JP6102680B2 - 符号化装置、復号装置、符号化データ、符号化方法、復号方法およびプログラム - Google Patents
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Description
1.第1の実施の形態(基準フレームおよび節点動きベクトルを含む符号化データを生成する例)
2.第2の実施の形態(基準フレームおよび節点動きベクトルを含む符号化データを復号して拡大する例)
3.第3の実施の形態(基準フレームおよび節点動きベクトルを含む符号化データを復号して合成する例)
4.第4の実施の形態(基準フレームおよび節点動きベクトルを含む符号化データを復号して物体認識する例)
[撮像装置の構成例]
図1は、第1の実施の形態における撮像装置100の一構成例を示すブロック図である。この撮像装置100は、複数の画像を時系列順に含む動画を撮像する装置である。撮像装置100は、プロセッサ111、バス112およびビデオメモリ113、撮像素子114、RAM(Random Access Memory)115、ROM(Read Only Memory)116およびアナログフロントエンド117を備える。また、撮像装置100は、フレームメモリ118、記録媒体119、表示部120、インターフェース121、符号化部200および復号部300を備える。
図2は、第1の実施の形態における符号化部200の一構成例を示すブロック図である。この符号化部200は、領域分割部210、符号化データ出力部201、動きベクトル検出部208およびフレームバッファ207を備える。
図3は、第1の実施の形態における領域分割部の一構成例を示すブロック図である。この領域分割部210は、HSV変換部211、減色処理部212、部分領域分割部213、領域情報付加部214および節点情報付加部215を備える。
図4は、第1の実施の形態における符号化データのデータ構造の一例を示す図である。符号化データは、タイトルおよび基本情報を含む。この基本情報は、動画データに関する情報であり、元画像のサイズや、エンコードバーション情報が格納される。
図5は、第1の実施の形態における復号部300の一構成例を示すブロック図である。この復号部300は、エントロピー復号部301、予測フレーム生成部302、逆整数変換部303、加算器304および領域結合部305を備える。
図8は、第1の実施の形態における符号化処理の一例を示すフローチャートである。この符号化処理は、例えば、動画データが符号化部200に入力されたときに開始される。符号化部200は、入力フレームを複数の領域に分割する領域分割処理を実行する(ステップS910)。符号化部200は、基準フレームおよび非基準フレームから、節点ごとに節点動きベクトルを検出する(ステップS901)。符号化部200は、基準フレームおよび節点動きベクトルに基づいて、予測フレームを生成する(ステップS902)。そして、符号化部200は、予測フレームおよび非基準フレームの差分フレームを生成する(ステップS903)。
第1の実施の形態では、撮像装置100が符号化データの復号を行う構成としていたが、撮像装置100の外部の装置が復号を行ってもよい。変形例の画像処理システムは、撮像装置100の外部の装置が符号化データの復号を行う点において第1の実施の形態と異なる。
[撮像装置の構成例]
第1の実施の形態では、撮像装置100は、復号したフレームを拡大せずに出力していたが、このフレームを拡大(いわゆる、アップコンバート)して出力してもよい。今日のハイビジョンデジタルテレビ放送では通常の1080i、720pおよび1080pなどの解像度の動画が放送されているが、今後、4K、8Kと呼ばれる2160pや4320pなどの動画が放送される可能性がある。また、最近になって80インチの4Kテレビが発売されるなど、既存ハイビジョン放送のアップコンバージョン技術には、一定の必要性がある。第2の実施の形態の撮像装置100は、復号したフレームを拡大する点において第1の実施の形態と異なる。
図16は、第2の実施の形態における解像度変換部310の一構成例を示すブロック図である。この解像度変換部310は、拡大部311、補間アルゴリズム変更部312および縮小部313および減算器314を備える。
[領域結合部の構成例]
第1の実施の形態では、撮像装置100は、各フレームにおいて物体を検出していなかったが、動きベクトルが同一の部分領域の集合を1つの物体として検出することもできる。第3の実施の形態の撮像装置100は、物体を検出する点において第1の実施の形態と異なる。
図23は、第3の実施の形態における画像処理装置500の一構成例を示すブロック図である。この画像処理装置500は、撮像装置100から符号化データを取得して復号し、復号したデータに対して所定の画像処理を行うものである。画像処理装置500は、復号部501、記憶部502、マスク処理部503および合成部504を備える。
[画像処理装置の構成例]
第3の実施の形態では、画像処理装置500は、入力フレームにおいて合成処理を行っていたが、合成処理の代わりに物体認識を行うこともできる。第4の実施の形態の画像処理装置500は、入力フレームにおいて物体認識を行う点において第3の実施の形態と異なる。
(1)時系列順に複数のフレームを含む符号化対象の動画において前記複数のフレームのそれぞれを特徴量の異なる複数の部分領域に分割して前記複数の部分領域のそれぞれの境界線上に複数の節点を設ける領域分割部と、
前記複数のフレームのうち基準になる基準フレーム上の前記複数の節点のそれぞれに対して前記基準フレーム以外の非基準フレーム上のいずれかの前記節点を対応付けて当該対応付けた節点の対を両端とするベクトルを節点動きベクトルとして前記節点の対ごとに検出する動きベクトル検出部と、
前記基準フレームおよび前記節点動きベクトルを含むデータを、前記動画を符号化した符号化データとして出力する符号化データ出力部と
を具備する符号化装置。
(2)前記基準フレーム上の前記部分領域において基準になる基準座標と前記非基準フレーム上の前記部分領域において基準になる基準座標とを両端とするベクトルを前記部分領域ごとに領域動きベクトルとして取得して前記領域動きベクトルが同一で隣接する前記部分領域同士を併合する領域併合部をさらに具備し、
前記符号化データ出力部は、前記併合された部分領域を物体領域として示す情報をさらに含む前記符号化データを出力する
前記(1)記載の符号化装置。
(3)前記領域分割部は、前記部分領域内のいずれかの座標を基準とする相対座標を前記節点ごとに示す節点情報をさらに生成し、
前記動きベクトル検出部は、前記基準フレーム上の前記節点の相対座標と前記非基準フレーム上の前記節点の相対座標との距離を前記節点ごとに求めて当該距離が最も近い前記節点同士を対応付ける
前記(1)または(2)記載の符号化装置。
(4)前記基準フレームにおいて前記動きベクトルに従って前記複数の節点のそれぞれの位置を変更して当該位置を変更した複数の節点が設けられた線を境界線とする新たな部分領域からなるフレームを、前記非基準フレームを予測した予測フレームとして生成する予測フレーム生成部と、
前記予測フレームと前記非基準フレームとにおいて対応する画素の画素値の差分を画素ごとに検出する差分検出部と
をさらに具備し、
前記圧縮データ出力部は、前記非基準フレームの予測における予測誤差として前記差分をさらに含む前記符号化データを出力する
前記(1)から(3)のいずれかに記載の符号化装置。
(5)境界線上に複数の節点が設けられた複数の部分領域に分割された基準フレームと前記複数の節点のいずれかが一端である複数の節点動きベクトルとを符号化データから前記基準フレームを取得する基準フレーム取得部と、
前記基準フレームにおいて前記節点動きベクトルに従って前記複数の節点のそれぞれの位置を変更して当該位置を変更した複数の節点が設けられた線を境界線とする部分領域からなるフレームを、前記非基準フレーム以外のフレームを予測した予測フレームとして生成する予測フレーム生成部と
を具備する復号装置。
(6)設定された拡大率に応じて前記基準フレームおよび前記予測フレームのいずれか少なくとも一部における前記複数の節点のそれぞれの位置を変更して当該位置を変更した複数の節点が設けられた線を境界線とする新たな部分領域からなるフレームを拡大フレームとして生成する拡大部をさらに具備する
前記(5)記載の復号装置。
(7)前記基準フレームおよび前記予測フレームのいずれかにおいてマスク対象に指定された前記部分領域をマスクしたフレームを生成するマスク処理を行うマスク処理部と、
前記マスクされたフレームに合成対象のフレームを合成する合成部と
をさらに具備する前記(5)または(6)に記載の復号装置。
(8)認識対象の物体の特徴量が指定されると前記基準フレームおよび前記予測フレームにおいて前記指定された特徴量に基づいて前記認識対象の物体を認識する物体認識部をさらに具備する
前記(5)から(7)のいずれかに記載の復号装置。
(9)境界線上に複数の節点が設けられた複数の領域に分割された基準フレームと前記複数の節点のいずれかが一端である複数の節点動きベクトルとを含む符号化データ。
(10)領域分割部が、時系列順に複数のフレームを含む符号化対象の動画において前記複数のフレームのそれぞれを特徴量の異なる複数の部分領域に分割して前記複数の部分領域のそれぞれの境界線上に複数の節点を設ける領域分割手順と、
動きベクトル検出部が、前記複数のフレームのうち基準になる基準フレーム上の前記複数の節点のそれぞれに対して前記基準フレーム以外の非基準フレーム上のいずれかの前記節点を対応付けて当該対応付けた節点の対を両端とするベクトルを節点動きベクトルとして前記節点の対ごとに検出する動きベクトル検出部手順と、
符号化データ出力部が、前記基準フレームおよび前記節点動きベクトルを含むデータを、前記動画を符号化した符号化データとして出力する符号化データ出力手順と
を具備する符号化方法。
(11)符号化データ取得部が、境界線上に複数の節点が設けられた複数の部分領域に分割された基準フレームと前記複数の節点のいずれかが一端である複数の節点動きベクトルとを含むデータを符号化データとして取得する符号化データ取得手順と、
予測フレーム生成部が、前記基準フレームにおいて前記節点動きベクトルに従って前記複数の節点のそれぞれの位置を変更して当該位置を変更した複数の節点が設けられた線を境界線とする部分領域からなるフレームを、前記非基準フレーム以外のフレームを予測した予測フレームとして生成する予測フレーム生成手順と
を具備する復号方法。
(13)領域分割部が、時系列順に複数のフレームを含む符号化対象の動画において前記複数のフレームのそれぞれを特徴量の異なる複数の部分領域に分割して前記複数の部分領域のそれぞれの境界線上に複数の節点を設ける領域分割手順と、
動きベクトル検出部が、前記複数のフレームのうち基準になる基準フレーム上の前記複数の節点のそれぞれに対して前記基準フレーム以外の非基準フレーム上のいずれかの前記節点を対応付けて当該対応付けた節点の対を両端とするベクトルを節点動きベクトルとして前記節点の対ごとに検出する動きベクトル検出部手順と、
符号化データ出力部が、前記基準フレームおよび前記節点動きベクトルを含むデータを、前記動画を符号化した符号化データとして出力する符号化データ出力手順と
をコンピュータに実行させるプログラム。
(14)符号化データ取得部が、境界線上に複数の節点が設けられた複数の部分領域に分割された基準フレームと前記複数の節点のいずれかが一端である複数の節点動きベクトルとを含むデータを符号化データとして取得する符号化データ取得手順と、
予測フレーム生成部が、前記基準フレームにおいて前記節点動きベクトルに従って前記複数の節点のそれぞれの位置を変更して当該位置を変更した複数の節点が設けられた線を境界線とする部分領域からなるフレームを、前記非基準フレーム以外のフレームを予測した予測フレームとして生成する予測フレーム生成手順と
をコンピュータに実行させるプログラム。
120 表示部
121 インターフェース
200 符号化部
201 符号化データ出力部
202、314 減算器
203 整数変換部
204、303 逆整数変換部
205、304 加算器
206、302 予測フレーム生成部
207 フレームバッファ
208 動きベクトル検出部
209 エントロピー符号化部
210 領域分割部
211 HSV変換部
212 減色処理部
213 部分領域分割部
214 領域情報付加部
215 節点情報付加部
220 領域結合部
221 差分フレーム生成部
222 物体検出部
300、420、501 復号部
301 エントロピー復号部
305 領域結合部
310 解像度変換部
311 拡大部
312 補間アルゴリズム変更部
313 縮小部
400 表示装置
410 表示部
500 画像処理装置
502 記憶部
503 マスク処理部
504 合成部
505 物体認識部
Claims (12)
- 時系列順に複数のフレームを含む符号化対象の動画において前記複数のフレームのそれぞれを特徴量の異なる複数の部分領域に分割して前記複数の部分領域のそれぞれの境界線上に複数の節点を設ける領域分割部と、
前記複数のフレームのうち基準になる基準フレーム上の前記複数の節点のそれぞれに対して前記基準フレーム以外の非基準フレーム上のいずれかの前記節点を対応付けて当該対応付けた節点の対を両端とするベクトルを節点動きベクトルとして前記節点の対ごとに検出する動きベクトル検出部と、
前記基準フレームおよび前記節点動きベクトルを含むデータを、前記動画を符号化した符号化データとして出力する符号化データ出力部と、
前記基準フレーム上の前記部分領域において基準になる基準座標と前記非基準フレーム上の前記部分領域において基準になる基準座標とを両端とするベクトルを前記部分領域ごとに領域動きベクトルとして取得して前記領域動きベクトルが同一で隣接する前記部分領域同士を併合する領域併合部と
を具備し、
前記符号化データ出力部は、前記併合された部分領域を物体領域として示す情報をさらに含む前記符号化データを出力する
符号化装置。 - 時系列順に複数のフレームを含む符号化対象の動画において前記複数のフレームのそれぞれを特徴量の異なる複数の部分領域に分割して前記複数の部分領域のそれぞれの境界線上に複数の節点を設ける領域分割部と、
前記複数のフレームのうち基準になる基準フレーム上の前記複数の節点のそれぞれに対して前記基準フレーム以外の非基準フレーム上のいずれかの前記節点を対応付けて当該対応付けた節点の対を両端とするベクトルを節点動きベクトルとして前記節点の対ごとに検出する動きベクトル検出部と、
前記基準フレームおよび前記節点動きベクトルを含むデータを、前記動画を符号化した符号化データとして出力する符号化データ出力部と
を具備し、
前記領域分割部は、前記部分領域内のいずれかの座標を基準とする相対座標を前記節点ごとに示す節点情報をさらに生成し、
前記動きベクトル検出部は、前記基準フレーム上の前記節点の相対座標と前記非基準フレーム上の前記節点の相対座標との距離を前記節点ごとに求めて当該距離が最も近い前記節点同士を対応付ける
符号化装置。 - 前記基準フレームにおいて前記動きベクトルに従って前記複数の節点のそれぞれの位置を変更して当該位置を変更した複数の節点が設けられた線を境界線とする新たな部分領域からなるフレームを、前記非基準フレームを予測した予測フレームとして生成する予測フレーム生成部と、
前記予測フレームと前記非基準フレームとにおいて対応する画素の画素値の差分を画素ごとに検出する差分検出部と
をさらに具備し、
前記符号化データ出力部は、前記非基準フレームの予測における予測誤差として前記差分をさらに含む前記符号化データを出力する
請求項2記載の符号化装置。 - 境界線上に複数の節点が設けられた複数の部分領域に分割された基準フレームと前記複数の節点のいずれかが一端である複数の節点動きベクトルとを含む符号化データから前記基準フレームを取得する基準フレーム取得部と、
前記基準フレームにおいて前記節点動きベクトルに従って前記複数の節点のそれぞれの位置を変更して当該位置を変更した複数の節点が設けられた線を境界線とする部分領域からなるフレームを、前記非基準フレーム以外のフレームを予測した予測フレームとして生成する予測フレーム生成部と、
設定された拡大率に応じて前記基準フレームおよび前記予測フレームのいずれかの少なくとも一部における前記複数の節点のそれぞれの位置を変更して当該位置を変更した複数の節点が設けられた線を境界線とする新たな部分領域からなるフレームを拡大フレームとして生成する拡大部と
を具備する復号装置。 - 境界線上に複数の節点が設けられた複数の部分領域に分割された基準フレームと前記複数の節点のいずれかが一端である複数の節点動きベクトルとを含む符号化データから前記基準フレームを取得する基準フレーム取得部と、
前記基準フレームにおいて前記節点動きベクトルに従って前記複数の節点のそれぞれの位置を変更して当該位置を変更した複数の節点が設けられた線を境界線とする部分領域からなるフレームを、前記非基準フレーム以外のフレームを予測した予測フレームとして生成する予測フレーム生成部と、
前記基準フレームおよび前記予測フレームのいずれかにおいてマスク対象に指定された前記部分領域をマスクしたフレームを生成するマスク処理を行うマスク処理部と、
前記マスクされたフレームに合成対象のフレームを合成する合成部と
を具備する復号装置。 - 境界線上に複数の節点が設けられた複数の部分領域に分割された基準フレームと前記複数の節点のいずれかが一端である複数の節点動きベクトルとを含む符号化データから前記基準フレームを取得する基準フレーム取得部と、
前記基準フレームにおいて前記節点動きベクトルに従って前記複数の節点のそれぞれの位置を変更して当該位置を変更した複数の節点が設けられた線を境界線とする部分領域からなるフレームを、前記非基準フレーム以外のフレームを予測した予測フレームとして生成する予測フレーム生成部と、
認識対象の物体の特徴量が指定されると前記基準フレームおよび前記予測フレームにおいて前記指定された特徴量に基づいて前記認識対象の物体を認識する物体認識部と
を具備する復号装置。 - 領域分割部が、時系列順に複数のフレームを含む符号化対象の動画において前記複数のフレームのそれぞれを特徴量の異なる複数の部分領域に分割して前記複数の部分領域のそれぞれの境界線上に複数の節点を設ける領域分割手順と、
動きベクトル検出部が、前記複数のフレームのうち基準になる基準フレーム上の前記複数の節点のそれぞれに対して前記基準フレーム以外の非基準フレーム上のいずれかの前記節点を対応付けて当該対応付けた節点の対を両端とするベクトルを節点動きベクトルとして前記節点の対ごとに検出する動きベクトル検出部手順と、
符号化データ出力部が、前記基準フレームおよび前記節点動きベクトルを含むデータを、前記動画を符号化した符号化データとして出力する符号化データ出力手順と、
領域不併合部が、前記基準フレーム上の前記部分領域において基準になる基準座標と前記非基準フレーム上の前記部分領域において基準になる基準座標とを両端とするベクトルを前記部分領域ごとに領域動きベクトルとして取得して前記領域動きベクトルが同一で隣接する前記部分領域同士を併合する領域併合手順と
を具備し、
前記符号化データ出力部は、前記併合された部分領域を物体領域として示す情報をさらに含む前記符号化データを出力する
符号化方法。 - 領域分割部が、時系列順に複数のフレームを含む符号化対象の動画において前記複数のフレームのそれぞれを特徴量の異なる複数の部分領域に分割して前記複数の部分領域のそれぞれの境界線上に複数の節点を設ける領域分割手順と、
動きベクトル検出部が、前記複数のフレームのうち基準になる基準フレーム上の前記複数の節点のそれぞれに対して前記基準フレーム以外の非基準フレーム上のいずれかの前記節点を対応付けて当該対応付けた節点の対を両端とするベクトルを節点動きベクトルとして前記節点の対ごとに検出する動きベクトル検出部手順と、
符号化データ出力部が、前記基準フレームおよび前記節点動きベクトルを含むデータを、前記動画を符号化した符号化データとして出力する符号化データ出力手順と
を具備し、
前記領域分割部は、前記部分領域内のいずれかの座標を基準とする相対座標を前記節点ごとに示す節点情報をさらに生成し、
前記動きベクトル検出部は、前記基準フレーム上の前記節点の相対座標と前記非基準フレーム上の前記節点の相対座標との距離を前記節点ごとに求めて当該距離が最も近い前記節点同士を対応付ける
符号化方法。 - 符号化データ取得部が、境界線上に複数の節点が設けられた複数の部分領域に分割された基準フレームと前記複数の節点のいずれかが一端である複数の節点動きベクトルとを含むデータを符号化データとして取得する符号化データ取得手順と、
予測フレーム生成部が、前記基準フレームにおいて前記節点動きベクトルに従って前記複数の節点のそれぞれの位置を変更して当該位置を変更した複数の節点が設けられた線を境界線とする部分領域からなるフレームを、前記非基準フレーム以外のフレームを予測した予測フレームとして生成する予測フレーム生成手順と、
拡大部が、設定された拡大率に応じて前記基準フレームおよび前記予測フレームのいずれかの少なくとも一部における前記複数の節点のそれぞれの位置を変更して当該位置を変更した複数の節点が設けられた線を境界線とする新たな部分領域からなるフレームを拡大フレームとして生成する拡大手順と
を具備する復号方法。 - 領域分割部が、時系列順に複数のフレームを含む符号化対象の動画において前記複数のフレームのそれぞれを特徴量の異なる複数の部分領域に分割して前記複数の部分領域のそれぞれの境界線上に複数の節点を設ける領域分割手順と、
動きベクトル検出部が、前記複数のフレームのうち基準になる基準フレーム上の前記複数の節点のそれぞれに対して前記基準フレーム以外の非基準フレーム上のいずれかの前記節点を対応付けて当該対応付けた節点の対を両端とするベクトルを節点動きベクトルとして前記節点の対ごとに検出する動きベクトル検出部手順と、
符号化データ出力部が、前記基準フレームおよび前記節点動きベクトルを含むデータを、前記動画を符号化した符号化データとして出力する符号化データ出力手順と、
領域不併合部が、前記基準フレーム上の前記部分領域において基準になる基準座標と前記非基準フレーム上の前記部分領域において基準になる基準座標とを両端とするベクトルを前記部分領域ごとに領域動きベクトルとして取得して前記領域動きベクトルが同一で隣接する前記部分領域同士を併合する領域併合手順と
をコンピュータに実行させるためのプログラムであって
前記符号化データ出力部は、前記併合された部分領域を物体領域として示す情報をさらに含む前記符号化データを出力する
プログラム。 - 領域分割部が、時系列順に複数のフレームを含む符号化対象の動画において前記複数のフレームのそれぞれを特徴量の異なる複数の部分領域に分割して前記複数の部分領域のそれぞれの境界線上に複数の節点を設ける領域分割手順と、
動きベクトル検出部が、前記複数のフレームのうち基準になる基準フレーム上の前記複数の節点のそれぞれに対して前記基準フレーム以外の非基準フレーム上のいずれかの前記節点を対応付けて当該対応付けた節点の対を両端とするベクトルを節点動きベクトルとして前記節点の対ごとに検出する動きベクトル検出部手順と、
符号化データ出力部が、前記基準フレームおよび前記節点動きベクトルを含むデータを、前記動画を符号化した符号化データとして出力する符号化データ出力手順と
をコンピュータに実行させるためのプログラムであって
前記領域分割部は、前記部分領域内のいずれかの座標を基準とする相対座標を前記節点ごとに示す節点情報をさらに生成し、
前記動きベクトル検出部は、前記基準フレーム上の前記節点の相対座標と前記非基準フレーム上の前記節点の相対座標との距離を前記節点ごとに求めて当該距離が最も近い前記節点同士を対応付ける
プログラム。 - 符号化データ取得部が、境界線上に複数の節点が設けられた複数の部分領域に分割された基準フレームと前記複数の節点のいずれかが一端である複数の節点動きベクトルとを含むデータを符号化データとして取得する符号化データ取得手順と、
予測フレーム生成部が、前記基準フレームにおいて前記節点動きベクトルに従って前記複数の節点のそれぞれの位置を変更して当該位置を変更した複数の節点が設けられた線を境界線とする部分領域からなるフレームを、前記非基準フレーム以外のフレームを予測した予測フレームとして生成する予測フレーム生成手順と、
拡大部が、設定された拡大率に応じて前記基準フレームおよび前記予測フレームのいずれかの少なくとも一部における前記複数の節点のそれぞれの位置を変更して当該位置を変更した複数の節点が設けられた線を境界線とする新たな部分領域からなるフレームを拡大フレームとして生成する拡大手順と
をコンピュータに実行させるプログラム。
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