JP4522951B2 - 動画像符号化方法及び装置及び復号化方法及び装置及び動画像処理プログラム及びコンピュータ読み取り可能な記録媒体 - Google Patents
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ISO/ITC JTC1/SC29 FCD14495, Lossless and near-lossless coding of continuous tone still images (JPEG-LS), ISO/IEC JTC1/SC29/WG1, July 1997. ISO/IEC JTC1/SC29 WG1 N1646R, JPEG2000 Part I Final Committee Draft Ver, 1.0, ISO/IEC JTC1/SC29 WG1, March 2000. T. Nakachi, T,Fujii and J. Suzuki, "Pel adaptive predictive coding based on image segmentation for lossless compression," IEICE Trans. on Fundamentals, vol. E82-A, no.6, June 1999. D. Santa-Cruz and T. Ebrahimi, "A study of JPEG2000 still image coding versus other standards," vol. 2, pp.673-676, Tampere, Finland, EUSIPCO-2000, Sep. 2000. 小野尚紀、八島由幸、"動き補償を用いたロスレス符号化の性能評価"、信学技法、IE95-18, pp.21-27, 1995. 中嶋淳一、八島由幸、小林直樹、"MPEG-2符号化パラメータに基づく階層的ロスレス符号化の検討" 信学技法、IE99-124, pp.25-30, 2000. T. Nakachi, T. Sawabe, T. Fujii and T. Fujii, "Multiresolution lossless video coding using inter/intra frame adaptive prediction, "IEICE Trans. on Fundamentals, vol. E85-A, no.8, pp.1822-1830, Aug, 2002. T. Nakachi, T. Sawabe and T. Fujii, "A Study on Multiresolution Lossless Video Codiong Using Inter/Intra Frame Adaptive Prediction," VCIP 2003, vol.5150, pp.1685-1696, June 2003.
復号化側において原画像と同じ解像度で再生する場合に、
符号化手段において、帯域分割手段により分割された帯域の符号化対象画素近傍信号のフレーム間相関が、所定の閾値より大きい場合には(ステップ2、Yes)、フレーム間予測を行い(ステップ3)、該フレーム間相関が所定の閾値より小さい場合には(ステップ2、No)、フレーム内予測を行い(ステップ4)、符号化する符号化ステップと、
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数おし、kを1以上N以下の整数として、符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に伝送する第1の伝送ステップ(ステップ5)と、
最低周波数帯域より高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを2番目以降に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に伝送する第2の伝送ステップ(ステップ6)と、からなる。
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上N以下の整数として、復号化手段において、符号化されたデータを符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に復号する第1の復号ステップ(ステップ7)と、
最低周波数帯域より高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを2番目以降に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に復号する第2の復号ステップ(ステップ8)と、からなる。
復号化側において原画像の1/2n倍の解像度毎に段階的に再生する場合に、
符号化手段において、帯域分割手段により分割された帯域の符号化対象画素近傍信号のフレーム間相関が所定の閾値より大きい場合には、フレーム間予測を行い、該フレーム間相関が所定の閾値より小さい場合には、フレーム内予測を行い、符号化する符号化ステップと、
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上(N−1)以下の整数として、符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に伝送する第1の伝送ステップと、
第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNの符号化されたデータを2ないし4番目に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に伝送する第2の伝送ステップと、
第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNより高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを5番目以降に、低周波数帯域から高周波数帯域の順にレベル毎に、かつ同一レベル内では、HLk、LHk、HHkの順番に伝送する第3の伝送ステップと、からなる。
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上(N−1)以下の整数として、復号化手段において、符号化されたデータを符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に復号する第1の復号ステップと、
第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNの符号化されたデータを2ないし4番目に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に復号する第2の復号ステップと、
第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNより高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを5番目以降に、低周波数帯域から高周波数帯域の順にレベル毎に、かつ同一レベル内ではHLk、LHk、HHkの順番に復号する第3の復号ステップと、からなる。
復号化側において原画像と同じ解像度で再生する場合に、
帯域分割手段20により分割された帯域の符号化対象画素近傍信号のフレーム間相関が所定の閾値より大きい場合には、フレーム間予測を行い、該フレーム間相関が所定の閾値より小さい場合には、フレーム内予測を行い、符号化する符号化手段30と、
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上N以下の整数として、符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に伝送する第1の伝送手段51と、
最低周波数帯域より高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを2番目以降に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に伝送する第2の伝送手段52と、を有する。
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上N以下の整数として、符号化されたデータを符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に復号する第1の復号手段61と、
最低周波数帯域より高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを2番目以降に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に復号する第2の復号手段62と、を有する。
復号側において原画像の1/2n倍の解像度毎に段階的に再生する場合に、
帯域分割手段により分割された帯域の符号化対象画素近傍信号のフレーム間相関が所定の閾値より大きい場合には、フレーム間予測を行い、該フレーム間相関が所定の閾値より小さい場合には、フレーム内予測を行い、符号化する符号化手段と、
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上(N−1)以下の整数として、符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に伝送する第1の伝送手段と、
第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNの符号化されたデータを2ないし4番目に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に伝送する第2の伝送手段と、
第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNより高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを5番目以降に、低周波数帯域から高周波数帯域の順にレベル毎に、かつ同一レベル内では、HLk、LHk、HHkの順番に伝送する第3の伝送手段と、を有する。
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上(N−1)以下の整数として、符号化されたデータを符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に復号する第1の復号手段と、
第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNの符号化されたデータを2ないし4番目に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に復号する第2の復号手段と、
第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNより高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを5番目以降に、低周波数帯域から高周波数帯域の順にレベル毎に、かつ、同一レベル内ではHLk、LHk、HHkの順番に復号する第3の復号手段と、を有する。
本実施の形態では、Ex-MLVCにおける符号化データの効率的な段階的伝送方法について説明する。以下では、Ex-MLVCの基礎であるMLVCの可逆符号化器を用いて説明する。
・相関係数R<Thの場合は2次元予測器31を用いる。
・相関係数R≧Thの場合は3次元予測器32を用いる。
本発明では、画像の局所的な性質変化に追従した予測を行うため、予め用意された複数の予測器を適応的に切り替える非線形予測器を用いる。ここでは、JPEG-LSと同じ非線形予測器を利用する。JPEG-LSでは、3種類の予測器を、符号化対象画素近傍信号の状態により切り換え、残差信号を生成する。縦方向及び横方向にエッジがあると判断された場合は、それぞれのエッジ方向に隣接する1画素を用いて予測し、輝度変化が滑らかであると判断した場合は隣接する3画素を用いて予測する。
3次元予測の場合にも2次元予測と同様に、符号化対象画素の近傍信号値の状態により予測器を切り換える非線形予測を行う。縦方向または横方向にエッジがあると判断された場合は、現フレームa及び参照フレームbのそれぞれのエッジ方向に隣接する信号を用いて予測する。エッジの方向は、参照フレームbの縦方向の差分絶対値│y0−y3│と横方向の差分絶対値│y0−y1│を比較して、ある閾値よりも大きい方向をエッジと判断する。縦方向のエッジ(以下の条件iの場合)と判断された場合は、現フレームa及び参照フレームbとの縦方向の信号x3,y0,y3に関して、2次元予測と同様な方法で予測信号を選択する。横方向のエッジ(以下の条件iiの場合)の場合も同様な方法で予測器を選択する。エッジでないと判断された場合には、近傍の3画素(x1,x3,y0)の平均値を予測値とする。
1)計算量をできるだけ低く抑え、
2)付加情報量をなくす、
ために各帯域において直接フレーム間相関は計算しない。
但し、
1)原画像と同じ解像度で再生する場合;
2)原画像の1/2n倍の解像度毎に段階的に再生する場合;
の2つの技術を提供する。
・同一レベル内の周波数帯域では、HL→LH→HH;
図12(a)にはウェーブレットレベル=2の場合のRCデータ構造を示す。図13(a)には、図12(a)に対応するウェーブレット領域での順序を示す。
・2番目以降の周波数帯域は、RInterの降順;
即ち、符号化器の多重化部50から伝送(出力)する際には、予めメモリ等に格納された上記の条件を参照して、最低周波数帯域LLN以外は、RInterが大きい周波数帯域ほど先に伝送する。同様に、復号化器でも、予め上記の条件が格納されたメモリ等を参照して、最低周波数帯域LLN以外は、RInterが大きい周波数帯域ほど先に復号する。
・HL2→LH2→HL1→HH2→LH1→HH1
の場合、周波数帯域の伝送または復号の順序は、図12(b)ならびに、図13(b)のようになる。
第2の実施の形態として、上記の空間解像度スケーラビリティを実現する際の「2)の原画像の1/2nの解像度毎に段階的に再生する場合」について説明する。
・1番目は、最低周波数帯域LLN(但し、Nは正の整数でウェーブレット分割レベル数);
・2−4番目は、HLN、LHN、HHNに関してRInterの降順;
・5番目以降の順番は、各レベル内の周波数帯域HL、LH、HHを、対応するレベルのHL、LH、HHの順序;
に準じる。
・HL2→LH2→HH2
の場合、各周波数帯域の符号化器における伝送または、復号化器における復号の順序は、図12(c)並びに図13(c)のようになる。つまり、多重化部50は、予め上記の条件が格納されたメモリ等を参照して符号化ビットストリームを伝送する。また、復号化器においても、予め上記の条件が格納されたメモリ等を参照して、入力されたデータを復号する。
20 可逆ウェーブレット変換部、帯域分割手段
30 時空間適応予測符号化部、符号化手段
40 エントロピー符号化部
50 多重化部
51 第1の伝送手段
52 第2の伝送手段
61 第1の復号手段
62 第2の復号手段
31 2次元予測器
32 3次元予測器
33 動き推定部
34 シフト演算子
Claims (10)
- 入力された原画像をウェーブレット変換により帯域分割し、分割された帯域毎にフレーム内およびフレーム間予測を画素毎に行う動画像符号化方法であって、
復号化側において原画像と同じ解像度で再生する場合に、
符号化手段において、帯域分割手段により分割された帯域の符号化対象画素近傍信号のフレーム間相関が所定の閾値より大きい場合には、フレーム間予測を行い、該フレーム間相関が所定の閾値より小さい場合には、フレーム内予測を行い、符号化する符号化ステップと、
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上N以下の整数として、符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に伝送する第1の伝送ステップと、
前記最低周波数帯域より高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを2番目以降に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に伝送する第2の伝送ステップと、
からなることを特徴とする動画像符号化方法。 - 請求項1記載の動画像符号化方法により符号化されたデータを原画像と同じ解像度で再生するために復号する動画像復号化方法であって、
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上N以下の整数として、復号化手段において、前記符号化されたデータを符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に復号する第1の復号ステップと、
前記最低周波数帯域より高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを2番目以降に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に復号する第2の復号ステップと、
からなることを特徴とする動画像復号化方法。 - 入力された原画像をウェーブレット変換により帯域分割し、分割された帯域毎にフレーム内およびフレーム間予測を画素毎に行う動画像符号化方法であって、
復号化側において原画像の1/2n倍の解像度毎に段階的に再生する場合に、
符号化手段において、帯域分割手段により分割された帯域の符号化対象画素近傍信号のフレーム間相関が所定の閾値より大きい場合には、フレーム間予測を行い、該フレーム間相関が所定の閾値より小さい場合には、フレーム内予測を行い、符号化する符号化ステップと、
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上(N−1)以下の整数として、符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に伝送する第1の伝送ステップと、
第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNの符号化されたデータを2ないし4番目に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に伝送する第2の伝送ステップと、
前記第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNより高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを5番目以降に、低周波数帯域から高周波数帯域の順にレベル毎に、かつ同一レベル内では、HLk、LHk、HHkの順番に伝送する第3の伝送ステップと、
からなることを特徴とする動画像符号化方法。 - 請求項3記載の動画像符号化方法により符号化されたデータを原画像の1/2n倍の解像度毎に段階的に再生するために復号する動画像復号化方法であって、
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上(N−1)以下の整数として、復号化手段において、前記符号化されたデータを符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に復号する第1の復号ステップと、
第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNの符号化されたデータを2ないし4番目に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に復号する第2の復号ステップと、
前記第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNより高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを5番目以降に、低周波数帯域から高周波数帯域の順にレベル毎に、かつ同一レベル内ではHLk、LHk、HHkの順番に復号する第3の復号ステップと、
からなることを特徴とする動画像復号化方法。 - 入力された原画像をウェーブレット変換により帯域分割する帯域分割手段を有し、分割された帯域毎にフレーム内およびフレーム間予測を画素毎に行う動画像符号化装置であって、
復号化側において原画像と同じ解像度で再生する場合に、
前記帯域分割手段により分割された帯域の符号化対象画素近傍信号のフレーム間相関が、所定の閾値より大きい場合には、フレーム間予測を行い、該フレーム間相関が所定の閾値より小さい場合には、フレーム内予測を行い、符号化する符号化手段と、
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上N以下の整数として、符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に伝送する第1の伝送手段と、
前記最低周波数帯域より高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを2番目以降に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に伝送する第2の伝送手段と、
を有することを特徴とする動画像符号化装置。 - 請求項5記載の動画像符号化装置により符号化されたデータを原画像と同じ解像度で再生するために復号する動画像復号化装置であって、
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上N以下の整数として、前記符号化されたデータを符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に復号する第1の復号手段と、
前記最低周波数帯域より高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを2番目以降に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に復号する第2の復号手段と、
を有することを特徴とする動画像復号化装置。 - 入力された原画像をウェーブレット変換により帯域分割する帯域分割手段を有し、分割された帯域毎にフレーム内およびフレーム間予測を画素毎に行う動画像符号化装置であって、
復号側において原画像の1/2n倍の解像度毎に段階的に再生する場合に、
前記帯域分割手段により分割された帯域の符号化対象画素近傍信号のフレーム間相関が所定の閾値より大きい場合には、フレーム間予測を行い、該フレーム間相関が所定の閾値より小さい場合には、フレーム内予測を行い、符号化する符号化手段と、
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上(N−1)以下の整数として、符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に伝送する第1の伝送手段と、
第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNの符号化されたデータを2ないし4番目に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に伝送する第2の伝送手段と、
前記第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNより高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを5番目以降に、低周波数帯域から高周波数帯域の順にレベル毎に、かつ同一レベル内では、HLk、LHk、HHkの順番に伝送する第3の伝送手段と、
を有することを特徴とする動画像符号化装置。 - 請求項7記載の動画像符号化装置により符号化されたデータを原画像の1/2n倍の解像度に段階的に再生するために復号する動画像復号化装置であって、
Nを正の整数でウェーブレット分割レベル数とし、kを1以上(N−1)以下の整数として、前記符号化されたデータを符号化された各フレーム毎に、
最低周波数帯域LLNの符号化されたデータを1番目に復号する第1の復号手段と、
第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNの符号化されたデータを2ないし4番目に、各帯域のフレーム間予測のフレーム内予測に対する処理回数の比率が大きい順番に復号する第2の復号手段と、
前記第Nレベルの3つの周波数帯域HLN、LHN、HHNより高い周波数帯域HLk、LHk、HHkの符号化されたデータを5番目以降に、低周波数帯域から高周波数帯域の順にレベル毎に、かつ、同一レベル内ではHLk、LHk、HHkの順番に復号する第3の復号手段と、
を有することを特徴とする動画像復号化装置。 - コンピュータを、
請求項5乃至8のいずれか1項に記載の動画像処理装置として機能させることを特徴とする動画像処理プログラム。 - コンピュータを、
請求項5乃至8のいずれか1項に記載の動画像処理装置として機能させるプログラムを格納したことを特徴とするコンピュータ読み取り可能な記録媒体。
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