JP5100572B2 - Encoder - Google Patents
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本発明は、画像データを符号化する符号化装置に関する。 The present invention relates to an encoding device that encodes image data.
動画像データの圧縮符号化方式として、MPEG-2(Moving Picture Experts Group phase2)、及びH.264/AVC(Advanced Video Coding)等が知られている。 As a compression encoding method of moving image data, MPEG-2 (Moving Picture Experts Group phase 2), H.264 / AVC (Advanced Video Coding) and the like are known.
H.264/AVCの規格では、伝送エラーに対する耐性強化のために、通常の主スライスに対して冗長スライス(Redundant Slice)が定義されている。これは、一般的に、人物などの注目領域を別途、冗長スライスとして符号化データに付加することで、エラー耐性を強化するものである。また、他の方法として、スライス順序を変更する方法(任意スライス順序(Arbitrary Slice Order))や、復号化の際に異なる主スライスにエラーが波及しない特徴を利用し、主スライスの分割数を増やす方法が知られている。 H. In the H.264 / AVC standard, a redundant slice is defined for a normal main slice in order to enhance resistance against transmission errors. This generally enhances error tolerance by adding a region of interest such as a person as a redundant slice to encoded data. As another method, the number of divisions of the main slice is increased by using a method of changing the slice order (arbitrary slice order) or a feature in which an error does not propagate to different main slices at the time of decoding. The method is known.
一般的に、伝送路でエラーが発生した場合、復号化装置は、エラー部分を他の画像で置き換えるエラーコンシールメント処理又は補間処理を実行する。エラーコンシールメント処理方法として、その直前に復号されたフレームを用いてエラー部分をコンシールメントする技術が知られている(特許文献1参照)。また、伝送路でのエラー発生を想定して、送信側(符号化装置)が伝送路で許容される伝送容量の範囲内でデータの優先度に応じて符号化データを送信する技術も知られている(特許文献2参照)。具体的には、インター符号化及びイントラ符号化などの符号化時の情報を用いて伝送帯域一杯まで冗長スライスを送信する。
冗長スライスは、別途、注目領域を冗長スライスとして符号化データに入れることができるものである。しかし、規格として定義されただけであり、具体的にどのような部分を冗長スライスとすべきかは、明らかではない。そのため、復号化装置でのエラーコンシールメントでどのような効果が得られるかも、明らかではない。任意スライス順序は、エラー波及を防ぐ目的であり、エラーコンシールメントに対してはあまり効果がない。主スライスの分割数を増やす方法も同様であり、伝送帯域・符号量の点でもオーバーヘッドが大きかった。 Redundant slices can separately include the region of interest as redundant slices in the encoded data. However, it is only defined as a standard, and it is not clear what part should be a redundant slice. Therefore, it is not clear what effect can be obtained by error concealment in the decoding apparatus. Arbitrary slice order is intended to prevent error propagation and is not very effective for error concealment. The method of increasing the number of divisions of the main slice is the same, and the overhead is large in terms of transmission band and code amount.
特許文献1に開示される技術で注目領域を冗長スライスとして設定した場合、注目領域が動きの大きい画像では効果が大きいものの、動きが小さい画像では効果があまりなく、伝送帯域を無駄に消費してしまう。
When the attention area is set as a redundant slice by the technique disclosed in
特許文献2に開示される技術では、伝送帯域一杯まで冗長スライスを送信するだけであり、画像の特徴を考慮するものではない。従って、伝送エラーに対するエラーコンシールメントには、効果が無い。 In the technique disclosed in Patent Document 2, only redundant slices are transmitted to the full transmission band, and image characteristics are not considered. Therefore, there is no effect on error concealment against transmission errors.
本発明は、この様な問題を解決した符号化装置を提示することを目的とする。 It is an object of the present invention to provide an encoding apparatus that solves such a problem.
上記目的を達成するために、本発明に係る符号化装置は、入力画像を符号化する符号化装置であって、前記入力画像から注目領域を選択する注目領域選択手段と、前記入力画像を構成する複数の領域に対し、領域毎の動き量を検出する動き検出手段と、前記注目領域選択手段で選択された注目領域を含む領域に対する前記動き検出手段の検出結果に応じて、前記注目領域の画像を搬送する冗長スライスに設定する領域の優先度を設定する冗長スライス設定手段と、前記複数の領域を符号化した符号化データと、前記冗長スライスの符号化データとを出力する符号化手段とを有し、前記冗長スライス設定手段は、前記動き検出手段の検出結果に基づきフレーム間の動きが大きい領域から優先的に前記冗長スライスに設定することを特徴とする。 In order to achieve the above object, an encoding apparatus according to the present invention is an encoding apparatus that encodes an input image, and includes an attention area selection unit that selects an attention area from the input image, and the input image. And a motion detection unit for detecting a motion amount for each region, and a detection result of the motion detection unit for the region including the region of interest selected by the region of interest selection unit. Redundant slice setting means for setting the priority of the area to be set in the redundant slice carrying the image, encoded data for encoding the plurality of areas, and encoding means for outputting the encoded data of the redundant slice; And the redundant slice setting means preferentially sets the redundant slice from an area where the motion between frames is large based on the detection result of the motion detection means .
また、本発明に係る他の符号化装置は、入力画像を符号化する符号化装置であって、前記入力画像から注目領域を選択する注目領域選択手段と、前記入力画像を構成する複数の領域に対し、領域毎の動き量を検出する動き検出手段と、前記注目領域選択手段で選択された注目領域を含む領域に対する前記動き検出手段の検出結果に応じて、前記注目領域の画像を搬送する冗長スライスに設定する領域の優先度を設定する冗長スライス設定手段と、前記複数の領域を符号化した符号化データと、前記冗長スライスの符号化データとを出力する符号化手段とを有することを特徴とする。 Another encoding apparatus according to the present invention is an encoding apparatus that encodes an input image, and includes an attention area selection unit that selects an attention area from the input image, and a plurality of areas that constitute the input image. On the other hand, the image of the region of interest is conveyed according to the detection result of the motion detection unit for the region including the region of interest selected by the region-of-interest selecting unit and the motion detecting unit that detects the amount of movement for each region. A redundant slice setting means for setting the priority of the area to be set in the redundant slice; and an encoding means for outputting the encoded data obtained by encoding the plurality of areas and the encoded data of the redundant slice. Features.
本発明によれば、注目領域が選択されたか否か、及び、注目領域を含む領域の動きに応じて注目領域の画像を搬送する冗長スライスを設定するので、復号化におけるエラーコンシールメント時の画質が向上する。 According to the present invention, since the redundant slice for carrying the image of the attention area is set according to whether or not the attention area has been selected and the movement of the area including the attention area, the image quality at the time of error concealment in decoding is set. Will improve.
以下、図面を参照して、本発明の実施例を詳細に説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the drawings.
図1は、本発明の一実施例の概略構成ブロック図を示す。符号化装置10のフレーム並び替え分割部12に、映像信号を構成する各画面の画像データが入力する。フレーム並び替え分割部12は、入力画像データを符号化ピクチャタイプに応じフレーム順序に並び替え、且つ、各フレームを所定数の画素から構成されるマクロブロックとよばれる単位に行列状に分割する。マクロブロックは、符号化方式によるが、例えば,16画素×16画素、8画素×8画素、又は4画素×4画素等からなる。
FIG. 1 shows a schematic block diagram of an embodiment of the present invention. The image data of each screen constituting the video signal is input to the frame
減算器14は、フレーム並び替え分割部12からの画像データから後述する予測画像データとの減算し、その差分値を画像残差データとして直交変換部16に出力する。直交変換部16は、減算器14からの画像残差データを離散コサイン変換,ウエーブレット変換等で直交変換し、変換係数を量子化部18に出力する。量子化部18は、直交変換部16からの変換係数を所定量子化パラメータに従い量子化し、量子化変換係数をエントロピー符号化部20に出力する。
The
量子化部18からの量子化変換係数はまた、ローカルでの復号化のために、即ち、予測画像データの生成のために、逆量子化部26にも供給される。逆量子化部26は、量子化部18からの量子化変換係数を逆量子化し、変換係数代表値を出力する。逆直交変換部28は、逆量子化部26からの変換係数代表値を逆直交変換し、画像残差データに対応する局所復号値を出力する。加算器30は、逆直交変換部28の出力に予測画像データを加算する。加算器30の出力データは、局所復号化された画像データに相当する。
The quantized transform coefficients from the quantizing unit 18 are also supplied to the inverse quantizing
加算器30の出力画像データはフレームメモリ32に書き込まれる。加算器30の出力画像データはまた、ブロックノイズ除去のためのデブロッキングフィルタ34によるフィルタ処理を経て、フレームメモリ36に書き込まれる。
The output image data of the
動き検出部38は、符号化対象の画像データとフレームメモリ36の画像データとをマクロブロック単位で対比して、動きベクトルを検出する。動き検出部38は、検出した動きベクトルの動きベクトル情報をインター予測部42とエントロピー符号化部20に供給する。詳細は後述するが、動き検出部38はまた、グローバルベクトルをストリーム送信部24に供給する。
The
イントラ予測部40は、フレームメモリ32に格納される画像データからフレーム内予測処理により予測画像データを生成する。他方、インター予測部42は、フレームメモリ36に格納される画像データに動き検出部38によって検出される動きベクトルに基づいてフレーム間予測処理を行って、予測画像データを生成する。
The
スイッチ44は、現在の符号化対象の画像を符号化する方式に従い、イントラ予測部40からの予測画像データか、インター予測部42からの予測画像データを選択する。図示しない符号化制御装置が、このようにスイッチ44を制御する。スイッチ44により選択された予測画像データは、減算器14及び加算器30に供給される。
The
エントロピー符号化部20は、量子化部18からの量子化変換係数をエントロピー符号化し、動き検出部38からの動きベクトル情報を多重化する。エントロピー符号化部20の出力データは、レート調整用及び発生符号量モニタ用のストリームバッファ22に一時的に書き込まれ、ストリーム送信部24により逐次、読み出される。
The
ストリーム送信部24は、ストリームバッファ22から読み出した符号化データを目標ビットレートに従ったビットレートで出力する。ストリーム送信部24はまた、動き検出部38からのグローバルベクトル情報を符号化データに多重して伝送路に出力する。ストリーム送信部24が伝送路に出力するデータは、量子化部18での量子化パラメータなどの各種符号化情報及び冗長スライスも含む。
The
図2を参照して、グローバルベクトルの求め方を説明する。図2は、グローバルベクトル領域の模式図を示す。 With reference to FIG. 2, a method for obtaining a global vector will be described. FIG. 2 shows a schematic diagram of the global vector region.
図2に示す例では、符号化対象画像50が3×3の合計9つのブロックに分割されている。画像52は、符号化対象画像50より1フレーム前の画像であり、符号化対象画像50と同様のサイズでブロック化されている。
In the example illustrated in FIG. 2, the
例えば、分割領域54を例に説明する。分割領域54に対し、符号化対象画像50より1画面分前の画像52における、領域54と同じ位置の領域56を中心とする探索領域58(破線で囲まれた部分)を設定する。そして、探索領域58内で、領域54の画像との相関を求める。具体的には、領域58において、領域54と同じ大きさの領域を設定し、1画素乃至複数画素単位で領域58を水平及び垂直に移動し、移動した場所毎に相関を求める。最も相関の強い場所を求めたら、領域56からその場所への方向と距離を算出し、グローバルベクトルとする。相関の強さを表す相関値として、画素毎の輝度値の差分絶対値を用いる。
For example, the divided
本実施例では、領域内における全画素に対して相関値を算出し、領域内での総和を求める。これを差分絶対値和(SAD:Sum of Absolute Difference)と呼ぶ。相関値としてSAD値が用いられる場合、SAD値が小さいほど相関が強いものとされる。 In this embodiment, correlation values are calculated for all pixels in the region, and the sum in the region is obtained. This is called a sum of absolute differences (SAD). When the SAD value is used as the correlation value, the smaller the SAD value, the stronger the correlation.
図3及び図4を参照して、本実施例の動作を説明する。図3は、本実施例の冗長スライス制御動作のフローチャートである。図4(A)従来例における復号画像例の模式図を示し、同(B)は、本実施例における復号画像例の模式図を示す。 The operation of this embodiment will be described with reference to FIGS. FIG. 3 is a flowchart of the redundant slice control operation of this embodiment. FIG. 4A shows a schematic diagram of a decoded image example in the conventional example, and FIG. 4B shows a schematic diagram of a decoded image example in the present embodiment.
始めに、動き検出部38は、図2で説明したように、入力画像を複数の領域に分割し、領域毎にグローバルベクトルを算出する(S1)。図示しない注目領域選択部は、入力画像における注目領域を選択又は設定する(S2)。注目領域とは、例えば、人物、顔、又は飛行機や電車などの物体が映っている部分である。例えば、画像のパターンマッチングや周知の顔検出技術を用いて、顔等の特定の物体が含まれると検出された領域を注目領域に選択又は設定する。
First, as described with reference to FIG. 2, the
ストリーム送信部24は、目標ビットレートに従ったビットレートで、前記複数の領域を符号化した符号化データを出力する(S3)。
The
ストリーム送信部24は、出力符号化データが伝送路の帯域や記録フォーマットで定められた帯域に対して余裕があるか否かを判断し(S4)、余裕があればステップS5に進む。余裕がなければ(S4)、このフローを終了する。
The
図示しない冗長スライス設定部は、ステップS1で分割された領域毎に、注目領域を含むか否かを判定する(S5)。図示しない冗長スライス設定部は、注目領域を含む領域に対して、グローバルベクトルの大きい順に冗長スライスとして、帯域の余裕分のみ符号化データとして出力する。具体的には、顔等の注目領域を含む領域のうち、フレーム間の動きが大きい領域から優先的に冗長スライスに設定される。即ち、冗長スライス設定部は、注目領域選択部の選択結果と動き検出部38の動き検出結果に応じて、注目領域の画像を搬送する冗長スライスを設定し、かつ、冗長スライスとする領域の優先度を設定する。このように設定された1または複数の冗長スライスの符号化データが、本来の符号化データに続けて伝送される。
A redundant slice setting unit (not shown) determines whether or not a region of interest is included for each region divided in step S1 (S5). A redundant slice setting unit (not shown) outputs, as encoded slices, only the margin of the band as redundant slices in the descending order of the global vector for the region including the region of interest. Specifically, the redundant slice is preferentially set from the region including the region of interest such as the face, in which the motion between frames is large. In other words, the redundant slice setting unit sets a redundant slice that carries an image of the region of interest in accordance with the selection result of the region of interest selection unit and the motion detection result of the
以上説明したように、本実施例では、グローバルベクトルと注目領域により、冗長スライスを伝送路の帯域又は記録フォーマットで定められた帯域に対して余裕がある分だけ、符号化データとして出力する。これにより、動きが大きい部分に対して、エラー耐性が上がり、再生画像の画質が向上する。 As described above, in the present embodiment, redundant slices are output as encoded data by the amount that has a margin with respect to the bandwidth of the transmission path or the bandwidth determined by the recording format by the global vector and the region of interest. As a result, error tolerance is increased for a portion with a large movement, and the quality of the reproduced image is improved.
図5は、本実施例の別の冗長スライス制御動作のフローチャートである。図6は、グローバルベクトル算出の説明図である。図6では、画面が9つの領域60〜76に分割され、領域68、74に被写体となった人物の画像が主として含まれている。
FIG. 5 is a flowchart of another redundant slice control operation according to this embodiment. FIG. 6 is an explanatory diagram of global vector calculation. In FIG. 6, the screen is divided into nine
動き検出部38は、ステップS1と同様に、入力画像を複数の領域に分割し、領域毎にグローバルベクトルを算出する(S11)。図示しない注目領域選択部は、入力画像における注目領域を設定する(S12)。ストリーム送信部24は、目標ビットレートに従ったビットレートで符号化データを出力する(S13)。
Similar to step S1, the
ストリーム送信部24は、出力符号化データが伝送路の帯域や記録フォーマットで定められた帯域に対して余裕があるか否かを判断し(S14)、余裕があればステップS15に進む。余裕がなければ(S14)、このフローを終了する。
The
図示しない冗長スライス設定部は、ステップS11で分割された領域毎に、各グローバルベクトルを算出する領域に対して、注目領域が面積的にどの位占めるか(割合)を算出する(S15)。注目領域の占める割合が閾値以下の領域しかない場合(S15)、このフローを終了する。それ以外の場合(S15)、図示しない冗長スライス設定部は、ステップS11で用いた領域毎に、注目領域を含むか否かを判定する。図示しない冗長スライス設定部は、ステップS14で求めた領域(図6に示す例では、領域68と領域74)に対して、グローバルベクトルの大きい順に冗長スライスとして、帯域の余裕分のみ符号化データとして出力する。
The redundant slice setting unit (not shown) calculates how much the area of interest occupies in terms of area with respect to the area for calculating each global vector for each area divided in step S11 (S15). When there is only an area where the ratio of the attention area is equal to or less than the threshold value (S15), this flow ends. In other cases (S15), a redundant slice setting unit (not shown) determines whether or not a region of interest is included for each region used in step S11. The redundant slice setting unit (not shown) uses only the surplus bandwidth as encoded data as redundant slices in the descending order of the global vector for the region obtained in step S14 (in the example shown in FIG. 6,
以上説明したように、各グローバルベクトルを算出する領域に対する注目領域の割合に応じて冗長スライスを定義し、伝送路の帯域又は記録フォーマットで定められた帯域に対して余裕がある分だけ、符号化データとして出力する。これにより、動きが大きい部分に対して、エラー耐性が高まり、再生画像の画質が向上する。 As described above, a redundant slice is defined according to the ratio of the region of interest to the region for calculating each global vector, and encoding is performed to the extent that there is a margin for the bandwidth of the transmission path or the bandwidth determined by the recording format. Output as data. As a result, error tolerance is enhanced for a portion with a large movement, and the quality of the reproduced image is improved.
グローバルベクトルをSADによって求める実施例を説明したが、グローバルベクトルは、図示しないカメラからの情報(ズーム、パン・チルト、AF(オートフォーカス)など)によって求めた情報を用いて制御することも可能である。 Although the embodiment has been described in which the global vector is obtained by SAD, the global vector can be controlled using information obtained from information (zoom, pan / tilt, AF (autofocus), etc.) from a camera (not shown). is there.
以上、説明したように、画像の特徴と伝送路の帯域に応じて効果的に冗長スライスを符号化データに付加することで、復号化装置におけるエラーコンシールメント時の画質向上が可能となる。 As described above, it is possible to improve the image quality at the time of error concealment in the decoding apparatus by effectively adding redundant slices to the encoded data according to the characteristics of the image and the bandwidth of the transmission path.
なお、本発明は、上記実施例に限定されるものではなく、特許請求の範囲に規定される技術的思想の範囲内において適宜に変更することができる。 In addition, this invention is not limited to the said Example, In the range of the technical idea prescribed | regulated by a claim, it can change suitably.
10:符号化装置
12:フレーム並び替え分割部
14:減算器
16:直交変換部
18:量子化部
20:エントロピー符号化部
22:ストリームバッファ
24 ストリーム送信部
26:逆量子化部
28:逆直交変換部
30:加算器
32:フレームメモリ
34:デブロッキングフィルタ
36:フレームメモリ
38 動き検出部
40: イントラ予測部
42:インター予測部
44 スイッチ
10: Encoder 12: Frame rearrangement division unit 14: Subtractor 16: Orthogonal transformation unit 18: Quantization unit 20: Entropy encoding unit 22:
Claims (6)
前記入力画像から注目領域を選択する注目領域選択手段と、
前記入力画像を構成する複数の領域に対し、領域毎の動き量を検出する動き検出手段と、
前記注目領域選択手段で選択された注目領域を含む領域に対する前記動き検出手段の検出結果に応じて、前記注目領域の画像を搬送する冗長スライスに設定する領域の優先度を設定する冗長スライス設定手段と、
前記複数の領域を符号化した符号化データと、前記冗長スライスの符号化データとを出力する符号化手段と
を有し、
前記冗長スライス設定手段は、前記動き検出手段の検出結果に基づきフレーム間の動きが大きい領域から優先的に前記冗長スライスに設定する
ことを特徴とする符号化装置。 An encoding device for encoding an input image,
A region of interest selection means for selecting a region of interest from the input image;
Motion detection means for detecting a motion amount for each region for a plurality of regions constituting the input image;
Redundant slice setting means for setting a priority of an area to be set as a redundant slice for conveying an image of the attention area according to a detection result of the motion detection means for an area including the attention area selected by the attention area selection means When,
Encoding means for outputting encoded data obtained by encoding the plurality of areas and encoded data of the redundant slice;
Have
The coding apparatus according to claim 1, wherein the redundant slice setting means preferentially sets the redundant slice from an area where a motion between frames is large based on a detection result of the motion detection means.
前記入力画像から注目領域を選択する注目領域選択工程と、A region of interest selection step of selecting a region of interest from the input image;
前記入力画像を構成する複数の領域に対し、領域毎の動き量を検出する動き検出工程と、For a plurality of regions constituting the input image, a motion detection step of detecting a motion amount for each region;
注目領域選択工程で選択された注目領域を含む領域に対する前記動き検出工程の検出結果に基づきフレーム間の動きが大きい領域から優先的に前記冗長スライスに設定する冗長スライス設定工程と、A redundant slice setting step for preferentially setting the redundant slice from a region having a large motion between frames based on a detection result of the motion detection step for a region including the attention region selected in the attention region selection step;
前記複数の領域を符号化した符号化データと、前記冗長スライスの符号化データとを出力する符号化工程と、An encoding step of encoding the plurality of regions and outputting the encoded data of the redundant slice;
を有する符号化装置の制御方法。 The control method of the encoding apparatus which has.
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