JP3175906B2 - Image encoding / decoding method - Google Patents

Image encoding / decoding method

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JP3175906B2
JP3175906B2 JP9836195A JP9836195A JP3175906B2 JP 3175906 B2 JP3175906 B2 JP 3175906B2 JP 9836195 A JP9836195 A JP 9836195A JP 9836195 A JP9836195 A JP 9836195A JP 3175906 B2 JP3175906 B2 JP 3175906B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、動き補償フレーム間予
測直交変換を用いた高能率符号化・復号方法に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a high-efficiency encoding / decoding method using a motion compensated inter-frame prediction orthogonal transform.

【0002】[0002]

【従来の技術】画像の高能率符号化方法として、離散コ
サイン変換に代表される直交変換を利用するものがあ
る。
2. Description of the Related Art As a high-efficiency encoding method for an image, there is a method using orthogonal transform represented by discrete cosine transform.

【0003】図3は一般的な直交変換符号化・復号方法
を示すブロック図である。まず、入力端子201から入
力された画像202は小ブロック分割部203にてN×
Nの小ブロックに分割される。分割された小ブロックご
とに直交変換部204にて直交変換され、得られた直交
変換係数に対して、量子化部205において定められた
量子化特性で量子化が行われる。次に、符号割当部20
6にて量子化代表値に対して符号が割り当てられ、符号
化データ207が出力端子208を通じて受信側へ伝送
される。一方、受信側では、受信端子209にて受信さ
れた符号化データ210から符号解読部211にて符号
が解読され、逆量子化部212において各直交変換係数
に対する量子化代表値が再生され、逆直交変換部213
にて逆直交変換が行われ、復号画像データ214として
出力端子215に出力される。
FIG. 3 is a block diagram showing a general orthogonal transform encoding / decoding method. First, the image 202 input from the input terminal 201 is divided into N ×
It is divided into N small blocks. The orthogonal transform unit 204 performs orthogonal transform on each of the divided small blocks, and the obtained orthogonal transform coefficients are quantized with the quantization characteristics determined by the quantization unit 205. Next, the code assignment unit 20
In 6, a code is assigned to the quantized representative value, and the encoded data 207 is transmitted to the receiving side through the output terminal 208. On the other hand, on the receiving side, the code is decoded by the code decoding unit 211 from the coded data 210 received at the reception terminal 209, and the inverse quantization unit 212 reproduces the quantized representative value for each orthogonal transform coefficient. Orthogonal transform unit 213
Perform an inverse orthogonal transform, and output the decoded image data 214 to the output terminal 215.

【0004】量子化方法は一般的に図4に示すように、
入力値FがFi ≦F<Fi+1 のとき、量子化代表値がF
i'(ただし、Fi ≦Fi'<Fi+1 )となるように設定さ
れる。
Generally, a quantization method is as shown in FIG.
When the input value F is F i ≦ F <F i + 1 , the representative quantization value is F
i ′ (where F i ≦ F i ′ <F i + 1 ).

【0005】このような直交変換符号化・復号方法にお
いては、小ブロックを単位として符号化が行われるた
め、圧縮率を高く設定した場合には量子化が粗くなさ
れ、復号された画像にブロック雑音等の画質劣化が検知
されるという問題が生じる。これを避けるために種々の
方法が考えられているが、原画像が満たすべき複数の拘
束条件を設定して、符号化によって劣化している復号画
像をこれら全ての拘束条件を満たすように繰り返し修正
して、結果として原画像になるべく近いものに復元して
いく方法がある(A. Zakhor,“Iterative procedures f
or reduction ofblocking effects in transform image
coding,”IEEE Trans. on Circuits andSystems for V
ideo Technology, vol. 2, No.1, pp.91-95, Mrch 199
2)。
In such an orthogonal transform encoding / decoding method, encoding is performed in units of small blocks. Therefore, when a high compression ratio is set, quantization is coarsened, and block noise is added to a decoded image. This causes a problem that image quality deterioration such as the above is detected. Various methods have been considered to avoid this, but multiple constraints are set to be satisfied by the original image, and the decoded image deteriorated by encoding is repeatedly corrected so as to satisfy all these constraints. Then, there is a method of restoring the original image as close as possible (A. Zakhor, “Iterative procedures f
or reduction of blocking effects in transform image
coding, ”IEEE Trans. on Circuits and Systems for V
ideo Technology, vol. 2, No.1, pp.91-95, Mrch 199
2).

【0006】この文献中の方法では、拘束条件として、
原画像は滑らかであるという条件と、量子化代表値か
ら、量子化される前の真の値の存在する範囲が限定され
るという条件の2つを用いている。前者は画像のローパ
スフィルタを施すことで達成される。後者は、量子化代
表値がFi'である場合に量子化前の真の値FはFi ≦F
<Fi+1 に存在するはずであるので、これを満たすよう
に修正を施していけばよい。
In the method described in this document, the constraint conditions are as follows:
Two conditions are used: a condition that the original image is smooth, and a condition that the range in which the true value before quantization exists is limited based on the quantized representative value. The former is achieved by applying a low-pass filter to the image. In the latter case, when the quantized representative value is F i ′, the true value F before quantization is F i ≦ F
Since it should exist in < Fi + 1 , it may be modified to satisfy this.

【0007】具体的にはまず、受信側で得られた復号信
号に対してローパスフィルタを施す。次に、ローパスフ
ィルタを施した信号を直交変換する。このとき得られる
直交変換係数FL はローパスフィルタを施す前の信号を
直交変換して得られる係数F i'とは異なり、必ずしも後
者の条件を満たしてはいない。したがって、以下の条件
によってFL を修正する。
Specifically, first, the decrypted signal obtained on the receiving side is
Apply a low-pass filter to the signal. Next, low pass
The orthogonally transformed signal is filtered. Obtained at this time
Orthogonal transform coefficient FL Is the signal before low-pass filtering.
Coefficient F obtained by orthogonal transformation iUnlike '
Does not meet the requirements of the elderly. Therefore, the following condition
By FL To correct.

【0008】[0008]

【数1】 すなわち、真の値の範囲を越えたものについては、真の
値の範囲のうち最大値あるいは最小値のうち近い方の値
にクリッピングする処理を行う。クリッピングにより修
正された直交変換係数を逆直交変換して修正された画像
データを得る。以上のローパスフィルタ、直交変換、ク
リッピング、逆直交変換を定められた回数繰り返すこと
により最終的な修正画像が得られる。
(Equation 1) That is, for a value exceeding the range of the true values, a process of clipping to the closest one of the maximum value or the minimum value in the range of the true values is performed. Inverse orthogonal transformation is performed on the orthogonal transformation coefficient modified by clipping to obtain modified image data. By repeating the above low-pass filter, orthogonal transformation, clipping, and inverse orthogonal transformation a predetermined number of times, a final corrected image can be obtained.

【0009】図5は以上述べた復号画像の修正方法を実
行するブロック図である。受信側で、受信端子301に
て受信された符号化データ302から、符号解読部30
3にて符号が解読された後、逆量子化部304にて各直
交変換係数に対する量子化代表値が再生され、逆直交変
換部305にて逆直交変換が行われ復号画像データ30
6が得られる。復号画像データ306に対して、ローパ
スフィルタ部307においてフィルタリングが施された
後、直交変換部308にて直交変換が施され、得られた
直交変換係数はクリッピング部309に入力される。ク
リッピング部309においては、逆量子化部304で用
いられた量子化代表値によって範囲設定部310で求ま
る量子化前の取り得る最大値・最小値を用いて直交変換
係数が修正される。修正された直交変換係数は逆直交変
換部311において逆変換が施され、1回目の修正画像
312が得られる。この修正画像312に対してローパ
スフィルタ部313において2回目のローパスフィルタ
が施され、直交変換部314にて直交変換が施され、得
られた直交変換係数はクリッピング部315に入力され
る。クリッピング部315においては、1回目と同様に
直交変換係数が修正され、修正された直交変換係数は逆
直交変換部316において逆変換が施され、2回目の修
正画像317が得られる。同様にして、定められた回数
だけ処理が繰り返され得られたn回目の修正画像318
が最終的に出力端子319に出力される。
FIG. 5 is a block diagram for executing the above-described method for correcting a decoded image. On the receiving side, the coded data 302 received at the receiving terminal
After the code is decoded in 3, the inverse quantization unit 304 reproduces the quantized representative value for each orthogonal transform coefficient, and the inverse orthogonal transform unit 305 performs the inverse orthogonal transform to obtain the decoded image data 30.
6 is obtained. After the decoded image data 306 is filtered by the low-pass filter unit 307, the orthogonal transform is performed by the orthogonal transform unit 308, and the obtained orthogonal transform coefficients are input to the clipping unit 309. The clipping unit 309 corrects the orthogonal transform coefficient using the maximum and minimum values before quantization obtained by the range setting unit 310 based on the quantization representative value used in the inverse quantization unit 304. The corrected orthogonal transform coefficient is subjected to an inverse transform in an inverse orthogonal transform unit 311 to obtain a first corrected image 312. The corrected image 312 is subjected to a second low-pass filter in a low-pass filter unit 313, subjected to an orthogonal transform in an orthogonal transform unit 314, and the obtained orthogonal transform coefficients are input to a clipping unit 315. In the clipping unit 315, the orthogonal transform coefficient is corrected in the same manner as in the first time, and the corrected orthogonal transform coefficient is subjected to the inverse transform in the inverse orthogonal transform unit 316, and the second corrected image 317 is obtained. Similarly, an n-th corrected image 318 obtained by repeating the process a predetermined number of times
Is finally output to the output terminal 319.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】上記で述べたような方
法を、フレーム間相関も用いて符号化を行う動き補償フ
レーム間差分直交変換で符号化・復号された画像に適用
する場合を考える。
Consider the case where the above-described method is applied to an image which has been encoded and decoded by motion-compensated inter-frame difference orthogonal transform in which encoding is also performed using inter-frame correlation.

【0011】図6は、動き補償フーレム間差分信号に対
する直交変換符号化を行う送信側のブロック構成を示し
たものである。まず、入力端子401から入力された現
フレームの画像データ402を小ブロックに分割し、分
割された小ブロックに対して、フレームメモリ403に
蓄えられている過去または未来のフレームの画像データ
から、動きベクトル検出部404において求められる動
きベクトル405にしたがって最も類似するブロックを
求める。求められた動きベクトル405にしたがって動
き補償部406において過去または未来のフレームの画
像データから動き補償予測データ407を得る。現フレ
ームの小ブロックのデータ402と動き補償予測データ
407を用いて差分器408で動き補償フレーム間差分
値409を算出する。その後、小ブロックのフレーム間
差分値409もしくは現フレーム内の小ブロック画素値
402そのもののどちらか一方を選択して、選択された
データに対して直交変換部410において小ブロックご
とに直交変換を行って得られた直交変換係数を量子化部
411において定められた量子化ステップ幅で量子化し
て量子化レベル番号を得、符号割り当て部412におい
て量子化レベル番号に対応する符号を割り当てて伝送す
る。また、動きベクトル405およびフレーム間/フレ
ーム内選択フラグ417も符号を割り当てて、直交変換
係数符号化データとともにデータ413として伝送す
る。
FIG. 6 shows a block diagram on the transmitting side for performing orthogonal transform coding on a motion compensation inter-Fleum difference signal. First, the image data 402 of the current frame input from the input terminal 401 is divided into small blocks, and the motion of the divided small blocks is determined based on the image data of the past or future frame stored in the frame memory 403. The most similar block is obtained according to the motion vector 405 obtained in the vector detection unit 404. The motion compensation unit 406 obtains motion compensation prediction data 407 from image data of a past or future frame according to the obtained motion vector 405. Using the data 402 of the small block of the current frame and the motion compensation prediction data 407, a difference unit 408 calculates a motion compensation inter-frame difference value 409. Thereafter, either the inter-frame difference value 409 of the small block or the small block pixel value 402 in the current frame itself is selected, and the orthogonal transformation unit 410 performs orthogonal transformation on the selected data for each small block. The obtained orthogonal transform coefficients are quantized by a quantization step width determined by a quantization unit 411 to obtain a quantization level number, and a code allocating unit 412 allocates a code corresponding to the quantization level number and transmits the code. Also, a code is assigned to the motion vector 405 and the inter-frame / intra-frame selection flag 417, and transmitted as data 413 together with the orthogonal transform coefficient encoded data.

【0012】一方、量子化レベル番号を逆量子化部41
4にて逆量子化して量子化代表値を得た後、さらに逆直
交変換部415にて逆直交変換する。逆直交変換された
データは、もし、フレーム間/フレーム内選択フラグ4
17がフレーム内の場合にはそのままフレームメモリ4
03に書き込まれ、逆に選択フラグ417がフレーム間
の場合には、動き補償予測データ407と加算器416
にて加算された後フレームメモリ403に書き込まれ
る。これらの処理は受信側においても行われる。
On the other hand, the quantization level number is assigned to the inverse quantization unit 41.
After inverse quantization is performed at step 4 to obtain a quantized representative value, an inverse orthogonal transform unit 415 performs inverse orthogonal transform. If the data subjected to the inverse orthogonal transformation is an inter-frame / intra-frame selection flag 4
If 17 is in the frame, the frame memory 4
03, and if the selection flag 417 is between frames, the motion compensation prediction data 407 and the adder 416
Are written in the frame memory 403. These processes are also performed on the receiving side.

【0013】このように、動き補償フレーム間差分直交
変換符号化においては、動き補償が適切に行われた領域
については、動き補償フレーム間差分値が直交変換さ
れ、量子化・符号化されるが、動き補償を行ってもフレ
ーム間差分値が大きいような領域では、フレーム内の画
素値がそのまま直交変換され、量子化・符号化される。
後者については、フレーム内の符号化とみなすことがで
きるので従来の方法がそのまま適用できるが、前者のよ
うな動き補償フレーム間差分信号を量子化する領域で
は、復号側で知ることができるのは、動き補償フレーム
間差分信号の直交変換係数の真の値の範囲であって、フ
レーム内の画素値そのものの直交変換係数の真の値の範
囲ではない。したがって、ローパルフィルタ後の画像信
号を直交変換して得られる係数にそのままクリッピング
を施すのは適切ではなく、ローパスフィルタ、直交変
換、クリッピング、逆直交変換を繰り返すのみでは適切
な修正画像を得ることができない。このようなことか
ら、復号画像上の劣化を防止することが困難であるとい
う問題点があった。
As described above, in the motion-compensated inter-frame difference orthogonal transform coding, in a region where motion compensation is appropriately performed, the motion-compensated inter-frame difference value is orthogonally transformed and quantized / encoded. In a region where the inter-frame difference value is large even after the motion compensation, the pixel values in the frame are directly subjected to the orthogonal transformation, quantized and coded.
For the latter, the conventional method can be applied as it is because it can be regarded as intra-frame encoding.However, in the region where the motion compensation inter-frame difference signal is quantized as in the former, the decoding side can know. This is the range of the true values of the orthogonal transform coefficients of the motion-compensated inter-frame difference signal, but not the range of the true values of the orthogonal transform coefficients of the pixel values themselves in the frame. Therefore, it is not appropriate to apply the clipping to the coefficients obtained by orthogonally transforming the image signal after the low-pal filter, but to obtain an appropriate corrected image only by repeating the low-pass filter, orthogonal transformation, clipping, and inverse orthogonal transformation. Can not. For this reason, there is a problem that it is difficult to prevent the deterioration on the decoded image.

【0014】本発明の目的は、復号画像に含まれる雑音
成分を効率的に除去することができる画像復号化方法を
提供することにある。
An object of the present invention is to provide an image decoding method capable of efficiently removing a noise component contained in a decoded image.

【0015】[0015]

【課題を解決するための手段】本発明の画像符号化・復
号方法は、テレビジョン信号等のディジタル画像信号に
対して、送信側では、現フレームの画像データを小ブロ
ックに分割し、分割された小ブロックに対して、フレー
ムメモリに蓄えられている過去または未来のフレームの
画像データから最も類似するブロックを選択して現フレ
ームの小ブロックとの動き補償フレーム間差分値を算出
した後、小ブロックのフレーム間差分値もしくは現フレ
ーム内の小ブロック画素値そのもののどちらか一方を選
択して、選択されたデータに対して小ブロックごとに直
交変換を行って得られた直交変換係数を定められた量子
化ステップ幅で量子化して量子化代表値を得て、該量子
化代表値に対応する符号を割り当てて、フレーム間差分
を計算するための類似ブロックを特定するための動きベ
クトルおよびフレーム間/フレーム内選択フラグととも
に伝送し、受信側においては、送られてきた符号を解読
して前記量子化代表値を再生し、再生された量子化代表
値を逆直交変換した後、前記フレーム間/フレーム内選
択フラグによって、逆直交変換後の値そのものか、また
は、過去または未来の復号フレームの中から前記動きベ
クトルによって指定される小ブロックの値に逆直交変換
後の値を加算したもののどちらかをその小ブロックの復
号値とすることにより復号画像を得る画像符号化・復号
方法において、受信側で得られた前記復号画像に対して
時空間ローパスフィルタを施す処理と、時空間ローパス
フィルタ後の画像信号を送信側で用いられたものと同じ
小ブロックに分割する処理と、現フレームの小ブロック
のデータ、あるいは分割された現フレームの小ブロック
と、フレームメモリに蓄えられている過去または未来の
フレームの復号画像データから前記動きベクトルによっ
て指定される小ブロックとの差分値のデータのどちらか
を前記フレーム間/フレーム内選択フラグによって選択
する処理と、選択されたデータに対して、直交変換を施
す処理と、得られた直交変換係数が定められた範囲に存
在するかどうかを判定する処理と、存在しない場合には
その範囲内にクリッピングする処理と、クリッピング処
理が施された直交変換係数を逆直交変換する処理と、前
記フレーム間/フレーム内選択フラグによって、逆直交
変換後の値そののものか、または、過去または未来の復
号フレームの中から前記動きベクトルによって指定され
る小ブロック値に逆直交変換後の値を加算したもののど
ちらかをその小ブロックの修正値とすることにより修正
画像を得る処理を有し、得られた修正画像に対して、以
上述べた全ての処理を定められた回数繰り返し施すこと
によって最終的な修正画像を得ることを特徴とする。
According to an image encoding / decoding method of the present invention, a digital image signal such as a television signal is divided on the transmitting side into small blocks of image data of a current frame and divided. After selecting the most similar block from the image data of the past or future frame stored in the frame memory and calculating the motion-compensated inter-frame difference value with the small block of the current frame, Select either the inter-frame difference value of the block or the small block pixel value itself in the current frame, and determine the orthogonal transformation coefficient obtained by performing orthogonal transformation on the selected data for each small block. To obtain a quantized representative value by quantizing with the quantized step width, assign a code corresponding to the quantized representative value, and calculate an inter-frame difference. The data is transmitted together with a motion vector for specifying a similar block and an inter-frame / intra-frame selection flag. On the receiving side, the transmitted code is decoded to reproduce the quantized representative value. After the value is subjected to inverse orthogonal transform, the value after inverse orthogonal transform itself or the value of a small block specified by the motion vector from among past or future decoded frames is determined by the inter-frame / intra-frame selection flag. In an image encoding / decoding method for obtaining a decoded image by obtaining one of the values obtained by adding the values after the inverse orthogonal transform as the decoded value of the small block, a spatio-temporal low-pass is applied to the decoded image obtained on the receiving side. A process of applying a filter, a process of dividing the image signal after the spatio-temporal low-pass filter into the same small blocks as those used on the transmission side, Of the difference between the small block data of the current frame or the divided small block of the current frame and the small block specified by the motion vector from the decoded image data of the past or future frame stored in the frame memory. A process of selecting one of the data by the inter-frame / intra-frame selection flag, a process of performing an orthogonal transform on the selected data, and whether or not the obtained orthogonal transform coefficient is within a predetermined range , A process of clipping within the range when it does not exist, a process of performing inverse orthogonal transform on the orthogonal transform coefficient subjected to the clipping process, and an inverse orthogonal transform based on the inter-frame / intra-frame selection flag. A subsequent value, or specified by the motion vector from among past or future decoded frames A process of obtaining a corrected image by setting one of the values obtained by the inverse orthogonal transformation to the value of the small block to be the corrected value of the small block, and obtaining the corrected image by Is repeatedly obtained a predetermined number of times to obtain a final corrected image.

【0016】[0016]

【作用】本発明は、フレーム内の画素そのものを直交変
換符号化した場合にはフレーム内直交変換係数に対して
クリッピングを行い、動き補償フレーム間差分値を直交
変換符号化した場合には、動き補償フレーム間差分信号
の直交変換係数に対してクリッピングを施すものであ
る。
According to the present invention, the clipping is performed on the orthogonal transformation coefficient in the frame when the pixel itself in the frame is orthogonally transformed and encoded, and when the difference value between the motion compensation frames is orthogonally transformed and encoded, Clipping is performed on the orthogonal transform coefficient of the difference signal between compensated frames.

【0017】[0017]

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。
Next, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.

【0018】図1は本発明の一実施例の画像符号化・復
号装置のブロック図である。受信端子101にて受信さ
れた符号列102に対し、まず、符号解読部103にお
いて、送られてきた符号を解読して量子化レベル番号1
04、フレーム間/フレーム内選択フラグ105、動き
ベクトル106を再生する。再生された量子化レベル番
号104を逆量子化部107にて逆量子化して量子化代
表値を得た後、逆直交変換部108において逆直交変換
した後、フレーム間/フレーム内選択フラグ105によ
ってスイッチ110を切り換え、逆直交変換後の値その
ものか、または、フレームメモリ112に蓄えられてい
る過去または未来の復号フレームの中から動き補償部1
13で動きベクトル106によって指定される動き補償
予測データ114に逆直交変換後の値を加算器109で
加算したもののどちらかをその小ブロックの復号値11
1とする。
FIG. 1 is a block diagram of an image encoding / decoding apparatus according to one embodiment of the present invention. For the code sequence 102 received at the receiving terminal 101, first, the code decoding unit 103 decodes the transmitted code to obtain a quantization level number 1
04, the inter-frame / intra-frame selection flag 105 and the motion vector 106 are reproduced. After the reproduced quantization level number 104 is inversely quantized by the inverse quantization unit 107 to obtain a quantized representative value, the inverse orthogonal transform unit 108 performs inverse orthogonal transform, and then the interframe / intraframe selection flag 105 The switch 110 is switched, and the motion compensating unit 1 is selected from the value itself after the inverse orthogonal transform or the past or future decoded frame stored in the frame memory 112.
13 adds the value after inverse orthogonal transformation to the motion compensated prediction data 114 specified by the motion vector 106 by the adder 109, and outputs one of the decoded value 11 of the small block.
Let it be 1.

【0019】得られた復号画像111はクリッピング処
理ブロック1201に入力され、時空間ローパスフィル
タ121が施される。時空間ローパスフィルタ121後
の画像信号を送信側で用いられたものと同じ小ブロック
に分割し、現フレームの小ブロックのデータ、あるい
は、分割された現フレームの小ブロックとフレームメモ
リ129に蓄えられている過去または未来のフレームの
復号画像データから動きベクトル106によって指定さ
れる小ブロックを動き補償部131で取り出したデータ
132との差分を差分器122で得たもののうちどちら
かを、フレーム間/フレーム内選択フラグ105によっ
てスイッチ123で選択する。選択されたデータに対し
て、直交変換部124にて直交変換を施し、得られた直
交変換係数が逆量子化部107で求められた量子化レベ
ル115により範囲設定部116で定められるクリッピ
ング範囲117に存在するかどうかを判定する。クリッ
ピング部125においては、もし直交変換係数が設定さ
れた範囲に存在しない場合にはその範囲内にクリッピン
グする処理を施す。
The resulting decoded image 111 is input to the clipping block 120 1, the space-time low-pass filter 121 is applied. The image signal after the spatio-temporal low-pass filter 121 is divided into the same small blocks as those used on the transmission side, and stored in the frame memory 129 with the data of the small blocks of the current frame or the divided small blocks of the current frame. The difference between the small block specified by the motion vector 106 and the data 132 extracted by the motion compensation unit 131 from the decoded image data of the past or future frame that has The selection is performed by the switch 123 according to the intra-frame selection flag 105. The orthogonal transformation unit 124 performs orthogonal transformation on the selected data, and the obtained orthogonal transformation coefficient is a clipping range 117 determined by the range setting unit 116 based on the quantization level 115 obtained by the inverse quantization unit 107. To determine if it exists. If the orthogonal transform coefficient does not exist in the set range, the clipping unit 125 performs a process of clipping the range.

【0020】クリッピング処理が施された直交変換係数
を逆直交変換部126において逆直交変換し、フレーム
間/フレーム内選択フラグ105によって、逆直交変換
後の値そのものか、または、過去または未来の復号フレ
ームの中から動きベクトル106によって指定される小
ブロックの値132に逆直交変換後の値を加算器127
にて加算したもののどちらかをスイッチ128で選択
し、その小ブロックの修正値とすることにより修正画像
130を得る。得られた修正画像130に対して、以上
述べた時空間ローパスフィルタ121から最終画像13
0を得るまでの処理を定められた回数繰り返し施すこと
によって最終的な修正画像133をクリッピング処理ブ
ロック120nの出力端子140に得る。
The clipped orthogonal transform coefficient is subjected to inverse orthogonal transform in an inverse orthogonal transform unit 126, and the inter-frame / intra-frame selection flag 105 is used to decode the value itself after the inverse orthogonal transform or to decode past or future values. The value after the inverse orthogonal transform is added to the value 132 of the small block designated by the motion vector 106 from the frame in the adder 127
Is selected by the switch 128 and is used as the correction value of the small block to obtain the corrected image 130. The obtained corrected image 130 is subjected to the final image 13 from the spatiotemporal low-pass filter 121 described above.
By repeatedly performing the processing until obtaining 0, the final corrected image 133 is obtained at the output terminal 140 of the clipping processing block 120 n .

【0021】以下に本発明の具体例を示す。本具体例
は、情報圧縮方法として動き補償フレーム間差分信号に
対して離散コサイン変換を用いる場合を考える。
Hereinafter, specific examples of the present invention will be described. In this specific example, a case is considered in which a discrete cosine transform is used for a motion compensation frame difference signal as an information compression method.

【0022】送信側において、入力画像を8×8の小ブ
ロックf(i,j)(i,j=0,1,2,・・・,
7)に分割して、小ブロックごとに動き補償フレーム間
差分信号e(i,j)(i,j,=0,1,2,・・
・,7)を得る。フレーム内の原信号f(i,j)とフ
レーム間差分信号e(i,j)に対し、以下の式で定義
される値を計算する。
On the transmitting side, the input image is converted into 8 × 8 small blocks f (i, j) (i, j = 0, 1, 2,...,
7), and the motion-compensated inter-frame difference signal e (i, j) (i, j, = 0, 1, 2,...)
・, 7) is obtained. A value defined by the following equation is calculated for the original signal f (i, j) and the inter-frame difference signal e (i, j) in the frame.

【0023】[0023]

【数2】 VAROR>VARの場合は、フレーム内/フレーム間
選択フラグP(105)を1に設定し、逆にVAROR
≦VARの場合は、フレーム内/フレーム間選択フラグ
Pを0に設定する。P=0の場合にはf(i,j)に対
して離散コサイン変換を施し、変換係数C(i,j)を
得る。また、P=1の場合にはe(i,j)に対して離
散コサイン変換を施し、変換係数C(i,j)を得る。
(Equation 2) If VAROR> VAR, the in-frame / inter-frame selection flag P (105) is set to 1, and conversely, VAROR
If ≤ VAR, the intra-frame / inter-frame selection flag P is set to 0. If P = 0, discrete cosine transform is performed on f (i, j) to obtain a transform coefficient C (i, j). When P = 1, a discrete cosine transform is performed on e (i, j) to obtain a transform coefficient C (i, j).

【0024】得られた変換係数を、図2に示すような、
ステップ幅2dの量子化器によって量子化する。このと
き、量子化前の値C(i,j)が、 2nd−d≦C(i,j)<2nd+d であれば、量子化代表値C’(i.j)は、 C’(i,j)=2nd となる。この場合、受信側では逆に、C’(i,j)=
2ndが伝送されてきた場合、量子化前のDCT係数の
真の値C(i,j)は、2nd−d≦C(i,j)<2
nd+dの範囲にあることがわかる。
The obtained conversion coefficient is calculated as shown in FIG.
Quantization is performed by a quantizer having a step width of 2d. At this time, if the value C (i, j) before quantization is 2nd−d ≦ C (i, j) <2nd + d, the representative quantization value C ′ (ij) is C ′ (i, j). j) = 2nd. In this case, on the receiving side, conversely, C ′ (i, j) =
When 2nd is transmitted, the true value C (i, j) of the DCT coefficient before quantization is 2nd−d ≦ C (i, j) <2
It can be seen that it is in the range of nd + d.

【0025】今、受信側において得られた量子化代表値
C’(i,j)が2ndであった場合を考える。
Now, consider a case where the quantized representative value C '(i, j) obtained on the receiving side is 2nd.

【0026】まず、フレーム内/フレーム間選択フラグ
PがP=0である場合には、C’(i,j)を逆離散コ
サイン変換して、復号画像f0 (i,j)とする。ま
た、フレーム内/フレーム間選択フラグPがP=1であ
る場合には、C’(i,j)を逆離散コサイン変換した
後、前フレームの復号画像中の動きベクトル106で指
定される領域と加算器109で加算して復号画像f0
(i,j)とする。
First, when the intra-frame / inter-frame selection flag P is P = 0, inverse discrete cosine transform is performed on C ′ (i, j) to obtain a decoded image f 0 (i, j). If the intra-frame / inter-frame selection flag P is P = 1, after performing an inverse discrete cosine transform of C ′ (i, j), the area specified by the motion vector 106 in the decoded image of the previous frame Is added by the adder 109 to the decoded image f 0
(I, j).

【0027】得られた復号画像f0(i,j)に対し
て、最初に以下のような時空間ローパスフィルタ121
を施す。
First, the following spatiotemporal low-pass filter 121 is applied to the obtained decoded image f 0 (i, j).
Is applied.

【0028】[0028]

【数3】 ただし、g0 (i,j),h0 (i,j)はf0 (i,
j)に対して1フレーム前、1フレーム後の復号画像を
表す。また、ローパスフィルタは小ブロックの境界では
その境界をまたいで施す。
(Equation 3) Here, g 0 (i, j) and h 0 (i, j) are f 0 (i, j).
This represents a decoded image one frame before and one frame after j). Also, the low-pass filter is applied across the boundary of the small block.

【0029】ローパスフィルタが施された画像信号を8
×8の小ブロックに分割し、フレーム内/フレーム間選
択フラグPがP=0である場合には、
The image signal to which the low-pass filter has been applied is 8
X8 small blocks, and if the intra-frame / inter-frame selection flag P is P = 0,

【0030】[0030]

【外1】 に対して直交変換部124で離散コサイン変換を施し、
変換係数
[Outside 1] Is subjected to discrete cosine transform by the orthogonal transform unit 124,
Conversion factor

【0031】[0031]

【外2】 を得る。また、P=1の場合には、[Outside 2] Get. When P = 1,

【0032】[0032]

【外3】 と、動きベクトル106で指定される前フレーム中の領
域との差分
[Outside 3] And the difference from the region in the previous frame specified by the motion vector 106

【0033】[0033]

【外4】 に対して直交変換部124で離散コサイン変換を施し、
変換係数
[Outside 4] Is subjected to discrete cosine transform by the orthogonal transform unit 124,
Conversion factor

【0034】[0034]

【外5】 を得る。[Outside 5] Get.

【0035】得られた変換係数The obtained conversion coefficient

【0036】[0036]

【外6】 に対し、クリッピング部125で以下のようなクリッピ
ング処理を行う。
[Outside 6] In response, the clipping unit 125 performs the following clipping processing.

【0037】[0037]

【数4】 すなわち、真の値のとり得る範囲を越えた場合には、真
の値がとり得る最大値または最小値の近い方にクリッピ
ングされることを意味する。
(Equation 4) That is, when the value exceeds the range that the true value can take, it means that the true value is clipped closer to the maximum value or the minimum value that it can take.

【0038】クリッピング処理が施された変換係数を逆
直交・変換部126で逆離散コサイン変換した後、フレ
ーム内/フレーム間選択フラグPがP=0の場合には、
そのまま1回目の修正画像f1 (i,j)とする。ま
た、フレーム内/フレーム間選択フラグPがP=1の場
合には、クリッピング処理が施された変換係数を逆離散
コサイン変換した後、動きベクトル106で示される前
フレームの領域のデータ132と加算器127で加算し
て1回目の修正画像f1 (i,j)とする。
After the inversely orthogonal / transform unit 126 performs an inverse discrete cosine transform on the clipped transform coefficients, if the intra-frame / inter-frame selection flag P is P = 0,
The first correction image f 1 (i, j) is used as it is. If the intra-frame / inter-frame selection flag P is P = 1, the transform coefficient subjected to the clipping process is subjected to inverse discrete cosine transform, and then added to the data 132 of the region of the previous frame indicated by the motion vector 106. The first correction image f 1 (i, j) is added by the adder 127.

【0039】以上の処理をn回繰り返して、n回目の修
正画像fn (i,j)を最終出力133として得る。
The above processing is repeated n times to obtain the n-th corrected image f n (i, j) as the final output 133.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
フレーム内の画素そのものを直交変換符号化した場合に
はフレーム内直交変換係数に対してクリッピングを行
い、動き補償フレーム間差分値を直交変換符号化した場
合には、動き補償フレーム間差分値信号の直交変換係数
に対してクリッピングを施すことにより、修正画像を符
号化前の原画像により近似させることができ、復号画像
に含まれる雑音成分を効率的に除去することが可能とな
る。
As described above, according to the present invention,
If the pixels in the frame are subjected to orthogonal transform coding, clipping is performed on the intra-frame orthogonal transform coefficients, and if the motion-compensated inter-frame difference value is orthogonal-transformed coded, the motion-compensated inter-frame difference value signal is calculated. By performing clipping on the orthogonal transform coefficients, the corrected image can be approximated to the original image before encoding, and noise components included in the decoded image can be efficiently removed.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施例の画像符号化・復号装置のブ
ロック図である。
FIG. 1 is a block diagram of an image encoding / decoding device according to an embodiment of the present invention.

【図2】図1の実施例における量子化特性を示す図であ
る。
FIG. 2 is a diagram showing quantization characteristics in the embodiment of FIG.

【図3】一般的な直交変換符号化・復号装置のブロック
図である。
FIG. 3 is a block diagram of a general orthogonal transform encoding / decoding device.

【図4】直交変換符号化に用いる直交変換係数量子化方
法を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an orthogonal transform coefficient quantization method used for orthogonal transform coding.

【図5】ローパスフィルタと直交変換係数クリッピング
の繰り返しにより復号画像を修正する従来の復号装置の
ブロック図である。
FIG. 5 is a block diagram of a conventional decoding device that corrects a decoded image by repeating a low-pass filter and orthogonal transform coefficient clipping.

【図6】動き補償フレーム間差分値直交変換符号化装置
のブロック図である。
FIG. 6 is a block diagram of a motion compensation inter-frame difference value orthogonal transform encoding apparatus.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

101 受信端子 102 受信された符号化データ 103 符号解読部 104 量子化レベル番号 105 フレーム間/フレーム内選択フラグ 106 動きベクトル 107 逆量子化部 108 逆直交変換部 109 加算器 110 スイッチ 111 復号画像 112 フレームメモリ 113 動き補償部 114 動き補償予測データ 115 量子化レベル 116 範囲設定部 117 設定されたクリッピング範囲 1201 〜120n クリッピング処理ブロック 121 時空間ローパスフィルタ 122 差分器 123 スイッチ 124 直交変換部 125 クリッピング部 126 逆直交変換部 127 加算器 128 スイッチ 129 フレームメモリ 130 1回目の修正画像 131 動き補償部 132 動き補償予測データ 133 最終的な修正画像 140 出力端子DESCRIPTION OF SYMBOLS 101 Receiving terminal 102 Received encoded data 103 Decoding unit 104 Quantization level number 105 Inter-frame / intra-frame selection flag 106 Motion vector 107 Inverse quantization unit 108 Inverse orthogonal transformation unit 109 Adder 110 Switch 111 Decoded image 112 frame Memory 113 Motion compensation unit 114 Motion compensation prediction data 115 Quantization level 116 Range setting unit 117 Set clipping range 120 1 to 120 n Clipping processing block 121 Spatio-temporal low-pass filter 122 Difference unit 123 Switch 124 Orthogonal transformation unit 125 Clipping unit 126 Inverse orthogonal transform unit 127 Adder 128 Switch 129 Frame memory 130 First corrected image 131 Motion compensation unit 132 Motion compensated prediction data 133 Final corrected image 140 Output Terminal

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 テレビジョン信号等のディジタル画像信
号に対して、 送信側では、現フレームの画像データを小ブロックに分
割し、分割された小ブロックに対して、フレームメモリ
に蓄えられている過去または未来のフレームの画像デー
タから最も類似するブロックを選択して現フレームの小
ブロックとの動き補償フレーム間差分値を算出した後、
小ブロックのフレーム間差分値もしくは現フレーム内の
小ブロック画素値そのもののどちらか一方を選択して、
選択されたデータに対して小ブロックごとに直交変換を
行って得られた直交変換係数を定められた量子化ステッ
プ幅で量子化して量子化代表値を得て、該量子化代表値
に対応する符号を割り当てて、フレーム間差分を計算す
るための類似ブロックを特定するための動きベクトルお
よびフレーム間/フレーム内選択フラグとともに伝送
し、 受信側においては、送られてきた符号を解読して前記量
子化代表値を再生し、再生された量子化代表値を逆直交
変換した後、前記フレーム間/フレーム内選択フラグに
よって、逆直交変換後の値そのものか、または、過去ま
たは未来の復号フレームの中から前記動きベクトルによ
って指定される小ブロックの値に逆直交変換後の値を加
算したもののどちらかをその小ブロックの復号値とする
ことにより復号画像を得る画像符号化・復号方法におい
て、 受信側で得られた前記復号画像に対して時空間ローパス
フィルタを施す処理と、時空間ローパスフィルタ後の画
像信号を送信側で用いられたものと同じ小ブロックに分
割する処理と、現フレームの小ブロックのデータ、ある
いは分割された現フレームの小ブロックと、フレームメ
モリに蓄えられている過去または未来のフレームの復号
画像データから前記動きベクトルによって指定される小
ブロックとの差分値のデータのどちらかを前記フレーム
間/フレーム内選択フラグによって選択する処理と、選
択されたデータに対して、直交変換を施す処理と、得ら
れた直交変換係数が定められた範囲に存在するかどうか
を判定する処理と、存在しない場合にはその範囲内にク
リッピングする処理と、クリッピング処理が施された直
交変換係数を逆直交変換する処理と、前記フレーム間/
フレーム内選択フラグによって、逆直交変換後の値その
のものか、または、過去または未来の復号フレームの中
から前記動きベクトルによって指定される小ブロック値
に逆直交変換後の値を加算したもののどちらかをその小
ブロックの修正値とすることにより修正画像を得る処理
を有し、得られた修正画像に対して、以上述べた全ての
処理を定められた回数繰り返し施すことによって最終的
な修正画像を得ることを特徴とする画像符号化・復号方
法。
1. A transmitting side divides image data of a current frame into small blocks for a digital image signal such as a television signal, and divides the divided small blocks into past blocks stored in a frame memory. Or after selecting the most similar block from the image data of the future frame and calculating the motion compensation inter-frame difference value with the small block of the current frame,
Select either the inter-frame difference value of the small block or the small block pixel value itself in the current frame,
The orthogonal transform coefficient obtained by performing orthogonal transform on the selected data for each small block is quantized with a predetermined quantization step width to obtain a quantized representative value, which corresponds to the quantized representative value. A code is allocated and transmitted together with a motion vector for specifying a similar block for calculating an inter-frame difference and an inter-frame / intra-frame selection flag. On the receiving side, the transmitted code is decoded and the quantum After reproducing the quantized representative value and performing the inverse orthogonal transform on the reproduced quantized representative value, the interframe / intra-frame selection flag determines whether the value itself after the inverse orthogonal transform or the value in the past or future decoded frame is used. From the sum of the value of the small block specified by the motion vector and the value after the inverse orthogonal transform is used as the decoded value of the small block. In an image encoding / decoding method for obtaining an image, a process of applying a spatio-temporal low-pass filter to the decoded image obtained on the receiving side, and the same process as using an image signal after the spatio-temporal low-pass filter on the transmitting side The process of dividing into small blocks, the data of the small blocks of the current frame, or the divided small blocks of the current frame and the decoded image data of the past or future frame stored in the frame memory are designated by the motion vector. A process of selecting one of the data of the difference value from the small block according to the inter-frame / intra-frame selection flag, a process of performing orthogonal transform on the selected data, and a process of determining the obtained orthogonal transform coefficient. A process of determining whether or not the image exists in the range, a process of clipping the image in the range if the image does not exist, and A process of performing an inverse orthogonal transform on the orthogonal transform coefficient subjected to the ping process;
Depending on the intra-frame selection flag, either the value after inverse orthogonal transform itself or the value obtained by adding the value after inverse orthogonal transform to the small block value specified by the motion vector from the past or future decoded frame Is a correction value of the small block, and has a process of obtaining a corrected image. The obtained corrected image is repeatedly subjected to all the processes described above a predetermined number of times to obtain a final corrected image. Image encoding and decoding method.
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