JP2014099848A - イメージ分割システム及びその方法 - Google Patents

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Abstract

【課題】本発明は、イメージ分割システム及びその方法を提供することを目的とする。
【解決手段】本発明のイメージ分割システムは、イメージの１つのＬＣＵを複数のＮ×Ｎブロックに分割する第一分割モジュールと、各々のＮ×Ｎブロックの角度を計算する計算モジュールと、ＬＣＵのカレントＣＵブロックの各々のＮ×Ｎブロックの角度を統計する統計モジュールと、統計結果に基いて、カレントＣＵブロックの分割方式を確定し、分割方式は継続して分割する方式と分割を中止する方式を備える判断モジュールと、カレントＣＵブロックの分割方式が継続して分割する方式であると、カレントＣＵブロックを同じ寸法を有する４つのサブＣＵブロックに分割し、カレントＣＵブロックの分割方式が分割を中止する方式であると、カレントＣＵブロックを分割することを中止する第二分割モジュールと、を備える。本発明はイメージ分割方法も提供する。
【選択図】図１

Description

本発明は、イメージ圧縮システム及び方法に関するものであり、特にイメージ圧縮におけるイメージ分割システム及びその方法に関するものである。
２０１０年４月、新世代圧縮技術である（Ｈｉｇｈ Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ，即ちＨ．２６５/ＨＥＶＣ）は、Ｊｏｉｎｔ Ｃｏｌｌａｂｏｒａｔｉｖｅ Ｔｅａｍ ｏｎ Ｖｉｄｅｏ Ｃｏｄｉｎｇ（ＪＣＴ−ＶＣ）によって提案されて、既存の圧縮技術Ｈ．２６４に比べて５０％のビットレート（Ｂｉｔ ｒａｔｅ）を下げるが、画面品質及び計算複雑度も３倍向上した。現在の研究方向は、圧縮効率、コーディング正確性及び錯誤回復能力を高め、計算時間を減少し且つ計算複雑度を低減することである。
コーディングプロセスにおいて、１つのイメージは指定された寸法を有する複数の最大コーディングユニット（Ｌａｒｇｅｓｔ Ｃｏｄｉｎｇ Ｕｎｉｔ，ＬＣＵ）に分割され、各々のＬＣＵは四分木構造に基いて異なる寸法を有する複数のコーディングユニット（Ｃｏｄｉｎｇ Ｕｎｉｔ，ＣＵ）に再帰的に分割（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）されて、画素予測を行う。再帰的に分割する過程において、ＬＣＵの最適化された分割方式を判断し、再帰を終了してから、ＬＣＵの最適化された分割方式は決まる。再帰的に分割する過程において、異なる寸法を有する各々のＣＵをテストして最適化された分割方式を確定するので、計算時間がかかり、計算複雑度も高い。
本発明の目的は、前記課題を解決し、計算時間を減少し且つ計算複雑度を低減するイメージ分割システム及びその方法を提供することである。
本発明に係るイメージ分割システムは、イメージの１つの最大コーディングユニットを複数のＮ×Ｎブロックに分割する第一分割モジュールと、各々のＮ×Ｎブロックの角度を計算する計算モジュールと、最大コーディングユニットのカレントコーディングユニットブロック（Ｃｕｒｒｅｎｔ Ｃｏｄｉｎｇ Ｕｎｉｔ Ｂｌｏｃｋ）の各々のＮ×Ｎブロックの角度を統計する統計モジュールと、統計結果に基いて、カレントコーディングユニットブロックの分割方式を確定し、分割方式は継続して分割する方式と分割を中止する方式を備える判断モジュールと、カレントコーディングユニットブロックの分割方式が継続して分割する方式であると、カレントコーディングユニットブロックを同じ寸法を有する４つのサブコーディングユニットブロックに分割し、カレントコーディングユニットブロックの分割方式が分割を中止する方式であると、カレントコーディングユニットブロックを分割することを中止する第二分割モジュールと、を備える。
本発明に係るイメージ分割方法は、イメージの１つの最大コーディングユニットを複数のＮ×Ｎブロックに分割する第一分割ステップと、各々のＮ×Ｎブロックの角度を計算する計算ステップと、最大コーディングユニットのカレントコーディングユニットブロックの各々のＮ×Ｎブロックの角度を統計する統計ステップと、統計結果に基いて、カレントコーディングユニットブロックの分割方式を確定し、分割方式は継続して分割する方式と分割を中止する方式を備える判断ステップと、カレントコーディングユニットブロックの分割方式が継続して分割する方式であると、カレントコーディングユニットブロックを同じ寸法を有する４つのサブコーディングユニットブロックに分割し、カレントコーディングユニットブロックの分割方式が分割を中止する方式であると、カレントコーディングユニットブロックを分割することを中止する第二分割ステップと、を備える。
従来の技術に比べて、本発明のイメージ分割システム及びその方法は、イメージの中の辺縁情報を利用してＬＣＵの分割方式を予め判断して、四分木における再帰運算の回数を減少するため、計算量を下げて、計算時間を減少し且つ計算複雑度を低減することができ、ＬＣＵの四分木分割を加速する。
本発明の実施形態に係るイメージ分割システムの実施環境を示す図である。 本発明の実施形態に係るイメージ分割システムの機能ブロック図である。 本発明の第一実施形態に係るイメージ分割方法のフローチャートである。 四分木構造を示す概略図である。 図４に示す四分木構造に基いてイメージを分割することを示す図である。 本発明の第二実施形態に係るイメージ分割方法のフローチャートである。
以下、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、本発明の実施形態に係るイメージ分割システムの実施環境を示す図である。本発明のイメージ分割システム２４は、電子装置２の中で実施される。電子装置２は、表示装置２０、入力装置２２、記憶装置２３及びプロセッサー２５を備える。電子装置２は、デスクトップコンピューター、ノートパソコン、タブレットパソコン、携帯情報端末（ＰＤＡ）、スマートフォンなどであることができる。
記憶装置２３は、ハードディスク又はフラッシュメモリカードなどであり、イメージ分割システム２４のプログラムコード及びイメージなどを格納するために用いられる。表示装置２０は、コンピューターの液晶表示スクリーン、携帯電話のタッチスクリーンなどであり、イメージを表示するために用いられる。入力装置２２は、キーボード、マウスなどであり、コンピューター読取り可能なデータを入力するために用いられる。
イメージ分割システム２４は、イメージの中の辺縁情報によってＬＣＵの各々のブロックの分割方式を予め判断し、あるブロックの各々のサブブロックの方向一致性が高いと判定した場合、このブロックを継続して分割することを停止する。
本実施形態において、イメージ分割システム２４が備える１つ又は複数のモジュールは、記憶装置２３に格納されて１つ又は複数のプロセッサー（本実施形態において、１つのプロセッサー２５である）によって実行される。図２に示されたように、イメージ分割システム２４は、第一分割モジュール２４０、計算モジュール２４１、統計モジュール２４２、判断モジュール２４３、第二分割モジュール２４４及び予測モジュール２４５を備える。本発明のモジュールは、特定機能を完成できるプログラムセグメントである。
以下、図３を参照してイメージ分割システム２４が備える複数のモジュールの機能を説明する。図３は、本発明の第一実施形態に係るイメージ分割方法のフローチャートである。
ステップＳ１０：第一分割モジュール２４０は、記憶装置２３又は他の記憶装置から１つのイメージを取得して、イメージの１つの最大コーディングユニット（Ｌａｒｇｅｓｔ Ｃｏｄｉｎｇ Ｕｎｉｔ，ＬＣＵ）を複数のＮ×Ｎブロックに分割する。１つのイメージは、指定された寸法を有する複数のＬＣＵを備え、例えば、その寸法は６４×６４であり、このイメージに対してコーディングする場合、各々のＬＣＵは四分木構造に基づいて異なる寸法を有する複数のコーディングユニット（Ｃｏｄｉｎｇ Ｕｎｉｔ，ＣＵ）ブロックに再帰的に分割（Ｒｅｃｕｒｓｉｖｅ Ｐａｒｔｉｔｉｏｎｉｎｇ）され、各々のＣＵブロックは複数のＮ×Ｎブロックを備える。
異なる段階で再帰的に分割されて生成したＣＵブロックとその上段階で再帰的に分割されて生成したＣＵブロックの寸法は異なる。例えば、図５に示されたように、１つのＬＣＵが４つのＣＵブロック“ｂ”、“ｇ”、“ｈ”、“ｉ”に分割され、その中の第一番目のＣＵブロック“ｂ”は続いて４つのさらに小さいサブＣＵブロック“ｃ”、“ｄ”、“ｅ”、“ｆ”に分割される。
本実施形態において、１つのＬＣＵに対して分割することを例と挙げて説明する。本実施形態において、Ｎ＝８である。最も普通のＬＣＵの寸法は６４×６４であり、再帰的に分割する前に、先ずＬＣＵを寸法が８×８である６４個のブロックに分割する。
ステップＳ１１：計算モジュール２４１は、各々のＮ×Ｎブロックの角度（例えば、６４個の８×８のブロックの角度である）を計算する。角度を計算する方法は多種であり、例えば、離散コサイン変換（Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ，ＤＣＴ）算法又はＳｏｂｅｌ算法などであり、本実施形態において、Ｓｏｂｅｌ算法を採用する。
Ｎ＝８であると仮定すると、計算モジュール２４１は、８×８ブロックの６４個の画素に対してＳｏｂｅｌ算法で計算して、６４個の角度及びその加重値（Ｗｅｉｇｈｔ）を取得する。計算モジュール２４１は、６４個の角度をイントラ予測（Ｉｎｔｒａ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）のモードリスト（３４個の予測モードを含む）に写像して、加重値を累加した後の最適化された予測モードを統計することができ、このモードに対応する角度は８×８ブロックの角度を代表することができ、即ち８×８ブロックの辺縁情報である。１つの角度を生成してブロックの辺縁情報を代表する方式は、全て本発明に適用する。
ステップＳ１２：統計モジュール２４２は、ＬＣＵの各々のＣＵブロックの各々のＮ×Ｎブロックの角度を統計する。本実施形態において、統計モジュール２４２は、再帰順序によってＬＣＵの各々の再帰層の中の各々のＣＵブロックの各々のＮ×Ｎブロックの角度を統計し、例えば、図５に示されたように、先ず第一層の４つのＣＵブロックを統計する。
判断モジュール２４３は、統計結果に基いてＬＣＵの各々のＣＵブロックの分割方式を確定する。分割方式は、カレントＣＵブロックを継続して分割する、又はカレントＣＵブロックを分割することを中止する、のような２種を備える。図４に示された四分木構造を参照すると、各々のノードは１つのＣＵブロックを代表し、ＣＵブロック“ｈ”は継続して分割しない。
具体的に説明すると、もしカレントＣＵブロックの角度が同じである又は角度が隣り合うＮ×Ｎブロックが予定比例（５０％）を越えると、判断モジュール２４３は、カレントＣＵブロックが備える複数のＮ×Ｎブロックの方向一致性が高いと判断して、カレントＣＵブロックは継続して分割する必要がなく、カレントＣＵブロックを分割することを中止する（図４のＣＵブロック“ｈ”を参照）。もしカレントＣＵブロックの角度が同じである又は角度が隣り合うＮ×Ｎブロックが予定比例（５０％）より小さいか等しいと、判断モジュール２４３は、カレントＣＵブロックが備える複数のＮ×Ｎブロックの方向一致性は高くないと判断して、カレントＣＵブロックを継続して分割する（図４のＣＵブロック“ｂ”を参照）。本実施形態において、角度に対応するイントラ予測モードが隣り合うか否かによって角度が隣り合うか否かを確定する。例えば、モードリストにおける２つのイントラ予測モードの論理順番（Ｌｏｇｉｃａｌ Ｏｒｄｅｒ）が隣り合うと、この２つのイントラ予測モードに対応する角度は隣り合うと判断する。
例えば、カレントＣＵブロックの寸法が３２×３２であり、寸法が８×８である１６個のブロックを備え、即ち１６個方向がカレントＣＵブロックの辺縁情報を代表する。この１６個方向の一致性が高いと、例えば、半数以上が同じである又は隣り合うと、１つの方向で寸法が３２×３２であるカレントＣＵブロックを代表することができ、カレントＣＵブロックを継続して分割せず、寸法が３２×３２である次のＣＵブロックを判断する。この１６個方向の一致性が高くないと、例えば、半数以下が同じである又は隣り合うと、カレントＣＵブロックの辺縁情報が複雑であって１つの方向で代表することができないので、カレントＣＵブロックを継続して４つの寸法が１６×１６であるサブＣＵブロックに分割し、且つ各々のサブＣＵブロックに対して続いて判断して、図４に示されたように、最後に生成した四分木構造は非完全四分木である。
本実施形態において、ステップＳ１０〜Ｓ１２を通して、各々のＣＵブロックの分割方式はもう予め確定され、後のステップは予め確定された分割方式によって各々のＣＵブロックに対して分割する。
ステップＳ１３：第二分割モジュール２４４は、各々のＣＵブロックの分割方式によって、カレントＣＵブロックを継続して分割するか否かを判断する。カレントＣＵブロックを継続して分割すると、ステップＳ１４〜Ｓ１５を実行し、カレントＣＵブロックを継続して分割しないと、ステップＳ１６〜Ｓ１８を実行する。
ステップＳ１４：第二分割モジュール２４４は、カレントＣＵブロックを同じ寸法を有する４つのサブＣＵブロックに分割する。図４及び図５を参照すると、ＬＣＵブロックは、同じ寸法を有する４つのＣＵブロック“ｂ”、“ｇ”、“ｈ”、“ｉ”を備え、ＣＵブロック“ｂ”は続いて同じ寸法を有する４つのサブＣＵブロック“ｃ”、“ｄ”、“ｅ”、“ｆ”に分割される。
ステップＳ１５：第二分割モジュール２４４は、カレントＣＵブロックの左上方のサブＣＵブロックを選択して新しいカレントＣＵブロックとしてから、ステップＳ１３に戻る。図５に示されたように、ＣＵブロック“ｂ”は同じ寸法を有する４つのサブＣＵブロック“ｃ”、“ｄ”、“ｅ”、“ｆ”に分割されてから、第二分割モジュール２４４は、サブＣＵブロック“ｃ”を選択して新しいカレントＣＵブロックとしてから続いて分割する。
ステップＳ１６：第二分割モジュール２４４は、カレントＣＵブロックに対する分割を中止し、予測モジュール２４５はカレントＣＵブロックに対して画素予測を行う。画素予測は、イントラ予測（Ｉｎｔｒａ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）及びインター予測（Ｉｎｔｅｒ Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）を備える。本実施形態において、ただイントラ予測を行う。
ステップＳ１７：第二分割モジュール２４４は、ＬＣＵのＣＵブロックを全て予測したか否かを判断する。ＬＣＵのＣＵブロックを全て予測した場合、プロセスは終了する。ＬＣＵにまだ予測しなかったＣＵブロックが存在する場合、続いてステップＳ１８を実行する。
ステップＳ１８：第二分割モジュール２４４は、Ｚ字順番でＬＣＵから次のＣＵブロックを選択して新しいカレントＣＵブロックとする。例えば、図５に示されたように、同様にＺ字順番でサブＣＵブロック“ｅ”の予測を完了すると、サブＣＵブロック“ｅ”と同じ寸法を有するサブＣＵブロック“ｆ”に対して予測し、サブＣＵブロック“ｆ”の予測を完了すると、サブＣＵブロック“ｆ”の上層のＣＵブロック“ｂ”の予測を完了し、Ｚ字順番で次のＣＵブロック“ｇ”を選択して新しいカレントＣＵブロックとする。
本発明の第一実施形態に係るイメージ分割方法において、統計モジュール２４２はＬＣＵの各々のＣＵブロックの各々のＮ×Ｎブロックの角度を統計し、判断モジュール２４３は統計結果によってＬＣＵの各々のＣＵブロックの分割方式を予め確定してから、第二分割モジュール２４４は予め確定した各々のＣＵブロックの分割方式で分割しようとするＣＵブロックを分割する。
図６を参照すると、本発明の第二実施形態に係るイメージ分割方法において、判断しながら分割する方式を採用することができ、即ち統計モジュール２４２はただＬＣＵのカレントＣＵブロックの各々のＮ×Ｎブロックの角度を統計し、判断モジュール２４３は統計結果によってこのカレントＣＵブロックの分割方式を確定してから、第二分割モジュール２４４は判断モジュール２４３によって確定した分割方式でカレントＣＵブロックを継続して分割するか又はカレントＣＵブロックを分割することを中止するかを判断する。
以上、本発明を実施例に基づいて具体的に説明したが、本発明は、上述の実施例に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において、種々の変更が可能であることは勿論であって、本発明の技術的範囲は、以下の特許請求の範囲から決まる。
２ 電子装置
２０ 表示装置
２２ 入力装置
２３ 記憶装置
２４ イメージ分割システム
２５ プロセッサー
２４０ 第一分割モジュール
２４１ 計算モジュール
２４２ 統計モジュール
２４３ 判断モジュール
２４４ 第二分割モジュール
２４５ 予測モジュール

Claims (12)

  1. イメージの１つの最大コーディングユニットを複数のＮ×Ｎブロックに分割する第一分割モジュールと、
    各々のＮ×Ｎブロックの角度を計算する計算モジュールと、
    前記最大コーディングユニットのカレントコーディングユニットブロックの各々のＮ×Ｎブロックの角度を統計する統計モジュールと、
    前記統計の結果に基いて、カレントコーディングユニットブロックの分割方式を確定し、前記分割方式は継続して分割する方式と分割を中止する方式を備える判断モジュールと、
    カレントコーディングユニットブロックの分割方式が継続して分割する方式であると、カレントコーディングユニットブロックを同じ寸法を有する４つのサブコーディングユニットブロックに分割し、カレントコーディングユニットブロックの分割方式が分割を中止する方式であると、カレントコーディングユニットブロックを分割することを中止する第二分割モジュールと、
    を備えることを特徴とするイメージ分割システム。
  2. 前記第二分割モジュールは、カレントコーディングユニットブロックを同じ寸法を有する４つのサブコーディングユニットブロックに分割してから、カレントコーディングユニットブロックの左上方のサブコーディングユニットブロックを選択して新しいカレントコーディングユニットブロックとすることを特徴とする請求項１に記載のイメージ分割システム。
  3. 前記イメージ分割システムは、カレントコーディングユニットブロックに対する分割を中止してから、カレントコーディングユニットブロックに対して画素予測を行う予測モジュールをさらに備えることを特徴とする請求項１に記載のイメージ分割システム。
  4. 前記第二分割モジュールは、カレントコーディングユニットブロックに対する分割を中止してから、最大コーディングユニットのコーディングユニットブロックを全て予測したか否かを判断し、最大コーディングユニットにまだ予測しなかったコーディングユニットブロックが存在する場合、Ｚ字順番で最大コーディングユニットから次のコーディングユニットブロックを選択して新しいカレントコーディングユニットブロックとする請求項１に記載のイメージ分割システム。
  5. イメージの１つの最大コーディングユニットを複数のＮ×Ｎブロックに分割する第一分割ステップと、
    各々のＮ×Ｎブロックの角度を計算する計算ステップと、
    前記最大コーディングユニットのカレントコーディングユニットブロックの各々のＮ×Ｎブロックの角度を統計する統計ステップと、
    前記統計の結果に基いて、カレントコーディングユニットブロックの分割方式を確定し、前記分割方式は継続して分割する方式と分割を中止する方式を備える判断ステップと、
    カレントコーディングユニットブロックの分割方式が継続して分割する方式であると、カレントコーディングユニットブロックを同じ寸法を有する４つのサブコーディングユニットブロックに分割し、カレントコーディングユニットブロックの分割方式が分割を中止する方式であると、カレントコーディングユニットブロックを分割することを中止する第二分割ステップと、
    を備えることを特徴とするイメージ分割方法。
  6. 前記計算ステップにおいて、離散コサイン変換算法又はＳｏｂｅｌ算法を利用して、各々のＮ×Ｎブロックの角度を計算し、Ｎ＝８であることを特徴とする請求項５に記載のイメージ分割方法。
  7. Ｓｏｂｅｌ算法を利用して各々のＮ×Ｎブロックの角度を計算することは、
    各々の８×８ブロックの６４個の画素に対してＳｏｂｅｌ算法で計算して６４個の角度及びその加重値を取得し、
    ６４個の角度をイントラ予測のモードリストに写像して、加重値を累加した後の最適化された予測モードを統計し、前記予測モードに対応する角度を８×８ブロックの角度とすることを特徴とする請求項６に記載のイメージ分割方法。
  8. 前記判断ステップにおいて、
    もしカレントコーディングユニットブロックの角度が同じである又は角度が隣り合うＮ×Ｎブロックが予定比例を越えると、分割方式が分割を中止する方式であると判断し、
    もしカレントコーディングユニットブロックの角度が同じである又は角度が隣り合うＮ×Ｎブロックが予定比例より小さいか等しいと、分割方式が継続して分割する方式であると判断することを特徴とする請求項５に記載のイメージ分割方法。
  9. 角度に対応するイントラ予測モードが隣り合うか否かによって角度が隣り合うか否かを確定することを特徴とする請求項８に記載のイメージ分割方法。
  10. 前記イメージ分割方法は、カレントコーディングユニットブロックを同じ寸法を有する４つのサブコーディングユニットブロックに分割してから、カレントコーディングユニットブロックの左上方のサブコーディングユニットブロックを選択して新しいカレントコーディングユニットブロックとすることを特徴とする請求項５に記載のイメージ分割方法。
  11. 前記イメージ分割方法は、カレントコーディングユニットブロックに対する分割を中止してから、カレントコーディングユニットブロックに対して画素予測を行う予測ステップをさらに備えることを特徴とする請求項５に記載のイメージ分割方法。
  12. 前記イメージ分割方法は、カレントコーディングユニットブロックに対する分割を中止してから、最大コーディングユニットのコーディングユニットブロックを全て予測したか否かを判断し、最大コーディングユニットにまだ予測しなかったコーディングユニットブロックが存在する場合、Ｚ字順番で最大コーディングユニットから次のコーディングユニットブロックを選択して新しいカレントコーディングユニットブロックとする請求項５に記載のイメージ分割方法。
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