JPH04334188A - 動画像信号の符号化方式 - Google Patents

動画像信号の符号化方式

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JPH04334188A
JPH04334188A JP3133540A JP13354091A JPH04334188A JP H04334188 A JPH04334188 A JP H04334188A JP 3133540 A JP3133540 A JP 3133540A JP 13354091 A JP13354091 A JP 13354091A JP H04334188 A JPH04334188 A JP H04334188A
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JP3133540A
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Hidesato Murata
村田　英里
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NEC Corp
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NEC Corp
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    • H04N19/90—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using coding techniques not provided for in groups H04N19/10-H04N19/85, e.g. fractals
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    • H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
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  • Color Television Systems (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、帯域圧縮技術を用いた
動画像信号の符号化方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来の帯域圧縮技術を用いた動画像信号
の符号化方式としては、例えば１９８９年電子情報通信
学会春季全国大会、資料番号Ｄ−２３３に記載の「ＩＳ
ＤＮ対応カラー動画像テレビ電話装置」などが知られて
いる。この符号化方式では、顔領域を抽出しマップを作
成する。そして、画像符号化部では既に符号化した画素
と、ブロックに隣接する画素を用いて内挿予測し符号化
を繰り返していく。もし顔の領域であれば最終段まで内
挿予測、符号化を繰り返し、それ以外の領域であれば１
つ前の段階で止めることにより符号量を減らしている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上述の様
な符号化方式では、顔以外の背景の部分においても粗く
ではあるが符号化しているため背景部分の雑音により無
駄な情報が発生してしまう。また、連続する画面間で背
景部分から顔部分に変化したりすると、粗い符号化から
細かい符号化に変わるため、予測誤差信号がかなり発生
してしまい、無駄な情報を符号化することになる。その
結果符号化効率が低下する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明の動画像信号の符
号化方式では、画面間の相関を利用した動画像信号の符
号化において、画面を複数画素からなるブロックに分割
し、ブロック毎に画面間での差分を検出し、該差分の評
価値が予め定めた第１のしきい値以上のときには有効ブ
ロックとし、また前記差分の評価値が前記第１のしきい
値未満のときには無効ブロックとし、第１の有効ブロッ
クマップを作成し、該第１の有効ブロックマップに対し
て第１の重み付けを行い、前フレームの処理時に得られ
た第５の有効ブロックマップに対して第２の重み付けを
行い、前記第１の重み付けを行なった第１の有効ブロッ
クマップと、前記第２の重み付けを行なった第５の有効
ブロックマップを加算合成し、重み付けが成された第２
の有効ブロックマップを得、該第２の有効ブロックマッ
プにおける全てのブロックに対して、対象となる各ブロ
ックの近傍のブロックを参照し、対象ブロックおよび近
傍のブロックの値の合計が予め定めた第２のしきい値未
満のときには無効ブロックとして第３の有効ブロックマ
ップを得、該第３の有効ブロックマップにおいて水平ブ
ロックラインのいちばん左側に位置する左端の有効ブロ
ックの値を全ての水平ブロックラインで合計した値と、
いちばん右側に位置する右端の有効ブロックの値を全て
のブロックラインで合計した値を求め、前記左端の有効
ブロックの値の合計値と前記右端の有効ブロックの値の
合計値の差の評価値が予め定めた第３のしきい値以上の
ときには、合計値が大きい方の端の有効ブロックに第３
の重み付けを行ない、第３の重み付けを行なった後の第
３の有効ブロックマップにおける全てのブロックに対し
て、対象となる各ブロックの近傍のブロックを参照し、
近傍のブロックおよび対象ブロックの値の合計値が予め
定めた第４のしきい値以上のときには、そのブロックを
有効ブロックとし、また前記第４のしきい値未満のとき
には無効ブロックとして第４の有効ブロックマップを得
、第３のしきい値との比較に戻って、前記左端の有効ブ
ロックの合計値と右端の有効ブロックの合計値の差の評
価値が、予め定めた第３のしきい値未満のときには該第
３の有効ブロックマップにおける全てのブロックに対し
て、対象となる各ブロックの近傍のブロックを参照し、
対象ブロックおよび近傍のブロックの値の合計値が、予
め定めた第５のしきい値以上のときは、そのブロックを
有効ブロックとし、前記第５のしきい値未満のときはそ
のブロックを無効ブロックとし、第４の有効ブロックマ
ップを得、該第４の有効ブロックマップ内の無効ブロッ
クにおいては、近傍のブロックを参照し、近傍のブロッ
クの値の合計値が予め定めた第６のしきい値以上のとき
には、その無効ブロックを有効ブロックに変更し、第５
の有効ブロックマップを得、該第５の有効ブロックマッ
プで有効ブロックとされた領域を、画面間の相関もしく
は画面内の相関のどちらか一方、またはその両方を用い
て符号化を行なう。
【０００５】
【作用】テレビ電話などにおいては、背景部分は静止し
ていて話者が動くことから、話者の部分を切り出して符
号化を行なえば、背景部の雑音によって発生する無駄な
符号化情報量を除去でき符号化効率を上げることができ
る。
【０００６】本発明に於いては、話者の部分を切りだし
て話者部分のみを符号化することにより、符号化効率を
高める。
【０００７】話者の切り出し方について図面を見ながら
詳細に説明する。図２の時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２に示すよ
うに話者が動いたと仮定する。そして、時刻ｔ１および
時刻ｔ２の画面間での差分のある領域を求めると図３の
斜線で示される領域が求められ、背景部分の独立した斜
線部分は、背景の雑音により発生した差分信号領域と仮
定する。次に画面を水平方向ｎ画素×垂直方向ｍ画素の
複数の画素からなるブロックに分割し、各ブロック内の
差分信号の絶対値和が、予め定めた第１のしきい値以上
のときには、そのブロックを有効ブロックとし、前記差
分信号の絶対値和が、第１のしきい値未満のときにはそ
のブロックを無効ブロックとする。以上の処理によって
得られた有効ブロックマップを図４Ｂに示す。図４Ｂの
斜線部分が有効ブロックである。図４Ａは、時刻ｔ０と
時刻ｔ１の画面間で求められた有効ブロックマップと仮
定し、これを第５の有効ブロックマップとする。そして
、現画面の有効ブロックマップすなわち第１の有効ブロ
ックマップに第１の重み付けを行い、前画面の有効ブロ
ックマップである第５のブロックマップに対しては、第
２の重み付けを行なう。以下に重み付けの一例を示す。 例えば、前フレームの有効ブロックを１とし、無効ブロ
ックを０とする。現フレームの有効ブロックは２とし、
無効ブロックは前フレームの無効ブロックと同様に０と
する。このようにして重み付けを行なった前フレームの
有効ブロックマップと、現フレームの有効ブロックマッ
プを加算合成し、第２の有効ブロックマップを得る。第
２の有効ブロックマップは、図５の様になる。次に図５
の加算合成された有効ブロックマップをもとにセグメン
テーションを行なう。セグメンテーションの例を図５、
図６、図７、図８を参照しながら説明する。有効ブロッ
クマップにおいて、セグメンテーションの対象ブロック
と周囲８近傍のブロック、すなわち図７でｋが対象ブロ
ックであるとき、ｋと、ａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、
ｈ、の値の合計値が、予め定めたしきい値以上のときに
は、対象ブロックを有効ブロックとし、合計値が予め定
めたしきい値未満のときには、対象ブロックを無効ブロ
ックとする。図５に示す第２の有効ブロックマップにお
いて、上記のように全てのブロックに対して、対象とな
るブロックとその近傍のブロックの値を参照し、その合
計値が予め定めた第２のしきい値未満のときには無効と
し、第３の有効ブロックマップを得る。第３の有効ブロ
ックマップは図６Ａのようになる。該第３の有効ブロッ
クマップに対して上記のようなセグメンテーションを行
なう場合、すべてのブロックに対して予め定めた同じし
きい値を用いて、対象ブロックとその近傍のブロックの
値の合計値がしきい値以上ならば有効、しきい値未満な
らば無効ブロックとしてブロックマップを変化させると
、図６Ｂのように人物の動いている方向に於いて有効と
すべき領域内にあるブロックを無効ブロックとして人物
部分が欠けてしまい、見苦しい符号化画像となってしま
うことがある。そこで、前記第３の有効ブロックマップ
において全ての水平ブロックラインにおいて一番左側に
位置する左端の有効ブロックの値、一番右側に位置する
右端の有効ブロックの値をそれぞれ合計していき、左端
の有効ブロックの値の合計値と、右端の有効ブロックの
値の合計値を得る。前記左端の有効ブロックの値の合計
値と、前記右端の有効ブロックの値の合計値の差をとり
、その差の絶対値が予め定めた第３のしきい値より大き
ければ合計値の大きい方の端にある有効ブロックに対し
て、第３の重み付けを行なうことによって有効領域の欠
損を防ぐ。以下に第３の重み付けの例を示す。図６Ａに
おいて水平ブロックラインの一番左側に位置する有効ブ
ロックの値の全ての水平ブロックラインでの合計値と、
一番右側に位置する有効ブロックの値の合計値を比較す
ると、右端の合計値と左端の合計値との差がしきい値よ
り大きく、右端の合計値の方が左端の合計値より大きい
ことから、右側の端に位置する有効ブロックに第３の重
み付けを行なうことになる。ここでは全ての水平ブロッ
クライン毎に一番右に位置する有効ブロックに重み１を
加えて、図８Ａに示すような有効ブロックマップを得る
。図８Ａのように、前記第３の重み付けを行なった後の
第３の有効ブロックマップにおける全てのブロックに対
して、対象となる各ブロックの近傍ブロックを参照し、
対象ブロックの値と、近傍ブロックの値の合計値が予め
定めた第４のしきい値以上のときには有効ブロック、前
記第４のしきい値未満のときには無効ブロックとして第
４の有効ブロックマップを得る。図８Ｂは、第４の有効
ブロックマップにおける有効領域を斜線で示したもので
ある。前記左端の有効ブロックの値の合計値と右端の有
効ブロックの値の合計値の差の絶対値が、前記第３のし
きい値未満のときは、ブロックマップに有意な動きの方
向が無い場合であるので、重み付けは行なわず、第３の
有効ブロックマップの全てのブロックに対して、対象と
なるブロックと、その近傍ブロックを参照し、対象ブロ
ックの値と近傍ブロックの値の合計値が予め定めた第５
のしきい値以上のときは有効ブロックとし、前記第５の
しきい値未満のときには無効ブロックとし、第４の有効
ブロックマップを得る。
【０００８】第４の有効ブロックマップには、図８Ｂの
ように孤立無効ブロックが発生する場合がある。このた
め第４の有効ブロックマップ内の有効ブロック領域のみ
符号化を実行させると、有効ブロック領域内の孤立した
無効ブロック部分は符号化が行なわれないためその部分
に前フレームの絵がそのまま残り、周囲と不連続になり
、非常に見苦しい符号化画像になってしまうことがある
。そこで、孤立無効ブロックの除去のため、前記セグメ
ンテーションと同様な処理を無効ブロックを対象に行な
う。すなわち前記第４の有効ブロックマップにおいて無
効ブロックの近傍のブロックを参照し、近傍のブロック
の合計値が予め定めた第６のしきい値以上のときに、そ
の対象となる無効ブロックを有効ブロックを示す値に置
き換える。この処理により図８Ｂで孤立無効ブロックで
あった領域を除去し、第５の有効ブロックマップを得る
。図９は、第５の有効ブロックマップにおける有効領域
を斜線で示したものである。そして、図９の有効ブロッ
クの領域すなわち話者領域を画面間の相関または画面内
の相関のいずれか一方あるいは、その両方を用いて符号
化することにより、背景の雑音により発生する無駄な情
報を容易に削除でき、符号化効率を高めることができる
。
【０００９】上記各しきい値および重み付けの値につい
ては予め統計的に調べた値を用いる。また、セグメンテ
ーションおよび孤立無効ブロック除去における参照画素
の配置は、上記以外の配置および画素数でもかまわない
。
【００１０】
【実施例】図面を参照しながら本発明の一実施例につい
て詳細に説明する。図１に本発明の一実施例を示す。入
力の動画像信号は線１１を介して有効無効判定部１およ
び遅延１０に供給される。有効無効判定部１は、前画面
の信号を蓄えておき、新たに線１１を介して入力された
動画像信号とのフレーム差分信号を求め、このフレーム
差分信号を水平方向ｎ画素×垂直方向ｍ画素の複数画素
からなるブロックに分割し、それぞれのブロック毎に、
ブロック内のフレーム差分値の絶対値和を求める。求め
られたフレーム差分の絶対値和が予め定めた第１のしき
い値以上であればそのブロックを有効ブロックとし、前
記フレーム差分の絶対値和が前記第１のしきい値未満の
ときは、そのブロックを無効ブロックとして、第１の有
効ブロックマップを得る。フレーム差分の絶対値和以外
に、２乗和や別途しきい値を設けそれを超える画素数を
用いてもよい。有効無効判定部１で得られた第１の有効
ブロックマップは、重み付け部２に与えられる。重み付
け部２は、有効無効判定部１から与えられた第１の有効
ブロックマップにおける有効ブロックに予め定めた第１
の重み付けを行ない、有効ブロックの持つ値を変更する
。重み付け部２で重み付けが成された第１の有効ブロッ
クマップは、加算器４に与えられる。加算器４は重み付
け部２から与えられた第１の有効ブロックマップと、重
み付け部３から与えられる第５の有効ブロックマップを
加算し、重み付けが成された第２の有効ブロックマップ
を得る。加算器４で得られた第２の有効ブロックマップ
は、セグメンテーション部５に与えられる。セグメンテ
ーション部５では、前記第２の有効ブロックマップの全
てのブロックに対して、対象ブロックとその近傍のブロ
ックの値の合計が予め定めた第２のしきい値未満のとき
は無効ブロックとして、第３の有効ブロックマップを得
る。セグメンテーション部５から与えられた第３の有効
無効ブロック内の水平ブロックライン毎にブロックマッ
プの左端から右端に向かってブロックマップの値を調べ
ていき、最初に現われた有効ブロックの値をそのライン
においての左端の値とする。同様に、今度は水平ブロッ
クラインの右端から左端に向かってブロックマップの値
を調べていき、最初に現われた有効ブロックの値を右端
の値とする。上記の操作を全ての水平ブロックラインに
対して行い、左端の有効ブロックの値の合計値、右端の
有効ブロック値の合計値を得る。右端の値の合計値と左
端の値の合計値の差を取り、その絶対値が予め定めた第
３のしきい値以上のときは、合計値の大きい方の端にあ
る有効ブロックに対して重み付け部６において第３の重
み付けとして予め定めた値を加算する。セグメンテーシ
ョン部７において、第３の重み付けをした後の第３の有
効ブロックマップにおける全てのブロックに対して、対
象ブロックとその近傍のブロックの値の合計値が予め定
めた第４のしきい値以上のときには有効ブロック、前記
第４のしきい値未満のときには無効ブロックとして、第
４の有効ブロックマップを得る。前記右端の値の合計値
と左端の値の合計値の差が、前記第３のしきい値未満の
ときはセグメンテーション部７において第３の有効ブロ
ックマップにおける全てのブロックに対して対象ブロッ
クとその近傍のブロックの値の合計値が予め定めた第５
のしきい値以上のときは有効ブロック、前記第５のしき
い値未満のときには無効ブロックとして、第４の有効ブ
ロックマップを得る。図６に示すようにセグメンテーシ
ョンの対象となるブロックをｋとすると、その近傍のブ
ロックは例えばａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅ、ｆ、ｇ、ｈ、のブ
ロックを指し、それらの値の合計値が予め定めたしきい
値以上であればそのブロックｋを有効ブロックとし、し
きい値未満である場合には、そのブロックｋを無効ブロ
ックとする。セグメンテーション部７で得られた第３の
有効ブロックマップは、孤立無効ブロック除去部８に与
えられる。孤立無効ブロック除去部８は、セグメンテー
ション部７から与えられた第４の有効ブロックに含まれ
ている無効ブロックに対して孤立無効ブロック除去の処
理を行い、有効ブロックの連結を行なう。孤立無効ブロ
ック除去の処理は、前記のセグメンテーションと同様に
対象となる無効ブロックの近傍のブロックを参照し、近
傍のブロックの値の合計値が予め定めた第６のしきい値
以上の場合は、その無効ブロックを有効ブロックとする
。以上の処理によって孤立無効ブロックの除去を行なっ
た第５の有効ブロックマップを得る。孤立無効ブロック
除去部８で得られた第５の有効ブロックマップは、重み
付け部３および符号化部９に与えられる。重み付け部３
は、孤立無効ブロック除去部９から与えられた第５の有
効ブロックマップにおける有効ブロックに予め定めた第
２の重み付けを行い、有効ブロックの持つ値を変更し、
加算器４に重み付けが成された第５の有効ブロックマッ
プを次のフレーム処理時に与える。遅延１０は、入力の
動画像信号に対して入力動画像信号が供給されてから第
５の有効ブロックマップが符号化器９に与えられるまで
の遅延時間補償を行い、第５の有効ブロックマップと入
力信号の時間合わせを行なう。遅延１０の出力の時間補
償された入力の動画像信号は、符号化部９に与えられる
。符号化部９は、孤立無効ブロック除去部８から与えら
れた第５の有効ブロックマップ内の、有効ブロック領域
すなわち話者領域であると示されている部分についての
み、遅延１０から与えられた動画像信号の符号化を行い
、無効ブロックで示される背景部分は符号化を行なわな
い。符号化の方法としては、動き補償などの画面間の相
関を利用した方法、または、直交変換などの画面内の相
関を利用した方法、あるいは画面間および画面内の両方
の相関を利用した符号化法を用いる。上記の各しきい値
については、予め統計的に調べた値を用いる。
【００１１】
【発明の効果】以上に詳しく説明したように、本発明の
動画像信号の符号化方法は、セグメンテーションによっ
て得た話者領域内のみ符号化することにより、背景部分
の雑音により発生する無駄な情報を除去でき、符号化の
効率を高めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例を示す図。
【図２】話者が時刻ｔ０，ｔ１，ｔ２　で動く様子を示
す図。
【図３】図２の時刻ｔ１と時刻ｔ２とにおける画面間の
差分のある領域を示す図。
【図４】有効ブロックマップを示す図。
【図５】第２の有効ブロックマップを示す図。
【図６】第３の有効ブロックマップ（Ａ）と不完全な符
号化画像の例（Ｂ）を示す図。
【図７】セグメンテーションにおける対象ブロックと近
傍のブロックとを示す図。
【図８】第４の有効ブロックマップ（Ａ）と第４の有効
ブロックマップにおける有効領域（Ｂ）を示す図。
【図９】第５の有効ブロックマップにおける有効領域を
示す図。
【符号の説明】
１　　　　有効無効判定部 ２，３，６　　　　重み付け部 ４　　　　加算器 ５，７　　　　セグメンテーション部 ８　　　　孤立無効ブロック除去部 ９　　　　符号化部 １０　　　　遅延回路

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】　　画面間の相関を利用した動画像信号の
    符号化において、画面を複数画素からなるブロックに分
    割し、ブロック毎に画面間での差分を検出し、該差分の
    評価値が予め定めた第１のしきい値以上のときには有効
    ブロックとし、また前記差分の評価値が前記第１のしき
    い値未満のときには無効ブロックとし、第１の有効ブロ
    ックマップを作成し、該第１の有効ブロックマップに対
    して第１の重み付けを行い、前フレームの処理時に得ら
    れた第５の有効ブロックマップに対して第２の重み付け
    を行い、前記第１の重み付けを行なった第１の有効ブロ
    ックマップと、前記第２の重み付けを行なった第５の有
    効ブロックマップを加算合成し、重み付けが成された第
    ２の有効ブロックマップを得、該第２の有効ブロックマ
    ップにおける全てのブロックに対して、対象となる各ブ
    ロックの近傍のブロックを参照し、対象ブロックおよび
    近傍のブロックの値の合計が予め定めた第２のしきい値
    未満のときには無効ブロックとして第３の有効ブロック
    マップを得、該第３の有効ブロックマップにおいて水平
    ブロックラインのいちばん左側に位置する左端の有効ブ
    ロックの値を全ての水平ブロックラインで合計した値と
    、いちばん右側に位置する右端の有効ブロックの値を全
    てのブロックラインで合計した値を求め、前記左端の有
    効ブロックの値の合計値と前記右端の有効ブロックの値
    の合計値の差の評価値が予め定めた第３のしきい値以上
    のときには、合計値が大きい方の端の有効ブロックに第
    ３の重み付けを行ない、第３の重み付けを行なった後の
    第３の有効ブロックマップにおける全てのブロックに対
    して、対象となる各ブロックの近傍のブロックを参照し
    、近傍のブロックおよび対象ブロックの値の合計値が予
    め定めた第４のしきい値以上のときには、そのブロック
    を有効ブロックとし、また前記第４のしきい値未満のと
    きには無効ブロックとして第４の有効ブロックマップを
    得、第３のしきい値との比較に戻って、前記左端の有効
    ブロックの合計値と右端の有効ブロックの合計値の差の
    評価値が、予め定めた第３のしきい値未満のときには該
    第３の有効ブロックマップにおける全てのブロックに対
    して、対象となる各ブロックの近傍のブロックを参照し
    、対象ブロックおよび近傍のブロックの値の合計値が、
    予め定めた第５のしきい値以上のときは、そのブロック
    を有効ブロックとし、前記第５のしきい値未満のときは
    そのブロックを無効ブロックとし、第４の有効ブロック
    マップを得、該第４の有効ブロックマップ内の無効ブロ
    ックにおいては、近傍のブロックを参照し、近傍のブロ
    ックの値の合計値が予め定めた第６のしきい値以上のと
    きには、その無効ブロックを有効ブロックに変更し、第
    ５の有効ブロックマップを得、該第５の有効ブロックマ
    ップで有効ブロックとされた領域を、画面間の相関もし
    くは画面内の相関のどちらか一方、またはその両方を用
    いて符号化を行なう動画像信号の符号化方式。
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