JP2007336382A - Image transmitting apparatus and image transmitting method - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は画像伝送装置、画像伝送方法及びプログラムに関し、例えば圧縮された画像を復号して、表示または出力を行うために用いて好適な技術に関する。 The present invention relates to an image transmission apparatus, an image transmission method, and a program, for example, a technique suitable for use in decoding or displaying a compressed image for display or output.
近年のパーソナル・コンピュータの高性能化やその普及、及び通信媒体の高速化に伴い、遠隔コンピュータ間でのデータ授受の多様性が拡がり、動画の送受信をコンピュータ・ネットワーク上で行うことが常態化してきた。また、これに伴って、リアル・ネットワークス社のHelix Serverのような、動画ストリームをリアルタイムで配信するサービスも実用化されてきている。 As personal computers become more sophisticated and popular in recent years, and the speed of communication media has increased, the diversity of data exchange between remote computers has expanded, and it has become normal to send and receive moving images over computer networks. It was. Along with this, a service for distributing a video stream in real time, such as Real Networks' Helix Server, has been put into practical use.
しかしながら、通信路が混雑していたり、何か別の理由により通信状態が悪かったりする場合には、本来届くべき画像情報の全てが揃わず、これにより、リアルタイムな画像伝送を行おうとした場合に、受信画像が大きく劣化する。劣化した受信画像を補間する方法として、下記の技術が存在する。 However, if the communication path is congested or the communication status is bad for some other reason, not all of the image information that should have been delivered will be available, and this will result in real-time image transmission. The received image is greatly deteriorated. The following techniques exist as a method for interpolating a deteriorated received image.
例えば、直前のフレームを用いて欠陥部分の補間を行う例が開示されている(例えば、特許文献1参照)。この方法では、受信装置内に画像補間部を設け、過去の画像フレームを参照しながら補間処理を行っている。 For example, an example in which a defective portion is interpolated using the immediately preceding frame is disclosed (for example, see Patent Document 1). In this method, an image interpolation unit is provided in the receiving apparatus, and interpolation processing is performed with reference to past image frames.
一般にFEC(:Forward Error Correction)と呼ばれる手法がある。これは、送信側で予め冗長符号を付加することで、伝送中にパケット・ロスがあっても、受信側でデータの復元ができるようにするものである。冗長符号化は、Tornado符号、LT符号、Reed-Solomon符号を用いたものが知られている。n個のパケットをグループ化し、それを元に冗長化したm個のパケットを生成する(n<m)。そして、パケット・ロスが生じた場合は、グループ内の残りのパケットを用いて、消失したパケットの内容を復元することができる(例えば、特許文献2参照)。 There is a technique generally called FEC (Forward Error Correction). In this method, a redundant code is added in advance on the transmission side so that data can be restored on the reception side even if there is a packet loss during transmission. Redundant coding is known that uses Tornado code, LT code, and Reed-Solomon code. n packets are grouped, and m packets are made redundant based on the grouped packets (n <m). When packet loss occurs, the content of the lost packet can be restored using the remaining packets in the group (see, for example, Patent Document 2).
また、FECの適用を選択的に行う手法がある。例えば、画像を部分毎に優先度付けし、優先度を高く設定した箇所にのみ冗長符号を付加する手法が開示されている(例えば、特許文献3参照)。また、欠くと影響が大きなフレーム・データに対してのみ冗長符号を付加する手法も開示されている(例えば、特許文献4参照)。 There is also a method for selectively applying FEC. For example, a technique is disclosed in which priority is given to each part of a picture and a redundant code is added only to a place where the priority is set high (see, for example, Patent Document 3). In addition, a method of adding a redundant code only to frame data that has a large influence when lacking is disclosed (for example, see Patent Document 4).
しかしながら、前記従来例では、シーン切り替えが起きた際等の場合、関連性が無いデータによる補間処理が行われることとなり、画像品質における根本的な問題があった。従来例では、誤り強度に比例した帯域が必要となり、用いる帯域を一定とする場合には画像品質が劣化し、画像品質を一定とする場合には使用する帯域の増加をもたらすこととなった。さらに、冗長データ作成のための処理やそれら冗長データを用いる補間処理の負荷が大きくなり、リアルタイム性が損なわれる可能性もあった。また、他の従来例ではFECが適用されない部分におけるエラー耐性が下がり、それら部分においては画像品質が大きく劣化する可能性があった。 However, in the conventional example, when scene switching occurs, interpolation processing is performed using unrelated data, which has a fundamental problem in image quality. In the conventional example, a band proportional to the error strength is required. When the band to be used is constant, the image quality is deteriorated, and when the image quality is constant, the band to be used is increased. Furthermore, the load for processing for creating redundant data and interpolation processing using the redundant data is increased, and real-time performance may be impaired. Further, in other conventional examples, error tolerance in portions where FEC is not applied is lowered, and image quality may be greatly deteriorated in those portions.
本発明は前述の問題点に鑑み、冗長データを画像の全領域に対して簡便に付与することで、データの欠損が発生した際も、リアルタイム性を維持しつつ画像の品質を良好に保つことができるようにすることを目的としている。 In view of the above-described problems, the present invention can easily provide redundant data to the entire area of an image to maintain good image quality while maintaining real-time characteristics even when data loss occurs. The purpose is to be able to.
本発明の画像伝送装置は、画像データを圧縮符号化して送受信する画像伝送装置であって、圧縮符号化過程のDCT変換処理結果の高周波成分を冗長データで置換する置換手段を有する画像送信装置と、データの欠損を検出した場合に、前記冗長データを用いて補完処理を行う補完手段を有する画像受信装置とを備えたことを特徴とする。 An image transmission apparatus according to the present invention is an image transmission apparatus that compresses and encodes image data and transmits and receives the image data. The image transmission apparatus includes a replacement unit that replaces a high-frequency component of a DCT conversion processing result in a compression encoding process with redundant data. And an image receiving device having complementing means for performing complementation processing using the redundant data when data loss is detected.
本発明の画像伝送方法は、画像データを圧縮符号化して送受信する画像伝送方法において、画像送信装置において、圧縮符号化過程のDCT変換処理結果の高周波成分を冗長データで置換する置換工程と、画像受信装置において、データの欠損を検出した場合に前記冗長データを用いて補完処理を行う補完工程とを備えたことを特徴とする。 The image transmission method of the present invention is an image transmission method for compressing and encoding image data and transmitting / receiving the image data. In the image transmission device, a high-frequency component of a DCT conversion processing result in the compression encoding process is replaced with redundant data; The receiving apparatus includes a complementing step of performing a complementing process using the redundant data when data loss is detected.
本発明のプログラムは、前記の方法の各工程をコンピュータにて実施させることを特徴とする。 The program of the present invention is characterized in that each step of the above method is executed by a computer.
本発明によれば、送信データへの冗長データの挿入や、欠損発生時のデータの補完を、画像データの全般に対してリアルタイム性を損なうことなく、かつネットワーク帯域をいたずらに圧迫することなく行うことができる。 According to the present invention, redundant data is inserted into transmission data, and data is complemented when data is lost, without impairing real-time performance of the entire image data and without unnecessarily compressing the network bandwidth. be able to.
(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態における画像伝送装置の概略構成を、図1に示すブロック図を参照しながら説明する。
本実施形態の画像伝送装置は、送信装置100と受信装置101とがネットワーク102を介して接続されている。送信装置100は、入力された画像データを圧縮符号化したものを、ネットワーク102を介して受信装置101に伝送する。また、受信装置101は伝送されてきた圧縮符号化された画像データを伸長復号化して出力する。
(First embodiment)
The schematic configuration of the image transmission apparatus according to the first embodiment of the present invention will be described with reference to the block diagram shown in FIG.
In the image transmission apparatus according to the present embodiment, a
まず、送信装置100の構成について説明する。
103は画像入力インタフェースであり、送信するソース画像データを入力する。104は第1のバッファであり、画像入力インタフェース103が入力したソース画像データを格納する。105はDCT処理ブロックであり、第1のバッファ104に格納されたデータをDCT変換する。
First, the configuration of the
An
106は第2のバッファであり、DCT処理ブロック105がDCT変換したデータを格納する。107は冗長化処理ブロックであり、第2のバッファ106に格納されたデータに対して冗長化処理を施す。108は量子化処理ブロックであり、第2のバッファ106に格納されたデータに対して量子化処理を施す。109は符号化処理ブロックであり、量子化処理ブロック108が量子化したデータを符号化する。
110は第3のバッファであり、符号化処理ブロック109が符号化したデータを格納する。111はパケタイズ処理ブロックであり、第3のバッファ110に格納されたデータをペイロードとしたパケットを生成する。112は送信インタフェースであり、パケタイズ処理ブロック111が生成したパケットをネットワーク102に送信する。
次に、受信装置101の構成について説明する。
113は受信インタフェースであり、ネットワーク102からパケットを受信する。114はデパケタイズ処理ブロックであり、受信インタフェース113が受信したパケットを展開する。
Next, the configuration of the
A
115は第4のバッファであり、デパケタイズ処理ブロック114がパケットから展開したデータを格納する。116は欠損検出処理ブロックであり、第4のバッファ115に格納されたデータからパケットの欠損を検出する。117は復号化処理ブロックであり、第4のバッファ115に格納されたデータを復号化する。
118は逆量子化処理ブロックであり、復号化処理ブロック117が復号化したデータを逆量子化する。119は第5のバッファであり、逆量子化処理ブロック118が逆量子化したデータを格納する。120は欠損補完処理ブロックであり、第5のバッファ119に格納されたデータに対して欠損補完処理を施す。
121はIDCT処理ブロックであり、第5のバッファ119に格納されたデータを逆DCT変換する。122は第6のバッファであり、IDCT処理ブロック121が逆DCT変換したデータを格納する。123は画像出力インタフェースであり、第6のバッファ122に格納されたデータを出力する。
以下、図1に示すブロック図における一連の処理について説明する。本実施形態においては、横方向に640画素、縦方向に480画素の画像を伝送する動作について例示する。
画像入力インタフェース103は、入力された画像データを第1のバッファ104に格納する。DCT処理ブロック105は、第1のバッファ104に格納された画像データを8×8画素のブロック単位で順次読み出し、DCT変換を行い、DCT変換した結果のデータを第2のバッファ106に順次格納する。
Hereinafter, a series of processes in the block diagram shown in FIG. 1 will be described. In the present embodiment, an operation of transmitting an image of 640 pixels in the horizontal direction and 480 pixels in the vertical direction is illustrated.
The
図2に、第2のバッファ106に格納される8×8画素ブロックのDCT変換結果のデータ配列を示す。
図2において、DC(i,j)200は、横方向i番目、縦方向j番目の8×8画素ブロックのDC成分を示す。本実施形態においては、入力画像の画素サイズは縦方向に640画素、横方向に480画素であるので、iは0〜79までの値をとり、jは0〜59までの値をとる。ACk(i,j)201〜207は、横方向i番目、縦方向j番目の8×8画素ブロックのk番目のAC成分を示す。
FIG. 2 shows a data array of 8 × 8 pixel block DCT conversion results stored in the
In FIG. 2, DC (i, j) 200 indicates the DC component of the 8 × 8 pixel block in the i-th horizontal direction and the j-th vertical direction. In this embodiment, since the pixel size of the input image is 640 pixels in the vertical direction and 480 pixels in the horizontal direction, i takes a value from 0 to 79, and j takes a value from 0 to 59. ACk (i, j) 201 to 207 indicate the k-th AC component of the 8 × 8 pixel block in the i-th horizontal direction and the j-th vertical direction.
図3に、DCT変換後の基底ベクトルを示す。各8×8画素ブロックのDCT変換後のデータは、図3の基底ベクトルをジグザグ・スキャンした順序に並んでおり、kは1〜63までの値をとる。kの値が大きいAC成分ほど、高周波領域に属する。 FIG. 3 shows the basis vectors after DCT transformation. The data after DCT conversion of each 8 × 8 pixel block is arranged in the order of zigzag scanning of the basis vectors in FIG. 3, and k takes a value from 1 to 63. The AC component having a larger value of k belongs to the high frequency region.
DCT処理ブロック105によるDCT変換処理が済み、図2に示す様態でDCT変換処理結果のデータが第2のバッファ106に格納されると、冗長化処理ブロック107が冗長化処理を開始する。冗長化処理ブロック107は、最も高周波領域側の2つのAC成分を、縦方向に隣接する2つの8×8画素ブロックのDC成分に置き換える。本実施形態においては、AC62(i,j)をDC(i,j−1)に置き換え、AC63(i,j)をDC(i,j+1)に置き換える。
When the DCT conversion processing by the
一方、縦方向最上位に位置する8×8画素ブロック(j=0である8×8画素ブロック)や、縦方向最下位に位置する8×8画素ブロック(j=59である8×8画素ブロック)には、縦方向に隣接する8×8画素ブロックが片側しか存在しない。そのような場合、冗長化処理ブロック107は、存在しない8×8画素ブロックのDC成分の代わりに、他方の縦方向端の8×8画素ブロックのDC成分を用いて置き換える。本実施形態においては、AC62(i,0)はDC(i,59)で置き換え、また、AC63(i,59)はDC(i,0)で置き換える。
On the other hand, an 8 × 8 pixel block located at the top in the vertical direction (8 × 8 pixel block where j = 0) or an 8 × 8 pixel block located at the bottom in the vertical direction (8 × 8 pixels where j = 59) The block) has 8 × 8 pixel blocks adjacent in the vertical direction only on one side. In such a case, the
図4に、冗長化処理ブロック107による冗長化処理後の第2のバッファ106に格納されたデータ配列を示す。
図4において、400は添え字(i,j−1)の8×8画素ブロックのDC成分であり、401は添え字(i,j+1)の8×8画素ブロックのDC成分である。
FIG. 4 shows a data array stored in the
In FIG. 4, 400 is the DC component of the 8 × 8 pixel block of the subscript (i, j−1), and 401 is the DC component of the 8 × 8 pixel block of the subscript (i, j + 1).
冗長化処理ブロック107による冗長化処理が済み、図4に示す様態で改変されたDCT変換処理結果が第2のバッファ106に格納されると、量子化処理ブロック108がそれらデータを順次読み出し、量子化処理を施す。量子化処理が済んだデータは符号化処理ブロック109に渡され、符号化処理が施される。符号化処理ブロック109により符号化されたデータは、第3のバッファ110に格納される。
When the redundancy processing by the
符号化処理ブロック109による符号化処理が済み、第3のバッファ110に符号化データが格納されると、パケタイズ処理ブロック111がそれらデータを順次読み出し、通信パケット化する。パケタイズ処理ブロック111はパケタイズする際に、各パケットにシーケンス番号を付加する。なお、シーケンス番号は、画像の識別とその画像内の何番目のデータであるかの識別が可能となるように付加される。また、1つのパケットには複数の8×8画素ブロックの符号化されたデータを含むことができ、パケット中の8×8画素ブロックは前述した添え字(i,j)の順で並んだ形で含まれる。
When encoding processing by the
パケタイズ処理ブロック111は、その他ネットワーク102上を伝送させるのに必要なヘッダ類を付加して通信パケットを完成させると、順次それらパケットを送信インタフェース112に渡す。送信インタフェース112は、渡されたパケットをネットワーク102に送信する。
When the packetizing processing block 111 completes a communication packet by adding headers necessary for transmission on the
送信装置100から送信されたパケットは、ネットワーク102上を受信装置101に伝送される。受信インタフェース113は、ネットワーク102からパケットを受信し、受信したパケットをデパケタイズ処理ブロック114に渡す。
A packet transmitted from the
デパケタイズ処理ブロック114は、パケット中のシーケンス番号を解釈することで新たな画像のデータ伝送が開始されたことを検出すると、第4のバッファ115の領域を確保し、確保した領域の初期化を行う。また、デパケタイズ処理ブロック114は、渡されたパケットにおける通信エラー発生の有無のチェックを行う。このチェックはCRC等の手法を用いる。
When the
通信エラーの発生が検出されないパケットは、送信装置100中のパケタイズ処理ブロック111が付加したヘッダを取り去った上で、第4のバッファ115に格納される。なお、第4のバッファ115に格納される際、パケットに付加されていたシーケンス番号に対応したアドレスに格納される。すなわち、第4のバッファ115には、8×8画素ブロックの添え字(i,j)の順で符号化データが並ぶことになる。
A packet in which the occurrence of a communication error is not detected is stored in the
また、通信エラーの発生が検出されたパケットは、この時点で破棄される。受信インタフェース113が、該画像データを含むパケットの受信を開始してから一定時間が経過すると、欠損検出処理ブロック116が動作を開始する。第4のバッファ115には、8×8画素ブロックの符号化されたデータが添え字(i,j)の順で格納されている。また、通信エラーが検出され破棄されたパケットに含まれるデータ、及び通信遅滞により到着が遅れているパケットに含まれるデータに対応する第4のバッファ115中の箇所は、初期化されたままで残されている。
A packet in which the occurrence of a communication error is detected is discarded at this point. When the
欠損検出処理ブロック116は、1パケット分単位で初期化されたまま残されている箇所を見つけ、その部分を欠損箇所として欠損補完処理ブロック120に通知する。欠損補完処理ブロック120の動作の詳細については後述する。その後、復号化処理ブロック117が第4のバッファ115に格納されている符号化されたデータを順次読み出し、復号化を行う。復号化されたデータは逆量子化処理ブロック118に渡され、逆量子化処理ブロック118は逆量子化処理を行う。
The defect
逆量子化処理を施されたデータは、第5のバッファ119に格納される。なお、第4のバッファ115に初期化されたままで残されているデータの欠損箇所については、復号化処理ブロック117による処理、及び逆量子化処理ブロック118による処理はスキップされる。第5のバッファ119においても、8×8画素ブロックの添え字(i,j)の順でデータが並ぶ。データの欠損が発生しなかった場合、第5のバッファ119に格納されているデータは図4に示した様態と同じとなる。データの欠損が発生した場合、例えば、図5のようになる。
The data subjected to the inverse quantization process is stored in the
図5においては、添え字(i,j)が(0,20)、(1,20)、(2,20)、(3,20)の8×8画素ブロックに対応するデータが欠損した様子を示している。図5において、500〜503は、「無効」とされている無効領域である。また、無効領域500〜503には、現在処理を行っている画像のデータとは関連の無いデータが格納されており、欠損検出処理ブロック116から通知された情報により、欠損補完処理ブロック120によって識別されるものである。
In FIG. 5, the data corresponding to the 8 × 8 pixel block whose subscripts (i, j) are (0,20), (1,20), (2,20), (3,20) are lost. Is shown. In FIG. 5,
欠損補完処理ブロック120は、欠損検出処理ブロック116から通知された情報に基づき、欠損したデータの補完処理を行う。添え字(i,j)の8×8画素ブロックのデータ補完は、添え字(i,j−1)の8×8画素ブロックのデータ中に包含される添え字(i,j)の8×8画素ブロックのDC成分、または添え字(i,j+1)の8×8画素ブロックのデータ中に包含される添え字(i,j)の8×8画素ブロックのDC成分を、添え字(i,j)の8×8画素ブロックのDC成分が本来あるべき箇所にコピーする。そして、AC成分には値0を書き込むことによって行う。
The missing
図5に示す例においては、添え字(0,20)の8×8画素ブロックのDC成分を、添え字(0,19)または添え字(0,21)の8×8画素ブロックのデータ中に包含される添え字(0,20)の8×8画素ブロックのDC成分をコピーする。そして、AC成分を全て値0とすることによって補完する。また、添え字(1,20)の8×8画素ブロックのDC成分を、添え字(1,19)または添え字(1,21)の8×8画素ブロックのデータ中に包含される添え字(1,20)の8×8画素ブロックのDC成分をコピーする。そして、AC成分を全て値0とすることによって補完する。
In the example shown in FIG. 5, the DC component of the 8 × 8 pixel block with the subscript (0, 20) is included in the data of the 8 × 8 pixel block with the subscript (0, 19) or the subscript (0, 21). The DC component of the 8 × 8 pixel block of the subscript (0, 20) included in is copied. And it complements by making all AC components into the
さらに、添え字(2,20)の8×8画素ブロックのDC成分を、添え字(2,19)または添え字(2,21)の8×8画素ブロックのデータ中に包含される添え字(2,20)の8×8画素ブロックのDC成分をコピーする。そいて、AC成分を全て値0とすることによって補完する。また、添え字(3,20)の8×8画素ブロックのDC成分を、添え字(3,19)または添え字(3,21)の8×8画素ブロックのデータ中に包含される添え字(3,20)の8×8画素ブロックのDC成分をコピーする。そして、AC成分を全て値0とすることで補完する。
Further, the DC component of the 8 × 8 pixel block of the subscript (2, 20) is included in the data of the 8 × 8 pixel block of the subscript (2, 19) or the subscript (2, 21). The DC component of the (2, 20) 8 × 8 pixel block is copied. Then, it complements by making all AC components into the
図6に、図5に示すデータ欠損を補完した結果のデータ配列を示す。
図6において、600は補完するDC(0,20)、DC(1,20)、DC(2,20)、DC(3,20)のソースであり、601〜604は欠損補完処理ブロック120により補完されたデータ群である。
FIG. 6 shows a data array as a result of complementing the data deficiency shown in FIG.
In FIG. 6, 600 is a source of DC (0, 20), DC (1, 20), DC (2, 20), and DC (3, 20) to be complemented, and 601 to 604 are the missing
欠損補完処理ブロック120による欠損補完処理が済み、第5のバッファ119に例えば図6に示す様態でデータが格納されると、IDCT処理ブロック121がそれらデータを順次読み出し、逆DCT処理をそれぞれ施す。そして、その結果を第6のバッファ122に書き込む。
When the missing complement processing by the missing
IDCT処理ブロック121による逆DCT処理は、送信装置100の冗長化処理ブロック107が付加した冗長データである、縦方向上下に隣接する8×8画素ブロックのDC成分を用いずに行う。そして、それら縦方向上下に隣接する8×8画素ブロックのDC成分が置かれている箇所に本来置かれている高周波AC成分は値0と見なして逆DCT処理を行う。そして、第6のバッファ122に格納されている復元された画像データは、画像出力インタフェース123により受信装置外部へ転送される。
The inverse DCT processing by the
以上のように本実施形態においては、送信データへの冗長データの挿入や、欠損発生時のデータの補完を、画像データの全般に対してリアルタイム性を損なうことなく、かつネットワーク帯域をいたずらに圧迫することなく行うことができる。 As described above, in the present embodiment, insertion of redundant data into transmission data and complementation of data in the event of loss occur without compromising real-time performance of the entire image data and pressing the network bandwidth unnecessarily. Can be done without.
(第2の実施形態)
本発明の第2の実施形態における画像伝送装置の概略構成を、図7に示すブロック図を参照しながら説明する。
本実施形態の画像伝送装置は、送信装置700と受信装置701とがネットワーク702を介して接続されている。送信装置700は、入力された画像データを圧縮符号化したものを、ネットワーク702を介して受信装置701に伝送する。そして、受信装置701は、伝送されてきた圧縮符号化された画像データを伸長復号化して出力する。
(Second Embodiment)
A schematic configuration of an image transmission apparatus according to the second embodiment of the present invention will be described with reference to a block diagram shown in FIG.
In the image transmission apparatus of this embodiment, a
送信装置700の構成について説明する。
703は画像入力インタフェースであり、送信するソース画像データを入力する。704は第1のバッファであり、画像入力インタフェース703が入力したソース画像データを格納する。705はDCT処理ブロックであり、第1のバッファ704に格納されたデータをDCT変換する。
A configuration of transmitting
706は第2のバッファであり、DCT処理ブロック705がDCT変換したデータを格納する。707は冗長化処理ブロックであり、第2のバッファ706に格納されているデータを用いて冗長化処理を行う。708は量子化処理ブロックであり、第2のバッファ706に格納されているデータに対して量子化処理を施す。709は符号化処理ブロックであり、量子化処理ブロック708が量子化したデータを符号化する。
710は第3のバッファであり、符号化処理ブロック709が符号化したデータを格納する。また、冗長化処理ブロック707が冗長化処理したデータを格納する。711はパケタイズ処理ブロックであり、第3のバッファ710に格納されているデータをパケット化する。712は送信インタフェースであり、パケタイズ処理ブロック711が生成したパケットをネットワーク702に送信する。
Reference numeral 710 denotes a third buffer, which stores data encoded by the
次に、受信装置701の構成について説明する。
713は受信インタフェースであり、ネットワーク702からパケットを受信する。714はデパケタイズ処理ブロックであり、受信インタフェース713が受信したパケットを展開する。
Next, the configuration of the receiving
A
715は第4のバッファであり、デパケタイズ処理ブロック714が展開したデータを格納する。716は復号化処理ブロックであり、第4のバッファ715に格納されているデータを復号化する。717は逆量子化処理ブロックであり、復号化処理ブロック716が復号化したデータを逆量子化する。718は欠損検出補完処理ブロックであり、第4のバッファ715に格納されているデータからパケットの欠損を検出し、それらの欠損に対して補完処理を行う。
719は第5のバッファであり、逆量子化処理ブロック717が逆量子化したデータを格納する。また、欠損検出補完処理ブロック718が欠損補完処理したデータを格納する。720はIDCT処理ブロックであり、第5のバッファ719に格納されているデータを逆DCT変換する。721は第6のバッファであり、IDCT処理ブロック720が逆DCT変換したデータを格納する。722は画像出力インタフェースであり、第6のバッファ721に格納されているデータを出力する。
以下、図7に示すブロック図における一連の処理について説明する。本実施形態においては、横方向に640画素、縦方向に480画素の画像を伝送する動作を例示する。
画像入力インタフェース703は、入力された画像データを第1のバッファ704に格納する。DCT処理ブロック705は、第1のバッファ704に格納されている画像データを8×8画素のブロック単位で順次読み出し、DCT変換を行い、DCT変換した結果のデータを第2のバッファ706に順次格納する。
Hereinafter, a series of processes in the block diagram shown in FIG. 7 will be described. In this embodiment, an operation of transmitting an image of 640 pixels in the horizontal direction and 480 pixels in the vertical direction is illustrated.
The
第2のバッファ706に格納される8×8画素ブロックのDCT変換処理結果のデータ配列は、第1の実施形態の図2に示すものと同じである。DCT処理ブロック705によるDCT変換処理が済み、図2に示す様態でDCT変換処理結果のデータが第2のバッファ706に格納されると、冗長化処理ブロック707が冗長化処理を開始し、量子化処理ブロック708が量子化処理を開始する。
The data array of the 8 × 8 pixel block DCT conversion processing result stored in the
冗長化処理ブロック707は、それぞれの8×8画素ブロックのDC成分を第2のバッファ706から読み出し、第3のバッファ710の所定の領域にコピーする。量子化処理ブロック708は、第2のバッファ706に格納されているデータを順次読み出し、量子化処理を施す。量子化処理が済んだデータは符号化処理ブロック709に渡され、符号化処理が施される。そして、符号化処理ブロック709により符号化されたデータは第3のバッファ710に格納される。
The
図8に、符号化処理ブロック709により符号化されたデータが第3のバッファ710に格納された時の状態を示す。
図8において、800は符号化処理ブロック709によって格納された符号化データ群であり、801は冗長化処理ブロック707によって格納されたDC成分データ群である。
FIG. 8 shows a state when the data encoded by the
In FIG. 8,
冗長化処理ブロック707による処理、及び符号化処理ブロック709による符号化処理が済み、第3のバッファ710において図8に示すような状態になると、パケタイズ処理ブロック711がパケタイズ処理を開始する。
When the processing by the
パケタイズ処理ブロック711は、第3のバッファ710からヘッダ情報を含む符号化データと、冗長化処理ブロック709によって格納された各8×8画素ブロックのDC成分のデータを順次読み出す。そして、画像の識別とその画像内の何番目のデータであるかが識別可能となるようなシーケンス番号、その他ネットワーク102上を伝送させるのに必要なヘッダ類を付加して、通信パケットを作成する。
The packetizing processing block 711 sequentially reads encoded data including header information from the third buffer 710 and DC component data of each 8 × 8 pixel block stored by the
このとき、符号化データはパケットのペイロード・データ部に包含させ、8×8画素ブロックのDC成分は通信用ヘッダ部の拡張領域に包含させる。その際、添え字(i,j)の8×8画素ブロックの符号化データをペイロード・データ部に包含するパケットには、8×8画素ブロックのDC(i,j−1)と、8×8画素ブロックのDC(i,j+1)を拡張ヘッダ領域に包含する。すなわち、ある8×8画素ブロックの符号化データを伝送するパケットには、縦方向上下に隣接する8×8画素ブロックのDC成分が含まれるようにする。 At this time, the encoded data is included in the payload data portion of the packet, and the DC component of the 8 × 8 pixel block is included in the extension region of the communication header portion. At this time, in the packet including the encoded data of the 8 × 8 pixel block of the subscript (i, j) in the payload data portion, DC (i, j−1) of the 8 × 8 pixel block and 8 × 8 × An extension header area includes DC (i, j + 1) of 8 pixel blocks. That is, a packet that transmits encoded data of a certain 8 × 8 pixel block includes DC components of 8 × 8 pixel blocks that are vertically adjacent in the vertical direction.
RTP(:Realtime Transport Protocol)を用いる場合を例示する。
RTPヘッダとして図9に示す情報が付加される。RTPヘッダ中のXフラグの値を1とすると、図9に示すRTP固定ヘッダの他に拡張ヘッダを付加することができる。RTPを用いる場合においては、この拡張ヘッダ部に各8×8画素ブロックのDC成分を包含させる。
The case where RTP (: Realtime Transport Protocol) is used is illustrated.
Information shown in FIG. 9 is added as an RTP header. If the value of the X flag in the RTP header is 1, an extension header can be added in addition to the RTP fixed header shown in FIG. In the case of using RTP, this extension header part includes the DC components of each 8 × 8 pixel block.
パケタイズ処理ブロック711が作成するパケットは、図10に示すようなものとなる。
図10において、1000はIPヘッダ部であり、1001はUDPヘッダ部である。1002はRTP固定ヘッダ部であり、1003はRTP拡張ヘッダ部である。また、1004はペイロード・データ部である。そして、1005〜1007はペイロード・データ部1004に含まれる符号化データ群であり、1008〜1013はRTP拡張ヘッダ部1003に含まれるDC成分データ群である。
The packet created by the
In FIG. 10, 1000 is an IP header portion, and 1001 is a UDP header portion.
パケタイズ処理ブロック711は、通信パケットを作成すると、順次それらパケットを送信インタフェース712に渡す。送信インタフェース712は、渡されたパケットをネットワーク702に送信する。
When the
送信装置700から送信されたパケットは、ネットワーク702上を受信装置701に伝送される。受信インタフェース713は、ネットワーク702からパケットを受信し、受信したパケットをデパケタイズ処理ブロック714に渡す。デパケタイズ処理ブロック714は、パケット中のシーケンス番号を解釈することで新たな画像のデータ伝送が開始されたことを検出すると、第4のバッファ715の領域を確保し、確保した領域の初期化を行う。
A packet transmitted from the
デパケタイズ処理ブロック714は、渡されたパケットにおける通信エラー発生の有無のチェックを行う。このチェックはCRC等の手法を用いる。通信エラーの発生が検出されないパケットは、パケット中のペイロード・データ部1004とRTP拡張ヘッダ部1003が第4のバッファ715にそれぞれ格納される。
The
それぞれのデータの格納は、パケット中のシーケンス番号に対応したアドレスに対してなされる。第4のバッファ715には8×8画素ブロックの添え字(i,j)の順で、ペイロード・データ部1004に含まれていた符号化データと、RTP拡張ヘッダ部1003に含まれていたDC成分とが並ぶこととなる。なお、通信エラーの発生が検出されたパケットは、この時点で破棄される。
Each data is stored in an address corresponding to a sequence number in the packet. The
復号化処理ブロック716は、第4のバッファ715から符号化データを順次読み出し、復号化を行う。復号化されたデータは逆量子化処理ブロック717に渡され、逆量子化処理ブロック717は逆量子化処理を行う。そして、逆量子化処理を施されたデータは、第5のバッファ719に格納される。
The
第4のバッファ715で初期化されたままで残されているデータについては、復号化処理ブロック716による処理、及び逆量子化処理ブロック717による処理は行わない。パケットを受信し、符号化データが第4のバッファ715に格納される度に、複合化処理ブロック716の処理が起動し、引き続き逆量子化処理ブロック717の処理が起動する。
For the data that remains initialized in the
一方、受信インタフェース713が該画像データを含むパケットの受信を開始してから一定時間が経過すると、欠損検出補完処理ブロック718が動作を開始する。第4のバッファ715には8×8画素ブロックの符号化されたデータとDC成分とが、添え字(i,j)の順で格納されている。通信エラーが検出され破棄されたパケットに含まれるデータ、及び通信遅滞により到着が遅れているパケットに含まれるデータに対応する第4のバッファ715に格納されている箇所は、初期化されたままで残されている。
On the other hand, when a certain period of time has elapsed since the
欠損検出補完処理ブロック718は、1パケット分単位で初期化されたまま残されている箇所を見つけ、それらデータを包含していたパケットが欠損したことを認識し、補完処理を開始する。
The missing detection
添え字(i、j)の8×8画素ブロックのデータ補完は、添え字(i,j−1)の8×8画素ブロックの符号化データが含まれていたパケット、または添え字(i,j+1)の8×8画素ブロックの符号化データが含まれていたパケットのRTP拡張ヘッダ部1003に含まれていた、第4のバッファ715中の添え字(i,j)の8×8画素ブロックのDC成分を、第5のバッファ719中の添え字(i,j)の8×8画素ブロックのDC成分が本来あるべき箇所にコピーする。そして、AC成分には値0を書き込むことで行う。
Data supplementation of the 8 × 8 pixel block of the subscript (i, j) is performed by using a packet including the encoded data of the 8 × 8 pixel block of the subscript (i, j−1), or the subscript (i, j). j + 1) 8 × 8 pixel block of subscript (i, j) in the
図11は、本実施形態における補完処理を例示する図である。
図11において、図11(a)は第4のバッファ715の状態を示し、図11(b)は補完処理前の第5のバッファ719の状態を示し、図11(c)は補完処理後の第5のバッファ719の状態を示す。
FIG. 11 is a diagram exemplifying complementing processing in the present embodiment.
11A shows the state of the
図11(a)に示す第4のバッファ715の状態を見ることにより、欠損検出補完処理ブロック718は、添え字(i,j)が(0,22)、(1,22)、(2,22)、及び(3,22)の8×8画素ブロックの符号化データが到着しなかったことを検知する。
By looking at the state of the
図11(a)において、1100〜1103は「無効」と記されている領域であり、初期化された状態のまま残っている箇所である。復号化処理ブロック716及び逆量子化処理ブロック717が処理を行うことで、欠損検出補完処理ブロック718による補完処理前の第5のバッファ719の状態は、図11(b)に示すようになる。
In FIG. 11A,
添え字(i,j)が(0,22)、(1,22)、(2,22)、及び(3,22)の4つの8×8画素ブロックについては、復号化処理ブロック716と逆量子化処理ブロック717による処理が行われない。このため、領域1104〜1107には無効なデータが並んでいる。欠損検出補完処理ブロック718は、第4のバッファ715における添え字(i,j)が(0,22)、(1,22)、(2,22)、及び(3,22)の8×8画素ブロックのDC成分1108を、第5のバッファ719の該当箇所にコピーする。AC成分の値は全て0とする。
The four 8 × 8 pixel blocks whose subscripts (i, j) are (0,22), (1,22), (2,22), and (3,22) are opposite to the
このようにすることにより、第5のバッファ719は図11(c)に示すような状態となる。1109〜1112は、欠損検出補完処理ブロック718によって補完されたデータ群である。
By doing so, the
欠損検出補完処理ブロック718による欠損補完処理が済み、第5のバッファ719にデータが格納されると、IDCT処理ブロック720がそれらデータを順次読み出し、逆DCT処理をそれぞれ施す。そして、その結果を第6のバッファ721に書き込む。第6のバッファ721に格納された復元された画像データは、画像出力インタフェース722により受信装置701外部へ転送される。
When the defect complementation processing by the defect detection
以上のように本実施形態においては、送信データへの冗長データの挿入や、欠損発生時のデータの補完を、画像データの全般に対してリアルタイム性を損なうことなく、かつネットワーク帯域をいたずらに圧迫することなく行うことができる。 As described above, in the present embodiment, insertion of redundant data into transmission data and complementation of data in the event of loss occur without compromising real-time performance of the entire image data and pressing the network bandwidth unnecessarily. Can be done without.
(本発明に係る他の実施形態)
前述した本発明の実施形態における画像伝送装置を構成する各手段、並びに画像伝送方法の各工程は、コンピュータのRAMやROMなどに記憶されたプログラムが動作することによって実現できる。このプログラム及び前記プログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体は本発明に含まれる。
(Other embodiments according to the present invention)
Each means constituting the image transmission apparatus and each step of the image transmission method in the embodiment of the present invention described above can be realized by operating a program stored in a RAM or ROM of a computer. This program and a computer-readable recording medium recording the program are included in the present invention.
また、本発明は、例えば、システム、装置、方法、プログラムもしくは記録媒体等としての実施形態も可能であり、具体的には、複数の機器から構成されるシステムに適用してもよいし、また、一つの機器からなる装置に適用してもよい。 Further, the present invention can be implemented as, for example, a system, apparatus, method, program, or recording medium. Specifically, the present invention may be applied to a system including a plurality of devices. The present invention may be applied to an apparatus composed of a single device.
なお、本発明は、前述した実施形態の機能を実現するソフトウェアのプログラムを、システムまたは装置に直接、または遠隔から供給する。そして、そのシステムまたは装置のコンピュータが前記供給されたプログラムコードを読み出して実行することによっても達成される場合を含む。 Note that the present invention supplies a software program that implements the functions of the above-described embodiments directly or remotely to a system or apparatus. This includes the case where the system or the computer of the apparatus is also achieved by reading and executing the supplied program code.
したがって、本発明の機能処理をコンピュータで実現するために、前記コンピュータにインストールされるプログラムコード自体も本発明を実現するものである。つまり、本発明は、本発明の機能処理を実現するためのコンピュータプログラム自体も含まれる。 Accordingly, since the functions of the present invention are implemented by computer, the program code installed in the computer also implements the present invention. In other words, the present invention includes a computer program itself for realizing the functional processing of the present invention.
その場合、プログラムの機能を有していれば、オブジェクトコード、インタプリタにより実行されるプログラム、OSに供給するスクリプトデータ等の形態であってもよい。 In that case, as long as it has the function of a program, it may be in the form of object code, a program executed by an interpreter, script data supplied to the OS, and the like.
プログラムを供給するための記録媒体としては、例えば、フロッピー(登録商標)ディスク、ハードディスク、光ディスク、光磁気ディスクなどがある。さらに、MO、CD−ROM、CD−R、CD−RW、磁気テープ、不揮発性のメモリカード、ROM、DVD(DVD−ROM、DVD−R)などもある。 Examples of the recording medium for supplying the program include a floppy (registered trademark) disk, a hard disk, an optical disk, and a magneto-optical disk. Further, there are MO, CD-ROM, CD-R, CD-RW, magnetic tape, nonvolatile memory card, ROM, DVD (DVD-ROM, DVD-R) and the like.
その他、プログラムの供給方法としては、クライアントコンピュータのブラウザを用いてインターネットのホームページに接続する方法がある。そして、前記ホームページから本発明のコンピュータプログラムそのもの、もしくは圧縮され自動インストール機能を含むファイルをハードディスク等の記録媒体にダウンロードすることによっても供給できる。 As another program supply method, there is a method of connecting to a homepage on the Internet using a browser of a client computer. The computer program itself of the present invention or a compressed file including an automatic installation function can be downloaded from the homepage by downloading it to a recording medium such as a hard disk.
また、本発明のプログラムを構成するプログラムコードを複数のファイルに分割し、それぞれのファイルを異なるホームページからダウンロードすることによっても実現可能である。つまり、本発明の機能処理をコンピュータで実現するためのプログラムファイルを複数のユーザに対してダウンロードさせるWWWサーバも、本発明に含まれるものである。 It can also be realized by dividing the program code constituting the program of the present invention into a plurality of files and downloading each file from a different homepage. That is, a WWW server that allows a plurality of users to download a program file for realizing the functional processing of the present invention on a computer is also included in the present invention.
また、その他の方法として、本発明のプログラムを暗号化してCD−ROM等の記録媒体に格納してユーザに配布し、所定の条件をクリアしたユーザに対し、インターネットを介してホームページから暗号化を解く鍵情報をダウンロードさせる。そして、その鍵情報を使用することにより暗号化されたプログラムを実行してコンピュータにインストールさせて実現することも可能である。 As another method, the program of the present invention is encrypted, stored in a recording medium such as a CD-ROM, distributed to users, and encrypted from a homepage via the Internet to users who have cleared predetermined conditions. Download the key information to be solved. It is also possible to execute the encrypted program by using the key information and install the program on a computer.
また、コンピュータが、読み出したプログラムを実行することによって、前述した実施形態の機能が実現される。さらに、そのプログラムの指示に基づき、コンピュータ上で稼動しているOSなどが、実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現され得る。 Further, the functions of the above-described embodiments are realized by the computer executing the read program. Furthermore, based on the instructions of the program, an OS or the like running on the computer performs part or all of the actual processing, and the functions of the above-described embodiments can be realized by the processing.
さらに、その他の方法として、まず記録媒体から読み出されたプログラムが、コンピュータに挿入された機能拡張ボードやコンピュータに接続された機能拡張ユニットに備わるメモリに書き込まれる。そして、そのプログラムの指示に基づき、その機能拡張ボードや機能拡張ユニットに備わるCPUなどが実際の処理の一部または全部を行い、その処理によっても前述した実施形態の機能が実現される。 As another method, the program read from the recording medium is first written in a memory provided in a function expansion board inserted into the computer or a function expansion unit connected to the computer. Then, based on the instructions of the program, the CPU or the like provided in the function expansion board or function expansion unit performs part or all of the actual processing, and the functions of the above-described embodiments are also realized by the processing.
100 送信装置
101 受信装置
102 ネットワーク
103 画像入力インタフェース
104 第1のバッファ
105 DCT処理ブロック
106 第2のバッファ
107 冗長化処理ブロック
108 量子化処理ブロック
109 符号化処理ブロック
110 第3のバッファ
111 パケタイズ処理ブロック
112 送信インタフェース
113 受信インタフェース
114 デパケタイズ処理ブロック
115 第4のバッファ
116 欠損検出処理ブロック
117 復号化処理ブロック
118 逆量子化処理ブロック
119 第5のバッファ
120 欠損補完処理ブロック
121 IDCT処理ブロック
122 第6のバッファ
123 画像出力インタフェース
DESCRIPTION OF
Claims (11)
圧縮符号化過程のDCT変換処理結果の高周波成分を冗長データで置換する置換手段を有する画像送信装置と、
データの欠損を検出した場合に、前記冗長データを用いて補完処理を行う補完手段を有する画像受信装置とを備えたことを特徴とする画像伝送装置。 An image transmission apparatus that compresses and encodes image data and transmits / receives the image data,
An image transmission device having a replacement means for replacing the high-frequency component of the DCT conversion processing result of the compression encoding process with redundant data;
An image transmission apparatus comprising: an image receiving apparatus having a complementing unit that performs a complementing process using the redundant data when data loss is detected.
前記画像受信装置は、前記画像データをネットワークから入力する画像入力手段と、前記画像データの欠損を検出する検出手段と、前記画像データの欠損を補完する欠損補完手段と、前記画像データを復号伸長する復号伸長手段と、前記画像データを出力する画像出力手段とを有することを特徴とする請求項1に記載の画像伝送装置。 The image transmitting apparatus includes an input unit that inputs the image data, a compression encoding unit that compresses and encodes the image data, an adding unit that adds redundant information to the image data, and the image data to a network. Output means for outputting,
The image receiving device includes: an image input unit that inputs the image data from a network; a detection unit that detects a loss of the image data; a loss complementation unit that complements the loss of the image data; and a decoding / decompression of the image data The image transmission apparatus according to claim 1, further comprising: a decoding / decompressing unit that performs image output, and an image output unit that outputs the image data.
前記付加手段は、前記記憶手段で冗長データを付加することを特徴とする請求項2または3に記載の画像伝送装置。 The compression encoding means temporarily stores the data of the DCT conversion processing result in the storage means,
4. The image transmission apparatus according to claim 2, wherein the adding unit adds redundant data by the storage unit.
前記画像送信装置における通信パケットの生成時に冗長データを拡張領域に格納し、前記画像受信装置においてデータの欠損を検出した場合に、前記冗長データを用いて補完処理を行うことを特徴とする画像伝送装置。 An image transmission apparatus including an image transmission apparatus that compresses and encodes image data and transmits the image data to a network, and an image reception apparatus that receives the compression-encoded image data.
Image transmission characterized in that redundant data is stored in an extension area when generating a communication packet in the image transmission device, and complementing processing is performed using the redundant data when data loss is detected in the image reception device apparatus.
前記画像受信装置は、前記画像データをネットワークから入力する画像入力手段と、前記画像データの欠損を検出する検出手段と、前記画像データの欠損を補完する補完手段と、前記画像データを復号伸長する復号伸長手段と、前記画像データを出力する画像出力手段とを有することを特徴とする請求項5に記載の画像伝送装置。 The image transmitting apparatus includes an input unit that inputs the image data, a compression encoding unit that compresses and encodes the image data, an adding unit that adds redundant information to the image data, and the image data to a network. Output means for outputting,
The image receiving device includes an image input unit that inputs the image data from a network, a detection unit that detects a loss of the image data, a complement unit that complements the loss of the image data, and a decoding and decompression of the image data. 6. The image transmission apparatus according to claim 5, further comprising a decoding / decompression unit and an image output unit that outputs the image data.
前記付加手段は、前記記憶手段で前記冗長データを生成し、前記冗長データを通信パケットの生成手段に渡すことを特徴とする請求項6乃至8の何れか1項に記載の画像伝送装置。 The compression encoding means temporarily stores the data of the DCT conversion processing result in the storage means,
9. The image transmission apparatus according to claim 6, wherein the adding unit generates the redundant data in the storage unit and passes the redundant data to a communication packet generating unit.
画像送信装置において、圧縮符号化過程のDCT変換処理結果の高周波成分を冗長データで置換する置換工程と、
画像受信装置において、データの欠損を検出した場合に前記冗長データを用いて補完処理を行う補完工程とを備えたことを特徴とする画像伝送方法。 In an image transmission method in which image data is compressed and encoded and transmitted / received,
In the image transmission device, a replacement step of replacing the high-frequency component of the DCT conversion processing result in the compression encoding process with redundant data;
An image transmission method comprising: a complementing step of performing a complementing process using the redundant data when data loss is detected in an image receiving device.
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