JPH11112992A - 動き補償画像符号化装置 - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【課題】超低ビットレートでの高画質化のために、動ベ
クトルの発生する情報量を考慮し、予測誤差を最大限精
度良く量子化するための動き検出装置を提供する。 【解決手段】動ベクトル発生回路から発生される動ベク
トルを用いて現フレームより前の参照フレームの画像信
号の動き補償をした補償出力と前記現フレーム画像信号
との差分に相当する動き予測誤差情報を符号化する符号
化手段と、前記動ベクトルと前記現フレーム内の符号化
すべき現画素ブロックの近傍に位置する既に符号化した
参照画素ブロックの動ベクトルとの差分に相当する差分
ベクトルをとり出し、前記動き予測誤差情報に含まれる
動き予測誤差の大きさから推定される発生ビット数と前
記差分ベクトルの発生ビット数とを用いて、前記差分ベ
クトルから最小のステップサイズが得られるように動き
検出を行った出力を符号化する符号化手段とを備えてい
る。
クトルの発生する情報量を考慮し、予測誤差を最大限精
度良く量子化するための動き検出装置を提供する。 【解決手段】動ベクトル発生回路から発生される動ベク
トルを用いて現フレームより前の参照フレームの画像信
号の動き補償をした補償出力と前記現フレーム画像信号
との差分に相当する動き予測誤差情報を符号化する符号
化手段と、前記動ベクトルと前記現フレーム内の符号化
すべき現画素ブロックの近傍に位置する既に符号化した
参照画素ブロックの動ベクトルとの差分に相当する差分
ベクトルをとり出し、前記動き予測誤差情報に含まれる
動き予測誤差の大きさから推定される発生ビット数と前
記差分ベクトルの発生ビット数とを用いて、前記差分ベ
クトルから最小のステップサイズが得られるように動き
検出を行った出力を符号化する符号化手段とを備えてい
る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、動き補償を行い、
動きベクトルとその予測誤差とを符号化して伝送する動
き補償画像符号化装置に関する。
動きベクトルとその予測誤差とを符号化して伝送する動
き補償画像符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】例えば、インターネット上での動画像伝
送をはじめ、ＰＨＳや携帯電話による移動体画像通信，
電話回線による監視映像伝送などへの応用を目的とし
て、映像レートとして２０kbpsを下回る超低ビットレー
トでの高品質な画像圧縮技術が要求されている。この分
野においても、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｈ．２６３に代表される
ように動き補償ＤＣＴ（Discret Cosine Transform）方
式による画像圧縮技術が中心的に用いられている。一般
的な動き補償方式では、予測誤差が最小となる観点から
動き検出が行われ、動ベクトル及び予測誤差が符号化さ
れ伝送される。Ｈ．２６３に代表される従来の超低ビッ
トレート画像符号化では、マクロブロックを単位として
ブロックマッチングによる動き検出が行われる。例えば
ＴＭＮ５では、ゼロベクトルの優遇を考慮しているもの
の、基本的には予測誤差が最小となるようにベクトル検
出がなされる。
送をはじめ、ＰＨＳや携帯電話による移動体画像通信，
電話回線による監視映像伝送などへの応用を目的とし
て、映像レートとして２０kbpsを下回る超低ビットレー
トでの高品質な画像圧縮技術が要求されている。この分
野においても、ＩＴＵ−Ｔ勧告Ｈ．２６３に代表される
ように動き補償ＤＣＴ（Discret Cosine Transform）方
式による画像圧縮技術が中心的に用いられている。一般
的な動き補償方式では、予測誤差が最小となる観点から
動き検出が行われ、動ベクトル及び予測誤差が符号化さ
れ伝送される。Ｈ．２６３に代表される従来の超低ビッ
トレート画像符号化では、マクロブロックを単位として
ブロックマッチングによる動き検出が行われる。例えば
ＴＭＮ５では、ゼロベクトルの優遇を考慮しているもの
の、基本的には予測誤差が最小となるようにベクトル検
出がなされる。
【０００３】図１０は、従来の動き補償画像符号化装置
の構成例を示すブロック図であり、入力端子１から入力
された画像信号は、現フレームメモリ２，前フレーム
（参照フレーム）メモリ３に順次蓄積される。動ベクト
ル発生回路４からの動ベクトルを用いて、前フレーム
（参照フレーム）メモリ３からの前フレーム信号が動き
補償回路５において動き補償され、現フレームメモリ２
からの現フレーム信号と、その動き補償された出力との
差分が減算器６でとり出され、その差分は符号化回路２
６と動き予測誤差値算出回路２１に印加される。予測誤
差最小値判定回路２２では、動ベクトル発生回路４から
の動ベクトルと動き予測誤差値算出回路２１からの動き
予測誤差値から最小の予測誤差値を判定する。この最小
の予測誤差値は、例えば１ブロック遅延回路２３により
遅延されて左隣ブロックとして動ベクトルメモリ２４に
記憶され、最小の予測誤差値と動ベクトルメモリ２４の
出力との差分に相当する差分動ベクトルが符号化器２７
に供給される。すなわち、ｘt （ｉ，ｊ）を現フレー
ム、ｘt-1 （ｉ，ｊ）を前フレームの画素値とすると差
分絶対値和ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）は式
（１）となる。
の構成例を示すブロック図であり、入力端子１から入力
された画像信号は、現フレームメモリ２，前フレーム
（参照フレーム）メモリ３に順次蓄積される。動ベクト
ル発生回路４からの動ベクトルを用いて、前フレーム
（参照フレーム）メモリ３からの前フレーム信号が動き
補償回路５において動き補償され、現フレームメモリ２
からの現フレーム信号と、その動き補償された出力との
差分が減算器６でとり出され、その差分は符号化回路２
６と動き予測誤差値算出回路２１に印加される。予測誤
差最小値判定回路２２では、動ベクトル発生回路４から
の動ベクトルと動き予測誤差値算出回路２１からの動き
予測誤差値から最小の予測誤差値を判定する。この最小
の予測誤差値は、例えば１ブロック遅延回路２３により
遅延されて左隣ブロックとして動ベクトルメモリ２４に
記憶され、最小の予測誤差値と動ベクトルメモリ２４の
出力との差分に相当する差分動ベクトルが符号化器２７
に供給される。すなわち、ｘt （ｉ，ｊ）を現フレー
ム、ｘt-1 （ｉ，ｊ）を前フレームの画素値とすると差
分絶対値和ＳＡＤ（Sum of Absolute Difference）は式
（１）となる。
【０００４】
【数１】 差分絶対値和ＳＡＤを最小とする動ベクトルｍｖx ，ｍ
ｖy がマクロブロック毎に検出される。
ｖy がマクロブロック毎に検出される。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】１００kbpsを上回る中
〜高ビットレートにおいては、動ベクトルの情報量が予
測差分信号の情報量に比べてほとんど無視できるので、
ＳＡＤ最小がすなわち予測差分信号を最も精度良く量子
化できるポイントとなっている。しかし、超低ビットレ
ート下で同様の動き検出を行った場合、動ベクトル情報
量の占める割合が大きくなる。表１に、画像“Carphon
e”における各ビットレートと動ベクトルの占有割合を
示す。
〜高ビットレートにおいては、動ベクトルの情報量が予
測差分信号の情報量に比べてほとんど無視できるので、
ＳＡＤ最小がすなわち予測差分信号を最も精度良く量子
化できるポイントとなっている。しかし、超低ビットレ
ート下で同様の動き検出を行った場合、動ベクトル情報
量の占める割合が大きくなる。表１に、画像“Carphon
e”における各ビットレートと動ベクトルの占有割合を
示す。
【０００６】
【表１】
【０００７】フレームレートは５fps 固定とし、動ベク
トルビット数は１処理フレーム当たりの平均値である。
この表によると、ビットレートによらず、動ベクトルの
発生ビット数はほぼ一定である。従って、ビットレート
が小さくなるにつれて動ベクトルの存在割合は大きくな
り、２０kbps以下の超低ビットレートでは、２０％を上
回る結果となった。
トルビット数は１処理フレーム当たりの平均値である。
この表によると、ビットレートによらず、動ベクトルの
発生ビット数はほぼ一定である。従って、ビットレート
が小さくなるにつれて動ベクトルの存在割合は大きくな
り、２０kbps以下の超低ビットレートでは、２０％を上
回る結果となった。
【０００８】以上のように従来の動き補償画像符号化装
置においては、ブロックマッチングにより、予測誤差ブ
ロックの電力（二乗和）もしくは絶対値和が最小となる
ように動き検出がなされていた。この装置では、現フレ
ームをブロックに分割し、各ブロック毎に、フレームメ
モリに蓄積されている直前のフレーム（参照フレーム）
に対して、最も誤差（予測誤差）の二乗和もしくは絶対
値和が小さくなる位置を探索範囲内で検出し、その位置
を動きベクトルとしている。実際の動きベクトルの伝送
においては、動きベクトルは周囲のブロックとの相関が
高いため、左隣、あるいは上のブロックの動きベクトル
との差分値が送られている。
置においては、ブロックマッチングにより、予測誤差ブ
ロックの電力（二乗和）もしくは絶対値和が最小となる
ように動き検出がなされていた。この装置では、現フレ
ームをブロックに分割し、各ブロック毎に、フレームメ
モリに蓄積されている直前のフレーム（参照フレーム）
に対して、最も誤差（予測誤差）の二乗和もしくは絶対
値和が小さくなる位置を探索範囲内で検出し、その位置
を動きベクトルとしている。実際の動きベクトルの伝送
においては、動きベクトルは周囲のブロックとの相関が
高いため、左隣、あるいは上のブロックの動きベクトル
との差分値が送られている。
【０００９】このように、前記の従来技術では、予測誤
差が最小となる観点のみから動き検出が行われているた
め、動きベクトルの情報量が全く考慮されていない。そ
の結果、動き予測誤差に割当てられる情報量が十分では
なく、動き予測誤差の量子化ステップサイズが増大し、
画像品質の劣化を招くことになる。
差が最小となる観点のみから動き検出が行われているた
め、動きベクトルの情報量が全く考慮されていない。そ
の結果、動き予測誤差に割当てられる情報量が十分では
なく、動き予測誤差の量子化ステップサイズが増大し、
画像品質の劣化を招くことになる。
【００１０】本発明の目的は、従来技術の問題点を除去
し、超低ビットレートでの高画質化のために、動ベクト
ルの発生する情報量を考慮し、予測誤差を最大限精度良
く量子化するための動き検出装置を提供することにあ
る。
し、超低ビットレートでの高画質化のために、動ベクト
ルの発生する情報量を考慮し、予測誤差を最大限精度良
く量子化するための動き検出装置を提供することにあ
る。
【００１１】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に、本発明による動き補償画像符号化装置は、動ベクト
ル発生回路から発生される動ベクトルを用いて現フレー
ムより前の参照フレームの画像信号の動き補償をした補
償出力と前記現フレーム画像信号との差分に相当する動
き予測誤差情報を符号化する第１の符号化手段と、前記
動ベクトルと前記現フレーム内の符号化すべき現画素ブ
ロックの近傍に位置する既に符号化した参照画素ブロッ
クの動ベクトルとの差分に相当する差分ベクトルをとり
出し、前記動き予測誤差情報に含まれる動き予測誤差の
大きさから推定される発生ビット数と前記差分ベクトル
の発生ビット数とを用いて、前記差分ベクトルから最小
のステップサイズが得られるように動き検出を行った出
力を符号化する第２の符号化手段とを備えた構成を有し
ている。
に、本発明による動き補償画像符号化装置は、動ベクト
ル発生回路から発生される動ベクトルを用いて現フレー
ムより前の参照フレームの画像信号の動き補償をした補
償出力と前記現フレーム画像信号との差分に相当する動
き予測誤差情報を符号化する第１の符号化手段と、前記
動ベクトルと前記現フレーム内の符号化すべき現画素ブ
ロックの近傍に位置する既に符号化した参照画素ブロッ
クの動ベクトルとの差分に相当する差分ベクトルをとり
出し、前記動き予測誤差情報に含まれる動き予測誤差の
大きさから推定される発生ビット数と前記差分ベクトル
の発生ビット数とを用いて、前記差分ベクトルから最小
のステップサイズが得られるように動き検出を行った出
力を符号化する第２の符号化手段とを備えた構成を有し
ている。
【００１２】
【発明の原理】動き補償符号化方式においては、検出範
囲の拡大や、検出画素単位を高精度に行うことにより、
動き予測誤差を小さくすることができる。一方、動き検
出を高精度化することにより、動ベクトルのバリエーシ
ョンが増加し、動ベクトルが発生する情報量が大きくな
る。このような、動ベクトルの情報量と予測誤差の情報
量との関係は、１つのマクロブロックに注目した場合、
次の式（２）で表すことができる。
囲の拡大や、検出画素単位を高精度に行うことにより、
動き予測誤差を小さくすることができる。一方、動き検
出を高精度化することにより、動ベクトルのバリエーシ
ョンが増加し、動ベクトルが発生する情報量が大きくな
る。このような、動ベクトルの情報量と予測誤差の情報
量との関係は、１つのマクロブロックに注目した場合、
次の式（２）で表すことができる。
【数２】 ＢMB＝ＶＬＣ（Ｄｍｖx ）＋ＶＬＣ（Ｄｍｖy ）＋ｆ（ＳＡＤ，Ｑ） (2) ここで、ＶＬＣ（Ｄｍｖx ），ＶＬＣ（Ｄｍｖy ）はそ
れぞれｘ，ｙ方向の差分動ベクトルのＶＬＣ（Variable
Length Code）コード長、関数ｆ（ＳＡＤ，Ｑ）は動ベ
クトルｍｖx ，ｍｖy における差分絶対値和ＳＡＤをス
テップサイズＱで量子化したときに発生するビット数で
ある。動ベクトルの値によらず、１マクロブロック当た
りに割当てられるビット数は一定であるから、このマク
ロブロックを最も精度良く量子化するためには、式
（２）におけるステップサイズＱが最小となるような動
ベクトルの検出をする必要がある。
れぞれｘ，ｙ方向の差分動ベクトルのＶＬＣ（Variable
Length Code）コード長、関数ｆ（ＳＡＤ，Ｑ）は動ベ
クトルｍｖx ，ｍｖy における差分絶対値和ＳＡＤをス
テップサイズＱで量子化したときに発生するビット数で
ある。動ベクトルの値によらず、１マクロブロック当た
りに割当てられるビット数は一定であるから、このマク
ロブロックを最も精度良く量子化するためには、式
（２）におけるステップサイズＱが最小となるような動
ベクトルの検出をする必要がある。
【００１３】まず、関数ｆの特性を求めるために、マク
ロブロック毎に動き検出の全範囲において算出された予
測誤差の差分絶対値和ＳＡＤと、これをステップサイズ
Ｑで量子化したときの発生ビット数との関係を実画像に
より求め、図６および図７に示す。これらの図から、Ｓ
ＡＤと発生ビット数との間には相関関係があることが明
らかであるが、画像ドメインでのＳＡＤに対しては、発
生ビット数に大きなばらつきが見られる。一方、ＤＣＴ
ドメインが算出したＳＡＤに対しては、発生ビット数の
ばらつきが小さく、精度の良い発生ビット数の予測が行
えることを示している。これは、動き補償誤差の量子化
が、ＤＣＴ後に行われることに起因するものと判断され
る。これらの事実から、式（２）における関数ｆは、
α，βを定数として、次式（３）で近似することができ
る。
ロブロック毎に動き検出の全範囲において算出された予
測誤差の差分絶対値和ＳＡＤと、これをステップサイズ
Ｑで量子化したときの発生ビット数との関係を実画像に
より求め、図６および図７に示す。これらの図から、Ｓ
ＡＤと発生ビット数との間には相関関係があることが明
らかであるが、画像ドメインでのＳＡＤに対しては、発
生ビット数に大きなばらつきが見られる。一方、ＤＣＴ
ドメインが算出したＳＡＤに対しては、発生ビット数の
ばらつきが小さく、精度の良い発生ビット数の予測が行
えることを示している。これは、動き補償誤差の量子化
が、ＤＣＴ後に行われることに起因するものと判断され
る。これらの事実から、式（２）における関数ｆは、
α，βを定数として、次式（３）で近似することができ
る。
【００１４】
【数３】 したがって、各マクロブロック毎に最小のステップサイ
ズを与えるための、動き検出評価関数は式（２），式
（３）から式（４）の通りとなり、評価値Ｅの最大値を
与える動ベクトルが最適点となる。
ズを与えるための、動き検出評価関数は式（２），式
（３）から式（４）の通りとなり、評価値Ｅの最大値を
与える動ベクトルが最適点となる。
【００１５】
【数４】 本評価関数は、ベクトル割合の小さい高ビットレートに
おいては、ＢMB−｛ＶＬＣ（Ｄｍｖx ）＋ＶＬＣ（Ｄｍ
ｖy ）｝≒ＢMBとなるため、Ｅの最大値を与える動ベク
トルは、ＳＡＤDCT すなわちＳＡＤを最小とするものと
なる。
おいては、ＢMB−｛ＶＬＣ（Ｄｍｖx ）＋ＶＬＣ（Ｄｍ
ｖy ）｝≒ＢMBとなるため、Ｅの最大値を与える動ベク
トルは、ＳＡＤDCT すなわちＳＡＤを最小とするものと
なる。
【００１６】
【実施例】図１、本発明の実施例を示すものであり、入
力端子１，現フレームメモリ２，前フレーム（参照フレ
ーム）メモリ３，動ベクトル発生回路４，動き補償回路
５，引算回路６は図１０に示した従来例と同様である。
直交変換回路７は、必要により用いられるものであっ
て、引算回路６から得られる動き予測誤差情報に対し、
ＤＣＴ，アダマール（Hadamard）変換，フーリェ（Four
ier ）変換，の如き直交変換を行った直交変換出力をと
り出す。この直交変換出力（例えばＳＡＤDCT ）は情報
発生量予測回路２２に与えられて情報発生量予測値に相
当する前記の関数ｆ（ＳＡＤ，Ｑ）を示す出力を作成す
る。このような直交変換の代わりに、図２に示すよう
に、絶対値和回路７ａにより絶対値和をとるか又は二乗
和回路７ｂにより二乗和をとる変換を行うようにしても
よい。動ベクトル発生回路４からの動ベクトルと動ベク
トルメモリ２３からの動ベクトルとの差に相当する差分
ベクトルが引算回路１０からとり出される。この差分ベ
クトルを用いて、ステップサイズ予測回路１１において
ステップサイズ予測が行われ、その得られたステップ予
測値を用いて予測ステップサイズが最小になるように最
小値判定回路１２により選ばれた差分ベクトルが符号化
回路１６に送られて、符号化される。動ベクトルメモリ
９からとり出される動ベクトルは最小値判定回路１２の
出力と加算回路１３で加算され、その加算出力は所要の
遅延を遅延回路１４で与えられて、動ベクトルメモリ９
に更新された動ベクトルとして記憶される。
力端子１，現フレームメモリ２，前フレーム（参照フレ
ーム）メモリ３，動ベクトル発生回路４，動き補償回路
５，引算回路６は図１０に示した従来例と同様である。
直交変換回路７は、必要により用いられるものであっ
て、引算回路６から得られる動き予測誤差情報に対し、
ＤＣＴ，アダマール（Hadamard）変換，フーリェ（Four
ier ）変換，の如き直交変換を行った直交変換出力をと
り出す。この直交変換出力（例えばＳＡＤDCT ）は情報
発生量予測回路２２に与えられて情報発生量予測値に相
当する前記の関数ｆ（ＳＡＤ，Ｑ）を示す出力を作成す
る。このような直交変換の代わりに、図２に示すよう
に、絶対値和回路７ａにより絶対値和をとるか又は二乗
和回路７ｂにより二乗和をとる変換を行うようにしても
よい。動ベクトル発生回路４からの動ベクトルと動ベク
トルメモリ２３からの動ベクトルとの差に相当する差分
ベクトルが引算回路１０からとり出される。この差分ベ
クトルを用いて、ステップサイズ予測回路１１において
ステップサイズ予測が行われ、その得られたステップ予
測値を用いて予測ステップサイズが最小になるように最
小値判定回路１２により選ばれた差分ベクトルが符号化
回路１６に送られて、符号化される。動ベクトルメモリ
９からとり出される動ベクトルは最小値判定回路１２の
出力と加算回路１３で加算され、その加算出力は所要の
遅延を遅延回路１４で与えられて、動ベクトルメモリ９
に更新された動ベクトルとして記憶される。
【００１７】図３は情報発生量予測回路８の１例を示す
もので、加算回路６又は直交変換回路７の出力がスイッ
チ８−１に供給される。前記のメモリ２又は３からの各
ブロックの送出毎に発生されるタイミングパルスによ
り、スイッチ８−１がＯＮになる。８−２は絶対値回路
又は二乗回路、８−３は加算回路、８−４はメモリであ
り、８−２，８−３，８−４で和回路８−０を形成して
いる。図２を参照して説明したように直交変換回路７の
代わりに、二乗和回路７ａ又は絶対値和回路７ｂを用い
る場合には、この和回路８−０は省略される。和回路８
−０の出力ＳＡＤDCT は、演算回路８−５でステップサ
イズ予測回路１１からのステップサイズＱを用いて〔α
／Ｑ（ＳＡＤDCT ）＋β〕の演算を行い、関数ｆ（ＳＡ
Ｄ，Ｑ）に相当する出力をとり出し、ステップサイズ予
測回路１１に供給する。
もので、加算回路６又は直交変換回路７の出力がスイッ
チ８−１に供給される。前記のメモリ２又は３からの各
ブロックの送出毎に発生されるタイミングパルスによ
り、スイッチ８−１がＯＮになる。８−２は絶対値回路
又は二乗回路、８−３は加算回路、８−４はメモリであ
り、８−２，８−３，８−４で和回路８−０を形成して
いる。図２を参照して説明したように直交変換回路７の
代わりに、二乗和回路７ａ又は絶対値和回路７ｂを用い
る場合には、この和回路８−０は省略される。和回路８
−０の出力ＳＡＤDCT は、演算回路８−５でステップサ
イズ予測回路１１からのステップサイズＱを用いて〔α
／Ｑ（ＳＡＤDCT ）＋β〕の演算を行い、関数ｆ（ＳＡ
Ｄ，Ｑ）に相当する出力をとり出し、ステップサイズ予
測回路１１に供給する。
【００１８】図４は、ステップサイズ予測回路１１の１
例を示すもので、加算回路１０からの差分動ベクトル
（Ｄｍｖx ，Ｄｍｖy ）は、ＶＣＬコード変換回路１１
−１でＶＬＣコードに変換され、ビット長算出回路１１
−２でビット長信号ＶＣＬ（Ｄｍｖx ）＋ＶＣＬ（Ｄｍ
ｖy ）に変換される。このビット長信号は、情報発生量
予測回路８からの関数ｆ（ＳＡＤ，Ｑ）を表わす信号を
用いて、ステップサイズ算出回路１１−３においてステ
ップサイズＱを算出して情報発生量予測回路８に供給す
る。ステップサイズＱはステップサイズ評価関数算出回
路１１−４でステップサイズ評価関数Ｅに変換され、最
小値判定回路１２に供給される。
例を示すもので、加算回路１０からの差分動ベクトル
（Ｄｍｖx ，Ｄｍｖy ）は、ＶＣＬコード変換回路１１
−１でＶＬＣコードに変換され、ビット長算出回路１１
−２でビット長信号ＶＣＬ（Ｄｍｖx ）＋ＶＣＬ（Ｄｍ
ｖy ）に変換される。このビット長信号は、情報発生量
予測回路８からの関数ｆ（ＳＡＤ，Ｑ）を表わす信号を
用いて、ステップサイズ算出回路１１−３においてステ
ップサイズＱを算出して情報発生量予測回路８に供給す
る。ステップサイズＱはステップサイズ評価関数算出回
路１１−４でステップサイズ評価関数Ｅに変換され、最
小値判定回路１２に供給される。
【００１９】図５は最小値判定回路１２の１例を示すも
ので、最大値判定回路１２−１でＥの最大値が判定さ
れ、そのときの出力でスイッチ１２−２は微小時間だけ
ＯＮになった後再びＯＦＦとなる。このスイッチ１２−
２のＯＮのときに加算回路１０から供給される差分動ベ
クトル（Ｄｍｖx ，Ｄｍｖy ）は、この差分動ベクトル
の最小値として符号化回路１６と加算回路１３に供給さ
れる。
ので、最大値判定回路１２−１でＥの最大値が判定さ
れ、そのときの出力でスイッチ１２−２は微小時間だけ
ＯＮになった後再びＯＦＦとなる。このスイッチ１２−
２のＯＮのときに加算回路１０から供給される差分動ベ
クトル（Ｄｍｖx ，Ｄｍｖy ）は、この差分動ベクトル
の最小値として符号化回路１６と加算回路１３に供給さ
れる。
【００２０】
【発明の効果】本発明による手法の性能評価を行うため
に、Ｈ．２６３ＴＭＮ５によるシミュレーション実験を
行った。フレームレートは５fbp 固定、符号化ビットレ
ートは、１０kbps，２０kbps，５０kbps，１００kbps，
２００kbpsとした。ＱＣＩＦ画像“Carphone”の２０kb
psにおける結果を図５に示す。また、図９に従来の予測
誤差を最小とする動き検出を行った場合の動ベクトルの
ビット割合と、本発明を適用した場合のＳＮＲ改善値と
の関係を、３種類のテスト画像（carphone, susie, KDD
original ）に上記５種類のビットレートで符号化した
計１５種類について示した。動ベクトル割合およびＳＮ
Ｒの改善値は、シーケンス全体での平均値である。
に、Ｈ．２６３ＴＭＮ５によるシミュレーション実験を
行った。フレームレートは５fbp 固定、符号化ビットレ
ートは、１０kbps，２０kbps，５０kbps，１００kbps，
２００kbpsとした。ＱＣＩＦ画像“Carphone”の２０kb
psにおける結果を図５に示す。また、図９に従来の予測
誤差を最小とする動き検出を行った場合の動ベクトルの
ビット割合と、本発明を適用した場合のＳＮＲ改善値と
の関係を、３種類のテスト画像（carphone, susie, KDD
original ）に上記５種類のビットレートで符号化した
計１５種類について示した。動ベクトル割合およびＳＮ
Ｒの改善値は、シーケンス全体での平均値である。
【００２１】図８によると、シーン全域において本発明
によるＳＮＲが従来方式を上回っており、その最大値は
０．５ｄＢに達する。この画像の動ベクトルの存在割合
は、従来方式ではシーン平均で２０．４％であるのに対
し、本発明では１２．３％である。従来の動き検出方式
は、予測誤差を最小にする観点から行われているため、
２０kbpsを下回るような超低ビットレートでは、動ベク
トルビットの存在が相対的に大きくなり、予測誤差の量
子化に割り当てられるビット数が不適切に小さくなる場
合が生じ得る。一方、本発明を用いることにより、動ベ
クトルの割合を８．１％減少させることができる。この
分を予測誤差の量子化に割当てることにより、ＳＮＲの
改善が得られた。
によるＳＮＲが従来方式を上回っており、その最大値は
０．５ｄＢに達する。この画像の動ベクトルの存在割合
は、従来方式ではシーン平均で２０．４％であるのに対
し、本発明では１２．３％である。従来の動き検出方式
は、予測誤差を最小にする観点から行われているため、
２０kbpsを下回るような超低ビットレートでは、動ベク
トルビットの存在が相対的に大きくなり、予測誤差の量
子化に割り当てられるビット数が不適切に小さくなる場
合が生じ得る。一方、本発明を用いることにより、動ベ
クトルの割合を８．１％減少させることができる。この
分を予測誤差の量子化に割当てることにより、ＳＮＲの
改善が得られた。
【００２２】また、図９によると、ベクトルビットの存
在割合が高まるにつれて本発明によるＳＮＲの向上が大
きくなっている。また、ベクトル存在割合５％を境界と
して、改善効果に大きな差を生じる結果となった。この
ことから、ベクトル割合が５％を上回るような超低ビッ
トレートにおいて本発明による画質改善の有効性が確認
され、また、動ベクトル割合が小さくなる高ビットレー
トにおいては、従来方式を包含していることが示され
た。
在割合が高まるにつれて本発明によるＳＮＲの向上が大
きくなっている。また、ベクトル存在割合５％を境界と
して、改善効果に大きな差を生じる結果となった。この
ことから、ベクトル割合が５％を上回るような超低ビッ
トレートにおいて本発明による画質改善の有効性が確認
され、また、動ベクトル割合が小さくなる高ビットレー
トにおいては、従来方式を包含していることが示され
た。
【００２３】以上詳細に説明したように、本発明に従っ
て量子化ビット数の推定と動ベクトルビット長の考慮に
よる。予測誤差の量子化ステップサイズを最小にする動
き検出手法をとることにより、動ベクトル割合の大きく
なる超低ビットレートでの有効性が確認された。また、
動ベクトル長が量子化に影響を与える条件については、
その境界が概ね５％にあることが明らかとなった。この
ような観点から本発明の画像情報伝送分野への適用効果
とその実用的価値は極めて大である。
て量子化ビット数の推定と動ベクトルビット長の考慮に
よる。予測誤差の量子化ステップサイズを最小にする動
き検出手法をとることにより、動ベクトル割合の大きく
なる超低ビットレートでの有効性が確認された。また、
動ベクトル長が量子化に影響を与える条件については、
その境界が概ね５％にあることが明らかとなった。この
ような観点から本発明の画像情報伝送分野への適用効果
とその実用的価値は極めて大である。
【図１】本発明の実施例を示すブロック図である。
【図２】本発明に用いる直交変換回路に代わる他の代替
回路例を示すブロック図である。
回路例を示すブロック図である。
【図３】本発明に用いる情報発生量予測回路の１例を示
すブロック図である。
すブロック図である。
【図４】本発明に用いるステップサイズ予測回路の１例
を示すブロック図である。
を示すブロック図である。
【図５】本発明に用いる最小値判定回路の１例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図６】本発明で取扱う差分絶対値和と発生情報量との
関係を示す測定例図である。
関係を示す測定例図である。
【図７】本発明で取扱うＤＣＴドメインでの差分絶対値
和と発生情報量との関係を示す測定例図である。
和と発生情報量との関係を示す測定例図である。
【図８】動き検出方式による性能を本発明と従来技術と
で比較した結果を示す測定例図である。
で比較した結果を示す測定例図である。
【図９】本発明による動ベクトル割合とＳＮＲ改善との
関係を示す測定例図である。
関係を示す測定例図である。
【図１０】従来の動き補償画像符号化装置例を示すブロ
ック図である。
ック図である。
１ 画像信号入力端子 ２ 現フレームメモリ ３ 前フレーム（参照フレーム）メモリ ４ 動ベクトル発生回路 ５ 動き補償回路 ６ 引算回路 ７ 直交変換回路 ７ａ 二乗和回路 ７ｂ 絶対値和回路 ８ 情報発生量予測回路 ８−０ 和回路 ８−１ スイッチ ８−２ 絶対値回路又は二乗回路 ８−３ 加算回路 ８−４ メモリ ８−５ 演算回路 ９ 動ベクトルメモリ １０ 引算回路 １１ ステップサイズ予測回路 １１−１ ＶＣＬコード変換回路 １１−２ ビット長算出回路 １１−３ ステップサイズ算出回路 １１−４ ステップサイズ評価関数算出回路 １２ 最小値判定回路 １２−１ 最大値判定回路 １２−２ スイッチ １２−３ 動ベクトルバッファメモリ １３ 加算回路 １４ 遅延回路 １５，１６ 符号化回路 ２１ 動き予測誤差値検出回路 ２２ 予測誤差最小値判定回路 ２３ 遅延回路 ２４ 動ベクトルメモリ ２５ 引算回路 ２６，２７ 符号化回路
Claims (6)
- 【請求項１】 動ベクトル発生回路から発生される動ベ
クトルを用いて現フレームより前の参照フレームの画像
信号の動き補償をした補償出力と前記現フレーム画像信
号との差分に相当する動き予測誤差情報を符号化する第
１の符号化手段と、 前記動ベクトルと前記現フレーム内の符号化すべき現画
素ブロックの近傍に位置する既に符号化した参照画素ブ
ロックの動ベクトルとの差分に相当する差分ベクトルを
とり出し、前記動き予測誤差情報に含まれる動き予測誤
差の大きさから推定される発生ビット数と前記差分ベク
トルの発生ビット数とを用いて、前記差分ベクトルから
最小のステップサイズが得られるように動き検出を行っ
た出力を符号化する第２の符号化手段とを備えた動き補
償画像符号化装置。 - 【請求項２】 前記第２の符号化手段には、 前記動き予測誤差情報に含まれる動き予測誤差の大きさ
から発生ビット数を推定する推定手段と、 前記参照画素ブロックの動ベクトルを記憶する動ベクト
ルメモリと、 前記動ベクトル発生回路からの前記動ベクトルと前記ベ
クトルメモリからの前記動ベクトルとの差に相当する前
記差分ベクトルをとり出す引算回路と、 前記推定手段から得られる発生ビット数と該引算回路か
ら得られる前記差分ベクトルからステップサイズを予測
するステップサイズ予測回路と、 該ステップサイズ予測回路から得られる前記ステップサ
イズから最小の量子化ステップを選定する最小値判定回
路と、 該最小値判定回路から得られる前記最小の量子化ステッ
プを符号化する符号化回路とを備えたことを特徴とする
請求項１に記載の動き補償画像符号化装置。 - 【請求項３】 前記推定手段には、前記動き予測誤差の
発生ビット数を予測誤差ブロックの絶対値和から推定す
る回路を備えたことを特徴とする請求項２に記載の動き
補償画像符号化装置。 - 【請求項４】 前記推定手段には、前記動き予測誤差の
発生ビット数を予測誤差ブロックの二乗和から推定する
回路を備えたことを特徴とする請求項２に記載の動き補
償画像符号化装置。 - 【請求項５】 前記推定手段には、前記動き予測誤差の
発生ビット数を予測誤差ブロックの直交変換後の差分絶
対値和から推定する回路を備えたことを特徴とする請求
項２に記載の動き補償画像符号化装置。 - 【請求項６】 前記推定手段には、前記動き予測誤差の
発生ビット数を予測誤差ブロックの直交変換後の二乗和
から推定する回路を備えたことを特徴とする請求項２に
記載の動き補償画像符号化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28426597A JPH11112992A (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 動き補償画像符号化装置 |
| US09/162,475 US6493390B2 (en) | 1997-10-02 | 1998-09-28 | Motion compensation image encoding device |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28426597A JPH11112992A (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 動き補償画像符号化装置 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11112992A true JPH11112992A (ja) | 1999-04-23 |
Family
ID=17676300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28426597A Pending JPH11112992A (ja) | 1997-10-02 | 1997-10-02 | 動き補償画像符号化装置 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6493390B2 (ja) |
| JP (1) | JPH11112992A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009516970A (ja) * | 2005-11-22 | 2009-04-23 | トムソン ライセンシング | ビデオ画像符号化方法及び装置 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4496595B2 (ja) * | 1999-03-29 | 2010-07-07 | ソニー株式会社 | 画像処理装置および画像処理方法、並びに記録媒体 |
| US6771704B1 (en) * | 2000-02-28 | 2004-08-03 | Intel Corporation | Obscuring video signals for conditional access |
| US6687301B2 (en) * | 2001-03-19 | 2004-02-03 | Fulvio Moschetti | Method for block matching motion estimation in digital video sequences |
| US20080038700A1 (en) * | 2003-05-09 | 2008-02-14 | Fazio Gene S | Method And System For Coaching Literacy Through Progressive Writing And Reading Iterations |
| WO2006001485A1 (ja) * | 2004-06-29 | 2006-01-05 | Sony Corporation | 動き予測補償方法及び動き予測補償装置 |
| JP4501631B2 (ja) * | 2004-10-26 | 2010-07-14 | 日本電気株式会社 | 画像符号化装置及び方法、画像符号化装置のコンピュータ・プログラム、並びに携帯端末 |
| KR20080066486A (ko) * | 2007-01-12 | 2008-07-16 | 삼성전자주식회사 | 움직임 벡터 추정 장치 및 방법 |
| US8594191B2 (en) * | 2008-01-03 | 2013-11-26 | Broadcom Corporation | Video processing system and transcoder for use with layered video coding and methods for use therewith |
| US8179983B2 (en) * | 2008-05-20 | 2012-05-15 | Broadcom Corporation | Video processing system with layered video coding for fast channel change and methods for use therewith |
| KR20100011628A (ko) * | 2008-07-25 | 2010-02-03 | 삼성전자주식회사 | 코딩 방법 및 코딩 장치 |
| GB201007406D0 (en) | 2010-05-04 | 2010-06-16 | Aspex Semiconductor Ltd | Block motion estimation |
| US10805635B1 (en) * | 2016-03-22 | 2020-10-13 | NGCodec Inc. | Apparatus and method for coding tree unit bit size limit management |
| US20230107012A1 (en) * | 2021-10-05 | 2023-04-06 | Mellanox Technologies, Ltd. | Hardware accelerated video encoding |
Family Cites Families (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5128756A (en) * | 1990-12-11 | 1992-07-07 | At&T Bell Laboratories | High definition television coding arrangement with graceful degradation |
| DE69222332T2 (de) * | 1991-02-21 | 1998-01-29 | Nec Corp | Kodierungsgerät zur Kompression von bewegten Bilddaten |
| JPH05167998A (ja) * | 1991-12-16 | 1993-07-02 | Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> | 画像の符号化制御処理方法 |
| US5294974A (en) * | 1992-07-24 | 1994-03-15 | Matsushita Electric Corporation Of America | High-definition video encoding system having color-sensitive quantization |
| US5724100A (en) * | 1996-02-26 | 1998-03-03 | David Sarnoff Research Center, Inc. | Method and apparatus for detecting scene-cuts in a block-based video coding system |
| KR100259136B1 (ko) * | 1997-04-19 | 2000-06-15 | 김영환 | 움직임 벡터 검출 장치 |
-
1997
- 1997-10-02 JP JP28426597A patent/JPH11112992A/ja active Pending
-
1998
- 1998-09-28 US US09/162,475 patent/US6493390B2/en not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2009516970A (ja) * | 2005-11-22 | 2009-04-23 | トムソン ライセンシング | ビデオ画像符号化方法及び装置 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US6493390B2 (en) | 2002-12-10 |
| US20020015446A1 (en) | 2002-02-07 |
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