JPS6239920A - 画像信号の動き補償フレ−ム間予測符号化・復号化方法とその装置 - Google Patents

画像信号の動き補償フレ−ム間予測符号化・復号化方法とその装置

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JPS6239920A
JPS6239920A JP60180106A JP18010685A JPS6239920A JP S6239920 A JPS6239920 A JP S6239920A JP 60180106 A JP60180106 A JP 60180106A JP 18010685 A JP18010685 A JP 18010685A JP S6239920 A JPS6239920 A JP S6239920A
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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は画像信号の動き補償ル−ム間予測衿号化・復号
化方法とその装置(以下予測符号化方法、予測復号化装
置、予測復号化装置シよび予測復号化装置と称す)に関
し、特に画像信号の効率的な符号化および復号化を行う
ブロックマツチング型の予測符号化・復号化方法とその
装置に関する0 〈従来技術〉 画像信号の予測符号化・復号化方法に動き補償フレーム
間の予測符号化・復号化がある。この方法では、予測信
号と【7て@フレーム信号を直依用いず動きベクトルだ
けずれた前ノ1ノ−ムの信号を用いる。
第6図は動き補償フレーム間の予測符号化拳複号化力法
の画像信号の動きを示す説明図である。
たとえば第6図に示すように、時間t=toVCおける
座標(Xo、Yo)の信号Aに対する予測信号の→ 時間1=10−τの前フレームに於ける座標が(Xo 
 Vx、 Yo  Vy  )の信号Cによって定める
。ここで1ttJきベクトルVは1d号Aの近傍の画像
に於けるlフレーム間の変位瀘でありその大きさおよび
向ぎは一般に信号への位置により異なる。
この方法では動きベクトルさえ精度良く求まれば信号C
は信号A、!:非常に近い値となるので予測誤差信号は
0に肛い小さな値となり符号化効率は高くなる。動きベ
クトルの求め刀としてはブロックマツチング型等が提案
されている0以下プロ、クマ、テング法について説明す
る。まず画面を多数のブロックに分割する。そして各々
のブロックKついて、前フレーム中に多数の位置のずれ
たブロックを取りその中で最も類似度の筒いブロックを
検出する。この時の現フレームのブロックト#7レーム
のブロックのずれを動きベクトルとする。
ブp、クマ、チングを用いた動き補償フレーム間予測符
号化については、その−例が1981年電子通信学会論
文誌B  VOL、J64−B Nol  P24−P
31に掲載されている二宮らによる論文Δ1 、、−5− 〈フレーム間予測符号化に於ける動き補正予測方式〉に
詳しく書かれている。
〈従来技術の問題点〉 以上述べたような従来の、空間解像度の低下した画像信
号に対して動き補償フレーム間予測符号化・復号化を行
う例においては、それより空間解像度の高い画像信号に
対して動き補償フレーム間予測符号化の復号化を行うと
きに比べて画素当たりの情報量が増加するという欠点が
ある。その理由は以下のとおりである。動き補償フレー
ム間予測符号化1復号化の場合1画素と画素の間の位置
に真の動きベクトルがくるときには、動きベクトル検出
をする際、真の動きベクトルが求まらず2画素のうちの
いずれかの画素の位置に童子化された動きベクトルが検
出される。そのため画像信号の空間解像度が低下するほ
ど、画素と画素の間隔は大きくなり動きベクトルが粗く
検出され、予測脇差信号の値が大きくなり画素当たりの
情報量が増加するというわけである。
本発明の目的は、空間解像度の低下した画像信号に対し
て、従来のブロックマツチング型の動き補償フレーム間
予測符号化・復号化方法に比べて画質の劣化を抑えつつ
画素当たりの情報lを削減するプロ、クマッチング型の
動き補償フレーム間予測符号化・α号化力法およびその
装置を提供することにある。
〈発明の構成〉 (1)本発明の予測符号化・復号化方法は、送信側に於
いては、標本化された入力画像信号の標本点数が多くな
るように空間補間し、前記入力画像信号の現フレームの
ブロックと類似度が最も尚い空間補間された前記入力画
像信号の前フレームのブロックを検出し、前記現フレー
ムのブロックと検出された前記前フレームのブロックと
の位置のずれを示す小数動ぎベクトルを求め、前記入力
画像信号と予測信号より予測誤差信号と局部復号信号を
求め、前記局部復号信号を空間補間し、空間補間された
前記局部復号信号を前記小数動ぎベクトルに従って可変
遅延してNil記予測信号を作成し、前→7− 記予測誤差信号と前記小数動きベクトルとを圧縮符号化
して伝送し、受信側に於いては、圧縮符号化された前記
予測誤差信号と前記小数動きベクトルとを伸張復号化し
、伸張復号化された前記予測誤差信号と受信側予測信号
より再生画像信号を再生し、前記再生画像信号を空間補
間し、空間補間された前記再生画像信号を伸張復号化さ
れた前記小数動きベクトルに従って可変遅延してPlt
l記受信側予測信号としている。
(2)また本発明の予測符号化装置は、標本化された入
力画像信号の標本点数が多くなるように空間補間する手
段と、前記入力画像信号の現フレームのブロックと類似
度が最も高い空間補間された前記入力画像信号の前フレ
ームのブロックを検出し、前記現フレームのブロックと
検出された前記前7レームのブロックの位置のずれを示
す小数動きベクトルを求める手段と、前記入力画像信号
と予測信号よシ予測誤差信号と局部復号信号を求める手
段と、前記局部復号信号を空間補間する手段と。
ベクトルに従って可変遅延して前記予測信号を作成する
手段と、前記予測誤差信号と前記小数動きベクトルとを
圧縮符号化する手段とを具備している。
(3)さらにまた本発明の予測復号化装置は、画像信号
に対してブロック毎に小数動きベクトルを検出し、前記
小数動きベクトルに従って動き補償フレーム間予測符号
化することにより得られる予測誤差信号と前記小数動き
ベクトルとを圧縮符号化した信号を入力し、圧縮符号化
された前記予測誤差信号と前記小数動きベクトルとを伸
張復号化する手段と、伸張復号化された前記予測−差信
号と受信側予測信号より再生画像信号を再生する手段と
前記再生画像信号を空間補間する手段と、空間補間され
た前記再生画像信号を伸張復号化された前記小数動きベ
クトルに従って可変遅延する手段と、可変遅延された前
記再生画像信号を空間間引ぎして前記受信側予測信号と
する手段とを具備している0 〈41′発明の原理ン ≠)− 空間解像度の低下した画像信号に対して、従来の動き補
償フレーム間予測符号化・復号化を行うと、動きベクト
ルが粗く検出され予測誤差信号の値が大きくなり、画素
当たりの情報量が増加する〇そこで本発明に於いては、
次の2点について従来のプロ、クマ、チング型の動ぎ補
償フレーム間予測符号化拳復号化を変更する。
(1)動きベクトルを検出する際%空間解像度の低下し
た画像信号を空間補間することによって空間補間する前
には検出できなかった細かい動きを検出する。
(it)局部復号信号を空間補間したのち小数動きベク
トルに従って小数画素遅延する。そして再び空間間引き
を行い空間補間する前の解像度に戻しこれを予測信号と
する。
上述の(1)のようにして検出された動ぎベクトルによ
って示される前フレームの位置には、空間補間する前に
は標本点が存在しないため、この動きベクトルを小数動
きベクトルと本発明に於いてはまた上述の(11)のよ
うにすると細かい動きを補償した予測信号を作成するこ
とが可能であるため。
空間解像度の低下した画像信号に対して従来のブロック
マツチング型の動き補償フレーム間予測符号化・復号化
を行う場合に比べて、予測を適確に行なうことが可能で
ある。
〈実施例〉 次に、本発明について図面を径間して説明する。
第1図ないし第4図は本発明の予測符号化装置のそれぞ
it第1ないし第4の実施例のブロック図、第5図は本
発明の予測復号化装置の一夾m例のブロック図、第6図
は動き補償フレーム間の予測符号化・俵号化力法の画像
信号の動きを示す説明図である。
始めに第1図により、不発明の予測符号化装置の第lの
実施例について説明する。入力端子100に加えられた
画像信号は減算回路13とブロックマツチング型小数動
きベクトル検出回路lOと1フレームを記憶できるフレ
ームメモリ11に供給される。フレームメモリllに供
給された画像信号は空間補間回路12に送られここで空
間補間され、およそlフレーム時間遅廷したのちに小数
動きベクトル横用に用いられる。ブロックマツチング型
小数動きベクトル検出回路10に於いては。
入力端子100から供給される画像信号と空間補間回路
12から供給される空間補間された前フレームの画像信
号とを用いて画像の動きを検出する。
ブロックマツチング型小数動きベクトル検出回路lOに
於いて検出された小数動きベクトルは可変遅延回路19
と圧縮符号化回路21に供給される。
減算回路13に於いては、入力端子lOOから供給され
る画像信号と空間間引き回路20から供給される空間間
引きされた予測信号との差が求められる。この差すなわ
ち予測誤差信号は量子化回路14に供給され量子化され
る。量子化には、線形童子化および非巌形量子化等があ
り、いずれかが選択される。線形童子化に於いては予測
誤差信号の下位ビットを削減しビット数を低減すること
によって伝送すべき情報讐を削減する。また非線形を子
化に於いては・非線形−ゾ化特性に従−て量子化操作が
行なわれ予測誤差信号のビット数が低減される。この量
子化された予測−差信号は逆量子化回路15と圧縮符号
化回路21に供給される。
逆量子化回路15に供給された予測誤差信号はことて逆
量子化され加算回路16に供給される。逆量子化に於い
ても巌形逆i子化およびIF−M形逆量子化等がありい
ずれかが選択される。線形逆量子化に於いては、予測誤
差信号の下位に童子化回路14で削減したビット数だけ
0を加え量子化する前のビット数に戻すという操作が行
われる。また非線形逆り子化に於いても、非線形逆量子
化時性に従って量子化する前のビット数に戻すという操
作が行われる。加算回路16に於いては、逆量子化回路
15から供給される逆量子化された予測誤差信号と空間
間引き回路20から供給される予測信号との和が求めら
れる。この和すなわち局部復号信号はフレームメモリー
7に供給されたのち空間補間回路18にu1力される。
空間補間回路18に於いては、局部復号化信号が空間補
間され可変遅延回路19に供給される。可変遅延回路1
9に13、、lj 於いては、プロ、クマッテング型小数動きベクトル検出
回路lOから供給される小数動きベクトルを用いて動き
補償された予測信号を発生し空間間引き回路20に供給
する。空間間引き回路20に於いては、予測信号が空間
間引きされ、減算回路13と加算回路16に供給される
。圧縮符号化回路21に於いては、量子化回路14から
供給される童子化された予測誤差信号とブロックマツチ
ング型小数動きベクトル検出回路lOから供給される小
数動きベクトルとが圧縮符号化され伝送路1000に出
力される。
次に第2図に示す第2の実施例は、第1図における量子
化回路14および逆量子化回路15のない予測符号化装
置である。この第2の実施例では、入力端子100から
供給される画像信号と空間間引き回路20から供給され
る空間間引きされた予測信号との差、すなわち予測誤差
信号は、その1ま圧縮符号化回路21および加算回路1
6に加えられる。この場合には、量子化誤差のない高品
質−1づしT砧−(てツ 1だ第3図に示す第3の実施例は、第1図における電子
化回路14および逆量子化回路15のない予測符号化装
置と等価な愼能を待ち、第2の実施例とは異なる構成の
予測符号化装置である。この第3の実施例では、入力端
子300がら供給される画像信号は減算回路33へ加え
られるとともに、フレームメモリ34にも力lえられる
。フレームメモリ34に加えられた画像信号は、空間補
間回路35、可変遅延回路36.空間間引ぎ回路37を
経て、動きベクトルだけ遅延され、減算回路33に加え
られる。&に算回路33では、この動きベクトルだけ遅
延された画像信号と、全く遅延を受けない画像信号との
差がとられ、この差信号が圧縮符号化回路38に与えら
れる。
さらに、第1図に示す第1の実施例で童子化の代りにI
)CT (1)iscrete Co51ne Tra
nsform。
ディスクリートコサイン変換)などの直交変換を行うこ
とも可能であり、これらは目的に応じて適宜選択される
他に、第4の実施例ζ腎て動きベクトルを検出する際に
、入力画像信号と空間補間された局部復号信号を使う予
測符号化装置も考えられる。第4図に示す第4の実施例
では、ブロックマツチング型小数動きベクトル検出回路
40は、入力端子400から供給された画像信号と空間
補間回路46から得られる空間補間された局部復号信号
を比較することにより動きベクトルを検出し、可変遅延
回路47に加える。この場合には、フレームメモリが一
つで済むため装置構成が簡単となる。
次に、本発明の予測復号化装置の一実施例について、第
5図により説明する。伝送路5000より供給される圧
縮符号化された信号は伸張復号化回路50に供給される
。伸張復号化回路50に於いては、圧縮復号化された予
測誤差信号と小数動きベクトルが伸張復号化され、それ
ぞれ逆量子化回路51と可変遅延回路55に供給される
。逆量子化回路51に於いては、量子化された予測誤差
信号が逆量子化され加算回路52に供給される。加算回
路52に於いては、逆量子化回路51から供給される逆
量子化された”<’!! 誤差信号と空間間引ぎ回路5
6から供給される予測信号とから画像信号が予測復号化
される。予測復号化された画像信号は出力端子500と
フレームメモリ53に供給される。フレームメモリ53
に供給された画像信号は空間補間回路54に送られ、こ
こで空間補間され予測信号を発生するために可変遅延回
路55に供給される。可変遅延回路55に於いては、伸
張復号化回路50から供給される小数動きベクトルに従
って予測信号を発生し空間間引き回w!!156に供給
する。空間間引き回路56に於いては、予測信号が空間
間引きされ加算回路52に供給される0 〈発明の幼果〉 以上説明したように本発明は、 (1)動きベクトルを検出する際、空間解像度の低下し
た画像信号を空間補間することによって空間補間する前
には検出できなかった細かい動きを検出する (11)局部復号信号を空間補間したのち小数動きベタ
間引きを行い空間補間する前の躊像朋に戻しこれを予測
信号とする ことKより、空間解像度の低下した画像信号に対し、従
来のプロ、クマッテング型の動き補償フレーム間予測符
号化・復号化方法を適用する場合に比べて、動きベクト
ルが細かく検出され予測をより的確に行うことができ、
そのため予測誤差信号の値が小さくなり、画素当たりの
情報菫が低減できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図ないし第4図は本発明の予測符号化装置のそれぞ
れ第1ないし第4の実施例のフロ、り図。 第5図は本発明の予測復号化装置の一実施例のブロック
図、第6図は動き補償フレーム間の予測符号化・復号化
方法の画像信号の動きを示す説明図である。 10.30.40・・・・・・ブロックマツチング型小
数動きベクトル検出回路、11,17,31゜34.4
5.53・・・山フレームメモリ、12゜−18’ヒ 18.32.35,46.54・・・・・・空間補間回
路、13,33.41 ・・・・・減算回路、14,4
2・・・・・・i子化回路、15,43.51・・・・
・・逆量子化回路、16.44.52・・・・・・加算
回路、19,36,47゜55・・・・・可変遅延回路
、20.37,48.56・・・・・・空間間引き回路
%21.38.49・・・・・・圧縮符号化回路、50
・・・・・・伸長復号化回路、100゜代理人 弁理士
  内 原   晋  5・11、 71

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)送信側に於いては、標本化された入力画像信号の
    標本点数が多くなるように空間補間し、前記入力画像信
    号の現フレームのブロックと類似度が最も高い空間補間
    された前記入力画像信号の前フレームのブロックを検出
    し、前記現フレームのブロックと検出された前記前フレ
    ームのブロックとの位置のずれを示す小数動きベクトル
    を求め、前記入力画像信号と予測信号より予測誤差信号
    と局部復号信号を求め、前記局部復号信号を空間補間し
    、空間補間された前記局部復号信号を前記小数動きベク
    トルに従って可変遅延して前記予測信号を作成し、前記
    予測誤差信号と前記小数動きベクトルとを圧縮符号化し
    て伝送し、受信側に於いては、圧縮符号化された前記予
    測誤差信号と前記小数動きベクトルとを伸張復号化し、
    伸張復号化された前記予測誤差信号と受信側予測信号よ
    り再生画像信号を再生し、前記再生画像信号を空間補間
    し、空間補間された前記再生画像信号を伸張復号化され
    た前記小数動きベクトルに従って可変遅延して前記受信
    側予測信号とすることを特徴とする画像信号の動き補償
    フレーム間予測符号化・復号化方法。
  2. (2)標本化された入力画像信号の標本点数が多くなる
    ように空間補間する手段と、前記入力画像信号の現フレ
    ームのブロックと類似度が最も高い空間補間された前記
    入力画像信号の前フレームのブロックを検出し、前記現
    フレームのブロックと検出された前記前フレームのブロ
    ックの位置のずれを示す小数動きベクトルを求める手段
    と、前記入力画像信号と予測信号より予測誤差信号と局
    部復号信号を求める手段と、前記局部復号信号を空間補
    間する手段と、空間補間された前記局部復号信号を前記
    小数動きベクトルに従って可変遅延して前記予測信号を
    作成する手段と、前記予測誤差信号と前記小数動きベク
    トルとを圧縮符号化する手段とを具備することを特徴と
    する画像信号の動き補償フレーム間予測符号化装置。
  3. (3)画像信号に対してブロック毎に小数動きベクトル
    を検出し、前記小数動きベクトルに従って動き補償フレ
    ーム間予測符号化することにより得られる予測誤差信号
    と前記小数動きベクトルとを圧縮符号化した信号を入力
    し、圧縮符号化された前記予測誤差信号と前記小数動き
    ベクトルとを伸張復号化する手段と、伸張復号化された
    前記予測誤差信号と受信側予測信号より再生画像信号を
    再生する手段と、前記再生画像信号を空間補間する手段
    と、空間補間された前記再生画像信号を伸張復号化され
    た前記小数動きベクトルに従って可変遅延する手段と、
    可変遅延された前記再生画像信号を空間間引きして前記
    受信側予測信号とする手段とを具備することを特徴とす
    る画像信号の動き補償フレーム間予測復号化装置。
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