JP5860337B2 - 映像符号化方法及び装置 - Google Patents
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Description
近年、高精細テレビ(HDTV)やマルチメディア機器の普及によって扱う情報量が増大している。特に、帯域が制限されているモバイルネットワークの分野においては高い符号化効率が要求される。圧縮技術には大きく分けて、
1)可逆圧縮
2)非可逆圧縮
の2種類に分類できる。1)可逆圧縮はオリジナルの信号を完全に復元することができるが、圧縮率の限界が存在する。一方で、非可逆圧縮は可逆圧縮よりも情報量を削減することができるが、いくらかの誤差を伴うため、完全に復元することはできない。圧縮率を高くすることで情報量を減らすことが可能だが、画質は低下する。つまり、情報量の削減と画質の維持はトレードオフの関係にある。現在までにMPEG-4やH.264/AVCなどの映像符号化方式が標準化されている。本発明では、非可逆圧縮を対象とする。
現在多くの画像処理アプリケーションにおいて、高解像度の画像や映像の需要が高まっている。解像度が高いほど、物体のエッジやテクスチャ部分を正確に表現することができるからである。需要のある分野は、MRIやX線CTなどの医療画像、衛星画像などのリモートセンシング、監視カメラやナンバープレート認識などのセキュリティ、そしてマルチメディアなどが挙げられる。
近年、映像の圧縮効率向上を目的として、SR法を利用する符号化/復号化システムが研究されている。このシステムでは、動画を符号化する前に解像度を落としてから符号化を行い、復号化する際に、SR法を利用して元の解像度に復元する。解像度を低下(ダウンサンプリング)させると情報量を減らすことが可能だが、高周波数成分が消失してしまう。しかし、高周波数成分がない、あるいは、少ない領域では、ダウンサンプリングを行っても補間によって十分復元が行える。また、消失してしまった高周波数成分を超解像技術によって時間方向の相関を利用して復元することにより更なる符号化効率の向上が期待される。特に、低ビットレートにおいては圧縮によって高周波数成分がなくなってしまうため、ダウンサンプリングを行ない、低周波数成分に情報量を多く割り当てたシステムが有効となる。
入力された高解像度画像列に対して、Group of Pictures(GOP)内でIntraフレームとInterフレーム間の動きベクトルを計算する動きベクトル推定手段と、
前記動きベクトルに基づいて、前記高解像度画像列を高解像度空間に再配置した際の欠損数が最小となるように全フレームのダウンサンプリング格子パターンを決定するダウンサンプリング格子パターン決定手段と、
前記ダウンサンプリング格子パターンで画像列を平均し、低解像度画像列を平均化し、低解像度画像列を取得する低解像度画像列生成手段と、
前記低解像度画像列を符号化して前記映像復号化装置に送信する符号化手段と、
前記映像復号化装置におけるSR処理後のフィルタリングのためのフィルタの係数を最適化し、サイド情報として該映像復号化装置に送信するパラメータ生成手段と、を有する。
以下に、映像符号化/復号化システムについて説明する。
A−1) 動きベクトル推定部110は、入力高解像度画像列に対して、ブロック毎にIntraフレームとの間で動きベクトル推定を行う。
B−1) 復号器210は、エンコーダ100から取得した低解像度画像列を復号化する。
本実施の形態では、超解像に適したダウンサンプリングについて説明する。
ステップ1) 動きベクトル推定部110において、GOP内でIntraフレームとInterフレーム間の動きベクトルを計算する。
(mk+dx,k,nk+dy,k) k=1,…,N (1)
として決定する。ここで、(mk,nk)は位置合わせしたk番目のフレームのマクロブロック単位のインデックスであり、次のように表される。
本実施の形態では、LR画像生成部130における、超解像に適した低解像度画像列の生成について説明する。
本実施の形態では、SR法の処理について説明する。
デコーダ200のSR処理部220は、サブピクセル精度の動きベクトルを利用して、復号化したGOP内の低解像度画像列を高解像度格子上に配置する。埋まらなかったピクセルは補間する。
ステップ1で再構成したIntraフレームの動き補償として再構成する。
本実施の形態では、ポストフィルタリングについて説明する。
デコーダ200で施すフィルタ係数を別の動画像を用いて予めレート別に設計しておき、そのフィルタ係数を用いてフィルタリングを行う。
入力動画像をそのまま用いて、エンコーダ100のパラメータ最適化部150で事前にフィルタ係数を最適化しておき、サイド情報としてデコーダ200へ送信する。デコーダ200ではそのフィルタ係数を用いてフィルタリングを行う。この方式はオープンループと違い、入力動画像に適合したフィルタを設計することが可能である。フィルタ係数の設計は式(5)と同様に行うが、計算量の削減のため、はじめのIntraフレームのみで設計し、2フレーム目移行は同じフィルタ係数を利用する。また、送信するフィルタ係数の情報量は動画像当り(M×数ビット)であるため、無視できる範囲である。
20 デコーダ
100 エンコーダ
110 動きベクトル推定部
120 ダウンサンプリング部
130 LR画像生成部
140 符号器
150 パラメータ最適化部
200 デコーダ
210 復号器
220 SR処理部
230 フィルタ
Claims (2)
- 映像符号化装置及び映像復号化装置を有するシステムにおける映像符号化装置であって、
入力された高解像度画像列に対して、Group of Pictures(GOP)内でIntraフレームとInterフレーム間の動きベクトルを計算する動きベクトル推定手段と、
前記動きベクトルに基づいて、前記高解像度画像列に対する低解像度画像列を高解像度空間に再配置した際の欠損数が最小となるように全フレームのダウンサンプリング格子パターンを決定するダウンサンプリング格子パターン決定手段と、
前記ダウンサンプリング格子パターンに前記GOP内の全フレームを配置して格子内で重複しているピクセルを平均して、前記低解像度画像列を取得する低解像度画像列生成手段と、
前記低解像度画像列を符号化して前記映像復号化装置に送信する符号化手段と、
前記映像復号化装置における超解像処理後のフィルタリングのためのフィルタの係数を最適化し、サイド情報として該映像復号化装置に送信するパラメータ生成手段と、
を有することを特徴とする映像符号化装置。 - 映像符号化装置及び映像復号化装置を有するシステムにおける映像符号化方法であって、
動きベクトル推定手段が、入力された高解像度画像列に対して、Group of Pictures(GOP)内でIntraフレームとInterフレーム間の動きベクトルを計算する動きベクトル推定ステップと、
ダウンサンプリング格子パターン決定手段が、前記動きベクトルに基づいて、前記高解像度画像列に対する低解像度画像列を高解像度空間に再配置した際の欠損数が最小となるように全フレームのダウンサンプリング格子パターンを決定するダウンサンプリング格子パターン決定ステップと、
低解像度画像列生成手段が、前記ダウンサンプリング格子パターンに前記GOP内の全フレームを配置して格子内で重複しているピクセルを平均して、前記低解像度画像列を取得する低解像度画像列生成ステップと、
符号化手段が、前記低解像度画像列を符号化して前記映像復号化装置に送信する符号化ステップと、
パラメータ生成手段が、前記映像復号化装置における超解像処理後のフィルタリングのためのフィルタの係数を最適化し、サイド情報として該映像復号化装置に送信するパラメータ生成ステップと、
を行うことを特徴とする映像符号化方法。
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