JPH0818979A - 画像処理装置 - Google Patents

画像処理装置

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JPH0818979A
JPH0818979A JP6144607A JP14460794A JPH0818979A JP H0818979 A JPH0818979 A JP H0818979A JP 6144607 A JP6144607 A JP 6144607A JP 14460794 A JP14460794 A JP 14460794A JP H0818979 A JPH0818979 A JP H0818979A
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Masato Kato
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 符号化データ中に訂正不能な誤りが発生した
場合であっても、画質の劣化の少ない画像を得ることが
可能な画像処理装置を提供する。 【構成】 画像処理装置は、互いに異なる複数の符号化
モードによりブロック符号化された画像信号及び前記ブ
ロックについての符号化モードを示すモード情報を入力
する入力手段と、前記モード情報の誤りを検出する誤り
検出手段と、前記誤りモード情報に応じたブロックの周
囲ブロックのモード情報を用いて、前記誤りモード情報
に対してモード情報を発生する発生手段と、前記発生手
段により発生されたモード情報に基づいて前記画像信号
を復号可能な復号手段とを備えて構成されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像信号処理装置に関
し、特には、画像信号を符号化して伝送し、受信側で復
号化することにより再生画像を得る装置に関する。
【0002】
【従来の技術】動画像のデジタル伝送の分野にあって
は、画像符号化技術の研究が盛んに行われ、低いデータ
レートでも良好な画像伝送が行える動き補償予測符号化
を用いた画像信号を復号化することにより再生画像を得
る装置が実現されている。
【0003】この種の装置にて扱われる画像データは、
1画面の画像データを同じ画面内のデータのみで符号化
するフィールド内符号化,時間的に異なる画面とのフィ
ールド間及びフレーム間差分データを符号化する予測符
号化等を用いて符号化されている。
【0004】このように符号化された画像データ及び符
号化モードデータを伝送路を介して伝送し、受信側で復
号する際には伝送路中でデータに発生した誤りを訂正し
て復号を行っている。しかしながら、このような誤り訂
正によっても訂正できない誤りが発生することがある。
誤りが訂正できない場合、訂正不能な誤りが符号化画像
データ及び符号化モードのどちらであっても復号装置で
は画像データを正しく復号できない。そこで、このよう
な場合には訂正不能な符号化画像データまたは符号化モ
ードデータを所定のデータに強制的に置き換えて修整を
おこなっている。
【0005】
【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
のような装置においては、訂正不能な誤りが符号化モー
ドデータに発生した場合、特定の符号化モードにして修
整を行っている。そして、修整された画像が次の画面以
降の復号化の際の基準画像となるため実際の基準画像と
は異なることが多く、実際の画像データとの誤差が復号
された画像に対して現れてしまい、再生画像の劣化につ
ながっていた。
【0006】前記課題を考慮して、本発明は、符号化デ
ータ中に訂正不能な誤りが発生した場合であっても、画
質の劣化の少ない画像を得ることの可能な画像処理装置
を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】従来抱えている課題を解
決し、前記目的を達成するため、本発明は、互いに異な
る複数の符号化モードによりブロック符号化された画像
信号及び前記ブロックについての符号化モードを示すモ
ード情報を入力する入力手段と、前記モード情報の誤り
を検出する検出する誤り検出手段と、前記誤りモード情
報に応じたブロックの周囲ブロックのモード情報を用い
て、前記誤りモード情報に対してモード情報を発生する
発生手段と、前記発生手段により発生されたモード情報
に基づいて前記画像信号を復号可能な復号手段とを備え
て構成されている。
【0008】
【作用】本発明はこのように構成したので、伝送路上で
訂正不能な誤りが発生した場合でも画質劣化の少ない再
生画像を得ることができる。
【0009】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を用いて詳細に
説明する。
【0010】図1は本発明の実施例としての符号化装置
及び復号化装置の構成を示すブロック図である。まず、
図1における符号化側の動作について説明する。
【0011】入力端子101から入力したアナログ画像
信号は、A/D変換回路102によりデジタル画像信号
に変換され、更に水平方向8画素,垂直方向8ラインか
らなるブロックに分割される。このブロック化されたデ
ジタル画像信号は、画像符号化回路103により後述の
ように符号化され、その情報量を圧縮された後誤り訂正
符号化回路104に出力される。誤り訂正符号化回路1
04は画像復号化回路103から出力された符号化画像
データ及び符号化モードデータに対してパリティデータ
を付加することにより誤り訂正符号化し、伝送路105
を介して復号装置側に出力する。
【0012】次に、本実施例における画像符号化回路1
03の動作について説明する。
【0013】本実施例においては、画像符号化回路10
3及び画像復号化回路113の動作はMPEG(Moving
Picture coding Expert Group)に適応した符号化及び
復号化を行う。以下、このMPEGにおける符号化・復
号化について説明する。
【0014】このMPEGデ−タは、動画像の高能率符
号化を行うことを目的とした国際標準であり、データの
周波数特性や人間の視覚特性を利用すると共に時間軸方
向の冗長度を利用して高能率符号化されている。
【0015】まず、このMPEGによる高能率符号化方
式の原理について説明する。
【0016】この高能率符号化方式においては、フレー
ム間の差分を取ることで時間軸方向の冗長度を落とし、
これによって得られた差分データをDCT及び可変長符
号化処理して空間方向の冗長度を落とすことによって全
体として高能率符号化を実現する。
【0017】前記時間軸方向の冗長度については、動画
の場合には連続したフレームの相関が高いことに着目
し、符号化しようとするフレームと時間的に先行又は後
行するフレームとの差分を取ることによって冗長度を落
とすことが可能となる。
【0018】そこで、MPEGでは、図2に示すように
専らフレーム内で符号化する符合化モードで得られるイ
ントラ符号化画像(I−ピクチャ)の他に、時間的に先
行するフレームとの差分値を符号化する前方予測符号化
画像(P−ピクチャ)と、時間的に先行するフレーム又
は後行するフレームとの差分値あるいはそれら両フレー
ムからの補間フレームとの差分値の内最もデータ量が少
ないものを符号化する両方向予測符号化画像(B−ピク
チャ)とを有し、これらの符合化モードによる各フレー
ムを所定の順序で組み合わせている。そして、これら各
符号化モードにおいて更にフィールド間,フレーム間の
予測符号化を使い分けている。例えば、B−ピクチャの
符号化の場合は、前後の画面からの予測を全く使わない
イントラ,過去の再生画像から予測される順方向予測,
未来の画像から予測される逆方向予測及び前後両方を使
う内挿的予測の4種類の符号化を1画面内のブロック単
位で使い分けている。
【0019】MPEGにおいては、前述のI−ピクチ
ャ,P−ピクチャ及びB−ピクチャをそれぞれ1画面,
4画面,10画面で1つの単位(GOP:Group Of Pic
tures)とし、先頭にI−ピクチャを配し、2枚のB−
ピクチャとP−ピクチャとを繰り返し配する組み合わせ
を推奨しており、一定周期でI−ピクチャを置くことに
よって逆再生等の特殊再生やこのGOPを単位とした部
分再生を可能とするとともにエラー伝播の防止を図って
いる。
【0020】なお、フレーム中で新たな物体が現れた場
合には、時間的に先行するフレームとの差分を取るより
も後行するフレームとの差分を取った方がその差分値が
少なくなる場合がある。
【0021】そこで、MPEGでは前述のような両方向
予測符号化を行い、より高能率な圧縮を行っている。
【0022】また、MPEGでは動き補償を行う。
【0023】即ち、入力画像の8画素×8画素のブロッ
クを輝度データについて4ブロック、色差データについ
て2ブロック集めた所定ブロック(マクロブロック)単
位で先行又は後行フレームの対応ブロック近傍のマクロ
ブロックとの差分をとり、一番差が少ないマクロブロッ
クを探索することによって動きベクトルを検出し、この
動きベクトルをデータとして符号化する。
【0024】復号の際には、この動きベクトルを用いて
先行又は後行フレームの対応マクロブロックデータを抽
出し、これによって動き補償を用いて符号化された符号
化データの復号を行なう。
【0025】このような動き補償に際しては、時間的に
先行するフレームを一旦符号化した後、再度復号したフ
レームを得て先行フレームとされ、このフレームにおけ
るマクロブロックと符号化しようとするフレームのマク
ロブロックとを用いて動き補償が行なわれる。
【0026】なお、MPEG1はフレーム間の動き補償
を行なうが、MPEG2においてはフィールド間の動き
補償が行なわれる。
【0027】前述のような動き補償によって得られた差
分データ及び動きベクトルは離散コサイン変換(Discre
te Cosine Transformation:以下DCT),量子化及び
可変長符号化によって更に高能率符号化される。
【0028】次に、このMPEG方式のデータ構造につ
いて説明する。
【0029】このデ−タ構造は、図3に示すようにビデ
オシーケンス層,GOP層,ピクチャ層,スライス層,
マクロブロック層,ブロック層から成る階層構造で構成
されている。
【0030】以下、各層について図中下の層から順に説
明する。
【0031】先ず、ブロック層は輝度データ及び色差デ
ータ毎に8画素×8画素で各々構成され、この単位毎に
DCTが行われる。
【0032】マクロブロック層は、前述した8画素×8
画素のブロックを輝度データについては4ブロック、色
差データについては各1ブロックまとめ、マクロブロッ
クヘッダを付したものであり、MPEG方式ではこのマ
クロブロックを後述する動き補償及び符号化の単位とす
る。また、マクロブロックヘッダは、各マクロブロック
単位の動き補償及び量子化ステップの各データ、及び各
マクロブロック内の6つDCTブロック(Y0,Y1,Y2,Y3,C
r,Cb) がデータを有するか否かのデータを含んでいる。
【0033】前記スライス層は、画像の走査順に連なる
1以上のマクロブロック及びスライスヘッダで構成さ
れ、同一スライス層内の一連のマクロブロックにおける
量子化ステップを一定とすることができる。なお、前記
スライスヘッダは各スライス層内の量子化ステップに関
するデータを有し、各マクロブロックに固有の量子化ス
テップデータがない場合にはそのスライス層内の量子化
ステップを一定とする。また、先頭のマクロブロックは
直流成分の差分値をリセットする。
【0034】ピクチャ層は、前述のスライス層を1フレ
ーム単位で複数集めたものであり、ピクチャースタート
コード等からなるヘッダと、これに続く1つまたは複数
のスライス層とから構成される。このヘッダは画像の符
号化モードを示すコードや動き検出の精度(画素単位か
半画素単位か)を示すコードを含んでいる。
【0035】GOP層は、グループスタートコードやシ
ーケンスの最初からの時間を示すタイムコード等のヘッ
ダと、これに続く複数のIフレーム,Bフレーム又はP
フレームから構成される。
【0036】ビデオシーケンス層は、シーケンススター
トコードから始まってシーケンスエンドコードで終了
し、その間に画像サイズやアスペクト比等の復号に必要
な制御データ及び画像サイズ等が同じ複数のGOPが配
列される。
【0037】このようなデータ構造を持つMPEG方式
は、その規格にてビットストリームが規定されている。
【0038】次に、前述のようなMPEGデータを扱う
画像符号化回路103の構成について図4を用いて説明
する。
【0039】図4は画像符号化回路103の構成を示す
ブロック図である。図4に示したように、画像符号化回
路103はブロック化回路201,DCT回路203,
量子化(Quantization:Q)回路204,可変長符号化
(Variable Length Coding:VLC)回路204,動き
補償回路205,動きベクトル検出回路206,レ−ト
制御回路207,局部復号回路208,出力バッファ2
09等から概略構成されている。
【0040】図4において、図1におけるA/D変換回
路102から入力された画像データはブロック化回路2
01にて前述の8画素×8画素にブロック化され、スイ
ッチ202を介してDCT回路203に伝送される。
【0041】前記スイッチ202は、入力画像データが
イントラフレーム(Iフレーム)かそれ以外のフレーム
(Pフレーム又はBフレーム)であるかで切り換えられ
るものであり、イントラフレームの場合にはa接点に接
続され、それ以外の場合にはb接点に接続される。
【0042】イントラフレームの場合にはDCT回路2
02にてDCTされて空間領域のデータから周波数領域
のデータに変換され、これによって得られたDCT係数
は量子化回路204にて量子化される。そして、可変長
符号化回路205にて可変長符号化された後、一旦バッ
ファ206に記憶される。
【0043】一方、イントラフレーム以外の場合には、
スイッチ202は接点bに接続されて先に説明した動き
補償が行われる。即ち、213,214は局部復号器2
12を構成する逆量子化回路,逆DCT回路であり、量
子化回路204にて量子化されたデ−タはこの局部復号
回路212にて元の画像に戻される。
【0044】また、211は加算器,210はイントラ
フレーム以外の場合のみ閉成されるスイッチ,211は
減算器であり、局部復号された画像データは、動きベク
トル検出回路216にて検出された動きベクトルを参照
して所定のフレーム(先行フレーム,後行フレーム又は
これらの補間フレーム)またはフィールドにおける対応
マクロブロックを出力する。
【0045】この動き補償回路215の出力は減算器2
09にて入力画像データと減算処理されて差分値が得ら
れ、この差分値は前述のDCT回路203,量子化回路
204及び可変長符号化回路205にて符号化されてバ
ッファ206に記憶される。
【0046】なお、動きベクトル検出回路216は、こ
れから符号化するフレームデータと所定の参照フレーム
データとの比較を行って動きベクトルを得るものであ
り、この検出回路616の検出出力は動き補償回路21
5に供給されて動き補償回路215が出力すべきマクロ
ブロックを指定する。また、レート制御回路207はバ
ッファ206における符号化データの占有量に基づいて
量子化回路204における量子化ステップを切り換える
ことによって符号量制御を行う。
【0047】最後に付加回路208にて先に示したよう
な各種ヘッダを符号化データに付加してMPEG方式に
対応したMPEGデータとして送出する。このように符
号化された画像データは1画面内における符号化モード
はI,P,Bで同じであっても、各モードにおいて前述
のように各マクロブロックごとにその符号化モードが異
なっている。
【0048】次に、受信側の動作について説明する。受
信側では、伝送路105を介したデータがメモリ111
に一旦記憶され、このメモリ111にアクセスする誤り
訂正回路112で前述のパリティデータを用いた誤り訂
正処理が符号化画像データと符号化モード情報に対して
それぞれ別々に行われる。メモリ111からは、符号化
画像データや符号化モード情報及び誤り訂正回路112
での処理によって各ブロック単位で誤り情報(エラーフ
ラグ)が付加されて画像復号化回路113に入力され
る。以下、画像復号化回路113の動作について説明す
る。
【0049】一方、画像復号化回路113は基本的には
前述の符号化の逆の動作を行うものであり、図5に示す
ように入力バッファ301,可変長符号復号化(Variab
le Length code Decoding:VLD)回路302,逆量
子化(Inverse Quantization:I
Q)303回路,逆DCT(:IDCT)回路304,
動き補償回路305,出力バッファ306等から構成さ
れている。
【0050】即ち、誤り訂正され、メモリ111から出
力された符号化画像データは、入力バッファ301に記
憶される。そして、入力バッファ301から読み出され
た符号化データは可変長復号化回路302,逆量子化回
路303及び逆DCT回路304により符号化前のデー
タに応じた空間領域のデータに変換される。
【0051】また、307は逆DCT回路304からの
出力に動き補償回路305から出力される差分値を加算
するための加算器であり、308は逆DCT回路304
の出力または加算器307の出力を選択するためのスイ
ッチである。このスイッチ308は、不図示のデータ検
出回路により検出された符号化モード情報に基づいて切
り換わり、イントラフレームの場合はa側に接続し、そ
れ以外の場合はb側に接続する。
【0052】このように復号されたデータは出力バッフ
ァ306に一旦記憶され、更に元の画素配置に戻されて
D/A変換回路116に出力される。なお、ここでは符
号化モード情報は不図示の制御回路に出力され、この制
御回路によりスイッチ308及び動き補償回路305が
制御されている。
【0053】121は1フレーム分のモード情報とエラ
ーフラグを記憶するメモリ、122はモード情報とエラ
ーフラグを用いてモード情報を修整するモード修整回路
である。
【0054】画像復号化回路113からメモリ121に
モード情報とエラーフラグが入力される。メモリ121
からモード修整回路122にモード情報とエラーフラグ
が入力される。モード修整回路122からは修整したモ
ード情報とエラーフラグ、あるいは修整していないモー
ド情報とエラーフラグが画像復号化回路113に入力さ
れる。
【0055】以下、この動作について説明する。
【0056】まず、画像復号化回路113から各ブロッ
ク単位に出力されたエラーフラグ(“1”で誤りあり、
“0”で誤りなしとする)と符号化モード情報とをメモ
リ121に書き込む。そして、メモリ121から画像復
号化回路113で復号処理を行うブロックとそのブロッ
クに隣接する8ブロックのエラーフラグと符号化モード
情報とをモード修整回路122に出力する。このとき、
モード修整回路122では処理ブロックのエラーフラグ
が“1”になっている場合には訂正不能の誤りがそのブ
ロック内に存在しているので、誤りを含むブロック(以
下エラーブロック)に隣接する8ブロックのエラーフラ
グと符号化モード情報をチェックし、修整動作を行う。
【0057】例えば、1画面の画像を前述のように8画
素×8ラインや16画素×16ライン等の小ブロックに
分割して処理した場合に、前述のような複数の符号化モ
ードはいくつかのまとまったブロックで同じになる場合
が多い。例えば、物体が急激に動いた場合、その物体に
係るブロックではフィールド内イントラ符号化になりや
すく、また、それ以外ではフレーム間予測あるいはフィ
ールド間予測符号化になりやすい。そこで、本実施例で
はエラーブロックに隣接する8ブロックのエラーフラグ
に誤りがなく、且つ符号化モード情報が同じ符号化モー
ドを示していれば、エラーブロックの符号化モードを隣
接するブロックの符号化モードと同じモードにし、その
旨を示す符号化モード情報を画像復号化回路113に出
力する。またこの符号化モード情報の修整動作と共にエ
ラーフラグも“0”に変えて出力する。
【0058】この様子を図6に示す。図6はB−ピクチ
ャの画像イメージを複数のブロックに分割した場合を示
している。図中各ブロック内の数字はブロックのナンバ
ー、I,F,BK,BDは符号化モード、また、〇,×
は訂正不能の誤りがあるかないか、つまりエラーブロッ
クかどうかを示している。また、ここでは符号化モード
はフィールド内符号化,前方予測符号化,後方予測符号
化及び両方向からの内挿符号化の4種類であり、予測符
号化はすべてフレーム間予測符号化であるとする。
【0059】図中で例えばB23のブロックに誤りがあ
って、隣接する8ブロックB12,B13,B14,B
22,B24,B32,B33,B34のブロックで誤
りがなく、且つその8ブロックとも前方予測符号化であ
ればB23のブロックの符号化モードを前方予測符号化
モードと判断し、エラーフラグを“0”にして画像復号
化回路113に出力する。
【0060】ただし、ここで隣接する8ブロックの内1
ブロックでも符号化モード情報に誤りがあるか、符号化
モードが異なるモードであれば、モード情報及びエラー
フラグはそのままで画像復号化回路113に出力され
る。
【0061】また、符号化モード情報に誤りがない場合
は、符号化モード情報とエラーフラグをそのまま画像復
号化回路113に出力する。
【0062】復号化回路113は、モード修整回路12
2から出力された符号化モード情報とエラーフラグとに
基づいて符号化画像データの復号化を行う。モード修整
回路122から出力されたエラーフラグが更に“1”で
あった場合、つまりエラーブロックに隣接するブロック
の符号化モード情報に誤りがあったかもしくは符号化モ
ード情報が異なっていた場合は、画像復号化回路113
は強制的にフィールド内符号化で動きなしとして復号を
行う。また、符号化モード情報に誤りがない場合は入力
した正しい符号化モード情報を用いて符号化画像データ
の復号を行う。
【0063】以上説明したように、本実施例によれば、
エラーブロックに隣接するブロックの符号化モード情報
に基づいてエラーブロックの符号化モードを検出してい
るので、符号化モード情報が得られないような場合であ
っても、復号化された画像と実際の画像との誤差を少な
くすることができ、画質の劣化の少ない再生画像を得る
ことが可能になる。
【0064】なお、本実施例では符号化モード情報につ
いて説明したが、これ以外にも動き補償予測のための動
きベクトルについても同様に本発明を適用することがで
きる。
【0065】また、本実施例ではI,B,Pのそれぞれ
のピクチャが1画面内で同じ場合について説明したが、
1画面内でそれぞれの符号化が混在している場合につい
ても本発明を適用可能であり、同様の作用効果をもつ。
【0066】また、本実施例における伝送路としては画
像信号をデジタル化してテープに記録・再生するデジタ
ルVTRや、符号化画像信号を電波等で送受信する場合
等様々な形態が考えられ、画像信号を複数の符号化モー
ドにて符号化して伝送するものであればどのようなもの
でもよい。
【0067】更に、前述の実施例では、エラーブロック
に隣接するブロックの符号化モード情報すべてに誤りが
なく、且つすべてが同じ符号化モードであった場合にだ
け符号化モード情報を修整するようにしているが、これ
に限らず、誤りのない符号化モード情報だけを用いた
り、隣接ブロックの符号化モードのうち1番比率の高い
符号化モードに修整することも可能である。
【0068】
【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
では、誤りモード情報に対して、誤りモード情報に応じ
たブロックの周囲のブロックのモード情報を用いてモー
ド情報を発生し、このモード情報に基づいて画像信号の
復号を行っているので、復号化された画像と実際の画像
との誤差を少なくすることができ、画質の劣化の少ない
再生画像を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例としての画像処理装置の構成を
示すブロック図である。
【図2】図1の装置において取り扱う画像を説明するた
めの図である。
【図3】図1の装置において取り扱う画像を説明するた
めの図である。
【図4】図1の装置における画像符号化回路の構成を示
すブロック図である。
【図5】図1の装置における画像復号化回路の構成を示
すブロック図である。
【図6】図1の装置におけるモード修整回路の動作を説
明するための図である。
【符号の説明】
112 誤り訂正回路 113 画像復号化回路 122 モード修整回路

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 互いに異なる複数の符号化モードにより
    ブロック符号化された画像信号及び前記ブロックについ
    ての符号化モードを示すモード情報を入力する入力手段
    と、 前記モード情報の誤りを検出する検出する誤り検出手段
    と、 前記誤りモード情報に応じたブロックの周囲ブロックの
    モード情報を用いて、前記誤りモード情報に対してモー
    ド情報を発生する発生手段と、 前記発生手段により発生されたモード情報に基づいて前
    記画像信号を復号可能な復号手段とを備えた画像処理装
    置。
  2. 【請求項2】 前記発生手段は、前記周囲ブロックのモ
    ード情報に誤りがなく、且つ前記周囲ブロックのモード
    情報に誤りがないことに応じて前記モード情報を発生す
    ることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。
  3. 【請求項3】 前記発生手段は、前記周囲ブロックすべ
    てのモード情報と同じモードを示すモード情報を発生す
    ることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の画
    像処理装置。
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