JPH08331564A

JPH08331564A - 画像符号化方法

Info

Publication number: JPH08331564A
Application number: JP13133295A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Shimazaki; 浩昭島崎
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1995-05-30
Filing date: 1995-05-30
Publication date: 1996-12-13

Abstract

(57)【要約】【目的】所定のフレーム周期でフレーム内符号化を行
い、その他のフレームにおいては、動き補償を伴ったフ
レーム間予測を行い、予測誤差を符号化する画像符号化
方法において、入力画像信号中に、ズームにより拡大・
縮小された画像が存在する場合でも、効率的な符号化が
行えるようにする。【構成】入力画像の中のズーム部分を、ズーム検出器
２０により検出する。検出したズーム部分においては、
量子化器５で量子化する際に、ズーム部分以外の画像信
号を符号化するときと比較して、フレーム内符号化する
フレームに割り当てる伝送ビットを減らし、その分、フ
レーム間予測の予測誤差を符号化するフレームに割り当
てる伝送ビットを増加して符号化を行う。これにより、
ズーム部分及びそれ以外の部分のそれぞれについて、最
適な符号化を行うことができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像信号を効率よく符
号化する画像符号化方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の画像信号の高能率符号化法とし
て、画像信号が、フレーム間で強い相関性を有すること
を利用し、フレーム間予測を用いた画像符号化方法があ
った。フレーム間予測においては、予測誤差を低減させ
るために、動き補償を用いることがある。特に、大面積
にわたっての物体の移動がある場合、フレーム間予測に
おいては、大きな予測誤差を生ずる。しかし、前フレー
ムと現フレームの間の移動量の情報（以下、動きベクト
ルと呼ぶ）を送ることを考慮して予測をすれば、個々の
画素について送るべき情報量は大幅に軽減される（例え
ば、吹抜著、：画像のディジタル信号処理（増補
版）、日刊工業新聞社、１９６頁〜２０２頁、１９８４
年（初版４刷（増補版）））。

【０００３】このフレーム間予測を用いた画像符号化方
法において、直交変換による高能率符号化を併用すると
ともに、ランダム・アクセス、早送り再生など特殊再生
機能を実現するため、周期的にフレーム内符号化を施す
画像符号化方法がある。

【０００４】この方法は、入力された画像信号もしくは
画像信号に対するフレーム間予測誤差信号を、複数個の
サンプルからなる小ブロックに区切り、その各小ブロッ
クに対して離散的コサイン変換等の直交変換を施し、そ
の変換係数を符号化伝送する。画像信号のようにブロッ
ク内で強い相関性を有する信号では、直交変換を施した
場合、そのほとんどは低次の変換係数に集中し、次数の
高い変換係数になるほど信号電力成分が大きく減衰す
る。従って、低次の変換係数にはきめ細かい符号化処理
を施し、逆に高次の変換係数を粗く符号化、もしくは全
く符号化しないことによって高能率符号化する（例え
ば、「画像の高能率符号化方式が一本化」日経エレクト
ロニクス、日経ＢＰ社、１１５頁〜１４２頁、１９９０
年１０月１５日号）。

【０００５】このような、周期的にフレーム内符号化を
施す、フレーム間予測を用いた画像符号化方法において
は、入力された画像信号が静止画に近い画像、もしくは
パンニングのような単純な動きの画像であった場合に
は、フレーム間予測誤差信号はわずかの情報量しか持っ
ていない。従って、フレーム内符号化を施されたフレー
ムに多くの伝送ビットを割り当て、フレーム間予測誤差
信号に割り当てる伝送ビットを減らすことで、画像信号
の圧縮効率を改善することができる。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うなフレーム間予測を用いた画像符号化方法において
は、入力された画像信号がズームによる拡大・縮小の動
きを伴う画像であった場合には、フレーム間予測におけ
る誤差が多くなるため、フレーム内符号化を施されたフ
レームに多くの伝送ビットを割り当て、その分フレーム
間予測誤差信号に割り当てる伝送ビットを減らしたこと
により、かえって画像信号の圧縮効率が悪くなり、画質
が劣化することになる。

【０００７】また、入力される画像信号には、インタレ
ース信号とプログレッシブ信号の２種類がありうる。入
力信号がプログレッシブ信号であった場合には、入力信
号がインタレース信号であった場合に比べて、フレーム
間予測における誤差は少なくなる。従って、インタレー
ス信号とプログレッシブ信号の両方を取り扱うシステム
において、インタレース信号入力に合わせて、フレーム
内符号化に割り当てる伝送ビットと、フレーム間予測誤
差信号に割り当てる伝送ビットとの比率を決定した場
合、プログレッシブ信号においては、フレーム間予測誤
差信号に割り当てる伝送ビットが必要以上に多くなり、
その分、画像信号の圧縮効率が悪くなる。

【０００８】逆に、プログレッシブ信号入力に合わせ
て、フレーム内符号化に割り当てる伝送ビットと、フレ
ーム間予測誤差信号に割り当てる伝送ビットとの比率を
決定した場合、インタレース信号においては、フレーム
間予測誤差信号に割り当てる伝送ビットが少なくなり、
その分画像信号の圧縮効率が悪くなる。さらに、フレー
ム間予測誤差信号に割り当てる伝送ビットが少なくなっ
た分、入力された画像信号がズームによる拡大・縮小の
動きを伴う画像であった場合の、フレーム間予測誤差の
増加の効果がより大きくなり、ズーム入力時の画像信号
の圧縮効率の低下、すなわち画質の劣化はより顕著にな
る。

【０００９】本発明は上記問題点に鑑み、ズームによる
拡大・縮小の動きを伴う画像を符号化する場合でも画質
が劣化することのない画像符号化方法を提供することを
目的としている。さらに、このような画像符号化方法を
規模の小さい、実現の容易なハードウエアにより提供す
ることを目的としている。また、プログレッシブ信号を
入力とする場合、インタレース信号を入力とする場合と
比べて、効率の良い画像符号化を行える方法を提供する
ものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記問題点を解
決するために、入力された画像信号に対して、所定のフ
レーム周期で入力されたフレームをそのまま符号化し、
その他のフレームにおいては、動き補償を伴ったフレー
ム間予測を行い、予測誤差を符号化する画像符号化方法
において、フレーム伝送ビット比＝（入力をそのまま符
号化するフレームに割り当てる伝送ビット）／（フレー
ム間予測の予測誤差を符号化するフレームに割り当てる
伝送ビット）とすると、入力された画像信号の中の、ズ
ーム部分を検出し、上記ズーム部分においては、上記ズ
ーム部分以外の画像信号を符号化するときと比較して、
上記フレーム伝送ビット比を小さくして符号化するもの
である。

【００１１】この際、入力された画像信号の中の、ズー
ム部分を検出する方法は、入力された画像信号の内、前
フレームの信号を拡大した画像信号を作成するステップ
と、入力された画像信号の内、前フレームの信号を縮小
した画像信号を作成するステップと、現フレームの信号
と、上記前フレームの信号を拡大した画像信号、及び上
記前フレームの信号を縮小した画像信号との差を計算
し、比較することにより、ズーム部分を検出するステッ
プとからなるものである。

【００１２】また、入力された画像信号の中の、ズーム
部分を検出する際に、動き補償のために検出した動きベ
クトルを参照してズーム部分を検出するものである。

【００１３】さらに、本発明の画像符号化方法は、入力
された画像信号の中のズーム部分を検出する方法が、入
力された画像信号の１フレームを、複数のズーム検出ブ
ロックに分割し、それぞれのズーム検出ブロックについ
て、動き補償のために検出した動きベクトルを平均し
て、平均動きベクトルを求めるステップと、各ズーム検
出ブロックの、平均動きベクトルの方向及び大きさの組
み合わせについて、所定のズーム検出条件を設定し、先
に求めた平均動きベクトルが上記ズーム検出条件に合致
するかどうかで、ズーム部分を検出するステップとから
なるものである。

【００１４】また本発明は、入力された画像信号に対し
て、所定のフレーム周期で入力されたフレームをそのま
ま符号化し、その他のフレームにおいては、動き補償を
伴ったフレーム間予測を行い、予測誤差を符号化する画
像符号化方法において、入力された画像信号から、フレ
ーム間予測を行った結果の、予測誤差の電力レベルを算
出し、上記電力レベルが所定のレベル以上である部分に
ついては、入力画像信号の他の部分を符号化するときと
比較して、フレーム伝送ビット比を小さくして符号化す
るものである。

【００１５】また本発明は、インタレース画像信号また
はプログレッシブ画像信号を入力とし、入力された画像
信号に対して、所定のフレーム周期で入力されたフレー
ムをそのまま符号化し、それ以外のフレームにおいて
は、動き補償を伴ったフレーム間予測を行い、予測誤差
を符号化する画像符号化方法において、入力された画像
信号がインタレース画像信号であった場合は、入力され
た画像信号がプログレッシブ画像信号であった場合と比
較して、フレーム伝送ビット比を小さくして符号化する
ことを特徴とするものである。

【００１６】

【作用】本発明は上記した構成により、入力された画像
信号がズームによる拡大・縮小の動きを伴う画像であっ
た場合でも、画質が劣化することのない画像符号化方法
を提供できる。さらに、もともと動き補償を行うために
必要な、動きベクトル検出回路の出力を用いてズーム検
出を行うため、規模の小さい、実現の容易なハードウエ
アで、このような画像符号化方法を提供することができ
る。また、インタレース信号とプログレッシブ信号の両
方を取り扱うシステムにおいて、プログレッシブ信号を
入力する場合に、インタレース信号を入力とする場合に
比べて、効率の良い画像符号化を行える。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の画像符号化方法の実施例につ
いて、図面を参照しながら説明する。

【００１８】図１は本発明の第１の実施例に係る画像符
号化方法を適用しうる回路のブロック図である。

【００１９】入力端子１に入力された画像信号は、動き
ベクトル検出回路２、減算器３及びズーム検出回路２０
に入力される。動きベクトル検出回路２は、先に入力さ
れていた前フレームの入力画像信号と、新たに入力され
た現フレームの入力画像信号から、動きベクトルを検出
して、動き補償予測器１０に出力する。

【００２０】一方、減算器３は入力された画像信号か
ら、動き補償予測器１０において作成された予測信号を
減算し、予測誤差信号を出力する。直交変換器４は入力
された予測誤差信号を、複数個のサンプルからなる小ブ
ロックに区切り、その各小ブロックに対して離散的コサ
イン変換等の直交変換を施し、その変換係数を量子化器
５に出力する。

【００２１】量子化器５は、入力された変換係数を、割
り当てられた伝送ビットレートに符号化できるように量
子化を行い、量子化変換係数を出力する。すなわち、画
像信号のようにブロック内で強い相関性を有する信号で
は、直交変換を施した場合、そのほとんどは低次の変換
係数に集中し、次数の高い変換係数になるほど信号電力
成分が大きく減衰する。従って、低次の変換係数にはき
め細かい量子化を施し、逆に高次の変換係数を粗く量子
化することにより、出力する量子化変換係数のビット量
を削減する。この量子化の粗さを制御することで、割り
当てられた伝送ビットレートで伝送符号を出力できるよ
うにする。

【００２２】量子化器５から出力された量子化変換係数
は、可変長符号化器６により、いわゆるエントロピー符
号化を施され、バッファ１２を介して、伝送符号として
出力端子１３から出力される。

【００２３】この際に、バッファ１２は、エントロピー
符号化の結果として発生した伝送符号の量を、符号化特
性制御回路１１に出力する。符号化特性制御回路１１
は、入力された伝送符号量が、所定の伝送ビットレート
と一致するように、量子化器５の量子化の粗さを制御す
る。

【００２４】一方、量子化器５から出力された量子化変
換係数は、逆量子化器７に入力され、量子化前の変換係
数の近似値に復元される。逆量子化器７から出力された
変換係数の近似値は、逆直交変換器８で復号化予測誤差
信号に戻される。復号化予測誤差信号は、加算器９によ
り、動き補償予測器１０において作成された予測信号と
加算されて、復号化画像信号として出力される。

【００２５】動き補償予測器１０は、加算器９から入力
された復号化画像信号と、動きベクトル検出回路２から
入力された動きベクトルを用いて、次のフレームの予測
信号を作成して、減算器３、及び加算器９に出力する。

【００２６】図１の画像符号化回路は以上述べた動作に
より、フレーム間予測を用いた画像符号化を行う。さら
に、図１の画像符号化回路は、ランダム・アクセス、早
送り再生など特殊再生機能を実現するため、入力された
画像信号に、周期的にフレーム内符号化を施す。この分
の動作について、以下に述べる。

【００２７】符号化特性制御回路１１は、入力された画
像信号の、所定のフレーム周期ごとに、減算器３の減算
動作を停止する。すなわち、減算器３は入力された画像
信号から、動き補償予測器１０からの予測信号を減算せ
ず、入力された画像信号をそのまま直交変換器４に出力
する。

【００２８】このとき、逆直交変換器８の出力は、入力
された画像信号が、フレーム内符号化、復号化を施され
た後の復号化画像信号となる。従って、符号化特性制御
回路１１は、フレーム内符号化を行う際には、加算器９
の加算動作を停止し、動き補償予測器１０が、この復号
化画像信号をそのまま、次に入力されるフレームの予測
に用いるようにする。

【００２９】以上の動作により、図１の画像符号化回路
は、入力された画像信号を、割り当てられた伝送ビット
レートに高能率符号化して出力する。このようなフレー
ム間予測を用いた画像符号化方法においては、入力され
た画像信号が静止画に近い画像、もしくはパンニングの
ような単純な動きの画像であった場合には、フレーム間
予測誤差信号、すなわち、減算器３の出力信号はわずか
の情報量しか持っていない。従って、フレーム内符号化
を施されるフレームに多くの伝送ビットを割り当てるこ
とにより、次のフレームの予測信号に含まれる量子化誤
差を少なくし、その分だけ、フレーム間予測誤差信号に
割り当てる伝送ビットを減らす、言い替えると、フレー
ム伝送ビット比＝（入力をそのまま符号化するフレーム
に割り当てる伝送ビット）／（フレーム間予測の予測誤
差を符号化するフレームに割り当てる伝送ビット）とし
たときに、フレーム伝送ビット比を大きくすることで、
トータルの伝送ビット量を一定にしたまま、画像信号の
圧縮効率を向上させ、復号後の画質を改善することがで
きる。

【００３０】しかしながら、このようなフレーム間予測
を用いた画像符号化方法においては、入力された画像信
号がズームによる拡大・縮小の動きを伴う画像であった
場合には、フレーム間予測における誤差が多くなるた
め、フレーム間予測誤差信号に割り当てる伝送ビットを
減らしてしまった分、かえって画像信号の圧縮効率が悪
くなり、画質が劣化することになる。この劣化を避ける
ための構成が、本実施例におけるズーム検出回路２０を
用いた構成である。

【００３１】ズーム検出回路２０は、入力された画像信
号から、現在入力されているフレームが、ズームによる
拡大・縮小の動きを伴う画像であるかどうかを判別し、
その結果を符号化特性制御回路１１に出力する。符号化
特性制御回路１１は、現在入力されているフレームが、
ズームを伴う画像であるという判定結果が入力されたと
きには、フレーム間予測誤差信号に割り当てる伝送ビッ
トを増やし、その分フレーム内符号化を施されるフレー
ムに割り当てる伝送ビットを減らす。

【００３２】図２は図１に示すズーム検出回路２０の一
構成例を示すブロック図である。画像信号は、入力端子
２１を介して、フレームメモリ２２、拡大画像作成回路
２３、縮小画像作成回路２４及び二乗誤差計算回路２５
に入力される。フレームメモリ２２は、前フレームの画
像信号を記憶し、現フレームが入力されたときに、基準
画像信号として、二乗誤差計算回路２５、２６及び２７
に出力する。

【００３３】拡大画像作成回路２３は、入力されたフレ
ームに対し、所定の倍率で拡大したフレームの画像信号
を作成し、二乗誤差計算回路２６に出力する。逆に、縮
小画像作成回路２４は、入力されたフレームに対し、所
定の倍率で縮小したフレームの画像信号を作成し、二乗
誤差計算回路２７に出力する。

【００３４】二乗誤差計算回路２５は、フレームメモリ
２２から出力された前フレームの画像信号と、入力され
た現フレームの画像信号の二乗誤差を計算し、その結果
ER1を比較器２８に出力する。同様に、二乗誤差計算回
路２６は、フレームメモリ２２から出力された前フレー
ムの画像信号と、拡大画像作成回路２３からの現フレー
ムの拡大画像信号の二乗誤差を計算し、その結果ER2を
比較器２８に出力する。二乗誤差計算回路２７は、フレ
ームメモリ２２から出力された前フレームの画像信号
と、縮小画像作成回路２４からの現フレームの縮小画像
信号の二乗誤差を計算し、その結果ER3を比較器２８に
出力する。

【００３５】比較器２８は、入力された二乗誤差ER1、E
R2、ER3を比較し、ER1に対して、ER2またはER3が小さい
値であった場合には、入力された画像信号がズームの動
きを伴うものであると判定し、その結果を出力端子２９
を介して、符号化特性制御回路１１に出力する。

【００３６】図３は、図１に示す符号化特性制御回路１
１の一構成例を示すブロック図である。バッファ１２か
らの伝送符号の発生ビット量は、入力端子４１を介し
て、目標ビット量計算回路４６、フレーム内符号化量子
化特性計算回路４９、及びフレーム間符号化量子化特性
計算回路５０に入力される。また、ズーム検出回路２０
からのズーム検出結果は、入力端子４２を介して、判定
結果保持回路４５に入力される。

【００３７】判定結果保持回路４５は、フレーム毎にズ
ーム検出結果が切り替わって、発生ビット量の制御が不
安定になることを防ぐ為のものであり、例えば、一度入
力がズームであると判定されると、その後の所定のフレ
ーム数の間は、ズーム検出結果が切り替わっても、ズー
ムであるという判定結果を出力し続けるように構成され
る。

【００３８】判定結果保持回路４５により安定化された
ズーム判定結果は、目標ビット量計算回路４６に入力さ
れる。目標ビット量計算回路４６は、図１の画像符号化
回路が発生すべき所定の伝送ビットレート、バッファ１
２からの伝送符号の発生ビット量、及び判定結果保持回
路４５からのズーム判定結果を用いて、次のフレーム内
符号化を行うフレームの、目標ビット量を計算し、フレ
ーム内符号化量子化特性計算回路４９に入力する。ま
た、次のフレーム間符号化を行うフレームの、目標ビッ
ト量を計算し、フレーム間符号化量子化特性計算回路５
０に入力する。

【００３９】フレーム内符号化量子化特性計算回路４９
は、フレーム内符号化を行うフレームにおいて、入力さ
れた目標ビット量に対し、バッファ１２からの、実際に
発生されたビット量が多いときは、量子化器５において
発生ビット量が減少するように、粗い量子化特性を計算
して、スイッチ５１に出力する。逆に、入力された目標
ビット量に対し、バッファ１２からの、実際に発生され
たビット量が少ないときは、量子化器５において発生ビ
ット量が増加するように、細かい量子化特性を計算し
て、スイッチ５１に出力する。

【００４０】フレーム間符号化量子化特性計算回路５０
も同様に、フレーム内符号化を行うフレームにおいて、
入力された目標ビット量に、バッファ１２からの、実際
に発生されたビット量が一致するように、量子化特性を
計算して、スイッチ５１に出力する。

【００４１】一方、フレーム内／フレーム間切り替え回
路５２は、所定のフレーム周期で、フレーム内符号化と
フレーム間符号化を切り替えるための信号を出力し、ス
イッチ５１に出力するとともに、出力端子５４を介し
て、図１の画像符号化回路の各部（量子化器５及び加算
器９）を制御する。

【００４２】スイッチ５１は、フレーム内／フレーム間
切り替え回路５２からの制御信号に対応して、量子化器
５に出力する量子化特性を選択し、出力端子５３を介し
て出力する。

【００４３】図３の、符号化特性制御回路１１の一構成
例において、目標ビット量計算回路４６が出力する目標
ビット量と、実際に発生されるビット量の一例を示した
概念図を図４に示す。図４において、フレームタイプの
Ｉはフレーム内符号化されるフレームを、Ｐはフレーム
間符号化されるフレームを、それぞれ示すものとする。
また、この例では、３フレーム毎にフレーム内符号化を
行うものとする。

【００４４】ズーム検出回路２０の判定結果は、図４の
下部に示したように、フレーム番号５までは通常の画像
であり、フレーム番号６以降がズーム画像である。各フ
レームの目標ビット量を○、各フレームで実際に発生さ
れたビット量を×で示す。

【００４５】目標ビット量計算回路４６は、フレーム番
号５までの通常の画像の範囲では、フレームタイプＩ、
すなわちフレーム内符号化されるフレームに、目標ビッ
ト量を多く割り当て、フレームタイプＰ、すなわちフレ
ーム間符号化されるフレームには、少ない目標ビット量
を割り当てている。これに対し、フレーム番号６以降の
ズーム画像においては、通常の画像の範囲と比べて、フ
レームタイプＩ、すなわちフレーム内符号化されるフレ
ームの、目標ビット量を減少させ、フレームタイプＰ、
すなわちフレーム間符号化されるフレームの、目標ビッ
ト量を増加させる。

【００４６】このような動作をするために、実際の目標
ビット量計算回路４６は、例えば、図１の画像符号化回
路が発生すべき所定の伝送ビットレートをフレームレー
ト（１秒間のフレーム数）で割り算した値をａとする
と、通常画像の範囲では、フレームタイプＩには目標ビ
ット量として、ａ＋２α、フレームタイプＰには目標ビ
ット量として、ａ−αを出力する。ズーム画像の範囲で
は、フレームタイプＩには目標ビット量として、ａ＋２
β（ただし、α＞βとする）、フレームタイプＰには目
標ビット量として、ａ−βを出力する。以上のようにし
て、目標ビット量計算回路４６が構成できる。さらに、
この目標ビット量に、実際に発生されたビット量を用い
て補正を加えるように、目標ビット量計算回路４６を構
成することもできる。

【００４７】実際の発生ビット量は、フレーム内符号化
量子化特性計算回路４９及びフレーム間符号化量子化特
性計算回路５０の動作により、目標ビット量に追従して
変化する。

【００４８】以上のように、本実施例においては、入力
された画像信号系列の中の、ズーム部分を検出するズー
ム検出回路２０を用い、検出されたズーム部分において
は、ズーム部分以外の画像信号を符号化するときと比較
して、入力をそのまま符号化するフレームに割り当てる
伝送ビットを減らし、その分、フレーム間予測の予測誤
差を符号化するフレームに割り当てる伝送ビットを増加
して、符号化する、言い替えると、フレーム伝送ビット
比を小さくすることにより、ズーム部分で画像信号の圧
縮効率が悪くなり、画質が劣化することを避けることが
できる。

【００４９】なお、上記第１の実施例においては、ズー
ム検出回路２０において、拡大画像作成回路は２３、縮
小画像作成回路は２４の各１つずつであったが、それぞ
れ複数個用意し、複数の拡大及び縮小倍率について、二
乗誤差を、前フレームの画像信号そのままを用いた場合
の二乗誤差ER1と比較するようにしても良い。

【００５０】図５は本発明の第２の実施例に係る画像符
号化方法を適用しうる回路のブロック図である。

【００５１】図５の画像符号化回路は、ズーム検出回路
１００の入力が異なる以外は、図１の画像符号化回路と
同様である。従って、第１の実施例と重複する部分につ
いては説明を省略し、ズーム検出回路１００について説
明する。

【００５２】本実施例において、ズーム検出回路１００
は、入力画像信号ではなく、動きベクトル検出回路２に
おいて検出された動きベクトルから、ズーム部分を検出
している。この検出方法を説明するための概念図を図６
に示す。

【００５３】図６は、入力された画像信号の１フレーム
を、縦横それぞれ３つに分割し、計９つのズーム検出ブ
ロックに分けた図を示している。各ズーム検出ブロック
内には、動きベクトル検出回路２において検出された動
きベクトルを、ズーム検出ブロック毎に平均したものを
（ｘ方向のベクトルの大きさ、ｙ方向のベクトルの大き
さ）の形式で記入している。それぞれのベクトル要素の
正負については、図６の上及び左に示した矢印の方向を
正とする。

【００５４】入力画像信号が、ズームによる縮小方向の
動きを含んでいた場合、図６に示した平均動きベクトル
のように、中心のズーム検出ブロックにおいては、大き
さが０に近い平均動きベクトルになり、周囲のズーム検
出ブロックにおいては、全て外側から内側へ向いた平均
動きベクトルになる。これを利用して、平均動きベクト
ルが、下記の３条件を満たすときに、入力信号がズーム
であると判定する。

【００５５】１）中心のズーム検出ブロックのベクトル
の大きさが所定の値より小さい。２）周囲のズーム検出ブロックが全て外側または内側に
向いている。

【００５６】３）周囲のズーム検出ブロックのベクトル
の大きさが所定の値より大きい。図２のズーム検出回路２０においては、入力されたフレ
ームに対し、縮小画像および拡大画像を作成し、二乗誤
差を計算して、その結果を比較するため、比較的規模の
大きい回路が必要となる。これに対し、本実施例のズー
ム検出回路１００は、動きベクトル検出回路２において
検出された動きベクトルを利用するため、回路規模の大
きくなる二乗誤差の計算を行わなくてすむ。

【００５７】以上のように、本実施例においては、もと
もと動き補償を行うために必要な、動きベクトル検出回
路の出力を用いてズーム検出を行うため、規模の小さ
い、実現の容易なハードウエアで、ズーム部分で画像信
号の圧縮効率が悪くなることを避けることができる。

【００５８】なお、上記第２の実施例において、ズーム
検出回路１００が、入力信号がズームであると判定する
ための条件は上述したものには限らず、動きベクトルを
参照してズームを検出するものであれば、どのような条
件を用いても良い。

【００５９】図７は本発明の第３の実施例に係る画像符
号化方法を適用しうる回路のブロック図である。

【００６０】図７の画像符号化回路は、ズーム検出回路
１１０の入力が異なる以外は、図１の画像符号化回路と
同様である。従って、第１の実施例と重複する部分につ
いては説明を省略し、ズーム検出回路１１０について説
明する。

【００６１】本実施例において、ズーム検出回路１１０
は、入力画像信号ではなく、減算器３において、入力さ
れた画像信号から、動き補償予測器１０において作成さ
れた予測信号を減算して得られた予測誤差信号からズー
ム部分を検出している。

【００６２】先に述べたように、入力信号がズーム信号
であった場合には、予測誤差が増加するため、予測誤差
に、より多くの伝送ビット量を割り当てる必要がある。
従って、予測誤差が増加したことを検出し、その場合
に、予測誤差に、より多くの伝送ビット量を割り当てる
ことで、ズーム部分で画像信号の圧縮効率が悪くなり、
画質が劣化することを避けることができる。

【００６３】本実施例のズーム検出回路１１０は、入力
信号の電力レベル、すなわち振幅の二乗平均を求め、そ
の値が所定の値を越えた場合に、ズーム部分を検出した
という信号を出力するように構成すれば良い。

【００６４】以上述べたように、本実施例においては、
予測誤差が増加したことを検出し、その場合に予測誤差
により多くの伝送ビット量を割り当てる。このため、画
像信号の圧縮効率に対しては、第１及び第２の実施例に
比べて、より精度良くズーム部分での劣化を避けること
ができる。しかし、入力画像の振幅の二乗平均を用いる
ため、第２の実施例と比べて、ハードウエアについては
規模が増加することになる。

【００６５】図８は、本発明の第４の実施例に係る画像
符号化方法を適用しうる回路のブロック図である。

【００６６】図８の画像符号化回路が、図１の画像符号
化回路と異なる部分は、プログレッシブ／インタレース
検出回路（図ではｐ／ｉ検出と表示）８０、フレーム作
成回路８１及び符号化特性制御回路８３である。

【００６７】入力端子１に入力された画像信号は、プロ
グレッシブ／インタレース検出回路８０及びフレーム作
成回路８１に入力される。プログレッシブ／インタレー
ス検出回路８０は、例えば入力された画像信号の垂直同
期信号と水平同期信号の関係から、入力信号がプログレ
ッシブ信号であるかインタレース信号であるかを検出す
る。入力信号がプログレッシブ信号であった場合は、プ
ログレッシブ識別信号をフレーム作成回路８１及び符号
化特性制御回路８３に入力する。

【００６８】フレーム作成回路８１は、プログレッシブ
識別信号が入力された場合は、入力信号の１フレーム分
をそのまま１フレームの信号として出力する。一方、プ
ログレッシブ識別信号が入力されない場合は、インタレ
ース入力信号の２フィールド分の画像信号を組み合わせ
て、１フレーム分の画像信号を作成し、出力する。

【００６９】一方、符号化特性制御回路８３は、プログ
レッシブ識別信号が入力された場合は、フレーム内符号
化を施されたフレームに割り当てる伝送ビットを増や
し、その分、フレーム間予測誤差信号に割り当てる伝送
ビットを減らす。言い替えると、フレーム伝送ビット比
を大きくする。

【００７０】上記した構成により、本実施例において
は、プログレッシブ信号を入力する場合に、インタレー
ス信号を入力とする場合に比べて、効率の良い画像符号
化を行える。

【００７１】なお、上記第４の実施例においては、ズー
ム検出回路の入力を入力画像信号にしているが、第２及
び第３の実施例と同様の形態にしてもよい。

【００７２】また、上記第１から第４の実施例において
は、離散コサイン変換を用いた画像符号化方法について
述べたが、他の直交変換を用いることも可能である。

【００７３】

【発明の効果】以上述べてきたように、本発明によれ
ば、入力された画像信号がズームによる拡大・縮小の動
きを伴う画像であった場合でも、画質が劣化することの
ない画像符号化方法を提供できる。さらに、もともと動
き補償を行うために必要な、動きベクトル検出回路の出
力を用いてズーム検出を行うため、規模の小さい、実現
の容易なハードウエアで、ズーム画像が入力されたとき
でも劣化のない画像符号化方法を提供することができ
る。また、インタレース信号とプログレッシブ信号の両
方を取り扱うシステムにおいて、プログレッシブ信号を
入力する場合に、インタレース信号を入力とする場合に
比べて、効率の良い画像符号化を行える。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例に係る画像符号化回路のブロッ
ク図

【図２】ズーム検出回路１００の構成例を示すブロック
図

【図３】符号化特性制御回路１１の一構成例を示すブロ
ック図

【図４】符号化特性制御回路１１において、目標ビット
量計算回路４６が出力する目標ビット量と、実際に発生
されるビット量の一例を示した概念図

【図５】本発明の第２の実施例に係る画像符号化回路の
ブロック図

【図６】ズーム検出回路１００におけるズーム検出方法
を説明するための概念図

【図７】本発明の第３の実施例に係る画像符号化回路の
ブロック図

【図８】本発明の第４の実施例に係る画像符号化回路の
ブロック図

【符号の説明】

１入力端子２動きベクトル検出回路３減算器４直交変換器５量子化器６可変長符号化器７逆量子化器８逆直交変換器９加算器１０動き補償予測器１１符号化特性制御回路１２バッファ１３出力端子２０ズーム検出回路２１入力端子２２フレームメモリ２３拡大画像作成回路２４縮小画像作成回路２５、２６、２７二乗誤差計算回路２８比較器２９出力端子４１、４２入力端子４５判定結果保持回路４６目標ビット量計算回路４９フレーム内符号化量子化特性計算回路５０フレーム間符号化量子化特性計算回路５１スイッチ５２フレーム内／フレーム間切り替え回路５３、５４出力端子８０プログレッシブ／インタレース検出回路８１フレーム作成回路８３符号化特性制御回路１００ズーム検出回路１１０ズーム検出回路

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力された画像信号に対して、所定のフレ
ーム周期で入力されたフレームをそのまま符号化し、そ
の他のフレームにおいては、動き補償を伴ったフレーム
間予測を行い、予測誤差を符号化する画像符号化方法に
おいて、フレーム伝送ビット比＝（入力をそのまま符号化するフ
レームに割り当てる伝送ビット）／（フレーム間予測の
予測誤差を符号化するフレームに割り当てる伝送ビッ
ト）とすると、入力された画像信号の中のズーム部分を検出し、上記ズ
ーム部分においては、上記ズーム部分以外の画像信号を
符号化するときと比較して、上記フレーム伝送ビット比
を小さくして符号化することを特徴とする画像符号化方
法。
【請求項２】入力された画像信号の中のズーム部分の検
出は、入力された画像信号のうち、前フレームの信号を拡大し
た画像信号を作成するステップと、入力された画像信号のうち、前フレームの信号を縮小し
た画像信号を作成するステップと、現フレームの信号と、上記前フレームの信号を拡大した
画像信号及び上記前フレームの信号を縮小した画像信号
との差を計算し、比較することにより、ズーム部分を検
出するステップとを有してなることを特徴とする請求項
１記載の画像符号化方法。
【請求項３】入力された画像信号の中のズーム部分を検
出する際に、動き補償のために検出した動きベクトルを
参照して、ズーム部分を検出することを特徴とする請求
項１記載の画像符号化方法。
【請求項４】入力された画像信号の中のズーム部分の検
出は、入力された画像信号の１フレームを、複数のズーム検出
ブロックに分割し、それぞれのズーム検出ブロックにつ
いて、動き補償のために検出した動きベクトルを平均し
て、平均動きベクトルを求めるステップと、各ズーム検出ブロックの、平均動きベクトルの方向及び
大きさの組み合わせについて、所定のズーム検出条件を
設定し、先に求めた平均動きベクトルが上記ズーム検出
条件に合致するかどうかで、ズーム部分を検出するステ
ップとを有してなることを特徴とする請求項３記載の画
像符号化方法。
【請求項５】入力された画像信号に対して、所定のフレ
ーム周期で入力されたフレームをそのまま符号化し、そ
の他のフレームにおいては、動き補償を伴ったフレーム
間予測を行い、予測誤差を符号化する画像符号化方法に
おいて、フレーム伝送ビット比＝（入力をそのまま符号化するフ
レームに割り当てる伝送ビット）／（フレーム間予測の
予測誤差を符号化するフレームに割り当てる伝送ビッ
ト）とすると、入力された画像信号からフレーム間予測を行った結果
の、予測誤差の電力レベルを算出し、上記電力レベルが
所定のレベル以上である部分については、入力画像信号
の他の部分を符号化するときと比較して、上記フレーム
伝送ビット比を小さくして符号化することを特徴とする
画像符号化方法。
【請求項６】インタレース画像信号またはプログレッシ
ブ画像信号を入力とし、入力された画像信号に対して、
所定のフレーム周期で入力されたフレームをそのまま符
号化し、それ以外のフレームにおいては、動き補償を伴
ったフレーム間予測を行い、予測誤差を符号化する画像
符号化方法において、フレーム伝送ビット比＝（入力をそのまま符号化するフ
レームに割り当てる伝送ビット）／（フレーム間予測の
予測誤差を符号化するフレームに割り当てる伝送ビッ
ト）とすると、入力された画像信号がプログレッシブ画像信号であった
場合は、入力された画像信号がインタレース画像信号で
あった場合と比較して、上記フレーム伝送ビット比を大
きくして符号化することを特徴とする画像符号化方法。
【請求項７】入力された画像信号の中のズーム部分を検
出し、上記ズーム部分においては、上記ズーム部分以外
の画像信号を符号化するときと比較して、フレーム伝送
ビット比を小さくして符号化することを特徴とする請求
項６に記載の画像符号化方法。
【請求項８】入力された画像信号から、フレーム間予測
を行った結果の、予測誤差の電力レベルを算出し、上記
電力レベルが所定のレベル以上である部分については、
入力画像信号の他の部分を符号化するときと比較して、
フレーム伝送ビット比を小さくして符号化することを特
徴とする請求項６に記載の画像符号化方法。