JP2002315006A - 動き補償予測特異値展開符号化装置 - Google Patents
動き補償予測特異値展開符号化装置Info
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Abstract
化ができる動き補償予測特異値展開符号化装置を提供す
ることにある。 【解決手段】 SVD動き検出部1は、現画像のブロッ
クAと前画像の予め定められた複数の予測画像ブロック
Bi間の予測誤差をSVD変換し、該SVD変換した結
果を量子化・エントロピー符号化して符号量を求め、該
符号量が最小の前記予測画像ブロックに対するSVD変
換基底と動きベクトルMVを求める。該SVD変換基底
はSVD直交変換部4と逆SVD直交変換部8とに送ら
れる。一方、前記動きベクトルMVは、動き補償予測部
2と受信側に送られる。減算部3で得られた予測誤差
は、SVD直交変換部4でSVD直交変換され、さらに
量子化、エントロピー符号化されて出力される。なお、
該SVD直交変換部4で使用されたSVD変換基底は受
信側で再生できるので、受信側に送信する必要はない。
Description
値展開符号化装置に関し、特に動画像を高効率に符号化
することのできる動き補償予測特異値展開符号化装置に
関する。
き補償予測とDCTを組み合わせたハイブリッド符号化
方式が多用されている。図4に、MPEGやH.263
等で規格化された符号化装置の一例を示す。
き検出部31においてフレームメモリ39に記憶された
1フレーム前の画像との間で、ブロック単位で動き検出
が行われる。動き検出方法としては、フレーム間の誤差
の2乗和が最小となる変位を動きベクトルとする方法、
画素値の時空間の勾配から求める方法、あるいはFFT
から求める方法等が知られている。動き補償予測部40
は、前記動き検出部31で得られた動きベクトルを用い
て、前フレームの画像から入力画像に対応した予測画像
をブロック単位に予測する。
償予測部40から出力された予測画像とが入力し、該減
算部32は該入力画像から予測画像を減算し予測誤差を
出力する。該DCT部33は入力してきた予測誤差にD
CTを施して、DCT係数を得る。量子化部34は該D
CT係数に量子化を施し、エントロピー符号化部35は
該量子化されたDCT係数に対してエントロピー符号化
を施す。該エントロピー符号化されたデータは、伝送ま
たは蓄積装置に蓄積される。
量子化部36に入力して逆量子化され、次いで逆DCT
部37で逆DCTを施される。該逆DCTされた信号は
前記動き補償予測部40からの予測画像と、加算部38
で加算されることにより復号され、フレームメモリ39
に記憶される。
符号化装置は、効率の良い符号化を行うことはできる
が、特に低ビットレート符号化時において、画質の改善
の立場からさらなる効率改善が求められている。
れたものであり、その目的は、従来の符号化装置よりも
もっと高効率の符号化ができる適応直交変換符号化装置
を提供することにある。
ために、本発明は、現画像のブロックと前画像の予め定
められた複数の候補予測画像ブロック間の予測誤差を前
記候補予測画像ブロックから得られるSVDを用いてS
VD変換し、該SVD変換した結果を量子化・エントロ
ピー符号化して符号量を求め、該符号量が最小の前記候
補予測画像ブロックに対するSVD変換基底と動きベク
トルMVを求めるSVD動き検出部と、現画像と前記動
きベクトルMVで動き補償された予測画像との差分であ
る予測誤差を、前記SVD動き検出部で求められたSV
D変換基底を用いて直交変換するSVD直交変換部と、
該SVD直交変換部による変換結果を量子化・エントロ
ピー符号化する手段とを具備した点に特徴がある。
より符号化効率の高いSVD直交変換をすることがで
き、かつ該SVD直交変換に使用したSVD変換基底を
受信側に送る必要がないので、従来の符号化装置よりも
より高効率の符号化をできるようになる。
を詳細に説明する。図1は、本発明の一実施形態の構成
を示すブロック図である。
力画像がブロック単位(以下、入力画像ブロックAと呼
ぶ)で入力し、また、フレームメモリ10から1フレー
ム前の予測画像がブロック単位(以下、予測画像ブロッ
クBと呼ぶ)で入力する。該SVD動き検出部1の機能
の詳細は後述するが、SVD動き検出部1は、入力画像
ブロックAと予測画像ブロックBとの間でSVD(特異
値展開)を用いた動き検出を行う。該SVD動き検出部
1からは、動きベクトルMVと、該動きベクトルMVに
対するSVD変換基底とが出力される。該動きベクトル
MVは動き補償予測部2と受信側に送られ、一方該SV
D変換基底はSVD直交変換部4と逆SVD直交変換部
8に送られる。
と、動き補償予測部2から出力された前記動きベクトル
MVに対応する予測画像ブロックCとが入力し、該減算
部32は該入力画像ブロックAから予測画像ブロックC
を減算し予測誤差を出力する。SVD直交変換部4は、
入力してきた予測誤差に、前記SVD動き検出部1から
送られてきたSVD変換基底を用いた直交変換を施し
て、SVD直交変換係数を得る。量子化部5は該SVD
直交変換係数に量子化を施し、エントロピー符号化部6
は該量子化された係数に対してエントロピー符号化を施
す。該エントロピー符号化されたデータは、前記動きベ
クトルMVと共に伝送されるまたは蓄積装置に蓄積され
る。
数は、逆量子化部7に入力して逆量子化され、次いで逆
SVD直交変換部8で逆SVDを施される。該逆SVD
された信号は前記動き補償予測部2からの予測画像と、
加算部9で加算されることにより復号され、フレームメ
モリ10に記憶される。
図2のフローチャートを参照して説明する。
かれ、ステップS2では、入力画像ブロックAに対する
候補予測画像ブロックBiを求め、該Biに対するSVD
変換基底[Sv]、[SH]を求める。該Biに対する
SVD変換基底[Sv]、[SH]は次のように求める
ことができる。
素からなる画素値行列[Bi]とすると、その水平方向
に関する共分散行列[CH]は、[CH]=[Bi]
[Bi] T となる。また、垂直方向に関する共分散行列
[Cv]は、[Cv]=[Bi] T [Bi]となる。こ
こに、[Bi]T は転置行列を表す。
[Cv]から、対応する直交変換(KLT)基底([S
H]、[SV])を求める。そうすると、前記画素値の
行列[Bi]は、下記の式でSVD展開される。 [BiSVD]=[SV][Bi][SH]
れば、SVD展開係数[BiSVD]もN×Nの行列とな
り、対角成分以外の成分は全て零となる。この変換は、
SVDと呼ばれ、矩形ブロックを2個の独立な水平・垂
直の直交変換で表現する場合には、最適な変換になる。
すなわち、最も少ない個数の係数で、矩形ブロック内の
画素行列[Bi]を表現することができる。したがっ
て、効率的な符号化を行うことが可能になる。
像ブロックBiと入力画素ブロックAの差分、すなわち
予測誤差Ciを求める。Ci=Bi−Aとする。ステップ
S4では、該予測誤差Ciに対して、前記ステップS2
で求めた垂直、水平方向のSVD変換基底[SV]、
[SH]を適用する。その結果を[CiSVD]とすると、
[CiSVD]=[SV][Ci][SH]となる。
係数[CiSVD]を量子化・エントロピー符号化する。ス
テップS6では、該量子化・エントロピー符号化された
SNと符号量Eiを求める。ステップS7では、i=Z
が成立したか否かの判断をする。ここに、Zはブロック
Aに対する候補予測画像ブロックBiの総数である。こ
の判断が否定の時には、ステップS8に進んで、iに1
を加算する。そして、前記ステップS2に戻って、再度
前記ステップS2〜S7の動作を繰り返す。
なると、ステップS9に進んで、前記符号量Eiが最小
の候補予測画像Biminを求める。ステップS10では、
図3に示されているように、前記ブロックAの該予測画
像Biminに対する変位を動きベクトルMVとする。該動
きベクトルMVは、動き補償予測部2と受信側に送られ
る。ステップS11では、該予測画像Biminに対するS
VD直交変換基底[S V]、[SH]を、SVD直交変
換部4と逆SVD直交変換部8に送る。
よれば、個々のブロックに対しては、DCTよりも変換
効率の高いSVDを用いて直交変換を行うようにする。
なお、SVDを適用した場合には、一般的に、個々のブ
ロックに対して計算したSVD変換基底を符号化して送
る必要があるが、本実施形態では、予測誤差に対するS
VD変換基底ではなく、予測画像Biminに対するSVD
直交変換基底[SV]、[SH]を用いるようにしたの
で、送る必要がなくなる。すなわち、該符号化装置に対
する受信側の復号装置では、前記ステップS10で求め
られた予測画像Biminに対する動きベクトルMVを受信
するので、この動きベクトルMVから予測画像Biminを
再生することができる。従って、該予測画像Biminから
SVD直交変換基底[SV]、[SH]を再生すること
ができ、このSVD直交変換基底[SV]、[SH]を
受信側に送る必要がなくなる。
によれば、現画像の個々のブロックに対しては、DCT
よりも変換効率の高いSVDを用いて直交変換を行うこ
とができ、かつ該SVD直交変換に用いたSVD変換基
底を受信側あるいは記録媒体に送る必要がないので、高
効率の符号化を行えるようになる。
である。
チャートである。
MVの説明図である。
減算器、4・・・SVD直交変換部、5・・・量子化部、6・・
・エントロピー符号化部、7・・・逆量子化部、8・・・逆S
VD直交変換部、10・・・フレームメモリ。
Claims (3)
- 【請求項1】 現画像のブロックと前画像の予め定めら
れた複数の候補予測画像ブロック間の予測誤差を前記候
補予測画像ブロックから得られるSVDを用いてSVD
変換し、該SVD変換した結果を量子化・エントロピー
符号化して符号量を求め、該符号量が最小の前記候補予
測画像ブロックに対するSVD変換基底と動きベクトル
MVを求めるSVD動き検出部と、 現画像と前記動きベクトルMVで動き補償された予測画
像との差分である予測誤差を、前記SVD動き検出部で
求められたSVD変換基底を用いて直交変換するSVD
直交変換部と、 該SVD直交変換部による変換結果を量子化・エントロ
ピー符号化する手段とを具備したことを特徴とする動き
補償予測特異値展開符号化装置。 - 【請求項2】 前記現画像のブロックと前画像の予め定
められた複数の候補予測画像ブロック間の予測誤差に対
するSVD変換を、該候補予測画像ブロックのSVD変
換基底を用いて行うようにすることを特徴とする請求項
1に記載の動き補償予測特異値展開符号化装置。 - 【請求項3】 前記量子化手段で量子化されたデータを
逆量子化する手段と、 前記SVD直交変換部で用いられたSVD変換基底を用
いて逆SVD直交変換する逆SVD直交変換手段と、 前記動き補償された予測画像と前記逆SVD直交変換さ
れたデータとを加算する加算手段とをさらに具備し、 前記前画像を生成することを特徴とする請求項1または
2に記載の動き補償予測特異値展開符号化装置。
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