JP2013074317A - 画像処理装置及びプログラム - Google Patents
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Abstract
【解決手段】 低解像度な入力画像及び参照画像とに基づいて、粗粒度な動きベクトルを検出し、当初の動きベクトル候補として出力する当初動きベクトル候補生成部と、入力された動きベクトル候補の粒度を徐々に細かくしていく動きベクトル粒度向上部とを備える。動きベクトル粒度向上部は、動きベクトル候補を平滑化して出力する動きベクトル平滑化部と、平滑化動きベクトルの粒度が予め定められた粒度以下の場合に、当該動きベクトル粒度向上部から出力させる制御部と、平滑化動きベクトルが予め定められた粒度よりも粗い場合に、平滑化動きベクトルが与えられてそれを細分化し、細分化された動きベクトルを新たな動きベクトル候補とする動きベクトル細分化部とを有する。
【選択図】 図1
Description
以下、本発明による画像処理装置及びプログラムの第1の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
図1は、第1の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図であり、上述した図18との同一、対応部分には同一符号を付して示している。第1の実施形態に係る画像処理装置は、ハードウェア的に構成しても良いが、CPUと、CPUが実行するプログラムとを中心としてソフトウェア的に構成しても良く、ソフトウェア的に構成した場合にも、機能的には、図1で表すことができる。
次に、以上のような構成を有する第1の実施形態に係る画像処理装置100Aの動作を、図1に加え、図2を参照しながら説明する。図2は、画像処理装置100Aの動作を示すフローチャートである。
以上のように、第1の実施形態によれば、粗粒度な動きベクトル検出と動きベクトルの平滑化と動きベクトルの細分化とゼロベクトルとの選択とを組み合わせることで、高周波成分の欠落した低解像度な画像からも、高精度な動きベクトルを検出することが可能になる。
次に、本発明による画像処理装置及びプログラムの第2の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
図5は、第2の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図であり、上述した第1の実施形態に係る図1との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
次に、以上のような構成を有する第2の実施形態に係る画像処理装置100Bの動作を、図5に加え、図6を参照しながら説明する。図6は、第2の実施形態に係る画像処理装置100Bの動作を示すフローチャートであり、第1の実施形態に係る上述した図2との同一、対応ステップには同一符号を付して示している。
以上のように、第2の実施形態によれば、拡大入力画像と拡大参照画像を生成し、拡大入力画像と拡大参照画像に基づき、粗粒度な動きベクトルの検出、動きベクトルの平滑化、動きベクトルの細分化、ゼロベクトルとの選択を行えることで、高精度な動きベクトルを検出(推定)することが可能になる。結果として、高解像度入力画像を高精度で予測することができる。
次に、本発明による画像処理装置及びプログラムの第3の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
図7は、第3の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図であり、上述した第2の実施形態に係る図5との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
次に、以上のような構成を有する第3の実施形態に係る画像処理装置100Cの動作を、図7に加え、図8を参照しながら説明する。図8は、第3の実施形態に係る画像処理装置100Cの動作を示すフローチャートであり、第2の実施形態に係る上述した図6との同一、対応ステップには同一符号を付して示している。
以上のように、第3の実施形態によれば、拡大入力画像と拡大参照画像を生成し、拡大入力画像と拡大参照画像に基づき、動きベクトルの平滑化、ゼロベクトルとの選択を行う一方で、粗粒度な動きベクトルの検出には低解像度入力画像と低解像度参照画像を用いることで、動きベクトルの検出を高精度に行いながら、演算量を低減することができる。結果として、高精度な高解像度入力画像を低演算量で予測することができる。
次に、本発明による画像処理装置及びプログラムの第4の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。
図9は、第4の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図であり、上述した第3の実施形態に係る図7との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
そのため、第4の実施形態に係る画像処理装置100Dの動作の流れも、図示は省略するが、第3の実施形態とほぼ同様であるが、動きベクトル候補拡大部401において実行される動作のみが異なっている(図8のステップS302参照)。
以上のように、第4の実施形態によれば、低解像度入力画像と低解像度参照画像を用いることで、粗粒度な動きベクトルの検出を低演算量で行う一方で、粗粒度な動きベクトルを拡大する際に、拡大入力画像と拡大参照画像を用いて拡大した動きベクトルの微調整を行うことで、高精度な動きベクトルを検出することが可能になる。結果として、高精度な高解像度入力画像を低演算量で予測することができる。
次に、本発明による画像処理装置及びプログラムの第5の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。第5の実施形態に係る画像処理装置は、Slepian−Wolf理論及びWyner−Ziv理論を応用した映像符号化方式であるDVC(Distributed Video Coding)方式に従う動画像復号装置である。
図11は、第5の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図であり、上述した第4の実施形態に係る図9との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
次に、以上のような構成を有する第5の実施形態に係る画像処理装置100Eの動作を、図11に加え、図12を参照しながら説明する。図12は、第5の実施形態に係る画像処理装置100Eの動作を示すフローチャートであり、第3の実施形態に係る上述した図11との同一、対応ステップには同一、対応符号を付して示している。
以上のように、第5の実施形態によれば、スケーラブル構造を有するDVCの復号に関わる機能と、スケーラブル構造を有するDVCのビットストリームの特徴を活用しDVCの復号に必要な予測画像を低演算量かつ高精度で生成する機能とが追加されているので、細粒度な動きベクトルや予測された高解像度入力画像がより一層低演算量で生成されるようになると共に、予測された高解像度入力画像に含まれる予測誤りが訂正され、高解像度画像の品質がさらに高くなる。
次に、本発明による画像処理装置及びプログラムの第6の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。第6の実施形態に係る画像処理装置もDVC方式に従う動画像復号装置である。
図13は、第6の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図であり、上述した第5の実施形態に係る図11との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
そのため、第6の実施形態に係る画像処理装置100Fの動作の流れも、図示は省略するが、第5の実施形態とほぼ同様であるが、動きベクトル抽出部504及び動きベクトル候補拡大部401において実行されていた動作(図12のステップS504、S401参照)が、以下の動作に置き換わった点が第5の実施形態と異なっている。
(F−3)第6の実施形態の効果
以上のように、第6の実施形態によれば、粗粒度な動きベクトルの推定を行う際に、基準ビットストリームに含まれる動きベクトルを流用するのではなく、拡大入力画像と拡大参照画像を用いて、動きベクトルを推定していることで、より品質の高い画像を復号できるようになる。
次に、本発明による画像処理装置及びプログラムの第7の実施形態を、図面を参照しながら詳述する。第7の実施形態に係る画像処理装置もDVC方式に従う動画像復号装置である。
図14は、第7の実施形態に係る画像処理装置の構成を示すブロック図であり、上述した第6の実施形態に係る図13との同一、対応部分には同一符号を付して示している。
制御部706は、平滑化された動きベクトルMB705が、予め定められた粒度よりも粗い粒度の場合は、平滑化された動きベクトルMB705を平滑化された動きベクトルMB706aとして動きベクトル細分化部707に出力し、平滑化された動きベクトル705が、予め定められた粒度以下の粒度の場合は、平滑化された動きベクトルMB705を動きベクトル706bとして予測画像再生成部702に出力するものである。
微調整部709は、選択された動きベクトルMB708を中心にして、よりコストの低い動きベクトルを探索し、よりコストの低い動きベクトルに微調整し、微調整された動きベクトルを動きベクトル候補MB704として動きベクトル平滑化部705に出力するものである。
次に、以上のような構成を有する第7の実施形態に係る画像処理装置100Gの動作を、図14及び図15に加え、図16及び図17を参照しながら説明する。図16は、第7の実施形態に係る画像処理装置100Gの動作を示すフローチャートであり、第5の実施形態に係る上述した図12との同一、対応ステップには同一、対応符号を付して示している。図17は、図16のステップS801の詳細を示すフローチャートである。
以上のように、第7の実施形態によれば、一度目のDVC復号によって得られた高周波成分の情報を用いて、さらに高品質な動きベクトルを推定するようにしたので、さらに高品質な予測画像を生成することができ、その予測画像を用いて二度目のDVC復号を行うことで、復号品質を高めることができる。高周波成分の情報を利用できることで、動きベクトルを細分化するごとに動きベクトルを微調整することで、動きベクトルの推定品質をさらに改善することができる。
上記第7の実施形態においては、動きベクトル改善部701が、拡大入力画像EXPIC及び拡大参照画像EXPICrefから動きベクトルを得るものを示したが、低解像度入力画像LRPIC及び低解像度参照画像LRPICrefから動きベクトルを検出し、それを拡大して、動きベクトル平滑部705に入力するようにしても良い。この第7の実施形態に対する変形実施形態は、動きベクトル改善部での動きベクトルの検出ではないが、当初動きベクトルの検出ではあるが、第2の実施形態と第3の実施形態との関係と同様である(図5及び図7参照)。
Claims (19)
- 低解像度入力画像と低解像度参照画像とから高解像度な画像用の動きベクトルを推定する画像処理装置において、
入力された上記低解像度入力画像と上記低解像度参照画像とに基づいて、粗粒度な動きベクトルを検出し、当初の動きベクトル候補として出力する当初動きベクトル候補生成部と、
入力された動きベクトル候補の粒度を徐々に細かくしていく動きベクトル粒度向上部とを備え、
上記動きベクトル粒度向上部が、
動きベクトル候補を平滑化し、平滑化された動きベクトルを出力する動きベクトル平滑化部と、
平滑化された動きベクトルが、予め定められた粒度よりも粗いか否かを判定し、平滑化された動きベクトルが、予め定められた粒度以下の粒度の場合に、当該動きベクトル粒度向上部から出力させる制御部と、
平滑化された動きベクトルが、予め定められた粒度よりも粗い粒度の場合に、平滑化された動きベクトルが与えられ、平滑化された動きベクトルを細分化し、細分化された動きベクトルを新たな動きベクトル候補とする動きベクトル細分化部とを有する、
ことを特徴とする画像処理装置。 - 上記動きベクトル粒度向上部が、上記動きベクトル細分化部からの細分化された動きベクトル候補とゼロベクトルのうち、精度が良い方を選択して、上記動きベクトル候補として上記動きベクトル平滑化部に出力するゼロベクトル選択部をさらに有することを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
- 上記当初動きベクトル候補生成部及び上記動きベクトル粒度向上部が、低解像度用の動きベクトルを取り扱うものであり、上記動きベクトル粒度向上部から出力された、平滑化された動きベクトルを、所定の比率で拡大し、高解像度な画像用の推定動きベクトルとして出力する動きベクトル拡大部をさらに備えることを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。
- 上記当初動きベクトル候補生成部は、
上記低解像度入力画像を拡大した拡大入力画像を生成する入力画像拡大部と、
上記低解像度参照画像を拡大した拡大参照画像を生成する参照画像拡大部と、
上記拡大入力画像と上記拡大参照画像とから、粗粒度な動きベクトルを検出し当初の動きベクトル候補として出力する動きベクトル検出部とを有し、
上記動きベクトル粒度向上部内の各部が利用する画像が、上記拡大入力画像及び上記拡大参照画像であり、上記動きベクトル粒度向上部からの出力ベクトルを、高解像度な画像用の推定動きベクトルとする
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。 - 上記当初動きベクトル候補生成部は、
入力された上記低解像度入力画像と上記低解像度参照画像とから、粗粒度な動きベクトルを検出する動きベクトル検出部と、
検出された粗粒度な動きベクトルを、所定の比率で拡大し、動きベクトル候補として出力する動きベクトル候補拡大部とを有し、
上記動きベクトル粒度向上部が、
上記低解像度入力画像を拡大した拡大入力画像を生成する入力画像拡大部と、
上記低解像度参照画像を拡大した拡大参照画像を生成する参照画像拡大部とを有し、
上記動きベクトル粒度向上部内の各部が利用する画像が、上記拡大入力画像及び上記拡大参照画像であり、上記動きベクトル粒度向上部からの出力ベクトルを、高解像度な画像用の推定動きベクトルとする
ことを特徴とする請求項1又は2に記載の画像処理装置。 - 上記動きベクトル候補拡大部は、上記動きベクトル検出部で検出された動きベクトルを所定の比率で拡大し、拡大した動きベクトルが指す座標を中心とする予め定められた小領域の中から、上記拡大入力画像と上記拡大参照画像とを用いて計算するコストが最小若しくは準最小となる動きベクトルを探索し、動きベクトル候補として出力することを特徴とする請求項5に記載の画像処理装置。
- 入力された高解像度参照画像と高解像度な画像用の推定動きベクトルを用いて、予測された高解像度入力画像を生成する予測画像生成部をさらに備えることを特徴とする請求項1〜6のいずれかに記載の画像処理装置。
- 入力された基準ビットストリームを復号することで上記低解像度入力画像を生成する基準復号部と、
入力されたDVCビットストリームを、上記予測された高解像度入力画像を用いてDVC復号することで高解像度画像を生成するDVC復号部と、
上記低解像度入力画像が、符号化されるときに参照していた画像のインデックスを、当該基準ビットストリームから求め、参照画像インデックスを出力する参照インデックス計算部と、
上記参照画像インデックスが指す画像を内部メモリから取り出し、上記低解像度参照画像として出力すると共に、復号済みの当該低解像度入力画像を、内部メモリに一時的に保持する低解像度参照画像選択部と、
上記参照画像インデックスが指す画像を内部メモリから取り出し、上記高解像度参照画像として出力すると共に、復号済みの当該高解像度画像を、内部メモリに一時的に保持する高解像度参照画像選択部とをさらに備える
ことを特徴とする請求項1〜7のいずれかに記載の画像処理装置。 - 上記当初動きベクトル候補生成部は、粗粒度な動きベクトルの検出動作に代え、上記基準ビットストリームから、低解像度入力画像を符号化するのに利用されていた動きベクトルを抽出し、当初の動きベクトル候補として出力することを特徴とする請求項8に記載の画像処理装置。
- 上記高解像度画像と上記高解像度参照画像とから、動きベクトルを推定する動きベクトル改善部を備えることを特徴とする請求項8又は9に記載の画像処理装置。
- 上記動きベクトル改善部は、
上記高解像度画像と上記高解像度参照画像とから、粗粒度な動きベクトルを検出し、改善動きベクトル候補として出力する第2動きベクトル検出部と、
当該改善動きベクトル候補を、上記高解像度画像と上記高解像度参照画像とを用いて平滑化し、平滑化された動きベクトルを出力する第2動きベクトル平滑化部と、
当該平滑化された動きベクトルが、予め定められた粒度よりも粗いか否かを判定し、平滑化された動きベクトルが、予め定められた粒度以下の粒度の場合に、当該動きベクトル改善部から出力させる第2制御部と、
平滑化された動きベクトルが、予め定められた粒度よりも粗い粒度の場合に、平滑化された動きベクトルが与えられ、平滑化された動きベクトルを細分化し、細分化された動きベクトルを改善動きベクトル候補として上記第2動きベクトル平滑化部に出力する第2動きベクトル細分化部とを有する
ことを特徴とする請求項10に記載の画像処理装置。 - 上記動きベクトル改善部は、内部で生成された改善動きベクトル候補とゼロベクトルのうち、精度が良い方を選択して、新たな改善動きベクトル候補とする第2ゼロベクトル選択部をさらに有することを特徴とする請求項11に記載の画像処理装置。
- 上記動きベクトル改善部は、内部で生成された改善動きベクトル候補の動きベクトルを中心にして、よりコストの低い動きベクトルを探索し微調整し、微調整された動きベクトルを新たな改善動きベクトル候補とする動きベクトル微調整部をさらに有することを特徴とする請求項11に記載の画像処理装置。
- 上記動きベクトル改善部には、上記入力画像拡大部からの上記拡大入力画像と、上記参照画像拡大部からの上記拡大参照画像とが入力され、
上記動きベクトル改善部の構成要素のうち、動きベクトルのコスト計算を伴う処理を行う少なくとも一部の構成要素は、上記高解像度画像と上記高解像度参照画像とを用いて計算される動きベクトルのコストに、上記拡大入力画像と上記拡大参照画像とを用いて計算される動きベクトルのコストを加えることで、動きベクトルのコストを計算する
ことを特徴とする請求項11〜13のいずれかに記載の画像処理装置。 - 上記動きベクトル改善部の上記第2動きベクトル検出部には、上記高解像度画像と上記高解像度参照画像とではなく、上記低解像度入力画像と上記低解像度参照画像とが入力され、上記第2動きベクトル検出部は、これら上記低解像度入力画像と上記低解像度参照画像とから粗粒度な動きベクトルを検出し、その後、検出された粗粒度な動きベクトルを、所定の比率で拡大し、改善動きベクトル候補として出力することを特徴とする請求項11〜14のいずれかに記載の画像処理装置。
- 上記高解像度参照画像と、上記動きベクトル改善部の出力する改善動きベクトルとを用いて、予測された高解像度入力画像を生成する予測画像再生成部をさらに備えることを特徴とする請求項11〜15のいずれかに記載の画像処理装置。
- 上記DVCビットストリームを、上記予測画像再生成部の出力する予測された高解像度入力画像を用いてDVC復号することで、改善後高解像度画像を生成する第2DVC復号部をさらに備えることを特徴とする請求項16に記載の画像処理装置。
- 上記高解像度参照画像選択部は、上記参照画像インデックスが指す画像を内部メモリから取り出し、上記高解像度参照画像として出力すると共に、復号済みの上記高解像度画像に代えて、復号済みの上記改善後高解像度画像を内部メモリに一時的に保持するものであることを特徴とする請求項17に記載の画像処理装置。
- 画像処理装置に搭載されるコンピュータを、
入力された低解像度入力画像と低解像度参照画像とに基づいて、粗粒度な動きベクトルを検出し、当初の動きベクトル候補として出力する当初動きベクトル候補生成部と、
動きベクトル候補を平滑化し、平滑化された動きベクトルを出力する動きベクトル平滑化部と、
平滑化された動きベクトルが、予め定められた粒度よりも粗いか否かを判定し、平滑化された動きベクトルが、予め定められた粒度以下の粒度の場合に、当該動きベクトル粒度向上部から出力させる制御部と、
平滑化された動きベクトルが、予め定められた粒度よりも粗い粒度の場合に、平滑化された動きベクトルが与えられ、平滑化された動きベクトルを細分化し、細分化された動きベクトルを新たな動きベクトル候補とする動きベクトル細分化部と
して機能させることを特徴とする画像処理プログラム。
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