JP3277116B2 - 動画像符号化装置および動画像復号化装置 - Google Patents
動画像符号化装置および動画像復号化装置Info
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は動画像符号化装置お
よび動画像復号化装置に関し、詳細には、適応的動き補
償フレーム間予測方式を備えた動画像符号化装置および
動画像復号化装置に関する。
よび動画像復号化装置に関し、詳細には、適応的動き補
償フレーム間予測方式を備えた動画像符号化装置および
動画像復号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来では ＩＳＤＮ(Integrated Service
s Digital Network)網などの高速ディジタル網におい
て、テレビ電話やテレビ会議システムなどの動画像通信
が実現されていた。近年、ＰＨＳ(Personal Handyphone
System)に代表される無線伝送網の進展、およびＰＳＴ
Ｎ(Public Switching Telephone Network)網におけるデ
ータ変調・復調技術の進展、さらに画像圧縮技術の進展
に伴い、より低ビットレート網における動画像通信への
要求が高まっている。一般にテレビ電話やテレビ会議シ
ステムのように、動画像情報を伝送する場合において
は、動画像の情報量が膨大なのに対して、伝送に用いる
回線の回線速度やコストの点から、伝送する動画像の情
報量を圧縮符号化し、情報量を少なくして伝送する事が
必要となってくる。
s Digital Network)網などの高速ディジタル網におい
て、テレビ電話やテレビ会議システムなどの動画像通信
が実現されていた。近年、ＰＨＳ(Personal Handyphone
System)に代表される無線伝送網の進展、およびＰＳＴ
Ｎ(Public Switching Telephone Network)網におけるデ
ータ変調・復調技術の進展、さらに画像圧縮技術の進展
に伴い、より低ビットレート網における動画像通信への
要求が高まっている。一般にテレビ電話やテレビ会議シ
ステムのように、動画像情報を伝送する場合において
は、動画像の情報量が膨大なのに対して、伝送に用いる
回線の回線速度やコストの点から、伝送する動画像の情
報量を圧縮符号化し、情報量を少なくして伝送する事が
必要となってくる。
【０００３】動画像情報を圧縮する符号化方式として
は、Ｈ．２６１、ＭＰＥＧ−１(Moving Picture Coding
Expert Group)、ＭＰＥＧ−２などがすでに国際標準化
されている。さらに６４ｋｂｐｓ以下の超低ビットレー
トでの符号化方式としてＭＰＥＧ−４の標準化活動が進
められている。現在標準化されている動画像映像符号化
方式では、フレーム間予測符号化およびフレーム内符号
化を組み合わせて行なうハイブリッド映像符号化方式を
採用している。フレーム間予測符号化は、動画像を符号
化する際に参照画像から予測画像を生成し、現画像との
差分を符号化することで符号量を減少させ伝送すること
で伝送路の効率的な利用を図るものである。
は、Ｈ．２６１、ＭＰＥＧ−１(Moving Picture Coding
Expert Group)、ＭＰＥＧ−２などがすでに国際標準化
されている。さらに６４ｋｂｐｓ以下の超低ビットレー
トでの符号化方式としてＭＰＥＧ−４の標準化活動が進
められている。現在標準化されている動画像映像符号化
方式では、フレーム間予測符号化およびフレーム内符号
化を組み合わせて行なうハイブリッド映像符号化方式を
採用している。フレーム間予測符号化は、動画像を符号
化する際に参照画像から予測画像を生成し、現画像との
差分を符号化することで符号量を減少させ伝送すること
で伝送路の効率的な利用を図るものである。
【０００４】従来の動画像符号化装置の全体の動作を説
明する。従来の動画像符号化装置の全体の構成例を図３
に示す。ここで、動き補償フレーム間予測符号化を行な
っている場合の定常状態としてフレームメモリ部１６
に、予測画像を生成する際に使用される参照画像が記憶
されているとする。入力画像が動画像符号化装置に入力
され、減算部１１および動き補償フレーム間予測部１７
に入力される。動き補償フレーム間予測部１７では、フ
レームメモリ部１６に記憶された参照画像と入力画像か
ら動き予測を行ない、減算部１１に対して予測画像を出
力する。また、予測の際に得られた動きベクトルなどの
サイド情報を符号化し、符号化サイド情報を出力する。
明する。従来の動画像符号化装置の全体の構成例を図３
に示す。ここで、動き補償フレーム間予測符号化を行な
っている場合の定常状態としてフレームメモリ部１６
に、予測画像を生成する際に使用される参照画像が記憶
されているとする。入力画像が動画像符号化装置に入力
され、減算部１１および動き補償フレーム間予測部１７
に入力される。動き補償フレーム間予測部１７では、フ
レームメモリ部１６に記憶された参照画像と入力画像か
ら動き予測を行ない、減算部１１に対して予測画像を出
力する。また、予測の際に得られた動きベクトルなどの
サイド情報を符号化し、符号化サイド情報を出力する。
【０００５】減算部１１は、入力画像から動き補償フレ
ーム間予測部１７より入力した予測画像を減算し、減算
した結果（予測誤差情報）を画像符号化部１２に出力す
る。
ーム間予測部１７より入力した予測画像を減算し、減算
した結果（予測誤差情報）を画像符号化部１２に出力す
る。
【０００６】画像符号化部１２は、入力された予測誤差
信号をＤＣＴ(Discrete Cosine Transform)変換などの
空間変換および量子化を行ない、符号化画像情報として
出力する。同時に、画像符号化部１２から出力された符
号化画像情報は、画像復号部１４によりローカル復号さ
れ、加算部１５に出力される。加算部１５では動き補償
フレーム間予測部１７から出力された予測画像と画像復
号化部１４より出力された予測誤差情報を加算し、新た
な参照画像を生成し、フレームメモリ部１６へ出力す
る。
信号をＤＣＴ(Discrete Cosine Transform)変換などの
空間変換および量子化を行ない、符号化画像情報として
出力する。同時に、画像符号化部１２から出力された符
号化画像情報は、画像復号部１４によりローカル復号さ
れ、加算部１５に出力される。加算部１５では動き補償
フレーム間予測部１７から出力された予測画像と画像復
号化部１４より出力された予測誤差情報を加算し、新た
な参照画像を生成し、フレームメモリ部１６へ出力す
る。
【０００７】フレームメモリ部１６は、加算部１５より
出力された新たな参照画像を記憶し、次の入力画像の符
号化の際に前記動き補償フレーム間予測部１７に出力さ
れる。以上、説明したような動作を繰り返すことによ
り、動画像符号化装置では連続した符号化画像情報（予
測誤差情報）および符号化サイド情報の出力を行なう。
出力された新たな参照画像を記憶し、次の入力画像の符
号化の際に前記動き補償フレーム間予測部１７に出力さ
れる。以上、説明したような動作を繰り返すことによ
り、動画像符号化装置では連続した符号化画像情報（予
測誤差情報）および符号化サイド情報の出力を行なう。
【０００８】次に、従来の動画像復号化装置の全体の動
作を説明する。従来の動画像復号化装置の全体の構成例
を図４に示す。ここで、動き補償フレーム間予測符号化
を行なっている場合の定常状態としてフレームメモリ部
２４に、予測画像を生成する際に使用される参照画像が
記憶されているとする。動画像復号化装置に入力された
符号化画像情報は、画像復号化部２１に入力される。前
記画像復号化部２１では、画像符号化装置における画像
復号化部１４と同一で符号化画像情報を復号し、得られ
た誤差画像を加算部２２に出力する。
作を説明する。従来の動画像復号化装置の全体の構成例
を図４に示す。ここで、動き補償フレーム間予測符号化
を行なっている場合の定常状態としてフレームメモリ部
２４に、予測画像を生成する際に使用される参照画像が
記憶されているとする。動画像復号化装置に入力された
符号化画像情報は、画像復号化部２１に入力される。前
記画像復号化部２１では、画像符号化装置における画像
復号化部１４と同一で符号化画像情報を復号し、得られ
た誤差画像を加算部２２に出力する。
【０００９】一方、動画像復号化装置に入力された符号
化サイド情報は、動き補償フレーム間予測部２３に入力
される。
化サイド情報は、動き補償フレーム間予測部２３に入力
される。
【００１０】動き補償フレーム間予測部２３は、入力さ
れた符号化サイド情報を復号し、動きベクトルなどのサ
イド情報を得る。さらに得たサイド情報とフレームメモ
リ部２４から入力される参照画像より予測画像を生成
し、加算部２２に出力する。加算部２２は、画像復号化
部２１より出力された誤差画像と動き補償フレーム間予
測部２３より出力された予測画像の加算を行ない、出力
画像を得る。この出力画像は、出力画像として動画像復
号化装置から出力され、同時にフレームメモリ部２４に
対しても出力される。
れた符号化サイド情報を復号し、動きベクトルなどのサ
イド情報を得る。さらに得たサイド情報とフレームメモ
リ部２４から入力される参照画像より予測画像を生成
し、加算部２２に出力する。加算部２２は、画像復号化
部２１より出力された誤差画像と動き補償フレーム間予
測部２３より出力された予測画像の加算を行ない、出力
画像を得る。この出力画像は、出力画像として動画像復
号化装置から出力され、同時にフレームメモリ部２４に
対しても出力される。
【００１１】フレームメモリ部２４は、加算部２２より
出力された新たな参照画像を記憶し、次の画像の復号化
の際に動き補償フレーム間予測部２３に出力される。以
上、説明したような動作を繰り返すことにより、動画像
復号化装置では連続した出力画像の出力を行なう。
出力された新たな参照画像を記憶し、次の画像の復号化
の際に動き補償フレーム間予測部２３に出力される。以
上、説明したような動作を繰り返すことにより、動画像
復号化装置では連続した出力画像の出力を行なう。
【００１２】次に、動画像符号化装置および動画像復号
化装置における動き補償フレーム間予測部の動作および
各部で用いられる方式について説明する。まず、動画像
符号化装置における動き補償フレーム間予測部１７の構
成例および動作を説明する。図５に示すように、動き補
償フレーム間予測部１７は、動きベクトル探索部４１、
予測フレーム生成部４２、サイド情報符号化部４３から
構成されている。
化装置における動き補償フレーム間予測部の動作および
各部で用いられる方式について説明する。まず、動画像
符号化装置における動き補償フレーム間予測部１７の構
成例および動作を説明する。図５に示すように、動き補
償フレーム間予測部１７は、動きベクトル探索部４１、
予測フレーム生成部４２、サイド情報符号化部４３から
構成されている。
【００１３】動きベクトル探索部４１は、入力された入
力画像とフレームメモリ部１６から入力された参照画像
より動きベクトルを探索し予測フレーム生成部４２に出
力する。予測フレーム生成部４２は、入力された動きベ
クトルと参照画像よりブロック移動、アフィン変換、双
線形変換などの予測方式のいずれか一つを用いて予測画
像を生成する。
力画像とフレームメモリ部１６から入力された参照画像
より動きベクトルを探索し予測フレーム生成部４２に出
力する。予測フレーム生成部４２は、入力された動きベ
クトルと参照画像よりブロック移動、アフィン変換、双
線形変換などの予測方式のいずれか一つを用いて予測画
像を生成する。
【００１４】また、予測画像の生成の際には、領域情
報、動きベクトルなどのサイド情報が得られる。生成さ
れた予測画像は、減算部１１および加算部１５に出力さ
れ、サイド情報は、サイド情報符号化部４３に出力され
る。サイド情報符号化部４３は予測フレーム生成部４２
より入力されたサイド情報を符号化し、符号化サイド情
報として出力する。
報、動きベクトルなどのサイド情報が得られる。生成さ
れた予測画像は、減算部１１および加算部１５に出力さ
れ、サイド情報は、サイド情報符号化部４３に出力され
る。サイド情報符号化部４３は予測フレーム生成部４２
より入力されたサイド情報を符号化し、符号化サイド情
報として出力する。
【００１５】次に、動画像復号化装置における動き補償
フレーム間予測部２３の構成および動作を説明する。図
６に示すように、動き補償フレーム間予測部２３は、予
測フレーム生成部５１、サイド情報復号化部５２から構
成されている。前記動き補償フレーム間予測部２３に入
力された符号化サイド情報は、サイド情報復号化部５２
に入力される。
フレーム間予測部２３の構成および動作を説明する。図
６に示すように、動き補償フレーム間予測部２３は、予
測フレーム生成部５１、サイド情報復号化部５２から構
成されている。前記動き補償フレーム間予測部２３に入
力された符号化サイド情報は、サイド情報復号化部５２
に入力される。
【００１６】サイド情報復号化部５２では、入力された
符号化サイド情報を復号し、領域情報、動きベクトルな
どのサイド情報を得、予測フレーム生成部５１に出力す
る。予測フレーム生成部５１は、サイド情報復号化部５
２より入力されたサイド情報およびフレームメモリ部２
４より入力された参照画像よりフレーム間予測処理を行
ない、得られた予測画像を加算部２２に出力する。
符号化サイド情報を復号し、領域情報、動きベクトルな
どのサイド情報を得、予測フレーム生成部５１に出力す
る。予測フレーム生成部５１は、サイド情報復号化部５
２より入力されたサイド情報およびフレームメモリ部２
４より入力された参照画像よりフレーム間予測処理を行
ない、得られた予測画像を加算部２２に出力する。
【００１７】次に、アフィン変換について説明する。ア
フィン変換は、ある画像フレームから別の画像フレーム
への写像を６つのパラメータにより表現することにより
行われる。一般的に、アフィンパラメータの計算の簡便
化などの理由によりアフィン変換は、三角形領域を対象
として行われる。前方向予測を行う場合のアフィン変換
を用いたフレーム間予測の説明図を図１０に示す。現画
像フレームのコントロールグリッド点Ａ，Ｂ，Ｃの動き
ベクトルを探索した結果、参照フレームのコントロール
グリッド点Ａ′，Ｂ′，Ｃ′が対応する位置であったと
する。
フィン変換は、ある画像フレームから別の画像フレーム
への写像を６つのパラメータにより表現することにより
行われる。一般的に、アフィンパラメータの計算の簡便
化などの理由によりアフィン変換は、三角形領域を対象
として行われる。前方向予測を行う場合のアフィン変換
を用いたフレーム間予測の説明図を図１０に示す。現画
像フレームのコントロールグリッド点Ａ，Ｂ，Ｃの動き
ベクトルを探索した結果、参照フレームのコントロール
グリッド点Ａ′，Ｂ′，Ｃ′が対応する位置であったと
する。
【００１８】アフィンパラメータを求めるためには、ま
ず、４つのコントロールグリッド点のうち３点を選択し
領域の分割を行う。例えば、現画像フレームでは、Ａ，
Ｂ，ＣとＢ，Ｃ，Ｄのような領域の分割を行う。対応し
て参照画像フレームでは、Ａ′，Ｂ′，Ｃ′とＢ′，
Ｃ′，Ｄ′に分割される。領域を三角形に分割した後、
各三角形の頂点の位置（一方が頂点の位置で、片方が動
きベクトルでもよい）よりアフィンパラメータを計算す
る。
ず、４つのコントロールグリッド点のうち３点を選択し
領域の分割を行う。例えば、現画像フレームでは、Ａ，
Ｂ，ＣとＢ，Ｃ，Ｄのような領域の分割を行う。対応し
て参照画像フレームでは、Ａ′，Ｂ′，Ｃ′とＢ′，
Ｃ′，Ｄ′に分割される。領域を三角形に分割した後、
各三角形の頂点の位置（一方が頂点の位置で、片方が動
きベクトルでもよい）よりアフィンパラメータを計算す
る。
【００１９】そして、求められたアフィンパラメータよ
り分割された三角形領域の内部の画素全てを予測画像フ
レームに写像することにより予測画像フレームを生成す
る。この際、参照画像フレーム中で参照画像フレーム中
で参照される画素位置が整数でなかった場合には、双線
形内挿などの予測値の補間を行い予測画像フレームの画
素値の決定を行う。以上の処理を行なうことにより予測
画像を生成する。
り分割された三角形領域の内部の画素全てを予測画像フ
レームに写像することにより予測画像フレームを生成す
る。この際、参照画像フレーム中で参照画像フレーム中
で参照される画素位置が整数でなかった場合には、双線
形内挿などの予測値の補間を行い予測画像フレームの画
素値の決定を行う。以上の処理を行なうことにより予測
画像を生成する。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】動き補償フレーム間予
測として用いられる方式が固定的に決められていたた
め、アフィン変換を用いた動き補償フレーム間予測方式
を用いた場合に、ブロック移動を用いた動き補償フレー
ム間予測方式で予測を表現した方が、全体としての符号
量が減少することがあるが対応できないという問題点が
あった。また、アフィン変換を用いた動き補償フレーム
間予測方式において、領域を分割する際に、被写体の形
状・大きさ・位置によって、予測効率が十分でないこと
があるという問題点があった。
測として用いられる方式が固定的に決められていたた
め、アフィン変換を用いた動き補償フレーム間予測方式
を用いた場合に、ブロック移動を用いた動き補償フレー
ム間予測方式で予測を表現した方が、全体としての符号
量が減少することがあるが対応できないという問題点が
あった。また、アフィン変換を用いた動き補償フレーム
間予測方式において、領域を分割する際に、被写体の形
状・大きさ・位置によって、予測効率が十分でないこと
があるという問題点があった。
【００２１】
【課題を解決するための手段】本願の第１の発明は、適
応的動き補償フレーム間予測を行うことにより得た予測
画像フレームと入力画像フレームとの差を予測誤差情報
として符号化する動画像符号化装置であって、既に符号
化され復号された映像信号を記憶しておくためのフレー
ムメモリと、前記入力画像フレームと前記フレームメモ
リから読み出した映像信号とから動きベクトルを探索す
る動きベクトル探索部と、画像フレームをサイズが可変
である複数の処理領域に分割し、前記動きベクトルを用
いて該処理領域毎に複数の動き補償フレーム間予測方式
により、前記フレームメモリに記憶された映像信号から
複数の予測画像を生成する予測部と、符号化効率が最適
となるように、前記予測部で分割する処理領域および前
記予測部で用いる動き補償フレーム間予測方式を決定
し、領域情報、予測モード情報、動きベクトルを含むサ
イド情報と予測画像フレームとを出力する領域予測決定
部と、前記領域予測決定部から出力されるサイド情報を
符号化するサイド情報符号化部とを具備したことを特徴
とする。本願の第２の発明は、前記処理領域が、予め決
められた大きさの単位領域、および該単位領域を更に細
かく分割した小領域であることを特徴とする。本願の第
３の発明は、前記動き補償フレーム間予測方式が、少な
くともブロック移動、アフィン変換、双線形変換、バッ
クグラウンド予測のいずれかを含むことを特徴とする。
本願の第４の発明は、前記単位領域が、矩形領域であ
り、前記小領域が、前記矩形領域を斜め方向に２分割も
しくは４分割した三角形の領域であることを特徴とす
る。本願の第５の発明は、適応的動き補償フレーム間予
測を行うことにより得た予測画像フレームと動画像符号
化装置より伝送された予測誤差情報とから画像フレーム
を復元する動画像復号化装置であって、既に復号化され
た映像信号を記憶しておくためのフレームメモリと、領
域情報、予測モード情報、動きベクトルを含むサイド情
報を復号するサイド情報復号化部と、画像フレームをサ
イズが可変である複数の処理領域に分割し、前記動きベ
クトルを用いて該処理領域毎に複数の動き補償フレーム
間予測方式により、前記フレームメモリに記憶された映
像信号から複数の予測画像を生成する予測部と、前記領
域情報、予測モード情報に基づいて、前記予測部からの
予測画像を選択し、予測画像フレームを生成する領域予
測選択部とを具備したことを特徴とする。本願の第６の
発明は、前記処理領域が、予め決められた大きさの単位
領域、および該単位領域を更に細かく分割した小領域で
あることを特徴とする。本願の第７の発明は、前記動き
補償フレーム間予測方式が、少なくともブロック移動、
アフィン変換、双線形変換、バックグラウンド予測のい
ずれかを含むことを特徴とする。本願の第８の発明は、
前記単位領域が、矩形領域であり、前記小領域が、前記
矩形領域を斜め方向に２分割もしくは４分割した三角形
の領域であることを特徴とする。
応的動き補償フレーム間予測を行うことにより得た予測
画像フレームと入力画像フレームとの差を予測誤差情報
として符号化する動画像符号化装置であって、既に符号
化され復号された映像信号を記憶しておくためのフレー
ムメモリと、前記入力画像フレームと前記フレームメモ
リから読み出した映像信号とから動きベクトルを探索す
る動きベクトル探索部と、画像フレームをサイズが可変
である複数の処理領域に分割し、前記動きベクトルを用
いて該処理領域毎に複数の動き補償フレーム間予測方式
により、前記フレームメモリに記憶された映像信号から
複数の予測画像を生成する予測部と、符号化効率が最適
となるように、前記予測部で分割する処理領域および前
記予測部で用いる動き補償フレーム間予測方式を決定
し、領域情報、予測モード情報、動きベクトルを含むサ
イド情報と予測画像フレームとを出力する領域予測決定
部と、前記領域予測決定部から出力されるサイド情報を
符号化するサイド情報符号化部とを具備したことを特徴
とする。本願の第２の発明は、前記処理領域が、予め決
められた大きさの単位領域、および該単位領域を更に細
かく分割した小領域であることを特徴とする。本願の第
３の発明は、前記動き補償フレーム間予測方式が、少な
くともブロック移動、アフィン変換、双線形変換、バッ
クグラウンド予測のいずれかを含むことを特徴とする。
本願の第４の発明は、前記単位領域が、矩形領域であ
り、前記小領域が、前記矩形領域を斜め方向に２分割も
しくは４分割した三角形の領域であることを特徴とす
る。本願の第５の発明は、適応的動き補償フレーム間予
測を行うことにより得た予測画像フレームと動画像符号
化装置より伝送された予測誤差情報とから画像フレーム
を復元する動画像復号化装置であって、既に復号化され
た映像信号を記憶しておくためのフレームメモリと、領
域情報、予測モード情報、動きベクトルを含むサイド情
報を復号するサイド情報復号化部と、画像フレームをサ
イズが可変である複数の処理領域に分割し、前記動きベ
クトルを用いて該処理領域毎に複数の動き補償フレーム
間予測方式により、前記フレームメモリに記憶された映
像信号から複数の予測画像を生成する予測部と、前記領
域情報、予測モード情報に基づいて、前記予測部からの
予測画像を選択し、予測画像フレームを生成する領域予
測選択部とを具備したことを特徴とする。本願の第６の
発明は、前記処理領域が、予め決められた大きさの単位
領域、および該単位領域を更に細かく分割した小領域で
あることを特徴とする。本願の第７の発明は、前記動き
補償フレーム間予測方式が、少なくともブロック移動、
アフィン変換、双線形変換、バックグラウンド予測のい
ずれかを含むことを特徴とする。本願の第８の発明は、
前記単位領域が、矩形領域であり、前記小領域が、前記
矩形領域を斜め方向に２分割もしくは４分割した三角形
の領域であることを特徴とする。
【００２２】前述の様に構成された動画像符号化装置お
よび動画像復号化装置を用いると、複数の動き補償フレ
ーム間予測方式の中で、動きベクトルなどのサイド情報
量、もしくは、予測誤差が最も少なくなる予測方式を用
いることが可能となる。また、アフィン変換を用いた動
き補償フレーム間予測方式において、従来では不可能で
あった被写体の形状・大きさ・位置に対応し、動きベク
トルなどのサイド情報、もしくは、予測誤差を減少させ
ることが可能となる。これらの作用によって、より効率
的な動き補償フレーム間予測が可能となり、より効率的
な動画像の符号化・復号化が可能となる。その結果、従
来より低ビットレートな回線・伝送路を用いての動画像
通信が可能となる。
よび動画像復号化装置を用いると、複数の動き補償フレ
ーム間予測方式の中で、動きベクトルなどのサイド情報
量、もしくは、予測誤差が最も少なくなる予測方式を用
いることが可能となる。また、アフィン変換を用いた動
き補償フレーム間予測方式において、従来では不可能で
あった被写体の形状・大きさ・位置に対応し、動きベク
トルなどのサイド情報、もしくは、予測誤差を減少させ
ることが可能となる。これらの作用によって、より効率
的な動き補償フレーム間予測が可能となり、より効率的
な動画像の符号化・復号化が可能となる。その結果、従
来より低ビットレートな回線・伝送路を用いての動画像
通信が可能となる。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態につい
て図面を参照して説明する。動画像符号化装置および動
画像復号化装置の全体的な動作は、図３及び図４に示し
た従来の動画像符号化装置および動画像復号化装置で説
明したものと同様である。動画像符号化装置の構成例を
図３に、動画像復号化装置の構成例を図４に示す。ここ
では、動画像符号化装置における動き補償フレーム間予
測部および動画像復号化装置における動き補償フレーム
間予測部に関する動作を説明する。
て図面を参照して説明する。動画像符号化装置および動
画像復号化装置の全体的な動作は、図３及び図４に示し
た従来の動画像符号化装置および動画像復号化装置で説
明したものと同様である。動画像符号化装置の構成例を
図３に、動画像復号化装置の構成例を図４に示す。ここ
では、動画像符号化装置における動き補償フレーム間予
測部および動画像復号化装置における動き補償フレーム
間予測部に関する動作を説明する。
【００２４】まず始めに、動画像符号化装置における本
発明の動き補償フレーム間予測部１７の構成例を図１に
示す。図１において、３１は動きベクトル探索部、３２
ａ、３２ｂ、．．．、３２ｎは、予測部１、予測部
２、．．．、予測部ｎ、３３は領域予測決定部、３４は
サイド情報符号化部である。動きベクトル探索部３１
は、入力された入力画像フレームとフレームメモリ部１
６から入力された参照画像フレームより動きベクトルを
探索し、予測部１〜ｎ（３２ａ〜３２ｎ）に出力する。
各予測部１〜ｎ（３２ａ〜３２ｎ）は、入力された動き
ベクトルおよびフレームメモリ部１６より入力された参
照画像フレームより、異なるｎ個の動き補償フレーム間
予測方式を用いて予測画像を生成する。この際、各予測
部１〜ｎ（３２ａ〜３２ｎ）は、入力された参照画像フ
レームを一つ以上の小領域に分割し、フレーム間予測処
理を行う。このそれぞれの領域を、以後、処理小領域と
呼ぶ。
発明の動き補償フレーム間予測部１７の構成例を図１に
示す。図１において、３１は動きベクトル探索部、３２
ａ、３２ｂ、．．．、３２ｎは、予測部１、予測部
２、．．．、予測部ｎ、３３は領域予測決定部、３４は
サイド情報符号化部である。動きベクトル探索部３１
は、入力された入力画像フレームとフレームメモリ部１
６から入力された参照画像フレームより動きベクトルを
探索し、予測部１〜ｎ（３２ａ〜３２ｎ）に出力する。
各予測部１〜ｎ（３２ａ〜３２ｎ）は、入力された動き
ベクトルおよびフレームメモリ部１６より入力された参
照画像フレームより、異なるｎ個の動き補償フレーム間
予測方式を用いて予測画像を生成する。この際、各予測
部１〜ｎ（３２ａ〜３２ｎ）は、入力された参照画像フ
レームを一つ以上の小領域に分割し、フレーム間予測処
理を行う。このそれぞれの領域を、以後、処理小領域と
呼ぶ。
【００２５】そして、各予測部１〜ｎ（３２ａ〜３２
ｎ）は、生成した予測画像１〜ｎ（一つ以上の処理小領
域）およびフレーム間予測処理で使用した動きベクトル
を領域予測決定部３３に出力する。
ｎ）は、生成した予測画像１〜ｎ（一つ以上の処理小領
域）およびフレーム間予測処理で使用した動きベクトル
を領域予測決定部３３に出力する。
【００２６】領域決定部３３は、予測部１〜ｎ（３２ａ
〜３２ｎ）より入力された予測画像１〜ｎと入力画像フ
レームから差分を計算し、各処理小領域毎に誤差が最小
となる予測画像を採用し、処理小領域を構成する動きベ
クトル、領域情報、予測モード情報などのサイド情報を
サイド情報符号化部３４に出力し、また、採用された各
処理小領域をまとめて予測画像フレームとして出力す
る。サイド情報符号化部３４は、領域予測決定部３３よ
り入力されたサイド情報（動きベクトル、領域情報、予
測モード情報）を符号化し符号化サイド情報を出力す
る。
〜３２ｎ）より入力された予測画像１〜ｎと入力画像フ
レームから差分を計算し、各処理小領域毎に誤差が最小
となる予測画像を採用し、処理小領域を構成する動きベ
クトル、領域情報、予測モード情報などのサイド情報を
サイド情報符号化部３４に出力し、また、採用された各
処理小領域をまとめて予測画像フレームとして出力す
る。サイド情報符号化部３４は、領域予測決定部３３よ
り入力されたサイド情報（動きベクトル、領域情報、予
測モード情報）を符号化し符号化サイド情報を出力す
る。
【００２７】次に動画像復号化装置における本発明の動
き補償フレーム間予測部２３の構成例を図２に示す。図
２において、３５はサイド情報復号化部、３６ａ、３６
ｂ、．．．、３６ｎは、予測部１、予測部２、．．．、
予測部ｎ、３７は領域予測選択部である。
き補償フレーム間予測部２３の構成例を図２に示す。図
２において、３５はサイド情報復号化部、３６ａ、３６
ｂ、．．．、３６ｎは、予測部１、予測部２、．．．、
予測部ｎ、３７は領域予測選択部である。
【００２８】動き補償フレーム間予測部２３に入力され
た符号化サイド情報は、サイド情報復号化部３５に入力
される。サイド情報復号化部３５では、入力された符号
化サイド情報を復号し、動きベクトル、領域情報、予測
モード情報を得、予測部１〜予測部ｎ（３６ａ〜３６
ｎ）に動きベクトルを、領域予測選択部３７に領域情
報、予測モード情報を出力する。
た符号化サイド情報は、サイド情報復号化部３５に入力
される。サイド情報復号化部３５では、入力された符号
化サイド情報を復号し、動きベクトル、領域情報、予測
モード情報を得、予測部１〜予測部ｎ（３６ａ〜３６
ｎ）に動きベクトルを、領域予測選択部３７に領域情
報、予測モード情報を出力する。
【００２９】予測部１〜ｎ（３６ａ〜３６ｎ）は、サイ
ド情報復号化部３５より入力された動きベクトルとフレ
ームメモリ部２４より入力された参照画像フレームよ
り、異なるｎ個の動き補償フレーム間予測方式を用いて
予測画像を生成する。この際、各予測部は、入力された
参照画像フレームを一つ以上の処理小領域に分割し、フ
レーム間予測処理を行う。そして、各予測部１〜ｎ（３
６ａ〜３６ｎ）は、生成した予測画像１〜ｎ（一つ以上
の処理小領域）を領域予測選択部３７に出力する。領域
選択部３７は、サイド情報復号化部３５からの領域情
報、予測モード情報に従って、予測部１〜ｎ（３６ａ〜
３６ｎ）より入力された予測画像１〜ｎを選択して、予
測画像フレームを生成する。そして、得られた予測画像
フレームを出力する。
ド情報復号化部３５より入力された動きベクトルとフレ
ームメモリ部２４より入力された参照画像フレームよ
り、異なるｎ個の動き補償フレーム間予測方式を用いて
予測画像を生成する。この際、各予測部は、入力された
参照画像フレームを一つ以上の処理小領域に分割し、フ
レーム間予測処理を行う。そして、各予測部１〜ｎ（３
６ａ〜３６ｎ）は、生成した予測画像１〜ｎ（一つ以上
の処理小領域）を領域予測選択部３７に出力する。領域
選択部３７は、サイド情報復号化部３５からの領域情
報、予測モード情報に従って、予測部１〜ｎ（３６ａ〜
３６ｎ）より入力された予測画像１〜ｎを選択して、予
測画像フレームを生成する。そして、得られた予測画像
フレームを出力する。
【００３０】次に、予測部に関して説明する。図７に、
本発明における予測方式の選択に関する例を示す。
本発明における予測方式の選択に関する例を示す。
【００３１】従来の予測方式では、画像のある領域に対
してただ一つの動き補償フレーム間予測方式を用いてい
たため、図７−Ａに示すように領域が細分化され、動き
ベクトルなどのサイド情報量が増加する傾向にあった。
本発明による予測方式では、画像の領域を小領域に分割
し、各小領域に対して異なる動き補償フレーム間予測方
式を用いる。
してただ一つの動き補償フレーム間予測方式を用いてい
たため、図７−Ａに示すように領域が細分化され、動き
ベクトルなどのサイド情報量が増加する傾向にあった。
本発明による予測方式では、画像の領域を小領域に分割
し、各小領域に対して異なる動き補償フレーム間予測方
式を用いる。
【００３２】例えば、図７−Ｂに示すように、網で囲ま
れた小領域１と２つの三角形からなる小領域２を異なる
動き補償フレーム間予測を用いた場合、小領域１は、ブ
ロック移動による動き補償フレーム間予測方式を用い、
小領域２は、アフィン変換による動き補償フレーム間予
測方式を用いる。この例では、小領域１は、隣接する小
領域２の左上の動きベクトルを用いる。上記のように小
領域毎に異なる動き補償フレーム間予測方式を用いるこ
とにより予測処理の際に必要となる動きベクトルが７つ
から４つに減っていることが分かる。
れた小領域１と２つの三角形からなる小領域２を異なる
動き補償フレーム間予測を用いた場合、小領域１は、ブ
ロック移動による動き補償フレーム間予測方式を用い、
小領域２は、アフィン変換による動き補償フレーム間予
測方式を用いる。この例では、小領域１は、隣接する小
領域２の左上の動きベクトルを用いる。上記のように小
領域毎に異なる動き補償フレーム間予測方式を用いるこ
とにより予測処理の際に必要となる動きベクトルが７つ
から４つに減っていることが分かる。
【００３３】例では、１６×１６画素の単位領域を更に
細かく小領域に分割し、予測部１（３２ａ）がブロック
移動による動き補償フレーム間予測方式を用いている場
合を、また予測部２（３２ｂ）がアフィン変換による動
き補償フレーム間予測方式を用いている場合を示した。
本発明では、上記の例のように単位領域のみを対象とす
るのではなく、様々なサイズの領域を対象として、予測
部１〜ｎ（３２ａ〜３２ｎ）において、オーバーラップ
動き補償、双線形変換、バックグラウンド予測など他の
動き補償フレーム間予測方式を用いることが例として考
えられる。
細かく小領域に分割し、予測部１（３２ａ）がブロック
移動による動き補償フレーム間予測方式を用いている場
合を、また予測部２（３２ｂ）がアフィン変換による動
き補償フレーム間予測方式を用いている場合を示した。
本発明では、上記の例のように単位領域のみを対象とす
るのではなく、様々なサイズの領域を対象として、予測
部１〜ｎ（３２ａ〜３２ｎ）において、オーバーラップ
動き補償、双線形変換、バックグラウンド予測など他の
動き補償フレーム間予測方式を用いることが例として考
えられる。
【００３４】次に、アフィン変換による動き補償フレー
ム間予測方式を用いた予測部に関して説明する。図８に
アフィン変換による動き補償フレーム間予測方式を用い
た場合の領域分割の例を示す。アフィン変換による動き
補償フレーム間予測では、三角形の領域を対象としてい
るため、１６×１６画素の単位領域を複数の三角形に分
割して処理を行う。図９に１６×１６画素の単位領域を
複数の三角形により分割した領域分割例を示す。図８に
示すような被写体をアフィン変換による動き補償フレー
ム間予測方式を用いて予測する場合、図８−Ａのように
領域分割を５分割してもよいが、図８−Ｂに示すよう
に、領域を斜め方向に４分割する分割方式をとると、予
測処理の際に必要となる動きベクトルが７つから５つに
減少することが分かる。
ム間予測方式を用いた予測部に関して説明する。図８に
アフィン変換による動き補償フレーム間予測方式を用い
た場合の領域分割の例を示す。アフィン変換による動き
補償フレーム間予測では、三角形の領域を対象としてい
るため、１６×１６画素の単位領域を複数の三角形に分
割して処理を行う。図９に１６×１６画素の単位領域を
複数の三角形により分割した領域分割例を示す。図８に
示すような被写体をアフィン変換による動き補償フレー
ム間予測方式を用いて予測する場合、図８−Ａのように
領域分割を５分割してもよいが、図８−Ｂに示すよう
に、領域を斜め方向に４分割する分割方式をとると、予
測処理の際に必要となる動きベクトルが７つから５つに
減少することが分かる。
【００３５】上記のような分割数の少ない場合、例えば
領域を斜め方向に２分割（図９において、“１，２”で
示す分割方式）あるいは４分割（図９において、“２
７”で示す分割方式）する分割方式のように分割数の少
ない場合でも、上記小領域毎に異なる予測方式を用いて
複数の予測画像を生成する方式と組み合わせることによ
り、より動きベクトルなどのサイド情報が少なくても、
予測効率を十分に上げることができる。
領域を斜め方向に２分割（図９において、“１，２”で
示す分割方式）あるいは４分割（図９において、“２
７”で示す分割方式）する分割方式のように分割数の少
ない場合でも、上記小領域毎に異なる予測方式を用いて
複数の予測画像を生成する方式と組み合わせることによ
り、より動きベクトルなどのサイド情報が少なくても、
予測効率を十分に上げることができる。
【００３６】
【発明の効果】本発明の動画像符号化装置および動画像
復号化装置によれば、複数の動き補償フレーム間予測方
式の中で、動きベクトルなどのサイド情報量、もしく
は、予測誤差が最も少なくなる予測方式を用いることが
可能となる。
復号化装置によれば、複数の動き補償フレーム間予測方
式の中で、動きベクトルなどのサイド情報量、もしく
は、予測誤差が最も少なくなる予測方式を用いることが
可能となる。
【００３７】
【００３８】
【００３９】
【００４０】また、動き補償フレーム間予測処理の際
に、予め決められた大きさの単位矩形領域を斜め方向に
２分割もしくは４分割した三角形の小領域毎のアフィン
変換による動き補償フレーム間予測方式を用いることに
より、従来では不可能であった被写体の形状・大きさ・
位置に対応し、動きベクトルなどのサイド情報、もしく
は、予測誤差を減少させることが可能となる。
に、予め決められた大きさの単位矩形領域を斜め方向に
２分割もしくは４分割した三角形の小領域毎のアフィン
変換による動き補償フレーム間予測方式を用いることに
より、従来では不可能であった被写体の形状・大きさ・
位置に対応し、動きベクトルなどのサイド情報、もしく
は、予測誤差を減少させることが可能となる。
【００４１】
【００４２】
【００４３】
【００４４】
【００４５】
【図１】本発明に係る動画像符号化装置の動き補償フレ
ーム間予測部の構成例を示す図である。
ーム間予測部の構成例を示す図である。
【図２】本発明に係る動画像復号化装置の動き補償フレ
ーム間予測部の構成例を示す図である。
ーム間予測部の構成例を示す図である。
【図３】動画像符号化装置の構成例を示す図である。
【図４】動画像復号化装置の構成例を示す図である。
【図５】従来の動画像符号化装置の動き補償フレーム間
予測部の構成例を示す図である。
予測部の構成例を示す図である。
【図６】従来の動画像復号化装置の動き補償フレーム間
予測部の構成例を示す図である。
予測部の構成例を示す図である。
【図７】領域に対する予測方式の選択の例を説明するた
めの図である。
めの図である。
【図８】領域分割方式の例を説明するための図である。
【図９】三角形による領域の分割を示す図である。
【図１０】前方向予測を行う場合のアフィン変換を用い
たフレーム間予測の説明図である。
たフレーム間予測の説明図である。
１１ 減算部 １２ 画像符号化部 １３ 符号化制御部 １４ 画像復号化部 １５ 加算部 １６ フレームメモリ部 １７ 動き補償フレーム間予測部 ２１ 画像復号化部 ２２ 加算部 ２３ 動き補償フレーム間予測部 ２４ フレームメモリ部 ３１ 動きベクトル探索部 ３２ａ〜３２ｎ 予測部１〜ｎ ３３ 領域予測決定部 ３４ サイド情報符号化部 ３５ サイド情報復号化部 ３６ａ〜３６ｎ 予測部１〜ｎ ３７ 領域予測選択部 ４１ 動きベクトル探索部 ４２ 予測フレーム生成部 ４３ サイド情報符号化部 ５１ 予測フレーム生成部 ５２ サイド情報復号化部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平８−65680（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−238389（ＪＰ，Ａ) 特開 平８−46972（ＪＰ，Ａ) 如澤、小寺，アフィン変換を用いた任 意形状領域ＭＣに関する検討，1994年電 子情報通信学会春季大会講演論文集, 1994年３月10日，分冊７，ｐ．65 嵯峨田、如澤，領域形状予測に基づく 適応動ベクトル内挿，1995年電子情報通 信学会情報・システムソサイエティ大会 講演論文集，1995年８月15日，ｐ．108 木村、井上、伊東、宇都宮，可変サイ ズ可変形状ブロックに基づいたＷａｒｐ ｉｎｇ予測，画像符号化シンポジウム 第10回シンポジウム資料（ＰＣＳＪ 95），1995年10月２日，ｐ．105−106 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)
Claims (8)
- 【請求項１】 適応的動き補償フレーム間予測を行うこ
とにより得た予測画像フレームと入力画像フレームとの
差を予測誤差情報として符号化する動画像符号化装置で
あって、既に符号化され復号された映像信号を記憶しておくため
のフレームメモリと、 前記 入力画像フレームと前記フレームメモリから読み出
した映像信号とから動きベクトルを探索する動きベクト
ル探索部と、画 像フレームをサイズが可変である複数の処理領域に分
割し、前記動きベクトルを用いて該処理領域毎に複数の
動き補償フレーム間予測方式により、前記フレームメモ
リに記憶された映像信号から複数の予測画像を生成する
予測部と、 符号化効率が最適となるように、前記予測部で分割する
処理領域および前記予測部で用いる動き補償フレーム間
予測方式を決定し、領域情報、予測モード情報、動きベ
クトルを含むサイド情報と予測画像フレームとを出力す
る領域予測決定部と、 前記領域予測決定部から出力されるサイド情報を符号化
するサイド情報符号化部とを具備したことを特徴とする
動画像符号化装置。 - 【請求項２】 前記請求項１に記載の動画像符号化装置
において、 前記処理領域は、予め決められた大きさの単位領域、お
よび該単位領域を更に細かく分割した小領域であること
を特徴とする動画像符号化装置。 - 【請求項３】 前記請求項１または２に記載の動画像符
号化装置において、 前記動き補償フレーム間予測方式は、少なくともブロッ
ク移動、アフィン変換、双線形変換、バックグラウンド
予測のいずれかを含むことを特徴とする動画像符号化装
置。 - 【請求項４】 前記請求項２に記載の動画像符号化装置
において、前記単位領域は、矩形領域であり、 前記小領域は、前記矩形領域を 斜め方向に２分割もしく
は４分割した三角形の領域であることを特徴とする動画
像符号化装置。 - 【請求項５】 適応的動き補償フレーム間予測を行うこ
とにより得た予測画像フレームと動画像符号化装置より
伝送された予測誤差情報とから画像フレームを復元する
動画像復号化装置であって、既に復号化された映像信号を記憶しておくためのフレー
ムメモリと、 領域情報、予測モード情報、動きベクトルを含むサイド
情報を復号するサイド情報復号化部と、画 像フレームをサイズが可変である複数の処理領域に分
割し、前記動きベクトルを用いて該処理領域毎に複数の
動き補償フレーム間予測方式により、前記フレームメモ
リに記憶された映像信号から複数の予測画像を生成する
予測部と、 前記領域情報、予測モード情報に基づいて、前記予測部
からの予測画像を選択し、予測画像フレームを生成する
領域予測選択部とを具備したことを特徴とする動画像復
号化装置。 - 【請求項６】 前記請求項５に記載の動画像復号化装置
において、 前記処理領域は、予め決められた大きさの単位領域、お
よび該単位領域を更に細かく分割した小領域であること
を特徴とする動画像復号化装置。 - 【請求項７】 前記請求項５または６に記載の動画像復
号化装置において、 前記動き補償フレーム間予測方式は、少なくともブロッ
ク移動、アフィン変換、双線形変換、バックグラウンド
予測のいずれかを含むことを特徴とする動画像復号化装
置。 - 【請求項８】 前記請求項６に記載の動画像復号化装置
において、前記単位領域は、矩形領域であり、 前記小領域は、前記矩形領域を 斜め方向に２分割もしく
は４分割した三角形の領域であることを特徴とする動画
像復号化装置。
Priority Applications (9)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6126796A JP3277116B2 (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 動画像符号化装置および動画像復号化装置 |
| EP02021632A EP1274253A3 (en) | 1995-08-29 | 1996-08-29 | Video coding device and video decoding device with a motion compensated interframe prediction |
| EP96306265A EP0765087B1 (en) | 1995-08-29 | 1996-08-29 | Video coding device |
| US08/697,731 US6275532B1 (en) | 1995-03-18 | 1996-08-29 | Video coding device and video decoding device with a motion compensated interframe prediction |
| EP09075265A EP2129133A3 (en) | 1995-08-29 | 1996-08-29 | Video coding device and video decoding device with a motion compensated interframe prediction |
| EP02021633A EP1274254B1 (en) | 1995-08-29 | 1996-08-29 | Video coding device and video decoding device with a motion compensated interframe prediction |
| EP02021631A EP1274252A3 (en) | 1995-08-29 | 1996-08-29 | Video coding device and video decoding device with a motion compensated interframe prediction |
| DE69630643T DE69630643T2 (de) | 1995-08-29 | 1996-08-29 | Videokodierungsvorrichtung |
| US09/007,103 US5886742A (en) | 1995-01-12 | 1998-01-14 | Video coding device and video decoding device with a motion compensated interframe prediction |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6126796A JP3277116B2 (ja) | 1996-03-18 | 1996-03-18 | 動画像符号化装置および動画像復号化装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001368278A Division JP3746708B2 (ja) | 2001-12-03 | 2001-12-03 | 動画像符号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09261654A JPH09261654A (ja) | 1997-10-03 |
| JP3277116B2 true JP3277116B2 (ja) | 2002-04-22 |
Family
ID=13166289
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6126796A Expired - Lifetime JP3277116B2 (ja) | 1995-01-12 | 1996-03-18 | 動画像符号化装置および動画像復号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3277116B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN101536530B (zh) | 2006-11-07 | 2011-06-08 | 三星电子株式会社 | 基于运动估计进行视频编码和解码的方法和设备 |
| CN111107356B (zh) * | 2018-10-27 | 2023-11-10 | 华为技术有限公司 | 图像预测方法及装置 |
-
1996
- 1996-03-18 JP JP6126796A patent/JP3277116B2/ja not_active Expired - Lifetime
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 如澤、小寺，アフィン変換を用いた任意形状領域ＭＣに関する検討，１９９４年電子情報通信学会春季大会講演論文集，１９９４年３月１０日，分冊７，ｐ．６５ |
| 嵯峨田、如澤，領域形状予測に基づく適応動ベクトル内挿，１９９５年電子情報通信学会情報・システムソサイエティ大会講演論文集，１９９５年８月１５日，ｐ．１０８ |
| 木村、井上、伊東、宇都宮，可変サイズ可変形状ブロックに基づいたＷａｒｐｉｎｇ予測，画像符号化シンポジウム 第１０回シンポジウム資料（ＰＣＳＪ９５），１９９５年１０月２日，ｐ．１０５−１０６ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH09261654A (ja) | 1997-10-03 |
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