JP6460691B2 - Video compression apparatus, video compression method, and video compression program - Google Patents

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Description

本発明は、高精細映像信号のデータ量を圧縮する映像圧縮装置、映像圧縮方法及び映像圧縮プログラムに関する。   The present invention relates to a video compression apparatus, a video compression method, and a video compression program for compressing a data amount of a high-definition video signal.

近年、ハイビジョン(解像度1920×1080)を上回る高精細映像システムとして、ハイビジョンの16倍の画素数を有するスーパーハイビジョン(解像度7680×4320)の研究開発が進められている。
スーパーハイビジョンは、従来のハイビジョンと比べ、データ量が極めて大きくなるため、コンテンツ制作には大規模な信号処理装置や高速なインターフェースが必要となる。そこで、よりコンパクトで機動的なコンテンツ制作を実現するため、デュアルグリーン方式のスーパーハイビジョン信号が用いられる(非特許文献1参照)。
In recent years, research and development of super high-definition (resolution 7680 × 4320) having 16 times the number of pixels of high-definition as a high-definition video system exceeding high-definition (resolution 1920 × 1080) has been promoted.
Super Hi-Vision has an extremely large amount of data compared to conventional Hi-Vision, so large-scale signal processing devices and high-speed interfaces are required for content production. Therefore, in order to realize more compact and agile content production, a dual green super hi-vision signal is used (see Non-Patent Document 1).

デュアルグリーン方式のスーパーハイビジョン信号(以下DG信号と呼ぶ)は、図14(a)に示すように、単板撮像素子のカラーフィルタ配列として知られるBayer配列のフレーム画像で構成される。Bayer配列では、相互に異なる位置に、赤(R)、緑(G1及びG2)、青(B)の4種類の画素が配置される。フル解像度(フルカラー約1億画素)のスーパーハイビジョン信号(b)に比べて、DG信号は、画素数が1/3(約3300万画素)になるため、信号処理装置の小型化や、伝送帯域の節減に有利である。DG信号は、多くのスーパーハイビジョンのコンテンツ制作において、撮像素子や機器間インターフェース信号として使用されている。   As shown in FIG. 14A, a dual green type super high-definition signal (hereinafter referred to as a DG signal) is composed of a Bayer array frame image known as a color filter array of a single-plate image sensor. In the Bayer array, four types of pixels of red (R), green (G1 and G2), and blue (B) are arranged at different positions. Compared to the super high-definition signal (b) with full resolution (about 100 million pixels of full color), the DG signal has 1/3 the number of pixels (about 33 million pixels). It is advantageous for saving. The DG signal is used as an image sensor or an interface signal between devices in many Super Hi-Vision content productions.

ところで、映像信号のデータ量を圧縮するための符号化方式として、例えば、画像データを複数の低解像度ブロックに分割し、ブロック単位で2次元の離散コサイン変換(DCT)を行い、得られたDCT係数を量子化し、エントロピー符号化を行う手法がある。このような手法の代表例として、図15にJPEGの処理手順を示す。
こうした既存の符号化方式をDG信号に適用する場合、Bayer配列のフレーム画像を、フルカラー画像に変換(デモザイキング)するか、又は図16に示すように、Bayer配列のフレーム画像を、R、G1、G2、Bのそれぞれに画素分割(サブサンプリング)し、4枚の4K画像(解像度3840×2160)に再構成した後に、符号化(圧縮)する必要があった(特許文献1及び非特許文献2参照)。
By the way, as an encoding method for compressing the data amount of the video signal, for example, the image data is divided into a plurality of low resolution blocks, and two-dimensional discrete cosine transform (DCT) is performed on a block basis, and the obtained DCT There is a method of quantizing coefficients and performing entropy coding. As a representative example of such a technique, FIG. 15 shows a JPEG processing procedure.
When such an existing encoding method is applied to a DG signal, the frame image of the Bayer array is converted into a full color image (demosaicing), or the frame image of the Bayer array is converted into R, G1 as shown in FIG. , G2, and B are divided into pixels (sub-sampling), reconstructed into four 4K images (resolution 3840 × 2160), and then encoded (compressed) (Patent Document 1 and Non-Patent Document). 2).

特開2006−019804号公報JP 2006-019804 A

山下誉行,三谷公二,菅原正幸,島本洋,岡野文男: “走査線4000本級4板式超高精細動画カメラ”, 映像情報メディア学会誌, Vol.58, No.3, pp.383−391 (March 2004)Tomoyuki Yamashita, Koji Mitani, Masayuki Sugawara, Hiroshi Shimamoto, Fumio Okano: “4000 Scanning Lines 4-Plate Ultra High Definition Video Camera”, Journal of the Institute of Image Information and Television Engineers, Vol. 58, no. 3, pp. 383-391 (March 2004) E. Miyashita and T. Kajiyama: “Compact camera recorder for Super Hi−Vision”, IEEE International Conference on Consumer Electronics 2014, pp.165−166 (January 2014)E. Miyashita and T.M. Kajiyama: “Compact camera recorder for Super Hi-Vision”, IEEE International Conference on Consumer Electronics 2014, pp. 165-166 (January 2014)

しかしながら、デモザイキングを行う手法では、精度良く不足画素の推定を行うために複雑な計算が必要となり、ハードウェアの負荷が大きくなる。さらに、画素数が3倍になるため、圧縮前のデータ量が増大してしまう。   However, in the method of performing demosaicing, complicated calculation is required to accurately estimate the insufficient pixels, and the load on hardware increases. Furthermore, since the number of pixels is tripled, the amount of data before compression increases.

また、画素分割を行う手法では、空間的に連続した相関関係の強いG1及びG2の2つのG信号を空間的に分割して、別々に符号化を行うため、分割画像の境界部において、隣接画素との連続性が失われてしまい、圧縮効率の低下や、圧縮ひずみが生じる等の課題があった。また、この手法を映像記録装置に用いた場合、単一のフレーム画像を複数の記録データに分割して記録するため、複数の記録媒体、又は複数の記録領域への記録が必要となり、記録媒体の管理や、記録データの閲覧、バックアップといった作業が煩雑になってしまう。さらに、このような映像記録装置で記録したDG信号を再生する際、分割されたそれぞれの記録データを並列して読み出すためのタイミング同期回路が必要となるため、装置構成が複雑になるという課題もあった。   Also, in the method of pixel division, two G signals G1 and G2 having a spatially continuous correlation are spatially divided and encoded separately, so that adjacent pixels are separated at the boundary portion of the divided image. There are problems such as loss of continuity with pixels, reduction in compression efficiency, and compression distortion. In addition, when this method is used in a video recording apparatus, a single frame image is divided and recorded into a plurality of recording data, and therefore recording on a plurality of recording media or a plurality of recording areas is required. Management, browsing of recorded data, and backup work become complicated. Furthermore, when reproducing a DG signal recorded by such a video recording apparatus, a timing synchronization circuit for reading the divided recording data in parallel is required, which causes a problem that the apparatus configuration becomes complicated. there were.

本発明は、高精細映像信号を効率的に符号化できる映像圧縮装置、映像圧縮方法及び映像圧縮プログラムを提供することを目的とする。   An object of the present invention is to provide a video compression apparatus, a video compression method, and a video compression program that can efficiently encode a high-definition video signal.

本発明に係る映像圧縮装置は、Bayer配列のサンプリング構造を持つデュアルグリーン方式の単一フレーム画像について、色成分毎に画素を分割する画素分割部と、前記画素分割部により分割された第1の色成分の画像を、当該画像の各画素を幾何学的規則に従って変換した画像と合成することにより補間する画素補間部と、補間後の前記第1の色成分、並びに前記画素分割部により分割された第2及び第3の色成分をパッケージした処理単位毎に、所定の圧縮方式により符号化を行う符号化部と、を備える。   The video compression apparatus according to the present invention includes a pixel dividing unit that divides a pixel for each color component and a first divided by the pixel dividing unit for a dual-green single frame image having a Bayer array sampling structure. The color component image is divided by a pixel interpolation unit that interpolates by synthesizing an image obtained by converting each pixel of the image according to a geometric rule, the first color component after interpolation, and the pixel division unit. An encoding unit that performs encoding by a predetermined compression method for each processing unit in which the second and third color components are packaged.

この構成によれば、映像圧縮装置は、Bayer配列のフレーム画像のうち、第1の色成分(G信号)について、幾何学的特徴を持つ補間処理を行うことにより、フル解像度のG信号を生成する。また、映像圧縮装置は、このような補間処理を用いて得られた信号について、所定の圧縮方式で規定されている処理単位にパッケージ化して圧縮符号化を行う。
したがって、映像圧縮装置は、高精細映像信号を既存の符号化方式を用いて圧縮できるため、符号化ハードウェアのコストを抑えることができる。また、映像圧縮装置は、フレーム画像を、空間的に複数の画像に分割することなく、画像の連続性を保ちつつ圧縮を行えるため、圧縮ひずみを抑えられる。さらに、映像圧縮装置は、幾何学的特徴を有する画素の補間手法を採用したことにより、空間周波数変換後の2次元ヒストグラムを、ある特定の成分(u軸方向、v軸方向又は対角方向)に離散させることができるため、エントロピー符号化による圧縮効率が向上し、高精細映像信号を効率的に符号化できる。
According to this configuration, the video compression apparatus generates a full-resolution G signal by performing an interpolation process having a geometric feature on the first color component (G signal) of the Bayer array frame image. To do. Further, the video compression apparatus packages the signal obtained by using such interpolation processing into a processing unit defined by a predetermined compression method and performs compression coding.
Therefore, since the video compression apparatus can compress a high-definition video signal using an existing encoding method, the cost of encoding hardware can be suppressed. In addition, since the video compression apparatus can compress the frame image while maintaining the continuity of the image without spatially dividing the frame image into a plurality of images, the compression distortion can be suppressed. Furthermore, the video compression apparatus employs a pixel interpolation method having a geometric feature, so that a two-dimensional histogram after spatial frequency conversion is converted into a specific component (u-axis direction, v-axis direction or diagonal direction). Therefore, the compression efficiency by entropy encoding is improved, and a high-definition video signal can be encoded efficiently.

前記映像圧縮装置は、前記単一フレーム画像を、前記処理単位に適合するブロックに分割するブロック化部を備え、前記画素補間部は、前記ブロック毎に補間処理を行ってもよい。   The video compression apparatus may include a blocking unit that divides the single frame image into blocks suitable for the processing unit, and the pixel interpolation unit may perform interpolation processing for each block.

この構成によれば、映像圧縮装置は、符号化方式の処理ブロック単位に分割し、このブロック毎に補間処理を行うので、規定の符号化方式に適合した補間処理によって符号化効率を向上できる。   According to this configuration, since the video compression apparatus divides into processing block units of the encoding scheme and performs the interpolation processing for each block, the encoding efficiency can be improved by the interpolation processing adapted to the specified encoding scheme.

前記画素補間部は、前記第1の色成分の画像を、当該画像の各画素を水平方向に反転させた画像と合成することにより補間してもよい。   The pixel interpolation unit may interpolate the image of the first color component by synthesizing it with an image obtained by inverting each pixel of the image in the horizontal direction.

この構成によれば、映像圧縮装置は、水平方向に反転する画像変換によって、補間処理後の幾何学的特徴を容易に作り出し、符号化効率を向上できる。   According to this configuration, the video compression apparatus can easily create the geometric feature after the interpolation processing by the image conversion that is reversed in the horizontal direction, and can improve the encoding efficiency.

前記画素補間部は、前記第1の色成分の画像を、当該画像の各画素を垂直方向に反転させた画像と合成することにより補間してもよい。   The pixel interpolation unit may interpolate the first color component image by synthesizing it with an image obtained by inverting each pixel of the image in the vertical direction.

この構成によれば、映像圧縮装置は、垂直方向に反転する画像変換によって、補間処理後の幾何学的特徴を容易に作り出し、符号化効率を向上できる。   According to this configuration, the video compression apparatus can easily create the geometric feature after the interpolation processing by the image conversion inverted in the vertical direction, and can improve the encoding efficiency.

前記画素補間部は、前記第1の色成分の画像を、当該画像の各画素を中心点の周りに90度回転させた画像と合成することにより補間してもよい。   The pixel interpolation unit may interpolate the first color component image by synthesizing the first color component image with an image obtained by rotating each pixel of the image about a central point by 90 degrees.

この構成によれば、映像圧縮装置は、90度回転する画像変換によって、補間処理後の幾何学的特徴を容易に作り出し、符号化効率を向上できる。   According to this configuration, the video compression apparatus can easily create the geometric feature after the interpolation processing by image conversion rotated by 90 degrees, and improve the encoding efficiency.

本発明に係る映像再生装置は、請求項1から請求項5のいずれかに記載の映像圧縮装置において、前記所定の圧縮方式により符号化された映像データを復号する復号部と、前記復号部により復号された画像データについて、前記第1、第2及び第3の色成分を分離する色成分分離部と、前記色成分分離部により分離された前記第1の色成分の画像のうち、前記画素補間部により補間された画素を間引く画素間引部と、前記第1、第2及び第3の色成分の画素を合成する画素合成部と、を備える。   The video reproduction device according to the present invention is the video compression device according to any one of claims 1 to 5, wherein the decoding unit decodes the video data encoded by the predetermined compression method, and the decoding unit. Of the decoded image data, the color component separation unit that separates the first, second, and third color components, and the pixel of the first color component image separated by the color component separation unit. A pixel thinning unit that thins out the pixels interpolated by the interpolation unit; and a pixel combining unit that combines the pixels of the first, second, and third color components.

この構成によれば、映像再生装置は、映像圧縮装置により圧縮された高精細映像信号を、補間された画素を間引くことにより容易に復元できる。また、映像信号の記録データが複数に分割されないため、映像再生装置は、複数の記録媒体又は複数の記録領域を並列して読み出すためのタイミング同期回路が不要となり、装置構成を単純化できる。   According to this configuration, the video reproduction device can easily restore the high-definition video signal compressed by the video compression device by thinning out the interpolated pixels. Further, since the recording data of the video signal is not divided into a plurality of parts, the video reproducing apparatus does not need a timing synchronization circuit for reading a plurality of recording media or a plurality of recording areas in parallel, and the apparatus configuration can be simplified.

本発明に係る映像圧縮方法は、コンピュータの制御部が、Bayer配列のサンプリング構造を持つデュアルグリーン方式の単一フレーム画像について、色成分毎に画素を分割する画素分割ステップと、前記画素分割ステップにおいて分割された第1の色成分の画像を、当該画像の各画素を幾何学的規則に従って変換した画像と合成することにより補間する画素補間ステップと、補間後の前記第1の色成分、並びに前記画素分割ステップにおいて分割された第2及び第3の色成分をパッケージした処理単位毎に、所定の圧縮方式により符号化を行う符号化ステップと、を実行する。   The video compression method according to the present invention includes a pixel division step in which a control unit of a computer divides a pixel for each color component for a dual green single frame image having a Bayer array sampling structure, and in the pixel division step, A pixel interpolation step of interpolating the divided first color component image with an image obtained by converting each pixel of the image according to a geometric rule, the first color component after interpolation, and the An encoding step of performing encoding by a predetermined compression method is executed for each processing unit in which the second and third color components divided in the pixel dividing step are packaged.

本発明に係る映像圧縮プログラムは、コンピュータの制御部に、Bayer配列のサンプリング構造を持つデュアルグリーン方式の単一フレーム画像について、色成分毎に画素を分割する画素分割ステップと、前記画素分割ステップにおいて分割された第1の色成分の画像を、当該画像の各画素を幾何学的規則に従って変換した画像と合成することにより補間する画素補間ステップと、補間後の前記第1の色成分、並びに前記画素分割ステップにおいて分割された第2及び第3の色成分をパッケージした処理単位毎に、所定の圧縮方式により符号化を行う符号化ステップと、を実行させる。   A video compression program according to the present invention includes a pixel division step for dividing a pixel for each color component in a dual-green single frame image having a Bayer sampling structure in a control unit of a computer, and the pixel division step. A pixel interpolation step of interpolating the divided first color component image with an image obtained by converting each pixel of the image according to a geometric rule, the first color component after interpolation, and the An encoding step of performing encoding by a predetermined compression method for each processing unit in which the second and third color components divided in the pixel dividing step are packaged.

本発明によれば、高精細映像信号を効率的に符号化できる。   According to the present invention, a high-definition video signal can be efficiently encoded.

第1実施形態に係る映像記録再生装置の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the video recording / reproducing apparatus which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る前処理部の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the pre-processing part which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る画素分割部により単一フレーム画像が分割される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that a single frame image is divided | segmented by the pixel division part which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る画素補間処理の第1パターンを例示する図である。It is a figure which illustrates the 1st pattern of the pixel interpolation process which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る画素補間処理の第2パターンを例示する図である。It is a figure which illustrates the 2nd pattern of the pixel interpolation process which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る画素補間処理の第3パターンを例示する図である。It is a figure which illustrates the 3rd pattern of the pixel interpolation process which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る画素補間を行った場合のDCT係数を例示する図である。It is a figure which illustrates a DCT coefficient at the time of performing pixel interpolation concerning a 1st embodiment. 第1実施形態に係る再配置処理を例示する図である。It is a figure which illustrates the rearrangement process which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るパッケージ化処理を例示する図である。It is a figure which illustrates the packaging process which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係る後処理部の機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the post-processing part which concerns on 1st Embodiment. 第1実施形態に係るDG信号が復元される様子を示す図である。It is a figure which shows a mode that the DG signal which concerns on 1st Embodiment is decompress | restored. 第2実施形態に係る映像圧縮伝送システムの機能構成を示す図である。It is a figure which shows the function structure of the video compression transmission system which concerns on 2nd Embodiment. シミュレーションにより得られたPSNRと圧縮後のファイルサイズとの関係を示す図である。It is a figure which shows the relationship between PSNR obtained by simulation, and the file size after compression. Bayer配列及びフル解像度のフレーム画像の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure of a Bayer arrangement | sequence and a full resolution frame image. JPEGの処理手順を示す図である。It is a figure which shows the processing procedure of JPEG. 画素分割による圧縮記録の手法を示す図である。It is a figure which shows the technique of the compression recording by pixel division.

[第1実施形態]
以下、本発明の第1実施形態について説明する。
なお、本実施形態では、符号化技術としてJPEGを用いた場合を例に説明するが、本発明は、その他の空間周波数変換を用いた符号化技術に対しても、同様に適用できる。
[First Embodiment]
The first embodiment of the present invention will be described below.
In the present embodiment, a case where JPEG is used as an encoding technique will be described as an example. However, the present invention can be similarly applied to encoding techniques using other spatial frequency transforms.

図1は、本実施形態に係る映像記録再生装置1(映像圧縮装置、映像再生装置)の機能構成を示す図である。
映像記録再生装置1は、入力部11と、前処理部12と、符号化部13と、記録部14と、記録媒体15と、復号部16と、後処理部17と、出力部18とを備える。
FIG. 1 is a diagram showing a functional configuration of a video recording / playback apparatus 1 (video compression apparatus, video playback apparatus) according to the present embodiment.
The video recording / reproducing apparatus 1 includes an input unit 11, a preprocessing unit 12, an encoding unit 13, a recording unit 14, a recording medium 15, a decoding unit 16, a postprocessing unit 17, and an output unit 18. Prepare.

入力部11は、外部装置からDG信号を取得する。
外部装置は、DG信号インターフェースを持つスーパーハイビジョン単板カメラ及び4板式カメラの他、CCU(Camera Control Unit)、レコーダ、スイッチャ等の映像機器が挙げられる。この他、外部装置は、4Kシネマカメラ又はデジタルスチルカメラ等の高精細撮像素子において、DG信号と同様の画素配列が用いられたRAW信号出力を持つものであってもよい。この場合、入力部11は、入力された信号のフォーマットを判別し、前処理部12に最適な処理方法を選択させる。
The input unit 11 acquires a DG signal from an external device.
Examples of the external device include video equipment such as a CCU (Camera Control Unit), a recorder, and a switcher, in addition to a super high-definition single-panel camera and a four-panel camera having a DG signal interface. In addition, the external device may have a RAW signal output using a pixel arrangement similar to the DG signal in a high-definition image pickup device such as a 4K cinema camera or a digital still camera. In this case, the input unit 11 determines the format of the input signal and causes the preprocessing unit 12 to select an optimal processing method.

前処理部12は、入力されたDG信号から、符号化部13で用いられる符号化技術(例えば、JPEG)の処理単位である規定のサンプリング構造を持つ画像データを構成する。   The preprocessing unit 12 configures image data having a specified sampling structure, which is a processing unit of an encoding technique (for example, JPEG) used in the encoding unit 13, from the input DG signal.

図2は、本実施形態に係る前処理部12の機能構成を示す図である。
前処理部12は、ブロック化部121と、画素分割部122と、画素補間部123と、再配置部124と、パッケージ化部125とを備える。
FIG. 2 is a diagram illustrating a functional configuration of the preprocessing unit 12 according to the present embodiment.
The preprocessing unit 12 includes a blocking unit 121, a pixel dividing unit 122, a pixel interpolation unit 123, a rearrangement unit 124, and a packaging unit 125.

ブロック化部121は、入力されたDG信号を、所定サイズのブロック(例えば、JPEGの場合、8×8ピクセル)毎にバッファし、符号化技術(例えば、JPEG)の処理単位を構成する回路である。
なお、符号化技術の処理単位が4×4、16×16、32×32等の場合、又は4×8、8×16等の様に長方形の場合には、ブロック化部121は、これらの処理単位に合わせて、ブロック化を行う。
The blocking unit 121 is a circuit that buffers an input DG signal for each block of a predetermined size (for example, 8 × 8 pixels in the case of JPEG), and constitutes a processing unit of an encoding technique (for example, JPEG). is there.
When the processing unit of the encoding technique is 4 × 4, 16 × 16, 32 × 32 or the like, or when the processing unit is a rectangle such as 4 × 8, 8 × 16, etc., the blocking unit 121 may Blocking is performed according to the processing unit.

画素分割部122は、DG信号をR、G、Bのそれぞれに分割する回路であり、分割したG(G1及びG2)の画像データを画素補間部123に、Bの画像データ及びRの画像データを再配置部124に、それぞれ入力する。   The pixel dividing unit 122 is a circuit that divides the DG signal into R, G, and B. The divided G (G1 and G2) image data is supplied to the pixel interpolating unit 123, and the B image data and the R image data. Are respectively input to the rearrangement unit 124.

図3は、本実施形態に係る画素分割部122によりDG信号の単一フレーム画像が分割される様子を示す図である。
Bayer配列に配置されたR、G1、G2、Bの各画素は、G1及びG2からなる欠落画素を含む画像データ、Rのみからなる欠落画素を含む画像データ、及びBのみからなる欠落画素を含む画像データに分割される。
FIG. 3 is a diagram illustrating a state in which a single frame image of a DG signal is divided by the pixel dividing unit 122 according to the present embodiment.
The R, G1, G2, and B pixels arranged in the Bayer array include image data including missing pixels composed of G1 and G2, image data including missing pixels composed only of R, and missing pixels composed of only B. Divided into image data.

画素補間部123は、画素分割部122により分割されたG成分(第1の色成分)の画像を、この画像の各画素を幾何学的規則に従って変換した画像と合成することにより補間して、欠落画素のない画像データを生成する回路である。
幾何学的規則は、例えば、以下の3つのパターンが採用される。
The pixel interpolating unit 123 interpolates the image of the G component (first color component) divided by the pixel dividing unit 122 by synthesizing it with an image obtained by converting each pixel of the image according to a geometric rule, This circuit generates image data without missing pixels.
As the geometric rule, for example, the following three patterns are adopted.

図4は、本実施形態に係る画素補間処理の第1パターンを例示する図である。
この例では、画素補間部123は、DG信号のG1及びG2をブロック(8×8ピクセル)毎に水平方向に反転させ、G1及びG2以外の不足領域の補間値として挿入することで、8×8の欠落画素のないG信号に変換している。
FIG. 4 is a diagram illustrating a first pattern of pixel interpolation processing according to this embodiment.
In this example, the pixel interpolation unit 123 inverts G1 and G2 of the DG signal in the horizontal direction for each block (8 × 8 pixels), and inserts it as an interpolation value for a lack region other than G1 and G2, thereby 8 × It is converted into a G signal without 8 missing pixels.

このようにして得られたG信号は、8×8のブロック単位で、水平方向に幾何学的対称性を持つため、DCTにより得られるDCT係数は、垂直方向に離散的となり、後段におけるエントロピー符号化により、効率的な圧縮が可能となる。   The G signal obtained in this way has geometric symmetry in the horizontal direction in units of 8 × 8 blocks. Therefore, the DCT coefficients obtained by DCT are discrete in the vertical direction, and the entropy code in the subsequent stage. As a result, efficient compression becomes possible.

図5は、本実施形態に係る画素補間処理の第2パターンを例示する図である。
この例では、画素補間部123は、DG信号のG1及びG2をブロック(8×8ピクセル)毎に垂直方向に反転させ、G1及びG2以外の不足領域の補間値として挿入することで、8×8の欠落画素のないG信号に変換している。
FIG. 5 is a diagram illustrating a second pattern of pixel interpolation processing according to this embodiment.
In this example, the pixel interpolating unit 123 inverts G1 and G2 of the DG signal in the vertical direction for each block (8 × 8 pixels), and inserts it as an interpolation value for a lack region other than G1 and G2, thereby 8 × It is converted into a G signal without 8 missing pixels.

このようにして得られたG信号は、8×8のブロック単位で、垂直方向に幾何学的対称性を持つため、DCTにより得られるDCT係数は、水平方向に離散的となり、後段におけるエントロピー符号化により、効率的な圧縮が可能となる。   Since the G signal obtained in this way has an 8 × 8 block unit and geometric symmetry in the vertical direction, the DCT coefficient obtained by DCT becomes discrete in the horizontal direction, and the entropy code in the subsequent stage As a result, efficient compression becomes possible.

図6は、本実施形態に係る画素補間処理の第3パターンを例示する図である。
この例では、画素補間部123は、DG信号のG1及びG2をブロック(8×8ピクセル)毎に中心点を軸に90度、時計方向又は反時計方向に回転させ、G1及びG2以外の不足領域の補間値として挿入することで、8×8の欠落画素のないG信号に変換している。
FIG. 6 is a diagram illustrating a third pattern of pixel interpolation processing according to this embodiment.
In this example, the pixel interpolation unit 123 rotates the G1 and G2 of the DG signal 90 degrees clockwise or counterclockwise around the center point for each block (8 × 8 pixels), and lacks other than G1 and G2. By inserting it as an interpolated value of the region, it is converted into a G signal without 8 × 8 missing pixels.

このようにして得られたG信号は、8×8のブロック単位で、対角線方向に幾何学的特徴を持つため、DCTにより得られるDCT係数は、対角線方向に離散的となり、後段におけるエントロピー符号化により、効率的な圧縮が可能となる。   Since the G signal thus obtained has a geometric feature in the diagonal direction in units of 8 × 8 blocks, the DCT coefficient obtained by DCT becomes discrete in the diagonal direction, and entropy coding is performed in the subsequent stage. Thus, efficient compression becomes possible.

図7は、本実施形態に係る画素補間を行った場合のDCT係数を例示する図である。
(a)は、8×8ピクセルの元画像に対してDCTを行った場合のDCT係数である。この場合、低周波領域に大きな値が集中し、高周波領域の値が小さくなっている。
FIG. 7 is a diagram illustrating DCT coefficients when pixel interpolation according to the present embodiment is performed.
(A) is a DCT coefficient when DCT is performed on an 8 × 8 pixel original image. In this case, large values are concentrated in the low frequency region, and values in the high frequency region are small.

(b)は、(a)と同一の元画像のG1及びG2信号をサンプリングした後、第1パターン(図4)の画素補間処理を行った場合のDCT係数である。この場合、v軸に平行な方向に離散的に係数値が生成され、u軸方向には、0以外を含む列と0の列とが交互に現れる。   (B) is a DCT coefficient when the pixel interpolation processing of the first pattern (FIG. 4) is performed after sampling the G1 and G2 signals of the same original image as (a). In this case, coefficient values are generated discretely in a direction parallel to the v-axis, and columns including other than 0 and 0 columns appear alternately in the u-axis direction.

(c)は、(a)と同一の元画像のG1及びG2信号をサンプリングした後、第2パターン(図5)の画素補間処理を行った場合のDCT係数である。この場合、u軸に平行な方向に離散的に係数値が生成され、v軸方向には、0以外を含む行と0の行とが交互に現れる。   (C) is a DCT coefficient when the pixel interpolation processing of the second pattern (FIG. 5) is performed after sampling the G1 and G2 signals of the same original image as (a). In this case, coefficient values are generated discretely in a direction parallel to the u axis, and rows including non-zeros and zero rows appear alternately in the v axis direction.

(d)は、(a)と同一の元画像のG1及びG2信号をサンプリングした後、第3パターン(図6)の画素補間処理を行った場合のDCT係数である。この場合、対角線上に離散的に係数値が生成される。また、u軸方向及びv軸方向のいずれにも、0と0以外を含む値とが交互に現れ、対角方向に0の列が現れる。   (D) is a DCT coefficient when the pixel interpolation processing of the third pattern (FIG. 6) is performed after sampling the G1 and G2 signals of the same original image as (a). In this case, coefficient values are generated discretely on a diagonal line. In both the u-axis direction and the v-axis direction, 0 and a value including other than 0 appear alternately, and a row of 0 appears in the diagonal direction.

これら(b)〜(d)のように0が規則的に現れる場合、エントロピー符号化に有利となり、符号化の効率が向上する。   When 0 appears regularly as in (b) to (d), it is advantageous for entropy coding, and the coding efficiency is improved.

なお、図4〜図6に示した画素補間部123の補間処理は、変換行列フィルタを用いてハードウェア上で処理されてよい。これにより、複雑な計算をすることなく画素補間が実現できる。また、画素補間部123は、ソフトウェア処理により、画素補間を実現してもよい。   Note that the interpolation processing of the pixel interpolation unit 123 illustrated in FIGS. 4 to 6 may be performed on hardware using a transformation matrix filter. As a result, pixel interpolation can be realized without complicated calculations. In addition, the pixel interpolation unit 123 may realize pixel interpolation by software processing.

再配置部124は、画素分割部122により分割されたR成分(第2の色成分)及びB(第3の色成分)それぞれの画像を、欠落画素を間引いた構造に再配置する。   The rearrangement unit 124 rearranges the R component (second color component) and B (third color component) images divided by the pixel division unit 122 into a structure in which missing pixels are thinned out.

図8は、本実施形態に係る再配置処理を例示する図である。
この例では、再配置部124は、DG信号における8×8のブロックについて、R成分及びB成分をそれぞれ4×4に再配置している。
FIG. 8 is a diagram illustrating a rearrangement process according to this embodiment.
In this example, the rearrangement unit 124 rearranges the R component and the B component to 4 × 4 for each 8 × 8 block in the DG signal.

パッケージ化部125は、画素補間部123によって得られたG信号、及び再配置部124によって得られたR信号及びB信号を、MCU(Minimum Coded Unit)単位でパッケージし、符号化部13に供給する。   The packaging unit 125 packages the G signal obtained by the pixel interpolation unit 123 and the R signal and B signal obtained by the rearrangement unit 124 in units of MCU (Minimum Coded Unit) and supplies the packaged signals to the encoding unit 13. To do.

図9は、本実施形態に係るパッケージ化処理を例示する図である。
この例では、8×8ピクセルのG信号4ブロック(計16×16ピクセル)と、4×4ピクセルのR及びB信号のそれぞれ4ブロック(計8×8ピクセル)とをパッケージ化し、4:2:0サンプリング構造のMCUとして扱う場合を示している。
FIG. 9 is a diagram illustrating a packaging process according to this embodiment.
In this example, 4 blocks of 8 × 8 pixel G signals (16 × 16 pixels in total) and 4 blocks of 4 × 4 pixel R and B signals (8 × 8 pixels in total) are packaged as 4: 2 : Shows the case of handling as an MCU with a 0 sampling structure.

以上の説明は、前処理部12の基本的な機能構成であるが、この他に、ブロック化部121の前段には、ノイズ除去回路や、色補正回路、YUV変換等の色空間変換回路等が設けられてもよい。   The above description is the basic functional configuration of the preprocessing unit 12. In addition to this, a noise removal circuit, a color correction circuit, a color space conversion circuit such as YUV conversion, etc. May be provided.

図1に戻り、符号化部13は、前処理部12より供給されたMCUについて、所定の圧縮方式を用いた符号化によりデータ量の圧縮を行う。このとき、前処理部12においてG信号は、離散的な2次元ヒストグラムを持つ構造に変換されたため、エントロピー符号化の圧縮効率を向上させることができる。
特に、符号化方式がJPEGの場合、符号化部13は、DCT係数をジグザグスキャンしハフマン符号化を行う。本実施形態においては、スキャン後のシリアルデータは、連続的に0になったり、交互に0と整数とが繰り返されたりするため、符号化部13は、最適なハフマンテーブルを選択することで、圧縮効率を高めることができる。
Returning to FIG. 1, the encoding unit 13 compresses the data amount of the MCU supplied from the preprocessing unit 12 by encoding using a predetermined compression method. At this time, since the G signal is converted into a structure having a discrete two-dimensional histogram in the preprocessing unit 12, the compression efficiency of entropy coding can be improved.
In particular, when the encoding method is JPEG, the encoding unit 13 performs Huffman encoding by zigzag scanning the DCT coefficients. In the present embodiment, serial data after scanning is continuously 0, or 0 and an integer are alternately repeated. Therefore, the encoding unit 13 selects the optimal Huffman table, Compression efficiency can be increased.

記録部14は、符号化部13により符号化されたデータを、連番ファイル又は動画ファイルへの変換、MXF(Material eXchange Format)等のコンテナフォーマットへのラッピングを行い、記録媒体15へ記録する。
また、映像再生時には、記録部14は、記録媒体15から符号化された記録データを読み出し、復号部16へ供給する。
さらに、記録部14には、ユーザが操作パネル等から記録データの順序入れ替え又は消去等の操作を行った結果を、記録媒体15に反映させる機能が設けられてもよい。
The recording unit 14 converts the data encoded by the encoding unit 13 into a serial number file or a moving image file, wraps the data into a container format such as MXF (Material eXchange Format), and records the data on the recording medium 15.
At the time of video reproduction, the recording unit 14 reads the encoded recording data from the recording medium 15 and supplies it to the decoding unit 16.
Furthermore, the recording unit 14 may be provided with a function of reflecting, on the recording medium 15, the result of the user performing an operation such as changing the order of recording data or erasing from the operation panel or the like.

記録媒体15は、SSD(Solid−State Drive)、HDD(Hard Disk Drive)、磁気テープ等、高速転送が可能なデバイスを用いて構成される。記録媒体15は、容量増加、転送速度増大、及び信頼性向上等のために、RAID構成による並列記録を行ってもよい。この場合、RAID制御は、記録部14により行われるのが好ましい。   The recording medium 15 is configured using a device capable of high-speed transfer, such as an SSD (Solid-State Drive), an HDD (Hard Disk Drive), or a magnetic tape. The recording medium 15 may perform parallel recording using a RAID configuration in order to increase capacity, increase transfer speed, improve reliability, and the like. In this case, the RAID control is preferably performed by the recording unit 14.

復号部16は、記録部14より供給された符号化データを復号し、復号した画像データを後処理部17へ供給する。   The decoding unit 16 decodes the encoded data supplied from the recording unit 14 and supplies the decoded image data to the post-processing unit 17.

後処理部17は、復号部16により復号された画像データを変換し、映像記録再生装置1に入力されたDG信号を復元する。   The post-processing unit 17 converts the image data decoded by the decoding unit 16 and restores the DG signal input to the video recording / reproducing apparatus 1.

図10は、本実施形態に係る後処理部17の機能構成を示す図である。
後処理部17は、パッケージ分割部171と、色成分分離部172と、画素間引部173と、再配置部174と、画素合成部175とを備える。
FIG. 10 is a diagram illustrating a functional configuration of the post-processing unit 17 according to the present embodiment.
The post-processing unit 17 includes a package dividing unit 171, a color component separating unit 172, a pixel thinning unit 173, a rearrangement unit 174, and a pixel composition unit 175.

パッケージ分割部171は、復号部16より供給された信号を、MCU単位、さらにはブロック(8×8ピクセル)に分割し、色成分分離部172に供給する回路である。   The package dividing unit 171 is a circuit that divides the signal supplied from the decoding unit 16 into MCU units and further blocks (8 × 8 pixels) and supplies the divided signals to the color component separating unit 172.

色成分分離部172は、ブロック内のR、G、Bの各色成分を分離する回路であり、分離したG成分を画素間引部173に、B成分及びR成分を再配置部174に、それぞれ入力する。   The color component separation unit 172 is a circuit that separates the R, G, and B color components in the block. The separated G component is supplied to the pixel thinning unit 173, and the B component and R component are supplied to the rearrangement unit 174. input.

画素間引部173は、色成分分離部172により分離されたG成分(第1の色成分)の画像データのうち、画素補間部123により補間された画素を間引き、元画像のG1及びG2成分のみを取り出す回路である。   The pixel thinning unit 173 thins out the pixels interpolated by the pixel interpolating unit 123 from the G component (first color component) image data separated by the color component separating unit 172 to obtain the G1 and G2 components of the original image. It is a circuit to take out only.

再配置部174は、色成分分離部172により分離されたR成分(第2の色成分)及びB成分(第3の色成分)それぞれの画像の画素を、G成分の欠落画素位置へ再配置する回路である。   The rearrangement unit 174 rearranges the pixels of the R component (second color component) and B component (third color component) images separated by the color component separation unit 172 to the missing pixel position of the G component. Circuit.

画素合成部175は、画素間引部173から出力されたG1成分及びG2成分と、再配置部174から出力されたR成分及びB成分と合成することで、DG信号を生成する回路である。   The pixel combining unit 175 is a circuit that generates a DG signal by combining the G1 component and G2 component output from the pixel thinning unit 173 with the R component and B component output from the rearrangement unit 174.

図11は、本実施形態に係る画素間引部173、再配置部174及び画素合成部175によってDG信号が復元される様子を示す図である。
このように、G成分から半分の画素が間引かれたG1及びG2の画像データと、R成分及びB成分をG1及びG2の隙間に再配置した画像データとが合成され、欠落画素のないDG信号が生成される。
FIG. 11 is a diagram illustrating how the DG signal is restored by the pixel thinning unit 173, the rearrangement unit 174, and the pixel synthesis unit 175 according to the present embodiment.
Thus, the G1 and G2 image data in which half of the pixels from the G component are thinned out and the image data in which the R component and the B component are rearranged in the gap between the G1 and G2 are combined, and the DG without missing pixels. A signal is generated.

出力部18は、後処理部17より得られたDG信号を、外部装置に出力する。外部装置とは、DG信号インターフェースを持つスーパーハイビジョンモニタの他、カラーグレーディング装置又は伝送装置等の映像処理装置であってもよい。   The output unit 18 outputs the DG signal obtained from the post-processing unit 17 to an external device. The external device may be a video processing device such as a color grading device or a transmission device in addition to a Super Hi-Vision monitor having a DG signal interface.

本実施形態によれば、映像記録再生装置1は、DG信号のBayer配列のフレーム画像のうち、G信号について、幾何学的特徴を持つ補間処理を行うことにより、フル解像度のG信号を生成する。また、映像記録再生装置1は、このような補間処理を用いて得られた信号について、サンプリング構造が4:2:0のフォーマットの既存の符号化方式による圧縮符号化を行う。   According to the present embodiment, the video recording / playback apparatus 1 generates a full-resolution G signal by performing an interpolation process having a geometric feature on the G signal in the frame image of the Bayer array of the DG signal. . In addition, the video recording / reproducing apparatus 1 performs compression coding on the signal obtained by using such an interpolation process by an existing coding method having a sampling structure of 4: 2: 0.

したがって、映像記録再生装置1は、DG信号を既存の符号化方式を用いて圧縮できるため、符号化ハードウェアのコストを抑えることができる。また、映像記録再生装置1は、DG信号のフレーム画像を、空間的に複数の画像に分割することなく、画像の連続性を保ちつつ圧縮を行えるため、圧縮ひずみを抑えられる。さらに、映像記録再生装置1は、幾何学的特徴を有する画素の補間手法を採用したことにより、空間周波数変換後の2次元ヒストグラムを、ある特定の成分(u軸方向、v軸方向又は対角方向)に離散させることができるため、エントロピー符号化による圧縮効率が向上し、高精細映像信号を効率的に符号化できる。   Therefore, since the video recording / reproducing apparatus 1 can compress the DG signal using the existing encoding method, the cost of the encoding hardware can be suppressed. Further, the video recording / reproducing apparatus 1 can perform compression while maintaining the continuity of the image without spatially dividing the frame image of the DG signal into a plurality of images, so that compression distortion can be suppressed. Furthermore, the video recording / reproducing apparatus 1 employs a pixel interpolation method having a geometric feature, so that a two-dimensional histogram after spatial frequency conversion is converted into a specific component (u-axis direction, v-axis direction or diagonal). Therefore, the compression efficiency by entropy encoding is improved, and a high-definition video signal can be encoded efficiently.

このとき、映像記録再生装置1は、符号化方式の処理ブロック単位に分割し、このブロック毎に補間処理を行うので、規定の符号化方式に適合した補間処理によって符号化効率を向上できる。   At this time, since the video recording / reproducing apparatus 1 divides into processing block units of the encoding scheme and performs the interpolation processing for each block, the encoding efficiency can be improved by the interpolation processing adapted to the specified encoding scheme.

また、映像記録再生装置1は、水平方向に反転、垂直方向に反転、又は90度回転といった画像変換によって、補間処理後の幾何学的特徴を容易に作り出し、符号化効率を向上できる。   Further, the video recording / reproducing apparatus 1 can easily create a geometric feature after the interpolation process by image conversion such as horizontal inversion, vertical direction inversion, or 90-degree rotation, and improve the encoding efficiency.

また、映像記録再生装置1が圧縮した画像を記録する場合、記録データが複数に分割されないため、記録媒体の管理や、記録データの閲覧、バックアップといった作業が容易になる。また、記録データの再生時は、複数の記録媒体又は複数の記録領域を並列して読み出すためのタイミング同期回路が不要となるため、映像記録再生装置1の装置構成を単純化できる。   In addition, when the video recording / playback apparatus 1 records a compressed image, the recording data is not divided into a plurality of parts, so that operations such as management of the recording medium, browsing of the recording data and backup are facilitated. Further, when reproducing recorded data, a timing synchronization circuit for reading out a plurality of recording media or a plurality of recording areas in parallel is not required, so that the apparatus configuration of the video recording / reproducing apparatus 1 can be simplified.

[第2実施形態]
以下、本発明の第2実施形態について説明する。
なお、第1実施形態と同様の構成については、同一の符号を付し、説明を省略又は簡略化する。
[Second Embodiment]
Hereinafter, a second embodiment of the present invention will be described.
In addition, about the structure similar to 1st Embodiment, the same code | symbol is attached | subjected and description is abbreviate | omitted or simplified.

図12は、本実施形態に係る映像圧縮伝送システム2の機能構成を示す図である。
映像圧縮伝送システム2は、伝送装置2a(映像圧縮装置)から受信装置2b(映像再生装置)へ、伝送路3を介してDG信号を伝送する。
FIG. 12 is a diagram showing a functional configuration of the video compression transmission system 2 according to the present embodiment.
The video compression transmission system 2 transmits the DG signal via the transmission path 3 from the transmission device 2a (video compression device) to the reception device 2b (video reproduction device).

伝送装置2aは、入力部11と、前処理部12と、符号化部13と、変調部21と、伝送部22とを備える。
受信装置2bは、受信部23と、復調部24と、復号部16と、後処理部17と、出力部18とを備える。
ここで、入力部11、前処理部12、符号化部13、復号部16、後処理部17、及び出力部18は、第1実施形態の映像記録再生装置1(図1)と同様の構成でよい。
The transmission device 2 a includes an input unit 11, a preprocessing unit 12, an encoding unit 13, a modulation unit 21, and a transmission unit 22.
The receiving device 2b includes a receiving unit 23, a demodulating unit 24, a decoding unit 16, a post-processing unit 17, and an output unit 18.
Here, the input unit 11, the pre-processing unit 12, the encoding unit 13, the decoding unit 16, the post-processing unit 17, and the output unit 18 have the same configuration as that of the video recording / reproducing apparatus 1 (FIG. 1) of the first embodiment. It's okay.

変調部21は、圧縮された符号化データを、伝送路3に適合した伝送用の信号に変換する。
伝送部22は、伝送用の信号を物理信号として伝送路3に送出する。
伝送路3は、電気通信路、光ファイバ、導波管、又は自由空間における搬送波等であってよい。
The modulation unit 21 converts the compressed encoded data into a transmission signal suitable for the transmission path 3.
The transmission unit 22 sends a transmission signal to the transmission path 3 as a physical signal.
The transmission path 3 may be an electric communication path, an optical fiber, a waveguide, a carrier wave in free space, or the like.

受信部23は、伝送された信号を受信する。
復調部24は、受信した伝送用の信号を、符号化データへと戻す。
The receiving unit 23 receives the transmitted signal.
The demodulator 24 returns the received transmission signal to encoded data.

本実施形態によれば、映像圧縮伝送システム2は、高精細な映像信号を効率的に符号化できるので、限られた伝送帯域でも、高画質に映像を伝送できる。   According to the present embodiment, the video compression transmission system 2 can efficiently encode a high-definition video signal, and therefore can transmit video with high image quality even in a limited transmission band.

[実施例]
以下、前述の実施形態の効果を示すために行ったシミュレーションの手順及び結果を示す。
この例では、記録再生の対象となるテスト画像に、フルカラーのハイビジョン画像(解像度1920×1080)を用いたが、スーパーハイビジョン画像、又は他の高精細画像が入力された場合にも同様の結果が期待できる。
[Example]
Hereinafter, simulation procedures and results performed to show the effects of the above-described embodiment will be described.
In this example, a full-color high-definition image (resolution 1920 × 1080) is used as a test image to be recorded and reproduced, but the same result is obtained when a super high-definition image or another high-definition image is input. I can expect.

図13は、本実施形態に係るシミュレーションにより得られたPSNR(ピーク信号対雑音比)とG信号の圧縮後のファイルサイズとの関係を示す図である。   FIG. 13 is a diagram showing the relationship between the PSNR (peak signal-to-noise ratio) obtained by the simulation according to the present embodiment and the file size after compression of the G signal.

ここで、グラフにおけるDCT局所化1及びDCT局所化2は、実施形態の圧縮手法による結果を示し、以下の手順によりシミュレーションを行ったものである。
(手順1)テスト画像をBayer配列にサブサンプリングする。
(手順2)(1)で得られた画像のうち、G信号について、8×8ブロック単位で、第1パターン(図4)及び第3パターン(図6)の手法により画素補間を行う。
(手順3)画素補間したG信号をJPEGにより圧縮符号化する。
(手順4)(3)で符号化されたG信号のファイルサイズを測定する。
(手順5)符号化された信号を復号する。
(手順6)(5)で得られた画像を、Bayer配列にサブサンプリングする。
(手順7)(1)と(6)とで得られたG信号について、PSNRを計算する。
Here, DCT localization 1 and DCT localization 2 in the graph show the results of the compression method of the embodiment, and are simulated by the following procedure.
(Procedure 1) A test image is subsampled into a Bayer array.
(Procedure 2) Among the images obtained in (1), pixel interpolation is performed on the G signal by the method of the first pattern (FIG. 4) and the third pattern (FIG. 6) in units of 8 × 8 blocks.
(Procedure 3) G-interpolated G signal is compression encoded by JPEG.
(Procedure 4) The file size of the G signal encoded in (3) is measured.
(Procedure 5) The encoded signal is decoded.
(Procedure 6) The image obtained in (5) is sub-sampled into a Bayer array.
(Procedure 7) The PSNR is calculated for the G signal obtained in (1) and (6).

また、上記手法の比較対象として、以下の手順によるシミュレーション結果を、従来手法として示している。
(手順1)テスト画像をBayer配列にサブサンプリングする。
(手順2)(1)で得られた画像を、G1,G2,R,Bの4つの低解像度画像に分割する。
(手順3)(2)で得られた画像のG1及びG2信号を、それぞれ別々にJPEGにより圧縮符号化する。
(手順4)(3)で符号化されたG1及びG2信号のファイルサイズを測定する。
(手順5)符号化された信号を復号する。
(手順6)(1)と(5)とで得られたG信号について、PSNRを計算する。
Further, as a comparison object of the above method, a simulation result according to the following procedure is shown as a conventional method.
(Procedure 1) A test image is subsampled into a Bayer array.
(Procedure 2) The image obtained in (1) is divided into four low-resolution images G1, G2, R, and B.
(Procedure 3) The G1 and G2 signals of the image obtained in (2) are separately compressed and encoded by JPEG.
(Procedure 4) The file sizes of the G1 and G2 signals encoded in (3) are measured.
(Procedure 5) The encoded signal is decoded.
(Procedure 6) The PSNR is calculated for the G signal obtained in (1) and (5).

上記シミュレーションでは、JPEGのエンコードソフトとして、IJG(Independent JPEG Group)が提供する標準プログラム(cjpeg/djpag)を使用した。特に、ハフマン符号化用のテーブル生成は、cjpegのoptimizeスイッチを用いて、最適化を行った。   In the simulation, a standard program (cjpeg / djpage) provided by IJG (Independent JPEG Group) was used as JPEG encoding software. In particular, the table generation for Huffman coding was optimized using cjpeg's optimize switch.

実施形態の手法を用いた場合、PSNRがいずれも従来手法と比較して約2dB程度改善されている。実施形態の手法では、非圧縮のG信号のファイルサイズは2025KBであり、従来方式の1012.5KBよりも増加させていることを考慮すると、実施形態の手法は、従来手法よりも高圧縮であるにも関わらず、画質が優れていることが分かる。   When the method of the embodiment is used, the PSNR is improved by about 2 dB compared to the conventional method. In the method of the embodiment, considering that the file size of the uncompressed G signal is 2025 KB and is increased from 1012.5 KB of the conventional method, the method of the embodiment is higher compression than the conventional method. Nevertheless, it can be seen that the image quality is excellent.

以上、本発明の実施形態について説明したが、本発明は前述した実施形態に限るものではない。また、本実施形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したに過ぎず、本発明による効果は、本実施形態に記載されたものに限定されるものではない。   As mentioned above, although embodiment of this invention was described, this invention is not restricted to embodiment mentioned above. Further, the effects described in the present embodiment are merely a list of the most preferable effects resulting from the present invention, and the effects of the present invention are not limited to those described in the present embodiment.

符号化方式に用いる周波数変換としては、DCT以外に、離散サイン変換(DST)、アダマール変換、ウェーブレット変換、その他の空間周波数変換を行うものに、広く応用が可能である。
また、本発明には、幾何学的対称性を持つような補間処理以外にも、公知の補間方法を用いることが可能である。その際、複数の補間方法をユーザが切り替え可能であってもよい。
As the frequency transform used in the encoding method, in addition to DCT, it can be widely applied to those that perform discrete sine transform (DST), Hadamard transform, wavelet transform, and other spatial frequency transforms.
In the present invention, a known interpolation method can be used in addition to the interpolation processing having geometric symmetry. At that time, the user may be able to switch between a plurality of interpolation methods.

前述の実施形態では、映像の記録機能及び再生機能の双方を備えた映像記録再生装置1を説明したが、これには限られない。
例えば、復号部16、後処理部17及び出力部18は、別の再生装置として分離されてもよい。また、記録部14及び記録媒体15が別の装置として分離されてもよい。
In the above-described embodiment, the video recording / playback apparatus 1 having both the video recording function and the playback function has been described. However, the present invention is not limited to this.
For example, the decoding unit 16, the post-processing unit 17, and the output unit 18 may be separated as separate playback devices. Further, the recording unit 14 and the recording medium 15 may be separated as separate devices.

本実施形態では、主に映像記録再生装置の構成と動作について説明したが、本発明はこれに限られず、各構成要素を備え、映像を記録及び再生するための方法、又はプログラムとして構成されてもよい。   In the present embodiment, the configuration and operation of the video recording / playback apparatus have been mainly described. However, the present invention is not limited to this, and includes each component, and is configured as a method or program for recording and playing back video. Also good.

さらに、映像記録再生装置の機能を実現するためのプログラムをコンピュータで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、実行することによって実現してもよい。   Further, the present invention may be realized by recording a program for realizing the function of the video recording / reproducing apparatus on a computer-readable recording medium, causing the computer system to read and execute the program recorded on the recording medium. Good.

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、「コンピュータで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。   The “computer system” here includes an OS and hardware such as peripheral devices. The “computer-readable recording medium” refers to a storage device such as a portable medium such as a flexible disk, a magneto-optical disk, a ROM, and a CD-ROM, and a hard disk built in the computer system.

さらに「コンピュータで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を送信する場合の通信線のように、短時刻の間、動的にプログラムを保持するもの、その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のように、一定時刻プログラムを保持しているものも含んでもよい。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く、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であってもよい。   Furthermore, “computer-readable recording medium” means that a program is dynamically held for a short time, like a communication line when transmitting a program via a network such as the Internet or a communication line such as a telephone line. It is also possible to include one that holds a program for a certain time, such as a volatile memory inside a computer system that becomes a server or client in that case. Further, the program may be for realizing a part of the above-described functions, and may be capable of realizing the above-described functions in combination with a program already recorded in the computer system. .

1 映像記録再生装置(映像圧縮装置、映像再生装置)
2 映像圧縮伝送システム
2a 伝送装置(映像圧縮装置)
2b 受信装置(映像再生装置)
11 入力部
12 前処理部
13 符号化部
14 記録部
15 記録媒体
16 復号部
17 後処理部
18 出力部
21 変調部
22 伝送部
23 受信部
24 復調部
121 ブロック化部
122 画素分割部
123 画素補間部
124 再配置部
125 パッケージ化部
171 パッケージ分割部
172 色成分分離部
173 画素間引部
174 再配置部
175 画素合成部
1. Video recording / playback device (video compression device, video playback device)
2 Video compression transmission system 2a Transmission device (video compression device)
2b Receiver (video playback device)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 11 Input part 12 Pre-processing part 13 Encoding part 14 Recording part 15 Recording medium 16 Decoding part 17 Post-processing part 18 Output part 21 Modulating part 22 Transmitting part 23 Receiving part 24 Demodulating part 121 Blocking part 122 Pixel dividing part 123 Pixel interpolation Unit 124 rearrangement unit 125 packaging unit 171 package division unit 172 color component separation unit 173 pixel thinning unit 174 rearrangement unit 175 pixel synthesis unit

Claims (8)

Bayer配列のサンプリング構造を持つデュアルグリーン方式の単一フレーム画像について、色成分毎に画素を分割する画素分割部と、
前記画素分割部により分割された第1の色成分の画像を、当該画像の各画素を幾何学的規則に従って不足領域へ全て移動した画像と足し合わせることにより補間する画素補間部と、
補間後の前記第1の色成分、並びに前記画素分割部により分割された第2及び第3の色成分をパッケージした処理単位毎に、所定の圧縮方式により符号化を行う符号化部と、を備える映像圧縮装置。
For a dual green single frame image having a Bayer array sampling structure, a pixel dividing unit that divides pixels for each color component;
An image of the first color component divided by the pixel division unit, and a pixel interpolating unit that interpolates the image and summing Rukoto moved all the deficient area according to the geometric rule each pixel of the image,
An encoding unit that performs encoding by a predetermined compression method for each processing unit that packages the first color component after interpolation and the second and third color components divided by the pixel dividing unit; Video compression device provided.
前記単一フレーム画像を、前記処理単位に適合するブロックに分割するブロック化部を備え、
前記画素補間部は、前記ブロック毎に補間処理を行う請求項1に記載の映像圧縮装置。
A blocking unit that divides the single frame image into blocks suitable for the processing unit;
The video compression apparatus according to claim 1, wherein the pixel interpolation unit performs an interpolation process for each block.
前記画素補間部は、前記第1の色成分の画像を、当該画像の各画素を水平方向に反転させた画像と足し合わせることにより補間する請求項1又は請求項2に記載の映像圧縮装置。 The pixel interpolation unit, the image of the first color component, the image compression apparatus according to claim 1 or claim 2, interpolated by summing Rukoto the image obtained by inverting the pixels of the image in the horizontal direction . 前記画素補間部は、前記第1の色成分の画像を、当該画像の各画素を垂直方向に反転させた画像と足し合わせることにより補間する請求項1又は請求項2に記載の映像圧縮装置。 The pixel interpolation unit, the image of the first color component, the image compression apparatus according to claim 1 or claim 2, interpolated by summing Rukoto the image obtained by inverting the pixels in the vertical direction of the image . 前記画素補間部は、前記第1の色成分の画像を、当該画像の各画素を中心点の周りに90度回転させた画像と足し合わせることにより補間する請求項1又は請求項2に記載の映像圧縮装置。 The pixel interpolation unit, wherein the image of the first color component, to claim 1 or claim 2, interpolated by Rukoto alignment adding the image rotated 90 degrees around the center point of each pixel of the image Video compression device. 請求項1から請求項5のいずれかに記載の映像圧縮装置において、前記所定の圧縮方式により符号化された映像データを復号する復号部と、
前記復号部により復号された画像データについて、前記第1、第2及び第3の色成分を分離する色成分分離部と、
前記色成分分離部により分離された前記第1の色成分の画像のうち、前記画素補間部により補間された画素を間引く画素間引部と、
前記第1、第2及び第3の色成分の画素を合成する画素合成部と、を備える映像再生装置。
The video compression apparatus according to any one of claims 1 to 5, wherein a decoding unit that decodes video data encoded by the predetermined compression method;
A color component separation unit that separates the first, second, and third color components for the image data decoded by the decoding unit;
A pixel thinning unit that thins out pixels interpolated by the pixel interpolation unit from the first color component image separated by the color component separation unit;
And a pixel combining unit that combines the pixels of the first, second, and third color components.
コンピュータの制御部が、
Bayer配列のサンプリング構造を持つデュアルグリーン方式の単一フレーム画像について、色成分毎に画素を分割する画素分割ステップと、
前記画素分割ステップにおいて分割された第1の色成分の画像を、当該画像の各画素を幾何学的規則に従って不足領域へ全て移動した画像と足し合わせることにより補間する画素補間ステップと、
補間後の前記第1の色成分、並びに前記画素分割ステップにおいて分割された第2及び第3の色成分をパッケージした処理単位毎に、所定の圧縮方式により符号化を行う符号化ステップと、を実行する映像圧縮方法。
The computer controller
For a dual green single frame image having a Bayer array sampling structure, a pixel dividing step for dividing pixels for each color component;
An image of the first color component is divided in the pixel dividing step, and the pixel interpolation step of interpolating the image and summing Rukoto moved all the deficient area according to the geometric rule each pixel of the image,
An encoding step of performing encoding by a predetermined compression method for each processing unit in which the first color component after interpolation and the second and third color components divided in the pixel dividing step are packaged; The video compression method to execute.
コンピュータの制御部に、
Bayer配列のサンプリング構造を持つデュアルグリーン方式の単一フレーム画像について、色成分毎に画素を分割する画素分割ステップと、
前記画素分割ステップにおいて分割された第1の色成分の画像を、当該画像の各画素を幾何学的規則に従って不足領域へ全て移動した画像と足し合わせることにより補間する画素補間ステップと、
補間後の前記第1の色成分、並びに前記画素分割ステップにおいて分割された第2及び第3の色成分をパッケージした処理単位毎に、所定の圧縮方式により符号化を行う符号化ステップと、を実行させるための映像圧縮プログラム。
In the control part of the computer,
For a dual green single frame image having a Bayer array sampling structure, a pixel dividing step for dividing pixels for each color component;
An image of the first color component is divided in the pixel dividing step, and the pixel interpolation step of interpolating the image and summing Rukoto moved all the deficient area according to the geometric rule each pixel of the image,
An encoding step of performing encoding by a predetermined compression method for each processing unit in which the first color component after interpolation and the second and third color components divided in the pixel dividing step are packaged; Video compression program to be executed.
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