JPH08317410A - 映像信号符号化方法及びその装置 - Google Patents

映像信号符号化方法及びその装置

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JPH08317410A
JPH08317410A JP11129396A JP11129396A JPH08317410A JP H08317410 A JPH08317410 A JP H08317410A JP 11129396 A JP11129396 A JP 11129396A JP 11129396 A JP11129396 A JP 11129396A JP H08317410 A JPH08317410 A JP H08317410A
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JP11129396A
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Soon-Jae Cho
順濟 趙
Jae-Gark Choi
在覺 崔
Si-Woong Lee
時雄 李
Yi-Han Kim
二漢 金
Seong-Dae Kim
聖大 金
Hae-Mook Jung
海黙 丁
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WiniaDaewoo Co Ltd
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Daewoo Electronics Co Ltd
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    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H—ELECTRICITY
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    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
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Abstract

(57)【要約】 （修正有） 【課題】 拡張−補間技法を用いて、映像フレーム信号
を効果的に符号化し、データの圧縮効率を増大させる映
像信号符号化方法及びその装置を提供する。 【解決手段】 第１及び第２符号化チャンネル１００及
び５００と、映像信号内の物体の境界部分を効果的に符
号化するために拡張された処理ブロックを生成する拡張
−補間デバイス４００とからなる。第１符号化チャンネ
ル１００は物体の輪郭信号を符号化し、第２符号化チャ
ンネル５００はディジタル映像信号をブロック単位で符
号化するのに用いられる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、低ビットレートで
映像信号を符号化するための装置及びその方法に関し、
特に、拡張ー補間技法（Extension-Interpolation;E-
I）を用いて映像信号を符号化する装置及びその方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】周知のように、高精細度テレビジョン
（ＨＤＴＶ）システムまたはテレビ電話システムのよう
な多様な電子応用分野において、映像信号はディジタル
形態で伝送される。一連の映像「フレーム」よりなる映
像信号が、ディジタル化される場合、映像フレームの各
ラインが「画素」との一連のディジタルデータ要素によ
り規定されるので大量のディジタルデータが発生する。
しかし、通常の伝送チャネルで利用可能な周波数帯域幅
は制限されているため、その大量のディジタルデータを
その制限されたチャンネルを通じて伝送するためにはデ
ータの量を圧縮するかまたは減らす必要である。
【０００３】低ビットレートの映像信号符号化システム
において、映像信号を符号化する方法のうちの１つが、
いわゆる、物体指向分析−合成符号化方法である（Ｍｉ
ｃｈａｅｌ Ｈｏｔｔｅｒの論文，「Ｏｂｊｅｃｔ−Ｏ
ｒｉｅｎｔｅｄ Ａｎａｌｙｓｉｓ−Ｓｙｎｔｈｅｓｉ
ｓ Ｃｏｄｉｎｇ Ｂａｓｅｄ ｏｎ ＭｏｖｉｎｇＴ
ｗｏ−Ｄｉｍｅｎｓｉｏｎａｌ Ｏｂｊｅｃｔｓ」，Ｓ
ｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ：Ｉｍａｇｅ Ｃｏ
ｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ，２ ４０９−４２８頁（１９
９０年）を参照）。
【０００４】この物体指向分析−合成符号化方法によれ
ば、動く物体を有する入力映像信号は複数の物体に分け
られ、各物体の動き、輪郭及び画素データを規定する３
つのパラメータよりなる組は相異なるチャンネルを通じ
て各々処理される。
【０００５】物体指向分析−合成符号化技法において、
物体内の映像データまたは画素を処理するため、映像デ
ータに含まれた空間的冗長性を除く変換符号化技法が主
に用いられる。映像データの圧縮のために主に用いられ
ている変換符号化技法のうちの１つが、ブロック単位の
ＤＣＴ（離散的コサイン変換）符号化方法である。この
ＤＣＴ符号化技法はディジタル映像データのブロック、
例えば、８×８画素のブロックを一組の変換係数データ
に変換する。この符号化方法は、例えば、Ｃｈｅｎ 及
び Ｐｒａｔｔの論文，「Ｓｃｅｎｅ Ａｄａｐｔｉｖ
ｅ Ｃｏｄｅｒ」，ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎ
ｓ ｏｎ Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ，ＣＯＭ−３
２，Ｎｏ．３，２２５−２３２頁（１９８４年３月）に
開示されている。
【０００６】ブロック単位のＤＣＴ符号化方法におい
て、ブロック内の背景または物体以外の領域は、ブロッ
ク内の物体領域にある画素の平均値またはミラー映像
（例えば、０）で満たされた後変換される。図２及び図
３を参照すれば、背景領域を満たす従来の符号化方法が
１次元データに対して示されている。詳述すれば、図２
には、背景領域がゼロ値で満たされ、図３には背景領域
が物体領域の画素の平均値で満たされている。
【０００７】かかる符号化方法が、通常のコーディング
方法（例えば、Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ
Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ；ＪＰＥＧ，Ｍｏｖｉｎ
ｇｐｉｃｔｕｒｅｓ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ；Ｍ
ＰＥＧ，Ｈ２６１）で用いられる２次元ＤＣＴブロック
を用い得るとしても、映像の背景領域に無駄データまた
は望まないデータが含まれるおそれがあるため、データ
の圧縮効率が低下されるという不都合がある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の目的
は、拡張−補間技法を用いて、物体を含む映像フレーム
信号を効果的に符号化することによって、データの圧縮
効率を増大させる映像信号符号化方法を提供することで
ある。
【０００９】本発明の他の目的は、ブロック単位の符号
化方法及び拡張−補間技法を用いて、物体を含む映像フ
レーム信号を符号化する映像信号符号化装置を提供する
ことである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明の一実施例によれば、物体を有する映像フ
レーム信号に含まれた処理ブロックを変換して映像信号
を符号化する映像信号符号化方法であって、前記処理ブ
ロックはＮ×Ｎ個の画素（Ｎは正の整数）よりなり、前
記画素は、物体の内部に位置する画素を表す物体画素と
前記物体の外部に位置する画素を表す背景画素とに分け
られており、
【００１１】前記処理ブロック内の前記物体画素の形状
に基づいて、優先順位を有する水平拡張または垂直拡張
を定める第１過程と、
【００１２】前記水平拡張が優先順位を有する場合、少
なくとも１つの物体画素を有する前記処理ブロックの列
である複数の物体列を選択すると共に、前記各物体列に
対して各要素が前記各物体列に含まれた各物体画素の値
である第１ベクトルを供給し、前記垂直拡張が優先順位
を有する場合は、少なくとも１つの物体画素を有する前
記処理ブロックの行である複数の物体行を選択すると共
に、前記各物体行に対して、各要素が前記各物体行に含
まれた各物体画素の値である第１ベクトルを供給するこ
とによって、物体列または物体行の個数を表すＬ個の第
１ベクトルを発生する（Ｌは０〜Ｎの範囲を有する整
数）第２過程と、
【００１３】前記第１ベクトルの各々に対して、前記各
第１ベクトルの要素数及び前記Ｎに基づいて、複数の予
め定められた拡張マトリックスのうちで、１つの拡張マ
トリックスを選択すると共に、前記選択された拡張マト
リックスを前記第１ベクトルの各々に乗じることによっ
て、Ｎ個の要素を有するＬ個の拡張された第１ベクトル
を発生する第３過程と、
【００１４】前記水平拡張が優先順位を有する場合、前
記拡張された第１ベクトルの各要素を値とするＮ個の画
素を有するＬ個の列よりなる拡張された第１処理ブロッ
クを供給すると共に、前記拡張された第１処理ブロック
の各行に対して、各要素が前記拡張された第２処理ブロ
ックの前記各行に含まれた画素の値であるＬ次元の第２
ベクトルを供給し、前記垂直拡張が優先順位を有する場
合、前記拡張された第１ベクトルの各要素を値とするＮ
個の画素を有するＬ個の行を含む拡張された第１処理ブ
ロックを供給すると共に、前記拡張された第１処理ブロ
ックの各列に対して、各要素が前記拡張された第１処理
ブロックの前記各列に含まれた画素の値であるＬ次元の
第２ベクトルを供給する第４過程と、
【００１５】前記Ｌ値及び前記Ｎ値に基づいて、前記予
め定められた複数の拡張マトリックスの中で１つの拡張
マトリックスを選択する第５過程と、
【００１６】前記第５過程にて選択された前記拡張マト
リックスを第２ベクトルの各々に乗じることによって、
Ｎ個の要素を有するＮ個の拡張された第２ベクトルを供
給する第６過程と、
【００１７】前記水平拡張が優先順位を有する場合、前
記拡張された第２ベクトルの各要素を値とするＮ個の画
素を有するＮ個の行を有する前記拡張された処理ブロッ
クを供給し、前記垂直拡張が優先順位を有する場合、前
記拡張された第２ベクトルの各要素を値とするＮ個の画
素を有するＮ個の列を有する拡張された処理ブロックを
供給する第７過程とを含む映像信号符号化方法が提供さ
れる。
【００１８】本発明の他の実施例によれば、物体を有す
る映像フレーム信号に含まれた処理ブロックを変換して
映像信号を符号化する映像信号符号化装置であって、前
記処理ブロックはＮ×Ｎ個の画素（Ｎは正の整数）より
なり、前記画素は、物体の内部に位置する画素を表す物
体画素と前記物体の外部に位置する画素を表す背景画素
とに分けられており、
【００１９】前記映像フレームに含まれた前記物体の境
界を検出して、前記物体の境界を追跡するための境界線
情報を供給する輪郭信号を発生する輪郭信号発生手段
と、前記輪郭信号を符号化して、符号化された第１映像
フレーム信号を発生する第１符号化手段と、前記映像フ
レームを、Ｎ×Ｎ個の画素を有する複数の処理ブロック
に分ける（Ｎは正の整数）第１分割手段と、前記各処理
ブロックに物体の境界の一部が存在するかどうかを表す
制御信号を生成する制御手段と、前記制御信号に応じ
て、前記処理ブロックを前記物体の境界の一部が含まれ
ている第１組の処理ブロックと第２組の処理ブロックと
に分ける第２分割手段と、前記第１組の処理ブロックの
各々を拡張された処理ブロックに変換する変換手段と、
前記拡張された処理ブロックまたは前記第２組の処理ブ
ロックを符号化することによって、符号化された第２映
像フレーム信号を供給する第２符号化手段と、前記符号
化された第１及び第２映像フレーム信号をフォーマッテ
ィングするフォーマッティング手段とを含む映像信号符
号化装置であって、
【００２０】前記変換手段が、前記第１組の処理ブロッ
ク内の前記物体画素の形状に基づいて、優先順位を有す
る水平拡張または垂直拡張を定める拡張順位決定手段
と、前記水平拡張が優先順位を有する場合、少なくとも
１つの物体画素を有する前記処理ブロックの列である複
数の物体列を選択すると共に、前記各物体列に対して各
要素が前記各物体列に含まれた各物体画素の値である第
１ベクトルを供給し、前記垂直拡張が優先順位を有する
場合は、少なくとも１つの物体画素を有する前記処理ブ
ロックの行である複数の物体行を選択すると共に、前記
各物体行に対して、各要素が前記各物体行に含まれた各
物体画素の値である第１ベクトルを供給することによっ
て、物体列または物体行の個数を表すＬ個の第１ベクト
ルを発生する（Ｌは０〜Ｎの範囲を有する整数）第１ベ
クトル発生手段と、前記第１ベクトルの各々に対して、
前記各第１ベクトルの要素数及び前記Ｎに基づいて、複
数の予め定められた拡張マトリックスのうちで、１つの
拡張マトリックスを選択すると共に、前記選択された拡
張マトリックスを前記第１ベクトルの各々に乗じること
によって、Ｎ個の要素を有するＬ個の拡張された第１ベ
クトルを発生する第１マトリックス選択手段と、前記水
平拡張が優先順位を有する場合、前記拡張された第１ベ
クトルの各要素を値とするＮ個の画素を有するＬ個の列
よりなる拡張された第１処理ブロックを供給すると共
に、前記拡張された第１処理ブロックの各行に対して、
各要素が前記拡張された第１処理ブロックの前記各行に
含まれた画素の値であるＬ次元の第２ベクトルを供給
し、前記垂直拡張が優先順位を有する場合、前記拡張さ
れた第１ベクトルの各要素を値とするＮ個の画素を有す
るＬ個の行を含む拡張された第１処理ブロックを供給す
ると共に、前記拡張された第１処理ブロックの各列に対
して、各要素が前記拡張された第１処理ブロックの前記
各列に含まれた画素の値であるＬ次元の第２ベクトルを
供給する第２ベクトル発生手段と、前記Ｌ値及び前記Ｎ
値に基づいて、前記予め定められた複数の拡張マトリッ
クスの中で１つの拡張マトリックスを選択する第２マト
リックス選択手段と、前記第２マトリックス選択手段で
選択された前記拡張マトリックスを第２ベクトルの各々
に乗じることによって、Ｎ個の要素を有するＮ個の拡張
された第２ベクトルを供給する掛け算手段と、前記水平
拡張が優先順位を有する場合、前記拡張された第２ベク
トルの各要素を値とするＮ個の画素を有するＮ個の行を
有する前記拡張された第１処理ブロックを供給し、前記
垂直拡張が優先順位を有する場合、前記拡張された第２
ベクトルの各要素を値とするＮ個の画素を有するＮ個の
列を有する拡張された第１処理ブロックを供給する処理
ブロック発生手段とを含む映像信号符号化装置が提供さ
れる。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施について
図面を参照しながらより詳しく説明する。図５（Ａ）に
は、８×８画素を有するディジタル映像信号のブロック
が示されており、画素は正方形で表されている。このブ
ロックは、斜線で示された画素を有する物体領域と、そ
の他の背景領域とからなっている。斜線で示された画素
は「物体画素」と称し、その他の画素は「背景画素」と
称する。物体画素は、図５（Ｂ）及び図５（Ｃ）に示す
ように、本発明の拡張−補間（Ｅｘｔｅｎｓｉｏｎ−Ｉ
ｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ；Ｅ−Ｉ）技法を用いてブロ
ック全体を満たすように拡張される。このためには、図
示するように、水平拡張と垂直拡張とが各々個別に行わ
れる。これらの水平拡張または垂直拡張は、他の方向の
拡張より先に行われ、その優先順位は映像の特性に依存
する。水平拡張または垂直拡張は列単位または行単位で
行われる。ブロックがＮ×Ｎ個の画素を含む場合、各列
または各行に対して、Ｍ次元ベクトルがＮ次元ベクトル
に変換される。ここで、Ｍは１〜Ｎの整数であり、Ｍ次
元ベクトルの要素は各列または各行に含まれたＭ個の物
体画素値を表し、Ｎ次元ベクトルの要素はＮ個の拡張さ
れた画素値を表す。例えば、図５（Ａ）に示すブロック
で第３の列の場合、５次元ベクトルは、図５（Ｂ）に示
すように、水平に垂直拡張された８次元ベクトルに変換
される。
【００２２】Ｍポイントの１次元ＤＣＴをＭ次元ベクト
ルｆ1に適用して得られた変換されたＭ次元ベクトルＦ1
は下記式（１）のように表される。
【００２３】
【数１３】
【００２４】ここで、ｆ1（ｎ1）はｆ1のｎ1番目の要
素、Ｆ1（ｋ1）はＦ1のｋ1番目の要素、ｎ1及びｋ1は０
〜Ｍ−１の範囲を有する整数を各々表す。
【００２５】ｂijは、下記式（２）のように表現され
る。
【００２６】
【数１４】
【００２７】同様に、Ｍ次元ベクトルｆ1が本発明のＥ
−Ｉ技法を用いて拡張されて、Ｎ次元ベクトルｆ2を形
成する場合、Ｎ次元ベクトルｆ2にＮポイントの１次元
ＤＣＴを適用して得られた変換されたＮ次元ベクトルＦ
2は、下記式（３）のように表される。
【００２８】
【数１５】
【００２９】ここで、ｆ2（ｎ2）はｆ2のｎ2番目の要
素、Ｆ2（ｋ2）はＦ2のｋ2番目の要素、ｎ2及びｋ2は０
〜Ｎ−１の範囲を有する整数である。
【００３０】また、ａijは、下記式（４）のように規定
される。
【００３１】
【数１６】
【００３２】Ｍ次元ベクトルをＮ次元ベクトルに拡張す
るための２つの方法がある。その一方は最適Ｅ−Ｉ方法
であり、他方は線形補間技法である。
【００３３】最適Ｅ−Ｉ方法において、Ｍ次元ベクトル
ｆ1は、付加的な周波数領域データを生成せず、Ｎ次元
ベクトルｆ2に拡張される。即ち、次式（５）のように
定義される。
【００３４】
【数１７】
【００３５】ここで、μ0はｆ1及びｆ2のＤＣ成分を等
しくするためのスケーリングファクターであって、下記
のように与えられる。
【００３６】
【数１８】
【００３７】上記式（５）が満足される場合、周波数領
域で付加的なデータが発生しないため、Ｅ−Ｉ過程は最
適となる。
【００３８】上記式（１）及び式（３）を用いて、ｆ2
は、下記式（７）ｆ1から次のように求められる。
【００３９】
【数１９】
【００４０】または、
【００４１】
【数２０】
【００４２】ここで、Ａは上記式（７Ａ）で用いられた
ａijの成分のＮ×Ｎマトリックスを表し、Ｂは、ｂijの
成分のＮｘＭマトリックスを表す。上記式（７Ａ）及び
式（７Ｂ）は下記式（８）のように簡単に表され得る。
【００４３】
【数２１】
【００４４】または、
【００４５】
【数２２】
【００４６】ここで、ＣはＮ×Ｍマトリックスであり、
Ａー1Ｂと等しい。
【００４７】上記の関係式を用いて、任意の形状の物体
は、周波数領域で付加的な要素を生成せずにＮ×Ｎブロ
ックを満たすように拡張される。逆に、図５（Ａ）の元
のデータは図５（Ｃ）に示すのＮ×Ｎブロックから復元
される。ＮがＭと同じ場合、Ｃは単位マトリックスであ
る。よって、拡張過程は元のベクトルｆ1を変化させず
に省略され得る。Ｍ次元ベクトルをＮ次元ベクトルに拡
張する他の方法に、公知の線形補間技法がある。拡張過
程にマトリックス乗算が含まれていないため、計算の複
雑さの観点からこの線形補間方法はより単純である。図
６には、Ｍが３であり、Ｎが８である場合の線形補間技
法が示されている。
【００４８】図５（Ａ）〜図５（Ｃ）に示されているよ
うに、図５（Ａ）のブロックの３番目の列から８番目の
列が、まず、最適Ｅ−Ｉ方法または線形補間方法を用い
て水平方向に拡張されることによって、図５（Ｂ）に示
すようなブロックとなる。同様に、図５（Ｂ）の水平方
向に拡張されたブロックの行は、最適Ｅ−Ｉ方法または
線形補間方法を用いて垂直方向に拡張されることによっ
て図５（Ｃ）に示すようなブロックとなる。
【００４９】図７には、本発明に基づくディジタル映像
信号符号化装置のブロック図が示されている。この符号
化装置は第１及び第２符号化チャネル１００及び５００
と、映像信号内の物体の境界部分を効果的に符号化する
ために拡張された処理ブロックを生成する拡張−補間デ
バイス４００とからなる。第１符号化チャネル１００は
物体の輪郭信号を符号化し、第２符号化チャネル５００
はディジタル映像信号をブロック単位で符号化するのに
用いられる。
【００５０】公知のイメージソース（図示せず）（例え
ば、ハードディスクまたはコンパクトディスク）から供
給されたディジタル映像信号は、フレームメモリ５０に
入力されて格納される。１つのフレームのディジタル映
像信号は物体を含み、物体の内部に位置する物体画素と
その外部に位置する背景画素とを含む。ここで、背景画
素は、普通の画素値の範囲よりずっと大きいかまたは小
さい値を有する画素で表される。その後、フレームメモ
リ５０から取出された映像フレーム信号は、第１符号化
チャネル１００の輪郭検出器１１０及び、ブロック発生
器２００へ各々供給される。
【００５１】輪郭検出器１１０及び輪郭符号化器１２０
からなる第１符号化チャネル１００は、公知の輪郭検出
及び符号化技法を用いて、フレームメモリ５０からの映
像フレーム信号内の物体の輪郭信号を検出し符号化する
ことによって、符号化された輪郭信号を発生する。公知
のように、物体の輪郭信号は映像フレーム信号の物理的
特性に相当な変化が生じて、その映像内の物体を識別す
ることになる画素の位置として規定されるエッジ点から
求められ得る。その後、輪郭検出器１１０により検出さ
れた輪郭信号は、輪郭符号化器１２０へ供給されて符号
化される。この輪郭符号化器１２０は、輪郭検出器１１
０から受信した輪郭信号を、例えば、ＪＰＥＧの二進算
術コードを用いて符号化し、フォーマッティング回路６
００へ供給する。
【００５２】一方、ブロック発生器２００はフレームメ
モリ５０からの映像フレーム信号を、Ｎ×Ｎ個の画素よ
りなり（Ｎは正の整数）、同じ大きさの複数の処理ブロ
ックに分けると共に、各処理ブロックをブロック単位で
スイッチング回路３００へ供給する。このスイッチング
回路３００においては、システムコントローラ（図示せ
ず）からの制御信号ＣＳに応じて、ブロック発生器２０
０からの各処理ブロックをＥ−Ｉデバイス４００または
第２符号化チャネル５００に選択的に供給する。システ
ムコントローラは、映像フレーム信号内の物体の輪郭情
報に基づいて制御信号ＣＳを発生する。この前記制御信
号ＣＳは映像フレーム内の物体の境界部分が各処理ブロ
ックに存在するかどうかを表す。もし、物体の境界部分
が処理ブロック内に存在する場合、即ち、処理ブロック
が物体領域及び背景領域を共に有する場合には、処理ブ
ロックは、拡張された処理ブロックを発生するＥ−Ｉデ
バイス４００に供給され、そうでない場合には、第２符
号化チャネル５００へ伝送される。
【００５３】本発明によれば、Ｅ−Ｉデバイス４００
は、第２符号化チャネル５００におけるデータの圧縮効
率を改善するために、スイッチング回路３００からの各
処理ブロックを拡張された処理ブロックに変換する。詳
述すれば、図５（Ａ）に示すような処理ブロックはＥ−
Ｉデバイス４００へ供給されて、図５（Ａ）〜図５
（Ｃ）のように、拡張された処理ブロックに変換され
る。
【００５４】変換符号化器５１０、量子化器５２０及び
エントロピー符号化器５３０からなる第２符号化チャネ
ル５００は、通常の変換及び統計的符号化技法を用いる
ことによってＥ−Ｉデバイス４００からの拡張された処
理ブロックの各々に含まれた映像データ、またはスイッ
チング回路３００からの拡張されない処理ブロックを符
号化する。即ち、変換符号化器５１０は、例えば、離散
的コサイン変換を用いて、Ｅ−Ｉデバイス４００または
スイッチング回路３００から供給された各処理ブロック
の空間領域の映像データを周波数領域の一組の変換係数
に変換すると共に、この一組の変換係数を量子化器５２
０へ供給する。この量子化器５２０においては、公知の
量子化方法を用いて、入力された一組の変換係数を量子
化した後、量子化された一組の変換係数をエントロピー
符号化器５３０へ供給してさらに処理する。
【００５５】エントロピー符号化器５３０は、例えば、
ランレングス符号化と可変長符号化技法とを組み合わせ
た方法を用いて、量子化器５２０からの拡張されたまた
は拡張されなかった各処理ブロックに対する量子化され
た一組の変換係数を符号化して、符号化された映像フレ
ーム信号を発生する。その後、エントロピー符号化器５
３０により符号化された映像フレーム信号はフォーマッ
ティング回路６００へ供給される。
【００５６】このフォーマッティング回路６００は、第
１符号化チャネル１００の輪郭符号化器１２０からの符
号化された輪郭信号と、第２符号化チャネル５００のエ
ントロピー符号化器５３０からの符号化された映像フレ
ーム信号とをフォーマットし、フォーマットされたディ
ジタル映像信号をその伝送のために送信機（図示せず）
へ供給する。
【００５７】前述したように、本発明によれば、最適の
Ｅ−Ｉ方法または線形補間方法を用いて、符号化過程に
おいて物体内部の画素と物体外部の画素との間で生じる
高周波成分を大幅に減らすことによって、全体的な符号
化の効率を増大させることができる。
【００５８】図８には、最適の拡張−補間方法を用いる
拡張−補間デバイス４００の詳細なブロック図が示され
ている。この拡張−補間デバイス４００はコントローラ
４１０、第１及び第２拡張ブロック４２０及び４２１、
拡張マトリックスメモリ４３０からなる。スイッチング
回路３００からの処理ブロックと輪郭検出器１１０から
の輪郭信号とは、コントローラ４１０に供給される。こ
のコントローラは、拡張−補間デバイス４００の他の部
分を制御するための制御信号を生成する。例えば、コン
トローラ４１０は、例えば、処理ブロック内の物体の形
状に基づいて、Ｈ／Ｖ優先信号を発生する。このＨ／Ｖ
優先信号は、水平拡張及び垂直拡張のうちのいずれか１
つが先に行われることを表する。また、コントローラ４
１０は、第１拡張ブロック４２０または第２拡張ブロッ
ク４２１で現在処理されている列または行に含まれた物
体画素の個数を表すＭ値信号と、または第１の物体画素
の位置を表す物体画素の開始信号とを生成する。コント
ローラ４１０からの制御信号は拡張マトリックスメモリ
４３０と、第１及び第２拡張ブロック４２０及び４２１
とに供給される。
【００５９】拡張マトリックスメモリ４３０は、Ｍ次元
ベクトルをＮ次元ベクトルに変換するための拡張マトリ
ックス（即ち、式（８Ｂ）のマトリックスＣ）を格納す
る。ここで、Ｎはシステム設計によって予め定まり殆ど
８の値を有する。従って、拡張マトリックスＣを全ての
Ｍの値（即ち、１〜Ｎ）に対して予め計算して、拡張マ
トリックスメモリ４３０に格納することができる。処理
ブロックの列（または、行）に対する拡張−補間は、そ
の列（または、行）の物体画素の値で形成されたＭ次元
ベクトルと拡張マトリックスメモリ４３０に格納された
適切な拡張マトリックスとを乗ずることによって容易に
行われる。
【００６０】スイッチング回路３００からの処理ブロッ
クとコントローラ４１０からの制御信号とは、第１拡張
ブロック４２０に供給される。説明の便宜上、水平拡張
が先に行われると仮定する。第１拡張ブロック４２０は
コントローラ４１０からの制御信号に応じて、処理され
るべきＭ次元ベクトルを選択する。図５（Ａ）に示され
ている処理ブロックの場合、第３列の第３画素から第７
画素値までが先に選択される。コントローラ４１０から
のＭ値信号に応じて、５のＭ値を有する拡張マトリック
スは拡張マトリックスメモリ４３０から第１拡張ブロッ
ク４２０へ供給され、第３列の物体画素を表す５次元ベ
クトルに乗じられる。同様に、図５（Ａ）の処理ブロッ
クの第４列〜第８列も処理される。
【００６１】水平拡張が終了された後、図５（Ｂ）に示
されているような水平方向に拡張された処理ブロック
は、第２拡張ブロック４２１へ供給される。この第２拡
張ブロック４２１は、第１拡張ブロック４２０と同様な
方法として、水平方向に拡張された処理ブロックの８行
で求められた８つのＭ次元ベクトルの各々を拡張マトリ
ックスメモリ４３０の対応する拡張マトリックスと乗ず
る。
【００６２】第２拡張ブロック４２１からの拡張された
処理ブロックは、図７に示す第２符号化チャネル５００
へ供給されて符号化される。
【００６３】一方、線形補間方法を用いて処理ブロック
を拡張された処理ブロックに変換する場合、拡張マトリ
ックスメモリ４３０は不要である。さらに、マトリック
ス乗算の代わりに第１拡張ブロック４２０及び第２拡張
ブロック４２１は、処理ブロックの各列または各行から
求められたＭ次元ベクトルに図６に示すような方法で１
次元線形補間を行う。以上の事項を除き、図８に示す拡
張ー補間デバイス４００の全体的な機能は、最適の拡張
−補間方法に関して述べられたことと同様である。
【００６４】上記において、本発明の特定の実施例につ
いて説明したが、本発明に記載した特許請求の範囲を逸
脱することなく、当業者は種々の変更を加え得ることは
勿論である。
【００６５】
【発明の効果】従って、本発明によれば、最適の拡張ー
補間方法または線形補間方法を用いて、物体内部の画素
と物体外部の画素との間で生じる高周波成分を大幅に減
らすことによって、全体的な符号化の効率を増大させる
ことができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】背景領域及び物体領域からなる１次元データを
示す図である。
【図２】背景領域を０で満たす方法を示す図である。
【図３】背景領域を物体領域の平均値で満たす方法を示
す図である。
【図４】本発明の背景領域を満たす方法を示す図であ
る。
【図５】（Ａ）、（Ｂ）及び（Ｃ）よりなり、（Ａ）
は、背景領域及び物体領域を有するブロック図であり、
（Ｂ）は、水平に拡張されたブロック図であり、（Ｃ）
は、垂直に拡張されたブロック図である。
【図６】線形補間技法を示す図である。
【図７】本発明の映像信号符号化装置を説明するブロッ
ク図である。
【図８】図７の拡張−補間（Ｅ−Ｉ）デバイスの詳細な
ブロックである。
【符号の説明】
５０ フレームメモリ １００ 第１符号化チャネル １１０ 輪郭検出器 １２０ 輪郭符号化器 ２００ ブロック発生器 ３００ スイッチング回路 ４００ Ｅ／Ｉデバイス ４１０ コントローラ ４２０ 第１拡張ブロック ４２１ 第２拡張ブロック ４３０ 拡張マトリックスメモリ ５００ 第２符号化チャネル ５１０ 変換符号化器 ５２０ 量子化器 ５３０ エントロピー符号化器 ６００ フォーマッティング回路 ＣＳ 制御信号
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 金 二漢 大韓民国大田広域市西区屯山洞ノックウォ ンアパート109棟1104号 (72)発明者 金 聖大 大韓民国大田広域市儒城区魚隠洞99番地ハ ンビットアパート122棟403号 (72)発明者 丁 海黙 大韓民国ソウル特別市中区南大門路５街 541番地 大宇電子株式會社内

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 物体を有する映像フレーム信号に含ま
    れた処理ブロックを変換して映像信号を符号化する映像
    信号符号化方法であって、前記処理ブロックはＮ×Ｎ個
    の画素（Ｎは正の整数）よりなり、前記画素は、物体の
    内部に位置する画素を表す物体画素と前記物体の外部に
    位置する画素を表す背景画素とに分けられており、 前記処理ブロック内の前記物体画素の形状に基づいて、
    優先順位を有する水平拡張または垂直拡張を定める第１
    過程と、 前記水平拡張が優先順位を有する場合、少なくとも１つ
    の物体画素を有する前記処理ブロックの列である複数の
    物体列を選択すると共に、前記各物体列に対して各要素
    が前記各物体列に含まれた各物体画素の値である第１ベ
    クトルを供給し、前記垂直拡張が優先順位を有する場合
    は、少なくとも１つの物体画素を有する前記処理ブロッ
    クの行である複数の物体行を選択すると共に、前記各物
    体行に対して、各要素が前記各物体行に含まれた各物体
    画素の値である第１ベクトルを供給することによって、
    物体列または物体行の個数を表すＬ個の第１ベクトルを
    発生する（Ｌは０〜Ｎの範囲を有する整数）第２過程
    と、 前記第１ベクトルの各々に対して、前記各第１ベクトル
    の要素数及び前記Ｎに基づいて、複数の予め定められた
    拡張マトリックスのうちで、１つの拡張マトリックスを
    選択すると共に、前記選択された拡張マトリックスを前
    記第１ベクトルの各々に乗じることによって、Ｎ個の要
    素を有するＬ個の拡張された第１ベクトルを発生する第
    ３過程と、 前記水平拡張が優先順位を有する場合、前記拡張された
    第１ベクトルの各要素を値とするＮ個の画素を有するＬ
    個の列よりなる拡張された第１処理ブロックを供給する
    と共に、前記拡張された第１処理ブロックの各行に対し
    て、各要素が前記拡張された第１処理ブロックの前記各
    行に含まれた画素の値であるＬ次元の第２ベクトルを供
    給し、前記垂直拡張が優先順位を有する場合、前記拡張
    された第１ベクトルの各要素を値とするＮ個の画素を有
    するＬ個の行を含む拡張された第１処理ブロックを供給
    すると共に、前記拡張された第１処理ブロックの各列に
    対して、各要素が前記拡張された第１処理ブロックの前
    記各列に含まれた画素の値であるＬ次元の第２ベクトル
    を供給する第４過程と、 前記Ｌ値及び前記Ｎ値に基づいて、前記予め定められた
    複数の拡張マトリックスの中で１つの拡張マトリックス
    を選択する第５過程と、 前記第５過程にて選択された前記拡張マトリックスを第
    ２ベクトルの各々に乗じることによって、Ｎ個の要素を
    有するＮ個の拡張された第２ベクトルを供給する第６過
    程と、 前記水平拡張が優先順位を有する場合、前記拡張された
    第２ベクトルの各要素を値とするＮ個の画素を有するＮ
    個の行を有する前記拡張された処理ブロックを供給し、
    前記垂直拡張が優先順位を有する場合、前記拡張された
    第２ベクトルの各要素を値とするＮ個の画素を有するＮ
    個の列を有する拡張された処理ブロックを供給する第７
    過程とを含むことを特徴とする映像信号符号化方法。
  2. 【請求項２】 Ｍ次元ベクトルをＮ次元の拡張された
    ベクトルに変換するための前記拡張マトリックスが、Ｍ
    が１〜Ｎの範囲を有する整数の場合、下記式のように定
    義され、 【数１】 ここで、ｂijが下式のように表現され、 【数２】 また、ａijが下式のように表現され、 【数３】 前記μ0が下式のように、 【数４】 で表されることを特徴とする請求項１に記載の映像信号
    符号化方法。
  3. 【請求項３】 物体を有する映像フレーム信号に含ま
    れた処理ブロックを変換して映像信号を符号化する映像
    信号符号化方法であって、前記処理ブロックはＮ×Ｎ個
    の画素（Ｎは正の整数）よりなり、前記画素は、物体の
    内部に位置する画素を表す物体画素と前記物体の外部に
    位置する画素を表す背景画素とに分けられており、 前記処理ブロック内の前記物体画素の形状に基づいて、
    優先順位を有する水平拡張または垂直拡張を定める第１
    過程と、 前記水平拡張が優先順位を有する場合、少なくとも１つ
    の物体画素を有する前記処理ブロックの列である複数の
    物体列を選択すると共に、前記各物体列に対して各要素
    が前記各物体列に含まれた各物体画素の値である第１ベ
    クトルを供給し、前記垂直拡張が優先順位を有する場合
    は、少なくとも１つの物体画素を有する前記処理ブロッ
    クの行である複数の物体行を選択すると共に、前記各物
    体行に対して、各要素が前記各物体行に含まれた各物体
    画素の値である第１ベクトルを供給することによって、
    物体列または物体行の個数を表すＬ個の第１ベクトルを
    発生する（Ｌは０〜Ｎの範囲を有する整数）第２過程
    と、 線形補間方法を用いて、前記第１ベクトルの各々を拡張
    された第１ベクトルに変換することによって、Ｎ個の要
    素を有するＬ個の拡張された第１ベクトルを供給する第
    ３過程と、 前記水平拡張が優先順位を有する場合、前記拡張された
    第１ベクトルの各要素を値とするＮ個の画素を有するＬ
    個の列よりなる拡張された第１処理ブロックを供給する
    と共に、前記拡張された第１処理ブロックの各行に対し
    て、各要素が前記拡張された第１処理ブロックの前記各
    行に含まれた画素の値であるＬ次元の第２ベクトルを供
    給し、前記垂直拡張が優先順位を有する場合、前記拡張
    された第１ベクトルの各要素を値とするＮ個の画素を有
    するＬ個の行を含む拡張された第１処理ブロックを供給
    すると共に、前記拡張された第１処理ブロックの各列に
    対して、各要素が前記拡張された第１処理ブロックの前
    記各列に含まれた画素の値であるＬ次元の第２ベクトル
    を供給する第４過程と、 線形補間方法を用いて、前記第２ベクトルの各々を拡張
    された第２ベクトルに変換することによって、Ｎ個の要
    素を有するＮ個の拡張された第２ベクトルを供給する第
    ５過程と、 前記水平拡張が優先順位を有する場合、前記拡張された
    第２ベクトルの各要素を値とするＮ個の画素を有するＮ
    個の行を有する前記拡張された処理ブロックを供給し、
    前記垂直拡張が優先順位を有する場合、前記拡張された
    第２ベクトルの各要素を値とするＮ個の画素を有するＮ
    個の列を有する拡張された処理ブロックを供給する第６
    過程とを含むことを特徴とする映像信号符号化方法。
  4. 【請求項４】 物体を有する映像フレーム信号に含ま
    れた処理ブロックを変換して映像信号を符号化する映像
    信号符号化方法であって、前記処理ブロックはＮ×Ｎ個
    の画素（Ｎは正の整数）よりなり、前記画素は、物体の
    内部に位置する画素を表す物体画素と前記物体の外部に
    位置する画素を表す背景画素とに分けられており、 少なくとも１つの物体画素を有する前記処理ブロックの
    Ｌ個の列を選択する（Ｌは０〜Ｎの整数）第１過程と、 前記第１過程にて選択された各列に対して、前記各列に
    含まれた物体画素の個数を表すＭを決定すると共に、各
    要素が前記Ｍ個の物体画素の各値である第１ベクトルを
    供給する（Ｍは１〜Ｎの整数）第２過程と、 前記第１ベクトルの各々に対して、前記Ｍ値及び前記Ｎ
    値に基づいて、予め定められた複数の拡張マトリックス
    の中で１つの拡張マトリックスを選択すると共に、前記
    選択された拡張マトリックスを前記第１ベクトルに乗ず
    ることによって、拡張された第１ベクトルを供給する第
    ３過程と、 前記拡張された第１ベクトルの各要素を値とするＮ個の
    画素を有するＬ個の列を有する拡張された第１処理ブロ
    ックを供給する第４過程と、 前記拡張された第１処理ブロックの各行に対して、各要
    素が前記拡張された第１処理ブロックの前記各行に含ま
    れた画素の値であるＬ次元の第２ベクトルを供給する第
    ５過程と、 前記Ｌ値及び前記Ｎ値に基づいて、予め定められた複数
    の拡張マトリックスの中で１つの拡張マトリックスを選
    択する第６過程と、 前記第６過程にて選択された前記拡張マトリックスと前
    記第２ベクトルの各々とを乗じて、Ｎ個の拡張された第
    ２ベクトルと、Ｎ個の画素を有するＮ個の行を備える前
    記拡張された第２ベクトルの各要素を画素の値とする前
    記拡張された処理ブロックとを供給する第７過程とを含
    むことを特徴とする映像信号符号化方法。
  5. 【請求項５】 Ｍ次元ベクトルをＮ次元のベクトルに
    変換するための前記拡張マトリックスが、下記式のよう
    に定義され、 【数５】 ここで、ｂijが下式のように表現され、 【数６】 また、ａijが下式のように表現され、 【数７】 前記μ0が下式のように、 【数８】 で表されることを特徴とする請求項４に記載の映像信号
    符号化方法。
  6. 【請求項６】 物体を有する映像フレーム信号に含ま
    れた処理ブロックを変換して映像信号を符号化する映像
    信号符号化装置であって、前記処理ブロックはＮ×Ｎ個
    の画素（Ｎは正の整数）よりなり、前記画素は、物体の
    内部に位置する画素を表す物体画素と前記物体の外部に
    位置する画素を表す背景画素とに分けられており、 前記映像フレームに含まれた前記物体の境界を検出し
    て、前記物体の境界を追跡するための境界線情報を供給
    する輪郭信号を発生する輪郭信号発生手段と、 前記輪郭信号を符号化して、符号化された第１映像フレ
    ーム信号を発生する第１符号化手段と、 前記映像フレームを、Ｎ×Ｎ個の画素を有する複数の処
    理ブロックに分ける（Ｎは正の整数）第１分割手段と、 前記各処理ブロックに物体の境界の一部が存在するか否
    かを表す制御信号を生成する制御手段と、 前記制御信号に応じて、前記処理ブロックを前記物体の
    境界の一部が含まれている第１組の処理ブロックと第２
    組の処理ブロックとに分ける第２分割手段と、 前記第１組の処理ブロックの各々を拡張された処理ブロ
    ックに変換する変換手段と、 前記拡張された処理ブロックまたは前記第２組の処理ブ
    ロックを符号化することによって、符号化された第２映
    像フレーム信号を供給する第２符号化手段と、 前記符号化された第１及び第２映像フレーム信号をフォ
    ーマッティングするフォーマティチング手段とを含む映
    像信号符号化装置であって、 前記変換手段が、 前記第１組の各処理ブロック内の前記物体画素の形状に
    基づいて、優先順位を有する水平拡張または垂直拡張を
    定める拡張順位決定手段と、 前記水平拡張が優先順位を有する場合、少なくとも１つ
    の物体画素を有する前記処理ブロックの列である複数の
    物体列を選択すると共に、前記各物体列に対して各要素
    が前記各物体列に含まれた各物体画素の値である第１ベ
    クトルを供給し、前記垂直拡張が優先順位を有する場合
    は、少なくとも１つの物体画素を有する前記処理ブロッ
    クの行である複数の物体行を選択すると共に、前記各物
    体行に対して、各要素が前記各物体行に含まれた各物体
    画素の値である第１ベクトルを供給することによって、
    物体列または物体行の個数を表すＬ個の第１ベクトルを
    発生する（Ｌは０〜Ｎの範囲を有する整数）第１ベクト
    ル発生手段と、 前記第１ベクトルの各々に対して、前記各第１ベクトル
    の要素数及び前記Ｎに基づいて、複数の予め定められた
    拡張マトリックスのうちで、１つの拡張マトリックスを
    選択すると共に、前記選択された拡張マトリックスを前
    記第１ベクトルの各々に乗じることによって、Ｎ個の要
    素を有するＬ個の拡張された第１ベクトルを発生する第
    １マトリックス選択手段と、 前記水平拡張が優先順位を有する場合、前記拡張された
    第１ベクトルの各要素を値とするＮ個の画素を有するＬ
    個の列よりなる拡張された第１処理ブロックを供給する
    と共に、前記拡張された第１処理ブロックの各行に対し
    て、各要素が前記拡張された第１処理ブロックの前記各
    行に含まれた画素の値であるＬ次元の第２ベクトルを供
    給し、前記垂直拡張が優先順位を有する場合、前記拡張
    された第１ベクトルの各要素を値とするＮ個の画素を有
    するＬ個の行を含む拡張された第１処理ブロックを供給
    すると共に、前記拡張された第１処理ブロックの各列に
    対して、各要素が前記拡張された第１処理ブロックの前
    記各列に含まれた画素の値であるＬ次元の第２ベクトル
    を供給する第２ベクトル発生手段と、 前記Ｌ値及び前記Ｎ値に基づいて、前記予め定められた
    複数の拡張マトリックスの中で１つの拡張マトリックス
    を選択する第２マトリックス選択手段と、 前記第２マトリックス選択手段で選択された前記拡張マ
    トリックスを第２ベクトルの各々に乗じることによっ
    て、Ｎ個の要素を有するＮ個の拡張された第２ベクトル
    を供給する掛け算手段と、 前記水平拡張が優先順位を有する場合、前記拡張された
    第２ベクトルの各要素を値とするＮ個の画素を有するＮ
    個の行を有する前記拡張された処理ブロックを供給し、
    前記垂直拡張が優先順位を有する場合、前記拡張された
    第２ベクトルの各要素を値とするＮ個の画素を有するＮ
    個の列を有する拡張された処理ブロックを供給する処理
    ブロック発生手段とを含むことを特徴とする映像信号符
    号化装置。
  7. 【請求項７】 前記Ｍ次元ベクトルをＮ次元の拡張さ
    れたベクトルに変換するための前記拡張マトリックス
    が、Ｍが１〜Ｎの範囲を有する整数の場合、下記式のよ
    うに定義され、 【数９】 ここで、ｂijが下式のように表現され、 【数１０】 また、ａijが下式のように表現され、 【数１１】 前記μ0が下式のように、 【数１２】 で表されることを特徴とする請求項６に記載の映像信号
    符号化装置。
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