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JP2002010259A - 画像符号化装置及び画像符号化方法及び画像符号化プログラムを記録した記録媒体 - Google Patents

画像符号化装置及び画像符号化方法及び画像符号化プログラムを記録した記録媒体

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JP2002010259A
JP2002010259A JP2000186269A JP2000186269A JP2002010259A JP 2002010259 A JP2002010259 A JP 2002010259A JP 2000186269 A JP2000186269 A JP 2000186269A JP 2000186269 A JP2000186269 A JP 2000186269A JP 2002010259 A JP2002010259 A JP 2002010259A
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JP
Japan
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image
encoding
frame
code amount
coding
Prior art date
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Pending
Application number
JP2000186269A
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English (en)
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Kazuhiro Matsuzaki
一博 松崎
Yoshiaki Kato
嘉明 加藤
Atsumichi Murakami
篤道 村上
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Mitsubishi Electric Corp
Original Assignee
Mitsubishi Electric Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Mitsubishi Electric Corp filed Critical Mitsubishi Electric Corp
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Priority to US09/739,121 priority patent/US6907069B2/en
Publication of JP2002010259A publication Critical patent/JP2002010259A/ja
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  • Signal Processing (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 瞬時に変動するシーンや、動きの激しい画像
でも符号化制御が破綻せず高品質な符号化を実現する。
長期的な画像の複雑さの変動やシーンチェンジ有無に応
じて符号化画像の特性を多角的に評価でき、符号化品質
の変動を抑制した高効率符号化を実現する。 【解決手段】 画像シーケンス内の画像フレーム間の相
関性に基づいて、複数画像フレームを１つのグループと
して構成し、グループ内の各画像フレーム毎の符号化モ
ードを決定し、この符号化モードに基づき予備符号化を
行い、この予備符号化結果と上記符号化モードとに基づ
き符号化パラメータを制御して画像の符号化を行う。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】この発明は、MPEG-2ビデオ等
の画像符号化における効率改善に関するもので、ディジ
タル放送サービスやインターネット映像配信、パッケー
ジメディア制作などに関連するものである。
【０００２】
【従来の技術】図９は、例えば、特開平9-93537号公報
に示されたような従来の画像符号化装置の処理ブロック
図である。
【０００３】図９において、81は画像フレーム並び替え
処理、82は差分処理、83は離散コサイン変換（DCT）処
理、84は量子化処理、85は逆量子化処理、86は逆DCT（I
DCT）処理、87は加算処理、88は動き補償処理、89は可
変長符号化処理、90はバッファリング処理、91は符号化
制御である。
【０００４】次に、従来の画像符号化装置における送信
側の処理について図９を用いて説明する。画像信号101
における符号化単位となる画像フレームが、画像フレー
ム並び替え処理81によって符号化処理の順番に並び替え
られて出力される。動き補償処理88では、符号化画像フ
レーム103を用いて符号化対象画像フレームを動き補償
予測し、動きベクトル104と動き補償予測画像フレーム1
05を生成する。差分処理82では、符号化対象画像フレー
ム103と動き補償予測画像フレーム105との差分を行って
予測誤差画像フレーム106を生成する。DCT処理83では、
予測誤差画像フレーム106に対してDCTを施し、変換係数
列を生成する。量子化処理84では、変換系数列に対して
量子化を行い、一連の量子化インデックスを生成する。
逆量子化処理85では、逆量子化処理によって一連の量子
化インデックスから変換系数列を復号する。IDCT処理86
では、変換系数列から予測誤差画像フレーム107を復号
する。加算器87では、IDCT処理によって得られた予測誤
差画像フレームと動き補償予測画像フレーム105とを加
算して符号化画像フレーム108を生成する。可変長符号
化処理89では、量子化インデックスや動きベクトル104
を可変長符号化して、符号化ビット列を生成する。バッ
ファリング処理90では符号化ビット列を一旦蓄積して固
定ビットレートで符号化ビット列102出力されるように
する。符号化制御部91では、バッファリングの状況を監
視してDCT処理や量子化特性、可変長符号化処理をフィ
ードバック制御する。ＭＰＥＧ−２ビデオ符号化方式で
は画像フレーム内の画素ブロック（マクロブロック）を
複数集めたものを「スライス」というが、量子化特性の
制御はスライス単位に行うことが多い。
【０００５】次に動き補償処理88と差分処理82からなる
フレーム間予測について説明する。MPEG-2規格に基づく
画像符号化では、フレーム間予測の仕方に対応して画像
フレームがIピクチャ、Ｐピクチャ、Ｂピクチャの3つに
分類される。Ｉピクチャは、フレーム間予測をせず、フ
レーム内で符号化する画像フレームである。Ｐピクチャ
は、時間的に前の画像フレームの符号化画像を用いてフ
レーム間予測符号化される画像フレームである。Ｂピク
チャは、時間的に前及び後の両方の画像フレームの符号
化画像を用いてフレーム間予測符号化される画像フレー
ムである。それゆえ、Ｉピクチャの符号化の場合は、動
き補償処理88と差分処理82は省略され、符号化対象画像
フレームがそのままDCT処理83される。
【０００６】次に画像フレーム並び替え処理81について
説明する。図１０は、画像フレームの並べ替えに関する
説明図である。図にはディスプレイ順と符号化順の両方
を示すとともに、画像フレーム毎の符号化モード（すな
わちピクチャタイプ：Ｉ／Ｐ／Ｂの３種類に対応したモ
ード）を示している。画像フレーム並び替え処理81によ
り、ディスプレイ順の画像フレームシーケンスが符号化
順のフレームシーケンスに並べ替えられる。MPEG-2規格
に基づく画像符号化では、Ｉピクチャに対する符号化ビ
ット列の直前にグループオブピクチャ（GOP）ヘッダの
挿入が可能であり、符号化ビット列においてGOPヘッダ
の直後のIピクチャから次のGOPヘッダの直前までのピク
チャが１つのGOPを構成する。すなわち、1つのGOPには
必ず1つ以上のＩピクチャが含まれる。図10に示す例で
は、画像フレーム番号が−１から１３までの15個の画像
フレームで１つのＧＯＰが構成されている。Ｐピクチャ
とＩまたはＰピクチャとのフレーム間隔をＭ［fram
e］、１ＧＯＰを構成する画像フレーム数をＮ［frame］
とすると、図10の場合、M=3，N=15である。通常、Ｍと
Ｎを固定にすることが多い。以上のようにしてフレーム
シーケンスを符号化順に並べ替え、フレーム間予測を行
い、符号化を行う。
【０００７】また、図１１は例えば、特開平１０−３１
３４６３号公報に示された従来の画像符号化装置の処理
ブロック図である。
【０００８】図１１において、200は動きベクトル検出
部、201は差分画像生成部、202はユニット分割部、203
はアクティビティ算出部、204は平均ユニットアクティ
ビティ更新部、205は目標符号量決定部、206は符号化
部、207は割り当て符号量更新部、208はローカルデコー
ダである。
【０００９】次に、この画像符号化装置における送信側
の処理について図１１を用いて説明する。図１１におい
て、入力された画像信号は動きベクトル検出部200及び
差分画像生成部201に入力される。動きベクトル検出部2
00は、入力画像のピクチャタイプに応じて動きベクトル
を出力する。すなわち、ピクチャタイプがＰまたはＢピ
クチャの場合、動きベクトル検出を行って動きベクトル
を出力する。入力画像のピクチャタイプがＩピクチャの
場合、動きベクトル検出を行わない。
【００１０】差分画像生成部201では、入力画像のピク
チャタイプがＰまたはＢピクチャの場合、入力された動
きベクトルと、ローカルデコーダ208より入力された復
号化された参照画像とから予測画像を生成し、予測画像
と入力画像との差分演算を行い、差分画像を出力する。
この差分画像はユニット分割部202、アクティビティ算
出部203、及び符号化部206に入力される。なお、入力画
像のピクチャタイプがＩピクチャの場合は、差分画像生
成部201からは入力画像そのものが出力され、ユニット
分割部202、アクティビティ算出部203、及び符号化部20
6に入力される。
【００１１】ユニット分割部202は、1枚のＩピクチャと
2枚のＢピクチャから構成されるＩユニットと、1枚のＰ
ピクチャと2枚のＢピクチャから構成されるＰユニット
とを定義している。そして、入力された差分画像が、Ｉ
ユニットまたはＰユニットのいずれのユニットに属する
ものであるかを、そのピクチャタイプに応じて決定し
て、ユニット単位に分割し、そのユニット情報を出力す
る。
【００１２】アクティビティ算出部203は、入力された
差分画像に対してアクティビティ演算を行い、フレーム
アクティビティを出力する。アクテビティとは画像の複
雑さや符号化の容易さを示す指標である。このアクティ
ビティは目標符号量決定部205に入力される。さらに、
アクティビティ算出部203は、入力された上記ユニット
情報から、その差分画像が属するユニットのユニットア
クティビティを出力する。このユニットアクティビティ
は平均ユニットアクティビティ更新部204及び目標符号
量決定部205に入力される。
【００１３】平均ユニットアクティビティ更新部204
は、入力されたユニットアクティビティより、入力され
たユニットの平均ユニットアクティビティを更新する。
【００１４】目標符号量決定部205は、入力されたフレ
ームアクティビティ、ユニットアクティビティ、平均ユ
ニットアクティビティ、及び割り当て符号量より符号化
フレームに対する目標符号量を出力する。目標符号量は
符号化部206に入力される。
【００１５】符号化部206は、入力された差分画像に対
し、入力された目標符号量で符号化し、符号化データを
出力する。符号化データは、割り当て符号量更新部207
及びローカルデコーダ208に入力される。
【００１６】割り当て符号量更新部207は、入力された
符号化データより発生符号量を算出し、割り当て符号量
を更新する。
【００１７】ローカルでコーダ208は、入力された符号
化データに対し復号化を行い、復号画像を生成する。こ
のようにすることで、予備的に行った符号化結果に基づ
き、これから符号化する画像フレームの複雑さの度合い
をアクティビティを使って判定して、全体として所望の
符号量に収まるように符号化制御単位の目標符号量を設
定して、本符号化での量子化特性を制御していた。
【００１８】
【発明が解決しようとする課題】図９に示した従来の画
像符号化装置では以上のような処理をしており、現時点
迄に符号化した画像フレームやスライスに対する発生符
号量やバッファリングの状況を監視して符号化ビットレ
ートが一定になるよう符号化特性をフィードバック制御
していた。そのため、瞬時に変動するシーンや、動きの
激しい画像では、時間的（すなわち、画像フレーム間
の）相関性、及び空間的（すなわち、画像フレーム内
の、例えば、スライス間の）相関性が小さくなるため、
発生する符号量が符号化前に見積っていた符号量を大抵
は大きく超えてしまう。すなわち、瞬時に変動するシー
ンや、動きの激しい画像を符号化する場合には、フィー
ドバック制御では実際の符号量変動に追随できずに制御
が破綻して符号化画像の劣化を招くことがしばしばあっ
た。
【００１９】また図１１に示した従来の画像符号化装置
においては、予備的に行った符号化結果に基づき、これ
から符号化する画像フレームの複雑さの度合いを判定し
て、全体として所望の符号量に収まるように符号化制御
単位の目標符号量を設定して、本符号化での量子化特性
を制御していた。このような符号化処理は、…のような
ＤＶＤなどの蓄積メディアの符号化処理に向いている。
しかしながら、こうした制御は主として量子化特性のみ
を制御するものであり、画像フレームの量子化特性を切
り替える毎に符号化画像品質の変動がしばしば発生して
しまう。
【００２０】また、画像の複雑さの長期的な変動やシー
ンチェンジの有無など、符号化する画像の多角的な特性
評価を行って、そうした画像の特性に応じて符号化モー
ド（ピクチャタイプ）やＧＯＰサイズを制御していなか
ったため、限られた符号量の範囲で符号化品質の変動を
抑制した高効率符号化が困難であった。
【００２１】さらに、量子化特性の制御では、使用可能
な全ての量子化特性を用いて量子化を行い、得られた各
符号量の中から目標符号量に最も近い量子化特性を選択
するというフィードフォーワード制御を使用することも
あったが、非常に大きな演算量や回路規模になるという
問題もあった。
【００２２】この発明は上記のような問題点を解消する
ためになされたもので、瞬時に変動するシーンや、動き
の激しい画像でも符号化制御が破綻せず、高品質な符号
化を実現することを目的とする。また、長期的な画像の
複雑さの変動やシーンチェンジの有無に応じて符号化す
る画像の特性を多角的に評価でき、限られた符号量の範
囲で符号化品質の変動を抑制した高効率符号化を実現す
ることを目的とする。
【００２３】
【課題を解決するための手段】この発明に係る画像符号
化装置は、画像シーケンス内の画像フレーム間の相関性
に基づいて、複数の画像フレームを１つのグループとし
て構成するとともに、このグループ内の各画像フレーム
毎の符号化モードを決定するグループ構造決定手段と、
このグループ構造決定手段により決定された上記各画像
フレーム毎の符号化モードに基づき予備符号化を行う予
備符号化手段と、この予備符号化手段によって得られた
予備符号化結果と上記グループ構造決定手段により決定
された上記符号化モードとに基づき符号化パラメータを
制御して画像の符号化を行う本符号化手段とを備えたも
のである。
【００２４】また、画像シーケンス内の画像フレーム間
の相関性を評価し、フレーム間の相関性が小さい部分が
存在した場合にシーンチェンジ部分として検出するシー
ンチェンジ検出手段を備え、この検出されたシーンチェ
ンジ部分に基づき、上記グループ構造決定手段は複数の
画像フレームを１つのグループとして構成するようにし
たものである。
【００２５】また、上記シーンチェンジ検出手段は、複
数フレーム分の入力画像に対して、フレーム毎に前方か
らの動き補償フレーム間予測及び後方からの動き補償フ
レーム間予測を行い、両予測結果を評価することによっ
てシーンチェンジを検出するようにしたものである。
【００２６】また、上記シーンチェンジ検出手段は、フ
レーム内の領域単位に予測誤差評価値を算出し、算出さ
れた各予測誤差評価値をフレーム単位に評価することに
よってシーンチェンジを検出するようにしたものであ
る。
【００２７】また、グループ構造決定手段は、グループ
を構成する際のフレーム数のデフォルト値を設定すると
ともに、画像シーケンス内にフレーム間の相関性が小さ
い部分が存在した場合には、相関性の小さい部分にグル
ープの境界がくるようにグループのフレーム数を設定
し、フレーム間の相関性が大きい画像フレームが上記デ
フォルト値を超えたフレーム数連続する場合には上記デ
フォルト値より大きな値にグループのフレーム数を設定
するようにしたものである。
【００２８】また、グループ構造決定手段は、グループ
内の各画像フレーム毎の符号化モードを決定する際、片
方向予測符号化フレームからフレーム内符号化フレーム
までのフレーム間隔、または片方向予測符号化フレーム
から片方向予測符号化フレームまでのフレーム間隔のデ
フォルト間隔を設定し対応する画像フレームに片方向フ
レーム間予測符号化モードを割り当てるとともに、片方
向動き補償フレーム間予測誤差評価値が所定の値より小
さくなる画像フレームに対して優先的に片方向フレーム
間予測符号化モードを割り当てるようにしたものであ
る。
【００２９】また、上記予備符号化手段は、予備符号化
結果の一部として各画像フレーム毎のアクティビティを
出力するとともに、上記本符号化手段はこの画像フレー
ム毎のアクティビティに基いて符号化パラメータを制御
し画像の符号化を行うようにしたものである。
【００３０】また、上記予備符号化手段による予備符号
化結果と、上記グループ構造決定手段により決定された
グループ内の各画像フレーム毎の符号化モードとに基づ
き、各画像フレーム毎の目標符号量を割り当てる符号量
割り当て手段を備え、この符号量割り当て手段により割
り当てられた各画像フレーム毎の目標符号量に基づき、
上記本本符号化手段は符号化パラメータを制御して各画
像フレームの符号化を行うようにしたものである。
【００３１】また、上記符号量割り当て手段は、上記予
備符号化手段による予備符号化結果と、上記グループ構
造決定手段により決定されたグループ内の各画像フレー
ム毎の符号化モードとに基づき、各画像フレーム毎の目
標符号量を割り当てる第1の符号量割り当て手段と、こ
の第1の符号量割り当て手段により割り当てられた各画
像フレーム毎の目標符号量を、上記予備符号化手段の予
備符号化における各画像フレーム内の各領域毎の符号量
に応じて各領域毎の目標符号量として割り当てる第２の
符号量割り当て手段とから構成し、上記各画像フレーム
毎の目標符号量および画像フレームの各領域毎の目標符
号量に基づき、上記本本符号化手段は符号化パラメータ
を制御して符号化を行うようにしたものである。
【００３２】また、上記符号量割り当て手段は、画像フ
レーム毎に目標符号量の初期値を割り当て、割り当てた
目標符号量の初期値と予備符号化によって得た画像フレ
ーム毎の発生符号量とを比較して画像フレーム毎のアク
ティビティを決定し、このアクティビティに基づき画像
フレーム毎の目標符号量を設定するようにしたものであ
る。
【００３３】また、この発明に係る画像符号化方法は、
画像シーケンス内のフレーム間の相関性に基づいて、複
数の画像フレームを１つのグループとして構成するとと
もに、このグループ内の各画像フレーム毎の符号化モー
ドを決定し、この決定された上記各画像フレーム毎の符
号化モードに基づき予備符号化を行い、この予備符号化
結果と上記決定された符号化モードとに基づき符号化パ
ラメータを制御して画像の符号化を行うものである。
【００３４】また、予備符号化結果と、グループ内の各
画像フレーム毎の符号化モードとに基づき、各画像フレ
ーム毎の目標符号量を割り当て、この割り当てられた各
画像フレーム毎の目標符号量に基づき、符号化パラメー
タを制御して各画像フレームの符号化を行うものであ
る。
【００３５】また、上記目標符号量割り当てにおいて、
予備符号化結果とグループ内の各画像フレーム毎の符号
化モードとに基づき、各画像フレーム毎の目標符号量を
割り当てるとともに、この割り当てられた各画像フレー
ム毎の目標符号量を、上記予備符号化における各画像フ
レーム内の各領域毎の符号量に応じて各領域毎の目標符
号量として割り当て、上記各画像フレーム毎の目標符号
量および画像フレームの各領域毎の目標符号量に基づき
符号化パラメータを制御して符号化を行うものである。
【００３６】
【実施例】以下、この発明に係る画像符号化装置の実施
例を説明する。 実施例１．図1はこの発明の一実施例を示す画像符号化
装置のブロック図である。図1において、11はシーンチ
ェンジ検出手段としての第１のシーンチェンジ検出部、
2はグループ構造決定手段としてのGOP構造決定部、31お
よび32は符号量割り当て手段としての第1および第２の
符号量割り当て部、41は予備符号化手段としての第1の
符号化部、42は本符号化手段としての第2の符号化部で
ある。
【００３７】本実施例では、入力画像に対して、画像フ
レーム間の相関性を評価して、フレーム間の相関性が小
さい部分をシーンの切れ目、すなわちシーンチェンジ部
分として検出し、このシーンチェンジの検出結果と画像
フレーム間の相関性とに基づき、ＧＯＰの構成を決定
し、ＧＯＰ内の画像フレームの符号化モードを決定す
る。そして、決定されたＧＯＰの構成と符号化モードに
基いて予備符号化を行い、予備符号化の結果と、設定さ
れているトータルの符号量または単位時間あたりの平均
符号量とに基づき、各画像フレームに割り当てる符号量
を決定し、さらに、画像フレーム内の各領域に割り当て
る符号量を決定する。
【００３８】このように、画像の特質に適応したＧＯＰ
構成および各フレームの符号化モードを決めるととも
に、これに基いて予備符号化を行うことで最終的に適切
な符号量を割り当てるので、目標符号量と量子化特性だ
けを制御して符号化を行う場合と比べて、適切なGOP構
造を構成できるとともにそれぞれ適切な符号量を割り当
てることができ、長期的な画像の複雑さの変動やシーン
チェンジの有無などに伴う画像フレーム毎の符号化品質
の変動をより一層効果的に抑制でき、かつ、限られた符
号量の中で高効率・高品質な符号化ができるものであ
る。
【００３９】まず、第１のシーンチェンジ検出部11で、
入力画像に対して、画像フレーム間の相関性を評価して
シーンの切れ目、すなわちシーンチェンジ部分を検出す
る。第1のシーンチェンジ検出部11では、Nフレーム分の
入力画像101に対して、フレーム毎に前方からの動き補
償フレーム間予測、すなわち時間的に1つ前の入力画像
フレームを用いて現フレームに対する動き補償フレーム
間予測を行って、フレーム毎に前方予測誤差評価値（E
f）を算出する。
【００４０】さらに、第1のシーンチェンジ検出部11で
は、同じNフレーム分の入力画像に対して、後方からの
動き補償フレーム間予測、すなわち時間的に１つ後の入
力画像フレームを用いて現フレームに対する動き補償フ
レーム間予測を行って、フレーム毎に後方予測誤差評価
値（Eb）を算出する。Ef，Ebは、前方及び後方動き補償
フレーム間予測の際の予測誤差に対し、例えば、絶対値
和や絶対値和の平均、二乗和、二乗和の平均で与えられ
る。
【００４１】次に、Ef、EbについてそれぞれNフレーム
分の平均（Av.Ef，Av.Ev）を算出し、以下の［式１］
［式２］を満足するEfn，Ebn-1を検出する。 Efn ＞ Av.Ef ＋ Te （n=1，2，…，N； Teは閾値） ［式１］ Ebn-1 ＞ Av.Eb ＋ Te （n=1，2，…，N； Teは閾値） ［式２］
【００４２】図２にEf、Ebの算出結果の例を示す。［式
１］を満足するEfnがあれば、Ｎフレーム中ｎ番目のフ
レームとその前のフレームとの間が、前方からの動き補
償フレーム間予測に基いて判断したシーンチェンジの候
補となる。また［式２］を満足するEbn-1があれば、Ｎ
フレーム中ｎ番目のフレームとその後のフレームとの間
が、後方からの動き補償フレーム間予測に基いて判断し
たシーンチェンジの候補となる。
【００４３】例えば、EfについてはEfi-kとEfi+1が式１
を満足するとき、（ｉ−ｋ−１）フレーム目と（ｉ−
ｋ）フレーム目の間、及びｉフレーム目と（ｉ＋１）フ
レーム目の間が、シーンチェンジの候補となる。また、
EbについてはEbiが式２を満足するとき、ｉフレーム目
と（ｉ＋１）フレーム目の間がシーンチェンジの候補と
なる。そして、［式１］と［式２］の両方を満足する部
分をシーンチェンジ部分と判定する。
【００４４】図２の例では、Efについてはｉフレーム目
と（ｉ＋１）フレーム目の間がシーンチェンジ部分候補
となり（Efi+1の値が大きい）、Ebについてもｉフレー
ム目と（ｉ＋１）フレーム目の間がシーンチェンジ部分
候補となり（Ebiの値が大きい）、その結果［式１］と
［式２］の両方を満足するｉフレーム目と（ｉ＋１）フ
レーム目の間がシーンチェンジ部分と判断される。な
お、ここでは［式１］と［式２］のどちらか一方しか成
り立たない場合は、入力画像フレームの予測がうまく行
かなかっただけでシーンチェンジがあるとは判断しな
い。
【００４５】なお、［式１］、［式２］で使用する閾値
Teはデフォルト値として事前に設定しておく。例えば、
符号化しようとする画像シーケンスが、時間的な変動が
比較的大きい場合や、シーンが比較的複雑である場合に
は、閾値Teのデフォルト値を大きめに設定する。
【００４６】Ef及びEbの値は画像の性質によって左右さ
れるため、閾値Teを各画像フレームのEf及びEbの値の分
布に応じて調整すれば、シーンチェンジ検出の精度を向
上できる。例えば、Ef及びEbの平均値をそれぞれ画像フ
レーム毎に算出し、平均値のα倍をTeとする。
【００４７】また、EfとEbに代えて、画像フレーム毎に
EfとEbの変化の度合い｜Efn−Efn-1｜，｜Ebn−Ebn-1｜
を算出して、これらを閾値判定することによりシーンチ
ェンジを検出してもよい。また、上述の説明では、Efと
Ebの両方とも所定の条件を満足する部分をシーンチェン
ジ部分と判断したが、EfかEbのどちらか一方、或いは、
｜Efn−Efn-1｜か｜Ebn−Ebn-1｜のどちらか一方を用い
てシーンチェンジ検出を行っても良い。
【００４８】また、Ｎフレーム中２つまたはそれ以上の
シーンチェンジが連続して検出された場合には、その中
で予測画素評価値が最も大きいものをシーンチェンジと
判定してもよい。また、上述の説明では上記シーンチェ
ンジ検出を、画像フレーム単位の予測誤差評価値に基づ
いて行っていたが、画像フレーム内のオブジェクト単位
やスライス単位に予測誤差評価値を算出し、得られた予
測誤差評価値から総合的にシーンチェンジの有無を判定
してもよい。
【００４９】以上のようにしてシーンチェンジが検出さ
れ、次にＧＯＰ構造決定部2では、第1のシーンチェンジ
決定部11でのシーンチェンジ判定結果103に基づいてＧ
ＯＰ構造（すなわち、１つのＧＯＰを構成する画像フレ
ーム数及び画像フレーム毎の符号化モード）を決定す
る。
【００５０】以下にＧＯＰ構造の決定方法について説明
する。ＧＯＰ構造の決定は、ＧＯＰを構成する画像フレ
ーム数の決定と、ＧＯＰ内の各画像フレームに対する符
号化モードの決定という２つのステップからなる。 ま
ず、ＧＯＰを構成する画像フレーム数の決定方法につい
て説明する。１つのＧＯＰを構成する画像フレーム数の
デフォルト値Ｎ［frame］を設定する。１ＧＯＰは、通
常、Ｎフレームで構成されるものとするが、Ｎ個の画像
フレーム中にシーンチェンジがあった場合には、シーン
チェンジの直前の画像フレームまでを１つのＧＯＰと
し、シーンチェンジの直後の画像フレームからを次のＧ
ＯＰとする。すなわち、シーンチェンジの直後の画像フ
レームが常にＧＯＰの先頭にくるようにＧＯＰを構成す
る。また、Ｎフレームにわたり画像フレーム間でほとん
ど変化がない場合には、１ＧＯＰをＮ個の画像フレーム
より多い画像フレームで構成する。
【００５１】本実施例では、デフォルト値Ｎは、前記第
1のシーンチェンジ検出部１１においてシーンチェンジ
の検出に使用したＮフレーム分の入力画像のＮに等し
い。第1のシーンチェンジ検出部１１においてＮフレー
ム分の入力画像中にシーンチェンジが検出されなかった
場合は、デフォルト値であるＮフレームが１ＧＯＰのフ
レーム数となる。ただし、図２に示した前方予測誤差評
価値（Ef）と後方予測誤差評価値（Eb）がＮフレームに
渡って十分小さい場合は、静止画像フレームが連続して
いるような場合と判断して、Ｉピクチャ符号化に伴う符
号量の増大を避けるため、１ＧＯＰをデフォルト値Ｎ
［frame］よりも長く設定する。 以上のようなＧＯＰ
サイズを決定する処理のフローチャートを図３に示して
いる。
【００５２】まず初期設定を行う（ステップ301）。図
中ｉはシーンチェンジ判定結果であり、シーンチェンジ
がなければｉは０、シーンチェンジがあればｉはシーン
チェンジの存在位置を示す。次に所定のＮフレーム分に
対するシーンチェンジ判定結果ｉと予測誤差評価結果E
f、Ebを入力する（ステップ302）。そして、まずＮフレ
ーム中のシーンチェンジの有無を判断し（ステップ30
3）、シーンチェンジがなければ（yes）ｍの値を１増や
す（ステップ304）。なお、ｍはシーンチェンジが無い
Ｎフレームが何回あったかを示している。その後、予測
誤差評価結果Ef、Ebを確認し、このＮフレームにわたっ
てEf、Ebが十分小さいか判定する（ステップ305）。こ
のＮフレームに渡って十分小さかった場合（yes）は、
静止画像フレームが連続しているような場合であり、１
ＧＯＰサイズをこのＮフレーム分以上大きくして、Ｉピ
クチャ符号化に伴う符号量の増大を避けるようにするの
で、次のＮフレーム分の判断処理（ステップ302）に戻
る。
【００５３】ステップ303でシーンチェンジ有と判断さ
れた場合、あるいはステップ305でＮフレームに渡ってE
f、Ebが十分小さくなかった場合（シーンチェンジのよ
うな前後のフレーム間の相関があまりない場合）、ステ
ップ306において１ＧＯＰサイズが決定され、それまで
にシーンチェンジがなかったＮフレーム分に対応するフ
レーム数（ｍ×Ｎ）と、シーンチェンジの位置ｉとの和
が１ＧＯＰサイズとして決定される。以上のようにして
１ＧＯＰサイズが決定され、次に、ＧＯＰ内の各画像フ
レームに対する符号化モードを決定明する。
【００５４】 符号化モードとして、イントラ符号化
（Ｉピクチャ）モード、前方からの動き補償予測を行う
前方予測符号化（Ｐピクチャ）モード、前方と後方の両
方から動き補償予測を行う両方向予測符号化（Ｂピクチ
ャ）モードの3つを用意する。またＰピクチャとＩまた
はＰピクチャとの間隔（Ｍ［frame］）のデフォルト値
と、１ＧＯＰを構成する画像フレーム数（Ｎ［fram
e］；１ＧＯＰ＝Ｎ）のデフォルト値を予め設定してお
く。まずＧＯＰの先頭画像フレームについては、常にＩ
ピクチャモードとする。
【００５５】次に、通常であれば、デフォルト設定した
Ｍフレーム毎のフレームをＰピクチャモードに割り当て
るが、ここでは前方予測誤差評価値が十分小さい（すな
わち、予め設定しておいた閾値T1pよりも小さい）画像
フレーム、あるいは、前方予測誤差評価値（Ef）から後
方予測誤差評価値（Eb）を引いた値が予め設定した閾値
（T2p）よりも小さくなる画像フレームに対してもＰピ
クチャモードを割り当て、それ以外の画像フレームに対
しては、Ｂピクチャモードを割り当てる。これは、一般
にＰピクチャモードはＢピクチャモードに比べ、動きベ
クトル情報が少なくて済むため、Ｐピクチャモードで予
測誤差が十分小さくなる場合は、Ｂピクチャモードより
Ｐピクチャモードを選択した方が効率的に符号化できる
ためである。
【００５６】図４はこのようなＧＯＰ内の画像フレーム
毎の符号化モードを決定する処理をフローチャートで表
したものである。
【００５７】なお、本実施例で述べたように、シーンの
切れ目とＧＯＰの境界を一致させ、シーンチェンジの直
後のフレームを常にＩピクチャで符号化することは、蓄
積した符号化画像にアクセスしてシーンの切れ目を高速
にサーチすることを容易にし、シーンの切り貼りを行う
画像の編集にとって都合がよい。
【００５８】以上のように、１ＧＯＰサイズの決定を行
い、さらにＧＯＰ内の各画像フレームに対する符号化モ
ードを決定を行う処理の具体例として、Ｎ＝１５［fram
e］、Ｍ＝３［frame］がデフォルト値として与えられた
場合を以下に説明する。Ｎフレーム中にシーンチェンジ
が検出なければ、１ＧＯＰはデフォルト値である１５フ
レームで構成される。すなわち、図１０の例において
は、ディスプレイ順に割り当てたフレーム番号で第（−
１）フレームから第１３フレームまでの画像フレームが
１ＧＯＰを構成する。また、各画像フレームのEfが閾値
Ｔより大きければ、各画像フレームに割り当てられる符
号化モードは図１０に示すとおりである。
【００５９】ただし、Eb及びEfが１５フレームに渡って
十分小さく、次の１５Ｎフレーム中にもシーンチェンジ
がないという状態であれば、１ＧＯＰを構成するフレー
ム数は２倍の３０［frame］あるいはそれ以上（シーン
チェンジがないＮフレームの数に対応する倍数分）とな
る。。一方、図２で示したようにＮフレーム分の入力画
像中でｉフレーム目と（ｉ＋１）フレーム目の間にシー
ンチェンジを検出した場合は、シーンチェンジ部分がＧ
ＯＰの境界となる。この場合、ディスプレイ順に割り当
てたフレーム番号で第（−１）フレームから第ｉフレー
ムまでの画像フレームが１ＧＯＰを構成する。
【００６０】第（−１）フレームから第ｉフレームまで
の符号化モードはシーンチェンジを検出しなかったとき
の符号化モードの割り当てと同じであり、第（ｉ＋１）
フレームが次のＧＯＰの先頭としてＩピクチャモードと
なる。 以上のようにしてＧＯＰ構造の決定がなされ
る。
【００６１】次に、予備符号化処理について説明する。
上述のように、シーンチェンジのようなフレーム間の相
関性に基いて適切にグループ化したＧＯＰに対して予備
符号化処理を行うことで、その結果得られた符号量に基
いて本符号化における目標符号量を決めて符号化制御を
行うことができる。これにより、適切にグループ化され
た各ＧＯＰに対応した高効率・高品質な符号化を限られ
た符号量の中で行うようにすることができる。具体的に
は、図１において、まず上述のようにしてＧＯＰ構造決
定部2で決定したＧＯＰ構造104にしたがって、第１の符
号化部41において予備符号化が行われる。
【００６２】次にこの予備符号化の結果得られる符号量
のうち、画像フレーム（ピクチャ）毎の符号量と符号化
モードを利用して、第1の符号量割り当て部31が本符号
化における画像フレーム毎の目標符号量106を決定す
る。また、第１の符号化部41における予備符号化で得ら
れる符号量のうち、画像フレーム内の複数画素ブロック
（スライス）毎の符号量と符号化モードを利用して、第
２の符号量割り当て部32が本符号化時における画像フレ
ーム内の複数画素ブロック（スライス）毎の目標符号量
107を決定する。そして、これら画像フレーム単位及び
複数画素ブロック（スライス）単位の目標符号量106、1
07を満足するように、かつ、ＧＯＰ構造決定部2で決定
したＧＯＰ構造に基づいて符号化を行うものである。
【００６３】以下、より詳細に説明を行う。まず、ＧＯ
Ｐ構造決定部2で決定したＧＯＰ構造に基づいて第1の符
号化部41で予備符号化を行う。予備符号化の際に使用す
る量子化特性は、符号化モード毎に予め設定しておく。
【００６４】次に、予備符号化の結果得られた画像フレ
ーム（ピクチャ）毎の符号量と符号化モードを利用し
て、第1の符号量割り当て部31では、本符号化における
画像フレーム毎の目標符号量１０６を決定する。この第
1の符号量割り当て部３１における目標符号量割り当て
処理を図５の処理フローチャートに示す。
【００６５】まず、画像フレーム毎（ピクチャタイプ
毎）の目標符号量初期値の割り当て（ステップ501）に
ついて説明する。一般性をもたせるために、１ＧＯＰを
構成する画像フレーム数をＮ［frame］、Ｐピクチャと
ＩまたはＰピクチャのフレーム間隔をＭ［frame］、入
力画像のフレームレートをＦ［frame/s］、平均ビット
レートをＢａｖ［bit/s］、Ｉ／Ｐ／Ｂピクチャ間での
目標符号量の比率をkＲ：Ｒ：１とおいて説明する。な
お、MPEG‐2ビデオ符号化方式のテストモデルアルゴリ
ズムとして一般に知られているTM5では、M＝3のとき、k
Ｒ：Ｒ：１≒４：２：１となる。
【００６６】このとき、1秒あたりのＩピクチャの枚数
はＦ／Ｎ［frame/s］、1秒あたりのＰピクチャの枚数は
Ｆ（１／Ｍ−１／Ｎ）［frame/s］、1秒あたりのＢピク
チャの枚数はＦ（１−１／Ｍ）［frame/s］となる。Ｉ
／Ｐ／Ｂピクチャの各目標符号量をｎｋＲ［bit］，ｎ
Ｒ［bit］，ｎ［bit］とすると、［式３］が成り立つ。 Ｂａｖ＝ｎＦ｛Ｒ（ｋ／Ｎ＋１／Ｍ−１／Ｎ）＋１−１／Ｍ｝ ［式３］
【００６７】式３よりｎを求めることができ、これによ
って、Ｉ／Ｐ／Ｂピクチャのピクチャ当たりの目標符号
量が与えられる。例えば、N＝15，M＝3，ｋＲ：Ｒ：１
＝４：２：１，Ｂａｖ＝20×106［bit/s］，Ｆ＝30［fr
ame/s］のとき、式３より、ｎ＝（5/11）×106となる。
したがって、Ｉ／Ｐ／Ｂピクチャ当たりの各目標符号量
の初期値は、1.82［Mbit］，0.91［Mbit］，0.45［Mbi
t］となる。
【００６８】次に、予備符号化結果に基づき画像フレー
ム（ピクチャ）毎のアクティビティを決定する（ステッ
プ501）。アクティビティの決定は、図６に示すように
目標符号量の初期値と予備符号化の結果得られたピクチ
ャ毎の発生符号量に基づき行う。すなわち、第1の符号
化部41による予備符号化で得た画像フレーム毎の発生符
号量と目標符号量の初期値を比較し、例えば5段階に分
類して決定する。
【００６９】なお、式３から算出した目標符号量の初期
値の代わりに予備符号化により得た各画像フレームの発
生符号量をピクチャタイプ毎に平均してピクチャタイプ
毎の平均符号量を求め、発生符号量と平均符号量との偏
差の度合いにしたがって、アクティビティの大小を決定
してもよい。また上記説明ではアクティビティを符号量
に基いて決定しているが、動きベクトルの大きさを用い
て決めることもよい。
【００７０】最後に、画像フレーム（ピクチャ）毎のア
クティビティに基づき、画像フレーム毎の目標符号量１
０６を決定する（ステップ503）。具体的には、ピクチ
ャタイプ毎の目標符号量初期値を基準にし、各画像フレ
ーム毎のアクティビティの大きさに応じてそれら画像フ
レーム毎に割り当てる符号量を調整することにより、各
画像フレーム毎の目標符号量を決定する。すなわち、符
号化後の画像品質を均一なものにするため、一連の画像
フレームの符号化に割り当てられている所定の符号量の
範囲内で、アクティビティの大きい画像フレームには目
標符号量初期値よりも大きい値を目標符号量として設定
する一方、アクティビティの小さい画像フレームには目
標符号量初期値よりも小さい値を目標符号量として設定
する。
【００７１】例えば、設定されているトータルの符号量
または単位時間あたりの平均符号量から１ＧＯＰ当たり
の符号量を算出し、次にこの１ＧＯＰあたりの符号量
を、各画像フレームに対してそれぞれのアクティビティ
に応じて配分することによって各画像フレーム毎の目標
符号量を設定する。なお、ＧＯＰ毎のアクティビティの
大きさに応じて、１ＧＯＰ当たりの符号量の割り当てを
決定することにより、符号化画像品質を一層均一にする
ことができる。
【００７２】また、第1の符号化部41における予備符号
化により、画像フレーム内の複数画素ブロック（スライ
ス）毎の符号量も得られる。第２の符号量割り当て部32
では、この画像フレーム内の複数画素ブロック（スライ
ス）毎の符号量と符号化モードとを利用して、本符号化
時における画像フレーム内の複数画素ブロック（スライ
ス）毎に目標符号量107を決定する。具体的には、予備
符号化の結果得られた複数画素ブロック毎の符号量の比
率にしたがって前記第１の符号量割り当て部31で決定し
た画像フレーム毎の目標符号量106を比例配分すること
によって複数画素ブロック（スライス）毎に目標符号量
107を決める。
【００７３】なお、画像符号化方式としてMPEG-4に見ら
れるようなオブジェクトベース符号化を用いる場合、第
1の符号化部41における予備符号化において各オブジェ
クトの符号量を得るようにし、第２の符号量割り当て部
32ではこの各オブジェクトの符号量と符号化モードとを
利用することにより、上記画像フレーム内の複数画素ブ
ロック（スライス）毎の符号量を決定する場合と同様に
して、本符号化時における各オブジェクトの目標符号量
107を決定する。
【００７４】次に、第2の符号化部42における本符号化
について説明する。ＧＯＰ構造決定部２で決定したＧＯ
Ｐ構造に基づき、かつ、第１の符号量割り当て部31と第
２の符号量割り当て部32によって割り当てられた画像フ
レーム単位及び複数画素ブロック（スライス）単位の目
標符号量を満足するように、第2の符号化部42において
本符号化を行う。各目標符号量を満足するための符号化
制御は、符号化特性と発生符号量の関係を利用して量子
化特性などの符号化パラメータを決定するフィードフォ
ワード制御を用いる。
【００７５】ここで符号化特性と発生符号量の関係を利
用しての符号化パラメータを決定する方法について説明
する。符号化画像の品質（符号化歪）と発生符号量とは
一般にトレードオフの関係がある。例えば、量子化の精
度を上げて符号化歪を小さくすると、発生符号量が増大
する。そこで、予備符号化の際に得た符号化特性と発生
符号量の関係、または、予め設定しておいた符号化特性
と発生符号量の関係を利用して目標符号量を満足するよ
うな符号化パラメータを決定する。また、予備符号化時
のDCT係数から符号化する画像信号の周波数特性と符号
量を推定し、本符号化時に使用する量子化特性や可変長
符号（VLC）テーブルを決定する。さらに、発生符号量
が極めて大きい画素ブロックについてはフレーム間符号
化（インター符号化）とフレーム内符号化（イントラ符
号化）時の発生符号量を比較し、本符号化時のフレーム
間／フレーム内符号化の切替制御を行う。
【００７６】また、フィードフォワード制御による目標
符号量の達成がうまく行かない場合に備えて、従来方法
にみられるようなバッファ蓄積量に基づく符号化パラメ
ータのフィードバック制御を組み合せて符号化制御を行
うことも可能である。
【００７７】なお、上記実施例では、ＧＯＰサイズのデ
フォルト値に相当する画像フレーム毎にシーンチェンジ
の検出をしていたが、さらに多くの画像フレームを単位
としてシーンチェンジの検出を行ってもよいし、さらに
少ない画像フレームを単位にシーンチェンジの検出を行
ってもよい。
【００７８】また、ＧＯＰサイズを決定する際に、画像
フレーム毎のアクティビティの大きさ、あるいは、予測
誤差評価値（Ｅf，Ｅb）の大きさにしたがってＧＯＰサ
イズを制御してもよい。すなわち、画像フレーム毎のア
クティビティや予測誤差評価値（Ｅf，Ｅb）が複数フレ
ームにわたって比較的大きい場合にはＧＯＰサイズを小
さくする一方、画像フレーム毎のアクティビティや予測
誤差評価値（Ｅf，Ｅb）が複数フレームにわたって比較
的小さい場合にはＧＯＰサイズを大きくする制御を行え
ば、効率よく符号化することができる。
【００７９】なお、第1の符号化部41及び第2の符号化部
42の構成は、ＧＯＰ構造決定部２で決定したＧＯＰ構造
に基づき、かつ、第１の符号量割り当て部31と第２の符
号量割り当て部32によって割り当てられた画像フレーム
単位及び複数画素ブロック（スライス）単位の目標符号
量を満足するようなものであればよく、例えば図９に示
した従来の画像符号化装置において符号化制御91が上記
目標符号量制御を行うようなもので構成することが可能
であり、また他の構成でもよい。
【００８０】以上のように、画像シーケンス内のフレー
ム間の相関性に基づいて、複数の画像フレームを１つの
グループとして構成するとともに、このグループ内の各
画像フレーム毎の符号化モードを決定し、この決定され
た各画像フレーム毎の符号化モードに基づき予備符号化
を行うとともに、この予備符号化結果と上記符号化モー
ドとに基づき符号化パラメータを制御して画像の符号化
を行うことにより、適切にグループ化された各ＧＯＰ毎
に予備符号化が行われるため、目標符号量と量子化特性
だけを制御して符号化を行う場合と比べて、より適切に
各ＧＯＰに対応した高効率・高品質な符号化を行うよう
にすることができる。
【００８１】これにより、画像フレーム内の符号化品質
の変動、及び長期的な画像の複雑さの変動やシーンチェ
ンジの有無などに伴う画像フレーム毎の符号化品質の変
動をより一層効果的に抑制でき、限られた符号量の中で
高効率・高品質な符号化を実現することができる。
【００８２】また、画像フレーム間の相関性に基いてＧ
ＯＰの構成を制御しているので、瞬時に変動するシーン
や、動きの激しい画像であっても、符号量変動に追随で
きずに制御が破綻してしまうということがなく、限られ
た符号量の範囲で符号化品質の変動を抑制した高効率符
号化ができる。
【００８３】この発明を符号化ディジタル放送に利用す
れば、画像の伝送容量を小さくできる。また、ＤＶＤな
どの蓄積用途に利用すれば、効率的な符号化により、蓄
積容量を低減できる。
【００８４】実施例２．図７は本発明画像符号化装置の
別の構成例を示すブロック図である。図７において、43
は第３の符号化処理部であり、他は図１に示したものと
同様である。第３の符号化処理部43は、予備符号化で使
用する符号器と本符号化で使用する符号器とを共通化し
たものである。ただし、符号化時のパラメータは予備符
号化時と本符号化時とで異なり、予備符号化時の符号化
パラメータは符号化モード毎に予め定めておいたものを
使用する。このように構成することにより、装置規模を
小さくすることが可能である。特に実時間処理を必要と
しない場合には有効である。
【００８５】実施例３．図８は本発明画像符号化装置の
さらに別の構成例を示すブロック図である。図８におい
て、12は第２のシーンチェンジ検出部、44は第４の符号
化処理部であり、他は図１に示したものと同様である。
第４の符号化処理部44は、予備符号化で使用する符号器
と本符号化で使用する符号器とを共通化したものであ
り、さらに、シーンチェンジ検出の際の予測誤差評価値
Ef及びEbを得るための動き補償フレーム間予測処理もこ
の第４の符号化処理部44用いて行うように構成してい
る。このように構成することにより、装置規模を小さく
することが可能である。特に実時間処理を必要としない
場合には有効である。
【００８６】なお、第３および第４の符号化部43、44の
構成は、ＧＯＰ構造決定部２で決定したＧＯＰ構造に基
づき、かつ、第１の符号量割り当て部31と第２の符号量
割り当て部32によって割り当てられた画像フレーム単位
及び複数画素ブロック（スライス）単位の目標符号量を
満足するようなものであればよく、例えば図９に示した
従来の画像符号化装置において符号化制御91が上記目標
符号量制御を行うようなもので構成することが可能であ
り、また他の構成でもよい。
【００８７】なお、この発明では、「フレーム」と称し
ているものの概念には、テレビ信号においてフィールド
と呼ばれるものも含まれる。すなわち、この発明におい
ては、テレビ信号におけるフィールド間の相関性を検出
したり、フィールドを単位としてグループ化する構成も
含まれ、同様の効果がある。
【００８８】また、この発明は上記実施例で示した装置
で実現する他に、プロセッサにより機能するソフトウェ
アやファームウェアで実現してもよい。この発明の方法
をプログラム化して記録媒体に記録したり、インターネ
ットなどの通信媒体を介してプログラム自体や、この方
法の機能を提供することも可能である。
【００８９】
【発明の効果】以上のようにこの発明によれば、画像シ
ーケンス内のフレーム間の相関性に基づいて、複数の画
像フレームを１つのグループとして構成するとともに、
このグループ内の各画像フレーム毎の符号化モードを決
定するグループ構造決定手段と、このグループ構造決定
手段により決定された上記各画像フレーム毎の符号化モ
ードに基づき予備符号化を行う予備符号化手段と、この
予備符号化手段によって得られた予備符号化結果と上記
グループ構造決定手段により決定された上記符号化モー
ドとに基づき符号化パラメータを制御して画像の符号化
を行う本符号化手段とを備えたので、シーンチェンジの
ようなフレーム間の相関性に基いて適切にグループ化し
たＧＯＰに対して予備符号化処理を行うことで得られた
符号量に基いて本符号化における目標符号量を決めて符
号化制御を行うことができるため、適切にグループ化さ
れた各ＧＯＰに対応した高効率・高品質な符号化を限ら
れた符号量の中で行うようにすることができる。
【００９０】また、画像フレーム内の各領域に対して目
標符号量を設定してそれを満足するよう符号化すること
により、画像フレーム内の各領域について所望の品質を
実現できるほか、画像フレーム内の各領域を均等な品質
で符号化することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例における画像符号化装置のブ
ロック図である。
【図２】この発明の実施例におけるシーンチェンジ検出
処理の説明図である。
【図３】この発明の実施例におけるＧＯＰサイズを決定
する際のフローチャートである。
【図４】この発明の実施例におけるＧＯＰ内の画像フレ
ーム毎の符号化モードを決定する際のフローチャートで
ある。
【図５】この発明の実施例における目標符号量割り当て
のフローチャートである。
【図６】この発明の実施例における各画像フレーム毎の
アクティビティ決定例を示す説明図である。
【図７】この発明の画像符号化装置の別の構成例を示す
ブロック図である。
【図８】この発明の画像符号化装置の別の構成例を示す
ブロック図である。
【図９】従来の画像符号化装置処理ブロック図である。
【図１０】画像フレームの並べ替えに関する説明図であ
る。
【図１１】従来の画像符号化装置のブロック図である。
【符号の説明】
２ ＧＯＰ構造決定部 １１ 第１のシーンチェンジ検出部 １２ 第２のシーンチェンジ検出部 ３１ 第１の符号量割り当て部 ３２ 第２の符号量割り当て部 ４１ 第１の符号化部 ４２ 第２の符号化部 ４３ 第３の符号化部 ４４ 第４の符号化部 １０１ 画像信号 １０２ 符号化ビット列 １０３ シーンチェンジ判定結果 １０４ ＧＯＰ構造 １０５ 予備符号化結果 １０６ 画像フレーム単位の目標符号量 １０７ 画像フレーム内部の各領域に対する目標符号量 １０８ 予測誤差
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村上 篤道 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5C059 KK01 KK25 MA00 MA01 MA23 ME01 NN43 PP04 SS02 SS08 SS11 SS20 TA24 TA25 TA53 TB02 TB03 TC18 TD06 TD14 UA02 UA31

Claims (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像シーケンス内の画像フレーム間の相
    関性に基づいて、複数の画像フレームを１つのグループ
    として構成するとともに、このグループ内の各画像フレ
    ーム毎の符号化モードを決定するグループ構造決定手段
    と、このグループ構造決定手段により決定された上記各
    画像フレーム毎の符号化モードに基づき予備符号化を行
    う予備符号化手段と、この予備符号化手段によって得ら
    れた予備符号化結果と上記グループ構造決定手段により
    決定された上記符号化モードとに基づき符号化パラメー
    タを制御して画像の符号化を行う本符号化手段とを備え
    たことを特徴とする画像符号化装置。
  2. 【請求項２】 画像シーケンス内の画像フレーム間の相
    関性を評価し、フレーム間の相関性が小さい部分が存在
    した場合にシーンチェンジ部分として検出するシーンチ
    ェンジ検出手段を備え、この検出されたシーンチェンジ
    部分に基づき、上記グループ構造決定手段は複数の画像
    フレームを１つのグループとして構成することを特徴と
    する請求項１記載の画像符号化装置。
  3. 【請求項３】 上記シーンチェンジ検出手段は、複数フ
    レーム分の入力画像に対して、フレーム毎に前方からの
    動き補償フレーム間予測及び後方からの動き補償フレー
    ム間予測を行い、両予測結果を評価することによってシ
    ーンチェンジを検出することを特徴とする請求項２記載
    の画像符号化装置。
  4. 【請求項４】 上記シーンチェンジ検出手段は、フレー
    ム内の領域単位に予測誤差評価値を算出し、算出された
    各予測誤差評価値をフレーム単位に評価することによっ
    てシーンチェンジを検出することを特徴とする請求項２
    ないし３いずれかに記載の画像符号化装置。
  5. 【請求項５】 グループ構造決定手段は、グループを構
    成する際のフレーム数のデフォルト値を設定するととも
    に、画像シーケンス内にフレーム間の相関性が小さい部
    分が存在した場合には、相関性の小さい部分にグループ
    の境界がくるようにグループのフレーム数を設定し、フ
    レーム間の相関性が大きい画像フレームが上記デフォル
    ト値を超えたフレーム数連続する場合には上記デフォル
    ト値より大きな値にグループのフレーム数を設定するこ
    とを特徴とする請求項１乃至４いずれかに記載の画像符
    号化装置。
  6. 【請求項６】 グループ構造決定手段は、グループ内の
    各画像フレーム毎の符号化モードを決定する際、片方向
    予測符号化フレームとフレーム内符号化フレームとのフ
    レーム間隔、または片方向予測符号化フレームと片方向
    予測符号化フレームとのフレーム間隔のデフォルト間隔
    を設定し対応する画像フレームに片方向フレーム間予測
    符号化モードを割り当てるとともに、片方向動き補償フ
    レーム間予測誤差評価値が所定の値より小さくなる画像
    フレームに対して優先的に片方向フレーム間予測符号化
    モードを割り当てることを特徴とする請求項１乃至５い
    ずれかに記載の画像符号化装置。
  7. 【請求項７】 上記予備符号化手段は、予備符号化結果
    の一部として各画像フレーム毎のアクティビティを出力
    するとともに、上記本符号化手段はこの画像フレーム毎
    のアクティビティに基いて符号化パラメータを制御し画
    像の符号化を行うことを特徴とする請求項１ないし６い
    ずれかに記載の画像符号化装置。
  8. 【請求項８】 上記予備符号化手段による予備符号化結
    果と、上記グループ構造決定手段により決定されたグル
    ープ内の各画像フレーム毎の符号化モードとに基づき、
    各画像フレーム毎の目標符号量を割り当てる符号量割り
    当て手段を備え、この符号量割り当て手段により割り当
    てられた各画像フレーム毎の目標符号量に基づき、上記
    本符号化手段は符号化パラメータを制御して各画像フレ
    ームの符号化を行うことを特徴とする請求項１乃至７い
    ずれかに記載の画像符号化装置。
  9. 【請求項９】 上記符号量割り当て手段は、上記予備符
    号化手段による予備符号化結果と、上記グループ構造決
    定手段により決定されたグループ内の各画像フレーム毎
    の符号化モードとに基づき、各画像フレーム毎の目標符
    号量を割り当てる第1の符号量割り当て手段と、この第1
    の符号量割り当て手段により割り当てられた各画像フレ
    ーム毎の目標符号量を、上記予備符号化手段の予備符号
    化における各画像フレーム内の各領域毎の符号量に応じ
    て各領域毎の目標符号量として割り当てる第２の符号量
    割り当て手段とから構成し、上記各画像フレーム毎の目
    標符号量および画像フレームの各領域毎の目標符号量に
    基づき、上記本符号化手段は符号化パラメータを制御し
    て符号化を行うことを特徴とする請求項８記載の画像符
    号化装置。
  10. 【請求項１０】 上記符号量割り当て手段は、画像フレ
    ーム毎に目標符号量の初期値を割り当て、割り当てた目
    標符号量の初期値と予備符号化によって得た画像フレー
    ム毎の発生符号量とを比較して画像フレーム毎のアクテ
    ィビティを決定し、このアクティビティに基づき画像フ
    レーム毎の目標符号量を設定することを特徴とする請求
    項８乃至９いずれかに記載の画像符号化装置。
  11. 【請求項１１】 画像シーケンス内のフレーム間の相関
    性に基づいて、複数の画像フレームを１つのグループと
    して構成するとともに、このグループ内の各画像フレー
    ム毎の符号化モードを決定し、この決定された上記各画
    像フレーム毎の符号化モードに基づき予備符号化を行
    い、この予備符号化結果と上記決定された符号化モード
    とに基づき符号化パラメータを制御して画像の符号化を
    行うことを特徴とする画像符号化方法。
  12. 【請求項１２】 予備符号化結果と、グループ内の各画
    像フレーム毎の符号化モードとに基づき、各画像フレー
    ム毎の目標符号量を割り当て、この割り当てられた各画
    像フレーム毎の目標符号量に基づき、符号化パラメータ
    を制御して各画像フレームの符号化を行うことを特徴と
    する請求項１１記載の画像符号化方法。
  13. 【請求項１３】 上記目標符号量割り当てにおいて、予
    備符号化結果とグループ内の各画像フレーム毎の符号化
    モードとに基づき、各画像フレーム毎の目標符号量を割
    り当てるとともに、この割り当てられた各画像フレーム
    毎の目標符号量を、上記予備符号化における各画像フレ
    ーム内の各領域毎の符号量に応じて各領域毎の目標符号
    量として割り当て、上記各画像フレーム毎の目標符号量
    および画像フレームの各領域毎の目標符号量に基づき符
    号化パラメータを制御して符号化を行うことを特徴とす
    る請求項１２記載の画像符号化方法。
  14. 【請求項１４】 コンピュータに画像符号化プログラム
    を実行させるためのプログラムを記録した記録媒体であ
    って、該画像符号化プログラムは、画像シーケンス内の
    フレーム間の相関性に基づいて、複数の画像フレームを
    １つのグループとして構成するとともに、このグループ
    内の各画像フレーム毎の符号化モードを決定し、この決
    定された上記各画像フレーム毎の符号化モードに基づき
    予備符号化を行い、この予備符号化結果と上記決定され
    た符号化モードとに基づき符号化パラメータを制御して
    画像の符号化を行うものであることを特徴とする画像符
    号化プログラムを記録した記録媒体。
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