JP3068304B2 - 動画像符号化方式および復号化方式 - Google Patents

動画像符号化方式および復号化方式

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JP3068304B2 JP4008008A JP800892A JP3068304B2 JP 3068304 B2 JP3068304 B2 JP 3068304B2 JP 4008008 A JP4008008 A JP 4008008A JP 800892 A JP800892 A JP 800892A JP 3068304 B2 JP3068304 B2 JP 3068304B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、動画像から動領域を検
出して動き補償予測を行い、動き補償予測誤差の大きな
領域に対して形状に応じた直交変換を施して符号化する
動画像符号化方式およびその復号化方式に関するもので
ある。
【０００２】
【従来の技術】シグナル・プロセッシング：イメージ・
コミュニケーション誌（ＳｉｇｎａｌＰｒｏｃｅｓｓｉ
ｎｇ：Ｉｍａｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ），ｖ
ｏｌ．１，Ｎｏ．２，ｐｐ．１５３−１８０（１９８９
年）に記載の論文には、動き補償予測誤差の大きな領域
を任意な形状で抽出し、領域形状に応じた直交変換を施
す動画像符号化方式が示されている。この符号化では、
まず画像の内容とは無関係に画面を格子状に分割し、ブ
ロックマッチングによって動ベクトルを求め、動ベクト
ルにより前フレーム画像に動き補償を行なって、現フレ
ームの予測画像を作る。次に、現フレーム画像を予測画
像と比較して、差分の大きい領域を現フレーム画像から
抽出し、抽出領域の形状に応じて直交変換の基底関数を
計算して直交変換を行ない、変換係数を求める。抽出領
域の形状については、領域の輪郭線を抽出し、最終的に
は、動ベクトル、抽出領域の輪郭線、直交変換の変換係
数を符号化する。
【０００３】図４は従来の符号化方式の直交変換部を説
明するための図である。図４において変換領域抽出部１
０８により、現フレーム画像を予測画像と比較し、予測
誤差の大きい領域を変換領域として抽出する。変換領域
は領域変換部１０９により現フレーム画像の内容に従っ
て細分される。細分された変換領域内の信号は、直交変
換部１１１において領域形状に応じて変換基底が計算さ
れ、計算された変換基底を用いて直交変換されて変換係
数が求められる。変換係数は量子化部１１２により量子
化し伝送される。逆量子化部１１４では量子化された変
換係数を逆量子化し、逆直交変換部１１５では求めた変
換係数を逆直交変換し変換領域内の信号を生成する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前記従来技術では、任
意な形状に対する動き補償フレーム間予測ができない。
また、抽出領域の形状の符号化において、輪郭線をチェ
インコードで符号化しており、多くの符号量が必要であ
る。
【０００５】本発明の目的は、従来方法の問題点を解決
して、任意な形状に対する動き補償フレーム間予測がで
き、また、画質を保持しながら、より符号量の少ない符
号化方式およびその復号化方式を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明による動画像符号
化方式では、動画像の前フレーム画像と現フレーム画像
を比較して現フレーム画像を任意な形状の動領域と静止
領域とに領域分割し、前記動領域のそれぞれを多角形近
似し、前記多角形近似された動領域については動きパラ
メータを計算して前フレーム画像に動き補償を施して現
フレームの予測画像をつくり、現フレーム画像と前記予
測画像とを比較して予測誤差の大きな領域を現フレーム
から抽出し、前記予測誤差の大きい領域を画像の内容に
より任意な形状に細分し、前記細分した領域の各々を多
角形近似し、前記細分領域の各々に対して形状に応じた
直交変換を施し、前記動領域の輪郭と、前記動きパラメ
ータと、前記細分領域の輪郭と、前記直交変換の変換係
数を符号化することを特徴とする。
【０００７】本発明による動画像復号化方式では、動領
域輪郭と、動きパラメータと、変換領域輪郭と、変換係
数とを用いて、多角形で近似された動領域輪郭から動領
域を識別し、動きパラメータにより前フレーム画像に動
き補償を行なって現フレームの動領域に対する予測画像
を作り、多角形で近似された変換領域輪郭から変換領域
を識別し、その領域形状に応じた逆変換を変換係数に行
なって変換領域内の信号を生成し、前記変換領域内の信
号を前記予測画像に合成して、現フレーム画像を復号す
ることを特徴とする。
【０００８】
【実施例】図１，図２は、本発明の動画像符号化方式の
一実施例を説明するための構成図であり、図１は動き補
償部を、図２は直交変換部を示している。
【０００９】図１において、まず動領域抽出部１０１で
は、フレームメモリ１１７の出力である前フレーム画像
と現画像フレーム画像とを比較し、現フレーム画像から
動領域を抽出する。次ぎに多角形近似部１０２では、抽
出された動領域を多角形近似し、動き推定部１０３で
は、多角形近似された動領域に対して現フレーム画像と
前フレーム画像から動きパラメータを求める。求めた動
きパラメータは量子化部１０４により量子化する。逆量
子化部１０５では量子化された動きパラメータを逆量子
化し、この動きパラメータを用いて動き補償部１０６で
は現フレームの予測画像を前フレーム画像より作る。動
領域を近似した多角形の形状については頂点抽出部１０
７により頂点座標が符号化される。なお、動領域抽出の
具体的方法については、シグナル・プロセッシング誌
（Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）、ｖｏｌ．１
５、Ｎｏ．３、ｐｐ．３１５−３３４（１９８８年）に
掲載の論文”イメージ・セグメンテーション・ベースド
・オン・オブジェクト・オリエンテッド・マッピング・
パラメータ・エスティメーション”（Ｉｍａｇｅ Ｓｅ
ｇｍｅｎｔａｔｉｏｎ ｂａｓｅｄ ｏｎ ｏｂｊｅｃｔ
ｏｒｉｅｎｔｅｄｍａｐｐｉｎｇ ｐａｒａｍｅｔｅｒ
ｅｓｔｉｍａｔｉｏｎ）の方法を利用することができ
る。この文献に記載の方法では、フレーム間の差分に対
して閾値処理をして、差分が一定以上ある画素により形
成される領域を変化領域として画素単位に抽出してい
る。この画素単位に抽出された任意な形状の変化領域を
動領域とみなすことができる。また動きパラメータを用
いた動きの表現方法についても、上記文献に記載されて
いる方法を用いることができる。この文献に記載の方法
では、変化領域内の各画素に対して、前フレームと現フ
レームとの動きによる対応位置の関係をマッピングと
し、現フレームのある画素位置(x,y)に対応する前フレ
ームの 画素位置(x',y')を(x',y')=((a1*x+a2*y+a3)/
(a7*x+a8*y+1),(a4*x+a5*y+a6)/(a7*x+a8*y+1))で表現
し、a1〜a8の８つのパラメータによって、ある領域の動
きを表現する。このパラメータを動きパラメータとすれ
ばよい。これらのパラメータの求め方は、同じ文献に記
載のとおり、フレーム間の差分と、フレーム内の差分情
報から計算して求める。また、このパラメータを用いて
動き補償フレーム間予測をする場合には 、変化領域の各
画素位置において、前フレーム上の対応画素位置を、前
記計算したパラメータと前記マッピングの関係式により
計算し、計算された対応画素位置での信号値を予測値と
すればよい。
【００１０】図２においては、変換領域抽出部１０８に
より動き補償部１０６が出力する予測画像と現フレーム
画像とを比較し、予測誤差の大きい領域を直交変換対象
領域として現フレーム画像より抽出する。直交変換対象
領域は領域分割部１０９により現フレーム画像の内容に
応じて細分され、多角形近似部１１０により多角形近似
される。多角形近似された変換領域内の信号は、直交変
換部１１１により領域形状に応じて変換基底が計算さ
れ、求められた変換基底を用いて直交変換されて、変換
係数が計算される。変換係数は量子化部１１２により量
子化される。変換領域を近似した多角形の形状は、頂点
抽出部１１３により頂点座標が符号化される。
【００１１】逆量子化部１１４では量子化された変換係
数を逆量子化し、逆直交変換部１１５では求めた変換係
数を逆直交変換し変換領域内の信号を生成する。逆変換
画像は図１の合成部１１６において動き補償予測画像と
合成されて局部復号画像となる。局部復号画像は次フレ
ームの処理における前フレーム画像としてフレームメモ
リ１１７に記録する。
【００１２】頂点抽出部１１３での多角形形状の符号化
方法としては、頂点座標を符号化する方法だけでなく、
偏角関数を求めフーリエ記述子を用いて符号化する方法
も考えられ、この実施例のみに限定されるものではな
い。
【００１３】図３は、動画像復号化方式の一実施例を説
明するための構成図である。復号化では、動領域近似多
角形の頂点座標、量子化された動きパラメータ、変換領
域近似多角形の頂点座標、量子化された変換係数より動
画像を復号化する。動領域判別部２０１では動領域を近
似した多角形の頂点座標から頂点間を直線補間して多角
形をつくり動領域を判別する。逆量子化部２０２では、
量子化されている動きパラメータを逆量子化し、求めた
動きパラメータを用いて動き補償部２０３ではフレーム
メモリ２０８に記録されている前フレーム画像より現フ
レームの予測画像を作る。変換領域判別部２０４では、
変換領域を近似した多角形の頂点座標から動領域判別部
２０１と同様にして変換領域を判別する。逆量子化部２
０５では、量子化されている変換係数を逆量子化し、逆
直交変換２０６では求めた変換係数を逆変換して変換領
域内の信号を得る。合成部２０７では、動き補償部２０
３が出力する動き補償予測画像と逆直交変換部２０６が
出力する逆変換信号を合成し、復号画像を得る。復号画
像は次フレームの処理における前フレーム画像としてフ
レームメモリ２０８に記録する。
【００１４】
【発明の効果】以上のように、本発明では、動画像の符
号化・復号化に、多角形が近似された動領域に対し現フ
レーム画像と前フレーム画像から求めた動きパラメータ
を使用しているため、任意の形状に対する動き補償フレ
ーム間予測ができる。また、動領域形状や変換符号化の
対象領域の形状を多角近似して符号化しているため、画
質を保持したまま符号量を減らすこともできる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の動画像符号化方式の一実施例を説明す
るための図である。
【図２】本発明の動画像符号化方式の一実施例を説明す
るための図である。
【図３】本発明の動画像復号化方式の一実施例を説明す
るための図である。
【図４】従来の動画像符号化方式を説明するための図で
ある。
【符号の説明】
１０１ 動領域抽出部 １０２ 多角形近似部 １０３ 動き推定部 １０４ 量子化部 １０５，２０２ 逆量子化部 １０６，２０３ 動き補償部 １０７ 頂点抽出部 １０８ 変換領域抽出部 １０９ 領域分割部 １１０ 多角形近似部 １１１ 直交変換部 １１２ 量子化部 １１３ 頂点抽出部 １１４，２０５ 逆量子化部 １１５，２０６ 逆直交変換部 １１６，２０７ 合成部 １１７，２０８ フレームメモリ ２０１ 動領域判別部 ２０４ 変換領域判別部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−20185（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−66486（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−202776（ＪＰ，Ａ) Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎ ｇ：Ｉｍａｇｅ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔ ｉｏｎ，Ｖｏｌ１，Ｎｏ．２（1989) ｐ．153−180

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 動画像の前フレーム画像と現フレーム画
    像を比較して現フレーム画像を任意な形状の動領域と静
    止領域とに領域分割し、前記動領域のそれぞれを多角形
    近似し、前記多角形近似された動領域については動きパ
    ラメータを計算して前フレーム画像に動き補償を施して
    現フレームの予測画像をつくり、現フレーム画像と前記
    予測画像とを比較して予測誤差の大きな領域を現フレー
    ムから抽出し、前記予測誤差の大きい領域を画像の内容
    により任意な形状に細分し、前記細分した領域の各々を
    多角形近似し、 前記細分領域の各々に対して形状に応
    じた直交変換を施し、前記動領域の輪郭と、前記動きパ
    ラメータと、前記細分領域の輪郭と、前記直交変換の変
    換係数を符号化することを特徴とする動画像符号化方
    式。
  2. 【請求項２】 動領域輪郭と、動きパラメータと、変換
    領域輪郭と、変換係数とを用いて、多角形で近似された
    動領域輪郭から動領域を識別し、動きパラメータにより
    前フレーム画像に動き補償を行なって現フレームの動領
    域に対する予測画像を作り、多角形で近似された変換領
    域輪郭から変換領域を識別し、その領域形状に応じた逆
    変換を変換係数に行なって変換領域内の信号を生成し、
    前記変換領域内の信号を前記予測画像に合成して、現フ
    レーム画像を復号することを特徴とする動画像復号化方
    式。
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