JPH09172638A

JPH09172638A - 画像符号化方法及び装置

Info

Publication number: JPH09172638A
Application number: JP7331876A
Authority: JP
Inventors: Atsushi Shimizu; 淳清水; Yoshiyuki Yashima; 由幸八島
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-12-20
Filing date: 1995-12-20
Publication date: 1997-06-30

Abstract

(57)【要約】【課題】２パス型の符号化制御により、所与の拘束条件
と発生情報量に基づいて量子化ステップを決定する画像
符号化装置において、演算量や処理時間を削減する。【解決手段】入力画像のフレームを小ブロックに分割す
る小ブロック分割部１２と、小ブロックごとに画像の特
徴量ｆs_k（ｋは特徴量の種類：１≦ｋ≦Ｋ）を測定する
特徴量測定部１３と、フレームごとに特徴量ｆs_kの統計
量ｆcs_kを算出するフレーム内統計量算出部１５と、算
出された統計量ｆcs_kから、予め定められた仮の量子化
ステップＱ_pによって当該フレームを符号化した際の発
生情報量の推定値Ｇ_eを算出する発生情報量推定部１７
を設け、発生情報量推測処理を実行する。実際の符号化
を行う符号化処理では、発生情報量の推定値Ｇ_eに基づ
き、拘束条件に合致するように、各フレームを実際に符
号化する際に使用する量子化ステップＱ_iを決定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、テレビジョン信号
などの画像信号を高能率で符号化する画像符号化方法及
び装置に関し、特に、符号化後の符号量（発生情報量）
を予め推測し、推測値と与えられた拘束パラメータの下
で情報割当を行う画像符号化方法及び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】画像信号（動画像）の高能率符号化方法
における符号化制御方法として、２パス符号化制御方法
がある。この２パス符号化制御による画像符号化では、
１パス目において、符号化対象の全フレームに対してそ
のフレームから発生する発生情報量を計測し、２パス目
において、１フレーム当たりの平均発生情報量の最大値
やフレーム単位での最大発生情報量の最大値などの拘束
パラメータと発生情報量の計測結果とを用いて符号化に
使用する量子化ステップをフレームごとに決定し、実際
の符号化を行う。図３は、２パス符号化制御による従来
の画像符号化装置の構成を示すブロック図である。ここ
では、画像符号化方式として、動き補償と離散コサイン
変換を使用するものとする。また、拘束パラメータとし
て、フレーム単位での発生情報量の上限を示す最大レー
トＢ_maxと、発生情報量のフレーム当たりの平均の上限
を示す平均レートＢ_aveとを使用するものとする。符号
化対象のフレームの数をＭ、各フレームでの発生情報量
をＧ_i（ｉ＝１,２,…,Ｍ）とした時、上記の拘束パラメ
ータによる条件は、

【０００３】

【数１】で表わされる。

【０００４】この従来の画像符号化装置は、入力端子２
０１から入力した１フレーム分の画像信号をそれぞれＮ
×Ｎ画素の小ブロックに分割する小ブロック分割部２０
２と、小ブロックの画像信号から動きベクトル

【０００５】

【外１】を検出する動き検出部２０３と、動きベクトルを蓄積す
る動きベクトルメモリ２０７と、動きベクトルに基づい
て動き補償を行い予測画像を出力する動き補償部２０５
と、前フレームの画像信号を格納するフレームメモリ２
０６と、予測画像と小ブロック分割部２０２の出力との
差分信号を出力する減算部２１０と、減算部２１０が出
力する差分信号に対して離散コサイン変換を行う離散コ
サイン変換部２０８と、離散コサイン変換部２０８の出
力を量子化する量子化部２０９と、量子化部２０９の出
力に応じて可変長符号化を行う可変長符号化部２１４
と、符号化後の信号を出力するための出力端子２２３
と、量子化部２０９の出力を逆量子化する逆量子化部２
１２と、逆量子化部２１２の出力を逆離散コサイン変換
する逆離散コサイン変換部２１３と、逆離散コサイン変
換部２１３の出力と動き補償部２０５からの予測画像と
を加算してフレームメモリ２０６に格納するための加算
部２１７とを有している。さらに、１パス目において可
変長符号化部２１４の出力から発生情報量の統計量（全
計測対象フレーム内での最大発生情報量Ｇ_ma _x、全計測
対象フレームでの平均発生情報量Ｇ_ave）を算出する発
生情報量統計量算出部２１６と、統計量（最大発生情報
量Ｇ_max、平均発生情報量Ｇ_ave）と拘束パラメータ（最
大レートＢ_max、平均レートＢ_ave）とから２パス目にお
いて各フレームごとに量子化ステップＱ_iを算出する量
子化ステップ算出部２２１が設けられている。この量子
化ステップＱ_iは、２パス目での実際の符号化に際し、
量子化部２０９及び逆量子化部２１２で使用される。ま
た、１パス目（発生情報量計測時）と２パス目（符号化
処理時）の切り替えを行うために、相互に連動するスイ
ッチ２０４,２１１,２１５が設けられている。これらス
イッチにおいて、Ｍは発生情報量計測時、Ｃは符号化処
理時の位置を示している。

【０００６】次に、この従来の画像符号化装置での画像
信号の符号化について説明する。

【０００７】まず、各スイッチ２０４,２１１,２１５
を、Ｍ側（発生情報量計測側）に切替え、入力端子２０
１から入力した画像信号の発生情報量を計測する。入力
した画像信号は、小ブロック分割部２０２によってＮ×
Ｎ画素の小ブロックに分割される。符号化対象の分割後
の小ブロックの画像信号に対し、動き検出部２０３にお
いて、フレームメモリ２０６に蓄えられている前フレー
ムの画像信号から、動きベクトル

【０００８】

【外２】の検出を行う。動き補償部２０５では、検出された動き
ベクトルとフレームメモリ２０６に蓄えられている前フ
レームの画像信号とから、動き補償が行われ、予測画像
が生成される。なお、検出された動きベクトルは、符号
化時の再探索を不要とするために、動きベクトルメモリ
２０７に蓄えられる。

【０００９】小ブロックの画像信号と予測画像との差分
信号が減算部２１０から出力し、離散コサイン変換部２
０８においてこの差分信号に対し離散コサイン変換が施
され、その変換の結果得られた離散コサイン変換係数
が、量子化部２０９に入力する。発生情報量計測時に
は、この計測のための量子化ステップＱ_pが予め設定さ
れており、量子化部２０９は、この予め設定された量子
化ステップＱ_pを使用して、離散コサイン変換係数を量
子化する。量子化された離散コサイン変換係数は可変長
符号化部２１４で可変長符号化され、スイッチ２１５を
介して発生情報量統計量算出部２１６に入力する。発生
情報量統計量算出部２１６は、フレーム単位の発生情報
量を計算し、計測対象のフレームでの最大発生情報量Ｇ
_maxと計測対象の全フレームを通しての平均発生情報量
Ｇ_aveとを算出する。

【００１０】また、量子化された離散コサイン変換係数
は、逆量子化部２１２において逆量子化され、さらに逆
離散コサイン変換部２１３において逆離散コサイン変換
が施された後、動き補償部２０５から出力された前フレ
ームの予測画像と加算部２１７において加算され、次フ
レームの動き補償予測のために、フレームメモリ２０６
に蓄えられる。

【００１１】次に、符号化処理について説明する。上述
のように計測対象の全フレームの発生情報量の計測を終
えた後、各スイッチ２０４,２１１,２１５をＣ側（符号
化処理側）に切替え、再度、画像信号を入力端子２０１
から入力する。入力した画像信号に対しては、発生情報
量計測処理時と同様に処理が行われる。発生情報量計測
処理と異なる点は、動きベクトル

【００１２】

【外３】の探索は行わず、動きベクトルメモリ２０７に蓄えられ
ている動きベクトルを動き補償に用いることと、量子化
ステップ算出部２２１によりフレームごとに量子化ステ
ップＱ_iを算出し、この量子化ステップＱ_iに基づいて量
子化部２０９及び逆量子化部２１２でそれぞれ量子化及
び逆量子化を実行する点である。

【００１３】以下、量子化ステップ算出部２２１の処理
を説明する。量子化ステップ算出部２２１は、発生情報
量統計量算出部２１６によって上述のように算出された
最大発生情報量Ｇ_max及び平均発生情報量Ｇ_aveと、拘束
パラメータとして与えられている最大レートＢ_max及び
平均レートＢ_aveと、計測のための量子化ステップＱ_pと
から、各フレームの量子化ステップＱ_iを算出する。こ
こでは、量子化ステップＱと発生情報量Ｇには

【００１４】

【数２】の関係（ａは定数）があると仮定する。量子化ステップ
Ｑ_iの算出方法は、次の通りである。

【００１５】まず、平均レートＢ_aveについて、平均発
生情報量Ｇ_aveと計測に用いた量子化ステップＱ_pとか
ら、符号化時の平均発生情報量が平均レートＢ_aveを越
えない量子化ステップＱ_iを下記式に基づいて算出す
る。

【００１６】

【数３】ただし、算出された量子化ステップＱ_iを用いて量子化
した場合に発生情報量が最大レートＢ_maxを越えること
になるフレームに対しては、発生情報量が最大レートＢ
_maxを越えないように、下記式にしたがって量子化ステ
ップＱ_iを新たに設定する。

【００１７】

【数４】このようにして、量子化ステップ算出部２２１は、実際
の符号化に使用される各フレームごとの量子化ステップ
Ｑ_iを決定する。各フレームの画像信号に対し、量子化
ステップ算出部２２１によって求められた量子化ステッ
プＱ_iにより量子化部２０９で量子化が行われ、可変長
符号化部２１４で可変長符号化が行われ、その結果、出
力端子２２３から符号化データが出力される。

【００１８】この従来の画像符号化装置は、予め画像信
号の発生情報量を計測した上で各フレームの量子化ステ
ップを設定しているので、結果として、与えられた拘束
条件の中で、復号画像間の画質変動を抑えることを可能
にしている。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の画像符
号化方法ないし画像符号化装置では、発生情報量の計測
結果に基づいて各フレームの量子化ステップを決定する
ので、画像信号の発生情報量を予め知っておく必要があ
り、そのために、実際の符号化処理に先立って発生情報
量計測のための符号化処理を行う必要がある。したがっ
て、一度のみの符号化処理を行う場合に比ベ、演算量や
処理時間が２倍以上になるという問題点がある。符号化
アルゴリズムが複雑であればあるほど、画像信号の発生
情報量の計測に要する演算量も増加し、処理時間に対す
る影響も大きくなる。

【００２０】本発明の目的は、いわゆる２パス型の符号
化制御が行われ、発生情報量に基づいた量子化、符号化
が可能でありながら、発生情報量の計測に要する演算量
や処理時間を削減できる画像符号化方法及び装置を提供
することにある。

【００２１】

【課題を解決するための手段】本発明の画像符号化方法
は、与えられた拘束条件の下で量子化ステップを変化さ
せて入力画像の符号化を行う画像符号化方法において、
入力画像のフレームを小ブロックに分割し、小ブロック
ごとに画像の特徴量を測定し、フレームごとに前記特徴
量の統計量を算出し、算出された統計量から、予め定め
られた仮の量子化ステップによって当該フレームを符号
化した際の発生情報量を推測し、その後、推測された発
生情報量に基づき、拘束条件に合致するように、各フレ
ームを実際に符号化する際に使用する量子化ステップを
決定する。

【００２２】本発明の画像符号化装置は、与えられた拘
束条件の下で量子化ステップを変化させて入力画像の符
号化を行う画像符号化装置において、入力画像のフレー
ムを小ブロックに分割する小ブロック分割部と、小ブロ
ックごとに画像の特徴量を測定する特徴量測定部と、フ
レームごとに前記特徴量の統計量を算出するフレーム内
統計量算出部と、算出された統計量から、予め定められ
た仮の量子化ステップによって当該フレームを符号化し
た際の発生情報量を推測する発生情報量推定部と、推測
された発生情報量に基づき、拘束条件に合致するよう
に、各フレームを実際に符号化する際に使用する量子化
ステップを決定する量子化ステップ算出部と、を有す
る。本発明の画像符号化装置においては、推測された発
生情報量について推測対象の全フレームを通しての統計
量を算出する発生情報量統計量算出部をさらに設け、発
生情報量統計量算出部で算出された統計量に基づき量子
化ステップ算出部において量子化ステップが決定される
ようにしてもよい。

【００２３】また、本発明においては、複数種類の特徴
量を測定し、そのうち少なくとも１つが実際の符号化処
理で使用される特徴量とするようにしてもよい。

【００２４】結局、本発明では、従来技術における発生
情報量計測のための符号化処理の代わりに、入力された
画像信号の特徴量を測定しこの特徴量から発生情報量を
フレームごとに推定している。特徴量を求め、フレーム
ごとの発生情報量を推定するための演算量は、発生情報
量計測のための符号化処理に要する演算量よりも小さい
から、本発明によれば演算量が削減され、処理時間が短
縮される。

【００２５】

【発明の実施の形態】次に、本発明の実施の形態につい
て、図面を参照して説明する。図１は本発明の実施の一
形態の画像符号化装置における発生情報量推定のための
基本構成を示すブロック図である。上述した従来の装置
においては、発生情報量を計測するために、２パス目で
の実際の符号化に先立って、１パス目として計測のため
の符号化を行っていたが、本発明では、１パス目では符
号化を行わず、代りに発生情報量を推定し、この推定値
に基づいて２パス目で実際の符号化を行う。図１は、発
生情報量の推定値Ｇ_eを求めるのに必要な構成のみを示
している。したがって、以下に述べるように推定値Ｇ_e
を求めたのちは、上述の従来の画像符号化方法と同様
に、２パス目でこの推定値Ｇ_eに基づいて個々のフレー
ムに対する量子化ステップを決定し、実際の符号化を行
えばよい。

【００２６】入力端子１１を介して入力した画像信号を
Ｎ×Ｎ画素の小ブロックに分割する小ブロック分割部１
２が設けられており、小ブロック分割部１２の出力側に
は、特徴量算出部１３が設けられている。特徴量算出部
１３は１つだけ設けてもよいが、並列に複数設けてもよ
い。各特徴量算出部１３は、分割された小ブロックの画
像信号を対象として、小ブロックごとにそれぞれ画像の
特徴量を算出する。特徴量算出部１３の数がＫ個である
として、ｋ番目の特徴量算出部１３は、特徴量ｆs_kを算
出する。ｋ（ｋ＝１,２,…,Ｋ）は特徴量番号である。
各特徴量算出部１３の出力側には、それぞれ、入力され
たフレームにおける各特徴量ｆs_kの統計量ｆcs_kを算出
するフレーム内統計量算出部１５が設けられている。さ
らに、各特徴量ｆs_kの統計量ｆcs_kと計測のために予め
設定された量子化ステップＱ_pとから、入力フレームの
発生情報量の推定値Ｇ_eを算出して出力端子１９に出力
する発生情報量推定部１７が設けられている。

【００２７】この構成を用いて画像符号化を行う場合に
は、１パス目として、１フレーム分の画像信号を小ブロ
ック分割部１２に入力して小ブロックに分割し、小ブロ
ックごとに、各特徴量算出部１３によって画像の特徴量
ｆs_kを算出し、各特徴量ｆs_kについてフレーム内統計量
算出部１５によって入力したフレームに対する統計量ｆ
cs_kを求める。そして、発生情報量推定部１７におい
て、各統計量ｆcs_kと量子化ステップＱ_pとから、推定値
Ｇ_eを算出する。具体的には各特徴量ｆs_kの統計量ｆcs_k
と量子化ステップＱ_pと実際の発生情報量Ｇとの関係式
ｆ_Gを予め求めておき、この関係式ｆ_Gを用いて下式のよ
うに発生情報量の推定値Ｇ_eを算出する。

【００２８】

【数５】Ｇ_e ＝ｆ_G(Ｑ_p,ｆcs₁,ｆcs₂,……ｆcs_K) ２パス目として符号化処理を行う際には、１パス目にお
いて発生情報量推定部１７によって算出された各フレー
ムの発生情報量の推定値Ｇ_eを用い、量子化ステップの
決定を行う。

【００２９】一般に、画像の特徴量の算出に要する演算
量は、画像の符号化に要する演算量に比べてはるかに少
ないと考えられる。したがって、２度にわたって画像の
符号化を行う従来の方法に比べ、全体として大幅に演算
量を削減でき、処理時間の高速化を図ることが可能にな
る。

【００３０】なお、発生情報量の推定に使用する特徴量
として、符号化処理で実際に使用する特徴量を用いるこ
とにより、全体としての演算量をさらに減らすことがで
きる。例えば、動き補償を用いる符号化アルゴリズムを
使用する場合であれば、動きベクトルを特徴量として用
い、発生情報量の推定時に算出した動きベクトルを蓄え
ておけば、この動きベクトルを実際の符号化処理時にそ
のまま使うことができる。

【００３１】

【実施例】次に、実施例により、本発明をさらに詳しく
説明する。図２は本発明の一実施例の画像符号化装置の
構成を示すブロック図である。この実施例では、発生情
報量の推定に使用する画像特徴量として、フレーム内輝
度信号の分散値と動きベクトルの大きさとを使用し、フ
レーム単位の統計量として、これら特徴量の平均値を使
用している。また、画像符号化アルゴリズムとして、動
き補償と離散コサイン変換を使用するものとする。その
際、量子化ステップは、小ブロック単位ではなく、フレ
ーム単位で設定されるものとする。小ブロックの大きさ
をＮ×Ｎ画素とし、１フレーム中の小ブロックの数をＭ
とし、発生情報量の推定の対象となるフレーム数をＦと
する。拘束パラメータとしては、フレーム単位での発生
情報量の上限値（最大レートＢ_max）と、フレーム当た
りの平均発生情報量の上限値（平均レートＢ_ave）を使
用する。

【００３２】入力端子１０１に入力した画像信号をＮ×
Ｎ画素の小ブロックに分割する小ブロック分割部１０２
の出力側には、発生情報量推定処理（Ｍ側）か符号化処
理（Ｃ側）かを選択するためのスイッチ１０３が設けら
れ、スイッチ１０３のＭ側には、前フレームの画像信号
を格納するためのフレームメモリ１０８と、小ブロック
の画像信号から輝度の分散値ｖａｒ_Lを算出する輝度分
散算出部１０４と、フレームメモリ内の前フレームのデ
ータを参照して動き量ｍｖ_Lと動きベクトル

【００３３】

【外４】を算出する動き量算出部１０６が設けられている。Ｌ
は、フレーム内の小ブロック番号（Ｌ＝１,２,…,Ｍ）
である。輝度分散算出部１０４と動き量算出部１０６
は、いずれも特徴量算出部である。輝度分散算出部１０
４の出力側にはフレーム内における輝度分散値ｖａｒ_L
の平均値

【００３４】

【外５】を算出する第１のフレーム内平均値算出部１０９が設け
られ、同様に、動き量算出部１０６からの動き量ｍｖ_L
が入力してフレーム内での平均値

【００３５】

【外６】を算出する第２のフレーム内平均値算出部１１０が設け
られている。これらフレーム内平均値算出部１０９,１
１０はフレーム内統計量算出部であって、これらによっ
て算出された平均値は発生情報量推定部１１２に入力す
る。ここで上線（オーバーライン）は、フレーム内での
平均であることを示している。また、ｊは、発生情報量
推定部１１２内で使用されるフレーム番号（ｊ＝１,２,
…,Ｆ）である。

【００３６】発生情報量推定部１１２は、これら平均値
と、測定のために予め設定された量子化ステップＱ_pと
に基づいて、各フレームごとにその発生情報量の推定値
Ｇ_eを算出するものである。発生情報量推定部１１２の
出力側には、推定値Ｇ_eに基づいて、発生情報量の統計
量（全計測対象フレーム内での推定最大発生情報量Ｇ_ma
_x、全計測対象フレームでの推定平均発生情報量Ｇ_ave）
を算出する発生情報量統計量算出部１１４が設けられ、
さらに、この統計量（推定最大発生情報量Ｇ_max、推定
平均発生情報量Ｇ_ave）と拘束パラメータ（最大レート
Ｂ_max、平均レートＢ_ave）と量子化ステップＱ_pから、
２パス目において各フレームごとに実際の符号化に使用
される量子化ステップＱ_iを算出する量子化ステップ算
出部１１９が設けられている。

【００３７】動きベクトルメモリ１２１は、動き量算出
部１０６が出力する動きベクトル

【００３８】

【外７】を蓄積するものである。動きベクトルと前フレームの画
像信号から動き補償を行って予測画像を生成する動き補
償部１２２が設けられている。減算部１２０は、スイッ
チ１０３のＣ側からの小ブロックの画像信号と予測画像
との差分画像を生成するものである。さらに、差分画像
に対して離散コサイン変換を施して離散コサイン変換係
数を出力する離散コサイン変換部１２４と、量子化ステ
ップ算出部１１９で決定された各フレームの量子化ステ
ップＱ_iに基づき当該フレームの離散コサイン変換係数
を量子化する量子化部１２６と、量子化後の離散コサイ
ン変換係数に基づいて可変長符号化を行い符号化データ
を出力端子１２８を介して出力する可変長符号化部１２
７と、量子化ステップＱ_iに基づき量子化後の離散コサ
イン変換係数を逆量子化する逆量子化部１２９と、逆量
子化部１２９の出力に対し逆離散コサイン変換を行う逆
離散コサイン変換部１３０と、逆離散コサイン変換部１
３０の出力と動き補償部１２２からの予測画像とを加算
する加算部１２５と、加算部１２５の出力側に配置され
前フレームのデータを格納して動き補償部１２２に出力
するフレームメモリ１２３と、が設けられている。

【００３９】次に、この画像符号化装置による画像符号
化について説明する。まず１パス目の発生情報量推定処
理を実行するために、スイッチ１０３をＭ側に切り替
え、入力端子１０１から画像信号を入力する。入力され
た画像信号は、小ブロック分割部１０２によって、Ｎ×
Ｎ画素の小ブロックに分割される。分割された小ブロッ
クの画像信号に対し、輝度分散算出部１０４と動き量算
出部１０６によって、それぞれ、小ブロック毎の輝度値
の分散ｖａｒ_Lと動き量ｍｖ_Lが算出される。小ブロック
の輝度値の分散ｖａｒ_Lは次式より求める。

【００４０】

【数６】ただし、ｓ_mnは小ブロック内の画素(ｍ,ｎ)における画
素値、

【００４１】

【外８】はその小ブロック内での画素値の平均を表す。動き量ｍ
ｖ_Lは、まず、フレームメモリ１０８内の直前のフレー
ムとの比較により小ブロックの動きベクトル

【００４２】

【外９】を検出し、求めた動きベクトルに基づき次式より算出す
る。

【００４３】

【数７】また、検出された動きベクトルは、符号化時の再探索を
不要とするために、動きベクトルメモリ１２１に蓄え
る。

【００４４】続いて、小ブロックごとに算出された輝度
値の分散ｖａｒ_Lと動き量ｍｖ_Lを基に、フレーム内平均
値算出部１０９,１１０により、入力されたフレーム内
での輝度値の分散ｖａｒ_Lの平均値

【００４５】

【数８】及び動き量ｍｖ_Lの平均値

【００４６】

【数９】を算出する。

【００４７】次に、発生情報量推定部１１２によって、
入力フレームでの発生情報量の推定値Ｇ_eを算出する。
ここでは、量子化ステップＱと発生情報量Ｇには

【００４８】

【数１０】の関係があると仮定する。上式のａは、計測された輝度
値の分散の平均値及び動き量の分散の平均値から、下記
式のように求める。

【００４９】

【数１１】ここで、α_n（ｎ＝１,２,３）は、数種類の適当な画像
信号を用いて前もって符号化処理を行い、その測定した
結果から算出した定数である。

【００５０】よって、発生情報量の推定値Ｇ_eは、

【００５１】

【数１２】となる。

【００５２】次に、各フレームの発生情報量の推定値Ｇ
_eを基に、発生情報量統計量算出部１１４によって、推
定最大発生情報量Ｇ_max及び推定平均発生情報量Ｇ_aveを
算出する。全推定対象フレームに対し、上記の手順によ
り発生情報量を推定することにより、推定最大発生情報
量Ｇ_max及び推定平均発生情報量Ｇ_aveを求めることがで
きる。

【００５３】このようにして、推定最大発生情報量Ｇ
_max及び推定平均発生情報量Ｇ_aveが求められたら、今度
は、スイッチ１０３をＣ側に切り替え、入力端子１０１
に入力した画像信号の符号化処理を行う。

【００５４】入力された画像信号は、発生情報量推測処
理の場合と同様に、小ブロック分割部１０２にてＮ×Ｎ
画素の小ブロックに分割される。分割された符号化対象
の小ブロックに対し、動き補償部１２２は、動きベクト
ルメモリ１２１に蓄えられている動きベクトル

【００５５】

【外１０】とフレームメモリ１２３に蓄えられている前フレームの
画像信号とを用い、動き補償を行い予測画像を生成す
る。生成された予測画像と小ブロックの画像信号との差
分信号が減算部１２０で計算され、この差分信号に対し
離散コサイン変換部１２４によって離散コサイン変換が
行われる。

【００５６】ここで、量子化ステップ算出部１１９は、
発生情報量統計量算出部１１４から入力した推定最大発
生情報量Ｇ_max及び推定平均発生情報量Ｇ_aveと、拘束パ
ラメータとして与えられている最大レートＢ_max及び平
均レートＢ_aveと、推定の際に使用した量子化ステップ
Ｑ_pとから、符号化対象のフレームに対する量子化ステ
ップＱ_iをフレームごとに算出する。ここでｉは、符号
化時で使用されるフレーム番号（ｉ＝１,２,…,Ｆ）で
ある。量子化ステップＱ_iの算出は、以下のように行わ
れる。

【００５７】まず、平均レートＢ_aveについて、推定平
均発生情報量Ｇ_aveと推定に用いた量子化ステップＱ_pか
ら、下記のように、符号化時の発生情報量が平均レート
Ｂ_aveを越えない量子化ステップＱ_iを定める。

【００５８】

【数１３】ただし、算出された量子化ステップＱ_iを用いて量子化
した際に最大レートＢ_m _axを越えると推測されるフレー
ムに対しては、発生情報量が最大レートＢ_maxを越えな
いように、下記式にしたがって量子化ステップＱ_iを新
たに設定する。

【００５９】

【数１４】離散コサイン変換係数は、このようにして求められた量
子化ステップＱ_iにより量子化部１２６で量子化され、
その後、可変長符号化部１２７で可変長符号化され、出
力端子１２８から符号化データとして出力される。

【００６０】また、量子化された離散コサイン変換係数
は、逆量子化部１２９によって逆量子化され、逆離散コ
サイン変換部１３０によって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部１２５
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１２３に蓄えられる。

【００６１】本実施例の画像符号化装置では、このよう
な構成とすることにより、ある量子化ステップで符号化
した際の発生情報量を推定し、その推定発生情報量を用
いて、量子化制御が行われる。

【００６２】ここで、前処理時すなわち１パス目の演算
量について、従来技術との比較を行う。上述した従来の
方法に比ベ、本実施例による符号化では、輝度の分散の
算出や、輝度の分散値ｖａｒ_L及び動き量ｍｖ_Lのフレー
ム内での平均値の算出、発生情報量の推定のための演算
が増えている。また、動き量算出部１０６での演算量
は、従来の装置の動き検出部での演算量との大きな違い
はない。これに対し、従来の方法では、本実施例のもの
に比べ、離散コサイン変換／逆変換（２次元の行列計
算）の演算が余分にある。本実施例での追加部分で最も
演算量が大きいのは、輝度の分散の算出であるが、離散
コサイン変換／逆変換の演算量に比ベ、演算量は小さ
い。したがって、前処理自体を見ても、全体としても、
本実施例によれば、演算量を減少させることができる。

【００６３】上述の実施例では、特徴量の数を２として
特徴量を輝度分散、動きベクトルの大きさ（動き量）と
したが、本発明はこれに限定されるものではなく、特徴
量の数および特徴量の種類は、任意に設定することがで
きる。ただし、符号化処理に用いる量を特徴量を使用す
れば、それを蓄えておくことにより、演算の共通化が可
能であり、さらに演算量の減少を図ることができる。ま
た、フレーム内での特徴量の統計量として平均値を用い
たが、分散など他の統計量でも差し支えない。さらに、
本実施例ではフレームメモリを２つ使用しているが、１
つだけとすることも可能である。

【００６４】

【発明の効果】以上説明したように本発明では、予め定
められた仮の量子化ステップで符号化した際の発生情報
量を画像信号の特徴量から推定することにより、実際の
符号化に先立つ前処理において発生情報量測定のための
符号化を行う必要がなくなる。発生情報量の推定処理の
演算量は、符号化処理の演算量に比ベて小さいので、前
処理に要する演算量を削減でき、全体としての演算量が
削減され、処理時間が短縮するという効果が生じる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施の一形態の画像符号化装置におけ
る発生情報量推定のための基本構成を示すブロック図で
ある。

【図２】本発明の一実施例の画像符号化装置の構成を示
すブロック図である。

【図３】従来の画像符号化装置の構成を示すブロック図
である。

【符号の説明】１１，１０１，２０１入力端子１２，１０２，２０２小ブロック分割部１３特徴量算出部１５フレーム内統計量算出部１７，１１２発生情報量推定部１９，１２８，２２３出力端子１０３，２０４，２１１，２１５スイッチ１０４輝度分散算出部１０６動き量算出部１０８，１２３，２０６フレームメモリ１０９，１１０フレーム内平均値算出部１１４，２１６発生情報量統計量算出部１１９，２２１量子化ステップ算出部１２０，２１０減算部１２１，２０７動きベクトルメモリ１２２，２０５動き補償部１２４，２０８離散コサイン変換部１２５，２１７加算部１２６，２０９量子化部１２７，２１４可変長符号化部１２９，２１２逆量子化部１３０，２１３逆離散コサイン変換部２０３動き検出部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】与えられた拘束条件の下で量子化ステッ
プを変化させて入力画像の符号化を行う画像符号化方法
において、前記入力画像のフレームを小ブロックに分割し、前記小ブロックごとに画像の特徴量を測定し、前記フレームごとに前記特徴量の統計量を算出し、前記算出された統計量から、予め定められた仮の量子化
ステップによって当該フレームを符号化した際の発生情
報量を推測し、その後、前記推測された発生情報量に基づき、前記拘束
条件に合致するように、前記各フレームを実際に符号化
する際に使用する量子化ステップを決定することを特徴
とする画像符号化方法。
【請求項２】複数種類の前記特徴量を測定し、複数種
類の前記特徴量のうち少なくとも１つは実際の符号化処
理で使用される特徴量である請求項１に記載の画像符号
化方法。
【請求項３】与えられた拘束条件の下で量子化ステッ
プを変化させて入力画像の符号化を行う画像符号化装置
において、前記入力画像のフレームを小ブロックに分割する小ブロ
ック分割部と、前記小ブロックごとに画像の特徴量を測定する特徴量測
定部と、前記フレームごとに前記特徴量の統計量を算出するフレ
ーム内統計量算出部と、前記算出された統計量から、予め定められた仮の量子化
ステップによって当該フレームを符号化した際の発生情
報量を推測する発生情報量推定部と、前記推測された発生情報量に基づき、前記拘束条件に合
致するように、前記各フレームを実際に符号化する際に
使用する量子化ステップを決定する量子化ステップ算出
部と、を有することを特徴とする画像符号化装置。
【請求項４】前記推測された発生情報量について推測
対象の全フレームを通しての統計量を算出する発生情報
量統計量算出部をさらに有し、前記発生情報量統計量算
出部で算出された統計量に基づいて前記量子化ステップ
算出部が前記量子化ステップを決定する請求項３に記載
の画像符号化装置。
【請求項５】それぞれ異なる種類の特徴量を測定する
ために複数の前記特徴量算出部が設けられ、前記各特徴
量算出部ごとに前記フレーム内平均値算出部が設けら
れ、前記複数の特徴量算出部のうちの少なくとも１つで
測定される特徴量は実際の符号化処理で使用される特徴
量である請求項３または４に記載の画像符号化装置。