JP2010109640A - Video display device, video display method, and image high resolution method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、動画像の画像高解像度化技術に関する。 The present invention relates to a technique for increasing the resolution of moving images.
デジタルカメラやデジタルビデオ装置では、映像や画像の高精細化の要求が強く、いろいろな高解像度化技術が考案されている。 In digital cameras and digital video devices, there is a strong demand for high-definition video and images, and various high-resolution technologies have been devised.
例えば、特許文献1に示される高解像度画像の画質を改善する技術では、複数の画像のうち高解像度化する画像(以降、基準画像と表現する)に対して、まず、前記基準画像を除いた複数の画像データに対して、以下の手順で重みを付ける。基準画像と時間的に距離が小さい画像データほど大きい重みを付け、前記基準画像と各画像間の位置ずれ補正量が大きい画像ほど小さい重みを付け、高解像度後の画像を構成する画素と位置ずれ補正後の画像を構成する画素のうち前記高解像度後の画像を構成する画素の最近傍にある画素との画素間距離が大きいほど小さい重みを付ける。
For example, in the technique for improving the image quality of a high-resolution image disclosed in
つぎに、これらの重みを用いて複数の画像データを合成し、高解像度画像データを生成する。非特許文献1に示される符号化技術により符号化された動画像を復号したのちに、当該動画像に含まれる複数の画像を用いて、特許文献1に示される高解像度化処理を行う。
Next, a plurality of image data is synthesized using these weights to generate high resolution image data. After decoding the moving image encoded by the encoding technique shown in Non-Patent
また、特許文献2には、映像圧縮データ復号化装置よりのブロック境界情報が無くても、ブロックノイズが発生している入力映像信号よりブロックノイズの検出を正確に行い得る技術が記載されている。
Further,
また、特許文献3には、標本化位置の異なる複数組のデジタルデータから、ナイキスト周波数以上の原信号の高周波成分を復元し、ぼけの少ない高解像度データを得るようにした信号処理技術が記載されている。
また、特許文献4には、2次元的な標本化位置のずれ、任意の数の折り返し成分を持つ複数の2次元デジタルデータに対して、その折り返し成分を打ち消すことにより、折り返し歪を低減し、原信号の高周波成分を復元する2次元デジタル信号処理技術が記載されている。
Further, in
上記特許文献1に記載の高解像度処理を映像データの高解像度に適用した場合、基準画像に対して時間的に直前のピクチャがBピクチャの場合の処理では画質の低い当該Bピクチャの重みが高くなるため、前記Bピクチャを用いて合成された高解像度画像は画質が劣化するという問題がある。
When the high resolution processing described in
本発明は、上記課題を解決するためになされたものであり、その目的は、より高画質な高解像度画像を生成することにある。 The present invention has been made to solve the above problems, and an object thereof is to generate a high-resolution image with higher image quality.
上記課題を解決するために、本発明の映像表示装置は、符号化された動画像と前記符号化された動画像とともに符号化された符号化パラメータ情報とを復号する復号部と、前記復号された動画像に含まれる複数の画像から画質を判定するために用いられる特徴量を生成する画質判定特徴生成部と、前記画質判定特徴生成部において生成された特徴量を用いて低画質か高画質かを判定する画質判定部と、前記画質判定部において判定された画質判定結果を用いて前記復号された動画像の高解像度化処理をおこなう高解像度化部と、前記高解像度化部において高解像度化処理をされた動画像を表示する表示部とを備えるようにした。 In order to solve the above problems, the video display device of the present invention includes a decoding unit that decodes an encoded moving image and encoding parameter information encoded together with the encoded moving image, and the decoded An image quality determination feature generation unit that generates a feature amount used to determine image quality from a plurality of images included in the moving image, and a low image quality or a high image quality using the feature amount generated by the image quality determination feature generation unit An image quality determination unit for determining whether the image quality determination result is determined by the image quality determination unit, a resolution enhancement unit that performs a resolution enhancement process on the decoded moving image, and a resolution at the resolution enhancement unit. And a display unit for displaying the processed moving image.
さらに、前記画質判定部において判定された画質判定結果を用いて、前記動画像に含まれる複数の画像のうち、前記高解像度化処理に用いる画像を選択する参照画像選択部を備えるようにした。 Furthermore, a reference image selection unit that selects an image to be used for the resolution enhancement processing among a plurality of images included in the moving image using the image quality determination result determined by the image quality determination unit is provided.
また、前記参照画像選択部は、前記画質判定部において低画質と判定されたピクチャよりIピクチャまたはPピクチャの画像を優先して選択するI/Pピクチャ選択部を備えるようにした。 In addition, the reference image selection unit includes an I / P picture selection unit that preferentially selects an image of an I picture or a P picture over a picture determined to have low image quality by the image quality determination unit.
本発明によれば、より高画質な高解像度動画像を生成することが可能になる。 According to the present invention, it is possible to generate a high-resolution moving image with higher image quality.
以下、本発明の実施に好適な実施形態を、図を用いて説明する。なお、各図面において、同一の符号が付されている構成要素は同一の機能を有することとする。 DESCRIPTION OF EXEMPLARY EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments for implementing the invention will be described with reference to the drawings. In addition, in each drawing, the component to which the same code | symbol is attached | subjected shall have the same function.
まず、図2を用いて、本発明の実施例1に係る映像表示装置の一例を説明する。
図2の映像表示装置は、入力部201、復号部202、高解像度化部203、表示部204、出力部205、記憶媒体206を備える。以下に詳細を説明する。
First, an example of a video display apparatus according to
2 includes an
入力部201は、他の映像機器からの入力や、デジタルテレビジョン放送を受信するなどして、動画像を含む符号化ストリームを取得する。取得した符号化ストリームは、記録媒体203に記録するか、復号部202に送られる。
The
復号部202は、入力部201または記録媒体203から取得した符号化ストリームを復号し、例えばRGBまたはコンポーネント(Y/Cb/Cr)形式などの動画像信号を生成する。復号部202は生成した映像信号及び符号化ストリームから復号した符号化パラメータ情報を高解像度化部203に送信する。
The
高解像度化部203は、動画像信号に含まれる複数の画像を用いて1枚の高解像度画像を生成し、これを繰り返すことにより、高解像度の動画像を生成する。1枚の高解像度画像の生成に用いる画像の数は2枚以上である。高解像度化部203における高解像度化処理の詳細については後述する。高解像度化部203は、生成した高解像度の動画像を表示部204または出力部205に出力する。
The
表示部204は、表示素子を有するユニットであって、液晶ディスプレイデバイス、プラズマディスプレイデバイス、プロジェクタデバイス等によって実現され、高解像度化部203から取得した高解像度の動画像を表示する。この場合、映像表示装置は液晶テレビジョン装置やプラズマテレビジョン装置などを構成する。
The
また、出力部205は、高解像度化部203から取得した高解像度の動画像を、他の機器等に出力する。
Further, the
なお、別の構成例として、例えば、実施例1に係る映像表示装置において表示部204を備えず、記録媒体203と出力部205とを備えれば、レコーダー装置等の映像蓄積装置を構成することも可能である。
As another configuration example, for example, if the video display device according to the first embodiment does not include the
次に、図3に、実施例1に係る復号部202の詳細な構成と動作フローについて説明する。復号部202は、逆量子化部301、逆変換部302、デブロッキングフィルタ303、可変長復号器304、画面内予測305、動き補償306、フレームメモリ307から構成される。復号部202に入力される符号化ストリームには、符号化され動画像信号とともに、符号化に用いられた符号化パラメータ情報が格納されている。符号化パラメータ情報とは、ピクチャタイプや量子化精度などの情報である。これらの情報については、例えば、非特許文献1に詳細に記載されている。
Next, FIG. 3 illustrates a detailed configuration and an operation flow of the
復号部202は、まず、可変長復号器304が、復号部202への入力信号に可変長復号処理を行う。このとき、量子化された動画像信号と符号化パラメータ情報が復号される。可変長復号器304は、量子化された動画像信号をと符号化パラメータ情報を逆量子化器302へ出力する。またこのとき、符号化パラメータ情報を高解像度化部203へも出力する。
In the
次に、逆量子化器301が可変長復号器304の出力に逆量子化処理を行う。このとき、逆量子化器301は、符号化パラメータ情報のうち量子化精度のパラメータを用いる。
次に、逆変換器302が逆DCT変換等の変換処理を行う。
次に、逆変換器302により処理された信号は、画面内予測部からの出力305もしくは動き補償の結果306の出力に加算されてデブロッキングフィルタ部303へ出力される。
Next, the
Next, the
Next, the signal processed by the
次に、デブロッキングフィルタ部303からの出力画像はフレームメモリ307に蓄えられ、同時に復号器202から出力する復号画像として高解像度化部203へ出力される。
なお、図3では復号器202の例としてH.264の復号器を表示している。しかし、これに限ったものではなく、デブロッキングフィルタのない構成等も可能である。
Next, the output image from the
Note that in FIG. H.264 decoder is displayed. However, the configuration is not limited to this, and a configuration without a deblocking filter is also possible.
図4に、高解像度化部203の詳細な構成と動作について説明する。高解像度化部203は、参照画像選択部100、高解像度画像生成部401から構成される。
FIG. 4 illustrates a detailed configuration and operation of the
高解像度化部203は、まず参照画像選択部100が、高解像度化部203への入力である符号化パラメータ情報と動画像信号を入力して参照画像を選択し、前記参照画像を高解像度画像生成部401に出力する。次に、高解像度画像生成部401が、高解像度化部203への入力である動画像信号から選択した基準画像と参照画像選択部100から出力された参照画像を入力し、高解像度画像を生成する。
In the
図1に戻り、実施例1に係る参照画像選択部100の詳細な構成について説明する。参照画像選択部100は、入力部101、フレームメモリ102、画質判定特徴生成部103、画質判定部104、直前画像取得部105、近傍I/Pピクチャ探索部106、近傍I/Pピクチャ取得部107から構成される。
Returning to FIG. 1, a detailed configuration of the reference
入力部101は、高解像度化部203への入力である符号化パラメータ情報と動画像信号をフレームメモリ102に格納する。
画質判定特徴生成部103は、基準画像に対して時間的に直前の画像と符号化パラメータ情報をフレームメモリ102から取り出し、画質判定に用いる特徴量を算出し、特徴ベクトルとしてまとめて画質判定部104に出力する。
The
The image quality determination
次に、画質判定特徴生成部103の詳細を、図5を用いて説明する。
画質判定特徴生成部103は、特徴量生成部500、特徴量統合部505から構成される。また、特徴量生成部500は、ピクチャ情報取得部501、量子化情報取得部502、ピクチャ符号化サイズ取得部503、ブロックノイズ量算出部504、実行制御部507から構成される。
Next, details of the image quality determination
The image quality determination
ピクチャ情報取得部501は、符号化パラメータ情報から時間的に直前の画像のピクチャパラメータを取得する。一般的に動画像符号化においては、BピクチャはIピクチャ、Pピクチャに比べ画質が低下しやすい性質がある。そのため、画像がBピクチャであるか否かは画質の判定に有効な情報である。
The picture
量子化情報取得部502は、符号化パラメータ情報から時間的に直前の画像の量子化精度を取得する。量子化精度も画質に大きな影響を与えるパラメータであるため、画質の判定に有効な情報である。
The quantization
ピクチャ符号化サイズ取得部503は、符号化パラメータ情報からピクチャの符号化サイズを取得する。符号化された状態のピクチャのサイズは、ピクチャの圧縮率に相当し、前記ピクチャパラメータと組み合わせて用いることで、画質の判定に有効な情報である。
The picture coding
ブロックノイズ量算出部504は、画像のブロックノイズの量を算出する。ここで、ブロックノイズの量の算出には、特許文献2に記載の方法などが利用可能である。
ここでは、符号化による画質を関連する特徴量の例として、前記501から504の機能ブロックによって生成される特徴量を挙げたが、符号化による画質劣化を表す特徴量はこれによらない。
The block noise amount calculation unit 504 calculates the amount of block noise of the image. Here, the method described in
Here, as an example of the feature quantity related to the image quality by encoding, the feature quantity generated by the function blocks 501 to 504 has been described, but the feature quantity representing the image quality deterioration by encoding is not dependent on this.
特徴量統合部505は、特徴量生成部500で生成された特徴量を一つにまとめて特徴ベクトルとし、画質判定部104に出力する。
The feature
実行制御部507は、ピクチャ情報取得部501、量子化情報取得部502、ピクチャ符号化サイズ取得部503、ブロックノイズ量算出部504の処理を、実行制御情報506を用いて実行するか否かを切り替える。実行制御情報506フは、レームメモリ102上に格納された予め定められた値を取得する、または、高解像度化部203の処理負荷の値ごとに実行するか否かを定めておき、実行制御情報506として処理負荷を用いるようにして、実行するか否かを切り替えてもよい。
The
図1の説明に戻って、画質判定部104は、画質判定特徴生成部103から出力された特徴ベクトルを入力し、特徴ベクトルが属するクラス、ここでは低画質と高画質の2つのクラスに判定する識別関数により低画質か高画質かを判定する。識別関数は、符号化されたN枚の画像それぞれに対して、複数の人が低画質か高画質を判定し、多数を占めた方の判定結果を最終的な結果とする教師データを準備し、前記N枚の画像と教師データを入力して、非特許文献2に記載された方法を用いて設計することができる。
Returning to the description of FIG. 1, the image
直前画像取得部105は、基準画像に対して時間的に直前の画像をフレームメモリ102から取得し、該画像を高解像度画像生成部401に出力する。
The immediately preceding
近傍I/Pピクチャ探索部106は、フレームメモリ102から基準画像に対して近傍にIピクチャまたはPピクチャがあるかを探索し、近傍にIピクチャまたはPピクチャがあった場合は、近傍I/Pピクチャ取得部107をONにし、一方、近傍にIピクチャまたはPピクチャがなかった場合は、直前画像取得部105をONにする。
近傍I/Pピクチャ取得部107は、近傍にあるI/Pピクチャをフレームメモリ102から取得し、該画像を高解像度画像生成部401に出力する。
The neighborhood I / P
The neighboring I / P
次に、図6に実施例1に係る参照画像選択部100の動作フローについて説明する。
参照画像選択部100は、入力部101が高解像度化部203への入力である符号化パラメータ情報と動画像信号をフレームメモリ102に格納する(601)。次に、画質判定特徴生成部103が、フレームメモリ102から基準画像に対して時間的に直前の画像と符号化パラメータを取得する(602)。次に、画質判定特徴生成部103が、画質判定に用いる特徴量を算出し、特徴ベクトルとしてまとめて画質判定部104に出力する(603)。
Next, an operation flow of the reference
The reference
次に、画質判定部104が、画質判定特徴生成部103から出力された特徴ベクトルを入力し、特徴ベクトルが属するクラス、ここでは低画質と高画質の2つのクラスに判定する識別関数に入力し、低画質か高画質かを判定する(604)。低画質と判定された場合(605、Y)、602で取得した時間的に直前の画像と同じ画像をフレームメモリから削除し(606)、近傍I/Pピクチャ探索部106がフレームメモリ102から基準画像の近傍にIピクチャまたはPピクチャがあるかを探索する(607)。ただし、フレームメモリが十分な場合、処理606は実施しなくてもよい。
Next, the image
一方、高画質と判定された場合(605、N)、直前画像取得部105が、フレームメモリ102から基準画像に対して時間的に直前の画像を取得し、該画像を高解像度画像生成部401に出力する(608)。607の処理後の結果、近傍に直前にI/Pピクチャが存在する場合(609、Y)、該I/Pピクチャをフレームメモリ102から取得し(610)、該画像を高解像度画像生成部401に出力する。一方、近傍にI/Pピクチャが存在しない場合(609、N)、608を処理する。
On the other hand, if it is determined that the image quality is high (605, N), the immediately preceding
次に、実施例1に係る高解像度画像生成部401の詳細を説明する。以下、高解像度画像生成部401の説明において、復号部202で復号した画像をフレーム単位の画像であるとして説明する。
Next, details of the high-resolution
まず、高解像度画像生成部401は、例えば、(1)位置推定、(2)広帯域補間、(3)加重和、の3つの処理により高解像度化を行う。ここで、(1)位置推定は、入力された複数の画像フレームの各画像データを用いて、各画像データのサンプリング位相(標本化位置)の差を推定するものである。(2)広帯域補間は、各画像データを折返し成分も含め、原信号の高周波成分をすべて透過する帯域の広いローパスフィルタを用いて画素数(サンプリング点)を補間して増やし、画像データを高密度化するものである。(3)加重和は、各高密度化データのサンプリング位相に応じた重み係数により加重和をとることによって、画素サンプリングの際に生じた折返し成分を打ち消して除去するとともに、同時に原信号の高周波成分を復元するものである。
First, the high resolution
図7に、この高解像度化技術の概要を示す。同図(a)に示すように、異なる時間軸上のフレーム#1(701)、フレーム#2(702)、フレーム#3(703)が入力され、これらを合成して出力フレーム(706)を得ることを想定する。簡単のため、まず被写体が水平方向に移動(704)した場合を考え、水平線(705)の上の1次元の信号処理によって高解像度化することを考える。 FIG. 7 shows an outline of this high resolution technology. As shown in FIG. 6A, frame # 1 (701), frame # 2 (702), and frame # 3 (703) on different time axes are input, and these are combined to form an output frame (706). Assume that you get. For simplicity, first consider the case where the subject has moved (704) in the horizontal direction, and consider increasing the resolution by one-dimensional signal processing on the horizontal line (705).
このとき、同図(b)と同図(d)に示すように、フレーム#2(702)とフレーム#1(701)では、被写体の移動(704)の量に応じて信号波形の位置ずれが生じる。上記(1)位置推定によってこの位置ずれ量を求め、同図(c)に示すように、位置ずれが無くなるようにフレーム#2(702)を動き補償(707)するとともに、各フレームの画素(708)のサンプリング位相(709)(710)の間の位相差θ(711)を求める。 At this time, as shown in (b) and (d) in the same figure, in the frame # 2 (702) and the frame # 1 (701), the position of the signal waveform is shifted according to the amount of movement (704) of the subject. Occurs. The position deviation amount is obtained by (1) position estimation. As shown in FIG. 5C, the frame # 2 (702) is motion-compensated (707) so that the position deviation is eliminated, and the pixel ( The phase difference θ (711) between the sampling phases (709) and (710) of 708) is obtained.
この位相差θ(711)に基づき、上記(2)広帯域補間および(3)加重和を行うことにより、同図(e)に示すように、元の画素(708)のちょうど中間(位相差θ=π)の位置に新規画素(712)を生成することにより、高解像度化を実現する。 (3)加重和については後述する。なお、実際には被写体の動きが平行移動だけでなく、回転や拡大・縮小などの動きを伴うことも考えられるが、フレーム間の時間間隔が微小な場合や被写体の動きが遅い場合には、これらの動きも局所的な平行移動に近似して考えることができる。 Based on this phase difference θ (711), by performing the above (2) wideband interpolation and (3) weighted sum, as shown in FIG. = Pi), a new pixel (712) is generated at a position to achieve high resolution. (3) The weighted sum will be described later. Actually, the movement of the subject may be accompanied by movements such as rotation and enlargement / reduction as well as parallel movement, but if the time interval between frames is very small or the movement of the subject is slow, These movements can also be considered by approximating local translation.
このとき、高解像度画像生成部401の第一の構成例は、特許文献3や特許文献4もしくは非特許文献2に記載の高解像度処理を行う構成とすることである。この場合、上記(3)の加重和を行う際に、図8に示すように、少なくとも3枚のフレーム画像の信号を用いれば、1次元方向の2倍の高解像度化が可能である。
At this time, the first configuration example of the high-resolution
ここで、図8をもちいて、高解像度画像生成部401の第一の構成例における高解像度化処理ついて説明する。
図8は、1次元の周波数領域で、各成分の周波数スペクトルを示した図である。同図において、周波数軸からの距離が信号強度を表し、周波数軸を中心とした回転角が位相を表す。上記(3)の加重和について、以下に詳しく説明する。
Here, the high resolution processing in the first configuration example of the high resolution
FIG. 8 is a diagram showing the frequency spectrum of each component in a one-dimensional frequency region. In the figure, the distance from the frequency axis represents the signal intensity, and the rotation angle around the frequency axis represents the phase. The weighted sum of (3) above will be described in detail below.
上記(2)の広帯域補間にて、ナイキスト周波数の2倍の帯域(周波数0〜サンプリング周波数fsまでの帯域)を透過する広帯域ローパスフィルタによって画素補間すると、原信号と同じ成分(以下、原成分)と、サンプリング位相に応じた折返し成分の和が得られる。このとき、3枚のフレーム画像の信号に対して上記(2)広帯域補間の処理を行うと、図8(a)に示すように、各フレームの原成分(801)(802)(803)の位相はすべて一致し、折返し成分(804)(805)(806)の位相は各フレームのサンプリング位相の差に応じて回転することがよく知られている。それぞれの位相関係をわかりやすくするために、各フレームの原成分の位相関係を同図(b)に示し、各フレームの折返し成分の位相関係を同図(c)に示す。
When the pixel interpolation is performed by the broadband low-pass filter that transmits twice the Nyquist frequency band (
ここで、3枚のフレーム画像の信号に対して、乗算する係数を適切に選択して上記(3)加重和を行うことにより、各フレームの折返し成分(804)(805)(806)を互いに打ち消して除去することができ、原成分だけを抽出できる。このとき、各フレームの折返し成分(804)(805)(806)のベクトル和を0にする、すなわち、Re軸(実軸)の成分とIm軸(虚軸)の成分を両方ともに0とするためには、少なくとも3つの折返し成分が必要となる。従って、少なくとも3枚のフレーム画像の信号を用いることにより、2倍の高解像度化を実現すること、すなわち1個の折返し成分を除去することができる。 Here, with respect to the signals of the three frame images, by appropriately selecting the coefficients to be multiplied and performing the above (3) weighted sum, the aliasing components (804), (805), and (806) of each frame are mutually connected. It can be canceled out and only the original components can be extracted. At this time, the vector sum of the folded components (804), (805) and (806) of each frame is set to 0, that is, both the Re axis (real axis) component and the Im axis (imaginary axis) component are set to 0. For this purpose, at least three folding components are required. Therefore, by using signals of at least three frame images, it is possible to achieve double the resolution, that is, to remove one aliasing component.
次に、図15に高解像度画像生成部401の第二の構成例を示す。この場合、少なくとも2枚のフレーム画像の信号を用いれば、1次元方向の2倍の高解像度化が可能である。以下に詳細を説明する。
まず、復号部202から高解像度画像生成部401の入力部1500に復号した複数の画像が入力される。
Next, FIG. 15 shows a second configuration example of the high-resolution
First, a plurality of decoded images are input from the
次に、位置推定部1501により、入力部1500に入力されたフレーム#1上の処理対象の画素のサンプリング位相(標本化位置)を基準として、フレーム#2上の対応する画素の位置を推定し、サンプリング位相差θ1502を求める。なお、このサンプリング位相差θ1502は、動きベクトル情報と等価な情報である。サンプリング位相差θ1502の算出は、例えば、動き探索処理を行うことで可能である。
Next, the
次に、動き補償・アップレート部1515のアップレート器1503、1504により、位相差θ1502の情報を用いてフレーム#2を動き補償してフレーム#1と位置を合わせるとともに、フレーム#1とフレーム#2の画素数をそれぞれ2倍に増して高密度化する。位相シフト部1516では、この高密度化したデータの位相を一定量だけシフトする。ここで、データの位相を一定量だけシフトする手段として、π/2位相シフト器1506、1508を用いることができる。また、π/2位相シフト器1506、1508で生じる遅延を補償するために、遅延器1505、1507により高密度化したフレーム#1とフレーム#2の信号を遅延させる。
Next, by using the up-
折返し成分除去部1517では、遅延器1505、1507とπ/2位相シフト器1506、1508の各出力信号に対して、係数決定器1509にて位相差θ1502をもとに生成した係数C0、C2、C1、C3を乗算器1510、1511、1512、1513にてそれぞれ乗算し、加算器1514にてこれらの信号を加算して出力を得る。この出力は、出力部1518から出力される。
In the aliasing component removal unit 1517, the coefficients C0, C2, and the coefficients C0, C2 generated based on the phase difference θ1502 by the coefficient determiner 1509 for the output signals of the delay units 1505 and 1507 and the π / 2 phase shifters 1506 and 1508, respectively. C1 and C3 are multiplied by
なお、位置推定部1501は、上記従来技術をそのまま用いて実現することができる。アップレート器1503、1504、π/2位相シフト器1506、1508、折返し成分除去部1517の各詳細については後述する。
Note that the
図9に、図15の高解像度画像生成部401の第二の構成例における動作を示す。同図は、図15に示した遅延器1505、1507とπ/2位相シフト器1506、1508の各出力を1次元の周波数領域で示したものである。同図(a)において、遅延器1505、1507から出力されたアップレート後のフレーム#1とフレーム#2の信号はそれぞれ、原成分901、902と、元のサンプリング周波数(fs)から折り返された折返し成分905、906を加えた信号となる。このとき、折返し成分906は上述の位相差θ1502だけ位相が回転している。一方、π/2位相シフト器1506、1508から出力されたアップレート後のフレーム#1とフレーム#2の信号はそれぞれ、π/2位相シフト後の原成分903、904と、π/2位相シフト後の折返し成分907、908を加えた信号となる。
FIG. 9 shows an operation in the second configuration example of the high-resolution
同図(b)および同図(c)は、同図(a)に示した各成分の位相関係をわかりやすくするために、原成分と折返し成分をそれぞれ抜き出して示したものである。ここで、同図(b)に示す4つの成分のベクトル和を取ったときに、Re軸の成分を1とし、Im軸の成分を0とするとともに、同図(c)に示す4つの成分のベクトル和を取ったときに、Re軸とIm軸の両方の成分を0とするように、各成分に乗算する係数を決定して加重和をとれば、折返し成分を打ち消してキャンセルし、原成分だけを抽出することができる。すなわち、2枚のフレーム画像だけを用いて、1次元方向の2倍の高解像度化行う画像信号処理装置を実現できる。この係数決定方法の詳細については後述する。 (B) and (c) show the original component and the aliasing component extracted for easy understanding of the phase relationship between the components shown in (a). Here, when the vector sum of the four components shown in FIG. 4B is taken, the Re-axis component is set to 1, the Im-axis component is set to 0, and the four components shown in FIG. When the vector sum is taken, the coefficients to be multiplied by each component are determined so that both the Re-axis and Im-axis components are set to 0, and the weighted sum is taken. Only the components can be extracted. In other words, it is possible to realize an image signal processing apparatus that uses only two frame images to increase the resolution twice in the one-dimensional direction. Details of this coefficient determination method will be described later.
図10に、図15の高解像度画像生成部401の第二の構成例に用いるアップレート器1503、1504の動作を示す。同図において、横軸は周波数を、縦軸は利得(入力信号振幅に対する出力信号振幅の比の値)を表し、アップレート器1503、1504の「周波数-利得」特性を示している。
FIG. 10 shows operations of the up-
ここで、アップレート器1503、1504では、もとの信号のサンプリング周波数(fs)に対して2倍の周波数(2fs)を新しいサンプリング周波数とし、もとの画素間隔のちょうど中間の位置に新しい画素のサンリング点(=ゼロ点)を挿入することによって画素数を2倍にして高密度化するとともに、-fs〜+fsの間の周波数をすべて利得2.0の通過帯域とするフィルタをかける。このとき、同図に示すように、デジタル信号の対称性により、2fsの整数倍の周波数ごとに繰り返す特性となる。
Here, in the up-
図11に、図15の高解像度画像生成部401の第二の構成例に用いるアップレート器1503、1504の具体例を示す。同図は、図10に示した周波数特性を逆フーリエ変換して得られるフィルタのタップ係数を示している。このとき、各タップ係数Ck(ただし、kは整数)は一般的に知られているsinc関数となり、サンプリングの位相差θ1502を補償するために(-θ)だけシフトし、Ck=2sin(πk+θ)/(πk+θ)とすればよい。なお、アップレート器1503では、位相差θ1502を0とおき、Ck=2sin(πk)/(πk)とすればよい。
FIG. 11 shows a specific example of the up-
また、位相差θ(1502)を、整数画素単位(2π)の位相差+小数画素単位の位相差で表すことにより、整数画素単位の位相差の補償については単純な画素シフトにより実現し、小数画素単位の位相差の補償については上記アップレート器1503、1504のフィルタを用いてもよい。
Further, by expressing the phase difference θ (1502) as a phase difference in integer pixel units (2π) + a phase difference in decimal pixel units, the phase difference compensation in integer pixel units is realized by a simple pixel shift. For compensation of the phase difference in units of pixels, the filters of the up-
図12に、図15の高解像度画像生成部401の第二の構成例に用いるπ/2位相シフト器1506、1508の動作例を示す。π/2位相シフト器1506、1508として、一般に知られているヒルベルト変換器を用いることができる。同図(a)において、横軸は周波数を、縦軸は利得(入力信号振幅に対する出力信号振幅の比の値)を表し、ヒルベルト変換器の「周波数-利得」特性を示している。ここで、ヒルベルト変換器では、もとの信号のサンプリング周波数(fs)に対して2倍の周波数(2fs)を新しいサンプリング周波数として、-fs〜+fsの間の0を除く周波数成分をすべて利得1.0の通過帯域とする。
FIG. 12 shows an operation example of the π / 2 phase shifters 1506 and 1508 used in the second configuration example of the high-resolution
また、同図(b)において、横軸は周波数を、縦軸は位相差(入力信号位相に対する出力信号位相の差)を表し、ヒルベルト変換器の「周波数-位相差」特性を示している。ここで、0〜fsの間の周波数成分についてはπ/2だけ位相を遅らせ、0〜-fsの間の周波数成分についてはπ/2だけ位相を進ませる。このとき、同図に示すように、デジタル信号の対称性により、2fsの整数倍の周波数ごとに繰り返す特性となる。 In FIG. 2B, the horizontal axis represents frequency, and the vertical axis represents phase difference (difference in output signal phase with respect to input signal phase), indicating the “frequency-phase difference” characteristic of the Hilbert transformer. Here, the phase of the frequency component between 0 and fs is delayed by π / 2, and the phase of the frequency component between 0 and −fs is advanced by π / 2. At this time, as shown in the figure, due to the symmetry of the digital signal, the characteristic repeats every frequency that is an integral multiple of 2fs.
図13に図15の高解像度画像生成部401の第二の構成例に用いるπ/2位相シフト器1506、1508をヒルベルト変換器で構成した例を示す。同図は、図12に示した周波数特性を逆フーリエ変換して得られるフィルタのタップ係数を示している。このとき、各タップ係数Ckは、k=2m(ただしmは整数)のときはCk=0とし、k=2m+1のときはCk=−2/(πk)とすればよい。
FIG. 13 shows an example in which the π / 2 phase shifters 1506 and 1508 used in the second configuration example of the high resolution
なお、本発明の第1の実施例に用いるπ/2位相シフト器1506、1508は、微分器を用いることも可能である。この場合、正弦波を表す一般式cos(ωt+α)をtで微分して1/ωを乗じると、d(cos(ωt+α))/dt*(1/ω)=−sin(ωt+α)=cos(ωt+α+π/2)となり、π/2位相シフトの機能を実現できる。すなわち、対象とする画素の値と隣接画素の値との差分を取ったのちに、1/ωの「周波数-振幅」特性を持ったフィルタを掛けることによってπ/2位相シフトの機能を実現してもよい。 The π / 2 phase shifters 1506 and 1508 used in the first embodiment of the present invention can also use differentiators. In this case, if the general expression cos (ωt + α) representing a sine wave is differentiated by t and multiplied by 1 / ω, d (cos (ωt + α)) / dt * (1 / ω) = − sin (ωt + α) = cos ( ωt + α + π / 2), and the function of π / 2 phase shift can be realized. In other words, after taking the difference between the value of the target pixel and the value of the adjacent pixel, a π / 2 phase shift function is realized by applying a filter having a “frequency-amplitude” characteristic of 1 / ω. May be.
図14に、図15の高解像度画像生成部401の第二の構成例に用いる係数決定器(1509)の動作と具体例を示す。同図(a)に示すように、図9(b)に示した4つの成分のベクトル和を取ったときに、Re軸の成分を1とし、Im軸の成分を0とするとともに、図10(c)に示した4つの成分のベクトル和を取ったときに、Re軸とIm軸の両方の成分を0とするように、各成分に乗算する係数を決定すれば、2枚のフレーム画像だけを用いて、1次元方向の2倍の高解像度化行う画像信号処理装置を実現できる。
FIG. 14 shows an operation and a specific example of the coefficient determiner (1509) used in the second configuration example of the high-resolution
図15に示すように、遅延器(1505)の出力(アップレート後のフレーム#1の原成分と折返し成分の和)に対する係数をC0、π/2位相シフト器1506の出力(アップレート後のフレーム#1の原成分と折返し成分のそれぞれのπ/2位相シフト結果の和)に対する係数をC1、遅延器1507の出力(アップレート後のフレーム#2の原成分と折返し成分の和)に対する係数をC2、ヒルベルト変換器1506の出力(アップレート後のフレーム#2の原成分と折返し成分のそれぞれのπ/2位相シフト結果の和)に対する係数をC3、として図14(a)の条件を満たすようにすると、図9(b)および図9(c)に示した各成分の位相関係から、図14(b)に示す連立方程式を得ることができ、これを解くと図14(c)に示す結果を導くことができる。
As shown in FIG. 15, the coefficient for the output of the delay unit (1505) (the sum of the original component and the folded component of
係数決定器1509は、このようにして得た係数C0、C1、C2、C3を出力すればよい。一例として、位相差θ1502をπ/8ごとに0〜2πまで変化させたときの係数C0、C1、C2、C3の値を、図14(d)に示す。これは、もとのフレーム#2の信号を、1/16画素の精度で位置推定し、フレーム#1に対して動き補償した場合に相当する。
The coefficient determiner 1509 may output the coefficients C0, C1, C2, and C3 obtained in this way. As an example, the values of the coefficients C0, C1, C2, and C3 when the phase difference θ1502 is changed from 0 to 2π every π / 8 are shown in FIG. This corresponds to a case where the position of the signal of the
なお、アップレート器1503、1504およびπ/2位相シフト器1506、1507は、理想的な特性を得るためには無限大のタップ数を必要とするが、タップ数を有限個で打ち切って簡略化しても実用上問題ない。このとき、一般的な窓関数(例えばハニング窓関数やハミング窓関数など)を用いてもよい。簡略化したヒルベルト変換器の各タップの係数を、C0を中心として左右点対象の値、すなわちC(-k)=-Ck(kは整数)とすれば、位相を一定量だけシフトすることができる。
Note that the up-
以上説明したように、図4の高解像度画像生成部401の構成を図7乃至図15において説明した構成とすることにより、複数の画像から高解像度化した画像を生成することが可能となる。
As described above, the configuration of the high-resolution
特に、図15に示した高解像度画像生成部401の第二の構成によれば、2枚の画像から1枚の高解像画像を生成することが可能となる。
In particular, according to the second configuration of the high-resolution
以上説明した本発明の実施例1に係る映像表示装置によれば、符号化ストリームを復号し、復号した動画像に含まれる複数の画像を用いて高解像度化処理を行う場合に、前記復号した動画像に含まれる複数の画像の画質が低画質か高画質かを判定し、前記判定結果を用いて高解像度化処理の対象となる複数の画像を選択する。その結果、低画質な画像同士を用いた高解像度化処理を防止し、高画質な高解像度画像を生成することが可能になる。 According to the video display apparatus according to the first embodiment of the present invention described above, when the encoded stream is decoded and the high resolution processing is performed using a plurality of images included in the decoded moving image, the decoding is performed. It is determined whether the image quality of the plurality of images included in the moving image is low or high image quality, and a plurality of images to be subjected to high resolution processing are selected using the determination result. As a result, it is possible to prevent high resolution processing using low quality images and to generate high quality high resolution images.
本願の実施例2に係る映像表示装置は、実施例1に係る映像表示装置に対し、参照画像選択部100の構成と動作フローが異なる。よって、参照画像選択部100の構成と動作フロー以外については同様であるため、説明を省略する。
The video display device according to the second embodiment of the present application differs from the video display device according to the first embodiment in the configuration and operation flow of the reference
図16に、実施例2に係る参照画像選択部100の詳細な構成について説明する。
参照画像選択部100は、入力部1601、フレームメモリ1602、画質測定部1603、画像取得部1604から構成される。入力部101は、高解像度化部203への入力である符号化パラメータ情報と動画像信号をフレームメモリ1602に格納する。
FIG. 16 illustrates a detailed configuration of the reference
The reference
画質測定部1603は、基準画像に対して時間的に直前の画像と符号化パラメータ情報をフレームメモリ1602から取り出し、画質測定に用いる特徴量を算出し、画質値を求め、前記取り出した画像と対応付けてフレームメモリ1602に格納する。この処理を所定の回数前に遡った画像まで繰り返し行う。次に、画質測定部1603の詳細を、図17を用いて説明する。
The image
画質測定部1603は、特徴量生成部1700、画質測定1705から構成される。また、特徴量生成部1700は、ピクチャ情報取得部1701、量子化情報取得部1702、ピクチャ符号化サイズ取得部1703、ブロックノイズ量算出部1704、実行制御部1707から構成される。ピクチャ情報取得部1701、量子化情報取得部1702、ピクチャ符号化サイズ取得部1703、ブロックノイズ量算出部1704、実行制御部1707は、ピクチャ情報取得部501、量子化情報取得部502、ピクチャ符号化サイズ取得部503、ブロックノイズ量算出部504、実行制御部507と同様であるため、説明を省略する。
The image
画質測定1705は、特徴量生成部1700で生成された特徴量から画質の評価値を決定し、前記画質の評価値を前記画質測定部1603に入力された画像と対応付けるようにフレームメモリ1602に出力する。画質の評価値は値が大きいほど高画質、値が小さいほど低画質を表すものとして、以降の説明に用いる。特徴量から画質の評価値を決定する方法は、例えば、符号化されたN枚の画像それぞれに対して、複数の人が画質の良さをK段階の値で評価し、前記評価した値の平均値を教師データとして準備し、前記N枚の画像と教師データを用いて前記実施例1の画質判定部104の識別関数の設計と同様の方法を用いる。
The
画像取得部1604は、基準画像に対して時間的に前にある所定の数の画像のうち、前記画質測定1705で求めた画質の評価値が最も大きいものをフレームメモリ1602から取得し、該画像を高解像度画像生成部401に出力する。
The
次に、図18に実施例2に係る参照画像選択部100の動作フローについて説明する。参照画像選択部100は、入力部1601が高解像度化部203への入力である符号化パラメータ情報と動画像信号をフレームメモリ1602に格納する(1801)。次に、画質測定部1603が、フレームメモリ1602から基準画像に対して時間的に直前の画像と符号化パラメータを取得する(1802)。
Next, an operation flow of the reference
次に、画質測定部1603が、画質の測定に用いる特徴量を算出し、前記特徴量を用いて画質の評価値を算出する(1803)。次に、画像取得部1604が、基準画像に対して時間的に前にある所定の数の画像のうち、前記画質測定1705で求めた画質値が最も大きいものをフレームメモリ1602から取得し、該画像を高解像度画像生成部401に出力する(1804)。
Next, the image
以上説明した本発明の実施例2に係る映像表示装置によれば、符号化ストリームを復号し、復号した動画像に含まれる複数の画像を用いて高解像度化処理を行う場合に、前記復号した動画像に含まれる複数の画像の画質の値を求め、前記画質の値を用いて高解像度化処理の対象となる複数の画像を選択する。その結果、低画質な画像同士を用いた高解像度化処理を防止し、高画質な高解像度画像を生成することが可能になる。 According to the video display apparatus according to the second embodiment of the present invention described above, when the encoded stream is decoded and the high resolution processing is performed using a plurality of images included in the decoded moving image, the decoding is performed. Image quality values of a plurality of images included in the moving image are obtained, and a plurality of images to be subjected to the resolution enhancement process are selected using the image quality values. As a result, it is possible to prevent high resolution processing using low quality images and to generate high quality high resolution images.
101…入力部、102…フレームメモリ、103…画質判定特徴生成部、104…画質判定部、105…直前画像取得部、106…近傍I/Pピクチャ探索部、107…近傍I/Pピクチャ取得部、201…入力部、202…復号部、203…高解像度化部、204…表示部、205…出力部、206…記憶媒体、1600…入力部、1501…位置推定部、1503…アップレート器、1504…アップレート器、1505…遅延器、1506…ヒルベルト変換器、1507…遅延器、1508…ヒルベルト変換器、1509…係数決定器、1510…乗算器、1511…乗算器、1512…乗算器、1513…乗算器、1514…加算器、1515…動き補償・アップレート部、1516…位相シフト部、1517…折返し成分除去部
DESCRIPTION OF
Claims (20)
前記復号された動画像に含まれる複数の画像から画質を判定するために用いられる特徴量を生成する画質判定特徴生成部と、
前記画質判定特徴生成部において生成された特徴量を用いて低画質か高画質かを判定する画質判定部と、
前記画質判定部において判定された画質判定結果を用いて前記復号された動画像の高解像度化処理をおこなう高解像度化部と、
前記高解像度化部において高解像度化処理をされた動画像を表示する表示部とを備えることを特徴とする映像表示装置。 A decoding unit that decodes the encoded moving image and the encoding parameter information encoded together with the encoded moving image;
An image quality determination feature generation unit that generates a feature amount used to determine image quality from a plurality of images included in the decoded moving image;
An image quality determination unit that determines whether the image quality determination feature generation unit uses low or high image quality using the feature amount;
A high-resolution unit that performs high-resolution processing of the decoded moving image using the image quality determination result determined by the image quality determination unit;
A video display device comprising: a display unit configured to display a moving image that has been subjected to high resolution processing in the high resolution unit.
前記符号化パラメータ情報に含まれる量子化精度を取得する量子化精度取得部と、
前記符号化パラメータ情報に含まれるピクチャの符号化サイズを取得するピクチャ符号化サイズ取得部と、
前記動画像に含まれる複数の画像からブロックノイズ量を算出するブロックノイズ量算出部とを備え、
前記画質判定部は前記ピクチャの種類の情報と前記量子化精度の情報と前記ピクチャの符号化サイズと前記ブロックノイズ量のいずれか1つまたは複数組み合わせて用いて低画質か高画質かを判定することを特徴とする請求項1から請求項3までのいずれかに記載の映像表示装置。 The image quality determination feature generation unit includes a picture information acquisition unit that acquires picture information from the encoding parameter information;
A quantization accuracy acquisition unit that acquires the quantization accuracy included in the encoding parameter information;
A picture coding size acquisition unit for acquiring a coding size of a picture included in the coding parameter information;
A block noise amount calculation unit that calculates a block noise amount from a plurality of images included in the moving image;
The image quality determination unit determines whether the image quality is low or high image quality by using one or a combination of the picture type information, the quantization accuracy information, the picture coding size, and the block noise amount. The video display device according to claim 1, wherein the video display device is a video display device.
前記復号された動画像に含まれる複数の画像から画質を判定するために用いられる特徴量を生成する画質判定特徴生成ステップと、
前記画質判定特徴ステップにおいて生成された特徴量を用いて低画質か高画質かを判定する画質判定ステップと、
前記画質ステップにおいて判定された画質判定結果を用いて前記復号された動画像の高解像度化処理をおこなう高解像度化ステップと、
前記高解像度化ステップにおいて高解像度化処理をされた動画像を表示する表示ステップとを備えることを特徴とする映像表示方法。 A decoding step of decoding the encoded moving image and the encoding parameter information encoded together with the encoded moving image;
An image quality determination feature generation step for generating a feature amount used for determining image quality from a plurality of images included in the decoded moving image;
An image quality determination step of determining whether the image quality determination feature step is a low image quality or a high image quality using the feature amount generated;
A resolution enhancement step for performing a resolution enhancement process on the decoded moving image using the image quality determination result determined in the image quality step;
A video display method comprising: a display step of displaying a moving image that has been subjected to the high resolution processing in the high resolution step.
前記復号された動画像に含まれる複数の画像から画質の評価値を求める画質測定部と、
前記画質測定部において測定された画質の評価値を用いて前記復号された動画像の高解像度化処理をおこなう高解像度化部と、
前記高解像度化部において高解像度化処理をされた動画像を表示する表示部とを備えることを特徴とする映像表示装置。 A decoding unit that decodes the encoded moving image and the encoding parameter information encoded together with the encoded moving image;
An image quality measuring unit for obtaining an evaluation value of image quality from a plurality of images included in the decoded moving image;
A high-resolution part that performs high-resolution processing of the decoded moving image using the evaluation value of the image quality measured in the image quality measurement part;
A video display device comprising: a display unit configured to display a moving image that has been subjected to high resolution processing in the high resolution unit.
前記符号化パラメータ情報に含まれる量子化精度を取得する量子化精度取得部と、
前記符号化パラメータ情報に含まれるピクチャの符号化サイズを取得するピクチャ符号化サイズ取得部と、
前記動画像に含まれる複数の画像からブロックノイズ量を算出するブロックノイズ量算出部とを備え、
前記ピクチャの種類の情報と前記量子化精度の情報と前記ピクチャの符号化サイズと前記ブロックノイズ量のいずれか1つまたは複数組み合わせて用いて画質を測定することを特徴とする請求項11から請求項13のいずれかに記載の映像表示装置。 The image quality measuring unit acquires picture information from the encoding parameter information;
A quantization accuracy acquisition unit that acquires the quantization accuracy included in the encoding parameter information;
A picture coding size acquisition unit for acquiring a coding size of a picture included in the coding parameter information;
A block noise amount calculation unit that calculates a block noise amount from a plurality of images included in the moving image;
12. The image quality is measured by using any one or a combination of the picture type information, the quantization accuracy information, the picture coding size, and the block noise amount. Item 14. The video display device according to any one of Item 13.
前記復号された動画像に含まれる複数の画像から画質の評価値を求める画質測定ステップと、
前記画質測定ステップにおいて測定された画質の評価値を用いて前記復号された動画像の高解像度化処理をおこなう高解像度化ステップと、
前記高解像度化ステップにおいて高解像度化処理をされた動画像を表示する表示ステップとを備えることを特徴とする映像表示方法。 A decoding step of decoding the encoded moving image and the encoding parameter information encoded together with the encoded moving image;
An image quality measurement step of obtaining an evaluation value of image quality from a plurality of images included in the decoded moving image;
A resolution enhancement step for performing a resolution enhancement process on the decoded moving image using the evaluation value of the image quality measured in the image quality measurement step;
A video display method comprising: a display step of displaying a moving image that has been subjected to resolution enhancement processing in the resolution enhancement step.
前記復号された動画像に含まれる複数の画像から画質を判定するために用いられる特徴量を生成する画質判定特徴生成ステップと、
前記画質判定特徴生成ステップにおいて生成された特徴量を用いて低画質か高画質かを判定する画質判定ステップと、
前記画質判定ステップにおいて判定された画質判定結果を用いて前記復号された動画像の高解像度化処理をおこなう高解像度化ステップとを備えることを特徴とする画像高解像度化方法。 A decoding step of decoding the encoded moving image and the encoding parameter information encoded together with the encoded moving image;
An image quality determination feature generation step for generating a feature amount used for determining image quality from a plurality of images included in the decoded moving image;
An image quality determination step for determining whether the image quality determination feature generation step uses low or high image quality using the feature amount;
An image resolution enhancement method comprising: a resolution enhancement step of performing a resolution enhancement process on the decoded moving image using the image quality determination result determined in the image quality determination step.
前記復号された動画像に含まれる複数の画像から画質の評価値を求める画質測定ステップと、
前記画質測定ステップにおいて測定された画質の評価値を用いて前記復号された動画像の高解像度化処理をおこなう高解像度化ステップとを備えることを特徴とする画像高解像度化方法。 A decoding step of decoding the encoded moving image and the encoding parameter information encoded together with the encoded moving image;
An image quality measurement step of obtaining an evaluation value of image quality from a plurality of images included in the decoded moving image;
An image resolution enhancement method comprising: a resolution enhancement step of performing resolution enhancement processing of the decoded moving image using the evaluation value of the image quality measured in the image quality measurement step.
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