JP5754635B2 - Image encoding device, image decoding device, image encoding method, image decoding method, image encoding program, and image decoding program - Google Patents
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Description
本発明は、スケーラブルな画像アスペクト比の変更を可能にする画像符号化装置、画像復号装置、画像符号化方法、画像復号方法、画像符号化プログラム及び画像復号プログラムに関する。 The present invention relates to an image encoding device, an image decoding device, an image encoding method, an image decoding method, an image encoding program, and an image decoding program that enable a scalable image aspect ratio change.
映像の視聴環境の多様化が進んでおり、大きさの異なるディスプレイ、画面アスペクト比の異なるディスプレイでストレスなく映像を視聴可能なスケーラビリティをもった映像圧縮伝送手法が必要とされている。種々のネットワークや端末に適応できる圧縮符号化の考え方は、スケーラブル符号化という枠組みで検討が進んでおり、例えば、規格H.264/AVCにおいて規格の一部にすでに取り入れられていて、画像の解像度に柔軟に対応できる「空間スケーラビリティ」、動画像のフレームレートに柔軟性を持たせる「時間スケーラビリティ」、画質に柔軟性を持たせる「SNRスケーラビリティ」が定められている。 With the diversification of video viewing environments, there is a need for a video compression and transmission method with scalability that allows viewing videos without stress on displays of different sizes and displays with different screen aspect ratios. The concept of compression coding that can be applied to various networks and terminals has been studied in the framework of scalable coding. H.264 / AVC is already part of the standard, and "spatial scalability" that can flexibly respond to image resolution, "temporal scalability" that gives flexibility to the frame rate of moving images, and flexibility in image quality “SNR scalability” is defined.
しかしながら、これらのスケーラビリティは画面のアスペクト比が変更された場合には対処ができない。また、画面のアスペクト比が変わらない場合も、画面サイズが小さくなるにつれて画像中の興味領域の大きさも比例して小さくなり、一定サイズを超えると視聴が困難になる。画面アスペクト比の異なるディスプレイでの表示に対応した非線形リサイズ手法にシームカービングがある(例えば、非特許文献1参照)。シームカービングは画像中の重要領域を保ったまま画面アスペクト比を自由に変形できる手法であり、画像編集の分野で利用されている。 However, these scalability cannot be dealt with when the aspect ratio of the screen is changed. Even when the aspect ratio of the screen does not change, the size of the region of interest in the image decreases proportionally as the screen size decreases, and viewing becomes difficult when the screen size exceeds a certain size. Seam carving is a non-linear resizing method that supports display on displays with different screen aspect ratios (see Non-Patent Document 1, for example). Seam carving is a technique that can freely transform the screen aspect ratio while maintaining important areas in the image, and is used in the field of image editing.
シームカービングをスケーラブル符号化に応用するには、再生時に任意のアスペクト比の画像を再構築するためのデータをできるだけ少ない情報量で実現すること、つまり高い圧縮率と、再生時にできるだけ高画質のものを得られることが重要である。図9にシームカービングを利用した画面アスペクト比・スケーラブル符号化のエンコーダおよびデコーダの一般的構成を示す。エンコーダ3では、原画像に対して、シームカービング処理部31によりシームカービングを行うことで得られる最終的な非線形縮小画像、削除されたシームの画素値情報、削除されたシームの位置情報の3つの情報を圧縮符号化部32、33、34によってスケーラブル符号化する。非線形縮小画像を基本階層とし、削除シームの位置情報および画素値情報をエンハンスメントレイヤ(拡張階層)とする。
In order to apply seam carving to scalable coding, data for reconstructing an image with an arbitrary aspect ratio during playback must be realized with as little information as possible, that is, with a high compression ratio and as high a quality as possible during playback. It is important to be able to obtain FIG. 9 shows a general configuration of an encoder and decoder for screen aspect ratio / scalable coding using seam carving. In the encoder 3, the final nonlinear reduced image obtained by performing the seam carving on the original image by the seam
デコーダ4は、基本階層である非線形縮小画像はすべてを復号部41によって復号するが、削除シーム情報は、所望の画面アスペクト比が得られるのに必要十分なシームのみを部分復号部42、43によって復号し、合成部44は、目的のアスペクト比の画像を得るまで、必要な数のシームを基本階層の画像に挿入する。
The decoder 4 decodes all the non-linear reduced images that are the basic layer by the
最も基本的な方法は、削除シームの位置情報と画素値情報の両方を用い、削除されたシームの画素を位置情報に基づいて適切な場所に配置するものである(例えば、非特許文献2参照)。この方法では、削除された画素を正しい位置に挿入できるため、高画質な復号画像が得られる。しかしながら、削除シームの位置情報と画素値情報を伝送するため、伝送するデータ量が多い。 The most basic method uses both deleted seam position information and pixel value information, and arranges the deleted seam pixels at appropriate locations based on the position information (see, for example, Non-Patent Document 2). ). In this method, since the deleted pixel can be inserted at the correct position, a high-quality decoded image can be obtained. However, since the deletion seam position information and pixel value information are transmitted, a large amount of data is transmitted.
非特許文献1で示されている方法は、シームの位置情報も画素値情報も用いずにシームを挿入するものである。この方法では、基本階層の画像を用いてシームを挿入する位置を推定し、挿入する画素値は挿入する位置の付近の画素値から補間する。これは伝送するデータ量は少ないが、復元した画像の画質が悪く、形が不自然になることが多い。 The method disclosed in Non-Patent Document 1 inserts a seam without using seam position information or pixel value information. In this method, a position where a seam is inserted is estimated using an image in the base layer, and a pixel value to be inserted is interpolated from pixel values in the vicinity of the insertion position. This means that the amount of data to be transmitted is small, but the quality of the restored image is poor and the shape is often unnatural.
非特許文献3で示されている方法は削除シームの位置情報だけを用いる方法である。この手法では、補間すべき画素の位置は正確に知ることができる。画素の挿入はその位置の画素値を左右の画素の平均値で補間して行う。この手法では、シームの挿入位置は正しく、画像は自然な形に復元できるが、シーム位置が密集した画像では復元した画像の画質が劣化する。 The method disclosed in Non-Patent Document 3 is a method that uses only the position information of the deleted seam. In this method, the position of the pixel to be interpolated can be accurately known. The pixel is inserted by interpolating the pixel value at that position with the average value of the left and right pixels. With this method, the seam insertion position is correct and the image can be restored to a natural shape, but the image quality of the restored image deteriorates in an image where the seam positions are dense.
前述したように、画面アスペクト比の変化に対応した、シームカービングに基づく従来提案されている方法は画質や圧縮率の観点からは十分とはいえない。シームカービングを用いた従来の画面アスペクト比・スケーラブル符号化では、高画質の画像を復元するために削除シームの位置情報と画素値情報の両方が必要であり、伝送データ量が多くなるという問題がある。 As described above, the conventionally proposed method based on seam carving corresponding to the change in the screen aspect ratio is not sufficient from the viewpoint of image quality and compression rate. Conventional screen aspect ratio / scalable coding using seam carving requires both deleted seam position information and pixel value information in order to restore high-quality images, which increases the amount of transmitted data. is there.
本発明は、このような事情に鑑みてなされたもので、シームカービングに基づく、画面アスペクト比・スケーラブル符号化において復元画像を高画質に保ったまま必要なデータ量を削減することができる画像符号化装置、画像復号装置、画像符号化方法、画像復号方法、画像符号化プログラム及び画像復号プログラムを提供することを目的とする。 The present invention has been made in view of such circumstances, and an image code that can reduce the amount of data required while maintaining a high-quality restored image in screen aspect ratio / scalable coding based on seam carving. It is an object to provide an encoding device, an image decoding device, an image encoding method, an image decoding method, an image encoding program, and an image decoding program.
本発明は、符号化対象画像を圧縮符号化する画像符号化装置であって、符号化対象画像に対して、シームカービング処理を行うことにより、削除したシームの画素情報及び前記削除したシームの削除順序を示す情報と、前記シームを削除した後の縮小画像情報とを生成して出力するシームカービング処理手段と、前記削除したシームの画素情報及び前記削除したシームの削除順序を示す情報を圧縮符号化した第1の符号化データを出力する第1の符号化手段と、前記前記シームを削除した後の縮小画像情報を圧縮符号化した第2の符号化データを出力する第2の符号化手段とを備えたことを特徴とする。 The present invention is an image encoding apparatus that compresses and encodes an image to be encoded, and performs seam carving processing on the image to be encoded, thereby deleting pixel information of the deleted seam and deletion of the deleted seam. A seam carving processing unit that generates and outputs information indicating the order and reduced image information after the seam is deleted, and compression-codes the pixel information of the deleted seam and the information indicating the deletion order of the deleted seam First encoding means for outputting converted first encoded data, and second encoding means for outputting second encoded data obtained by compression-encoding the reduced image information after the seam is deleted It is characterized by comprising.
本発明は、前記画像符号化装置によって符号化された第1の符号化データと第2の符号化データとを復号して符号化対象画像を復元する画像復号装置であって、前記第1の符号化データを復号して、削除したシームの画素情報及び削除したシームの削除順序を示す情報を得る第1の復号手段と、前記第2の符号化データを復号して、シームを削除した後の縮小画像情報を得る第2の復号手段と、前記シームを削除した後の縮小画像の各画素位置にシームの対応する画素を挿入したときのコスト関数を画像データとみなし、シームカービング処理を適用して削除するシーム位置を求め、求めた位置を前記縮小画像上に削除したシームの画素情報に基づきシームを挿入すべき位置として推定し、該推定位置にシームを挿入することにより前記符号化対象画像を復元する合成手段とを備えたことを特徴とする。 The present invention is an image decoding apparatus that decodes the first encoded data and the second encoded data encoded by the image encoding apparatus to restore an encoding target image, wherein After decoding the encoded data to obtain pixel information of the deleted seam and information indicating the deletion order of the deleted seam, and after decoding the second encoded data and deleting the seam The second decoding means for obtaining the reduced image information of the image and the cost function when the corresponding pixel of the seam is inserted at each pixel position of the reduced image after the seam is deleted is regarded as the image data, and the seam carving process is applied. The seam position to be deleted is obtained, the obtained position is estimated as the position where the seam is to be inserted based on the pixel information of the seam deleted on the reduced image, and the seam is inserted at the estimated position to thereby calculate the code. And further comprising a synthesizing means for restoring the target image.
本発明は、前記合成手段は、削除したシームの削除順序に基づき、シームを削除した後の縮小画像へのシームの挿入位置を推定することにより、任意のアスペクト比の画像を復元することを特徴とする。 In the present invention, the synthesis unit restores an image having an arbitrary aspect ratio by estimating the insertion position of the seam in the reduced image after deleting the seam based on the deletion order of the deleted seam. And
本発明は、符号化対象画像を圧縮符号化する画像符号化方法であって、符号化対象画像に対して、シームカービング処理を行うことにより、削除したシームの画素情報及び前記削除したシームの削除順序を示す情報と、前記シームを削除した後の縮小画像情報とを生成して出力するシームカービング処理ステップと、前記削除したシームの画素情報及び前記削除したシームの削除順序を示す情報を圧縮符号化した第1の符号化データを出力する第1の符号化ステップと、前記前記シームを削除した後の縮小画像情報を圧縮符号化した第2の符号化データを出力する第2の符号化ステップとを有することを特徴とする。 The present invention is an image encoding method for compressing and encoding an image to be encoded, and by performing a seam carving process on the image to be encoded, the pixel information of the deleted seam and the deletion of the deleted seam A seam carving process step of generating and outputting information indicating the order and reduced image information after deleting the seam, and compressing code for pixel information of the deleted seam and information indicating the deletion order of the deleted seam First encoding step for outputting converted first encoded data, and second encoding step for outputting second encoded data obtained by compression-encoding the reduced image information after deleting the seam It is characterized by having.
本発明は、前記画像符号化方法によって符号化された第1の符号化データと第2の符号化データとを復号して符号化対象画像を復元する画像復号方法であって、前記第1の符号化データを復号して、削除したシームの画素情報及び削除したシームの削除順序を示す情報を得る第1の復号ステップと、前記第2の符号化データを復号して、シームを削除した後の縮小画像情報を得る第2の復号ステップと、前記シームを削除した後の縮小画像の各画素位置にシームの対応する画素を挿入したときのコスト関数を画像データとみなし、シームカービング処理を適用して削除するシーム位置を求め、求めた位置を前記縮小画像上に削除したシームの画素情報に基づきシームを挿入すべき位置として推定し、該推定位置にシームを挿入することにより前記符号化対象画像を復元する合成ステップとを有することを特徴とする。 The present invention is an image decoding method for decoding an image to be encoded by decoding the first encoded data and the second encoded data encoded by the image encoding method, A first decoding step of decoding encoded data to obtain pixel information of the deleted seam and information indicating the deletion order of the deleted seam; and after decoding the second encoded data and deleting the seam The second decoding step for obtaining the reduced image information of the image and the cost function when the corresponding pixel of the seam is inserted at each pixel position of the reduced image after the seam is deleted is regarded as the image data, and the seam carving process is applied. And determining the seam position to be deleted, estimating the determined position as a position where the seam should be inserted based on the pixel information of the seam deleted on the reduced image, and inserting the seam at the estimated position And having a synthetic steps to restore the serial coded image.
本発明は、前記合成ステップは、削除したシームの削除順序に基づき、シームを削除した後の縮小画像へのシームの挿入位置を推定することにより、任意のアスペクト比の画像を復元することを特徴とする。 According to the present invention, the composition step restores an image having an arbitrary aspect ratio by estimating the insertion position of the seam in the reduced image after deleting the seam based on the deletion order of the deleted seam. And
本発明は、符号化対象画像を圧縮符号化する画像符号化プログラムであって、符号化対象画像に対して、シームカービング処理を行うことにより、削除したシームの画素情報及び前記削除したシームの削除順序を示す情報と、前記シームを削除した後の縮小画像情報とを生成して出力するシームカービング処理ステップと、前記削除したシームの画素情報及び前記削除したシームの削除順序を示す情報を圧縮符号化した第1の符号化データを出力する第1の符号化ステップと、前記前記シームを削除した後の縮小画像情報を圧縮符号化した第2の符号化データを出力する第2の符号化ステップとをコンピュータに行わせることを特徴とする。 The present invention is an image encoding program for compressing and encoding an image to be encoded, and by performing seam carving processing on the image to be encoded, the pixel information of the deleted seam and the deletion of the deleted seam A seam carving process step of generating and outputting information indicating the order and reduced image information after deleting the seam, and compressing code for pixel information of the deleted seam and information indicating the deletion order of the deleted seam First encoding step for outputting converted first encoded data, and second encoding step for outputting second encoded data obtained by compression-encoding the reduced image information after deleting the seam It is characterized by having a computer perform.
本発明は、前記画像符号化プログラムによって符号化された第1の符号化データと第2の符号化データとを復号して符号化対象画像を復元する画像復号プログラムであって、前記第1の符号化データを復号して、削除したシームの画素情報及び削除したシームの削除順序を示す情報を得る第1の復号ステップと、前記第2の符号化データを復号して、シームを削除した後の縮小画像情報を得る第2の復号ステップと、前記シームを削除した後の縮小画像の各画素位置にシームの対応する画素を挿入したときのコスト関数を画像データとみなし、シームカービング処理を適用して削除するシーム位置を求め、求めた位置を前記縮小画像上に削除したシームの画素情報に基づきシームを挿入すべき位置として推定し、該推定位置にシームを挿入することにより前記符号化対象画像を復元する合成ステップとをコンピュータに行わせることを特徴とする。 The present invention is an image decoding program for decoding the first encoded data and the second encoded data encoded by the image encoding program to restore an encoding target image, wherein A first decoding step of decoding encoded data to obtain pixel information of the deleted seam and information indicating the deletion order of the deleted seam; and after decoding the second encoded data and deleting the seam The second decoding step for obtaining the reduced image information of the image and the cost function when the corresponding pixel of the seam is inserted at each pixel position of the reduced image after the seam is deleted is regarded as the image data, and the seam carving process is applied. Then, the seam position to be deleted is obtained, the obtained position is estimated as the position where the seam should be inserted based on the pixel information of the seam deleted on the reduced image, and the seam is inserted at the estimated position. Characterized in that to perform a synthesizing step of restoring the encoded target image to a computer by.
本発明は、前記合成ステップは、削除したシームの削除順序に基づき、シームを削除した後の縮小画像へのシームの挿入位置を推定することにより、任意のアスペクト比の画像を復元することを特徴とする。 According to the present invention, the composition step restores an image having an arbitrary aspect ratio by estimating the insertion position of the seam in the reduced image after deleting the seam based on the deletion order of the deleted seam. And
本発明によれば、シームを画像中に挿入したと仮定したときの各位置のコスト関数を画像とみなすことで、シームの位置情報を用いずに精度よくシームの挿入位置を推定することが可能であるため、画面アスペクト比スケーラブルな符号化画像データとしてシームの位置情報は不要であり、高品質な任意のアスペクト比を得ることが可能でありながら、符号化データ量を従来よりも削減することができるという効果が得られる。 According to the present invention, it is possible to accurately estimate the insertion position of a seam without using seam position information by regarding the cost function of each position when it is assumed that the seam is inserted in the image as an image. Therefore, seam position information is not required as encoded image data with a scalable screen aspect ratio, and it is possible to obtain an arbitrary high-quality aspect ratio, while reducing the amount of encoded data than before. The effect of being able to be obtained.
以下、図面を参照して、本発明の一実施形態による画像符号化装置及び画像復号装置を説明する。始めに、図4〜図8を参照して、非線形縮小画像の情報と、削除シームの画素値情報を用いて、シームを挿入する位置を推定する方式について説明する。まず、削除シームの位置情報は用いず、復号側でシームの画素を挿入する位置を算出する。図5に示すように、与えられるシームの画素値情報は1本のシームの画素値を単に1次元的に並べたもの(G(j))であり画素の位置はわからない。そこで、図6に示すシームは元の画像F(i,j)上で8連結しているという拘束条件を使って、シームを挿入する対象の画像上に8連結で生成できるすべてのシームパターンのうち、どれにはめ込めば最も自然であるかを求める(図7、図8参照)。 Hereinafter, an image encoding device and an image decoding device according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. First, with reference to FIGS. 4 to 8, a method for estimating a seam insertion position using non-linear reduced image information and deleted seam pixel value information will be described. First, the position where the seam pixel is inserted is calculated on the decoding side without using the position information of the deleted seam. As shown in FIG. 5, the pixel value information of a given seam is simply one-dimensionally arranged pixel values of one seam (G (j)), and the pixel position is unknown. Therefore, using the constraint that the seams shown in FIG. 6 are eight-connected on the original image F (i, j), all the seam patterns that can be generated by eight-links on the image to which the seam is to be inserted. Of these, the most natural one is determined (see FIGS. 7 and 8).
以下にシーム位置推定法を具体的に説明する。ここでは垂直シームの場合を例にとって説明するが、縦と横を入れ替えることで水平シームの挿入にも適用することができる。シーム位置推定方法は、図4に示す処理動作によって求める。ただし、G(j)はシーム上の画素の値(j=0,1,2,・・・N−1)、F(i,j)はシームをこれから挿入しようとする対象画像で、各i,jに対して、F(i,j)は位置(i,j)の画素値、i=0,1,2,・・・,M−1、j=0,1,2,・・・,N−1である。Nはシームの長さであり、これは対象画像の縦の画素数に等しい。Mは対象画像の横の画素数である。 The seam position estimation method will be specifically described below. Here, the case of a vertical seam will be described as an example, but the present invention can also be applied to insertion of a horizontal seam by switching the vertical and horizontal directions. The seam position estimation method is obtained by the processing operation shown in FIG. Where G (j) is the value of the pixel on the seam (j = 0, 1, 2,... N−1), and F (i, j) is the target image from which the seam is to be inserted. , J, F (i, j) is the pixel value at position (i, j), i = 0, 1, 2,..., M−1, j = 0, 1, 2,. , N−1. N is the length of the seam, which is equal to the number of vertical pixels of the target image. M is the number of horizontal pixels of the target image.
まず、(i,j)の組合せを1つ選択し(ステップS1)、シームの上からj番目の画素G(j)を画像F(i,j)の画素位置(i,j)に挿入した時のコストF’(i,J)を計算する(ステップS2)。そして、すべてのi(i=0,1,2,・・・,M−1,M),j(j=0,1,2,・・・,N−1)についてコストF’(i,j)を繰り返し計算する(ステップS3)。ここで、コストF’(i,j)は画像の位置(i,j)にシームの画素G(j)を挿入したとき、その部分が周囲とどれくらい滑らかにつながるかを表し、滑らかにつながるほど値が小さくなる関数である。 First, one combination of (i, j) is selected (step S1), and the jth pixel G (j) from the top of the seam is inserted into the pixel position (i, j) of the image F (i, j). The cost of time F ′ (i, J) is calculated (step S2). Then, for all i (i = 0, 1, 2,..., M−1, M), j (j = 0, 1, 2,..., N−1), the cost F ′ (i, j) is repeatedly calculated (step S3). Here, the cost F ′ (i, j) represents how smoothly the portion is connected to the surroundings when the seam pixel G (j) is inserted into the position (i, j) of the image. It is a function that decreases the value.
コスト関数としての3つの(1)式、(2)式、(3)式が適用可能である。
F’(i,j)=|GY(j)−FY(i,j)|+|GY(j)−FY(i−1,j)| ・・・(1)
Three formulas (1), (2), and (3) as cost functions are applicable.
F ′ (i, j) = | GY (j) −FY (i, j) | + | GY (j) −FY (i−1, j) | (1)
F’(i,j)=|GY(j)−FY(i,j)|+|GY(j)−FY(i−1,j)|+|GU(j)−FU(i,j)|+|GU(j)−FU(i−1,j)|+|GV(j)−FV(i,j)|+|GV(j)−FV(i−1,j)| ・・・(2) F ′ (i, j) = | GY (j) −FY (i, j) | + | GY (j) −FY (i−1, j) | + | GU (j) −FU (i, j) | + | GU (j) −FU (i−1, j) | + | GV (j) −FV (i, j) | + | GV (j) −FV (i−1, j) | (2)
F’(i,j)=|GY(j)−FY(i,j)|+|GY(j)−FY(i−1,j)|+|GY(j)−FY(i,j−1)|+|GY(j)−FY(i−1,j−1)|+|GY(j)−FY(i,j+1)|+|GY(j)−FY(i−1,j+1)| ・・・(3) F ′ (i, j) = | GY (j) −FY (i, j) | + | GY (j) −FY (i−1, j) | + | GY (j) −FY (i, j− 1) | + | GY (j) −FY (i−1, j−1) | + | GY (j) −FY (i, j + 1) | + | GY (j) −FY (i−1, j + 1) | (3)
ここで、GY(j)とFY(i,j)はそれぞれ、シームG(j)、画像F(i,j)の輝度信号の値、GU(j),FU(i,j),GV(j),FV(i,j)は色差信号の値である。また、シームを画像の左端または右端に挿入するときのコスト関数の記述を簡単にするために、FX(−1,j)=FX(0,j)、FX(M,j)=FX(M−1,j)として、(1)式、(2)式、(3)式を計算する。ここで、FX(i,j)はFY(i,j)またはFU(i,j)またはFV(i,j)である。 Here, GY (j) and FY (i, j) are the seam G (j), the value of the luminance signal of the image F (i, j), GU (j), FU (i, j), GV ( j) and FV (i, j) are values of the color difference signal. Further, in order to simplify the description of the cost function when inserting the seam at the left end or the right end of the image, FX (−1, j) = FX (0, j), FX (M, j) = FX (M (1, j)), (1), (2), and (3) are calculated. Here, FX (i, j) is FY (i, j) or FU (i, j) or FV (i, j).
次に、F’(i,j)を画像とみなし、シーム(G(j))を削除した時と同じ方法、すなわち、エネルギー関数などシームカービングに用いるパラメータや評価関数の値にシーム(G(j))を削除した時と同じ値を用いてシームカービングを行い、コスト最小パスを求める(ステップS4)。シームカービングによるコスト最小パスの定義とその求め方は、例えば、非特許文献1に示されており、公知であるのでここでは詳細な説明を省略する。続いて、求められたコスト最小パスがシーム画素を入れるべき位置として出力する(ステップS5)。 Next, F ′ (i, j) is regarded as an image, and the same method as when the seam (G (j)) is deleted, that is, the seam (G ( Perform seam carving using the same value as when j)) is deleted to obtain the minimum cost path (step S4). The definition of the minimum cost path by seam carving and how to find it are shown in, for example, Non-Patent Document 1, and are well known, so detailed description is omitted here. Subsequently, the obtained minimum cost path is output as a position where a seam pixel is to be inserted (step S5).
次に、図1を参照して、同実施形態による画像符号化装置(エンコーダ)及び画像復号装置(デコーダ)の構成を説明する。この画像符号化装置と画像復号装置は、前述したシーム位置推定を用いたスケーラブル・エンコーダおよびデコーダであり、コンピュータ装置によって構成する。デコーダは基本階層である非線形縮小画像と、拡張階層としての削除シームの画素値情報を用いて任意のアスペクト比の画像を復元し、エンコーダは非線形縮小画像を基本階層とし、拡張階層としての情報は削除シームの画素値情報だけを符号化する。 Next, the configuration of the image encoding device (encoder) and the image decoding device (decoder) according to the embodiment will be described with reference to FIG. The image encoding device and the image decoding device are a scalable encoder and decoder using the seam position estimation described above, and are configured by a computer device. The decoder uses the non-linear reduced image as the basic layer and the pixel value information of the deletion seam as the extended layer to restore the image of any aspect ratio. The encoder uses the non-linear reduced image as the basic layer, and the information as the extended layer is Only the pixel value information of the deletion seam is encoded.
図1は同実施形態の構成を示すブロック図である。図1において、符号1は、原画像を圧縮符号化して出力するエンコーダである。符号11は、原画像fを入力して、シームカービング処理を行って、非線形縮小画像(基本階層)と、削除したシームの画素情報(拡張階層)とを出力するシームカービング処理部である。符号12は、非線形縮小画像を圧縮符号化して符号化された基本階層Fを出力する圧縮符号化部である。符号13は、削除したシームの画素情報を圧縮符号化して符号化された拡張階層Gを出力する圧縮符号化部である。
FIG. 1 is a block diagram showing the configuration of the embodiment. In FIG. 1, reference numeral 1 denotes an encoder that compresses and encodes an original image and outputs the result.
符号2は、圧縮符号化された画像を復号して出力するデコーダである。符号21は、符号化された基本階層Fを入力して、復号を行って、非線形縮小画像を出力する復号部である。符号22は、符号化された拡張階層Gを入力して、復号を行って、削除したシームの画素情報を出力する部分復号部である。符号23は、非線形縮小画像と削除したシームの画素情報とを合成して出力する合成部である。
次に、図1に示すエンコーダ1の処理動作を説明する。原画像f(i,j),i=0,1,2,・・・,M−1,j=0,1,・・・,N−1はエンコーダ1への入力画像で、横幅がM画素、高さがN画素である。エンコーダ1に入力された画像データは、シームカービング処理部11によって、M’本のシームが削除され、横幅がM−M’画素の画像(F(i,j))(i=0,1,2,・・・,M−M’−1,j=0,1,・・・,N−1)になる。M’は表示される非線形縮小画像の最小サイズによって決まる。そして、F(i,j)は圧縮符号化部12によって、基本階層のデータとして符号化される。基本階層である非線形縮小画像は、通常の画像データと類似の統計的性質を保持していると考えられることから、JPEGやJPEG−LSなど通常の自然画像で利用される圧縮方法をそのまま適用する。
Next, the processing operation of the encoder 1 shown in FIG. 1 will be described. Original image f (i, j), i = 0, 1, 2,..., M−1, j = 0, 1,..., N−1 are input images to encoder 1, and the horizontal width is M. The pixel has a height of N pixels. In the image data input to the encoder 1, the seam
また、削除されたM’本のシームは圧縮符号化部13によって、画素値のみが符号化される。最後からi番目に削除されたシームの上からj番目の画素の画素値をG(i,j)(i=0,1,2,・・・,M’−1,j=0,1,・・・,N−1)として削除シーム全体を表す。ここでG(i,j)は、圧縮符号化部13によって拡張階層のデータとして符号化される。シームに沿った隣どうしの画素は原画像では8近傍に存在する画素であるので高い相関性を示すと考えられる。したがって、シーム上の画素順にDPCMあるいは1次元DCTを施すことで圧縮を行うことが可能である。
Further, only the pixel values of the deleted M ′ seams are encoded by the
ここでは、縦のシームについて述べたが、縦と横を入れ替えることで水平シームの挿入にも適用することができる。さらに、縦と横の両方のシームを削る場合にも容易に拡張することができる。縦方向のシームをM’本、横方向のシームをN’本削除するとする。この場合、非特許文献1による方法で順序を決めてシームの削除を行い、縦のシームを、縦方向のシームのうち最後からi番目に削除されたものの上からj番目の画素の画素値をG1(I,j)、i=0,1,2,・・・,M’−1,j=0,1,・・・,N−1、横方向のシームを、横方向のシームのうち最後からi番目に削除されたものの上からj番目の画素の画素値をG2(i,j)、i=0,1,2,・・・,M−1,j=0,1,・・・,N’−1とする。また、シームの削除の順序を保存するための関数α(i),i=0,1,2,・・・,M’+N’−1、を生成する。α(i)=0または1であり、i番目に削除されたシームが縦のシームの場合α(i)=0、横方向のシームの場合、α(i)=1となるようにする。G1、G2、αを合わせて削除シームの画素情報としてエンコーダ1から出力する。 Although the vertical seam has been described here, it can also be applied to insertion of a horizontal seam by switching the vertical and horizontal directions. Furthermore, it can be easily expanded when both vertical and horizontal seams are cut. Assume that M 'vertical seams and N' horizontal seams are deleted. In this case, the seam is deleted by determining the order according to the method of Non-Patent Document 1, and the vertical seam is the pixel value of the jth pixel from the top of the vertical seam that has been deleted from the last. G1 (I, j), i = 0, 1, 2,..., M′−1, j = 0, 1,..., N−1, the horizontal seam among the horizontal seams The pixel value of the j-th pixel from the top of the i-th deleted pixel is G2 (i, j), i = 0, 1, 2,..., M−1, j = 0, 1,.・, N'-1. Further, a function α (i), i = 0, 1, 2,..., M ′ + N′−1 for storing the order of seam deletion is generated. If α (i) = 0 or 1, and the i-th deleted seam is a vertical seam, α (i) = 0, and if it is a horizontal seam, α (i) = 1. G1, G2, and α are combined and output from the encoder 1 as pixel information of the deleted seam.
次に、図2を参照して、図1に示すデコーダ2の処理動作を説明する。デコーダ2には、符号化された基本階層のデータF(i,j)と符号化された拡張階層のデータG(i,j)が入力される。基本階層の符号化データは、復号部21によって復号されてF(i,j)が復元する。これをシーム挿入対象画像Fとする(ステップS11)。
Next, the processing operation of the
一方、拡張階層は部分復号部22によって必要なシームの画素を復号する(ステップS12)。F(i,j)、(i=0,1,2,・・・,M−M’−1,j=0,1,・・・,N−1)にシームを挿入して、サイズが横X画素、縦N画素の画像を得るには、最後に削除されたX−(M−M’)本のシームが必要であるので、G(0,j),G(1,j),・・・、G(X−M+M’−1,j)の値を復号する(ステップS13)。基本階層の画像FにX−(M−M’)本のシームを挿入することで画像が合成され、X画素×N画素の画像が復号される。
On the other hand, in the enhancement layer, the
次に、合成部23は、復号されたG(0,j)をG(j)として、図4に示す処理動作によってF(i,j)の中のG(0,j)の挿入位置を推定し(ステップS14)、G(0,j)をF(i,j)の推定位置に挿入する(ステップS15)。挿入後の画像を新たにF(i,j)とする(ステップS16)。横幅は1画素増えて、i=0,1,2,・・・,M−M’となる。そして、目的の解像度に達したか否かを判定し(ステップS17)、達していなければ、ステップS13〜S16の処理動作を繰り返し、最後に、F(i,j),i=0,1,2,・・・,X−2の中のG(X−M+M’−1,j)の挿入位置を推定し、G(X−M+M’−1,j)をF(i,j)の推定位置に挿入する。これによって、X画素×N画素の画像が復元されることになる。そして、デコーダ2は、この復元画像を出力する(ステップS18)。
Next, the synthesizing
次に、図3を参照して、図2に示す処理動作の変形例を説明する。図3に示す処理動作が、図2に示す処理動作と異なる点は、ステップS12を削除するとともに、ステップS13に代えて、ステップS13aを設けた点である。図2、図3に示す処理動作においては縦と横を入れ替えることで水平シームの挿入にも適用することがでる。また、縦と横の両方のシームを削る場合にもそのまま適用できる。挿入するシームがi番目とすると、α(i)=0のとき縦方向のシームを挿入することになるため、G1(i,j)のなかの未挿入の最後に削除したシームが、図3における拡張階層中の未挿入のシームのうち最後に削除されたシームGとなる(ステップS13a)。また、α(i)=1のとき横方向のシームを挿入することになるため、G2(i,j)のなかの未挿入の最後に削除したシームが、図3における拡張階層中の未挿入のシームのうち最後に削除されたシームGとなる。 Next, a modification of the processing operation shown in FIG. 2 will be described with reference to FIG. The processing operation shown in FIG. 3 is different from the processing operation shown in FIG. 2 in that step S12 is deleted and step S13a is provided instead of step S13. The processing operations shown in FIGS. 2 and 3 can be applied to horizontal seam insertion by switching the vertical and horizontal directions. Further, the present invention can be applied as it is when both vertical and horizontal seams are cut. If the seam to be inserted is i-th, a vertical seam is inserted when α (i) = 0, so that the seam deleted at the end of G1 (i, j) that has not been inserted is shown in FIG. The seam G deleted last among the uninserted seams in the extended hierarchy at (step S13a). In addition, since a seam in the horizontal direction is inserted when α (i) = 1, the seam deleted last in G2 (i, j) is not inserted in the extension hierarchy in FIG. The seam G deleted last among the seams.
このように、画像のアスペクト比をスケーラブルに変更して符号化し、符号化されたデータを伝送し、伝送されたデータを用いて、スケーラブルに任意のアスペクト比で画像を復元する画像符号化装置及び画像復号装置において、アスペクト比をスケーラブルに変更できることを可能にするために必要なデータを従来よりも減少させ、また、復元時に従来よりも高画質の画像を復元することが可能になる。 In this way, the image coding apparatus which changes the aspect ratio of the image to be scalable, encodes, transmits the encoded data, and uses the transmitted data to restore the image in an arbitrary aspect ratio in a scalable manner, and In the image decoding apparatus, the data required to enable the aspect ratio to be scalable can be reduced more than before, and a higher quality image than before can be restored at the time of restoration.
以上説明したように、符号化側で削除したシームの位置は、復号側でシームの画素値を元に推定するようにしたため、シームの位置情報は伝送が不要となり、伝送データ量を削減することができる。また、削除した画素は画素値を推定するのではなく、画素値そのものを伝送するため、位置がわかれば正しい画像を復元できるため、復元した画像の品質を高品質とすることができる。また、削除位置推定には、シームを画像の各位置に挿入したときのコスト関数全体を一つの画像とみなして、もともとの画像からのシーム削除と同じ方法で、削除位置を決定するようにしたため、推定精度が良くなり、シームの削除位置が精度高く推定することができる。 As described above, since the position of the seam deleted on the encoding side is estimated based on the pixel value of the seam on the decoding side, the seam position information does not need to be transmitted, and the amount of transmission data is reduced. Can do. Further, since the deleted pixel does not estimate the pixel value but transmits the pixel value itself, the correct image can be restored if the position is known, so that the quality of the restored image can be improved. In addition, for the deletion position estimation, the entire cost function when inserting a seam at each position of the image is regarded as one image, and the deletion position is determined by the same method as the seam deletion from the original image. The estimation accuracy is improved, and the seam deletion position can be estimated with high accuracy.
なお、図1における処理部の機能を実現するためのプログラムをコンピュータ読み取り可能な記録媒体に記録して、この記録媒体に記録されたプログラムをコンピュータシステムに読み込ませ、実行することにより画像の符号化処理・復号処理を行ってもよい。なお、ここでいう「コンピュータシステム」とは、OSや周辺機器等のハードウェアを含むものとする。また、「コンピュータシステム」は、ホームページ提供環境(あるいは表示環境)を備えたWWWシステムも含むものとする。また、「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、フレキシブルディスク、光磁気ディスク、ROM、CD−ROM等の可搬媒体、コンピュータシステムに内蔵されるハードディスク等の記憶装置のことをいう。さらに「コンピュータ読み取り可能な記録媒体」とは、インターネット等のネットワークや電話回線等の通信回線を介してプログラムが送信された場合のサーバやクライアントとなるコンピュータシステム内部の揮発性メモリ(RAM)のように、一定時間プログラムを保持しているものも含むものとする。 Note that a program for realizing the function of the processing unit in FIG. 1 is recorded on a computer-readable recording medium, and the program recorded on the recording medium is read by a computer system and executed to encode an image. Processing / decoding processing may be performed. Here, the “computer system” includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer system” includes a WWW system having a homepage providing environment (or display environment). The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a flexible medium, a magneto-optical disk, a portable medium such as a ROM and a CD-ROM, and a hard disk incorporated in a computer system. Further, the “computer-readable recording medium” refers to a volatile memory (RAM) in a computer system that becomes a server or a client when a program is transmitted via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. In addition, those holding programs for a certain period of time are also included.
また、上記プログラムは、このプログラムを記憶装置等に格納したコンピュータシステムから、伝送媒体を介して、あるいは、伝送媒体中の伝送波により他のコンピュータシステムに伝送されてもよい。ここで、プログラムを伝送する「伝送媒体」は、インターネット等のネットワーク(通信網)や電話回線等の通信回線(通信線)のように情報を伝送する機能を有する媒体のことをいう。また、上記プログラムは、前述した機能の一部を実現するためのものであってもよい。さらに、前述した機能をコンピュータシステムにすでに記録されているプログラムとの組み合わせで実現できるもの、いわゆる差分ファイル(差分プログラム)であってもよい。 The program may be transmitted from a computer system storing the program in a storage device or the like to another computer system via a transmission medium or by a transmission wave in the transmission medium. Here, the “transmission medium” for transmitting the program refers to a medium having a function of transmitting information, such as a network (communication network) such as the Internet or a communication line (communication line) such as a telephone line. The program may be for realizing a part of the functions described above. Furthermore, what can implement | achieve the function mentioned above in combination with the program already recorded on the computer system, what is called a difference file (difference program) may be sufficient.
画像符号化処理、画像復号処理において、スケーラブルな画像アスペクト比の変更を可能にすることが不可欠な用途に適用できる。 In the image encoding process and the image decoding process, it is applicable to a use indispensable for enabling a scalable image aspect ratio change.
1・・・エンコーダ(画像符号化装置)、11・・・シームカービング処理部、12、13・・・圧縮符号化部、2・・・デコーダ(画像復号装置)、21・・・復号部、22・・・部分復号部、23・・・合成部 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Encoder (image coding apparatus), 11 ... Seam carving process part, 12, 13 ... Compression coding part, 2 ... Decoder (image decoding apparatus), 21 ... Decoding part, 22 ... partial decoding unit, 23 ... synthesis unit
Claims (6)
符号化対象画像に対して、シームカービング処理を行うことにより、削除したシームの画素情報及び前記削除したシームの削除順序を示すための、i番目に削除されたシームが縦のシームの場合に値が0、横のシームの場合に値が1である関数α(i)(i=0,1,2,・・・,M’+N’−1、M’は、縦方向のシームの数、N’は、横方向のシームの数)と、前記シームを削除した後の縮小画像情報とを生成して出力するシームカービング処理手段と、
前記削除したシームの画素情報及び削除したシームの削除順序を示す前記関数α(i)を圧縮符号化した第1の符号化データを出力する第1の符号化手段と、
前記シームを削除した後の縮小画像情報を圧縮符号化した第2の符号化データを出力する第2の符号化手段と
を備えたことを特徴とする画像符号化装置。 An image encoding device that compresses and encodes an image to be encoded,
Value when the i-th deleted seam is a vertical seam to indicate pixel information of the deleted seam and the deletion order of the deleted seam by performing seam carving processing on the encoding target image Is α, a function α (i) having a value of 1 in the case of a horizontal seam (i = 0, 1, 2,..., M ′ + N′−1, M ′ is the number of vertical seams, N ′ is the number of seams in the horizontal direction) and reduced image information after deleting the seams, and seam carving processing means for generating and outputting,
First encoding means for outputting first encoded data obtained by compression encoding the function α (i) indicating pixel information of the deleted seam and the deletion order of the deleted seam;
An image encoding apparatus comprising: second encoding means for outputting second encoded data obtained by compressing and encoding the reduced image information after the seam is deleted.
前記第1の符号化データを復号して、削除したシームの画素情報及び削除したシームの削除順序を示す関数α(i)を得る第1の復号手段と、
前記第2の符号化データを復号して、シームを削除した後の縮小画像情報を得る第2の復号手段と、
前記関数α(i)に基づき、挿入すべきシームが縦のシームであるか、または横のシームであるかを判断しながら、前記シームを削除した後の縮小画像の各画素位置に削除したシームの前記画素情報に基づく画素を挿入したときのコスト関数を画像データとみなし、該画像データに対してシームカービング処理を適用した場合に削除されるシーム位置を求め、求めたシーム位置を前記縮小画像上にシームを挿入すべき位置として推定し、該推定位置に削除したシームの前記画素情報に基づくシームを挿入することにより任意のアスペクト比の前記符号化対象画像を復元する合成手段と
を備えることを特徴とする画像復号装置。 An image decoding apparatus that decodes the first encoded data and the second encoded data encoded by the image encoding apparatus according to claim 1, and restores an encoding target image,
First decoding means for decoding the first encoded data to obtain pixel information of the deleted seam and a function α (i) indicating the deletion order of the deleted seam;
Second decoding means for decoding the second encoded data and obtaining reduced image information after removing the seam;
Based on the function alpha (i), seams seam to be inserted or a longitudinal seam, or while determining whether a next seam, deleted to each pixel position of the reduced image after deleting the seam wherein regarded as image data the cost function was measured with the pixel based on the pixel information, determine the seam location to be deleted in the case of applying the seam carving process on the image data, wherein the obtained seam position reduced image It was estimated as the position to be inserted the sheet over arm above and combining means for restoring the coded image at an arbitrary aspect ratio by inserting the seam based on the pixel information of the seam that removed the estimated position image decoding device comprising a Turkey provided.
符号化対象画像に対して、シームカービング処理を行うことにより、削除したシームの画素情報及び前記削除したシームの削除順序を示すための、i番目に削除されたシームが縦のシームの場合に値が0、横のシームの場合に値が1である関数α(i)(i=0,1,2,・・・,M’+N’−1、M’は、縦方向のシームの数、N’は、横方向のシームの数)と、前記シームを削除した後の縮小画像情報とを生成して出力するシームカービング処理ステップと、
前記削除したシームの画素情報及び前記削除したシームの削除順序を示す前記関数α(i)を圧縮符号化した第1の符号化データを出力する第1の符号化ステップと、
前記シームを削除した後の縮小画像情報を圧縮符号化した第2の符号化データを出力する第2の符号化ステップと
を有することを特徴とする画像符号化方法。 An image encoding method performed by an image encoding apparatus that compresses and encodes an image to be encoded,
Value when the i-th deleted seam is a vertical seam to indicate pixel information of the deleted seam and the deletion order of the deleted seam by performing seam carving processing on the encoding target image Is α, a function α (i) having a value of 1 in the case of a horizontal seam (i = 0, 1, 2,..., M ′ + N′−1, M ′ is the number of vertical seams, N ′ is the number of seams in the horizontal direction) and the seam carving process step of generating and outputting reduced image information after the seam is deleted;
A first encoding step of outputting first encoded data obtained by compressing and encoding the function α (i) indicating pixel information of the deleted seam and the deletion order of the deleted seam;
And a second encoding step of outputting second encoded data obtained by compressing and encoding the reduced image information after the seam is deleted.
前記第1の符号化データを復号して、削除したシームの画素情報及び削除したシームの削除順序を示す関数α(i)を得る第1の復号ステップと、
前記第2の符号化データを復号して、シームを削除した後の縮小画像情報を得る第2の復号ステップと、
前記関数α(i)に基づき、挿入すべきシームが縦のシームであるか、または横のシームであるかを判断しながら、前記シームを削除した後の縮小画像の各画素位置に削除したシームの前記画素情報に基づく画素を挿入したときのコスト関数を画像データとみなし、該画像データに対してシームカービング処理を適用した場合に削除されるシーム位置を求め、求めたシーム位置を前記縮小画像上にシームを挿入すべき位置として推定し、該推定位置に削除したシームの前記画素情報に基づくシームを挿入することにより任意のアスペクト比の前記符号化対象画像を復元する合成ステップと
を有することを特徴とする画像復号方法。 An image decoding method performed by an image decoding apparatus that decodes the first encoded data and the second encoded data encoded by the image encoding method according to claim 3 to restore an encoding target image. And
A first decoding step of decoding the first encoded data to obtain pixel information of the deleted seam and a function α (i) indicating the deletion order of the deleted seam;
A second decoding step of decoding the second encoded data to obtain reduced image information after removing the seam;
Based on the function alpha (i), seams seam to be inserted or a longitudinal seam, or while determining whether a next seam, deleted to each pixel position of the reduced image after deleting the seam wherein regarded as image data the cost function was measured with the pixel based on the pixel information, determine the seam location to be deleted in the case of applying the seam carving process on the image data, wherein the obtained seam position reduced image It was estimated as the position to be inserted the sheet over arm above a combining step for restoring the coded image at an arbitrary aspect ratio by inserting the seam based on the pixel information of the seam that removed the estimated position image decoding method comprising Rukoto to Yusuke.
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