JPH089370A

JPH089370A - 画像符号化方法

Info

Publication number: JPH089370A
Application number: JP14030094A
Authority: JP
Inventors: Yasuhachi Hamamoto; 安八濱本; Ten Urano; 天浦野; Hideo Kodama; 秀雄児玉; Tomoko Kobayashi; 智子小林; Etsuko Sugimoto; 悦子杉本
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1994-06-22
Filing date: 1994-06-22
Publication date: 1996-01-12

Abstract

(57)【要約】【目的】ＭＰＥＧ等の画像符号化のための前処理用の
フィルタ回路(10)を改良して画質を向上せしめる。【構成】本発明は、入力画像信号の局所的変化度を検
出回路(18)で検出し、この検出した局所的変化度に応じ
てフィルタ回路(10)の係数(k)を設定する。また、画面
毎の符号量の目標値に応じても、フィルタ回路(10)の係
数(k)を設定する。また、また、エッジ部分を検出し、
エッジ部分では、フィルタ処理をおこなわない。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像符号化方法に関す
る。特に、MPEG方式で、動画像信号を符号化する前処理
としての、適応型フィルタ処理に関する。

【０００２】

【従来の技術】動画像を記録・伝送するための情報量を
少なくすることが考えられている。このための方式とし
て、周知の如く、MPEG方式がある。尚、MPEG方式等の画
像符号化方式については、以下の文献にも示され極めて
周知である。又、MPEGは、元々、蓄積用動画符号化方式
を検討する委員会の名前であるが、現在では、一般技術
用語として、用いられている。

【０００３】(A) 日経ＢＰ社、1993年10月1日発行の雑
誌、「日経エレクトロニクス・ブックス、データ圧縮と
ディジタル変調」。 (B) 丸善株式会社、平成3年6月30日発行、安田浩編著
「マルチメディア符号化の国際標準」。 (C) 国際標準規格「ISO標準11172」。

【０００４】(D) ＣＱ出版社、平成3年12月1日発行の
雑誌、「インターフェース1991年12月号」の132頁〜231
頁「特集：画像データ圧縮の理解と応用」。 (E) ＣＱ出版社、平成4年8月1日発行の雑誌、「インタ
ーフェース1991年12月号」の132頁〜231頁「特集：デー
タ圧縮アルゴリズムとその実現」。 (F) テレビジョン学会誌、Vol.48,No.1,pp44〜49、渡
辺裕著「ＭＰＥＧ２／Ｈ２６２」。

【０００５】(G) 日経ＢＰ社発行の雑誌、「日経エレ
クトロニクス1994.3.14」の77頁〜116頁「画像圧縮方式
ＭＰＥＧ２次世代インフラの要に」。このＭＰＥＧのような符号化処理の前に、この動画像信
号をフィルタ処理して、符号化効率を上げることが従来
から考えられている。また、このフィルタの係数が、局
所的に変化する適応型フィルタ回路も従来から提案され
ている。

【０００６】このような、プリフィルタ回路は、特開平
3-261289号公報(H04N7/13)，特開平6-70299号公報(H04N
7/13)にも示されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、このフィル
タ処理の改良に関する。つまり、フィルタ回路によりフ
ィルタ処理は、画像の劣化を引き起こす場合もある。従
って、フィルタ処理が不必要な場合は、行わないほうが
良い。本発明の目的は、フィルタ処理が必要な場合に、
フィルタ処理を行う符号化方法を提案することである。

【０００８】また、フィルタ処理により高域成分がカッ
トされると、画像はボケ(劣化)してしまう。ところで、
人間の目の視覚特性により、フィルタ処理による画像の
ボケが、目立つ部分と、目立たない部分がある。ここ
で、相反する特性がある。つまり、変化の大きな画面部
分においては、高域を減衰させても目立たない。また、
エッジ部分は、劣化が目立つ。しかし、このエッジ部分
とは、局所的変化の大きな部分（信号の変化が大きい部
分）である。

【０００９】本発明の目的は、この点を考慮したフィル
タ処理を行う符号化方法を提案するものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、入力画像信号
をフィルタ回路(10)でプリフィルタ処理を行ってから符
号化処理する画像符号化方法において、エッジ検出手段
(14)により、前記入力画像信号のエッジ部分を検出し、
この検出結果に応じて前記フィルタ回路(10)の動作を制
御する。

【００１１】本発明は、入力画像信号をフィルタ回路(1
0)でプリフィルタ処理を行ってから符号化処理する画像
符号化方法において、前記入力画像信号の局所的変化度
(e)に応じて前記フィルタ回路(10)の係数(k)を設定す
る。本発明は、前記符号化処理はブロック単位で行わ
れ、前記局所的変化度は前記ブロックと同じ範囲で検出
され、前記フィルタ回路(10)の係数も前記ブロックと同
じ範囲で設定変更されることを特徴とする。

【００１２】本発明は、前記符号化処理はブロック単位
で行われ、前記局所的変化度は前記ブロックと関連した
範囲で検出され、前記フィルタ回路(10)の係数も前記ブ
ロックと関連した範囲で設定されることを特徴とする。
本発明は、入力画像信号にフィルタ回路(10)でフィルタ
処理を行ってから画像符号化し、且つ、符号化による符
号量の目標値(c)を設定している画像符号化方法におい
て、前記目標値(c)に応じて前記フィルタ回路(10)の係
数を設定する。

【００１３】本発明は、入力画像信号にフィルタ回路(1
0)でフィルタ処理を行ってから、画面毎に符号化処理を
設定し、この設定された符号化処理に従って、画像符号
化し、且つ、この符号化による符号量の目標値(c’)設
定している画像符号化方法において、前記目標値(c’)
及び前記設定された符号化処理に応じて前記フィルタ回
路(10)の係数(k)を設定する。

【００１４】本発明は、入力画像信号をフィルタ回路(1
0)でプリフィルタ処理を行ってから符号化処理する画像
符号化方法において、エッジ検出手段(14)により前記入
力画像信号のエッジ部分を検出すると共に、局所的変化
度検出手段(18)により前記入力画像信号の局所的変化度
(e)を検出し、少なくても、この２つの検出結果に応じ
て、前記フィルタ回路(10)を制御する。

【００１５】

【作用】本発明では、エッジ検出手段(14)により、入力
画像信号のエッジ部分を検出し、この検出結果に応じて
フィルタ回路(10)の動作を制御する。本発明では、入力
画像信号の局所的変化度(e)に応じてフィルタ回路(10)
の係数(k)を設定する。

【００１６】本発明では、符号化処理（ＤＣＴ処理）は
ブロック単位で行われ、前記局所的変化度はこのブロッ
クと同じ範囲で検出され、フィルタ回路(10)の係数もこ
のブロックと同じ範囲で設定変更される。本発明では、
符号化処理（ＤＣＴ処理）はブロック単位で行われ、前
記局所的変化度はこのブロックと関連した範囲で検出さ
れ、フィルタ回路(10)の係数もこのブロックと関連した
範囲で設定変更される。

【００１７】本発明では、符号化による符号量の目標値
(c)に応じてフィルタ回路(10)の係数を設定する。本発
明では、符号化による符号量の目標値(c’)及び、設定
された符号化処理（Ｉ，Ｐ，Ｂピクチャ処理のいずれ
か）に応じてフィルタ回路(10)の係数(k)を設定する。

【００１８】本発明では、エッジ検出手段(14)により入
力画像信号のエッジ部分を検出すると共に、局所的変化
度検出手段(18)により入力画像信号の局所的変化度(e)
を検出し、少なくても、この２つの検出結果に応じて、
フィルタ回路(10)を制御する。

【００１９】

【実施例】図1を参照して、本発明の第１実施例を説明
する。(10)は、プリフィルタ回路である。(12)は、周知
のMPEGにより、動画像信号を符号化するMPEG1エンコ−
ダである。MPEGでは、入力される画面をＰピクチャ・Ｉ
ピクチャ・Ｂピクチャのいずれの画面として符号処理す
るかを決め、この決めた画面種別に応じた符号化を行
う。このエンコーダ(12)は、入力される画面がＩＰＢの
どのピクチャとして、処理されるかを外部に出力(IPB)
している。また、入力される画面を符号化した場合に、
発生する符号量の目標値を決め、この値に収まるように
符号化処理をしている。このエンコーダ(12)は、この目
標値(c’)を外部に出力している。尚、一般のMPEGで
は、ＧＯＰ単位で符号量が決められている。従って、前
記目標値は、ＧＯＰの終わりに近い画面（ピクチャ）に
なるほど、厳しい値となる。

【００２０】(14)は、エッジ検出回路である。このエッ
ジ検出回路(14)は、フィルタ処理が目立つエッジ部分を
検出している。そして、そのエリアの単位は、エンコ−
ダ(12)で行われるＤＣＴ処理の8×8画素ブロックと同じ
位置・同じ大きさである。エッジ検出回路(14)の局所変
化検出回路(14a)は、まず、ブロック内の各画素の水平
・垂直の両方向の差分の絶対値を加算する。または、差
分の２乗を加算する。この加算された値を、予かじめ設
定した閾値により２値化する。つまり、差分が大きな画
素を「１」、差分が大きな画素を「０」とする。

【００２１】エッジ検出回路(14)のパタ−ン検出回路(1
4b)は、ブロック内の「１」のパターンから、エッジか
否かを検出する。つまり、ブロック内の「１」が連続し
て並んでいればエッジであるが、「１」の数は多いが点
在する場合は、エッジとは見做さない。「１」の数が少
なければ、当然、エッジとは見做さない。(16)は、フィ
ルタ処理制御回路である。このフィルタ処理制御回路(1
6)は、エッジ検出回路(14)からの信号により制御され、
エッジと見做したブロックについては、フィルタ処理を
行わない。

【００２２】(18)は、局所的変化度検出回路である。こ
の局所的変化度検出回路(18)の検出エリアの単位も、エ
ンコ−ダ(12)で行われるＤＣＴ処理の8×8画素ブロック
と同じ位置・同じ大きさである。局所的変化度検出回路
(18)は、このブロック内の画素のレベル差の絶対値（ま
たは２乗値）を、加算（または平均）することにより、
変化度(e)を検出している。

【００２３】(20)は、目標符号量(c’)と、その時の符
号化処理（Ｉ，Ｐ，Ｂピクチャ）に応じてフィルタ係数
(c)を設定する設定回路である。つまり、目標符号量
(c’)が大きければ、圧縮率は少なくてもよく、フィル
タ処理の必要は少ない。(22)は、フィルタ係数算出回路
である。フィルタ係数算出回路(22)は、フィルタ係数
(c)と局所的変化度(e)に応じて、フィルタ係数(k)を算
出するフィルタ係数算出回路である。

【００２４】この実施例では、エッジの有るブロック部
分はフィルタ処理しない。反対に、エッジの無いブロッ
ク部分はフィルタ処理する。このフィルタの特性は、局
所的変化度と目標符号量を参考に設定される。つまり、
ある画面に対してローパスフィルタにより前処理を行う
場合、この画面（１フレーム）に割り当てられた符号量
が多い時、画像に含まれる空間高周波成分の量を少なく
する必要はない。従って、目標符号化量(c’)が大きい
程、空間高周波成分の量を抑えるフィルタ処理の必要は
少なくなる。

【００２５】また、局所的変化が大きいほど、フィルタ
により前処理は目立たないので、局所的変化度(e)が大
きい程、空間高周波成分の量を抑えるフィルタ処理の効
果を大きくできる。従って、１フレームに割り当てられ
る符号量をＣ、平均２乗誤差をＥ、定数をＡとすると、
フィルタ係数ｋは、図２（ａ）の如く、表せる。このＣ
は、上記ｃ，ｃ’に相当し、Ｅはｅに相当する。

【００２６】このフィルタ係数ｋによるプリフィルタ回
路(10)の特性は、図２（ｂ）の如く、表せる。ここで
は、ｋ＝ｈ＝ｖとして、垂直水平方向に同じ特性とし
た。上記動作を説明する。入力画像信号は、エッジ検出
回路(14)に入力され、エッジのあるブロック部分が検出
される。そして、このエッジのあるブロック部分は、フ
ィルタ処理制御回路(16)によりフィルタ処理が禁止され
る。

【００２７】また、入力画像信号は、局所的変化度検出
回路(18)に入力され、ブロック単位で局所的変化度(e)
が検出される。そして、フィルタ係数算出回路(24)は、
変化の大きいブロックほど、強いフィルタ処理がなされ
るようにフィルタ係数(k)を設定する。また、この入力
画像信号が、エンコーダ(12)で符号化された時の目標符
号量(c)等に応じて、フィルタ係数算出回路(24)は、フ
ィルタ係数(k)を設定する。つまり、目標符号量(c)が小
さいほど、強いフィルタ処理がなされるように、フィル
タ係数算出回路(24)は、フィルタ係数(k)を設定する。

【００２８】このように、本実施例によれば、エッジの
有無により、フィルタ処理の有無を設定するので、人間
の目には画像を劣化させること無く、符号量を抑えるこ
とができる。尚、この実施例では輝度信号について述べ
たが、本願は色信号(色差信号)を同様に処理してもよ
い。

【００２９】また、この実施例では、ＭＰＥＧ１につい
て述べたが、本願は別の符号化に用いても良い。図3を
参照して、本発明の第２実施例を説明する。この第２実
施例は、MPEG2の例であり、第１実施例と同一部分には
同一符号を付した．(13)は、周知のMPEG2エンコ−ダで
ある。

【００３０】このMPEG2エンコ−ダ(13)でフィールド構
造のエンコ−ドを行えば、第１実施例と、同様の処理と
なる。このMPEG2エンコ−ダ(13)でフレーム構造のエン
コ−ドを行えと少々異なる。つまり、この時、エンコー
ダ(13)において、周知のＭＰＥＧ２のフレーム予測処理
が為されると、エンコ−ダ(13)で行われるＤＣＴ処理の
8×8画素ブロックと、回路(14)(18)(10)での処理単位で
あるブロックとは関連するが同一でなくなる。尚、エン
コーダ(13)において、周知のＭＰＥＧ２のフィ−ルド予
測処理が為されると、エンコ−ダ(13)で行われるＤＣＴ
処理の8×8画素ブロックと、回路(14)(18)(10)での処理
単位であるブロックとは同一である。

【００３１】尚、この実施例では、エンコ−ダ(12)(13)
の前段にプリフィルタ回路(10)を設けた。しかし、本願
はこれに限定されるわけでなくエンコ−ダ(12)(13)内部
のＤＣＴ処理回路の前段であれば良い。

【００３２】

【発明の効果】本発明の請求項１〜４，７によれば、フ
ィルタ処理をしても、人間の目にはその劣化が目立たな
い。従って、実質的に画像劣化を抑え、且つ、符号量を
減らした効率のよい符号化を行うことができる。本発明
の請求項５、６によれば、不必要なフィルタ処理が行わ
なくても良いので、画像の劣化を防止することができ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１実施例を示す図である。

【図２】この第１実施例を説明するための図である。

【図３】本発明の第２実施例を示す図である。

【符号の説明】

（１０）フィルタ回路（プリフィルタ）、（１２）（１３）エンコーダ、（１４）エッジ検出回路、（１６）フィルタ処理制御回路、（１８）局所的変化度検出回路、（２０）設定回路、（２２）フィルタ係数算出回路。

フロントページの続き (72)発明者小林智子大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者杉本悦子大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像信号をフィルタ回路(10)でプリ
フィルタ処理を行ってから符号化処理する画像符号化方
法において、エッジ検出手段(14)により、前記入力画像信号のエッジ
部分を検出し、この検出結果に応じて前記フィルタ回路
(10)の動作を制御する画像符号化方法。
【請求項２】入力画像信号をフィルタ回路(10)でプリ
フィルタ処理を行ってから符号化処理する画像符号化方
法において、前記入力画像信号の局所的変化度(e)に応じて前記フィ
ルタ回路(10)の係数(k)を設定する画像符号化方法。
【請求項３】前記符号化処理はブロック単位で行わ
れ、前記局所的変化度は前記ブロックと同じ範囲で検出
され、前記フィルタ回路(10)の係数も前記ブロックと同
じ範囲で設定変更されることを特徴とする請求項２の画
像符号化方法。
【請求項４】前記符号化処理はブロック単位で行わ
れ、前記局所的変化度は前記ブロックと関連した範囲で
検出され、前記フィルタ回路(10)の係数も前記ブロック
と関連した範囲で設定されることを特徴とする請求項２
の画像符号化方法。
【請求項５】入力画像信号にフィルタ回路(10)でフィ
ルタ処理を行ってから画像符号化し、且つ、符号化によ
る符号量の目標値(c)を設定している画像符号化方法に
おいて、前記目標値(c)に応じて前記フィルタ回路(10)の係数を
設定する画像符号化方法。
【請求項６】入力画像信号にフィルタ回路(10)でフィ
ルタ処理を行ってから、画面毎に符号化処理を設定し、
この設定された符号化処理に従って、画像符号化し、且
つ、この符号化による符号量の目標値(c’) 設定してい
る画像符号化方法において、前記目標値(c’)及び前記設定された符号化処理に応じ
て前記フィルタ回路(10)の係数(k)を設定する画像符号
化方法。
【請求項７】入力画像信号をフィルタ回路(10)でプリ
フィルタ処理を行ってから符号化処理する画像符号化方
法において、エッジ検出手段(14)により前記入力画像信号のエッジ部
分を検出すると共に、局所的変化度検出手段(18)により
前記入力画像信号の局所的変化度(e)を検出し、少なく
ても、この２つの検出結果に応じて、前記フィルタ回路
(10)を制御する画像符号化方法。
【請求項８】入力画像信号をフィルタ回路(10)でプリ
フィルタ処理を行ってから符号化処理する画像符号化方
法において、エッジ検出手段(14)により、前記入力画像信号のエッジ
部分を検出し、この検出したエッジ部分のフィルタ回路
処理を行わない画像符号化方法。
【請求項９】前記符号化処理はブロック単位で行わ
れ、前記エッジ部分の検出は前記ブロックと同じ範囲で
検出されることを特徴とする請求項１又は請求項８の画
像符号化方法。
【請求項１０】前記符号化処理はブロック単位で行わ
れ、前記エッジ部分の検出は前記ブロックと関連した範
囲で検出されることを特徴とする請求項１又は請求項８
の画像符号化方法。