JP2007060372A - Image encoder - Google Patents

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Hiroyuki Ueyasu
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a visually satisfactory image by suppressing occurrence of noise. <P>SOLUTION: A signal processing part 20 corrects the contour of a signal output from an imaging device. According to the processing content (contour correction parameter) of the signal processing part 20 provided to a previous stage or the result of contour detection by the contour detection part 122 of an encoding part 40, the encoding part 40 decides quantization property etc. and performs encoding. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は、入力映像を高能率に符号化する画像符号化装置に関する。   The present invention relates to an image encoding apparatus that encodes an input video with high efficiency.

従来、ディジタル帯域圧縮時に輪郭補正する方法として、デジタルカメラのような小さいシステムにおいて、記録時に効率良く輪郭を強調でき、再生時にはリサイズ時の輪郭強調を容易に行えるデジタルカメラの輪郭強調システムが開示されている(例えば、特許文献1参照)。
特開特開2004−72263号公報
2. Description of the Related Art Conventionally, as a method for correcting a contour when compressing a digital band, a contour enhancement system for a digital camera that can efficiently enhance a contour during recording in a small system such as a digital camera and can easily perform contour enhancement during resizing during reproduction is disclosed. (For example, refer to Patent Document 1).
JP-A-2004-72263

この従来技術では、伸張時の量子化幅を量子化処理時の量子化幅と異なる値に設定することによって、任意の周波数を強調できる性質を利用して輪郭強調している。具体的には、輪郭強調したい2次元の水平と垂直周波数をそれぞれm、n、量子化後のDCT係数をF´(m、n)、量子化前のDCT係数をF(m、n)、量子化幅をN(m、n)とする。量子化処理は、
F´(m、n) = F(m、n) / N(m、n)
の式により実施する。他方、伸張時の逆量子化時は、量子化幅N(m、n)を例えば1.2倍して、
F(m、n) = F´(m、n) * {1.2 * N(m、n) }
とすることで、水平m、垂直周波数nの伸張信号を1.2倍に強調することで、輪郭部の解像度が向上した映像を得ることができる。
In this prior art, edge enhancement is performed using the property that an arbitrary frequency can be emphasized by setting the quantization width at the time of expansion to a value different from the quantization width at the time of quantization processing. Specifically, the two-dimensional horizontal and vertical frequencies to be contour-enhanced are m and n, respectively, the DCT coefficient after quantization is F ′ (m, n), the DCT coefficient before quantization is F (m, n), Let the quantization width be N (m, n). The quantization process
F ′ (m, n) = F (m, n) / N (m, n)
The following equation is used. On the other hand, at the time of inverse quantization at the time of expansion, the quantization width N (m, n) is multiplied by 1.2, for example,
F (m, n) = F ′ (m, n) * {1.2 * N (m, n)}
Thus, by enhancing the expanded signal of horizontal m and vertical frequency n by 1.2 times, it is possible to obtain an image with improved resolution of the contour portion.

この従来技術を利用して画像符号化装置を構成した場合、入力映像の絵柄によらず、常時輪郭補正される。入力映像が輪郭部分を多く含む場合は、圧縮時と伸張時に量子化特性を変更することで、輪郭部が強調され、解像感が増した映像を得ることができる。   When an image encoding device is configured using this conventional technique, contour correction is always performed regardless of the pattern of the input video. When the input video includes a lot of contour portions, by changing the quantization characteristics at the time of compression and expansion, it is possible to obtain a video in which the contour portion is enhanced and the resolution is increased.

しかしながら、上記従来の画像符号化装置にあっては、入力映像の絵柄によらず、常時輪郭補正される。また、入力映像に輪郭部が少なく、平坦な絵柄が映像の多くの部分を占める場合、圧縮時と伸張時で、異なる量子化幅を利用すると、入力映像に存在しない高域成分を加算するので、ノイズを付加することになり、視覚的に悪影響を及ぼすという欠点があった。   However, in the above-described conventional image encoding device, contour correction is always performed regardless of the pattern of the input video. Also, if the input video has few contours and a flat pattern occupies a large part of the video, using different quantization widths during compression and expansion will add high-frequency components that do not exist in the input video. , Noise was added, and there was a drawback that it had a bad visual effect.

上記従来の画像符号化装置にあっては、入力映像の絵柄によらず、常時輪郭補正される。また、入力映像に輪郭部が少なく、平坦な絵柄が映像の多くの部分を占める場合、圧縮時と伸張時で、異なる量子化幅を利用すると、入力映像に存在しない高域成分を加算するので、ノイズを付加することになり、視覚的に悪影響を及ぼすという事情があった。   In the conventional image coding apparatus, contour correction is always performed regardless of the pattern of the input video. Also, if the input video has few contours and a flat pattern occupies a large part of the video, using different quantization widths during compression and expansion will add high-frequency components that do not exist in the input video. There was a situation that added noise and had a bad visual effect.

本発明は、ノイズの発生を抑え視覚的に良好な画像を提供することができる画像符号化装置を提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide an image encoding device that can suppress noise generation and provide a visually good image.

本発明の画像符号化装置は、画像信号の符号化を行う符号化部を含む画像符号化装置であって、前記符号化部は、前段に設けられた機能ブロックの処理内容に応じて設定されるパラメータで符号化を行う。この構成によれば、前段の処理内容に応じて符号化することにより、例えば、入力映像に輪郭部が少なく、平坦な絵柄が映像の多くの部分を占める場合であっても、ノイズの発生を抑え視覚的に良好な画像を提供することができる。   An image encoding device of the present invention is an image encoding device including an encoding unit that encodes an image signal, and the encoding unit is set according to the processing content of the functional block provided in the preceding stage. Encoding is performed with the parameters. According to this configuration, by encoding according to the processing content of the previous stage, for example, even when the input video has few contours and a flat picture occupies a large part of the video, the generation of noise is prevented. It is possible to suppress and provide a visually good image.

本発明のよれば、前段の処理内容に応じて符号化することにより、ノイズの発生を抑え視覚的に良好な画像を提供することができる。   According to the present invention, it is possible to provide a visually good image by suppressing the generation of noise by encoding according to the processing content of the previous stage.

(実施の形態1)
図1は、本実施形態1の画像符号化装置全体の機能ブロック図である。図1において、撮像素子部10は、映像e1を入力してアナログ/ディジタル変換後、所定の信号フォーマットでディジタル映像信号を出力する。信号処理部20は入力されたディジタル映像信号に対してフィルタ処理、フォーマット変換、輪郭強調、等の補正処理をし、補正ディジタル映像信号を出力する。制御CPU部30は撮像素子部10、信号処理部20、符号化部40へ各種動作モードを設定する。符号化部40は入力ディジタル信号を空間/時間相関性を応用してビット数を削減する。
(Embodiment 1)
FIG. 1 is a functional block diagram of the entire image coding apparatus according to the first embodiment. In FIG. 1, an image sensor unit 10 receives a video e1 and performs analog / digital conversion, and then outputs a digital video signal in a predetermined signal format. The signal processing unit 20 performs correction processing such as filter processing, format conversion, and edge enhancement on the input digital video signal, and outputs a corrected digital video signal. The control CPU unit 30 sets various operation modes in the image sensor unit 10, the signal processing unit 20, and the encoding unit 40. The encoding unit 40 reduces the number of bits of the input digital signal by applying spatial / temporal correlation.

次に、符号化部40を構成する各機能ブロックについて説明する。符号化部40は、Inter/Intra判定部100、第一スイッチ部102、直交変換部104、量子化部106、VLC部108、バッファ部110、逆量子化部112、逆直交変換部114、フレームメモリ部116、第二スイッチ部118、動き補償部120、輪郭検出部122を含む。Inter/Intra判定部100は、信号処理部20が出力した補正ディジタル映像信号と動き補償部120が出力した動き補償画像を入力してフレーム間(Inter)予測符号化を行うか、フレーム内(Intra)符号化を行うかを判定し、ブロック符号化モード情報を出力する。第一スイッチ部102は、Inter/Intra判定部100が出力した判定結果と、動き補償部120が出力した動き補償画像と、定数「0」を入力し、動き補償画像又は定数「0」を出力する。直交変換部104は、信号処理部20が出力した補正ディジタル映像信号と第一スイッチ部102の出力結果の減算結果を入力して直交変換係数を出力する。量子化部106は、直交変換部104が出力した直交変換係数と、バッファ部110が出力した量子化幅と、制御CPU部30が出力した動作モード制御信号の動作パラメータとを入力して量子化直交変換係数を出力する。VLC部108は、量子化部106が出力した量子化直交変換係数と、量子化直交変換係数に多重されているブロック符号化モード情報を入力して可変長符号を出力する。バッファ部110は、VLC部108が出力した可変長符号を一旦蓄積して一定レートで出力し、かつ内部のバッファ残留量から量子化幅を求めて量子化部106へ出力する。逆量子化部112は、量子化部106が出力した量子化直交変換係数を入力して逆量子化直交変換係数を出力する。逆直交変換部114は、逆量子化部112が出力した逆量子化直交変換係数を入力して逆直交変換係数を出力する。フレームメモリ部116は、逆直交変換部112が出力した逆直交変換係数と第二スイッチ部が出力した画素値信号の加算結果を入力して再生画像として蓄積する。第二スイッチ部118は、Inter/Intra判定部100が出力したブロック符号化モード情報と定数「0」と動き補償部120が出力した動き補償画像とを入力し、予測画素値信号を出力する。動き補償部120は、フレームメモリ部116が出力した再生画像と信号処理部20が出力した補正ディジタル映像信号とを入力し、動きと動き補償画像とを出力する。輪郭検出部122は、補正ディジタル映像信号を入力して輪郭が存在するかを判定し、輪郭検出の判定結果を出力する。   Next, each functional block constituting the encoding unit 40 will be described. The encoding unit 40 includes an Inter / Intra determination unit 100, a first switch unit 102, an orthogonal transform unit 104, a quantization unit 106, a VLC unit 108, a buffer unit 110, an inverse quantization unit 112, an inverse orthogonal transform unit 114, a frame A memory unit 116, a second switch unit 118, a motion compensation unit 120, and a contour detection unit 122 are included. The Inter / Intra determination unit 100 inputs the corrected digital video signal output from the signal processing unit 20 and the motion compensated image output from the motion compensation unit 120 and performs inter-frame (Inter) predictive coding, or intra-frame (Intra ) Determine whether to perform encoding, and output block encoding mode information. The first switch unit 102 receives the determination result output from the Inter / Intra determination unit 100, the motion compensation image output from the motion compensation unit 120, and the constant “0”, and outputs the motion compensation image or the constant “0”. To do. The orthogonal transform unit 104 inputs the corrected digital video signal output from the signal processing unit 20 and the subtraction result of the output result of the first switch unit 102, and outputs an orthogonal transform coefficient. The quantization unit 106 receives the orthogonal transform coefficient output from the orthogonal transform unit 104, the quantization width output from the buffer unit 110, and the operation parameter of the operation mode control signal output from the control CPU unit 30 and performs quantization. Output orthogonal transform coefficients. The VLC unit 108 receives the quantized orthogonal transform coefficient output from the quantizing unit 106 and the block coding mode information multiplexed on the quantized orthogonal transform coefficient, and outputs a variable length code. The buffer unit 110 temporarily accumulates and outputs the variable length code output from the VLC unit 108 at a constant rate, and obtains the quantization width from the internal buffer residual amount and outputs it to the quantization unit 106. The inverse quantization unit 112 receives the quantized orthogonal transform coefficient output from the quantization unit 106 and outputs an inverse quantized orthogonal transform coefficient. The inverse orthogonal transform unit 114 receives the inverse quantized orthogonal transform coefficient output from the inverse quantization unit 112 and outputs an inverse orthogonal transform coefficient. The frame memory unit 116 receives the addition result of the inverse orthogonal transform coefficient output from the inverse orthogonal transform unit 112 and the pixel value signal output from the second switch unit, and accumulates it as a reproduced image. The second switch unit 118 receives the block coding mode information output from the Inter / Intra determination unit 100, the constant “0”, and the motion compensated image output from the motion compensation unit 120, and outputs a prediction pixel value signal. The motion compensation unit 120 receives the reproduced image output from the frame memory unit 116 and the corrected digital video signal output from the signal processing unit 20, and outputs the motion and the motion compensated image. The contour detection unit 122 receives the corrected digital video signal, determines whether a contour exists, and outputs a determination result of contour detection.

制御CPU部30は、図示なしの外部コントローラ又はユーザインターフェース部から動作パラメータ選択信号を入力し、撮像素子部10、信号処理部20、符号化部40へ同一の動作パラメータ値を設定する。設定する動作パラメータは、輪郭補正処理のON/OFF設定が含まれる。撮像素子部10は、CCDイメージセンサ又はCMOSイメージセンサーにより構成され、図示してないレンズにより撮像面に結像した映像e1の入力光を光電効果によりディジタル映像信号として出力する。信号処理部20は、ディジタル映像信号、動作パラメータ信号を入力し、動作パラメータにしたがって補正処理を実施し、補正ディジタル映像信号を符号化部40へ出力する。補正処理の一例である輪郭補正方法の具体例は、例えば「CCD/CMOSイメージ・センサの基礎と応用」(CQ出版社、P.168)に記載された輪郭補正法がある。同書に記述があるように、輪郭補正処理により、映像平坦部へ意図せずノイズを付加することにもなる。   The control CPU unit 30 inputs an operation parameter selection signal from an external controller (not shown) or a user interface unit, and sets the same operation parameter value in the image sensor unit 10, the signal processing unit 20, and the encoding unit 40. The operation parameter to be set includes ON / OFF setting of the contour correction process. The imaging element unit 10 is configured by a CCD image sensor or a CMOS image sensor, and outputs input light of an image e1 formed on an imaging surface by a lens (not shown) as a digital video signal by a photoelectric effect. The signal processing unit 20 receives the digital video signal and the operation parameter signal, performs correction processing according to the operation parameter, and outputs the corrected digital video signal to the encoding unit 40. A specific example of the contour correction method which is an example of the correction processing is, for example, a contour correction method described in “Basics and Applications of CCD / CMOS Image Sensor” (CQ Publishing Co., P.168). As described in the document, noise is unintentionally added to the flat image portion by the contour correction process.

符号化部40は、信号処理部20が出力する補正ディジタル映像信号及び制御CPU部30が出力し量子化部106が入力する動作モード制御信号を入力し、バッファ部110から圧縮ストリーム信号e2を出力する。以下各ブロック毎に動作を説明する。尚、本図は動画像符号化方式の国際標準であるMPEG(Moving Picture Experts Group)2又はMPEG4を想定したものであるが、本発明は符号化方式を特定するものではなく、MPEG2やMPEG4以外の方式を利用しても差し支えない。同方式は画面を一定の大きさの多数のブロックに分割し、ブロック毎に符号化する。符号化効率を高めるため、参照画像を、参照画像と入力画像の相関が最も高くなるようなブロック毎の動きを検出し、その動きが示す位置から画像を構成する動きを補償して予測画像とする方法が用いられる。   The encoding unit 40 receives the corrected digital video signal output from the signal processing unit 20 and the operation mode control signal output from the control CPU unit 30 and input from the quantization unit 106, and outputs the compressed stream signal e2 from the buffer unit 110. To do. Hereinafter, the operation will be described for each block. This figure assumes MPEG (Moving Picture Experts Group) 2 or MPEG4, which is an international standard for moving picture coding systems. However, the present invention does not specify a coding system, and other than MPEG2 and MPEG4. This method can be used. In this method, the screen is divided into a large number of blocks of a certain size, and the blocks are encoded. In order to increase the coding efficiency, the reference image is detected by detecting a motion for each block such that the correlation between the reference image and the input image is the highest, and the motion of the image is compensated from the position indicated by the motion, Is used.

Inter/Intra判定部100は、信号処理部20が出力したブロック単位の補正ディジタル映像信号と動き補償部120が出力した動き補償画像とを入力し、入力画像の分散値と動き補償画像/入力画像間の予測差分との分散値を比較し、入力分散値が大きい時はフレーム間予測符号化を選択し、逆に予測差分の分散値が大きければフレーム内符号化を選択し、選択結果を第一スイッチ部102と第二スイッチ部118とVLC部108へ出力する。輪郭検出部122は、信号処理部20が出力した補正ディジタル映像信号を入力し、当該入力ブロックが輪郭を含むか否か輪郭検出方法を利用して判定し、結果を量子化部106へ出力する。輪郭検出方法の具体例としては、例えば「ディジタル画像におけるエッジ検出方法」(特開平7-14027号記載)が知られている。第一スイッチ部102は、Inter/Intra判定部100がフレーム内符号化を選択した時は固定値「0」を減算器102aへ出力し、直交変換部104が補正ディジタル映像信号を入力するようにする。第一スイッチ部102は、Inter/Intra判定部100がフレーム間符号化を選択した場合は、動き補償画像を減算器102aへ出力し、直交変換部104が予測差分を入力するようにする。直交変換部104は補正ディジタル映像信号、又は予測差分を入力し、DCT変換を実行して直交変換係数を出力する。量子化部106は、直交変換係数の情報量を削減するため、制御CPU部30が出力した動作モード制御信号と、バッファ部110が出力した量子化幅と、輪郭検出部122が出力した輪郭検出信号とから量子化特性を選択し、直交変換係数を量子化して量子化直交変換係数を出力する。   The Inter / Intra determination unit 100 receives the block-unit corrected digital video signal output from the signal processing unit 20 and the motion compensated image output from the motion compensation unit 120, and inputs the variance value of the input image and the motion compensated image / input image. When the input variance value is large, inter-frame prediction coding is selected, and when the prediction difference variance value is large, intra-frame coding is selected. The data is output to the one switch unit 102, the second switch unit 118, and the VLC unit 108. The contour detection unit 122 receives the corrected digital video signal output from the signal processing unit 20, determines whether or not the input block includes a contour using a contour detection method, and outputs the result to the quantization unit 106. . As a specific example of the contour detection method, for example, “an edge detection method in a digital image” (described in Japanese Patent Laid-Open No. 7-14027) is known. The first switch unit 102 outputs a fixed value “0” to the subtractor 102a when the Inter / Intra determination unit 100 selects intra-frame coding, and the orthogonal transform unit 104 inputs the corrected digital video signal. To do. When the Inter / Intra determination unit 100 selects inter-frame coding, the first switch unit 102 outputs the motion compensated image to the subtractor 102a, and the orthogonal transform unit 104 inputs the prediction difference. The orthogonal transform unit 104 receives the corrected digital video signal or the prediction difference, performs DCT transform, and outputs an orthogonal transform coefficient. The quantization unit 106 reduces the information amount of the orthogonal transform coefficient, the operation mode control signal output from the control CPU unit 30, the quantization width output from the buffer unit 110, and the contour detection output from the contour detection unit 122. The quantization characteristic is selected from the signal, the orthogonal transform coefficient is quantized, and the quantized orthogonal transform coefficient is output.

以下、量子化特性の決定方法の一例の概略を説明する。図2は、信号処理部20への輪郭補正指示の有効/無効及び輪郭検出部122の輪郭検出の結果によって、量子化部106の特性を適応的に変更するか否か決定する方法の一例の概略を説明するための図である。同図に示すように、輪郭補正指示の輪郭補正パラメータと輪郭検出結果により、以下の(1)、(2)、(3)、(4)の4通りの場合がある。(1)輪郭補正が有効、かつ輪郭を検出した場合は、入力画像に輪郭が存在し、信号処理部20で輪郭補正されるので、輪郭を保存しつつ符号化するこが適切であり、したがって量子化部106での特性制御は行わない。(2)輪郭補正が有効、かつ輪郭を検出しなかった場合は、輪郭が存在しないにもかかわらず、信号処理部20で輪郭補正処理が実施されているので、余分な信号成分が入力映像に加算され、結果としてノイズを含む映像が符号化部40へ入力されたと判断し、ノイズ分を除去するために、量子化特性を制御する。(3)輪郭補正が無効で、かつ輪郭を検出した場合は、輪郭補正処理が実施されていないので、量子化特性を制御する必要はない。(4)輪郭補正が無効でかつ輪郭を検出しない場合も同様に、輪郭補正処理が実施されていないので、量子化特性を制御する必要はない。つまり、(2)の場合の、入力映像に輪郭が存在せず、輪郭補正された場合は、輪郭補正信号を余分なノイズ成分と判定し、高域成分をカットする方向へ量子化特性を制御することで、当該ノイズ成分を取り除いて符号化する。   Hereinafter, an outline of an example of a method for determining the quantization characteristic will be described. FIG. 2 shows an example of a method for determining whether or not to adaptively change the characteristics of the quantization unit 106 based on the validity / invalidity of the contour correction instruction to the signal processing unit 20 and the contour detection result of the contour detection unit 122. It is a figure for demonstrating an outline. As shown in the figure, there are the following four cases (1), (2), (3), and (4) depending on the contour correction parameter of the contour correction instruction and the contour detection result. (1) When contour correction is effective and a contour is detected, the contour is present in the input image, and the contour is corrected by the signal processing unit 20. Therefore, it is appropriate to encode the image while preserving the contour. The characteristic control in the quantization unit 106 is not performed. (2) When the contour correction is effective and no contour is detected, the contour correction processing is performed by the signal processing unit 20 even though the contour does not exist. As a result, it is determined that a video including noise is input to the encoding unit 40, and the quantization characteristic is controlled in order to remove the noise. (3) When the contour correction is invalid and the contour is detected, it is not necessary to control the quantization characteristic because the contour correction processing is not performed. (4) Similarly, when the contour correction is invalid and the contour is not detected, the contour correction process is not performed, so that it is not necessary to control the quantization characteristic. In other words, in the case of (2), when no contour is present in the input video and the contour is corrected, the contour correction signal is determined as an extra noise component, and the quantization characteristic is controlled in the direction of cutting the high frequency component. By doing so, the noise component is removed for encoding.

図3は、信号処理部20への輪郭補正指示の有効/無効及び輪郭検出部122の検出結果によって、量子化部106の特性を適応的に変更するか否か決定する方法の一例の概略を説明するためのフローチャートである。処理を開始し、ステップS1にて、輪郭補正が有効か否かを判定する。ステップS1にて、輪郭補正が無効の場合(NO)、量子化特性を制御しないで終了する。ステップS1にて、輪郭補正が有効である場合(YES)、ステップS2に進み、輪郭が検出されるか否かを判定する。ステップS2にて、輪郭を検出しなかった場合(NO)、輪郭が存在しないにもかかわらず、信号処理部20で輪郭補正処理が実施されているので、余分な信号成分が入力映像に加算され、結果としてノイズを含む映像が符号化部40へ入力されたと判断し、ノイズ分を除去するために、ステップS3にて、量子化特性制御処理を実行する。ステップS2にて、輪郭を検出した場合(YES)、量子化特性を制御しないで終了する。   FIG. 3 shows an outline of an example of a method for determining whether to adaptively change the characteristics of the quantization unit 106 based on the validity / invalidity of the contour correction instruction to the signal processing unit 20 and the detection result of the contour detection unit 122. It is a flowchart for demonstrating. The process is started, and in step S1, it is determined whether or not the contour correction is valid. If the contour correction is invalid in step S1 (NO), the process ends without controlling the quantization characteristics. If the contour correction is valid in step S1 (YES), the process proceeds to step S2 to determine whether or not a contour is detected. If no contour is detected in step S2 (NO), the contour correction processing is performed in the signal processing unit 20 even though no contour exists, so an extra signal component is added to the input video. As a result, it is determined that a video including noise has been input to the encoding unit 40, and in order to remove the noise, a quantization characteristic control process is executed in step S3. If the contour is detected in step S2 (YES), the process ends without controlling the quantization characteristics.

図4は、量子化特性変更方法の一例の概略を説明するための(a)水平8画素、垂直8ラインの領域から構成されるブロックの2次元DCT変換後の各DCT係数位置と周波数の関係及び(b)ノイズ分を除去するための量子化特性制御処理を実行する際の量子化特性の関係を示す。同図(a)のCij(i=0〜7、j=0〜7)は、DCT係数であり、iは垂直方向の周波数、jは水平方向の周波数を示し、数値が大きい程、高い周波数の係数である。つまり、C00は水平、垂直ともに最低周波数である直流成分の係数、C77は水平垂直ともに最高周波数の係数である。同図(b)は、前に説明した(2)信号処理部20で輪郭補正処理が実施され、かつ輪郭を検出しなかった場合、ノイズ分を除去するための量子化特性制御処理を実行する際の量子化特性を示す。領域A1部分のみをバッファ部110より入力した量子化幅で量子化する。領域A2部分のC66、C67、C76、C77は、輪郭補正処理により付加された余分なノイズ成分であると判断し、量子化処理をせず、結果として符号化時に削除されることを示している。   FIG. 4 is a diagram for explaining an outline of an example of the quantization characteristic changing method. (A) Relationship between each DCT coefficient position and frequency after two-dimensional DCT conversion of a block constituted by a region of 8 horizontal pixels and 8 vertical lines. And (b) shows the relationship between the quantization characteristics when performing the quantization characteristic control processing for removing noise. Cij (i = 0 to 7, j = 0 to 7) in FIG. 6A is a DCT coefficient, i is a frequency in the vertical direction, j is a frequency in the horizontal direction, and the higher the value, the higher the frequency. Is the coefficient. That is, C00 is a coefficient of the DC component having the lowest frequency in both horizontal and vertical directions, and C77 is a coefficient of the highest frequency in both horizontal and vertical directions. In FIG. 6B, when the contour correction process is performed by the signal processing unit 20 described above and no contour is detected, the quantization characteristic control process for removing noise is executed. The quantization characteristic at the time is shown. Only the area A1 is quantized with the quantization width input from the buffer unit 110. C66, C67, C76, and C77 in the area A2 are judged to be extra noise components added by the contour correction process, and are not quantized, and are consequently deleted at the time of encoding. .

逆量子化部112は、量子化直交変換係数を入力し、量子化時と同一の量子化幅で逆量子化し、逆量子化直交変換係数を出力する。逆直交変換部114は、逆量子化直交変換係数を入力して、逆直交変換し、逆直交変換係数を出力する。第二スイッチ部118は、Inter/Intra判定結果がフレーム内符号化を示している時は「0」を加算器118aへ出力し、フレーム間符号化を示している時は動き補償画像を加算器118aへ出力し、フレームメモリ部116へ量子化誤差を含む再生画像を出力するようにする。VLC部108は、量子化直交変換係数、Inter/Intra判定結果、動き補償予測付随情報を入力し、これらを可変長符号化してバッファ部110へ出力する。バッファ部110は不定速度で入力される可変長符号を一旦蓄積し、一定速度で出力するとともに、内部蓄積符号量に比例させた量子化幅を算出して量子化部106へ出力する。動き補償部120は、補正ディジタル映像信号、フレームメモリ部116から再生画像を入力し、ブロックマッチング法で動きを検出し、動き補償画像、付随情報(動き補償の有効/無効、動きベクトル)、等の動き検出情報を出力する。ブロックマッチング法の具体例としては「画像の帯域圧縮と符号化技術」(日刊工業新聞社、P.61〜P.62)の記載内容を挙げることができる。   The inverse quantization unit 112 receives the quantized orthogonal transform coefficient, performs inverse quantization with the same quantization width as when quantized, and outputs an inverse quantized orthogonal transform coefficient. The inverse orthogonal transform unit 114 receives the inverse quantized orthogonal transform coefficient, performs inverse orthogonal transform, and outputs an inverse orthogonal transform coefficient. The second switch unit 118 outputs “0” to the adder 118a when the Inter / Intra determination result indicates intra-frame coding, and adds the motion compensation image to the adder 118a when inter-frame coding is indicated. The reproduced image including the quantization error is output to the frame memory unit 116. The VLC unit 108 receives the quantized orthogonal transform coefficient, the Inter / Intra determination result, and motion compensation prediction accompanying information, performs variable length coding on these, and outputs them to the buffer unit 110. The buffer unit 110 temporarily stores a variable length code input at an indefinite speed, outputs the variable length code at a constant speed, calculates a quantization width proportional to the amount of internally stored codes, and outputs it to the quantization unit 106. The motion compensation unit 120 receives a corrected digital video signal, a reproduced image from the frame memory unit 116, detects a motion by a block matching method, a motion compensated image, accompanying information (valid / invalid of motion compensation, motion vector), etc. The motion detection information is output. Specific examples of the block matching method include the contents described in "Image Band Compression and Coding Technology" (Nikkan Kogyo Shimbun, P.61-P.62).

図5は、動き補償部120の処理内容の一例の概略を説明するフローチャートである。先ず、ステップS21にて、ブロックマッチング法により連続する二つの画像フレームの動きベクトル、動き補償画像、動き補償予測付随情報、等の動き検出情報を求める。次いで、ステップS22にて、動き補償画像と動き補償前(動き量を0とした場合)の画像のいずれが符号化効率が良好かを補正ディジタル映像信号との差分絶対値和によって判定する。次いで、ステップS23にて、判定結果を反映した予測画像を第一スイッチ部102、Inter/Intra判定部100、第二スイッチ部118へ出力し、動き補償の付随情報をVLC部108へ出力する。   FIG. 5 is a flowchart for explaining an outline of an example of processing contents of the motion compensation unit 120. First, in step S21, motion detection information such as motion vectors of two consecutive image frames, motion compensated images, motion compensation prediction-accompanying information, and the like are obtained by the block matching method. Next, in step S22, it is determined based on the sum of absolute differences from the corrected digital video signal which of the motion compensated image and the image before motion compensation (when the motion amount is 0) has better coding efficiency. Next, in step S <b> 23, the predicted image reflecting the determination result is output to the first switch unit 102, the Inter / Intra determination unit 100, and the second switch unit 118, and the accompanying information of motion compensation is output to the VLC unit 108.

本実施形態では上記のように、信号処理部20での輪郭補正の有無と符号化部40での輪郭検出結果により、量子化特性補正の必要性を判断し、必要と判断した場合は、DCT係数の高域成分を輪郭補正時に意図せず加算されたノイズと判断して除去するように量子化特性を変更する。また、量子化特性の変更は、輪郭補正が実施され、かつ入力映像に輪郭が存在しないブロックについてのみ、高周波成分を除去する。したがって、映像に輪郭が存在する部分は、輪郭補正後の映像をそのまま符号化するので、輪郭部の解像感を保ちながら符号化することができ、映像に輪郭が存在しないブロックについては、輪郭補正時に加算された補正信号を除去して符号化するので、平坦部への意図しないノイズ付加を防止することができる。   In the present embodiment, as described above, the necessity of the quantization characteristic correction is determined based on the presence / absence of the contour correction in the signal processing unit 20 and the contour detection result in the encoding unit 40. The quantization characteristic is changed so that the high frequency component of the coefficient is judged to be unintentionally added noise during contour correction and removed. Also, the quantization characteristic is changed by removing high-frequency components only for blocks in which contour correction is performed and no contour exists in the input video. Therefore, the portion where the contour exists in the video is encoded as it is with the contour-corrected video as it is, and can be encoded while maintaining the resolution of the contour portion. Since the correction signal added at the time of correction is removed and encoded, unintentional noise addition to the flat portion can be prevented.

(実施の形態2)
図6は、本発明の実施の形態2の画像符号化装置全体の機能ブロック図である。実施の形態2の画像符号化装置は、実施の形態1の輪郭検出部122が削除され、代わりに輪郭検出前置フィルタ部130が加わっている。その他の構成は実施の形態1と同様である。実施の形態2の画像符号化装置は、輪郭検出前置フィルタ部130以外の動作は、実施の形態1と同様である。輪郭検出前置フィルタ部130は、信号処理部20が出力した補正ディジタル映像信号とCPU部30が出力した動作モード制御信号を入力し、前置フィルタを適応するか否かを判断する。適応する場合はフィルタ処理した映像をInter/Intra判定部100及び動き補償部120へ出力し、適応しない場合は入力映像をInter/Intra判定部100及び動き補償部120へ出力する。
(Embodiment 2)
FIG. 6 is a functional block diagram of the entire image coding apparatus according to the second embodiment of the present invention. In the image coding apparatus according to the second embodiment, the contour detection unit 122 according to the first embodiment is deleted, and a contour detection pre-filter unit 130 is added instead. Other configurations are the same as those of the first embodiment. The operation of the image coding apparatus according to the second embodiment is the same as that of the first embodiment except for the contour detection pre-filter unit 130. The contour detection pre-filter unit 130 receives the corrected digital video signal output from the signal processing unit 20 and the operation mode control signal output from the CPU unit 30 and determines whether to apply the pre-filter. In the case of adaptation, the filtered video is output to the Inter / Intra determination unit 100 and the motion compensation unit 120. In the case of non-adaptation, the input video is output to the Inter / Intra determination unit 100 and the motion compensation unit 120.

次に、輪郭検出前置フィルタ部130の動作を説明する。図7は、信号処理部20への輪郭補正指示の有効/無効と輪郭検出前置フィルタ部130の輪郭検出結果によって、前置フィルタを適応するか否か決定する方法の一例の概略を説明するための図である。同図に示すように、輪郭補正指示の輪郭補正パラメータと、実施の形態1と同一手法による輪郭検出結果により、以下の(1)、(2)、(3)、(4)の4通りの場合がある。(1)輪郭補正が有効、かつ輪郭を検出した場合は、入力画像に輪郭が存在し、信号処理部20で輪郭補正されるので、輪郭を保存しつつ符号化するのが適切である。したがって、輪郭検出前置フィルタ部130での前置フィルタ処理は実施しない。(2)輪郭補正が有効、かつ輪郭を検出しなかった場合は、輪郭が存在しないにもかかわらず、信号処理部20で輪郭補正処理が実施されているので、余分な信号成分が入力映像に加算され、結果としてノイズを含む映像が符号化部40へ入力されたと判断し、ノイズ分を除去するために、輪郭検出前置フィルタ部130での前置フィルタ処理を実施する。(3)輪郭補正が無効で、かつ輪郭を検出した場合は、輪郭補正処理が実施されていないので、輪郭検出前置フィルタ部130での前置フィルタ処理はしない。(4)輪郭補正が無効でかつ輪郭を検出しない場合も同様に、輪郭補正処理が実施されていないので、輪郭検出前置フィルタ部130での前置フィルタ処理はしない。つまり、(2)の場合の、入力映像に輪郭が存在せず、輪郭補正された場合は、輪郭補正信号を余分なノイズ成分と判定し、前置フィルタを用いて高域成分をカットすることで、当該ノイズ成分を取り除いて符号化する。   Next, the operation of the contour detection pre-filter unit 130 will be described. FIG. 7 illustrates an outline of an example of a method for determining whether or not to apply a pre-filter according to validity / invalidity of a contour correction instruction to the signal processing unit 20 and a contour detection result of the contour detection pre-filter unit 130. FIG. As shown in the figure, the following four types (1), (2), (3), and (4) are determined based on the contour correction parameter of the contour correction instruction and the contour detection result by the same method as in the first embodiment. There is a case. (1) When contour correction is effective and a contour is detected, the contour is present in the input image, and the contour is corrected by the signal processing unit 20, so that it is appropriate to encode the contour while preserving it. Therefore, the pre-filter process in the contour detection pre-filter unit 130 is not performed. (2) When the contour correction is effective and no contour is detected, the contour correction processing is performed by the signal processing unit 20 even though the contour does not exist. As a result, it is determined that a video including noise is input to the encoding unit 40, and in order to remove the noise, a prefiltering process is performed in the contour detection prefilter unit 130. (3) When the contour correction is invalid and the contour is detected, the contour correction processing is not performed, and therefore the pre-filter processing in the contour detection pre-filter unit 130 is not performed. (4) Similarly, when the contour correction is invalid and the contour is not detected, the contour correction processing is not performed, and therefore the pre-filter processing in the contour detection pre-filter unit 130 is not performed. That is, in the case of (2), when no contour is present in the input video and contour correction is performed, the contour correction signal is determined as an extra noise component, and the high frequency component is cut using a pre-filter. Then, the noise component is removed and encoding is performed.

次に前置フィルタの動作を説明する。図8は、映像信号と輪郭補正処理により加算された信号の周波数特性を説明するための図である。横軸は周波数であり、fsはディジタル映像信号のサンプリング周波数であり、入力映像信号は周波数fs/2までの信号を含むことができる。分布Aはディジタル映像信号の周波数分布を示したものであり、低域部の振幅が大きく、高域になるにしたがって振幅は小さくなり、図の例ではf1で振幅が0になる。分布Bは、信号処理部20での輪郭補正処理により付加される高域信号の分布であり、図の例ではf2からfs/2の高域部に存在する。同図のように映像に輪郭が存在しない場合は、輪郭補正信号はノイズ成分となる。   Next, the operation of the prefilter will be described. FIG. 8 is a diagram for explaining the frequency characteristics of the video signal and the signal added by the contour correction process. The horizontal axis represents the frequency, fs represents the sampling frequency of the digital video signal, and the input video signal can include signals up to the frequency fs / 2. Distribution A shows the frequency distribution of the digital video signal. The amplitude in the low frequency region is large, and the amplitude decreases as the frequency becomes high. In the example shown in the figure, the amplitude becomes 0 at f1. The distribution B is a distribution of the high frequency signal added by the contour correction processing in the signal processing unit 20, and exists in the high frequency region from f2 to fs / 2 in the example of the figure. If no contour exists in the video as shown in the figure, the contour correction signal becomes a noise component.

図9は、前置フィルタの周波数特性図を示す。周波数f1以下の信号は利得が1.0であり、f1〜f2の周波数で徐々に利得が小さくなり、f2で0となる。従って前置フィルタ特性はf1以下の映像信号成分を通過させ、f2以上のノイズ成分を遮断することができる。   FIG. 9 shows a frequency characteristic diagram of the prefilter. A signal having a frequency of f1 or less has a gain of 1.0, and the gain gradually decreases at frequencies of f1 to f2, and becomes zero at f2. Therefore, the prefilter characteristic can pass a video signal component of f1 or less and block a noise component of f2 or more.

本実施形態では上記のように、信号処理部20での輪郭補正の有無と符号化部40での輪郭検出結果により、前置フィルタ処理の必要性を判断し、必要と判断した場合は、高域周波数成分を輪郭補正時に意図せず加算されたノイズと判断して除去するために前置フィルタ処理を実施する。前置フィルタ処理は、輪郭補正が実施され、かつ入力映像に輪郭が存在しないブロックについてのみ実施される。したがって、映像に輪郭が存在する部分は、輪郭補正後の映像をそのまま符号化するので、輪郭部の解像感を保ちながら符号化することができ、映像に輪郭が存在しないブロックについては、輪郭補正時に加算された補正信号を除去して符号化するので、平坦部への意図しないノイズ付加を防止することができる。   In the present embodiment, as described above, the necessity of the prefiltering process is determined based on the presence / absence of the contour correction in the signal processing unit 20 and the contour detection result in the encoding unit 40. A prefiltering process is performed in order to determine and remove the frequency component from the unintentionally added noise during contour correction. The pre-filtering process is performed only for blocks for which contour correction is performed and no contour exists in the input video. Therefore, the portion where the contour exists in the video is encoded as it is with the contour-corrected video as it is, and can be encoded while maintaining the resolution of the contour portion. Since the correction signal added at the time of correction is removed and encoded, unintentional noise addition to the flat portion can be prevented.

図10は、信号処理部20への輪郭補正指示の有効/無効と輪郭検出前置フィルタ部130の輪郭検出結果によって、前置フィルタを適応するか否か決定する方法の一例の概略を説明するためのフローチャートである。先ず、開始すると、ステップS31にて、輪郭補正が有効か否かを判定する。ステップS31にて、輪郭補正が無効の場合(NO)、前置フィルタ処理は実施しないで、終了する。ステップS31にて、輪郭補正が有効の場合(YES)、ステップS32に進み、輪郭を検出したか否かを判定する。ステップS32にて、輪郭を検出した場合(YES)は、前置フィルタ処理は実施しないで、終了する。ステップS32にて、輪郭を検出しなかった場合(NO)、輪郭が存在しないにもかかわらず、信号処理部20で輪郭補正処理が実施されているので、余分な信号成分が入力映像に加算され、結果としてノイズを含む映像が符号化部40へ入力されたと判断し、ノイズ分を除去するために、ステップS33にて、輪郭検出前置フィルタ部130での前置フィルタ処理を実施する。   FIG. 10 illustrates an outline of an example of a method for determining whether or not to apply a pre-filter according to validity / invalidity of a contour correction instruction to the signal processing unit 20 and a contour detection result of the contour detection pre-filter unit 130. It is a flowchart for. First, when started, it is determined in step S31 whether or not contour correction is effective. In step S31, when the contour correction is invalid (NO), the prefiltering process is not performed and the process ends. If the contour correction is valid in step S31 (YES), the process proceeds to step S32 to determine whether or not a contour has been detected. If the contour is detected in step S32 (YES), the prefiltering process is not performed and the process ends. If no contour is detected in step S32 (NO), the contour correction processing is performed in the signal processing unit 20 even though no contour exists, so an extra signal component is added to the input video. As a result, it is determined that a video including noise has been input to the encoding unit 40, and in order to remove the noise, a pre-filter process in the contour detection pre-filter unit 130 is performed in step S33.

以上説明したように、本発明は、符号化部40が、符号化部40前段に設置された撮像素子や信号処理部20への設定パラメータを参照して映像符号化パラメータを適応的に選択することで、符号化部40への入力映像の性質に応じた符号化が可能となる。映像符号化パラメータを時間的又は空間的に固定することによって生じる悪影響を軽減し、符号化部40内でパラメータ選択のための複雑な計算処理を軽減する効果が極めて高いという利点がある。   As described above, according to the present invention, the encoding unit 40 adaptively selects the video encoding parameter with reference to the setting parameters for the image sensor and the signal processing unit 20 installed in the preceding stage of the encoding unit 40. Thus, encoding according to the nature of the input video to the encoding unit 40 becomes possible. There is an advantage that the adverse effect caused by fixing the video encoding parameter temporally or spatially is reduced, and the effect of reducing complicated calculation processing for parameter selection in the encoding unit 40 is extremely high.

本発明の画像符号化装置は、符号化部が、符号化部前段に設置された撮像素子や信号処理部への設定パラメータを参照して映像符号化パラメータを適応的に選択することで、符号化部への入力映像の性質に応じた符号化が実現でき、また映像符号化パラメータを時間的又は空間的に固定することによって生じる悪影響を軽減し、符号化部内でパラメータ選択のための複雑な計算処理を軽減する画像符号化に有用である。   In the image encoding device of the present invention, the encoding unit adaptively selects the video encoding parameter with reference to the setting parameters for the image sensor and the signal processing unit installed in the preceding stage of the encoding unit, Encoding according to the nature of the input video to the encoding unit can be realized, and adverse effects caused by temporally or spatially fixing video encoding parameters can be reduced, and complex parameter selection can be performed within the encoding unit. This is useful for image coding that reduces calculation processing.

実施の形態1の画像符号化装置全体の機能ブロック図Functional block diagram of entire image coding apparatus according to Embodiment 1 信号処理部への輪郭補正指示の有効/無効及び輪郭検出部の輪郭検出の結果によって、量子化部の特性を適応的に変更するか否か決定する方法の一例の概略を説明するための図The figure for demonstrating the outline of an example of the method of determining whether the characteristic of a quantization part is changed adaptively by the result of the validity / invalidity of the outline correction instruction | indication to a signal processing part, and the outline detection result of an outline detection part 信号処理部への輪郭補正指示の有効/無効及び輪郭検出部の検出結果によって、量子化部の特性を適応的に変更するか否か決定する方法を示すフローチャートThe flowchart which shows the method of determining whether the characteristic of a quantization part is changed adaptively by the validity / invalidity of the outline correction instruction | indication to a signal processing part, and the detection result of a contour detection part. 量子化特性変更方法を説明する図Diagram explaining how to change quantization characteristics 動き補償部の処理内容を示すフローチャートである。It is a flowchart which shows the processing content of a motion compensation part. 本発明の実施の形態2の画像符号化装置全体の機能ブロック図Functional block diagram of the entire image coding apparatus according to the second embodiment of the present invention 信号処理部への輪郭補正指示の有効/無効と輪郭検出前置フィルタ部の輪郭検出結果によって、前置フィルタを適応するか否か決定する方法を示す図The figure which shows the method of determining whether to apply a prefilter by the validity / invalidity of the outline correction instruction | indication to a signal processing part, and the outline detection result of an outline detection prefilter part 映像信号と輪郭補正処理により加算された信号の周波数特性を示す図The figure which shows the frequency characteristic of the signal added by the image signal and the contour correction processing 前置フィルタの周波数特性を示す図Diagram showing frequency characteristics of prefilter 信号処理部への輪郭補正指示の有効/無効と輪郭検出前置フィルタ部の輪郭検出結果によって、前置フィルタを適応するか否か決定する方法を示すフローチャートThe flowchart which shows the method of deciding whether to apply a prefilter by the validity / invalidity of the contour correction instruction | indication to a signal processing part, and the contour detection result of a contour detection prefilter part

符号の説明Explanation of symbols

20 信号処理部
30 制御CPU部
40 符号化部
20 signal processing unit 30 control CPU unit 40 encoding unit

Claims (4)

画像信号の符号化を行う符号化部を含む画像符号化装置であって、
前記符号化部は、前段に設けられた機能ブロックの処理内容に応じて設定されるパラメータで符号化を行う画像符号化装置。
An image encoding apparatus including an encoding unit that encodes an image signal,
The encoding unit is an image encoding apparatus that performs encoding with parameters set according to the processing content of a functional block provided in the preceding stage.
画像信号の符号化を行う符号化部を含む画像符号化装置であって、
撮像素子と、前記撮像素子から出力された信号を補正する信号処理部と、
映像を圧縮符号化する符号符号化部とを備え、
前記符号化部が前記撮像素子と前記信号処理部との処理内容に応じて設定されるパラメータで符号化を行う請求項1記載の画像符号化装置。
An image encoding apparatus including an encoding unit that encodes an image signal,
An image sensor, and a signal processing unit that corrects a signal output from the image sensor;
A code encoding unit for compressing and encoding the video,
The image encoding apparatus according to claim 1, wherein the encoding unit performs encoding with parameters set in accordance with processing contents of the image sensor and the signal processing unit.
前記符号化部は、前段に設けられた信号処理部の輪郭補正パラメータに応じて設定される量子化特性で符号化を行う請求項1記載の画像符号化装置。   The image coding apparatus according to claim 1, wherein the coding unit performs coding with a quantization characteristic set in accordance with a contour correction parameter of a signal processing unit provided in a previous stage. 前記符号化部は、前段に設けられた信号処理部の輪郭補正パラメータに応じて選択した周波数特性のフィルター処理後の画像信号を符号化する請求項1記載の画像符号化装置。   The image encoding device according to claim 1, wherein the encoding unit encodes an image signal after filter processing having a frequency characteristic selected in accordance with a contour correction parameter of a signal processing unit provided in a preceding stage.
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