JPH07131792A - 動画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】動画像に対し高能率で画質劣化の少ない動画像
符号化装置を提供する。 【構成】動き補償器１０において、動ベクトル検出部１
１がフレーム画像を複数のブロックに分割し、当該ブロ
ック単位に動ベクトル検出を行い、代表ベクトル決定部
４２が上記複数のブロックからなる領域に対し、該領域
内の各ブロックの動ベクトルから代表ベクトルを決定
し、代表ベクトル有効／無効判定部４３が上記領域内の
各ブロック入力について代表ベクトルの有効／無効を判
定し、その代表ベクトルが有効と判定されたブロックに
対しては該代表ベクトルを用いて動き補償部１４にて動
き補償を行い、無効と判定されたブロックに対しては、
この動き補償を行わずに参照画像を生成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はデジタル動画像データを
圧縮する為の圧縮符号化装置に関し、特に超音波診断装
置のパルスドプラモード像のように、高周波成分の大き
い画像オブジェクトが所定方向に移動する領域を有する
動画像に適合する動画像符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、動画像の符号化方式については種
々の技術が提案されており、中でも国際標準として提案
された動画像符号化方式の１例については文献「マルチ
メディア符号化の国際標準 ６章 丸善」において解説
されている。

【０００３】即ち、かかる動画像符号化方式では、マク
ロブロック（輝度では１６×１６画素）を単位として動
き補償を行っており、各マクロブロック毎に動ベクトル
を検出して動き補償を行い、符号化されたビットストリ
ームでは各マクロブロック毎に可変長符号化された動ベ
クトルが付加されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、例えば
超音波診断装置のパルスドプラモード像は比較的高周波
成分の大きい絵柄で水平方向にスクロールしており、表
示画面の約半分程度までの領域を占めるような場合があ
る。従って、このような画像を圧縮符号化する場合、従
来の符号化方式では有効な動ベクトルを持つマクロブロ
ックの数が多く、符号化されたビットストリームの符号
量に占める動ベクトルデータの割合が大きくなるため画
質の劣化が著しい。

【０００５】本発明は上記問題に鑑みてなされたもの
で、その目的とするところは、超音波診断装置のパルス
ドプラモード像のように高周波成分の大きい絵柄が水平
方向にスクロールする領域を有する動画像に対して、高
能率で画質劣化の少ない動画像符号化装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明の第１の態様による動画像符号化装置は、時
間的に連続するフレーム画像として入力される動画像デ
ータに対し、現フレーム画像と参照フレーム画像との間
で画素毎に減算を行い、フレーム間予測誤差信号を生成
する手段と、上記フレーム画像を所定画素の符号化ブロ
ックに分割し、当該符号化ブロック単位に直交変換を行
い、変換係数を量子化して可変長符号化を行う手段とを
具備する動画像符号化装置において、上記フレーム画像
を上記所定画素を整数倍した画素数の複数の動ベクトル
検出ブロックに分割し、この動ベクトル検出ブロック単
位に動ベクトル検出を行う動ベクトル検出手段と、上記
複数の動ベクトル検出ブロックからなる領域に対し、こ
の領域内の各動ベクトル検出ブロックの動ベクトルのう
ち最も出現頻度の高いものを代表ベクトルとして決定す
る代表ベクトル決定手段と、上記領域内の各動ベクトル
検出ブロック入力ついて代表ベクトルの有効／無効を判
定し、その代表ベクトルが有効と判定された動ベクトル
検出ブロックに対しては該代表ベクトルを用いて動き補
償を行い、無効と判定された動ベクトル検出ブロックに
対しては動き補償を行わずに参照画像を生成する制御手
段とを具備することを特徴とする。

【０００７】また、第２の態様による動画像符号化装置
は、時間的に連続するフレーム画像として入力される動
画像データに対し、現フレーム画像と参照フレーム画像
との間で画素毎に減算を行い、フレーム間予測誤差信号
を生成する手段と、上記フレーム画像を所定画素の符号
化ブロックに分割し、当該符号化ブロック単位に直交変
換を行い、変換係数を量子化して可変長符号化を行う手
段とを具備する動画像符号化装置において、上記フレー
ム画像を上記所定画素を整数倍した画素数の複数の動ベ
クトル検出ブロックに分割し、この動ベクトル検出ブロ
ック単位に１画素の精度で動ベクトル検出を行う動ベク
トル検出手段と、上記複数の動ベクトル検出ブロックか
らなる領域に対し、この領域内の各動ベクトル検出ブロ
ックの動ベクトルのうち出現頻度の高い２つの値の差が
１画素であり、かつ最も高い出現頻度に対する２番目に
高い出現頻度の割合が所定の値と比較して大きい場合に
は、その２つの動ベクトルの中間の値を代表ベクトルと
し、それ以外の場合には、最も出現頻度の高いものを代
表ベクトルとして決定する代表ベクトル決定手段と、上
記領域内の各動ベクトル検出ブロック入力について代表
ベクトルの有効／無効を判定し、その代表ベクトルが有
効と判定された動ベクトル検出ブロックに対してはこの
代表ベクトルを用いて動き補償を行い、無効と判定され
た動ベクトル検出ブロックに対しては動き補償を行わず
に参照画像を生成する制御手段とを具備することを特徴
とする。

【０００８】

【作用】即ち、本発明の第１の態様による動画像符号化
装置では、動ベクトル検出手段はフレーム画像を所定画
素の画素数の複数の動ベクトル検出ブロックに分割し、
この動ベクトル検出ブロック単位に動ベクトル検出を行
い、代表ベクトル決定手段は上記複数の動ベクトル検出
ブロックからなる領域に対し、この領域内の各動ベクト
ル検出ブロックの動ベクトルのうち最も出現頻度の高い
ものを代表ベクトルとして決定し、制御手段は上記領域
内の各動ベクトル検出ブロック入力ついて代表ベクトル
の有効／無効を判定し、その代表ベクトルが有効と判定
された動ベクトル検出ブロックに対しては該代表ベクト
ルを用いて動き補償を行い、無効と判定された動ベクト
ル検出ブロックに対しては動き補償を行わずに参照画像
を生成する。

【０００９】また、第２の態様による動画像符号化装置
は、動ベクトル検出手段はフレーム画像を所定画素の画
素数の複数の動ベクトル検出ブロックに分割し、この動
ベクトル検出ブロック単位に１画素の精度で動ベクトル
検出を行い、代表ベクトル決定手段は上記複数の動ベク
トル検出ブロックからなる領域に対し、この領域内の各
動ベクトル検出ブロックの動ベクトルのうち出現頻度の
高い２つの値の差が１画素であり、かつ最も高い出現頻
度に対する２番目に高い出現頻度の割合が所定の値と比
較して大きい場合には、その２つの動ベクトルの中間の
値を代表ベクトルとし、それ以外の場合には、最も出現
頻度の高いものを代表ベクトルとして決定し、制御手段
は上記領域内の各動ベクトル検出ブロック入力について
代表ベクトルの有効／無効を判定し、その代表ベクトル
が有効と判定された動ベクトル検出ブロックに対しては
この代表ベクトルを用いて動き補償を行い、無効と判定
された動ベクトル検出ブロックに対しては動き補償を行
わずに参照画像を生成する。

【００１０】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例につい
て説明する。図１は本発明の第１の実施例に係る動画像
符号化装置の構成を示す図である。この図１に示すよう
に、入力端子１は動ベクトル検出部１１の入力に接続さ
れており、該動ベクトル検出部１１の出力は代表ベクト
ル決定部１２、代表ベクトル有効／無効判定部１３の入
力に接続されている。そして、この代表ベクトル決定部
１２、代表ベクトル有効／無効判定部１３の出力は局部
復号器３０、動き補償部１４、多重化部２の入力にそれ
ぞれ接続されている。

【００１１】そして、上記入力端子１及び動き補償部１
４の出力は符号器２０の減算器２１の入力に接続されて
おり、該減算器２１の出力は離散コサイン変換器（ＦＤ
ＣＴ）２２を介して量子化部２３の入力に接続されてい
る。そして、この量子化部２３の出力は可変長符号化部
２４を介して多重化部２の入力に接続されると共に、局
部復号器３０の入力にも接続されている。

【００１２】さらに、この符号器２０の出力は局部復号
器３０の逆量子化部３１、ＩＤＣＴ３２を介して加算器
３３の入力に接続されている。さらに、上記動き補償器
１０からの出力は局部符号器３０の代表ベクトルフラグ
メモリ３５の入力に接続されており、該代表ベクトルフ
ラグメモリ３５の出力は動き補償部３６を介して加算器
３３の入力に接続されている。そして、この加算器３３
の出力はフレームメモリ３４の入力に接続されており、
該フレームメモリ３４の出力は動き補償部３６、動き補
償器１０の入力にそれぞれ接続されている。

【００１３】このような構成において、入力端子１から
入力された動画像データは、動き補償器１０、符号器２
０にそれぞれ入力される。そして、符号器２０では、入
力された動画像データと動き補償器１０から出力された
参照画像とが減算器２１で画素毎に減算され、フレーム
間予測誤差信号が生成される。さらに、このフレーム間
予測誤差信号はＦＤＣＴ２２で符号化ブロック（８×８
画素）毎に直交変換され、変換係数は量子化器２３で量
子化される。そして、この量子化された変換係数は可変
長符号化器２４により可変長符号化され、多重化部２に
出力されると共に局部復号器３０に入力される。

【００１４】一方、上記動き補償器１０では、入力され
た動画像データと局部復号器３０から出力された前フレ
ーム復号画像データとが動ベクトル検出器１１に入力さ
れ、該動ベクトル検出器１１では、入力された動画像デ
ータと前フレーム復号画像データとの相対的位置を水平
方向に１画素づつずらしながら、動ベクトル検出ブロッ
ク（本実施例では符号化ブロックと同一）内の画素毎の
差分の絶対値の和（以下、差分絶対値和と略記する）を
比較し、最小となる時の水平方向のずらし量を動ベクト
ルとして検出する。

【００１５】さらに、代表ベクトル決定部１２では、水
平方向に並んだ動ベクトル検出ブロック（１ブロックラ
イン）の各動ベクトルの値のうち、最も出現頻度の高い
ものをそのブロックラインの代表ベクトルとする。そし
て、代表ベクトル有効／無効判定部１３では、各動ベク
トル検出ブロック毎に、上記動ベクトル検出部１１で計
算された各ずらし量に応じた差分絶対値和のうち、上記
代表ベクトルに対応する差分絶対値和と、ずらし無しの
ときの差分絶対値和を比較して代表ベクトルに対応する
差分絶対値和が、より小さい場合に、その動ベクトル検
出ブロックに対して代表ベクトルが有効であると判定す
る。

【００１６】このようにして求められた代表ベクトル
と、各動ベクトル検出ブロックに対する代表ベクトルの
有効／無効の判定結果は、動き補償部１４、局部復号器
３０及び多重化部２に出力される。そして、動き補償部
１４では、前フレーム復号画像データを、代表ベクトル
が有効なブロックについて代表ベクトルの値だけずらす
ことにより参照画像を生成し、符号器２０に出力する。

【００１７】一方、局部復号器３０では、上記量子化器
２３で量子化された変換係数が逆量子化器３１で逆量子
化され、更にＩＤＣＴ３２で逆離散コサイン変換され
て、フレーム間予測誤差信号が復号される。

【００１８】こうして復号されたフレーム間予測誤差信
号は動き補償部３６から出力される参照画像と加算器３
３により加算され、前フレーム復号画像としてフレーム
メモリ３４に記憶される。また、上記代表ベクトルと、
各動ベクトル検出ブロックに対する代表ベクトルの有効
／無効の判定結果は、代表ベクトルフラグメモリ３５に
記憶されており、動き補償部３６は、フレームメモリ３
４から読み出された前フレーム復号画像から上記動き補
償器１０と同様の方法で参照画像を生成し、上記加算器
３６に出力する。

【００１９】そして、上記可変長符号化器２４により可
変長符号化された符号化データは、上記代表ベクトル
と、各動ベクトル検出ブロックに対する代表ベクトルの
有効／無効の判定結果と共に、予め定められたフォーマ
ットに従って多重化部２で多重化され、出力端子３から
出力される。

【００２０】以上説明したように、第１の本実施例によ
れば、例えば超音波診断装置のパルスドプラモード像の
ように比較的高周波成分の大きい絵柄が水平方向にスク
ロールしており、表示画面の約半分程度までの領域を占
めるような動画像を符号化する際に、スクロール部分を
含むブロックラインの代表ベクトルはスクロール速度と
なり、スクロール部分に該当する動ベクトル検出ブロッ
クでは代表ベクトルを用いた動き補償が行われる。よっ
て、フレーム間誤差信号は殆どのブロックでほぼ“０”
となる。また、動ベクトルの値を動ベクトル検出ブロッ
ク毎の符号化データと共に伝送する必要がないため高圧
縮率で符号化を行い、且つ画質の劣化を抑えられるとい
う効果がある。

【００２１】次に図２には本発明の第２の実施例に係る
動画像符号化装置の構成を示し説明する。この図２に示
すように、入力端子１は動ベクトル検出部４１の入力に
接続されており、該動ベクトル検出部４１の出力は代表
ベクトル決定部４２、代表ベクトル有効／無効判定部４
３の入力に接続されている。そして、この代表ベクトル
決定部４２、代表ベクトル有効／無効判定部４３の出力
は局部復号器５０、動き補償部４４，４５、多重化部２
の入力にそれぞれ接続されている。

【００２２】そして、上記入力端子１の出力、及び動き
補償部４４，４５の補間部４６を介しての出力は符号器
２０の減算器２１の入力に接続されており、該減算器２
１の出力はＦＤＣＴ２２を介して量子化部２３の入力に
接続されている。そして、この量子化部２３の出力は可
変長符号化部２４を介して多重化部２の入力に接続され
ると共に、局部復号器５０の入力に接続されている。

【００２３】さらに、この符号器２０の出力は局部復号
器５０の逆量子化部５１、ＩＤＣＴ５２を介して加算器
５３の入力に接続されている。さらに、上記動き補償器
４０からの出力は局部符号器５０の代表ベクトルフラグ
メモリ５５の入力に接続されており、該代表ベクトルフ
ラグメモリ５５の出力は動き補償部５６，５７を介して
補間部５８の入力に接続されている。そして、この補間
部５８の出力は加算器５３の入力に接続されている。こ
の加算器５３の出力はフレームメモリ５４の入力に接続
されており、該フレームメモリ５４の出力は動き補償部
５６，５７、動き補償器４０の入力にそれぞれ接続され
ている。

【００２４】このような構成において、入力端子１から
入力された動画像データは、動き補償器４０、符号器２
０にそれぞれ入力される。そして、符号器２０では、入
力された動画像データと動き補償器４０から出力された
参照画像が、減算器２１で画素毎に減算され、フレーム
間予測誤差信号が生成される。さらに、フレーム間予測
誤差信号はＦＤＣＴ２２で符号化ブロック（８×８画
素）毎に直交変換され、この変換係数は量子化器２３で
量子化される。

【００２５】そして、量子化された変換係数は、可変長
符号化器２４により可変長符号化され、多重化部２に出
力されると共に局部復号器５０に入力される。そして、
上記動き補償器４０では入力された動画像データと局部
復号器３０から出力された前フレーム復号画像データと
が動ベクトル検出器４１に入力される。

【００２６】さらに、動ベクトル検出器４１では、入力
された動画像データと前フレーム復号画像データの相対
的位置を水平方向に１画素づつずらしながら、動ベクト
ル検出ブロック（本実施例では符号化ブロックと同一）
内の画素毎の差分絶対値和を比較し、最小となる時の水
平方向のずらし量を動ベクトルとして検出する。

【００２７】また、代表ベクトル決定部４２では、水平
方向に並んだ動ベクトル検出ブロック（１ブロックライ
ン）の各動ベクトルの値のうち、出現頻度の高い２つの
値の差が１画素であり、且つ最も高い出現頻度に対する
２番目に高い出現頻度の割合が予め決められた値と比べ
て大きい場合は、２つの動ベクトルの中間の値をそのブ
ロックラインの代表ベクトルとし、それ以外の場合に
は、最も出現頻度の高い値をそのブロックラインの代表
ベクトルとする。

【００２８】そして、代表ベクトル有効／無効判定部４
３では、各動ベクトル検出ブロック毎に、上記動ベクト
ル検出部４１で計算された各すらし量に応じた差分絶対
値和のうち、上記最も出現頻度の高かった動ベクトルに
対応する差分絶対値和と、ずらし無しのときの差分絶対
値和を比較して最も出現頻度の高かった動ベクトルに対
応する差分絶対値和が、より小さい場合に、その動ベク
トル検出ブロックに対し代表ベクトルが有効であると判
定する。

【００２９】このようにして求められた代表ベクトル
と、各動ベクトル検出ブロックに対する代表ベクトルの
有効／無効の判定結果は、動き補償部４４，４５、局部
復号器５０、及び多重化部２に出力される。

【００３０】そして、動き補償部４４では、前フレーム
復号画像データを、代表ベクトルが有効なブロックにつ
いて、代表ベクトルの値に０．５画素加えて少数部を切
り捨てた値だけずらすことにより参照画像を生成し、動
き補償部４５では、代表ベクトルの小数部を切り捨てた
値だけずらすことにより参照画像を生成し出力する。さ
らに、補間器４６では、動き補償部４４，４５から出力
された参照画像を画素毎に加算して２で割ることによ
り、０．５画素精度で動き補償の行われた参照画像を生
成し符号器２０に出力する。

【００３１】また、局部復号器５０では、上記量子化器
２３で量子化された変換係数が逆量子化器５１で逆量子
化され、更にＩＤＣＴ５２で逆離散コサイン変換され
て、フレーム間予測誤差信号が復号される。この復号さ
れたフレーム間予測誤差信号は補間器５８から出力され
る参照画像と加算器５３により加算され、前フレーム復
号画像としてフレームメモリ５４に記憶される。

【００３２】そして、上記代表ベクトルと、各動ベクト
ル検出ブロックに対する代表ベクトルの有効／無効の判
定結果は、代表ベクトルフラグメモリ５５に記憶されて
おり、動き補償部５６，５７、補間器５８は、フレーム
メモリ５４から読み出された前フレーム復号画像から上
記動き補償器４０と同様の方法で参照画像を生成し、上
記加算器５３に出力する。

【００３３】さらに、上記可変長符号化器２４により可
変長符号化された符号化データは、上記代表ベクトル
と、各動ベクトル検出ブロックに対する代表ベクトルの
有効／無効の判定結果と共に、予め定められたフォーマ
ットに従って多重化部２で多重化され、出力端子３から
出力される。

【００３４】以上説明したように、第２の実施例によれ
ば、簡単な構成で０．５画素精度の動き補償が行えるた
め、第１実施例の効果を更に高めることが可能となる。
以上、本発明の第１，２の実施例について説明したが、
本発明はこれに限定されることなく、種々の改良・変更
が可能であることは勿論である。例えば符号化を行うブ
ロックサイズを８×８画素とし、直交変換として離散コ
サイン変換を使用したが、他のブロックサイズや変換方
法でも差し支えない。

【００３５】また、動ベクトル検出ブロックのサイズも
符号化ブロックと同一ではなく、符号化ブロック２×２
ブロックからなるマクロブロックなど他のサイズにして
も良く、代表ベクトルを決定する領域も動ベクトル検出
ブロックの１ブロックラインに限らず、複数のブロック
ラインや垂直方向に分割したブロックラインや、これら
を組み合わせたもの等多様な領域のとり方が可能であ
る。

【００３６】

【発明の効果】本発明によれば、例えば超音波診断装置
のパルスドプラモード像のように、高周波成分の大きい
絵柄が所定方向にスクロールする領域を有する動画像に
対し高能率で画質劣化の少ない動画像符号化装置を提供
することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る動画像符号化装置
の構成を示す図である。

【図２】本発明の第２の実施例に係る動画像符号化装置
の構成を示す図である。

【符号の説明】

１…入力端子、２…多重化部、３…出力端子、１０…動
き補償器、２０…符号器、３０…周部復号器、４０…動
き補償器、５０…周部復号器。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 時間的に連続するフレーム画像として入
   力される動画像データに対し、現フレーム画像と参照フ
   レーム画像との間で画素毎に減算を行い、フレーム間予
   測誤差信号を生成する手段と、上記フレーム画像を所定
   画素の符号化ブロックに分割し、当該符号化ブロック単
   位に直交変換を行い、変換係数を量子化して可変長符号
   化を行う手段とを具備する動画像符号化装置において、 上記フレーム画像を上記所定画素を整数倍した画素数の
   複数の動ベクトル検出ブロックに分割し、この動ベクト
   ル検出ブロック単位に動ベクトル検出を行う動ベクトル
   検出手段と、 上記複数の動ベクトル検出ブロックからなる領域に対
   し、この領域内の各動ベクトル検出ブロックの動ベクト
   ルのうち最も出現頻度の高いものを代表ベクトルとして
   決定する代表ベクトル決定手段と、 上記領域内の各動ベクトル検出ブロック入力ついて代表
   ベクトルの有効／無効を判定し、その代表ベクトルが有
   効と判定された動ベクトル検出ブロックに対しては該代
   表ベクトルを用いて動き補償を行い、無効と判定された
   動ベクトル検出ブロックに対しては動き補償を行わずに
   参照画像を生成する制御手段とを具備することを特徴と
   する動画像符号化装置。
2. 【請求項２】 時間的に連続するフレーム画像として入
   力される動画像データに対し、現フレーム画像と参照フ
   レーム画像との間で画素毎に減算を行い、フレーム間予
   測誤差信号を生成する手段と、上記フレーム画像を所定
   画素の符号化ブロックに分割し、当該符号化ブロック単
   位に直交変換を行い、変換係数を量子化して可変長符号
   化を行う手段とを具備する動画像符号化装置において、 上記フレーム画像を上記所定画素を整数倍した画素数の
   複数の動ベクトル検出ブロックに分割し、この動ベクト
   ル検出ブロック単位に１画素の精度で動ベクトル検出を
   行う動ベクトル検出手段と、 上記複数の動ベクトル検出ブロックからなる領域に対
   し、この領域内の各動ベクトル検出ブロックの動ベクト
   ルのうち出現頻度の高い２つの値の差が１画素であり、
   かつ最も高い出現頻度に対する２番目に高い出現頻度の
   割合が所定の値と比較して大きい場合には、その２つの
   動ベクトルの中間の値を代表ベクトルとし、それ以外の
   場合には、最も出現頻度の高いものを代表ベクトルとし
   て決定する代表ベクトル決定手段と、 上記領域内の各動ベクトル検出ブロック入力について代
   表ベクトルの有効／無効を判定し、その代表ベクトルが
   有効と判定された動ベクトル検出ブロックに対してはこ
   の代表ベクトルを用いて動き補償を行い、無効と判定さ
   れた動ベクトル検出ブロックに対しては動き補償を行わ
   ずに参照画像を生成する制御手段とを具備することを特
   徴とする動画像符号化装置。