JP2917988B1 - 動画像符号化装置のプレフィルタ - Google Patents

動画像符号化装置のプレフィルタ

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Abstract

【要約】 【課題】 カメラ移動した場合にもカメラ入力の画像信
号を基に画像符号化装置が出力する符号による復号画像
を、それをもとに容易にアングルを合わせられるものと
する画像符号化装置のプレフィルタを提供する。 【解決手段】 動画像符号化装置の入力画像信号にフィ
ルタ処理を施すプレフィルタにおいて、所定の空間領域
の前記画像信号を対象とする可変係数のフィルタと、前
記入力画像信号のパン・ティルト量を検出する検出手段
と、前記パン・ティルト量に応じて前記フィルタの前記
可変係数を制御する制御手段と、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は動画像符号化装置の入力
画像信号にフィルタ処理を施すプレフィルタに関する。
【0002】
【従来の技術】デジタルデータ伝送を提供するISDN
回線の普及に伴い、低ビットレートで動画像を伝送する
動画像符号化装置を用いたTV会議端末の利用が急速に
拡大している。動画像符号化装置にカメラとTVモニタ
を接続してTV会議を運用する上で、相手方の雰囲気や
発言者が誰なのかの識別のため、相手TV会議端末のカ
メラを動かす等の制御(移動、ズーム)機能が必要とさ
れている。動画像を伝送する動画像符号化装置の圧縮方
式としては、例えば、ITU−T勧告H.261で採用
されている方式がある。この方式は、動き補償フレーム
間符号化、DCT変換符号化、量子化および可変長符号
化により画像圧縮を施し、さらに発生した画像情報を平
滑化して一定ビットレートで伝送するバッファメモリに
より固定ビットレートであるISDN回線で伝送可能な
方式である。
【0003】なお、関連する従来技術として、特願平7
−231450号公報に記載の「動画画像信号系列中の
アーティファクトを削減するためのフィルタ装置及び方
法」は、ブロックに基づく動き補償変換符号化によって
生じた符号化アーティファクトを削減する3D非直線後
処理装置及び方法である。
【0004】また、特願平9−46707号公報に記載
の「動画像符号化装置」は、MPEG2方式などによる
動画像圧縮による符号化時の圧縮率の向上、画質劣化、
処理負荷、処理速度等を鑑みて、最適のプリフィルタ及
び符号化装置である。
【0005】さらに、特願平9−298753号号公報
に記載の「動画像符号化方法及び動画像符号化装置」
は、フレーム間予測符号化回路の前段にプリフィルタを
置く構成の動画像符号化装置において、フレームの中で
部分的に、ローパスプリフィルタの特性を変更できると
共に、予測画素間でお互いの画像信号の帯域が異なるこ
とによる符号化効率の低下を小さくするものである。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記符
号化方式では通常のTV会議シーンを伝送するには十分
な画品質が得られるが、カメラ移動(パン・ティルト)
した場合に増大する発生情報量を平滑化するためにフレ
ームの間引きや荒い量子化を施す必要が生じて画質が劣
化する。従って、会議の相手側からカメラ制御を行い、
あるポイントにアングルを合わせようとしても、カメラ
移動に伴い受信画像のコマ落しが大きくなり相手側で得
られる画像が遅延したものとなり、更に、量子化が荒く
なり1枚の画像品質が劣化するため、アングルを合わせ
る操作が困難となるという問題があった。また、カメラ
移動時に相手側から焦点を合わせるのも困難であるとい
う問題もあった。
【0007】本発明は、カメラ移動した場合にもカメラ
入力の画像信号を基に画像符号化装置が出力する符号に
よる復号画像を、それをもとに容易にアングルを合わせ
られるものとする画像符号化装置のプレフィルタを提供
することを目的とする。
【0008】また本発明は、カメラ移動した場合にもカ
メラ入力の画像信号を基に画像符号化装置が出力する符
号による復号画像を、それをもとに容易に焦点を合わせ
られるものとする画像符号化装置のプレフィルタを提供
することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明によるプレフィル
タは、動画像符号化装置の入力画像信号にフィルタ処理
を施すプレフィルタにおいて、所定の空間領域の前記画
像信号を対象とする可変係数のフィルタと、前記入力画
像信号のパン・ティルト量を検出する検出手段と、前記
パン・ティルト量に応じて前記フィルタの前記可変係数
を制御する制御手段と、を備えることを特徴とする。
【0010】また、本発明によるプレフィルタは、上記
のプレフィルタにおいて、前記フィルタは時間フィルタ
であることを特徴とする。
【0011】更に、本発明によるプレフィルタは、上記
のプレフィルタにおいて、前記フィルタは空間フィルタ
であることを特徴とする。
【0012】更に、本発明によるプレフィルタは、上記
のプレフィルタにおいて、前記フィルタは時間フィルタ
及び空間フィルタであることを特徴とする。
【0013】更に、本発明によるプレフィルタは、上記
のプレフィルタにおいて、前記時間フィルタはIIRフ
ィルタであることを特徴とする。
【0014】更に、本発明によるプレフィルタは、上記
のプレフィルタにおいて、前記空間フィルタはFIRフ
ィルタであることを特徴とする。
【0015】更に、本発明によるプレフィルタは、上記
のプレフィルタにおいて、前記検出手段は、前記入力画
像信号の所定ブロック毎の動きベクトルを検出する動き
ベクトル検出手段と、同一方向の前記動きベクトルの数
を所定数と比較する比較手段と、前記同一方向の動きベ
クトルの数が所定数よりも多いときに該同一方向の動き
ベクトルの平均値を算出する手段と、を備え、該平均値
を前記パン・ティルト量とすることを特徴とする。
【0016】更に、本発明によるプレフィルタは、上記
のプレフィルタにおいて、前記所定の空間領域は、ファ
インダ部の外側の領域であることを特徴とする。
【0017】
【発明の実施の形態】本発明は、動画符号化処理の前に
特性の調整が可能な時間軸フィルタ回路(例えば、II
Rフィルタ)と空間フィルタ回路(例えば、FIRフィ
ルタ)を備え、外部カメラから入力する画像の動きベク
トルを検出して同一方向のベクトルが、あるしきい値以
上の場合にカメラが移動していると判断し、画面中央を
中点とする円領域(ファインダ部)を定め、カメラ移動
と判定された時に円領域の内側に対してフィルタ特性を
OFFとし、外側に対しては動きベクトルのノルムに応
じて特性を制御するフィルタを施して動画像符号化の前
処理で発生情報量を低減するプレフィルタを提供するも
のである。
【0018】図1は本発明の実施形態によるプレフィル
タと動画像符号化装置の構成を示すブロック図である。
【0019】図1を参照すると、本実施形態の構成は、
入力画像信号100と1フレーム遅延した画像信号10
4を入力する動きベクトル検出器14と、フレーム間差
分信号を求めるための差分器10と、動きベクトル検出
器14で検出した動きベクトルを入力するプレフィルタ
制御器15と、フレーム間差分信号101とプレフィル
タ制御器15からのIIRフィルタ係数(Ciir)1
06を掛け算する乗算器11と、IIRフィルタにかけ
た後の画像信号103とプレフィルタ制御器15からの
FIRフィルタ係数(Cfir)107を入力して空間
フィルタ処理を行うFIRフィルタ16と、空間フィル
タ処理後の画像信号108を入力して高能率符号化を行
う動画像符号化装置17から構成される。
【0020】図2は、動画像符号化装置17に入力され
る画像を示した図である。ファインダ部201内は時空
間フィルタが施されていない画像領域で、ファインダ部
201の外部はフィルタ処理が施されている画像領域を
示している。
【0021】次に、本発明の実施例の動作を詳細に説明
する。
【0022】外部から入力される画像入力信号100よ
りフレームメモリ13で1フレーム遅延された信号10
4が減算器10で引き算される。減算器10からの出力
101を、プレフィルタ制御器15から出力されるII
Rフィルタ係数(Ciir)106と乗算した後、1フ
レーム前の画像信号104と加算することで時間軸フィ
ルタが施された画像信号103が得られる。IIRフィ
ルタ処理後の画像信号103には、FIRフィルタ16
においてプレフィルタ制御器15からのFIRフィルタ
係数(Cfir)107に従って空間フィルタ処理が施
される。時間及び空間フィルタ処理で解像度の制御が施
された画像信号108は動画像符号化装置17で高能率
符号化される。
【0023】また、入力画像信号100と1フレーム前
の画像信号104を入力する動きベクトル検出器14で
は、入力画像信号100と前フレーム画像信号104を
例えば16x16画素の小ブロックに分割して、小ブロ
ック毎の動きベクトルを計算してプレフィルタ制御器1
5に出力する。動きベクトルは、例えば、入力小ブロッ
クと幾つかの試行ベクトルにより前フレームの小ブロッ
クのウインドウを動かした場合、ブロックマッチングに
より最小評価値となる試行ベクトルとする。
【0024】プレフィルタ制御器15は、各ブロックの
動きベクトルが同一方向であるブロック数をカウント
し、予め定めたしきい値Tmv以上なら入力した画像信
号100が同一方向に移動している、つまり、カメラ移
動していると判断する。この場合、図2に示す画面中央
を中点とする円領域を定め、円領域内の画像タイミング
でIIR及びFIRフィルタ特性をOFFとする係数1
06と107を出力する。一方、円領域の外側に対して
は、同一方向の動きベクトルノルムの平均値を求め、平
均ノルムMavに応じたフィルタ係数を出力する。平均
ノルムMavとフィルタ係数の関係は後述する。
【0025】ここで、空間FIRフィルタ16について
詳述する。空間FIRフィルタは、例えば、式(1)で
示す3画素x3ラインのローパスフィルタで実現する。
ここでX(i,j)は入力画素でありY(i,j)は出
力画素である。入力画素に乗じられる係数の空間配置を
図3に示す。
【0026】
【数1】 図3に示す係数Cfir(i,j)の値により、ローパ
スフィルタのカットオフ周波数を変えることが可能であ
り、カットオフ周波数が低いほど空間解像度を低下させ
ることができる。その例を図4、5、6、7に示す。図
4、5、6、7に示す係数の各フィルタの特性をそれぞ
れFIR1,FIR2,FIR3およびFIR4とする
と、FIR1はフィルタが施されないスルーの特性であ
り、FIR4のカットオフ周波数が一番低く、カットオ
フ周波数は、 FIR4 < FIR3 < FIR2 < FIR1 の関係を満たす。
【0027】次に時間フィルタ20について詳述する。
時間フィルタ20は、図1の乗算器11に与えるIIR
フィルタ係数(Ciir)106の値によりカットオフ
周波数を変えることが可能なローパスフィルタで実現す
る。その例としてCiir1=1.0、Ciir2=
0.75、Ciir3=0.5、Ciir4=0.25
の係数により定まる各IIRフィルタの特性をIIR
1,IIR2,IIR3,IIR4とすると、IIR1
はフィルタが施されないスルー特性であり、IIR4の
カットオフ周波数が一番低く、カットオフ周波数は、 IIR4 < IIR3 < IIR2 < IIR1 の関係を満たす。
【0028】これらのFIRおよびIIRフィルタの選
択は、前述したようにプレフィルタ制御器15に入力さ
れる動きベクトル情報に基づいて行われる。入力した画
像信号100が同一方向への移動なし(カメラ移動無
し)と判定した場合にはフィルタスルーの特性を持つF
IR1とIIR1のフィルタが選択される。一方、移動
ありと判定された場合には、ファインダ内部の画像領域
に対してフィルタOFFを選択し、ファインダ外部の領
域に対して動きベクトルの平均ノルム(Mav)に応じ
て下表に示すフィルタを選択する。
【0029】 Mav FIRフィルタ IIRフィルタ 0− 6 FIR2 IIR2 7−11 FIR3 IIR3 12−15 FIR4 IIR4 次に、動画像符号化装置17は、例えばITU−T勧告
H.261で規定されている動き補償・フレーム間符号
化方式により空間領域および時間領域の冗長を除く高能
率符号化を実現する回路である。プレフィルタで空間領
域や時間領域の冗長が除かれた画像を入力することによ
り、動画像符号化回路で発生する情報量は低減される。
【0030】なお、本実施形態では時間フィルタをII
Rフィルタとしたが、FIRフィルタとしてもよい。ま
た、本実施形態では空間フィルタをFIRフィルタとし
たが、IIRフィルタとしてもよい。更に、本実施形態
では時間フィルタと空間フィルタを併用しているが、そ
のうち一種類のフィルタを使うだけでも併用した場合と
同様な効果が得られる。
【0031】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、画
面の中央部以外では時間及び空間フィルタにより発生情
報量を動画像符号化の前段で低減することが可能となる
ので、移動するカメラにより撮影された画像を符号化す
る際にも、コマ落としや荒い量子化を防止することがで
き、スムーズな画像を再生側で得られる。また、画面中
央部(ファインダ部)については、プレフィルタを施さ
ないため、遅延やぼけ等の画質劣化がない画像が得ら
れ、相手側からは滑らかに動くファインダ部を見ながら
の自局側のカメラを制御することが可能となる。すなわ
ち、例えば、相手側からのカメラアングル合わせやカメ
ラ移動時の焦点制御が容易になる。
【0032】また、カメラが移動したときにも発生情報
量の増加を抑圧することができるので、符号化器、復号
化器のバッファの容量を少なくすることができる。従っ
て、符号化から復号化までの遅延時間を少なくすること
ができる。従って、相手側からのカメラ制御の応答時間
を短くすることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施形態によるプレフィルタと動画像
符号化装置の構成を示すブロック図である。
【図2】動画像符号化装置に入力される画像を示した図
である。
【図3】本発明の実施形態によるプレフィルタで入力画
素に乗じられる係数の空間配置を示す図である。
【図4】図3の係数の1例を示す図である。
【図5】図3の係数の別の1例を示す図である。
【図6】図3の係数の更に別の1例を示す図である。
【図7】図3の係数の更に別の1例を示す図である。
【符号の説明】
14 動きベクトル検出器 15 プレフィルタ制御器 16 空間フィルタ 17 動画像符号化装置 20 時間フィルタ

Claims (8)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動画像符号化装置の入力画像信号にフィ
    ルタ処理を施すプレフィルタにおいて、 所定の空間領域の前記画像信号を対象とする可変係数の
    フィルタと、 前記入力画像信号のパン・ティルト量を検出する検出手
    段と、 前記パン・ティルト量に応じて前記フィルタの前記可変
    係数を制御する制御手段と、 を備えることを特徴とするプレフィルタ。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のプレフィルタにおい
    て、前記フィルタは時間フィルタであることを特徴とす
    るプレフィルタ。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のプレフィルタにおい
    て、前記フィルタは空間フィルタであることを特徴とす
    るプレフィルタ。
  4. 【請求項4】 請求項1に記載のプレフィルタにおい
    て、前記フィルタは時間フィルタ及び空間フィルタであ
    ることを特徴とするプレフィルタ。
  5. 【請求項5】 請求項2又は4記載のプレフィルタにお
    いて、前記時間フィルタはIIRフィルタであることを
    特徴とするプレフィルタ。
  6. 【請求項6】 請求項3又は4に記載のプレフィルタに
    おいて、前記空間フィルタはFIRフィルタであること
    を特徴とするプレフィルタ。
  7. 【請求項7】 請求項1乃至6の何れか1項に記載のプ
    レフィルタにおいて、前記検出手段は、前記入力画像信
    号の所定ブロック毎の動きベクトルを検出する動きベク
    トル検出手段と、同一方向の前記動きベクトルの数を所
    定数と比較する比較手段と、前記同一方向の動きベクト
    ルの数が所定数よりも多いときに該同一方向の動きベク
    トルの平均値を算出する手段と、を備え、該平均値を前
    記パン・ティルト量とすることを特徴とするプレフィル
    タ。
  8. 【請求項8】 請求項1乃至7に記載のプレフィルタに
    おいて、前記所定の空間領域は、ファインダ部の外側の
    領域であることを特徴とするプレフィルタ。
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