JPH08340553A - 映像信号符号化装置 - Google Patents

映像信号符号化装置

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JPH08340553A
JPH08340553A JP7867996A JP7867996A JPH08340553A JP H08340553 A JPH08340553 A JP H08340553A JP 7867996 A JP7867996 A JP 7867996A JP 7867996 A JP7867996 A JP 7867996A JP H08340553 A JPH08340553 A JP H08340553A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 階層的映像分割技法を用いて、映像信号を符
号化することによって画質を向上させ得る映像信号符号
化装置を提供する。 【解決手段】 分割された複数の現クロミナンス領域を
取り出してその輪郭情報及びテクスチャ情報を発生する
クロミナンス分割処理器20と、このテクスチャ情報と
対応する分割された複数の前クロミナンス領域のテクス
チャ情報を用いて探索領域情報、動き情報及び偏差情報
を発生する動き予測器30と、サブ分割された複数の輝
度領域を発生してサブ分割された各輝度領域に対する輪
郭情報及びテクスチャ情報を発生する輝度分割処理器5
0と、現クロミナンス領域の輪郭情報及びテクスチャ情
報、動き情報及び差分情報、サブ分割された輝度領域の
輪郭情報及びテクスチャ情報を符号化する符号化器60
とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、映像信号を符号化
するための装置に関し、特に、階層的映像分割技法を用
いて映像信号を符号化することによって映像の画質を向
上させ得る改善された映像信号符号化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】一般に、従来のテレビ電話、遠隔会議及
び高精細度テレビジョン(HDTV)システムのような
ディジタルビデオシステムにおいて、映像フレーム信号
の映像ライン信号が画素値と呼ばれる一連のディジタル
データを含むために、各映像フレーム信号を規定するた
めには大量のディジタルデータが必要である。しかし、
通常の伝送チャンネルの利用可能な周波数帯域幅は限定
されているため、特に、テレビ電話及び遠隔会議のよう
な低ビットレートの映像コーデックシステムの場合に、
多量のディジタルデータを伝送するためには、多様なデ
ータ圧縮技法を用いてデータの量を圧縮するか減らさな
ければならない。
【0003】低ビットレートの符号化システムに用いら
れる映像信号符号化方法のうちの一つに、いわゆる、領
域分割に基づく符号化技法がある。
【0004】この領域分割に基づく符号化技法におい
て、現映像フレームの入力映像信号は、まず、現映像フ
レームに含まれる画素の輝度レベルに基づいて複数の分
割領域に変換される。通常の映像分割技法のうちでKー
ミーンズアルゴリズム(K-meansalgorithm) が最も広く
用いられている。このアルゴリズムでは、各画素は、予
め定められた複数の代表輝度レベルのうちで最小のエラ
ー値をもたらす1つの代表輝度レベルに写像されること
によって、複数の現分割領域を含む分割現映像が供給さ
れる。ここで、各現分割領域は代表輝度レベルの中のい
ずれか1つを有する。
【0005】その後、各現分割領域に含まれる画素の元
の輝度レベルに対する平均値が計算される。各現分割領
域に写像された予め定められた代表輝度レベルの各々
は、それに対応する計算平均値で更新されることによっ
て、更新平均値が発生される。このような写像処理及び
更新処理は、新たに更新された各平均値とそれに対応す
る前に更新された平均値との間の偏差が予め定められた
閾値より小さくなるまで、元の入力映像信号に対して順
次的に繰り返される。
【0006】映像の分割の後に、分割された現在映像の
現分割領域の各々は、前に分割された映像に含まれる前
分割領域に対して動き予測される。即ち、各現分割領域
の最後に更新された平均値と各前分割領域の最後更新さ
れた平均値との間の偏差を計算して、最小の偏差をもた
らす前分割領域のうちの一つを選択する。その後、各現
分割領域に対する動き情報が決定される。この、動き情
報は、選択された前領域を表す。
【0007】最後に、各現分割領域に対する動き情報
は、輪郭及び差分情報と共に符号化される。この輪郭情
報は2つの成分(即ち、形状情報と位置情報)で構成さ
れる。この形状情報は各輪郭の形態を表し、位置情報は
映像に含まれる各輪郭の位置を表す。各現分割領域と選
択された前分割領域との間の最後に更新された平均値間
の偏差を表す差分情報が符号化される。
【0008】しかしながら、通常の分割に基づく符号化
技法においては、現分割領域を取り出すために用いられ
る輝度レベルの変動範囲が現映像と前映像との間のクロ
ミナンスレベルの変動範囲より大きいために、各現分割
領域に対する決定された動き情報は正確でなくなり、符
号化された映像信号の画質が劣化するという不都合があ
る。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
主な目的は、映像信号に含まれる画素のクロミナンスレ
ベル及び輝度レベルを階層的に分割する改善された映像
分割技法を用いて、映像信号を符号化することによっ
て、符号化された映像信号の画質を向上させ得る映像信
号符号化装置を提供することにある。
【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、本発明によれば、予め定められた数の画素を有す
る一連の映像フレームを有する入力映像信号を符号化す
る映像信号符号化装置であって、前記画素の各々は輝度
レベルとクロミナンスレベルとで表現され、前記入力映
像信号の現映像フレームに含まれる画素に対する前記ク
ロミナンスレベルを取り出し、現クロミナンス映像を発
生するクロミナンス取出手段と、前記現クロミナンス映
像を用いて、分割された複数の現クロミナンス領域を取
り出すことによって分割された現クロミナンス領域の各
々に対する輪郭情報及びテクスチャ情報を発生する分割
手段であって、前記輪郭情報は前記分割された現クロミ
ナンス領域の形状及びその位置を表し、前記テクスチャ
情報は前記分割された現クロミナンス領域の各々に含ま
れる全画素の平均クロミナンスレベルを表す、前記分割
手段と、前記分割された複数の現クロミナンス領域に対
する前記輪郭情報及び前記テクスチャを格納すると共
に、遅延させて、遅延された情報を分割された前クロミ
ナンス領域に対する輪郭情報及びテクスチャ情報として
供給するメモリ手段と、前記分割された各現クロミナン
ス領域のテクスチャ情報と前記分割された以各前クロミ
ナンス領域のテクスチャ情報との間の偏差を計算するこ
とによって、最小の偏差をもたらす前記分割された前ク
ロミナンス領域のうちのいずれか一つを選択すると共
に、前記分割された各現クロミナンス領域に含まれる全
画素の位置を表す探索領域情報、前記選択された分割さ
れた前クロミナンス領域を表す動き情報、前記分割され
た各現クロミナンス領域のテクスチャ情報と前記選択さ
れた分割された前クロミナンス領域のテクスチャ情報と
の間の偏差を表す偏差情報を発生する動き予測手段と、
前記探索領域情報に応じて、前記探索領域情報に対応す
る輝度レベルを有する分割された輝度領域を前記現映像
フレームから取り出すと共に、前記分割された輝度領域
の輝度レベルを用いて、複数のサブ分割された輝度領域
を求めて、前記サブ分割された各輝度領域に対する輪郭
情報及びテクスチャ情報を供給する輝度レベル取出手段
であって、前記輪郭情報は前記サブ分割された各輝度領
域の形状及びその位置を表し、前記テクスチャ情報は前
記サブ分割された各輝度領域に含まれる全画素の平均輝
度レベルを表す、前記輝度レベル取出手段と、前記分割
された各現クロミナンス領域に対する前記輪郭情報及び
前記テクスチャ情報と、前記動き情報及び前記差分情報
と、前記サブ分割された各輝度領域に対する前記輪郭情
報及び前記テクスチャ情報とを符号化することによっ
て、符号化された映像信号を発生する符号手段とを含む
映像信号符号化装置が提供される。
【0011】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施例について図
面を参照しながらより詳しく説明する。
【0012】図1は、本発明による階層的映像分割技法
を用いて、映像信号を符号化する新規な映像信号符号化
装置100のブロック図を示す。本発明の映像信号符号
化装置100は、第1フレームメモリ10と、第2フレ
ームメモリ40と、第1映像分割処理器20と、第2映
像分割処理器50と、動き予測器30と、映像信号符号
化器60とを具える。
【0013】図示するように、一連の映像フレームを有
する入力映像信号を、フレーム単位で、第1フレームメ
モリ10へ供給し、格納する。各映像フレームは、M×
N個の画素を含む。ここで、各画素を、輝度レベルLと
クロミナンスレベルC(ここで、MとNは正数であ
る。)で表現する。本技術分野でよく知られているよう
に、輝度レベルLは画素の明るさを示し、クロミナンス
レベルCは2つのクロミナンス、即ち、Cr及びCbで
示される画素の色情報を表す。
【0014】現クロミナンス映像を発生するために、現
在映像フレームのクロミナンスデータを、第1映像分割
処理器20のクロミナンス取出回路21によって第1フ
レームメモリ10から取り出す。ここで、クロミナンス
データは、現映像フレームに含まれる画素のクロミナン
スレベルを表す。その後、現クロミナンス映像を、第1
映像分割処理器20のクロミナンス分割回路22へ供給
する。
【0015】このクロミナンス分割回路22は、公知の
ように、通常の映像分割技法のうちの1つ、例えば、K
ーミンスアルゴリズムを用いて現クロミナンス映像を分
割された複数の現クロミナンス領域に変換して、各分割
された現クロミナンス領域に対する分割データ(即ち、
輪郭情報及びテクスチャ情報)を発生する。ここで、輪
郭情報は、分割された現クロミナンス領域の各々に対す
る形状及びその位置を表し、テクスチャ情報は、分割さ
れた現クロミナンス領域の各々に含まれる全画素の最後
に更新された平均クロミナンスレベルを表す。
【0016】詳述すると、クロミナンス取出回路21か
らの現クロミナンス映像に含まれる各クロミナンスレベ
ルを、予め定められた複数の代表クロミナンスレベルと
各々比較することによって、これらの間で生じるエラー
値が計算される。ここで、代表クロミナンスレベルの数
を、映像信号符号化装置の所要のクロミナンス分割効率
及び画質に基づいて決定することに注目されたい。その
後、各クロミナンスレベルを、最小のエラー値をもたら
す代表輝度レベルのうちのいずれか一つに写像するか代
替する。
【0017】現クロミナンス映像の全画素のクロミナン
スレベルに対する写像処理を行うと、写像された代表ク
ロミナンスレベルは、複数の領域に分割される。分割さ
れた各領域は、代表クロミナンスの中のいずれか1つに
表現された画素を含む。その後、分割された各領域に含
まれる画素の元のクロミナンスレベルに対する平均値を
計算し、各分割された領域に写像された各代表クロミナ
ンスレベルを対応する平均値で更新することによって、
更新された平均値を発生する。
【0018】このような写像処理及び更新処理を、新た
に更新された各平均値と前に更新された平均値との間の
偏差が予め定められた閾値THより小さくなるまで、画
素の元のクロミナンスレベルに対して順次的に繰り返
す。
【0019】このような写像及び更新処理を完了する
と、クロミナンス分割回路22は、分割された現クロミ
ナンス領域の各々に対する輪郭情報を動き予測器30
に、テクスチャ情報を第2フレームメモリ40に各々供
給する。ここで、輪郭情報及びテクスチャ情報は、前述
したような同一の旨を有する。
【0020】第2フレームメモリ40は、クロミナンス
分割回路22から入力された分割された現クロミナンス
領域の全体に対する輪郭情報及びテクスチャ情報を格納
すると共に、1フレームだけ遅延させる。その後、遅延
された輪郭情報及びテクスチャ情報を、分割された複数
の前クロミナンス領域に対する輪郭情報及びテクスチャ
情報として動き予測器30へ供給する。
【0021】この動き予測器30は、クロミナンス分割
回路22から直接供給される分割された現クロミナンス
領域に対する動き情報を求めるために、まず、各現クロ
ミナンス領域を順次に探索領域に割り当てる。その後、
探索領域のテクスチャ情報または最後に更新された平均
値と第2フレームメモリ40から読み取った分割された
複数の前クロミナンス領域の最後に更新された平均値と
の間のエラーを計算すると共に、最小のエラーをもたら
す分割された前クロミナンス領域のうちのいずれか一つ
を選択する。
【0022】その後、動き予測器30は、選択された分
割された前クロミナンス領域を探索領域に対する動き情
報として決定する。動き予測器30から映像信号符号化
器60への出力信号は、探索領域の動き情報及び輪郭情
報、探索領域のテクスチャ情報及び選択された分割され
た前クロミナンス領域のテクスチャ情報との間の偏差を
表す偏差情報である。また、動き予測器30から第2映
像分割処理器50への出力信号は、探索領域に含まれる
画素の位置を表す探索領域情報である。
【0023】図示するように、第2映像分割処理器50
は、輝度取出回路51と輝度分割回路52とを含む。動
き予測器30からの探索領域情報に応じて、輝度取出回
路51は、対応する輝度データを第1フレームメモリ1
0に格納された現映像フレームから取り出して探索領域
に対応する分割された輝度領域を供給する。ここで、輝
度データは、分割された輝度領域に含まれる画素の輝度
レベルを表す。その後、輝度レベルを含む分割された輝
度領域を、輝度分割回路52へ供給する。
【0024】この輝度分割回路52は、前述したような
通常の映像分割技法、即ち、Kーミーンズアルゴリズム
を用いて分割された輝度領域を更に分割することによっ
て、複数のサブ分割輝度領域を供給する。分割された輝
度領域のサブ分割に対して、複数の代表輝度レベルを用
いる。ここで、代表輝度レベルの数を、映像信号符号化
装置の所要の輝度分割効率及び画質に基づいて決定する
ことに注意されたい。各々のサブ分割された輝度領域に
含まれる全画素を、画素の輝度レベルに基づいて求めら
れた最後に更新された平均値で表現する。
【0025】輝度分割回路52から映像信号符号化器6
0への出力信号は、各サブ分割された輝度領域に対する
輪郭情報及びテクスチャ情報である。ここで、輪郭情報
は各サブ分割された輝度領域の形状及びその位置を表
し、テクスチャ情報は各サブ分割された輝度領域に含ま
れる画素の最後に更新された平均値を表す。
【0026】映像信号符号化器60は、動き予測器30
からの探索領域に対する輪郭情報、動き情報及び差分情
報と、輝度分割回路52からの探索領域に対応する各サ
ブ分割された輝度領域に対する輪郭情報及びテクスチャ
情報とを符号化する。符号化された映像信号を、その伝
送のため伝送器(図示せず)へ送る。
【0027】上記に於いて、本発明の特定の実施例につ
いて説明したが、本明細書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。
【0028】
【発明の効果】従って、本発明によれば、階層的映像分
割技法を用いて、入力映像信号に対する分割及び動き予
測を効果的に行うことによって、符号化された映像信号
の画質を非常に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の階層的映像分割技法を用いる映像信号
符号化装置のブロック図である。
【符号の説明】 10 第1フレームメモリ 20 第1映像分割処理器 30 動き予測器 40 第2フレームメモリ 50 第2映像分割処理器 60 映像信号符号化器

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 予め定められた数の画素を有する一連の
    映像フレームを有する入力映像信号を符号化する映像信
    号符号化装置であって、前記画素の各々は輝度レベルと
    クロミナンスレベルとで表現され、 前記入力映像信号の現映像フレームに含まれる画素に対
    する前記クロミナンスレベルを取り出し、現クロミナン
    ス映像を発生するクロミナンス取出手段と、 前記現クロミナンス映像を用いて、分割された複数の現
    クロミナンス領域を取り出すことによって分割された現
    クロミナンス領域の各々に対する輪郭情報及びテクスチ
    ャ情報を発生する分割手段であって、前記輪郭情報は前
    記分割された現クロミナンス領域の形状及びその位置を
    表し、前記テクスチャ情報は前記分割された現クロミナ
    ンス領域の各々に含まれる全画素の平均クロミナンスレ
    ベルを表す、前記分割手段と、 前記分割された複数の現クロミナンス領域に対する前記
    輪郭情報及び前記テクスチャを格納すると共に、遅延さ
    せて、遅延された情報を分割された前クロミナンス領域
    に対する輪郭情報及びテクスチャ情報として供給するメ
    モリ手段と、 前記分割された各現クロミナンス領域のテクスチャ情報
    と前記分割された各前クロミナンス領域のテクスチャ情
    報との間の偏差を計算することによって、最小の偏差を
    もたらす前記分割された前クロミナンス領域のうちのい
    ずれか一つを選択すると共に、前記分割された各現クロ
    ミナンス領域に含まれる全画素の位置を表す探索領域情
    報、前記選択された分割された前クロミナンス領域を表
    す動き情報、前記分割された各現クロミナンス領域のテ
    クスチャ情報と前記選択された分割された前クロミナン
    ス領域のテクスチャ情報との間の偏差を表す偏差情報を
    発生する動き予測手段と、 前記探索領域情報に応じて、前記探索領域情報に対応す
    る輝度レベルを有する分割された輝度領域を前記現映像
    フレームから取り出すと共に、前記分割された輝度領域
    の輝度レベルを用いて、複数のサブ分割された輝度領域
    を求めて、前記サブ分割された各輝度領域に対する輪郭
    情報及びテクスチャ情報を供給する輝度レベル取出手段
    であって、前記輪郭情報は前記サブ分割された各輝度領
    域の形状及びその位置を表し、前記テクスチャ情報は前
    記サブ分割された各輝度領域に含まれる全画素の平均輝
    度レベルを表す、前記輝度レベル取出手段と、 前記分割された各現クロミナンス領域に対する前記輪郭
    情報及び前記テクスチャ情報と、前記動き情報及び前記
    差分情報と、前記サブ分割された各輝度領域に対する前
    記輪郭情報及び前記テクスチャ情報とを符号化すること
    によって、符号化された映像信号を発生する符号手段と
    を含むことを特徴とする映像信号符号化装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載の映像信号符号化装置に
    おいて、前記分割手段を、Kーミーンズアルゴリズム(K
    -means algorithm) に基づいて動作させることを特徴と
    する映像信号符号化装置。
JP7867996A 1995-03-31 1996-04-01 映像信号符号化装置 Expired - Fee Related JP3794749B2 (ja)

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