JP5472105B2 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(補間による低精度発生符号量の予測)
2.第2の実施の形態(バックサーチによる高精度発生符号量の予測)
[1−1.本発明の特徴]
この実施の形態に係る画像符号化装置100及び画像符号化方法は、以下などを特徴とする。
[1−2−1.低精度発生符号量の算出]
画像符号化装置100は、符号化難易度に応じて例えば3つの量子化行列Q Matrixを適用的に選択して使用する(詳しくは後述する)。画像符号化装置100は、一の量子化行列Q Matrixを設定すると共に、当該設定された量子化行列Q Matrixの取り得る範囲の量子化パラメータQPについて、第1のプレエンコード部1による簡易な処理によって発生符号量を粗く見積もる。以下、当該プレエンコード部1の結果により見積もられた発生符号量を低精度発生符号量と呼ぶ。画像符号化装置100は、全ての量子化行列Q Matrixについて同様の処理を実行し、量子化行列Q Matrix及び量子化パラメータQPを変更したときの低精度発生符号量を算出する。そして画像符号化装置100は、低精度発生符号量が目標符号量に最も近くなる量子化パラメータQP及び量子化行列Q Matrixを次のステップ(第2のプレエンコード部2)でピクチャの平均量子化パラメータBase QPとして使用する予測量子化パラメータQPd、次のステップで使用するピクチャの量子化行列Q Matrix(以下、これを予測量子化行列Q MatrixDと呼ぶ)とする。
符号量制御部4は、第1のプレエンコード部1において算出された発生符号量に対して補正を行う。
上述したように、量子化行列Q Matrixが取り得る全ての量子化パラメータQPについて、低精度発生符号量が算出された。符号量制御部4は、符号化難易度に応じて量子化行列Q Matrixを変更し、変更された量子化行列Q Matrixに対応する低精度発生符号量に基づいて、目標符号量に最も近い量子化パラメータQPを基本量子化パラメータQPMBとして選択するようになされている。
第2のプレエンコード部2は、予測量子化パラメータQPd及び予測量子化行列Q MatrixDを用いて実際にエンコーダ3と同様の符号化を実行することにより、高精度発生符号量を高い精度で算出する。以下、この第2のプレエンコード部2によって算出された発生符号量を高精度発生符号量と呼ぶ。このとき第2のプレエンコード部2は、予測量子化パラメータQPdだけでなく、当該予測量子化パラメータQPdの前後の量子化パラメータQPを用いて高精度発生符号量を算出し、その変動率を用いて予測量子化パラメータQPd近傍の高精度発生符号量を予測する。
<=Generated_bits(QP_precode1-1)
Generated_bits(QP_precode1))/Generated_bits(QP_precode1)
Generated_bits(QP_precode1+1))/Generated_bits(QP_precode1+1)
=Generated_bits(QP_precode1-1)×(1.0+DiffRatio)^(DeltaQP-1)
=Generated_bits(QP_precode1+1)×(1.0-DiffRatio)^(DeltaQP-1)
本エンコード部3は、第2のプレエンコード部2の結果に基づいて得られる基本量子化パラメータQPMB、並びに第1のプレエンコード部1の結果に基づいて得られる予測量子化行列Q Matrix、アクティビティグループ、画面内予測モード等を使用して本エンコードを行う。即ち、本エンコード部3は、ディレイバッファ6を介して遅延処理された入力画像91を受けると、画面内予測処理部31では第1のプレエンコード時に決定された画面内予測モードで、予測画像と入力画像91との差分画像データが計算される。DCT部32はDCT処理を行い、量子化部33はDCT係数の量子化を行う。量子化部33の出力(量子化係数)は逆量子化部37にも送られる。逆量子化部37は、量子化係数を逆量子化してDCT係数を再生する。そして、IDCT部36はDCT係数をIDCT変換し、予測画像を生成し、バッファ35に保存する。
このように、この実施の形態に係る画像符号化装置100では、第1のプレエンコード部1による第1のプレエンコードにおいて、複数の選択量子化パラメータQPlでエンコードした時の低精度発生符号量を粗く計算することにより、目標符号量になる予測量子化パラメータQPdを見積もる。
以下、図3のフローチャートを参照して、本発明の一実施の形態に係る画像符号化装置100による符号化の処理手順RT1を詳細に説明する。この処理手順の一部または全部は、一実施の形態に係る画像符号化方法にも相当する。
以上の構成によれば、画像処理装置としての画像符号化装置100は、入力画像91が簡易な処理により符号化されてなる簡易符号化データであるDCT係数を、量子化因子である量子化パラメータQPから離散的に選択された選択量子化パラメータQPlに基づいて入力画像である入力画像91を少なくとも量子化することにより入力画像91を符号化し、符号化による入力画像91の発生符号量を算出する。
図6〜図9に示す第2の実施の形態では、図1〜図5に示した第1の実施の形態と対応する箇所に同一符号を附して示し、同一部分についての説明を省略する。第2の実施の形態では、バックサーチを実行する前モード推定プレエンコード部40を有している点が第1の実施の形態と異なっている。
本発明は、例えば画像符号化装置等に係り、特にダビング時の画質の劣化を防ぎ所望とする本エンコード発生符号量に制御する技術分野に関する。
図6には、本発明の一実施の形態に係る画像符号化装置200の構成を示し説明する。
次に、原画モード/ダビングモードの判定処理について説明する。上述したように、バックサーチ部43によって、処理対象となるMBから検出量子化パラメータQPeが検出されている。このとき、入力画像91が原画あっても、偶発的にバックサーチが成功し、検出量子化パラメータQPeが検出される場合がある。逆に、入力画像91が非原画であっても、偶発的にバックサーチが不成功となり、検出量子化パラメータQPeが検出されない場合がある。
この時、本エンコード部3の画面内予測処理部31は、原画モードであれば、画面内予測モード決定部11で決定された画面内予測モードを処理対象となるMBに対して使用する。画面内予測処理部31は、ダビングモードであれば、処理対象となるMBごとに使用する画面内予測モードを変更する。すなわち画面内予測処理部31は、処理対象となるMBにおいてバックサーチが成功した場合には、バックサーチ部43によって検出された画面内予測モードを使用する。画面内予測処理部31は、処理対象となるMBにおいてバックサーチが不成功であった場合には、第1のプレエンコード部1によって検出された第1位の画面内予測モードを使用する。
以下、図7のフローチャートを参照して、本発明の一実施の形態に係る画像符号化装置による符号化処理手順RT10を詳細に説明する。この処理手順の一部または全部は、一実施の形態に係る画像符号化方法にも相当する。
以上のように、画像符号化装置200において、前モード推定プレエンコード部40による処理は、第2のプレエンコード部2によるプレエンコード処理と並列に実行される。このように、画像符号化装置200は、第2のプレエンコード部2及び前モード推定プレエンコード部40による処理を並列に実行する。画像符号化装置200は、検出量子化パラメータQPeの推定を、第1のプレエンコード部1で決定された予測量子化パラメータQPdより小さい方向(符号量が増える方向)にも行うことが可能になり、推定による検出率を上げることができる。つまり、アクティビティグループの前回のエンコードからの変化で、MBの量子化パラメータQPが変化したことへの対応が十分に行えるようになる。
以上の構成によれば、画像符号化装置200は、入力画像91を少なくとも量子化パラメータQPに基づいて量子化することにより、第1のプレエンコード部1によって入力画像91を簡易符号化し、簡易符号化による入力画像91の低精度発生符号量を算出する。画像符号化装置200は、簡易符号化によって算出された低精度発生符号量に基づいて、本エンコード部3によって入力画像91を符号化したときの本エンコード発生符号量が目標符号量に最も近いと予測される量子化パラメータQPを基本量子化パラメータQPMBとして決定する。画像符号化装置200は、量子化パラメータQPに基づくリスケーリングファクタRFにより入力画像91を除算したときの剰余に基づいて、入力画像91が前回符号化されたときに使用された量子化パラメータQPを符号化単位であるMBごとに検出する。画像符号化装置200は、検出された検出量子化パラメータQPeに基づいて入力画像91を符号化し、MBごとの発生符号量を算出する。画像符号化装置200は、検出量子化パラメータQPeが検出されなかったMBについての基本量子化パラメータQPMBに基づく発生符号量GenBits_not_success_revと、検出量子化パラメータQPeが検出されたMBについての発生符号量GenBits_successとを加算することにより、複数のMBから構成される制御単位であるピクチャごとの発生符号量を算出する。
なお上述した第1及び第2の実施の形態においては、選択量子化パラメータQPlが15だけ選択されるようにした場合について述べた。本発明はこれに限らず、その数に制限はない。また、量子化行列Q Matrixに応じて選択量子化パラメータQPlの数を変更したり、選択される間隔を変更したりしても良い。また、選択量子化パラメータQPlの間隔を任意に変更することも可能である。
Claims (10)
- 量子化因子から離散的に選択された選択量子化因子に基づく量子化ステップを用いて入力画像を少なくとも量子化することにより上記入力画像を符号化し、符号化による上記入力画像の発生符号量を算出する選択発生符号量算出部と、
上記選択量子化因子に基づいて上記入力画像が符号化されたときの発生符号量に対する補間処理により、選択量子化因子以外の量子化因子に基づいて上記入力画像が符号化されたときの発生符号量を算出する補間発生符号量算出部と、
上記選択発生符号量算出部及び上記補間発生符号量算出部によって算出された上記発生符号量において、目標符号量に最も近い発生符号量に対応する量子化因子を予測量子化因子として選択する予測量子化因子選択部と、
上記予測量子化因子選択部によって選択された上記予測量子化因子及び当該予測量子化因子の前後の量子化因子に基づいて上記入力画像を符号化したときの発生符号量が上記目標符号量に最も近い量子化因子を基本量子化因子として決定する基本量子化因子決定部と、
上記基本量子化因子決定部によって決定された上記基本量子化因子に基づいて上記入力画像を符号化する本符号化部と
を有する画像処理装置。 - 上記基本量子化因子決定部は、
上記予測量子化因子及び当該予測量子化因子の前後の量子化因子に基づいて上記入力画像を符号化したときの発生符号量の範囲内に、上記目標符号量が入らない場合には、上記予測量子化因子から正負の方向にそれぞれ1だけ変化して上記入力画像を符号化したときの発生符号量の変動率の平均値を、量子化因子の変動に伴う発生符号量の変動率として算出する変動率算出部と、
上記予測量子化因子の前後の量子化因子を用いたときの発生符号量に対し、上記予測量子化因子を中心に上記量子化因子の値が1だけ変化したときの上記変動率に応じた符号量だけ増減させることにより、上記予測量子化因子及び当該予測量子化因子の前後の量子化因子以外の量子化因子に基づいて上記入力画像を符号化したときの発生符号量を算出する変動発生符号量算出部と、
上記変動発生符号量算出部によって算出された発生符号量において、上記目標符号量に最も近い発生符号量に対応する量子化因子を上記基本量子化因子として選択する選択部と
をさらに有する請求項1に記載の画像処理装置。 - 上記本符号化部は、
量子化の前にローカルデコード画像を予測画像とする画面内予測を実行し、
上記選択発生符号量算出部は、
上記本符号化部と比して、量子化の前に入力画像を上記予測画像とする画面内予測を実行する処理により入力画像を符号化する
請求項1に記載の画像処理装置。 - 上記選択発生符号量算出部は、
上記予測画像を入力画像としたことに応じて発生する、上記予測画像を上記ローカルデコード画像とした場合に対する上記発生符号量の誤差を補正する
請求項3に記載の画像処理装置。 - 上記選択発生符号量算出部は、
上記発生符号量に対し、予め統計によりモデル化された誤差情報における補正量を乗算して上記発生符号量に対する補正符号量を算出し、当該補正符号量を上記発生符号量に加算することにより、上記予測画像を入力画像としたことに応じて発生する、上記予測画像を上記ローカルデコード画像とした場合に対する上記発生符号量の誤差を補正する
請求項4に記載の画像処理装置。 - 上記誤差情報は、
補正すべき誤差を表す補正量が算出される、上記量子化因子による平均的な誤差のモデルと、上記入力画像の符号化による発生符号量による平均的な誤差のモデルとして作成されており、
上記選択発生符号量算出部は、上記量子化因子に対応する誤差量と上記発生符号量に対応する誤差量とのうち、より小さい誤差量を示す誤差情報から補正量を決定する
請求項5に記載の画像処理装置。 - 上記選択発生符号量算出部は、
上記量子化因子及び上記入力画像の符号化による発生符号量を指標としてそれぞれモデル化された誤差情報を有し、より小さい誤差量を示す誤差情報から補正量を決定する
請求項6に記載の画像処理装置。 - 上記本符号化部は、
上記入力画像の量子化の後に、可変長符号化又は算術符号化を入力画像に応じて切り替えて実行し、
上記選択発生符号量算出部は、
上記入力画像の量子化の後に、上記可変長符号化を実行することにより、上記可変長符号化による上記入力画像の発生符号量を算出し、上記本符号化部が上記入力画像に対して上記算術符号化を実行する場合には、上記可変長符号化による上記入力画像の発生符号量を補正することにより、上記算術符号化による上記入力画像の発生符号量を算出する
請求項3に記載の画像処理装置。 - 上記本符号化部は、
量子化の前にローカルデコード画像を予測画像とする画面内予測を実行し、
上記基本量子化因子決定部は、
上記予測量子化因子選択部によって選択された上記予測量子化因子及び当該予測量子化因子の前後の量子化因子に基づいて上記入力画像を符号化する際、上記予測量子化因子に基づくローカルデコード画像を当該予測量子化因子の近傍の量子化因子に対する予測画像とする
請求項1に記載の画像処理装置。 - 量子化因子から離散的に選択された選択量子化因子に基づく量子化ステップを用いて入力画像を少なくとも量子化することにより上記入力画像を符号化し、符号化による上記入力画像の発生符号量を算出する選択発生符号量算出ステップと、
上記選択量子化因子に基づいて上記入力画像が符号化されたときの発生符号量に対する補間処理により、選択量子化因子以外の量子化因子に基づいて上記入力画像が符号化されたときの発生符号量を算出する補間発生符号量算出ステップと、
上記選択発生符号量算出ステップ及び上記補間発生符号量算出ステップによって算出された上記発生符号量において、目標符号量に最も近い発生符号量に対応する量子化因子を予測量子化因子として選択する予測量子化因子選択ステップと、
上記予測量子化因子選択ステップによって選択された上記予測量子化因子及び当該予測量子化因子の前後の量子化因子に基づいて上記入力画像を符号化したときの発生符号量が上記目標符号量に最も近い量子化因子を基本量子化因子として決定する基本量子化因子決定ステップと、
上記基本量子化因子決定ステップによって決定された上記基本量子化因子に基づいて上記入力画像を符号化する本符号化ステップと
を有する画像処理方法。
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