JPH0923433A

JPH0923433A - 画像符号化方法および装置

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Publication number: JPH0923433A
Application number: JP16984495A
Authority: JP
Inventors: Yoshiyuki Yashima; 由幸八島; Hisanori Ono; 尚紀小野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1995-07-05
Filing date: 1995-07-05
Publication date: 1997-01-21
Anticipated expiration: 2015-07-05
Also published as: JP3209260B2

Abstract

(57)【要約】【課題】最終的に符号を割り当てて得られる符号長の
総和を最小にする。【解決手段】符号長テーブル作成部１１７では、動き
補償フレーム間差分値と符号割り当て部１１３にて用い
られる符号の符号長との関係を示すテーブル１１８が作
成され、動きベクトル検出部１０５Ａに送られる。符号
長変換部２０２では、減算器２０１で求められた符号長
テーブル１１８に基づいて各動き補償フレーム間差分値
に対して割り当てられるべき符号長が求められた後、総
和計算部２０３に入力される。総和計算部２０３では小
ブロック内での符号長の総和が計算される。最小値メモ
リ２０４では計算された総和と、その時点でメモリに蓄
えられている最小値との比較が行なわれ、総和が最小値
よりも小さい場合には最小値が更新されるとともに、ベ
クトルメモリ２０６に対して更新指示命令が送られる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は画像符号化方法およ
び装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】放送素材や医療などのように、原画像を
完全に復元可能なロスレス符号化がある。一方、動画像
の高能率符号化に欠かせない技術として動き補償予測が
ある。動き補償予測は、符号化対象フレームと時間的に
近接する他のフレームとの類似性を利用したものであ
り、ロスレス符号化に対しても、符号化効率を向上させ
るための有効な手段である。

【０００３】図４は従来の動き補償を用いて構成された
ロスレス符号化装置のブロック図である。まず、入力端
子１０１から入力された符号化対象画像１０２は、小ブ
ロック分割部１０３にてＮ×Ｎの符号化対象小ブロック
１０４に分割される。分割された小ブロック１０４ごと
に、動きベクトル検出部１０５では、フレームメモリ１
０６に蓄えられた参照画像１０７、すなわち符号化対象
画像１０２の時間的に近接した画像中から、定められた
評価基準にて動きベクトル１０８が選択される。動き補
償部１０９では、選択された動きベクトル１０８に対応
する参照小ブロック１１０が求められ、減算器１１１に
おいて、符号化対象小ブロック１０４との差が計算さ
れ、動き補償フレーム間差分値１１２が得られた後、符
号割り当て部１１３にて符号が割り当てられ、多重化部
１１４において、動きベクトル情報１０８と多重された
後、符号化データ１１５として出力端子１１６に出力さ
れる。

【０００４】ここで、動きベクトルの選択にあたって
は、通常以下のような方法が用いられる。符号化対象小
ブロック１０４の画像データをＮ×ＮのサイズとしＢ
（ｉ，ｊ）とおく。Ｂ（ｉ，ｊ）に対して、フレームメ
モリ１０６中の参照画像１０７上でＢ（ｉ，ｊ）を空間
的に水平・垂直方向に（ｕ，ｖ）だけずらした小ブロッ
クＢ'(ｉ＋ｕ，ｊ＋ｖ）との類似度を表す評価値Ｄ
（ｕ，ｖ）を計算する。評価値には差分絶対値和や差分
自乗和がよく用いられ、たとえば差分絶対値和の場合に
は、計算は以下のようになる。

【０００５】

【数１】（ｕ，ｖ）を定められた探索領域で変化させ、Ｄ（ｕ，
ｖ）の最小値を与えるような（ｕ，ｖ）を最終的な動き
ベクトル（Ｕ，Ｖ）とし、動きベクトル（Ｕ，Ｖ）によ
って定められる参照画像１０７中の小ブロックが参照小
ブロック１１０とされる。

【０００６】以上の動きベクトル検出部１０５Ｃの構成
を詳細に示す。候補ベクトル設定部２０５は、定められ
た探索範囲中のベクトルを発生させるとともにベクトル
メモリ２０６に送出する機能を持つ。シフト部２０７
は、フレームメモリ１０６に蓄えられている参照画像１
０７を候補ベクトル設定部２０５で設定された候補ベク
トルによってその分だけ空間的にシフトする。減算器２
０１においては、シフトされた小ブロックと符号化対象
小ブロック１０４の差分が計算され、演算結果が絶対値
和計算部２１４に入力される。絶対値和計算部２１４で
は小ブロック内での差分絶対値の総和が計算され、計算
された絶対値和は最小値メモリ２０４に送られ、その時
点でメモリ２０４に蓄えられている最小値との比較が行
なわれる。絶対値和が最小値よりも小さい場合には最小
値が更新されるとともに、ベクトルメモリ２０６に対し
て更新指示命令が送られ、記憶されているベクトルがそ
の時点で入力されている候補ベクトルに置換される。候
補ベクトル設定部２０５にて定められた探索範囲のすべ
てのベクトルの発生が終了した時点で、ベクトルメモリ
２０６に蓄えられているベクトルが符号化対象小ブロッ
ク１０４の動きベクトル１０８として出力されるととも
に、最小値メモリ２０４、ベクトルメモリ２０６がリセ
ットされる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】上述した従来の方法に
よれば、符号化対象小ブロックと類似度の高い参照小ブ
ロックが選択でき、動き補償フレーム間差分値が小さく
なるので、その信号分布に適した可変長符号を設計して
おき、その符号を割り当てることによって効率の良い符
号化が可能となる。可変長符号は一般的に、発生確率の
高い動き補償フレーム間差分値に対しては短い符号を割
り当て、確率の低いものに対しては長い符号を割り当て
るようにして、符号長の合計を短くするように設定され
る。

【０００８】しかしながら、従来の参照小ブロック選択
方法では、評価値として符号化対象小ブロックと参照画
像の小ブロックとの関係のみを利用しており、後段にど
のような符号が割り当てられるかは全く意識していな
い。従って、入力画像の性質や圧縮率などが変化した場
合には、必ずしも最終的な符号量が最小になるような参
照小ブロックになっているという保証はない。

【０００９】たとえば、動き補償フレーム間差分値に、
表１のような可変長符号が適用される場合を想定する。

【００１０】

【表１】この場合、動き補償フレーム間差分値が図５（ａ）の小
ブロックと、図５（ｂ）の小ブロックを比較すると、従
来の差分絶対値和による選択方法では、図５（ｂ）のほ
うが小さくなり選択されるが、この場合に動き補償フレ
ーム間差分値に実際に可変長符号を割り当てた場合の長
さは図５（ｂ）の方が長くなってしまう。このように、
従来のような方法では、動き補償フレーム間差分値に対
して適用される符号の長さを考慮しないで動き補償のた
めの参照小ブロックを決定していたために、最終的に得
られる符号長が最短なものにならないという問題点があ
った。

【００１１】本発明の目的は、最終的に符号を割り当て
て得られる符号長の総和を最短にすることができる画像
符号化方法及び装置を提供することにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】請求項１の画像符号化方
法は、ディジタル画像信号に対して、現フレームの画像
データを小ブロックに分割し、分割された符号化対象小
ブロックに対して、フレームメモリに蓄えられている過
去または未来の参照フレームから動きベクトルを求め、
該動きベクトルにより定まる参照ブロックと現フレーム
の符号化対象小ブロックとの動き補償フレーム間差分値
を算出した後、フレーム間差分値に符号を割り当てるこ
とにより符号化して伝送・記録する画像符号化方法にお
いて、参照フレーム中の複数個の候補ベクトルに対応す
る参照ブロックごとに、動き補償フレーム間差分値に対
する符号の長さをブロック内の各画素で合計し、符号の
長さの合計が最小となるものを動きベクトルとすること
を特徴とする。

【００１３】請求項２の画像符号化方法は、複数個の符
号テーブルを適応的に切替えて符号化を行うような請求
項１に基づく画像符号化方法において、参照フレーム中
の複数個の候補ベクトルの各々に対して、動き補償フレ
ーム間差分値に対する符号の長さを符号テーブルごとに
ブロック内の各画素で合計し、符号の長さの合計が最小
となるものを動きベクトルとするとともに、選択された
符号長を与えるような符号テーブルにて符号割り当てを
行なう。

【００１４】請求項３の画像符号化方法は、Ｎ段の木探
索にて動きベクトルの探索を行なう場合、初段からＫ−
１段の探索について、参照フレーム中の複数個の候補ベ
クトルの各々に対して、動き補償フレーム間差分値の絶
対値をブロック内の各画素で合計し、絶対値和の合計が
最小となるものを次段の動きベクトル探索の中心とし、
Ｋ段からＮ段の探索については請求項１または請求項２
に従う探索を行なう。

【００１５】請求項４の画像符号化装置は、入力された
符号化対象画像を符号化対象小ブロックに分割する小ブ
ロック分割部と、参照画像を蓄えるフレームメモリと、
該フレームメモリに蓄えられている過去または未来の参
照画像から動きベクトルを求める動きベクトル検出部
と、求められた動きベクトルに対応する参照小ブロック
を求める動き補償部と、前記参照小ブロックと前記符号
化対象小ブロックとの差である動き補償フレーム間差分
値を算出する減算器と、前記動き補償フレーム間差分値
に符号を割り当てる符号割り当て部と、符号を割り当て
られた動き補償フレーム間差分値を前記動きベクトルと
多重化し、符号化データとして出力する多重化部と、前
記動き補償フレーム間差分値と前記符号割り当て部にて
用いられる符号の符号長との関係を示す符号長テーブル
を作成し、前記動きベクトル検出部に出力する符号長テ
ーブル作成部を有し、前記動きベクトル検出部は、ベク
トルメモリと、動きベクトルの定められた探索範囲中の
ベクトルを発生し、前記ベクトルメモリに格納する候補
ベクトル設定部と、前記フレームメモリに蓄えられてい
る参照画像を前記候補ベクトル設定部で発生された候補
ベクトルによってその分だけシフトするシフト部と、シ
フトされた小ブロックと前記符号化対象小ブロックの動
き補償フレーム間差分値を計算する減算器と、前記符号
長テーブルに基づいて該各動き補償フレーム間差分値に
対して割り当てられるべき符号長を求める符号長変換部
と、小ブロック内での前記符号長の総和を計算する総和
計算部と、前記総和を、現在蓄えられている最小値と比
較し、該総和が前記最小値よりも小さい場合には、該総
和で最小値を更新し、前記ベクトルメモリに更新指示命
令を送る最小値メモリを含み、前記ベクトルメモリは更
新指示命令により、記憶されているベクトルをその時点
で入力されている候補ベクトルと置換し、前記候補ベク
トル設定部にて定められた探索範囲のすべてのベクトル
の発生が終了した時点で、蓄えられているベクトルを符
号化対象小ブロックの動きベクトルとして出力する。

【００１６】請求項５の画像符号化装置は、入力された
符号化対象画像を符号化対象小ブロックに分割する小ブ
ロック分割部と、参照画像を蓄えるフレームメモリと、
該フレームメモリに蓄えられている過去または未来の参
照画像から動きベクトルを求める動きベクトル検出部
と、求められた動きベクトルに対応する参照小ブロック
を求める動き補償部と、前記参照小ブロックと前記符号
化対象小ブロックとの差である動き補償フレーム間差分
値を算出する減算器と、前記動き補償フレーム間差分値
に符号を割り当てる第１、第２、・・・、第ｎ（ｎ≧
２）の符号割り当て部と、符号を割り当てられた動き補
償フレーム間差分値を前記動きベクトルと多重化し、符
号化データとして出力する多重化部と、前記動き補償フ
レーム間差分値と前記第１、第２、・・・、第ｎの符号
割り当て部にて用いられる符号の符号長との関係を示す
第１、第２、・・・、第ｎの符号長テーブルを作成し、
前記動きベクトル検出部に出力する第１、第２、・・
・、第ｎの符号長テーブル作成部と、前記減算器の出力
を前記第１〜第ｎの符号割り当て部の入力のいずれかに
接続する第１の符号選択スイッチと、前記第１〜第ｎの
符号割り当て部のいずれかの出力を前記多重化部に出力
する第２の符号選択スイッチを有し、前記動きベクトル
検出部は、ベクトルメモリと、動きベクトルの定められ
た探索範囲中のベクトルを発生し、前記ベクトルメモリ
に格納する候補ベクトル設定部と、前記フレームメモリ
に蓄えられている参照画像を前記候補ベクトル設定部で
発生された候補ベクトルによってその分だけシフトする
シフト部と、シフトされた小ブロックと前記符号化対象
小ブロックの動き補償フレーム間差分値を計算する減算
器と、前記第１、第２、・・・、第ｎの符号長テーブル
に基づいて該各動き補償フレーム間差分値に対して割り
当てられるべき第１、第２、・・・、第ｎの符号長を求
める第１、第２、・・・、第ｎの符号長変換部と、小ブ
ロック内での前記第１、第２、・・・、第ｎの符号長の
総和を計算する第１、第２、・・・、第ｎの総和計算部
と、前記第１の符号長の総和、前記第２の符号長の総
和、・・・、第ｎの符号長の総和を比較し、最も小さい
総和および該総和を与える符号フラグを出力する比較部
と、前記最小の総和を、現在蓄えられている最小値と比
較し、該総和が前記最小値よりも小さい場合には、該総
和で最小値を更新し、前記ベクトルメモリに更新指示命
令を送る最小値メモリと、前記符号フラグを記憶し、該
符号フラグに対応する符号割り当て部を選択するよう
に、前記第１および第２の符号選択スイッチを切り換え
る符号選択フラグメモリを含み、前記ベクトルメモリは
更新指示命令により、記憶されているベクトルがその時
点で入力されている候補ベクトルと置換し、前記候補ベ
クトル設定部にて定められた探索範囲のすべてのベクト
ルの発生が終了した時点で、蓄えられているベクトルを
符号化対象小ブロックの動きベクトルとして出力する。

【００１７】

【発明の実施の形態】本発明は、動きベクトルを探索し
て参照小ブロックを選択する時に、動き補償フレーム間
差分値に対して割り当てられる符号の長さを考慮するこ
とを特徴とするものである。

【００１８】具体的には、動きベクトルを求める際の評
価値として、符号化対象小ブロックと参照画像の小ブロ
ックとの差分値を、後段に用いられる符号の符号長で置
き換え、小ブロック内のすべての画素に対する符号長の
総和が最小となるものを最終的な動きベクトルとし、そ
の動きベクトルに対応する小ブロックを参照小ブロック
とするものである。

【００１９】まず、Ｎ×Ｎの符号化対象小ブロックＢ
（ｉ，ｊ）に対して、フレームメモリ中の参照画像上で
空間的にＢ（ｉ，ｊ）を水平・垂直方向に（ｕ，ｖ）だ
けずらした小ブロックＢ'(ｉ＋ｕ，ｊ＋ｖ）との動き補
償フレーム間差分値Ｅ_u,v(ｉ，ｊ）を次式に基づき計算
する。

【００２０】

【数２】差分値Ｅ_u,v(ｉ，ｊ）に対して割り当てられるべき符号
の長さをＴ［Ｅ_u,v(ｉ，ｊ）］とし、各ベクトル（ｕ，
ｖ）に対して、次式のＬ（ｕ，ｖ）を計算する。Ｔは差
分値と符号長の変換テーブルを意味する。

【００２１】

【数３】（ｕ，ｖ）を設定された探索領域内で変化させて、上記
Ｌ（ｕ，ｖ）の最小値を与えるような（ｕ，ｖ）を最終
的な動きベクトル（Ｕ，Ｖ）とし、動きベクトル（Ｕ，
Ｖ）によって定められる参照画像中の小ブロックを参照
小ブロックとする。

【００２２】以上の構成は、後段に用いる符号が１種類
の場合であるが、請求項２のように、複数の符号を切替
えて用いるような場合にも同様の手法を用いることがで
きる。ｋ個の符号を切替えて用いる場合には、符号割り
当て部がｋ種類になりこのうち一つを選択して符号化す
ることになる。この場合、符号長テーブルはｋ種類にな
るので、符号長変換部においては、一つの候補ベクトル
に対する符号長総和をｋ通り計算し、その最も小さいも
のを最小値メモリに記録することになる。なお、この場
合には、最小値を与えるベクトルとともに、それがｋ種
類のうちのどの符号を用いた場合かを符号割り当て部に
知らせ、符号割り当て部では知らされた符号にて符号化
を行なう。

【００２３】さらに、請求項３は、動きベクトル探索を
木探索によって行なう場合の処理である。木探索は図３
に示すように、まず初段では、探索範囲に含まれるベク
トルを粗くサンプリングして探索し、次段では初段で求
められたベクトルを中心としてその近傍のベクトルを探
索する。同様の処理をＮ段繰り返すことにより最終的な
ベクトルを得るものである。このような木探索において
は、最初の方の段の探索においては、用いる符号の特性
の影響は小さいと思われるので、初段からＫ−１段の探
索については、参照フレーム中の複数個の候補ベクトル
の各々に対して、動き補償フレーム間差分値の絶対値を
ブロック内の各画素で合計し、絶対値和の合計が最小と
なるものを次段の動きベクトル探索の中心とする図４の
ような従来の方法を採用し、実際に割り当てる符号長の
影響が大きくなってくるＫ段からＮ段の探索については
請求項１、または請求項２に従う探索を行なうようにす
る。このようにすることにより、最初の方の段の探索で
はテーブルのマッピングという演算が不要になるので、
処理時間の高速化につながる。さらに、図３に即して説
明すると、まず１５×１５のドットで表わされるベクト
ルの探索範囲が示されている。第１段目の探索ベクトル
として９つの○印のベクトルを候補に選ぶ。次に、各々
の候補ベクトルについて評価演算を行い、この結果右上
隅のベクトル○が選ばれたとする。次に、右上すみの○
印のベクトルを中心に８個の△印の候補ベクトルを選択
し同様評価演算を行ない、今度は右下隅の△印のベクト
ルが選ばれる。以下合計３回探索を繰返している。

【００２４】以上述べたような方法によれば、動きベク
トルを求める際の評価値として、符号化対象小ブロック
と参照画像の小ブロックとの差分値を、後段に用いられ
る符号の符号長で置き換え、小ブロック内のすべての画
素に対する符号長の総和が最小となるものが最終的な動
きベクトルとなり、その動きベクトルに対応する小ブロ
ックが参照小ブロックとなる。結果として、最終的に符
号を割り当てて得られる符号長の総和が最短なものにな
るように動作する。

【００２５】

【実施例】次に、本発明の実施例について図面を参照し
て説明する。

【００２６】図１は本発明の一実施例の画像符号化装置
のブロック図である。図４中と同符号は同じものを示
す。

【００２７】本実施例は、図４の構成に対して、動き補
償フレーム間差分値と符号割り当て部１１３にて用いら
れた符号長の関係を示す符号長テーブル１１８を作成す
る符号長テーブル作成部１１７が追加され、動きベクト
ル検出部１０５Ａが図４中の動きベクトル検出部１０５
Ｃと構成が一部異なっている。動きベクトル検出部１０
５Ａは、絶対値和計算部２１４の代りに、符号長テーブ
ル１１８に基づいて各動き補償フレーム間差分値に対し
て割り当てられるべき符号長を求める符号長変換部２０
２と、小ブロック内での符号長の総和を計算する総和計
算部２０３が設けられている。

【００２８】次に、本実施例の動作を説明する。

【００２９】まず、入力端子１０１から入力された符号
化対象画像１０２は、小ブロック分割部１０３にてＮ×
Ｎの符号化対象小ブロック１０４に分割される。分割さ
れた小ブロック１０４ごとに、動きベクトル検出部１０
５Ａでは、フレームメモリ１０６に蓄えられた参照画像
１０７、すなわち符号化対象画像１０２の時間的に近接
した画像中から、定められた評価基準にて動きベクトル
１０８が選択される。動き補償部１０９では、選択され
た動きベクトル１０８に対応する参照小ブロック１１０
が求められ、減算器１１１において、符号化対象小ブロ
ック１０４との差が計算され、動き補償フレーム間差分
値１１２が得られた後、符号割り当て部１１３にて符号
が割り当てられ、多重化部１１４において、動きベクト
ル情報１０８と多重された後、符号化データ１１５とし
て出力端子１１６に出力される。符号長テーブル作成部
１１７では、動き補償フレーム間差分値と符号割り当て
部１１３にて用いられる符号の符号長との関係を示すテ
ーブル１１８が作成され、動きベクトル検出部１０５Ａ
に送られる。

【００３０】動きベクトル検出部１０５Ａの動作の詳細
は以下の通りである。候補ベクトル設定部２０５は、定
められた探索範囲中のベクトルを発生させるとともにベ
クトルメモリ２０６に送出する。シフト部２０７では、
フレームメモリ１０６に蓄えられている参照画像１０７
が候補ベクトル設定部２０５で設定された候補ベクトル
によってその分だけ空間的にシフトされる。減算器２０
１においては、シフトされた小ブロックと符号化対象小
ブロック１０４の動き補償フレーム間差分値が計算さ
れ、符号長変換部２０２へ入力される。符号長変換部２
０２では、符号長テーブル１１８に基づいて各動き補償
フレーム間差分値に対して割り当てられるべき符号長が
求められた後、総和計算部２０３に入力される。総和計
算部２０３では小ブロック内での符号長の総和が計算さ
れ、計算された総和は最小値メモリ２０４に送られ、そ
の時点でメモリに蓄えられている最小値との比較が行な
われる。総和が最小値よりも小さい場合には最小値が更
新されるとともに、ベクトルメモリ２０６に対して更新
指示命令が送られ、記憶されているベクトルがその時点
で入力されている候補ベクトルに置換される。候補ベク
トル設定部２０５にて定められた探索範囲のすべてのベ
クトルの発生が終了した時点で、ベクトルメモリ２０６
に蓄えられているベクトルが符号化対象小ブロックの動
きベクトル１０８として出力されるとともに、最小値メ
モリ２０４、ベクトルメモリ２０６がリセットされる。

【００３１】図２は本発明の他の実施例の画像符号化装
置のブロック図である。

【００３２】本実施例は可変長符号が２種類の場合の例
である。したがって、２種類の符号割り当て部、すなわ
ち第１の符号割り当て部１１３Ａ、第２の符号割り当て
部１１３Ｂと、２種類の符号長テーブル作成部、すなわ
ち動き補償フレーム間差分値と第１の符号割り当て部１
１３Ａにて用いられる符号の符号長との関係を示すテー
ブル１１８Ａを作成する第１の符号長テーブル作成部１
１７Ａと、動き補償フレーム間差分値と第２の符号割り
当て部１１３Ｂにて用いられる符号の符号長との関係を
示すテーブル１１８Ｂを作成する第２の符号長テーブル
作成部１１７Ｂが設けられている。さらに、動きベクト
ル検出部１０５Ｂでは、それぞれ第１の符号長テーブル
１１８Ａ、第２の符号長テーブル１１８Ｂに基づいて各
動き補償フレーム間差分値に対して割り当てられるべき
符号長を求める第１の符号長変換部２０２Ａ、第２の符
号長変換部２０２Ｂと、それぞれ第１の符号長変換部２
０２Ａ、第２の符号長変換部２０２Ｂで求められた符号
長を入力し、符号長の総和２０８Ａ，２０８Ｂを求める
第１の総和計算部２０３Ａ、第２の総和計算部２０３Ｂ
と、符号選択フラグメモリ２１２と、符号長の総和２０
８Ａ，２０８Ｂを入力、比較し、小さい方の総和２１１
を最小値メモリ２０４に記憶し、選択された方の総和２
１１を与える符号フラグ２１０を符号選択フラグメモリ
２１２に書き込む比較部２０９を備えている。

【００３３】符号選択スイッチ１１９，１２０は符号選
択フラグメモリ２１２に蓄えられている符号フラグ２１
３に応じて切り換わる。

【００３４】次に、本実施例の動作を説明する。

【００３５】まず、入力端子１０１から入力された符号
化対象画像１０２は、小ブロック分割部１０３にて１６
×１６の符号化対象小ブロック１０４に分割される。分
割された小ブロック１０４ごとに、動きベクトル検出部
１０５Ｂでは、フレームメモリ１０６に蓄えられた参照
画像１０７、すなわち符号化対象画像１０２の時間的に
近接した画像中から、定められた評価基準にて動きベク
トル１０８が選択される。動き補償部１０９では、選択
された動きベクトル１０８に対応する参照小ブロック１
１０が求められ、減算器１１１において、符号化対象小
ブロック１０４との差が計算され、動き補償フレーム間
差分値１１２が得られた後、第１の符号割り当て部１１
３Ａまたは第２の符号割り当て部１１３Ｂにて符号が割
り当てられ、多重化部１１４において、動きベクトル情
報１０８と多重された後、符号化データ１１５として出
力端子１１６に出力される。

【００３６】一方、第１の符号長テーブル作成部１１７
Ａでは、動き補償フレーム間差分値と第１の符号割り当
て部１１３Ａにて用いられる符号の符号長との関係を示
すテーブル１１８Ａが作成され、第２の符号長テーブル
作成部１１７Ｂでは、動き補償フレーム間差分値と第２
の符号割り当て部１１３Ｂにて用いられる符号の符号長
との関係を示すテーブル１１８Ｂが作成され、それぞれ
動きベクトル検出部１０５Ｂに送られる。

【００３７】さらに、動きベクトル検出部１０５Ｂの動
作の詳細は以下の通りである。候補ベクトル設定部２０
５は、定められた探索範囲中のベクトルを発生させると
ともにベクトルメモリ２０６に送出する。シフト部２０
７では、フレームメモリ１０６に蓄えられている参照画
像１０７が候補ベクトル設定部２０５で設定された候補
ベクトルによってその分だけ空間的にシフトされる。減
算器２０１においては、シフトされた小ブロックと符号
化対象小ブロック１０４の動き補償フレーム間差分値が
計算され、第１の符号長変換部２０２Ａおよび第２の符
号長変換部２０２Ｂへ入力される。第１の符号長変換部
２０２Ａでは、第１の符号長テーブル１１８Ａに基づい
て各動き補償フレーム間差分値に対して割り当てられる
べき符号長が求められた後、第１の総和計算部２０３Ａ
に入力される。第１の総和計算部２０３Ａでは小ブロッ
ク内での符号長の総和２０８Ａが計算される。同様にし
て、第２の符号長変換部２０２Ｂでは、第２の符号長テ
ーブル１１８Ｂに基づいて各動き補償フレーム間差分値
に対して割り当てられるべき符号長が求められた後、第
２の総和計算部２０３Ｂに入力される。第２の総和計算
部２０３Ｂでは小ブロック内での符号長の画素２０８Ｂ
が計算される。計算された２種類の総和２０８Ａおよび
２０８Ｂは比較部２０９に送られ、小さい方の総和２１
１が最小値メモリ２０４に送られ、その時点でメモリに
蓄えられている最小値との比較が行なわれる。選択され
た方の総和２１１が最小値メモリ２０４に蓄えられてい
る最小値よりも小さい場合には、最小値が更新されると
ともに、ベクトルメモリ２０６に対して更新指示命令が
送られ、記憶されているベクトルがその時点で入力され
ている候補ベクトルに置換される。さらに、比較器２０
９から、選択された方の総和２１１を与える符号フラグ
２１０を符号選択フラグメモリ２１２に書き込む。

【００３８】候補ベクトル設定部２０５にて定められた
探索範囲のすべてのベクトルの発生が終了した時点で、
ベクトルメモリ２０６に蓄えられているベクトルが符号
化対象小ブロックの動きベクトル１０８として出力さ
れ、また符号選択フラグメモリ２１２に蓄えられている
符号フラグが符号選択フラグ２１３として符号選択スイ
ッチ１１９，１２０に出力されるとともに、最小値メモ
リ２０４、ベクトルメモリ２０６、符号選択フラグメモ
リ２１２がリセットされる。符号選択スイッチ１１９，
１２０は符号選択フラグ２１３に基づいてスイッチを切
替える。

【００３９】本実施例においては以下のような演算がな
されていることになる。１６×１６の符号化対象小ブロ
ックＢ（ｉ，ｊ）に対して、フレームメモリ１０６中の
参照画像１０７上で空間的にＢ（ｉ，ｊ）を水平・垂直
方向に（ｕ，ｖ）だけずらした小ブロックＢ'(ｉ＋ｕ，
ｊ＋ｖ）との動き補償フレーム間差分値Ｅ_u,v(ｉ，ｊ）
を以下に基づき計算する。

【００４０】

【数４】差分値Ｅ_u,v(ｉ，ｊ）に対して割り当てられるべき２種
類の符号の長さをそれぞれＷ₁ ［Ｅ_u,v(ｉ，ｊ）］，Ｗ
₂ ［Ｅ_u,v(ｉ，ｊ）］とし、各ベクトル（ｕ，ｖ）に対
して、次式のＬ₁(ｕ，ｖ），Ｌ₂(ｕ，ｖ）を計算する。

【００４１】

【数５】（ｕ，ｖ）を設定された探索領域内で変化させて、上記
Ｌ₁(ｕ，ｖ），Ｌ₂(ｕ，ｖ）の最小値を与えるような
（ｕ，ｖ）を最終的な動きベクトル（Ｕ，Ｖ）とし、動
きベクトル（Ｕ，Ｖ）によって定められる参照画像１０
７中の小ブロックを参照小ブロックとする。また、最小
値を与えるのがＷ₁ を用いた場合かＷ₂ を用いた場合か
により、符号割り当て部１１３Ａ，１１３Ｂで使用する
符号を決定する。

【００４２】

【発明の効果】以上説明したように本発明は、動きベク
トルを求める際の評価値として、符号化対象小ブロック
と参照画像の小ブロックとの差分値を、後段に用いられ
る符号の符号長で置き換え、小ブロック内のすべての画
素に対する符号長の総和が最小となるものを最終的な動
きベクトルとすることにより、その動きベクトルに対応
する小ブロックが参照小ブロックとなり、結果として、
動き補償フレーム間予測差分値に符号を割り当てて伝送
・記録するようなロスレス符号化方法において、最終的
に符号を割り当てて得られる符号長の総和が最短なもの
にすることが可能となる。また、用いる符号の符号長を
テーブルにしておくことで、処理も容易であるので、非
常に実現性の高い方法であるといえる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例の符号化装置のブロック図で
ある。

【図２】本発明の他の実施例の符号化装置のブロック図
である。

【図３】木探索による動きベクトル検出方法を示す図で
ある。

【図４】符号化装置の従来例のブロック図である。

【図５】従来の符号化方法の問題点を示す図である。

【符号の説明】

１０１入力端子１０２符号化対象画像１０３小ブロック分割部１０４符号化対象小ブロック１０５Ａ，１０５Ｂ動きベクトル検出部１０６フレームメモリ１０７参照画像１０８動きベクトル１０９動き補償部１１０参照小ブロック１１１減算器１１２動き補償フレーム間差分値１１３符号割り当て部１１４多重化部１１５符号化データ１１６出力端子１１７符号長テーブル作成部１１７Ａ第１の符号長テーブル作成部１１７Ｂ第２の符号長テーブル作成部１１８符号長テーブル１１８Ａ第１の符号長テーブル１１８Ｂ第２の符号長テーブル１１９，１２０符号選択スイッチ２０１減算器２０２符号長変換部２０２Ａ第１の符号長変換部２０２Ｂ第２の符号長変換部２０３Ａ第１の総和計算部２０３Ｂ第２の総和計算部２０４最小値メモリ２０５候補ベクトル設定部２０６ベクトルメモリ２０７シフト部２０８Ａ第１の符号長の総和２０８Ｂ第２の符号長の総和２０９比較部２１０符号フラグ２１１選択された総和２１２符号選択フラグメモリ２１３符号選択フラグ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ディジタル画像信号に対して、現フレー
ムの画像データを小ブロックに分割し、分割された符号
化対象小ブロックに対して、フレームメモリに蓄えられ
ている過去または未来の参照フレームから動きベクトル
を求め、該動きベクトルにより定まる参照ブロックと現
フレームの符号化対象小ブロックとの動き補償フレーム
間差分値を算出した後、フレーム間差分値に符号を割り
当てることにより符号化して伝送・記録する画像符号化
方法において、参照フレーム中の複数個の候補ベクトルに対応する参照
ブロックごとに、動き補償フレーム間差分値に対する符
号の長さをブロック内の各画素で合計し、符号の長さの
合計が最小となるものを動きベクトルとすることを特徴
とする画像符号化方法。
【請求項２】複数個の符号テーブルを適応的に切替え
て符号化を行なうような請求項１に基づく画像符号化方
法において、参照フレーム中の複数個の候補ベクトルの各々に対し
て、動き補償フレーム間差分値に対する符号の長さを符
号テーブルごとにブロック内の各画素で合計し、符号の
長さの合計が最小となるものを動きベクトルとするとと
もに、選択された符号長を与えるような符号テーブルに
て符号割り当てを行なうことを特徴とする画像符号化方
法。
【請求項３】Ｎ段の木探索にて動きベクトルの探索を
行なう場合、初段からＫ−１段の探索について、参照フ
レーム中の複数個の候補ベクトルの各々に対して、動き
補償フレーム間差分値の絶対値をブロック内の各画素で
合計し、絶対値和の合計が最小となるものを次段の動き
ベクトル探索の中心とし、Ｋ段からＮ段の探索について
は請求項１または請求項２に従う探索を行なうことを特
徴とする画像符号化方法。
【請求項４】入力された符号化対象画像を符号化対象
小ブロックに分割する小ブロック分割部と、参照画像を
蓄えるフレームメモリと、該フレームメモリに蓄えられ
ている過去または未来の参照画像から動きベクトルを求
める動きベクトル検出部と、求められた動きベクトルに
対応する参照小ブロックを求める動き補償部と、前記参
照小ブロックと前記符号化対象小ブロックとの差である
動き補償フレーム間差分値を算出する減算器と、前記動
き補償フレーム間差分値に符号を割り当てる符号割り当
て部と、符号を割り当てられた動き補償フレーム間差分
値を前記動きベクトルと多重化し、符号化データとして
出力する多重化部と、前記動き補償フレーム間差分値と
前記符号割り当て部にて用いられる符号の符号長との関
係を示す符号長テーブルを作成し、前記動きベクトル検
出部に出力する符号長テーブル作成部を有し、前記動きベクトル検出部は、ベクトルメモリと、動きベ
クトルの定められた探索範囲中のベクトルを発生し、前
記ベクトルメモリに格納する候補ベクトル設定部と、前
記フレームメモリに蓄えられている参照画像を前記候補
ベクトル設定部で発生された候補ベクトルによってその
分だけシフトするシフト部と、シフトされた小ブロック
と前記符号化対象小ブロックの動き補償フレーム間差分
値を計算する減算器と、前記符号長テーブルに基づいて
該各動き補償フレーム間差分値に対して割り当てられる
べき符号長を求める符号長変換部と、小ブロック内での
前記符号長の総和を計算する総和計算部と、前記総和
を、現在蓄えられている最小値と比較し、該総和が前記
最小値よりも小さい場合には、該総和で最小値を更新
し、前記ベクトルメモリに更新指示命令を送る最小値メ
モリを含み、前記ベクトルメモリは更新指示命令によ
り、記憶されているベクトルをその時点で入力されてい
る候補ベクトルと置換し、前記候補ベクトル設定部にて
定められた探索範囲のすべてのベクトルの発生が終了し
た時点で、蓄えられているベクトルを符号化対象小ブロ
ックの動きベクトルとして出力する画像符号化装置。
【請求項５】入力された符号化対象画像を符号化対象
小ブロックに分割する小ブロック分割部と、参照画像を
蓄えるフレームメモリと、該フレームメモリに蓄えられ
ている過去または未来の参照画像から動きベクトルを求
める動きベクトル検出部と、求められた動きベクトルに
対応する参照小ブロックを求める動き補償部と、前記参
照小ブロックと前記符号化対象小ブロックとの差である
動き補償フレーム間差分値を算出する減算器と、前記動
き補償フレーム間差分値に符号を割り当てる第１、第
２、・・・、第ｎ（ｎ≧２）の符号割り当て部と、符号
を割り当てられた動き補償フレーム間差分値を前記動き
ベクトルと多重化し、符号化データとして出力する多重
化部と、前記動き補償フレーム間差分値と前記第１、第
２、・・・、第ｎの符号割り当て部にて用いられる符号
の符号長との関係を示す第１、第２、・・・、第ｎの符
号長テーブルを作成し、前記動きベクトル検出部に出力
する第１、第２、・・・、第ｎの符号長テーブル作成部
と、前記減算器の出力を前記第１〜第ｎの符号割り当て
部の入力のいずれかに接続する第１の符号選択スイッチ
と、前記第１〜第ｎの符号割り当て部のいずれかの出力
を前記多重化部に出力する第２の符号選択スイッチを有
し、前記動きベクトル検出部は、ベクトルメモリと、動きベ
クトルの定められた探索範囲中のベクトルを発生し、前
記ベクトルメモリに格納する候補ベクトル設定部と、前
記フレームメモリに蓄えられている参照画像を前記候補
ベクトル設定部で発生された候補ベクトルによってその
分だけシフトするシフト部と、シフトされた小ブロック
と前記符号化対象小ブロックの動き補償フレーム間差分
値を計算する減算器と、前記第１、第２、・・・、第ｎ
の符号長テーブルに基づいて該各動き補償フレーム間差
分値に対して割り当てられるべき第１、第２、・・・、
第ｎの符号長を求める第１、第２、・・・、第ｎの符号
長変換部と、小ブロック内での前記第１、第２、・・
・、第ｎの符号長の総和を計算する第１、第２、・・
・、第ｎの総和計算部と、前記第１の符号長の総和、前
記第２の符号長の総和、・・・、第ｎの符号長の総和を
比較し、最も小さい総和および該総和を与える符号フラ
グを出力する比較部と、前記最小の総和を、現在蓄えら
れている最小値と比較し、該総和が前記最小値よりも小
さい場合には、該総和で最小値を更新し、前記ベクトル
メモリに更新指示命令を送る最小値メモリと、前記符号
フラグを記憶し、該符号フラグに対応する符号割り当て
部を選択するように、前記第１および第２の符号選択ス
イッチを切り換える符号選択フラグメモリを含み、前記
ベクトルメモリは更新指示命令により、記憶されている
ベクトルをその時点で入力されている候補ベクトルと置
換し、前記候補ベクトル設定部にて定められた探索範囲
のすべてのベクトルの発生が終了した時点で、蓄えられ
ているベクトルを符号化対象小ブロックの動きベクトル
として出力する画像符号化装置。