressed and encoded by quantization, and then the first difference value is encoded. Decoding by inverse quantization and further decoding by inverse Hadamard transform to obtain a new first DC pixel value in addition to the first DC pixel value, and from this new first DC pixel value to the second DC After obtaining the pixel value, it is encoded as a second Hadamard coefficient by the second Hadamard transform, and the remaining high-frequency Hadamard coefficient is obtained.

一方、D-RAPIC符号化部2は、矩形関数を基底関数とするアダマール変換により画像データの符号化を行うため、隣接する画素の画素値が滑らかに変化する画像を前提とした場合、正弦関数を基底関数とするDCTと比較して、滑らかな変化に関する情報を効率よく符号化することができない。   On the other hand, since the D-RAPIC encoding unit 2 encodes image data by Hadamard transform using a rectangular function as a basis function, a sine function is assumed when an image in which the pixel values of adjacent pixels change smoothly is assumed. Compared with DCT having a basis function of, information regarding a smooth change cannot be efficiently encoded.

また、D-RAPIC符号化部2は、その後圧縮の観点から量子化が必要であり、画像復号時において逆量子化の後に逆アダマール変換を行った際、DCTがなめらかに近似して復元できるのに対し、アダマール変換では方形波ゆえにエッジが鋭く画素間の画素値の差が開きやすくなる。   Further, the D-RAPIC encoding unit 2 needs to be quantized from the viewpoint of compression thereafter, and when performing inverse Hadamard transform after inverse quantization at the time of image decoding, the DCT can be restored by approximating smoothly. On the other hand, because of the square wave in the Hadamard transform, the edge is sharp and the pixel value difference between the pixels is easy to open.

しかしながら、D-RAPIC符号化部2は、第1段階アダマール変換により低周波成分に関する第1のアダマール係数を抽出後、その係数値を第1のDC画素値に加えて新たな第1のDC画素値として符号化に反映させ、この第1のDC画素値に対してACPで周辺ブロックとの差異を補い、元画像の画素値との差を求め、その第2の差分値に対して第2段階のアダマール変換を施すことにより、DCTと同等以上の画質で画像を復元するとともに、元画像の画素値との差分値を取っているため、第2段階の処理(第2段階ACP及び第2段階アダマール変換)において精度の高い符号化が可能となる。   However, the D-RAPIC encoding unit 2 extracts the first Hadamard coefficient related to the low-frequency component by the first-stage Hadamard transform, and then adds the coefficient value to the first DC pixel value to create a new first DC pixel. This value is reflected in the encoding, and the first DC pixel value is compensated for the difference from the surrounding block by ACP, the difference from the pixel value of the original image is obtained, and the second difference value is the second value. By performing the step Hadamard transform, the image is restored with an image quality equivalent to or better than that of the DCT, and the difference value from the pixel value of the original image is taken. Therefore, the second step processing (the second step ACP and the second step) Encoding with high accuracy is possible in stage Hadamard transform).

また、D-RAPIC符号化部2は、第1段階の処理(第1段階ACP及び第1段階アダマール変換)の結果を反映し、第2段階の処理(第2段階ACP及び第2段階アダマール変換)で符号化する情報量を抑えることができ、DCT等で高圧縮し復元する時に現れるモスキートノイズは、ACP処理により大幅に軽減できる。
さらに、DCTにおいては実数精度の負荷が大きい演算が必要となるが、D-RAPIC符号化部2は、ACPとアダマール変換との併用方式であり、整数値に対する加減算ビットシフトにより、符号化に必要な演算が実現できるため、DCTと比較して高速に圧縮伸張を行うことができる。
Further, the D-RAPIC encoding unit 2 reflects the result of the first stage process (first stage ACP and first stage Hadamard transform), and the second stage process (second stage ACP and second stage Hadamard transform). ) Can be suppressed, and the mosquito noise that appears when the data is highly compressed and restored by DCT or the like can be greatly reduced by the ACP process.
Furthermore, in DCT, a computation with a large load of real number accuracy is required, but the D-RAPIC encoding unit 2 is a combined method of ACP and Hadamard transform, and is required for encoding by adding / subtracting bit shift to an integer value. Therefore, compression / decompression can be performed at a higher speed than DCT.

また、D-RAPIC符号化部2は、ACP処理を行うためのDC値と、このDC値に対してACP処理を行った後の第1及び第2のDC画素値と元画像におけるサブ画素ブロックのDC値及び画素値各々との差分値をアダマール変換した情報のアダマール係数と、を符号化して出力するので、上述したように画像の再生処理に必要な情報量を少なくし、なにより、元画像との差分値をアダマール係数として出力するため、符号化データの精度(復号時の画質、すなわち再生の精度)を高めることができ、かつMPEG等で使用されているDCT処理に比較して少ない情報量で元画像に対して高い再現性を持たせることが可能である。
また、第1のDC値及び第2のDC値とは、DC値(DC画像)があれば、すでに述べたように、各々画素を平均値することで、容易に求めることができるので、符号としては出力しない。
The D-RAPIC encoding unit 2 also includes a DC value for performing the ACP process, first and second DC pixel values after the ACP process is performed on the DC value, and a sub-pixel block in the original image. Since the Hadamard coefficient of the information obtained by Hadamard transforming the difference value between each of the DC value and the pixel value is encoded and output, the amount of information necessary for the image reproduction processing is reduced as described above. Since the difference value from the image is output as a Hadamard coefficient, the accuracy of the encoded data (image quality at the time of decoding, that is, the accuracy of reproduction) can be improved, and it is less than the DCT processing used in MPEG or the like. It is possible to give high reproducibility to the original image with the amount of information.
The first DC value and the second DC value can be easily obtained by averaging each pixel as described above if there is a DC value (DC image). Is not output.

次に、図3により、D-RAPIC符号化部2の構成及び動作について説明する。
D-RAPIC符号化部2は、元画像を左上端から順に画素ブロック(4×4画素)に分解し、この画素ブロックからDC画像を生成するDC画像作成部103と、このDC画像に基づき第1段階のACP処理を行い、画素ブロックを分解(4分割)してサブ画素ブロック(2×2画素)を作成し、サブ画素ブロック毎の第1のDC画素値を求める第1段階交流予測成分予測部104と、この第1のDC画素値と、サブ画素ブロック範囲内における元画像の画素値の平均値との第1の差分値を求め、この第1の差分値に対して第1段階のアダマール変換を行い、第1のアダマール係数(AC符号)を求めて出力し、かつ第1のDC画素値と第1の差分値とを加算し、新たな第1のDC画素値を生成して出力する第1段階アダマール符号化部105と、この新たな第1のDC画素値に基づいて第2段階のACP処理を行い、元画像の各画素に対応した第2のDC画素値を演算する第2段階交流成分予測部106と、元画像の各画素の画素値と第2のDC画素値との第2の差分値を求め、この第2の差分値に対して第2段階のアダマール変換を行い、第2のアダマール係数(AC符号)を求める第2段階アダマール符号化部107から構成されている。
Next, the configuration and operation of the D-RAPIC encoding unit 2 will be described with reference to FIG.
The D-RAPIC encoding unit 2 decomposes the original image into pixel blocks (4 × 4 pixels) in order from the upper left end, generates a DC image from the pixel block, and generates a DC image based on the DC image. A first-stage AC prediction component that performs one-stage ACP processing, decomposes the pixel block (divides into four), creates sub-pixel blocks (2 × 2 pixels), and obtains a first DC pixel value for each sub-pixel block A first difference value between the prediction unit 104, the first DC pixel value, and the average value of the pixel values of the original image within the sub-pixel block range is obtained, and a first step is performed on the first difference value. The first Hadamard transform (AC code) is obtained and output, and the first DC pixel value and the first difference value are added to generate a new first DC pixel value. The first-stage Hadamard encoding unit 105 that outputs Based on the new first DC pixel value, the second stage AC component prediction unit 106 that performs the second stage ACP processing and calculates the second DC pixel value corresponding to each pixel of the original image; A second difference value between the pixel value of each pixel and the second DC pixel value is obtained, a second Hadamard transform is performed on the second difference value, and a second Hadamard coefficient (AC code) is obtained. The second stage Hadamard encoding unit 107 is obtained.

次に、図3を用いて、本発明の一実施形態によるD-RAPIC符号化部2の動作例を説明する。
本発明のD-RAPIC符号化部2は、元画像(図3の2a)を左上端部から順に、例えば4×4画素から構成される画素ブロックに分割して、この画素ブロック内の画素の画素値の平均値をDC値として求め、量子化後にDC符号として出力する。
Next, an operation example of the D-RAPIC encoding unit 2 according to an embodiment of the present invention will be described with reference to FIG.
The D-RAPIC encoding unit 2 of the present invention divides the original image (2a in FIG. 3) into pixel blocks composed of, for example, 4 × 4 pixels in order from the upper left end, and the pixels in the pixel block are divided. An average value of pixel values is obtained as a DC value, and is output as a DC code after quantization.

このDC値で画素値が示される画素ブロックはDC画像として定義される。
すなわち、図4(a)に示すように、4×4画素を画素ブロックとし、図4(b)に示すように、DC値を求めることで各画素ブロックはDC画像となる。
ここで、画素ブロックSは、画素d(0,0)〜画素d(3,3)(これらの画素は各々、図4(d)において画素値d00〜d33に対応している)の16の各画素の画素値の平均値であるDC値を画素値としている。
A pixel block whose pixel value is indicated by this DC value is defined as a DC image.
That is, as shown in FIG. 4A, 4 × 4 pixels are used as pixel blocks, and as shown in FIG. 4B, each pixel block becomes a DC image by obtaining a DC value.
Here, the pixel block S includes 16 pixels d (0,0) to d (3,3) (these pixels respectively correspond to the pixel values d00 to d33 in FIG. 4D). A DC value that is an average value of pixel values of each pixel is used as the pixel value.

第1段階交流成分予測部104は、交流成分予測法に基づき、DC画像からサブ画素ブロックを生成する。
すなわち、第1段階交流成分予測部104は、図5(a)において、画素ブロックSから、左上端部から順に、2×2画素で構成されるサブ画素ブロックS1,S2,S3,S4(第1段階ACP適用後画像2c)のDC値(サブ画素ブロックとしての画素値、すなわち第1のDC画素値)を後に示す演算により予測する(生成する)場合、これら各サブ画素ブロックのDC値として第1のDC画素値を、画素ブロックSのDC値とともに、画素ブロックSに対して、上下左右に隣接する画素ブロック(DC画像)U,L,R,BのDC値(このDC値として画素ブロックと同一の符号を使用している)を用いて以下の式により求める。
すなわち、交流成分予測法において、Sがサブ画素ブロックS1〜S4までを含む画素ブロックとすると、サブ画素ブロックS1,S2,S3,S4各々の第1のDC画素値は、予測を行うサブ画素ブロックを有する画素ブロックSと隣接する、すなわち画素ブロックSの上部画素ブロックU,下部画素ブロックB,左側部画素ブロックL,右側部画素ブロックRにより、以下の式により求められる。
S1 = S+(U+L−B−R)/8
S2 = S+(U+R−B−L)/8
S3 = S+(B+L−U−R)/8
S4 = S+(B+R−U−L)/8
The first stage AC component prediction unit 104 generates a sub-pixel block from the DC image based on the AC component prediction method.
That is, in FIG. 5A, the first-stage AC component prediction unit 104 starts from the pixel block S and starts from the upper left end, and the sub-pixel blocks S1, S2, S3, and S4 (2nd pixel blocks S1, S2, S3, and S4) When the DC value (pixel value as a sub-pixel block, that is, the first DC pixel value) of the one-step ACP-applied image 2c) is predicted (generated) by the calculation described later, The first DC pixel value, together with the DC value of the pixel block S, the DC values of the pixel blocks (DC images) U, L, R, and B that are adjacent to the pixel block S in the vertical and horizontal directions (this DC value is the pixel Using the same code as the block).
That is, in the AC component prediction method, when S is a pixel block including sub-pixel blocks S1 to S4, the first DC pixel value of each of the sub-pixel blocks S1, S2, S3, and S4 is a sub-pixel block that performs prediction. Is obtained by the following equation using an upper pixel block U, a lower pixel block B, a left pixel block L, and a right pixel block R adjacent to the pixel block S having
S1 = S + (U + L-B-R) / 8
S2 = S + (U + R-B-L) / 8
S3 = S + (B + L-U-R) / 8
S4 = S + (B + R-UL) / 8

第1段階アダマール符号化部105は、サブ画素ブロックS1,S2,S3,S4の各々に各々対応させて、元画像の画素d(0,0),d(0,1),d(1,0),d(1,1)と、画素d(0,2),d(0,3),d(1,2),d(1,3)と、画素d(2,0),d(2,1),d(3,0),d(3,1)と、画素d(2,2),d(2,3),d(3,2),d(3,3)との、各4つの画素の画素値の平均値を演算する。
そして、第1段階アダマール符号化部105は、サブ画素ブロックS1,S2,S3,S4の各第1のDC画素値から、対応する画素の上記平均画素値を減算して、各サブ画素ブロック各々における第1の差分値を演算し、この第1の差分値に対して第1段階のアダマール変換を行う。
The first-stage Hadamard encoding unit 105 corresponds to each of the sub-pixel blocks S1, S2, S3, and S4, so that the pixels d (0,0), d (0,1), d (1, 0), d (1,1), pixels d (0,2), d (0,3), d (1,2), d (1,3) and pixels d (2,0), d (2,1), d (3,0), d (3,1) and pixels d (2,2), d (2,3), d (3,2), d (3,3) The average value of the pixel values of each of the four pixels is calculated.
The first-stage Hadamard encoding unit 105 subtracts the average pixel value of the corresponding pixel from the first DC pixel values of the sub-pixel blocks S1, S2, S3, and S4, The first difference value at is calculated, and a first-stage Hadamard transform is performed on the first difference value.

第1段階アダマール符号化部105は、以下の(1)式に示すようにサブ画素ブロックの構成を2×2画素と見なして、2×2サブ画素ブロックに対応する第1の差分値のアダマール変換を行う。

Figure 2005184525
この(1)式において、Hはアダマール変換に用いるアダマール変換係数行列であり、以下に示す(2)式の構造となっている。
Figure 2005184525
また、Hは、Hに対する転置行列であり、(2)式の構造と同様である。 The first-stage Hadamard encoding unit 105 regards the configuration of the sub-pixel block as 2 × 2 pixels as shown in the following equation (1), and the first-order Hadamard encoding unit corresponding to the 2 × 2 sub-pixel block: Perform conversion.
Figure 2005184525
In this equation (1), H is a Hadamard transform coefficient matrix used for Hadamard transform, and has the structure of the following equation (2).
Figure 2005184525
Also, H T is a transposed matrix for H, is the same as the structure of the formula (2).

そして、αは求められるアダマール係数の行列を示し、fは2×2画素に対応する以下に説明する各画素の差分値(すなわち、各サブ画素ブロックの第1の差分値)に対応している。
αの行列の各要素αu,vは、以下の(3)式により求められる。

Figure 2005184525
ここで、s(x,y)は、サブ画素ブロックに対応した各々の第1の差分値の値であり、変換係数hu,v(x,y)もサブ画素ブロックに対応して設けられている。 Α indicates a matrix of calculated Hadamard coefficients, and f corresponds to a difference value of each pixel described below corresponding to 2 × 2 pixels (that is, a first difference value of each sub-pixel block). .
Each element αu, v of the matrix of α is obtained by the following equation (3).
Figure 2005184525
Here, s (x, y) is the value of each first difference value corresponding to the sub-pixel block, and the conversion coefficient hu, v (x, y) is also provided corresponding to the sub-pixel block. Yes.

そして、2×2サブ画素ブロックにおけるアダマール変換における変換係数hu,v(x,y)は、図6(a)に示す変換係数に対応している(白が「−1」であり、黒が「+1」である)。ここで、サブ画素ブロックS1,S2,S3,S4各々に対応する変換係数hu,v(x,y)の位置関係(図6(a)に示す変換係数における)は、図4(c)に示しているs(x,y)のx,yの示す位置関係に対応している(ここでは、変換係数hu,v(x,y)の位置関係のみを示している)。   The transform coefficient hu, v (x, y) in the Hadamard transform in the 2 × 2 subpixel block corresponds to the transform coefficient shown in FIG. 6A (white is “−1”, black is "+1"). Here, the positional relationship (in the conversion coefficient shown in FIG. 6A) of the conversion coefficients hu, v (x, y) corresponding to each of the sub-pixel blocks S1, S2, S3, and S4 is shown in FIG. This corresponds to the positional relationship indicated by x, y of s (x, y) shown (only the positional relationship of the conversion coefficients hu, v (x, y) is shown here).

また、fの行列は、以下の(4)式の構造をしている。

Figure 2005184525
この第1段階のACP後においては、画素d(0,0)〜d(3,3)の画素値は、帰属するサブ画素ブロック,すなわち対応するサブ画素ブロックS1,S2,S3,S4の第1のDC画素値に対応している。 Moreover, the matrix of f has the structure of the following (4) Formula.
Figure 2005184525
After the first-stage ACP, the pixel values of the pixels d (0,0) to d (3,3) are assigned to the subpixel blocks to which they belong, that is, the corresponding subpixel blocks S1, S2, S3, S4. This corresponds to a DC pixel value of 1.

このとき、第1段階アダマール符号化部105は、DC値及び第2段階アダマール変換で生成する第2のアダマール係数を除く、アダマール係数α01,α02,α03を求めるため、サブ画素ブロックS1,S2,S3,S4各々に対応する第1の差分値(s(0,0),s(0,1),s(1,0),s(1,1))を、元画像の画素d(0,0),d(0,1),d(1,0),d(1,1)の平均画素値からサブ画素ブロックS1のDC値を減算し、元画像の画素d(0,2),d(0,3),d(1,2),d(1,3)の平均画素値からサブ画素ブロックS2のDC値を減算し、元画像の画素d(2,0),d(2,1),d(3,0),d(3,1)の平均画素値からサブ画素ブロックS3のDC値を減算し、元画像の画素d(2,2),d(2,3),d(3,2),d(3,3)の平均画素値からサブ画素ブロックS4のDC値を減算して求める。   At this time, the first-stage Hadamard encoding unit 105 obtains the Hadamard coefficients α01, α02, α03 excluding the DC value and the second Hadamard coefficient generated by the second-stage Hadamard transform, so that the sub-pixel blocks S1, S2, The first difference value (s (0,0), s (0,1), s (1,0), s (1,1)) corresponding to each of S3 and S4 is used as the pixel d (0 , 0), d (0,1), d (1,0), d (1,1), the subpixel block S1 DC value is subtracted from the average pixel value of the pixel d (0,2) of the original image. , D (0,3), d (1,2), d (1,3), the subpixel block S2 DC value is subtracted from the average pixel value of the pixel d (2,0), d ( 2,1), d (3,0), d (3,1) subtracts the DC value of the sub-pixel block S3 from the average pixel value to obtain pixels d (2,2), d (2,3) of the original image. ), D (3,2) and d (3,3) are obtained by subtracting the DC value of the sub-pixel block S4 from the average pixel value.

すなわち、サブ画素ブロックS1,S2,S3,S4の2×2サブ画素ブロックにおいて、サブ画素ブロックを1つの画素と見なして、サブ画素ブロックの第1の差分値に対する2×2のアダマール変換を行う。   That is, in the 2 × 2 subpixel blocks of the subpixel blocks S1, S2, S3, and S4, the subpixel block is regarded as one pixel, and 2 × 2 Hadamard transform is performed on the first difference value of the subpixel block. .

(3)式で求められるアダマール係数α01,α10,α11は、第1段階アダマール符号化部105において量子化され、第1のアダマール係数として出力される。
さらに、第1段階アダマール符号化部105は、量子化された第1のアダマール係数の逆量子化を行い、さらに逆アダマール変換を行い第1の差分値を再生し、再生した第1の差分値を、各画素に対応する第1のDC画素値に加算して、第1段階Hdm(アダマール変換)適用後画像(図3の2d)における新たな第1のDC画素値として出力する。
この再生される第1の差分値は、量子化されたときに情報が劣化している。
The Hadamard coefficients α01, α10, and α11 obtained by Expression (3) are quantized by the first-stage Hadamard encoding unit 105 and output as first Hadamard coefficients.
Further, the first-stage Hadamard encoding unit 105 performs inverse quantization on the quantized first Hadamard coefficient, further performs inverse Hadamard transform, reproduces the first difference value, and reproduces the reproduced first difference value. Are added to the first DC pixel value corresponding to each pixel, and output as a new first DC pixel value in the image after application of the first stage Hdm (Hadamard transform) (2d in FIG. 3).
The information of the first difference value to be reproduced is deteriorated when quantized.

第2段階交流成分予測部106は、入力される第1段階Hdm適用後画像のサブ画素ブロックS1、S2,S3,S4の各々の第1のDC画素値と、各サブ画素ブロックと上下左右において隣接するサブ画素ブロックの第1のDC画素値とに基づき、交流成分予測の演算を行い、各画素d(0,0),…,d(3,3)各々の第2のDC画素値dd00〜dd33を求めて、第2段階ACP適用後画像(図3の2e)を出力する。
ここで、第2段階交流成分予測部106は、例えば、図5(b)に示すサブ画素ブロックS1における画素d(0,0)〜d(1,1)各々の第2のDC画素値dd00,dd01,dd10,dd11を、以下に示す式により演算して求める。
すなわち、交流成分予測法において、S1が画素d(0,0)〜d(1,1)までに関する第1のDC画素値とすると、上記画素各々の第2のDC画素値dd00,dd01,dd10,dd11は、上部サブ画素ブロックU3,下部サブ画素ブロックS3,左側部サブ画素ブロックL2,右側部サブ画素ブロックS2各々の第1の画素値を用いて、以下の式により求められる。
dd00 = S1+(U3+L2−S3−S2)/8
dd01 = S1+(U3+S2−S3−L2)/8
dd10 = S1+(S3+L2−U3−S2)/8
dd11 = S1+(S3+S2−U3−L2)/8
同様に、第2段階交流成分予測部106は、他の残りのサブ画素ブロックS2〜S4における各画素の第2のDC画素値を演算し、サブ画素ブロックS1〜S4までの各画素の第2のDC画素値を、第2段階ACP適用後画像として出力する。
The second-stage AC component prediction unit 106 inputs the first DC pixel value of each of the sub-pixel blocks S1, S2, S3, and S4 of the input first-stage Hdm applied image, and the vertical and horizontal directions of each sub-pixel block. Based on the first DC pixel value of the adjacent sub-pixel block, the calculation of the AC component prediction is performed, and the second DC pixel value dd00 of each pixel d (0,0),..., D (3,3). ˜dd33 is obtained and an image after applying the second stage ACP (2e in FIG. 3) is output.
Here, the second-stage AC component prediction unit 106, for example, the second DC pixel value dd00 of each of the pixels d (0,0) to d (1,1) in the sub-pixel block S1 shown in FIG. , Dd01, dd10, dd11 are calculated by the following formula.
That is, in the AC component prediction method, when S1 is the first DC pixel value relating to the pixels d (0,0) to d (1,1), the second DC pixel values dd00, dd01, and dd10 of the respective pixels. , dd11 is obtained by the following equation using the first pixel values of the upper subpixel block U3, the lower subpixel block S3, the left subpixel block L2, and the right subpixel block S2.
dd00 = S1 + (U3 + L2-S3-S2) / 8
dd01 = S1 + (U3 + S2-S3-L2) / 8
dd10 = S1 + (S3 + L2-U3-S2) / 8
dd11 = S1 + (S3 + S2-U3-L2) / 8
Similarly, the second-stage AC component prediction unit 106 calculates the second DC pixel value of each pixel in the remaining remaining sub-pixel blocks S2 to S4, and calculates the second value of each pixel from the sub-pixel blocks S1 to S4. Are output as an image after application of the second stage ACP.

第2段階アダマール符号化部107は、サブ画素ブロックS1,S2,S3,S4の各画素の第2のDC画素値から、対応する画素の画素値を減算して、各画素毎に対応した第2の差分値を演算し、この第2の差分値に対して第2段階のアダマール変換を行う。   The second-stage Hadamard encoding unit 107 subtracts the pixel value of the corresponding pixel from the second DC pixel value of each pixel of the sub-pixel blocks S1, S2, S3, and S4, and performs the first corresponding to each pixel. The second difference value is calculated, and a second-stage Hadamard transform is performed on the second difference value.

第2段階アダマール符号化部107は、以下に示す(5)式において4×4画素として、各サブ画素ブロック内の画素毎の第2の差分値に対してアダマール変換を行う。

Figure 2005184525
この(5)式において、Knはアダマール変換に用いるアダマール変換係数行列であり、4×4画素の画素ブロック内の各画素のアダマール変換を行う場合でも、本発明においては2×2画素のサブ画素ブロック単位で各画素のアダマール変換を行うため、以下に示す(6)式の構造となっている。
Figure 2005184525
The second-stage Hadamard encoding unit 107 performs Hadamard transform on the second difference value for each pixel in each sub-pixel block as 4 × 4 pixels in the following equation (5).
Figure 2005184525
In Equation (5), Kn is a Hadamard transform coefficient matrix used for Hadamard transform, and even when Hadamard transform of each pixel in a 4 × 4 pixel block is performed, in the present invention, 2 × 2 pixel sub-pixels are used. Since the Hadamard transform of each pixel is performed in block units, the structure of the following formula (6) is adopted.
Figure 2005184525

そして、βnは求められるアダマール係数の行列を示し、下記の(7)式に示すように、gnは2×2画素に対応する以下に説明する、サブ画素ブロック毎の各画素の差分値(すなわち、各サブ画素ブロック内の画素毎の第2の差分値)の行列に対応している。

Figure 2005184525
また、以下の説明において、画素d(0,0)〜d(3,3)の画素値を、対応する部分の符号に対応させて、図4(d)に示すように画素値d00〜d33(対応関係は図5(b))で表している。
すなわち、画素d(0,0)〜d(3,3)の画素値は、以下に示すように、対応するサブ画素ブロックS1,S2,S3,S4における各画素値の第2のDC画素値に対応している。 Βn represents a matrix of the obtained Hadamard coefficients, and gn represents a difference value (that is, a difference value of each pixel for each sub pixel block corresponding to 2 × 2 pixels, as shown in the following equation (7)). , Corresponding to a matrix of second difference values for each pixel in each sub-pixel block).
Figure 2005184525
Further, in the following description, the pixel values of the pixels d (0,0) to d (3,3) are made to correspond to the codes of the corresponding portions, and the pixel values d00 to d33 are shown in FIG. (The correspondence is shown in FIG. 5B).
That is, the pixel values of the pixels d (0,0) to d (3,3) are the second DC pixel values of the respective pixel values in the corresponding sub-pixel blocks S1, S2, S3, and S4 as shown below. It corresponds to.

このとき、第2段階アダマール符号化部107は、サブ画素ブロックS1,S2,S3,S4それぞれにおいて、各画素d(0,0),d(0,1),d(1,0),d(1,1)、画素d(0,2),d(0,3),d(1,2),d(1,3)、画素d(2,0),d(2,1),d(3,0),d(3,1)、画素d(2,2),d(2,3),d(3,2),d(3,3)の各第2のDC画素値と、元画像の画素d(0,0),d(0,1),d(1,0),d(1,1)、画素d(0,2),d(0,3),d(1,2),d(1,3)、画素d(2,0),d(2,1),d(3,0),d(3,1)、画素d(2,2),d(2,3),d(3,2),d(3,3)の各々の画素値との差分を演算(元画像の画素値(d00〜d33)から、対応する各画素の第2のDC画素値(dd00〜dd33)を減算、例えば、画素d(0,0)において元画像の画素値d00から第2のDC画素値dd00を減算、これをd(0,0)〜d(3,3)までの画素に対して行う)し、演算結果を第2の差分値として、図4(e)における様に、それぞれサブ画素ブロック(S1〜S4)毎に対して、各画素毎にen(0,0),en(0,1),en(1,0),en(1,1),n∈[0,3]として求め、この第2の差分値を用いて、以下に示す(8)式により第2段階目のアダマール変換を行う。
ここで、kn,βn,gn,en(x,y)各々の添え字「n」は、各サブ画素ブロックの位置に対応している。例えば、図4(e)を例として示すと、「n=0」がサブ画素ブロックS1に対応し、「n=1」がサブ画素ブロックS2に対応し、「n=2」がサブ画素ブロックS3に対応し、「n=3」がサブ画素ブロックS4に対応している。
At this time, the second-stage Hadamard encoding unit 107 uses the pixels d (0,0), d (0,1), d (1,0), d in each of the sub-pixel blocks S1, S2, S3, and S4. (1,1), pixels d (0,2), d (0,3), d (1,2), d (1,3), pixels d (2,0), d (2,1), Each second DC pixel value of d (3,0), d (3,1), pixel d (2,2), d (2,3), d (3,2), d (3,3) And pixels d (0,0), d (0,1), d (1,0), d (1,1), pixels d (0,2), d (0,3), d of the original image (1,2), d (1,3), pixel d (2,0), d (2,1), d (3,0), d (3,1), pixel d (2,2), The difference between each pixel value of d (2,3), d (3,2), and d (3,3) is calculated (from the pixel value (d00 to d33) of the original image, the second value of each corresponding pixel is calculated. For example, the second DC pixel value dd00 is subtracted from the pixel value d00 of the original image at the pixel d (0,0), and this is d (0,0) -d ( 3), and the calculation result is set as the second difference value as shown in FIG. As shown, for each sub-pixel block (S1 to S4), en (0,0), en (0,1), en (1,0), en (1,1), n∈ [0,3] is obtained, and the second-stage Hadamard transform is performed by the following equation (8) using the second difference value.
Here, the subscript “n” of kn, βn, gn, en (x, y) corresponds to the position of each sub-pixel block. For example, referring to FIG. 4E, “n = 0” corresponds to the sub-pixel block S1, “n = 1” corresponds to the sub-pixel block S2, and “n = 2” corresponds to the sub-pixel block. Corresponding to S3, “n = 3” corresponds to the sub-pixel block S4.

そして、βnの行列の各要素βn(u,v)は、以下の(8)式により求められる。

Figure 2005184525
ここで、2×2画素におけるアダマール変換係数kn(u,v)(x,y)は、図6(a)に示す各画素に対応した構成となっている(白が「−1」であり、黒が「+1」である)。ここで、図6(a)におけるアダマール変換係数kn(u,v)(x,y)の位置関係は、図6(b)に示している。 Then, each element βn (u, v) of the matrix of βn is obtained by the following equation (8).
Figure 2005184525
Here, the Hadamard transform coefficient kn (u, v) (x, y) in 2 × 2 pixels has a configuration corresponding to each pixel shown in FIG. 6A (white is “−1”). Black is “+1”). Here, the positional relationship of the Hadamard transform coefficients kn (u, v) (x, y) in FIG. 6 (a) is shown in FIG. 6 (b).

また、図6(a)に示す本発明のアダマール変換係数において、すでに述べた第1段階目のアダマール変換に対応した変換係数部分は従来の構成と同様なものの、第2段階目のアダマール変換に対応した部分はサブ画素ブロック(S1,S2,S3,S4)毎に対応するように構成されている。
すなわち、4×4画素からなる画素ブロックにおいて、図6(a)におけるグループAの4つ(A1〜A4において、A1がh0,0(x,y)、A2がh0,1(x,y),A3がh1,0(x,y)、A4がh1,1(x,y))である。
ここで、アダマール変換係数h0,0(x,y)は、図6(a)に示すように全て黒であり、変換係数として全て「1」であり、全てのサブ画素ブロック差分値を加算したもの、すなわち元画像ブロックの各画素の画素値の平均値と、DC値との差分値に対応したものである。
この全てのサブ画素ブロック差分値を加算したものは、誤差を除いて「0」に等しいため、数値自身がD-RAPIC符号化部2内部に保存されていない。
Further, in the Hadamard transform coefficient of the present invention shown in FIG. 6A, the transform coefficient portion corresponding to the first-stage Hadamard transform described above is the same as the conventional configuration, but the second-stage Hadamard transform is used. The corresponding part is configured to correspond to each sub-pixel block (S1, S2, S3, S4).
That is, in a pixel block composed of 4 × 4 pixels, four groups A in FIG. 6A (in A1 to A4, A1 is h0,0 (x, y) and A2 is h0,1 (x, y). , A3 is h1,0 (x, y), and A4 is h1,1 (x, y)).
Here, the Hadamard transform coefficients h0,0 (x, y) are all black as shown in FIG. 6A, and are all “1” as transform coefficients, and all sub-pixel block difference values are added. Corresponding to the difference value between the average value of the pixel values of each pixel of the original image block and the DC value.
Since the sum of all the sub-pixel block difference values is equal to “0” except for the error, the numerical value itself is not stored in the D-RAPIC encoding unit 2.

また、図6(b)に示すn=0〜3の各図は、画素ブロックにおける各々のサブ画素ブロック(2×2画素)に対応した、アダマール変換係数の組み合わせとなっている。
例えば、図4(b)の画素ブロックSにおいて、各画素に対する(8)式における変換係数の対応関係を確認すると、n=0(サブ画素ブロックS1)においてk0(u,v)(x,y),u,v,x,y∈[0,1]となり、n=1(サブ画素ブロックS2)においてk1(u,v)(x,y),u,v,x,y∈[0,1]となり、n=2(サブ画素ブロックS3)においてk2(u,v)(x,y),u,v,x,y∈[0,1]となり、n=3(サブ画素ブロックS4)においてk3(u,v)(x,y)、ここでu,v,x,y∈[0,1]となり、添え字「n」を除くと、各サブ画素ブロックにおいて、図6(a)におけるA1〜A4の対応と同様となる。
ここで、アダマール変換係数k0(0,0)(x,y),k1(0,0)(x,y),k2(0,0)(x,y),k3(0,0)(x,y)、x,y∈[0,1]各々は、図6(b)で示されているように、全て黒であり、変換係数として全て「1」であり、全ての画素の差分値を加算したもの、すなわち、各サブ画素ブロックにおける画素値の平均値と、新たな第1のDC画素値との差分値に対応したものである。
この全ての画素の差分値を加算したものは、誤差を除いて「0」に等しいため、数値自身が符号化部2内部に保存されていない。
Each diagram of n = 0 to 3 shown in FIG. 6B is a combination of Hadamard transform coefficients corresponding to each sub-pixel block (2 × 2 pixels) in the pixel block.
For example, in the pixel block S of FIG. 4B, when the correspondence relationship of the conversion coefficient in the equation (8) for each pixel is confirmed, k0 (u, v) (x, y) at n = 0 (sub-pixel block S1). ), U, v, x, y ∈ [0, 1], and when n = 1 (sub-pixel block S2), k 1 (u, v) (x, y), u, v, x, y ∈ [0, 1], and n = 2 (subpixel block S3), k2 (u, v) (x, y), u, v, x, y∈ [0,1], and n = 3 (subpixel block S4) K3 (u, v) (x, y), where u, v, x, y∈ [0,1], and when subscript “n” is removed, in each sub-pixel block, FIG. This is the same as the correspondence of A1 to A4.
Here, Hadamard transform coefficients k0 (0,0) (x, y), k1 (0,0) (x, y), k2 (0,0) (x, y), k3 (0,0) (x , y), x, y∈ [0, 1], as shown in FIG. 6B, all are black, all are “1” as conversion coefficients, and the difference values of all pixels In other words, corresponding to the difference value between the average value of the pixel values in each sub-pixel block and the new first DC pixel value.
Since the sum of the difference values of all the pixels is equal to “0” except for the error, the numerical value itself is not stored in the encoding unit 2.

上述した(8)式において、画素d(0,0)〜d(3,3)に対応する差分値を、対応する画素の符号に対応させて、差分値en(0,0)〜en(1,1)により表している(この対応関係は、図4(e)と図5(b)とにおけるブロックSの比較により対応づけられる)。
ここで、第2段階アダマール符号化部107は、サブ画素ブロックS1,S2,S3,S4各々に対応して、すでに(7)式で示したgnと、(8)式とによりアダマール係数の演算を行う。
このgnの添え字「n」も、図4(e)と同様に、各サブ画素ブロック(S1〜S4)の位置に対応している。
In the above equation (8), the difference values corresponding to the pixels d (0,0) to d (3,3) are made to correspond to the codes of the corresponding pixels, and the difference values en (0,0) to en ( 1, 1) (this correspondence is associated by comparing the block S in FIG. 4 (e) and FIG. 5 (b)).
Here, the second-stage Hadamard encoding unit 107 calculates the Hadamard coefficient corresponding to each of the sub-pixel blocks S1, S2, S3, and S4 by using the gn already shown in the equation (7) and the equation (8). I do.
The subscript “n” of gn also corresponds to the position of each sub-pixel block (S1 to S4), as in FIG.

また、第2段階アダマール符号化部107は、(8)式により、画素ブロック(例えば、S)に含まれる各サブ画素ブロック(例えば、S1,S2,S3,S4)の12個のアダマール係数、すなわちβn(0,1),βn(1,0),βn(1,1)、ここでn∈[0,3]を、第2のアダマール係数として演算し、量子化処理を行って出力する。
例えば、第2段階アダマール符号化部107は、量子化された第2のアダマール係数の逆量子化を行い、第2の差分値を再生し、再生した第2の差分値を、各部分に対応する第2のDC画素値に加算して、第2段階Hdm(アダマール変換)適用後画像(図3の2f)として、後に述べるD-RPIC復号部13復号部2で復号されて出力されるIピクチャと同一な画像を再生して、ピクチャ蓄積用メモリ3へ記憶させる。
In addition, the second-stage Hadamard encoding unit 107 calculates the 12 Hadamard coefficients of each sub-pixel block (for example, S1, S2, S3, S4) included in the pixel block (for example, S) by the equation (8), That is, βn (0,1), βn (1,0), βn (1,1), where n∈ [0,3] is calculated as the second Hadamard coefficient, is quantized, and is output. .
For example, the second-stage Hadamard encoding unit 107 performs inverse quantization on the quantized second Hadamard coefficient, reproduces the second difference value, and corresponds the reproduced second difference value to each part. I is decoded by the D-RPIC decoding unit 13 decoding unit 2 to be described later and output as an image after applying the second stage Hdm (Hadamard transform) (2f in FIG. 3). The same image as the picture is reproduced and stored in the picture storage memory 3.

<インター符号化部5>
次に、図7は本発明の一実施形態によるインター符号化部5の構成例を示すブロック図である。
インター符号化部5は、各ピクチャの符号化対象ブロック(8×8画素のマクロブロック)と、参照画像の参照ブロック(8×8画素のマクロブロック)との対応する画素の各画素値の差をとり、残差として出力する減算部201と、アダマール変換を行うために、マクロブロック(8×8画素)を分割し、画素ブロック(4×4画素)及びサブ画素ブロック(2×2画素)を生成、すなわち、低周波成分である第1のアダマール係数を得る処理単位である画素ブロック(4×4画素)を生成(分割)に分解し、この画素ブロックから、後に行う高周波成分である第2のアダマール係数を得る処理単位であるサブ画素ブロック(2×2画素)を生成(分割)するマクロブロック分離部202と、画素ブロックのDC値を作成するDC値作成部203と、第1のアダマール係数を生成する第1段階アダマール符号化部204と、第2のアダマール係数を生成する第2段階アダマール符号化部205と、DC値(DC係数),第1のアダマール係数及び第2のアダマール係数により合成された画素ブロック(復号サブ残差画素ブロック)を、分割前のマクロブロックにおける位置に対応するように合成する(まとめる)マクロブロック合成部207と、この合成されたマクロブロックと参照ブロックとの対応する位置の画素値を加算する加算部208とを有している。
<Inter coding unit 5>
Next, FIG. 7 is a block diagram illustrating a configuration example of the inter coding unit 5 according to an embodiment of the present invention.
The inter coding unit 5 compares the pixel values of corresponding pixels between the coding target block of each picture (macroblock of 8 × 8 pixels) and the reference block of the reference image (macroblock of 8 × 8 pixels). In order to perform Hadamard transform, a sub-block 201 that takes the difference and outputs it as a residual is divided into a macro block (8 × 8 pixels), a pixel block (4 × 4 pixels), and a sub-pixel block (2 × 2 pixels) Is generated, that is, a pixel block (4 × 4 pixels) that is a processing unit for obtaining the first Hadamard coefficient that is a low-frequency component is decomposed into generated (divided) signals. A macroblock separation unit 202 that generates (divides) a sub-pixel block (2 × 2 pixels) that is a processing unit for obtaining a Hadamard coefficient of 2, and a DC value generation unit 20 that generates a DC value of the pixel block A first-stage Hadamard encoding unit 204 that generates a first Hadamard coefficient, a second-stage Hadamard encoding unit 205 that generates a second Hadamard coefficient, a DC value (DC coefficient), and a first Hadamard coefficient And a macroblock synthesizing unit 207 that synthesizes (combines) the pixel blocks (decoded sub-residual pixel blocks) synthesized by the second Hadamard coefficient so as to correspond to the positions in the macroblocks before the division. And an adder 208 that adds pixel values at corresponding positions of the macro block and the reference block.

減算部201は、符号化対象ブロックと、動き推定部により参照画像から切り出された、この符号化対象ブロックとの残差を最小とする参照ブロックとが入力され、この参照ブロックから符号化対象ブロックを減算し、参照ブロックと符号化対象ブロックとの差(対応する画素値の差分の残差画素値)である残差マクロブロックを求める。
マクロブロック分離部202は、8×8画素で構成される残差マクロブロックを、後段においてアダマール変換するため、低周波成分抽出用の4×4画素の画素ブロック単位の残差ブロックに分割し、さらに高周波成分抽出用の2×2画素のサブ画素ブロック単位のサブ残差画素ブロックに分割する。
図8に示すように、マクロブロックは4つの4×4画素の画素ブロックから構成されており、画素ブロックは4つの2×2画素のサブ画素ブロックから構成されている。
The subtraction unit 201 receives an encoding target block and a reference block which is extracted from the reference image by the motion estimation unit and minimizes the residual from the encoding target block, and the encoding target block is input from the reference block. To obtain a residual macroblock that is a difference between the reference block and the encoding target block (residual pixel value of a difference between corresponding pixel values).
The macroblock separation unit 202 divides a residual macroblock composed of 8 × 8 pixels into residual blocks in units of 4 × 4 pixel blocks for low-frequency component extraction in order to perform Hadamard transform in the subsequent stage, Further, it is divided into sub-residual pixel blocks in units of 2 × 2 pixels for extracting high-frequency components.
As shown in FIG. 8, the macro block is composed of four 4 × 4 pixel block, and the pixel block is composed of four 2 × 2 pixel sub-pixel blocks.

DC値作成部203は、上記残差画素ブロック毎の残差DC値、すなわち残差画素ブロック毎に、この残差画素ブロックに含まれる画素値(残差画素値)の平均値を演算して、次段の第1段階アダマール符号化部204へ出力するとともに、この残差DC値に対して量子化後に可変長符号部7へ出力する。
第1段階アダマール符号化部204は、残差画素ブロック毎に、残差DC値と残差画素ブロックとから、すなわち、残差画素ブロックと残差DC値との第1の差分値(対応する画素毎の残差画素値の差分値)を減算して求め、この第1の差分値に対して、所定のシーケンシーの低い基底ベクトルにより第1のアダマール係数を演算して出力するとともに、この第1のアダマール係数と上記残差DC値とを用いて残差画素ブロックを復号、すなわち、第1のアダマール係数から復号された第1の差分値と残差DC値とを加算して、復号残差画素ブロック(第1段階アダマール適用後ブロック)として出力する。
ここで、第1段階アダマール符号化部204は、例えば、図6(a)に示す基底ベクトルを用いて、D-RAPIC符号化部2における第1段階アダマール符号化部5と同様の処理を行い、上記第1のアダマール係数の演算を行い、得られた第1のアダマール係数を可変長符号部7へ出力する。
The DC value creating unit 203 calculates a residual DC value for each residual pixel block, that is, an average value of pixel values (residual pixel values) included in the residual pixel block for each residual pixel block. The first stage Hadamard encoding unit 204 of the next stage is output to the variable length encoding unit 7 after quantization of the residual DC value.
For each residual pixel block, the first-stage Hadamard encoding unit 204 generates a first difference value (corresponding to the residual pixel block and the residual DC value) from the residual DC value and the residual pixel block. The difference value of the residual pixel value for each pixel) is subtracted, and the first Hadamard coefficient is calculated and output with respect to the first difference value by a basis vector having a predetermined low sequence. The residual pixel block is decoded using one Hadamard coefficient and the residual DC value, that is, the first residual value decoded from the first Hadamard coefficient and the residual DC value are added to obtain a decoded residual. It outputs as a difference pixel block (block after 1st step Hadamard application).
Here, the first stage Hadamard encoding unit 204 performs the same processing as the first stage Hadamard encoding unit 5 in the D-RAPIC encoding unit 2 using, for example, the basis vectors shown in FIG. Then, the first Hadamard coefficient is calculated, and the obtained first Hadamard coefficient is output to the variable length coding unit 7.

第2段階アダマール符号化部205は、サブ残差画素ブロック毎に、復号残差画素ブロックと残差画素ブロックとから、すなわち、残差画素ブロックと復号残差画素ブロックとの第2の差分値(対応する画素毎の画素値の差分値)を減算して求め、この第2の差分値に対して、所定のシーケンシーの高い基底ベクトルにより第2のアダマール係数を演算して出力するとともに、この第2のアダマール係数と上記復号残差画素ブロックとを用いてサブ残差画素ブロックを復号、すなわち、第2のアダマール係数から復号された第2の差分値と上記復号残差画素ブロックとを加算して、復号サブ残差画素ブロック(第2段階アダマール適用後ブロック)として出力する。   For each sub residual pixel block, the second-stage Hadamard encoding unit 205 calculates the second difference value between the decoded residual pixel block and the residual pixel block, that is, the second residual value between the residual pixel block and the decoded residual pixel block. (Difference value of corresponding pixel value for each pixel) is subtracted, and the second Hadamard coefficient is calculated and output with respect to the second difference value by a predetermined high-basis vector, and this The sub residual pixel block is decoded using the second Hadamard coefficient and the decoded residual pixel block, that is, the second difference value decoded from the second Hadamard coefficient and the decoded residual pixel block are added. Then, it outputs as a decoded sub-residual pixel block (block after the second stage Hadamard application).

また、第2段階アダマール符号化部205は、第2のアダマール係数と、第1段階アダマール符号化部204で生成された第1のアダマール係数とを、まとめて量子化を行った後に、この符号化結果を可変長符号部7へ出力する。
ここで、第2段階アダマール符号化部205は、例えば、図6(b)に示す基底ベクトルを用いて、D-RAPIC符号化部2における第2段階アダマール符号化部7と同様の処理を行い、上記第2のアダマール係数の演算を行い、得られた第2のアダマール係数を可変長符号部7へ出力する。
The second-stage Hadamard encoding unit 205 performs quantization after collectively quantizing the second Hadamard coefficient and the first Hadamard coefficient generated by the first-stage Hadamard encoding unit 204. The converted result is output to the variable length coding unit 7.
Here, the second stage Hadamard encoding unit 205 performs the same processing as the second stage Hadamard encoding unit 7 in the D-RAPIC encoding unit 2 using, for example, the basis vectors shown in FIG. Then, the second Hadamard coefficient is calculated, and the obtained second Hadamard coefficient is output to the variable length coding unit 7.

マクロブロック合成部207は、マクロブロック分離部202による分割前のマクロブロックの位置に対応するように、復号サブ残差画素ブロックをマクロブロック単位に合成し、復号残差マクロブロックとして出力する。加算部208は、上記復号残差マクロブロックと参照マクロブロックとを加算し(対応する位置の画素の画素値を各々加算し)、加算結果を復号されたマクロブロックとして、ピクチャ蓄積用メモリ3へ、ピクチャに対応して記憶させる。   The macroblock synthesis unit 207 synthesizes the decoded sub residual pixel block in units of macroblocks so as to correspond to the position of the macroblock before division by the macroblock separation unit 202, and outputs the result as a decoded residual macroblock. The adder 208 adds the decoded residual macroblock and the reference macroblock (adds the pixel values of the pixels at the corresponding positions, respectively), and adds the addition result to the picture storage memory 3 as a decoded macroblock. , And stored in correspondence with the picture.

<イントラ符号化部6>
次に、図9は本発明の一実施形態によるイントラ符号化部6の構成例を示すブロック図である。
DC画像作成部301は、原画像においてイントラブロックと判定された符号化対象ブロックを、4×4画素の画素ブロック単位に分割し、各画素ブロック毎に含まれる画素の画素値の平均を計算して、DC値を求めてDC画像を生成し、このDC値を量子化後に第1段階インター部分補完部302へ出力するとともに、可変長符号化部7へ出力される。
第1段階インター部分補完部302は、イントラブロックをACP法により再生するため、必要となる隣接するマクロブロックがインターブロックである場合(図8参照)、ピクチャ蓄積用メモリ3からインター符号化部5が復号した復号マクロブロック(インターブロック)から、隣接する全てのインターブロックを呼び出し、4×4画素の画素ブロック単位に分割し、イントラブロックと隣接する画素ブロックのDC値の演算を行い、このDC値を第1段階交流成分予測部303へ出力する。
<Intra Coding Unit 6>
Next, FIG. 9 is a block diagram illustrating a configuration example of the intra encoder 6 according to an embodiment of the present invention.
The DC image creation unit 301 divides the encoding target block determined to be an intra block in the original image into pixel block units of 4 × 4 pixels, and calculates the average of the pixel values of the pixels included in each pixel block. Thus, a DC value is obtained to generate a DC image, and after the DC value is quantized, the DC value is output to the first stage inter partial complementing unit 302 and also output to the variable length encoding unit 7.
Since the first-stage inter partial complementing unit 302 reproduces the intra block by the ACP method, when the necessary adjacent macroblock is an inter block (see FIG. 8), the first stage inter partial complementing unit 302 uses the picture storage memory 3 to the inter coding unit 5 All the adjacent inter blocks are called from the decoded macro block (inter block) decoded by, and divided into 4 × 4 pixel block units, and the DC value of the pixel block adjacent to the intra block is calculated. The value is output to the first stage AC component prediction unit 303.

第1段階交流成分予測部303は、図3の関係において、D-RAPIC符号化部2の第1段階交流成分予測部104と同様の動作を行い、イントラブロック内のサブ画素ブロック各々の第1のDC画素値を求め、第1段階交流成分予測適用後画像として出力する。
第1段階アダマール符号化部304は、D-RAPIC符号化部2の第1段階アダマール符号化部105と同様の動作を行い、原画像のイントラブロックのサブ画素ブロックの第1のDC画素値から、イントラブロックにおける対応する位置の各画素ブロックのDC値を減算して、第1のDC画素値とDC値との差分である第1の差分値を演算し、この第1の差分値に対して、図6(a)の基底ベクトルを適用し、第1のアダマール係数を求める。
また、第1段階アダマール符号化部304は、上記DC値と第1のアダマール係数とから第1のDC画素値の復号を行い、第1の復号DC値(第1段階アダマール適用後画像:イントラブロック単位の画像データ)として第2段階インター部分補完部305へ出力する。
The first-stage AC component prediction unit 303 performs the same operation as the first-stage AC component prediction unit 104 of the D-RAPIC encoding unit 2 in the relationship of FIG. DC pixel values are obtained and output as the first-stage AC component prediction applied image.
The first stage Hadamard encoding unit 304 performs the same operation as the first stage Hadamard encoding unit 105 of the D-RAPIC encoding unit 2, and uses the first DC pixel value of the sub-pixel block of the intra block of the original image. Then, the DC value of each pixel block at the corresponding position in the intra block is subtracted to calculate a first difference value that is a difference between the first DC pixel value and the DC value, and the first difference value is calculated with respect to the first difference value. Then, the first Hadamard coefficient is obtained by applying the basis vector of FIG.
Further, the first stage Hadamard encoding unit 304 decodes the first DC pixel value from the DC value and the first Hadamard coefficient, and the first decoded DC value (the first stage Hadamard applied image: intra Output to the second-stage inter-partial complementing unit 305 as image data in block units).

第2段階インター部分補完部305は、ピクチャ蓄積用メモリ3からインター符号化部5が復号した復号マクロブロック(インターブロック)から、隣接する全てのインターブロックを呼び出し、イントラブロックと隣接するサブ画素ブロックにおいて、含まれる画素の画素値の平均を求め、第1の画素値として出力する。
第2段階交流成分予測部306は、D-RAPIC符号化部2の第2段階交流成分予測部106と同様の動作を行い、上記第1の復号DC値と、イントラブロックから求めた第1の画素値とから、各サブ画素ブロックの画素単位の第2のDC画素値を復号して求め、この第2のDC画素値を第2段階交流成分予測適用後画像(イントラブロック単位の画像データ)として、第2段階アダマール符号化部307へ出力する。
The second-stage inter partial complementing unit 305 calls all adjacent inter blocks from the decoded macroblock (interblock) decoded by the inter coding unit 5 from the picture storage memory 3, and subpixel blocks adjacent to the intra block The average of the pixel values of the included pixels is obtained and output as the first pixel value.
The second-stage AC component prediction unit 306 performs the same operation as the second-stage AC component prediction unit 106 of the D-RAPIC encoding unit 2, and the first decoded DC value and the first block obtained from the intra block. The second DC pixel value of each sub-pixel block is decoded and obtained from the pixel value, and the second DC pixel value is obtained by applying the second-stage AC component prediction image (image data of intra block unit). To the second-stage Hadamard encoding unit 307.

第2段階アダマール符号化部307は、D-RAPIC符号化部2の第2段階アダマール符号化部107と同様の動作を行い、原画像のマクロブロックに対応するサブ画素ブロックの各画素の画素値から、上記第2のDC画素値を減算して、画素値と第2のDC画素値との差分である第2の差分値を求め、この第2の差分値に対して、図6(b)に示す高いシーケンシーの基底ベクトルを適用し、第2のアダマール係数を求める。
また、第2段階アダマール符号化部307は、上記第2のアダマール係数と、第1段階アダマール符号化部304の生成した第1のアダマール係数とをまとめて、量子化を行った後、イントラ符号化データを可変長符号化部7へ出力する。
The second stage Hadamard encoding unit 307 performs the same operation as that of the second stage Hadamard encoding unit 107 of the D-RAPIC encoding unit 2, and the pixel value of each pixel of the sub-pixel block corresponding to the macroblock of the original image From the above, the second DC pixel value is subtracted to obtain a second difference value that is the difference between the pixel value and the second DC pixel value. ) To obtain the second Hadamard coefficient.
Further, the second stage Hadamard encoding unit 307 quantizes the second Hadamard coefficient and the first Hadamard coefficient generated by the first stage Hadamard encoding unit 304, and then performs intra coding. The encoded data is output to the variable length encoding unit 7.

さらに、第2段階アダマール符号化部307は、第2のDC画素値と第2のアダマール係数とに基づき、サブ画素ブロックにおける各画素の画素値を復号して求め、この復号画素値を第2段階アダマール適用後画像(イントラブロック単位の画像データ)として、ピクチャ蓄積用メモリ3へ記憶する。   Further, the second-stage Hadamard encoding unit 307 decodes and determines the pixel value of each pixel in the sub-pixel block based on the second DC pixel value and the second Hadamard coefficient, and obtains this decoded pixel value as the second pixel value. It is stored in the picture storage memory 3 as an image after application of stage Hadamard (image data in units of intra blocks).

<<復号部>>
次に、図面を参照して、本願発明の画像処理装置の説明を行う。図10は本発明の一実施形態による復号を行う画像処理装置の構成例を示すブロック図である。
この画像処理装置は、判定部10,可変長復号部11,可変長復号部12,D-RAPIC復号部13,インター復号部14,イントラ復号部15,ピクチャ蓄積用メモリ16,ピクチャ並べ換え部17を有している。
判定部10は、すでに述べた符号化部から符号化されたデータを入力し、この入力された符号化データがIピクチャまたはP,Bピクチャのいずれかであるかの判定を行う。
<< Decoding Unit >>
Next, the image processing apparatus of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 10 is a block diagram illustrating a configuration example of an image processing apparatus that performs decoding according to an embodiment of the present invention.
The image processing apparatus includes a determination unit 10, a variable length decoding unit 11, a variable length decoding unit 12, a D-RAPIC decoding unit 13, an inter decoding unit 14, an intra decoding unit 15, a picture storage memory 16, and a picture rearrangement unit 17. Have.
The determination unit 10 receives the encoded data from the encoding unit already described, and determines whether the input encoded data is an I picture or a P or B picture.

そして、判定部10は、入力された符号化データをIピクチャと判定すれば、このデータを可変長復号部11へ出力し、一方P,Bピクチャと判定すれば、可変長復号部12へ出力する。
可変長復号部11は、符号化データを復号し、DC値,第1のアダマール係数,第2のアダマール係数として、復号後にD-RAPIC復号部13へ出力する。
If the determination unit 10 determines that the input encoded data is an I picture, the determination unit 10 outputs the data to the variable length decoding unit 11. If the determination unit 10 determines that the input encoded data is a P or B picture, the determination unit 10 outputs the data to the variable length decoding unit 12. To do.
The variable length decoding unit 11 decodes the encoded data, and outputs it to the D-RAPIC decoding unit 13 after decoding as a DC value, a first Hadamard coefficient, and a second Hadamard coefficient.

可変長復号部12は、入力される符号化データをDC画素値,第1のアダマール係数,第2のアダマール係数,MCB符号化情報,動きベクトル情報の各データとして、復号後にインター復号部14またはイントラ復号部15のいずれかへ出力する。
このとき、可変長復号部12は、入力される符号化データ各々が、MCB符号化情報により、イントラ符号化されているか、またはインター符号化されているかを判定して、インター符号化されていると判定した場合、DC値(残差DC値),第1及び第2のアダマール係数,動きベクトル情報をインター復号部14へ出力する。
一方、可変長復号部12は、入力される符号化データ各々が、イントラ符号化されていると判定した場合、DC値,第1及び第2のアダマール係数をイントラ復号部15へ出力する。
The variable length decoding unit 12 converts the input encoded data into DC pixel value, first Hadamard coefficient, second Hadamard coefficient, MCB encoded information, and motion vector information as decoded data after the decoding. The data is output to one of the intra decoders 15.
At this time, the variable length decoding unit 12 determines whether each input encoded data is intra-coded or inter-coded based on the MCB coding information, and is inter-coded. If it is determined, the DC value (residual DC value), the first and second Hadamard coefficients, and the motion vector information are output to the inter decoding unit 14.
On the other hand, the variable length decoding unit 12 outputs the DC value and the first and second Hadamard coefficients to the intra decoding unit 15 when it is determined that each piece of input encoded data is intra-encoded.

D-RAPIC復号部13は、後に詳細な説明を行うが、ACP(交流成分予測)法に基づく演算により、Iピクチャの復号を行い、復号されたデータをピクチャ蓄積用メモリ16へ書き込む。
ピクチャ蓄積用メモリ16は、D-RAPIC復号部により復号されたIピクチャが書き込まれ、インター復号部14及びイントラ復号部15各々により、復号されたP及びBピクチャが書き込まれて、各々を記憶している。
ピクチャ並べ換え部17は、ピクチャ並べ換え部1により図2に示すように変換された符号化順列[0(I),3(P),1(B),2(B),6(P),4(B),5(B),9(I),7(B),8(B),12(B),10(B),11(B)]を、ピクチャ蓄積用メモリ16から読み出し、原画像の入力順列[0(I),1(B),2(B),3(P),4(B),5(B),6(P),7(B),8(B),9(I),10(B),11(B),12(P)]へ並べ換え(デコード処理し)、順次、時系列に出力することで動画像の再生を行う。
As will be described in detail later, the D-RAPIC decoding unit 13 decodes the I picture by calculation based on the ACP (alternating current component prediction) method, and writes the decoded data into the picture storage memory 16.
In the picture storage memory 16, the I picture decoded by the D-RAPIC decoding unit is written, and the decoded P and B pictures are written by the inter decoding unit 14 and the intra decoding unit 15, respectively. ing.
The picture rearrangement unit 17 encodes the encoded permutations [0 (I), 3 (P), 1 (B), 2 (B), 6 (P), 4 converted by the picture rearrangement unit 1 as shown in FIG. (B), 5 (B), 9 (I), 7 (B), 8 (B), 12 (B), 10 (B), 11 (B)] are read from the picture storage memory 16 Image permutation [0 (I), 1 (B), 2 (B), 3 (P), 4 (B), 5 (B), 6 (P), 7 (B), 8 (B), 9 (I), 10 (B), 11 (B), 12 (P)] are rearranged (decoded) and sequentially output in time series to reproduce a moving image.

インター復号部14は、動きベクトル情報,DC値(残差DC値),第1のアダマール係数,第2のアダマール係数,MCB符号化情報等に基づき、インター符号化されたP及びBピクチャの復号を行う。
同様に、イントラ復号部15は、インター復号部14により復号されたマクロブロック,DC値,第1のアダマール係数,第2のアダマール係数,MCB符号化情報等に基づき、イントラ符号化されたP及びBピクチャの復号を行う。
The inter decoding unit 14 decodes inter-coded P and B pictures based on motion vector information, a DC value (residual DC value), a first Hadamard coefficient, a second Hadamard coefficient, MCB coding information, and the like. I do.
Similarly, the intra decoding unit 15 performs intra-coded P and P based on the macroblock decoded by the inter decoding unit 14, the DC value, the first Hadamard coefficient, the second Hadamard coefficient, MCB encoded information, and the like. Decode the B picture.

以下、順次、図を用いて、本発明の実施形態による、D-RAPIC復号部13,インター復号部14及びイントラ復号部15の構成及び動作例について説明する。
<D-RAPIC復号部13>
まず、D-RAPIC復号部13の構成及び動作の概要について説明する。
本発明によるD-RAPIC復号部13は、上述したD-RAPIC符号化部2と同様に、復号時において、入力されるDC画像のDC値に基づき、第1段階ACP処理を行い、第1のDC画素値を求める。
次に、D-RAPIC復号部13は、入力される上記第1アダマール係数を逆量子化して、第1段階アダマール復号(逆アダマール変換)を行い第1の差分値を求め、この第1の差分値を、対応するサブ画素ブロックの上記第1のDC画素値に加算して、新たな第1のDC画素値を生成する。
Hereinafter, the configuration and operation examples of the D-RAPIC decoding unit 13, the inter decoding unit 14, and the intra decoding unit 15 according to the embodiment of the present invention will be sequentially described with reference to the drawings.
<D-RAPIC decoding unit 13>
First, the outline of the configuration and operation of the D-RAPIC decoding unit 13 will be described.
Similar to the D-RAPIC encoding unit 2 described above, the D-RAPIC decoding unit 13 according to the present invention performs a first step ACP process based on the DC value of the input DC image during decoding, A DC pixel value is obtained.
Next, the D-RAPIC decoding unit 13 inversely quantizes the input first Hadamard coefficient, performs first-stage Hadamard decoding (inverse Hadamard transform), obtains a first difference value, and the first difference The value is added to the first DC pixel value of the corresponding sub-pixel block to generate a new first DC pixel value.

次に、D-RAPIC復号部13は、上記第1のDC画素値を用いて、第2段階ACP処理を行い、各画素毎の第2のDC画素値を求める。
そして、D-RAPIC復号部13は、本発明の画像処理装置は、入力される第2アダマール係数を逆量子化して、第2段階アダマール復号を行い第2の差分値を求め、この第2の差分値を、対応する各画素の上記第2のDC画素値に加算して、新たな第2のDC画素値を生成し、再生画素値として出力する。
Next, the D-RAPIC decoding unit 13 performs a second stage ACP process using the first DC pixel value, and obtains a second DC pixel value for each pixel.
Then, the D-RAPIC decoding unit 13 performs the second-stage Hadamard decoding by dequantizing the input second Hadamard coefficient, and obtains the second difference value. The difference value is added to the second DC pixel value of each corresponding pixel to generate a new second DC pixel value, which is output as a reproduction pixel value.

上述したように、D-RAPIC復号部13は、アダマール変換だけでなくACP法による周辺の画素ブロックまたはサブ画素ブロックからの成分予測処理も加わっているため、モスキートノイズだけでなく、アダマール変換をブロック単位で行うために現れやすいブロックノイズをも削減することができる。   As described above, since the D-RAPIC decoding unit 13 includes not only Hadamard transform but also component prediction processing from surrounding pixel blocks or sub-pixel blocks by the ACP method, not only mosquito noise but also Hadamard transform is blocked. Block noise that tends to appear because it is performed in units can also be reduced.

また、D-RAPIC復号部13は、符号化及び復号が加減算とビットシフトとの演算のみにより、上述した処理を行うことが可能なため、コンパクトな処理構成で実現でき、加えて、画素値の大きさの違いに伴う分岐処理もなく、所定の周期で連続して処理を行うことが可能なため、高速な符号化及び復号(符号化の逆の操作)の処理が行える。   In addition, the D-RAPIC decoding unit 13 can realize the processing described above by performing only the operations of addition and subtraction and bit shift for encoding and decoding, and thus can be realized with a compact processing configuration. Since there is no branch processing associated with the difference in size and processing can be performed continuously at a predetermined cycle, high-speed encoding and decoding (inverse operation of encoding) can be performed.

次に、図11は本発明の一実施形態によるD-RAPIC復号部13の構成例を示すブロック図である。
DC画像復号部151は、入力されるDC符号を逆量子化及び復号を行いDC値を求め、DC画像(図11の4b)を再生する。
第1段階交流成分予測部152は、第1段階交流成分予測部104と同様に、サブ画素ブロックS1〜S4各々の第1のDC画素値を求め、このサブ画素ブロックS1〜S4からなる第1段階ACP適用画像(図11の4c)として出力する。
第1段階アダマール復号部153は、入力される符号化された第1のアダマール係数を逆量子化及びエントロピー復号し、アダマール係数α'01,α'10,α'11として復号(再生)し、この第1のアダマール係数に対して、以下に示す(9)式を用いて、逆アダマール変換を行うことにより、第1の差分値を復号(再生)する。

Figure 2005184525
Next, FIG. 11 is a block diagram showing a configuration example of the D-RAPIC decoding unit 13 according to an embodiment of the present invention.
The DC image decoding unit 151 performs inverse quantization and decoding on the input DC code to obtain a DC value, and reproduces a DC image (4b in FIG. 11).
Similarly to the first-stage AC component prediction unit 104, the first-stage AC component prediction unit 152 obtains the first DC pixel values of the sub-pixel blocks S1 to S4, and the first-stage AC component prediction unit 152 includes the first-stage AC component prediction unit 152. It outputs as a step ACP application image (4c of FIG. 11).
The first stage Hadamard decoding unit 153 performs inverse quantization and entropy decoding on the input encoded first Hadamard coefficient, and decodes (reproduces) it as Hadamard coefficients α′01, α′10, α′11, The first Hadamard coefficient is decoded (reproduced) by performing inverse Hadamard transform using the following equation (9).
Figure 2005184525

すなわち、第1段階アダマール復号部153は、再生されるサブ画素ブロックの各部分に対応する第1の差分値を、以下に示す(10)式を用いて演算して求める。

Figure 2005184525
ここで、アダマール変換係数h0,0(x,y)に対応するα'00は、前述の通り「0」に等しいため、D-RAPIC復号部13内部に保存されない。
そして、(9)式のf'は下記に示す(11)式として求められる。
Figure 2005184525
That is, the first-stage Hadamard decoding unit 153 calculates and calculates the first difference value corresponding to each part of the sub-pixel block to be reproduced using the following equation (10).
Figure 2005184525
Here, α′00 corresponding to the Hadamard transform coefficient h0,0 (x, y) is equal to “0” as described above, and thus is not stored in the D-RAPIC decoding unit 13.
And f 'of (9) Formula is calculated | required as (11) Formula shown below.
Figure 2005184525

また、第1段階アダマール復号部153は、第1段階交流成分予測部152から入力されるサブ画素ブロックS1〜S4の各々の第1のDC画素値に対して、復号した第1の差分値を、対応するサブ画素ブロック毎に加算することにより、加算結果をサブ画素ブロックS1〜S4各々の新たな第1のDC画素値とし、このサブ画素ブロックS1〜S4を第1段階Hdm適用後画像(図11の4d)として出力する。   In addition, the first-stage Hadamard decoding unit 153 generates a decoded first difference value for each first DC pixel value of each of the sub-pixel blocks S1 to S4 input from the first-stage AC component prediction unit 152. , By adding for each corresponding sub-pixel block, the addition result becomes a new first DC pixel value of each of the sub-pixel blocks S1 to S4, and this sub-pixel block S1 to S4 is the image after applying the first stage Hdm ( It is output as 4d) in FIG.

次に、第2段階交流成分予測部156は、入力される第1段階Hdm適用後画像4dにおける各サブ画素ブロックの第1段階Hdm適用後画像(図11の4d)に基づき、第2段階交流成分予測部106と同様な式を用いた演算により、サブ画素ブロックの各画素毎の第2のDC画素値を求め、第2段階ACP適用後画像(図11の4e)として出力する。
また、第2段階アダマール復号部157は、入力される第2のアダマール係数により、以下に示す(12)式に基づいて、各画素単位の差分値を求める。

Figure 2005184525
すなわち、以下に示す(13)式により、各サブ画素ブロック毎に、第2段階アダマール符号部107と同様に、図4(f)及び(7),(8)式の関係に対応させて、サブ画素ブロックにおける各画素に対応する第2の差分値を演算する。
Figure 2005184525
そして、アダマール変換係数k0(0,0)(x,y),k1(0,0)(x,y),k2(0,0)(x,y),k3(0,0)(x,y)、x,y∈[0,1]各々に対応するβ'n(0,0),n∈[0,3]は、前述の通り「0」に等しいため、D-RAPIC復号部13内部に保存されない。 Next, the second-stage AC component prediction unit 156 performs the second-stage AC based on the first-stage Hdm-applied image (4d in FIG. 11) of each sub-pixel block in the input first-stage Hdm-applied image 4d. A second DC pixel value for each pixel of the sub-pixel block is obtained by calculation using a formula similar to that of the component prediction unit 106, and is output as a second-stage ACP-applied image (4e in FIG. 11).
The second-stage Hadamard decoding unit 157 obtains a difference value for each pixel based on the following expression (12) using the input second Hadamard coefficient.
Figure 2005184525
That is, according to the following equation (13), for each sub-pixel block, as in the second-stage Hadamard encoding unit 107, corresponding to the relationship of equations (f), (7), and (8), A second difference value corresponding to each pixel in the sub-pixel block is calculated.
Figure 2005184525
The Hadamard transform coefficients k0 (0,0) (x, y), k1 (0,0) (x, y), k2 (0,0) (x, y), k3 (0,0) (x, Since β′n (0,0) and n∈ [0,3] corresponding to each of y), x, y∈ [0,1] are equal to “0” as described above, the D-RAPIC decoding unit 13 Not stored internally.

ここで、第2段階アダマール復号部157は、(13)式において、入力される第2のアダマール係数βn(u,v)、ここでn∈[0,3],u,v∈[0,1]と、アダマール変換係数とを用いて各画素に対応する第2の差分値を演算する。
そして、各サブ画素ブロックの画素を求めるアダマール変換係数は、n=0(サブ画素ブロックS1)においてk0(u,v)(x,y),u,v,x,y∈[0,1]であり、n=1(サブ画素ブロックS2)においてk1(u,v)(x,y),u,v,x,y∈[0,1]であり、n=2(サブ画素ブロックS3)においてk2(u,v)(x,y),u,v,x,y∈[0,1]であり、n=3(サブ画素ブロックS4)においてk3(u,v)(x,y),u,v,x,y∈[0,1]である。
さらに、第2段階アダマール復号部157は、各画素単位で得られた第2の差分値を、対応する位置の画素の第2のDC画素値に加算して、第2段階Hdm適用後画像(図11の4q)におけるサブ画素ブロックの新たな第2のDC画素値として、すなわち、復号処理画像であるIピクチャとして、ピクチャ蓄積メモリ16へ出力して記憶させる。
Here, the second-stage Hadamard decoding unit 157 receives the second Hadamard coefficient βn (u, v), where n∈ [0,3], u, v∈ [0, 1] and a Hadamard transform coefficient, the second difference value corresponding to each pixel is calculated.
The Hadamard transform coefficient for obtaining the pixel of each sub-pixel block is k0 (u, v) (x, y), u, v, x, y∈ [0,1] at n = 0 (sub-pixel block S1). N = 1 (subpixel block S2), k1 (u, v) (x, y), u, v, x, y∈ [0,1], and n = 2 (subpixel block S3) K2 (u, v) (x, y), u, v, x, y∈ [0,1], and k = 3 (u, v) (x, y) at n = 3 (sub-pixel block S4) , U, v, x, y∈ [0, 1].
Further, the second stage Hadamard decoding unit 157 adds the second difference value obtained for each pixel unit to the second DC pixel value of the pixel at the corresponding position, and then applies the second stage Hdm applied image ( As a new second DC pixel value of the sub-pixel block in 4q) of FIG. 11, that is, as an I picture that is a decoded image, it is output to the picture storage memory 16 and stored.

これにより、(12)式のg'nは、以下に示す(14)式として求められる。

Figure 2005184525
このg'nの添え字「n」も、図4(e)と同様に、各サブ画素ブロック(S1〜S4)の位置に対応している。 Thereby, g′n in the equation (12) is obtained as the following equation (14).
Figure 2005184525
The subscript “n” of g′n also corresponds to the position of each sub-pixel block (S1 to S4), as in FIG.

上述したように、本発明による画像処理装置は、16個の画素の周波数成分として出力される15個のアダマール係数の内、第1のアダマール変換において、情報量の多い低周波成分(第1のアダマール係数)の3個を抽出した後に、これを復号し第1のDC画素値に加えて、サブ画素ブロックの各画素の第2のDC画素値を求めた後に、第2のアダマール変換において高周波成分(第2のアダマール係数)を4つのサブ画素ブロック毎に3個ずつ、計12個のアダマール係数として求めている。
このため、ACP処理及びアダマール変換を1回ずつ行う1段階処理と比較して、第2のアダマール係数のデータ量を少なくすることができる。
As described above, the image processing apparatus according to the present invention has a low frequency component (first frequency) with a large amount of information in the first Hadamard transform among the 15 Hadamard coefficients output as frequency components of 16 pixels. After extracting three of the Hadamard coefficients), this is decoded and added to the first DC pixel value to obtain the second DC pixel value of each pixel of the sub-pixel block, and then the second Hadamard transform performs high frequency Three components (second Hadamard coefficients) are obtained for each of the four sub-pixel blocks, and a total of 12 Hadamard coefficients are obtained.
For this reason, the data amount of the second Hadamard coefficient can be reduced as compared with the one-step process in which the ACP process and the Hadamard transform are performed once.

<インター復号部14>
図12は本発明の一実施形態によるインター復号部14の構成例を示すブロック図である。
第1段階アダマール復号部402は、入力される残差マクロブロックの画素ブロック単位のDC値(残差DC値)、及び第1及び第2のアダマール係数と(復号対象のマクロブロックに対して、入力されるDC値及び第1及び第2のアダマール係数は4つ(1マクロブロック内に4×4画素のサブ画素ブロックがある)あるため)により、D-RAPIC復号部13における第1段階アダマール復号部153と同様の演算処理により、画素ブロック単位の第1の差分値を求め、各画素ブロック毎に、この第1の差分値を対応するサブ画素ブロック毎の画素値に加算し、加算結果を第1段階アダマール適用後ブロックとして第2段階アダマール復号部403へ出力する。
<Inter decoding unit 14>
FIG. 12 is a block diagram showing a configuration example of the inter decoding unit 14 according to an embodiment of the present invention.
The first-stage Hadamard decoding unit 402 has a DC value (residual DC value) in units of pixel blocks of the input residual macroblock, and the first and second Hadamard coefficients (for the macroblock to be decoded). The input DC value and the first and second Hadamard coefficients are four (because there are 4 × 4 pixel sub-pixel blocks in one macroblock), so that the first-stage Hadamard in the D-RAPIC decoding unit 13 The first difference value for each pixel block is obtained by the same arithmetic processing as the decoding unit 153, and for each pixel block, the first difference value is added to the pixel value for each corresponding sub-pixel block, and the addition result Are output to the second-stage Hadamard decoding unit 403 as blocks after the first-stage Hadamard application.

第2段階アダマール復号部403は、入力される残差画素ブロックをサブ画素ブロック単位に分割し、各サブ画素ブロック(残差サブ画素ブロック)ごとの第2のアダマール係数と、第1段階アダマール適用後ブロックとにより、D-RAPIC復号部13における第2段階アダマール復号部157と同様の演算処理により、サブ画素ブロックにおける画素単位の第2の差分値を求め、各サブ画素ブロックの対応する画素毎に、この第2の差分値を加算し、加算結果を第2段階アダマール適用後ブロックとしてマクロブロック合成部404へ出力する。   The second-stage Hadamard decoding unit 403 divides the input residual pixel block into sub-pixel block units, applies a second Hadamard coefficient for each sub-pixel block (residual sub-pixel block), and first-stage Hadamard application. With the subsequent block, the second difference value in units of pixels in the sub-pixel block is obtained by the same arithmetic processing as in the second-stage Hadamard decoding unit 157 in the D-RAPIC decoding unit 13, and each pixel corresponding to each sub-pixel block is obtained. Then, the second difference value is added, and the addition result is output to the macroblock synthesis unit 404 as the second-stage Hadamard applied block.

マクロブロック合成部404は、第2段階アダマール復号部403により、サブ画素ブロック毎に復号された、DC値(DC係数),第1のアダマール係数及び第2のアダマール係数により合成された2×2画素の画素ブロック(復号サブ残差画素ブロック)を、分割(分離される前)前の8×8画素のマクロブロックにおける位置に対応するように合成する(まとめる)。
加算部405は、上記合成された残差マクロブロックと、参照ブロックとの対応する画素各々において、差分値(残差画素値)と画素値とを加算し、符号化対象ブロックが復号されたマクロブロックに基づくピクチャ、すなわち、PまたはBピクチャとしてピクチャ蓄積用メモリ16へ出力し、記憶させる。
The macroblock synthesis unit 404 is a 2 × 2 synthesized by the second-stage Hadamard decoding unit 403 using the DC value (DC coefficient), the first Hadamard coefficient, and the second Hadamard coefficient decoded for each sub-pixel block. A pixel block (decoded sub-residual pixel block) of pixels is synthesized (combined) so as to correspond to a position in a macroblock of 8 × 8 pixels before division (before separation).
The adder 405 adds the difference value (residual pixel value) and the pixel value in each of the corresponding pixels of the synthesized residual macroblock and the reference block, and the macro in which the encoding target block is decoded The block-based picture, that is, a P or B picture is output to the picture storage memory 16 and stored.

<イントラ復号部15>
図13は本発明の一実施形態によるイントラ復号部15の構成例を示すブロック図である。
第1段階インター部分補間部502は、入力されるマクロブロック内の各4×4画素ブロックのDC値を、第1段階交流予測成分予測器503へ出力すると共に、復号するマクロブロックに隣接し、インター符号化を行ったマクロブロックの画素値を、ピクチャ蓄積用メモリ16から読み出し、イントラ符号化部6の第1段階インター部分補間部302と同様に、隣接するマクロブロックにおける各画素ブロックごとに、含まれる画素値の平均を計算して、インター復号されたマクロブロックにおける各画素ブロックのDC値を求める。
<Intra decoding unit 15>
FIG. 13 is a block diagram illustrating a configuration example of the intra decoding unit 15 according to an embodiment of the present invention.
The first stage inter partial interpolation unit 502 outputs the DC value of each 4 × 4 pixel block in the input macroblock to the first stage AC prediction component predictor 503 and is adjacent to the macroblock to be decoded. The pixel value of the macroblock subjected to the inter coding is read out from the picture storage memory 16, and, similar to the first stage inter partial interpolation unit 302 of the intra coding unit 6, for each pixel block in the adjacent macroblock, The average of the included pixel values is calculated to determine the DC value of each pixel block in the inter-decoded macroblock.

第1段階交流成分予測部503は、可変長符号復号部12で復号されたDC画素値及び第1段階インター部分補間部502各々において求められたDC画素値を用い、D-RAPIC復号部13における第1段階交流成分予測部152と同様に、ACP法によりサブ画素ブロックごとの第1のDC画素値を算出し、第1段階交流成分予測適用後画像として第1段階アダマール復号部504へ出力する。   The first-stage AC component prediction unit 503 uses the DC pixel value decoded by the variable-length code decoding unit 12 and the DC pixel value obtained by each of the first-stage inter-partial interpolation unit 502, and uses the D-RAPIC decoding unit 13 Similar to the first-stage AC component prediction unit 152, the first DC pixel value for each sub-pixel block is calculated by the ACP method, and is output to the first-stage Hadamard decoding unit 504 as the first-stage AC component prediction applied image. .

第1段階アダマール復号部504は、入力される各画素ブロックごとの第1のアダマール係数により、D-RAPIC復号部13における第1段階アダマール復号部153と同様の演算処理により、画素ブロック単位の第1の差分値を求め、各画素ブロック毎に、この第1の差分値を対応するサブ画素ブロック毎の画素値に加算し、加算結果を第1段階アダマール適用後ブロックとして第2段階インター部分補間部505へ出力する。   The first-stage Hadamard decoding unit 504 performs the same calculation process as that of the first-stage Hadamard decoding unit 153 in the D-RAPIC decoding unit 13 based on the input first Hadamard coefficient for each pixel block. 1 difference value is obtained, and for each pixel block, this first difference value is added to the pixel value for each corresponding sub-pixel block, and the addition result is used as a block after first-stage Hadamard application and second-stage inter-partial interpolation Output to the unit 505.

第2段階インター部分補間部505は、復号するマクロブロックに隣接し、インター符号化を行ったマクロブロックの画素値を、ピクチャ蓄積用メモリ16から読み出し、イントラ符号化部6の第2段階インター部分補間部302と同様に、隣接するマクロブロックの各画素ブロックにおけるサブ画素ブロックごとに、含まれる画素値の平均を計算して、インター復号されたマクロブロックの各画素ブロックにおけるサブ画素ブロックの第1のDC画素値を求め、第2段階交流成分予測部506へ出力する。   The second-stage inter-part interpolation unit 505 reads the pixel value of the macroblock adjacent to the macroblock to be decoded and subjected to inter-coding from the picture storage memory 16, and the second-stage inter-part of the intra-encoding unit 6 Similar to the interpolation unit 302, the average of the included pixel values is calculated for each sub-pixel block in each pixel block of the adjacent macro block, and the first of the sub-pixel blocks in each pixel block of the inter-decoded macro block is calculated. Are obtained and output to the second-stage AC component prediction unit 506.

第2段階交流成分予測部506は、第1段階交流成分予測部503及び第2段階インター部分補間部505各々において求められた第1のDC画素値を用い、D-RAPIC復号部13における第2段階交流成分予測部306と同様に、ACP法によりサブ画素ブロックにおける各画素の第2のDC画素値を算出し、第2段階交流成分予測適用後画像として第2段階アダマール復号部507へ出力する。   The second-stage AC component prediction unit 506 uses the first DC pixel values obtained by the first-stage AC component prediction unit 503 and the second-stage inter partial interpolation unit 505, and uses the second DC component value in the D-RAPIC decoding unit 13. Similar to the step AC component prediction unit 306, the second DC pixel value of each pixel in the sub-pixel block is calculated by the ACP method, and is output to the second step Hadamard decoding unit 507 as the second step AC component prediction applied image. .

第2段階アダマール復号部507は、入力される各画素ブロックごとの第2のアダマール係数により、D-RAPIC復号部13における第2段階アダマール復号部157と同様の演算処理により、各サブ画素ブロックにおける画素単位の第2の差分値を求め、各画素ブロック毎に、この第2の差分値を対応するサブ画素ブロックにおける画素毎の画素値に加算し、加算結果を第2段階アダマール適用後ブロック、すなわち復号画像としてピクチャ蓄積用メモリ16へ出力し、この復号画像を記憶させる。   The second-stage Hadamard decoding unit 507 performs the same calculation process as that of the second-stage Hadamard decoding unit 157 in the D-RAPIC decoding unit 13 on the basis of the second Hadamard coefficient for each input pixel block. A second difference value in pixel units is obtained, and for each pixel block, the second difference value is added to the pixel value for each pixel in the corresponding sub-pixel block, and the addition result is a block after the second-stage Hadamard application, That is, the decoded image is output to the picture storage memory 16 and stored.

上述してきた画像の圧縮及び復号の処理は、デジタル動画に用いられるY,U,V(輝度=Y、赤の色差=U、青の色差=V)の画像データにより行うものである。
RGB(Red=赤、Green=緑、Blue=青の階調を用いて画像を表現)形式の画像データに対しては、YUV形式の画像データに変換する必要がある。
また、本発明の画像処理装置は、 Y,U,Vに対して同様の処理を行い、画像の圧縮及び復号を行う。
The above-described image compression and decoding processes are performed using image data of Y, U, and V (luminance = Y, red color difference = U, blue color difference = V) used for digital moving images.
For RGB (Red = red, Green = green, Blue = blue) image data, it is necessary to convert the image data into YUV format image data.
The image processing apparatus of the present invention performs similar processing on Y, U, and V, and compresses and decodes images.

上述したように、本発明による画像処理装置は、D-RAPIC符号化部2,インター符号化部5及びイントラ符号化部6において、16個の画素の周波数成分として出力される15個のアダマール係数の内、第1のアダマール変換において、情報量の多い低周波成分の3個を抽出した後に、これを復号し第1のDC画素値に加えて、サブ画素ブロックの各画素の第2のDC画素値を求めた後に、第2のアダマール変換において高周波成分を4つのサブ画素ブロック毎に3個ずつ、計12個のアダマール係数として求めている。
このため、ACP処理及びアダマール変換を1回ずつ行う1段階処理と比較して、第2のアダマール係数のデータ量を少なくすることができる。
As described above, the image processing apparatus according to the present invention has 15 Hadamard coefficients output as frequency components of 16 pixels in the D-RAPIC encoding unit 2, the inter encoding unit 5, and the intra encoding unit 6. In the first Hadamard transform, after extracting three low frequency components having a large amount of information, they are decoded and added to the first DC pixel value, and then the second DC of each pixel of the sub-pixel block. After obtaining the pixel values, three high-frequency components are obtained for each of the four sub-pixel blocks in the second Hadamard transform, for a total of 12 Hadamard coefficients.
For this reason, the data amount of the second Hadamard coefficient can be reduced as compared with the one-step process in which the ACP process and the Hadamard transform are performed once.

また、本発明による画像処理装置は、イントラ符号部6において、符号化対象マクロブロックを符号化する場合、このイントラ符号化する符号化対象マクロブロックに隣接するインター符号化した部分のマクロブロックを用いて、画素ブロック及びサブ画素ブロック各々のDC値,第1のDC画素値を求め、これらを用いて第1及び第2の差分値を求め、ACP処理に用いるDC値と、アダマール変換された差分値とを求めて符号化するため、イントラ符号化するマクロブロックのACP処理が可能となり、画像の再生処理に必要な情報量を少なくすることができ、かつ、イントラ符号化したマクロブロックとインター符号化したマクロブロックとの境界部分の符号化効率を向上させることができる。   Further, in the image processing apparatus according to the present invention, when the encoding target macroblock is encoded in the intra encoding unit 6, the macroblock of the inter-coded portion adjacent to the encoding target macroblock to be intra-encoded is used. Then, the DC value and the first DC pixel value of each of the pixel block and the sub-pixel block are obtained, and the first and second difference values are obtained using these, and the DC value used for the ACP process and the Hadamard transformed difference are obtained. Therefore, it is possible to perform ACP processing of a macroblock to be intra-coded, to reduce the amount of information necessary for image reproduction processing, and to perform intra-coded macroblock and inter-coding. The encoding efficiency at the boundary with the converted macroblock can be improved.

加えて、本発明による画像処理装置は、D-RAPIC符号化部2及びイントラ符号化部6において、ACP処理を行うためのDC値と、このDC値に対してACP処理を行った後の第1及び第2のDC画素値と元画像との差分値をアダマール係数として圧縮情報として出力し、また、インター符号化部5において、参照画像データと符号化対象ブロックとの差分値をアダマール係数として圧縮情報として出力するので、画像の再生処理に必要な情報量を少なくし、なにより、元画像との差分値をアダマール係数として出力するため、元画像に対して高い再現性を持たせることが可能である。   In addition, in the image processing apparatus according to the present invention, the D-RAPIC encoding unit 2 and the intra encoding unit 6 perform the DC value for performing the ACP process, and the first value after the ACP process is performed on the DC value. The difference value between the first and second DC pixel values and the original image is output as compression information as a Hadamard coefficient, and the inter encoding unit 5 uses the difference value between the reference image data and the encoding target block as a Hadamard coefficient. Since it is output as compressed information, the amount of information required for image reproduction processing is reduced, and above all, the difference value from the original image is output as a Hadamard coefficient, so that the original image can have high reproducibility. Is possible.

さらに、本発明による画像処理装置は、D-RAPIC符号化部2及びイントラ符号化部6において、上述したアダマール変換だけでなく、各々第1段階交流成分予測部104,303及び第2段階交流成分予測部106,306において、ACP法による画像処理も加わっているため、隣接する画素ブロックまたはサブ画素ブロック間での急激な階調度の変化、すなわち画像内における高い空間周波数の変化を低減させて、復号処理後の画像のブロックノイズを削減できるので、画像全体を滑らかに自然に復号することができ、画素ブロックまたはサブ画素ブロックに対するアダマール変換による符号化に起因するブロックノイズを削減することができる。   Further, in the image processing apparatus according to the present invention, in the D-RAPIC encoding unit 2 and the intra encoding unit 6, not only the Hadamard transform described above but also the first-stage AC component prediction units 104 and 303 and the second-stage AC component, respectively. Since image processing based on the ACP method is also added in the prediction units 106 and 306, a rapid change in gradation between adjacent pixel blocks or sub-pixel blocks, that is, a change in high spatial frequency in the image is reduced. Since the block noise of the image after the decoding process can be reduced, the entire image can be decoded smoothly and naturally, and the block noise resulting from the Hadamard transform encoding for the pixel block or sub-pixel block can be reduced.

また、さらに、本発明による画像処理装置は、第1段階交流成分予測部104,152,303,503,第2段階交流成分予測部106,156,306,506,第1段階アダマール符号化部105,204,304,第2段階アダマール符号化部107,205,307,第1段階アダマール復号部153,402,504,第2段階アダマール復号部157,403,507により、各々(3)式,(8)式,(10)式,(13)式を用いて、加減算とビットシフトとの演算のみにより、上述した処理を行うことが可能なため、コンパクトな回路構成で実現でき、加えて、画素値の大きさに伴う圧縮または伸張における分岐処理もなく、所定の周期で連続して処理を行うことが可能なため、高速な符号化及び復号の処理が行える。   Furthermore, the image processing apparatus according to the present invention includes the first-stage AC component prediction units 104, 152, 303, and 503, the second-stage AC component prediction units 106, 156, 306, and 506, and the first-stage Hadamard encoding unit 105. , 204, 304, second-stage Hadamard encoding sections 107, 205, 307, first-stage Hadamard decoding sections 153, 402, 504, and second-stage Hadamard decoding sections 157, 403, 507, respectively, 8), (10), and (13) can be used to perform the above-described processing only by addition and subtraction and bit shift operations, so that a compact circuit configuration can be realized. Since there is no branch processing in compression or expansion accompanying the magnitude of the value, and processing can be performed continuously in a predetermined cycle, high-speed encoding and decoding processing can be performed.

加えて、本発明による画像処理装置は、符号化部及び復号部において、各々の部単位で、第1段階交流成分予測部(例えば、104及び303を共通化また152及び503を共通化)、及び第2段階交流成分予測部(例えば、106及び306を共通化また156及び506を共通化)を共通化させることが可能であり、同様に、第1段階アダマール符号化部、第2段階アダマール符号化部、第1段階アダマール復号部、第2段階アダマール復号部をも共通化することができるため、処理構成のコンパクト化を向上させることが可能である。   In addition, in the image processing apparatus according to the present invention, in the encoding unit and the decoding unit, the first-stage AC component prediction unit (for example, 104 and 303 are shared or 152 and 503 are shared) for each unit, And the second-stage AC component prediction unit (for example, 106 and 306 are shared and 156 and 506 are shared), and similarly, the first-stage Hadamard encoding unit and the second-stage Hadamard Since the encoding unit, the first stage Hadamard decoding unit, and the second stage Hadamard decoding unit can be shared, it is possible to improve the compactness of the processing configuration.

ここで、アダマール変換係数が「1」または「−1」であるので、(3),(8),(10),(13)式における画素値やアダマール係数に対してのアダマール変換係数の積は、乗算ではなく符号の付加として計算する。
その他の演算において、基本となる演算は式から判るように加算であり、また量子化に対してはビットシフトにより演算を行う。
Here, since the Hadamard transform coefficient is “1” or “−1”, the product of the Hadamard transform coefficient with respect to the pixel value and the Hadamard coefficient in the expressions (3), (8), (10), and (13). Is calculated as a sign addition rather than a multiplication.
In other operations, the basic operation is addition as can be seen from the equation, and the quantization is performed by bit shift.

次に、本発明の圧縮及び復号方法を用いた場合と、MPEG2を用いた場合との比較を行った結果を説明する。
図14は、横軸がピクセルあたりのビット量(BPP:Bit per Pixel)を示し、縦軸がPNSR(ピーク値対誤差比)を示しており、圧縮率に対する画質の程度を示すグラフである。
ここで、圧縮率とは、画像ファイルの圧縮前と圧縮後とのバイト数の比であり、数値が低いほど圧縮率が高いことを示している。
実線が本発明の画像処理装置を使用した場合のファイルサイズとPNSRとの関係を示すものであり、破線がMPEG2を使用した場合のファイルサイズとPNSRとの関係を示すものである。
Next, the results of comparison between the case of using the compression and decoding method of the present invention and the case of using MPEG2 will be described.
FIG. 14 is a graph showing the degree of image quality with respect to the compression rate, with the horizontal axis indicating the bit amount per pixel (BPP: Bit per Pixel) and the vertical axis indicating PNSR (peak value to error ratio).
Here, the compression rate is the ratio of the number of bytes before and after compression of the image file, and the lower the value, the higher the compression rate.
The solid line indicates the relationship between the file size and PNSR when the image processing apparatus of the present invention is used, and the broken line indicates the relationship between the file size and PNSR when MPEG2 is used.

本発明の画像処理装置とMPEG2との比較から、同一の圧縮率から復号した場合、本発明においては、ファイルのビット数の高い領域においてPNSRによる数値的な画質の向上が見られる。
上述の画像データとしては、本発明及びMPEG2双方において、画素の処理数が「Y:U:V=4:1:1」の割合で処理されている。
また、サンプルとして使用した画像は、1画素における各RGB毎に8ビットのカラー情報を有している。
From the comparison between the image processing apparatus of the present invention and MPEG2, when decoding is performed from the same compression rate, in the present invention, the numerical image quality is improved by PNSR in the region where the number of bits of the file is high.
The above-described image data is processed at a ratio of “Y: U: V = 4: 1: 1” as the number of processed pixels in both the present invention and MPEG2.
An image used as a sample has 8-bit color information for each RGB in one pixel.

以上、本発明の一実施形態を図面を参照して詳述してきたが、具体的な構成はこの実施形態に限られるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲の設計変更等があっても本発明に含まれる。   As mentioned above, although one embodiment of the present invention has been described in detail with reference to the drawings, the specific configuration is not limited to this embodiment, and there are design changes and the like without departing from the gist of the present invention. Are also included in the present invention.

次に、本発明の実施の形態によるコンピュータが実行するためのプログラムについて説明する。
図1及び図10における画像処理装置(画像処理システム)の動作におけるコンピュータシステムのCPUが実行するためのプログラムは、本発明によるプログラムを構成する。
このプログラムを格納するための記録媒体としては、光磁気ディスク、光ディスク、半導体メモリ、磁気記録媒体等を用いることができ、これらをROM、RAM、CD−ROM、フレキシブルディスク、メモリカード等に構成して用いてよい。
Next, a program executed by the computer according to the embodiment of the present invention will be described.
The program executed by the CPU of the computer system in the operation of the image processing apparatus (image processing system) in FIGS. 1 and 10 constitutes a program according to the present invention.
As a recording medium for storing this program, a magneto-optical disk, an optical disk, a semiconductor memory, a magnetic recording medium, and the like can be used, and these are configured as a ROM, a RAM, a CD-ROM, a flexible disk, a memory card, and the like. May be used.

また上記記録媒体は、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部のRAM等の揮発性メモリのように、一定時間プログラムを保持するものも含まれる。
また上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから伝送媒体を介して、あるいは伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されるものであってもよい。上記伝送媒体とは、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体をいうものとする。
In addition, the recording medium can store a program for a certain period of time, such as a volatile memory such as a RAM in a computer system serving as a server or a client when the program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. The thing to hold is also included.
The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. The transmission medium refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line.

また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムに既に記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。   The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.

従って、このプログラムを図1及び図10のシステム又は装置とは異なるシステム又は装置において用い、そのシステム又は装置のコンピュータがこのプログラムを実行することによっても、上記実施の形態で説明した機能及び効果と同等の機能及び効果を得ることができ、本発明の目的を達成することができる。   Therefore, even when this program is used in a system or apparatus different from the system or apparatus shown in FIGS. 1 and 10 and the computer of the system or apparatus executes the program, the functions and effects described in the above embodiments can be obtained. Equivalent functions and effects can be obtained, and the object of the present invention can be achieved.

本願発明の一実施形態による画像処理装置の符号化部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the encoding part of the image processing apparatus by one Embodiment of this invention. 本願発明の一実施形態によるピクチャ並べ換え部1及17の動作を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining operation | movement of the picture rearrangement parts 1 and 17 by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるD-RAPIC符号化部2の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the D-RAPIC encoding part 2 by one Embodiment of this invention. 図3に示すD-RAPIC符号化部2の動作例を説明するための概念図である。It is a conceptual diagram for demonstrating the operation example of the D-RAPIC encoding part 2 shown in FIG. 第1段階及び第2段階のACP法による画像処理を説明する概念図である。It is a conceptual diagram explaining the image processing by ACP method of the 1st step and the 2nd step. アダマール変換において使用するアダマール変換係数の一例を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows an example of the Hadamard transform coefficient used in Hadamard transform. 図1の符号化部におけるインター符号化部5の構成例を説明するブロック図である。It is a block diagram explaining the structural example of the inter encoding part 5 in the encoding part of FIG. マクロブロックとサブ画素ブロックとの対応関係を示す概念図である。It is a conceptual diagram which shows the correspondence of a macroblock and a sub pixel block. 図1の符号化部におけるイントラ符号化部6の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the intra encoding part 6 in the encoding part of FIG. 本願発明の一実施形態による画像処理装置の復号部の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the decoding part of the image processing apparatus by one Embodiment of this invention. 本発明の一実施形態によるD-RAPIC復号部13の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the D-RAPIC decoding part 13 by one Embodiment of this invention. 一実施形態によるインター復号部14の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the inter decoding part 14 by one Embodiment. 一実施形態によるイントラ復号部15の構成例を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structural example of the intra decoding part 15 by one Embodiment. 本発明の画像処理装置及びMPEG2による圧縮及び復号の処理におけるファイルサイズとPNSRとの関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between the file size and PNSR in the image processing apparatus of this invention and the process of compression and decoding by MPEG2.

符号の説明Explanation of symbols

1,17 ピクチャ並べ換え部
2 D-RAPIC符号化部
3,16 ピクチャ蓄積用メモリ
4 動き推定部
5 インター符号化部
6 イントラ符号化部
7 可変長符号化部
10 判定部
11,12 可変長復号部
13 D-RAPIC復号部
14 インター復号部
15 イントラ復号部
103,301 DC画像作成部
104,152,303,503 第1段階交流成分予測部
105,204,304 第1段階アダマール符号化部
106,156,306,506 第2段階交流成分予測部
107,205,307 第2段階アダマール符号化部
151 DC画像復号部
153,402,504 第1段階アダマール復号部
157,403,507 第2段階アダマール復号部
201 減算部
202 マクロブロック分離部
203 DC値作成部
207,404 マクロブロック合成部
208,405 加算部
302,502 第1段階インター部分補間器
305,505 第2段階インター部分補間器
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1,17 Picture rearrangement part 2 D-RAPIC encoding part 3,16 Picture storage memory 4 Motion estimation part 5 Inter encoding part 6 Intra encoding part 7 Variable length encoding part 10 Judgment part 11, 12 Variable length decoding part 13 D-RAPIC decoding unit 14 Inter decoding unit 15 Intra decoding unit 103, 301 DC image creation unit 104, 152, 303, 503 First stage AC component prediction unit 105, 204, 304 First stage Hadamard encoding unit 106, 156 , 306, 506 Second-stage AC component prediction section 107, 205, 307 Second-stage Hadamard encoding section 151 DC image decoding sections 153, 402, 504 First-stage Hadamard decoding sections 157, 403, 507 Second-stage Hadamard decoding section 201 Subtraction unit 202 Macroblock separation unit 203 DC value creation unit 207, 404 Macroblock synthesis 208, 405 Adder 302, 502 First stage inter partial interpolator 305, 505 Second stage inter partial interpolator

Claims (6)

Iピクチャ,Pピクチャ及びBピクチャを用いた動画像の符号化を行う画像処理装置において、
入力される原画像がIピクチャであるとき、この原画像を4×4画素単位の画素ブロックに分割し、画素値の平均値であるDC値を求め、隣接する画素ブロックとの間において交流成分予測を行い、各画素ブロックを4分割した2×2画素のサブ画素ブロック毎に、第1のDC画素値を求め、この第1のDC画素値と、対応する位置の原画像のサブ画素ブロックとの差分を第1の差分値として求め、この第1の差分値を第1のアダマール係数として符号化し、前記DC値と第1のアダマール係数とを符号化データとして出力する第1の交流予測符号化部と、
前記画素ブロックを2×2画素単位のサブ画素ブロックに分割し、画素値の平均値であるDC値を求め、隣接するサブ画素ブロック間において交流成分予測を行い、各サブ画素ブロックにおける各画素毎に、第2のDC画素値を求め、この第2のDC画素値と、対応する位置の原画像のサブ画素ブロックにおける画素との差分を第2の差分値として求め、この第2の差分値を第2のアダマール係数として符号化し、第2のアダマール係数を符号化データとして出力する第2の交流予測符号化部と、
入力される原画像がBまたはPピクチャであるとき、この原画像を分割して、8×8画素のマクロブロック単位とし、所定の他ピクチャから最も高い相関を有する参照ブロックを抽出し、この参照ブロックを用いた、このマクロブロックの動き補償の符号化データが所定のデータ容量範囲であるかの判定を行う動き推定部と、
マクロブロックの動き補償の符号化データが前記所定の範囲内である場合、このマクロブロックに対して、動き補償に基づくインター符号化を行うインター符号化部と、
マクロブロックの動き補償の符号化データが前記所定の範囲内でない場合、このマクロブロックに対してイントラ符号化を行うイントラ符号化部と
を有することを特徴とする画像処理装置。
In an image processing apparatus for encoding a moving image using an I picture, a P picture, and a B picture,
When the input original image is an I picture, the original image is divided into pixel blocks of 4 × 4 pixel units, a DC value that is an average value of the pixel values is obtained, and an AC component between adjacent pixel blocks For each 2 × 2 pixel sub-pixel block obtained by performing prediction and dividing each pixel block into four, a first DC pixel value is obtained, and the first DC pixel value and the sub-pixel block of the original image at the corresponding position Is obtained as a first difference value, the first difference value is encoded as a first Hadamard coefficient, and the DC value and the first Hadamard coefficient are output as encoded data. An encoding unit;
The pixel block is divided into sub-pixel blocks of 2 × 2 pixel units, a DC value that is an average value of pixel values is obtained, AC component prediction is performed between adjacent sub-pixel blocks, and each pixel in each sub-pixel block is determined. Then, a second DC pixel value is obtained, a difference between the second DC pixel value and a pixel in the sub-pixel block of the original image at the corresponding position is obtained as a second difference value, and the second difference value is obtained. Is encoded as a second Hadamard coefficient, and the second AC prediction encoding unit that outputs the second Hadamard coefficient as encoded data;
When the input original image is a B or P picture, the original image is divided into macro block units of 8 × 8 pixels, and a reference block having the highest correlation is extracted from a predetermined other picture. Using a block, a motion estimation unit for determining whether the encoded data for motion compensation of the macroblock is within a predetermined data capacity range;
When the coded data for motion compensation of the macroblock is within the predetermined range, an inter coding unit that performs inter coding based on motion compensation for the macroblock;
An image processing apparatus comprising: an intra coding unit that performs intra coding on a macroblock when coded data for motion compensation of a macroblock is not within the predetermined range.
前記インター符号化部が、動き予測により抽出した8×8画素の参照画像(参照ブロック)と、符号化対象のマクロブロックとの差分値を求め、この差分値による差分ブロックを4×4の画素ブロック(残差ブロック)単位に分割し、各画素ブロック毎に、前記差分値を平均化してDC値を求めて、このDC値と差分ブロックの差分値との差をアダマール係数として符号化し、前記DC値とアダマール係数とを符号化データとして出力することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。   The inter coding unit obtains a difference value between an 8 × 8 pixel reference image (reference block) extracted by motion prediction and a macroblock to be coded, and the difference block based on the difference value is determined as a 4 × 4 pixel. A block (residual block) is divided into units, and for each pixel block, the difference value is averaged to obtain a DC value, and a difference between the DC value and the difference value of the difference block is encoded as a Hadamard coefficient, The image processing apparatus according to claim 1, wherein the DC value and Hadamard coefficient are output as encoded data. 前記イントラ符号化部が、
符号化対象のマクロブロックを4×4画素単位の画素ブロックに分割し、画素値の平均値であるDC値を求め、隣接する画素ブロックとの間において交流成分予測を行い、各画素ブロックを4分割した2×2画素のサブ画素ブロック毎に、第1のDC画素値を求め、この第1のDC画素値と、マクロブロックにおいて、対応する位置のサブ画素ブロックとの差分を第1の差分値として求め、この第1の差分値を第1のアダマール係数として符号化し、前記DC値と第1のアダマール係数とを符号化データとして出力する第3の交流予測符号化部と、
前記画素ブロックを2×2画素単位のサブ画素ブロックに分割し、画素値の平均値であるDC値を求め、隣接するサブ画素ブロック間において交流成分予測を行い、各サブ画素ブロックにおける各画素毎に、第2のDC画素値を求め、この第2のDC画素値と、対応する位置の原画像のサブ画素ブロックにおける画素との差分を第2の差分値として求め、この第2の差分値を第2のアダマール係数として符号化し、第2のアダマール係数を符号化データとして出力する第4の交流予測符号化部と
を有することを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画像処理装置。
The intra encoding unit is
The macroblock to be encoded is divided into pixel blocks of 4 × 4 pixel units, a DC value that is an average value of pixel values is obtained, AC component prediction is performed between adjacent pixel blocks, and each pixel block is divided into 4 A first DC pixel value is obtained for each divided 2 × 2 pixel sub-pixel block, and a difference between the first DC pixel value and a sub-pixel block at a corresponding position in the macro block is determined as a first difference. A third AC predictive encoding unit that obtains the first difference value as a first Hadamard coefficient and outputs the DC value and the first Hadamard coefficient as encoded data;
The pixel block is divided into sub-pixel blocks of 2 × 2 pixel units, a DC value that is an average value of pixel values is obtained, AC component prediction is performed between adjacent sub-pixel blocks, and each pixel in each sub-pixel block Then, a second DC pixel value is obtained, a difference between the second DC pixel value and a pixel in the sub-pixel block of the original image at the corresponding position is obtained as a second difference value, and the second difference value is obtained. 4. The image processing according to claim 1, further comprising: a fourth AC prediction encoding unit that encodes the second Hadamard coefficient as encoded data and outputs the second Hadamard coefficient as encoded data. apparatus.
前記交流予測符号化部が、符号化対象のマクロブロックを4×4画素単位の画素ブロックに分割し、また2×2画素のサブ画素ブロックに分割して交流予測符号化を行う際に、隣接した対象画素ブロックがインター符号化された画素ブロックの場合、その復号結果のマクロブロックを用いて交流成分予測を行うことを特徴とする請求項3に記載の画像処理装置。   When the AC prediction encoding unit divides a macroblock to be encoded into pixel blocks of 4 × 4 pixel units and also subdivides into 2 × 2 pixel sub-pixel blocks and performs AC prediction encoding, 4. The image processing apparatus according to claim 3, wherein when the target pixel block is an inter-coded pixel block, AC component prediction is performed using a macroblock obtained as a result of the decoding. 5. Iピクチャ,Pピクチャ及びBピクチャを用いた動画像の復号を行う画像処理装置において、
入力される符号化された画像データがIピクチャであるとき、入力される復号対象の対象画素ブロックのDC値と、この対象画素ブロックに隣接する画素ブロックのDC値との間において交流成分予測を行い、各画素ブロックを4分割した2×2画素のサブ画素ブロック毎に、第1のDC画素値を求め、この第1のDC画素値に対して、入力される第1のアダマール係数の逆アダマール変換を行い、このサブ画素ブロックの第1のDC画素値と、対応する位置の原画像のサブ画素ブロックとの差分を第1の差分値として求め、この第1の差分値を、交流成分予測により復号された第1のDC画素値に加算して、加算結果を新たな第1のDC画素値として出力する第1の交流予測復号部と、
前記第1のDC画素値とこの第1のDC画素値に隣接するサブ画素ブロックの第1のDC画素値との間において交流成分予測を行い、画素毎に、第2のDC画素値を求め、この画素の第2のDC画素値に対して、入力される第2のアダマール係数の逆アダマール変換を行い、この画素の第2のDC画素値と、対応する位置の原画像の画素との差分を第2の差分値として求め、この第2の差分値を、交流成分予測により復号された第2のDC画素値に加算して、加算結果を復号データとして出力する第2の交流予測復号部と、
入力される符号化された画像データがBまたはPピクチャであるとき、復号対象の8×8画素のマクロブロックがイントラ符号化されたものかインター符号化されたものかの判定を行う判定部と、
復号対象のマクロブロックがインター符号化されたものであるとき、参照ブロックとマクロブロックとの各画素の差分による差分ブロックを4×4の画素ブロックに分割して、画素ブロック毎に求められた残差の平均値である残差DC値と、4×4画素ブロック毎に得られた第1及び第2のアダマール係数とにおいて、残差DC値と第1及び第2のアダマール係数を逆アダマール変換して求めた残差の差分値とを加算し、この加算結果に参照ブロックの画素値を加算することにより、マクロブロックの復号を行うインター復号部と、
復号対象のマクロブロックがイントラ符号化されたものであるとき、入力される4×4画素の画素ブロックのDC値とアダマール係数とにより、マクロブロックの復号を行うイントラ復号部と
を有することを特徴とする画像処理装置。
In an image processing apparatus for decoding a moving image using an I picture, a P picture, and a B picture,
When the encoded image data to be input is an I picture, AC component prediction is performed between the DC value of the input target pixel block to be decoded and the DC value of the pixel block adjacent to the target pixel block. The first DC pixel value is obtained for each 2 × 2 pixel sub-pixel block obtained by dividing each pixel block into four, and the inverse of the input first Hadamard coefficient is obtained with respect to the first DC pixel value. Hadamard transform is performed, a difference between the first DC pixel value of the sub-pixel block and the sub-pixel block of the original image at the corresponding position is obtained as a first difference value, and the first difference value is obtained as an AC component. A first AC predictive decoding unit that adds to the first DC pixel value decoded by prediction and outputs the addition result as a new first DC pixel value;
AC component prediction is performed between the first DC pixel value and the first DC pixel value of the sub-pixel block adjacent to the first DC pixel value, and a second DC pixel value is obtained for each pixel. The inverse Hadamard transform of the input second Hadamard coefficient is performed on the second DC pixel value of the pixel, and the second DC pixel value of the pixel and the pixel of the original image at the corresponding position are Second AC predictive decoding that obtains the difference as a second difference value, adds the second difference value to the second DC pixel value decoded by the AC component prediction, and outputs the addition result as decoded data And
A determination unit that determines whether an 8 × 8 pixel macroblock to be decoded is intra-coded or inter-coded when the input encoded image data is a B or P picture; ,
When the macroblock to be decoded is inter-coded, the difference block based on the difference between each pixel of the reference block and the macroblock is divided into 4 × 4 pixel blocks, and the remaining number obtained for each pixel block is divided. In the residual DC value that is the average value of the differences and the first and second Hadamard coefficients obtained for each 4 × 4 pixel block, the residual DC value and the first and second Hadamard coefficients are inverse Hadamard transformed. An inter decoding unit that decodes the macroblock by adding the difference value of the residual obtained in this way and adding the pixel value of the reference block to the addition result;
An intra-decoding unit that decodes a macroblock based on a DC value and a Hadamard coefficient of an input 4 × 4 pixel block when the macroblock to be decoded is intra-coded. An image processing apparatus.
前記イントラ復号部が、復号対象のマクロブロックを4×4画素単位の画素ブロックに分割し、また2×2画素のサブ画素ブロックに分割して交流予測符号化による復号を行う際に、隣接した対象画素ブロックがインター符号化された画素ブロックの場合、その復号結果のマクロブロックを用いて交流成分予測を行うことを特徴とする請求項5記載の画像処理装置。
When the intra decoding unit divides a macroblock to be decoded into pixel blocks of 4 × 4 pixel units, and further divides into 2 × 2 pixel sub-pixel blocks and performs decoding by AC predictive coding, 6. The image processing apparatus according to claim 5, wherein when the target pixel block is an inter-encoded pixel block, AC component prediction is performed using a macroblock obtained as a result of decoding.
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