JP2008510356A - 環状映像の参照画素補間方法、その装置、環状映像符号化方法、その装置及び環状映像復号化方法ならびにその装置 - Google Patents
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Abstract
本発明による環状映像の参照画素を補間する方法は、環状映像の歪曲方向に配列された複数の参照画素を選択するステップと、選択された複数の参照画素の値に基づいて補間しようとする対象参照画素の値を補間するステップと、を含む。このような本発明によれば、環状映像の歪曲特性を考慮して環状映像の空間的相関関係を利用して補間を行うことによって、環状映像の画面間予測を効果的に行える。
Description
画面間予測(Inter Prediction)は、ブロック基盤動き補償(block−based motion compensation)を使用して、一つまたはそれ以上の以前に符号化されたビデオフレームまたはフィールドから予測モデルを生成する。
補間は、次の数式を利用して画素値を求めるが、図4でbの画素値を求めるためには数式1を利用する。
b=round((E−5F+20G+20H−5I+J)/32)
a=round((G+b+1)/2)
あらゆる動画コーデックの基本処理単位の形態が2次元平面方形のブロックまたはマクロブロックであるために、円形の歪曲を持つ環状映像を処理するには図6A及び図6Bに図示したようなエラーが発生する。図6A及び図6Bは、環状映像をH.264ベースラインプロファイルから選んだ画面間予測データである。図6Bを参照すれば、人の顔の形態の一部が空いている状態にある。図6A及び図6Bに図示したようなブロッキング現象が現れる理由は、画面間予測実行時に利用される1/2pel及び1/4pelの6タップフィルターの参照画素を参照する座標の空間的相関関係が相対的に低いためである。
前記配列された複数の参照画素は、前記環状映像の中心から補間しようとする対象参照画素の位置までを半径とする円の円周方向に配列されており、前記対象参照画素から前記円周上の所定距離以内に位置する参照画素を含むことが望ましい。
前記補間ステップは、前記複数の参照画素の各画素値にそれぞれ所定の加重値を乗算するステップと、前記所定の加重値がそれぞれ乗算された参照画素の値をいずれも加算して対象参照画素の値を獲得するステップと、を含むことが望ましい。
図7は、本発明による符号化/復号化システムの概略図である。
本発明による符号化装置100は、環状映像を受信して環状映像の歪曲方向を考慮して画面間予測時補間を行って、環状映像を符号化する。符号化された環状映像は、ネットワークなどを通じて復号化装置200に受信され、復号化装置200では同様に環状映像の歪曲方向を考慮して画面間予測時補間を行って符号化された環状映像を復号化する。このように復号化された環状映像は、平面映像変換装置300により平面映像に変換されてユーザに出力されうる。
図8を参照すれば、符号化装置は、動き推定部1と、動き補償部2と、加算部3と、DCT変換部4と、量子化部5と、再配置部6と、エントロピー符号化部7と、逆量子化部9と、逆DCT変換部8と、加算部12とを備える。
符号化装置は、二つのデータフロー経路を備える。一つは、左側から右側に進行するフォワード経路であり、他の一つは、右側から左側に進行する再構成経路である。
符号化のための入力映像フレームFnは、(16x16の輝度領域とこれと関連した色差サンプルに該当する)マクロブロック単位で処理される。
動き推定部1は、現在入力フレームFnと以前に符号化された参照フレームF’n−1とを比較して、動き推定部分がF’n−1内でFn内の現在のマクロブロックと一致するまたは類似していると判断される16x16領域を探す。現在マクロブロックの位置と選択された参照領域との間の差が動きベクトルとなる。
加算部3は、現在マクロブロックから予測マクロブロックPを引いて差マクロブロックDnを生成する。
符号化されたマクロブロック係数Xは、他のマクロブロックの符号化のためのフレームを再構成するためにデコーディングされる。すなわち、係数Xは、逆量子化部9により逆量子化され、逆DCT変換部8により逆DCT変換されて差マクロブロックDn’を生成する。これは、信号損失による影響で元来の差マクロブロックDnと同一ではない。
図9を参照すれば、動き推定部1により、入力映像である環状映像の中心を円の中心とする円の円周方向に配列された複数の参照画素に基づいて補間を行って、環状映像の動きが推定される(910)。
図10を参照すれば、復号化装置は、エントロピー復号化部21と、再配置部22と、逆量子化部23と、逆DCT変換部24と、加算部25と、動き補償部26とを備える。
復号化装置のエントロピー復号化部21は、NALから圧縮されたビットストリームを受信して、ビットストリームをエントロピー復号化して各マクロブロックの係数、動きベクトル、そしてヘッダを抽出する。
動き補償部26は、参照画素補間部27と予測マクロブロック決定部28とを備える。参照画素補間部27は、符号化装置の参照画素補間部10のような機能を行う。すなわち、参照画素補間部27は、本発明によって、入力映像が環状映像であることに鑑みて、環状映像の歪曲を考慮して参照画素を補間する。すなわち、参照画素補間部27は、参照画素を補間する時に、従来のように水平方向や垂直方向の参照画素を利用して補間するものではなく、環状映像の歪曲方向に配列された参照画素を利用して補間を行う。ここで、“環状映像の歪曲方向に配列された参照画素”とは、前記環状映像の中心から補間しようとする対象参照画素の位置までを半径とする円の円周方向に配列され、前記対象参照画素に隣接した複数個の画素をいう。これについては、詳細に後述する。予測マクロブロック決定部28は、補間された参照画素に対して動きベクトルを利用して予測マクロブロックPを決定する。
図11を参照すれば、復号化装置により受信された圧縮ビットストリームは、エントロピー復号化部21によりエントロピー復号化され(1110)、エントロピー復号化されたデータサンプルは、再配置部22によりランレベルコーディングと再配置の逆過程が行われ(1120)、再配置されたデータサンプルは、逆量子化部23により逆量子化され(1130)、逆量子化されたデータサンプルは、逆DCT変換部24により逆DCT変換されて(1140)、差マクロブロックD’nとして生成される。
図12Aに図示したように、2次元極座標系(平面極座標系、plane polar coordinate system)は原点からの距離と方位角により定義される。図12Aでrは、原点から点Pまでの距離を、θは、水平軸から逆時計回り方向に測定した方位角を表す。したがって、点Pの位置は(r,θ)で表示できるが、r及びθを2次元極座標と呼ぶ。
2次元極座標と2次元直角座標との関係は次のように整理できる。
図12Cに図示したような2次元平面映像の水平概念は、図12Dに図示したような円周率を適用した曲線の概念に変わる。
ここでの条件は、2次元極座標系の数式の半径rが同じであるという条件を満たせねばならない。
また図12Eに図示したような2次元平面映像の垂直概念は、図12Fに図示したような同一角を持って半径値のr増減で直線を描けなければならない。
図13Aに図示したような環状映像の1四分面では、歪曲された形態に沿って大きい矢印のような形態に動きが発生する。
図13Bは、図13Aに図示された環状映像の1四分面内に存在する領域1300の一部を表す。例えば、画素j値を補間しようとすれば、従来には水平方向のcc、dd、h、m、ee、ffに加重分値を適用して補間したが、本発明によれば、図13Bに図示された矢印方向に配列された画素値を利用して補間を行う。すなわち、本発明によれば、画素j値は、画素1301、画素1302、画素1303、画素1304、画素1305、画素1306の値に加重値を適用して補間する。画素j値だけでなく画素b、h、m、sも同様に環状映像の歪曲方向に配列された画素値を参照して補間を行う。従来に垂直や水平方向から参照せねばならない画素値を、図13Bの黒色方形のように参照画素の位置を変化させて画素値を参照する。また、マクロブロックの位置による2次元極座標変換でθを探して垂直方向に勾配を変化させて、図13Bに図示した参照画素の値を取る。
図14Bは、図14Aに図示された環状映像の2四分面内に存在する領域1400の一部を表す。例えば、画素j値を補間しようとすれば、従来には水平方向のcc、dd、h、m、ee、ffに加重分値を適用して補間したが、本発明によれば、図14Bに図示された矢印方向に配列された画素値を利用して補間を行う。すなわち、本発明によれば、画素j値は、画素1401、画素1402、画素1403、画素1404、画素1405、画素1406の値に加重値を適用して補間する。画素j値だけでなく画素b、h、m、sも同様に環状映像の歪曲方向に配列された画素値を参照して補間を行う。
図15Aに図示したような環状映像の1四分面と4四分面との境界にある領域1500では、図15Bに図示された矢印のような方向の画素を参照して補間を行う。
1/2pel値=round((aA+bB+cC+dD+eE+fF)/K)
6タップフィルターを使用する場合に、A、B、C、D、E、Fは、環状映像の歪曲方向に配列されており、補間しようとする対象画素に隣接した6個の画素を表す。
ここで、補間に利用される周辺画素AないしFの位置は、あらかじめシステムで適切な位置を決定して計算した後、テーブル形態を記憶していて、補間を行う時にこのようなテーブルから対象画素の周辺画素を検索して利用してもよく、または、補間する度に所定の数式を利用して対象画素の補間に利用される周辺画素の位置を計算してもよい。
1/4pelの場合にも、1/2pelに適用された補間方法を同一に適用できる。
従来技術によるH.264の場合には、環状映像の歪曲された部分を正常に参照できずに、映像の一部分にブロッキング現象が現れたことを観察できる一方、本発明によって環状映像の歪曲方向を考慮して補間を行ったH.264の場合には、映像のブロッキング現象なしに映像予測されたことが分かる。
200;複合化装置
300;平面映像変換装置
Claims (16)
- 環状映像の参照画素を補間する方法において、
前記環状映像の歪曲方向に配列された複数の参照画素を選択するステップと、
前記選択された複数の参照画素の値に基づいて前記補間しようとする対象参照画素の値を補間するステップと、を含むことを特徴とする補間方法。 - 前記配列された複数の参照画素は、前記環状映像の中心から補間しようとする対象参照画素の位置までを半径とする円の円周方向に配列されており、前記対象参照画素から前記円周上の所定距離以内に位置する参照画素を含むことを特徴とする請求項1に記載の補間方法。
- 前記複数の参照画素選択ステップは、
所定の数式により決定された前記複数の参照画素に対する位置を利用して、前記複数の参照画素を選択するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の補間方法。 - 前記複数の参照画素選択ステップは、
前記円の円周方向に配列された複数の参照画素の位置を保存しているテーブルを利用して、前記複数の参照画素を選択するステップを含むことを特徴とする請求項1に記載の補間方法。 - 前記対象参照画素は、1/2pelまたは1/4pelであることを特徴とする請求項1に記載の補間方法。
- 前記補間ステップは、
前記複数の参照画素の各画素値にそれぞれ所定の加重値を乗算するステップと、
前記所定の加重値がそれぞれ乗算された参照画素の値をいずれも加算して対象参照画素の値を獲得するステップと、を含むことを特徴とする請求項1に記載の補間方法。 - 環状映像の参照画素を補間する装置において、
前記環状映像の歪曲方向に配列された複数の参照画素を選択する参照画素選択部と、
前記選択された複数の参照画素の値に基づいて前記補間しようとする対象参照画素の値を補間する補間部と、を備えることを特徴とする補間装置。 - 前記配列された複数の参照画素は、前記環状映像の中心から補間しようとする対象参照画素の位置までを半径とする円の円周方向に配列されており、前記対象参照画素から前記円周上の所定距離以内に位置する参照画素を含むことを特徴とする請求項7に記載の補間装置。
- 前記参照画素選択部は、
所定の数式により決定された前記複数の参照画素に対する位置を利用して、前記複数の参照画素を選択することを特徴とする請求項7に記載の補間装置。 - 前記参照画素選択部は、
前記円の円周方向に配列された複数の参照画素の位置を保存しているテーブルを利用して、前記複数の参照画素を選択することを特徴とする請求項7に記載の補間装置。 - 前記対象参照画素は、1/2pelまたは1/4pelであることを特徴とする請求項7に記載の補間装置。
- 前記補間部は、
前記複数の参照画素の各画素値にそれぞれ所定の加重値を乗算して、前記所定の加重値がそれぞれ乗算された参照画素の値をいずれも加算して対象参照画素の値を獲得することを特徴とする請求項7に記載の補間装置。 - 環状映像を符号化する方法において、
前記環状映像の中心から補間しようとする対象参照画素の位置までを半径とする円の円周方向に配列された複数の参照画素の値に基づいて、前記補間しようとする対象参照画素の値を補間し、前記環状映像の動きを推定することによって現在マクロブロックの予測された予測マクロブロックを決定するステップと、
前記予測されたマクロブロックと原マクロブロックとの差をDCT変換し、前記変換されたDCT係数を量子化し、前記量子化されたDCT変換係数を再配置し、前記再配置されたDCT変換係数をエントロピー符号化するステップと、を含むことを特徴とする環状映像符号化方法。 - 環状映像を符号化する装置において、
前記環状映像の中心から補間しようとする対象参照画素の位置までを半径とする円の円周方向に配列された複数の参照画素の値に基づいて、前記補間しようとする対象参照画素の値を補間して、前記環状映像の動きを推定することによって現在マクロブロックの予測された予測マクロブロックを決定する動き推定及び補償部と、
前記予測されたマクロブロックと原マクロブロックとの差をDCT変換するDCT変換部と、
前記変換されたDCT係数を量子化する量子化部と、
前記量子化されたDCT変換係数を再配置する再配置部と、
前記再配置されたDCT変換係数をエントロピー符号化するエントロピー符号化部と、を備えることを特徴とする環状映像符号化装置。 - 環状映像復号化方法において、
受信された符号化されたビットストリームをエントロピー復号化し、エントロピー復号化されたデータサンプルを再配置し、前記再配置されたデータサンプルを逆量子化し、前記逆量子化されたデータサンプルを逆DCT変換して逆DCT係数を生成するステップと、
前記環状映像の中心から補間しようとする対象参照画素の位置までを半径とする円の円周方向に配列された複数の参照画素の値に基づいて、前記補間しようとする対象参照画素の値を補間して、現在マクロブロックの予測された予測マクロブロックを決定するステップと、
前記逆DCT係数からなるマクロブロックと前記予測マクロブロックとを加算するステップと、を含むことを特徴とする環状映像復号化方法。 - 環状映像復号化装置において、
符号化装置から受信されたビットストリームをエントロピー復号化するエントロピー復号化部と、
エントロピー復号化されたデータサンプルを再配置する再配置部と、
前記再配置されたデータサンプルを逆量子化する逆量子化部と、
前記逆量子化されたデータサンプルを逆DCT変換して逆DCT係数を生成する逆DCT変換部と、
前記環状映像の中心から補間しようとする対象参照画素の位置までを半径とする円の円周方向に配列された複数の参照画素の値に基づいて、前記補間しようとする対象参照画素の値を補間して、現在マクロブロックの予測された予測マクロブロックを決定する動き補償部と、
前記逆DCT係数からなるマクロブロックと前記予測マクロブロックとを加算する加算部と、を備えることを特徴とする環状映像復号化装置。
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