JP3071261B2 - 画像符号化装置 - Google Patents

画像符号化装置

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JP3071261B2
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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、テレビ会議やテレビ電
話等における動画像を符号化するための画像符号化装置
に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ディジタル通信網の整備や通信技
術の発達により、動画像テレビ電話及びテレビ会議シス
テムが実用化されつつある。特に、テレビ会議システム
は出張に要する時間や費用を節約する上で極めて有効で
あるため、企業内で導入が進められている。動画像符号
化は、テレビ電話やテレビ会議システムを実現する上で
最も重要な技術の一つである。このような符号化方式の
一つとして、人物画像の動画像信号より顔領域を検出
し、顔領域以外の画像信号を時間軸方向と空間方向にフ
ィルタリングし顔領域以外の情報量を削減する方式があ
る。
【0003】この場合、前フレーム画像と現フレーム画
像を比較し、変化の多い部分を顔領域として検出する。
この顔領域に対してはフィルタリングを介さずに直接符
号化する。従って顔領域については高解像度で復元でき
る。顔領域以外の領域(背景,人物の胴体部)に対して
はフィルタリングを介した後に符号化する。ここでは時
間軸方向のフィルタリングにより細かい部分の動き,雑
音等が除去され、空間方向のフィルタリングにより細か
い絵柄等が除去される。従って顔以外の領域については
低解像度で復元される。この結果、復元された全体画像
として顔領域は鮮明に表示され、顔以外の領域(背景
等)はぼけて表示される。
【0004】しかしながら、顔領域の検出に際して、前
フレーム画像と現フレーム画像とで変化が殆ど無い場
合、顔領域は検出されない。この場合は入力画像全体が
フィルタリングを介さずに直接符号化される。(なぜな
ら検出できない顔領域が、画像全体中には存在すること
は確かであるから)従って復元された画像全体が鮮明に
表示される。
【0005】ここで人物(発表者等)を画像入力した場
合、顔の表情が変化するときと変化しないときが発生す
る。従ってこの画像を符号化伝送し復元した場合、顔領
域は常に鮮明に表示されるが背景部分は鮮明であったり
ぼけたりしてその解像度が時々刻々変化する。つまり復
元画像を見る側にとっては、本来は静止している背景部
分の表示態様変化により見づらいという欠点が有った。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上述した様に従来の画
像符号化装置における、本来は静止しているべき背景部
分が鮮明に表示されたりぼけたりして変化するため、非
常に見づらいという欠点が有った。本発明の目的は静止
している背景等の表示態様が変化しない画像符号化装置
を提供することにある。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明においては、入力
画像信号中で顔領域等の特定領域を検出して、この特定
領域指定信号を出力する。また、入力画像信号中の動領
域(特定領域も含まれる)を検出して、この動領域指定
信号を出力する。この特定領域指定信号と動領域指定信
号とに従って、入力画像信号のうち動領域以外の静止領
域の画像信号を時間軸方向に、動領域で特定領域以外の
領域の画像信号を時間軸方向及び空間方向にフィルタリ
ングする。このフィルタリングされた出力画像信号が符
号化回路によって符号化される。
【0008】
【作用】動画像の画像信号を符号化前に時間軸方向と空
間方向に低域通過フィルタを通して時間変化分と高域成
分を減少させると、フレーム間DCT符号化のような時
間軸方向と空間方向の相関を利用した動画像符号化を行
った場合、量子化により発生する情報量が減少する。
【0009】本発明においては、例えば人物画像の画像
信号を対象とした場合、動領域以外の静止領域に時間軸
方向のフィルタ処理を、顔領域以外の動領域に時間軸方
向及び空間方向の低域通過フィルタ処理を行うことによ
り、量子化に際して顔領域以外の領域の発生情報量が減
り、しかも、静止している背景がぼけることがない。
【0010】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて説明す
る。
【0011】図1は、本発明の一実施例に係わる画像符
号化装置のブロック図である。先ず、現フレームの全体
画像の信号が入力端子1より顔領域検出回路4へ入力さ
れる。顔領域検出回路4では前フレームの全体画像を記
憶しており、これと現フレームの全体画像とを画素単位
で比較する。同位置の前画素に比べて濃淡値の変化して
いる現画素をピックアップし、これらを動領域(例えば
人物)とする。次に動領域に対しその面積を調べること
により顔領域を検出する(例えば人物の上部に位置する
楕円形の領域は顔とする)。更に検出された顔領域に対
し、その外接長方形を求めその端点アドレスを記憶する
(これを正式な顔領域とする)。この次に画像符号化の
本処理が開始される。先ず現フレームの全体画像につい
て1画素単位の画像信号が、入力端子1を介して時間軸
フィルタ2、顔領域検出回路4、動領域検出回路5へ入
力される。動領域検出回路5では顔領域検出回路4と同
様に前フレームの全体画像を記憶しており、入力された
画素の濃淡値に対し、これと同位置の前フレーム画素の
濃淡値を比較する。大きく変化している場合は動領域で
あると見なして動領域指定信号を出力する。又、上述し
た顔領域検出回路4においても入力画素のアドレスが記
憶している顔領域のアドレス範囲内に有る場合に顔領域
指定信号を出力する。この顔領域指定信号が出力された
(ON)場合はインバータにより反転される。従って時
間軸フィルタ2はOFFとなる。逆に顔領域指定信号が
出力されない(OFF)場合は時間軸フィルタ2がON
となる。又、動領域指定信号が出力され、顔領域指定信
号が出力されない場合(例えば人物の胴体部)はアンド
回路よりON信号が出力されるため空間フィルタ3がO
Nになる。動領域指定信号及び顔領域指定信号の両方が
出力される場合(人物の顔部分)はアンド回路よりOF
F信号が出力されるため空間フィルタ3がOFFとな
る。従って入力画像信号が人物を写した画像である場
合、その顔領域以外の領域のみ(背景,人物の胴体部)
が時間軸フィルタ2でフィルタリングされる。又、顔領
域以外の動領域(人物の胴体部)のみが空間フィルタ3
でフィルタリングされる。時間軸フィルタ2では細かい
パターンの変化分(例えば人物の衣服の模様が体の動き
によりずれる)や雑音を除去する。空間フィルタ3では
細かいパターン自体(人物の衣服の模様自体等)を除去
する。従って人物を写した画像信号の場合、人物の胴体
部・背景については常に雑音,微小な動きが時間軸フィ
ルタ2でカットされる。更に人物の胴体部については更
に細かい模様が空間フィルタ3でカットされる。顔領域
についてはフィルタリングされない。言い変えると、背
景部については常に一定のフィルタリングが行なわれる
ため見る側にとっては復元画像の背景部が常に静止した
一定の表示態様のものとなる。動領域(人物の顔領域・
胴体部)については前フレームとの変化が無い場合に検
出不可能となる場合も起こり得るので、フィルタリング
の有無により表示態様が変化する場合が生じる。しかし
動領域(人物)は元々と動く対象物であるため見る側に
とってはその変化が全く気にならない。さて、時間軸フ
ィルタ2及び空間フィルタ3により選択的にフィルタリ
ングされた画像信号は、符号化器6に入力され符号化さ
れて出力端子7から出力される。符号化器は、時間軸方
向と空間方向の相関を利用して情報圧縮するものであれ
ば何でもよい。例えば、国際標準方式のH.261を用
いればよい。図2は、画面中央に人物が一人写っている
場合の領域分割の例を示す図である。領域1が顔領域、
領域2が顔領域以外の静止領域(背景)、領域3が顔領
域以外の動領域(胴体部分)である。上述した様に図1
の実施例においては、領域1はフィルタリングされず、
領域2は時間軸フィルタのみで、領域3は時間軸方向と
空間方向にフィルタリングされる。領域2に時間軸フィ
ルタをかけるのは主に雑音成分を抑圧するためである
が、雑音が少なければ領域2もフィルタリングする必要
はない。従って、空間フィルタと同様に時間軸フィルタ
も領域3だけONになるようにしてもよい。
【0012】図3は、図1の時間軸フィルタの一例を示
すブロック図である。入力端子10から入力された画像
は、フレームメモリ15からの1フレーム前の画像と減
算器12により画素単位で差がとられ、非線形回路13
に入力される。それと、入力端子11からフィルタON
/OFF信号も入力される。非線形回路13で非線形変
換された信号と入力画像信号が加算器14で加算され出
力端子16から出力される。又、この出力結果はフレー
ムメモリ15に現フレーム画像として記憶される。図4
に非線形回路13の特性の一例を示す。(a)はフィル
タOFFのときで、(b)はフィルタONのときであ
る。(a)の場合は小振幅の部分(雑音等)だけ強く時
間軸方向のフィルタがかかり、(b)の場合は小振幅の
部分に強く、大振幅の部分(細かいパターンの動き)に
弱く時間軸方向のフィルタがかかる。すなわち、フィル
タOFFの場合はノイズリデューサ(雑音抑圧)として
働き、フィルタONのときはノイズデューサと時間軸フ
ィルタを兼ねている。
【0013】図5は、図1の空間フィルタの一例を示す
ブロック図である。図5において、画素メモリ22とラ
インメモリ23は、このフィルタの出力信号を1画素分
および1ライン分それぞれ遅延させる。これらのメモリ
22と23の出力は、加算器24で加算されビットシフ
トにより1/2倍される。その信号から入力画像信号が
減算器25により減算され、係数乗算器26に入力され
る。また、入力端子21からフィルタON/OFF信号
も入力される。係数乗算器は、フィルタOFFのときは
0を出力し、フィルタONのときは係数α(0<α<
1)を乗じた値を出力する。その信号と入力画像信号が
加算器27で加算され、出力端子28から出力される。
この空間フィルタにより入力画素の濃淡値が隣接画素
(1画素前及び1ライン前)の濃淡値に比べて大きく変
化しているとき、変化分を小さくする濃淡値に変更され
る。つまり細かいパターン自体(衣服の絵柄等)がぼか
される。
【0014】図6は、図1の動領域検出回路5の一例を
示すブロック図である。入力端子30に現フレームの画
像信号が入力され、入力端子31に前フレームの画像信
号が入力される。前フレームの画像信号は、図3のフレ
ームメモリの出力から持ってくればフレームメモリを節
約することができる。そして、減算器32で画素単位で
フレーム間差分をとり、絶対値回路33で絶対値をと
り、比較器34で閾値THと比較し閾値より大きい部分
を動領域とする。顔領域検出回路4ではこの図6の構成
の後段に、動領域に対し面積・位置・形状から顔領域の
みを検出する回路を設けることにより実現される。
【0015】
【発明の効果】本発明によれば、例えば人物画像の画像
信号を対象とした場合、顔領域以外の領域(背景,胴
体)に時間軸方向のフィルタ処理を、顔領域以外の動領
域(胴体)に時間軸方向及び空間方向のフィルタ処理を
行うことにより、復元画像において背景等の静止領域は
常に一定の態様で表示される。従って見る側にとっては
復元画像を自然に近い状態で見ることが出来るという効
果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本発明の一実施例に係わる画素符号化装置の
ブロック図
【図2】 領域分割の例を示す図
【図3】 図1の時間軸フィルタの一例を示すブロック
【図4】 図3の非線形回路の特性の一例を示すブロッ
ク図
【図5】 図1の空間フィルタの一例を示すブロック図
【図6】 図1の動領域検出回路の一例を示すブロック
【符号の説明】
1…入力端子 2…時間軸フィルタ 3…空間フィルタ 4…顔領域検出回路 5…動領域検出 6…符号化器 7…出力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 7/14 - 7/15

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動画像の入力画像信号を符号化する画像
    符号化装置において、 前記入力画像信号中の動領域を検出し、この動領域指定
    信号を出力する動領域検出手段と、 前記入力画像信号中の動領域に含まれる特定領域を検出
    し、この特定領域指定信号を出力する特定領域指定手段
    と、 前記動領域指定信号及び特定領域指定信号に従って、前
    記入力画像信号中の動領域以外の領域に対し時間軸方向
    にフィルタリングし、前記入力画像信号中の動領域での
    特定領域以外の領域に対し時間軸方向及び空間方向にフ
    ィルタリングするフィルタ手段と、 このフィルタ手段によりフィルタリングされた画像信号
    を符号化する符号化手段とを具備したことを特徴とする
    画像符号化装置。
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