JPH03145392A - 動き補償フレーム間符号化・復号化方法とその符号化装置・復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、動画像信号の動き補償フレーム間符号化方法
とその符号化・復号化装置に関する。

（従来の技術） 従来の動き補償フレーム間符号化方式としては、電子情
報通信学会技術研究報告通信方式ｃｓａａ−１３３（文
献１　）　、ＩＥＥＥグローバル・テレコミュニゲイシ
ョンズ・コンファレンス１９８９年　　（ＩＥＥＥＧｌ
ｏｂ−ａｌ　Ｔｅ１ａｃｏＩｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ　Ｃ
ｏｎｆｅｒｅｎｃｅ　７９１３９＞３１゜２（文献２）
、電子情報通信学会論文誌Ｂν０１、Ｊ７１−８　ＮＯ
，８００，９２２−９３０＜文献３）等が知られている
。これら従来の動き補償では、画面をブロックに分割し
、現フレーム上のブロックに対して、前符号化フレーム
との差分の絶対値和または電力が最も小さくなるブロッ
ク位置を見つけて、フレーム間予測信号としている。ブ
ロックの位置の変移は、動ベクトル情報として受信側に
伝送される。

なおピクチャー・コーディング・シンポジウム（Ｐｉｃ
ｔｕｒｅ　Ｃｏｄｉｎｇ　５ｙｎｐｏｓｉｕ１）　１９
８７，３．１７　　（文献４）においては、予測誤差信
号の高域成分電力の低減を目的として、フレーム間差分
信号の交流成分または高域成分の電力を最小とする動ベ
クトルの検出が提案されている。

（発明が解決しようとする課題） 文献１．２．３の従来の動き補償では、フレーム間差分
の絶対値和または電力が最小となるベクトルを検出して
いるから、物体の影やフリッカ等の照明条件の変化で生
じた輝度変化に対しては、実際の移動量と一致しないベ
クトルが選択されることがあった。このような場合には
、予測誤差信号電力がまだ大きく、そのためそれを伝送
するための符号量も多くなることがあり、また動ベクト
ルが乱れているので動ベクトルの符号量も多くなること
があった０文献４の動き補償では、物体の影やフリッカ
等の照明条件の変化で輝度変化が生じても、実際の移動
量と一致するベクトルを選択することができるが、予測
誤差信号に大きな直流成分が含まれるから、それを伝送
するために符号量が多くなることがあった。

例えば、第３図（ａ）のような前符号化フレームの信号
波形が、照明条件の変化と右方向へ長さｍだけの移動に
より、現フレームでは第３図（ｂ）のような信号波形に
なった場合には、現フレーム上の点Ｐを端点とするブロ
ックと、移動前の前符号化フレーム上の点Ｑを端点とす
るブロックとの差分波形は第３図（ｅ）のようになり、
照明条件の変化分ｐ−ｑがバイアスとなって、予測誤差
信号電力が大きい０文献１．２．３の従来の動き補償で
は、前符号化フレーム上に点Ｒを端点とするブロックの
ように、現フレーム上の点Ｐを端点とするブロックとは
因果関係はないが波形的には似た波形の部分があると、
差分波形は第３図（ｄ）のようになり絶対値和または電
力が小さいので、こちらの方が選択されてしまう。文献
４の動き補償では、前符号化フレーム上の点Ｑを端点と
するブロックを予測信号として選択するので、照明条件
の変化分ｐ−ｑをバイアスとする第３図（ｅ）のような
差分波形を符号化することになる。

本発明の目的は、このような照明条件の変化で生じた輝
度変化に対しても少ない符号量で符号化できる符号化・
復号化方法およびその符号化装置・復号化装置を提供す
ることにある。

（課題を解決するための手段） 本発明の動き補償フレーム間符号化・復号化方法は、符
号化側では、前回の符号化時の局部復号化信号を画面内
で移動させた時に現時点の入力画像信号からの差信号の
交流成分絶対値和または交流成分電力が極小となる位置
を検出し、当該移動量を動ベクトルとして記録し、また
当該動ベクトルに応じて局部復号化信号を画面内で移動
させた時の入力画像信ぢからの差信号の直流値を直流分
補正値として記録し、局部復号化信号を前記動ベクトル
に応じて画面内で移動させた後に前記直流分補正値を補
正した信号をフレーム間予測信号とし、入力画（ｉ信号
からフレーム間予測信号を減算して予測誤差信号を作り
、該予測誤差信号を量子化し、量子化した予測誤差信号
を逆量子化して逆量子化信号を作り、該逆量子化信号と
前記フレーム間予測信号を加算して現フレームの局部復
号化信号を作り、復号化側では、前記符号化側で量子化
した予測誤差信号を逆量子化して復号化側の逆量子化信
号を作り、前回の復号化時の復号化信号を符号化側で検
出した動ベクトルに応じて画面内で移動させ、かつ符号
化側で検出した直流分補正値を補正して復号化側のフレ
ーム間予測信号を作り、復号化側のフレーム間予測信号
と前記復号化側の逆量子化信号とを加算して現フレーム
の復号化信号を得る構成である。

本発明の動き補償フレーム間符号化装置は、フレームメ
モリに記憶されている前回の符号化時の局・部復号化信
号を画面内で移動させた時に現時点の入力画像信号から
の差信号の交流成分絶対値和または交流成分電力が極小
となる位置を検出して当該移動量を動ベクトルとして出
力し、かつ当該動ベクトルに応じて局部復号化信号を画
面内で移動させた時の入力画像信号からの差信号の直流
値を直流分補正値として出力する動ベクトル検出手段と
、フレームメモリに記憶されている局部復号化信号を前
記動ベクトル検出手段で検出された動ベクトルに応じて
画面内で移動させた後、さらに前記動ベクトル検出手段
で検出された直流分補正値を補正してフレーム間予測信
号を作るフレーム間予測手段と、入力画像信号から前記
フレーム間予測信号を減算して予測誤差信号を得る減算
器と、該予測誤差信号を量子化する量子化器と、該量子
化器の出力信号を逆量子化する逆量子化器と、該逆量子
化器の出力信号と前記フレーム間予測信号とを加算して
現フレームの局部復号化信号を得る加算器と、該局部復
号化信号を記憶するフレームメモリとを備える。

本発明の動き補償フレーム間復号化装置は、量子化され
た予測誤差信号を逆量子化する逆量子化器と、フレーム
メモリに記憶されている前回の復号化時の復号化信号を
外部から入力される動ベクトルに応じて画面内で移動さ
せた後、外部から入力される直流分補正値を補正してフ
レーム間予測信号を作るフレーム間予測器と、前記逆量
子化器の出力信号とフレーム間予測信号とを加算して現
フレームの復号化信号を得る加算器と、該復号化信号を
記憶するフレームメモリとを備える。

（作用） 本発明の動き補償では、位置の移動に加えて直流分の補
正を施してフレーム間予測を行う。直流分を除いたフレ
ーム間差分の絶対値和または電力が最も小さくなる動ベ
クトルを求めれば、照明条件の変化で生じた輝度変化は
直流変化分として除去されるので、照明条件の変化で生
じた輝度変化に影響されずに、本来の動きに応じた動ベ
クトルを検出でき、さらに直流変化分を補正して予測信
号を作っているので予測誤差信号電力を小さくできる０
例えば第３図の場合では、現フレーム上の点Ｐを端点と
するブロックに対して、その元の波形である前符号化フ
レーム上の点Ｑを端点とするブロックを選択すれば、直
流分を除いた差分波形は第３図（ｃ）のようになり、第
３図（ｄ）の従来の動き補償による差分波形より電力が
小さい。

（実施例） 第１図は、本発明の符号化装置・復号化装置の実施例を
示す図であり、第１図＜ａ）は符号化側、第１図（ｂ）
は復号化側を示している。

第１図（ａ）で、動ベクトル検出器１５０は、フレーム
メモリ１４０に記憶されている前回の符号化時の局部復
号化信号を画面内で移動させた時に、端子１００より入
力される現フレームの入力画像信号からの差信号の交流
成分絶対値和または交流成分電力が極小となる位置を検
出し、検出された動ベクトルを端子１５３に、またその
動ベクトルの時の入力画像信号と局部復号化信号との差
信号の直流値を直流分補正値として端子１５４に出力す
る。可変遅延器１５１は、フレームメモリ１４０に記憶
されている局部復号化信号を、動ベクトル検出器１５０
で検出された同ベクトルに応じて位置補正し、さらに直
流分補正器１５２は、動ベクトル検出器１５０で検出さ
れた直流分補正値を補正してフレーム間予測信号を作成
する６減算器１１０は、端子１００より入力される現フ
レームの入力画像信号から、直流分加算器１５２より出
力されるフレーム間予測信号を減算する。量子化器１２
０は、減算器１１０の出力信号を凰子化し、符号化画像
信号として端子１６０に出力する。逆量子化器１２１は
、量子化器１２０の出力信号を逆量子化し、加算器１３
０は、逆量子化器１２１の出力信号と、直流分補正器１
５２より出力されるフレーム間予測信号を加算し、現フ
レームの局部復号化信号を作成する。フレームメモリ１
４０は、加算器１３０で得られた局部復号化信号を記憶
する。

第１図（ｂ）で、逆量子化器２１０は、端子２００より
入力される符号化画像信号を逆量子化する。可変遅延器
２４１は、フレームメモリ２３０に記憶されている前回
の復号化時の復号化信号を、端子２４４より入力される
動ベクトルに応じて位置補正し、さらに直流分補正器２
４２は、端子２４３より入力される直流分補正値を補正
してフレーム間予測信号を作成する。加算器２２０は、
逆量子化器２１０の出力信号と直流分補正器２４２の出
力信号を加算して現フレーム信号を復号化し、端子２５
０に出力する。フレームメモリ２３０は、加算器２２０
で得られた現フレームの復号化信号を記憶する。

動ベクトル検出器１５０では、動ベクトルを検出するに
際して、各試行ベクトルに対して予測誤差信号から直流
分を削除した後、絶対値和か電力を比較して値が極小と
なる試行ベクトルを動ベクトルとして選択すればよく、
この試行ベクトルに対する予測誤差信号の直流値が直流
分補正値である。

第２図は、動ベクトル検出器１５０の実施例を示す図で
ある０図において、現フレームの入力画像信号は端子３
０１より入力され、メモリ３１０に１ブロック分記憶さ
れる。また前符号化フレームの局部復号化信号は端子３
０２より入力され、区科ベクトルによる位置の移動に対
処できるだけの量がメモリ３２０に記憶される。メモリ
３７０は、試行ベクトルのメモリで、試行ベクトルに応
じて、メモリ３２０に記憶されている前フレーム信号は
、位置をずらして読み出される。減算器３３０は、メモ
リ３１０より読み出された現フレーム信号から、メモリ
３２０より読み出された前フレーム信号を減算する。減
算器３３０の出力信号は、直流分除去回路３４０で直流
分が除去された後、積算器３５０で絶対値和または電力
が計算される。最小値検出回路３６０は、積算器３５０
で計算された積算値の内、最小の値となる試行ベクトル
を検出する。セレクタ３８０は、最小値検出回路３６０
で検出された積算値最小試行ベクトルの番号に応じて、
試行ベクトルメモリ３７０より積算値最少試行ベクトル
を読み出して、動ベクトルとして端子３０４に出力し、
また積算ｇｉ最小試行ベクトルの時に直流分除去回路３
４０で除去された直流値を、直流分補正値として端子３
０３に出力する。

文′献２の方式に本発明を適用する場合には、量子化器
１２０の前に直交変換器を、逆量子化器１２１と２１０
の後に逆直交変換器を挿入すればよい。

（発明の効果） 本発明の動き補償と文献１．２．３の従来方法とを比較
すると、照明条件の変化で生じた輝度変化に対しては、
予測誤差信号は本発明では第３図（ｃ）となり、従来の
方法では同図（ｄ）のようになり、本発明の方が予測誤
差信号電力が小さく、少ない符号量で符号化できる。ま
た動ベクトルも、照明条件の変化で生じた輝度変化に影
菅されずに検出できるので、本来の動きに合った、乱れ
の少ない動ベクトルを検出でき、動ベクトルを符号化す
る時に、ベクトルの乱れにより余計な符号量を生じるこ
とがない。本発明では、直流分補正値を伝送しなければ
ならないが、ブロックあたり一つの値であるので、符号
量の増加は少なく、予測誤差信号の符号量の減少が大き
いので、全体として符号量を少なくできる。

また本発明と文献４の動き補償とを比較すると照明条件
の変化による輝度変化に拘らず同じ動ベクトルを検出し
たとしても、予測誤差信号は本発明では第３図（Ｃ）と
なり、従来の方法では同図（ｅ）のようになり、文献４
の動き補償では直流分を含んだ予測誤差信号を符号化し
なければならない０文献４では予測誤差信号の符号化方
法については言及がないが、文献１．２．３の何れかの
符号化方法を用いるとすると、何れの方法でも動き補償
のブロックをさらにいくつかのサブブロックに分割して
予測誤差信号を符号化しているので、予測誤差信号に直
流分が含まれている場合には、サブブロックの数だけ直
流分が符号化されることになる。これに対して、本発明
では直流分補正値を動き補償のブロックあたり一つだけ
送るから符号量が少ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の装置を示すブロック図、第
２図は動ベクトル検出器の一具体例を示す７０７２図、
第３図は本発明の原理を示す図である。 図において、１００は画像入力端子、１１０は減算器、
１２０は量子化器、１２１は逆量子化器、１３０は加算
器、１４０はフレームメモリ、１５０動ベクトル検出器
、１５１は可変遅延器、１５２は直流分補正器、１５３
は動ベクトル情報出力端子、１５４は直流分補正情報出
力端子、１６０は符号化画像出力端子、２００は符号化
画像入力端子、２１０は逆量子化器、２２０は加算器、
２３０はフレームメモリ、２４０は可変遅延器、２４２
は直流分補正器、２４３は直流分補正情報入力端子、２
４４は動ベクトル情報入力端子である。 （（１）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）符号化側では、前回の符号化時の局部復号化信号
   を画面内で移動させた時に現時点の入力画像信号からの
   差信号の交流成分絶対値和または交流成分電力が極小と
   なる位置を検出し、当該移動量を動ベクトルとして記録
   し、また当該動ベクトルに応じて局部復号化信号を画面
   内で移動させた時の入力画像信号からの差信号の直流値
   を直流分補正値として記録し、局部復号化信号を前記動
   ベクトルに応じて画面内で移動させた後に前記直流分補
   正値を補正した信号をフレーム間予測信号とし、入力画
   像信号からフレーム間予測信号を減算して予測誤差信号
   を作り、該予測誤差信号を量子化し、量子化した予測誤
   差信号を逆量子化して逆量子化信号を作り、該逆量子化
   信号と前記フレーム間予測信号を加算して現フレームの
   局部復号化信号を作り、 復号化側では、前記符号化側で量子化した予測誤差信号
   を逆量子化して復号化側の逆量子化信号を作り、前回の
   復号化時の復号化信号を符号化側で検出した動ベクトル
   に応じて画面内で移動させ、かつ符号化側で検出した直
   流分補正値を補正して復号化側のフレーム間予測信号を
   作り、復号化側のフレーム間予測信号と前記復号化側の
   逆量子化信号とを加算して現フレームの復号化信号を得
   ることを特徴とする動画像信号の動き補償フレーム間符
   号化・復号化方法。
2. （２）フレームメモリに記憶されている前回の符号化時
   の局部復号化信号を画面内で移動させた時に現時点の入
   力画像信号からの差信号の交流成分絶対値和または交流
   成分電力が極小となる位置を検出して、当該移動量を動
   ベクトルとして出力し、かつ当該動ベクトルに応じて局
   部復号化信号を画面内で移動させた時の入力画像信号か
   らの差信号の直流値を直流分補正値として出力する動ベ
   クトル検出手段と、フレームメモリに記憶されている局
   部復号化信号を前記動ベクトル検出手段で検出された動
   ベクトルに応じて画面内で移動させた後、さらに該動ベ
   クトル検出手段で検出された直流分補正値を補正してフ
   レーム間予測信号を作るフレーム間予測手段と、入力画
   像信号から前記フレーム間予測信号を減算して予測誤差
   信号を得る減算器と、該予測誤差信号を量子化する量子
   化器と、該量子化器の出力信号を逆量子化する逆量子化
   器と、該逆量子化器の出力信号と前記フレーム間予測信
   号とを加算して現フレームの局部復号化信号を得る加算
   器と、該局部復号化信号を記憶するフレームメモリとか
   らなることを特徴とする動画像信号の動き補償フレーム
   間符号化装置。
3. （３）量子化された予測誤差信号を逆量子化する逆量子
   化器と、フレームメモリに記憶されている前回の復号化
   時の復号化信号を外部から入力される動ベクトルに応じ
   て画面内で移動させた後、外部から入力される直流分補
   正値を補正してフレーム間予測信号を作るフレーム間予
   測器と、前記逆量子化器の出力信号と前記フレーム間予
   測信号とを加算して現フレームの復号化信号を得る加算
   器と、該復号化信号を記憶するフレームメモリとからな
   ることを特徴とする動画像信号の動き補償フレーム間復
   号化装置。