JP3855332B2 - Image coding method - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、テレビ会議装置などの画像通信装置における画像符号化方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】
近年ITU−Tにおいてオーディオビジュアル・サービス用のビデオ符号化方式、静止画符号化方式、多量化方式、通信手順等が正式勧告化され、それに伴い各社からITU−T勧告に準拠したテレビ会議システムやテレビ電話などの画像処理装置が発表されている。
【0003】
以下、図面を参照しながら従来の画像符号化方式の説明を行う。図5は、従来の画像符号化方式のブロック図、図6は同画像符号化装置のDCTの説明図、図7は同画像符号化装置の量子化の説明図、図8は同画像符号化装置の動き補償の説明図、図9は同画像符号化装置のINTRA/INTERモードの説明図、図10は同画像符号化装置におけるストリームの構造図である。画像符号化方式にはINTRA(画像内符号化)モード、INTER(画像間符号化)モードの2種類の符号化モードがあるためそれぞれの場合にしたがって説明を行う。
【0004】
図5において、INTRAモードの場合、入力画像1はDCT部3によりDCTを施され、次に量子化部4により量子化を施され、その次に可変長符号化部5で可変長符号化を施され、符号化制御部6による符号化情報と多量化部7により多量化され、伝送用ビットストリーム8に変換される。
【0005】
INTERモードの場合、入力画像1は動き補償部2により生成された予測画像との差分をとられ、次にDCT部3でDCTを施され、次に量子化部4により量子化を施され、その次に可変長符号化部5で可変長符号化を施され、符号化制御部6による符号化情報と多量化部7により多量化され、伝送用ビットストリーム8に変換される。11は減算器、12および13は信号切換手段、14は加算器である。
【0006】
INTRAモード、INTERモードとともに量子化部4で量子化されたデータは逆量子化部9で逆量子化を施され、逆DCT部10で逆DCTされ、入力画像1とともに、動き補償部2で予測画像を生成するために用いられる。
【0007】
図6は従来のDCT3による原画像11の係数の変化を示したものである。原画像11のデータに対しDCTを施すとDCT係数12に変換される。DCT変換を施されると原画像11のデータではほぼ均一にデータが散らばっていたものが、DCT係数12に変換されると左上に行くほど成分の絶対値が大きくなっていて、右下にいくほど成分の絶対値が小さくなっている。この時左上の過度の成分を直流成分、左上の方の成分を低周波成分、右下の成分を高周波成分と呼ぶ。さらに低周波成分、高周波成分をまとめて交流成分とよぶ。すなわちDCTにおいては直流成分、低周波成分に分布が集中し、高周波成分の値は小さくなるのである。
【0008】
図7は量子化部4によるDCT係数12の変化を示している。量子化の処理は符号化制御部6により決定される量子化特性値Qをもとに行われる。量子化は直流成分と交流成分に分けて行われる。直流成分に対しては成分を2で割り、その整数部分を量子化成分とする。交流成分に対しては、成分を2×Qで割り、その整数部分を量子化成分とする。これにより2×Qより小さい値の交流成分は全て無くなり0になる。実際にDCT係数12にQ=8として量子化を行い、得られたものを量子化係数13としている。量子化に左角の6画素以外の値は0になっている。原画像11のデータは非常に少ない成分のみを持つ量子化係数13の量子化成分に変換され、情報が圧縮されている。
【0009】
さらに情報量が圧縮された量子化係数13の量子化成分と2の動き補償部2で生成された動きベクトルを可変長符号化部5によりさらに情報量を減少させ、符号化制御部6で生成された制御情報を多量化部7で定められたフォーマットに並べ替え、伝送用ビットストリーム8が生成される。ここで生成された伝送用ビットストリーム8は相手側の端末で逆の操作を行うことにより元の画像に複号される。
【0010】
図8は動き補償部2の説明図である。符号化モードがINTERモードの時、この動き補償が行われる。まず、符号化を行おうとしている新規フレーム17に対して、このフレームが符号化される直前に符号化された直前のフレームとそのさらに一つ前に符号化されたフレームとの差分画像の量子化係数に対し、逆量子化部9による逆量子化と逆DCT部10による逆DCTを施し、直前の前の予測画像との和を取り、前回相手側で再現されたものと同じフレーム(直前の予測画像14)が再現する。その後、直前の予測画像14と今回符号化する新規フレーム17に対して、動きベクトル探索が施される。動きベクトル探索は以下の手順で行われる。新規フレーム17のマクロブロック16に対して、直前の予測画像と一致するブロック15を探索する、その際にブロックとの位置のずれが動きベクトル18である。新規フレーム17のマクロブロック16の位置に直前の予測画像の一致するブロック15を貼り付けたものが今回の予測画像である。
【0011】
図9はINTRAモードとINTERモードの符号化画像を示したものである。INTRAモードで符号化されるINTRAフレーム19では発生した画像そのものを符号化する画像データとして用いている。INTERモードでは予測画像と新規フレームの差分をとり、その画像(INTERフレーム20)を符号化する画像データとして用いている。INTRAフレーム19では新規フレームそのものを送るため非常に符号量が多く、INTERフレーム20では差分データは動いている部分にしか発生しないため符号量が少なくなる。Q値8ではINTERフレーム20の符号量はINTRAフレーム19の符号量の約10分の1程度まで減少する。
【0012】
図10は画像符号化の際の符号化モードのシーケンスを表すものである。一般に画像圧縮符号化では符号化を始めた最初のフレーム(フレーム番号1のフレーム)はINTRAモードで符号化され、それに引き続くフレームはINTERモードで符号化される。INTERモードのフレームの中でもマクロブロック単位にINTRAモードを挿入して100フレーム単位で全てのマクロブロックを更新するようにしていた。
【0013】
【発明が解決しようとする課題】
従来の画像圧縮符号化方式では、符号化モードをINTRAモードで1回符号化した後に、INTERモードで送出する手順をとっていた。この手順では符号量としては少なくなるが、媒体へ伝送ビットストリームを記録した際のランダムアクセス、無線で伝送ビットストリームを送出した際のビット列にエラーが生じた場合に、ビットストリームの途中から符号化画像を複号する必要が生じるが、INTERモードの情報しかない場合、INTRAモードへの更新はマクロブロック単位で行われているため、画像全体が復元するまで100フレーム以上の時間がかかるという問題点を有していた。したがってこの画像圧縮符号化方式において、伝送ビットストリームの任意の位置からの画像複号のための時間を短縮することが要求されている。また全てのフレームをINTRAフレームとして送出すれば、完全に伝送ビットストリームの任意の位置から画像を復元することが可能になるが、すべてINTERフレームで送出した場合の10倍以上の符号量が発生する。
【0014】
そこで本発明は、動画像圧縮過程において伝送ビットストリームの任意の位置からの画像複号のための時間を短縮させることができ、発生する符号量が全てINTRAフレームの場合と比較して少ない画像符号化方法を提供することを目的としている。
【0015】
【課題を解決するための手段】
請求項1の発明は、動画像圧縮符号化方式において画像符号化を行うにあたって、画像の符号化モードを画像を重なり合わない市松模様になるようにマクロブロック単位を順次INTRAモードで符号化を行い、2回で全てのマクロブロックがINTRAモードで符号化されるようにした。
【0018】
【発明の実施の形態】
請求項1に記載の発明は、伝送ビットストリームの任意の位置から2フレーム再現することにより完全に画像を復元することができる。
【0021】
以下、本発明の実施の形態を図面を参照して説明する。図1は本発明の一実施の形態の画像圧縮符号化方式のブロック図、図2、図3、図4は同符号化モードのマクロブロック別切り替え方法の説明図である。この圧縮符号化方式にはINTRA(画像内符号化)モード、INTER(画像間符号化)モードの2種類の符号化モードがあるためそれぞれの場合にしたがって説明を行う。
【0022】
図1において、21は本発明の方式にしたがって符号化モードを切り替える符号化制御部である。INTRAモードの場合、入力画像1はDCT部3によりDCTを施され、次に量子化部4により量子化を施さて、その次に可変長符号化部5で可変長符号化を施される。さらに、本発明の方式にしたがって符号化モードを切り替える符号化制御部21による符号化情報と多量化部7により多量化され、伝送用ビットストリーム8に変換される。
【0023】
INTERモードの場合、入力画像1は動き補償部2により生成された予測画像との差分をとられ、次にDCT部3でDCTを施され、次に量子化部4により量子化を施され、その次に可変長符号化部5で可変長符号化を施され、符号化制御部21と多量化部7により多量化され、伝送用ビットストリーム8に変換される。11は減算器、12および13は信号切換手段、14は加算器である。
【0024】
図2は符号化モードのマクロブロック別切り替え方法を示したものである。INTRAブロックをnフレームで順次、上からマクロブロックを更新するように配置してある。図2ではn=3として説明する。フレーム番号を3で割ったあまりが0のフレーム(0 mod nと記す)ではフレームの上から1/3のマクロブロックがINTRAモードで符号化され、フレーム番号を3で割ったあまりが1のフレーム(1 mod nと記す)ではフレームの上から1/3から2/3のマクロブロックがINTRAモードで符号化され、フレーム番号を3で割ったあまりが2のフレーム(1 mod nと記す)ではフレームの上から2/3から3/3のマクロブロックがINTRAモードデ符号化される。一般のnで表現するとフレーム番号をnで割ったあまりがmの時、上からm/nから(m+1)/nのフレームをINTRAブロックで符号化するということになる。
【0025】
このように符号化モードをINTRAモードに切り替えることにより、nフレーム再生するだけで画面全体が復元されるようになる。この場合全てのフレームをINTRAで送り続ける場合に比較して約(n+9)/10n程度の符号発生量になる。
【0026】
図3は符号化モードのマクロブロック別切り替え方法を示したものである。フレーム番号を2で割ったあまりが0になるフレームでは左上がINTRAブロックになるように市松模様にINTRA/INTERブロックを配置し、フレーム番号を2で割ったあまりが1になるフレームでは左上がINTERブロックになるように市松模様にINTRA/INTERブロックを配置する。これにより2フレーム再生するだけで画面全体が復元されるようになる。この場合全てのフレームをINTRAで送り続ける場合に比較して約(n+1)/2n程度の符号発生量になる。
【0027】
図4は符号化モードのマクロブロック別切り替え方法を示したものである。つねに符号化フレームの中央部をINTRAモードで符号化を行う符号化方式である。この場合、符号化して生成された伝送ビットストリームはどの位置から複号を開始しても必ず画像の中央のINTRAブロックは復元されることになる。この場合全てのフレームをINTRAで送り続ける場合に比較して約2/5程度の符号発生量になる。
【0028】
【発明の効果】
請求項1の発明によれば、伝送ビットストリームの任意の位置から2フレーム再現することにより完全に画像を復元することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施の形態の画像符号化方式のブロック図
【図2】本発明の一実施の形態の画像符号化方式の符号化モードのマクロブロック別切り替え方法の説明図
【図3】本発明の一実施の形態の画像符号化方式の符号化モードのマクロブロック別切り替え方法の説明図
【図4】本発明の一実施の形態の画像符号化方式の符号化モードのマクロブロック別切り替え方法の説明図
【図5】従来の画像符号化方式のブロック図
【図6】従来の画像符号化装置のDCTの説明図
【図7】従来の画像符号化装置の量子化の説明図
【図8】従来の画像符号化装置の動き補償の説明図
【図9】従来の画像符号化装置のINTRA/INTERモードの説明図
【図10】従来の画像符号化装置におけるストリームの構造図
【符号の説明】
1 入力画像
2 動き補償部
3 DCT部
4 量子化部
5 可変長符号化部
6 符号化制御部
7 多量化部
8 伝送用ビットストリーム
9 逆量子化部
10 逆DCT部
11 減算器
19 INTRAフレーム
20 INTERフレーム[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to an image encoding method in an image communication apparatus such as a video conference apparatus.
[0002]
[Prior art]
In recent years, ITU-T has officially recommended video coding systems, still picture coding systems, multi-volume systems, communication procedures, etc. for audio-visual services. Image processing devices such as videophones have been announced.
[0003]
Hereinafter, a conventional image coding method will be described with reference to the drawings. FIG. 5 is a block diagram of a conventional image coding method, FIG. 6 is an explanatory diagram of DCT of the image coding device, FIG. 7 is an explanatory diagram of quantization of the image coding device, and FIG. FIG. 9 is an explanatory diagram of the INTRA / INTER mode of the image encoding device, and FIG. 10 is a stream structure diagram of the image encoding device. Since there are two types of image encoding methods, an INTRA (intra-image encoding) mode and an INTER (inter-image encoding) mode, description will be made according to each case.
[0004]
In FIG. 5, in the INTRA mode, the
[0005]
In the case of the INTER mode, the difference between the
[0006]
The data quantized by the
[0007]
FIG. 6 shows the change of the coefficient of the original image 11 by the conventional DCT3. When DCT is applied to the data of the original image 11, it is converted to
[0008]
FIG. 7 shows the change of the
[0009]
Further, the quantization component of the quantized
[0010]
FIG. 8 is an explanatory diagram of the
[0011]
FIG. 9 shows encoded images in the INTRA mode and the INTER mode. In the INTRA frame 19 encoded in the INTRA mode, the generated image itself is used as image data to be encoded. In the INTER mode, the difference between the predicted image and the new frame is taken and used as image data for encoding the image (INTER frame 20). In the INTRA frame 19, the new frame itself is sent, so that the amount of code is very large. In the
[0012]
FIG. 10 shows a sequence of encoding modes at the time of image encoding. In general, in image compression coding, the first frame (frame number 1) that has been coded is coded in the INTRA mode, and the subsequent frames are coded in the INTER mode. Among the frames in the INTER mode, the INTRA mode is inserted in units of macro blocks so that all macro blocks are updated in units of 100 frames.
[0013]
[Problems to be solved by the invention]
In the conventional image compression encoding method, the encoding mode is encoded once in the INTRA mode and then sent out in the INTER mode. This procedure reduces the amount of code, but encodes from the middle of the bitstream when there is an error in the random access when the transmission bitstream is recorded on the medium or when the transmission bitstream is transmitted wirelessly. Although it is necessary to decode the image, if there is only information in the INTER mode, the update to the INTRA mode is performed in units of macroblocks. Therefore, it takes time of 100 frames or more until the entire image is restored. Had. Therefore, in this image compression coding system, it is required to shorten the time for decoding an image from an arbitrary position in the transmission bit stream. If all frames are transmitted as INTRA frames, it is possible to completely restore an image from an arbitrary position in the transmission bitstream. However, a code amount more than 10 times that of an INTER frame is generated. .
[0014]
Therefore, the present invention can shorten the time for decoding the image from an arbitrary position in the transmission bit stream in the moving image compression process, and the amount of generated code is less than that in the case of the INTRA frame. The purpose is to provide a conversion method .
[0015]
[Means for Solving the Problems]
According to the first aspect of the present invention, when performing image coding in the moving image compression coding system, the macroblock units are sequentially coded in the INTRA mode so that the image coding mode becomes a checkered pattern that does not overlap the images. All macroblocks are encoded in INTRA mode twice .
[0018]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
According to the first aspect of the present invention , an image can be completely restored by reproducing two frames from an arbitrary position in the transmission bit stream.
[0021]
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram of an image compression coding system according to an embodiment of the present invention, and FIGS. 2, 3, and 4 are explanatory diagrams of a switching method for each macroblock in the same coding mode. Since this compression coding system has two types of coding modes, an INTRA (intra-picture coding) mode and an INTER (inter-picture coding) mode, description will be made according to each case.
[0022]
In FIG. 1,
[0023]
In the case of the INTER mode, the difference between the
[0024]
FIG. 2 shows a switching method for each macroblock in the coding mode. The INTRA blocks are sequentially arranged in n frames so that the macroblocks are updated from the top. In FIG. 2, description will be made assuming that n = 3. In a frame where the frame number is divided by 3 and is 0 (denoted as 0 mod n), 1/3 macroblocks from the top of the frame are encoded in the INTRA mode, and the frame number divided by 3 is the 1 frame. In the (1 mod n), 1/3 to 2/3 macroblocks from the top of the frame are encoded in the INTRA mode, and the frame number divided by 3 is 2 frames (denoted as 1 mod n). From the top of the frame, 2/3 to 3/3 macroblocks are INTRA mode decoded. When expressed in general n, when the frame number divided by n is m, frames from m / n to (m + 1) / n are encoded with the INTRA block.
[0025]
By switching the encoding mode to the INTRA mode in this way, the entire screen can be restored only by reproducing n frames. In this case, the code generation amount is about (n + 9) / 10n compared to the case where all frames are continuously sent by INTRA.
[0026]
FIG. 3 shows a switching method for each macroblock in the encoding mode. Place the INTRA / INTER block in a checkered pattern so that the upper left is the INTRA block in the frame where the frame number divided by 2 is 0, and the upper left is the INTER in the frame where the frame number divided by 2 is 1 The INTRA / INTER block is arranged in a checkered pattern so as to become a block. As a result, the entire screen can be restored only by reproducing two frames. In this case, the code generation amount is about (n + 1) / 2n as compared with the case where all frames are continuously sent by INTRA.
[0027]
FIG. 4 shows a switching method for each macroblock in the encoding mode. This is an encoding method in which the central part of the encoded frame is always encoded in the INTRA mode. In this case, the central INTRA block of the image is always restored regardless of the position where the transmission bit stream generated by encoding is decoded. In this case, the code generation amount is about 2/5 as compared with the case where all frames are continuously sent by INTRA.
[0028]
【The invention's effect】
According to the first aspect of the present invention , the image can be completely restored by reproducing two frames from an arbitrary position of the transmission bit stream.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a block diagram of an image encoding system according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an explanatory diagram of a switching method for each macroblock of an encoding mode of an image encoding system according to an embodiment of the present invention. 3 is an explanatory diagram of a switching method for each macroblock of the coding mode of the image coding system according to the embodiment of the present invention. FIG. 4 is a macroblock of the coding mode of the image coding system of the embodiment of the present invention. FIG. 5 is a block diagram of a conventional image coding method. FIG. 6 is a diagram of DCT of a conventional image coding device. FIG. 7 is a diagram of quantization of a conventional image coding device. 8 is an explanatory diagram of motion compensation of a conventional image encoding device. FIG. 9 is an explanatory diagram of an INTRA / INTER mode of the conventional image encoding device. FIG. 10 is a structural diagram of a stream in the conventional image encoding device. Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF
Claims (1)
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP520397A JP3855332B2 (en) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | Image coding method |
Applications Claiming Priority (1)
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JP520397A JP3855332B2 (en) | 1997-01-16 | 1997-01-16 | Image coding method |
Publications (2)
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JPH10200898A JPH10200898A (en) | 1998-07-31 |
JP3855332B2 true JP3855332B2 (en) | 2006-12-06 |
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