JP3200518B2 - Image signal encoding device - Google Patents

Image signal encoding device

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JP3200518B2
JP3200518B2 JP14424494A JP14424494A JP3200518B2 JP 3200518 B2 JP3200518 B2 JP 3200518B2 JP 14424494 A JP14424494 A JP 14424494A JP 14424494 A JP14424494 A JP 14424494A JP 3200518 B2 JP3200518 B2 JP 3200518B2
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intra
variance
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small block
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淳 清水
由幸 八島
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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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,テレビジョン信号など
の高能率符号化において,限られた情報量を画像の局所
的性質に応じて適応的に割り当てることにより,復号さ
れた画像の画質を向上するための画像信号符号化装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a highly efficient coding method for television signals and the like, in which a limited amount of information is adaptively allocated according to local characteristics of an image, thereby improving the image quality of a decoded image. The present invention relates to an image signal encoding device for improving.

【0002】[0002]

【従来の技術】テレビジョン信号などの画像信号の高能
率符号化に際しては,符号化雑音が検知しやすい領域は
細かい量子化ステップで量子化し,符号化雑音が検知し
にくい領域は粗い量子化ステップで量子化する方法がよ
く用いられる。
2. Description of the Related Art In highly efficient coding of an image signal such as a television signal, a region where coding noise is easy to detect is quantized by a fine quantization step, and a region where coding noise is hard to detect is coarse quantization step. Is often used.

【0003】図5は,従来の符号化装置の例を説明する
ための図である。本例では,画像符号化装置として標準
的な動き補償と離散コサイン変換を使用した場合を想定
する。また,人間の視覚特性の一つとして画素値の変化
の少ない平坦な領域は少しでも画素値が変動すると目に
つき,画素値の変化が激しい領域は多少画素値が変動し
ても目立たないというマスキング効果があることから,
量子化ステップ決定のための特徴量としてフレーム内画
素値の分散を用いる場合を考える。
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a conventional encoding device. In this example, it is assumed that standard motion compensation and discrete cosine transform are used as an image encoding device. Also, as one of the human visual characteristics, masking is such that a flat area with little change in pixel value is noticeable when the pixel value fluctuates even a little, and an area with drastic change in pixel value is inconspicuous even if the pixel value fluctuates slightly. Because it is effective,
Consider a case where the variance of pixel values in a frame is used as a feature amount for determining a quantization step.

【0004】まず,入力端子901から入力された画像
は,小ブロック分割部902にてN×Nの小ブロックに
分割される。小ブロックの画像信号903とフレームメ
モリ914に蓄えられている1フレーム前の画像信号と
から,動きベクトル検出部904において動きベクトル
905が求められ,この動きベクトル905を基にして
動き補償部906において動き補償が行われ,減算器9
07にて動き補償予測誤差信号908が求められた後,
その動き補償予測誤差信号908に対し,離散コサイン
変換部909で離散コサイン変換が行われる。
First, an image input from an input terminal 901 is divided into N × N small blocks by a small block dividing unit 902. From the small block image signal 903 and the image signal of the previous frame stored in the frame memory 914, a motion vector 905 is obtained in a motion vector detection unit 904, and based on the motion vector 905, a motion compensation unit 906 Motion compensation is performed, and the subtractor 9
After the motion compensation prediction error signal 908 is obtained at 07,
The discrete cosine transform unit 909 performs a discrete cosine transform on the motion compensation prediction error signal 908.

【0005】一方,小ブロック分割された画像信号90
3に対して,フレーム内分散算出部915において以下
の計算によりフレーム内分散916が求められ,量子化
ステップ計算部917へ送られる。
On the other hand, the image signal 90 divided into small blocks is
For 3, the intra-frame variance 916 is calculated by the following calculation in the intra-frame variance calculation unit 915 and sent to the quantization step calculation unit 917.

【0006】 V=Σj Σi (sij−sM 2 /(N×N) ただし,sijは小ブロック内の画素値,sM はその平均
を表す。また,Σj はj=1からNまでの総和,Σi
i=1からNまでの総和を表す。
V = Σ j Σ i (s ij −s M ) 2 / (N × N) where s ij represents a pixel value in a small block, and s M represents an average thereof. Also, はj represents the sum from j = 1 to N, and Σ i represents the sum from i = 1 to N.

【0007】次に,量子化ステップ計算部917におい
て,符号化対象フレームのフレーム内分散の平均値の代
わりに,符号化対象フレームの直前に符号化したフレー
ムのフレーム内分散の平均値V′M を用いて,各小ブロ
ック毎に求められるフレーム内分散(V)916の大小
判定が行われる。この大小関係を表すパラメータAは,
次式より計算される。
Next, in the quantization step calculator 917, instead of the average value of the intra-frame variance of the encoding target frame, the average value of the intra-frame variance V ′ M of the frame encoded immediately before the encoding target frame is used. Is used to determine the magnitude of the intra-frame variance (V) 916 obtained for each small block. The parameter A representing this magnitude relationship is
It is calculated from the following equation.

【0008】 A=(2・V+V′M )/(V+2・V′M ) Aは,各小ブロック毎に求められるフレーム内分散
(V)916が符号化対象フレームの直前に符号化した
フレームのフレーム内分散の平均値V′M より小さい場
合には,0.5を最小値として1.0より小さい値とな
り,各小ブロック毎に求められるフレーム内分散(V)
916が符号化対象フレームの直前に符号化したフレー
ムのフレーム内分散の平均値V′M より大きい場合に
は,2.0を最大値として1.0より大きい値となる。
A = (2 · V + V ′ M ) / (V + 2 · V ′ M ) A is the value of the intra-frame variance (V) 916 obtained for each small block of the frame encoded immediately before the encoding target frame. When the average value of the intra-frame variance is smaller than V ′ M, the value is smaller than 1.0 with 0.5 as the minimum value, and the intra-frame variance (V) obtained for each small block
If 916 is larger than the average value V ′ M of the intra-frame variance of the frame coded immediately before the frame to be coded, the value is larger than 1.0 with 2.0 as the maximum value.

【0009】そして,一定のビットレートで符号化デー
タを出力するためにバッファメモリ占有量918から求
められる量子化ステップQは,Aにより補正され,実際
に用いられる量子化ステップQact が決定される。
The quantization step Q obtained from the buffer memory occupancy 918 to output encoded data at a constant bit rate is corrected by A, and the actually used quantization step Q act is determined. .

【0010】Qact =A・Q バッファメモリ占有量918から求められる量子化ステ
ップQをAにて補正することにより,各小ブロック毎に
求められるフレーム内分散(V)916が大きい場合は
粗い量子化ステップを設定し,小さい部分は細かく設定
する処理がなされる。
Q act = A · Q The quantization step Q obtained from the buffer memory occupancy 918 is corrected by A, so that when the intra-frame variance (V) 916 obtained for each small block is large, the coarse quantum The process for setting the conversion step and setting the small portion finely is performed.

【0011】決定された量子化ステップ(Qact )91
9を使って,離散コサイン変換係数920は量子化部9
10で量子化され,可変長符号化部921で可変長符号
化された後,バッファメモリ922に入力され,一定の
ビットレートで符号化データ出力端子923に出力され
る。
The determined quantization step (Q act ) 91
9, the discrete cosine transform coefficient 920 is calculated by the quantization unit 9.
After being quantized at 10 and subjected to variable-length coding by the variable-length coding unit 921, the data is input to the buffer memory 922 and output to the coded data output terminal 923 at a constant bit rate.

【0012】また,量子化された離散コサイン変換係数
は逆量子化部911にて逆量子化,逆離散コサイン変換
部912で逆離散コサイン変換された後,動き補償され
た前フレームのデータと加算器913で加算され,次フ
レームの動き補償予測のためにフレームメモリ914に
蓄えられる。さらに,フレーム内分散平均値算出部92
4において,符号化対象フレームのフレーム内分散の平
均値を算出し,次に符号化されるフレームのフレーム内
分散の平均値の推定値として用いられる。
The quantized discrete cosine transform coefficients are inversely quantized by an inverse quantizer 911 and inverse discrete cosine transformed by an inverse discrete cosine transform unit 912, and then added to the motion-compensated previous frame data. The data is added by the unit 913 and stored in the frame memory 914 for motion compensation prediction of the next frame. Further, the intra-frame variance average value calculation unit 92
In step 4, the average value of the intra-frame variance of the encoding target frame is calculated and used as the estimated value of the average value of the intra-frame variance of the next frame to be encoded.

【0013】このような方法によれば,画素値が平坦な
部分を細かく,変化の激しい部分は粗く量子化できるた
め,限られた情報量をマスキング効果に合わせて配分す
ることが可能となり,結果として符号化画像の画質を向
上させることができる。また,直前に符号化したフレー
ムのフレーム内分散の平均値を,符号化対象フレームの
フレーム内分散の平均値の予測値として用いるため,符
号化を行う前に,符号化対象フレームに対するフレーム
内分散の平均値を予め求める必要がない。
According to such a method, a portion where the pixel value is flat can be finely quantized and a portion where the pixel value changes rapidly can be roughly quantized, so that a limited amount of information can be distributed according to the masking effect. As a result, the image quality of the encoded image can be improved. In addition, since the average value of the intra-frame variance of the immediately preceding frame is used as a predicted value of the average value of the intra-frame variance of the current frame, the intra-frame variance of the current frame before encoding is performed. It is not necessary to find the average value of.

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従来の方法では,符号
化対象フレームの特徴量の分布状態として,直前に符号
化したフレームの特徴量の分布状態を推定値として使用
しているが,フレーム間で特徴量の分布状態が大きく変
化している場合,直前に符号化したフレームと符号化対
象フレームとで特徴量の分布状態が大きく異なることに
より推定が外れるという問題があった。
In the conventional method, the distribution of the feature of the immediately preceding frame is used as the estimated value as the distribution of the feature of the frame to be encoded. In the case where the distribution state of the feature amount changes greatly, there is a problem that the estimation is deviated because the distribution state of the feature amount differs greatly between the immediately preceding frame and the encoding target frame.

【0015】例として,図6にフレーム内分散の平均値
がフレーム間で大きく変化している場合を示す。図6に
示すように,フレーム間で特徴量の分布状態が大きく変
化している場合の量子化制御は以下のように行われる。
As an example, FIG. 6 shows a case where the average value of the intra-frame variance greatly changes between frames. As shown in FIG. 6, the quantization control in the case where the distribution state of the feature amount greatly changes between frames is performed as follows.

【0016】まず,図7(A)のように,推定値として
用いられる直前に符号化したフレームのフレーム内分散
の平均値が,符号化対象フレームのフレーム内分散の平
均値に比べ小さい場合,もし符号化対象フレームのフレ
ーム内分散の平均値を用いたとすれば,細かい量子化が
行われるように設定すべき小ブロックの一部が,推定値
として直前に符号化したフレームのフレーム内分散の平
均値を用いることにより,粗い量子化が行われてしまう
場合がある。
First, as shown in FIG. 7A, when the average value of the intra-frame variance of the immediately-encoded frame used as the estimated value is smaller than the average value of the intra-frame variance of the encoding target frame, If the average value of the intra-frame variance of the frame to be coded is used, a part of the small block to be set so that the fine quantization is performed is estimated as the estimated value of the intra-frame variance of the immediately coded frame. By using the average value, coarse quantization may be performed.

【0017】また,逆に図7(B)のように,推定値と
して用いられる直前に符号化したフレームのフレーム内
分散の平均値が,符号化対象フレームのフレーム内分散
の平均値に比べ大きい場合,もし符号化対象フレームの
フレーム内分散の平均値を用いたとすれば,粗い量子化
が行われるように設定すべき小ブロックの一部が,推定
値として直前に符号化したフレームのフレーム内分散の
平均値を用いることにより,細かい量子化が行われてし
まう場合がある。
On the other hand, as shown in FIG. 7B, the average value of the intra-frame variance of the immediately-encoded frame used as the estimated value is larger than the average value of the intra-frame variance of the encoding target frame. In this case, if the average value of the intra-frame variance of the frame to be coded is used, a part of the small block to be set so as to perform coarse quantization is used as an estimated value within the frame of the immediately coded frame. By using the average value of the variance, fine quantization may be performed.

【0018】このように,直前に符号化したフレームの
特徴量の分布状態と符号化対象フレームの特徴量の分布
状態が大きく異なるような画像信号の場合,不適切な量
子化ステップが設定され,量子化制御が適切に働かない
という問題があった。
As described above, in the case of an image signal in which the distribution state of the feature amount of the immediately preceding frame and the distribution state of the feature amount of the encoding target frame are significantly different, an inappropriate quantization step is set. There was a problem that the quantization control did not work properly.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明は,この問題点を
解決するためになされたものであって,以下に述べるよ
うな手段を備える。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve this problem, and has the following means.

【0020】図1は,本発明の原理ブロック図である。
まず,小ブロック分割手段1は,テレビジョン信号等の
ディジタル画像信号を入力し,符号化対象フレームの画
像データを小ブロックに分割する。小ブロック特徴量算
出手段2は,分割された小ブロック毎にその小ブロック
の性質を表す特徴量を算出する。フレーム特徴量分布状
態算出手段3は,小ブロック特徴量算出手段2の結果か
ら1フレームに渡っての特徴量の分布状態を調べ,その
結果をフレーム特徴量分布状態記憶手段4に格納する。
フレーム特徴量分布状態記憶手段4には,過去または未
来の複数のフレームの特徴量の分布状態が記憶されるこ
とになる。
FIG. 1 is a block diagram showing the principle of the present invention.
First, the small block dividing means 1 receives a digital image signal such as a television signal and divides the image data of the encoding target frame into small blocks. The small block feature value calculation means 2 calculates a feature value representing the property of each divided small block. The frame feature amount distribution state calculation unit 3 checks the distribution state of the feature amount over one frame from the result of the small block feature amount calculation unit 2 and stores the result in the frame feature amount distribution state storage unit 4.
The frame feature amount distribution state storage means 4 stores the feature amount distribution states of a plurality of past or future frames.

【0021】現フレーム特徴量分布状態推定手段5は,
フレーム特徴量分布状態記憶手段4に記憶されている過
去または未来の複数のフレームの特徴量の分布状態か
ら,符号化対象フレームの特徴量の分布状態を推定す
る。量子化特性決定手段6は,推定された符号化対象フ
レームの特徴量の分布状態と,小ブロック特徴量算出手
段2により符号化対象フレーム中の各小ブロック毎に求
められる特徴量とを参照することにより,符号化対象小
ブロックの量子化特性を決定する。
The current frame feature distribution state estimating means 5
The distribution state of the characteristic amount of the encoding target frame is estimated from the distribution state of the characteristic amount of a plurality of past or future frames stored in the frame characteristic amount distribution state storage unit 4. The quantization characteristic determination unit 6 refers to the estimated distribution state of the feature amount of the encoding target frame and the feature amount obtained for each small block in the encoding target frame by the small block feature amount calculation unit 2. Thereby, the quantization characteristic of the small block to be encoded is determined.

【0022】量子化手段7は,量子化特性決定手段6に
よって決定された量子化特性に従って小ブロック毎の量
子化を行う。可変長符号化手段8は,その結果について
符号化を行う。
The quantization means 7 performs quantization for each small block according to the quantization characteristics determined by the quantization characteristic determination means 6. The variable length coding means 8 codes the result.

【0023】[0023]

【作用】本発明では,符号化対象フレームより以前に符
号化された過去または未来の複数のフレームの特徴量の
分布状態を記憶しておく。次に,図2に示すように,符
号化対象フレームの特徴量の分布状態推定値を,記憶し
ておいた過去または未来の複数のフレームの特徴量の分
布状態を用いて推定する。
According to the present invention, the distribution state of the feature amounts of a plurality of past or future frames encoded before the frame to be encoded is stored. Next, as shown in FIG. 2, the distribution state estimation value of the feature amount of the encoding target frame is estimated using the stored distribution state of the feature amount of a plurality of past or future frames.

【0024】D′n =f(Dn-i ,…,Dn-1
n+1 ,…,Dn+j ) ここで,D′n は符号化対象フレームの特徴量の分布状
態推定値,Dk は既に符号化された過去または未来のフ
レームの特徴量の分布状態,i,jは,それぞれ符号化
対象フレームの特徴量分布状態の推定に用いる過去およ
び未来のフレーム数を表す。
D ′ n = f (D ni ,..., D n−1 ,
D n + 1 ,..., D n + j ) where D ′ n is the estimated value of the distribution of the feature of the encoding target frame, and D k is the distribution of the feature of the already encoded past or future frame. The states i and j represent the number of past and future frames used for estimating the feature distribution state of the encoding target frame, respectively.

【0025】このようにすれば,符号化対象フレームの
特徴量の分布状態を推定する際,符号化対象フレームの
特徴量の分布状態と推定値との誤差を小さくすることが
できる。
In this manner, when estimating the distribution of the feature of the encoding target frame, the error between the distribution of the feature of the encoding target frame and the estimated value can be reduced.

【0026】[0026]

【実施例】図3は本発明の実施例のブロック構成を示す
図である。本実施例では,画像符号化方法としてMPE
G2等で用いられるような動き補償+離散コサイン変換
符号化を使用し,特徴量としてフレーム内分散,分布状
態の指標としてフレーム全体での平均値を用い,符号化
対象フレームの輝度分散の平均値を,直前に符号化され
た2フレームのフレーム内分散の平均値から線形近似に
より推定する場合を想定する。また,過去からの動き補
償のみを用いるフレーム(以下,Pピクチャという)と
過去および未来からの動き補償を用いるフレーム(以
下,Bピクチャという)を以下のような構造で符号化を
する場合とする。
FIG. 3 is a diagram showing a block configuration of an embodiment of the present invention. In the present embodiment, MPE is used as the image encoding method.
Using motion compensation + discrete cosine transform coding as used in G2, etc., using the intra-frame variance as a feature value, the average value of the entire frame as an index of the distribution state, and the average value of the luminance variance of the encoding target frame Is estimated from the average value of the intra-frame variances of the two frames encoded immediately before by linear approximation. Also, assume that a frame using only motion compensation from the past (hereinafter, referred to as a P picture) and a frame using motion compensation from the past and the future (hereinafter, referred to as a B picture) are encoded with the following structure. .

【0027】 …Bn-2 n-1 n-1 n n n+1 n+1 n+2 n+2 n+3 … また,実際の符号化の順序は以下の通りとする。 …Pn-1 n-2 n n-1 n+1 n n+2 n+1 n+3 n+2 … まず,入力端子101から入力された画像は,小ブロッ
ク分割部102にてN×Nの小ブロックに分割される。
小ブロックの画像信号103とフレームメモリ114に
蓄えられている1フレーム前の画像信号とから,動きベ
クトル検出部104において動きベクトル105が求め
られ,この動きベクトル105を基にして動き補償部1
06において動き補償が行われ,減算器107にて動き
補償予測誤差信号108が求められた後,動き補償予測
誤差信号108に対し,離散コサイン変換部109で離
散コサイン変換が行われる。
... B n−2 P n−1 B n−1 P n B n P n + 1 B n + 1 P n + 2 B n + 2 P n + 3 . It is as follows. It is ... P n-1 B n- 2 P n B n-1 P n + 1 B n P n + 2 B n + 1 P n + 3 B n + 2 ... First, inputted from the input terminal 101 image, The small block dividing unit 102 divides the image into N × N small blocks.
A motion vector detection unit 104 obtains a motion vector 105 from the image signal 103 of the small block and the image signal of the previous frame stored in the frame memory 114, and the motion compensation unit 1
At 06, motion compensation is performed. After the motion compensation prediction error signal 108 is obtained by the subtractor 107, the discrete cosine transform unit 109 performs discrete cosine transform on the motion compensation prediction error signal 108.

【0028】一方,小ブロック分割された画像信号10
3に対してフレーム内分散算出部115において以下の
計算によりフレーム内分散116が求められ,量子化ス
テップ計算部117へ送られる。
On the other hand, the image signal 10 divided into small blocks
For 3, the intra-frame variance calculation unit 115 obtains the intra-frame variance 116 by the following calculation, and sends it to the quantization step calculation unit 117.

【0029】 V=Σj Σi (sij−sM 2 /(N×N) ただし,sijは小ブロック内の画素値,sM はその平均
を表す。また,Σj はj=1からNまでの総和,Σi
i=1からNまでの総和を表す。
V = Σ j Σ i (s ij −s M ) 2 / (N × N) where s ij represents a pixel value in a small block, and s M represents an average thereof. Also, はj represents the sum from j = 1 to N, and Σ i represents the sum from i = 1 to N.

【0030】続いて,フレーム内分散平均値推定部12
5において,フレーム内分散平均値メモリ127〜12
8に記憶されている符号化対象フレームの直前に符号化
された2フレームのフレーム内分散の平均値Dn-1 ,D
n-2 から,線形近似より符号化対象フレームのフレーム
内分散の平均値が推定される。この線形近似は次のよう
に行われる。
Subsequently, the intra-frame variance average value estimating unit 12
5, the intra-frame variance average memories 127 to 12
8, the average values D n-1 and D n of the intra-frame variances of the two frames coded immediately before the frame to be coded.
From n-2 , the average value of the intra-frame variance of the encoding target frame is estimated by linear approximation. This linear approximation is performed as follows.

【0031】まず,Pピクチャの場合には,符号化対象
フレームをPn とすると,直前に符号化された2フレー
ムはDn-2 =Pn-1 およびDn-1 =Bn-2 となる。よっ
て,このPn-1 ,Bn-2 のフレーム内分散の平均値から
Pnを線形近似して推定する。図4(A)にPピクチャ
の場合のフレーム内分散の平均値の推定方法を示す。同
図から明らかなように,推定値D′Pnは次式から求めら
れる。
First, in the case of a P picture, assuming that the frame to be encoded is P n , the two frames encoded immediately before are D n−2 = P n−1 and D n−1 = B n−2. Becomes Therefore, D Pn is estimated by linear approximation from the average values of the intra - frame variances of P n-1 and B n-2 . FIG. 4A shows a method of estimating the average value of the intra-frame variance in the case of a P picture. As is clear from the figure, the estimated value D' Pn is obtained from the following equation.

【0032】D′Pn=−2・DBn-2+3・DPn-1 また,Bピクチャの場合には,符号化対象フレームをB
n とすると,直前に符号化された2フレームはDn-2
n-1 およびDn-1 =Pn+1 となる。よって,このB
n-1 ,Pn+1 のフレーム内分散の平均値からDBnを線形
近似して推定する。図4(B)にBピクチャの場合のフ
レーム内分散の平均値の推定方法を示す。同図から明ら
かなように,推定値D′Bnは次式から求められる。
D ′ Pn = −2 · D Bn−2 + 3 · D Pn−1 In the case of a B picture, the frame to be coded is
Assuming that n , the two frames encoded immediately before are D n−2 =
B n-1 and D n-1 = P n + 1 . Therefore, this B
DBn is estimated by linear approximation from the average value of the intra-frame variances of n-1 and Pn + 1 . FIG. 4B shows a method of estimating the average value of intra-frame variance in the case of a B picture. As is clear from the figure, the estimated value D' Bn is obtained from the following equation.

【0033】D′Bn=(DBn-1+2・DPn+1)/3 次に,量子化ステップ計算部117において,フレーム
内分散平均値推定部125にて推定された符号化対象フ
レームのフレーム内分散平均値の推定値(D′ n )12
6を用いて,各小ブロック毎に求められるフレーム内分
散Vの大小判定が行われる。この大小関係を表すパラメ
ータAは,次式より計算される。
D 'Bn= (DBn-1+ 2 · DPn + 1) / 3 Next, in the quantization step calculation unit 117, the frame
The encoding target file estimated by the internal variance average value estimation unit 125
Estimated value of the intra-frame variance average (D ′ n) 12
6, the amount within the frame obtained for each small block
The magnitude of the scatter V is determined. A parameter that represents this magnitude relationship
Data A is calculated by the following equation.

【0034】 A=(2・V+D′n )/(V+2・D′n ) Aは,各小ブロック毎に求められるフレーム内分散
(V)116が符号化対象フレームのフレーム内分散平
均値の推定値(D′n )126より小さい場合には,
0.5を最小値として1.0より小さい値となり,各小
ブロック毎に求められるフレーム内分散(V)116が
符号化対象フレームのフレーム内分散平均値の推定値
(D′n )126より大きい場合には,2.0を最大値
として1.0より大きい値となる。このAにより,バッ
ファメモリ占有量118から求まる量子化ステップQは
補正され,実際に用いられる量子化ステップ(Qact
119が決定される。
A = (2 · V + D ′ n ) / (V + 2 · D ′ n ) A is the intra-frame variance (V) 116 obtained for each small block is the estimation of the intra-frame variance average value of the encoding target frame. If the value (D ' n ) is smaller than 126,
Becomes a value less than 1.0 to 0.5 as the minimum value, from each small block basis in the frame variance obtained (V) 116 is an estimate of the frame in a distributed average values of the encoding target frame (D 'n) 126 If it is larger, the maximum value will be 2.0 and the value will be larger than 1.0. With this A, the quantization step Q obtained from the buffer memory occupancy 118 is corrected, and the quantization step (Q act ) actually used is corrected.
119 is determined.

【0035】Qact =A・Q バッファメモリ占有量118から求められる量子化ステ
ップQをAにて補正することにより,各小ブロック毎に
求められるフレーム内分散(V)116が大きい部分は
粗い量子化ステップを設定し,小さい部分は細かく設定
する処理がなされる。
Q act = A · Q By correcting the quantization step Q obtained from the buffer memory occupancy 118 by A, a portion where the intra-frame variance (V) 116 obtained for each small block is large is a coarse quantum The process for setting the conversion step and setting the small portion finely is performed.

【0036】決定された量子化ステップ(Qact )11
9を使って,離散コサイン変換係数120は量子化部1
10で量子化され,可変長符号化部121で可変長符号
化された後,バッファメモリ122に入力され,一定の
ビットレートで符号化データ出力端子123に出力され
る。
The determined quantization step (Q act ) 11
9, the discrete cosine transform coefficients 120
After being quantized by 10 and subjected to variable-length encoding by the variable-length encoding unit 121, the data is input to the buffer memory 122 and output to the encoded data output terminal 123 at a constant bit rate.

【0037】また,量子化された離散コサイン変換係数
は逆量子化部111にて逆量子化,逆離散コサイン変換
部112で逆離散コサイン変換された後,動き補償され
た前フレームのデータと加算器113で加算され,次フ
レームの動き補償予測のためにフレームメモリ114に
蓄えられる。
The quantized discrete cosine transform coefficients are inversely quantized by an inverse quantizer 111, inverse discrete cosine transformed by an inverse discrete cosine transform unit 112, and added to data of a motion-compensated previous frame. The data is added by the adder 113 and stored in the frame memory 114 for motion compensation prediction of the next frame.

【0038】また,フレーム先頭検出部129におい
て,符号化対象フレームの入力が検出されると,スイッ
チ130〜131が閉じられ,フレーム内分散平均値メ
モリ127に記憶されている2フレーム前に符号化され
たフレームのフレーム内分散平均がフレーム内分散平均
値メモリ128に転送され,フレーム内分散平均値メモ
リ127には,フレーム内分散平均値算出部124によ
り算出された直前に符号化されたフレームのフレーム内
分散平均値が記憶される。
When the frame head detecting section 129 detects the input of the frame to be coded, the switches 130 to 131 are closed, and the coding before the frame stored in the intra-frame variance average value memory 127 is performed. The intra-frame variance average of the obtained frame is transferred to the intra-frame variance average value memory 128, and is stored in the intra-frame variance average value memory 127 for the immediately encoded frame calculated by the intra-frame variance average value calculation unit 124. The intra-frame variance average is stored.

【0039】以上述べた実施例では,画像信号符号化方
法を動き補償+離散コサイン変換符号化,特徴量をフレ
ーム内分散,特徴量の分布状態の指標を平均値とした
が,これにとらわれるものではない。さらに,推定に用
いる過去または未来のフレームとその数,符号化対象フ
レームの特徴量の分布状態推定方法,量子化制御パラメ
ータの算出法についても,本発明の実施にあたっては任
意に定めることができる。
In the embodiment described above, the image signal encoding method is motion compensation + discrete cosine transform encoding, the feature amount is the variance in the frame, and the index of the distribution state of the feature amount is the average value. is not. Further, a past or future frame and its number used for estimation, a method of estimating the distribution state of the feature amount of the encoding target frame, and a method of calculating the quantization control parameter can be arbitrarily determined in the embodiment of the present invention.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
画像信号の局所的な特徴に対して,適応的に量子化制御
を行う際に,予め符号化対象フレームの特徴量の分布状
態を求めることなく,劣化の目立ちやすい領域と劣化の
目立たない領域に対して適切な量子化ステップの設定が
可能となる。結果として,劣化の目立ちやすい領域で
は,細かい量子化を行うことで劣化を目立たなくするこ
とができ,逆に劣化の目立たない領域では粗い量子化を
行うことで情報量を削減できるため,一定の情報量のも
とで視覚的な劣化が低減でき,画質を向上させることが
可能となる。
As described above, according to the present invention,
When performing adaptive quantization control on local features of an image signal, the distribution of the feature amount of the encoding target frame is not determined in advance, and the region where degradation is conspicuous and the region where degradation is not conspicuous are determined. It is possible to set an appropriate quantization step. As a result, in regions where deterioration is conspicuous, fine quantization can be used to make the deterioration inconspicuous, and in regions where deterioration is not noticeable, the amount of information can be reduced by performing coarse quantization. Visual deterioration can be reduced under the amount of information, and image quality can be improved.

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

【図1】本発明の原理ブロック図である。FIG. 1 is a principle block diagram of the present invention.

【図2】符号化対象フレームの特徴量の分布状態の推定
値を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an estimated value of a distribution state of a feature amount of an encoding target frame.

【図3】本発明の実施例におけるブロック構成図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【図4】フレーム内分散の平均値の推定方法を説明する
図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method for estimating an average value of intra-frame variance.

【図5】従来の符号化装置の構成例を示す図である。FIG. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional encoding device.

【図6】特徴量の分布状態の変化と推定値を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram illustrating a change in a distribution state of a feature amount and an estimated value.

【図7】特徴量の分布状態の予測誤差による量子化制御
への影響を示す図である。
FIG. 7 is a diagram illustrating an influence on a quantization control due to a prediction error of a distribution state of a feature amount.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 小ブロック分割手段 2 小ブロック特徴量算出手段 3 フレーム特徴量分布状態算出手段 4 フレーム特徴量分布状態記憶手段 5 現フレーム特徴量分布状態推定手段 6 量子化特性決定手段 7 量子化手段 8 可変長符号化手段 101 入力端子 102 小ブロック分割部 103 小ブロックの画像信号 104 動きベクトル検出部 105 動きベクトル 106 動き補償部 107 減算器 108 動き補償予測誤差信号 109 離散コサイン変換部 110 量子化部 111 逆量子化部 112 逆離散コサイン変換 113 加算器 114 フレームメモリ 115 フレーム内分散算出部 116 フレーム内分散 117 量子化ステップ計算部 118 バッファメモリ占有量 119 量子化ステップ 120 離散コサイン変換係数 121 可変長符号化部 122 バッファメモリ 123 出力端子 124 フレーム内分散平均値算出部 125 フレーム内分散平均値推定部 126 フレーム内分散平均値の推定値 127〜128 フレーム内分散平均値メモリ 129 フレーム先頭検出部 130〜131 スイッチ DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Small block division means 2 Small block feature quantity calculation means 3 Frame feature quantity distribution state calculation means 4 Frame feature quantity distribution state storage means 5 Current frame feature quantity distribution state estimation means 6 Quantization characteristic determination means 7 Quantization means 8 Variable length Encoding means 101 Input terminal 102 Small block division unit 103 Small block image signal 104 Motion vector detection unit 105 Motion vector 106 Motion compensation unit 107 Subtractor 108 Motion compensation prediction error signal 109 Discrete cosine transform unit 110 Quantization unit 111 Inverse quantum Transformer 112 Inverse discrete cosine transform 113 Adder 114 Frame memory 115 In-frame variance calculator 116 In-frame variance 117 Quantization step calculator 118 Buffer memory occupancy 119 Quantization step 120 Discrete cosine transform coefficient 121 Variable length encoder 1 Reference Signs List 22 buffer memory 123 output terminal 124 intra-frame variance average value calculation unit 125 intra-frame variance average value estimation unit 126 estimated value of intra-frame variance average value 127-128 intra-frame variance average value memory 129 frame head detection unit 130-131 switch

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 ディジタル画像信号に対し,画像データ
の特徴量の分布状態に従って量子化特性を変化させて符
号化を行う画像信号符号化装置において, 符号化対象フレームの画像データを小ブロックに分割す
る手段と, 小ブロック毎にその小ブロックの性質を表す特徴量とし
て画素値に関するフレーム内分散を求める手段と, 1フレームに渡っての特徴量の分布状態として前記小ブ
ロック毎に求められたフレーム内分散の平均値を調べて
記憶する手段と, 過去または未来の複数のフレームの前記特徴量の分布状
態から符号化対象フレームの特徴量の分布状態を推定す
る手段と, 推定された符号化対象フレームの特徴量の分布状態と符
号化対象フレーム中の各小ブロック毎に求められる特徴
量を参照することにより,符号化対象小ブロックの量子
化特性を決定する手段とを有することを特徴とする画像
信号符号化装置。
1. An image signal encoding apparatus for encoding a digital image signal by changing a quantization characteristic according to a distribution state of a feature amount of image data, wherein the image data of an encoding target frame is divided into small blocks. means for, and a feature quantity that represents the nature of the small block for each small block
Means for determining a frame variance for the pixel value each, the small blanking as distribution of the characteristic quantity of over one frame
Means for storing check the average value in the frame is determined for each lock dispersion, means for estimating the distribution of the feature values of the encoding target frame from the feature quantity of distribution of the plurality of frames in the past or future Means for determining the quantization characteristic of the encoding target small block by referring to the estimated distribution state of the characteristic amount of the encoding target frame and the characteristic amount obtained for each small block in the encoding target frame; An image signal encoding device comprising:
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