JPH0329477A - Interframe interpolation coding method and device for image signals - Google Patents
Interframe interpolation coding method and device for image signalsInfo
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- JPH0329477A JPH0329477A JP1163059A JP16305989A JPH0329477A JP H0329477 A JPH0329477 A JP H0329477A JP 1163059 A JP1163059 A JP 1163059A JP 16305989 A JP16305989 A JP 16305989A JP H0329477 A JPH0329477 A JP H0329477A
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Abstract
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は画像信号の蓄積、伝送に鑑み、画像信号を高能
率に符号化するフレーム間内挿符号化方法及びその装置
に関するものである．
従来の技術
画像データは情報量が多いため、画像伝送蓄積において
コストアップ要因になるため、画像信号を高能率に符号
化し、低速で伝送蓄積するための画像符号化復号化装置
の開発が進められている．画像データを低減するための
手段として、駒落しと呼ばれる方法がある．この方法は
例えば第４図の様に１フレームおきにフレームを廃棄し
てデータ盪を削減するものであり、再生側では間引かれ
たフレームを補間することにより動画像を再生できる．
この補間方法として従来からある方法は例えば補間する
フレームの１つ前のフレームを繰り返すことにより捕間
する方法がある。また別の方法として前後のフレームか
ら線形補間して補間フレームを得る方法もある．これら
の方法は動画倣が時間軸方向でみて大きな変化がないこ
とを利用している．ところが動画像の物体の動きが速く
なった場合、前者の方法では動きがぎくしゃくするし、
後者の方法では動物体がぼやけてしまう。DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention relates to an interframe interpolation encoding method and apparatus for encoding image signals with high efficiency in view of storage and transmission of image signals. Conventional technology Image data has a large amount of information, which increases the cost of transmitting and storing images. Therefore, the development of image encoding and decoding devices that encode image signals with high efficiency and transmit and store them at low speeds is progressing. ing. There is a method called frame dropping as a means to reduce image data. In this method, for example, as shown in FIG. 4, every other frame is discarded to reduce data loss, and on the playback side, the moving image can be played back by interpolating the thinned out frames.
A conventional interpolation method includes, for example, a method of capturing images by repeating the frame immediately before the frame to be interpolated. Another method is to linearly interpolate from the previous and next frames to obtain an interpolated frame. These methods take advantage of the fact that video copying does not change significantly in the time axis direction. However, if the object in the video image moves quickly, the former method will cause the movement to become jerky.
In the latter method, the animal body becomes blurred.
これらの欠点を解決する方法として例えば第５図に示す
ように内挿しようとするフレームをはさむ符号化フレー
ム間の動きベクトルを画素もしくは画素の集合であるブ
ロック単位で求めておき、この動きベクトルを基準にし
て正しい動きベクトルになるように補正をし、内挿フレ
ームを補間する方法が提案されている．（例えば特開昭
６０ − ２８３９２号公報、特開昭６２−２１３４９
３号公報等）発明が解決しようとする課題
しかしながら動きベクトルの完全な検出は難しく、検出
方法は種々提案されているが、特にブロックマッチング
を行う限りブロック内でのベクトル精度の劣化は免れ得
ない．
本発明は上記問題点に鑑み、動きベクトル検出精度の劣
化をみこんだ上で再生内挿画像に重大な劣化が生じない
ようにするための方法及びその装置を提供するものであ
る．
８Ｂを解決するための手段
上記ｉｌｌ題を解決するために本発明は画像信号フレー
ムを間引いてフレーム数を低減し、残りのフレームを符
号化し、符号化フレーム間の動きベクトルを求め間引か
れたフレームを前記動きベクトルを用いて内挿する方法
であって、送信側では伝送する符号化フレーム間の動き
ベクトルを求め、前記動きベクトルを用いて間引かれた
フレームを内挿し、前記内挿したフレームと間引かれた
元のフレームとの間の歪を計算し、前記歪の値が所定の
しきい値以下の場合は前記動きベクトルを伝送し、前記
歪が所定のしきい値以上の場合はフラグを伝送し、受信
側では動きベクトルが伝送された場合は、前記動きベク
トルを用いて間引かれたフレームを内挿し、フラグが伝
送された場合は、符号化されたフレームを繰り返すこと
により間引かれたフレームを補間するものである。As a method to solve these drawbacks, for example, as shown in Figure 5, the motion vector between the encoded frames that sandwich the frame to be interpolated is calculated in units of pixels or blocks of pixels, and this motion vector is calculated in units of pixels or blocks of pixels. A method has been proposed in which the interpolated frame is interpolated by correcting the motion vector using a reference. (For example, JP-A-60-28392, JP-A-62-21349)
Problems to be Solved by the Invention However, it is difficult to completely detect motion vectors, and various detection methods have been proposed, but as long as block matching is performed, deterioration of vector accuracy within a block cannot be avoided. ．． In view of the above-mentioned problems, the present invention provides a method and an apparatus for preventing serious deterioration in reproduced interpolated images while taking into account deterioration in motion vector detection accuracy. Means for Solving 8B In order to solve the ill problem described above, the present invention thins out the image signal frames to reduce the number of frames, encodes the remaining frames, and calculates the motion vector between the encoded frames. A method of interpolating frames using the motion vector, the transmitting side calculates a motion vector between encoded frames to be transmitted, interpolates the thinned out frames using the motion vector, and Calculating the distortion between the frame and the thinned out original frame, transmitting the motion vector if the distortion value is less than or equal to a predetermined threshold, and transmitting the motion vector if the distortion is greater than or equal to a predetermined threshold; transmits a flag, and on the receiving side, if a motion vector is transmitted, interpolates the thinned out frame using the motion vector, and if a flag is transmitted, by repeating the encoded frame. This is to interpolate the thinned out frames.
作用
本発明の方法によれば、送信側で求めた動きベクトルを
用いて送信側で内挿して元のフレームと比較することに
より動きベクトルの評価ができるため、動きベクトルの
精度が悪い場合は、前フレームを繰り返すことにより、
画像に重大な劣化が生じないようにするもである．
実施例
以下本発明の一実施例のフレーム間内挿符号化復号化装
置について図面を参照しながら説明する。Effects According to the method of the present invention, motion vectors can be evaluated by interpolating the motion vectors found on the transmitting side and comparing them with the original frame, so if the accuracy of the motion vectors is poor, By repeating the previous frame,
This prevents significant image degradation from occurring. Embodiment Hereinafter, an interframe interpolation coding/decoding apparatus according to an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings.
本発明の目的は動画像を効率よく符号化する装置を提供
することである．
第１図は本発明の一実施例を示す符号化装置のブロック
図である。The purpose of the present invention is to provide a device that efficiently encodes moving images. FIG. 1 is a block diagram of an encoding device showing an embodiment of the present invention.
第１図において、ｌ１は入力端子、１２はフレームメモ
リ、１３は間引き回路、１４は符号化回路、ｌ５は多重
化回路、ｌ６は動きベクトル検出回路、ｌ７は内挿回路
、ｌ８は比較回路、１９は切換回路、２０は出力端子で
ある。In FIG. 1, l1 is an input terminal, 12 is a frame memory, 13 is a thinning circuit, 14 is an encoding circuit, l5 is a multiplexing circuit, l6 is a motion vector detection circuit, l7 is an interpolation circuit, l8 is a comparison circuit, 19 is a switching circuit, and 20 is an output terminal.
以上の様に構威されたフレーム間内挿符号化装置につい
てその動作を説明する．
入力端子１１からは第３図に示すような画像信号の連続
したフレームがＡ，ａ，Ｂ，ｂ，・・・・・・の順序で
入力されるものとする．いまフレームメモリ１２にフレ
ームＡ１フレームａ、フレームＢが蓄えられているもの
とし、間引き回路ｌ３はフレームａを間引き、フレーム
Ａ１フレームＢを符号化回路１４に送る．符号化回路ｌ
４はフレームＡ、フレームＢを符合化して多重化回路ｌ
５に送る．動きベクトル検出回路ｌ６はフレームＡとフ
レームＢの間の動きベクトルを検出する．動きベクトル
を検出する方法には様々な方法があり、１）マッチング
法、２〉勾配法、等あるがここではマ．２チング法を用
いるものとする。マノチング法とは例えば第５図に示す
ように動きベクトルを求めようとするフレーム間の対応
画素もしくはプロノクで動きベクトルを探索範囲内で動
かした場合どのベクトルが最も歪が小さくなるかを調べ
、そのベクトルを動きベクトルとする方法である。The operation of the interframe interpolation coding device configured as described above will be explained. It is assumed that consecutive frames of image signals as shown in FIG. 3 are inputted from the input terminal 11 in the order of A, a, B, b, . . . . It is now assumed that frames A1, frame a, and frame B are stored in the frame memory 12, and the thinning circuit 13 thins out frame a and sends frames A1 and frame B to the encoding circuit 14. Encoding circuit l
4 is a multiplexing circuit l that encodes frame A and frame B.
Send to 5. A motion vector detection circuit l6 detects a motion vector between frame A and frame B. There are various methods for detecting motion vectors, such as 1) matching method, 2> gradient method, etc., but here we will focus on Ma. The two-ching method shall be used. For example, as shown in Figure 5, the manoching method uses corresponding pixels between frames for which a motion vector is to be determined, or a process to determine which vector will cause the least distortion when the motion vector is moved within the search range. This method uses a vector as a motion vector.
ここで求められた動きベクトルは内挿回路ｌ７に送られ
る．内挿回路ｌ７ではフレームＡ、フレームＢから、求
められた動きベクトルを用いてフレームを内挿する。本
実施例では１フレームおきに間引いているので、補間す
るための動きベクトルはフレームＡ１フレームＢ間の動
きベクトルを２分の１した値により計算できる。この様
にして求められたフレームをフレームａ・ とする。比
較回路ｌ８では内挿されたフレームａ゜ と元の対応す
るフレームａの間の歪を計算し所定の値と比較する．こ
こでは歪の計算の方法として対応する画素間の差を計算
し、その差が所定の値ｍを越えた画素の総数をカウント
し、そのカウント値が所定の値ｎを越えるかどうかを判
定する。この判定結果は切換回路ｌ９に送られ、所定の
値ｎ未満の場合は、求めた動きベクトルが正しいものと
して動きベクトルは多重化回路ｌ５へ送られる．逆に所
定の値ｎ以上の場合は求めた動きベクトルが正しくない
ものとして動きベクトルを送らず、それを示すフラグを
多重化回路ｌ５に送る。多重化回路１５は符号化データ
、動きベクトル、フラグを多重化して出力端子２０より
伝送する，
次にフレームＢ１フレームｂ１フレームＣがフレームメ
モリｌ２に蓄えられているものとして以下上記と同様に
して符号化される．
以上の様に本実施例によれば元の画像信号から求めた動
きベクトルを用いて内挿フレームを再生してみて、元の
フレームと比較することにより動きベクトルの評価がで
きるため、内挿フレームの歪が大きくなる動きベクトル
は伝送しないように制御することができる．
尚、本実施例では内挿フレームの歪の計算方法として対
応する画素間の差を計算し、その差が所定の値ｍを越え
た画素の総数をカウントし、そのカウント値が所定の値
ｎを越えるかどうかを歪のしきい値としたがこれはこの
方法に限るものではなく、例えば対応する画素の差の２
乗の総和を計算しその値が所定の（Ｉｉ！ｋを越えてい
るかどうかを歪のしきい値としてもよい。The motion vector obtained here is sent to the interpolation circuit l7. The interpolation circuit 17 interpolates frames from frame A and frame B using the determined motion vectors. In this embodiment, since the pixels are thinned out every other frame, the motion vector for interpolation can be calculated by halving the motion vector between frames A and B. The frame obtained in this way is referred to as frame a. A comparison circuit 18 calculates the distortion between the interpolated frame a° and the original corresponding frame a, and compares it with a predetermined value. Here, the method of calculating distortion is to calculate the difference between corresponding pixels, count the total number of pixels for which the difference exceeds a predetermined value m, and determine whether the counted value exceeds a predetermined value n. . This determination result is sent to the switching circuit l9, and if it is less than a predetermined value n, the motion vector determined is determined to be correct and is sent to the multiplexing circuit l5. Conversely, if the value is greater than or equal to the predetermined value n, the motion vector is determined to be incorrect and the motion vector is not sent, but a flag indicating this is sent to the multiplexing circuit 15. The multiplexing circuit 15 multiplexes encoded data, motion vectors, and flags and transmits them from an output terminal 20.Next, assuming that frames B1, b1, and C are stored in the frame memory l2, they are encoded in the same manner as above. will be converted into As described above, according to this embodiment, the motion vector can be evaluated by playing back the interpolated frame using the motion vector obtained from the original image signal and comparing it with the original frame. It is possible to control motion vectors that cause large distortion to not be transmitted. In this embodiment, as a method for calculating distortion of an interpolation frame, the difference between corresponding pixels is calculated, the total number of pixels for which the difference exceeds a predetermined value m is counted, and the count value is set to a predetermined value n. The distortion threshold is set as the threshold value of distortion, but this is not limited to this method; for example, the difference between corresponding pixels is 2
The sum of the powers may be calculated and whether the value exceeds a predetermined value (Ii!k) may be used as the distortion threshold.
第２図は本発明の一実施例を示すフレーム間内挿復号化
装置のブロック図である。第２図において２１は入力端
子、２２は分離回路、２３は復号化回路、２４はフレー
ムメモリ、２５は切換回路、２６は内挿回路、２７は出
力端子である。FIG. 2 is a block diagram of an interframe interpolation decoding device showing one embodiment of the present invention. In FIG. 2, 21 is an input terminal, 22 is a separation circuit, 23 is a decoding circuit, 24 is a frame memory, 25 is a switching circuit, 26 is an interpolation circuit, and 27 is an output terminal.
以上の様に構威されたフレーム間内挿復号化装置につい
て説明する。The interframe interpolation decoding device configured as described above will be explained.
人力端子２ｌには第Ｌ図の出力端子２０から出力された
符号化データ、動きベクトル、フラグが供給されるもの
とする。これらのデータは分離回路２２に送られ、分離
されて符号化データは復号化回路２３に、動きベクトル
とフラグは内挿回路２６にそれぞれ供給される．復号化
回路２３では符号化されたフレーム、すなわち第３図の
フレ−ムＡ１フレームＢ、フレームＣ、・・・・・・が
復号化されて、フレームメモリ２４に送られる。いまフ
レームメモリ２４には復号化されたフレーム八とフレー
ムＣが保持されているものとし、内挿回路２６にはフレ
ームＡとフレームＢの間の動きベクトルが保持されてい
るものとする。内挿回路２６は動きベクトルを用いてフ
レームＡとフレームＢから内挿フレームａ゜を再生する
。切換回路２５は本実施例の場合、１フレーム単位でフ
レームメモリ２４の出力と内挿回路２６の出力を切り換
える．これによりフレームＡ，フレームａ゜ の順で画
像信号が切換回路２５から出力される。It is assumed that the encoded data, motion vectors, and flags output from the output terminal 20 in FIG. L are supplied to the human input terminal 2l. These data are sent to a separation circuit 22, separated, and the encoded data is sent to a decoding circuit 23, and the motion vector and flag are sent to an interpolation circuit 26. The decoding circuit 23 decodes the encoded frames, ie, frames A, B, C, . . . in FIG. 3, and sends them to the frame memory 24. It is now assumed that the frame memory 24 holds decoded frames 8 and C, and the interpolation circuit 26 holds a motion vector between frames A and B. An interpolation circuit 26 reproduces an interpolated frame a° from frame A and frame B using the motion vectors. In this embodiment, the switching circuit 25 switches between the output of the frame memory 24 and the output of the interpolation circuit 26 on a frame-by-frame basis. As a result, image signals are outputted from the switching circuit 25 in the order of frame A and frame a°.
次にフレームメモリ２４にはフレームＢとフレームＣが
保持されているものとし、内挿回路２６にはフラグが保
持されているものとする．フラグが送られた場合は内挿
は行わず前フレームすなわちこの場合はフレームＢがそ
のまま内挿回路２６に送られる．したがって内挿フレー
ムｂ′ −フレームＢとなる．切換回路２５はフレーム
Ｂ、フレームＢの順で画像信号が出力される．
結果として出力端子２７からは上記の例では、フレーム
Ａ，フレームａ゜ フレームＢ１フレーフレームＢ、
フレームＣ、・・・・・・の順で画像信号が出力される
。以上は入力データの一例であって動きベクトルが送ら
れてくるかフラグが送られてくるかは符号化装置の出力
に依存する。Next, it is assumed that frame memory 24 holds frame B and frame C, and interpolation circuit 26 holds a flag. If the flag is sent, interpolation is not performed and the previous frame, that is, frame B in this case, is sent as is to the interpolation circuit 26. Therefore, the interpolated frame b' - frame B is obtained. The switching circuit 25 outputs image signals in the order of frame B and frame B. As a result, from the output terminal 27, in the above example, frame A, frame a ° frame B1 frame frame B,
Image signals are output in the order of frame C, . . . . The above is an example of input data, and whether a motion vector or a flag is sent depends on the output of the encoding device.
以上の様に本実施例によれば動きベクトルが送られた場
合は内挿し、フラグが送られた場合は前フレーム保持す
るため、再生画像信号に重大な劣化が現われることがな
い。As described above, according to this embodiment, when a motion vector is sent, interpolation is performed, and when a flag is sent, the previous frame is retained, so that no serious deterioration appears in the reproduced image signal.
尚、本実施例および前記実施例では第３図のように１フ
レームおきに符号化フレームを設定しているが、本発明
はこれに限定するものではなく、例えば２フレームおき
、３フレームおきとしてもよい．
発明の効果
以上のように本発明は送信側で動きベクトルの精度が判
定され精度がよい場合は動きベクトルが送信され、精度
が悪い場合はフラグが送信されるため、画像のフレーム
が内挿されたとき、動きベクトルの検出ξスによる再生
画像の重大な支障が回避できるという効果がある．
また動きベクトルの精度が悪い場合はフラグのみを送る
ため符号化データ量が増加することなく、一定値以下に
押さえられるという効果もある。Incidentally, in this embodiment and the embodiment described above, the encoded frame is set every other frame as shown in FIG. Good too. Effects of the Invention As described above, in the present invention, the accuracy of the motion vector is determined on the transmitting side, and if the accuracy is good, the motion vector is sent, and if the accuracy is bad, a flag is sent, so that the image frame is not interpolated. This has the effect of avoiding serious problems with the reproduced image due to motion vector detection ξ. Furthermore, if the accuracy of the motion vector is poor, only the flag is sent, which has the effect of keeping the amount of encoded data below a certain value without increasing it.
第１図は本発明の一実施例のフレーム間内挿符号化装置
のブロック図、第２図は本発明の一実施例のフレーム間
内挿復号化装置のブロック図、第３図は画像信号のフレ
ームを示す説明図、第４図は駒落しの説明図、第５図は
動きベクトルの説明図である．
１２．２４・・・・・・フレームメモリ、ｌ３・・・・
・・間引き回路、１４・・・・・・符号化回路、ｌ６・
・・・・・動きベクトル検出回路、１７．２６・・・・
・・内挿回路、ｌ８・・・・・・比較回路、１９．２５
・・・・・・切換回路、２３・・・・・・復号化回路。FIG. 1 is a block diagram of an interframe interpolation encoding device according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of an interframe interpolation decoding device according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a block diagram of an interframe interpolation decoding device according to an embodiment of the present invention. FIG. 4 is an explanatory diagram of frame dropping, and FIG. 5 is an explanatory diagram of motion vectors. 12.24... Frame memory, l3...
... Thinning circuit, 14... Encoding circuit, l6.
...Motion vector detection circuit, 17.26...
...Interpolation circuit, l8...Comparison circuit, 19.25
......Switching circuit, 23...Decoding circuit.
Claims (2)
し、残りのフレームを符号化し、符号化フレーム間の動
きベクトルを求め間引かれたフレームを前記動きベクト
ルを用いて内挿する方法であって、送信側では伝送する
符号化フレーム間の動きベクトルを求め、前記動きベク
トルを用いて間引かれたフレームを内挿し、前記内挿し
たフレームと間引かれた元のフレームとの間の歪を計算
し、前記歪の値が所定のしきい値以下の場合は前記動き
ベクトルを伝送し、前記歪が所定のしきい値以上の場合
はフラグを伝送し、受信側では動きベクトルが伝送され
た場合は、前記動きベクトルを用いて間引かれたフレー
ムを内挿し、フラグが伝送された場合は、符号化された
フレームを繰り返すことにより間引かれたフレームを補
間することを特徴とする画像信号のフレーム間内挿符号
化方法。(1) A method of thinning out frames of an image signal to reduce the number of frames, encoding the remaining frames, finding a motion vector between the encoded frames, and interpolating the thinned out frames using the motion vector. Then, on the transmitting side, the motion vector between the encoded frames to be transmitted is determined, the motion vector is used to interpolate the thinned out frame, and the distortion between the interpolated frame and the thinned out original frame is calculated. is calculated, and if the distortion value is less than or equal to a predetermined threshold, the motion vector is transmitted; if the distortion is greater than or equal to the predetermined threshold, a flag is transmitted, and the receiving side transmits the motion vector. If the motion vector is used to interpolate the thinned out frame, and if a flag is transmitted, the thinned out frame is interpolated by repeating the encoded frame. An interframe interpolation coding method for signals.
ームメモリと、前記フレームメモリの出力をフレーム単
位で間引くための間引き回路と、前記間引き回路の出力
すなわち間引かれないフレームを符合化する符号化回路
と、前記符号化フレーム間の動きベクトルを検出する動
きベクトル検出回路と、前記動きベクトルを用いて前記
間引かれたフレームを内挿する内挿回路と、前記内挿回
路の出力である内挿フレームと元の画像信号の対応する
間引かれたフレームの間の歪を計算し所定のしきい値と
比較し比較結果を出力する比較回路と、前記比較回路の
出力により前記動きベクトルを出力するか動きベクトル
を出力しないことを示すフラグを出力するかを切り換え
る切換回路を具備し前記符号化回路の出力と前記切換回
路の出力を伝送することを特徴とする画像信号のフレー
ム間内挿符号化装置。（３）請求項（２）記載のフレー
ム間内挿符号化装置の伝送出力を入力とし、符号化フレ
ームのデータを復号する復号化回路と、前記復号化フレ
ームを記憶するフレームメモリと、動きベクトルが伝送
された場合は前記フレームメモリの出力を用いて前記動
きベクトルにより内挿しフラグが伝送された場合は前記
フレームメモリの出力を保持させる内挿回路と、前記フ
レームメモリの出力と前記内挿回路の出力を切り換えて
画像信号を出力する切換回路を具備してなることを特徴
とする画像信号のフレーム間内挿復号化装置。(2) A frame memory that stores a plurality of consecutive frames of an image signal, a thinning circuit that thins out the output of the frame memory in units of frames, and encoding that encodes the output of the thinning circuit, that is, the frames that are not thinned out. a motion vector detection circuit that detects a motion vector between the encoded frames; an interpolation circuit that interpolates the thinned out frame using the motion vector; and an interpolation circuit that is an output of the interpolation circuit. a comparison circuit that calculates distortion between the inserted frame and the corresponding thinned-out frame of the original image signal, compares it with a predetermined threshold value, and outputs a comparison result; and outputs the motion vector based on the output of the comparison circuit. An interframe interpolation code for an image signal, comprising a switching circuit for switching between outputting a flag indicating whether to output a motion vector or not outputting a motion vector, and transmitting an output of the encoding circuit and an output of the switching circuit. conversion device. (3) A decoding circuit that receives the transmission output of the interframe interpolation encoding device according to claim (2) and decodes the data of the encoded frame, a frame memory that stores the decoded frame, and a motion vector. an interpolation circuit that uses the output of the frame memory to interpolate with the motion vector when the flag is transmitted; and an interpolation circuit that holds the output of the frame memory when the flag is transmitted; and the output of the frame memory and the interpolation circuit. 1. An interframe interpolation decoding device for an image signal, comprising a switching circuit that switches the output of an image signal and outputs an image signal.
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ID=15766394
Family Applications (1)
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