JP4709179B2 - 符号化パラメータ選択方法,符号化パラメータ選択装置,符号化パラメータ選択プログラムおよびその記録媒体 - Google Patents
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Description
H.264では,イントラ予測および可変形状動き補償の導入に伴い,従来の標準化方式と比べて,予測モードの種類が増加している。このため,一定の主観画質を保持しつつ符号量を削減するには,適切な予測モードを選択する必要がある。H.264の参照ソフトウェアJM[非特許文献1参照]では,以下のR−Dコストを最小化する予測モードを選択している。なお,以下の表記において,「^X」(XはS,R,C等の文字)における記号^は,「X」の上に付く記号である。
さらに,Cに対して,量子化パラメータqを用いた量子化が次式の通り施される。なお,JMでは,正規化は量子化の中に組み込まれている。
一方,H.264の復号処理では,Vに対して,次式のように逆量子化を施し,変換係数の復号値を得る。
前述の通り,H.264の参照ソフトウェアJMで用いられている主観画質の尺度は二乗誤差である。しかし,この二乗誤差は必ずしも,主観的な画質劣化を反映した歪み量ではない。例えば,高周波数成分の変化は低周波成分の変化に比べて,視覚的には検知されにくい。しかし,こうした視覚特性を利用していない符号化器(例えば,JM)には,符号量の効率的な削減に関して,改良の余地が残る。
K.P.Lim and G.Sullivan and T.Wiegand,Text Description of Joint Model Reference Encoding Methods and Decoding Concealment Methods. Joint Video Team (JVT) of ISO/IEC MPEG and ITU-T VCEG,JVT-R95 ,Jan.,2006. 坂東幸浩,高村誠之,上倉一人,八島由幸,"主観画質を考慮したH.264/AVモード選択方法",情報処理学会 第54回AVM研究会,Vol. 2006, pp.35-39. 2006. D. H. Kelly. Motion and vision. II. Stabilized spatiotemporal threshold surface. J. Opt. Soc. Am. ,vol.69,no.10 ,pp.1340-1349,Oct. 1979.
図1は,本発明に係る符号化パラメータ選択装置の構成例を示す。図1において,1は符号化パラメータ選択装置,10は選択対象符号化パラメータ設定部,11は変移量下限値算出部,12は重み付き歪み量算出部,13は符号量算出部,14は未定乗数算出部,15はコスト算出部,16は最小コスト判定部を表す。
量子化誤差信号に対する視覚感度に基づく重み付けについて,以下,説明する。本発明では,次式のR−Dコストを用いる。
本発明では,各ブロック内の歪み量に対して,時空間視覚感度関数に基づく重み付けを行う。この重み付けの係数の算出において,入力となるのは,変換行列と変移量である。なお,以下では,縦幅Hの画像を視距離rHにおいて観測する場合を考える。rを視距離パラメータと呼ぶ。
ここで,φl t はφl の転置ベクトルである。各基底画像fk,l (x,y)(0≦x,y≦N−1)に対して,次式に示す離散フーリエ変換を施し,フーリエ係数を得る。なお,以下ではN=2m とおく。
また,式(12)において,ηは以下の値とする。
本発明では,変移量を区間で表現し,歪み量の重み付けには,同区間の下限値を用いる。推定された変移量が(dx ,dy )である場合,[dx −δxl,dx +δxu]×[dy −δyl,dy +δyu]なる区間として表現する。以下,その区間の設定法について述べる。
この方法では,まず,符号化対象フレームft (x,y)(0≦x≦X−1,0≦y≦Y−1)を複数の領域に分割し,参照フレームを直前フレームとした場合,領域毎に動き補償を用いた次のようなフレーム間予測を行う。
上記により求めた予測誤差を用いて,以下のように予測誤差マップMe [dx ,dy ]を作成する。
(Me [dx +ix ,dy ],Me [dx ,dy +iy ],Me [dx +ix ,dy +iy ]のいずれかが1あるいは,2となる場合) (22)
ここで,ix ,iy は,ベクトル(dx ,dy )−(〜dx ,〜dy )の水平方向,および垂直方向の単位ベクトルであり,次式のように定まる。
(Mv [dx +ix ,dy ],Mv [dx ,dy +iy ],Mv [dx +ix ,dy +iy ]のいずれかが1あるいは,2となる場合) (26)
Me [dx ,dy ]=2および,Mv [dx ,dy ]=2を満たす(dx ,dy )の中でノルムが最小となるベクトルを,感度関数の算出に用いる変移量(^dx ,^dy )として用いる。ここで,ベクトルのノルムは,次式で定義する。
[実施形態(モード選択):フローチャート]
本発明の符号化パラメータ選択処理の実施形態について,モード選択の場合を例にとり,図面(図2)を参照して説明する。
本発明の装置構成図を図5に示す。なお,ここでは,符号化パラメータの選択例として,モード選択の例を示す。
本発明の符号化パラメータ選択処理の実施形態について,量子化パラメータ選択の場合を例にとり,図8に従って説明する。なお,他の符号化パラメータの場合にも同様な方法により選択することができる。
符号化パラメータとして,量子化パラメータを選択する場合の符号化パラメータ選択装置の例を図9に示す。なお,他の符号化パラメータの場合にも同様な装置構成により選択することができる。
10 選択対象符号化パラメータ設定部
11 変移量下限値算出部
12 重み付き歪み量算出部
13 符号量算出部
14 未定乗数算出部
15 コスト算出部
16 最小コスト判定部
Claims (8)
- フレーム内予測およびフレーム間予測により得られた予測誤差信号に対して,変換符号化および量子化による情報圧縮を行う画像符号化において符号化に用いる符号化パラメータを選択する符号化パラメータ選択方法であって,
符号化対象フレームを分割したブロック毎に,画像信号の時間的な動きを示す変移量を算出する過程と,
前記ブロックの変移量とブロック内の空間周波数分布を引数とする所定の時空間視覚感度関数に基づき,時空間視覚感度を示す感度係数を算出する過程と,
前記感度係数を用いて重み付けされた歪み量を算出する過程と,
選択対象の各符号化パラメータ毎にその符号化パラメータを選択した場合に発生する符号量を算出する過程と,
前記符号化パラメータを選択した場合のレート歪みコスト関数に用いられる未定乗数を算出する過程と,
前記算出された重み付けされた歪み量,符号量および未定乗数からなるラグランジェのレート歪みコスト関数に基づき,選択対象となる符号化パラメータ毎にレート歪みコストを算出する過程と,
前記選択対象となる符号化パラメータの中で,レート歪みコストが最小となる符号化パラメータを,符号化に用いる符号化パラメータとして選択する過程とを有し,
前記変移量を算出する過程では,動き推定によって推定される変移量の信頼度を決定し,決定した信頼度をもとに該変移量の下限値を算出し,算出した変移量の下限値を前記時空間視覚感度関数の引数として用いる
ことを特徴とする符号化パラメータ選択方法。 - 請求項1記載の符号化パラメータ選択方法において,
前記変移量の信頼度を,フレーム間予測誤差およびブロック内の画像信号の平坦度に基づき決定する
ことを特徴とする符号化パラメータ選択方法。 - 請求項1または請求項2記載の符号化パラメータ選択方法において,
前記符号化パラメータは,動画像符号化における予測モード,動き補償ブロックサイズ,スキップモード,または量子化パラメータである
ことを特徴とする符号化パラメータ選択方法。 - フレーム内予測およびフレーム間予測により得られた予測誤差信号に対して,変換符号化および量子化による情報圧縮を行う画像符号化において符号化に用いる符号化パラメータを選択する符号化パラメータ選択装置であって,
符号化対象フレームを分割したブロック毎に,画像信号の時間的な動きを示す変移量を算出する手段と,
前記ブロックの変移量とブロック内の空間周波数分布を引数とする所定の時空間視覚感度関数に基づき,時空間視覚感度を示す感度係数を算出する手段と,
前記感度係数を用いて重み付けされた歪み量を算出する手段と,
選択対象の各符号化パラメータ毎にその符号化パラメータを選択した場合に発生する符号量を算出する手段と,
前記符号化パラメータを選択した場合のレート歪みコスト関数に用いられる未定乗数を算出する手段と,
前記算出された重み付けされた歪み量,符号量および未定乗数からなるラグランジェのレート歪みコスト関数に基づき,選択対象となる符号化パラメータ毎にレート歪みコストを算出する手段と,
前記選択対象となる符号化パラメータの中で,レート歪みコストが最小となる符号化パラメータを,符号化に用いる符号化パラメータとして選択する手段とを備え,
前記変移量を算出する手段は,動き推定によって推定される変移量の信頼度を決定し,決定した信頼度をもとに該変移量の下限値を算出し,算出した変移量の下限値を前記時空間視覚感度関数の引数として用いる
ことを特徴とする符号化パラメータ選択装置。 - 請求項4記載の符号化パラメータ選択装置において,
前記変移量を算出する手段は,前記変移量の信頼度を,フレーム間予測誤差およびブロック内の画像信号の平坦度に基づき決定する
ことを特徴とする符号化パラメータ選択装置。 - 請求項4または請求項5記載の符号化パラメータ選択装置において,
前記符号化パラメータは,動画像符号化における予測モード,動き補償ブロックサイズ,スキップモード,または量子化パラメータである
ことを特徴とする符号化パラメータ選択装置。 - 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の符号化パラメータ選択方法を,コンピュータに実行させるための符号化パラメータ選択プログラム。
- 請求項1から請求項3までのいずれか1項に記載の符号化パラメータ選択方法を,コンピュータに実行させるための符号化パラメータ選択プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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