JPWO2006035883A1 - 画像処理装置、画像処理方法、および画像処理プログラム - Google Patents
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Abstract
Description
・ニュース番組におけるニュースキャスターへのバストショット
・野球での投球/バッティングシーン、テニスのサーブシーン、スキージャンプの滑降/飛行シーンなど
・スポーツ番組などにおけるハイライトシーンの繰り返し
・バラエティ番組などにおけるCM前後の同一ショットの繰り返し
・二人の会話シーンにおける互いへのアップショットの繰り返しを考えた場合の、各人へのアップショット
・連続ドラマを全話通して考えた場合の、オープニングやエンディング、あるいは前話の回想シーンなど
・同一CMの繰り返し
シーンチェンジの有無にかかわらず、Iフレームの間隔は一定とするものである。この場合、シーンチェンジ直後のインターフレーム(具体的にはそのうちPフレーム)の発生量が多くなる(予測誤差が大きくなるため)。また、インターフレームは発生量をあまり多くできない場合が多く画質が劣化する。
基本的には一定間隔でIフレームを挿入するが、シーンチェンジを検出したときはそのタイミングでもIフレームを挿入するものである。この場合画質は改善されるが、Iフレームなので発生量が多く、そのぶん他のインターフレームの配分が減ることになり、総合的には画質が良くなるとは言えない。
H.264(MPEG−4 part_10 AVC)などで採用されている方式であるが、H.264の場合、参照フレームとして選べるフレームの数に上限がある。また、参照フレームは符号化対象フレームから所定距離内に存在する必要がある。
101 変換部
102 量子化部
103、1301 エントロピー符号化部
104 符号化制御部
105、1302 逆量子化部
106、1303 逆変換部
107 ローカルデコード画像記憶メモリ
108 動きベクトル検出部
109、1304 フレーム間動き補償部
110 多重化部
111 ショット分割部
112 ショット構造化部
113、1306 参照フレーム記憶メモリ
1305 構造化情報抽出部
図1は、この発明の実施の形態にかかる画像処理装置(エンコーダ)の構成の一例を示す説明図である。図中100〜110は、従来技術によるJPEG/MPEGエンコーダと同一である。すなわち100は、符号化対象となる映像の各フレームを保持する入力バッファメモリ、101は符号化対象フレーム(から参照フレームを差し引いた予測誤差)について離散コサイン変換(DCT)や離散ウェーブレット変換(DWT)などを行う変換部、102は上記変換後のデータを所定のステップ幅で量子化する量子化部、103は上記量子化後のデータや、後述する動きベクトル情報、構造化情報などを符号化する(その手法は特に問わない)エントロピー符号化部、104は量子化部102およびエントロピー符号化部103の動作を制御する符号化制御部である。
Xa={HSa、HMa、HEa}
ただしHSa:図中「開始分割ショット」の累積カラーヒストグラム
HMa:図中「中間分割ショット」の累積カラーヒストグラム
HEa:図中「終了分割ショット」の累積カラーヒストグラム
なおHSa、HMa、HEa自体も多次元の特徴量ベクトルである。
これは参照フレーム内の四角形領域を、符号化対象フレームの矩形領域にワーピング処理(平行移動、拡大/縮小、回転、アフィン変換、透視変換など)するものである。具体例としては、たとえばMPEG−4(ISO/IEC14496−2)の7.8章「Sprite decoding」がある。このグローバル動き予測により、フレーム全体の動きを捉えることができ、フレーム内のオブジェクトの位置ずれ/変形の修正が可能となる。
これは符号化対象フレームを正方格子状に分割し、このブロック単位で(1)と同様のワーピング処理を行うものである。ワーピング処理の一例としてたとえば平行移動の場合、個々のブロックごとに参照フレーム内で最も誤差が小さくなる領域を探索し、符号化対象フレームの各ブロックと、参照フレームの各探索結果領域の位置ずれを動きベクトル情報として伝送する。このブロックの大きさはMPEG−1やMPEG−2では16×16画素(「マクロブロック」と呼ばれる)である。さらにMPEG−4では8×8画素、H.264では4×4画素の小さなブロックも許される。なお参照フレームは一つに限定されず、複数の参照フレームから最適な領域を選択するようにしてもよい。この場合は動きベクトル情報のほかに、参照フレーム選択情報(参照フレームの番号もしくはID)も伝送する必要がある。このブロック単位での動き予測により、フレーム内の局所的なオブジェクトの動きに対応できる。
発生量が多くなる(予測誤差が大きくなるため)。また、インターフレームは発生量をあまり多くできない場合が多く画質が劣化する。
[0014]
(2)シーンチェンジ時にもIフレームを挿入(図15(2))
基本的には一定間隔でIフレームを挿入するが、シーンチェンジを検出したときはそのタイミングでもIフレームを挿入するものである。この場合画質は改善されるが、Iフレームなので発生量が多く、そのぶん他のインターフレームの配分が減ることになり、総合的には画質が良くなるとは言えない。
[0015]
(3)参照フレームを複数の候補から選択
H.264(MPEG−4 part_10 AVC)などで採用されている方式であるが、H.264の場合、参照フレームとして選べるフレームの数に上限がある。また、参照フレームは符号化対象フレームから所定距離内に存在する必要がある。
【課題を解決するための手段】
[0016]
上述した課題を解決し、目的を達成するため、請求項1の発明にかかる画像処理装置は、動画像を連続する複数の画像からなる複数のショットに分割するショット分割手段と、前記ショット分割手段により分割されたショットをショット間の類似度にもとづいて前記ショットを複数のグループに分類するとともに、前記各グループの中の一のショットをルートとして前記各グループ内の類似したショット間をリンクさせ階層をなすように構造化するショット構造化手段と、前記動画像中の符号化対象画像と、前記ショット構造化手段による構造化の結果にもとづいて特定されるその参照画像との間の動き情報を検出する動き検出手段と、前記動き検出手段により検出された動き情報にもとづいて前記符号化対象画像の予測画像を前記参照画像から生成する動き補償手段と、前記符号化対象画像と前記動き補償手段により生成された予測画像との差分を符号化する符号化手段と、を備えることを特徴とする。
[0017]
また、請求項4の発明にかかる画像処理装置は、動画像の符号化ストリームから、前記動画像を複数のショットに分割し、分割したショット間の類似度にもとづいて各ショットを複数のグループに分類するとともに、前記各グループの中の一のショットをルートとして前記各グループ内の類似したショット間をリンクさせ階層をなすように構造化した当該構造に関する情報を抽出する構造化情報抽出手段と、前記構造化情報抽出手段により抽出された情報にもとづいて前記符号化ストリーム中の画像のうち他の画像の参照画像となる画像を復号する第1の復号手段と、前記符号化ストリーム中の復号対象画像を、前記構造化情報抽出手段により抽出された情報中で指定され、前記第1の復号手段により復号された参照画像を用いて復号する第2の復号手段と、を備えることを特徴とする。
[0018]
また、請求項6の発明にかかる画像処理方法は、動画像を連続する複数の画像からなる複数のショットに分割するショット分割工程と、前記ショット分割工程で分割されたショットをショット間の類似度にもとづいて前記ショットを複数のグループに分類するとともに、前記各グループの中の一のショットをルートとして前記各グループ内の類似したショット間をリンクさせ階層をなすように構造化するショット構造化工程と、前記動画像中の符号化対象画像と、前記ショット構造化工程による構造化の結果にもとづいて特定されるその参照画像との間の動き情報を検出する動き検出工程と、前記動き検出工程で検出された動き情報にもとづいて前記符号化対象画像の予測画像を前記参照画像から生成する動き補償工程と、前記符号化対象画像と前記動き補償工程で生成された予測画像との差分を符号化する符号化工程と、を含むことを特徴とする。
[0019]
また、請求項9の発明にかかる画像処理方法は、動画像の符号化ストリームから、前記動画像を複数のショットに分割し、分割したショット間の類似度にもとづいて各ショット複数のグループに分類するとともに、前記各グループの中の一のショットをルートとして同グループ内の類似したショット間をリンクさせ階層をなすように構造化した当該構造に関する情報を抽出する構造化情報抽出工程と、前記構造化情報抽出工程で抽出された情報にもとづいて前記符号化ストリーム中の画像のうち他の画像の参照画像となる画像を復号する第1の復号工程と、前記符号化ストリーム中の復号対象画像を、前記構造化情報抽出工程で抽出された情報中で指定され、前記第1の復号工程で復号された参照画像を用いて復号する第2の復号工程と、を含むことを特徴とする。
[0020]
また、請求項11の発明にかかる画像処理プログラムは、動画像を連続する複数の画像からなる複数のショットに分割するショット分割工程と、前記ショット分割工程で分割されたショットをショット間の類似度にもとづいて前記ショットを複数のグループに分類するとともに、前記各グループの中の一のショットをルートとして前記各グループ内の類似したショット間をリンクさせ階層をなすように構造化するショット構造化工程と、前記動画像中の符号化対象画像と、前記ショット構造化工程による構造化の結果にもとづいて特定されるその参照画像との間の動き情報を検出する動き検出工程と、前記動き検出工程で検出された動き情報にもとづいて前記符号化対象画像の予測画像を前記参照画像から生成する動き補償工程と、前記符号化対象画像と前記動き補償工程で生成された予測画像との差分を符号化する符号化工程と、をプロセッサに実行させることを特徴とする。
[0021]
また、請求項14の発明にかかる画像処理プログラムは、動画像の符号化ストリームから、前記動画像を複数のショットに分割し、分割したショット間の類似度にもとづいて各ショット複数のグループに分類するとともに、前記各グループの中の一のショットをルートとして前記各グループ内の類似したショット間をリンクさせ階層をなすように構造化した当該構造に関する情報を抽出する構造化情報抽出工程と、前記構造化情報抽出工程で抽出された情報にもとづいて前記符号化ストリーム中の画像のう
Claims (15)
- 動画像を連続する複数の画像からなる複数のショットに分割するショット分割手段と、前記ショット分割手段により分割されたショットをショット間の類似度にもとづいて構造化するショット構造化手段と、
前記動画像中の符号化対象画像と、前記ショット構造化手段による構造化の結果にもとづいて特定されるその参照画像との間の動き情報を検出する動き検出手段と、
前記動き検出手段により検出された動き情報にもとづいて前記符号化対象画像の予測画像を前記参照画像から生成する動き補償手段と、
前記符号化対象画像と前記動き補償手段により生成された予測画像との差分を符号化する符号化手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記ショット構造化手段は、前記ショットを前記類似度および前記動画像中での前記ショットの出現順序にもとづいて構造化することを特徴とする前記請求項1に記載の画像処理装置。
- 前記ショット構造化手段は、前記類似度にもとづいて前記ショットを複数のグループに分類するとともに、各グループ内の前記ショットを階層化することを特徴とする前記請求項1または請求項2に記載の画像処理装置。
- 動画像の符号化ストリームから前記動画像の構造に関する情報を抽出する構造化情報抽出手段と、
前記構造化情報抽出手段により抽出された情報にもとづいて前記符号化ストリーム中の画像のうち他の画像の参照画像となる画像を復号する第1の復号手段と、
前記符号化ストリーム中の復号対象画像を、前記構造化情報抽出手段により抽出された情報中で指定され、前記第1の復号手段により復号された参照画像を用いて復号する第2の復号手段と、
を備えることを特徴とする画像処理装置。 - 前記動画像の構造に関する情報では、前記復号対象画像の参照画像が、各画像の属するショット間の類似度にもとづいて指定されていることを特徴とする前記請求項4に記載の画像処理装置。
- 動画像を連続する複数の画像からなる複数のショットに分割するショット分割工程と、前記ショット分割工程で分割されたショットをショット間の類似度にもとづいて構造化するショット構造化工程と、
前記動画像中の符号化対象画像と、前記ショット構造化工程による構造化の結果にもとづいて特定されるその参照画像との間の動き情報を検出する動き検出工程と、
前記動き検出工程で検出された動き情報にもとづいて前記符号化対象画像の予測画像を前記参照画像から生成する動き補償工程と、
前記符号化対象画像と前記動き補償工程で生成された予測画像との差分を符号化する符号化工程と、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 - 前記ショット構造化工程では、前記ショットを前記類似度および前記動画像中での前記ショットの出現順序にもとづいて構造化することを特徴とする前記請求項6に記載の画像処理方法。
- 前記ショット構造化工程では、前記類似度にもとづいて前記ショットを複数のグループに分類するとともに、各グループ内の前記ショットを階層化することを特徴とする前記請求項6または請求項7に記載の画像処理方法。
- 動画像の符号化ストリームから前記動画像の構造に関する情報を抽出する構造化情報抽出工程と、
前記構造化情報抽出工程で抽出された情報にもとづいて前記符号化ストリーム中の画像のうち他の画像の参照画像となる画像を復号する第1の復号工程と、
前記符号化ストリーム中の復号対象画像を、前記構造化情報抽出工程で抽出された情報中で指定され、前記第1の復号工程で復号された参照画像を用いて復号する第2の復号工程と、
を含むことを特徴とする画像処理方法。 - 前記動画像の構造に関する情報では、前記復号対象画像の参照画像が、各画像の属するショット間の類似度にもとづいて指定されていることを特徴とする前記請求項9に記載の画像処理方法。
- 動画像を連続する複数の画像からなる複数のショットに分割するショット分割工程と、
前記ショット分割工程で分割されたショットをショット間の類似度にもとづいて構造化するショット構造化工程と、
前記動画像中の符号化対象画像と、前記ショット構造化工程による構造化の結果にもとづいて特定されるその参照画像との間の動き情報を検出する動き検出工程と、
前記動き検出工程で検出された動き情報にもとづいて前記符号化対象画像の予測画像を前記参照画像から生成する動き補償工程と、
前記符号化対象画像と前記動き補償工程で生成された予測画像との差分を符号化する符号化工程と、
をプロセッサに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。 - 前記ショット構造化工程では、前記ショットを前記類似度および前記動画像中での前記ショットの出現順序にもとづいて構造化することを特徴とする前記請求項11に記載の画像処理プログラム。
- 前記ショット構造化工程では、前記類似度にもとづいて前記ショットを複数のグループに分類するとともに、各グループ内の前記ショットを階層化することを特徴とする前記請求項11または請求項12に記載の画像処理プログラム。
- 動画像の符号化ストリームから前記動画像の構造に関する情報を抽出する構造化情報抽出工程と、
前記構造化情報抽出工程で抽出された情報にもとづいて前記符号化ストリーム中の画像のうち他の画像の参照画像となる画像を復号する第1の復号工程と、
前記符号化ストリーム中の復号対象画像を、前記構造化情報抽出工程で抽出された情報中で指定され、前記第1の復号工程で復号された参照画像を用いて復号する第2の復号工程と、
をプロセッサに実行させることを特徴とする画像処理プログラム。 - 前記動画像の構造に関する情報では、前記復号対象画像の参照画像が、各画像の属するショット間の類似度にもとづいて指定されていることを特徴とする前記請求項14に記載の画像処理プログラム。
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