JP4465362B2 - 画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラム - Google Patents
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Description
・ニュース番組におけるニュースキャスターへのバストショット
・野球での投球/バッティングシーン、テニスのサーブシーン、スキージャンプの滑降/飛行シーンなど
・スポーツ番組などにおけるハイライトシーンの繰り返し
・バラエティ番組などにおけるCM前後の同一ショットの繰り返し
・二人の会話シーンにおける互いへのアップショットの繰り返しを考えた場合の、各人へのアップショット
・連続ドラマを全話通して考えた場合の、オープニングやエンディング、あるいは前話の回想シーンなど
・同一CMの繰り返し
1301,1401,1801,1901 量子化部
1302,1402,1802,1902 エントロピー符号化部
1303,1403,1803,1903 符号化制御部
1304,1404,1601,1804,1904,2601 逆量子化部
1305,1405,1602,1805,1905,2602 逆変換部
1306,1603,1806,2603 原類似ショット記憶メモリ
1307,1807 ショット分割部
1308,1808 類似ショット検出部
1309,1809 生成手法決定部
1310,1604,1810,2604 参照類似ショット生成部
1406,1906 参照フレーム記憶メモリ
1600,2600 エントロピー復号部
1811,1907 フレーム間動き検出部
1812,1908,2605 フレーム間動き補償部
2800,2900 符号化器
2801,2901 多重化部
3000,3100 復号器
3001,3101 分離多重化部
本発明は一言で言えば、符号化対象となる映像を連続する複数フレーム、すなわちショットに分割するとともに、個々のショットについて、当該ショットに類似するショットとの差分を符号化する(符号化対象となるショット内の各フレームの参照フレームを、当該ショットに類似するショット内の対応する各フレームとする)ものである。通常、類似するショットではショットを構成するフレームも類似するので、フレーム間の差の値は0近傍に集中することが予想され、単純に符号化対象フレームからの距離で参照フレームを決定する従来技術に比べて、符号量の削減が期待される。
Xa={HSa、HMa、HEa}
ただしHSa:図中「開始分割ショット」の累積カラーヒストグラム
HMa:図中「中間分割ショット」の累積カラーヒストグラム
HEa:図中「終了分割ショット」の累積カラーヒストグラム
なおHSa、HMa、HEa自体も多次元の特徴量ベクトルである。
図4に示すように、原類似ショットのフレーム間隔を変化させる、すなわち原類似ショット中のフレームの修正をまったく行わず、単に見かけのショット時間長を変化させるだけの手法である。この手法によるショットの時間伸長/短縮処理は簡単であるが、図示するように参照類似ショットと対象類似ショットとのフレーム位置が合わないので、後続の処理ではこのずれを考慮した処理が必要となる。
図5に示すように、原類似ショットを手法1と同様に時間伸長/短縮した後、さらに対象類似ショットと同一の位置にフレームを補間する手法である。たとえば時間長補正後の原類似ショット中、対象類似ショットの対象フレームの前後に位置する2フレームを、対象フレームとの距離に応じて重み付け平均し、これを対象フレームと同一の位置に補間する。この手法は原類似ショット中の全フレームの修正を伴うので処理は複雑であるが、図示するように参照類似ショットと対象類似ショットとのフレーム位置が合っているので、後続の処理は同一位置のフレーム同士の簡単な比較となる。
図3に示したように、一つの原類似ショットの全区間を時間伸長あるいは短縮して参照類似ショットを生成する手法である(図3は時間短縮の例である)。この手法を採用した場合、参照類似ショット生成情報として必要なのは、使用する原類似ショットを識別するためのID(原類似ショットID)のみである。なお、原類似ショットの伸縮率は、原類似ショットと対象類似ショットの時間比率により一意に定まる。
図8に示すように、一つの原類似ショットの一部区間を時間伸長あるいは短縮して参照類似ショットを生成する手法である(図8は時間短縮の例である)。この手法を採用した場合に参照類似ショット生成情報として必要なのは、対象類似ショットのどの区間について参照類似ショットを生成するかを指定する開始時間SRと時間長DR、参照類似ショットの生成に使用する原類似ショットのID、原類似ショットのどの区間を参照類似ショットの生成に使用するかを指定する開始時間SOと時間長DOである(図6参照)。
図9に示すように、複数の原類似ショットの全区間あるいは一部区間を、時間伸長あるいは短縮して参照類似ショットの一部区間を生成する手法である。図示する例では、原類似ショット1についてはその一部区間を用いて、原類似ショット2についてはその全区間を用いて、それぞれ参照類似ショットの一部が生成されている。この手法を採用した場合の参照類似ショット生成情報には、参照類似ショットを構成するそれぞれの部分(図示する例では3つ)について、上述の開始時間SRnと時間長DRn、原類似ショットID、開始時間SOnと時間長DOnが必要である(図6参照)。なお、この記述順は各部分の時間順であるのが望ましい。
図10に示すように、複数の原類似ショットの全区間あるいは一部区間を、時間伸長あるいは短縮したものをさらに重み付け平均して「平均ショット」を生成し、この「平均ショット」から参照類似ショットの全区間あるいは一部区間を生成する手法である。図示する例では、参照類似ショットの最初の部分は、原類似ショット1の一部区間を時間伸長/短縮したものと、原類似ショット2の全区間を時間伸長/短縮したものとの平均ショットから生成されている。中間部分や最後の部分も、同様に複数(必ずしも2つとは限らない)の原類似ショットの平均により生成されたものである。なお、重み付け係数は平均対象のショットごとに固定としてもよいし、フレームごとに個々に決定してもよい。また、この係数がショット間/フレーム間で等しい場合は単なる平均となるが、本発明では単なる平均も重み付け平均の一種(重み付け平均の特別な場合)として扱う。
手法1〜4のうち最適な手法でそれぞれのショットを符号化する。この場合は参照類似ショット生成情報中に、各手法で必要な情報(上述のSRn、DRn、SOn、DOn、原類似ショットID、重み付け係数など)のほか、どの手法で参照類似ショットを生成するかを示す手法IDが必要となる(図6参照)。
これは参照フレーム内の四角形領域を、符号化対象フレームの矩形領域にワーピング処理(平行移動、拡大/縮小、回転、アフィン変換、透視変換など)するものである。具体的には、たとえばMPEG−4(ISO/IEC14496−2)の7.8章「Sprite decoding」がある。このグローバル動き補償予測により、フレーム全体の動きを捉えることができ、フレーム内のオブジェクトの位置ずれ/変形の修正が可能となる。
これは符号化対象フレームを正方格子状に分割し、このブロック単位で手法1と同様のワーピング処理を行うものである。ワーピング処理の一例としてたとえば平行移動の場合、個々のブロックごとに参照フレーム内で最も誤差が小さくなる領域を探索し、符号化対象フレームの各ブロックと、参照フレームの各探索結果領域の位置ずれを動きベクトルとして伝送する。このブロックの大きさはMPEG−1やMPEG−2では16×16画素(「マクロブロック」と呼ばれる)である。さらにMPEG−4では8×8画素、H.264では4×4画素の小さなブロックも許される。なお参照フレームは一つに限定されず、複数の参照フレームから最適な領域を選択するようにしてもよい。この場合は動きベクトル情報のほかに、参照フレームのIDなども伝送する必要がある。このブロック単位での動き補償予測により、フレーム内の局所的なオブジェクトの動きに対応できる。
図23に示すように、対象類似ショットの各フレームと、参照類似ショット内の少なくとも一つのフレームとの間で動き検出を行う。そして得られたフレーム間動き情報により、参照類似ショットにフレーム間動き補償を行い、修正参照類似ショットの各フレームを生成する。このとき修正参照類似ショットの各フレームの位置は参照類似ショットと同一とする(参照類似ショットのフレーム位置を保存する)ものである。この場合は修正参照類似ショット中、たとえば対象類似ショットの対象フレームに時間的に最も近いフレームと、対象フレームとの差分を符号化すればよい。
図24に示すように、手法1同様、フレーム間動き補償により修正参照類似ショットの各フレームを生成するが、同時に修正参照類似ショットの各フレームの位置を対象類似ショットと同一の位置に補正(補間あるいは間引き)するものである。この場合は対象類似ショット内の各フレームと、修正参照類似ショット内の同一位置にある各フレームとの差分を符号化すればよい。
Claims (24)
- 動画像を連続する複数のフレームからなる複数のショットに分割するショット分割手段と、
前記ショット分割手段により分割されたショットの中から符号化対象となる第1のショットに類似する第2のショットを検出するショット検出手段と、
前記ショット検出手段により検出された第2のショットの時間長を補正して第3のショットを生成するショット生成手段と、
前記第1のショットと前記ショット生成手段により生成された第3のショットとの差分を符号化する符号化手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記ショット生成手段は、前記第3のショットのフレーム位置が前記第1のショットのフレーム位置と一致するように前記第2のショットの時間長を補正することを特徴とする前記請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記ショット生成手段は、時間長補正後の複数の前記第2のショットを重み付け平均して前記第3のショットを生成することを特徴とする前記請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記ショット生成手段は、前記第2のショットの一部区間を用いて前記第3のショットを生成することを特徴とする前記請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記ショット生成手段は、前記第1のショットの一部区間について前記第3のショットを生成することを特徴とする前記請求項1に記載の画像処理装置。
- さらに、前記ショット生成手段で生成された前記第3のショットを動き補償して第4のショットを生成する第2のショット生成手段を備え、
前記符号化手段は、前記第1のショットと前記第2のショット生成手段により生成された第4のショットとの差分を符号化することを特徴とする前記請求項1〜請求項5のいずれか一つに記載の画像処理装置。 - 動画像の符号化データ中、連続する複数のフレームからなる第1のショットの符号化データを復号するショット復号手段と、
前記動画像の符号化データ中のショット生成情報で特定される手法により、前記第1のショットに類似する前記動画像中の第2のショットの時間長を補正して第3のショットを生成するショット生成手段と、
前記ショット復号手段により復号された符号化データと前記ショット生成手段により生成された第3のショットとを加算するショット加算手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - さらに、前記ショット生成手段で生成された前記第3のショットを動き補償して第4のショットを生成する第2のショット生成手段を備え、
前記ショット加算手段は、前記ショット復号手段により復号された符号化データと前記第2のショット生成手段により生成された第4のショットとを加算することを特徴とする前記請求項7に記載の画像処理装置。 - 動画像を連続する複数のフレームからなる複数のショットに分割するショット分割工程と、
前記ショット分割工程で分割されたショットの中から符号化対象となる第1のショットに類似する第2のショットを検出するショット検出工程と、 前記ショット検出工程で検出された第2のショットの時間長を補正して第3のショットを生成するショット生成工程と、
前記第1のショットと前記ショット生成工程で生成された第3のショットとの差分を符号化する符号化工程と、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 - 前記ショット生成工程では、前記第3のショットのフレーム位置が前記第1のショットのフレーム位置と一致するように前記第2のショットの時間長を補正することを特徴とする前記請求項9に記載の画像処理方法。
- 前記ショット生成工程では、時間長補正後の複数の前記第2のショットを重み付け平均して前記第3のショットを生成することを特徴とする前記請求項9に記載の画像処理方法。
- 前記ショット生成工程では、前記第2のショットの一部区間を用いて前記第3のショットを生成することを特徴とする前記請求項9に記載の画像処理方法。
- 前記ショット生成工程では、前記第1のショットの一部区間について前記第3のショットを生成することを特徴とする前記請求項9に記載の画像処理方法。
- さらに、前記ショット生成工程で生成された前記第3のショットを動き補償して第4のショットを生成する第2のショット生成工程を含み、
前記符号化工程では、前記第1のショットと前記第2のショット生成工程で生成された第4のショットとの差分を符号化することを特徴とする前記請求項9〜請求項13のいずれか一つに記載の画像処理方法。 - 動画像の符号化データ中、連続する複数のフレームからなる第1のショットの符号化データを復号するショット復号工程と、
前記動画像の符号化データ中のショット生成情報で特定される手法により、前記第1のショットに類似する前記動画像中の第2のショットの時間長を補正して第3のショットを生成するショット生成工程と、
前記ショット復号工程で復号された符号化データと前記ショット生成工程で生成された第3のショットとを加算するショット加算工程と、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 - さらに、前記ショット生成工程で生成された前記第3のショットを動き補償して第4のショットを生成する第2のショット生成工程を含み、
前記ショット加算工程では、前記ショット復号工程で復号された符号化データと前記第2のショット生成工程で生成された第4のショットとを加算することを特徴とする前記請求項15に記載の画像処理方法。 - 動画像を連続する複数のフレームからなる複数のショットに分割するショット分割工程と、
前記ショット分割工程で分割されたショットの中から符号化対象となる第1のショットに類似する第2のショットを検出するショット検出工程と、
前記ショット検出工程で検出された第2のショットの時間長を補正して第3のショットを生成するショット生成工程と、
前記第1のショットと前記ショット生成工程で生成された第3のショットとの差分を符号化する符号化工程と、
をプロセッサに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。 - 前記ショット生成工程では、前記第3のショットのフレーム位置が前記第1のショットのフレーム位置と一致するように前記第2のショットの時間長を補正することを特徴とする前記請求項17に記載の画像処理プログラム。
- 前記ショット生成工程では、時間長補正後の複数の前記第2のショットを重み付け平均して前記第3のショットを生成することを特徴とする前記請求項17に記載の画像処理プログラム。
- 前記ショット生成工程では、前記第2のショットの一部区間を用いて前記第3のショットを生成することを特徴とする前記請求項17に記載の画像処理プログラム。
- 前記ショット生成工程では、前記第1のショットの一部区間について前記第3のショットを生成することを特徴とする前記請求項17に記載の画像処理プログラム。
- さらに、前記ショット生成工程で生成された前記第3のショットを動き補償して第4のショットを生成する第2のショット生成工程を含み、
前記符号化工程では、前記第1のショットと前記第2のショット生成工程で生成された第4のショットとの差分を符号化することを特徴とする前記請求項17〜請求項21のいずれか一つに記載の画像処理プログラム。 - 動画像の符号化データ中、連続する複数のフレームからなる第1のショットの符号化データを復号するショット復号工程と、
前記動画像の符号化データ中のショット生成情報で特定される手法により、前記第1のショットに類似する前記動画像中の第2のショットの時間長を補正して第3のショットを生成するショット生成工程と、
前記ショット復号工程で復号された符号化データと前記ショット生成工程で生成された第3のショットとを加算するショット加算工程と、
をプロセッサに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。 - さらに、前記ショット生成工程で生成された前記第3のショットを動き補償して第4のショットを生成する第2のショット生成工程を含み、
前記ショット加算工程では、前記ショット復号工程で復号された符号化データと前記第2のショット生成工程で生成された第4のショットとを加算することを特徴とする前記請求項23に記載の画像処理プログラム。
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