JP2013168702A - Image processing device - Google Patents

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豊 矢野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To obtain an image processing device capable of reducing an amount of codes output from an encoder without compromising image quality.SOLUTION: A first conversion section 3 converts an input image into a low resolution image having a lower resolution than that of the input image. A first re-conversion section 4 re-converts the low resolution image into an image having the same resolution as that of the input image, and creates a first re-conversion image. A difference section 5 creates a difference image that provides a difference between the input image and the first re-conversion image. First and second coding sections 6, 7 encode the low resolution image and the difference image so as to create first and second encoding data, respectively. First and second decoding sections 8, 9 decode the first and second encoding data, respectively. A second re-conversion section 10 re-converts the decoded low resolution image into an image having the same resolution as that of the input image, and creates a second re-conversion image. A combining section 11 combines the decoded difference image with the second re-conversion image.

Description

本発明は、入力画像を符号化するエンコーダと、符号化されたデータを復号するデコーダとを備える画像処理装置に関する。   The present invention relates to an image processing apparatus including an encoder that encodes an input image and a decoder that decodes encoded data.

近年、フルハイビジョン以上の画素数を持った動画像、例えばフルハイビジョンの４倍の画素数（４０９６×２０４８画素）を持った４Ｋ２Ｋや、フルハイビジョンの１６倍の画素数（７６８０×４３２０画素）を持ったスーパーハイビジョンが用いられている。   In recent years, moving images with more than full high-definition pixels, for example, 4K2K with four times the number of pixels (4096 x 2048 pixels) and 16 times the number of pixels (7680 x 4320 pixels) with full high-definition. Super Hi-Vision with it is used.

このような画像の高解像度化により、画像を処理・保存する際に演算量が非常に大きくなり、データレートも大きくなるという問題があった。この問題を解決するために、画面分割する画像処理装置が提案されている（例えば、特許文献１参照）。これにより、分割画面ごとの演算量は全体の演算量に比べて少なくて済む。また、分割した画面データの伝送をシリアル化すればデータレートも削減することができる。   Due to such high resolution of the image, there is a problem that the amount of calculation becomes very large and the data rate becomes large when the image is processed and stored. In order to solve this problem, an image processing apparatus that divides a screen has been proposed (for example, see Patent Document 1). As a result, the calculation amount for each divided screen can be smaller than the total calculation amount. Further, if the transmission of the divided screen data is serialized, the data rate can be reduced.

特開２０００−０５９７７９号公報JP 2000-059779 A

しかし、画面分割する従来の装置では、分割境界が目立って画質が落ちるという問題があった。また、エンコーダが出力する符号量が莫大という問題は依然として残されたままであった。   However, the conventional apparatus that divides the screen has a problem that the division boundary is conspicuous and the image quality is lowered. In addition, the problem that the amount of code output from the encoder is enormous still remains.

本発明は、上述のような課題を解決するためになされたもので、その目的は画質を落とすことなく、エンコーダが出力する符号量を低減することができる画像処理装置を得るものである。   The present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to obtain an image processing apparatus that can reduce the amount of code output by an encoder without degrading image quality.

本発明に係る画像処理装置は、入力画像を符号化するエンコーダと、符号化されたデータを復号するデコーダとを備え、前記エンコーダは、前記入力画像を前記入力画像よりも解像度が低い低解像度画像に変換する第１の変換部と、前記低解像度画像を前記入力画像と同じ解像度に再変換して第１の再変換画像を生成する第１の再変換部と、前記入力画像と前記第１の再変換画像の差分である差分画像を生成する差分部と、前記低解像度画像と前記差分画像を符号化してそれぞれ第１及び第２の符号化データを生成する第１及び第２の符号化部とを有し、前記デコーダは、前記第１及び第２の符号化データをそれぞれ復号する第１及び第２の復号部と、復号された前記低解像度画像を前記入力画像と同じ解像度に再変換して第２の再変換画像を生成する第２の再変換部と、復号された前記差分画像と前記第２の再変換画像を合成する合成部とを有することを特徴とする。   An image processing apparatus according to the present invention includes an encoder that encodes an input image and a decoder that decodes encoded data, and the encoder uses a low-resolution image whose resolution is lower than that of the input image. A first conversion unit that converts the low-resolution image to the same resolution as the input image, a first re-conversion unit that generates a first re-converted image, the input image, and the first image A difference unit that generates a difference image that is a difference between the re-converted images, and first and second encodings that encode the low-resolution image and the difference image to generate first and second encoded data, respectively. The decoder includes first and second decoding units for decoding the first and second encoded data, respectively, and the decoded low-resolution image to the same resolution as the input image. Converted and second reconverted image A second re-conversion unit for generating, and having a combining unit for combining the second re-converted image and decoded the difference image.

本発明により、画質を落とすことなく、エンコーダが出力する符号量を低減することができる。   According to the present invention, the amount of code output by the encoder can be reduced without degrading the image quality.

本発明の実施の形態１に係る画像処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the image processing apparatus which concerns on Embodiment 1 of this invention. 本発明の実施の形態２に係る画像処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the image processing apparatus which concerns on Embodiment 2 of this invention. 本発明の実施の形態３に係る画像処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the image processing apparatus which concerns on Embodiment 3 of this invention. 本発明の実施の形態４に係る画像処理装置を示す断面図である。It is sectional drawing which shows the image processing apparatus which concerns on Embodiment 4 of this invention. エンコーダが出力する符号量を比較した図である。It is the figure which compared the code amount which an encoder outputs.

本発明の実施の形態に係る画像処理装置について図面を参照して説明する。同じ又は対応する構成要素には同じ符号を付し、説明の繰り返しを省略する場合がある。   An image processing apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The same or corresponding components are denoted by the same reference numerals, and repeated description may be omitted.

実施の形態１．
図１は、本発明の実施の形態１に係る画像処理装置を示す断面図である。この画像処理装置は、入力画像を符号化するエンコーダ１と、符号化されたデータを復号するデコーダ２とを備える。エンコーダ１は、第１の変換部３と、第１の再変換部４と、差分部５と、第１及び第２の符号化部６，７とを有する。デコーダ２は、第１及び第２の復号部８，９と、第２の再変換部１０と、合成部１１とを有する。 Embodiment 1 FIG.
FIG. 1 is a sectional view showing an image processing apparatus according to Embodiment 1 of the present invention. The image processing apparatus includes an encoder 1 that encodes an input image and a decoder 2 that decodes the encoded data. The encoder 1 includes a first conversion unit 3, a first reconversion unit 4, a difference unit 5, and first and second encoding units 6 and 7. The decoder 2 includes first and second decoding units 8 and 9, a second reconversion unit 10, and a synthesis unit 11.

エンコーダ１において、第１の変換部３は、入力画像を入力画像よりも解像度が低い低解像度画像に変換する。第１の再変換部４は、超解像技術により、低解像度画像を入力画像と同じ解像度に再変換して第１の再変換画像を生成する。ここで、超解像技術とは、ノイズ除去、スケーリング、画像鮮明化技術などで構成される技術を指す。   In the encoder 1, the first conversion unit 3 converts the input image into a low-resolution image having a lower resolution than the input image. The first re-conversion unit 4 re-converts the low-resolution image to the same resolution as the input image using the super-resolution technique to generate a first re-conversion image. Here, the super-resolution technique refers to a technique constituted by noise removal, scaling, image sharpening technique, and the like.

差分部５は、入力画像と第１の再変換画像の差分である差分画像を生成する。ここで、８ビット表現の場合、各画素の値は０〜２５５の範囲になるため、差分は−２５５から＋２５５になる。従って、差分画像の表現方法として以下の２つが考えられる。第１の方法では、−１２８から＋１２８の範囲はそのまま採用し、それより外れる分は−１２８又は＋１２８に丸める。第２の方法では、−２５５から＋２５５の値に１／２を乗じた値を採用する。これら２つの方法を混用してもよい。具体的には、差分が−１２８から＋１２８の範囲の場合は第１の方法を採用し、それより外れる場合は第２の方法を採用する。なお、ここでは代表的な２つの方法を提示したが、差分値を８ビットで表現する方法は適宜決めることができる。また、８ビット表現を例として挙げたが、他のビット数の表現の場合にも同様の考え方を適用することができる。   The difference unit 5 generates a difference image that is a difference between the input image and the first reconverted image. Here, in the case of 8-bit representation, since the value of each pixel is in the range of 0 to 255, the difference is from −255 to +255. Therefore, the following two methods can be considered as a method for expressing the difference image. In the first method, the range from −128 to +128 is adopted as it is, and the portion outside the range is rounded to −128 or +128. In the second method, a value obtained by multiplying a value from −255 to +255 by 1/2 is adopted. You may mix these two methods. Specifically, the first method is adopted when the difference is in the range of −128 to +128, and the second method is adopted when the difference is outside the range. Although two typical methods are presented here, the method of expressing the difference value with 8 bits can be determined as appropriate. Further, although the 8-bit representation is given as an example, the same concept can be applied to the representation of other numbers of bits.

第１及び第２の符号化部６，７は、低解像度画像と差分画像を符号化してそれぞれ第１及び第２の符号化データを生成する。エンコーダ１は、第１及び第２の符号化データを出力する。なお、これら２種の符号化データは多重化して送ってもよいし、どちらかのストリーム内にユーザデータとして入れてもよいし、補助データとして送ってもよい。どの伝送方法でも同様の効果が得られることは自明である。この場合にデコーダ２は対応する分離処理をすればよい。   The first and second encoding units 6 and 7 encode the low-resolution image and the difference image to generate first and second encoded data, respectively. The encoder 1 outputs first and second encoded data. Note that these two types of encoded data may be multiplexed and sent as user data in either stream, or may be sent as auxiliary data. It is obvious that the same effect can be obtained by any transmission method. In this case, the decoder 2 may perform a corresponding separation process.

デコーダ２は、第１及び第２の符号化データを入力する。第１及び第２の復号部８，９は、第１及び第２の符号化データをそれぞれ復号する。第２の再変換部１０は、超解像技術により、復号された低解像度画像を入力画像と同じ解像度に再変換して第２の再変換画像を生成する。合成部１１は、復号された差分画像と第２の再変換画像を合成する。デコーダ２は、この合成された画像を出力画像として出力する。   The decoder 2 receives the first and second encoded data. The first and second decoding units 8 and 9 decode the first and second encoded data, respectively. The second re-conversion unit 10 re-converts the decoded low-resolution image to the same resolution as the input image using the super-resolution technique to generate a second re-conversion image. The synthesizing unit 11 synthesizes the decoded difference image and the second reconverted image. The decoder 2 outputs the synthesized image as an output image.

以上説明したように、エンコーダ１は入力画像を低解像度画像に変換して符号化して出力するため、エンコーダが出力する符号量を低減することができる。また、低解像度画像から入力画像に再変換した際の差分を差分画像で補うことにより、画質が落ちるのを防ぐことができる。   As described above, since the encoder 1 converts the input image into a low-resolution image, encodes it, and outputs it, the code amount output by the encoder can be reduced. Moreover, it is possible to prevent the image quality from deteriorating by supplementing the difference when the low-resolution image is reconverted into the input image with the difference image.

実施の形態２．
図２は、本発明の実施の形態２に係る画像処理装置を示す断面図である。エンコーダ１は、第１の符号データを復号する第３の復号部１２を更に有する。第１の再変換部４は、超解像技術により、第３の復号部１２により復号された低解像度画像を再変換して第１の再変換画像を生成する。 Embodiment 2. FIG.
FIG. 2 is a cross-sectional view showing an image processing apparatus according to Embodiment 2 of the present invention. The encoder 1 further includes a third decoding unit 12 that decodes the first code data. The first reconversion unit 4 reconverts the low-resolution image decoded by the third decoding unit 12 using a super-resolution technique to generate a first reconversion image.

これにより、第１の符号化部６による符号化での劣化分を差分画像に反映することができるため、画質を向上させることができる。なお、通常、エンコーダでは符号化と同時に復号もできるようになっているため、ハード増にはならない。デコーダ２の構成は実施の形態１と同様である。   As a result, the deterioration due to the encoding by the first encoding unit 6 can be reflected in the difference image, so that the image quality can be improved. Normally, the encoder can decode simultaneously with the encoding, so that the hardware is not increased. The configuration of the decoder 2 is the same as that in the first embodiment.

実施の形態３．
図３は、本発明の実施の形態３に係る画像処理装置を示す断面図である。実施の形態２の構成に加えて、エンコーダ１は、差分画像を４分割する分割部１３を更に有する。第２の符号化部７は、分割された差分画像をそれぞれ符号化する４つの符号化部を有する。デコーダ２が有する第２の復号部９は、４つの符号化部により符号化されたデータを復号する４つの復号部を有する。デコーダ２は、４つの復号部により復号されたデータを結合して、復号された差分画像を生成する結合部１４を更に有する。なお、ここでは分割数を４としたが、分割数は適宜決めることができる。 Embodiment 3 FIG.
FIG. 3 is a cross-sectional view showing an image processing apparatus according to Embodiment 3 of the present invention. In addition to the configuration of the second embodiment, the encoder 1 further includes a dividing unit 13 that divides the difference image into four. The second encoding unit 7 includes four encoding units that encode the divided difference images. The second decoding unit 9 included in the decoder 2 includes four decoding units that decode data encoded by the four encoding units. The decoder 2 further includes a combining unit 14 that combines the data decoded by the four decoding units and generates a decoded difference image. Although the number of divisions is four here, the number of divisions can be determined as appropriate.

このように差分画像を４分割して符号化・復号化することにより、差分画像に関する符号化・復号化の演算量を減らすことができる。分割したデータの伝送をシリアル化すればデータレートも削減することができる。   Thus, by encoding and decoding the difference image by dividing it into four, it is possible to reduce the amount of calculation of encoding and decoding related to the difference image. If the divided data transmission is serialized, the data rate can be reduced.

実施の形態４．
図４は、本発明の実施の形態４に係る画像処理装置を示す断面図である。実施の形態２の構成に加えて、エンコーダ１は、差分画像を入力画像よりも解像度が低い画像に変換する第２の変換部１５を更に有する。第２の符号化部７は、第２の変換部１５により変換された差分画像を符号化して第２の符号化データを生成する。デコーダ２は、超解像技術により、第２の復号部９により復号された画像を入力画像と同じ解像度に再変換して、復号された差分画像を生成する第３の再変換部１６を更に有する。 Embodiment 4 FIG.
FIG. 4 is a cross-sectional view showing an image processing apparatus according to Embodiment 4 of the present invention. In addition to the configuration of the second embodiment, the encoder 1 further includes a second conversion unit 15 that converts the difference image into an image having a lower resolution than the input image. The second encoding unit 7 encodes the difference image converted by the second conversion unit 15 to generate second encoded data. The decoder 2 further includes a third re-conversion unit 16 that re-converts the image decoded by the second decoding unit 9 to the same resolution as the input image and generates a decoded difference image by super-resolution technology. Have.

このように差分画像についてエンコーダ１側で低解像度画像に変換して符号化してデコーダ側で再変換を行うことより、差分画像の符号量を減らすことができる。ただし、画質が劣化する可能性がある。   As described above, the difference image is converted into a low-resolution image on the encoder 1 side, encoded, and re-converted on the decoder side, whereby the code amount of the difference image can be reduced. However, the image quality may be deteriorated.

図５は、エンコーダが出力する符号量を比較した図である。この図から分かるように、実施の形態１〜４では、エンコーダが出力する符号量を従来技術に比べて低減することができる。   FIG. 5 is a diagram comparing code amounts output from the encoder. As can be seen from this figure, in the first to fourth embodiments, the amount of code output by the encoder can be reduced as compared with the prior art.

なお、上記の実施の形態において、差分画像に対してフィルタ処理を行う構成や、デコーダ２の出力画像に対してフィルタ処理を行う構成を追加してもよい。また、低解像度画像を入力画像と同じ解像度に変換する場合に超解像技術を用いない構成とすることもできる。   In the above-described embodiment, a configuration for performing filter processing on the difference image or a configuration for performing filter processing on the output image of the decoder 2 may be added. In addition, when a low resolution image is converted to the same resolution as the input image, a super resolution technique may not be used.

第１の再変換画像には、「第１の変換部で生成された低解像度画像を第１の再変換部で変換したもの」、「第３の復号部で生成された低解像度画像を第１の再変換部で変換したもの」の２種類がある。また、第２の符号化部には、「差分部で生成された差分画像を符号化するもの」、「分割部で分割された差分画像を４つの符号化部で符号化するもの」、「第２の変換部で変換された差分画像を符号化するもの」の３種類がある。ただし、これらの任意の組み合わせでも同様の効果が得られることは自明である。   The first reconverted image includes “the low resolution image generated by the first conversion unit converted by the first reconversion unit”, “the low resolution image generated by the third decoding unit There are two types of “converted by one reconverter”. Further, the second encoding unit includes “what encodes the difference image generated by the difference unit”, “what encodes the difference image divided by the dividing unit by the four encoding units”, “ There are three types: “encoding difference image converted by second conversion unit”. However, it is obvious that the same effect can be obtained by any combination thereof.

１ エンコーダ、２ デコーダ、３ 第１の変換部、４ 第１の再変換部、５ 差分部、６ 第１の符号化部、７ 第２の符号化部、８ 第１の復号部、９ 第２の復号部、１０ 第２の再変換部、１１ 合成部、１２ 第３の復号部、１３ 分割部、１４ 結合部、１５ 第２の変換部、１６ 第３の再変換部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Encoder, 2 Decoder, 3 1st conversion part, 4 1st reconversion part, 5 Difference part, 6 1st encoding part, 7 2nd encoding part, 8 1st decoding part, 9 1st 2 decoding units, 10 second reconversion unit, 11 combining unit, 12 third decoding unit, 13 dividing unit, 14 combining unit, 15 second converting unit, 16 third reconverting unit

Claims (4)

入力画像を符号化するエンコーダと、
符号化されたデータを復号するデコーダとを備え、
前記エンコーダは、
前記入力画像を前記入力画像よりも解像度が低い低解像度画像に変換する第１の変換部と、
前記低解像度画像を前記入力画像と同じ解像度に再変換して第１の再変換画像を生成する第１の再変換部と、
前記入力画像と前記第１の再変換画像の差分である差分画像を生成する差分部と、
前記低解像度画像と前記差分画像を符号化してそれぞれ第１及び第２の符号化データを生成する第１及び第２の符号化部とを有し、
前記デコーダは、
前記第１及び第２の符号化データをそれぞれ復号する第１及び第２の復号部と、
復号された前記低解像度画像を前記入力画像と同じ解像度に再変換して第２の再変換画像を生成する第２の再変換部と、
復号された前記差分画像と前記第２の再変換画像を合成する合成部とを有することを特徴とする画像処理装置。 An encoder for encoding the input image;
A decoder for decoding the encoded data,
The encoder is
A first converter that converts the input image into a low-resolution image having a lower resolution than the input image;
A first reconverter that reconverts the low resolution image to the same resolution as the input image to generate a first reconverted image;
A difference unit that generates a difference image that is a difference between the input image and the first reconverted image;
A first encoding unit and a second encoding unit for encoding the low-resolution image and the difference image to generate first and second encoded data, respectively;
The decoder
First and second decoding units for decoding the first and second encoded data, respectively;
A second reconversion unit that reconverts the decoded low resolution image to the same resolution as the input image to generate a second reconversion image;
An image processing apparatus comprising: a combining unit that combines the decoded difference image and the second reconverted image. 前記エンコーダは、前記第１の符号データを復号する第３の復号部を更に有し、
前記第１の再変換部は、前記第３の復号部により復号された前記低解像度画像を再変換して前記第１の再変換画像を生成することを特徴とする請求項１に記載の画像処理装置。 The encoder further includes a third decoding unit that decodes the first code data,
2. The image according to claim 1, wherein the first reconversion unit reconverts the low-resolution image decoded by the third decoding unit to generate the first reconversion image. Processing equipment. 前記エンコーダは、前記差分画像を複数個に分割する分割部を更に有し、
前記第２の符号化部は、分割された前記差分画像をそれぞれ符号化する複数の符号化部を有し、
前記デコーダが有する前記第２の復号部は、前記複数の符号化部により符号化されたデータを復号する複数の復号部を有し、
前記デコーダは、前記複数の復号部により復号されたデータを結合して、復号された前記差分画像を生成する結合部を更に有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。 The encoder further includes a dividing unit that divides the difference image into a plurality of parts,
The second encoding unit has a plurality of encoding units that encode the divided difference images, respectively.
The second decoding unit included in the decoder has a plurality of decoding units that decode data encoded by the plurality of encoding units,
The image processing apparatus according to claim 1, wherein the decoder further includes a combining unit that combines the data decoded by the plurality of decoding units to generate the decoded difference image. 前記エンコーダは、前記差分画像を前記入力画像よりも解像度が低い画像に変換する第２の変換部を更に有し、
前記第２の符号化部は、前記第２の変換部により変換された前記差分画像を符号化して前記第２の符号化データを生成し、
前記デコーダは、前記第２の復号部により復号された画像を前記入力画像と同じ解像度に再変換して、復号された前記差分画像を生成する第３の再変換部を更に有することを特徴とする請求項１〜３の何れか１項に記載の画像処理装置。 The encoder further includes a second conversion unit that converts the difference image into an image having a lower resolution than the input image,
The second encoding unit generates the second encoded data by encoding the difference image converted by the second conversion unit,
The decoder further includes a third reconversion unit that reconverts the image decoded by the second decoding unit into the same resolution as the input image, and generates the decoded difference image. The image processing apparatus according to any one of claims 1 to 3.
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