JPH0512914B2 - - Google Patents

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JPH0512914B2
JPH0512914B2 JP63328662A JP32866288A JPH0512914B2 JP H0512914 B2 JPH0512914 B2 JP H0512914B2 JP 63328662 A JP63328662 A JP 63328662A JP 32866288 A JP32866288 A JP 32866288A JP H0512914 B2 JPH0512914 B2 JP H0512914B2
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GURAFUITSUKUSU KOMYUNIKEESHON TEKUNOROJIIZU KK
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    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
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    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/85Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using pre-processing or post-processing specially adapted for video compression
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    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/134Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
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    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N19/10Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
    • H04N19/169Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
    • H04N19/179Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being a scene or a shot

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  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 [産業上の利用分野] 本発明は画像符号化装置に関する。具体的に
は、フアースト・シーンやシーン・チエンジを判
別して、これらに伴う画像劣化を防ぐために、あ
らかじめ設計された最適な専用のコード・ブツク
を用いて画像信号のベクトル量子化を行うことに
より、画質の向上を実現することができる画像符
号化装置を提供せんとするものである。
[従来の技術] 従来よりデイジタル画像の画質の向上を図る試
みとして、画像符号化の手法であるベクトル量子
化において、量子化する領域の分割の形状やその
ビツト配分を固定としないで、画像の情況に応じ
て適応的に変化させることが行われている(参考
文献“コサイン変換差分符号化における有意動領
域検出方式”渡辺敏明,杉山文夫,駄竹建志,昭
和63年電子情報通信学会総合全国大会、1116)。
また、分割された量子化領域を代表し最終的に
出力されるベクトルである代表ベクトルを集積
し、コード・ブツクを、画像信号を単位化した1
ブロツクごとに順次交信して用いるという方法も
あつた(参考文献名“コードブツク自己生成を用
いた適応ブロツク・サイズ・ベクトル量子化“泉
岡たかあき,鈴木元、昭和63年電子情報通信学会
春季全国大会、D−122)。
さらに、画面の変化に応じてフレーム内符号化
とフレーム間符号化とを適応的に切換える従来の
方式のなかには、用いる量子化器に量子化ステツ
プ幅の異なる2つの量子化特性を持たせて、画面
の大きいときに選択されるフレーム内符号化にお
いては、量子化ステツプ幅の小さい量子化特性の
方を用いて量子化し、画面の変化が小さいときに
選択されるフレーム間符号化においては、量子化
ステツプ幅の大きい量子化特性の方を用いて量子
化することにより、画質の向上を図る方式もあつ
た(特開昭63−232691号公報参照)。
[発明が解決しようとする課題] しかしながら、これらの従来の方式では画像の
状況に適応して制御させるときに付加情報が発生
するために、結果的に情報量の減少があまり行わ
れていないという問題点が残されていた。また、
フアースト・シーンやシーン・チエンジにおける
解像度変化についての格別の処理を行つていない
ために、画質が大幅に劣化するという解決される
べき課題があつた。
さらに、従来の画像符号化装置においては、フ
アースト・シーンやシーン・チエンジでの画質劣
化に対処するために、あらかじめフアースト・シ
ーンやシーン・チエンジであるかどうかを判別す
る機能を具備した装置は実現されていなかつた。
[課題を解決するための手段] 本発明は、このような課題を解決するためにな
されたものであり、画像信号の予測値を得るため
に2種類の予測方式を用い、1フレームを構成す
る各ブロツクについて、予測誤差が最小となる選
択された予測方式を示す信号から、フアースト・
シーンあるいはシーン・チエンジであるかどうか
を的確に判断し、その判断結果に従つて動画像用
コード・ブツクと静止画像用コード・ブツクとを
選択的に用いてベクトル量子化するという手段を
講じた。
[作用] このような手段を用いたことにより、フアース
ト・シーンやシーン・チエンジの有無を的確に判
断し、これらを示す信号から動画像用コード・ブ
ツクまたは静止画像用コード・ブツクを切換えて
使用し、ベクトル量子化することから、付加的な
情報も発生することなく、フアースト・シーンや
シーン・チエンジにおける画質の劣化が防止でき
るようになつた。
[実施例] 本発明の一実施例の回路構成を第1図に示し説
明する。
第1図において、入力端子40より入力される
画像信号50は、多くのフレームからなり、1つ
のフレームは多くのブロツク、たとえば32×32=
1024に分割され、各ブロツクには所定数の画素、
たとえば8×8=64の画素が含まれており、画像
信号50はブロツク単位で処理される。
入力された画像信号50は動ベクトル検出器2
4に入力されて、フレーム・メモリ32からの1
フレーム前の画像信号72より各ブロツクごとの
動ベクトルが求められ、得られた動ベクトル信号
54は予測器25および動ベクトル信号端子42
に送出される。予測器25はつぎの画像信号50
の予測値55Aを得るために、2種類の予測方式
を用いており、本実施例ではフレーム内予測とフ
レーム間予測が採られている。すなわち、フレー
ム・メモリ32からの1フレーム前の画像信号7
2より、1フレームの各ブロツクについて、フレ
ーム内予測を行うとともに、動ベクトル検出器2
4からの動ベクトル信号54より動き補償を用い
たフレーム間予測を行う。
このようにして1フレームの各ブロツクについ
て2種類の予測方式により行われた予測の結果、
予測誤差が最小となる予測方式による値を、その
ブロツクの予測値55Aとして減算器21に出力
する。同時に、予測器25は、1フレームの各ブ
ロツクについての予測において選択されたフレー
ム内予測を示す予測種別信号55Bを計数器11
およびコード・ブツク切換信号発生器13に出力
し、受信側には選択された予測方式を示す予測種
別信号55Cを伝送する。ここで、計数器11は
1フレームごとにフレーム内予測が選択されたブ
ロツク数をカウントし、コード・ブツク切換信号
発生器13は、1フレームに含まれる各ブロツク
ごとに選択された予測方式を示す判別信号を出力
する。
計数器11は得られたカウント値61が、設定
されたしきい値(たとえば、全ブロツク数の50
%)を越えるものであるかどうかを判別器12に
より判別する。カウント値61が、しきい値を越
えるものであれば、フレーム内相関が高くフレー
ム間相関が低いのであるから、フアースト・シー
ンあるいはシーン・チエンジと判断し、しきい値
以下であれば、フレーム間相関が高いのであるか
ら、フアースト・シーンあるいはシーン・チエン
ジではないと判断する。その判断結果を示す選択
信号66をORゲート14を介して受けた切換器
26は、選択信号64がフアースト・シーンある
いはシーン・チエンジを示すものであれば、静止
画像用コード・ブツク28を、そうでないなら
ば、動画像用コード・ブツク27を選択する。
判別器12がフアースト・シーンあるいはシー
ン・チエンジではないと判断している場合におい
ては、コード・ブツク切換信号発生器13は、そ
のブロツクがフレーム内予測が選択されたもので
あれば、ORゲート14を介して静止画像用コー
ド・ブツク28を選択する選択信号64を切換器
26に送出する。
他方、減算器21では、つぎのフレームの画像
信号50と予測器25からの1フレームの各ブロ
ツクについての予測値55Aとの差分である予測
誤差51を求め、これを直交変換器22により直
交変換して、量子化器23に出力する。量子化器
23は、判別器12からのORゲート14を介し
た選択信号64に従つて切換器26により選択さ
れた動画像用コード・ブツク27または静止画像
用コード・ブツク28のいずれか一方を用いて、
直交変換器22により得られた直交変換係数52
をベクトル量子化して量子化出力信号53を得
る。ここで、動画像用コード・ブツク27および
静止画像用コード・ブツク28には、あらかじめ
予測器25で用いる予測方式(本実施例では、フ
レーム内予測とフレーム間予測)に最適なものと
して設計されたコード・ブツクが蓄積されてい
る。コード・ブツクの設計の方法としては、多数
のテスト画像から選んだベクトルか、あるいは直
交変換器22からの直交変換係数52の分布(た
とえば、ガウス分布)を仮定して乱数より発生さ
せたベクトルを、トレーニング・シーケンスとし
てL.B.G.アルゴリズム(参考文献“ベクトル量子
化設計用アルゴリズム(An Algorithm for
Vector Quantizer Design)”ワイ・リンド(Y.
Linde),エー・ブゾ(A.Buzo)、アール・エ
ム・グレイ(R.M.Gray)、アイ・イー・イー・
イー・トランザクシヨン オン コミユニケーシ
ヨンズ(IEEE Transaction on
Communications)、Vol.Com−28,1,84〜95
頁 1980年1月)を用いて設計する。たとえば、
静止画像用コード・ブツク28については、均一
なグレー画像と人物画像との差分の直交変換係数
52を正規化(平均0,分散1)し、そのベクト
ルをトレーニング・シーケンスとして設計する。
動画像用コード・ブツク27については、ガウス
分布の乱数系列をトレーング・シーケンスとして
設計する。
このようにして設計された動画像用コード・ブ
ツク27または静止画像用コード・ブツク28よ
り、符号化しようとするベクトルと最短距離の代
表ベクトルを量子化器23が選び出し、これに付
された番号を量子化出力信号53として出力す
る。量子化出力信号53は、動ベクトル検出器2
4からの動ベクトル信号54および予測器25か
らの予測種別信号55Cとともに、量子化出力信
号端子41を介して受信側に伝送される。
また、量子化出力信号53は、量子化出力信号
端子41に得られ、逆量子化器29に入力され
て、量子化器23が選択的に用いた動画像用コー
ド・ブツク27または静止画像用コード・ブツク
28を用いて逆量子化された後、逆直交変換器3
0により逆直交変換される。その出力と予測器2
5からの予測値55Aと加算器31により加算し
て、現在の画像信号50を推定した値である加算
値をフレーム・メモリ32に記憶せしめる。
以上の動作は、入力される画像信号50の各フ
レームごとに順次行われ、得られた量子化出力信
号53を、動ベクトル信号54および予測種別信
号55Cとともに、受信側に伝送する。
第2A図および第2B図は、第1図に示した実
施例の装置全体の制御動作の流れを示すものであ
る。
第2A図において、入力端子40(第1図)よ
り画像信号50を入力し(S101)、入力された画
像信号50のブロツクごとに動ベクトル検出器2
4により動ベクトルを求め(S102)、得られた動
ベクトル信号54は予測器25に送出される。予
測器25はフレーム・メモリ32からの1つ前の
フレームの画像信号72より、1フレームの各ブ
ロツクについて、フレーム内予測(S103)と、
動ベクトル信号54から動き補償を用いたフレー
ム間予測を行い(S104)、予測誤差が最小となる
予測方式を選択し(S105)、その予測方式による
値をそのブロツクの予測値55Aとして出力する
とともに、選択されたフレーム内予測を示す予測
種別信号55Bを計数器11に出力し、受信側に
予測方式を示す予測種別信号55Cを伝送する。
予測器25により得られた予測値55Aは減算
器21に入力されて、1フレームの各ブロツクに
ついて、予測値55Aと入力されたつぎのフレー
ムの画像信号50との差分である予測誤差が計算
される(S106)。求められた予測誤差51は直交
変換器22により直交変換され(S107)。
計数器11はフレーム内予測が選択されたブロ
ツク数をカウントし(S108)、そのカウント値6
1が設定された、しきい値を越えるものであるか
どうかを判別器12により判別する。しきい値を
越えるものであれば、フアースト・シーンあるい
はシーン・チエンジを示す判別信号を出力する
(S109)。しきい値以下の場合においては、フレ
ーム内予測が選択されたブロツクについてはコー
ド・ブツク切換信号発生器13よりこれを示す判
別信号が出力されて(S110)、ORゲート14に
より判別器12からの判別信号とのオアがとられ
る(S111、第2B図)。その出力である判別信号
64に従つて切換器26が切換られて(S112)、
量子化器23は各ブロツクごとにベクトル量子化
する(S113)。そこで、1フレームの全ブロツク
についてのベクトル量子化が完了しているか否か
が問われ(S114)、完了していなければ
(S114N)、ステツプS111からの作業を繰り返す。
完了していれば(S114Y)、量子化出力信号53
を動ベクトル信号54および予測種別信号55C
とともに受信側に伝送する(S115)、同時に、量
子化出力信号53を逆量子化器29により逆量子
化し、(S116)、逆直交変換器30により逆直交
変換してから(S117)、その出力と予測器25か
らの予測値55Aとを加算器31により加算し、
その加算値をフレーム・メモリ32に記憶せしめ
て、ステツプS101からの作業を繰り返す。
以上においては、予測器25により予測値55
Aを得る2種類の予測方式として、フレーム内予
測とフレーム間予測とを例として説明したが他の
種類の予測方式を用いても同じ機能を実現するこ
とができる。その場合は、それぞれの予測方式に
最適なものとして設計された動画像用コード・ブ
ツクおよび静止画像用コード・ブツクを用いる。
なお、第1図における直交変換器22および逆
直交変換器30を省略しても、本発明の目的を達
成することは可能である。
また、計数器11によるフレーム内予測が選択
されたブロツク数のカウントおよびコード・ブツ
ク切換信号発生器13によるブロツクごとの判別
は、1フレームに含まれる全ブロツクについてで
はなく、あらかじめ設定された特定の範囲、たと
えば画面の中央部を構成するブロツクについての
み行うこととしてもよい。
[発明の効果] 以上の説明から明らかなように、本発明による
ならば、フアースト・シーンやシーン・チエンジ
があつた場合の画像の状況の変化を効率よく的確
に判断し、その変化に対処するために最適に設計
された専用のコード・ブツクを用いて画像信号の
ベクトル量子化を行うので、フアースト・シーン
やシーン・チエンジにおける画質の劣化を防止す
ることができる。しかも、予測誤差を用いた画像
符号化に本来的に必要な予測種別信号を利用して
コード・ブツクの切換え制御を行つているため
に、新たな情報が発生することもない。したがつ
て、本発明による効果は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例の回路構成図、第2
A図および第2B図は第1図に示した回路の動作
の流れを示すためのフローチヤートである。 11……計数器、12……判別器、21……減
算器、22……直交変換器、23……量子化器、
24……動ベクトル検出器、25……予測器、2
6……切換器、27……動画像用コード・ブツ
ク、28……静止画像用コード・ブツク、29…
…逆量子化器、30……逆直交変換器、31……
加算器、32……フレーム・メモリ、40……入
力端子、41……量子化出力信号端子、42……
動ベクトル信号端子、43……予測種別信号端
子、50……画像信号、51……予測誤差、52
……直交変換係数、53……量子化出力信号、5
4……動ベクトル信号、55A……予測値、55
B,55C……予測種別信号、61……カウント
値、64……選択信号、72……画像信号。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 多くのフレームを含む画像信号と1つ前のフ
    レームの画像出力を入力されて、各フレームを複
    数のブロツクに区分して、各ブロツツクの動ベク
    トルを得るための動ベクトル検出手段24と、 前記動ベクトル検出手段からの出力と1つ前の
    フレームの画像出力を受けて、フレーム内予測方
    法とフレーム間予測方法を用いて前記入力された
    画像信号の現時点のフレームの予測値を得るため
    の予測手段25と、 前記予測手段において各ブロツクごとに選択さ
    れた予測方法を示す予測種別信号を受けて、その
    予測種別信号の数を計数する計数手段11と、 前記計数手段の計数値が所定値に達したか否か
    を判別し、前記フレーム内予測方法および前記フ
    レーム間予測方法にそれぞれ最適に構成されたコ
    ード・ブツクより、前記選択された予測方法に最
    適のコード・ブツクを判別するための判別信号を
    発生する判別手段12と、 前記判別手段からの判別信号を受けて、各ブロ
    ツクごとの前記最適のコード・ブツクを判別する
    ための判別信号を発生するコード・ブツク切換信
    号発生手段13と、 前記判別手段からの出力と前記コード・ブツク
    切換信号発生手段からの出力とのオアをとるため
    のオア・ゲート手段14と、 前記オア・ゲート手段からの判別信号を受けて
    前記選択された予測方法に最適のコード・ブツク
    に切換える切換手段26と、 前記切換え手段により切換えて用いられる前記
    フレーム内予測方法と前記フレーム間予測方法に
    それぞれ最適のコード・ブツクを格納しているコ
    ード・ブツク手段27,28と、 前記予測手段により得られた予測値と前記入力
    された画像信号との予測誤差を得るための減算手
    段21と、 前記減算手段により得られた予測誤差を前記判
    別信号に従つて選択された前記コード・ブツクを
    用いて量子化するための量子化手段23と、 前記量子化手段からの出力を逆量子化するため
    の逆量子化手段29と、 前記逆量子化手段からの出力と前記予測手段に
    より得られた予測値とを加算するための加算手段
    31と、 前記加算手段により得られた加算値を記憶して
    前記動ベクトル検出手段および前記予測手段へ前
    記1つ前のフレームの画像出力を送出するための
    フレーム・メモリ手段32と を含む画像符号化装置。
JP63328662A 1988-12-26 1988-12-26 画像符号化装置 Granted JPH02174388A (ja)

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