JP5181059B2 - Image encoding device, image decoding device, image encoding method, and image decoding method - Google Patents
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Description
本発明は、高画質に画像を符号化及び復号化するための画像符号化装置、画像復号化装置、画像符号化方法、及び画像復号化方法に関する。 The present invention relates to an image encoding device, an image decoding device, an image encoding method, and an image decoding method for encoding and decoding an image with high image quality.
画像、音声情報をデジタルデータ化して記録、伝達する手法として、MPEG(Moving Picture Experts Group)方式等の符号化方式が策定され、MPEG−1規格、MPEG−2規格、MPEG−4規格等として国際標準の符号化方式となっている。また、さらに圧縮率を向上させる方式として、H.264/AVC(Advanced Video Coding)規格等が定められている。 Coding methods such as MPEG (Moving Picture Experts Group) method have been established as a method for recording and transmitting image and audio information as digital data, and internationally, MPEG-1 standard, MPEG-2 standard, MPEG-4 standard, etc. This is a standard encoding method. As a method for further improving the compression ratio, H. The H.264 / AVC (Advanced Video Coding) standard is defined.
また、ルックアップテーブル(LUT)を用いた画像処理によって、画像を変換したり圧縮したりする技術が提案されている。例えば特許文献1の技術は、カラールックアップテーブル(CLUT)を用いてカラー画像を符号化し、CLUTを用いてカラー画像を復元するものである。また非特許文献1の技術は、LUTを用いてハーフトーン画像からグレースケール画像を合成するものである。
In addition, a technique for converting or compressing an image by image processing using a lookup table (LUT) has been proposed. For example, the technique of
一般に、符号化装置によって画像を圧縮すると、ブロックノイズ、モスキートノイズと呼ばれる符号化処理によって生じる特有のノイズが付加され、画質劣化の一因となっている。これらのノイズを除去するために様々なポストフィルタが開発されているが、単純にフィルタのみを用いても画質の向上には限界がある。 In general, when an image is compressed by an encoding device, specific noise generated by an encoding process called block noise or mosquito noise is added, which contributes to degradation of image quality. Various post filters have been developed to remove these noises, but there is a limit to improving the image quality even if only the filter is used.
前記特許文献1や非特許文献1では、画像データをLUTの値で置換するものであるが、それにより画像データの補正を行うものではなく、よって符号化画像の画質を向上させることはできない。
In
本発明は、上記課題に鑑みて為されたものであり、その目的は、符号化処理で生じたノイズを好適に除去し、高画質の画像を復元する技術を提供することにある。 The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a technique for suitably removing noise generated in encoding processing and restoring a high-quality image.
本発明による画像符号化装置は、入力画像を符号化する画像符号化部と、符号化した画像を復号化して復号画像を得る画像復号化部と、復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成部と、入力画像と復号画像との差分から補正情報を生成する補正情報生成部と、補正情報をパターン画像のパターン情報と対応付けたルックアップテーブル(LUT)を生成するLUT生成部と、LUTを符号化するLUT符号化部を備える。 An image encoding device according to the present invention includes an image encoding unit that encodes an input image, an image decoding unit that decodes the encoded image to obtain a decoded image, and expresses image features from the decoded image as pattern information A pattern image generation unit that generates a pattern image, a correction information generation unit that generates correction information from the difference between the input image and the decoded image, and a lookup table (LUT) that associates the correction information with the pattern information of the pattern image An LUT generation unit for generating and an LUT encoding unit for encoding the LUT are provided.
本発明による画像復号化装置は、画像データを復号化して復号画像を得る画像復号化部と、復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成部と、符号化ストリームからパターン情報と補正情報が対応付けて記述されたルックアップテーブル(LUT)を復号化するLUT復号化部と、復号化されたLUTからパターン画像のパターン情報に対応する補正情報を取得して復号画像を補正する画像補正部を備える。 An image decoding apparatus according to the present invention includes an image decoding unit that decodes image data to obtain a decoded image, a pattern image generation unit that generates a pattern image in which image features are represented by pattern information from the decoded image, and an encoded stream A LUT decoding unit that decodes a lookup table (LUT) in which pattern information and correction information are described in association with each other, and obtains and decodes correction information corresponding to the pattern information of the pattern image from the decoded LUT An image correction unit for correcting an image is provided.
本発明による画像符号化方法は、入力画像を符号化する画像符号化ステップと、符号化した画像を復号化して復号画像を得る画像復号化ステップと、復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成ステップと、入力画像と復号画像との差分から補正情報を生成する補正情報生成ステップと、補正情報をパターン画像のパターン情報と対応付けたルックアップテーブル(LUT)を生成するLUT生成ステップと、LUTを符号化するLUT符号化ステップを備える。 An image encoding method according to the present invention includes an image encoding step for encoding an input image, an image decoding step for decoding the encoded image to obtain a decoded image, and expressing image features from the decoded image by pattern information. A pattern image generation step for generating a pattern image, a correction information generation step for generating correction information from the difference between the input image and the decoded image, and a lookup table (LUT) in which the correction information is associated with the pattern information of the pattern image. An LUT generation step for generating and an LUT encoding step for encoding the LUT are provided.
本発明による画像復号化方法は、画像データを復号化して復号画像を得る画像復号化ステップと、復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成ステップと、符号化ストリームからパターン情報と補正情報が対応付けて記述されたルックアップテーブル(LUT)を復号化するLUT復号化ステップと、復号化されたLUTからパターン画像のパターン情報に対応する補正情報を取得して復号画像を補正する画像補正ステップを備える。 An image decoding method according to the present invention includes an image decoding step of decoding image data to obtain a decoded image, a pattern image generating step of generating a pattern image expressing image features by pattern information from the decoded image, and an encoded stream LUT decoding step for decoding a look-up table (LUT) in which pattern information and correction information are described in association with each other, and obtaining and decoding correction information corresponding to the pattern information of the pattern image from the decoded LUT An image correction step for correcting the image is provided.
本発明によれば、画像符号化時のノイズを好適に除去し高画質な画像を復元することができる。 According to the present invention, it is possible to suitably remove noise during image encoding and restore a high-quality image.
以下、本発明の各実施例を、図面を参照して説明する。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings.
図1は、本発明の第1の実施例に係る画像符号化装置の構成を示す図である。画像符号化装置1は、画像を入力する画像入力部11と、入力画像を符号化し符号化ストリームを生成する画像符号化部12と、符号化ストリームを復号化する画像復号化部13と、復号画像からパターン画像を生成するパターン画像生成部14と、入力画像と復号画像から補正情報を生成する補正情報生成部15と、補正情報とパターン画像からルックアップテーブル(LUT)を生成するLUT生成部16と、LUTを符号化するLUT符号化部17と、画像の符号化ストリームと符号化されたLUTを統合する符号統合部18を備える。
FIG. 1 is a diagram illustrating a configuration of an image encoding device according to a first embodiment of the present invention. The
各部の動作を説明する。画像入力部11は入力された画像を保持し、画像符号化部12に渡す。画像符号化部12は画像の符号化を行う。これにはH.264/AVC等、既存の国際標準符号化方式を用いればよい。画像の符号化ストリームは、画像復号化部13と符号統合部18に渡される。画像復号化部13は符号化ストリームを復号化して復号画像を生成する。これは符号化器(エンコーダ)における内部デコーダと同様の動作である。復号画像はパターン画像生成部14と補正情報生成部15に渡される。
The operation of each part will be described. The
パターン画像生成部14は復号画像からパターン画像を生成する。パターン画像とは、復号画像を変換し局所的な画像特徴を少ない情報量のパターン情報で表現した画像である。例えば、2値画像や階調数を削減した画像、カラーパレットによって変換された画像等が相当する。以下では、誤差拡散法(Error Diffusion)によって生成された2値画像を例として説明する。生成されたパターン画像の情報はLUT生成部16に渡される。
The pattern
補正情報生成部15は、入力画像(原画像)と復号画像から補正情報を生成する。補正情報とは、復号画像の画像データを補正し高画質化するための情報であり、これにより符号化処理に伴うノイズを除去するものである。以下では、補正情報として、画素単位で入力画像と復号画像の差分値を用いる場合を説明する。位置(x,y)の入力画像の画素値をVi(x,y)、復号画像の画素値をVd(x,y)とすると、補正情報(差分値)Vc(x,y)は、
Vc(x,y)=Vi(x,y)−Vd(x,y) (1)
で求められる。なお、補正情報は入力画像の画素値Vi(x,y)そのものとしても良いし、差分値Vc(x,y)をいくつかの画素のまとまり毎に周波数変換したものでも良い。周波数変換には、例えばDCT(Discrete Cosine Transform)やウェーブレット変換等を用いる。生成された補正情報はLUT生成部106に渡される。The correction
Vc (x, y) = Vi (x, y) −Vd (x, y) (1)
Is required. The correction information may be the pixel value Vi (x, y) of the input image itself, or may be the difference value Vc (x, y) that has been frequency-converted for each group of several pixels. For the frequency conversion, for example, DCT (Discrete Cosine Transform), wavelet conversion, or the like is used. The generated correction information is transferred to the LUT generation unit 106.
LUT生成部16は、任意の画素のまとまり毎にパターン情報と補正情報を処理し、LUTを生成する。LUTでは、様々なパターン情報に対して補正情報が記述される。LUTは画像1フレームに対して1つ作成してもよいし、複数のフレームをまとめて1つのLUTを作成してもよい。複数フレームのLUTをまとめると1枚あたりのLUTサイズを小さくすることができる。LUT生成処理の詳細については後述する。
The
LUT符号化部17はLUTを符号化する。符号化には既存のハフマン符号化や算術符号化等を用いる。符号化されたLUTは符号統合部18に渡される。符号統合部18は、画像の符号化ストリームと符号化されたLUTを統合し、1つのストリームとして出力し伝送する。なお、画像の符号化ストリームと符号化されたLUTとを別々に伝送しても良い。
The
このように、本実施例の画像符号化装置1では、復号画像を高画質化するための補正情報を生成してLUTに記述し、これを符号化して伝送する。そのときLUTには、補正情報とパターン情報とを対応付けて記述する。これは、画像の圧縮符号化処理時に発生する誤差(ノイズ)は、処理対象の画像パターンと相関があるとの知見によるものである。よって、画像復号化側では伝送されたLUTを参照し、パターン情報に応じて必要な補正情報を取得することができる。
As described above, the
図2は、LUT生成部16によるLUT生成処理を詳細に説明する図である。LUT105は、原画像(入力画像)101と復号画像102から求めた補正情報(差分値)Vcと、パターン画像103から求めたパターン情報Pとから生成する。ここでは、画素単位で1画面を処理し、1画面に対して1つのLUT105を生成する例について説明する。
FIG. 2 is a diagram for explaining the LUT generation processing by the
現在の処理対象位置を(x,y)とし、原画像101と復号画像102の画素値をそれぞれVi(x,y)、Vd(x,y)とする。補正情報Vc(x,y)は前記(1)式で求める。
The current processing target position is (x, y), and the pixel values of the
一方パターン画像103は、復号画像102を誤差拡散処理して2値化して生成する。パターン画像103に対して、符号104に示すような例えば4×4画素のテンプレートを用意する。テンプレート104の形状やサイズは任意でよいが、サイズが大きいほど補正精度が高くなる。処理対象画素位置を星印*で示すと、これを囲むテンプレート104内の4×4画素の2値化パターンを求める。具体的には、黒画素を「1」ビット、白画素を「0」ビットとして、左上から右下にラスタスキャン順にビット列を読み取る。そして、読み取ったビット列を4ビットを1桁とする16進数で表示して、パターン情報Pとする。この例では、パターン情報Pは、「0x485A」となる。 On the other hand, the pattern image 103 is generated by binarizing the decoded image 102 by performing error diffusion processing. For example, a 4 × 4 pixel template as shown by reference numeral 104 is prepared for the pattern image 103. The shape and size of the template 104 may be arbitrary, but the correction accuracy increases as the size increases. When the pixel position to be processed is indicated by an asterisk *, a binarized pattern of 4 × 4 pixels in the template 104 surrounding this is obtained. Specifically, the bit string is read in the raster scan order from the upper left to the lower right, with the black pixel as “1” bits and the white pixel as “0” bits. Then, the read bit string is displayed as a hexadecimal number with 4 bits as one digit, and is used as pattern information P. In this example, the pattern information P is “0x485A”.
LUT105には、前記求めた補正情報Vcとパターン情報Pとを対応させて登録する。この例では、パターン情報P=「0x485A」に対して補正情報Vc=+3を登録している。1つの画素について処理が終了したら、次の処理画素に移動し、同様に補正情報Vcとパターン情報Pを求めて登録する。1つのパターン情報Pに対して異なる補正情報Vcが候補として挙がった場合には、統計処理により最適値を決定する。その評価法としては、例えば、各パターンPについて補正情報Vcの範囲をRv=−16〜15までとした時、補正情報の候補Vxに対する評価値を、
E(Rv)=|Vx|−|Rv−Vx|
として投票し、E(Rv)が正で、かつ最大のものを選べば良い。
このようにLUT105には、補正情報がパターン情報に対応付けて記述されているので、少ないデータ量で効率良く伝送することができる。In the
E (Rv) = | Vx | − | Rv−Vx |
As long as E (Rv) is positive and the largest is selected.
Thus, since the correction information is described in association with the pattern information in the
図3は、本実施例における画像符号化処理の流れを示すフローチャート図である。
ステップS301において、画像入力部11に原画像を入力する。
ステップS302において、画像符号化部12は入力した画像を符号化し、符号統合部18と画像復号化部13に渡す。FIG. 3 is a flowchart showing the flow of the image encoding process in the present embodiment.
In step S <b> 301, an original image is input to the
In step S <b> 302, the
ステップS303において、画像復号化部13はS302で符号化された画像を復号化する。
ステップS304において、パターン画像生成部14はS303の復号画像からパターン画像を生成する。In step S303, the
In step S304, the pattern
ステップS305において、補正情報生成部15は原画像と復号画像から補正情報を生成する。
ステップS306において、LUT生成部16は補正情報とパターン画像のパターン情報からLUTを生成する。In step S305, the correction
In step S306, the
ステップS307において、LUT符号化部17はLUTを符号化する。
ステップS308において、符号統合部18は符号化した画像とLUTを統合した符号
化ストリームを出力する。
以上により、LUT生成を含めた画像符号化処理を終了する。In step S307, the
In step S308, the
Thus, the image encoding process including LUT generation is completed.
図4は、本発明の第2の実施例に係る画像復号化装置の構成を示す図である。画像復号化装置2は、符号化ストリームを受信し画像データとLUTに分離する符号分離部21と、画像データを復号化する画像復号化部22と、復号画像からパターン画像を生成するパターン画像生成部23と、LUTを復号化するLUT復号化部24と、LUTとパターン画像を用いて復号画像を補正する画像補正部25と、補正された画像を出力する画像出力部26を備える。なお、画像復号化部22とパターン画像生成部23は、前記図1(画像符号化装置)の画像復号化部13とパターン画像生成部14に相当する。
FIG. 4 is a diagram showing a configuration of an image decoding apparatus according to the second embodiment of the present invention. The
各部の動作を説明する。符号分離部21は符号化ストリームを受信し、符号化された画像データと符号化されたLUTを分離して、それぞれ画像復号化部22とLUT復号化部24に渡す。画像復号化部22は画像データを復号化して復号画像を生成する。復号画像はパターン画像生成部23と画像補正部25に渡される。
The operation of each part will be described. The
パターン画像生成部23は復号画像からパターン画像を生成する。パターン画像については前述と同様である。LUT復号化部24は符号化されたLUTを復号化してLUTを取得し、これを画像補正部25に渡す。画像補正部25はパターン画像のパターン情報とLUTの補正情報を用いて復号画像を補正する。位置(x,y)の復号画像の画素値をVd(x,y)、LUTに記述されたパターン情報Pに対応する補正情報(差分値)をVc(P)とすると、出力画像の画素値Vo(x,y)は、
Vo(x,y)=Vd(x,y)+Vc(P) (2)
と補正される。画像補正処理の詳細は後述する。画像出力部26は補正された画像を出力する。
このように本実施例の画像復号装置2では、伝送されたLUTを参照して復号画像を補正し高画質の画像を復元することができる。The pattern
Vo (x, y) = Vd (x, y) + Vc (P) (2)
It is corrected. Details of the image correction processing will be described later. The
As described above, the
図5は、画像補正部25による画像補正処理を詳細に説明する図である。画像補正処理では、復号画像201に対し、そのパターン画像202とLUT205の補正情報Vcを用いて補正し、補正画像203を生成する。
FIG. 5 is a diagram for explaining the image correction processing by the
パターン画像202の処理対象位置(x,y)に対して、LUT作成時と同様にテンプレート204を用いてパターン情報Pを求める。ここではP=「0x485A」を得る。また伝送されたLUT205を参照し、P=「0x485A」に対応する補正情報Vc=+3を取得する。
The pattern information P is obtained for the processing target position (x, y) of the pattern image 202 using the template 204 in the same manner as when creating the LUT. Here, P = “0x485A” is obtained. Further, with reference to the transmitted
補正演算は前記(2)式による。補正画像203の画素値Vo(x,y)は、対応する復号画像201の画素値Vd(x,y)に補正情報Vc=+3を加算して、
Vo(x,y)=Vd(x,y)+3
として求める。上記処理を対象画素位置を移動しながら画面全体に対して行う。The correction calculation is based on the equation (2). The pixel value Vo (x, y) of the corrected image 203 is obtained by adding the correction information Vc = + 3 to the pixel value Vd (x, y) of the corresponding decoded
Vo (x, y) = Vd (x, y) +3
Asking. The above processing is performed on the entire screen while moving the target pixel position.
このように、画像補正処理においては対象画像のパターン情報を手掛かりにLUTから補正情報を取得する。そのとき、符号化時と同様の手法でパターン画像を生成し、同一のテンプレートを使用してパターン情報を求めるので、符号化時のパターン情報をよく再現し、精度の高い補正が可能となる。 In this way, in the image correction process, correction information is acquired from the LUT using the pattern information of the target image as a clue. At this time, a pattern image is generated by the same method as that used for encoding, and the pattern information is obtained using the same template. Therefore, the pattern information at the time of encoding can be reproduced well, and highly accurate correction can be performed.
図6は、本実施例における画像復号化処理の流れを示すフローチャート図である。
ステップS401において、符号化ストリームを入力し、符号分離部21は符号化された画像とLUTに分離する。
ステップS402において、画像復号化部22は符号化された画像を復号化する。FIG. 6 is a flowchart showing the flow of the image decoding process in the present embodiment.
In step S401, the encoded stream is input, and the
In step S402, the
ステップS403において、LUT復号化部24は符号化されたLUTを復号化する。
ステップS404において、パターン画像生成部23はS402の復号画像からパターン画像を生成する。In step S403, the
In step S404, the pattern
ステップS405において、画像補正部25は、パターン画像のパターン情報とLUTの補正情報とを用いて復号画像を補正する。
ステップS406において、画像出力部26は補正された画像を出力する。
以上により、画像補正を含めた画像復号化処理を終了する。In step S405, the
In step S406, the
Thus, the image decoding process including the image correction is completed.
前記実施例1,2の画像処理では、画素単位で1画面を処理していたが、第3の実施例ではブロック単位で処理を行う。すなわち、ブロック単位で補正情報を求め、ブロック単位で画像補正を行うものである。なお、画像符号化装置と画像復号化装置の基本構成は、実施例1,2(図1,図4)と同様である。 In the image processing of the first and second embodiments, one screen is processed in units of pixels. In the third embodiment, processing is performed in units of blocks. That is, correction information is obtained in units of blocks, and image correction is performed in units of blocks. The basic configurations of the image encoding device and the image decoding device are the same as those in the first and second embodiments (FIGS. 1 and 4).
図7は、第3の実施例におけるLUT生成部16のLUT生成処理を説明する図である。以下では、4×4画素のブロックを単位として処理する。
現在の処理ブロックがk番目のブロックで、ブロック内位置を(u,v)とした時、原画像111のブロック内画素値をVi_k(u,v)、復号画像112のブロック内画素値をVd_k(u,v)とする。ここで各(u,v)について差分をとり、差分ブロックVc_k(u,v)を
Vc_k(u,v)=Vi_k(u,v)−Vd_k(u,v)
として求める。この差分ブロックVc_k(u,v)に対して、4×4のDCTによる周波数変換と量子化を行って、このブロックkに対する補正情報Vc’とする。その結果、補正情報Vc’にはDC成分と複数のAC成分が含まれるが、AC成分の一部あるいは全部を削除してデータ量を削減しても良い。FIG. 7 is a diagram for explaining the LUT generation processing of the
When the current processing block is the k-th block and the intra-block position is (u, v), the intra-block pixel value of the
Asking. The difference block Vc_k (u, v) is subjected to frequency conversion and quantization by 4 × 4 DCT to obtain correction information Vc ′ for the block k. As a result, the correction information Vc ′ includes a DC component and a plurality of AC components. However, some or all of the AC components may be deleted to reduce the data amount.
一方、パターン画像113に対してブロックと同サイズのテンプレート114を用意して、前記実施例1と同様に対象ブロックkのパターン情報Pを求める。
LUT115には、前記求めた補正情報Vc’とパターン情報Pとを対応させて登録する。この例では、パターン情報P=「0x485A」に対して補正情報Vc’=+3(DC成分のみ)を登録している。この処理をブロック単位で画面全体に対して行う。1つのパターン情報Pに対して異なる補正情報Vc’が候補として挙がった場合には、前記実施例1と同様の処理を行い最適値を決定する。On the other hand, a template 114 having the same size as the block is prepared for the pattern image 113, and the pattern information P of the target block k is obtained as in the first embodiment.
In the
このようにLUT115には、ブロック単位の補正情報が、ブロック単位のパターン情報に対応付けて記述される。よって、実施例1の画素単位で処理する場合に比べて、LUT生成処理の処理時間が短縮され、またLUT115のデータ量がより低減する。
As described above, the correction information for each block is described in the
図8は、第3の実施例における画像補正部25の画像補正処理を説明する図である。ここでも、4×4画素のブロック単位で処理する。
パターン画像212の処理対象のk番目のブロックについて、テンプレート214を用いてパターン情報Pを求める。ここではP=「0x485A」を得る。また受信したLUT215を参照し、P=「0x485A」に対応する補正情報Vc’を取得する。この例では補正情報Vc’=+3でDC成分のみであるが、AC成分を含むときには、補正情報Vc’を逆変換(逆量子化と逆DCTによる周波数変換)することによって、補正用の差分ブロックVc(u,v)を復元する。FIG. 8 is a diagram for explaining image correction processing of the
For the k-th block to be processed of the pattern image 212, the pattern information P is obtained using the template 214. Here, P = “0x485A” is obtained. Further, the received
補正演算では、k番目の処理ブロックにおける復号画像211の画素値Vd_k(u,v)に対し、補正用の差分ブロックVc(u,v)の値を各位置で加算し、対応する補正画像213のk番目の処理ブロックにおける画素値Vo_k(u,v)を求める。その演算式は、
Vo_k(u,v)=Vd_k(u,v)+Vc(u,v)
となる。補正情報Vc’がDC成分(この例では+3)のみの場合は、Vc(u,v)=+3として求める。当然ながら、補正情報Vc’がDC成分のみの場合は、ブロック内の各画素値は一様な値だけ補正される。上記処理をブロック単位で画面全体に対して行う。In the correction calculation, the value of the difference block Vc (u, v) for correction is added at each position to the pixel value Vd_k (u, v) of the decoded
Vo_k (u, v) = Vd_k (u, v) + Vc (u, v)
It becomes. When the correction information Vc ′ is only a DC component (+3 in this example), it is obtained as Vc (u, v) = + 3. Naturally, when the correction information Vc ′ is only a DC component, each pixel value in the block is corrected by a uniform value. The above processing is performed on the entire screen in units of blocks.
第4の実施例は、画像を縮小して符号化及び復号化する場合である。
図9は、第4の実施例に係る画像符号化装置の構成を示す図である。画像符号化装置3は、画像を入力する画像入力部11と、入力画像を縮小する画像縮小部31と、縮小画像を符号化し符号化ストリームを生成する画像符号化部12と、符号化ストリームを復号化する画像復号化部13と、復号画像を拡大する画像拡大部32と、拡大復号画像からパターン画像を生成するパターン画像生成部14と、入力画像と拡大復号画像から補正情報を生成する補正情報生成部15と、補正情報とパターン画像からLUTを生成するLUT生成部16と、LUTを符号化するLUT符号化部17と、画像の符号化ストリームと符号化されたLUTを統合する符号統合部18を備える。The fourth embodiment is a case where an image is reduced and encoded and decoded.
FIG. 9 is a diagram illustrating the configuration of the image encoding device according to the fourth embodiment. The
本実施例は、前記実施例1(図1)の構成に、画像縮小部31と画像拡大部32を追加したものである。入力画像を画像縮小部31で一旦縮小してから符号化し、縮小画像の状態で伝送するので画像の符号量を削減できる。補正情報の生成は、縮小された復号画像を画像拡大部32にて拡大し、原画像と同サイズにして比較する。LUT生成処理は実施例1(図2)と同様に次のように行う。
In this embodiment, an
図10は、第4の実施例におけるLUT生成方法を詳細に説明する図である。本実施例では、縮小された復号画像122を元のサイズの拡大復号画像122eに拡大し、原画像121と比較して補正情報を求める。原画像121と拡大復号画像122eの画素値をそれぞれVi(x,y)、Vde(x,y)とすると、補正情報Vc(x,y)は、
Vc(x,y)=Vi(x,y)−Vde(x,y)
となる。一方パターン情報Pは、拡大復号画像122eから拡大されたパターン画像123eを生成してテンプレート124を用いて取得する。LUT125には、パターン情報Pと補正情報Vcを記述する。FIG. 10 is a diagram for explaining in detail the LUT generation method in the fourth embodiment. In the present embodiment, the reduced decoded image 122 is enlarged to an enlarged decoded image 122e of the original size, and correction information is obtained by comparing with the original image 121. When the pixel values of the original image 121 and the enlarged decoded image 122e are Vi (x, y) and Vde (x, y), respectively, the correction information Vc (x, y) is
Vc (x, y) = Vi (x, y) −Vde (x, y)
It becomes. On the other hand, the pattern information P is acquired using the template 124 by generating an enlarged pattern image 123e from the enlarged decoded image 122e. In the
図11は、第4の実施例に係る画像復号化装置の構成を示す図である。画像復号装置4は、符号化ストリームを受信し画像データとLUTに分離する符号分離部21と、画像データを復号化する画像復号化部22と、復号画像を元のサイズに拡大する画像拡大部41と、拡大復号画像からパターン画像を生成するパターン画像生成部23と、LUTを復号化するLUT復号化部24と、LUTとパターン画像を用いて拡大復号画像を補正する画像補正部25と、補正された画像を出力する画像出力部26を備える。
FIG. 11 is a diagram illustrating the configuration of the image decoding apparatus according to the fourth embodiment. The
本実施例は、実施例2(図4)の構成に、画像拡大部41を追加したものである。画像拡大部41は、図9の画像符号化装置3から伝送される縮小画像を元のサイズに拡大する。画像補正処理は実施例2(図5)と同様に次のように行う。
In this embodiment, an
図12は、第4の実施例における画像補正処理を詳細に説明する図である。本実施例では、復号画像221を拡大復号画像221eに拡大し、パターン画像222eを生成してパターン情報Pを求める。一方受信したLUT225を参照し、パターン情報Pに対応する補正情報Vc(P)を取得する。拡大復号画像221eの画素値Vde(x,y)と補正情報Vc(P)を用いて、補正画像223の画素値Vo(x,y)は、
Vo(x,y)=Vde(x,y)+Vc(P)
として求める。FIG. 12 is a diagram for explaining in detail the image correction processing in the fourth embodiment. In this embodiment, the decoded image 221 is enlarged to the enlarged decoded image 221e, the pattern image 222e is generated, and the pattern information P is obtained. On the other hand, with reference to the received
Vo (x, y) = Vde (x, y) + Vc (P)
Asking.
このように、LUT125,225には原画像の各画素位置での補正情報を記述されているので、伝送する画像が縮小されていても復号化側では画像拡大後の各画素について補正することができる。
実施例4によれば、符号化画像の符号量を削減できるとともに、画像を高画質に復元することができる。As described above, since the correction information at each pixel position of the original image is described in the
According to the fourth embodiment, the code amount of the encoded image can be reduced, and the image can be restored with high image quality.
第5の実施例も、実施例4と同様に画像を縮小して符号化及び復号化するが、LUT生成と画像補正処理においては、復号画像やパターン画像が縮小された状態で取り扱う場合である。 In the fifth embodiment, similarly to the fourth embodiment, the image is reduced and encoded and decoded. However, in the LUT generation and image correction processing, the decoded image and the pattern image are handled in a reduced state. .
図13は、第5の実施例に係る画像符号化装置の構成を示す図である。画像符号化装置5は、画像を入力する画像入力部11と、入力画像を縮小する画像縮小部51と、縮小画像を符号化し符号化ストリームを生成する画像符号化部12と、符号化ストリームを復号化する画像復号化部13と、復号画像から縮小されたパターン画像を生成するパターン画像生成部14と、入力画像と縮小された復号画像から補正情報を生成する補正情報生成部15と、補正情報とパターン画像からLUTを生成するサイズ補正LUT生成部52と、LUTを符号化するLUT符号化部17と、画像の符号化ストリームと符号化されたLUTを統合する符号統合部18を備える。
FIG. 13 is a diagram illustrating the configuration of the image encoding device according to the fifth embodiment. The image encoding device 5 includes an
本実施例は、前記実施例4(図9)から画像拡大部32を削除し、LUT生成部16をサイズ補正LUT生成部52として再構成したものである。本実施例では、補正情報とLUT生成において復号画像とパターン画像は縮小サイズで取り扱うが、補正情報は原画像のサイズの各画素に対応して生成する。
In this embodiment, the
図14は、サイズ補正LUT生成部52によるLUT生成方法を詳細に説明する図である。以下では画像の縮小は縦横それぞれ1/2とする。画像縮小には一般的なフィルタを用いる。
FIG. 14 is a diagram for explaining the LUT generation method by the size correction
原画像131の現在の処理対象位置を(x,y),(x+1,y),(x,y+1),(x+1,y+1)の4点とし、その画素値をそれぞれVi(x,y)〜Vi(x+1,y+1)とする。復号画像132は縦横1/2に縮小されているため、対応する処理対象位置は(x/2,y/2)の1点でその画素値をVd(x/2,y/2)とする。これより、4点の処理対象位置(x,y)〜(x+1,y+1)における補正情報Vc(x,y)〜Vc(x+1,y+1)は、
Vc(x,y)=Vi(x,y)−Vd(x/2,y/2)
Vc(x+1,y)=Vi(x+1,y)−Vd(x/2,y/2)
Vc(x,y+1)=Vi(x,y+1)−Vd(x/2,y/2)
Vc(x+1,y+1)=Vi(x+1,y+1)−Vd(x/2,y/2)
となる。The current processing target position of the original image 131 is set to four points (x, y), (x + 1, y), (x, y + 1), and (x + 1, y + 1), and pixel values thereof are Vi (x, y) ˜ Let Vi (x + 1, y + 1). Since the decoded image 132 is reduced to 1/2 in the vertical and horizontal directions, the corresponding processing target position is one point (x / 2, y / 2), and the pixel value is Vd (x / 2, y / 2). . Thus, the correction information Vc (x, y) to Vc (x + 1, y + 1) at the four processing target positions (x, y) to (x + 1, y + 1) is
Vc (x, y) = Vi (x, y) −Vd (x / 2, y / 2)
Vc (x + 1, y) = Vi (x + 1, y) −Vd (x / 2, y / 2)
Vc (x, y + 1) = Vi (x, y + 1) −Vd (x / 2, y / 2)
Vc (x + 1, y + 1) = Vi (x + 1, y + 1) −Vd (x / 2, y / 2)
It becomes.
一方パターン画像133は、復号画像132と同じサイズに縮小されている。復号画像132の処理対象位置(x/2,y/2)をテンプレート134における星印*として、パターン情報Pを求める。この場合、1個のパターン情報Pに対して上記4個の補正情報Vcが対応する。すなわち、原画像131における処理対称位置(x,y)〜(x+1,y+1)は、星印*を囲むA,B,C,Dの位置に対応するので、各位置の補正情報を[A][B][C][D]で区別する。 On the other hand, the pattern image 133 is reduced to the same size as the decoded image 132. The pattern information P is obtained using the processing target position (x / 2, y / 2) of the decoded image 132 as the star * in the template 134. In this case, the four pieces of correction information Vc correspond to one piece of pattern information P. That is, the processing symmetry positions (x, y) to (x + 1, y + 1) in the original image 131 correspond to the positions of A, B, C, and D surrounding the star *, so that the correction information of each position is [A]. [B] [C] [D]
その結果LUT135には、例えばパターン情報P=「0x485A」であった場合には、これを4通り「0x485A[A]」〜「0x485A[D]」に区分し、前記求めた各補正情報Vc(x,y)〜Vc(x+1,y+1)を記述する。同じパターンに対して異なる補正情報が候補として挙がった場合は、前記実施例と同様に処理する。
このように、LUT135には原画像の各画素位置での補正情報を記述しているので、伝送する画像が縮小されていても復号化側では高画質に復元することができる。As a result, if the pattern information P = “0x485A”, for example, in the
In this way, since the
図15は、第5の実施例に係る画像復号化装置の構成を示す図である。画像復号化装置6は、符号化ストリームを受信し画像データとLUTに分離する符号分離部21と、画像データを復号化する画像復号化部22と、復号画像からパターン画像を生成するパターン画像生成部23と、LUTを復号化するLUT復号化部24と、LUTとパターン画像を用いて縮小された復号画像を拡大しながら補正する画像拡大補正部61と、補正された画像を出力する画像出力部26を備える。
本実施例は、実施例4(図11)から画像拡大部41を削除し、画像補正部25を画像拡大補正部61として再構成したものである。FIG. 15 is a diagram illustrating the configuration of the image decoding apparatus according to the fifth embodiment. The image decoding device 6 receives an encoded stream and separates the image data and the LUT into a
In the present embodiment, the
図16は、画像拡大補正部61による画像補正処理を詳細に説明する図である。本実施例では、復号画像231から縮小されたパターン画像232を生成し、パターン情報Pを求める。一方受信したLUT235を参照して、パターン情報Pに対応する補正情報Vc(P)を取得する。このとき、復号画像231とパターン画像232の処理対象位置(x/2,y/2)は、補正画像233の4点の処理対象位置(x,y)〜(x+1,y+1)に対応し、LUT235には4通りの補正情報Vcが[A][B][C][D]で区別して記述されている。例えば、パターン情報P=「0x485A」を得た場合、各処理対象位置での補正情報Vc(x,y)〜Vc(x+1,y+1)は、P=「0x485A[A]」〜「0x485A[D]」にそれぞれ対応している。
FIG. 16 is a diagram for explaining the image correction processing by the image enlargement correction unit 61 in detail. In this embodiment, a reduced pattern image 232 is generated from the decoded image 231 to obtain pattern information P. On the other hand, with reference to the received
よって補正画像233の画素値Vo(x,y)〜Vo(x+1,y+1)は、復号画像の画素値Vd(x/2,y/2)を用いて、
Vo(x,y)=Vd(x/2,y/2)+Vc[A]
Vo(x+1,y)=Vd(x/2,y/2)+Vc[B]
Vo(x,y+1)=Vd(x/2,y/2)+Vc[C]
Vo(x+1,y+1)=Vd(x/2,y/2)+Vc[D]
となる。Accordingly, the pixel values Vo (x, y) to Vo (x + 1, y + 1) of the corrected image 233 are obtained by using the pixel values Vd (x / 2, y / 2) of the decoded image.
Vo (x, y) = Vd (x / 2, y / 2) + Vc [A]
Vo (x + 1, y) = Vd (x / 2, y / 2) + Vc [B]
Vo (x, y + 1) = Vd (x / 2, y / 2) + Vc [C]
Vo (x + 1, y + 1) = Vd (x / 2, y / 2) + Vc [D]
It becomes.
このように、LUT135,235には原画像の各画素位置での補正情報を記述されているので、伝送する画像が縮小されていても復号化側では拡大後の各画素について補正することができる。また実施例5では、縮小画像に基づきLUTを生成しているので、サイズを合わせるための画像拡大処理が不要となり構成が簡素化できる。
As described above, since the correction information at each pixel position of the original image is described in the
以上のように各実施例によれば、補正情報を記述したLUTを用いることで、復号画像を高画質に補正することが可能となる。LUTではパターン画像のパターン情報に対応させて補正情報を記述しているので、データ量が低減し効率の良い符号化処理とすることができる。 As described above, according to each embodiment, it is possible to correct the decoded image with high image quality by using the LUT describing the correction information. In the LUT, the correction information is described in correspondence with the pattern information of the pattern image, so that the data amount can be reduced and efficient coding processing can be performed.
以上説明した各実施例は、単独でも組み合わせても有効である。本発明に係る画像符号化技術と画像復号化技術は、画像記録装置、プレーヤ、携帯電話、携帯端末、デジタルカメラTV、プロジェクタ、各種ディスプレイ、ゲーム機等の各種の映像処理装置に広く適用することができる。 Each of the embodiments described above can be used alone or in combination. The image encoding technique and the image decoding technique according to the present invention are widely applied to various video processing apparatuses such as an image recording apparatus, a player, a mobile phone, a portable terminal, a digital camera TV, a projector, various displays, and a game machine. Can do.
1,3,5…画像符号化装置、2,4,6…画像復号化装置、11…画像入力部、12…画像符号化部、13…画像復号化部、14…パターン画像生成部、15…補正情報生成部、16…LUT生成部、17…LUT符号化部、18…符号統合部、21…符号分離部、22…画像復号化部、23…パターン画像生成部、24…LUT復号化部、25…画像補正部、26…画像出力部、31,51…画像縮小部、32,41…画像拡大部、52…サイズ補正LUT生成部、61…画像拡大補正部。
DESCRIPTION OF
Claims (12)
前記入力画像を符号化する画像符号化部と、
符号化した画像を復号化して復号画像を得る画像復号化部と、
前記復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成部と、
前記入力画像と前記復号画像との差分から補正情報を生成する補正情報生成部と、
前記補正情報を前記パターン画像のパターン情報と対応付けたルックアップテーブル(LUT)を生成するLUT生成部と、
前記LUTを符号化するLUT符号化部を備えることを特徴とする画像符号化装置。In an image encoding device that encodes an input image,
An image encoding unit for encoding the input image;
An image decoding unit that decodes the encoded image to obtain a decoded image;
A pattern image generation unit that generates a pattern image expressing image features by pattern information from the decoded image;
A correction information generating unit that generates correction information from the difference between the input image and the decoded image;
An LUT generation unit that generates a lookup table (LUT) in which the correction information is associated with pattern information of the pattern image;
An image encoding apparatus comprising an LUT encoding unit that encodes the LUT.
前記補正情報生成部は、前記入力画像と前記復号画像との差分を所定のブロックを単位として求め、求めた差分ブロックを周波数変換して補正情報を生成し、
前記LUT生成部は、前記補正情報を前記ブロックに対するパターン情報と対応付けてLUTを生成することを特徴とする画像符号化装置。The image encoding device according to claim 1,
The correction information generation unit obtains a difference between the input image and the decoded image in units of a predetermined block, generates correction information by performing frequency conversion on the obtained difference block,
The LUT generation unit generates an LUT by associating the correction information with pattern information for the block.
前記入力画像を縮小する画像縮小部と、
前記画像復号化部からの縮小された復号画像を元のサイズに拡大する画像拡大部とを備え、
前記画像符号化部は縮小された画像を符号化するとともに、
前記パターン画像生成部と前記補正情報生成部は拡大された復号画像を用いて処理することを特徴とする画像符号化装置。The image encoding device according to claim 1,
An image reduction unit for reducing the input image;
An image enlarging unit for enlarging the reduced decoded image from the image decoding unit to the original size,
The image encoding unit encodes the reduced image,
The image coding apparatus, wherein the pattern image generation unit and the correction information generation unit perform processing using an enlarged decoded image.
前記入力画像を縮小する画像縮小部を備え、
前記画像符号化部は縮小された画像を符号化するとともに、
前記補正情報生成部は、前記入力画像と縮小された前記復号画像との差分から前記入力画像の各画素に対する補正情報を生成し、
前記LUT生成部は、前記補正情報を基に前記入力画像のサイズに補正したLUTを生成することを特徴とする画像符号化装置。The image encoding device according to claim 1,
An image reduction unit for reducing the input image;
The image encoding unit encodes the reduced image,
The correction information generation unit generates correction information for each pixel of the input image from the difference between the input image and the reduced decoded image,
The image coding apparatus, wherein the LUT generation unit generates an LUT corrected to the size of the input image based on the correction information.
前記画像データを復号化して復号画像を得る画像復号化部と、
前記復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成部と、
前記符号化ストリームからパターン情報と補正情報が対応付けて記述されたルックアップテーブル(LUT)を復号化するLUT復号化部と、
前記復号化されたLUTから前記パターン画像の前記パターン情報に対応する補正情報を取得して前記復号画像を補正する画像補正部を備えることを特徴とする画像復号化装置。In an image decoding apparatus for decoding an encoded stream in which correction information is added to image data,
An image decoding unit that decodes the image data to obtain a decoded image;
A pattern image generation unit that generates a pattern image expressing image features by pattern information from the decoded image;
An LUT decoding unit for decoding a lookup table (LUT) in which pattern information and correction information are described in association with each other from the encoded stream;
An image decoding apparatus comprising: an image correction unit that acquires correction information corresponding to the pattern information of the pattern image from the decoded LUT and corrects the decoded image.
前記LUTには、所定のブロックを単位とする前記パターン情報と前記補正情報が記述され、該補正情報は差分ブロックが周波数変換されて記述されたものであって、
前記画像補正部は、前記LUTから取得した補正情報を逆周波数変換して補正用の差分ブロックとし、前記復号画像をブロック単位で補正することを特徴とする画像復号化装置。The image decoding device according to claim 5, wherein
In the LUT, the pattern information and the correction information in units of a predetermined block are described, and the correction information is described by frequency-converting a difference block,
The image correction unit, wherein the image correction unit performs inverse frequency conversion on correction information acquired from the LUT to obtain a difference block for correction, and corrects the decoded image in units of blocks.
前記符号化ストリームは画像サイズが縮小されたものであって、
前記画像復号化部からの縮小された復号画像を元のサイズに拡大する画像拡大部を備え、
前記パターン画像生成部と前記画像補正部は、前記拡大された復号画像を用いて処理することを特徴とする画像復号化装置。The image decoding device according to claim 5, wherein
The encoded stream is a reduced image size,
An image enlarging unit for enlarging the reduced decoded image from the image decoding unit to the original size;
The image decoding apparatus, wherein the pattern image generation unit and the image correction unit perform processing using the enlarged decoded image.
前記符号化ストリームは画像サイズが縮小されたものであって、
前記パターン画像生成部は、縮小された前記復号画像から縮小された前記パターン画像を生成し、
前記画像補正部は、前記LUTから前記縮小されたパターン画像のパターン情報に対応し元のサイズの画像の各画素に対する補正情報を取得して、前記復号画像を拡大させながら補正することを特徴とする画像復号化装置。The image decoding device according to claim 5, wherein
The encoded stream is a reduced image size,
The pattern image generation unit generates the reduced pattern image from the reduced decoded image,
The image correction unit acquires correction information for each pixel of an image of an original size corresponding to the pattern information of the reduced pattern image from the LUT, and corrects the decoded image while enlarging the decoded image. An image decoding apparatus.
前記入力画像を符号化する画像符号化ステップと、
符号化した画像を復号化して復号画像を得る画像復号化ステップと、
前記復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成ステップと、
前記入力画像と前記復号画像との差分から補正情報を生成する補正情報生成ステップと、
前記補正情報を前記パターン画像のパターン情報と対応付けたルックアップテーブル(LUT)を生成するLUT生成ステップと、
前記LUTを符号化するLUT符号化ステップを備えることを特徴とする画像符号化方法。In an image encoding method for encoding an input image,
An image encoding step for encoding the input image;
An image decoding step of decoding the encoded image to obtain a decoded image;
A pattern image generating step for generating a pattern image expressing image features by pattern information from the decoded image;
A correction information generating step for generating correction information from the difference between the input image and the decoded image;
A LUT generation step for generating a lookup table (LUT) in which the correction information is associated with pattern information of the pattern image;
An image encoding method comprising an LUT encoding step for encoding the LUT.
前記補正情報生成ステップでは、前記入力画像と前記復号画像との差分を所定のブロックを単位として求め、求めた差分ブロックを周波数変換して補正情報を生成し、
前記LUT生成ステップでは、前記補正情報を前記ブロックに対するパターン情報と対応付けてLUTを生成することを特徴とする画像符号化方法。The image encoding method according to claim 9, wherein
In the correction information generation step, a difference between the input image and the decoded image is obtained in units of a predetermined block, and the obtained difference block is frequency-converted to generate correction information,
In the LUT generation step, an LUT is generated by associating the correction information with pattern information for the block.
前記画像データを復号化して復号画像を得る画像復号化ステップと、
前記復号画像から画像特徴をパターン情報で表現したパターン画像を生成するパターン画像生成ステップと、
前記符号化ストリームからパターン情報と補正情報が対応付けて記述されたルックアップテーブル(LUT)を復号化するLUT復号化ステップと、
前記復号化されたLUTから前記パターン画像の前記パターン情報に対応する補正情報を取得して前記復号画像を補正する画像補正ステップを備えることを特徴とする画像復号化方法。In an image decoding method for decoding an encoded stream in which correction information is added to image data,
An image decoding step of decoding the image data to obtain a decoded image;
A pattern image generating step for generating a pattern image expressing image features by pattern information from the decoded image;
A LUT decoding step of decoding a lookup table (LUT) in which pattern information and correction information are described in association with each other from the encoded stream;
An image decoding method, comprising: an image correction step of acquiring correction information corresponding to the pattern information of the pattern image from the decoded LUT and correcting the decoded image.
前記LUTには、所定のブロックを単位とする前記パターン情報と前記補正情報が記述され、該補正情報は差分ブロックが周波数変換されて記述されたものであって、
前記画像補正ステップでは、前記LUTから取得した補正情報を逆周波数変換して補正用の差分ブロックとし、前記復号画像をブロック単位で補正することを特徴とする画像復号化方法。The image decoding method according to claim 11, wherein
In the LUT, the pattern information and the correction information in units of a predetermined block are described, and the correction information is described by frequency-converting a difference block,
In the image correction step, the correction information acquired from the LUT is subjected to inverse frequency conversion to obtain a difference block for correction, and the decoded image is corrected in units of blocks.
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