JP2001268575A - 画像変化検出装置及び画像変化検出方法、画像符号化装置並びに画像変化検出用プログラムがコンピュータで読取可能に記録された情報記録媒体 - Google Patents

画像変化検出装置及び画像変化検出方法、画像符号化装置並びに画像変化検出用プログラムがコンピュータで読取可能に記録された情報記録媒体

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JP2001268575A JP2000076324A JP2000076324A JP2001268575A JP 2001268575 A JP2001268575 A JP 2001268575A JP 2000076324 A JP2000076324 A JP 2000076324A JP 2000076324 A JP2000076324 A JP 2000076324A JP 2001268575 A JP2001268575 A JP 2001268575A
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Tomohiro Kimura
智博 木村
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 ＭＰＥＧ方式による符号化に当たって必要な
シーンチェンジのみを正確且つ確実に検出することが可
能な画像変化検出装置を提供する。 【解決手段】 各フレーム画像におけるフレーム内分散
値を夫々検出するフレーム内分散値検出部１５と、各フ
レーム画像における予測誤差絶対値和を夫々検出する予
測誤差絶対値和検出部１６と、連続する二つのフレーム
画像について、夫々のフレーム画像におけるフレーム内
分散値間の変化及び二つのフレーム画像の境界タイミン
グにおける予測誤差絶対値和の変化に基づいて当該二つ
のフレーム画像間におけるシーンチェンジの発生の有無
を検出するホストＣＰＵと、を備える。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像変化検出装置
及び画像変化検出方法、画像符号化装置及び画像変化検
出用プログラムがコンピュータで読取可能に記録された
情報記録媒体の技術分野に属し、より詳細には、連続す
る二つのフレーム画像間で、当該各フレーム画像内に含
まれる画像情報の情報量が大幅に相異することとなる画
像変化（一般にはシーンチェンジとも称される。）が発
生したか否かを検出する画像変化検出装置及び画像変化
検出方法並びにそれらを含んだ画像符号化装置及び当該
画像変化検出用プログラムがコンピュータで読取可能に
記録された情報記録媒体の技術分野に属する。
【０００２】
【従来の技術】一般に、複数のフレーム画像により構成
されている動画像情報を符号化（圧縮符号化を含む。）
する場合には、当該動画像情報の特性に応じて符号化の
際のパラメータを最適に制御する必要がある。
【０００３】ここで、上記した符号化方式において最近
一般化しつつある方式に、いわゆるＭＰＥＧ（Moving
Picture Experts Group）方式がある。
【０００４】このＭＰＥＧ方式は、いわゆる離散コサイ
ン変換（ＤＣＴ（Discrete CosineTransform））方式
を用いた符号化処理の一種であり、近年では、画像情報
（動画像情報及び静止画像情報の双方を含む。）の高能
率符号化（圧縮符号化）方式の国際標準とされている。
【０００５】ここで、当該ＭＰＥＧ方式による画像の圧
縮符号化においては、一般に、圧縮符号化すべき原画像
を、画素ブロックとしてのマクロブロック（当該原画像
を構成する画素を１６画素×１６画素分含む。）と称さ
れるブロックに分割し、このマクロブロック単位でいわ
ゆる動き補償及び上記ＤＣＴ或いは二値化といった処理
が実行される。
【０００６】そして、特に動画像情報を符号化する際に
この動き補償及びＤＣＴ等を最適化するに当たっては、
当該ＭＰＥＧ方式においては、符号化すべき動画像情報
における上記マクロブロック単位のフレーム内分散値等
を手掛かりとして符号化の際のパラメータ（具体的には
量子化スケール又は動きベクトル等）を変更して最適化
することが規格化されている。
【０００７】ここで、上記フレーム内分散値とは、一の
フレーム画像内に含まれている各画素における輝度と当
該輝度の一フレーム画像内における平均値との差、換言
すれば、一のフレーム画像内において各画素にどれだけ
輝度のばらつき（分散）があるかを示す値であり、フレ
ーム内分散値が高いと輝度について変化に富んだフレー
ム画像であることとなり、フレーム内分散値が低いとそ
の変化が乏しい単調なフレーム画像であるということに
なる。
【０００８】一方、上記符号化すべき動画像情報には、
連続した二つのフレーム画像間において、夫々のフレー
ム画像に含まれる画像情報の情報量が極端に変化する、
いわゆるシーンチェンジが含まれている場合がある。こ
のとき、当該シーンチェンジとは、視覚的には、例えば
空のみを含む画像の次に森を含む画像にカメラアングル
が瞬時に変化する場合等に相当する。
【０００９】このとき、上述したシーンチェンジのう
ち、特に複雑な構成の画像から単調な構成の画像へシー
ンチェンジした場合については、そのシーンチェンジの
タイミングを検出し、そのタイミング以降において当該
単調な画像に適した上記パラメータを設定する必要があ
る。このように設定することなく複雑な画像のときの高
圧縮に適したパラメータをそのまま維持して単調な画像
を符号化した場合には、符号化された動画像情報を復号
して再生する場合に、シーンチェンジ直後から相当期間
再生された動画像内に種々の雑音が混入する場合がある
等の不具合が発生することとなる。
【００１０】この点に関して、従来のＭＰＥＧ方式にお
いて当該シーンチェンジを検出する方法としては、各フ
レーム画像内における上記フレーム内分散値を常に監視
し、連続する二つのフレーム画像についてのフレーム内
分散値の変化に基づいてシーンチェンジの発生の有無を
検出していた（なお、この従来のシーンチェンジ検出方
法として詳細には、例えば、特開平１１−２４２７４７
号公報等に詳しい。）。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来のシーンチェンジ検出方法においては、フレーム内分
散値の変化のみに着目してシーンチェンジ発生の有無を
検出していたため、符号化に当たって必要なシーンチェ
ンジ（換言すれば、符号化のパラメータを変更する必要
のあるシーンチェンジ）以外のシーンチェンジ（すなわ
ち、フレーム内分散値は予め設定されたシーンチェンジ
検出のための閾値以上の変化を示すが、符号化のパラメ
ータの変更を必要としないシーンチェンジ（より具体的
には、単調な緑の森の画像から複雑な緑の森の画像へカ
メラアングルが変化した場合等））まで検出してしま
い、結果として符号化のパラメータを本来変更する必要
がないタイミングのときにそれが変更されてしまう場合
を招来し、その場合には符号化効率が低減して効果的な
符号化ができなくなる場合があるという問題点があっ
た。
【００１２】そこで、本発明は、上記の問題点に鑑みて
為されたもので、その課題は、ＭＰＥＧ方式による符号
化に当たって必要なシーンチェンジのみを正確且つ確実
に検出することが可能な画像変化検出装置及び画像変化
検出方法並びにそれらを含んだ画像符号化装置及び当該
画像変化検出用プログラムがコンピュータで読取可能に
記録された情報記録媒体を提供することにある。
【００１３】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、請求項１に記載の発明は、複数のフレーム画像に
より構成される動画像情報において、連続する二つの前
記フレーム画像間で当該二つのフレーム画像に夫々含ま
れる画像の情報量が相互に異なる画像変化の発生を検出
する画像変化検出装置において、各前記フレーム画像に
おけるフレーム内分散値を夫々検出するフレーム内分散
値検出部等の分散値検出手段と、各前記フレーム画像に
おける予測誤差絶対値和を夫々検出する予測誤差絶対値
和検出部等の絶対値和検出手段と、連続する二つの前記
フレーム画像について、夫々の前記フレーム画像におけ
る前記フレーム内分散値間の変化及び二つの前記フレー
ム画像の境界タイミングにおける前記予測誤差絶対値和
の変化に基づいて当該二つのフレーム画像間における前
記画像変化の発生の有無を検出するホストＣＰＵ等の検
出手段と、を備える。
【００１４】よって、連続する二つのフレーム画像間に
おけるフレーム内分散値の変化及びその境界タイミング
における予測誤差絶対値和の変化に基づいて画像変化の
有無を検出するので、符号化に影響を与える画像変化を
確実且つ正確に検出することができる。
【００１５】上記の課題を解決するために、請求項２に
記載の発明は、請求項１に記載の画像変化検出装置にお
いて、前記検出手段は、連続する二つの前記フレーム画
像について、夫々の前記フレーム画像における前記フレ
ーム内分散値が予め設定された設定値より大きな差を有
すると共に、二つの前記フレーム画像の境界タイミング
において前記予測誤差絶対値和が極値を有するとき、当
該二つのフレーム画像間で前記画像変化が発生したと検
出するように構成される。
【００１６】よって、夫々のフレーム画像におけるフレ
ーム内分散値が設定値より大きな差を有すると共に、そ
の境界タイミングにおいて予測誤差絶対値和が極値を有
するとき二つのフレーム画像間で画像変化が発生したと
検出するので、より確実且つ正確に画像変化を検出する
ことができる。
【００１７】上記の課題を解決するために、請求項３に
記載の発明は、請求項２に記載の画像変化検出装置にお
いて、前記検出手段は、連続する二つの前記フレーム画
像について、先の前記フレーム画像における前記フレー
ム内分散値が後の前記フレーム画像における前記フレー
ム内分散値よりも大きいとき、前記情報量が減少する前
記画像変化が発生したと検出するように構成される。
【００１８】よって、二つのフレーム画像間における情
報量が減少する画像変化をより確実且つ正確に検出する
ことができる。
【００１９】上記の課題を解決するために、請求項４に
記載の発明は、請求項２に記載の画像変化検出装置にお
いて、前記検出手段は、連続する二つの前記フレーム画
像について、先の前記フレーム画像における前記フレー
ム内分散値が後の前記フレーム画像における前記フレー
ム内分散値よりも小さいとき、前記情報量が増大する前
記画像変化が発生したと検出するように構成される。
【００２０】よって、二つのフレーム画像間における情
報量が増大する画像変化をより確実且つ正確に検出する
ことができる。
【００２１】上記の課題を解決するために、請求項５に
記載の発明は、請求項１から４のいずれか一項に記載の
画像変化検出装置と、前記画像変化が発生したと検出さ
れたとき、当該検出された以降の前記動画像情報の符号
化における符号化パラメータを変更して当該動画像の符
号化を行う符号化回路等の符号化手段と、を備える。
【００２２】よって、画像変化を確実に検出し当該画像
変化のタイミングで符号化パラメータを変更するので、
より正確且つ雑音を低減して動画像情報を符号化するこ
とができる。
【００２３】上記の課題を解決するために、請求項６に
記載の発明は、複数のフレーム画像により構成される動
画像情報において、連続する二つの前記フレーム画像間
で当該二つのフレーム画像に夫々含まれる画像の情報量
が相互に異なる画像変化の発生を検出する画像変化検出
方法において、各前記フレーム画像におけるフレーム内
分散値を夫々検出する分散値検出工程と、各前記フレー
ム画像における予測誤差絶対値和を夫々検出する絶対値
和検出工程と、連続する二つの前記フレーム画像につい
て、夫々の前記フレーム画像における前記フレーム内分
散値間の変化及び二つの前記フレーム画像の境界タイミ
ングにおける前記予測誤差絶対値和の変化に基づいて当
該二つのフレーム画像間における前記画像変化の発生の
有無を検出する検出工程と、を備える。
【００２４】よって、連続する二つのフレーム画像間に
おけるフレーム内分散値の変化及びその境界タイミング
における予測誤差絶対値和の変化に基づいて画像変化の
有無を検出するので、符号化に影響を与える画像変化を
確実且つ正確に検出することができる。
【００２５】上記の課題を解決するために、請求項７に
記載の発明は、請求項６に記載の画像変化検出方法にお
いて、前記検出工程においては、連続する二つの前記フ
レーム画像について、夫々の前記フレーム画像における
前記フレーム内分散値が予め設定された設定値より大き
な差を有すると共に、二つの前記フレーム画像の境界タ
イミングにおいて前記予測誤差絶対値和が極値を有する
とき、当該二つのフレーム画像間で前記画像変化が発生
したと検出するように構成される。
【００２６】よって、夫々のフレーム画像におけるフレ
ーム内分散値が設定値より大きな差を有すると共に、そ
の境界タイミングにおいて予測誤差絶対値和が極値を有
するとき二つのフレーム画像間で画像変化が発生したと
検出するので、より確実且つ正確に画像変化を検出する
ことができる。
【００２７】上記の課題を解決するために、請求項８に
記載の発明は、複数のフレーム画像により構成される動
画像情報において、連続する二つの前記フレーム画像間
で当該二つのフレーム画像に夫々含まれる画像の情報量
が相互に異なる画像変化の発生を検出する画像変化検出
装置に含まれるコンピュータを、各前記フレーム画像に
おけるフレーム内分散値を夫々検出する分散値検出手
段、各前記フレーム画像における予測誤差絶対値和を夫
々検出する絶対値和検出手段、及び、連続する二つの前
記フレーム画像について、夫々の前記フレーム画像にお
ける前記フレーム内分散値間の変化及び二つの前記フレ
ーム画像の境界タイミングにおける前記予測誤差絶対値
和の変化に基づいて当該二つのフレーム画像間における
前記画像変化の発生の有無を検出する検出手段、として
機能させる画像変化検出用プログラムが前記コンピュー
タで読取可能に記録されている。
【００２８】よって、連続する二つのフレーム画像間に
おけるフレーム内分散値の変化及びその境界タイミング
における予測誤差絶対値和の変化に基づいて画像変化の
有無を検出するようにコンピュータを機能させるので、
符号化に影響を与える画像変化を確実且つ正確に検出す
ることができる。
【００２９】上記の課題を解決するために、請求項９に
記載の発明は、請求項８に記載の画像変化検出用プログ
ラムが記録されている情報記録媒体において、前記検出
手段として機能する前記コンピュータを、連続する二つ
の前記フレーム画像について、夫々の前記フレーム画像
における前記フレーム内分散値が予め設定された設定値
より大きな差を有すると共に、二つの前記フレーム画像
の境界タイミングにおいて前記予測誤差絶対値和が極値
を有するとき、当該二つのフレーム画像間で前記画像変
化が発生したと検出するように機能させる前記画像変化
検出用プログラムが記録されている。
【００３０】よって、夫々のフレーム画像におけるフレ
ーム内分散値が設定値より大きな差を有すると共に、そ
の境界タイミングにおいて予測誤差絶対値和が極値を有
するとき二つのフレーム画像間で画像変化が発生したと
検出するようにコンピュータを機能させるので、より確
実且つ正確に画像変化を検出することができる。
【００３１】
【発明の実施の形態】次に、本発明に好適な実施の形態
について、図面に基づいて説明する。なお、以下に説明
する実施の形態は、ＭＰＥＧ方式による符号化を行う符
号化装置における上記シーンチェンジの検出に対して本
発明を適用した場合の実施形態である。
【００３２】（Ｉ）本発明の原理 始めに、本発明の実施形態について具体的に説明する前
に、本発明の原理について、図１を用いて説明する。
【００３３】なお、図１はＭＰＥＧ方式の符号化処理に
おけるパラメータ（以下、符号化パラメータと称す
る。）の変更を伴うようなシーンチェンジが符号化すべ
き動画像情報において発生している場合の、いわゆる予
測誤差絶対値和及び上記フレーム内分散値の変化を示す
図であり、図１（ａ）は境界タイミング（時刻）Ｔ1に
おいて情報量が多い複雑なフレーム画像から情報量が少
ない単純なフレーム画像にシーンチェンジが発生した場
合の変化を示し、図１（ｂ）は境界タイミング（時刻Ｔ
2）において情報量が少ない単純なフレーム画像から情
報量が多い複雑なフレーム画像にシーンチェンジが発生
した場合の変化を示している。
【００３４】ここで、上記予測誤差絶対値和とは、ＭＰ
ＥＧ方式における動き予測の結果得られた動きベクトル
の指し示す画素の輝度（動きベクトルの始点にある画素
の輝度と同じであると予測される画素の輝度）と実際の
その画素の輝度との誤差の絶対値を一フレーム画像内の
全ての画素について加算した結果得られる値であり、複
数のフレーム画像間における変化（フレーム画像に含ま
れる表示物（例えば空を示すフレーム画像内の雲等）の
変化）の激しさを示す値である。
【００３５】このとき、上述したような符号化パラメー
タの変更が必要とされないようなシーンチェンジにおい
ては、動き予測の結果としての動きベクトルが指し示す
画素の輝度と実際のその画素の輝度との間に大きさ誤差
が発生することはない。
【００３６】一方で、当該符号化パラメータの変更が必
要とされるような情報量の変化が著しいシーンチェンジ
においては、図１に夫々示すように、フレーム内分散値
がステップ的に変化すると共に予測誤差絶対値和もシー
ンチェンジが発生していない場合とは異なる極値を取る
ことが判る。
【００３７】そこで、本発明は、フレーム内分散値の変
化と予測誤差絶対値和の変化とを共に監視することによ
り、当該フレーム内分散値がステップ的に変化し、且つ
予測誤差絶対値和が極値を取ったタイミングにおいて符
号化パラメータを変更すべきシーンチェンジが発生した
と検出し、その直後のフレーム画像以降の符号化パラメ
ータを変更する。
【００３８】（II）実施形態 次に、本発明に係る実施形態について、具体的に図２乃
至図６を用いて説明する。
【００３９】なお、図２は実施形態に係る符号化装置の
概要構成を示すブロック図であり、図３は実施形態に係
る特徴抽出回路の概要構成を示すブロック図であり、図
４は実施形態に係る符号化回路の概要構成を示すブロッ
ク図であり、図５は実施形態に係る符号化処理を示すフ
ローチャートであり、図６は実施形態に係る符号化処理
を示すタイミングチャートである。
【００４０】先ず、実施形態に係る符号化装置の全体構
成及び動作について、図２を用いて説明する。
【００４１】図２に示すように、実施形態の符号化装置
Ｓは、特徴抽出回路１と、バス２と、検出手段としての
ホストＣＰＵ３と、メモリ４と、符号化手段としてのＭ
ＰＥＧ方式の符号化回路５と、により構成されている。
【００４２】次に概要動作を説明する。
【００４３】特徴抽出回路１は、バス２を介してホスト
ＣＰＵ３との間で制御情報Ｓcの授受を行いつつ、外部
から入力されてくる符号化すべき動画像情報Ｓinに含ま
れている各フレーム画像におけるフレーム内分散値及び
予測誤差絶対値和を当該各フレーム画像毎に夫々検出
し、制御信号Ｓcとしてバス２を介してホストＣＰＵ３
に出力する。
【００４４】これと並行して、特徴抽出回路１は、動画
像情報Ｓinに対してＭＰＥＧ方式における動き検出処理
を施し、その結果としての動きベクトルを含む動き検出
信号Ｓmoを生成して符号化回路５へ出力すると共に、上
記検出したフレーム内分散値を分散値信号Ｓdrとして符
号化回路５へ出力し、更に動画像情報Ｓinに対して符号
化回路５における符号化処理に最適なフィルタリング処
理を施し、画像フィルタ信号Ｓvを生成して符号化回路
５へ出力する。
【００４５】これにより、符号化回路５は、バス２を介
してホストＣＰＵ３との間で制御信号Ｓmpegの授受を行
いつつ、上記動き検出信号Ｓmo及び分散値信号Ｓdrを用
いて画像フィルタ信号Ｓvに含まれる動画像を符号化
し、出力信号Ｓoutとして外部に出力する。
【００４６】なお、当該出力された出力信号Ｓoutは、
この後、例えば光ディスクへの記録や放送のための変調
処理に供されることとなる。
【００４７】これらの処理において、ホストＣＰＵ３は
バス２を介して他の構成部材と制御信号Ｓhcの授受を行
いつつ、上述した一連の符号化処理を統括制御する。
【００４８】このとき、上記特徴抽出回路１からの制御
信号Ｓcに含まれている各フレーム画像におけるフレー
ム内分散値及び予測誤差絶対値和は、制御信号Ｓhcとし
てホストＣＰＵ３に出力されており、これに基づいてホ
ストＣＰＵ３が動画像情報Ｓinにおける上記シーンチェ
ンジ（符号化回路５における符号化パラメータを変更す
る必要があるシーンチェンジ）の発生を検出し、その検
出結果に基づいて当該ホストＣＰＵ３が符号化回路５に
おける符合化パラメータ及び特徴抽出回路１における上
記フィルタリング処理の通過帯域等を変更するように制
御することとなる。
【００４９】なお、ホストＣＰＵ３は、上記統括制御に
伴って必要があるときは、メモリ４との間でバス２を介
してメモリ信号Ｓmの授受を行いつつ、当該必要な情報
をメモリ４に一時的に記憶させる。
【００５０】次に、特徴抽出回路１の細部構成及び動作
について、図３を用いて説明する。
【００５１】図３に示すように、実施形態に係る特徴抽
出回路１は、シンク検出部１０と、タイミング信号生成
部１１と、ホストレジスタ１２と、フレーム内平均直流
レベル検出部１３と、動き検出部１４と、分散値検出手
段としてのフレーム内分散値検出部１５と、絶対値和検
出手段としての予測誤差絶対値和検出部１６と、インタ
フェース１７と、プリフィルタバンク１８と、により構
成されている。
【００５２】次に動作を説明する。
【００５３】先ず、特徴抽出回路１に入力された動画像
情報Ｓinは、シンク検出部１０、フレーム内平均直流レ
ベル検出部１３、動き検出部１４、フレーム内分散値検
出部１５、予測誤差絶対値和検出部１６及びプリフィル
タバンク１８に夫々出力される。
【００５４】これにより、シンク検出部１０は、動画像
情報Ｓinにおける水平同期信号及び垂直同期信号を夫々
検出し、フレーム同期信号Ｓsyとして後述するタイミン
グでインタフェース１７及びバス２を介してホストＣＰ
Ｕ３へ出力すると共にタイミング信号生成部１１へ出力
する。
【００５５】そして、タイミング信号生成部１１は、フ
レーム同期信号Ｓsyに基づいて特徴抽出回路１を構成す
る各構成部材の動作の基準となるタイミング信号Ｓtmg
を生成し、当該各構成部材に出力する。
【００５６】一方、動画像情報Ｓinが入力されるフレー
ム内平均直流レベル検出部１３は、当該動画像情報Ｓin
内の各フレーム画像毎に、一のフレーム画像内に含まれ
ている各画素における輝度の、当該一フレーム画像内全
体における平均値（すなわち、フレーム内平均直流レベ
ル）を検出し、平均値信号Ｓdcとしてフレーム内分散値
検出部１５に出力する。
【００５７】これにより、フレーム内分散値検出部１５
は、当該平均値信号Ｓdc及び動画像情報Ｓinを用いて一
のフレーム画像内に含まれている各画素における輝度と
平均値信号Ｓdcに含まれている輝度の平均値との差を検
出することで上記フレーム内分散値を各フレーム画像毎
に検出し、上記分散値信号Ｓdrとして後述するタイミン
グでホストレジスタ１２及び上記符号化回路５に出力す
る。
【００５８】他方、動画像情報Ｓinが入力される動き検
出部１４は、当該動画像情報Ｓin内の各フレーム画像毎
に、ＭＰＥＧ方式に基づきそれに含まれているマクロブ
ロック毎の動きベクトルを検出し、上記動き検出信号Ｓ
moとして後述するタイミングで予測誤差絶対値和検出部
１６へ出力すると共に符号化回路５へ出力する。
【００５９】これにより、予測誤差絶対値和検出部１６
は、当該動き検出信号Ｓmo及び動画像情報Ｓinに基づ
き、各動きベクトルの指し示す画素の輝度と実際のその
画素の輝度との誤差の絶対値を一フレーム画像内の全て
の画素について加算することで上記予測誤差絶対値和を
各フレーム画像毎に検出し、絶対値和信号Ｓdtとして後
述するタイミングでホストレジスタ１２に出力する。
【００６０】そして、ホストレジスタ１２は、上記分散
値信号Ｓdrに含まれるフレーム内分散値及び絶対値和信
号Ｓdtに含まれる予測誤差絶対値和を夫々一時的に記憶
し、後述するタイミングでレジスタ出力信号Ｓotとして
インタフェース１７へ出力する。
【００６１】これにより、インタフェース１７は、当該
レジスタ出力信号Ｓotに対して予め設定された所定のイ
ンタフェース処理を施し、上記制御信号Ｓcを構成する
レジスタ出力信号Ｓotとしてバス２を介してホストＣＰ
Ｕ３へ出力する。
【００６２】一方、ホストＣＰＵ３から出力されてくる
プリフィルタバンク１８の通過帯域を制御するための後
述する帯域制御信号Ｓcfを含むレジスタ入力信号Ｓit
は、インタフェース１７において上記インタフェース処
理が施され、ホストレジスタ１２に一時的に記憶され
る。そして、このうちの帯域制御信号Ｓcfは後述するタ
イミングでホストレジスタ１２からプリフィルタバンク
１８に出力され、当該プリフィルタバンク１８の通過帯
域を制御するために用いられる。
【００６３】これらにより、当該プリフィルタバンク１
８は、動画像情報Ｓinのうち当該通過帯域に対応する情
報を通過させて上記画像フィルタ信号Ｓvを生成し、符
号化回路５へ出力する。
【００６４】次に、符号化回路５の細部構成及び動作に
ついて、図４を用いて説明する。
【００６５】図４に示すように、符号化回路５は、加算
器２０と、ＤＣＴ部２１と、量子化部２２と、逆量子化
部２３と、可変長符号化部２４と、逆ＤＣＴ部２５と、
動き補償予測部２６と、バッファ残量検出部２７と、量
子化スケール設定部２８と、により構成されている。
【００６６】次に、動作を説明する。
【００６７】上記画像フィルタ信号Ｓvが入力される加
算器２０は、動き補償予測部２６からの補償信号Ｓeを
当該画像フィルタ信号Ｓvから減算し、減算信号Ｓaとし
てＤＣＴ部２１へ出力する。
【００６８】次に、ＤＣＴ部２１は、当該減算信号Ｓa
に対して公知の技術により情報量圧縮のためのＤＣＴ処
理を施し、変換信号Ｓdとして量子化部２２へ出力す
る。
【００６９】そして、量子化部２２は、当該変換信号Ｓ
dを後述するレート信号Ｓrで示されるビットレートに適
合するように量子化し、量子化信号Ｓqを生成して可変
長符号化部２４及び逆量子化部２３へ出力する。
【００７０】次に、逆量子化部２３は、量子化信号Ｓq
に対して逆量子化処理を施し、逆量子化信号Ｓigを生成
して逆ＤＣＴ部２５へ出力する。
【００７１】そして、逆ＤＣＴ部２５は、逆量子化信号
Ｓigに対して公知の技術により逆ＤＣＴ（逆離散コサイ
ン変換）処理を施し、逆変換信号Ｓidとして動き補償予
測部２６へ出力する。
【００７２】その後、動き補償予測部２６は、特徴抽出
回路１からの上述した動き検出信号Ｓmo内に含まれる動
きベクトルと逆変換信号Ｓidとに基づいて、ＭＰＥＧ方
式におけるいわゆるフレーム間予測を用いた動き補償処
理を行い、情報量の圧縮のための上記補償信号Ｓeを生
成して加算器２０に出力する。
【００７３】一方、可変長符号化部２４は、上記量子化
信号Ｓqに対して可変長符号化処理を施し、元の画像フ
ィルタ信号ＳvをＭＰＥＧ方式で圧縮符号化した信号で
ある出力信号Ｓoutをバッファ残量検出部２７及び外部
に出力する。
【００７４】このとき、バッファ残量検出部２７は、出
力信号Ｓoutに基づき、当該出力信号Ｓoutに含まれる上
記圧縮符号化された動画像情報を再生する際に使用され
るバッファメモリの残量を予測検出し、残量信号Ｓrmを
生成して量子化スケール設定部２８へ出力する。
【００７５】これにより、量子化スケール設定部２８
は、特徴抽出回路１からの上記分散値信号Ｓdrに含まれ
ているフレーム内分散値をいわゆるアクティビティとし
て用いつつ上記残量信号Ｓrmに基づいて、量子化部２２
における量子化処理の結果としての上記出力信号Ｓout
における情報量が、上記バッファメモリをオーバフロー
又はアンダーフローさせることがない情報量となるよう
に当該量子化処理におけるビットレートを制御するため
の上記レート信号Ｓrを生成して当該量子化部２２に出
力する。
【００７６】なお、上述した符号化回路５の動作におい
て、ＤＣＴ部２１、量子化部２２、可変長符号化部２４
及び動き補償予測部２６は、夫々バス２を介してホスト
ＣＰＵ３との間で上記制御信号Ｓmpegの授受を行いつつ
符号化パラメータを最適化して当該圧縮符号化を行う。
【００７７】次に、本発明に係るシーンチェンジ検出処
理を含む符号化処理について、図５及び図６を用いて説
明する。
【００７８】なお、図５は当該符号化処理における特徴
抽出回路１の処理とホストＣＰＵ３の処理とを並列に示
している。
【００７９】図５に示すように、実施形態の符号化処理
においては、先ず、ホストＣＰＵ３からバス２を介して
各構成部材に対して符号化処理を開始する旨の符号化開
始命令が出力されると（ステップＳ１）、これを受けた
特徴抽出回路１は、フレーム内分散値検出部１５、予測
誤差絶対値和検出部１６及びホストレジスタ１２を初期
化する（ステップＳ９）。
【００８０】次に、特徴抽出回路１において、初期化後
のフレーム内分散値検出部１５及び予測誤差絶対値和検
出部１６並びにフレーム内平均直流レベル検出部１３及
び動き検出部１４を用いて、直前に動画像情報Ｓinとし
て入力されているフレーム画像（図６におけるフレーム
画像Ａ）におけるフレーム内分散値及び予測誤差絶対値
和を検出する（ステップＳ１０）。このステップＳ１０
の処理は図６におけるタイミングにおいて上記直前の
フレーム画像Ａを対象として実行される。
【００８１】フレーム内分散値及び予測誤差絶対値和が
検出されると、次に特徴抽出回路１内のホストレジスタ
１２にその検出結果を書き込み（ステップＳ１１）、そ
の後図６におけるタイミングにおいて、フレーム内分
散値及び予測誤差絶対値和を検出したフレーム画像Ａの
次に入力されるフレーム画像（図６におけるフレーム画
像Ｂ）の入力タイミングを示す上記フレーム同期信号Ｓ
syをバス２を介してホストＣＰＵ３へ出力する（ステッ
プＳ１２）。
【００８２】そして、符号化を停止する旨の制御信号Ｓ
cをホストＣＰＵ３から受領したか否かを確認し（ステ
ップＳ１３）、受領しているときは（ステップＳ１３；
ＹＥＳ）特徴抽出処理を終了し、一方、受領してないと
きは引き続き当該次に入力されるフレーム画像Ｂを対象
として上記ステップＳ９乃至Ｓ１２の処理を実行すべく
ステップＳ９に戻る。
【００８３】一方、ホストＣＰＵ３は、ステップＳ１に
おいて符号化開始命令を出力した後は、特徴抽出回路１
から上記フレーム同期信号Ｓsyが出力されたか否かを常
に監視し（ステップＳ２）、出力されないときは（ステ
ップＳ２；ＮＯ）出力されるまで待機し、一方、出力さ
れたときは（ステップＳ２：ＹＥＳ）、次に、図６に示
すタイミングにおいてホストレジスタ１２に記録され
ているフレーム内分散値及び予測誤差絶対値和を読み取
り（ステップＳ３）、その内容をメモリ信号Ｓmとして
メモリ４内に格納する（ステップＳ４）。
【００８４】なお、当該メモリ４内には、図６における
フレーム画像Ａの更に一つ前のフレーム画像について検
出されて読み出されたフレーム内分散値及び予測誤差絶
対値和が格納されている。
【００８５】次に、新たに検出されたフレーム内分散値
及び予測誤差絶対値和と直前に格納されていたフレーム
内分散値及び予測誤差絶対値和との差を算出する（ステ
ップＳ５）。
【００８６】そして、当該算出した差に基づいて、二つ
のフレーム内分散値の差が、予め経験的に設定されてい
る（シーンチェンジと判定することができる）設定値よ
り大きく、且つ二つの予測誤差絶対値和に基づいて当該
予測誤差絶対値和の変化が極値となっているか否かがホ
ストＣＰＵ３において判定される（ステップＳ６）。
【００８７】このとき、当該ステップＳ４乃至Ｓ６の処
理は、図６に示す期間において実行される。
【００８８】そして、ステップＳ６の判定の結果、二つ
のフレーム内分散値の差が当該設定値より大きく、且つ
予測誤差絶対値和の変化が極値となっているときは（ス
テップＳ６；ＹＥＳ）、符号化回路５における符号化処
理のための符号化パラメータを変更する必要のあるシー
ンチェンジが発生しているとして当該符号化パラメータ
を最適化するように制御信号Ｓmpegにより符号化回路５
を制御して（ステップＳ７）ステップＳ８へ移行する。
【００８９】なお、この符号化パラメータ変更処理は図
６におけるタイミングにおいて実行される（このと
き、このタイミングにおいては、図６におけるフレー
ム画像Ｂを対象とする上記ステップＳ１０の処理が同時
に実行される。）。
【００９０】一方、ステップＳ６の判定の結果、二つの
フレーム内分散値の差が当該設定値より大きくないか又
は予測誤差絶対値和の変化が極値となっていないかのい
ずれれか一方であるときは（ステップＳ６；ＮＯ）、当
該符号化パラメータを変更しなければならないようなシ
ーンチェンジは発生していないとして当該変更は行わ
ず、次に、符号化を停止する旨の操作が図示しない操作
部において実行される等の事由により符号化を停止する
か否かが判定される（ステップＳ８）。そして、符号化
を継続すべきときは（ステップＳ８；ＮＯ）、次に入力
されるフレーム画像を対象として上述した処理を行うべ
くステップＳ２に戻り、一方、符号化を停止すべきとき
は（ステップＳ８；ＹＥＳ）、その旨の制御信号Ｓcを
特徴抽出回路１に出力して一連の符号化処理を終了す
る。
【００９１】以上説明したように、実施形態の符号化処
理におけるシーンチェンジ検出処理によれば、連続する
二つのフレーム画像間におけるフレーム内分散値の変化
及びその境界タイミングにおける予測誤差絶対値和の変
化に基づいてシーンチェンジの有無を検出するので、符
号化に影響を与えるシーンチェンジを確実且つ正確に検
出することができる。
【００９２】また、夫々のフレーム画像におけるフレー
ム内分散値が設定値より大きな差を有すると共に、その
境界タイミングにおいて予測誤差絶対値和が極値を有す
るとき二つのフレーム画像間でシーンチェンジが発生し
たと検出するので、より確実且つ正確にシーンチェンジ
を検出することができる。
【００９３】更に、シーンチェンジを確実に検出し当該
シーンチェンジのタイミングで符号化パラメータを変更
するので、より正確且つ雑音を低減して動画像情報Ｓin
を符号化することができる。
【００９４】（III）変形形態 次に、本発明に係る変形形態について説明する。
【００９５】上述した実施形態においては、そのステッ
プＳ６において二つのフレーム内分散値の差が上記設定
値より大きく、且つ予測誤差絶対値和の変化が極値とな
っているか否かのみを検出することにより、シーンチェ
ンジの発生の有無のみを検出したが、これ以外に、比較
対象である二つのフレーム内分散値の大小関係までステ
ップＳ６において検出することにより、ステップＳ７に
おける符号化パラメータの変更における方向性、すなわ
ち、情報量が増大するシーンチェンジ（単純なフレーム
画像から複雑なフレーム画像へのシーンチェンジ）に対
応すべく符号化パラメータを変更するか、或いは情報量
が減少するシーンチェンジ（複雑なフレーム画像から単
純なフレーム画像へのシーンチェンジ）に対応すべく符
号化パラメータを変更するかまでを検出することができ
る。
【００９６】具体的には、図５ステップＳ６において、
二つのフレーム内分散値の差が設定値より大きく、且つ
予測誤差絶対値和の変化が極値となっているか否かを判
定するのに加えて、新たに検出されたフレーム内分散値
と直前に格納されていたフレーム内分散値との大小関係
を判定し、新たに検出されたフレーム内分散値が直前に
格納されていたフレーム内分散値よりも大きいときは情
報量が増大するシーンチェンジであると判定し、新たに
検出されたフレーム内分散値が直前に格納されていたフ
レーム内分散値よりも小さいときは情報量が減少するシ
ーンチェンジであると判定することで、上記した符号化
パラメータの変更の方向性まで一度に判定することがで
きる。
【００９７】この変形形態によれば、連続する二つのフ
レーム画像について、先のフレーム画像におけるフレー
ム内分散値が後のフレーム画像におけるフレーム内分散
値よりも大きいとき、情報量が減少するシーンチェンジ
が発生したと検出するので、二つのフレーム画像間にお
ける情報量が減少するシーンチェンジをより確実且つ正
確に検出することができる。
【００９８】また、当該先のフレーム画像におけるフレ
ーム内分散値が後のフレーム画像におけるフレーム内分
散値よりも小さいとき、情報量が増大するシーンチェン
ジが発生したと検出するので、二つのフレーム画像間に
おける情報量が増大するシーンチェンジをより確実且つ
正確に検出することができる。
【００９９】なお、上述した実施形態及び変形形態で
は、ＭＰＥＧ方式の符号化処理の際のシーンチェンジの
検出に本発明を適用した場合について説明したが、これ
以外に、本発明は、一般的な動画像情報の入力（例え
ば、パーソナルコンピュータへの動画像情報の入力）の
際において、いわゆるサムネイル画像（一連の動画像情
報全体を特徴づける典型的な一のフレーム画像）を生成
する場合に、本発明により検出したシーンチェンジの直
後のフレーム画像を当該サムネイル画像とすることにも
適用することができる。
【０１００】また、上記図５に示すフローチャートに対
応するプログラムをフレキシブルディスク又はハードデ
ィスク等の情報記録媒体に記録させておき、これをパー
ソナルコンピュータ等により読み出して実行することに
より、当該パーソナルコンピュータを上記ホストＣＰＵ
３として活用することもできる。
【０１０１】
【発明の効果】以上説明したように、請求項１に記載の
発明によれば、連続する二つのフレーム画像間における
フレーム内分散値の変化及びその境界タイミングにおけ
る予測誤差絶対値和の変化に基づいて画像変化の有無を
検出するので、符号化に影響を与える画像変化を確実且
つ正確に検出することができる。
【０１０２】従って、動画像情報中における画像変化を
確実且つ正確に検出することで、当該画像変化のタイミ
ングで符号化パラメータを変更して符号化を行う等の画
像処理を行うことができる。
【０１０３】請求項２に記載の発明によれば、請求項１
に記載の発明の効果に加えて、夫々のフレーム画像にお
けるフレーム内分散値が設定値より大きな差を有すると
共に、その境界タイミングにおいて予測誤差絶対値和が
極値を有するとき二つのフレーム画像間で画像変化が発
生したと検出するので、より確実且つ正確に画像変化を
検出することができる。
【０１０４】請求項３に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明の効果に加えて、連続する二つのフレーム
画像について、先のフレーム画像におけるフレーム内分
散値が後のフレーム画像におけるフレーム内分散値より
も大きいとき、情報量が減少する画像変化が発生したと
検出するので、二つのフレーム画像間における情報量が
減少する画像変化をより確実且つ正確に検出することが
できる。
【０１０５】請求項４に記載の発明によれば、請求項２
に記載の発明の効果に加えて、連続する二つのフレーム
画像について、先のフレーム画像におけるフレーム内分
散値が後のフレーム画像におけるフレーム内分散値より
も小さいとき、情報量が増大する画像変化が発生したと
検出するので、二つのフレーム画像間における情報量が
増大する画像変化をより確実且つ正確に検出することが
できる。
【０１０６】請求項５に記載の発明によれば、画像変化
を確実に検出し当該画像変化のタイミングで符号化パラ
メータを変更するので、より正確且つ雑音を低減して動
画像情報を符号化することができる。
【０１０７】請求項６に記載の発明によれば、連続する
二つのフレーム画像間におけるフレーム内分散値の変化
及びその境界タイミングにおける予測誤差絶対値和の変
化に基づいて画像変化の有無を検出するので、符号化に
影響を与える画像変化を確実且つ正確に検出することが
できる。
【０１０８】従って、動画像情報中における画像変化を
確実且つ正確に検出することで、当該画像変化のタイミ
ングで符号化パラメータを変更して符号化を行う等の画
像処理を行うことができる。
【０１０９】請求項７に記載の発明によれば、請求項６
に記載の発明の効果に加えて、夫々のフレーム画像にお
けるフレーム内分散値が設定値より大きな差を有すると
共に、その境界タイミングにおいて予測誤差絶対値和が
極値を有するとき二つのフレーム画像間で画像変化が発
生したと検出するので、より確実且つ正確に画像変化を
検出することができる。
【０１１０】請求項８に記載の発明によれば、連続する
二つのフレーム画像間におけるフレーム内分散値の変化
及びその境界タイミングにおける予測誤差絶対値和の変
化に基づいて画像変化の有無を検出するようにコンピュ
ータを機能させるので、符号化に影響を与える画像変化
を確実且つ正確に検出することができる。
【０１１１】従って、動画像情報中における画像変化を
確実且つ正確に検出することで、当該画像変化のタイミ
ングで符号化パラメータを変更して符号化を行う等の画
像処理を行うことができる。
【０１１２】請求項９に記載の発明によれば、請求項８
に記載の発明の効果に加えて、夫々のフレーム画像にお
けるフレーム内分散値が設定値より大きな差を有すると
共に、その境界タイミングにおいて予測誤差絶対値和が
極値を有するとき二つのフレーム画像間で画像変化が発
生したと検出するようにコンピュータを機能させるの
で、より確実且つ正確に画像変化を検出することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】シーンチェンジのときの予測誤差絶対値和及び
フレーム内分散値の変化を示す図であり、（ａ）は情報
量が多い複雑なフレーム画像から情報量が少ない単純な
フレーム画像にシーンチェンジが発生した場合の変化を
示す図であり、（ｂ）は情報量が少ない単純なフレーム
画像から情報量が多い複雑なフレーム画像にシーンチェ
ンジが発生した場合の変化を示す図である。
【図２】実施形態に係る符号化装置の概要構成を示すブ
ロック図である。
【図３】実施形態に係る特徴抽出回路の概要構成を示す
ブロック図である。
【図４】実施形態に係る符号化回路の概要構成を示すブ
ロック図である。
【図５】実施形態に係る符号化処理を示すフローチャー
トである。
【図６】実施形態に係る符号化処理を示すタイミングチ
ャートである。
【符号の説明】
１…特徴抽出回路 ２…バス ３…ホストＣＰＵ ４…メモリ ５…符号化回路 １０…シンク検出部 １１…タイミング信号生成部 １２…ホストレジスタ １３…フレーム内平均直流レベル検出部 １４…動き検出部 １５…フレーム内分散値検出部 １６…予測誤差絶対値和検出部 １７…インタフェース １８…プリフィルタバンク Ｓin…動画像情報 Ｓsy…フレーム同期信号 Ｓtmg…タイミング信号 Ｓdc…平均値信号 Ｓdr…分散値信号 Ｓmo…動き検出信号 Ｓdt…絶対値和信号 Ｓot…レジスタ出力信号 Ｓc、Ｓmpeg、Ｓhc…制御信号 Ｓcf…帯域制御信号 Ｓit…レジスタ入力信号 Ｓv…画像フィルタ信号 Ｓout…出力信号 Ｓm…メモリ信号 Ｓe…補償信号 Ｓa…減算信号 Ｓd…変換信号 Ｓr…レート信号 Ｓq…量子化信号 Ｓig…逆量子化信号 Ｓid…逆変換信号 Ｓrm…残量信号 Ｓ…符号化装置

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 複数のフレーム画像により構成される動
    画像情報において、連続する二つの前記フレーム画像間
    で当該二つのフレーム画像に夫々含まれる画像の情報量
    が相互に異なる画像変化の発生を検出する画像変化検出
    装置において、 各前記フレーム画像におけるフレーム内分散値を夫々検
    出する分散値検出手段と、 各前記フレーム画像における予測誤差絶対値和を夫々検
    出する絶対値和検出手段と、 連続する二つの前記フレーム画像について、夫々の前記
    フレーム画像における前記フレーム内分散値間の変化及
    び二つの前記フレーム画像の境界タイミングにおける前
    記予測誤差絶対値和の変化に基づいて当該二つのフレー
    ム画像間における前記画像変化の発生の有無を検出する
    検出手段と、 を備えることを特徴とする画像変化検出装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載の画像変化検出装置にお
    いて、 前記検出手段は、連続する二つの前記フレーム画像につ
    いて、夫々の前記フレーム画像における前記フレーム内
    分散値が予め設定された設定値より大きな差を有すると
    共に、二つの前記フレーム画像の境界タイミングにおい
    て前記予測誤差絶対値和が極値を有するとき、当該二つ
    のフレーム画像間で前記画像変化が発生したと検出する
    ことを特徴とする画像変化検出装置。
  3. 【請求項３】 請求項２に記載の画像変化検出装置にお
    いて、 前記検出手段は、連続する二つの前記フレーム画像につ
    いて、先の前記フレーム画像における前記フレーム内分
    散値が後の前記フレーム画像における前記フレーム内分
    散値よりも大きいとき、前記情報量が減少する前記画像
    変化が発生したと検出することを特徴とする画像変化検
    出装置。
  4. 【請求項４】 請求項２に記載の画像変化検出装置にお
    いて、 前記検出手段は、連続する二つの前記フレーム画像につ
    いて、先の前記フレーム画像における前記フレーム内分
    散値が後の前記フレーム画像における前記フレーム内分
    散値よりも小さいとき、前記情報量が増大する前記画像
    変化が発生したと検出することを特徴とする画像変化検
    出装置。
  5. 【請求項５】 請求項１から４のいずれか一項に記載の
    画像変化検出装置と、 前記画像変化が発生したと検出されたとき、当該検出さ
    れた以降の前記動画像情報の符号化における符号化パラ
    メータを変更して当該動画像の符号化を行う符号化手段
    と、 を備えることを特徴とする画像符号化装置。
  6. 【請求項６】 複数のフレーム画像により構成される動
    画像情報において、連続する二つの前記フレーム画像間
    で当該二つのフレーム画像に夫々含まれる画像の情報量
    が相互に異なる画像変化の発生を検出する画像変化検出
    方法において、 各前記フレーム画像におけるフレーム内分散値を夫々検
    出する分散値検出工程と、 各前記フレーム画像における予測誤差絶対値和を夫々検
    出する絶対値和検出工程と、 連続する二つの前記フレーム画像について、夫々の前記
    フレーム画像における前記フレーム内分散値間の変化及
    び二つの前記フレーム画像の境界タイミングにおける前
    記予測誤差絶対値和の変化に基づいて当該二つのフレー
    ム画像間における前記画像変化の発生の有無を検出する
    検出工程と、 を備えることを特徴とする画像変化検出方法。
  7. 【請求項７】 請求項６に記載の画像変化検出方法にお
    いて、 前記検出工程においては、連続する二つの前記フレーム
    画像について、夫々の前記フレーム画像における前記フ
    レーム内分散値が予め設定された設定値より大きな差を
    有すると共に、二つの前記フレーム画像の境界タイミン
    グにおいて前記予測誤差絶対値和が極値を有するとき、
    当該二つのフレーム画像間で前記画像変化が発生したと
    検出することを特徴とする画像変化検出方法。
  8. 【請求項８】 複数のフレーム画像により構成される動
    画像情報において、連続する二つの前記フレーム画像間
    で当該二つのフレーム画像に夫々含まれる画像の情報量
    が相互に異なる画像変化の発生を検出する画像変化検出
    装置に含まれるコンピュータを、 各前記フレーム画像におけるフレーム内分散値を夫々検
    出する分散値検出手段、 各前記フレーム画像における予測誤差絶対値和を夫々検
    出する絶対値和検出手段、及び、 連続する二つの前記フレーム画像について、夫々の前記
    フレーム画像における前記フレーム内分散値間の変化及
    び二つの前記フレーム画像の境界タイミングにおける前
    記予測誤差絶対値和の変化に基づいて当該二つのフレー
    ム画像間における前記画像変化の発生の有無を検出する
    検出手段、 として機能させることを特徴とする画像変化検出用プロ
    グラムが前記コンピュータで読取可能に記録されている
    情報記録媒体。
  9. 【請求項９】 請求項８に記載の画像変化検出用プログ
    ラムが記録されている情報記録媒体において、 前記検出手段として機能する前記コンピュータを、連続
    する二つの前記フレーム画像について、夫々の前記フレ
    ーム画像における前記フレーム内分散値が予め設定され
    た設定値より大きな差を有すると共に、二つの前記フレ
    ーム画像の境界タイミングにおいて前記予測誤差絶対値
    和が極値を有するとき、当該二つのフレーム画像間で前
    記画像変化が発生したと検出するように機能させること
    を特徴とする前記画像変化検出用プログラムが記録され
    ている情報記録媒体。
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