JP2007006390A - Apparatus and method for image processing, and program - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、人間の視覚特性から劣化の目立ちやすい平坦領域の主観画質を向上させる画像処理装置、画像処理方法及びプログラムに関する。 The present invention relates to an image processing apparatus, an image processing method, and a program for improving the subjective image quality of a flat region that is prone to deterioration from human visual characteristics.
近年、画像データをデジタルとして取り扱い、その際、効率の高い情報の伝送、蓄積を目的とし、画像情報特有の冗長性を利用して離散コサイン変換等のDCT変換と動き補償により圧縮するMPEG(Moving Picture Experts Group)等の方式に準拠した装置が、情報配信、受信、蓄積等の目的で普及している。 In recent years, MPEG (Moving) which handles image data as digital data and compresses it by DCT transform such as discrete cosine transform and motion compensation using redundancy unique to image information for the purpose of efficient transmission and storage of information. A device conforming to a scheme such as Picture Experts Group) has been widely used for information distribution, reception, storage, and the like.
しかし、MPEG等の画像圧縮技術は不可逆圧縮を行う技術であるため、画質の劣化を伴う。近年、H.264/MPEG4AVC等の新規格が登場し、高画質化と高圧縮化の両立が図られているが、不可逆圧縮であることは変わりないので、再生画像が僅かながら劣化してしまう。
特に、圧縮された画像の再生時において、人間の分解能が高い明るさ・色を有する領域では、僅かな明るさや色の差が知覚され、画質の劣化が認識されやすいという不利益がある。
However, an image compression technique such as MPEG is a technique that performs irreversible compression, and is accompanied by deterioration in image quality. In recent years, H.C. A new standard such as H.264 / MPEG4AVC has appeared, and both high image quality and high compression have been achieved. However, since it is irreversible compression, the reproduced image is slightly deteriorated.
In particular, when a compressed image is reproduced, a slight brightness or color difference is perceived in a region having high brightness and color with high human resolution, and there is a disadvantage that image quality deterioration is easily recognized.
本発明は、上述した不利益を解消するために、人間の視覚特性から劣化の目立ちやすい領域の主観画質を向上させる画像処理装置、画像処理方法及びプログラムを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide an image processing apparatus, an image processing method, and a program for improving the subjective image quality of an area where deterioration is conspicuous from human visual characteristics in order to eliminate the disadvantages described above.
上述した不利益を解消するために、第1の発明の画像処理装置は、複数の画像上の領域を有する動画像を圧縮し符号化を行う画像処理装置であって、前記動画像内の前記複数の領域の各々に対し、当該領域の特性に基づいて保護レベルを設定する保護レベル設定手段と、前記保護領域に対し、前記保護レベル設定手段が設定した前記保護レベルに応じて前記保護領域の復号画像の画質を向上させる画質向上処理を行う画質向上手段とを有する。 In order to eliminate the disadvantages described above, an image processing apparatus according to a first aspect of the present invention is an image processing apparatus that compresses and encodes a moving image having regions on a plurality of images, and the image processing device includes: A protection level setting means for setting a protection level for each of the plurality of areas based on characteristics of the area; and for the protection area, the protection area of the protection area according to the protection level set by the protection level setting means Image quality improvement means for performing image quality improvement processing for improving the image quality of the decoded image.
好適には、前記画像処理装置は、前記画質向上手段が行った画質向上操作に伴って増大したビットレートを削減するために、前記保護領域に対し、前記保護レベル設定手段が設定した前記保護レベルに応じてレート削減操作を行うレート削減手段を更に有する。 Preferably, the image processing apparatus has the protection level set by the protection level setting unit for the protection area in order to reduce the bit rate increased with the image quality improvement operation performed by the image quality improvement unit. And a rate reduction means for performing a rate reduction operation in response to.
好適には、前記保護領域の前記特性は、輝度信号の値、色差信号の値、輝度信号の分散値、色差信号の分散値の少なくとも1つである。 Preferably, the characteristic of the protection area is at least one of a luminance signal value, a color difference signal value, a luminance signal variance value, and a color difference signal variance value.
好適には、前記画質向上手段は、量子化スケールコントロール手段と、イントラ予測モードコントロール手段と、プリフィルタの少なくとも1つを有する。 Preferably, the image quality improving means includes at least one of a quantization scale control means, an intra prediction mode control means, and a prefilter.
更に好適には、前記量子化スケールコントロール手段は、前記保護領域に対し、前記保護レベル設定手段が設定した前記保護レベルに応じて、新たな量子化パラメータを生成し、前記イントラ予測モードコントロール手段は、前記保護領域に対し、前記保護レベル設定手段が設定した前記保護レベルに応じてマクロブロックタイプの制限や予測方向の決定を行い、前記プリフィルタは、前記保護領域に対し、高周波成分をカットする。 More preferably, the quantization scale control means generates a new quantization parameter for the protection area according to the protection level set by the protection level setting means, and the intra prediction mode control means The macroblock type is restricted and the prediction direction is determined for the protection area according to the protection level set by the protection level setting means, and the prefilter cuts high-frequency components for the protection area. .
前記量子化スケールコントロール手段により、量子化ステップが小さくなり僅かな画素値の差がトレースされるため、前記保護領域の復号時再生画質が向上する。
また、前記イントラ予測モードコントロール手段により、平坦な前記保護領域に対し歪みが最小になり、またブロックノイズが軽減されるので、前記保護領域の画質が向上する。
また、前記プリフィルタにより、前記保護領域において僅かな画素差が原因で起きるブロックノイズを除去することができる。
The quantization scale control means reduces the quantization step and traces a slight difference in pixel value, thereby improving the reproduction quality of the protected area during decoding.
Further, the intra prediction mode control means minimizes distortion with respect to the flat protected area and reduces block noise, so that the image quality of the protected area is improved.
Further, the prefilter can remove block noise caused by a slight pixel difference in the protection region.
好適には、前記レート削減手段は、直交変換係数コントロール手段と、マクロブロックタイプコントロール手段の少なくとも1つを有する。 Preferably, the rate reduction means includes at least one of orthogonal transform coefficient control means and macroblock type control means.
更に好適には、前記直交変換係数コントロール手段は、前記保護領域に対し、直交変換後に絶対値の小さい直交変換係数を所定の数だけ除去し、前記マクロブロックタイプコントロール手段は、前記保護領域に対し、イントラ予測におけるマクロブロックタイプ選択時に、発生するレートが小さくなるようなマクロブロックタイプを優先的に選択する。 More preferably, the orthogonal transform coefficient control means removes a predetermined number of orthogonal transform coefficients having a small absolute value after orthogonal transform from the protection area, and the macroblock type control means controls the protection area. When selecting a macroblock type in intra prediction, a macroblock type that generates a smaller rate is preferentially selected.
前記DCT変換係数コントロール手段により、主観的な画質の劣化なしに前記保護領域の圧縮を行い、レートを削減することができる。
また、前記マクロブロックタイプコントロール手段により、前記保護領域を圧縮する際のレートを削減することができる。
The DCT transform coefficient control means can compress the protected area without subjective image quality degradation, and reduce the rate.
The macroblock type control means can reduce the rate at which the protection area is compressed.
第2の発明の画像処理方法は、複数の画像上の領域を有する動画像を圧縮し符号化を行う画像処理方法であって、前記動画像内の前記複数の領域の各々に対し、当該領域の特性に基づいて保護レベルを設定する第1の工程と、第1の工程において設定された前記保護領域に対し、前記保護レベルに応じて前記保護領域の復号画像の画質を向上させる画質向上処理を行う第2の工程とを有する。 An image processing method according to a second invention is an image processing method for compressing and encoding a moving image having regions on a plurality of images, and for each of the plurality of regions in the moving image, the region A first step of setting a protection level based on the characteristics of the image quality, and an image quality improvement process for improving the image quality of the decoded image of the protection region according to the protection level with respect to the protection region set in the first step And a second step of performing.
第3の発明のプログラムは、複数の画像上の領域を有する動画像を圧縮し符号化を行う画像処理装置が実行するプログラムであって、前記動画像内の前記複数の領域の各々に対し、当該領域の特性に基づいて保護レベルを設定する第1の手順と、第1の手順において設定された前記保護領域に対し、前記保護レベルに応じて前記保護領域の復号画像の画質を向上させる画質向上処理を行う第2の手順とを前記画像処理装置に実行させる。 A program of a third invention is a program executed by an image processing apparatus that compresses and encodes a moving image having regions on a plurality of images, and for each of the plurality of regions in the moving image, A first procedure for setting a protection level based on the characteristics of the region, and an image quality for improving the image quality of a decoded image in the protection region according to the protection level with respect to the protection region set in the first procedure The image processing apparatus is caused to execute a second procedure for performing the improvement process.
本発明によれば、人間の視覚特性から劣化の目立ちやすい領域の主観画質を向上させる画像処理装置、画像処理方法及びプログラムを提供することができる。 According to the present invention, it is possible to provide an image processing apparatus, an image processing method, and a program that improve the subjective image quality of a region where deterioration is conspicuous due to human visual characteristics.
以下、本発明の実施形態に係わる画像処理装置、画像処理方法及びプログラムについて説明する。 Hereinafter, an image processing apparatus, an image processing method, and a program according to an embodiment of the present invention will be described.
本実施形態の符号化装置2は本発明の画像処理装置の、本実施形態の保護領域は本発明の保護領域の、本実施形態の保護レベルは本発明の保護レベルの、本実施形態の量子化パラメータは本発明の量子化パラメータの、それぞれ一例である。
また、本実施形態の保護領域特定回路は本発明の保護レベル設定手段の、本実施形態の量子化スケールコントロール回路及びイントラ予測モードコントロール回路は本発明の画質向上手段の、本実施形態のMBタイプコントロール回路及び直交変換係数コントロール回路は本発明のレート削減手段の、本実施形態の量子化スケールコントロール回路は本発明の量子化スケールコントロール手段の、本実施形態のイントラ予測モードコントロール回路は本発明のイントラ予測モードコントロール手段の、本実施形態のMBタイプコントロール回路は本発明のMBタイプコントロール手段の、本実施形態のDCT係数コントロール回路は本発明の直交変換係数コントロール手段の、それぞれ一例である。
The
Further, the protection area specifying circuit of the present embodiment is the protection level setting means of the present invention, the quantization scale control circuit and the intra prediction mode control circuit of the present embodiment are the image quality improvement means of the present invention, and the MB type of the present embodiment. The control circuit and the orthogonal transform coefficient control circuit are the rate reduction means of the present invention, the quantization scale control circuit of the present embodiment is the quantization scale control means of the present invention, and the intra prediction mode control circuit of the present embodiment is the present invention. The MB type control circuit of the present embodiment of the intra prediction mode control means is an example of the MB type control means of the present invention, and the DCT coefficient control circuit of the present embodiment is an example of the orthogonal transform coefficient control means of the present invention.
図1は、本発明の実施形態に係わる通信システム1の全体構成図である。
図1に示すように、通信システム1は、送信側に設けられた符号化装置2と、受信側に設けられた復号装置3とを有する。
通信システム1では、送信側の符号化装置2において、離散コサイン変換(Discrete Cosine Transform:DCT)やカルーネン・レーベ変換などの直交変換と動き補償によって圧縮したフレーム画像データ(ビットストリーム)を生成し、当該フレーム画像データを変調した後に、衛星放送波、ケーブルTV網、電話回線網、携帯電話回線網等の伝送媒体を介して送信する。
受信側では、受信した画像信号を復調した後に、上記変調時の直交変換の逆変換と動き補償によって伸張したフレーム画像データを生成して利用する。
なお、上記伝送媒体は、光ディスク、磁気ディスク及び半導体メモリ等の記録媒体であってもよい。
復号装置3は、符号化装置2の符号化に対応した復号を行う。
FIG. 1 is an overall configuration diagram of a
As shown in FIG. 1, the
In the
On the receiving side, after demodulating the received image signal, frame image data expanded by inverse transformation of orthogonal transformation and motion compensation at the time of modulation is generated and used.
The transmission medium may be a recording medium such as an optical disk, a magnetic disk, and a semiconductor memory.
The
図2は、図1に示す符号化装置2の一例を示すブロック図である。
図2に示すように、符号化装置2は、例えば、A/D変換回路21、保護領域特定回路22、プリフィルタ23、画面並べ替え回路24、演算回路25、直交変換回路26、DCT係数コントロール回路27、量子化回路28、可逆符号化回路29、バッファ30、逆量子化回路31、逆直交変換回路32、加算回路33、デブロックフィルタ34、フレームメモリ35、イントラ予測回路36、動き予測・補償回路37、MBタイプコントロール回路38、イントラ予測モードコントロール回路39、レート制御回路40、量子化スケールコントロール回路41を有する。
FIG. 2 is a block diagram showing an example of the
As shown in FIG. 2, the
以下、符号化回路2の各構成要素について説明する。
A/D変換回路21は、入力されたアナログの輝度信号Y、色差信号Cb、Crから構成される原画像信号をデジタルの画像信号に変換し、これを保護領域特定回路22及びプリフィルタ23に出力する。
保護領域特定回路22は、A/D変換回路21から入力されたデジタルの画像信号内のノイズが知覚されやすい領域をその視覚特性の統計データから検出・特定し、ノイズの目立ちやすさの度合いに応じて保護レベルを設定する。
Hereinafter, each component of the
The A / D conversion circuit 21 converts the input original image signal composed of the analog luminance signal Y and the color difference signals Cb and Cr into a digital image signal, which is converted into a protection area specifying circuit 22 and a prefilter 23. Output.
The protection area specifying circuit 22 detects and specifies an area where noise in the digital image signal input from the A / D conversion circuit 21 is easily perceived from the statistical data of the visual characteristics, and makes the noise conspicuous. Set the protection level accordingly.
人間の視覚は、画像の複雑度が小さい領域、すなわち平坦な領域では、画像を圧縮した際にノイズや劣化を発見しやすい、という特性を持つ。
更に、人間の視覚は、視覚の分解能が高い明るさ・色においては、僅かな色相の差を知覚することができる、という特性を持つ。
以上の点から、画像データ内の各領域の平坦性、色相、輝度の各要素を基に、該当する領域が劣化の目立ちやすい領域であるか否かを特定する。
Human vision has a characteristic that it is easy to find noise and deterioration when an image is compressed in a region where the complexity of the image is small, that is, a flat region.
Furthermore, human vision has the characteristic that a slight difference in hue can be perceived at brightness and color with high visual resolution.
Based on the above points, it is determined whether or not the corresponding area is an area where deterioration is conspicuous based on the flatness, hue, and luminance elements of each area in the image data.
以下、保護領域特定回路22の行う保護領域特定処理について説明する。
まず、保護領域特定回路22は、画像データ内の各ブロック・マクロブロックに対し、以下の各パラメータを抽出する。
・8×8ブロック、マクロブロック、画面内の輝度信号の分散値
・8×8ブロック、マクロブロック、画面内の色差信号の分散値
・8×8ブロック、マクロブロック、画面内の輝度信号の値
・8×8ブロック、マクロブロック、画面内の色差信号の値
輝度信号の分散値は、対象の領域の輝度信号Yのばらつきを示す値である。
色差信号の分散値は、対象の領域の色差信号Cb及びCrのばらつきを示す値である。
輝度信号の値は対象の領域の輝度信号Yのとる値である。
色差信号の値は対象の領域の色差信号Cb及びCrのとる値である。
Hereinafter, the protection area specifying process performed by the protection area specifying circuit 22 will be described.
First, the protection area specifying circuit 22 extracts the following parameters for each block / macroblock in the image data.
・ 8 × 8 block, macro block, variance value of luminance signal in the screen ・ 8 × 8 block, macro block, variance value of color difference signal in the screen ・ 8 × 8 block, macro block, luminance signal value in the
The variance value of the color difference signal is a value indicating variations in the color difference signals Cb and Cr in the target region.
The value of the luminance signal is a value taken by the luminance signal Y of the target area.
The value of the color difference signal is a value taken by the color difference signals Cb and Cr in the target area.
これらのパラメータを基に、保護領域特定回路22は処理対象画像データにおける各領域に対し保護レベル(弱、中、強、境界、通常)を設定する。
図3は、保護領域特定処理の一例を表すフローチャートである。
Based on these parameters, the protection area specifying circuit 22 sets a protection level (weak, medium, strong, boundary, normal) for each area in the processing target image data.
FIG. 3 is a flowchart illustrating an example of the protection area specifying process.
ステップST1:
保護領域特定回路22は、処理対象の画像データ内のMB(マクロブロック)の輝度信号Yの値(輝度信号値)、色差信号Cb、Crの値(色差信号値)が特定の範囲A内にあるか否かを判定し、ある場合はステップST2へ、無い場合はステップST3に進む。
ステップST2:
保護領域特定回路22は、処理対象の画像データ内のMBの輝度信号分散値、色差信号分散値が特定の範囲B内にあるか否かを判定し、ある場合はステップST4へ、無い場合はステップST6に進む。
ステップST3:
保護領域特定回路22は、処理対象の画像データ内の8×8ブロックの輝度信号分散値、色差信号分散値が特定の範囲C内にあるか否かを判定し、ある場合はステップST5へ、無い場合はステップST15に進む。
Step ST1:
The protection area specifying circuit 22 has the value of the luminance signal Y (brightness signal value) of the MB (macroblock) and the values of the color difference signals Cb and Cr (color difference signal value) in the image data to be processed within the specific range A. It is determined whether or not there is. If there is, the process proceeds to step ST2, and if not, the process proceeds to step ST3.
Step ST2:
The protection area specifying circuit 22 determines whether or not the luminance signal dispersion value and color difference signal dispersion value of the MB in the image data to be processed are within the specific range B. If there is, the process proceeds to step ST4. Proceed to step ST6.
Step ST3:
The protection area specifying circuit 22 determines whether the luminance signal variance value and the color difference signal variance value of the 8 × 8 block in the image data to be processed are within the specific range C, and if so, the process proceeds to step ST5. If not, the process proceeds to step ST15.
ステップST4:
保護領域特定回路22は、処理対象領域に対し、以下の判断基準から保護レベル(弱、中、強)を設定し、保護レベル弱の場合にはステップST6へ、保護レベル中の場合にはステップST7へ、保護レベル強の場合にはステップST8へ進む。
・マクロブロック分散値がある程度小さい、もしくはマクロブロック分散値がかなり小さいが、劣化がそれほど目立たない画素値(以下、輝度信号値、色差信号値をあわせて画素値と呼ぶ)を持つ領域である場合、保護レベルを弱に設定
・マクロブロック分散値がかなり小さく、劣化がある程度目立ちやすい画素値を持つ領域である場合、保護レベルを中に設定
・マクロブロック分散値がかなり小さく、劣化が目立ちやすい画素値を持つ領域である場合、保護レベルを強に設定
ステップST5:
保護領域特定回路22は、処理対象画像データに対し、上述の判断基準から保護レベル(弱、中、強)を設定し、保護レベル中或いは強の場合にはステップST9へ、それ以外の場合にはステップST15へ進む。
Step ST4:
The protection area specifying circuit 22 sets a protection level (weak, medium, strong) based on the following criteria for the processing target area. If the protection level is weak, the process proceeds to step ST6. If the protection level is high, the process proceeds to ST7.
When the macro block variance value is small to some extent, or the macro block variance value is quite small, but the area has a pixel value that is not so noticeable (hereinafter, the luminance signal value and the color difference signal value are collectively referred to as a pixel value). , Set the protection level to weak • Set the protection level to medium when the macroblock variance value is very small and has a pixel value that tends to be noticeable in some degree of degradation. If the area has a value, the protection level is set to strong Step ST5:
The protection area specifying circuit 22 sets a protection level (weak, medium, strong) for the processing target image data based on the above-described determination criteria. If the protection level is medium or strong, the process proceeds to step ST9, and otherwise. Advances to step ST15.
ステップST10:
保護領域特定回路22は、処理対象領域の面積が小さく、劣化が目立たない、或いは処理対象領域が幅1マクロブロックの線状の領域である場合はステップST15に進み、そうでない場合は上述した保護レベルにあわせてステップST11、ST12、ST13、ST14のいずれかに進む。
Step ST10:
The protection area specifying circuit 22 proceeds to step ST15 when the area of the processing target area is small and the deterioration is not conspicuous or the processing target area is a linear area having a width of 1 macroblock, and otherwise, the protection area described above. The process proceeds to one of steps ST11, ST12, ST13, and ST14 according to the level.
上記ステップST1、ST2及びST3における範囲A、B及びCは、統計データを基にあらかじめ決定された値である。
また、ステップST4における判断基準は、その領域内における画素値(Y,Cb,Cr)の平均値と劣化の目立ち度との関係から、統計データを基にあらかじめ決定されているレンジデータによる。
The ranges A, B, and C in the above steps ST1, ST2, and ST3 are values determined in advance based on statistical data.
The determination criterion in step ST4 is based on range data determined in advance based on statistical data based on the relationship between the average value of pixel values (Y, Cb, Cr) in the region and the degree of conspicuous deterioration.
上述したように、本実施形態の保護領域特定回路22が設定する保護レベルは弱、中、強、境界、通常の5種類あり、それに伴い各領域を保護レベルに従って、弱保護領域、中保護領域、強保護領域、境界保護領域、通常領域のように呼ぶ。
以下各領域について説明する。
As described above, there are five types of protection levels set by the protection area specifying circuit 22 of the present embodiment: weak, medium, strong, boundary, and normal, and accordingly, each area is classified into a weak protection area and a medium protection area according to the protection level. They are called strong protection area, boundary protection area, and normal area.
Each area will be described below.
・弱保護領域
マクロブロック分散値がある程度小さい、もしくはマクロブロック分散値がかなり小さいが、劣化がそれほど目立たない画素値を持つ領域。
・中保護領域
マクロブロック分散値がかなり小さく、劣化がある程度目立ちやすい画素値を持つ領域。
・強保護領域
マクロブロック分散値がかなり小さく、劣化が目立ちやすい画素値を持つ領域。
・境界保護領域
保護領域に接しており、8×8ブロック分散値がかなり小さく、劣化がある程度以上目立ちやすい領域。
・通常領域
保護対象外の領域。劣化が目立たない領域、もしくは保護領域と設定されるべき画素値・画素分散値を有するが、面積が小さい、或いは細長い等の理由から劣化が目立ちにくい領域。
-Weak protected area An area having a pixel value whose macroblock variance value is small to some extent, or whose macroblock variance value is quite small but whose deterioration is not so noticeable.
Medium protection area An area having a pixel value that has a very small macroblock variance and is easily noticeable in deterioration.
-Strongly protected area An area with a pixel value that has a very small macroblock variance and is prone to deterioration.
-Boundary protection area An area that is in contact with the protection area, has an 8 × 8 block variance value that is very small, and deterioration is more noticeable to a certain extent.
• Normal area Area that is not protected. An area where deterioration is not conspicuous or has a pixel value / pixel dispersion value to be set as a protection area, but the area is small or elongated and the deterioration is not conspicuous.
上述したように、保護領域特定回路22によれば、処理対象画像データの複数の領域に対し、保護領域とするか否かを判断し、更に保護領域にすると判断された領域に対し、保護レベルを設定することができる。 As described above, according to the protection area specifying circuit 22, it is determined whether or not a plurality of areas of the processing target image data are to be protected areas, and the protection level is determined for the areas that are determined to be protection areas. Can be set.
保護領域特定回路22は、上述のように設定した保護レベル情報を、プリフィルタ23、DCT係数コントロール回路27、MBタイプコントロール回路38、イントラ予測モードコントロール回路39及び量子化スケールコントロール回路41に出力する。
The protection area specifying circuit 22 outputs the protection level information set as described above to the prefilter 23, the DCT
プリフィルタ23は、保護領域特定回路22から入力された保護レベル情報を基に、処理対象画像データの通常領域以外の領域の高周波成分をカットし、画面並べ替え回路24に出力する。
これにより、僅かな画素差で起きるブロック状のノイズをなくすことができる。
また、処理対象画像データの通常領域に対しては何もせず画面並べ替え回路24に出力する。
画面並べ替え回路24は、プリフィルタ23から入力された処理対象画像データのフレーム画像信号を、そのピクチャタイプI、P、BからなるGOP(Group of Pictures)構造に応じて、符号化する順番に並べ替えた原画像データ(フレーム画像データ)を演算回路25及び動き予測・補償回路37に出力する。
Based on the protection level information input from the protection area specifying circuit 22, the pre-filter 23 cuts high-frequency components in areas other than the normal area of the processing target image data, and outputs them to the
Thereby, block-like noise caused by a slight pixel difference can be eliminated.
Further, the normal area of the processing target image data is output to the
The
演算回路25は、原画像データと、イントラ予測回路36或いは動き予測・補償回路37から入力された予測画像データPIとの差分を示す画像データを生成し、これを直交変換回路26に出力する。
直交変換回路26は、画像データに離散コサイン変換やカルーネン・レーベ変換等の直交変換を施して画像データ(例えばDCT係数信号)を生成し、これをDCT係数コントロール回路27に出力する。
The
The
DCT係数コントロール回路27は、保護領域特定回路22から入力された保護レベル情報を基に、直交変換回路26から入力されたDCT係数信号の値を操作する。
具体的には、保護レベルが中或いは強の場合、DCT係数コントロール回路27は、例えば、画像がイントラマクロブロックであれば、DC成分とM個(Mは任意の自然数)の低域成分を除き、全てのDCT係数を除去する。インターマクロブロックであれば、全てのDCT係数を除去する。
また、保護レベルが境界の場合、DCT係数コントロール回路27は、例えば、画像がイントラマクロブロックであればDC成分とN個(Nは任意の自然数)の低域成分を除いて、全てのDCT係数を除去する。インターマクロブロックであれば、全てのDCT係数を除去する。
上述した自然数MとNは、MまたはN個の低域成分を除去しても当該保護領域の主観的画質への影響が少ないように決定される数である。
保護レベルが通常或いは弱の場合には、DCT係数コントロール回路27は係数操作を行わない。
The DCT
Specifically, when the protection level is medium or strong, the DCT
When the protection level is a boundary, the DCT
The natural numbers M and N described above are numbers that are determined so that even if M or N low frequency components are removed, the influence on the subjective image quality of the protected area is small.
When the protection level is normal or weak, the DCT
これにより、本実施形態の符号化装置2は、主観画質への影響が少ないDCT係数を除去し、その結果画質を維持できる範囲でレートを削減することができる。
また、DCT係数コントロール回路27は、上述した操作を終えた画像データ(DCT係数信号)を、量子化回路28に出力する。
As a result, the
The DCT
量子化回路28は、量子化スケールコントロール回路41から入力された量子化パラメータを使用して、画像データを量子化して変換係数を生成し、これを可逆符号化回路29及び逆量子化回路31に出力する。
The quantization circuit 28 quantizes the image data using the quantization parameter input from the quantization
可逆符号化回路29は、変換係数を可変長符号化或いは算術符号化し、符号化済み画像データとしてバッファ30に格納する。
The
バッファ30に格納された符号化済み画像データは、変調等された後に送信される。
逆量子化回路31は、変換係数を逆量子化した信号を生成し、逆直交変換回路32に出力する。
逆直交変換回路32は、逆量子化回路31から入力された信号に、直交変換回路26における直交変換の逆変換を施して生成した画像データを加算回路33に出力する。
加算回路33は、逆直交変換回路32から入力された画像データと、イントラ予測回路36或いは動き予測・補償回路37から入力された予測画像データPIとを加算して再構成画像データを生成し、これをデブロックフィルタ34に出力する。
The encoded image data stored in the
The
The inverse
The
デブロックフィルタ34は、加算回路33から入力された再構成画像データのブロック歪みを除去した画像データを、参照画像データREFとしてフレームメモリ35に書き込む。
フレームメモリ35には、例えば、動き予測・補償回路37による動き予測・補償処理、ならびにイントラ予測回路36におけるイントラ予測処理の対象となっている原画像データの再構成画像データが、処理を終了したマクロブロックを単位として順に書き込まれる。
The deblock filter 34 writes the image data from which the block distortion of the reconstructed image data input from the
In the
イントラ予測回路36は、MBタイプコントロール回路38が決定した複数のサイズのブロックデータ(マクロブロックタイプ)を単位とし、イントラ予測モードコントロール回路39が決定したイントラ予測モードに従って、イントラ予測符号化を行い、予測画像データPIと、原画像データと予測画像データPIとの差分DIFとを演算回路25に出力する。
The
動き予測・補償回路37は、原画像データ内のマクロブロックアドレスと、参照画像データ内のマクロブロックアドレスとを基に動きベクトルMVを生成し、動きベクトルMVを基に更に予測画像データPIと、原画像データと予測画像データPIとの差分DIFとを生成し、演算回路25に出力する。
The motion prediction /
MBタイプコントロール回路38は、イントラ予測回路36におけるイントラ予測の際に発生レートが小さくなるマクロブロックタイプを優先的に選択し、決定して、決定したマクロブロックタイプをイントラ予測回路36に出力する。
具体的には、画質が破綻しない範囲でスキップモード、16×16モード等を優先して選択する。
これにより、保護領域のレートを画質を劣化させずに削減することができる。
The MB
Specifically, the skip mode, 16 × 16 mode, etc. are preferentially selected within a range where the image quality does not fail.
Thereby, the rate of the protection area can be reduced without degrading the image quality.
イントラ予測モードコントロール回路39は、保護領域特定回路22が設定した保護レベル情報を基に、イントラ予測回路36がイントラ予測符号化を行う際のマクロブロックタイプの制限や優先、特定のマクロブロックモードにおける予測方向の導出法の変更を行い、イントラ予測回路36で使用されるマクロブロックタイプを決定して、決定したマクロブロックタイプ情報をイントラ予測回路36に出力する。
具体的には、例えば、以下のような処理を行う。
・イントラ16×16モードを禁止する。
・イントラ4×4モードにおいて、歪みが最小となるように予測方向を決定する。
これにより、ブロックノイズをなくす、或いは目立たなくさせることができ、更に歪みを小さくすることができる。すなわち、保護領域の画質を向上させることができる。
Based on the protection level information set by the protection area specifying circuit 22, the intra prediction mode control circuit 39 restricts or prioritizes macroblock types when the
Specifically, for example, the following processing is performed.
・ Intra 16 × 16 mode is prohibited.
In the intra 4 × 4 mode, the prediction direction is determined so that the distortion is minimized.
Thereby, block noise can be eliminated or inconspicuous, and distortion can be further reduced. That is, the image quality of the protection area can be improved.
レート制御回路40は、原画像データと、バッファ30から読み出した符号化済み画像データを基に、量子化回路28における基本QP(Quantization parameter:量子化パラメータ)を決定し、量子化スケールコントロール回路41に出力する。
量子化スケールコントロール回路41は、レート制御回路40から入力された基本QPと、保護領域特定回路22から入力された保護レベル情報を基に、新たにQP40を決定する量子化スケールコントロール操作を行った後、QP40を量子化回路28に出力する。
The
The quantization
具体的には、例えば、保護レベルが通常或いは弱の場合は基本量子化パラメータをそのまま、保護レベルが中、強或いは境界の場合には、新たに決定した保護用のQP40を量子化回路28に出力する。
上述の量子化スケールコントロール操作を行うことにより、本実施形態の符号化装置2は、量子化ステップを小さくし僅かな画素差をトレースするため、保護すべき領域の画質を向上させることができる。
Specifically, for example, when the protection level is normal or weak, the basic quantization parameter is left as it is, and when the protection level is medium, strong, or boundary, the newly determined
By performing the above-described quantization scale control operation, the
図4は、DCT係数コントロール回路27、MBタイプコントロール回路38、イントラ予測モードコントロール回路39及び量子化スケールコントロール回路41が各領域に対して行う操作をまとめた図である。
FIG. 4 is a diagram summarizing operations performed by the DCT
以上説明したように、本実施形態の符号化装置2によれば、図4に示す操作を行うことにより、人間の視覚特性を鑑みて劣化の目立ちやすい領域を輝度・色相の観点から統計データを基に特定し、当該領域を複数の保護レベルに分類し、当該領域に対する画質向上と、画質向上に伴うレート増加を抑えるためのレート削減を行うことができる。
As described above, according to the
すなわち、上述した本実施形態の符号化装置2によれば、劣化の目立ちやすい領域を特定し、その領域に対して量子化スケールコントロール、画面内予測モードコントロール及びプリフィルタといった画質向上操作を施し、更に当該画質向上操作に伴うレート増加を抑えるために、DCT係数コントロール及びMBタイプコントロールといったレート削減操作を施すことができる。
これにより、通常の符号化において劣化の目立ちやすい領域の劣化を抑えると共に、劣化を抑えることによるレートの増加、すなわち圧縮率の低下を防ぐことができる。
That is, according to the
As a result, it is possible to suppress deterioration in a region where deterioration is conspicuous in normal encoding, and to prevent an increase in rate due to the suppression of deterioration, that is, a reduction in compression rate.
本発明は上述した実施形態には限定されない。
すなわち、当業者は、本発明の技術的範囲またはその均等の範囲内において、上述した実施形態の構成要素に関し、様々な変更、コンビネーション、サブコンビネーション、並びに代替を行ってもよい。
本実施形態の符号化装置2では、平坦性を特定するパラメータとして輝度信号の分散値と色差信号の分散値を使用しているが、この他にも、例えば、ローカル画像のブロック度、原画像データとローカル画像データとの画素値の差、及びDCT後の非0係数の数等のパラメータを利用することもできる。
The present invention is not limited to the embodiment described above.
That is, those skilled in the art may make various modifications, combinations, subcombinations, and alternatives regarding the components of the above-described embodiments within the technical scope of the present invention or an equivalent scope thereof.
In the
1…通信システム、2…符号化装置、3…復号化装置、21…A/D変換回路、22…保護領域特定回路、23…プリフィルタ、24…画面並べ替え回路、25…演算回路、26…直交変換回路、27…DCT係数コントロール回路、28…量子化回路、29…可逆符号化回路、30…バッファ、31…逆量子化回路、32…逆直交変換回路、33…加算回路、34…デブロックフィルタ、35…フレームメモリ、36…イントラ予測回路、37…動き予測・補償回路、38…MBタイプコントロール回路、39…イントラ予測モードコントロール回路、40…レート制御回路、41…量子化スケールコントロール回路
DESCRIPTION OF
Claims (9)
前記動画像内の前記複数の領域の各々に対し、当該領域の特性に基づいて保護レベルを設定する保護レベル設定手段と、
前記保護領域に対し、前記保護レベル設定手段が設定した前記保護レベルに応じて前記保護領域の復号画像の画質を向上させる画質向上処理を行う画質向上手段と、
を有する画像処理装置。 An image processing apparatus that compresses and encodes a moving image having regions on a plurality of images,
Protection level setting means for setting a protection level for each of the plurality of regions in the moving image based on characteristics of the region;
Image quality improvement means for performing image quality improvement processing for improving the image quality of the decoded image of the protection area in accordance with the protection level set by the protection level setting means for the protection area;
An image processing apparatus.
を更に有する請求項1に記載の画像処理装置。 Rate reduction in which a rate reduction operation is performed on the protection area in accordance with the protection level set by the protection level setting unit in order to reduce the bit rate increased with the image quality improvement operation performed by the image quality improvement unit. The image processing apparatus according to claim 1, further comprising: means.
請求項1に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1, wherein the characteristic of the protection area is at least one of a luminance signal value, a color difference signal value, a luminance signal variance value, and a color difference signal variance value.
を更に有する請求項1に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 1, wherein the image quality improvement unit further includes at least one of a quantization scale control unit, an intra prediction mode control unit, and a prefilter.
前記イントラ予測モードコントロール手段は、前記保護領域に対し、前記保護レベル設定手段が設定した前記保護レベルに応じてマクロブロックタイプの制限や予測方向の決定を行い、
前記プリフィルタは、前記保護領域に対し、高周波成分をカットする
請求項4に記載の画像処理装置。 The quantization scale control means generates a new quantization parameter for the protection area according to the protection level set by the protection level setting means,
The intra prediction mode control means performs macroblock type restriction and prediction direction determination for the protection area according to the protection level set by the protection level setting means,
The image processing apparatus according to claim 4, wherein the pre-filter cuts a high-frequency component with respect to the protection area.
を有する請求項2に記載の画像処理装置。 The image processing apparatus according to claim 2, wherein the rate reduction unit includes at least one of an orthogonal transform coefficient control unit and a macroblock type control unit.
前記マクロブロックタイプコントロール手段は、前記保護領域に対し、イントラ予測におけるマクロブロックタイプ選択時に、発生するレートが小さくなるようなマクロブロックタイプを優先的に選択する
請求項6に記載の画像処理装置。 The orthogonal transform coefficient control means removes a predetermined number of orthogonal transform coefficients having a small absolute value after orthogonal transform for the protection area,
The image processing apparatus according to claim 6, wherein the macroblock type control means preferentially selects a macroblock type that generates a smaller rate when the macroblock type is selected in intra prediction for the protection area.
前記動画像内の前記複数の領域の各々に対し、当該領域の特性に基づいて保護レベルを設定する第1の工程と、
第1の工程において設定された前記保護領域に対し、前記保護レベルに応じて前記保護領域の復号画像の画質を向上させる画質向上処理を行う第2の工程と
を有する画像処理方法。 An image processing method for compressing and encoding a moving image having regions on a plurality of images,
A first step of setting a protection level for each of the plurality of regions in the moving image based on characteristics of the region;
An image processing method comprising: a second step of performing an image quality improvement process for improving the image quality of a decoded image in the protection area in accordance with the protection level with respect to the protection area set in the first step.
前記動画像内の前記複数の領域の各々に対し、当該領域の特性に基づいて保護レベルを設定する第1の手順と、
第1の手順において設定された前記保護領域に対し、前記保護レベルに応じて前記保護領域の復号画像の画質を向上させる画質向上処理を行う第2の手順と
を前記画像処理装置に実行させるプログラム。
A program executed by an image processing apparatus that compresses and encodes a moving image having regions on a plurality of images,
A first procedure for setting a protection level for each of the plurality of regions in the moving image based on characteristics of the region;
A program for causing the image processing apparatus to execute a second procedure for performing an image quality improvement process for improving an image quality of a decoded image of the protection area according to the protection level for the protection area set in the first procedure. .
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