JPH11355781A - 動画像符号化装置 - Google Patents

動画像符号化装置

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JPH11355781A
JPH11355781A JP16404498A JP16404498A JPH11355781A JP H11355781 A JPH11355781 A JP H11355781A JP 16404498 A JP16404498 A JP 16404498A JP 16404498 A JP16404498 A JP 16404498A JP H11355781 A JPH11355781 A JP H11355781A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 動画像を符号化する場合に、照明装置などの
による光学的な雑音や機器内部で重畳される雑音などに
より、符号化効率が低下し、画質劣化を起こしていた。
これを平均化フィルタリングなどにより平滑化処理する
ことが行われているが、このような処理ではフィルタ処
理に符号化装置のパフォーマンスを費やしてしまい、符
号化処理能力に制限が生じてしまう。 【解決手段】 符号化ブロック単位の動きベクトルの時
間的推移と動画像信号の平均輝度の時間的推移を求め、
その動きベクトル及び平均輝度の履歴から画像信号に重
畳されている雑音を想定し、入力のゆらぎに起因する雑
音を除去する。また、符号化ブロック単位の動きベクト
ルの時間的推移を求め、符号化フレーム全体の動きベク
トル履歴からフレーム全体の微少動き(ブレ)を検出
し、ブレを補正する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、動画像を圧縮符号
化して伝送する装置に関する。
【0002】
【従来の技術】動画像信号を圧縮符号化して、情報量を
削減する装置では、一般にテレビカメラなどの光学入力
装置を用いて画像を入力するために、光学的な雑音、例
えば照明装置のちらつきや、安価な入力装置では入力装
置内で重畳される雑音が発生している。符号化装置に入
力される動画像信号にこのような雑音が多く含まれる場
合に、符号化効率が低下し、結果として画質の劣化を生
じることになる。
【0003】従来の動画像信号を符号化して情報量を圧
縮する装置においては、この画質劣化を防ぐためには、
ちらつきのない照明装置を使ったり、雑音の少ない入力
装置を行うことなどの方法のほかに、入力した画像を記
憶しておく何枚かのフレームメモリと、空間フィルタ手
段を備え、画像データの空間的かつ時間的なフィルタリ
ング演算により雑音を低減していた。
【0004】この演算の例を図5を元に説明する。入力
画像はまずフレームメモリ503に格納される。格納さ
れた時間tにおける画像は、時間方向フィルタリング部
501によって、フレームメモリ503に記憶されてい
る時間tより前、例えば時間t−1あるいはt−2等の
過去の画像データとの画素単位の加算平均を取ることに
より、時間的なゆらぎは低減される。
【0005】さらに、空間フィルタリング部502にお
いて、例えば縦3画素×横3画素による平均化フィルタ
リングが行われる。この空間的フィルタリングをフレー
ム内の全画素に施すことにより、時間的及び空間的に平
滑化が施され、そのデータが以後の符号化処理に送られ
る。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】上記したように、雑音
除去のために、空間的かつ時間的にフィルタリング演算
を行うと、このフィルタリング演算に符号化装置のパフ
ォーマンスを費やしてしまい、本来符号化に割り振るこ
とのできる処理能力に制限が生じることになり、結果的
に画質が劣化してしまうことになる。そのために、さら
に処理能力の高いプロセッサを用いる必要が生じ、結果
的にコストアップにつながってしまい、さらにフレーム
メモリを必要とするために、全体としてコストアップに
なってしまう。よって本発明は以上のような問題点を解
決するものであり、使用環境などに左右されることな
く、かつ符号化装置のコストアップとなることなく、高
品質に画像を符号化することができる画像符号化装置を
提供するものである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の請求項1によれ
ば、動画像信号を入力し、圧縮符号化する動画像符号化
装置において、入力画像をブロック単位で前に符号化さ
れ復号されたデータとの差分値が最小となる動きベクト
ルを求める動き探索部と、該動きベクトルの推移及び入
力画像の平均輝度の推移を求める動きベクトル履歴推定
部と、前記動きベクトル履歴推定部の結果に基づいて入
力画像中の雑音を検出し、該雑音を除去する雑音検出/
除去手段を備えることにより、上記課題を解決する。
【0008】本発明の請求項2によれば、前記動きベク
トル履歴推定部において、動きベクトルの方向及び量が
ランダムであるか否か、または動きベクトルの量が所定
値以下でかつ平均輝度に揺らぎがある場合に、雑音と判
断することにより、上記課題を解決する。
【0009】本発明の請求項3によれば、動画像信号を
入力し、圧縮符号化する動画像符号化装置において、入
力画像をブロック単位で前に符号化され復号されたデー
タとの差分値が最小となる動きベクトルを求める動き探
索部と、該動きベクトルの推移を求める動きベクトル履
歴推定部と、符号化フレーム全体の動きベクトル履歴か
らフレーム全体の微少動きを検出するブレ検出部と、前
記ブレ検出部により検出されたブレを補正するブレ補正
部を備えることにより、上記課題を解決する。
【0010】本発明の請求項4によれば、前記ブレ検出
部において、符号化対象フレームの全ブロックでの動き
ベクトルの方向及び大きさの度数分布を求め、該度数分
布における最大分布を示す動きベクトルの割合が、全ブ
ロックにおける所定の割合以上を示す場合にブレと判断
することにより、上記課題を解決する。
【0011】
【発明の実施の形態】以下に図面を用いて本発明を詳細
に説明する。図1は本発明の第1の実施形態における画
像符号化装置の構成を示すブロック図である。図1のブ
ロック図に従って符号化処理を説明する。
【0012】画像入力装置からの画像信号は減算部10
1に入力されるとともに、動き探索部109に入力され
る。減算部101で1つ前に符号化されたデータを復号
したデータとの差分がとられ、符号化制御部111の制
御により、差分データあるいは入力データのどちらかが
スイッチ102で選択されDCT部104へ入力され
る。
【0013】入力されたデータはDCT部104で8画
素×8画素のブロック単位で離散コサイン変換が行わ
れ、量子化部105において、符号化制御部111から
指示された量子化ステップで量子化が行われ、可変長符
号化部112に送られる。それとともに逆量子化部10
6、逆DCT部107によってデータが復号される。
【0014】前記スイッチ102で選択されたDCT部
104への入力が入力画像信号である場合は、復号され
た信号が、差分データの場合には、1つ前に符号化され
復号化したデータと加算された信号がフレームメモリ1
10に記憶される。
【0015】動き探索部109では、入力画像信号をブ
ロック単位で1つ前に符号化された復号されたデータと
の差分値が最小となるベクトルを求める。減算部101
へは差分値が最小となったブロックのデータが送られ、
求められた動きベクトル値を相手側に送信すると共に、
動きベクトル履歴推定部113に値が送られる。
【0016】また、DCT部104からの出力のうちD
C成分も同様に動きベクトル履歴推定部113に送られ
る。動きベクトル推定部113の結果にしたがって、雑
音検出/除去制御部114は入力画像に含まれる雑音が
除去できるように、符号化制御部111へ制御パラメー
タを送る。この動きベクトル履歴推定部113及び雑音
検出/除去制御部114が本願発明特有の構成であり、
これにより入力画像に含まれる雑音が除去できるように
符号化制御部111へ制御パラメータを送るものであ
る。
【0017】動きベクトル履歴推定部113では各ブロ
ックの過去の動きベクトル及び対象ブロックの平均輝度
情報から、その動きが本来の被写体の動きか雑音による
ものかを判断する。その判断方法を説明する。
【0018】動きベクトル履歴推定部113では、まず
動き探索部109から送られてくる各ブロックの動きベ
クトル(Vx,Vy)を以下の式のように回転座標系
(α、θ)に変換する。
【0019】αt=(Vx2+Vy21/2 , θt=t
an(Vy/Vx) 動きベクトル履歴推定部113には、常に1つ前の符号
化フレームで求めたαt-1,θt-1が格納されており、α
t,θt,αt-1,θt-1よりα,θの時間的な変位量dα
t,dθtを求める。
【0020】一般に被写体がある動きを持っている場合
には、図2に示すように、その時間的推移にはある方向
性があり、動き量も規則性を持っている(図2
(a))。したがって動きベクトルの方向や量の時間的
推移がランダムである場合には、それは雑音による影響
と考えられる)図2(b))。そこで、dαt,dθt
より動きベクトルのランダム性を判断する。
【0021】また、動きベクトル履歴推定部113に
は、DCT部104から輝度信号の直流成分(DCY)
が送られる。符号化制御部111による切り替えで、フ
レーム間差分信号がDCT部104に入力された場合、
DCT部104からの出力であるDCYは前フレームと
の平均輝度差を表わすことになる。
【0022】照明のちらつきによる雑音が入力信号に混
入されている場合、入力されたフレームの全体輝度が揺
らぐこととなり、結果としてDCYの変化をもたらす。
動きベクトルの動き量が0あるいは0に近い量であるに
も関わらず、DCYに変化がある場合は、照明のちらつ
きによる雑音が入力画像信号に重畳されていると判断で
きる。
【0023】入力画像信号の符号化対象ブロックに雑音
が重畳されているか否かの判断処理の流れを図3のフロ
ーチャートに示す。まず、求めたdθtの絶対値と閾値
θthとを比較し(ステップS30)、dθt≧θthの場
合はステップS31へ処理を進める。ステップS31で
1つ前の符号化フレームにおける符号化対象ブロックの
dθt-1の絶対値と閾値θthとの比較結果をもとに、|
dθt-1|≧θthであれば、符号化対象ブロックがラン
ダムな動きをしていると判断し、推定パラメータをAに
セットする。
【0024】ステップS30において、|dθt|<θ
thの場合、ステップS32において、1つ前の符号化フ
レームにおける符号化対象ブロックのdθt-1の絶対値
と閾値θthとの比較結果をもとに、|dθt-1|<θth
であれば、符号化対象ブロックが、ある方向性をもって
動いていると予測し、動きの大きさの変化量dαtと閾
値dαthを比較する(ステップS33)。|dαt|≧
dαthの場合、符号化対象ブロックが、ある方向性をも
って動いていると判断し、推定パラメータをBにセット
する。ステップS31において|dθt-1|<θth、ス
テップS32において|dθt-1|≧θth、ステップS
33において|dαt|<dθthの場合、平均輝度DC
Yと閾値DCYthを比較し、DCY<DCYthの場合、
入力画像に照明などの揺らぎがあると判断し、符号化パ
ラメータをAにセットする(ステップS34)。
【0025】雑音検出/除去制御部114では、動きベ
クトル履歴推定部113で得られた推定パラメータを元
に、符号化対象ブロックの符号化制御パラメータを決定
する。
【0026】推定パラメータがAとなったブロックで
は、雑音が重畳されていると判断し、そのブロックの符
号化は行わない。すなわち、”not coded block”とし
て処理され、1つ前のフレームのデータが再生されるよ
うに符号化制御部111を制御する。その制御の一例と
して、符号化対象ブロックの量子化ステップを強制的に
データの有効桁数の最大値とし、量子化結果を0とす
る。また、推定パラメータがAとなったブロックの動き
ベクトルが送出されないように、動きベクトル送出制御
部115を制御する。
【0027】推定パラメータがBとなったブロックで
は、従来の技術同様の符号化が行われ送信される。した
がって、雑音が重畳されていると判断された符号化対象
ブロックは符号化されないため、従来はそのブロックを
符号化することによって浪費していた符号量を、本来の
符号化すべきブロックに割り当てることができる。
【0028】次に、第2の実施形態を説明する。図4は
第2の実施形態の画像符号化装置を示すブロック図であ
る。動きベクトル履歴推定部113において第1の実施
形態同様動きベクトルからαt,θtを求める。符号化対
象フレームの全ブロックで求められたαt,θtそれぞれ
の度数分布を求め、最大度数のベクトル量αtmax,
θtmaxを算出する。
【0029】次に、αtmax±αth,θtmax±θth
の度数を求める。ここで、αth,θthはそれぞれ最大度
数のベクトル量近傍の値をもつ度数を求めるための閾値
である。
【0030】ブレ検出/補正制御部401において、こ
れらの求められた度数からブレを判断する。αtmax
±αth,θtmax±θthの度数が全ブロックの所定の
割合を超えた場合、例えば全ブロックの50%を超えた
場合、フレーム全体がある特定方向にブレたと判断す
る。この割合は、符号化フレームフォーマットあるいは
符号化フレームレート等により適宜変更される。
【0031】フレーム全体がブレたと判断された場合、
動きベクトルのベクトル量が、αtmax±αth,θt
ax±θthのブロックについては、符号化を行わない様
に制御を行う。つまり、その制御の一例として、第1の
実施形態同様、符号化対象ブロックの量子化ステップを
強制的にデータの有効桁数の最大値とし、量子化結果を
0とする。さらに、それらのブロックの動きベクトルが
送出されないように、動きベクトル送出制御部402を
制御する。
【0032】動きベクトルのベクトル量がαtmax±
αth,θtmax±θth以外のブロックについては、被
写体の動きと判断し、従来の技術同様に符号化を行い、
符号化データが送信され、同時に符号化ブロックについ
ての動きベクトル補正値が動きベクトルと共に送信され
る。
【0033】ここで、動きベクトル補正値とは、ブレ分
の動きベクトルであり、αtmax,θtmaxである。
復号化側では、送られてきた符号化データと動きベクト
ルから対象ブロックのデータを復元し、その後、動きベ
クトル補正値によりブレ分の補正を行う。
【0034】よって、本来の被写体の動きでなく、ブレ
のみと判断された符号化対象ブロックは、符号化されな
いため、従来はそのブロックを符号化することによって
浪費していた符号量を本来の符号化すべきブロックに割
り当てることができる。
【0035】
【発明の効果】本発明によれば、符号化ブロック単位の
動きベクトルの時間的推移と動画像信号の平均輝度の時
間的推移を求め、その動きベクトル及び平均輝度の履歴
から画像信号に重畳されている雑音を測定し、入力のゆ
らぎに起因する雑音をフレームメモリや空間/時間フィ
ルタ回路を追加することなしに除去することができ、符
号化効率を向上させ、高画質な画像データとして符号化
を行うことができる。
【0036】また、符号化ブロック単位の動きベクトル
の時間的推移を求め、符号化フレーム全体の動きベクト
ル履歴からフレーム全体の微少動き(ブレ)を検出し、
ブレを補正することにより、フレームメモリなどを追加
することなしに、高品質な画像データとして符号化を行
うことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の第1の実施形態における動画像符号化
装置の構成を示すブロック図である。
【図2】本発明の第1の実施形態における動きベクトル
の方向性を示す図である。
【図3】本発明の第1の実施形態における処理の流れを
示すブロック図である。
【図4】本発明の第2の実施形態における動画像符号化
装置の構成を示すブロック図である。
【図5】従来技術の構成を示す図である。
【符号の説明】
111 符号化制御部 113 動きベクトル履歴推定部 114 雑音検出/除去制御部 115 動きベクトル送出制御部

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 動画像信号を入力し、圧縮符号化する動
    画像符号化装置において、 入力画像をブロック単位で前に符号化され復号されたデ
    ータとの差分値が最小となる動きベクトルを求める動き
    探索部と、 該動きベクトルの推移及び入力画像の平均輝度の推移を
    求める動きベクトル履歴推定部と、 前記動きベクトル履歴推定部の結果に基づいて入力画像
    中の雑音を検出し、該雑音を除去する雑音検出/除去手
    段を備えることを特徴とする動画像符号化装置。
  2. 【請求項2】 前記動きベクトル履歴推定部において、
    動きベクトルの方向及び量がランダムであるか否か、ま
    たは動きベクトルの量が所定値以下でかつ平均輝度に揺
    らぎがある場合に、雑音と判断することを特徴とする前
    記請求項1記載の動画像符号化装置。
  3. 【請求項3】 動画像信号を入力し、圧縮符号化する動
    画像符号化装置において、 入力画像をブロック単位で前に符号化され復号されたデ
    ータとの差分値が最小となる動きベクトルを求める動き
    探索部と、 該動きベクトルの推移を求める動きベクトル履歴推定部
    と、 符号化フレーム全体の動きベクトル履歴からフレーム全
    体の微少動きを検出するブレ検出部と、 前記ブレ検出部により検出されたブレを補正するブレ補
    正部を備えることを特徴とする動画像符号化装置。
  4. 【請求項4】 前記ブレ検出部において、符号化対象フ
    レームの全ブロックでの動きベクトルの方向及び大きさ
    の度数分布を求め、該度数分布における最大分布を示す
    動きベクトルの割合が、全ブロックにおける所定の割合
    以上を示す場合にブレと判断することを特徴とする前記
    請求項3記載の動画像符号化装置。
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