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JP2006295705A - Animation encoder, animation decoder, animation encoding method, animation decoding method, animation encoding program, and animation decoding program - Google Patents

Animation encoder, animation decoder, animation encoding method, animation decoding method, animation encoding program, and animation decoding program Download PDF

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JP2006295705A
JP2006295705A JP2005115879A JP2005115879A JP2006295705A JP 2006295705 A JP2006295705 A JP 2006295705A JP 2005115879 A JP2005115879 A JP 2005115879A JP 2005115879 A JP2005115879 A JP 2005115879A JP 2006295705 A JP2006295705 A JP 2006295705A
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data
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JP2005115879A
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Yukinori Noguchi
幸典 野口
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Fujifilm Holdings Corp
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Fuji Photo Film Co Ltd
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Publication date
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  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To avoid the data transfer of the background image which little change as much as possible. <P>SOLUTION: The VLC18 removes a static block from a slice layer. When a flag "0" is set, for example, the a more significant 100th bit corresponding to the location of a static block MB100, data of the static block MB100 are removed. On the other hand, the macro-block data other than the static block to which the flag "0" is set and a flag of each one bit are transmitted, while a data capacity required for the transmission of I picture can be saved because the macro-block data of the static block are not transmitted. <P>COPYRIGHT: (C)2007,JPO&INPIT

Description

本発明は動画像の符号化及び復号化に係り、特に変化しない背景画像のデータ送受信に関する。   The present invention relates to encoding and decoding of moving images, and particularly to data transmission / reception of background images that do not change.

動画像、音声を圧縮する方式として、「MPEG2」方式がある。MPEG2による動画像圧縮では、画像をマクロブロックと呼ばれる16画素×16画素の矩形ブロック群に分割し、時間的に前後の画像の中から、圧縮するマクロブロックに似た領域(参照領域)を抽出し、参照領域との空間的な距離、方位(動きベクトル)と、参照領域と圧縮しようとする領域の差分情報を計算し、これらの情報を、DCT(離散コサイン変換)、可変長符号化を用いてビットストリームに圧縮し、時間的冗長度を減らすことにより、データ量を削減する。しかし、差分情報によって圧縮された画像は参照する画像がないと伸長できないため、ビットストリームの途中から伸長するような用途(以下、「ランダムアクセス」と称する。)に対処するためには、他の画像を参照しない画像を周期的に設ける必要がある。この画像を「Iピクチャ」(Intra Picture)と称する。Iピクチャを参照画像として、次の画像を圧縮し、さらに、すでに圧縮された画像を参照画像として後続の画像を圧縮していく。   As a system for compressing moving images and audio, there is an “MPEG2” system. In moving picture compression using MPEG2, an image is divided into 16 × 16 pixel rectangular blocks called macroblocks, and an area (reference area) similar to the macroblock to be compressed is extracted from the temporally preceding and following images. Then, the spatial distance and direction (motion vector) from the reference area and the difference information between the reference area and the area to be compressed are calculated, and these pieces of information are converted into DCT (discrete cosine transform) and variable length coding. The amount of data is reduced by using it to compress into a bitstream and reducing temporal redundancy. However, since an image compressed by the difference information cannot be expanded without an image to be referred to, in order to cope with a use in which the bitstream is expanded from the middle (hereinafter referred to as “random access”), It is necessary to periodically provide images that do not refer to images. This image is called an “I picture” (Intra Picture). The next image is compressed using the I picture as a reference image, and the subsequent images are further compressed using the already compressed image as a reference image.

参照画像を用いて圧縮する画像の中には、時間的に前の画像のみを参照画像とする"Pピクチャ" (Predictive-coded Picture)と、時間的に前後の画像を参照画像とする"Bピクチャ" (Bidirectionally predictive-coded Picture)がある。Pピクチャは、Iピクチャと同様に、他の画像の参照画像となりうる。MPEGでは、Iピクチャ及びそれと直接間接的に参照関係にある一連の画像集合体より、GOP(Group Of Pictures)を構成する事が可能である。GOPには、GOPヘッダが付加される。GOPは、ランダムアクセスの単位として用いる。   Among the images to be compressed using the reference image, a “P picture” (Predictive-coded Picture) in which only the previous image in time is used as a reference image and a “B picture in which images before and after in time are used as reference images” "Picture" (Bidirectionally predictive-coded Picture). A P picture can be a reference image of another image, like an I picture. In MPEG, a GOP (Group Of Pictures) can be configured from an I picture and a series of image aggregates that are directly and indirectly related thereto. A GOP header is added to the GOP. GOP is used as a unit of random access.

Bピクチャを用いる圧縮では、時間的に前後の画像を参照画像として使用するために、入力される画像の順番と圧縮の結果得られるビットストリーム上での画像の順番を入れ替える処理を行う。   In compression using a B picture, in order to use temporally previous and subsequent images as reference images, processing is performed to switch the order of input images and the order of images on the bitstream obtained as a result of compression.

MPEG2による動画像圧縮では、スキップという方法により、さらに圧縮効率を上げている。これは、Bピクチャ、Pピクチャの符号化において、符号化している現在の画像のマクロブロックが時間的に前の画像のマクロブロックとデータが同じ場合、そのマクロブロックをスキップドマクロとしてデータを送らないようにする。復号化では、直前のIピクチャ又はPピクチャから復号化される画像データと同一の画像データを復元する。
特開2001−103429号公報 特開2001−224028号公報 特開2002−10214号公報 特開平8−126012号公報
In moving picture compression by MPEG2, the compression efficiency is further increased by a method called skipping. In B picture and P picture coding, if the macroblock of the current picture being coded is the same as the macroblock of the previous picture in time, the data is sent as a skipped macro. Do not. In decoding, the same image data as the image data decoded from the immediately preceding I picture or P picture is restored.
JP 2001-103429 A JP 2001-224028 A JP 2002-10214 A JP-A-8-126021

ところで、テレビ電話のような動画送信装置においては、背景画像が殆ど変化しないことが多い。従来のMPEG2圧縮では、このような場合でも、GOP単位ごとに殆ど変化しないIピクチャを周期的に送る必要があるが、これは、無駄なデータを送り続けるに等しい。特に、伝送容量の制限されている電話回線などでは、必要なデータ送信を圧迫してしまい、最も画質が重視されるべき重要部分(人物の顔や手の部分など)の画像データ転送にも制約が及んでしまうおそれがある。受信側でも、殆ど動きのない画像を無駄に復号化し続ける必要があり画像処理上の無駄も著しい。本発明はこのような問題点に鑑みてなされたもので、殆ど変化しない背景画像のデータ転送を極力回避することを目的とする。   By the way, in a moving picture transmission apparatus such as a videophone, the background image often changes little. In the conventional MPEG2 compression, even in such a case, it is necessary to periodically send I pictures that hardly change for each GOP unit, which is equivalent to continuously sending useless data. Especially on telephone lines where transmission capacity is limited, the necessary data transmission is under pressure, and image data transfer for important parts (such as human faces and hands) where image quality is most important is also restricted. May reach. Even on the receiving side, it is necessary to continue to decode an image with almost no motion in vain, and the waste in image processing is also significant. The present invention has been made in view of such problems, and an object thereof is to avoid data transfer of a background image that hardly changes as much as possible.

上記課題を解決するため、本発明に係る動画像符号化装置は、フレーム動画像データを入力する入力部と、入力部から入力されたあるフレーム動画像データを構成するイントラ(I)ピクチャを参照用Iピクチャとして記憶するIピクチャ記憶部と、Iピクチャ記憶部に記憶された参照用Iピクチャと入力部から入力された現在のフレーム動画像を構成するIピクチャとを比較し、参照用Iピクチャを構成するブロックから略変化のない現在のIピクチャを構成するブロックである静止ブロックを検出する静止ブロック検出部と、静止ブロックを示すフラグと現在のIピクチャを構成する静止ブロック以外のブロックのデータを含むフレーム動画像データを圧縮及び符号化して出力する圧縮/符号化部と、を備える。   In order to solve the above-described problem, a moving image encoding apparatus according to the present invention refers to an input unit that inputs frame moving image data and an intra (I) picture that constitutes certain frame moving image data input from the input unit. An I picture storage unit for storing as an I picture for comparison, an I picture for reference stored in the I picture storage unit and an I picture constituting the current frame moving image input from the input unit, A still block detecting unit that detects a still block that is a block that constitutes the current I picture that is substantially unchanged from the blocks that constitute the frame, a flag indicating the still block, and data of blocks other than the still blocks that constitute the current I picture A compression / encoding unit that compresses and encodes the frame moving image data including

この発明によると、静止ブロックのデータの代わりにフラグが出力されるため、Iピクチャに含まれる殆ど静止した背景画像データの送信に必要なデータ容量を節約できる。   According to the present invention, since the flag is output instead of the still block data, it is possible to save the data capacity necessary for transmitting the almost still background image data included in the I picture.

フラグは現在のIピクチャのスライス層のヘッダ部に設定してもよい。   The flag may be set in the header part of the slice layer of the current I picture.

フラグは静止ブロックの位置を示す1ビットのデータとすることができる。   The flag can be 1-bit data indicating the position of a still block.

静止ブロックはマクロブロックを含む。静止ブロックそのものがマクロブロックであってもよいが、マクロブロックよりも小さい1画面の分割単位、マクロブロックよりも大きい1画面の分割単位であってもよい。   A static block includes a macroblock. The still block itself may be a macro block, but may be a division unit of one screen smaller than the macro block or a division unit of one screen larger than the macro block.

Iピクチャ記憶部は参照用Iピクチャを定期的に更新することが好ましい。これは、撮像装置がパンするなどして背景画像そのものが変化し、全ての静止ブロックが変化することもあるからである。   It is preferable that the I picture storage unit periodically updates the reference I picture. This is because the background image itself changes due to panning of the imaging device or the like, and all still blocks may change.

本発明に係る動画像復号化装置は、符号化されたフレーム動画像データを入力する入力部と、符号化されたフレーム動画像データを復号化する復号化部と、復号化されたフレーム動画像データからイントラ(I)ピクチャを含むフレーム動画像を再生する再生部と、再生されたフレーム動画像データに含まれるIピクチャを記憶するIピクチャ記憶部と、復号化部の復号化したフレーム動画像データから静止ブロックを示すフラグを検出するフラグ検出部と、静止ブロックを示すフラグに基づいて入力したフレーム動画像データのIピクチャの静止ブロックをIピクチャ記憶部に記憶されたIピクチャの静止ブロックによって補完する静止ブロック補完部と、を備える。   A video decoding device according to the present invention includes an input unit that inputs encoded frame video data, a decoding unit that decodes encoded frame video data, and a decoded frame video A reproduction unit that reproduces a frame moving image including an intra (I) picture from data, an I picture storage unit that stores an I picture included in the reproduced frame moving image data, and a decoded frame moving image of the decoding unit A flag detection unit for detecting a flag indicating a still block from data, and a still block of an I picture of frame moving image data input based on the flag indicating a still block by a still block of an I picture stored in an I picture storage unit A stationary block complementing unit for complementing.

この動画像復号化装置は、本発明に係る動画像符号化装置から入力されたフレーム動画像データからフレーム動画像を再生するが、入力したフレーム動画像データからフラグを検出し、フラグに基づいてIピクチャの静止ブロックをIピクチャ記憶部に記憶されたIピクチャの静止ブロックによって補完する。   The moving picture decoding apparatus reproduces a frame moving picture from the frame moving picture data input from the moving picture encoding apparatus according to the present invention, detects a flag from the input frame moving picture data, and based on the flag The still block of the I picture is complemented by the still block of the I picture stored in the I picture storage unit.

即ち、本発明に係る動画像符号化装置から出力されたフレーム動画像データにIピクチャを構成する静止ブロックのデータが含まれていなくても、記憶された静止ブロックによって補完でき、変化しないIピクチャの静止ブロックを動画像符号化装置から繰り返し出力していく必要がない。   That is, even if the frame moving image data output from the moving image encoding apparatus according to the present invention does not include still block data constituting the I picture, it can be complemented by the stored still block and does not change. There is no need to repeatedly output the still block from the moving picture encoding apparatus.

フレーム動画像データを入力するステップと、入力部から入力されたあるフレーム動画像データを構成するイントラ(I)ピクチャを参照用Iピクチャとして記憶するステップと、Iピクチャ記憶部に記憶された参照用Iピクチャと入力部から入力された現在のフレーム動画像を構成するIピクチャとを比較し、参照用Iピクチャを構成するブロックから略変化のない現在のIピクチャを構成するブロックである静止ブロックを検出するステップと、静止ブロックを示すフラグと現在のIピクチャを構成する静止ブロック以外のブロックのデータを含むフレーム動画像データを圧縮及び符号化して出力するステップと、を含む動画像符号化方法も本発明に含まれる。   A step of inputting frame moving image data; a step of storing an intra (I) picture constituting a certain frame moving image data input from the input unit as a reference I picture; and a reference stored in the I picture storage unit The I picture and the I picture constituting the current frame moving image input from the input unit are compared, and the still block which is the block constituting the current I picture having substantially no change from the block constituting the reference I picture There is also a moving image encoding method including a step of detecting, and a step of compressing and encoding frame moving image data including a flag indicating a still block and block data other than the still block constituting the current I picture. It is included in the present invention.

符号化されたフレーム動画像データを入力するステップと、符号化されたフレーム動画像データを復号化するステップと、復号化されたフレーム動画像データからイントラ(I)ピクチャを含むフレーム動画像を再生するステップと、再生されたフレーム動画像データに含まれるIピクチャを記憶するステップと、復号化部の復号化したフレーム動画像データから静止ブロックを示すフラグを検出するステップと、静止ブロックを示すフラグに基づいて入力したフレーム動画像データのIピクチャの静止ブロックをIピクチャ記憶部に記憶されたIピクチャの静止ブロックによって補完するステップと、を含む動画像復号化方法も本発明に含まれる。   The step of inputting the encoded frame moving image data, the step of decoding the encoded frame moving image data, and the playback of the frame moving image including the intra (I) picture from the decoded frame moving image data A step of storing an I picture included in the reproduced frame moving image data, a step of detecting a flag indicating a still block from the decoded frame moving image data of the decoding unit, and a flag indicating the still block Complementing the still block of the I picture of the frame moving image data input based on the I block with the still block of the I picture stored in the I picture storage unit is also included in the present invention.

また、上記方法をコンピュータに実行させるためのプログラムも本発明に含まれる。   A program for causing a computer to execute the above method is also included in the present invention.

本発明に係る動画像符号化装置によれば、静止ブロックのデータの代わりにフラグが出力されるため、Iピクチャに含まれる殆ど静止した背景画像データの送信に必要なデータ容量を節約できる。   According to the moving picture coding apparatus of the present invention, since a flag is output instead of still block data, it is possible to save a data capacity necessary for transmitting almost still background image data included in an I picture.

本発明に係る動画像復号化装置によれば、本発明に係る動画像符号化装置から出力されたフレーム動画像データにIピクチャを構成する静止ブロックのデータが含まれていなくても、記憶された静止ブロックによって補完でき、変化しないIピクチャの静止ブロックを動画像符号化装置から繰り返し出力していく必要がない。   According to the moving picture decoding apparatus according to the present invention, the frame moving picture data output from the moving picture encoding apparatus according to the present invention is stored even if the data of the still block constituting the I picture is not included. Therefore, there is no need to repeatedly output a still block of an I picture that can be complemented by a still block and does not change from the moving picture coding apparatus.

以下、添付した図面を参照し本発明の好ましい実施形態を説明する。   Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings.

図1は本発明の好ましい実施形態に係る符号化装置100のブロック図である。符号化装置100は、画像入力部11、動きベクトル検出回路14、動き補償回路15、DCT16、量子化回路17、可変長符号化器(VLC)18、符号化制御部20、バッファ19、データ送信部21、静止ブロック検出部24、静止ブロック記憶部25等を備えている。この装置は、動き補償予測符号化と、DCTによる圧縮符号化を組み合わせたMPEG2方式の符号化装置の構成を一部含んでいる。   FIG. 1 is a block diagram of an encoding apparatus 100 according to a preferred embodiment of the present invention. The encoding apparatus 100 includes an image input unit 11, a motion vector detection circuit 14, a motion compensation circuit 15, a DCT 16, a quantization circuit 17, a variable length encoder (VLC) 18, an encoding control unit 20, a buffer 19, and data transmission. Unit 21, a stationary block detection unit 24, a stationary block storage unit 25, and the like. This apparatus partially includes a configuration of an MPEG2 system encoding apparatus that combines motion compensation predictive encoding and compression encoding by DCT.

画像入力部11は、図示しないCCD等の撮像素子を備えた撮像装置などから動画像信号を入力する。   The image input unit 11 inputs a moving image signal from an image pickup apparatus including an image pickup device such as a CCD (not shown).

動きベクトル検出回路14は、画像入力部11から入力されたデータが表す現在のフレーム画像を、フレームメモリ22に記憶されている前のフレーム画像と比較することで、動きベクトルを検出する。この動きベクトルの検出は、入力された現在のフレーム画像を複数のマクロブロックに分割し、個々のマクロブロックを単位として、前のフレーム画像上に各々設定した探索範囲内で被探索マクロブロックを適宜動かしながら誤差演算を繰り返すことで、被探索マクロブロックに最も類似しているマクロブロック(誤差が最小となるマクロブロック)を探索範囲内から探し出し、該マクロブロックと被探索マクロブロックとのずれ量及びずれの方向を被探索マクロブロックについての動きベクトルとする。そして、各マクロブロック毎に求めた動きベクトルを各マクロブロック毎の誤差を考慮して合成することで、予測符号化における予測差分を最小とする動きベクトルを求めることができる。   The motion vector detection circuit 14 detects a motion vector by comparing the current frame image represented by the data input from the image input unit 11 with the previous frame image stored in the frame memory 22. This motion vector detection is performed by dividing the input current frame image into a plurality of macro blocks, and appropriately searching the macro block to be searched within the search range set on the previous frame image in units of individual macro blocks. By repeating the error calculation while moving, the macro block that is most similar to the macro block to be searched (the macro block with the smallest error) is searched from the search range, the amount of deviation between the macro block and the macro block to be searched, and The direction of deviation is taken as the motion vector for the searched macroblock. Then, by synthesizing the motion vector obtained for each macroblock in consideration of the error for each macroblock, a motion vector that minimizes the prediction difference in predictive coding can be obtained.

動き補償回路15は、検出した動きベクトルに基づき予測用参照画像に対して動き補償を行うことで予測画像のデータを生成し、減算器23へ出力する。減算器23は、画像入力部11からから入力されたデータが表す現在のフレーム画像から、動き補償回路15から入力されたデータが表す予測画像を減算することで、予測差分を表す差分データを生成する。   The motion compensation circuit 15 generates motion picture data by performing motion compensation on the prediction reference picture based on the detected motion vector, and outputs the data to the subtracter 23. The subtracter 23 generates difference data representing a prediction difference by subtracting a prediction image represented by data input from the motion compensation circuit 15 from a current frame image represented by data input from the image input unit 11. To do.

減算器23にはDCT(離散コサイン変換)部16、量子化回路17、VLC18、バッファ19が順次接続されている。DCT16は、減算器23から入力された差分データを任意のブロック毎に直交変換して出力し、量子化回路17は、DCT16から入力された直交変換後の差分データを所定の量子化ステップで量子化してVLC18へ出力する。また、VLC18には動き補償回路15が接続されており、動き補償回路15から動きベクトルのデータも入力される。VLC18は、直交変換・量子化を経た差分データを2次元ハフマン符号により符号化すると共に、入力された動きベクトルのデータもハフマン符号により符号化し、両者を多重化して符号化動画像データとして出力する。符号化動画像データはバッファ19に蓄積され、データ送信部21から画像圧縮情報としてインターネットなどのネットワークにパケット送出される。量子化回路17の符号量は符号量制御装置20によって制御される。   A DCT (discrete cosine transform) unit 16, a quantization circuit 17, a VLC 18, and a buffer 19 are sequentially connected to the subtracter 23. The DCT 16 orthogonally transforms the difference data input from the subtractor 23 for each arbitrary block and outputs the result. The quantization circuit 17 quantizes the difference data input from the DCT 16 after the orthogonal transformation in a predetermined quantization step. And output to VLC18. A motion compensation circuit 15 is connected to the VLC 18, and motion vector data is also input from the motion compensation circuit 15. The VLC 18 encodes the difference data that has undergone orthogonal transformation / quantization using a two-dimensional Huffman code, encodes the input motion vector data using the Huffman code, multiplexes both, and outputs the encoded moving image data. . The encoded moving image data is stored in the buffer 19 and is transmitted as a packet from the data transmission unit 21 to a network such as the Internet as image compression information. The code amount of the quantization circuit 17 is controlled by the code amount control device 20.

VLC18の作成する符号化動画像データのデータ構造は、階層構造をなしており、下位から、ブロック層、マクロブロック層、スライス層、ピクチャ層、GOP層およびシーケンス層となっている。   The data structure of the encoded moving image data created by the VLC 18 has a hierarchical structure, and is, from the lower order, a block layer, a macroblock layer, a slice layer, a picture layer, a GOP layer, and a sequence layer.

ブロック層は、DCTを行う単位であるDCTブロックからなる。マクロブロック層は、複数のDCTブロックで構成される。スライス層は、ヘッダ部と、1以上のマクロブロックより構成される。ピクチャ層は、ヘッダ部と、1以上のスライス層とから構成される。ピクチャは、1画面に対応する。GOP層は、ヘッダ部と、フレーム内符号化に基づくピクチャであるIピクチャと、予測符号化に基づくピクチャであるPおよびBピクチャとから構成される。Iピクチャは、それ自身の情報のみで復号化が可能であり、PおよびBピクチャは、予測画像として前あるいは前後の画像が必要とされ、単独では復号化されない。   The block layer is composed of DCT blocks that are units for performing DCT. The macroblock layer is composed of a plurality of DCT blocks. The slice layer is composed of a header part and one or more macroblocks. The picture layer is composed of a header part and one or more slice layers. A picture corresponds to one screen. The GOP layer includes a header part, an I picture that is a picture based on intra-frame coding, and a P and B picture that are pictures based on predictive coding. The I picture can be decoded only with its own information, and the P and B pictures require previous or previous pictures as predicted pictures and are not decoded alone.

また、シーケンス層、GOP層、ピクチャ層、スライス層およびマクロブロック層の先頭には、それぞれ所定のビットパターンからなる識別コードが配され、識別コードに続けて、各層の符号化パラメータが格納されるヘッダ部が配される。   Also, at the beginning of the sequence layer, GOP layer, picture layer, slice layer, and macroblock layer, an identification code having a predetermined bit pattern is arranged, and the encoding parameters of each layer are stored following the identification code. A header part is arranged.

スライス層に含まれるマクロブロックは、複数のDCTブロックの集合であり、画面(ピクチャ)を格子状(例えば8画素×8画素)に分割したものである。スライスは、例えばこのマクロブロックを水平方向に連結してなる。画面のサイズが決まると、1画面当たりのマクロブロック数は、一意に決まる。   The macroblock included in the slice layer is a set of a plurality of DCT blocks, and is obtained by dividing a screen (picture) into a lattice shape (for example, 8 pixels × 8 pixels). The slice is formed by, for example, connecting the macro blocks in the horizontal direction. When the screen size is determined, the number of macroblocks per screen is uniquely determined.

MPEGのフォーマットにおいては、スライス層が1つの可変長符号系列である。可変長符号系列とは、可変長符号を復号化しなければデータの境界を検出できない系列である。MPEGストリームの復号時には、スライス層のヘッダ部を検出し、可変長符号の始点と終点とを見つけ出す。   In the MPEG format, the slice layer is one variable length code sequence. A variable-length code sequence is a sequence in which a data boundary cannot be detected unless the variable-length code is decoded. When decoding the MPEG stream, the header part of the slice layer is detected to find the start point and end point of the variable length code.

本発明に係る静止ブロック検出部24は、画像中の同一位置における、時間的に前のフレームのIピクチャのスライス層に存在するマクロブロックと、現在のフレームのIピクチャのスライス層に存在するマクロブロックとの比較に応じて、略変化のないマクロブロック(静止ブロックと称す)を検出する。具体的には、静止ブロック検出部24は、現在のフレームのIピクチャの各マクロブロックMc(n)と同一位置に配置される時間的に前のフレームのIピクチャのマクロブロックMp(n)を探索範囲として動きベクトル検出回路14に設定し、マクロブロックMc(n)とマクロブロックMp(n)の差分(変化量)を算出させ、この差分が略0(若しくは所定の下限閾値未満)であるマクロブロックを静止ブロックとして検出する。ここで、nはマクロブロックの画面上の位置を表す添え字であり、ここでは一例として、画面左上から右下に至るまでマクロブロックを順次左から右へ水平方向に走査することで定まる順序を示すものとする。検出された静止ブロックの位置は静止ブロック記憶部25に記憶される。   The still block detection unit 24 according to the present invention includes a macroblock existing in the slice layer of the I picture of the previous frame and a macro existing in the slice layer of the I picture of the current frame at the same position in the image. In accordance with the comparison with the block, a macro block (referred to as a still block) having substantially no change is detected. Specifically, the still block detection unit 24 selects the macro block Mp (n) of the I picture of the previous frame arranged in the same position as each macro block Mc (n) of the I picture of the current frame. The search range is set in the motion vector detection circuit 14, and the difference (change amount) between the macroblock Mc (n) and the macroblock Mp (n) is calculated, and this difference is substantially 0 (or less than a predetermined lower limit threshold). Detect macroblocks as static blocks. Here, n is a subscript indicating the position of the macro block on the screen. Here, as an example, the order determined by sequentially scanning the macro block from left to right in the horizontal direction from the upper left to the lower right of the screen. Shall be shown. The position of the detected still block is stored in the still block storage unit 25.

なお、静止ブロック検出部24の静止ブロック検出は、新たなフレーム画像が入力される度でなく、所定期間が経過するごと(例えば10秒ごと)に行ってもよい。これは、時間的に隣接するフレーム間で静止ブロックが変化することはまれであり、定期的に静止ブロックの変化を検出すれば足りるからである。余りに短間隔で静止ブロック検出を行うと、データ送出に遅延が生じるため、撮影状況と符号化装置100の演算速度などを考慮した適切な期間ごとに行うとよい。   Note that still block detection by the still block detection unit 24 may be performed every time a predetermined period elapses (for example, every 10 seconds), not every time a new frame image is input. This is because a stationary block rarely changes between temporally adjacent frames, and it is sufficient to detect a stationary block change periodically. If still block detection is performed at too short intervals, data transmission is delayed, so it is preferable to perform the detection every appropriate period in consideration of the shooting situation and the calculation speed of the encoding device 100.

あるいは、あるタイミングで入力されたフレームのIピクチャを参照用のIピクチャとしてフレームメモリ22に記憶しておき、現在のIピクチャと参照用のIピクチャとの比較に応じて、静止ブロックを検出してもよい。   Alternatively, an I picture of a frame input at a certain timing is stored in the frame memory 22 as a reference I picture, and a still block is detected according to a comparison between the current I picture and the reference I picture. May be.

こうすると、現在のIピクチャと比較する参照用のIピクチャが変化せず、フレーム画像の入力ごとにIピクチャを更新しなくて済む。ただし、前述のように、背景そのものが変化することもありうるから、フレームメモリ22に記憶された参照用のIピクチャを何らかのタイミングで(例えば所定期間が経過するごとに)更新することが好ましい。   In this way, the reference I picture to be compared with the current I picture does not change, and it is not necessary to update the I picture every time a frame image is input. However, since the background itself may change as described above, it is preferable to update the reference I picture stored in the frame memory 22 at some timing (for example, every time a predetermined period elapses).

VLC18は、静止ブロック記憶部25に記憶された静止ブロックの位置に応じ、Iピクチャ層の下層に配されるスライス層のヘッダ部にフラグを設定する。このフラグは、静止ブロック検出部24によって検出された静止ブロックの位置を示す。   The VLC 18 sets a flag in the header part of the slice layer arranged below the I picture layer according to the position of the still block stored in the still block storage unit 25. This flag indicates the position of the still block detected by the still block detection unit 24.

例えば、図2に示すように、縦800画素、横800画素の正方形状の1画面を、8×8画素のマクロブロックが100×100個に格子状に配列されるように分割したとする。画像入力部11から入力される画像には、人物などの動的な被写体Vと静止した背景Sが撮像されているものとし、Iピクチャにも被写体Vと静止した背景Sが含まれているものとする。動的な被写体Vは動きがあり、背景Sは基本的に静止したままであるとする。   For example, as shown in FIG. 2, it is assumed that a square screen of 800 pixels in length and 800 pixels in width is divided so that 100 × 100 macroblocks of 8 × 8 pixels are arranged in a grid pattern. An image input from the image input unit 11 captures a dynamic subject V such as a person and a stationary background S, and an I picture includes the subject V and a stationary background S. And It is assumed that the dynamic subject V is moving and the background S basically remains stationary.

この場合、静止ブロック検出部24は、静止した背景Sの領域に相当するマクロブロックを静止ブロックとして検出し、その位置は静止ブロック記憶部25に記憶される。図2のようなIピクチャでは、静止ブロックは、背景Sを含んだMB100、MB200、・・、MB10000等である。背景Sは、被写体Vの動きによって隠れたり、再び現れることもある。   In this case, the still block detection unit 24 detects a macro block corresponding to the region of the background S that is still as a still block, and the position is stored in the still block storage unit 25. In the I picture as shown in FIG. 2, the still blocks are MB100, MB200,. The background S may be hidden by the movement of the subject V or may appear again.

VLC18は、Iピクチャのピクチャ層の下層に配されるスライス層のヘッダ部に静止ブロックの位置を示すフラグを設定する。   The VLC 18 sets a flag indicating the position of a still block in the header part of the slice layer arranged below the picture layer of the I picture.

図3はヘッダ部に設けられたフラグのデータ構造を例示している。図3(a)に示すように、フラグは、マクロブロック数と同ビット数のデータ列から構成されており、最上位ビットから最下位ビットまでの各1ビットがそれぞれマクロブロックの走査順で定まるマクロブロックの位置と対応している。ここで、VLC18は、静止ブロックの位置に対応するビットには0、静止ブロックの位置に対応しないビットには1を設定する。即ち、0が設定されたビットから、静止ブロックの位置が識別できる。   FIG. 3 illustrates the data structure of the flag provided in the header part. As shown in FIG. 3A, the flag is composed of a data string having the same number of bits as the number of macroblocks, and each bit from the most significant bit to the least significant bit is determined in the scanning order of the macroblocks. Corresponds to the position of the macroblock. Here, the VLC 18 sets 0 for the bit corresponding to the position of the still block and 1 for the bit not corresponding to the position of the still block. That is, the position of the still block can be identified from the bit set to 0.

なお、1画像を分割するマクロブロックの総数が少なければ、該マクロブロックの位置に対応するフラグのビット数も減るのは言うまでもない。   Needless to say, if the total number of macro blocks dividing one image is small, the number of bits of the flag corresponding to the position of the macro block also decreases.

VLC18は、静止ブロックをスライス層から除外する。図3(b)に例示するスライス層では、静止ブロックMB100の位置に対応する上位100ビット目にフラグ「0」が設定されており、かつMB100のデータが除外されて欠損している。即ち、フラグ「0」が設定された静止ブロック以外のマクロブロックデータと、各1ビットのフラグが送出される一方、静止ブロックのマクロブロックデータは送出されないため、Iピクチャ送信に必要なデータ容量を節約できる。   The VLC 18 excludes static blocks from the slice layer. In the slice layer illustrated in FIG. 3B, the flag “0” is set in the upper 100 bits corresponding to the position of the still block MB100, and the MB100 data is excluded and missing. That is, macro block data other than still blocks for which the flag “0” is set and 1-bit flags are sent, while macro block data for still blocks are not sent, so the data capacity necessary for I picture transmission is reduced. Can save.

以上のように構成されたスライス層からIピクチャを再生するには、以下のような復号化装置を用いる。   In order to reproduce an I picture from the slice layer configured as described above, the following decoding apparatus is used.

図4は本発明の好ましい実施形態に係る復号化装置200のブロック図である。復号化装置200は、データ入力部51、バッファメモリ52、可変長復号回路53、逆量子化回路54、逆DCT回路55、動き補償回路56、フレームメモリ57、画像出力部58、フラグ検出部59、Iピクチャ記憶部60、静止ブロック補完部61等を備えている。復号化装置200は、従来のMPEG2方式の復号化装置の構成を一部含んでいる。   FIG. 4 is a block diagram of a decoding device 200 according to a preferred embodiment of the present invention. The decoding apparatus 200 includes a data input unit 51, a buffer memory 52, a variable length decoding circuit 53, an inverse quantization circuit 54, an inverse DCT circuit 55, a motion compensation circuit 56, a frame memory 57, an image output unit 58, and a flag detection unit 59. , An I picture storage unit 60, a still block complementing unit 61, and the like. The decoding device 200 includes a part of the configuration of a conventional MPEG-2 decoding device.

符号化装置100から送出された符号化動画像データがデータ入力部51から入力されると、バッファメモリ52に一旦蓄えられた後、可変長復号回路53に転送される。   When encoded moving image data sent from the encoding device 100 is input from the data input unit 51, the encoded moving image data is temporarily stored in the buffer memory 52 and then transferred to the variable length decoding circuit 53.

可変長復号回路53は、符号化データから量子化データを復号し、逆量子化回路54とフラグ検出部59に出力する。   The variable length decoding circuit 53 decodes the quantized data from the encoded data and outputs it to the inverse quantization circuit 54 and the flag detection unit 59.

逆量子化回路54は、可変長復号回路53からの量子化データを逆量子化し、逆DCT回路55は、逆量子化データに逆DCT変換を施して逆DCTデータを生成する。   The inverse quantization circuit 54 inversely quantizes the quantized data from the variable length decoding circuit 53, and the inverse DCT circuit 55 performs inverse DCT transform on the inversely quantized data to generate inverse DCT data.

動き補償回路56は、逆DCT回路55の生成した逆DCTデータにより、I,P,Bピクチャの画像データを再生し、フレームメモリ57に転送する。フレームメモリ57のフレーム画像は画像出力部58によってNTSC形式などに変換されて画像表示装置に出力される。   The motion compensation circuit 56 reproduces image data of I, P, and B pictures using the inverse DCT data generated by the inverse DCT circuit 55 and transfers the image data to the frame memory 57. The frame image in the frame memory 57 is converted into the NTSC format or the like by the image output unit 58 and output to the image display device.

動き補償回路56の再生したIピクチャはIピクチャ記憶部60にも転送される。Iピクチャ記憶部60は、転送されたIピクチャを記憶する。なお、既にIピクチャが記憶されている場合は、新たに転送されたIピクチャを更新記憶する。   The I picture reproduced by the motion compensation circuit 56 is also transferred to the I picture storage unit 60. The I picture storage unit 60 stores the transferred I picture. If an I picture has already been stored, the newly transferred I picture is updated and stored.

本発明に係るフラグ検出部59は、量子化データに含まれる識別コードによってIピクチャのスライス層を識別し、識別したIピクチャのスライス層のヘッダ部から、静止ブロックの位置を示すフラグを検出する。   The flag detection unit 59 according to the present invention identifies the slice layer of the I picture by the identification code included in the quantized data, and detects a flag indicating the position of the still block from the header part of the identified slice layer of the I picture. .

静止ブロック補完部61は、Iピクチャ記憶部60に記憶されたIピクチャからフラグで示される位置の静止ブロックを抽出し、Iピクチャのスライス層における静止ブロックの欠損を、抽出した静止ブロックで補完する。即ち、図3(b)に示すように、Iピクチャのスライス層に静止ブロックが存在しなくても、Iピクチャ記憶部60に記憶された静止ブロックによって完全に補われ、Pピクチャ、Bピクチャの再生も可能となる。   The still block complementing unit 61 extracts a still block at the position indicated by the flag from the I picture stored in the I picture storage unit 60, and complements the missing static block in the slice layer of the I picture with the extracted still block. . That is, as shown in FIG. 3B, even if no still block exists in the slice layer of the I picture, it is completely supplemented by the still block stored in the I picture storage unit 60, and the P picture and B picture Playback is also possible.

符号化装置のブロック図Block diagram of encoding device Iピクチャを構成するマクロブロックを示す図The figure which shows the macroblock which comprises I picture Iピクチャのスライス層の構造を概念的に示す図The figure which shows notionally the structure of the slice layer of I picture 復号化装置のブロック図Block diagram of decoding device

符号の説明Explanation of symbols

11:入力部、22:フレームメモリ、24:静止ブロック検出部、17:量子化回路
18:VLC、100:符号化装置、200:復号化装置
11: input unit, 22: frame memory, 24: still block detection unit, 17: quantization circuit 18: VLC, 100: encoding device, 200: decoding device

Claims (10)

フレーム動画像データを入力する入力部と、
前記入力部から入力されたあるフレーム動画像データを構成するイントラ(I)ピクチャを参照用Iピクチャとして記憶するIピクチャ記憶部と、
前記Iピクチャ記憶部に記憶された参照用Iピクチャと前記入力部から入力された現在のフレーム動画像を構成するIピクチャとを比較し、前記参照用Iピクチャを構成するブロックから略変化のない現在のIピクチャを構成するブロックである静止ブロックを検出する静止ブロック検出部と、
前記静止ブロックを示すフラグと前記現在のIピクチャを構成する静止ブロック以外のブロックのデータを含むフレーム動画像データを圧縮及び符号化して出力する圧縮/符号化部と、
を備える動画像符号化装置。
An input unit for inputting frame moving image data;
An I picture storage unit for storing an intra (I) picture constituting a certain frame moving image data input from the input unit as a reference I picture;
The reference I picture stored in the I picture storage unit is compared with the I picture constituting the current frame moving image input from the input unit, and there is almost no change from the block constituting the reference I picture. A still block detector for detecting a still block that is a block constituting the current I picture
A compression / encoding unit that compresses and encodes frame moving image data including a flag indicating the still block and data of a block other than the still block constituting the current I picture; and
A video encoding device comprising:
前記フラグは前記現在のIピクチャのスライス層のヘッダ部に設定される請求項1に記載の動画像符号化装置。   The moving image encoding apparatus according to claim 1, wherein the flag is set in a header part of a slice layer of the current I picture. 前記フラグは前記静止ブロックの位置を示す1ビットのデータである請求項2に記載の動画像符号化装置。   The moving image encoding apparatus according to claim 2, wherein the flag is 1-bit data indicating a position of the still block. 前記静止ブロックはマクロブロックを含む請求項1〜3のいずれかに記載の動画像符号化装置。   The moving image encoding apparatus according to claim 1, wherein the still block includes a macro block. 前記Iピクチャ記憶部は前記参照用Iピクチャを定期的に更新する請求項1〜4のいずれかに記載の動画像符号化装置。   The moving picture coding apparatus according to claim 1, wherein the I picture storage unit periodically updates the reference I picture. 符号化されたフレーム動画像データを入力する入力部と、
前記符号化されたフレーム動画像データを復号化する復号化部と、
前記復号化されたフレーム動画像データからイントラ(I)ピクチャを含むフレーム動画像を再生する再生部と、
前記再生されたフレーム動画像データに含まれるIピクチャを記憶するIピクチャ記憶部と、
前記復号化部の復号化したフレーム動画像データから静止ブロックを示すフラグを検出するフラグ検出部と、
前記静止ブロックを示すフラグに基づいて前記入力したフレーム動画像データのIピクチャの静止ブロックを前記Iピクチャ記憶部に記憶されたIピクチャの静止ブロックによって補完する静止ブロック補完部と、
を備える動画像復号化装置。
An input unit for inputting encoded frame moving image data;
A decoding unit for decoding the encoded frame moving image data;
A reproducing unit for reproducing a frame moving image including an intra (I) picture from the decoded frame moving image data;
An I picture storage unit for storing an I picture included in the reproduced frame moving image data;
A flag detection unit for detecting a flag indicating a still block from the frame video data decoded by the decoding unit;
A still block complementing unit that complements a still block of an I picture of the input frame moving image data with a still block of an I picture stored in the I picture storage unit based on a flag indicating the still block;
A video decoding device comprising:
フレーム動画像データを入力するステップと、
前記入力部から入力されたあるフレーム動画像データを構成するイントラ(I)ピクチャを参照用Iピクチャとして記憶するステップと、
前記Iピクチャ記憶部に記憶された参照用Iピクチャと前記入力部から入力された現在のフレーム動画像を構成するIピクチャとを比較し、前記参照用Iピクチャを構成するブロックから略変化のない現在のIピクチャを構成するブロックである静止ブロックを検出するステップと、
前記静止ブロックを示すフラグと前記現在のIピクチャを構成する静止ブロック以外のブロックのデータを含むフレーム動画像データを圧縮及び符号化して出力するステップと、
を含む動画像符号化方法。
Inputting frame moving image data;
Storing an intra (I) picture constituting a certain frame moving image data input from the input unit as a reference I picture;
The reference I picture stored in the I picture storage unit is compared with the I picture constituting the current frame moving image input from the input unit, and there is almost no change from the block constituting the reference I picture. Detecting still blocks that are blocks constituting the current I picture;
Compressing and encoding frame moving image data including a flag indicating the still block and data of a block other than the still block constituting the current I picture, and outputting the compressed data
A moving picture encoding method including:
符号化されたフレーム動画像データを入力するステップと、
前記符号化されたフレーム動画像データを復号化するステップと、
前記復号化されたフレーム動画像データからイントラ(I)ピクチャを含むフレーム動画像を再生するステップと、
前記再生されたフレーム動画像データに含まれるIピクチャを記憶するステップと、
前記復号化部の復号化したフレーム動画像データから静止ブロックを示すフラグを検出するステップと、
前記静止ブロックを示すフラグに基づいて前記入力したフレーム動画像データのIピクチャの静止ブロックを前記Iピクチャ記憶部に記憶されたIピクチャの静止ブロックによって補完するステップと、
を含む動画像復号化方法。
Inputting encoded frame moving image data;
Decoding the encoded frame video data;
Replaying a frame moving image including an intra (I) picture from the decoded frame moving image data;
Storing an I picture included in the reproduced frame moving image data;
Detecting a flag indicating a still block from the frame moving image data decoded by the decoding unit;
Complementing a still block of an I picture of the input frame moving image data with a still block of an I picture stored in the I picture storage unit based on a flag indicating the still block;
A moving picture decoding method including:
請求項7に記載の動画像符号化方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。   The program for making a computer perform the moving image encoding method of Claim 7. 請求項8に記載の動画像復号化方法をコンピュータに実行させるためのプログラム。   A program for causing a computer to execute the moving picture decoding method according to claim 8.
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