JP2010124369A - Frame interpolation device, image encoder, and image decoder - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、フレーム補間装置、画像符号化装置、および画像復号装置に関し、より詳細には、動画像を表示する時に、符号化されたフレームの他に符号化されていないフレームを補間することで、単位時間当たりに表示可能なフレーム数を増加させることを可能とするフレーム補間装置、画像符号化装置、および画像復号装置に関する。 The present invention relates to a frame interpolation device, an image encoding device, and an image decoding device, and more specifically, by interpolating a non-encoded frame in addition to an encoded frame when displaying a moving image. The present invention relates to a frame interpolation device, an image encoding device, and an image decoding device that can increase the number of frames that can be displayed per unit time.
携帯電話やデジタルビデオカメラ(DVC)で撮影した動画像を記録媒体に記録する際には、動画像における時間方向の高い相関性を利用してインター予測符号化することで、動画像の膨大なデータ量を削減して記録媒体に記録させるようにしている。そして記録媒体に記録した符号化データは、動画像の記録を行った自端末装置で再生・表示を行うのみならず、その記録媒体をプレーヤに挿入して再生画像をテレビに表示させたり、あるいは自端末で再生した動画像を各種インターフェースを介してテレビに転送し、テレビにて再生画像を表示させるようにしている。このとき、特に携帯電話で撮影する場合には圧縮率が高いため、全てのフレームを符号化せずにフレームスキップして符号化することがある。 When recording a moving image taken by a mobile phone or a digital video camera (DVC) on a recording medium, inter prediction coding is performed using high correlation in the time direction in the moving image. The amount of data is reduced and recorded on a recording medium. The encoded data recorded on the recording medium is not only reproduced / displayed by the terminal device that recorded the moving image, but also inserted in the player to display the reproduced image on the television, or A moving image reproduced on the terminal is transferred to a television via various interfaces, and the reproduced image is displayed on the television. At this time, particularly when shooting with a mobile phone, the compression rate is high, so that all frames may be skipped and encoded without being encoded.
また、近年、テレビの出荷数の大部分を占める液晶テレビでは、FRC(Frame Rate Conversion)等により、液晶パネルを120Hzで駆動させ表示フレーム数を増加させて高画質化する技術が実施されている。そのため、撮影した動画像を再生する時に、符号化されたフレームだけでなく、符号化フレームを再生した復号フレームから補間フレームを生成することで、表示に必要なフレームを確保することが行われる。 In recent years, liquid crystal televisions, which account for the majority of TV shipments, have been implemented with a technique for improving the image quality by driving the liquid crystal panel at 120 Hz and increasing the number of display frames by FRC (Frame Rate Conversion) or the like. . For this reason, when a captured moving image is reproduced, not only the encoded frame but also an interpolation frame is generated from a decoded frame obtained by reproducing the encoded frame, thereby securing a frame necessary for display.
このようなフレーム補間技術に関し、例えば、特許文献1には、 動きの異なる複数被写体が存在する場合でも、精度のよいフレーム補間を簡単な補間方法および装置で実現することを目的としたフレーム補間技術が開示されている。ここでは、まず領域分割部により、復号対象小ブロックの動き補償フレーム間差分絶対値を画素毎に閾値と比較し、閾値より小さい画素の第1の領域と大きい画素の第2の領域に分割する。補間値演算部は第1の領域の画素値と参照ブロック中の対応画素値を平均して補間フレームを構成する。補間値演算部は、第2の領域の復号対象フレームでの遮蔽・出現を判定し、復号対象ブロック又は参照ブロックの対応領域の一方を基準領域とし、基準領域が属しないフレームを再探索参照フレームとする。次いで基準領域と再探索参照フレーム間で求めた第2の動きベクトルの1/2から定まる再探索参照フレームの画素値を補間フレームの第2の領域にコピーして補間フレームを構成する。 With regard to such a frame interpolation technique, for example, Patent Document 1 discloses a frame interpolation technique for realizing accurate frame interpolation with a simple interpolation method and apparatus even when a plurality of subjects having different motions exist. Is disclosed. Here, first, the area dividing unit compares the motion compensation interframe difference absolute value of the small block to be decoded with a threshold value for each pixel, and divides it into a first area of pixels smaller than the threshold value and a second area of larger pixels. . The interpolation value calculation unit averages the pixel values in the first area and the corresponding pixel values in the reference block to form an interpolation frame. The interpolation value calculation unit determines occlusion / appearance in the decoding target frame in the second area, sets one of the decoding target block or the corresponding area of the reference block as a reference area, and re-searches reference frames that do not belong to the reference area And Next, the pixel value of the re-search reference frame determined from ½ of the second motion vector obtained between the reference region and the re-search reference frame is copied to the second region of the interpolation frame to form an interpolation frame.
図5および図6は、フレーム補間を実現する従来の画像符号化装置および画像復号・表示装置の構成例をそれぞれ示すブロック図である。図5および図6において、30は画像符号化装置、40は画像復号・表示装置、301は動画像を撮影するカメラ、302は動画像を符号化するエンコーダ、303はエンコーダ302から出力される符号化データを復号するデコーダ、305はデコーダで復号された復号フレームと動きベクトルとからフレームを補間するフレーム補間部、306はフレーム補間に用いる動きベクトルを検出する動きベクトル検出部、304はデコーダ303から出力される復号フレームと、フレーム補間部305で生成された補間フレームを表示する表示部である。
5 and 6 are block diagrams respectively showing configuration examples of a conventional image encoding device and image decoding / display device that realize frame interpolation. 5 and 6, 30 is an image encoding device, 40 is an image decoding / display device, 301 is a camera that captures moving images, 302 is an encoder that encodes moving images, and 303 is a code output from the
まず図5の構成例では、画像復号・表示装置40は、デコーダ303で復号された動きベクトルをフレーム補間部305に出力し、フレーム補間部305にて、符号化データに含まれる動きベクトルを用いて補間フレームを生成している。一方、図6の構成例では、画像復号・表示装置40は、動きベクトル検出部306により、デコーダ303から出力される復号フレームを用いて新たに動きベクトルを検出し、検出した動きベクトルをフレーム補間部305に出力する。フレーム補間部305では、その動きベクトルを用いて補間フレームを生成する。
First, in the configuration example of FIG. 5, the image decoding /
ここで、動画像のエンコーダ、デコーダの方式としては、MPEG(Moving Picture Experts Group)−1、MPEG−2、MPEG−4 AVC(Advanced Video Coding)、VC1、VP8等様々な方式があるが、上記画像符号化装置30のエンコーダ302、および画像復号・表示装置40のデコーダ303ではいずれの方式を用いても構わない。
Here, there are various methods such as MPEG (Moving Picture Experts Group) -1, MPEG-2, MPEG-4 AVC (Advanced Video Coding), VC1, and VP8 as a method of moving image encoder and decoder. Any method may be used for the
図7は、補間フレームの従来の一般的な生成方法を説明するための図である。ここでは、2枚の復号フレームの時間的に真ん中に位置する補間フレームを生成する例を示している。内挿する補間フレーム上のブロックは、復号フレーム(2)の各ブロックと、これに対応する復号フレーム(1)のブロックを結ぶ動きベクトルの1/2の場所に位置する。これは等速運動を仮定してのことである。このブロックを、対応する復号フレーム(1)と復号フレーム(2)のブロックの各画素の平均値により生成する。あるいは、復号フレーム(1)または復号フレーム(2)のいずれかのブロックの画素値で生成する。ここで用いる動きベクトルは、前述のように符号化データに含まれるインター予測に使用される動きベクトルを用いてもよいし、復号フレーム(1)および復号フレーム(2)から動きベクトル検出部306で新たに検出した動きベクトルを用いてもよい。
上記のようなフレーム補間の処理においては、実際の動きと異なる動きベクトルを用いてフレームを内挿すると画質劣化の原因となる。従って正確な動きベクトルを求めることは、画質を高める上で非常に大きな課題である。しかしながら、従来では以下のような要因により正確な動きベクトルを得ることが難しい、という問題がある。
(1)動画像の符号化処理で用いる動きベクトルは、レート歪が最適になるように求められており、必ずしも物体の動きを正確に反映する必要はない。
(2)復号側で動きベクトルを検出する場合、符号化による劣化が大きいと、2枚の復号フレームを用いて正確な動きベクトルを求めることは難しい。
(3)2枚の復号フレーム間の正確な動きベクトルが検出できたとしても、物体が等速運動をしていると仮定して補間フレームを内挿するため、物体が等速運動を行っていない場合には、補間フレーム上の正しい内挿位置が求められない。
In the frame interpolation process as described above, if a frame is interpolated using a motion vector different from the actual motion, the image quality is deteriorated. Therefore, obtaining an accurate motion vector is a very big problem in improving image quality. However, conventionally, there is a problem that it is difficult to obtain an accurate motion vector due to the following factors.
(1) The motion vector used in the moving image encoding process is determined so that the rate distortion is optimal, and does not necessarily reflect the motion of the object accurately.
(2) When a motion vector is detected on the decoding side, it is difficult to obtain an accurate motion vector using two decoded frames if deterioration due to encoding is large.
(3) Even if an accurate motion vector between two decoded frames can be detected, the interpolation frame is interpolated on the assumption that the object is moving at a constant speed, so that the object is moving at a constant speed. If not, a correct interpolation position on the interpolation frame cannot be obtained.
一方、カメラの撮像素子の性能向上により、高フレームレートの動画像を取得することができるようになってきた。
本発明は、上述のごとき実情に鑑みてなされたもので、簡単な処理および構成によって正確な動きベクトルを求め、その動きベクトルを使用して補間フレームを生成することで高画質の動画像を生成できるようにしたフレーム補間装置、画像符号化装置、および画像復号装置を提供することを目的とする。
On the other hand, it has become possible to acquire a high frame rate moving image by improving the performance of the imaging element of the camera.
The present invention has been made in view of the above-described circumstances, and obtains an accurate motion vector by a simple process and configuration, and generates an interpolated frame using the motion vector to generate a high-quality moving image. An object of the present invention is to provide a frame interpolation device, an image encoding device, and an image decoding device which can be used.
上記課題を解決するために、本発明の第1の技術手段は、画像を撮影するカメラと、カメラで撮影した画像を符号化する画像符号化部と、カメラで撮影した画像の動きベクトルを符号化する動きベクトル符号化部と、画像符号化部で符号化した画像を復号して出力する画像復号部と、動きベクトル符号化部で符号化された動きベクトルを復号する動きベクトル復号部と、画像復号部から出力された復号フレームと動きベクトル復号部から出力された動きベクトルとから、補間フレームを生成するフレーム補間部とを有することを特徴としたものである。 In order to solve the above problems, a first technical means of the present invention encodes a camera that captures an image, an image encoding unit that encodes an image captured by the camera, and a motion vector of the image captured by the camera. A motion vector encoding unit, an image decoding unit that decodes and outputs an image encoded by the image encoding unit, a motion vector decoding unit that decodes a motion vector encoded by the motion vector encoding unit, It has a frame interpolation unit that generates an interpolation frame from the decoded frame output from the image decoding unit and the motion vector output from the motion vector decoding unit.
第2の技術手段は、第1の技術手段において、カメラが、撮影した画像のフレームの動きベクトルを検出する動きベクトル検出部を有し、動きベクトル符号化部は、動きベクトル検出部で検出した動きベクトルを符号化して出力することを特徴としたものである。 According to a second technical means, in the first technical means, the camera has a motion vector detecting unit that detects a motion vector of a frame of the captured image, and the motion vector encoding unit is detected by the motion vector detecting unit. It is characterized in that a motion vector is encoded and output.
第3の技術手段は、第2の技術手段において、カメラが、撮影した画像を符号化するために画像符号化部に出力する出力フレームと、画像符号化部に出力することなく、動きベクトル検出部に入力させる非出力フレームとを切り換える切替部を有し、動きベクトル検出部は、非出力フレームと出力フレームとを入力し、非出力フレームに関する動きベクトルを検出して、動きベクトル符号化部に出力することを特徴としたものである。 According to a third technical means, in the second technical means, the camera outputs an output frame to the image encoding unit to encode the captured image, and detects a motion vector without outputting to the image encoding unit. A switching unit that switches between non-output frames to be input to the unit, and the motion vector detection unit inputs the non-output frame and the output frame, detects a motion vector related to the non-output frame, and It is characterized by outputting.
第4の技術手段は、画像を撮影するカメラと、カメラで撮影した画像を符号化する画像符号化部と、カメラで撮影した画像の動きベクトルを符号化する動きベクトル符号化部とを備え、画像符号化部と動きベクトル符号化部とでそれぞれ符号化した画像および動きベクトルを別々に出力することを特徴としたものである。 The fourth technical means includes a camera that captures an image, an image encoding unit that encodes an image captured by the camera, and a motion vector encoding unit that encodes a motion vector of the image captured by the camera, The image and motion vector encoded by the image encoding unit and the motion vector encoding unit are output separately, respectively.
カメラで撮影した画像の符号化された画像および符号化された動きベクトルを入力する手段と、符号化された画像を復号して出力する画像復号部と、符号化された動きベクトルを復号する動きベクトル復号部と、画像復号部から出力された復号フレームと前記動きベクトル復号部から出力された動きベクトルとから、補間フレームを生成するフレーム補間部とを有することを特徴としたものである。 Means for inputting an encoded image and an encoded motion vector of an image captured by a camera, an image decoding unit for decoding and outputting the encoded image, and a motion for decoding the encoded motion vector The image processing apparatus includes a vector decoding unit, and a frame interpolation unit that generates an interpolation frame from the decoded frame output from the image decoding unit and the motion vector output from the motion vector decoding unit.
本発明によれば、簡単な処理および構成によって正確な動きベクトルを求め、その動きベクトルを使用して補間フレームを生成することで高画質の動画像を生成できるようにしたフレーム補間装置、画像復号装置、及び画像符号化装置を提供することができる。特に高フレームレートの動画像を用いて、補間フレームの生成に必要な動きベクトルを符号化側で検出するため、正確な動きベクトルを使った精度のよいフレーム補間が可能になる。 According to the present invention, a frame interpolation device and an image decoding device that can generate an accurate motion vector by a simple process and configuration and generate an interpolated frame using the motion vector to generate a high-quality moving image. An apparatus and an image encoding apparatus can be provided. In particular, since a motion vector necessary for generating an interpolation frame is detected on the encoding side using a high frame rate moving image, accurate frame interpolation using an accurate motion vector becomes possible.
以下、添付された図面を参照して、本発明の実施形態について説明する。
図1は、本発明によるフレーム補間装置の一実施形態を説明するための画像符号化装置および画像復号・表示装置の構成を示すブロック図である。本発明に係るフレーム補間装置の実施形態は、動画像を符号化する画像符号化装置10と、画像復号・表示装置20とから構成される。画像符号化装置10は、カメラ101、エンコーダ102、動きベクトル検出部106、動きベクトル符号化部107を有している。また、画像符号化装置10は、本発明の画像符号化装置の実施形態に相当し、画像復号・表示装置20は、本発明の画像復号装置の実施形態に相当するものである。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image encoding device and an image decoding / display device for explaining an embodiment of a frame interpolation device according to the present invention. The embodiment of the frame interpolation apparatus according to the present invention includes an
エンコーダ102は、本発明の画像符号化部に相当するもので、カメラ101から出力された画像を符号化し、画像復号・表示装置20のデコーダ103に出力する。本実施形態では、エンコーダ102に出力される画像は、後述するカメラ101のスイッチ202で切り替えられて出力されたもので、カメラ101で撮影された画像のうちから出力フレームとして選択されたものである。エンコーダ102は、従来の技術と同じ構成を持つものであるため、その説明を省略する。
The
カメラ101は、高フレームレートで動画像を撮影し、動画像と動きベクトルを出力する。このカメラ101は、動きベクトルを出力するため、その内部に動きベクトル検出部106を備える。動きベクトル符号化部107は、カメラ101から出力された動きベクトルを符号化し、画像復号・表示装置に出力する。このとき動きベクトルは、カメラ101で撮影された動画像とは別に符号化される。動きベクトルの符号化方式としては、動画像データの符号化に一般的に用いられる方式を適用できる。例えば、動きベクトルとその予測ベクトルとの差分値を可変長符号化するものであってもよいし、その他の方式を適宜使用してもよい。
The
図1に示すように、動きベクトル符号化部107から出力された動きベクトルの符号化データは、動画像の符号化データとは別に画像復号・表示装置20に送られる。また、動画像の符号化データと動きベクトルの符号化データを図示しない記録媒体に記録するようにしてもよい。記録媒体に記憶した動画像の符号化データと動きベクトルの符号化データとを画像復号・表示装置20で読み出すことにより、画像符号化装置10から直接にこれら符号化データを画像復号・表示装置20に出力したときと同様の処理を実行することができる。
As shown in FIG. 1, the encoded motion vector data output from the motion
動画像の符号化方式には、前述のように複数の方式があって一本化されていない。しかしながら、本発明に係る実施形態のように、動画像の符号化とは別に動きベクトルを符号化することにより、商品やアプリケーションの規格によって動画像の符号化方式が決められていても、動きベクトルの符号化はその影響を受けることはない。 As described above, there are a plurality of moving image encoding methods, and they are not unified. However, as in the embodiment according to the present invention, by encoding a motion vector separately from the encoding of the moving image, even if the encoding method of the moving image is determined by the product or application standard, the motion vector Is not affected by this encoding.
図2は、カメラ101のさらに詳細な構成例を説明するための図である。カメラ101内には、高速データ出力が可能な撮像素子201が備えられている。撮像素子201は、例えば通常の動画像の2倍のフレームレートで撮影が可能であるものとする。近年、民生用でも高速度カメラが商品化され、高フレームレート対応の撮像素子も数多く出回っている。以降の説明では、符号化する動画像のフレームレートを30fps(Frames Per Second)とし、撮像素子201ではその2倍の60fpsで撮影を行うものとする。
FIG. 2 is a diagram for explaining a more detailed configuration example of the
図3は、カメラの撮像素子の出力フレームと、カメラから出力される出力フレームおよび動きベクトルとを説明するための図である。図3(A)は、カメラ101の撮像素子201が60fpsで撮影した動画像を、1フレーム毎に時間方向に示したものである。
図3(B)はカメラから出力される出力フレームおよび動きベクトルを示す図で、カメラ101で撮影された60fpsの動画像は、カメラ101から出力する出力フレーム(実線にて示す)と、カメラ101からは出力しない非出力フレーム(点線にて示す)に分けられる。カメラ101では、カメラ101から出力しない非出力フレームを表現するため、代わりに動きベクトルを出力する。
FIG. 3 is a diagram for explaining an output frame of an image sensor of the camera, an output frame and a motion vector output from the camera. FIG. 3A shows a moving image captured by the
FIG. 3B is a diagram illustrating an output frame and a motion vector output from the camera. A 60 fps moving image captured by the
ここではまず、カメラ101では、撮像素子201で撮像した動画像をスイッチ(切替部)202によって出力フレーム(30fps)と非出力フレーム(30fps)に分けて、それぞれを動きベクトル検出部106に入力させる。動きベクトル検出部106では、ブロック分割した各ブロックの動きを、ブロックマッチングや勾配法を用いて検索し、非出力フレームの動きベクトルを求める。
Here, first, in the
図4は、上記の出力フレームと非出力フレームとの間の動きベクトルを求める方法を説明するための図である。出力フレームと非出力フレームとの間の動きベクトルを求める方法としては、図4(A)および図4(B)に示す2つの方法を適用できる。
図4(A)の方法では、非出力フレームをブロック分割し、各ブロックに対応する出力フレームの位置を動きベクトルとして求めるようにしている。また。図4(B)の方法では、出力フレームをブロック分割し、各ブロックに対応する非出力フレームの位置を動きベクトルとして求めるようにしている。
上記の例では、非出力フレームと、その前後2枚の出力フレームとの動きベクトルを各々求めているが、非出力フレームの前あるいは後のいずれか一方のみの非出力フレームの動きベクトルを求めるようにしてもよい。
FIG. 4 is a diagram for explaining a method of obtaining a motion vector between the output frame and the non-output frame. As a method for obtaining a motion vector between an output frame and a non-output frame, two methods shown in FIGS. 4A and 4B can be applied.
In the method of FIG. 4A, a non-output frame is divided into blocks, and the position of the output frame corresponding to each block is obtained as a motion vector. Also. In the method of FIG. 4B, the output frame is divided into blocks, and the position of the non-output frame corresponding to each block is obtained as a motion vector.
In the above example, the motion vectors of the non-output frame and the two output frames before and after the non-output frame are respectively obtained, but the motion vector of the non-output frame only before or after the non-output frame is obtained. It may be.
なお動きベクトルを画像復号・表示装置20で補間に使用する時には、あらかじめ画像符号化装置10で動きを検出した方法(図4(A)あるいは図4(B))に対応した補間方法を使用しなければならない。そのため、画像符号化装置10と画像復号・表示装置20の間であらかじめ対応した動き検出および補間方法を設定しておくか、あるいは画像符号化装置10の動きベクトル符号化部107で動きベクトルを符号化する前に、図4(A)あるいは図4(B)のどちらで動きを検出したかを通知するフラグを送付する等の仕組みが必要である。
When the motion vector is used for interpolation in the image decoding /
以上のように、カメラ101は、撮像素子201にて60fpsで動画像を撮影し、撮影した動画像を2フレームに1フレームの割合(30fps)で出力する。そして時間方向に間引いた1フレーム分のデータは、動画像としてではなく、動きベクトル検出部106で求めた非出力フレームの動きベクトルとして出力する。
As described above, the
なお、上記の例では、撮像素子201で60fpsの動画像を撮影し、30fpsの動画像と30fpsの動きベクトルとを出力するようにしているが、本発明ではこれに関わらず、例えば撮像素子201にて120fpsで撮影し、60fpsの動画像を出力したり、あるいは撮像素子201bにて90fpsで撮影し、45fpsの動画像を出力したりするようにしてもよく、様々なフレームレートに対応可能である。
In the above example, a moving image of 60 fps is captured by the
また、出力フレームと非出力フレームの割合については、上記の例では1:1であったが、1:2や1:3などの様々な割合のフレームレートに対応が可能である。例えば撮像素子201にて90fpsで撮影したときに、出力フレームを30fpsとし、非出力フレームは60fpsとすると、出力フレームと非出力フレームとの比が1:2となる。あるいは、例えば撮像素子201にて120fpsで撮影したときに、出力フレームを30fpsとし、非出力フレームを90fpsとすると、出力フレームと非出力フレームとの比が1:3となる。
The ratio of output frames to non-output frames is 1: 1 in the above example, but various frame rates such as 1: 2 and 1: 3 can be supported. For example, when shooting at 90 fps with the
上記のように、非出力フレームでは、その動画像の代わりに動きベクトルをカメラ101から出力することにより、60fpsの動画像を符号化するよりも、30fpsの動画像と30fpsの動きベクトルを符号化する方が符号量を小さくすることができる。
また、30fpsの動画像のみを符号化し、画像復号・表示装置20で動きベクトルを求める構成と比べると、画像符号化装置10で撮影した動画像の実際のフレームを用いて動きベクトルを求める方が、正確な動きベクトルを得ることができる。
As described above, in a non-output frame, a motion vector is output from the
Compared to a configuration in which only a moving image of 30 fps is encoded and a motion vector is obtained by the image decoding /
そのため、本実施形態では、画像符号化装置10で符号化された動きベクトルを利用して画像復号・表示装置20で補間フレームを生成することにより、生成された補間フレームは、FRC等の技術で生成した従来の補間フレームと比べた場合に、より高画質となる。
また、動きベクトルを検出する場合、フレーム間隔が小さいほど動きベクトルの誤検出が少なくなる。例えば、240fpsのような高フレームレートで撮影した動画像に対して、30fpsの動画像と210fpsの動きベクトルとを出力させるようにすれば、動きベクトルを検出するフレーム間隔が小さくなる。これにより、検出される動きベクトルの精度も高まり、検出した動きベクトルを用いて補間したフレームの画質を高めることができる。
Therefore, in this embodiment, the generated interpolated frame is generated by a technique such as FRC by generating the interpolated frame by the image decoding /
In addition, when detecting a motion vector, the smaller the frame interval, the fewer false motion vector detection. For example, if a 30 fps moving image and a 210 fps motion vector are output for a moving image shot at a high frame rate such as 240 fps, the frame interval for detecting the motion vector is reduced. Thereby, the accuracy of the detected motion vector is also increased, and the image quality of the frame interpolated using the detected motion vector can be improved.
なお、上記の例では、カメラ101の撮像素子201から出力された動画像に対して動きベクトルを求めるようにしているが、撮像素子201の内部で、色補正、色変換やガンマ補正を施さないrawデータを用いて動きベクトルを検出することで、撮像素子201から出力可能なデータ量の制約を受けることなく、高フレームレートの動画像に対する動きベクトルを出力することもできる。
In the above example, the motion vector is obtained for the moving image output from the
次に、画像復号・表示装置20の実施形態について説明する。図1に示す画像復号・表示装置20は、デコーダ103、表示部104、動きベクトル復号部108、フレーム補間部105を有している。
デコーダ103は、本発明の画像復号部に相当するもので、画像符号化装置10のエンコーダ102から出力された画像を復号し、フレーム補間部105に出力する。デコーダ103および表示部104は、従来の技術と同じ構成であるので、その説明を省略する。
Next, an embodiment of the image decoding /
The
動きベクトル復号部108は、動画像の符号化データとは別に受け取った動きベクトルの符号化データを復号し、復号した動きベクトルをフレーム補間部105に出力する。
フレーム補間部105は、デコーダ103で復号した復号フレームと、動きベクトル復号部108で復号した動きベクトルとを用いて補間フレームを生成する。ここでは、フレーム補間部105は、画像符号化装置10の動きベクトル検出部106で動きベクトルを検出した方法に従って、補間フレーム上の画素値を計算する。動きベクトル検出部106において例えば図4(A)の方法で動きベクトルを検出した場合には、補間フレームを分割した各ブロックに対し、時間的に前あるいは後の復号フレーム上の対応する位置(動き)を示す動きベクトルが求められている。従って、画像復号装置・表示装置20のフレーム補間部105では、補間フレームの各ブロックに対応する前あるいは後の復号フレームの位置におけるブロックの画素値を用いて、補間フレームの画素値を計算し、補間フレームを生成する。
The motion
The
また、動きベクトル検出部106において図4(B)の方法で動きベクトルを検出した場合、復号フレームの各ブロックに対応する補間フレーム上の位置を動きベクトルが示しているため、フレーム補間部105では、まず復号フレームに対応する補間フレーム上の位置を計算し、復号フレームの各ブロックの画素値によって補間フレーム上の対応する位置の画素値を計算し、補間フレームを生成する。
In addition, when the motion
また、上記の例では、画像復号・表示装置20では、画像符号化装置10から動画像の符号化データと動きベクトルとを受け取り、フレーム補間部105で補間フレームを生成するようにしているが、画像符号化装置10で動画像の符号化データと動きベクトルとを記録媒体に記録し、画像復号・表示装置20でその記録媒体から動画像の符号化データと動きベクトルを読み出し、上記と同様の処理によって補間フレームを生成することもできる。
In the above example, the image decoding /
以上のように、本発明に係る上記の実施形態では、画像復号・表示装置20は、画像符号化装置10から直接に、あるいは伝送路や記録媒体を介して受け取った動画像の符号化データと補間フレーム(非出力フレーム)の動きベクトルとを用いてフレーム補間を行うことにより、復号フレームのフレームレートより高いフレームレートで動画像を表示することができる。
また、画像符号化装置10では、カメラ101によって撮影した実際の動画像フレームを用いて補間フレーム用の動きベクトルを検出し、符号化データを画像復号・表示装置20に受け渡す。従って、2枚の復号フレームから補間フレームを内挿するための動きベクトルを求める従来の方法より正確な動きベクトルを求めることができ、正確なフレーム補間が可能となる。そしてフレーム補間した動画像を高画質化することができる。
As described above, in the above-described embodiment according to the present invention, the image decoding /
Further, the
10…画像符号化装置、20…画像復号・表示装置、30…画像符号化装置、40…画像復号・表示装置、101…カメラ、102…エンコーダ、103…デコーダ、104…表示部、105…フレーム補間部、106…ベクトル検出部、107…ベクトル符号化部、108…ベクトル復号部、201…撮像素子、201b…撮像素子、202…スイッチ、302…エンコーダ、303…デコーダ、305…フレーム補間部、306…動きベクトル検出部。
DESCRIPTION OF
Claims (5)
該カメラで撮影した画像を符号化する画像符号化部と、
該カメラで撮影した画像の動きベクトルを符号化する動きベクトル符号化部と、
前記画像符号化部で符号化した画像を復号して出力する画像復号部と、
前記動きベクトル符号化部で符号化された動きベクトルを復号する動きベクトル復号部と、
前記画像復号部から出力された復号フレームと前記動きベクトル復号部から出力された動きベクトルとから、補間フレームを生成するフレーム補間部とを有することを特徴とするフレーム補間装置。 A camera for taking images,
An image encoding unit that encodes an image captured by the camera;
A motion vector encoding unit that encodes a motion vector of an image captured by the camera;
An image decoding unit for decoding and outputting the image encoded by the image encoding unit;
A motion vector decoding unit for decoding the motion vector encoded by the motion vector encoding unit;
A frame interpolation apparatus comprising: a frame interpolation unit that generates an interpolation frame from the decoded frame output from the image decoding unit and the motion vector output from the motion vector decoding unit.
前記カメラは、撮影した画像のフレームの動きベクトルを検出する動きベクトル検出部を有し、
前記動きベクトル符号化部は、前記動きベクトル検出部で検出した動きベクトルを符号化して出力することを特徴とするフレーム補間装置。 The frame interpolating device according to claim 1, wherein
The camera has a motion vector detection unit that detects a motion vector of a frame of a captured image,
The frame interpolation device, wherein the motion vector encoding unit encodes and outputs the motion vector detected by the motion vector detection unit.
前記カメラは、撮影した画像を符号化するために前記画像符号化部に出力する出力フレームと、前記画像符号化部に出力することなく、前記動きベクトル検出部に入力させる非出力フレームとを切り換える切替部を有し、
前記動きベクトル検出部は、前記非出力フレームと前記出力フレームとを入力し、前記非出力フレームに関する動きベクトルを検出して、前記動きベクトル符号化部に出力することを特徴とするフレーム補間装置。 The frame interpolation device according to claim 2, wherein
The camera switches between an output frame output to the image encoding unit for encoding a captured image and a non-output frame input to the motion vector detection unit without outputting to the image encoding unit. Having a switching part,
The frame interpolation device, wherein the motion vector detection unit inputs the non-output frame and the output frame, detects a motion vector related to the non-output frame, and outputs the motion vector to the motion vector encoding unit.
該カメラで撮影した画像を符号化する画像符号化部と、
該カメラで撮影した画像の動きベクトルを符号化する動きベクトル符号化部とを備え、
前記画像符号化部と前記動きベクトル符号化部とでそれぞれ符号化した画像および動きベクトルを別々に出力することを特徴とする画像符号化装置。 A camera for taking images,
An image encoding unit that encodes an image captured by the camera;
A motion vector encoding unit that encodes a motion vector of an image captured by the camera,
An image encoding apparatus, wherein the image and the motion vector encoded by the image encoding unit and the motion vector encoding unit are output separately.
前記符号化された画像を復号して出力する画像復号部と、
前記符号化された動きベクトルを復号する動きベクトル復号部と、
前記画像復号部から出力された復号フレームと前記動きベクトル復号部から出力された動きベクトルとから、補間フレームを生成するフレーム補間部とを有することを特徴とする画像復号装置。 Means for inputting an encoded image and an encoded motion vector of an image taken by a camera;
An image decoding unit for decoding and outputting the encoded image;
A motion vector decoding unit for decoding the encoded motion vector;
An image decoding apparatus comprising: a frame interpolation unit that generates an interpolation frame from the decoded frame output from the image decoding unit and the motion vector output from the motion vector decoding unit.
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JP2005175662A (en) * | 2003-12-09 | 2005-06-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Image coding and image generating apparatus |
WO2007063819A1 (en) * | 2005-11-29 | 2007-06-07 | Pioneer Corporation | Recording device, reproduction device, recording method, recording program, and computer-readable recording medium |
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- 2008-11-21 JP JP2008297784A patent/JP2010124369A/en active Pending
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