JP2005236803A - Image compression device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動画像の画像圧縮装置に関する。 The present invention relates to an image compression apparatus for moving images.
ISO/IEC(International Standardization Organization/International Electrotechnical Commission)によって規格化作業が完了した次世代静止画符号化規格のJPEG−2000は、その優れた圧縮性能のほかに、画像データ中の任意領域をそれ以外の領域と異なる圧縮率で符号化するROI(Region Of Interest、部分領域符号化)機能、画質や解像度を徐々に向上させながら復号するプログレッシブ機能、情報損失が生じないロスレス圧縮機能等の豊富な機能を有している。次世代のデジタルスチルカメラ、プリンター、スキャナー等に幅広く普及が期待されている。一方、JPEG−2000の動画版であるMotionJPEG−2000は、JPEG−2000が持つ優れた特徴をそのまま継承しており、将来カムコーダ、監視カメラ、インターネット動画配信、遠隔医療配信、テレビ会議等に利用される見込みである。このMotionJPEG−2000を利用した技術が種々提案されている(例えば、特許文献1参照。)。 JPEG-2000, the next-generation still image coding standard that has been standardized by the ISO / IEC (International Standardization Organization / International Electrotechnical Commission), in addition to its excellent compression performance, other areas in the image data can be used. Abundant functions such as ROI (Region Of Interest) function that encodes at a different compression rate than the other areas, progressive function that decodes while gradually improving image quality and resolution, and lossless compression function that does not cause information loss have. Widespread use is expected for next-generation digital still cameras, printers, and scanners. On the other hand, Motion JPEG-2000, which is a video version of JPEG-2000, inherits the excellent features of JPEG-2000 as it is and will be used for future camcorders, surveillance cameras, Internet video distribution, telemedicine distribution, video conferencing, etc. Is expected. Various techniques using the Motion JPEG-2000 have been proposed (see, for example, Patent Document 1).
ところで、MotionJPEG−2000を採用した画像圧縮装置は、図6に示すように、画像信号が入力される画像入力部30と、画像信号を記憶する画像バッファ31と、画像入力部30に入力された画像信号をフレーム単位で画像バッファ31に書き込む書込部32と、画像バッファ31に記憶された画像信号を読み出す読出部33と、読出部33を制御する制御部34と、読出部33で読み出された画像信号を符号化する符号化部35と、符号化部35により符号化されたデータに基づき、最適な符号化量を決定する符号化量決定信号を生成するレート制御部36と、レート制御部36を介して供給された符号化後のデータをパケット化するパケット化部37とを備える。
By the way, as shown in FIG. 6, the image compression apparatus adopting Motion JPEG-2000 is input to the
書込部32は、画像入力部30から供給された画像信号をフレームごとに画像バッファ31に書き込み、1フレーム分の画像信号を画像バッファ31に書き込むたびに、書き込んだ旨の信号を生成し、制御部34に供給する。
The
読出部33は、画像バッファ31から1フレーム分の画像信号を読み出し、読み出した画像信号を符号化部35に出力する。
The
符号化部35は、読出部33から1フレーム分の画像信号が供給され、供給された画像信号に符号化処理を施す。符号化部35は、符号化処理後の画像信号(以下、処理後データという。)をレート制御部36に供給する。また、符号化部35は、画像信号の供給の開始及び停止を要求する要求信号を生成し、制御部34に供給する。
The
制御部34は、書込部32から供給された信号に基づき、フレーム番号をカウントするカウンタをひとつインクリメントする。また、制御部34は、符号化部35から供給された要求信号に基づき、カウンタに示されているフレーム番号に応じた所定の制御信号を生成し、読出部33に供給する。
Based on the signal supplied from the
レート制御部36は、符号化部35から供給された処理後データに基づき、符号化部35における符号化量を決定する決定信号を生成し、生成した決定信号を符号化部35にフィードバックする。なお、レート制御部36は、符号化部35から供給された処理後データが所定のデータ量よりも大きい場合には、符号化量を増加させる旨の決定信号を生成し、処理後データが所定のデータ量よりも小さい場合には、符号化量を減少させる旨の決定信号を生成する。
Based on the post-processing data supplied from the
ところで、レート制御部36は、最適な符号化量を決定するまでに所定時間を要し、かつ、画像バッファ31には、符号化部35及びレート制御部36による処理とは無関係に、書込部32により順次フレームごとに画像信号が書き込まれており、これに伴って、制御部34のフレーム番号を表示するカウンタも順次インクリメントされている。
By the way, the
符号化部35は、例えば、フレーム番号1に対応する画像信号が画像バッファ31から供給され、供給された画像信号に符号化処理を施し、次いで、フレーム番号2に対応する画像信号が画像バッファ31から供給され、供給された画像信号に符号化処理を施した際に、フレーム番号1及びフレーム番号2に対応する画像信号の符号化量が大きかった場合には、符号化処理に通常以上の時間がかかってしまう。
For example, the
このとき、画像バッファ31には、既にフレーム番号3及びフレーム番号4に対応する画像信号が書き込まれ、現在、フレーム番号5に対応する画像信号が書き込まれている場合には、フレーム番号を表示するカウンタには、画像バッファ31に完全に書き込まれた最新のフレーム番号であるフレーム番号4が表示されていることになる。
At this time, the image signal corresponding to the frame number 3 and the
そして、制御部34は、符号化部35から画像信号の供給の開始を要求する要求信号に応じて、読出部33にフレーム番号4に対応する画像信号を画像バッファから読み出させ、読み出させた該画像信号を符号化部35に供給させる。符号化部35は、読出部から供給されたフレーム番号4に対応する画像信号を符号化処理する。
Then, the
このように、符号化部35による符号化処理に時間を要した結果、フレーム番号3に対応する画像信号が飛ばされてしまう(これを、コマ落ちという。)ことになる。
As described above, as a result of the time required for the encoding process by the
そこで、本発明は、上述した課題を解決するために、ひとつ前のフレームに対応する画像信号の符号化処理に時間を要し、1フレームの処理時間をオーバーしても次のフレームに対する画像信号をコマ落ちさせない画像圧縮装置を提供することを目的とする。 Therefore, in order to solve the above-described problem, the present invention requires time for encoding the image signal corresponding to the previous frame, and the image signal for the next frame even if the processing time of one frame is exceeded. An object of the present invention is to provide an image compression apparatus that does not drop frames.
本発明に係る画像圧縮装置は、上述の課題を解決するために、画像信号が入力される画像信号入力部と、画像信号入力部から入力された画像信号を符号化する符号化部と、符号化部により符号化されたデータに基づき、符号化量を制御する制御信号を生成する制御信号生成部とを備え、符号化部は、制御信号生成部により生成された制御信号に基づき、所定の符号化量で画像信号を符号化する画像圧縮装置において、画像信号を記憶する画像バッファと、画像信号入力手段から入力された画像信号をフレーム単位で画像バッファに書き込む書込手段と、書込手段により書き込まれるフレーム毎の画像信号に対応するフレーム番号を生成するフレーム番号生成手段と、フレーム番号生成手段で生成されたフレーム番号を記憶し、最新のフレーム番号が記憶している位置をポイントする第1のポインタと、所定のフレーム番号が記憶されている位置をポイントする第2のポインタを有するキューイングバッファと、キューイングバッファの第2のポインタによりポイントされている位置のフレーム番号に対応した画像信号を、画像バッファから読み出し、読み出した画像信号を符号化部に供給する読出手段と、キューイングバッファが有する第2のポインタがポイントしている位置と、第1のポインタがポイントしている位置を比較し、比較結果に応じて第2のポインタによりポイントされている位置のフレーム番号に対応する画像信号を、画像バッファから読み出すように読出手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、キューイングバッファが有する第2のポインタが第1のポインタを追い越さないように制御する。 In order to solve the above problems, an image compression apparatus according to the present invention includes an image signal input unit to which an image signal is input, an encoding unit that encodes an image signal input from the image signal input unit, A control signal generation unit that generates a control signal for controlling the amount of encoding based on the data encoded by the encoding unit, and the encoding unit is configured to generate a predetermined signal based on the control signal generated by the control signal generation unit. In an image compression apparatus for encoding an image signal with an encoding amount, an image buffer for storing the image signal, a writing unit for writing the image signal input from the image signal input unit to the image buffer in units of frames, and a writing unit The frame number generating means for generating a frame number corresponding to the image signal for each frame written by, the frame number generated by the frame number generating means is stored, and the latest frame A queuing buffer having a first pointer that points to a location where a number is stored, a second pointer that points to a location where a predetermined frame number is stored, and a second pointer in the queuing buffer Reading means for reading out an image signal corresponding to the frame number of the position being read from the image buffer and supplying the read image signal to the encoding unit; and a position pointed to by a second pointer of the queuing buffer; The reading means is compared so that the position pointed to by the first pointer is compared, and the image signal corresponding to the frame number of the position pointed to by the second pointer is read from the image buffer according to the comparison result. Control means for controlling the second pointer of the queuing buffer to the first pointer. Controlled so as not to overtake the printer.
本発明に係る画像圧縮装置は、画像信号を記憶する画像バッファと、入力された画像信号をフレーム単位で画像バッファに書き込む書込部と、画像バッファに記憶された画像信号を読み出す読出部と、読出部を制御する制御部と、フレーム番号を生成するフレーム番号生成部と、画像バッファに書き込まれたフレーム単位の各画像信号に対応するフレーム番号を記憶するキューイングバッファとから構成されており、キューイングバッファの符号化インデックスが画像入力インデックスを追い越さないように制御し、かつ、画像入力インデックスと符号化インデックスとの間に差が生じたことを契機に符号化インデックスにポイントされているバッファに格納されているフレーム番号に基づき、画像バッファから対応する画像信号を読み出すので、画像バッファに書き込まれた画像信号を読み飛ばすことなく、符号化部に供給することができる。 An image compression apparatus according to the present invention includes an image buffer for storing an image signal, a writing unit for writing the input image signal to the image buffer in units of frames, a reading unit for reading the image signal stored in the image buffer, A control unit that controls the reading unit, a frame number generation unit that generates a frame number, and a queuing buffer that stores a frame number corresponding to each image signal in units of frames written in the image buffer, Control the coding index of the queuing buffer so that it does not overtake the image input index, and the buffer pointed to the coding index when a difference occurs between the image input index and the coding index. Read the corresponding image signal from the image buffer based on the stored frame number In, without skipping an image signal written in the image buffer can be supplied to the encoding unit.
以下、本発明の実施の形態として、動画像を圧縮処理する画像圧縮装置について説明する。 Hereinafter, an image compression apparatus for compressing a moving image will be described as an embodiment of the present invention.
画像圧縮装置1は、図1に示すように、画像信号S1が入力される画像入力部10と、画像信号処理部10から供給された画像信号S1に所定の信号処理を行う信号処理部11と、信号処理部11から供給される信号に符号化処理を施す符号化部12と、符号化部12により符号化されたデータに基づき、最適な符号化量を決定する決定信号を生成するレート制御部13と、レート制御部13を介して供給された符号化後のデータをパケット化するパケット化部14とを備える。
As shown in FIG. 1, the
画像入力部10は、画像信号S1を受信し、該画像信号S1を信号処理部11に供給する。なお、画像信号S1は、例えば、ストリーム信号である。信号処理部11は、画像入力部10から供給された画像信号S1に所定の信号処理を行い、処理後の1フレーム分の画像信号S1を符号化部12に供給する。
The
符号化部12は、後述する図2に示す信号処理部11の読出部22から1フレーム分の画像信号S1が供給され、供給された画像信号S1に符号化処理を施す。符号化部12は、符号化処理後の画像信号(以下、処理後データという。)をレート制御部13に供給する。また、符号化部12は、画像信号の供給の開始及び停止を要求する要求信号を生成し、信号処理部11の制御部23に供給する。
The
レート制御部13は、符号化部12から供給された処理後データに基づき、符号化部12における符号化量を決定する決定信号を生成し、生成した決定信号を符号化部12にフィードバックする。なお、レート制御部13は、符号化部12から供給された処理後データが所定のデータ量よりも大きい場合には、符号化量12を増加させる旨の決定信号を生成し、処理後データが所定のデータ量よりも小さい場合には、符号化量を減少させる旨の決定信号を生成する。
Based on the post-processing data supplied from the
ここで、信号処理部11の詳細な構成について図2を用いて説明する。信号処理部11は、画像信号を記憶する画像バッファ20と、画像入力部10に入力された画像信号をフレーム単位で画像バッファ20に書き込む書込部21と、画像バッファ20に記憶された画像信号を読み出す読出部22と、読出部22を制御する制御部23と、フレーム番号を生成するフレーム番号生成部24と、画像バッファ20に書き込まれたフレーム単位の各画像信号に対応するフレーム番号を記憶するキューイングバッファ25とを備える。
Here, a detailed configuration of the
書込部21は、画像入力部10から供給された画像信号S1をフレームごとの画像信号に変換し、画像バッファ20に供給する。また、書込部21は、画像バッファ20に1フレーム分の画像信号S1の書き込みを完了するごとに、書込完了信号S2を生成し、該書込完了信号S2を制御部23に供給する。なお、画像バッファ20は、同一論理アドレス空間において複数の物理メモリを切り替えて使用する、いわゆるバンクメモリ方式を採用し、各物理メモリに1フレームの画像信号S1が格納される。
The
読出部22は、後述する制御部23から供給される信号に基づいて画像バッファ20から所定の1フレーム分の画像信号S1を読み出し、読み出した1フレーム分の画像信号S1を符号化部12に供給する。
The
制御部23は、書込部21から供給された書込完了信号S2に基づき、フレーム番号を生成するフレーム番号生成部24にフレーム番号を生成させ、該フレーム番号をキューイングバッファ25に供給する。
Based on the write completion signal S2 supplied from the
また、制御部23は、符号化部12から供給された要求信号に応じて、キューイングバッファ25を参照し、所定のフレーム番号を取り出し、該フレーム番号を読出部22に供給する。
Further, the
キューイングバッファ25は、図3に示すように、リングバッファで構成されており、データの書き込み位置をポイントする第1のポインタP1と、データの読み出し位置をポイントする第2のポインタP2とを有する。バッファには、画像バッファ20にフレームごとに書き込まれている画像信号S1に対応するフレーム番号が格納されており、第1のポインタ(以下、画像入力インデックスという。)P1により、制御部23の制御に基づき書き込まれた最新のフレーム番号が格納されているバッファがポイントされ、第2のポインタ(以下、符号化インデックスという。)P2により、制御部23の制御に基づき読み出された最新のフレーム番号が格納されているバッファがポイントされている。また、キューイングバッファ25は、符号化インデックスP2が画像入力インデックスP1を追い越さないように制御されている。
As shown in FIG. 3, the
ここで、信号処理部11により画像バッファ20にフレームごとに画像信号S1が書き込まれるときに、該画像信号S1に対応するフレーム番号を生成し、該フレーム番号をキューイングバッファ25に書き込むときの具体的な動作について、図4に示すフローチャートにしたがって説明する。
Here, when the image signal S1 is written to the
ステップS1において、制御部23は、書込部21から書込完了信号S2が供給されたかどうかを判断する。書込完了信号S2が供給されたときには、ステップS2に進む。
In step S <b> 1, the
ステップS2において、制御部23は、フレーム番号生成部24にフレーム番号を生成させる。フレーム番号生成部24は、フレーム番号をカウントするカウンタにより構成され、該カウンタを制御部23の制御に応じてインクリメントする構成であっても良い。
In step S2, the
ステップS3において、制御部23は、フレーム番号生成部24で生成されたフレーム番号をキューイングバッファ25に供給する。
In step S <b> 3, the
ステップS4において、キューイングバッファ25は、供給されたフレーム番号をバッファに格納する。キューイングバッファ25は、新たなフレーム番号がバッファに格納されたときに、該バッファをポイントするように、入力画像インデックスP1を移動(更新)する。なお、キューイングバッファ25に格納されるそれぞれのフレーム番号は、画像バッファ20に記憶されている特定の1フレームの画像信号にそれぞれ対応している。
In step S4, the queuing
つぎに、画像バッファ20に格納されている画像信号S1を取り出し、取り出した画像信号S1を符号化部12に供給する際の動作について図5に示すフローチャートにしたがって説明する。なお、制御部23は、符号化部12から供給される要求信号に応じて画像バッファ20から画像信号S1を取り出す動作を行う。
Next, the operation for extracting the image signal S1 stored in the
ステップS10において、制御部23は、キューイングバッファ25の画像入力インデックスP1と符号化インデックスP2とを比較し、差があるか否かを判断する。差がある場合には、ステップS11に進む。なお、キューイングバッファ25では、既述したように符号化インデックスP2が画像入力インデックスP1を追い越さないように制御されている。
In step S10, the
ステップS11において、制御部23は、符号化インデックスP2のポインタをつぎのバッファに移動させ、該バッファに格納されているフレーム番号を読み出す。なお、符号化インデックスP2は、前回のフレーム番号の読み出し動作時にフレーム番号を読み出したバッファをポイントしているが、次回のフレーム番号読み出し動作時にフレーム番号を読み出すバッファをポイントしていても良い。この場合には、ステップS11で、制御部23は、符号化インデックスP2がポイントしているバッファからフレーム番号を読み出し、その後、符号化インデックスP2をつぎのバッファに移動させる。
In step S11, the
ステップS12において、制御部23は、ステップS11で読み出したフレーム番号に対応する画像信号S1を画像バッファ20から読み出すように読出部22を制御する。読出部22は、制御部23の制御に応じて、所定の1フレーム分の画像信号S1を画像バッファ20から読み出し、読み出した画像信号S1を符号化部12に供給する。
In step S12, the
また、制御部23は、フレーム番号と該フレーム番号に対応する画像信号とを関連付けるために、ステップS2で、フレーム番号生成部24に生成させたフレーム番号を読み出し、該フレーム番号を書込部21に供給し、画像バッファ20に書き込まれている該フレーム番号に対応する画像信号に該フレーム番号を付加するような構成であっても良い。この場合には、制御部23は、ステップS12で、キューイングバッファ25から読み出したフレーム番号に一致するフレーム番号が付された画像信号を画像バッファ20から読み出すように、読出部22を制御する。
Further, in order to associate the frame number with the image signal corresponding to the frame number, the
このようにして画像圧縮装置1は、画像信号処理部10から供給された画像信号S1に所定の信号処理を行う信号処理部11が、画像信号を記憶する画像バッファ20と、画像入力部10に入力された画像信号をフレーム単位で画像バッファ20に書き込む書込部21と、画像バッファ20に記憶された画像信号を読み出す読出部22と、読出部22を制御する制御部23と、フレーム番号を生成するフレーム番号生成部24と、画像バッファ20に書き込まれたフレーム単位の各画像信号に対応するフレーム番号を記憶するキューイングバッファ25とから構成されており、キューイングバッファ25の符号化インデックスP2が画像入力インデックスP1を追い越さないように制御し、かつ、画像入力インデックスP1と符号化インデックスP2との間に差が生じたことを契機に符号化インデックスP2にポイントされているバッファに格納されているフレーム番号に基づき、画像バッファ20から対応する画像信号S1を読み出し、符号化部12に供給するので、画像バッファ20に書き込まれた画像信号を読み飛ばすことがない。
In this way, in the
また、本願発明に係る画像圧縮装置1は、低速度のプロセッサを使用した場合でも、画像バッファ20に書き込まれた画像信号を読み飛ばすことがないので、符号化した画像の精度の向上を図ることができる。
Further, the
さらに、例えば、DVD(Digital Versatile Disk)レコーダや、HDD(Hard Disk Drive)レコーダ等の画像圧縮装置を備える録画システムに本願発明に係る画像圧縮装置の適用が可能である。 Further, for example, the image compression apparatus according to the present invention can be applied to a recording system including an image compression apparatus such as a DVD (Digital Versatile Disk) recorder or an HDD (Hard Disk Drive) recorder.
10 画像入力部、11 信号処理部、12 符号化部、13 レート制御部、14 パケット化部、20 画像バッファ、21 書込部、22 読出部、23 制御部、24 フレーム番号生成部、25 キューイングバッファ 10 image input unit, 11 signal processing unit, 12 encoding unit, 13 rate control unit, 14 packetizing unit, 20 image buffer, 21 writing unit, 22 reading unit, 23 control unit, 24 frame number generation unit, 25 queue Ing buffer
Claims (2)
画像信号を記憶する第1の記憶手段と、
上記画像信号入力手段から入力された画像信号をフレーム単位で上記第1の記憶手段に書き込む書込手段と、
上記書込手段により書き込まれるフレーム毎の画像信号に対応するフレーム番号を生成するフレーム番号生成手段と、
上記フレーム番号生成手段で生成されたフレーム番号を記憶し、最新のフレーム番号が記憶している位置をポイントする第1のポインタと、所定のフレーム番号が記憶されている位置をポイントする第2のポインタを有する第2の記憶手段と、
上記第2の記憶手段の上記第2のポインタによりポイントされている位置のフレーム番号に対応した画像信号を、上記第1の記憶手段から読み出し、読み出した画像信号を上記符号化部に供給する読出手段と、
上記第2の記憶手段が有する上記第2のポインタがポイントしている位置と、上記第1のポインタがポイントしている位置を比較し、比較結果に応じて上記第2のポインタによりポイントされている位置のフレーム番号に対応する画像信号を、上記第1の記憶手段から読み出すように上記読出手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記第2の記憶手段が有する上記第2のポインタが上記第1のポインタを追い越さないように制御することを特徴とする画像圧縮装置。 An image signal input unit that receives an image signal, an encoding unit that encodes the image signal input from the image signal input unit, and a control that controls the amount of encoding based on the data encoded by the encoding unit An image compression device that encodes an image signal with a predetermined coding amount based on the control signal generated by the control signal generation unit; and a control signal generation unit that generates a signal.
First storage means for storing image signals;
Writing means for writing the image signal input from the image signal input means to the first storage means in units of frames;
Frame number generating means for generating a frame number corresponding to an image signal for each frame written by the writing means;
The frame number generated by the frame number generating means is stored, the first pointer that points to the position where the latest frame number is stored, and the second that points to the position where the predetermined frame number is stored Second storage means having a pointer;
Reading out the image signal corresponding to the frame number at the position pointed to by the second pointer of the second storage means from the first storage means, and supplying the read image signal to the encoding unit Means,
The second pointer of the second storage means is compared with the position pointed to by the first pointer, and is pointed by the second pointer according to the comparison result. Control means for controlling the reading means so as to read an image signal corresponding to a frame number at a certain position from the first storage means,
The image compression apparatus according to claim 1, wherein the control means controls the second pointer of the second storage means so as not to pass the first pointer.
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