JPH08149468A - 動画像情報の圧縮伸長方法並びに映像信号処理装置 - Google Patents
動画像情報の圧縮伸長方法並びに映像信号処理装置Info
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Abstract
化が可能な動画像の圧縮伸長方法を提供することにあ
る。 【構成】 通常の映像信号とキー信号の距離を離すため
の変換と、データ圧縮した後伸長した画像から映像信号
とキー信号を分離するしきい値と、符号化の際の変換の
逆変換を設ける。 【効果】 通常の映像信号とキー信号の距離を離して符
号化することで、データ圧縮の後伸長した画像から映像
信号とキー信号を適当なしきい値で分離することがで
き、正しく映像信号とキー信号を再生することが可能で
ある。
Description
動画像の圧縮伸長方法に適用して特に有効な技術に関
し、例えば再生した画像を他の画像と合成する場合に必
要なキー信号を同時に記録しあるいは伝送するのに好適
な圧縮伸長方法並びにキー信号を含む映像信号からキー
信号を外して他の画像と合成した映像信号を出力可能な
映像信号処理装置に関する。
成する場合に、無地の背景に被写体を配した状態で撮像
し、背景の色からキー信号(背景か否かを示す信号)を
作成し、合成する方法がよく用いられている。
ような従来の合成方法では、動画像を高能率符号化(デ
ータ圧縮)して復号化した場合に、必ずしも元の原画像
通りにならないので、キー信号が正しく再生できない場
合があり、キー信号により他の画像に置き換えられるべ
き場所(以後背景と呼ぶ)が置き換えられなかったり、逆
に置き換えられるべきでない所(以後前景と呼ぶ)が置き
換えられてしまうというようなことが起こり得るという
問題点があることが明らかになった。
点を除き、正しくキー信号が再生され、かつ高能率符号
化が可能な動画像の圧縮伸長方法を提供することにあ
る。
するため、本発明は、映像情報の示し得る値の範囲にお
いて本来の映像信号の取る値と背景か否かを示すキー信
号の値を離すための変換を行なうステップもしくは手段
と、符号化の際の変換とは逆の変換を行なうステップも
しくは手段とを設けるとともに、データ圧縮した後伸長
した画像から映像信号とキー信号を分離する処理をしき
い値を用いて行なうようにしたものである。
を参照し、該キー信号のどちらか一方が背景を表すキー
信号であった場合に、現在の画素のキー信号を背景を表
す値に変更するようにする。
ての距離を離して符号化することで、データ圧縮の後伸
長した画像から映像信号とキー信号を分離することが容
易となり、正しく映像信号とキー信号を再生することが
可能である。しかも、しきい値を用いることで伸長され
た映像信号が持つ誤差を回避した正しい映像信号とキー
信号の分離が行なえる。また、複数のしきい値を用意し
ておくことによって、より正確な映像信号とキー信号の
分離が可能となる。さらに、両隣の画素のキー信号を参
照し、該キー信号のどちらか一方が背景を表すキー信号
であった場合に、現在の画素のキー信号を背景を表す値
に変更するようにすることによって、背景と前景の境界
における正しいキー信号の再生が可能となる。
る。
素が8ビットの情報で表される場合の実施例について説
明する。一画素の情報量が8ビット以外の場合も同様な
方法で本発明を実施することができる。
信号のビットの割り当てを示したものである。この映像
信号は、図示のとおり8ビットの情報量を持っており、
上位ビットから1y7、1y6、1y5、1y4、1y3、
1y2、1y1、1y0の各ビットを有するものである。
従来、映像信号を記録あるいは伝送する場合、該映像信
号と他の映像とを合成する用途については考慮されてい
ない。つまり、画像の合成に使われるキー信号を記録あ
るいは伝送する方法は用意されていない。
更を加えず、その上でキー信号を記録・伝送できるよう
にするため、映像信号情報の一部を削減し、ここにキー
信号を記録する方式とした。キー信号は、複数ビットで
それを構成することもできるけれども、画像を合成する
際に他の映像と置き替わるか否かという情報だけを持て
ばよいので、1ビットでそれを構成することができる。
そこで、本実施例では、映像信号の中で一番重要度の低
い最下位ビット1y0を削減するようにした。ただし、
映像情報は8ビットに限定されるものでなく、任意のビ
ット数であって良い。
信号を含む映像信号の各ビットの割り当てを示す。映像
情報は、通常膨大なデータ量となるため、映像を記録・
伝送する際には、データ圧縮が行われることが多いが、
映像をデータ圧縮して伸長した場合、必ずしも元の原画
像どおりになるとは限らない。通常の映像信号であれ
ば、下位の側の数ビットが変化したとしても映像の再生
にはさほど問題とならない。しかし、キー信号が変化し
てしまうと、前景と背景を誤って再生してしまうことが
有り得る。そこで、この実施例では、データ圧縮して伸
長した場合には一番変化しにくい最上位ビット2k0の
位置にキー信号を割り当てる。
値を持つとき、その画素は画像合成の際に他の映像と置
き替わるので、該画素の映像情報は必要とならない。こ
のとき、映像信号のビット2y7〜2y1に値ゼロ(0)
を記録することに決めておけば、映像信号とキー信号と
の距離を離すことができ、映像信号をデータ圧縮伸長し
たときに元の原画像に対して誤差を持ったとしても、正
しくキー信号を再生することができる。
号を映像信号の中に含めて記録・伝送する際の符号化の
手順を図3を用いて説明する。ここで、背景であること
を示すキー信号を値ゼロ(ビット2k0=0)、前景で
あることを示すキー信号を値1(ビット2k0=1)と
決める。このようにしても、本発明の一般性は失われな
い。なぜなら、この割り当てが逆転しても、同様な方法
で本発明を実施することができるからである。従って、
本実施例では前記のとおりキー信号の意味を決定するこ
ととする。
映像情報301は、情報量を8ビットとすれば、0〜2
55という値を取ることが可能であり、該映像情報から
1ビット削減した映像情報302は、0〜127の値を
取り得る。前記画素が映像の中の前景に当たる場合、キ
ー信号として値1を持つので、最上位ビットに1が立
ち、前述のキー信号を含む映像信号の各ビットの割り当
てにしたがって、映像信号が値128〜255の範囲3
03に格納される。前記画素が映像の中の背景に当たる
場合、キー信号として値ゼロを持つとともに、画像合成
の際に不要となる映像情報もまたゼロとするように決め
たので、背景の映像信号304は値ゼロとなり、1〜1
27の値を取る情報は、符号化時には存在しなくなる。
場合、原画像との間に誤差が生じ、符号化時には存在し
なかった、1〜127の値を取る映像信号が復号によっ
て出現する。そこで、元の映像信号から誤差を持った前
記映像信号から、キー信号と映像情報を分離するための
復号化処理の手順を図4を用いて説明する。
て1〜127の範囲を取ることはあり得ない。しかし、
画像データを圧縮して記録・伝送し、該データを伸長し
た場合には、原画像との誤差が生じ、本来の前景映像情
報403として値128〜255を取っていた情報が1
27以下の値を取る場合401や、背景のキー信号とし
て、値ゼロを取っていた情報が1以上の値を取る場合4
02が現れる。
の映像情報を分離するためのしきい値400を決めてお
けば、該しきい値で背景を表すキー信号と前景の映像情
報をクリッピング407することで、背景を示すキー信
号406と、前景を示すキー信号を含んだ映像情報40
4とを分離することができる。前景であった場合には、
さらに前景であることを示す値1を持ったキー信号(ビ
ット2k0)を取り除き、さらに2倍に引き伸ばして元
の映像情報を復元する。キー信号と映像信号を分離する
時に使用するしきい値は、64、96、128などの値
を選択できるようにしておくと、既に符号化されてしま
った映像信号に対しても、復号化の時点で調整すること
ができる。
した場合の映像信号の変化と、その場合に起こり得る空
間的な現象について図5を用いて説明する。図5は、前
景504と背景503にその領域が画像合成の際に他の
映像と置き替わることを示すキー信号を持つ映像502
と、該映像の中の任意の一行501の映像信号レベルと
を図示したものである。
像信号505に着目すると、領域50b-50c間および
50d-50e間は前景となるので、128以上の値を持
っている。前記以外の領域50a-50b、50c-50d、
50e-50fは、背景となるため、背景のキー信号であ
ることを示す値ゼロを取っている。データ圧縮伸長され
た映像信号506は、原画像の映像信号に対して誤差を
持っている。誤差による情報の誤りを回避するために、
適当なしきい値509〜511を設定してこのしきい値
を用いてキー信号と映像信号を分離する。しかしなが
ら、背景と前景の境界においては、正しくキー信号と映
像信号を分離できない507、508のような場合が起
こり得る。
として、背景のキー信号の拡張をするか否かを復号化時
に選択できるようにしておく。背景のキー信号の拡張と
は、画像データを横方向に走査しながら、左右両隣の画
素のキー信号を参照し、該キー信号のどちらか一方でも
背景を表すキー信号であったなら、現在の画素のキー信
号も背景を表す値にしてしまうものである。これによ
り、背景と前景の境界で誤って再生されたキー信号を調
整することができる。
の一例を示すものである。図6において、キー信号許可
信号は入力映像信号がキー信号を含んだものであるかキ
ー信号を含まない通常の映像信号であるかを示す信号、
キー信号拡張許可信号はキー信号拡張の有無を指定する
信号、しきい値切り替え信号はキー信号と映像情報との
分離に用いるしきい値を切り替えるために用いる信号
で、これらの信号は前記映像信号を取り扱う者が知って
いるべき情報である。従って、前記信号は、入力映像信
号とは別に入力する必要がある。
ー信号許可信号が不許可(入力映像信号がキー信号を含
まない)を示している場合、入力された映像信号は映像
信号切り替え回路605で選択され、遅延回路607で
遅延されて、そのままYC−RGB変換回路611,合
成回路612へ供給される。このとき、キー信号切り替
え回路606では、不許可を示すキー信号許可信号によ
り、前景を表すキー信号が選ばれ、遅延回路608で遅
延させられた後、次段のキー信号拡張回路610に入力
される。前記キー信号は、遅延回路609でさらに遅延
されてキー信号拡張回路610に入力されるため、該回
路の3つの入力は全て前景を表すキー信号となり、キー
信号拡張許可信号は意味を持たず、従って、前景を表す
キー信号がそのまま合成回路612へ供給される。
キー信号を含んでいる)を示している場合には、8ビッ
トの入力映像信号は前述の復号化の手順に従って、しき
い値を用いてキー信号と映像信号とに分離される。ま
ず、クリッピング回路603で映像信号を128〜25
6の値にクリッピングする。この時、入力映像信号が1
〜127の値を持っているならば、クリッピング回路6
03はそれを128とみなす。クリッピングされた映像
信号は、補正回路604で128〜256の値が0〜2
54に対応するように補正される。この補正は、クリッ
ピング回路603でクリッピングされた値から「12
8」をひいて2倍するという演算によって行われる。
記補正後の映像情報が選択され、遅延回路607で遅延
されてYC−RGB変換回路611に供給されてY信
号,C信号からRGB信号への変換が行われる。そし
て、上記キー信号拡張回路610から出力されるキー信
号に基づいて、合成回路612において背景画像信号と
の合成が行われてCRT等のモニタ装置へ出力される。
には、同時に、入力映像信号からのキー信号の抽出も行
なわれる。すなわち、入力映像信号は比較回路602で
しきい値と比較される。このしきい値は、しきい値切り
替え回路601において、予め指定されるしきい値切り
替え信号により選択された値が用いられる。比較回路6
02は、入力映像信号としきい値との比較の結果、入力
映像信号がしきい値より大きかった場合には前景を表す
キー信号、入力映像信号がしきい値より小さかった場合
には背景を表すキー信号を出力する。該キー信号はキー
信号切り替え回路606で選択され、そのままキー信号
拡張回路610に入力されるか、もしくは遅延回路60
8または遅延回路608と609で遅延されてキー信号
拡張回路610に入力される。
画素のキー信号である。入力映像信号が横方向に走査し
ながら送られてくる場合には、キー信号切り替え回路6
06の出力と、遅延回路609の出力が左右両隣の画素
のキー信号となる。キー信号拡張回路610では、左右
両隣の画素のキー信号と現在の画素のキー信号とを参照
して、いずれも前景を表すキー信号だった場合にのみ前
景を表すキー信号を出力し、それ以外の場合には背景を
表すキー信号を出力することで、背景のキー信号の拡張
を行なっている。
記す)を、MPEG(Moving Picture Expert Group)
と呼ばれるビデオ規格に準拠したMPEGビデオデコー
ダ(動画像復号化装置)10を用いた動画像再生システ
ムに使用した実施例を示すブロック図である。
に示すようにCD−ROMに圧縮、符号化して記憶され
た動画像データを読み出すCD−ROMドライバ1と、
読み出されたデータから画像データと音声データを分離
するとともに制御情報を解読するマイクロコンピュータ
2と、分離された音声データを復号化するMPEGオー
ディオデコーダ3と、分離された動画像データを復号化
するMPEGビデオデコーダ10と、図6に示されてい
るように構成された映像信号処理回路60とから構成さ
れ、MPEGビデオデコーダ10で復号化された動画像
信号が本実施例の映像信号処理回路60を介してCRT
表示装置等のモニタへ、また復号化された音声信号はオ
ーディオアンプへそれぞれ送られる。この場合、背景画
像信号は、例えばマイクロコンピュータ2から与えるよ
うにすることができる。
実行するプログラムや固定データが格納された読出し専
用メモリ、5はマイクロコンピュータ2の作業領域を提
供する随時読出し書込み可能なメモリ、20は上記MP
EGビデオデコーダ10に接続され復号化された画像デ
ータを一時的に保持するバッファメモリ(フレームメモ
リ)である。
例に基づき具体的に説明したが、本発明は上記実施例に
限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で
種々変更可能であることはいうまでもない。例えば、上
記実施例では入力映像信号がディジタル信号である場合
について説明したが、入力映像信号がアナログ信号であ
る場合にも本発明を適用することができる。
と、従来のデータ圧縮伸長を行う記録、あるいは伝送方
式を変更することなく、映像の合成に使用するキー信号
を映像信号の一部として記録・伝送することが可能とな
り、しかも、データ圧縮伸長の際に生ずる誤差に影響さ
れずにキー信号を正しく再生することができる。
割り当てを示す図である。
場合の映像信号のビットの割り当てを示す図である。
する際の符号化の手順について示した図である。
と映像情報を分離する際の複号化の手順について示した
図である。
と映像情報を分離する際に問題となり得る空間的な現象
について示した図である。
ブロック図である。
PEGビデオデコーダを用いた動画像再生システムに使
用した場合の一実施例を示すブロック図である。
誤差 402:データ圧縮伸長による、背景を示すキー信号の
原画像からの誤差 403:前景を示すキー信号を含む映像情報 404:キー信号を分離した映像情報 405:再生した前景の映像情報 406:再生した背景を示すキー信号 407:クリッピング 501:映像中の任意の一行 502:キー信号を含む映像 503:背景 504:前景 505:原画像の映像信号 506〜508:データ圧縮伸長した画像の映像信号 509〜511:キー信号と映像信号を分離するしきい
値 50a〜50f:映像の横方向の位置 601〜610:回路の構成要素
Claims (5)
- 【請求項1】 動画像情報を符号化する際に、映像情報
の示し得る値の範囲において本来の映像信号の取る値
と、背景か否かを示すキー信号の値とが離れる様に映像
信号を所定の処理手順により変換し、その変換された映
像信号を高能率符号化して圧縮された映像信号を得、復
号化する際には復号処理後にキー信号と映像信号を分離
し、その後符号化時にほどこした変換の逆変換を施すこ
とを特徴とする動画像情報の圧縮伸長方法。 - 【請求項2】 上記復号化の際に、再生した画像と原画
像との間に誤差が生じた場合、映像信号とキー信号を分
離するためのしきい値を設け、該しきい値によって再生
画像とキー信号の調整を行なうようにしたことを特徴と
する請求項1に記載の動画像情報の圧縮伸長方法。 - 【請求項3】 上記しきい値を複数個用意し、該しきい
値のいずれかを選択して再生画像とキー信号の調整を行
なうようにしたことを特徴とする請求項2に記載の動画
像情報の圧縮伸長方法。 - 【請求項4】 両隣の画素のキー信号を参照し、該キー
信号のどちらか一方が背景を表すキー信号であった場合
に、現在の画素のキー信号を背景を表す値に変更するよ
うにしたことを特徴とする請求項1、2または3に記載
の動画像情報の圧縮伸長方法。 - 【請求項5】 少なくとも、入力画像信号から背景か否
かを示すキー信号を取り除いた映像信号を取り出すクリ
ッピング回路と、該クリッピング回路の出力信号を補正
して本来の映像信号の取り得る値の範囲の信号に補正す
る補正回路と、該補正回路により補正された映像信号を
表示装置に適した映像信号に変換する変換回路と、予め
設定されたしきい値と上記入力画像信号とを比較して入
力画像信号が上記キー信号を含む信号か否かを判定しそ
れに対応する内容を示すキー信号を出力する比較回路
と、該比較回路から出力されたキー信号に基づいて該キ
ー信号が背景であることを示しているときには背景を示
す映像信号を出力しキー信号が背景でないことを示して
いるときには上記変換回路からの映像信号を出力する合
成回路とを備えてなることを特徴とする映像信号処理装
置。
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