JP3139791B2 - 動画像パケット通信方式 - Google Patents

動画像パケット通信方式

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JP3139791B2
JP3139791B2 JP28156491A JP28156491A JP3139791B2 JP 3139791 B2 JP3139791 B2 JP 3139791B2 JP 28156491 A JP28156491 A JP 28156491A JP 28156491 A JP28156491 A JP 28156491A JP 3139791 B2 JP3139791 B2 JP 3139791B2
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光夫 辻角
尚樹 北原
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  • Data Exchanges In Wide-Area Networks (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は動画像のパケット通信方
式、とくに動画像パケット通信のセル廃棄における画像
品質劣化の軽減に関する。
【0002】
【従来の技術】非同期転送モード網(ATM網)を利用
した、動画像パケット通信方式が近年注目を集めてい
る。このパケット通信方式は、符号化された音声・画像
をパケット(セル)にまとめ、行き先及び内容の種別を
示したヘッダを付与して、ATM網上でセルの送受信を
行うことにより大容量の通信を行うものである。すなわ
ちATM網は、大容量・非同期の特徴を生かして、画像
符号化を可変レートで行うことにより、高品質の画像通
信を実現するものである。
【0003】しかしながら、ATM通信では、セルの総
数がATM網の処理能力を上回ると、あふれたセルを廃
棄する。このため、たとえば和田、滝島らによる「選択
訂正型ビデオパケット紛失補償におけるコンシールメン
ト画質と符号化効率」、1989年テレビジョン学会全
国大会、第473〜474頁には、このセル廃棄による
画像品質劣化を受信側で軽減する方法について記載され
ている。
【0004】この従来技術では、ATM網でセル廃棄が
起きた場合、セル分解回路は、セル廃棄が起きたことを
送信側、受信側に通知する。この通知を受けると、送信
側は、セル廃棄によって受信側で劣化した部分をフレー
ム間予測符号化に用いないようにする。数フレーム後
に、受信側の劣化した部分をフレーム内符号化し、送信
側/受信側の同期回復を図る。受信側では、一つ前のフ
レームから劣化した部分を補間し、フレーム内符号化が
行われるまでの画像信号劣化を軽減する。従来技術では
このようにして画像信号の劣化を軽減するものであっ
た。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらこのよう
な従来技術では、補間を行う際に、劣化部分のまわりの
動きベクトルの線形和を用いるが、必ずしも劣化を軽減
するのに適切な動きベクトルになるとは限らなかった。
また、廃棄を送信側に通知しなければならず、この通知
を受けた送信側も、廃棄された部分を予測符号化に使わ
ないように制御する回路を設ける必要があり、装置が複
雑化するという問題があった。さらに、送信側と受信側
でのミスマッチを解決するために、フレーム内符号化を
行なわなければならないという問題もあった。
【0006】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、セル廃棄が起きても画像品質の劣化が目立たない動
画像パケット符号化方式を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段および作用】本発明は上述
の課題を解決するために、画像信号をパケット符号化伝
送する動画像パケット通信方式は、符号化器及び復号化
器を、フレームを複数のブロックに分割し、このブロッ
ク単位でセル化するフレーム内符号化復号化器で構成
し、動画像信号の復号化を行う復号化器は、再生画像を
記憶する補間用フレームメモリと、セル廃棄により画像
品質劣化を受けたブロックに対してブロックマッチング
を行う補間手段とを有し、補間手段は、セル廃棄時にセ
ル廃棄通知に基づいて再生画像の劣化部分をその周辺部
を含んで劣化ブロックとして切り出し、この切り出した
ブロックに対応する画像信号を過去の再生画像が記憶さ
れている補間用フレームメモリから複数の再生ブロック
を切り出し、この劣化ブロックの周辺部と、複数の再生
ブロックの対応する部分との間でブロックマッチングを
行い、劣化ブロックと複数の再生ブロックのブロックの
間でブロックマッチングを行い、最小誤差の再生ブロッ
クを再生画像の劣化部分に補間する。
【0008】本発明によればまた、画像信号をパケット
符号化伝送する動画像パケット通信方式は、符号化器及
び復号化器を、フレームを複数のブロックに分割し、こ
のブロック単位でセル化するフレーム間符号化復号化器
で構成し、パケット符号化を行う符号化器はフレーム間
予測のためのフレームメモリにリーケージが設けられ、
動画像信号の復号化を行う復号化器は、リーケージが設
けられているフレーム間予測のためのフレームメモリ
と、補間用のフレームメモリブロックマッチングを行う
補間手段とを有し、補間手段は、セル廃棄時にセル廃棄
通知に基づいて再生画像の劣化部分をその周辺部を含ん
でブロックとして切り出し、この切り出したブロックに
対応する画像信号を過去の再生画像が記憶されている前
記補間用フレームメモリから複数の再生ブロックを切り
出し、この劣化ブロックの周辺部と、複数の再生ブロッ
クの対応する部分との間でブロックマッチングを行い、
最小誤差の再生ブロックを再生画像の劣化部分に補間す
る。
【0009】
【実施例】次に添付図面を参照して本発明による動画像
パケット通信方式の実施例を詳細に説明する。
【0010】図1を参照すると、本発明による動画像パ
ケット通信方式を適用した画像パケット符号化装置と画
像パケット復号化装置をATM通信網を介して接続した
システムの実施例が示されている。
【0011】図1において、入力原画像はまずTVカメ
ラ101の撮像管の走査によって、光の濃淡分布を示す
電気信号に変換され、A/D変換器(A/D)102に
よって、画素として8ビット量子化、標本化され、ディ
ジタル画像信号に変換される。このディジタル画像信号
は、符号化器(coder)103によって符号化さ
れ、セル組立回路(CAD)104によってセル化され
て、ATM網105へ送り出される。以上が符号化器側
の動作である。ここで符号化器103は、DCTフレー
ム内符号化器で構成されているものとする。
【0012】次に復号化器側の動作を説明する。図1に
おいて、ATM網105から送られてきたセルは、セル
分解回路(CAD)106によって符号化データに分離
され、復号化器(decoder)107に入力され
る。復号化器107は画像信号を再生する。D/A変換
器(D/A)108は画像信号をディジタル/アナログ
変換し、得られた再生画像はTVモニタ109に出力さ
れる。ここで復号化器107は、DCTフレーム内復号
化器で構成されているものとする。
【0013】次に、符号化器103、復号化器107の
詳細について説明する。符号化、復号化、セル化は16
×16画素あるいは8×8画素ごとに行われる。
【0014】図2には、符号化器103をフレーム内D
CT符号化器で構成したときの機能ブロック図が示され
ている。
【0015】図3には、復号化器107をフレーム内D
CT復号化器で構成したときの機能ブロック図が示され
ている。
【0016】図2において、まず画像信号入力端子20
0からの入力画像信号は、平均値算出器(AV)201
によって、ブロックごとの平均値が算出される。次に算
出された平均値は、平均値量子化器(AQ)202によ
って量子化され、平均値逆量子化器(AQ-1)203に
よって逆量子化される。逆量子化値は加算器204でブ
ロックから差し引かれ残差信号となる。この残差信号
は、DCT変換器(DCT)205によってDCT変換
される。DCT係数は、量子化器(Q)206、逆量子
化器(Q-1)207によって量子化、逆量子化されると
ともに、可変長符号化器(VLC)211で可変長符号
化される。逆量子化器207の出力変換係数は、逆DC
T変換器(DCT-1)208によってDCT逆変換さ
れ、加算器209で先に差し引いた平均値を加えられ、
フレームメモリ(FM)210に局部再生画像信号とし
て記憶される。また、係数の符号、平均値は符号出力端
子212から出力される。
【0017】図2の符号化を行った画像信号を復号化す
るのが、図3のフレーム内DCT復号化器である。符号
入力端子300からの符号は、可変長復号化器(VL
D)301で復号化される。次に平均値逆量子化器(A
-1)304、逆量子化器(Q-1)302で逆量子化さ
れる。逆量子化器302の出力変換係数は、逆DCT変
換器(DCT-1)303によって、DCT逆変換され、
加算器305で平均値が加えられる。得られた再生画像
信号は、補間回路(C)306を通って画像出力端子3
08から出力される。また、再生画像信号は補間用フレ
ームメモリ(FM)307にも入力される。
【0018】ここで、補間回路306の動作を詳細に説
明する。補間回路306は、セル分解回路106(図
1)からのセル廃棄通知に基づき、セル廃棄により画像
品質劣化を受けた劣化ブロックに対して、補間用フレー
ムメモリ307の1フレーム前の画像とブロックマッチ
ングを行い、2乗誤差の最も小さくなるブロックを補間
用フレームメモリから切り出して、再生画像の劣化部分
にはめこみ、補間を行う(ブロックマッチング)、以下
にその手順を示す。
【0019】たとえば図4の(a)のように再生画像
の16×16ブロックがセル廃棄により劣化している場
合、この16×16のブロックより一回り大きい18×
18ブロックXを再生画像から切り出す(b)。
【0020】再生画像の劣化部分位置に対応する18
×18ブロックYiを(C)に示したフレームメモリ3
07から切り出す(d)。
【0021】2つのブロックの白枠の部分は、劣化の
ない画素であるので、この部分の差をとり2乗誤差Ei
を求める。
【0022】で位置をずらして切り出し
(Yi+1 )、を繰り返しEi+1 を求める。
【0023】〜によりN点で2乗誤差を計算し、
最小値Emin を与えるブロックYmin の16×16の部
分を再生ブロックとして劣化部分にはめ込む。
【0024】このように、ブロックXとブロックYiの白
枠の部分同士の間でブロックマッチングを行ない、選択
されたブロックYmiを用いて劣化部分の補間を行うこと
により、セル廃棄が起きても、視覚上気にならない程度
の補間が行える。
【0025】また、図5、図6には符号化器103、復
号化器107の他の実施例を示す機能ブロック図が示さ
れている。
【0026】次に、図5および図6を用いて符号化器1
03および復号化器107の他の実施例を詳細に説明す
る。この場合でも符号化、復号化、セル化は、16×1
6画素あるいは8×8画素ごとに行われる。図5におい
て、まず画像信号入力端子250からの入力画像信号
は、動きベクトル検出器(MV)251によって、フレ
ームメモリ(FM)252の1フレーム前の画像信号と
マッチングが取られて動きベクトルが検出され、加算器
253で動きベクトルを加味した予測信号を差し引かれ
て残差信号となる。この残差信号は、DCT変換器(D
CT)254によってDCT変換される。DCT係数
は、量子化器(Q)255、逆量子化器(Q-1)256
によって量子化、逆量子化され、可変長符号化器(VL
C)259で可変長符号化される。逆量子化器256の
出力変換係数は、逆DCT変換器(DCT-1)257に
よって、DCT逆変換され、加算器258で先に差し引
いた予測信号を加えられ、リーケージ回路(L)261
でリーケージを付加されて、フレーム間予測のためのフ
レームメモリ252に次のフレームの予測信号として記
憶される。係数の符号、動きベクトルは符号出力端子2
60から出力される。
【0027】図5の符号化を行った画像信号を復号化す
るのが、図6の動き補償フレーム間予測復号化器であ
る。符号入力端子350からの符号は、動きベクトルを
分離されて、可変長復号化器(VLD)351で可変長
復号化される。次に量子化パラメータに基づいて、逆量
子化器(Q-1)352で逆量子化される。逆量子化器3
52の出力変換係数は、逆DCT変換器(DCT-1)3
53によって、DCT逆変換され、加算器354で動き
ベクトルを加味した予測信号を加えられ、補間回路
(C)358を通り、最終的な再生画像として出力端子
356より出力される。また補間用フレームメモリ(F
M)359、リーケージ回路(L)357にも出力され
る。リーケージを付加された再生画像信号はフレームメ
モリ(FM)355に、次のフレームの予測信号として
記憶される。
【0028】ここで、補間回路358の動作を詳細に説
明する。補間回路358は、セル分解回路106(図
1)からのセル廃棄通知に基づき、セル廃棄により画像
品質劣化を受けた劣化ブロックに対して、フレームメモ
リ359の1フレーム前の画像とブロックマッチングを
行い、2乗誤差の最も小さくなるブロックをフレームメ
モリ359からきり出して、再生画像の劣化部分にはめ
こみ、補間を行う(ブロックマッチング)。以下にこの
手順を示す。なお、この実施例の場合にもその手順は前
述の実施例と同じなので図4を用いる。
【0029】たとえば図4の(a)のように再生画像
の16×16ブロックがセル廃棄により劣化している場
合、この16×16のブロックより一回り大きい18×
18ブロックXを再生画像から切り出す(d)。
【0030】再生画像の劣化部分位置に対応する18
×18ブロックYiを(C)に示したフレームメモリ3
59から切り出す(d)。
【0031】2つのブロックの白枠の部分は、劣化の
ない画素であるので、この部分で差をとり2乗誤差Ei
を求める。
【0032】で位置をずらして切り出し
(Yi+1 )、を繰り返しEi+1 を求める。
【0033】〜によりN点で2乗誤差を計算し、
最小値Emin を与えるブロックYmin の16×16の部
分を再生ブロックとして劣化部分にはめ込む。
【0034】このように、ブロックXとブロックYiの白
枠の部分同士の間でブロックマッチングを行ない、選択
されたブロックYmiを用いて劣化部分の補間を行うこと
により、セル廃棄が起きても、視覚上気にならない程度
の補間が行える。
【0035】
【発明の効果】このように本発明の動画像パケット通信
方式によれば、以下の効果が期待できる。
【0036】(1)ブロックの境界部分が最も似通った
ブロックをブロックマッチングで求め、補間を行ってい
る。従って画像劣化を軽減できる。
【0037】(2)フレーム内符号化を用いているた
め、セル廃棄は時間的に伝搬しない。このため、1つ前
のフレームは劣化のないフレームであることがほとんで
あるので、シーンチェンジなどがないかぎり視覚上問題
のない補間が行える。
【0038】(3)送信側にセル廃棄を通知する必要が
ない。
【0039】本発明による他の実施例によれば、上述の
(2)の代わりに以下に示す効果が期待できる。
【0040】フレームメモリにリーケージをもたせたフ
レーム間符号化を用いているため、セル廃棄の影響が時
間とともに軽減される。廃棄の起きた瞬間には、補間が
行われて大きな視覚上の劣化を防ぐことができる。補間
用のフレームメモリの画像は劣化が小さく、シーンチェ
ンジなどがないかぎり視覚上問題のない補間が行える。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による動画像パケット通信方式の実施例
を示すシステム構成図、
【図2】符号化器の一実施例を示す機能ブロック図、
【図3】復号化器の一実施例を示す機能ブロック図、
【図4】補間動作の一例を示す説明図、
【図5】符号化器の他の実施例を示す機能ブロック図、
【図6】復号化器の他の実施例を示す機能ブロック図で
ある。
【符号の説明】
101 TVカメラ 102 A/D変換器 103 符号化器 104 セル組立回路 105 ATM網 106 セル分解回路 107 復号化器 108 D/A変換器 109 TVモニタ 201 平均値算出器 202 平均値量子化器 203 平均値逆量子化器 204, 209,253, 258, 305,354加算
器 205, 254 DCT変換器 206, 255 量子化器 207, 302, 256, 352 逆量子化器 208, 303, 257, 353 DCT逆変換器 210, 252, 355 フレームメモリ 211, 259 可変長符号化器 304 平均値逆量子化器 306, 358 補間回路 307, 359 補間用フレームメ
モリ 251 動きベクトル検出
器 261, 357 リーケージ回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平2−162887(JP,A) 特開 平2−58938(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/24 - 7/68 JICSTファイル(JOIS)

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像信号をパケット符号化伝送する動画
    像パケット通信方式において、 符号化器及び復号化器を、フレームを複数のブロックに
    分割し、このブロック単位でセル化するフレーム内符号
    化復号化器で構成し、 前記動画像信号の復号化を行う復号化器は、再生画像を
    記憶する補間用フレームメモリと、セル廃棄により画像
    品質劣化を受けたブロックに対してブロックマッチング
    を行う補間手段とを有し、 前記補間手段は、セル廃棄時にセル廃棄通知に基づいて
    再生画像の劣化部分をその周辺部を含んで劣化ブロック
    として切り出し、この切り出したブロックに対応する画
    像信号を過去の再生画像が記憶されている前記補間用フ
    レームメモリから複数の再生ブロックを切り出し、前記劣化ブロックの周辺部と、前記複数の再生ブロック
    の前記周辺部に対応する部分との間でブロックマッチン
    グを行い、 最小誤差の再生ブロックを再生画像の劣化部
    分に補間することを特徴とする動画像パケット通信方
    式。
  2. 【請求項2】 画像信号をパケット符号化伝送する動画
    像パケット通信方式において、 符号化器及び復号化器を、フレームを複数のブロックに
    分割し、このブロック単位でセル化するフレーム間符号
    化復号化器で構成し、 前記パケット符号化を行う符号化器はフレーム間予測の
    ためのフレームメモリにリーケージが設けられ、 前記動画像信号の復号化を行う復号化器は、リーケージ
    が設けられているフレーム間予測のためのフレームメモ
    リと、補間用のフレームメモリブロックマッチングを行
    う補間手段とを有し、 前記補間手段は、セル廃棄時にセル廃棄通知に基づいて
    再生画像の劣化部分をその周辺部を含んでブロックとし
    て切り出し、この切り出したブロックに対応する画像信
    号を過去の再生画像が記憶されている前記補間用フレー
    ムメモリから複数の再生ブロックを切り出し、前記劣化ブロックの周辺部と、前記複数の再生ブロック
    の前記周辺部に対応す る部分との間でブロックマッチン
    グを行い、 最小誤差の再生ブロックを再生画像の劣化部
    分に補間することを特徴とする動画像パケット通信方
    式。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6061168B1 (ja) * 2016-08-01 2017-01-18 沖縄子育て良品株式会社 授乳用クッション

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