JP2005311512A - エラーコンシールメント方法及び復号器 - Google Patents

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Abstract

【課題】 H.264符号化方式のデコーダにおいてデコードエラーが起こった際に、より画質の良いエラーコンシールメント方法を提案する。
【解決手段】 FilterOffsetA及びFilterOffsetBの値を最大値又は大きい値へ変更することにより、indexA及びindexBの値を最大値又は大きい値へ変更することができるため、輝度や色差の値の差があまりない場合は、なるべくフィルタをかけて境界のエッジを滑らかにすることができる。更に、本来の正しい画像の境界の部分は輝度や色差の差が非常に大きい場合が多いため、なるべくフィルタをかけないようにすることができる。これにより、画質の良い画像を得ることができる。
【選択図】 図2

Description

本発明は、デコードエラーが起こった際に行われるエラーコンシールメント方法及びその方法を備えた復号器に関する。
近年、画像圧縮の研究・開発が進み、H.264(ISO/IEC14496−10)などの動画像符号化方式が規格化されている。そして、これらの方式は、ディジタル放送、インターネット通信、携帯電話通信等といったような様々な分野で用いられている。
データ通信において、画像データをエンコードした符号化データが送られてきた場合、受信側は、その送られてきた符号化データを復号器にてデコードして出力することが一般的である。符号化データを復号器にてデコードする際、無線通信の状態の悪化等で、「0」データが「1」データに変化するといったような異なったデータになるといったエラーが起きる事がある。そして、そのエラーが原因でデコードエラーが発生し、それを復号器が検出した際は、その部分の画像フレームデータの再送を送信元に要求する対策が講じられる。しかし、画像データの再送を要求する方法は、遅延を伴うため、有効な方法ではない。
そこで、デコードエラーの対策として、復号器においてエラーコンシールメントと呼ばれているエラー画像補完を行うことが提案されている(例えば、特許文献1参照)。デコードエラーが検出された画像フレームはデコードできないことから、エラーコンシールメントは、エラーが起こった箇所に対して、ブロック単位で他の画像フレームデータ(以下参照フレームという)や、同じ画像のフレームでも近傍の画素情報を参照して疑似データを作成する方法、又はエラーが起こったブロックを特定の色を埋めて疑似データを作成する方法等によってエラーを隠蔽することで対処している。
特開2001―309388号公報(2頁、3頁、6頁乃至9頁、図1)
H.264符号化方式のデコード処理において、Iピクチャ(フレーム内予測画像)にデコードエラーが検出された場合のエラーコンシールメント方法としては、直前の画像からの変化が大きい場合が多いため、他の画像を参照して疑似データを作成する方法よりも、前述のような特定の周辺画素から予測するモード(イントラ予測モード)を用いてエラーコンシールメントを行うことが有効的である。
しかし、イントラ予測モードを使用してエラーコンシールメントを行う場合は、残差信号がデコードされないため、あたかもブロックが存在しているかのように表示され、画質が悪く感じられる場合が多いという問題点がある。
本発明は、このような問題点を解決するものであって、Iピクチャにエラーが発生した際に、より画質を良くすることができるエラーコンシールメント方法及びその方法を備えたH.264復号器を提供することを目的とする。
本発明の動画像復号方法は、符号化されたIピクチャデータにデコードエラーが起きた場合に行うエラーコンシールメント方法であって、再現された画像の歪みを少なくするフィルタ処理手段を用いて、前記符号化された前記Iピクチャデータを復号する場合に、前記フィルタ処理を行うか否かの判断を行う際に用いられる閾値を大きい値へ変更することを特徴とする。
また、本発明の復号器は、符号化されて送信されたビットストリームを解析するシンタックスを解析する解析手段と、再現された画像の歪みを少なくするループフィルタと、前記解析手段において前記ビットストリーム中のデコードエラーを検出された場合、前記ループフィルタにおいてフィルタ処理を行うか否かの判断を行う際に用いる閾値を大きい値へ変更するコンシールメント処理手段とを有することを特徴とする。
本発明によれば、エラーコンシールメントを行った後の画像においても、画質の劣化が少ない画像を得ることができる。
以下に、本発明の実施の形態を説明する。
本発明の実施例を図1乃至図7を参照して説明する。図1は、本発明の実施例におけるH.264復号器の内部構造を示したブロック図である。
復号器1は、シンタックス解析処理部2と、逆量子化部3と、逆DCT変換部4と、復号加算部5と、イントラ予測部6と、ループフィルタ7と、動き補償部8と、フレームバッファ部9と、モード選択部10と、情報蓄積部12と、コンシールメント処理部13を備えている。そして、シンタックス解析処理部2と、逆量子化部3と、逆DCT変換部4と、復号加算部5と、イントラ予測部6と、ループフィルタ7と、動き補償部8と、フレームバッファ部9と、モード選択部10と、情報蓄積部12と、コンシールメント処理部13によって構成され、それぞれ制御部11によって動作制御が行われている。
まず、各部の動作を説明する。シンタックス解析処理部2は、復号器1に送られてきたデータD1をビットストリームシンタックスにしたがってビットストリームを解読し、符号化データを復号する機能を有する。そして、シンタックス解析処理部2で解析された情報は全て情報蓄積部12へ送られ、復号器1内の各部は必要に応じて情報蓄積部12より必要なデータを読み出し、処理を行う。
なお、シンタックス解析処理部2において解析された係数情報は逆量子化部3へ(図1のD2)、モード情報はモード選択部10へ(図1のD3)、動きベクトル情報は動き補償部8へ(図1のD4)、デコードエラーが生じた場合はエラー情報をコンシールメント処理部13(図1のD5)へそれぞれ送られる。
逆量子化部3は、シンタックス解析処理部2から送られた係数情報データD2を用いて逆量子化を行う。そして、逆量子化されたデータD6は、逆DCT変換部4へ送られる。
逆DCT変換部4は、データD6の逆DCT変換を行う。そして、逆DCT変換されたデータD7(予測残差信号)は、復号加算部5へ送られる。
復号加算部5は、逆DCT変換部4より送られたデータD7(予測残差信号)とイントラ予測部6から送られたデータD9又は動き補償部8より送られたデータD10とを加算する機能を有する。どちらのデータと加算するかは後述する予測モードによって異なる。
そして、加算されたデータD8はイントラ予測部6及びループフィルタ7へ送られる。
ループフィルタ7は、復号データの歪み等を減らす機能を有する。ここで、ループフィルタ7でデブロックフィルタ処理が行われたデータは(デブロックフィルタ処理を行わない場合もある)、フレームデータD11として出力され、フレームバッファ部9に蓄積される。なお、ループフィルタ7の詳細の動作は後述する。
フレームバッファ部9には、ループフィルタ7から送られた画像のフレームデータD11が順次蓄積されている。そして、蓄積された情報は順次完成されたフレームデータD15として復号器1より出力される。
また、イントラ予測部6と、動き補償部8と、モード選択部10は、復号器1へ送られたデータD1をシンタックス解析処理部2によって解析した結果、つまりイントラ予測であるか、インター予測であるかによって処理が異なる。まず、復号器1へ送られてきたデータD1を解読し、モード情報D3がモード選択部10へ送られる。そしてモード選択部10は、送られたモード情報D3によって予測がイントラ又はインターのどちらの予測方法か、更にイントラあるいはインターのそれぞれの予測方法の中でもどのモードで予測が行われるかが選択され、選択されたモードがイントラのモードならばイントラ予測部6へ選択されたモードの情報を送る。また、選択されたモードがインターのモードであるならば動き補償部8へ選択されたモードの情報を送る。なお、例えばH.264符号化方式のイントラ予測方法のモードは、大きく4×4輝度予測モードと16×16輝度予測モードとに分かれ、更に4×4輝度予測の中でも更に4×4DC予測モードなど9種類の予測モードがあり、16×16輝度予測の中でも更に4種類の予測モードがある。
イントラ予測部6は、モード選択部10において選択されたモードがイントラの各モードであった場合に動作する。そして、イントラ予測部6は、モード選択部10に選択されたモードに基づき、復号加算部5から送られたデータD8を用いて予測を行う機能を有する。そして、予測されたデータD9は復号加算部5へ再度送られる。
動き補償部8は、モード選択部10において選択されたモードがインターの各モードであった場合に動作する。動き補償部8はシンタックス解析処理部2から動きベクトル情報D4が入力されて、その動きベクトル情報D4によってフレームバッファ部9からフレームデータD13を読み出し、フレームデータD13と、動きベクトル情報D4と、モード選択部10に選択されたモードに基づき動き補償を行う。そして、動き補償が完了したデータD10は復号加算部5へ送られる。
次に、シンタックス解析処理部2によってIピクチャのあるマクロブロックにデコードエラーが検出された場合に行うエラーコンシールメント方法をフローチャートを用いて説明する。図2はIピクチャのあるマクロブロックにデコードエラーが検出された場合のエラーコンシールメント方法のフローチャートを示した図である。まず、データD1が復号器1に入力されると、シンタックス解析処理部2においてデコードエラーが起きているか否かを確かめる。以下、Iピクチャのあるマクロブロックにデコードエラーが起きていた場合について述べる。
まず、シンタックス解析処理部2は、送られてきたIピクチャのあるマクロブロックにデコードエラーを検出した場合、コンシールメント処理部13へデコードエラーが起きたエラー信号を送る(ステップ101)。そして、エラーが起こった箇所の逆量子化に用いられる係数情報を「0」として、逆量子化部3へ係数情報D2を送る(ステップ102)。そして、逆量子化部3および逆DCT変換部4は、ステップ102で送った値を用いて処理を行い、その結果(「0」の値)を復号加算部5へ送る。
次に、コンシールメント処理部13においてモード選択部10へ「イントラ予測方法、4×4のDC予測モード」であることを示すモード信号が送られる(ステップ103)。
なお、ここで送られるモード信号は、これに限定されることなく、他の情報を送るように設定してもよい。そして、そのモード信号を用いてモード選択部10、イントラ予測部6、復号加算部5のそれぞれにおいて通常の復号と同様の処理が行われる。
次に、コンシールメント処理部13において、「FilterOffsetA」、「FilterOffsetB」の値を情報蓄積部12より読み出し、「FilterOffsetA」、「FilterOffsetB」の値を取りうる最大の値に変更する(ステップ104)。なお、「FilterOffsetA」、「FilterOffsetB」の値は、H.264符号化方式規格のシンタックス上のオプション値であり、送信側によって設定されて、スライスヘッダに記録される値であって、−12から12までの整数値をとる(Draft ITU-T Recommendation and Final Draft International Standard of Joint Video Specification(ITU-T Rec.H.264|ISO/IEC 14496-10 AVC)以下「文献1」と記す、63頁参照)。送信側で設定されなかった場合は値は「0」となっているが、この場合も最大値「12」に変更する。なお、最大値「12」に変更することに限定されることなく、設定された値を大きく変更することであっても構わない。そして、「FilterOffsetA」、「FilterOffsetB」の値を変更した後、ループフィルタ7へ変更した「FilterOffsetA」、「FilterOffsetB」の値を送る(ステップ105)。
その後、ループフィルタ7において、復号加算部5より送られたデータD8に対してデブロックフィルタ処理を行う(ステップ106)。そして、デブロックフィルタ処理を行った後は、フレームバッファ部9へデータD11を送り、フレームバッファ部9は復号器1よりデータD15として出力する(ステップ107)。
(デブロックフィルタ処理)
ここで、ステップ106で行うデブロックフィルタ処理について、図3及び図4を用いて説明する。図3はステップ106で行うデブロック処理を示したフローチャートである。なお、デブロックフィルタ処理は、マクロブロックを単位に処理される。まず、デブロックフィルタに必要とされる情報を情報蓄積部12より呼び出す(ステップ201)。その後、マクロブロック内の輝度成分4×4ブロック16個についてステップ201で呼び出した情報を用いてboundary strength(以下、Bsと記す)の値を垂直成分と水平成分
について求める(ステップ202)。なお、boundary strengthとは前述の「文献1」1
43頁に記載されるboundary filtering strength、bSと同じ値を示し、0〜4の5段階
の値を取る。また、図4は、Bsの値を求めるルールを示したものである。例えば求める垂直エッジに隣接した4×4の輝度成分であるp0とq0がイントラモードで生成されたもので、かつその境界がマクロブロックの境界である場合の垂直エッジのBsはBs=4となる。なお、Bsは前述のように、0から4までの整数値を取る。
その後、マクロブロック単位で繰り返しエッジ処理が行われる。繰り返しエッジ処理を行う順番は、図5のように、ステップ202で求めたBsや、その他パラメータに応じて垂直方向の左側の垂直エッジに対してエッジ処理を行い(図5の(1)〜(16)のエッジ)、その後、水平方向の上端の水平エッジに対してエッジ処理を行う(図5の(17)〜(32)のエッジ)。
具体的には、まず当該エッジの両端4×4画素ずつ、合計32画素の輝度成分を取りこむ(図4のp0とq0の画素の輝度値、ステップ203)。その後、輝度のthresholdの
計算を行い(ステップ204、詳細後述)、フィルタ処理の有無の判断を行い(詳細後述)、フィルタ処理を行うと判断された場合、フィルタ処理を行う(ステップ205)。そして、ステップ205で行ったフィルタ処理結果の輝度成分の画素を書き換える(ステップ206)。なお、ステップ204にて行うthreshold(α、βも含む)の値とは、前述
「文献1」146頁に記載されるthreshold、α、βの値と同じ値を指し、ステップ20
5においてフィルタ処理の有無の判断において用いる値である。
次に、当該エッジ処理が奇数行又は奇数列の場合はステップ203へ戻り(ステップ206の「処理したエッジが奇数行又は奇数列」方向矢印)、次の順序の行又は列のエッジ処理を行う。また、当該エッジ処理が偶数行かつ偶数列の場合は(ステップ206の「処理したエッジが偶数行かつ偶数列」方向矢印)、対応する色差のエッジの両端4×4画素ずつ、合計32画素の色差成分を取りこむ(図4のp0とq0の画素の輝度値、ステップ207)。そして、色差のthresholdの計算を行い(ステップ208)、フィルタ処理の
有無の判断を行い、フィルタ処理を行うと判断された場合、フィルタ処理を行う(ステップ209)。そして、ステップ209で行ったフィルタ処理結果の色差成分の画素を書き換える(ステップ210)。その後、ステップ203へ戻り、次の順序の行又は列のエッジ処理を行う。なお、ステップ205及びステップ209でフィルタ処理を行わないと判断された場合、画素の書き換えは行わない。
(thresholdの計算)
次に、ステップ204における輝度値のthresholdの計算について詳細を説明する。こ
こでは、図4に示した垂直エッジに対するthresholdの計算方法を例に図7のフローチャ
ートを用いて説明する。図7はthresholdの垂直エッジに関する計算方法を示したフロー
チャートである。まず、ステップ201で読み出したパラメータの一種であるFilterOffsetA、FilterOffsetB、qPavの値を読み出す(ステップ301)。なお、ステップ301
の際に用いるFilterOffsetAとFilterOffsetBの値は、スライスヘッダに記載された値を無視して、コンシールメント処理部13によって変更された値(ステップ104で処理したの値)を用いる。コンシールメントを行わないときは通常通りスライスヘッダに記載された値を用いる。また、qPavは求める垂直エッジに隣接した4×4の輝度成分であるp0とq0の量子化ステップで用いたパラメータqPpとqPqの平均値を指す。次に、以下の(1
)式を用いてindexA、更に(2)式を用いてindexBの値を求める(ステップ302)。
Figure 2005311512
Figure 2005311512
なお、Clip3(x,y,z)とは、zの値がx以下になってもxとし、zの値がy以上になってもyとすることを意味する。例えば、qPavの値が50で、FillterOffsetAの値が12であった場
合、上記式(1)によれば、indexAは51となる。
次に、図5の表を用いてα及びβの値を求める(ステップ303)。図5は閾値α及びβを求める表である。図5の上段がindexAに対するαの値で、下段がindexBに対するベータの値である。例えば、indexAの値が30、indexBの値35であるならば、それぞれ図5の表に対応するα=25、β=10となる。このαとβの値がthresholdの値となる。な
お、以上の説明は、垂直エッジに隣接したpとqのthresholdの値を求める方法を説明し
たが、水平方向、色差成分(ステップ208)に関しても同様に求めることができる。
(フィルタ処理の有無の判断)
次に、ステップ205において処理されるフィルタ処理の有無の判断について説明する。ここでは、図4に示した垂直エッジに対するフィルタ処理について図8を用いて説明する。図8は垂直エッジに対するフィルタ処理を示したフローチャートである。まず、ステップ201で求めたBsの値とα、βの値、更に図3に示した垂直エッジ近傍のp0、q0、p1、q1の輝度値を情報蓄積部12より読み出す(ステップ401)。次に、以下の数式を用いてfilterSamplesFlagの有無を判断する(ステップ402)。
Figure 2005311512
そして、以上の式(3)(右式)の条件を満たす場合はfilterSamplesFlagを立て、B
sの値に応じてフィルタ処理を行う(ステップ403a)。また、以上の式(3)の右式の条件を満たさない場合はfilterSamplesFlagを立てず、フィルタ処理を行わない(ステ
ップ403b)。なお、以上の説明は、垂直エッジに隣接したフィルタ処理に関して説明をしたが、水平方向、色差成分(ステップ209)に関しても同様に処理を行うことができる。
なお、本発明の実施例では、ステップ104において、FilterOffsetA及びFilterOffsetBの値を最大値又は大きい値へ変更することを述べたが、ステップ104、ステップ105を省略し、ステップ302において、indexA及びindexBの値を最大値又は大きい値へ変更するようにしても良い。また、ステップ104及びステップ105の処理はコンシールメント処理部13によって行うことを述べたが、ループフィルタ7によって行っても良い。
本発明の実施例によれば、FilterOffsetA及びFilterOffsetBの値を最大値又は大きい値へ変更することにより、indexA及びindexBの値を最大値又は大きい値へ変更することができるため、なるべくフィルタをかけて境界のエッジを滑らかにすることができる。
本発明の実施の形態における、復号器1の構成を示したブロック図。 本発明の実施の形態における、コンシールメント方法を示したフローチャート。 本発明のコンシールメント方法における、デブロックフィルタの方法を示したフローチャート。 本発明のデブロックフィルタにおける、Bsの値を求めるルール及びエッジに隣接する輝度成分の定義を示した図。 本発明のデブロックフィルタにおける、エッジ処理の順序を示した図。 本発明のデブロックフィルタにおける、thresholdの値を求めるルールを示した図。 本発明のデブロックフィルタにおける、thresholdの値を求めるフローチャート。 本発明のデブロックフィルタにおける、フィルタ処理の方法を示したフローチャート。
符号の説明
1 復号器
2 シンタックス解析処理部
3 逆量子化部
4 逆DCT変換部
5 復号加算部
6 イントラ予測部
7 ループフィルタ
8 動き補償部
9 フレームバッファ部
10 モード選択部
11 制御部
12 情報蓄積部
13 コンシールメント処理部

Claims (16)

  1. 符号化されたIピクチャデータにデコードエラーが起きた場合に行うエラーコンシールメント方法であって、
    再現された画像の歪みを少なくするフィルタ処理手段を用いて、前記符号化された前記Iピクチャデータを復号する場合に、
    前記フィルタ処理を行うか否かの判断を行う際に用いられる閾値を大きい値へ変更する
    ことを特徴とするエラーコンシールメント方法。
  2. 請求項1に記載のエラーコンシールメント方法であって、
    イントラもしくはインターの各予測モードが選択されるモード選択手段と前記フィルタ処理手段を用いて前記Iピクチャデータを復号する場合に、
    更に、前記デコードエラーが発生した箇所の残差信号を0として行い、
    前記モード選択手段へ予め指定したイントラの予測モード信号を送る
    ことを特徴とする請求項1に記載のエラーコンシールメント方法。
  3. 前記Iピクチャデータは、H.264符号化方式によって符号化されたものであって、
    前記予め指定したイントラの予測モード信号は、H.264符号化方式の4×4DC予測モードであることを特徴とする請求項1または2に記載のエラーコンシールメント方法。
  4. 前記Iピクチャデータは、H.264符号化方式によって符号化されたものであって、
    前記大きい値に変更する閾値は、
    H.264規格に規定されたFilterOffsetA、及びFilterOffsetBの値であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のエラーコンシールメント方法。
  5. 前記Iピクチャデータは、H.264符号化方式によって符号化されたものであって、
    前記大きい値に変更する閾値は
    H.264規格に規定されたindexA、及びindexBの値であることを特徴とする請求項1乃至請求項3のいずれか1項に記載のエラーコンシールメント方法。
  6. 前記閾値の変更は、
    前記閾値の取りうる値の最大値へ変更することを特徴とする請求項1乃至請求項5のいずれか1項に記載のエラーコンシールメント方法。
  7. 符号化されて送信されたビットストリームを解析するシンタックスを解析する解析手段と、
    再現された画像の歪みを少なくするループフィルタと、
    前記解析手段において前記ビットストリーム中のデコードエラーを検出された場合、前記ループフィルタにおいてフィルタ処理を行うか否かの判断を行う際に用いる閾値を大きい値へ変更するコンシールメント処理手段と
    を有することを特徴とする復号器。
  8. 請求項7に記載の復号器であって、
    更にイントラもしくはインターの各予測モードが選択されるモード選択手段と、
    前記デコードエラーが検出された場合、前記デコードエラーが発生した箇所の逆量子化係数を0として逆量子化を行う逆量子化手段と、
    前記デコードエラーが検出された場合、前記コンシールメント処理手段によって前記モード選択手段へ予め指定したイントラの予測モード信号を送られることを特徴とする請求項7に記載の復号器。
  9. 前記ビットストリームは、H.264符号化方式によって符号化されたデータで構成されたものであって、
    前記予め指定したイントラの予測モード信号は、H.264符号化方式の4×4DC予測モードであることを特徴とする請求項7または8に記載の復号器。
  10. 前記ビットストリームは、H.264符号化方式によって符号化されたデータで構成されたものであって、
    前記大きい値に変更する閾値は、
    H.264規格に規定されたFilterOffsetA、及びFilterOffsetBの値であることを特徴とする請求項7乃至請求項9のいずれか1項に記載の復号器。
  11. 前記閾値の変更は、
    取りうる値の最大値へ変更することを特徴とする請求項7乃至請求項10のいずれか1項に記載の復号器。
  12. 符号化方式に基づいて符号化されて送信されたビットストリームを解析するシンタックスを解析する解析手段と、
    前記解析手段において前記ビットストリーム中のデコードエラーを検出された場合、再現された画像の歪みを少なくするフィルタ処理を行うか否かの判断を行う際に用いる閾値を大きい値へ変更して、前記判断のもとにフィルタ処理を行うループフィルタと
    を有することを特徴とする復号器。
  13. 請求項12に記載の復号器であって、
    更に、イントラもしくはインターの各予測モードが選択されるモード選択手段と、
    前記デコードエラーが検出された場合、前記デコードエラーが発生した箇所の残差信号数を0として逆量子化を行う逆量子化手段と、
    前記解析手段において前記ビットストリーム中のデコードエラーを検出された場合、少なくとも前記モード選択手段へ予め指定したイントラの予測モード信号を送るコンシールメント処理手段と
    を有することを特徴とする請求項12に記載の復号器。
  14. 前記ビットストリームは、H.264符号化方式によって符号化されたデータで構成されたものであって、
    前記予め指定したイントラの予測モード信号は、H.264符号化方式の4×4DC予測モードであることを特徴とする請求項12または13に記載の復号器。
  15. 前記ビットストリームは、H.264符号化方式によって符号化されたデータで構成されたものであって、
    前記大きい値に変更する閾値は、
    H.264規格に規定されたindexA、及びindexBの値であることを特徴とする請求項12乃至請求項14のいずれか1項に記載の復号器。
  16. 前記閾値の変更は、
    取りうる値の最大値へ変更することを特徴とする請求項12乃至請求項15のいずれか1項に記載の復号器。
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