JP4231565B2 - 画像情報エンコーディングシステム - Google Patents

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像信号のエンコーダに関し、特に、ＭＰＥＧに適用し得るエンコード技術に関する。
【０００２】
【従来の技術及びその課題】
従来のＭＰＥＧエンコーダのエンコード方法を図１で説明すると、ピクチャ並べ換え部１が入力オリジナル画像の符号化順序を入れ替え、動き推定部２が画像の時間方向の動きを推定し、定めた符号化モードで検出した動きベクトルを出力する。差分演算部３は、動き推定部２の出力である「圧縮前の画像」と動き予測された圧縮画像との差を出力する。ＤＣＴ部４はその差分出力をＤＣＴし、量子化部５は、バッファ１０の利用率より算出したビットレート制御値を用いてそのＤＣＴ出力を量子化する。可変長符号化部６は量子化値を可変長符号に変換する。逆量子化部７は量子化値に対し前述のビットレート制御値を用いて逆量子化を行い、ＩＤＣＴ部８で逆ＤＣＴされる。多重化部９は可変長符号化６及び動き推定部２からの出力を多重化してバッファ１０へ送り、バッファ１０はその入力を格納し、そのデータをビットストリームとして出力する。加算部１１はＩＤＣＴ部８の出力と動き予測部１３の出力を加算して出力する。メモリ１２は圧縮画像を格納する。動き予測部１３は圧縮画像、動きベクトル、符号化モードを用いて最適な動きを予測し出力する。
【０００３】
上述の様に従来のＭＰＥＧエンコード方法では、量子化の為のビットレート制御値をバッファ１０の利用率のみを用いて算出しており、そのため画像の状況（動きの早い画像、静止化している画像など）とは無関係に量子化してしまい、視覚的に良好な画像圧縮ができなかった。例えば、入力画像が、図２のように背景に噴水があって多量の水の動きがあり、その前に人間が立ち止っている画像の場合、人間の視覚特性を考慮すると、噴水の水に対しては「動く物体」であるため画像のボケは目立たないが、立ち止っている人間に対しては静止画であるため画像のボケは目立つ。従来のＭＰＥＧエンコード方法では、水の部分に対する動き推定及び予測が難しい為に、差分演算部３からの差分出力が多くなり、ＤＣＴ部からも多量の情報量が発生する。このような状況において、バッファ１０の利用率を一定に保つようにビットレート制御が行われるために、量子化部５においてこれをコントロールする。即ち、量子化ステップが粗くなり、量子化部５の出力については多量の情報とならないようにフィードバックが働く。ここでフィードバックのパラメータとなるバッファの利用率は、例えば１５枚の画像の平均等を取る為、量子化ステップの粗さは水の部分でも人間の顔の部分でも区別されず、人間の顔がボケてしまい、視覚的に「良くない絵」になってしまう。
【０００４】
【課題を達成するための手段及び作用】
本発明のエンコード方法においては、静止している画像部分等の視覚的に高画質化が望まれる画像部分を検出し、その画像部分の量子化ステップの粗さを変えることを特徴とする。更に、その検出を動きベクトル値と画像誤差値を用いて行う。
【０００５】
【実施例】
本発明の実施例を図面を参照して説明する。
図１は一実施例に係るＭＰＥＧエンコーダのブロック図であり、その特徴部分は高画質化部分検出部２０とビットレート制御値補正部２１を設けた点にある。即ち、高画質化部分検出部２０は、動き推定部２からの動きベクトル値および画像誤差値を用いて視覚的に高画質化が望まれる部分を検出し、検出結果を出力する。ビットレート制御値補正部２１は、バッファ１０からの出力であるバッファ使用率と高画質化部分検出部２０からの出力とに基いてビットレート制御値を算出し、量子化部５へ出力する。ここで、画像誤差値とは、現時点で圧縮を行う「圧縮前の画像」（動き推定部２の出力）とピクチャ蓄積部１２の出力の「圧縮前の画像」を動きベクトル補正した結果の画像との差分である。
又、ＭＰＥＧエンコーダではマクロブロックと呼ばれるある領域ごとに動きベクトル、画像誤差出力が出力される為、高画質化部分検出部２０での検出結果はある決まった大きさの領域ごとに判定される。この高画質化部分検出部２０について以下に詳述する。
【０００６】
図３に高画質化部分検出部２０の一例に係るブロック図を示す。入力された動きベクトルはＡＢＳ３０により絶対値化され、大小判定用のコンパレータ３１及び３２に入力する。コンパレータ３１の正側入力は規準ベクトル値１となっており、ＡＢＳ３０の出力がこの規準ベクトル値１より少ないとコンパレータ３１は「静止部」と判定し出力する。コンパレータ３２は、その負側出力が規準ベクトル２となっており、ＡＢＳ３０の出力がこの規準ベクトル値２より大きいと、コンパレータ３２は「動き量の大きな部分」と判定し出力する。同様に画像誤差値についても大小判定用のコンパレータ３３及び３４に接続されており、コンパレータ３３は「誤差量の少ない部分」、コンパレータ３４は「誤差量の大きい部分」と判定し出力する。コンパレータ３１乃至３４の出力は論理積部３５及び３６へ夫々入力する。論理積部３５はコンパレータ３４と３２の出力の論理積をとり、「動き量が大きく、誤差も大きい部分」を判定する。又、論理積部３６はコンパレータ３３と３１の出力の論理積をとり、「静止部で誤差が少ない部分」を判定する。ここで静止部とは必ずしもベクター量＝０ではなく、「非常に動きが少ない」旨を表現する。
【０００７】
時間方向フィルタ３７は、時間方向のフィルタリングにより論理積部３５の出力である「静止部で誤差が少ない部分」の検出精度を向上させている。動画部比率検出部３８は、論理積部３６の検出した「動きが大きく、誤差も多い部分」の数をカウントし、一画面当りの発生量が所定の値よりも多いと「動画部多数」の信号を出力する。ここで、論理積部３５の検出する「動きが大きく、誤差も多い部分」は前述の従来技術の入力画像の部分で述べた水の部分に相当し、そのような画像が多いことを動画部比率検出部３８が判定する。
本実施例では、動画部比率検出部３８は一画像分の比率を検出し、その結果を次の画像用に出力する。論理積部３９は、動画部比率検出部３８と時間方向フィルタ３７の出力に基き、「一画面の内に“動きが大きく誤差も多い部分”が一定以上存在し、現在圧縮（量子化）する部分が、“静止部で誤差が少ない”」を判定し出力する。この出力が高画質化部分を表わす。この判定結果に基き、ビットレート制御値補正部２１は、バッファ使用率から算出するビットレート制御値をさらに１／２と小さくし、量子化部５へ出力する。その結果、量子化ステップが細かくなり、静止画部のボケが少なくなる。
【０００８】
図４は高画質化検出部２０の他の例を示すブロック図であり、図３の例に比し第２フィルタとして画像内補間フィルター４０が追加されている。フィルター４０は、論理積部３９が「高画質化部分でない」と判定してもその部分に接する周辺に「高画質化部分」がある場合には「高画質化部分」として補正するための補間用のフィルターである。このフィルターを設けることにより、静止画と動画を含んだ処理ブロックに対してもより高画質化処理が可能となる。
ＭＰＥＧエンコーダの他の実施例として、図１に示したＭＰＥＧエンコーダの高画質化部分検出部２０の入力として、画像誤差値、動きベクトルに加え、動き推定部２からの符号化モードの信号が入力され得る。図５にその詳細を示すが、設定部５０が規準ベクトル値１を設定する部分である。この設定部５０は符号化モードにより規準ベクトルを変化させ、非常にゆっくりな動き画像に対しても論理積部３１が静止画を判定できるようにしている。例えば「動きベクトル」を動き推定部２が検出する際に、２つの時間的に離れた画像から検出するが、その２つの画像の時間差に比例して規準ベクトル値を増加させる。
上述の様に本発明を実施例に関し説明したが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【０００９】
【発明の効果】
本発明のＭＰＥＧエンコーダは、静止している画像の部分と動いている画像の部分とを検出し、その静止している画像部分に対して量子化ステップを細かくすることにより、静止している画像部分の圧縮による画像劣化を減少できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例に係るＭＰＥＧエンコーダのブロック図。
【図２】入力画像の一例を説明する図。
【図３】図１の高画質化部分検出部２０のブロック図。
【図４】図１の高画質化部分検出部２０の他の例のブロック図。
【図５】本発明の他の実施例に係るＭＰＥＧエンコーダの高画質化部分検出部２０のブロック図。
【符号の説明】
２ 動き推定部
２０ 高画質化部分検出部
２１ ビットレート制御値補正部

Claims (3)

1. 動きベクトル値と画像誤差値とに基づいて高画質が望まれる画像部分を検出する回路と、
   上記検出結果とバッファ使用率とに基づいてビットレート制御値を算出する回路と、
   上記ビットレート制御値に基づいて量子化ステップの粗さを変える回路と、
   を有し、
   上記画像部分を検出する回路が、
   動きベクトルの絶対値を出力する絶対値回路と、
   第１の基準値と画像誤差値とを比較して画像の誤差量が少ない部分を示す第１の信号を出力するための第１のコンパレータと、
   第２の基準値と画像誤差値とを比較して画像の誤差量が多い部分を示す第２の信号を出力するための第２のコンパレータと、
   第１の基準ベクトル値と上記動きベクトルの絶対値とを比較して動き量が小さい部分を示す第３の信号を出力するための第３のコンパレータと、
   第２の基準ベクトル値と上記動きベクトルの絶対値とを比較して動き量が大きい部分を示す第４の信号を出力するための第４のコンパレータと、
   上記第２のコンパレータの出力と第４のコンパレータの出力との論理積を得る第１の論理積部と、
   上記第１のコンパレータの出力と第３のコンパレータの出力との論理積を得る第２の論理積部と、
   上記第１の論理積部の出力に接続され、その出力信号の一画像分の頻度に応じて動画部が多数であることを示す信号を出力する動画部比率検出回路と、
   上記第２の論理積部の出力に接続され、その出力信号を時間軸方向に伸張して出力する時間方向フィルタと、
   上記動画部比率検出回路の出力と上記時間方向フィルタの出力とを受けて高画質が望まれる上記画像部分を示す信号を出力する第３の論理積部と、
   を備える、
   画像情報エンコーディングシステム。
2. 上記第３の論理積部の出力に接続され、当該出力信号の前後の信号に応じて入力した出力信号を高画質が望まれる画像部分を示す信号に補正する第２のフィルタを更に有する請求項１に記載の画像情報エンコーディングシステム。
3. 上記画像誤差値を生成するための２つの画像の時間差に比例して上記第１の基準ベクトル値を増加させる設定部を更に有する請求項１又は２に記載の画像情報エンコーディングシステム。

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