JPWO2019082413A1 - 画像処理装置及び画像処理方法 - Google Patents
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Abstract
Description
この画像処理装置は、符号化映像ストリームから、複数のピクチャの符号化パラメータの一つである動きベクトルを取得し、複数のピクチャの間での動きベクトルの差分からシーンチェンジの有無を判定するようにしている。
図1は、この発明の実施の形態1による画像処理装置を示す構成図である。図2は、この発明の実施の形態1による画像処理装置を示すハードウェア構成図である。
図1において、ピクチャ選択部1は、例えば図2に示すピクチャ選択回路11で実現される。
ピクチャ選択部1は、複数のピクチャの符号化データが含まれている符号化映像ストリームを取得する処理を実施する。
ピクチャ選択部1は、符号化ブロック単位(ブロック単位)に符号化されている符号化データを有する複数のピクチャの中から、シーンの変化点であるシーンチェンジの有無を評価する候補ピクチャを定め、候補ピクチャの中からシーンチェンジの有無を評価する対象ピクチャとして、2つのピクチャを選択する処理を実施する。ただし、候補ピクチャの決定方法は、予め定義されているものとする。
マクロブロック単位に符号化する符号化方式の規格として、例えば、AVC/H.264規格が以下の非特許文献1に開示されている。
また、CTU単位に符号化する符号化方式の規格として、例えば、HEVC/H.265規格が以下の非特許文献2に開示されている。
[非特許文献1]ISO/IEC 14496−10/ITU−T H.264規格
[非特許文献2]ISO/IEC 23008−2/ITU−T H.265規格
特徴量算出部2は、ピクチャ選択部1により選択されたピクチャ毎に、当該ピクチャにおける符号化ブロック単位の符号化データから、処理ブロック単位の特徴量をそれぞれ算出する処理を実施する。処理ブロックは、1以上の符号化ブロックから構成されており、その構成は予め定義されている。処理ブロックは、1以上の符号化ブロックから構成されるため、処理ブロックの定義可能な最小単位は符号化ブロックとなる(処理ブロック=符号化ブロック)。
図14は、4つの符号化ブロックから処理ブロックを構成する例を示している。また、図15に示す例のように、処理ブロックを構成する縦方向と横方向の符号化ブロック数が異なるように構成してもよい。
処理ブロック単位の特徴量は、処理ブロック内の各々の符号化ブロックの符号化データから算出する。この実施の形態1では、各々の符号化ブロックの符号化データを復号して、符号化データの復号結果から各々の符号化ブロックの符号量を特定し、各々の処理ブロックに属する符号化ブロックの符号量の総和を処理ブロック単位の特徴量とする。
なお、ピクチャ選択部1により選択された2つのピクチャの処理ブロックサイズ(予め定義する処理ブロックにおける符号化ブロックの構成)は同一とする。
評価値算出部3は、特徴量算出部2により算出された2つのピクチャに含まれる処理ブロック単位の特徴量から、シーンチェンジの有無の判定に用いる評価値を算出する処理を実施する。
有無判定部4は、評価値算出部3により算出された評価値と閾値を比較することで、2つのピクチャの間でのシーンチェンジの有無を判定する処理を実施する。
ここで、ピクチャ選択回路11、特徴量算出回路12、評価値算出回路13及び有無判定回路14は、例えば、単一回路、複合回路、プログラム化したプロセッサ、並列プログラム化したプロセッサ、ASIC(Application Specific Integrated Circuit)、FPGA(Field−Programmable Gate Array)、または、これらを組み合わせたものが該当する。
ソフトウェア又はファームウェアはプログラムとして、コンピュータのメモリに格納される。コンピュータは、プログラムを実行するハードウェアを意味し、例えば、CPU(Central Processing Unit)、中央処理装置、処理装置、演算装置、マイクロプロセッサ、マイクロコンピュータ、プロセッサ、DSP(Digital Signal Processor)などが該当する。
コンピュータのメモリは、例えば、RAM(Random Access Memory)、ROM(Read Only Memory)、フラッシュメモリ、EPROM(Erasable Programmable Read Only Memory)、EEPROM(Electrically Erasable Programmable Read Only Memory)などの不揮発性又は揮発性の半導体メモリや、磁気ディスク、フレキシブルディスク、光ディスク、コンパクトディスク、ミニディスク、DVD(Digital Versatile Disc)などが該当する。
画像処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合、ピクチャ選択部1、特徴量算出部2、評価値算出部3及び有無判定部4の処理手順をコンピュータに実行させるためのプログラムをメモリ21に格納し、コンピュータのプロセッサ22がメモリ21に格納されているプログラムを実行するようにすればよい。
図4は、画像処理装置がソフトウェア又はファームウェアなどで実現される場合の処理手順である画像処理方法を示すフローチャートである。
ピクチャ選択部1は、複数のピクチャの符号化データが含まれている符号化映像ストリームを取得する。
ピクチャ選択部1は、取得した符号化映像ストリームから、予め定義された候補ピクチャの決定方法に従って候補ピクチャを決定し、候補ピクチャの中から、シーンの変化点であるシーンチェンジの有無を評価する対象のピクチャとして、2つのピクチャを選択する(図4のステップST1)。
ここで、選択した2つのピクチャのうち、再生順で後のピクチャを「評価対象ピクチャ」、再生順で先のピクチャを「参照ピクチャ」と称する。「2つのピクチャの間のシーンチェンジの有無を評価する」とは、参照ピクチャより再生順で一つ後のピクチャから評価対象ピクチャまで(評価対象ピクチャ自身を含む)にシーンチェンジが発生しているか否かを評価することを示すものである。
図5では、符号化データが符号化映像ストリームに含まれている複数のピクチャの全てを候補ピクチャとし、候補ピクチャの中から、再生順で順番に評価対象ピクチャを選択することで、最終的に、符号化映像ストリームに含まれている全てのピクチャが評価対象ピクチャとして選択される例を示している。
図6では、符号化データが符号化映像ストリームに含まれている複数のピクチャがGOP(Group Of Picture)構造を有しており、各々のGOPにおけるランダムアクセスポイントのイントラピクチャを候補ピクチャとし、候補ピクチャの中から、再生順で順番に評価対象ピクチャとして選択される例を示している。
AVC/H.264では、IDR(Instantaneous Decoding Refresh)ピクチャが、ランダムアクセスポイントのイントラピクチャである。
HEVC/H.265では、IRAP(Intra Random Access Point)ピクチャが、ランダムアクセスポイントのイントラピクチャである。
参照ピクチャは、図5及び図6のいずれでも、に評価対象ピクチャより再生順で一つ前の候補ピクチャとしている。したがって、図5の例では、隣接している2つのピクチャの間でのシーンチェンジの有無、即ち、評価対象ピクチャ自身がシーンチェンジ点であるか否かが評価される。図6の例では、隣接しているGOPにおけるランダムアクセスポイントのイントラピクチャの間でのシーンチェンジの有無が評価される。
なお、上記以外にもN個(Nは0以上の整数)のピクチャ間隔で評価対象ピクチャを選択する(N=0の場合、図5と同じとなる)など、候補ピクチャの定義を任意に設定することができる。
図7では、複数のアクセスユニットが符号化順に並んでおり、1つのアクセスユニットが1つのピクチャのデータを示している。
各々のアクセスユニットは、複数のNAL(Network Abst ruction Layer)ユニットから構成される。
各々のNALユニットは、ヘッダ情報(non−VCL)と、ピクチャの符号化データであるピクチャデータ(VCL)とに分類される。
ヘッダ情報(non−VCL)は、アクセスユニットデリミタ、シーケンスレベルヘッダ及びピクチャレベルヘッダを有している。
AVC/H.264又はHEVC/H.265では、1つのアクセスユニットを構成する1つ以上のNALユニットが連続しており、ストリーム上で隣接するアクセスユニット間の区切り位置が分かるように、アクセスユニットの先頭位置の識別方法が定義されている。その一つの例として、アクセスユニットの先頭を示すNALユニットであるアクセスユニットデリミタが定義されている。
なお、図7に示すNALユニットは一例であり、NALユニットの構成パターンは、それぞれの規格の仕様に準ずる。このとき、アクセスユニットを構成するNALユニットにアクセスユニットデリミタが存在しない場合もあり、その場合においても、規格で定義されたアクセスユニットの先頭位置の識別方法に従ってアクセスユニットの先頭位置を識別することが可能である。
ピクチャ選択部1は、アクセスユニットの区切り位置を識別することができるため、複数のアクセスユニットの中から、2つのピクチャを選択することができ、選択した2つのピクチャの符号化データを特徴量算出部2に出力する。
以下、特徴量算出部2による処理ブロック単位の特徴量の算出処理を具体的に説明する。
ここで、ピクチャ選択部1により選択されたピクチャ番号tのピクチャPtに含まれる処理ブロックの特徴量をCn,tとし、参照ピクチャのピクチャ番号をt=tp、評価対象ピクチャのピクチャ番号をt=tcとする。
nは、ピクチャ内の特徴量算出対象の処理ブロックを特定するブロック番号であり、左上の処理ブロックからラスタスキャン順に1,2,・・・,NUM_BLtと番号付けされている。ここで、NUM_BLtは、ピクチャ番号tのピクチャPtにおける特徴量算出対象の処理ブロックの総数を示している。処理ブロックサイズが64×64画素、ピクチャの解像度が3840×2160画素であった場合、1画面の全てを対象としたとすると、NUM_BLt=60×34=2040となる。ただし、最下端の列のブロックはブロックサイズが64×48画素となる。NUM_BLtは、上記のように画面全体の処理ブロック数としても良いし、処理負荷を低減するために画面全体の処理ブロック数よりも小さい値に制限しても良い。
よって、t=tp及びt=tcにおける特徴量Cn,tp、Cn,tcをそれぞれ下記に従って算出する。
例えば、特徴量算出部2は、特徴量算出対象の処理ブロックに属する各々の符号化ブロックの符号化データに含まれている全ての符号化パラメータをそれぞれ復号し、復号した全ての符号化パラメータの符号量の総和を符号量Sn,tとして特定する。
符号化パラメータは、符号化ブロックの復号画像の生成に必要なパラメータであり、例えば、符号化モードを示すパラメータ、イントラ予測パラメータ、インター予測パラメータ、予測差分符号化パラメータ、動きベクトルなどが該当する。
ただし、これは一例に過ぎず、特徴量算出対象ピクチャPtの符号量SALL,tとして、特徴量算出対象ピクチャPtのピクチャデータ(VCL)のサイズを特定するようにしてもよい。ピクチャデータ(VCL)のサイズは、特徴量算出対象ピクチャPtにおけるシンタックスの復号処理を実施することなく、特定することができる。他にも、特徴量算出対象ピクチャPtの符号量SALL,tとして、特徴量算出対象ピクチャPtのアクセスユニットのサイズを特定するようにしてもよい。アクセスユニットのサイズは、上述したアクセスユニットの区切り位置を識別するのみで計算することができる。
図8は、処理ブロック単位の符号量の一例を示す説明図である。
図8は、処理ブロックが2×2個の符号化ブロックから構成され、符号化ブロックがマクロブロック又はCTUである例を示しており、各々の符号化ブロックの符号量を数字で表している。さらに、各処理ブロックの中央に、当該処理ブロックに属する符号化ブロックの符号量の総和を当該処理ブロックの符号量として表している。
図8の例では、符号化ブロックの符号量の単位をbyteで表しているが、一例に過ぎず、bit単位で表されていてもよい。
例えば、評価値算出部3は、シーンチェンジの有無の判定に用いる評価値Jとして、以下の式(2)に示すように、参照ピクチャPtpと評価対象ピクチャPtcとの間での処理ブロック単位の特徴量の差分絶対値和を算出する。
評価値算出部3により算出された評価値Jは、参照ピクチャPtpと評価対象ピクチャPtcとの間での絵柄の変化が大きい程、参照ピクチャPtpと評価対象ピクチャPtcの処理ブロック単位の符号量の分布の差異が大きくなり、値が大きくなる。
また、MIN_NUM_BLは、NUM_BLtpとNUM_BLtcの最小値である。即ち、参照ピクチャPtpと評価対象ピクチャPtcの処理ブロック数が異なる場合、両ピクチャ共に特徴量を算出している処理ブロックのみが評価値Jの算出対象となる。
例えば、参照ピクチャPtpと評価対象ピクチャPtcの符号化データのサイズが大きく異なる場合、復号処理時間も大きく異なる傾向にある。そのようなケースにて、各ピクチャの符号化データの復号処理や処理ブロック単位の特徴量の算出に割かれる時間が一律に制限されている場合、処理可能な処理ブロック数が両ピクチャで異なる結果となる。このような場合、評価値Jは、両ピクチャ共に特徴量を算出している処理ブロックのみを対象として求められる。なお、上記のように各々のピクチャで消費できる処理時間Tを決定することで、所望の処理速度(フレームレート1/T)での特徴量算出処理が可能となる。
有無判定部4は、評価値算出部3により算出された評価値Jが閾値Th以上であれば(図4のステップST4:YESの場合)、参照ピクチャPtpと評価対象ピクチャPtcとの間にシーンチェンジが有ると判定する(図4のステップST5)。
有無判定部4は、評価値算出部3により算出された評価値Jが閾値Th未満であれば(図4のステップST4:NOの場合)、参照ピクチャPtpと評価対象ピクチャPtcとの間にシーンチェンジが無いと判定する(図4のステップST6)。
有無判定部4は、シーンチェンジの有無の判定結果を出力する。
なお、閾値Thは、予め設定する固定値であってもよいし、特定の条件に従って切り替えたり、変化したりするものであってもよい。例えば、コンテンツの種類(ドラマ、ニュース、スポーツ等)毎に閾値Thを用意して切り替えるようにする方法、放送局毎に閾値Thを用意して切り替えるようにする方法、ストリームを生成するエンコーダ毎に閾値Thを用意して切り替えるようにする方法、ストリームを生成するエンコーダの設定に従って適応的に閾値Thを算出する(エンコーダの設定値を変数とした閾値Thの算出式を用意する)方法、ストリームの符号量推移に従って適応的に閾値Thを算出する(符号量の時間変化(時間方向の1〜n次微分、nは1以上の整数)を変数とした閾値Thの算出式を用意する)方法、対象とする処理ブロック数、即ち、MIN_NUM_BLに比例した値(Th=MIN_NUM_BL×Th_Base、Th_Baseは、閾値Thの基準値となる予め設定する0より大きい定数)とする方法などが考えられる。なお、MIN_NUM_BLに比例した値とする方法では、評価対象ピクチャPtc毎のMIN_NUM_BL(またはMIN_NUM_BL’)の変動による評価値Jの取りうる最大値の変動を加味した閾値が設定されることとなり、高精度なシーンチェンジ検出処理を実現できる。
さらに、これらの方法を組み合わせた方法でもよい。例えば、ストリームの符号量推移に従って適応的に閾値Thを算出する方法と、MIN_NUM_BLに比例した値とする方法とを組み合わせた方法等である。この場合、ストリームの符号量推移に従って適応的に算出する閾値ThをTh_Baseに置き換えることで実現できる。
なお、戻ったステップST1の処理で、ピクチャ選択部1により選択された2つのピクチャのうち、特徴量が既に算出されているピクチャについては、特徴量算出部2による特徴量の算出処理を省略するようにしてもよい。このようにすることで、特徴量の再計算を実施せずに済み、処理時間を短縮することができる。例えば、図5、図6で説明したように、候補ピクチャの中から、再生順に評価対象ピクチャを選択し、参照ピクチャを評価対象ピクチャより再生順で一つ前の候補ピクチャとする場合、評価対象ピクチャにおける特徴量Cn,tcは、再生順で一つ先の候補ピクチャを評価対象ピクチャに選択した際の参照ピクチャにおける特徴量Cn,tpとなる。したがって、算出した特徴量Cn,tcを順次保存しておき、特徴量Cn,tpは、保存された特徴量から読み出すようにすることで特徴量の算出処理を省略することができる。
また、復号順と再生順が異なる場合、復号順に評価対象ピクチャを選択し、参照ピクチャを評価対象ピクチャより復号順で前かつ再生順で最も評価対象ピクチャに近い候補ピクチャとしてシーンチェンジの有無を評価してもよい。この場合においても、特徴量が既に算出されているピクチャは、特徴量の算出結果を流用して処理を省略するようにしてもよい。
ピクチャ選択部1により決定された候補ピクチャの中に、未だ評価対象ピクチャとして選択していない候補ピクチャが残っていなければ(図4のステップST7:NOの場合)、一連の処理が終了する。
この場合、図9に示すように、メディア伝送ストリームから符号化映像ストリームを取り出して、符号化映像ストリームをピクチャ選択部1に出力するデマルチプレクサ5を備えるようにしてもよい。
図9は、この発明の実施の形態1による他の画像処理装置を示す構成図である。
メディア伝送ストリームとしては、例えば、MPEG−2 TS(ISO/IEC 13818−1/ITU−T H.222.0のTransport Stream)、あるいは、MMT(ISO/IEC 23008−1)などのメディア伝送フォーマットでパケット化されているメディア伝送ストリームなどが想定される。
デマルチプレクサ5が、各々のアクセスユニットの間の区切りを示す情報をピクチャ選択部1に与えるようにすれば、ピクチャ選択部1では、デマルチプレクサ5から与えられた情報に基づいて、符号化映像ストリームの中から所望のピクチャを選択することができる。
また、デマルチプレクサ5が、NALユニットの種類及びサイズを示す情報を特徴量算出部2に与えるようにすれば、特徴量算出部2では、評価対象ピクチャにおけるシンタックスの復号処理を実施することなく、上記評価対象ピクチャの符号量を特定することができる。
これは一例に過ぎず、特徴量算出部2の処理負荷を軽減するために、処理ブロックの符号量Sn,tの算出処理において、ピクチャ内の一部の処理ブロックだけを対象とするようにしてもよい。
図10は、ピクチャを構成する処理ブロックのうち、符号量を特定する処理ブロックを示す説明図である。
図10において、“1”が記述されている処理ブロックは、符号量を特定する処理ブロックであり、“0”が記述されている処理ブロックは、符号量を特定しない処理ブロックである。
図11は、ピクチャを構成する処理ブロックのうち、符号量を特定する処理ブロックを示す説明図である。
図11において、“1”が記述されている処理ブロックは、符号量を特定する処理ブロックであり、“0”が記述されている処理ブロックは、符号量を特定しない処理ブロックである。
図12は、ピクチャを構成する処理ブロックのうち、符号量を特定する処理ブロックを示す説明図である。
図12において、“1”が記述されている処理ブロックは、符号量を特定する処理ブロックであり、“0”が記述されている処理ブロックは、符号量を特定しない処理ブロックである。
なお、図10から図12において、“1”が記述されている処理ブロックと、“0”が記述されている処理ブロックとが逆であってもよい。
上記実施の形態1では、特徴量算出部2が、符号化ブロックの符号化データを復号して、符号化データの復号結果から処理ブロックの符号量を特定し、処理ブロックの符号量から、処理ブロックの特徴量を算出する例を示している。
この実施の形態2では、特徴量算出部2が、ピクチャ選択部1により選択されたピクチャ番号tのピクチャPtの処理ブロック毎に、当該処理ブロックの特徴量Cn,tとして、当該処理ブロックに含まれている分割ブロックの個数を用いるようにしてもよい。
符号化ブロックに含まれている分割ブロックの個数は、例えば、符号化方式がAVC/H.264であれば、マクロブロックタイプ(mb_type)で決まるマクロブロック内のブロック数に相当する。マクロブロック内のブロック数は、評価対象ピクチャにおけるシンタックスの復号処理を実施することで得られる。
符号化方式がHEVC/H.265であれば、符号化ブロックであるCTU内のCU(Coding Unit)の数に相当する。CTU内のCUの数は、評価対象ピクチャにおけるシンタックスの復号処理を実施することで得られる。
処理ブロックの特徴量として、当該処理ブロックに含まれている分割ブロックの個数を特定する場合、特徴量算出部2が、処理ブロックの特徴量を算出する際に符号量を正規化する処理が不要になり、特徴量算出部2の処理負荷が軽減される。
上記実施の形態1では、特徴量算出部2が、符号化ブロックの符号化データを復号して、符号化データの復号結果から処理ブロックの符号量を特定し、処理ブロックの符号量から、処理ブロックの特徴量を算出する例を示している。
この実施の形態3では、特徴量算出部2が、ピクチャ選択部1により選択されたピクチャ番号tのピクチャPtの処理ブロック毎に、当該処理ブロックの特徴量Cn,tとして、当該処理ブロックにおける分割ブロックの最深の階層数を用いるようにしてもよい。
符号化ブロックにおける分割ブロックの最深の階層数は、例えば、符号化方式がHEVC/H.265であれば、図13に示すように、符号化ブロックであるCTUに含まれている複数のCUのうち、分割の階層が最も深い数に相当する。
図13は、符号化ブロックにおける分割ブロックの階層数を示す説明図である。
図13の例では、CU depthの最大値が3であるため、符号化ブロックにおける分割ブロックの最深の階層数は、3である。
分割ブロックの最深の階層数は、評価対象ピクチャにおけるシンタックスの復号処理を実施することで得られる。
処理ブロックの特徴量として、当該処理ブロックにおける分割ブロックの最深の階層数を特定する場合、特徴量算出部2が、処理ブロックの特徴量を算出する際に符号量を正規化する処理が不要になり、特徴量算出部2の処理負荷が軽減される。
上記実施の形態1では、評価値算出部3が、特徴量算出部2により算出された参照ピクチャPtpにおける処理ブロック単位の特徴量Cn,tpと、評価対象ピクチャPtcにおける処理ブロック単位の特徴量Cn,tcとから、評価値Jを算出する例を示している。
この実施の形態4では、評価値算出部3が、ピクチャ番号t=tpの参照ピクチャPtpにおける処理ブロック単位の特徴量Cn,tpと、ピクチャ番号t=tcの評価対象ピクチャPtcにおける処理ブロック単位の特徴量Cn,tcと、候補ピクチャの中で参照ピクチャPtpよりも再生時刻的に1つ前のピクチャ番号t=tp’の二次参照ピクチャPtp’における処理ブロック単位の特徴量Cn,tp’とから、評価値Jを算出する例を説明する。
なお、二次参照ピクチャPtp’は参照ピクチャPtpの参照ピクチャ、即ち、参照ピクチャPtpが評価対象ピクチャPtcであったときの参照ピクチャPtpである。したがって、3つのピクチャの再生時刻的位置関係はtp’<tp<tcである。ただし、一般に、GOP毎のピクチャ数は、可変でも良いことから、図6の候補ピクチャの例において、tp’、tp、tcの各候補ピクチャの間隔(tc−tp、tp−tp’)は、異なる可能性がある。
二次参照ピクチャPtp’が再生順で1番目のピクチャであるとすると、参照ピクチャPtpが再生順で2番目のピクチャであり、評価対象ピクチャPtcが再生順で3番目のピクチャである。
この実施の形態4では、上記実施の形態1と同様に、図4のフローチャートに従って処理されるが、処理内容は、下記に説明する処理に変更となる。
ピクチャ選択部1は、符号化データが符号化映像ストリームに含まれている複数のピクチャの中から、予め定義された候補ピクチャの決定方法に従って候補ピクチャを決定し、候補ピクチャの中から、上記実施の形態1と同様に、参照ピクチャPtp及び評価対象ピクチャPtcを選択する。
また、ピクチャ選択部1は、候補ピクチャの中から、二次参照ピクチャPtp’を選択する。即ち、図4のステップST1では、評価対象ピクチャと参照ピクチャに加えて、二次参照ピクチャも選択する。
即ち、特徴量算出部2は、参照ピクチャPtpに含まれる処理ブロック単位の特徴量Cn,tpと、評価対象ピクチャPtcに含まれる処理ブロック単位の特徴量Cn,tcとを算出する。
また、特徴量算出部2は、二次参照ピクチャPtp’に含まれる処理ブロック単位の特徴量Cn,tp’を算出する。
具体的には、評価値算出部3は、参照ピクチャPtpと評価対象ピクチャPtcとの間での処理ブロック単位の特徴量の差分絶対値和を算出する。
また、評価値算出部3は、参照ピクチャPtpと二次参照ピクチャPtp’との間での処理ブロック単位の特徴量の差分絶対値和を算出する。
評価値算出部3は、評価値Jとして、以下の式(3)に示すように、算出した双方の差分絶対値和の差分を算出する。
ここで、MIN_NUM_BL’は、NUM_BLtp’、NUM_BLtp、NUM_BLtcの3つの値の最小値である。即ち、二次参照ピクチャPtp’と参照ピクチャPtpと評価対象ピクチャPtcの処理ブロック数が全て同じでない場合、3つのピクチャ共通で特徴量を算出している処理ブロックのみが評価値Jの算出対象となる。
評価値算出部3により算出された評価値Jは、二次参照ピクチャPtp’と参照ピクチャPtpの間で絵柄があまり変化せずに処理ブロック単位の特徴量の変化が小さくなり、さらに、参照ピクチャPtpと評価対象ピクチャPtcの間で絵柄が大きく変化して処理ブロック単位の特徴量の変化が大きくなる場合、値が大きくなる。
したがって、上記実施の形態1〜3では、参照ピクチャPtpと評価対象ピクチャPtcの間の絵柄の変化の大きさを評価していたが、この実施の形態4では、参照ピクチャPtpにおける絵柄の変化の程度と評価対象ピクチャPtcにおける絵柄の変化の程度の差異の大きさを評価するようにしたので、シーンチェンジではないピクチャ間での緩やかな絵柄の変化を、画面全体の絵柄が大きく変化するシーンチェンジと誤検出する可能性を低減し、上記実施の形態1〜3よりも、シーンチェンジの検出精度を高めることができる。
また、処理ブロック単位の特徴量の算出対象となる処理ブロックの定義方法は、上記実施の形態1と同様(ピクチャ内全ての処理ブロック、図10〜12のような一部の処理ブロック等)に任意に定義できる。
有無判定部4は、上記実施の形態1と同様に、評価値算出部3により算出された評価値Jが閾値Th以上であれば、参照ピクチャPtpと評価対象ピクチャPtcとの間にシーンチェンジが有ると判定する(図4のステップST5)。
有無判定部4は、上記実施の形態1と同様に、評価値算出部3により算出された評価値Jが閾値Th未満であれば、参照ピクチャPtpと評価対象ピクチャPtcとの間にシーンチェンジが無いと判定する(図4のステップST6)。
有無判定部4は、シーンチェンジの有無の判定結果を出力する。
また、閾値Thの設定方法は、上記実施の形態1と同様である。
なお、戻ったステップST1の処理で、ピクチャ選択部1により選択された3つのピクチャのうち、特徴量が既に算出されているピクチャについては、特徴量算出部2による特徴量の算出処理を省略するようにしてもよい。このようにすることで、特徴量の再計算を実施せずに済み、処理時間を短縮することができる。
ピクチャ選択部1により決定された候補ピクチャの中に、未だ評価対象ピクチャとして選択していないピクチャが残っていなければ(図4のステップST7:NOの場合)、一連の処理が終了する。
上記実施の形態1〜4では、評価値算出部3が、式(2)又は式(3)を用いて、特徴量算出部2により算出された処理ブロック単位の特徴量Cn,tから、評価値Jを算出する例を示している。
この実施の形態5では、評価値算出部3が、評価値Jを算出する際に、処理ブロック単位の特徴量Cn,tと、当該処理ブロックに対応する重み係数wnとを用いて、評価値Jを算出する例を説明する。
評価値算出部3は、処理ブロック単位の特徴量Cn,tである特徴量Cn,tc及び特徴量Cn,tpと、重み係数wnとを式(4)に代入することで、評価値Jを算出する。
あるいは、評価値算出部3は、処理ブロック単位の特徴量Cn,tである特徴量Cn,tc、特徴量Cn,tp及び特徴量Cn,tp’と、重み係数wnとを式(5)に代入することで、評価値Jを算出する。
また、特徴量Cn,tp’は、二次参照ピクチャPtp’におけるブロック番号nの処理ブロックの特徴量である。
wnは、特徴量Cn,tcと特徴量Cn,tpとの差分絶対値に乗算する重み係数、あるいは、特徴量Cn,tpと特徴量Cn,tp’との差分絶対値に乗算する重み係数である。
評価値算出部3が、式(6)を用いて、評価値Jを算出する場合、評価値算出部3が、差分絶対値に重み係数wnを乗算する代わりに、特徴量算出部2が、特徴量Cn,tc及び特徴量Cn,tpのそれぞれに重み係数wnを乗算する。
評価値算出部3が、式(7)を用いて、評価値Jを算出する場合、評価値算出部3が、差分絶対値に重み係数wnを乗算する代わりに、特徴量算出部2が、特徴量Cn,tc、特徴量Cn,tp及び特徴量Cn,tp’のそれぞれに重み係数wnを乗算する。
特徴量算出部2は、算出した特徴量Cn,tc及び特徴量Cn,tpを評価値算出部3に出力する。
特徴量算出部2から出力された特徴量Cn,tcは、式(6)に示すwnCn,tcに相当し、特徴量算出部2から出力された特徴量Cn,tpは、式(6)に示すwnCn,tpに相当する。
特徴量算出部2は、算出した特徴量Cn,tc、特徴量Cn,tp及び特徴量Cn,tp’を評価値算出部3に出力する。
特徴量算出部2から出力された特徴量Cn,tcは、式(7)に示すwnCn,tcに相当し、特徴量算出部2から出力された特徴量Cn,tpは、式(7)に示すwnCn,tpに相当する。また、特徴量算出部2から出力された特徴量Cn,tp’は、式(7)に示すwnCn,tp’に相当する。
あるいは、評価値算出部3は、特徴量算出部2から出力された特徴量Cn,tcをwnCn,tc、特徴量算出部2から出力された特徴量Cn,tpをwnCn,tp、特徴量算出部2から出力された特徴量Cn,tp’をwnCn,tp’として式(7)に代入することで、評価値Jを算出する。
したがって、処理ブロック毎の重み係数wnは、検出したいシーンの変化パターンにおいて、絵柄の変化が不連続または変化が急峻となりやすい処理ブロック程、大きな値になるように設計されていればよい。
以下の式(9)に示すように、処理ブロックの2次元座標(Xn,Yn)を変数とする関数h(Xn,Yn)で、重み係数wnを定義する。
例えば、ピクチャに含まれる複数の処理ブロックが、図16のように表される場合、(Xn,Yn)は、ブロック番号nの処理ブロックの2次元座標(Xn:水平方向(x)成分、Yn:垂直方向(y)成分)を示している。
図16は、処理ブロックの水平方向と垂直方向の座標を示す説明図である。
図16の例では、左上の処理ブロック(0,0)を基準の処理ブロックとしており、基準の処理ブロックの2次元座標は、(X1,Y1)である。
例えば、処理ブロック(5,1)の2次元座標は、(X6,Y6)であり、処理ブロック(2,3)の2次元座標は、(X21,Y21)である。
fi(x)は、任意の単調増加関数である。fi(x)の例として、以下の式(11)又は式(12)で表される関数が考えられる。
式(11)及び式(12)において、ai及びbiは、それぞれ正の定数である。
このとき、例えば、a1=a2=1、Ax=1、Ay=1、Lx=(W/2)−1=2、Ly=(H/2)−1=1であれば、図17のように、画面中心の処理ブロックの重み係数が、最も大きいwn=1となり、画面中心から離れている処理ブロックの重み係数ほど、小さい重み係数となる。一方、Lx、Lyの値を小さい値とする。例えばa1=a2=1、Ax=1、Ay=1、Lx=1、Ly=1とすれば、各々の処理ブロックの重み係数wnは、図18のように、画面中央部分で重み係数がwn=1となり、重み係数が大きい処理ブロックの数が、図17の場合よりも増加する。
図17及び図18は、処理ブロック毎の重みwnの一例を示す説明図である。
図17では、例えば、処理ブロック(5,0)の重み係数wnは、1/√6、処理ブロック(1,1)の重み係数wnは、1/√2、処理ブロック(3,1)の重み係数wnは、1である。
図18では、例えば、処理ブロック(5,0)の重み係数wnは、1/√3、処理ブロック(1,1)及び処理ブロック(3,1)の重み係数wnは、1である。
重み係数wnを式(14)に示す関数h(x,y)で表す場合、二乗の計算及び平方根の計算がないため、重み係数wnを式(10)に示す関数h(x,y)で表す場合よりも、計算負荷を下げることができる。
式(10)の例と同様に、例えば、a1=a2=1、Lx=(W/2)−1、Ly=(H/2)−1であれば、画面中心の処理ブロックの重み係数が、最も大きいwn=1となり、画面中心から離れている処理ブロックの重み係数ほど、小さい重み係数となる。一方、Lx、Lyの値を小さい値とする。例えばa1=a2=1、Lx=1、Ly=1とすれば、各々の処理ブロックの重み係数wnは、画面中央部分で重み係数がwn=1となり、重み係数が大きい処理ブロックの数が増加する。
ここで、Bx、Byは、シフト量を示し、値が大きいほど、画面中央からの距離が離れたときの重みの低減比率が高くなる。さらに、式(16)及び式(17)では、左シフトするように定義したが、式(18)及び式(19)に示すように、それぞれ右シフトを用いるようにしてもよい。
式(18)及び式(19)は、式(16)及び式(17)と同様に、Bx、Byは、シフト量を示すが、値が大きいほど、画面中央からの距離が離れたときの重みの低減比率が低くなる点で、式(16)及び式(17)と異なる。
また、上記で説明した「Ax、AyをBx、Byによるシフト演算とすること」は、式(13)及び式(15)にも適用できる。
例えば、符号量Sn,tの算出処理を実施できた最後の処理ブロックの2次元座標を(XMIN_NUM_BL,YMIN_NUM_BL)(あるいは(XMIN_NUM_BL’,YMIN_NUM_BL’))とした場合、Lxは、(W/2)−1に固定する。一方、Lyは、YMIN_NUM_BL(あるいはYMIN_NUM_BL’)が(H/2)−1より小さい場合、Ly=YMIN_NUM_BL(あるいはYMIN_NUM_BL’)とし、それ以外は、Ly=(H/2)−1とする。これによって、評価値Jを算出する際のMIN_NUM_BL(あるいはMIN_NUM_BL’)が小さい場合において、Ly=(H/2)−1で固定した場合よりも、それぞれの処理ブロックの重み係数wnが大きくなって評価値Jの値が大きくなるため、有無判定部4でのシーンチェンジ検出感度を高くすることができる。
シーンチェンジを、「画面の背景が不連続に変化することである」と定義する場合、重み係数wnは、背景が写りやすい画面端に近い処理ブロック程、値が大きくなるように設定される。
シーンチェンジを、「画面の背景が不連続に変化することである」と定義する場合、重み係数wnは、式(10)に示す関数h(x,y)の代わりに、以下の式(20)に示す関数h(x,y)で表すことができる。
あるいは、重み係数wnは、式(14)に示す関数h(x,y)の代わりに、以下の式(21)に示す関数h(x,y)で表すことができる。
ただし、Th_Baseは、閾値Thの基準値となる予め設定する0より大きい定数である。また、評価値Jの算出にMIN_NUM_BL’を用いる場合は、式(22)のMIN_NUM_BLをMIN_NUM_BL’に置き換える。
さらに、本方法を上記実施の形態1に記載の方法と組み合わせた方法でもよい。例えば、本方法とストリームの符号量推移に従って適応的に閾値Thを算出する方法とを組み合わせた方法等である。この場合、ストリームの符号量推移に従って適応的に算出する閾値ThをTh_Baseに置き換えることで実現できる。
上記実施の形態5では、処理ブロック毎の重み係数wnを用いて、評価値Jを算出する例を示している。
この実施の形態6では、符号化ブロック毎の重み係数wmを用いて、評価値Jを算出する例を説明する。
特徴量算出部2は、式(1)の定数Mを以下の式(23)に示す変数M’mに置き換えた上で、式(1)を用いて、ブロック番号mの符号化ブロックにおける特徴量Cm,tc及び特徴量Cm,tpのそれぞれを算出、あるいは、特徴量Cm,tc、特徴量Cm,tp及び特徴量Cm,tp’のそれぞれを算出する。
特徴量算出部2は、変数M’mを用いて、特徴量Cm,t(Cm,tc、Cm,tp、あるいは、Cm,tp’)を算出する場合、式(1)におけるブロック番号nの処理ブロックの符号量Sn,tの代わりに、ブロック番号mの符号化ブロックの符号量を用いる。
あるいは、特徴量算出部2は、算出した特徴量Cm,tc、特徴量Cm,tp及び特徴量Cm,tp’を評価値算出部3に出力する。
評価値算出部3は、式(6)において、wnCn,tcの代わりにCm,tcを用い、wnCn,tpの代わりにCm,tpを用いて、評価値Jを算出する。
あるいは、評価値算出部3は、式(7)において、wnCn,tcの代わりにCm,tcを用い、wnCn,tpの代わりにCm,tpを用い、wnCn,tp’の代わりにCm,tp’を用いて、評価値Jを算出する。
Claims (11)
- 複数のピクチャの中から、シーンの変化点であるシーンチェンジの有無を評価する対象のピクチャとして、2つのピクチャを選択するピクチャ選択部と、
前記ピクチャ選択部により選択された2つのピクチャのそれぞれについて、ピクチャに含まれるブロック単位の特徴量をそれぞれ算出する特徴量算出部と、
前記特徴量算出部により算出された2つのピクチャに含まれるブロック単位の特徴量から、シーンチェンジの有無の判定に用いる評価値を算出する評価値算出部と、
前記評価値算出部により算出された評価値と閾値を比較することで、前記2つのピクチャの間でのシーンチェンジの有無を判定する有無判定部とを備え、
前記特徴量算出部は、前記ピクチャ選択部により選択されたピクチャのブロック毎に、当該ブロックの符号量又は当該ブロックに含まれている分割ブロックの最深の階層数から、当該ブロックの特徴量を算出することを特徴とする画像処理装置。 - 前記特徴量算出部は、前記ピクチャ選択部により選択されたピクチャのブロック毎に、当該ブロックの符号量を特定し、当該ブロックの符号量を当該ピクチャ全体の符号量で除算することで、当該ブロックの特徴量を算出することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記特徴量算出部は、前記ピクチャ選択部により選択されたピクチャのブロック毎に、当該ブロックに含まれている分割ブロックの最深の階層数を特定し、前記階層数を当該ブロックの特徴量とすることを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記評価値算出部は、シーンチェンジの有無の判定に用いる評価値として、前記特徴量算出部により算出された2つのピクチャの間でのブロック単位の特徴量の差分絶対値和を算出することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。
- 前記ピクチャ選択部は、シーンチェンジの有無を評価する対象のピクチャとして、3つのピクチャを選択し、
前記特徴量算出部は、前記ピクチャ選択部により選択された3つのピクチャのそれぞれについて、ピクチャに含まれるブロック単位の特徴量をそれぞれ算出し、
前記評価値算出部は、前記特徴量算出部によりブロック単位の特徴量が算出された3つのピクチャのうち、再生順で、2番目のピクチャと3番目のピクチャとの間でのブロック単位の特徴量の差分絶対値和を算出するとともに、再生順で、1番目のピクチャと2番目のピクチャとの間でのブロック単位の特徴量の差分絶対値和を算出し、シーンチェンジの有無の判定に用いる評価値として、算出した双方の差分絶対値和の差分を算出し、
前記有無判定部は、前記評価値算出部により算出された評価値と閾値を比較することで、再生順で、2番目のピクチャと3番目のピクチャとの間でのシーンチェンジの有無を判定することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記評価値算出部は、シーンチェンジの有無の判定に用いる評価値として、
前記特徴量算出部により算出された2つのピクチャの間でのブロック単位の特徴量の差分絶対値に対して、当該ブロックに対応する重み係数をそれぞれ乗算して、それぞれ重み係数を乗算したブロック単位の差分絶対値の総和を算出することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記特徴量算出部は、前記ピクチャ選択部により選択された2つのピクチャの間でのブロック単位の特徴量に対して、当該ブロックに対応する重み係数をそれぞれ乗算し、前記2つのピクチャの間でのブロック単位の特徴量として、それぞれ重み係数を乗算した特徴量を出力し、
前記評価値算出部は、シーンチェンジの有無の判定に用いる評価値として、前記特徴量算出部から出力された2つのピクチャの間でのブロック単位の特徴量の差分絶対値和を算出することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記ピクチャ選択部は、シーンチェンジの有無を評価する対象のピクチャとして、3つのピクチャを選択し、
前記特徴量算出部は、前記ピクチャ選択部により選択された3つのピクチャのそれぞれについて、ピクチャに含まれるブロック単位の特徴量をそれぞれ算出し、
前記評価値算出部は、前記特徴量算出部によりブロック単位の特徴量が算出された3つのピクチャのうち、再生順で、2番目のピクチャと3番目のピクチャとの間でのブロック単位の特徴量の差分絶対値に対して、当該ブロックに対応する重み係数をそれぞれ乗算して、それぞれ重み係数を乗算したブロック単位の差分絶対値の総和を算出するとともに、再生順で、1番目のピクチャと2番目のピクチャとの間でのブロック単位の特徴量の差分絶対値に対して、当該ブロックに対応する重み係数をそれぞれ乗算して、それぞれ重み係数を乗算したブロック単位の差分絶対値の総和を算出し、シーンチェンジの有無の判定に用いる評価値として、算出した双方の差分絶対値の総和の差分を算出し、
前記有無判定部は、前記評価値算出部により算出された評価値と閾値を比較することで、再生順で、2番目のピクチャと3番目のピクチャとの間でのシーンチェンジの有無を判定することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - 前記ピクチャ選択部は、シーンチェンジの有無を評価する対象のピクチャとして、3つのピクチャを選択し、
前記特徴量算出部は、前記ピクチャ選択部により選択された3つのピクチャのそれぞれについて、ピクチャに含まれるブロック単位の特徴量をそれぞれ算出して、それぞれ算出したブロック単位の特徴量に対して、当該ブロックに対応する重み係数をそれぞれ乗算し、前記ピクチャに含まれるブロック単位の特徴量として、それぞれ重み係数を乗算した特徴量を出力し、
前記評価値算出部は、前記特徴量算出部からブロック単位の特徴量が出力された3つのピクチャのうち、再生順で、2番目のピクチャと3番目のピクチャとの間でのブロック単位の特徴量の差分絶対値和を算出するとともに、再生順で、1番目のピクチャと2番目のピクチャとの間でのブロック単位の特徴量の差分絶対値和を算出し、シーンチェンジの有無の判定に用いる評価値として、算出した双方の差分絶対値和の差分を算出し、
前記有無判定部は、前記評価値算出部により算出された評価値と閾値を比較することで、再生順で、2番目のピクチャと3番目のピクチャとの間でのシーンチェンジの有無を判定することを特徴とする請求項1記載の画像処理装置。 - ピクチャ選択部が、複数のピクチャの中から、シーンチェンジの有無を評価する対象のピクチャとして、2つのピクチャを選択し、
特徴量算出部が、前記ピクチャ選択部により選択された2つのピクチャのそれぞれについて、ピクチャに含まれるブロック単位の特徴量をそれぞれ算出し、
評価値算出部が、前記特徴量算出部により算出された2つのピクチャに含まれるブロック単位の特徴量から、シーンチェンジの有無の判定に用いる評価値を算出し、
有無判定部が、前記評価値算出部により算出された評価値と閾値を比較することで、前記2つのピクチャの間でのシーンチェンジの有無を判定するものであり、
前記特徴量算出部が、前記ピクチャ選択部により選択されたピクチャのブロック毎に、当該ブロックの符号量又は当該ブロックに含まれている分割ブロックの最深の階層数から、当該ブロックの特徴量を算出することを特徴とする画像処理方法。 - 前記ピクチャ選択部は、シーンチェンジの有無を評価する対象のピクチャとして、3つのピクチャを選択し、
前記特徴量算出部は、前記ピクチャ選択部により選択された3つのピクチャのそれぞれについて、ピクチャに含まれるブロック単位の特徴量をそれぞれ算出し、
前記評価値算出部は、前記特徴量算出部によりブロック単位の特徴量が算出された3つのピクチャのうち、再生順で、2番目のピクチャと3番目のピクチャとの間でのブロック単位の特徴量の差分絶対値和を算出するとともに、再生順で、1番目のピクチャと2番目のピクチャとの間でのブロック単位の特徴量の差分絶対値和を算出し、シーンチェンジの有無の判定に用いる評価値として、算出した双方の差分絶対値和の差分を算出し、
前記有無判定部は、前記評価値算出部により算出された評価値と閾値を比較することで、再生順で、2番目のピクチャと3番目のピクチャとの間でのシーンチェンジの有無を判定することを特徴とする請求項10記載の画像処理方法。
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