JPH0818952A - Image signal coder - Google Patents

Image signal coder

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JPH0818952A
JPH0818952A JP14424494A JP14424494A JPH0818952A JP H0818952 A JPH0818952 A JP H0818952A JP 14424494 A JP14424494 A JP 14424494A JP 14424494 A JP14424494 A JP 14424494A JP H0818952 A JPH0818952 A JP H0818952A
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frame
distribution state
amt
feature
intra
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Atsushi Shimizu
淳 清水
Yoshiyuki Yashima
由幸 八島
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Abstract

PURPOSE:To reduce the information quantity and to improve the image quality by setting properly quantization steps when quantization control is conducted adaptively depending on local property of an image in the high efficiency coding of a digital image signal. CONSTITUTION:A feature amt. is calculated for each small divided block. A frame feature amt. distribution state calculation means 3 checks the distribution state of a feature amt. of frames, and a frame feature amt. distribution state storage means 4 stores a frame feature amt. distribution state of plural preceding and succeeding frames. A current frame feature amt. distribution state estimate means 5 estimates a frame feature amt. distribution state of a coded object frame based on the frame feature amt. distribution states of the plural preceding or succeeding frames to be stored, and a quantization characteristic decision means 6 refers to the estimate to decide a quantization characteristic of coded object small blocks.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は,テレビジョン信号など
の高能率符号化において,限られた情報量を画像の局所
的性質に応じて適応的に割り当てることにより,復号さ
れた画像の画質を向上するための画像信号符号化装置に
関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention adaptively allocates a limited amount of information according to the local property of an image in high-efficiency coding of a television signal, etc. The present invention relates to an image signal encoding device for improving.

【0002】[0002]

【従来の技術】テレビジョン信号などの画像信号の高能
率符号化に際しては,符号化雑音が検知しやすい領域は
細かい量子化ステップで量子化し,符号化雑音が検知し
にくい領域は粗い量子化ステップで量子化する方法がよ
く用いられる。
2. Description of the Related Art In high-efficiency coding of image signals such as television signals, areas in which coding noise is easily detected are quantized in fine quantization steps, and areas in which coding noise are difficult to detect are coarse quantization steps. The method of quantizing is often used.

【0003】図5は,従来の符号化装置の例を説明する
ための図である。本例では,画像符号化装置として標準
的な動き補償と離散コサイン変換を使用した場合を想定
する。また,人間の視覚特性の一つとして画素値の変化
の少ない平坦な領域は少しでも画素値が変動すると目に
つき,画素値の変化が激しい領域は多少画素値が変動し
ても目立たないというマスキング効果があることから,
量子化ステップ決定のための特徴量としてフレーム内画
素値の分散を用いる場合を考える。
FIG. 5 is a diagram for explaining an example of a conventional encoding device. In this example, it is assumed that standard motion compensation and discrete cosine transform are used as the image encoding device. Also, as one of the human visual characteristics, a flat area where the pixel value changes little is noticeable when the pixel value fluctuates even a little, and a region where the pixel value changes drastically is inconspicuous even if the pixel value fluctuates slightly. Because it is effective,
Consider a case where the variance of pixel values in a frame is used as a feature amount for determining a quantization step.

【0004】まず,入力端子901から入力された画像
は,小ブロック分割部902にてN×Nの小ブロックに
分割される。小ブロックの画像信号903とフレームメ
モリ914に蓄えられている1フレーム前の画像信号と
から,動きベクトル検出部904において動きベクトル
905が求められ,この動きベクトル905を基にして
動き補償部906において動き補償が行われ,減算器9
07にて動き補償予測誤差信号908が求められた後,
その動き補償予測誤差信号908に対し,離散コサイン
変換部909で離散コサイン変換が行われる。
First, the image input from the input terminal 901 is divided into N × N small blocks by the small block dividing unit 902. A motion vector 905 is obtained in the motion vector detection unit 904 from the image signal 903 of the small block and the image signal of the previous frame stored in the frame memory 914. Based on the motion vector 905, the motion compensation unit 906 Motion compensation is performed and subtractor 9
After the motion compensation prediction error signal 908 is obtained at 07,
The discrete cosine transform unit 909 performs discrete cosine transform on the motion compensation prediction error signal 908.

【0005】一方,小ブロック分割された画像信号90
3に対して,フレーム内分散算出部915において以下
の計算によりフレーム内分散916が求められ,量子化
ステップ計算部917へ送られる。
On the other hand, an image signal 90 divided into small blocks
For 3, the intra-frame variance calculation unit 915 obtains the intra-frame variance 916 by the following calculation and sends it to the quantization step calculation unit 917.

【0006】 V=Σj Σi (sij−sM 2 /(N×N) ただし,sijは小ブロック内の画素値,sM はその平均
を表す。また,Σj はj=1からNまでの総和,Σi
i=1からNまでの総和を表す。
V = Σ j Σ i (s ij −s M ) 2 / (N × N) where s ij is the pixel value in the small block, and s M is the average thereof. Further, Σ j represents the total sum from j = 1 to N, and Σ i represents the total sum from i = 1 to N.

【0007】次に,量子化ステップ計算部917におい
て,符号化対象フレームのフレーム内分散の平均値の代
わりに,符号化対象フレームの直前に符号化したフレー
ムのフレーム内分散の平均値V′M を用いて,各小ブロ
ック毎に求められるフレーム内分散(V)916の大小
判定が行われる。この大小関係を表すパラメータAは,
次式より計算される。
Next, in the quantization step calculation unit 917, instead of the average value of the intra-frame variance of the encoding target frame, the average value of the intra-frame variance of the frame encoded immediately before the encoding target frame V'M Is used to determine the magnitude of the intra-frame variance (V) 916 obtained for each small block. The parameter A representing this magnitude relation is
Calculated from the following formula.

【0008】 A=(2・V+V′M )/(V+2・V′M ) Aは,各小ブロック毎に求められるフレーム内分散
(V)916が符号化対象フレームの直前に符号化した
フレームのフレーム内分散の平均値V′M より小さい場
合には,0.5を最小値として1.0より小さい値とな
り,各小ブロック毎に求められるフレーム内分散(V)
916が符号化対象フレームの直前に符号化したフレー
ムのフレーム内分散の平均値V′M より大きい場合に
は,2.0を最大値として1.0より大きい値となる。
A = (2 · V + V ′ M ) / (V + 2 · V ′ M ) A is the value of the frame encoded by the intra-frame variance (V) 916 obtained for each small block immediately before the encoding target frame. When the average value of the intra-frame variance is smaller than V ′ M , the minimum value is 0.5 and the value is smaller than 1.0.
When 916 is larger than the average value V ′ M of the intra-frame variance of the frame encoded immediately before the encoding target frame, the maximum value is 2.0 and the value is larger than 1.0.

【0009】そして,一定のビットレートで符号化デー
タを出力するためにバッファメモリ占有量918から求
められる量子化ステップQは,Aにより補正され,実際
に用いられる量子化ステップQact が決定される。
Then, the quantization step Q obtained from the buffer memory occupation amount 918 for outputting the encoded data at a constant bit rate is corrected by A, and the quantization step Q act actually used is determined. .

【0010】Qact =A・Q バッファメモリ占有量918から求められる量子化ステ
ップQをAにて補正することにより,各小ブロック毎に
求められるフレーム内分散(V)916が大きい場合は
粗い量子化ステップを設定し,小さい部分は細かく設定
する処理がなされる。
Q act = A · Q By correcting the quantization step Q obtained from the buffer memory occupation amount 918 with A, a coarse quantum is obtained when the intra-frame variance (V) 916 obtained for each small block is large. The process of setting the conversion step and finely setting the small part is performed.

【0011】決定された量子化ステップ(Qact )91
9を使って,離散コサイン変換係数920は量子化部9
10で量子化され,可変長符号化部921で可変長符号
化された後,バッファメモリ922に入力され,一定の
ビットレートで符号化データ出力端子923に出力され
る。
The determined quantization step (Q act ) 91
9, the discrete cosine transform coefficient 920 is used by the quantizer 9
After being quantized by 10, variable-length coding is performed by the variable-length coding unit 921, it is input to the buffer memory 922 and is output to the encoded data output terminal 923 at a constant bit rate.

【0012】また,量子化された離散コサイン変換係数
は逆量子化部911にて逆量子化,逆離散コサイン変換
部912で逆離散コサイン変換された後,動き補償され
た前フレームのデータと加算器913で加算され,次フ
レームの動き補償予測のためにフレームメモリ914に
蓄えられる。さらに,フレーム内分散平均値算出部92
4において,符号化対象フレームのフレーム内分散の平
均値を算出し,次に符号化されるフレームのフレーム内
分散の平均値の推定値として用いられる。
The quantized discrete cosine transform coefficient is inversely quantized by an inverse quantizer 911 and inverse discrete cosine transform by an inverse discrete cosine transform unit 912, and then added with the motion-compensated previous frame data. It is added in the unit 913 and stored in the frame memory 914 for motion compensation prediction of the next frame. Further, the intra-frame variance average calculation unit 92
In 4, the average value of the intra-frame variance of the frame to be encoded is calculated and used as an estimated value of the average value of the intra-frame variance of the frame to be encoded next.

【0013】このような方法によれば,画素値が平坦な
部分を細かく,変化の激しい部分は粗く量子化できるた
め,限られた情報量をマスキング効果に合わせて配分す
ることが可能となり,結果として符号化画像の画質を向
上させることができる。また,直前に符号化したフレー
ムのフレーム内分散の平均値を,符号化対象フレームの
フレーム内分散の平均値の予測値として用いるため,符
号化を行う前に,符号化対象フレームに対するフレーム
内分散の平均値を予め求める必要がない。
According to such a method, a portion having a flat pixel value can be finely quantized and a portion having a large change can be roughly quantized, so that a limited amount of information can be distributed according to the masking effect. As a result, the quality of the encoded image can be improved. In addition, since the average value of the intra-frame variance of the frame encoded immediately before is used as the predicted value of the average value of the intra-frame variance of the encoding target frame, the intra-frame variance of the encoding target frame is calculated before encoding. It is not necessary to obtain the average value of

【0014】[0014]

【発明が解決しようとする課題】従来の方法では,符号
化対象フレームの特徴量の分布状態として,直前に符号
化したフレームの特徴量の分布状態を推定値として使用
しているが,フレーム間で特徴量の分布状態が大きく変
化している場合,直前に符号化したフレームと符号化対
象フレームとで特徴量の分布状態が大きく異なることに
より推定が外れるという問題があった。
In the conventional method, the distribution state of the feature amount of the immediately preceding frame is used as the estimated value as the distribution state of the feature amount of the encoding target frame. When the distribution state of the feature quantity significantly changes in, there is a problem that the estimation is missed because the distribution state of the feature quantity is greatly different between the frame immediately before encoding and the encoding target frame.

【0015】例として,図6にフレーム内分散の平均値
がフレーム間で大きく変化している場合を示す。図6に
示すように,フレーム間で特徴量の分布状態が大きく変
化している場合の量子化制御は以下のように行われる。
As an example, FIG. 6 shows a case where the average value of the intra-frame variance greatly changes between frames. As shown in FIG. 6, the quantization control in the case where the distribution state of the feature amount greatly changes between frames is performed as follows.

【0016】まず,図7(A)のように,推定値として
用いられる直前に符号化したフレームのフレーム内分散
の平均値が,符号化対象フレームのフレーム内分散の平
均値に比べ小さい場合,もし符号化対象フレームのフレ
ーム内分散の平均値を用いたとすれば,細かい量子化が
行われるように設定すべき小ブロックの一部が,推定値
として直前に符号化したフレームのフレーム内分散の平
均値を用いることにより,粗い量子化が行われてしまう
場合がある。
First, as shown in FIG. 7A, when the average value of the intra-frame variance of the immediately preceding coded frame used as an estimated value is smaller than the average value of the intra-frame variance of the frame to be coded, If the average value of the intra-frame variance of the frame to be coded is used, a part of the small blocks that should be set so that fine quantization is performed is an estimated value of the intra-frame variance of the immediately preceding frame. Coarse quantization may be performed by using the average value.

【0017】また,逆に図7(B)のように,推定値と
して用いられる直前に符号化したフレームのフレーム内
分散の平均値が,符号化対象フレームのフレーム内分散
の平均値に比べ大きい場合,もし符号化対象フレームの
フレーム内分散の平均値を用いたとすれば,粗い量子化
が行われるように設定すべき小ブロックの一部が,推定
値として直前に符号化したフレームのフレーム内分散の
平均値を用いることにより,細かい量子化が行われてし
まう場合がある。
On the contrary, as shown in FIG. 7B, the average value of the intra-frame variance of the immediately preceding coded frame used as an estimated value is larger than the average value of the intra-frame variance of the frame to be coded. In this case, if the average value of the intra-frame variance of the frame to be encoded is used, a part of the small blocks that should be set so that coarse quantization is performed is an estimated value within the frame of the immediately preceding frame. Fine quantization may be performed by using the average value of the variances.

【0018】このように,直前に符号化したフレームの
特徴量の分布状態と符号化対象フレームの特徴量の分布
状態が大きく異なるような画像信号の場合,不適切な量
子化ステップが設定され,量子化制御が適切に働かない
という問題があった。
As described above, in the case of an image signal in which the distribution state of the feature amount of the immediately preceding encoded frame and the distribution state of the feature amount of the encoding target frame are significantly different, an inappropriate quantization step is set, There is a problem that the quantization control does not work properly.

【0019】[0019]

【課題を解決するための手段】本発明は,この問題点を
解決するためになされたものであって,以下に述べるよ
うな手段を備える。
The present invention has been made to solve this problem, and is provided with the means described below.

【0020】図1は,本発明の原理ブロック図である。
まず,小ブロック分割手段1は,テレビジョン信号等の
ディジタル画像信号を入力し,符号化対象フレームの画
像データを小ブロックに分割する。小ブロック特徴量算
出手段2は,分割された小ブロック毎にその小ブロック
の性質を表す特徴量を算出する。フレーム特徴量分布状
態算出手段3は,小ブロック特徴量算出手段2の結果か
ら1フレームに渡っての特徴量の分布状態を調べ,その
結果をフレーム特徴量分布状態記憶手段4に格納する。
フレーム特徴量分布状態記憶手段4には,過去または未
来の複数のフレームの特徴量の分布状態が記憶されるこ
とになる。
FIG. 1 is a block diagram of the principle of the present invention.
First, the small block dividing means 1 inputs a digital image signal such as a television signal and divides the image data of the encoding target frame into small blocks. The small block feature amount calculation means 2 calculates a feature amount representing the property of each of the divided small blocks. The frame feature amount distribution state calculation means 3 checks the distribution state of the feature amount over one frame from the result of the small block feature amount calculation means 2, and stores the result in the frame feature amount distribution state storage means 4.
The frame feature amount distribution state storage means 4 stores the feature amount distribution states of a plurality of past or future frames.

【0021】現フレーム特徴量分布状態推定手段5は,
フレーム特徴量分布状態記憶手段4に記憶されている過
去または未来の複数のフレームの特徴量の分布状態か
ら,符号化対象フレームの特徴量の分布状態を推定す
る。量子化特性決定手段6は,推定された符号化対象フ
レームの特徴量の分布状態と,小ブロック特徴量算出手
段2により符号化対象フレーム中の各小ブロック毎に求
められる特徴量とを参照することにより,符号化対象小
ブロックの量子化特性を決定する。
The current frame feature quantity distribution state estimating means 5 is
The distribution state of the feature quantity of the encoding target frame is estimated from the distribution states of the feature quantities of a plurality of past or future frames stored in the frame feature quantity distribution state storage unit 4. The quantization characteristic determining unit 6 refers to the estimated distribution of the feature amount of the encoding target frame and the feature amount obtained by the small block feature amount calculating unit 2 for each small block in the encoding target frame. Thus, the quantization characteristic of the small block to be encoded is determined.

【0022】量子化手段7は,量子化特性決定手段6に
よって決定された量子化特性に従って小ブロック毎の量
子化を行う。可変長符号化手段8は,その結果について
符号化を行う。
The quantizing means 7 quantizes each small block according to the quantizing characteristic determined by the quantizing characteristic determining means 6. The variable length coding means 8 codes the result.

【0023】[0023]

【作用】本発明では,符号化対象フレームより以前に符
号化された過去または未来の複数のフレームの特徴量の
分布状態を記憶しておく。次に,図2に示すように,符
号化対象フレームの特徴量の分布状態推定値を,記憶し
ておいた過去または未来の複数のフレームの特徴量の分
布状態を用いて推定する。
In the present invention, the distribution state of the characteristic quantities of a plurality of past or future frames encoded before the encoding target frame is stored. Next, as shown in FIG. 2, the estimated distribution value of the characteristic amount of the encoding target frame is estimated using the stored characteristic amount distribution states of a plurality of past or future frames.

【0024】D′n =f(Dn-i ,…,Dn-1
n+1 ,…,Dn+j ) ここで,D′n は符号化対象フレームの特徴量の分布状
態推定値,Dk は既に符号化された過去または未来のフ
レームの特徴量の分布状態,i,jは,それぞれ符号化
対象フレームの特徴量分布状態の推定に用いる過去およ
び未来のフレーム数を表す。
D' n = f (D ni , ..., D n-1 ,
D n + 1 , ..., D n + j ) Here, D ′ n is a distribution state estimation value of the feature amount of the encoding target frame, and D k is a distribution of the feature amount of the already encoded past or future frame. The states, i, and j respectively represent the past and future number of frames used for estimating the feature amount distribution state of the encoding target frame.

【0025】このようにすれば,符号化対象フレームの
特徴量の分布状態を推定する際,符号化対象フレームの
特徴量の分布状態と推定値との誤差を小さくすることが
できる。
With this configuration, when estimating the distribution of the feature quantity of the coding target frame, the error between the distribution of the feature quantity of the coding target frame and the estimated value can be reduced.

【0026】[0026]

【実施例】図3は本発明の実施例のブロック構成を示す
図である。本実施例では,画像符号化方法としてMPE
G2等で用いられるような動き補償+離散コサイン変換
符号化を使用し,特徴量としてフレーム内分散,分布状
態の指標としてフレーム全体での平均値を用い,符号化
対象フレームの輝度分散の平均値を,直前に符号化され
た2フレームのフレーム内分散の平均値から線形近似に
より推定する場合を想定する。また,過去からの動き補
償のみを用いるフレーム(以下,Pピクチャという)と
過去および未来からの動き補償を用いるフレーム(以
下,Bピクチャという)を以下のような構造で符号化を
する場合とする。
FIG. 3 is a diagram showing a block configuration of an embodiment of the present invention. In this embodiment, MPE is used as an image encoding method.
Using motion compensation + discrete cosine transform coding as used in G2 etc., using the intra-frame variance as the feature quantity and the average value of the entire frame as the index of the distribution state, the average value of the luminance variance of the coding target frame It is assumed that is estimated by linear approximation from the average value of the intraframe variances of the two frames encoded immediately before. Further, it is assumed that a frame using only motion compensation from the past (hereinafter referred to as P picture) and a frame using motion compensation from past and future (hereinafter referred to as B picture) are encoded with the following structure. .

【0027】 …Bn-2 n-1 n-1 n n n+1 n+1 n+2 n+2 n+3 … また,実際の符号化の順序は以下の通りとする。 …Pn-1 n-2 n n-1 n+1 n n+2 n+1 n+3 n+2 … まず,入力端子101から入力された画像は,小ブロッ
ク分割部102にてN×Nの小ブロックに分割される。
小ブロックの画像信号103とフレームメモリ114に
蓄えられている1フレーム前の画像信号とから,動きベ
クトル検出部104において動きベクトル105が求め
られ,この動きベクトル105を基にして動き補償部1
06において動き補償が行われ,減算器107にて動き
補償予測誤差信号108が求められた後,動き補償予測
誤差信号108に対し,離散コサイン変換部109で離
散コサイン変換が行われる。
B n-2 P n-1 B n-1 P n B n P n + 1 B n + 1 P n + 2 B n + 2 P n + 3 ... Also, the actual encoding order is It is as follows. ... P n-1 B n-2 P n B n-1 P n + 1 B n P n + 2 B n + 1 P n + 3 B n + 2 First, the image input from the input terminal 101 is The small block dividing unit 102 divides into N × N small blocks.
A motion vector 105 is obtained by the motion vector detection unit 104 from the image signal 103 of a small block and the image signal of one frame before stored in the frame memory 114. Based on this motion vector 105, the motion compensation unit 1
After motion compensation is performed at 06, the motion compensation prediction error signal 108 is obtained by the subtractor 107, and then the discrete cosine transform unit 109 performs discrete cosine transform on the motion compensation prediction error signal 108.

【0028】一方,小ブロック分割された画像信号10
3に対してフレーム内分散算出部115において以下の
計算によりフレーム内分散116が求められ,量子化ス
テップ計算部117へ送られる。
On the other hand, the image signal 10 divided into small blocks
With respect to 3, the intraframe variance calculation unit 115 obtains the intraframe variance 116 by the following calculation and sends it to the quantization step calculation unit 117.

【0029】 V=Σj Σi (sij−sM 2 /(N×N) ただし,sijは小ブロック内の画素値,sM はその平均
を表す。また,Σj はj=1からNまでの総和,Σi
i=1からNまでの総和を表す。
V = Σ j Σ i (s ij −s M ) 2 / (N × N) where s ij is the pixel value in the small block, and s M is the average thereof. Further, Σ j represents the total sum from j = 1 to N, and Σ i represents the total sum from i = 1 to N.

【0030】続いて,フレーム内分散平均値推定部12
5において,フレーム内分散平均値メモリ127〜12
8に記憶されている符号化対象フレームの直前に符号化
された2フレームのフレーム内分散の平均値Dn-1 ,D
n-2 から,線形近似より符号化対象フレームのフレーム
内分散の平均値が推定される。この線形近似は次のよう
に行われる。
Subsequently, the intra-frame variance average value estimation unit 12
5, in-frame variance average value memories 127 to 12
Average values D n−1 , D of intra-frame variances of the two frames encoded immediately before the encoding target frame stored in
From n-2 , the average value of the intra-frame variance of the coding target frame is estimated by linear approximation. This linear approximation is performed as follows.

【0031】まず,Pピクチャの場合には,符号化対象
フレームをPn とすると,直前に符号化された2フレー
ムはDn-2 =Pn-1 およびDn-1 =Bn-2 となる。よっ
て,このPn-1 ,Bn-2 のフレーム内分散の平均値から
Pnを線形近似して推定する。図4(A)にPピクチャ
の場合のフレーム内分散の平均値の推定方法を示す。同
図から明らかなように,推定値D′Pnは次式から求めら
れる。
First, in the case of a P picture, assuming that the encoding target frame is P n , the immediately preceding two frames are D n-2 = P n-1 and D n-1 = B n-2. Becomes Therefore, D Pn is linearly approximated and estimated from the average value of the intra - frame variances of P n-1 and B n-2 . FIG. 4A shows a method of estimating the average value of the intraframe variance in the case of P pictures. As is clear from the figure, the estimated value D' Pn is obtained from the following equation.

【0032】D′Pn=−2・DBn-2+3・DPn-1 また,Bピクチャの場合には,符号化対象フレームをB
n とすると,直前に符号化された2フレームはDn-2
n-1 およびDn-1 =Pn+1 となる。よって,このB
n-1 ,Pn+1 のフレーム内分散の平均値からDBnを線形
近似して推定する。図4(B)にBピクチャの場合のフ
レーム内分散の平均値の推定方法を示す。同図から明ら
かなように,推定値D′Bnは次式から求められる。
D' Pn = -2.D Bn-2 + 3.D Pn-1 In the case of a B picture, the encoding target frame is B
If n , the immediately preceding two frames are D n-2 =
B n-1 and D n-1 = P n + 1 . Therefore, this B
D Bn is linearly approximated and estimated from the average value of the intra-frame variances of n−1 and P n + 1 . FIG. 4B shows a method of estimating the average value of the intraframe variance in the case of a B picture. As is clear from the figure, the estimated value D' Bn is obtained from the following equation.

【0033】D′Bn=(DBn-1+2・DPn+1)/3 次に,量子化ステップ計算部117において,フレーム
内分散平均値推定部125にて推定された符号化対象フ
レームのフレーム内分散平均値の推定値(D′ n )12
6を用いて,各小ブロック毎に求められるフレーム内分
散Vの大小判定が行われる。この大小関係を表すパラメ
ータAは,次式より計算される。
D 'Bn= (DBn-1+ 2 · DPn + 1) / 3 Next, in the quantization step calculation unit 117, the frame
The encoding target frame estimated by the inner variance average value estimation unit 125
Estimated value (D ' n) 12
Using 6 to find the inside of the frame for each small block
The magnitude of the dispersion V is determined. Parameters that express this magnitude relationship
Data A is calculated by the following equation.

【0034】 A=(2・V+D′n )/(V+2・D′n ) Aは,各小ブロック毎に求められるフレーム内分散
(V)116が符号化対象フレームのフレーム内分散平
均値の推定値(D′n )126より小さい場合には,
0.5を最小値として1.0より小さい値となり,各小
ブロック毎に求められるフレーム内分散(V)116が
符号化対象フレームのフレーム内分散平均値の推定値
(D′n )126より大きい場合には,2.0を最大値
として1.0より大きい値となる。このAにより,バッ
ファメモリ占有量118から求まる量子化ステップQは
補正され,実際に用いられる量子化ステップ(Qact
119が決定される。
A = (2 · V + D ′ n ) / (V + 2 · D ′ n ) A is the estimation of the intra-frame variance average value of the target frame for which the intra-frame variance (V) 116 obtained for each small block is If the value is smaller than (D ' n ) 126,
The minimum value of 0.5 is smaller than 1.0, and the intra-frame variance (V) 116 obtained for each small block is calculated from the estimated intra-frame variance average value (D ′ n ) 126 of the encoding target frame. If it is larger, the maximum value is 2.0 and the value is larger than 1.0. The quantization step Q obtained from the buffer memory occupation amount 118 is corrected by this A, and the quantization step (Q act ) actually used
119 is determined.

【0035】Qact =A・Q バッファメモリ占有量118から求められる量子化ステ
ップQをAにて補正することにより,各小ブロック毎に
求められるフレーム内分散(V)116が大きい部分は
粗い量子化ステップを設定し,小さい部分は細かく設定
する処理がなされる。
Q act = A · Q By correcting the quantization step Q obtained from the buffer memory occupancy amount 118 with A, a portion having a large intra-frame variance (V) 116 obtained for each small block is a rough quantum. The process of setting the conversion step and finely setting the small part is performed.

【0036】決定された量子化ステップ(Qact )11
9を使って,離散コサイン変換係数120は量子化部1
10で量子化され,可変長符号化部121で可変長符号
化された後,バッファメモリ122に入力され,一定の
ビットレートで符号化データ出力端子123に出力され
る。
The determined quantization step (Q act ) 11
9, the discrete cosine transform coefficient 120 is used by the quantizer 1
After being quantized by 10 and variable-length coded by the variable-length coding unit 121, it is input to the buffer memory 122 and output to the encoded data output terminal 123 at a constant bit rate.

【0037】また,量子化された離散コサイン変換係数
は逆量子化部111にて逆量子化,逆離散コサイン変換
部112で逆離散コサイン変換された後,動き補償され
た前フレームのデータと加算器113で加算され,次フ
レームの動き補償予測のためにフレームメモリ114に
蓄えられる。
The quantized discrete cosine transform coefficient is inversely quantized by the inverse quantizer 111, inverse discrete cosine transform by the inverse discrete cosine transform unit 112, and then added with the motion-compensated previous frame data. It is added by the device 113 and stored in the frame memory 114 for motion compensation prediction of the next frame.

【0038】また,フレーム先頭検出部129におい
て,符号化対象フレームの入力が検出されると,スイッ
チ130〜131が閉じられ,フレーム内分散平均値メ
モリ127に記憶されている2フレーム前に符号化され
たフレームのフレーム内分散平均がフレーム内分散平均
値メモリ128に転送され,フレーム内分散平均値メモ
リ127には,フレーム内分散平均値算出部124によ
り算出された直前に符号化されたフレームのフレーム内
分散平均値が記憶される。
Further, when the frame head detecting section 129 detects the input of the frame to be encoded, the switches 130 to 131 are closed, and the encoding is performed two frames before stored in the intra-frame variance average value memory 127. The intra-frame variance average of the thus-generated frames is transferred to the intra-frame variance average value memory 128, and the intra-frame variance average value memory 127 stores the immediately preceding encoded frame calculated by the intra-frame variance average value calculation unit 124. The intraframe variance average value is stored.

【0039】以上述べた実施例では,画像信号符号化方
法を動き補償+離散コサイン変換符号化,特徴量をフレ
ーム内分散,特徴量の分布状態の指標を平均値とした
が,これにとらわれるものではない。さらに,推定に用
いる過去または未来のフレームとその数,符号化対象フ
レームの特徴量の分布状態推定方法,量子化制御パラメ
ータの算出法についても,本発明の実施にあたっては任
意に定めることができる。
In the embodiment described above, the image signal coding method is motion compensation + discrete cosine transform coding, the feature quantity is the intra-frame variance, and the index of the distribution state of the feature quantity is the average value. is not. Further, the past or future frames used for estimation and the number thereof, the method of estimating the distribution state of the feature amount of the encoding target frame, and the method of calculating the quantization control parameter can be arbitrarily determined in the implementation of the present invention.

【0040】[0040]

【発明の効果】以上説明したように,本発明によれば,
画像信号の局所的な特徴に対して,適応的に量子化制御
を行う際に,予め符号化対象フレームの特徴量の分布状
態を求めることなく,劣化の目立ちやすい領域と劣化の
目立たない領域に対して適切な量子化ステップの設定が
可能となる。結果として,劣化の目立ちやすい領域で
は,細かい量子化を行うことで劣化を目立たなくするこ
とができ,逆に劣化の目立たない領域では粗い量子化を
行うことで情報量を削減できるため,一定の情報量のも
とで視覚的な劣化が低減でき,画質を向上させることが
可能となる。
As described above, according to the present invention,
When adaptively performing quantization control on the local features of the image signal, it is possible to divide into regions where deterioration is prominent and regions where deterioration is not conspicuous without obtaining the distribution state of the feature quantities of the encoding target frame in advance. On the other hand, it becomes possible to set an appropriate quantization step. As a result, in a region where deterioration is apt to be noticed, deterioration can be made inconspicuous by performing fine quantization, and conversely, in a region in which deterioration is not noticeable, the amount of information can be reduced by performing coarse quantization, so that a certain amount of information can be obtained. Visual deterioration can be reduced based on the amount of information, and image quality can be improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の原理ブロック図である。FIG. 1 is a principle block diagram of the present invention.

【図2】符号化対象フレームの特徴量の分布状態の推定
値を説明する図である。
FIG. 2 is a diagram illustrating an estimated value of a distribution state of feature quantities of a frame to be encoded.

【図3】本発明の実施例におけるブロック構成図であ
る。
FIG. 3 is a block diagram of an embodiment of the present invention.

【図4】フレーム内分散の平均値の推定方法を説明する
図である。
FIG. 4 is a diagram illustrating a method of estimating an average value of intra-frame variance.

【図5】従来の符号化装置の構成例を示す図である。[Fig. 5] Fig. 5 is a diagram illustrating a configuration example of a conventional encoding device.

【図6】特徴量の分布状態の変化と推定値を示す図であ
る。
FIG. 6 is a diagram showing changes in distribution of feature quantities and estimated values.

【図7】特徴量の分布状態の予測誤差による量子化制御
への影響を示す図である。
FIG. 7 is a diagram showing an influence of a prediction error of a distribution state of feature quantities on quantization control.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 小ブロック分割手段 2 小ブロック特徴量算出手段 3 フレーム特徴量分布状態算出手段 4 フレーム特徴量分布状態記憶手段 5 現フレーム特徴量分布状態推定手段 6 量子化特性決定手段 7 量子化手段 8 可変長符号化手段 101 入力端子 102 小ブロック分割部 103 小ブロックの画像信号 104 動きベクトル検出部 105 動きベクトル 106 動き補償部 107 減算器 108 動き補償予測誤差信号 109 離散コサイン変換部 110 量子化部 111 逆量子化部 112 逆離散コサイン変換 113 加算器 114 フレームメモリ 115 フレーム内分散算出部 116 フレーム内分散 117 量子化ステップ計算部 118 バッファメモリ占有量 119 量子化ステップ 120 離散コサイン変換係数 121 可変長符号化部 122 バッファメモリ 123 出力端子 124 フレーム内分散平均値算出部 125 フレーム内分散平均値推定部 126 フレーム内分散平均値の推定値 127〜128 フレーム内分散平均値メモリ 129 フレーム先頭検出部 130〜131 スイッチ 1 small block dividing means 2 small block feature amount calculating means 3 frame feature amount distribution state calculating means 4 frame feature amount distribution state storing means 5 current frame feature amount distribution state estimating means 6 quantization characteristic determining means 7 quantizing means 8 variable length Encoding means 101 Input terminal 102 Small block division unit 103 Small block image signal 104 Motion vector detection unit 105 Motion vector 106 Motion compensation unit 107 Subtractor 108 Motion compensation prediction error signal 109 Discrete cosine transform unit 110 Quantization unit 111 Inverse quantum Optimizer 112 Inverse Discrete Cosine Transform 113 Adder 114 Frame Memory 115 Intraframe Variance Calculator 116 Intraframe Variance 117 Quantization Step Calculator 118 Buffer Memory Occupancy 119 Quantization Step 120 Discrete Cosine Transform Coefficient 121 Variable Length Coding 1 22 buffer memory 123 output terminal 124 intra-frame variance average value calculation unit 125 intra-frame variance average value estimation unit 126 intra-frame variance average value estimation value 127 to 128 intra-frame variance average value memory 129 frame head detection unit 130 to 131 switch

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ディジタル画像信号に対し,画像データ
の特徴量の分布状態に従って量子化特性を変化させて符
号化を行う画像信号符号化装置において,符号化対象フ
レームの画像データを小ブロックに分割する手段と,小
ブロック毎にその小ブロックの性質を表す特徴量を求め
る手段と,1フレームに渡っての特徴量の分布状態を調
べて記憶する手段と,過去または未来の複数のフレーム
の特徴量の分布状態から符号化対象フレームの特徴量の
分布状態を推定する手段と,推定された符号化対象フレ
ームの特徴量の分布状態と符号化対象フレーム中の各小
ブロック毎に求められる特徴量を参照することにより,
符号化対象小ブロックの量子化特性を決定する手段とを
有することを特徴とする画像信号符号化装置。
1. An image signal encoding apparatus for encoding a digital image signal by changing a quantization characteristic according to a distribution state of feature amounts of image data, and dividing the image data of an encoding target frame into small blocks. Means, a means for obtaining a feature amount representing the property of the small block for each small block, a means for checking and storing the distribution state of the feature amount over one frame, and a feature of a plurality of past or future frames Means for estimating the distribution state of the feature amount of the encoding target frame from the distribution state of the amount, and the estimated distribution state of the feature amount of the encoding target frame and the feature amount obtained for each small block in the encoding target frame By referring to
An image signal coding apparatus, comprising: means for determining a quantization characteristic of a small block to be coded.
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US6243417B1 (en) 1996-12-12 2001-06-05 Sony Corporation Device and method for encoding image data, and image data transmission method
CN100452825C (en) * 2005-03-25 2009-01-14 富士施乐株式会社 Decoding device, distribution estimation method, decoding method and programs thereof
US8259796B2 (en) 2006-06-23 2012-09-04 Canon Kabushiki Kaisha Image coding apparatus and image coding method

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