JP4915317B2 - 画像処理装置、および画像処理方法、並びにコンピュータ・プログラム - Google Patents
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Description
動き補償(MC:Motion Compensation)画像を生成する画像処理装置であり、
動きベクトル情報に基づいて、動き補償画像を構成する画素の画素位置と、該画素の画素値算出に利用する参照画像の参照画素の画素位置との相対位置を算出する画素相対位置算出部と、
前記画素相対位置算出部の算出した相対位置情報の量子化処理を行い、量子化相対位置情報を生成する相対位置量子化部と、
前記量子化相対位置情報と前記参照画素の画素値に基づいて、動き補償画像の構成画素の画素値を算出して動き補償画像を生成する動き補償画像生成部と、
を有することを特徴とする画像処理装置にある。
画像処理装置において、動き補償(MC:Motion Compensation)画像を生成する画像処理方法であり、
画素相対位置算出部が、動きベクトル情報に基づいて、動き補償画像を構成する画素の画素位置と、該画素の画素値算出に利用する参照画像の参照画素の画素位置との相対位置を算出する画素相対位置算出ステップと、
相対位置量子化部が、前記画素相対位置算出部の算出した相対位置情報の量子化処理を行い、量子化相対位置情報を生成する相対位置量子化ステップと、
動き補償画像生成部が、前記量子化相対位置情報と前記参照画素の画素値に基づいて、動き補償画像の構成画素の画素値を算出して動き補償画像を生成する動き補償画像生成ステップと、
を有することを特徴とする画像処理方法にある。
画像処理装置において、動き補償(MC:Motion Compensation)画像を生成させるコンピュータ・プログラムであり、
画素相対位置算出部に、動きベクトル情報に基づいて、動き補償画像を構成する画素の画素位置と、該画素の画素値算出に利用する参照画像の参照画素の画素位置との相対位置を算出させる画素相対位置算出ステップと、
相対位置量子化部に、前記画素相対位置算出部の算出した相対位置情報の量子化処理を行い、量子化相対位置情報を生成させる相対位置量子化ステップと、
動き補償画像生成部に、前記量子化相対位置情報と前記参照画素の画素値に基づいて、動き補償画像の構成画素の画素値を算出して動き補償画像を生成させる動き補償画像生成ステップと、
を有することを特徴とするコンピュータ・プログラムにある。
x'=x+a0
y'=y+a1
x'=sina0x−cosa0y+a2
y'=cosa0x+sina0y+a3
x'=a0x−a1y+a2
y'=a3x+a4y+a5
x'=((a0x+a1y+a2)/(a6x+a7y+1))
y'=((a3x+a4y+a5)/(a6x+a7y+1))
x'=sina0x−cosa0y+a2
y'=cosa0x+sina0y+a3
ステップ1:グローバル動きベクトル(GMV)に基づいて、動き補償画像(MC画像)102と参照画像101の相対位置を計算する。
ステップ2:ステップ1で算出した相対位置に基づいて、参照画像101の画素(MC画Pixel)作成時の、参照画像101の参照先画素Pixelを決定する。
ステップ3:相対位置に基づいて、本来のピクセル幅より小さいサブピクセル(sub−pixel)精度での相対位置(水平方向、垂直方向の相対位置)を計算する。
ステップ4:サブピクセル(sub−pixel)精度での水平方向、垂直方向相対位置より、加重平均により動き補償画像(MC画像)102の画素値を計算する。
なお、動き補償画像(MC画像)102の画素値算出には、必ずしも加重平均で実施する必要はない。例えば計算コストが許す場合、さらに周辺画素を参照してフィルタ演算により画素を作成してもよい。
水平方向相対位置[HorPos]、
垂直方向相対位置[VerPos]
これらを算出する。
output_pixel=(a00×(1−HorPos)+a01×HorPos)×(1−VerPos)+(a10×(1−HorPos)+a11×HorPos)×VerPos
・・・(式2)
水平方向相対位置[HorPos]、
垂直方向相対位置[VerPos]
これらのデータも、画素各々異なる値となり、これらの値の算出も各画素各々について実行しなければならず計算コストおよび処理時間の増大をもたらすことになる。
水平方向相対位置[HorPos]、
垂直方向相対位置[VerPos]
これらの値は、空間方向に強い相関がある。本発明の手法では、この空間方向の相関を利用し計算速度の向上を行う。
水平方向相対位置[HorPos]、
垂直方向相対位置[VerPos]
これらの値もほぼ共通の値となる。本発明の手法では、この空間方向の相関を利用し計算速度の向上を行う。
本発明の動き補償画像(MC画像)の生成処理の第1実施例の詳細について、図8〜図11を参照して説明する。図8は、本発明の画像処理装置内に設定される動き補償画像(MC画像)生成手段の構成例を示している。
白丸が参照画像の構成画素、
黒丸が動き補償画像(MC画像)の構成画素
を示している。例えば、動き補償画像(MC画像)の構成画素301の画素値を決定する場合、先に図6(b)を参照して説明したと同様、図9に示す動き補償画像(MC画像)の構成画素301の周囲の参照画像の構成画素の画素値を参照することになる。すなわち、図9に示す参照画素P1〜P4の4つの画素が参照画素302となる。
水平方向相対位置[HorPos]、
垂直方向相対位置[VerPos]
これらを算出する。参照画素相対位置算出部251は、動き補償画像(MC画像)の構成画素各々について、このサブピクセル(sub−pixel)精度での水平方向、垂直方向の相対位置を算出して相対位置量子化部252に出力する。
白丸が参照画像の構成画素、
点線白丸が動き補償画像(MC画像)の構成画素(図9の黒丸と同じ)、
これらの画素位置に加え、
参照画素の相対位置を量子化して得られる動き補償画像(MC画像)の構成画素を黒丸で示している。
水平方向相対位置[HorPos]、
垂直方向相対位置[VerPos]
これらの情報を参照画素相対位置算出部251から入力し、これらの相対位置情報を予め設定した精度に量子化する。
量子化幅(ステップ)Q=1/4pel
ただし:pelはピクセル幅
としている。
なお、図10に示す量子化幅(ステップ)Qは一例であり、この他、
量子化幅Q=1pel,1/2pel
など、様々な設定が可能である。
水平方向相対位置[HorPos]=2Q、
垂直方向相対位置[VerPos]=2Q、
これらの量子化情報に変換される。
Pm1〜Pm3は、
水平方向相対位置[HorPos]=2Q、
垂直方向相対位置[VerPos]=2Q、
であり等しい量子化相対位置情報を有する。
従って、これらの動き補償(MC)画像の構成画素Pm1〜Pm3を1つのグループ(グループA)とする。
水平方向相対位置[HorPos]=3Q、
垂直方向相対位置[VerPos]=1Q、
であり等しい量子化相対位置情報を有する。
従って、これらの動き補償(MC)画像の構成画素Pm4〜Pm6を1つのグループ(グループB)とする。
output_pixel=(a00×(1−HorPos)+a01×HorPos)×(1−VerPos)+(a10×(1−HorPos)+a11×HorPos)×VerPos
上記式に従って実行される。
水平方向相対位置[HorPos]、
垂直方向相対位置[VerPos]、
これらの値を、逐次置き換えて画素値算出を行う必要があったが、本処理例では、複数の画素について同一の量子化したデータを適用して画素値算出を行うことが可能となり、計算コストが大幅に低減され、処理の高速化が実現する。
次に、本発明の動き補償画像(MC画像)の生成処理の第2実施例の詳細について、図12〜図13を参照して説明する。図12は、本実施例の動き補償画像(MC画像)生成手段の構成例を示している。
水平方向相対位置[HorPos]=nQ、
垂直方向相対位置[VerPos]=mQ、
これらの量子化情報を、予め設定した画素数毎に平均化する処理を実行する。
画素pm1〜pm3が、
水平方向相対位置[HorPos]=2Q、
垂直方向相対位置[VerPos]=2Q、
であり、
画素pm4が、
水平方向相対位置[HorPos]=3Q、
垂直方向相対位置[VerPos]=1Q、
である。
この場合、量子化データの単純な平均は、
水平方向相対位置[HorPos]=((2Q×3)+(3Q×1))/4=9Q/4=2.25Q
垂直方向相対位置[VerPos]=(2Q×3)+(1Q×1))/4=7Q/4=1.75Q
となる。さらに、これらの平均化データを量子化することで、
画素pm1〜pm4について、
水平方向相対位置[HorPos]=2Q、
垂直方向相対位置[VerPos]=2Q、
となる。
次に、本発明の動き補償画像(MC画像)の生成処理の第3実施例の詳細について、図14〜図17を参照して説明する。図14は、本実施例の動き補償画像(MC画像)生成手段の構成例を示している。
水平方向相対位置[HorPos]、
垂直方向相対位置[VerPos]、
これらの相対位置情報を算出するが、その右側の3つの非処理画素531については、これらの相対位置情報の算出を実行しない。以下、同様に相対位置を算出した1つの画素の連続する3画素については相対位置を算出しない。
水平方向相対位置[HorPos]=nQ、
垂直方向相対位置[VerPos]=mQ、
これらの量子化情報を、非処理画素に対して、順次コピーする処理を実行する。
量子化水平方向相対位置[HorPos]=2Q、
量子化垂直方向相対位置[VerPos]=2Q、
これらの情報を有しているが、非処理画素pm2〜pm4はこれらの相対位置情報を有していない。
水平方向相対位置[HorPos]=nQ、
垂直方向相対位置[VerPos]=mQ、
これらの量子化情報を、非処理画素に対して順次コピーする処理を実行する。
量子化水平方向相対位置[HorPos]=2Q、
量子化垂直方向相対位置[VerPos]=2Q、
これらの量子化情報を非処理画素pm2〜pm4に対応する量子化相対位置情報としてコピーする。結果として、画素pm1〜pm4のすべてが、同一の量子化相対位置情報、すなわち、
水平方向相対位置[HorPos]=2Q、
垂直方向相対位置[VerPos]=2Q、
これらの量子化情報を有することになる。
Only Memory)702、または記憶部708に記憶されているプログラムに従って各種の処理を実行する。例えば、上述の実施例において説明した動き補償画像(MC画像)を生成するプログラムを実行する。RAM(Random Access Memory)703には、CPU701が実行するプログラムやデータなどが適宜記憶される。これらのCPU301、ROM702、およびRAM703は、バス704により相互に接続されている。
11 超解像処理部
12 合算処理部
13 加算処理部
14 SR画像バッファ
21 動きベクトル検出部
22 動き補償処理部
23 ダウンサンプリング処理部
24 加算処理部
25 アップサンプリング処理部
26 逆方向動き補償処理部
30,31 画像フレーム
41 動きベクトル
101 参照画像
102 動き補償(MC)画像
103 MC画像画素
201 参照画像
202 動き補償(MC)画像
251 参照画像相対位置算出部
252 相対位置量子化部
253 動き補償画像生成部
401 参照画像相対位置算出部
402 相対位置量子化部
403 相対位置平均化処理部
404 動き補償画像生成部
501 参照画像相対位置算出部
502 相対位置量子化部
503相対位置コピー処理部
504 動き補償画像生成部
701 CPU
702 ROM
703 RAM
704 バス
705 入出力インタフェース
706 入力部
707 出力部
708 記憶部
709 通信部
710 ドライブ
711 リムーバブルメディア
Claims (5)
- 動き補償(MC:Motion Compensation)画像を生成する画像処理装置であり、
動きベクトル情報に基づいて、動き補償画像を構成する画素の画素位置と、該画素の画素値算出に利用する参照画像の参照画素の画素位置との相対位置を算出する画素相対位置算出部と、
前記画素相対位置算出部の算出した相対位置情報の量子化処理を行い、量子化相対位置情報を生成する相対位置量子化部と、
前記量子化相対位置情報と前記参照画素の画素値に基づいて、動き補償画像の構成画素の画素値を算出して動き補償画像を生成する動き補償画像生成部と、
相対位置コピー処理部を有し、
前記画素相対位置算出部は、前記動き補償画像を構成する画素から選択された一部の処理画素についてのみ前記参照画像の参照画素の画素位置との相対位置を算出し、
前記相対位置量子化部は、前記画素相対位置算出部において相対位置を算出した処理画素に対応する相対位置情報の量子化処理を行う構成であり、
前記相対位置コピー処理部は、
量子化相対位置の算出されていない非処理画素について、量子化相対位置の算出されている処理画素と同一の量子化相対位置を設定する処理を実行して、前記動き補償画像生成部に出力する構成であり、
前記動き補償画像生成部は、
前記相対位置コピー処理部から入力する量子化相対位置情報と前記参照画素の画素値に基づいて、動き補償画像の構成画素の画素値を算出して動き補償画像を生成する構成であることを特徴とする画像処理装置。 - 前記画素相対位置算出部は、
画像フレームに含まれる複数のブロックに共通の動きベクトルであるグローバル動きベクトル(GMV:Global Motion Vector)に基づいて、動き補償画像を構成する画素の画素位置と、該画素の画素値算出に利用する参照画像の参照画素の画素位置との相対位置を算出する構成であることを特徴とする請求項1に記載の画像処理装置。 - 画像処理装置において、動き補償(MC:Motion Compensation)画像を生成する画像処理方法であり、
画素相対位置算出部が、動きベクトル情報に基づいて、動き補償画像を構成する画素の画素位置と、該画素の画素値算出に利用する参照画像の参照画素の画素位置との相対位置を算出する画素相対位置算出ステップと、
相対位置量子化部が、前記画素相対位置算出部の算出した相対位置情報の量子化処理を行い、量子化相対位置情報を生成する相対位置量子化ステップと、
動き補償画像生成部が、前記量子化相対位置情報と前記参照画素の画素値に基づいて、動き補償画像の構成画素の画素値を算出して動き補償画像を生成する動き補償画像生成ステップとを実行し、
前記画素相対位置算出ステップは、
前記動き補償画像を構成する画素から選択された一部の処理画素についてのみ前記参照画像の参照画素の画素位置との相対位置を算出するステッであり、
前記相対位置量子化ステップは、前記画素相対位置算出部において相対位置を算出した処理画素に対応する相対位置情報の量子化処理を行うステップであり、
さらに、相対位置コピー処理部が、量子化相対位置の算出されていない非処理画素について、量子化相対位置の算出されている処理画素と同一の量子化相対位置を設定する処理を実行して、前記動き補償画像生成部に出力し、
前記動き補償画像生成ステップにおいて、
前記相対位置コピー処理部から入力する量子化相対位置情報と前記参照画素の画素値に基づいて、動き補償画像の構成画素の画素値を算出して動き補償画像を生成することを特徴とする画像処理方法。 - 前記画素相対位置算出ステップは、
画像フレームに含まれる複数のブロックに共通の動きベクトルであるグローバル動きベクトル(GMV:Global Motion Vector)に基づいて、動き補償画像を構成する画素の画素位置と、該画素の画素値算出に利用する参照画像の参照画素の画素位置との相対位置を算出するステップであることを特徴とする請求項3に記載の画像処理方法。 - 画像処理装置において、動き補償(MC:Motion Compensation)画像を生成させるコンピュータ・プログラムであり、
画素相対位置算出部に、動きベクトル情報に基づいて、動き補償画像を構成する画素の画素位置と、該画素の画素値算出に利用する参照画像の参照画素の画素位置との相対位置を算出させる画素相対位置算出ステップと、
相対位置量子化部に、前記画素相対位置算出部の算出した相対位置情報の量子化処理を行い、量子化相対位置情報を生成させる相対位置量子化ステップと、
動き補償画像生成部に、前記量子化相対位置情報と前記参照画素の画素値に基づいて、動き補償画像の構成画素の画素値を算出して動き補償画像を生成させる動き補償画像生成ステップとを実行させ、
前記画素相対位置算出ステップは、
前記動き補償画像を構成する画素から選択された一部の処理画素についてのみ前記参照画像の参照画素の画素位置との相対位置を算出させるステッであり、
前記相対位置量子化ステップは、前記画素相対位置算出部において相対位置を算出した処理画素に対応する相対位置情報の量子化処理を行わせるステップであり、
さらに、相対位置コピー処理部に、量子化相対位置の算出されていない非処理画素について、量子化相対位置の算出されている処理画素と同一の量子化相対位置を設定する処理を実行して、前記動き補償画像生成部に出力させ、
前記動き補償画像生成ステップにおいて、
前記相対位置コピー処理部から入力する量子化相対位置情報と前記参照画素の画素値に基づいて、動き補償画像の構成画素の画素値を算出して動き補償画像を生成させることを特徴とするコンピュータ・プログラム。
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