(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも一つの動く物体（２００）を有する映像のビデオ信号をコーディングする装置（１００）であって、
前記ビデオ信号が、以前フレーム（Ｆ（Ｎ−１））、現在フレーム（Ｆ（Ｎ））および次のフレーム（Ｆ（Ｎ＋１））を含む一連のビデオフレーム（Ｆ（Ｎ−１），Ｆ（Ｎ），Ｆ（Ｎ＋１））から構成され、各々のビデオフレーム（Ｆ（Ｎ−１）；Ｆ（Ｎ）；Ｆ（Ｎ＋１））が複数個のコーディングブロックに分けられ、
前記少なくとも１つの動く物体を有する映像のビデオ信号に対して、前記ビデオフレームのコーディングブロックを、イントラコーディングと非イントラコーディングのうちの一つを分散に基づいて選択してコーディングする装置において、
前記コーディングする装置が、
ａ）現在フレーム（Ｆ（Ｎ））と以前フレーム（Ｆ（Ｎ−１））の差である現在フレーム差（ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ））と、現在フレーム（Ｆ（Ｎ））と次のフレーム（Ｆ（Ｎ＋１））の差である次のフレームの差（ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１））を決定する手段（３１０）と、
ｂ）前記現在フレーム差（ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ））と前記次のフレーム差（ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１））との排他的論理和（Ａ１，Ａ２）と、前記現在フレーム差（ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ））との共通する部分としてアンカバードエリアを認識する手段（３５０）を備えてなり、
前記装置がさらに、
現在ビデオフレームの前記コーディングブロックが前記アンカバードエリアを含むばあい、前記分散に基づいてイントラコーディングと非イントラコーディングのうちの一つを選択された結果に関係なく、前記コーディングブロックにイントラコーディングが適用されるようにする手段を含む
ことを特徴とするディジタルビデオ信号コーディングシステム。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明はディジタルビデオ信号コーディングシステムに関する。さらに詳しくは、ディジタルビデオ信号のイメージデータブロックのコーディングモードを正確に決定する装置を含むコーディングシステムに関する。
【０００２】
【従来の技術および発明が解決しようとする課題】
高品位テレビジョンおよび画像会議システム、ビデオ電話機などのディジタルビデオ信号コーディング応用分野において、ビデオ信号はディジタルのかたちにデータ化されて伝送される。多数のビデオフレームを含むビデオ信号がディジタルデータとして表現されるばあい、ビデオフレームが“画素（ｐｉｘｅｌ）”と呼ばれる多数のディジタルデータ要素で定義されるので、多量のディジタルデータが発生することになる。したがって、制限された周波数帯域幅が通常、伝送チャネルを通じてかかる多量のディジタルデータを伝送するためには、伝送するデータの量を低減するビデオ信号コーディングシステムの使用が必要となる。
【０００３】
ディジタルビデオ信号は、フレーム内部とフレームとのあいだの相関関係が大きいので、画質に深刻な影響を与えることなく圧縮されうる。このようなビデオ信号の特徴によって、統計的コーディング方法を含むハイブリッドコーディング方法というコーディング方法がビデオ信号のコーディング方法として適用される。
【０００４】
ハイブリッドコーディング方法は、離散コサイン変換（ＤＣＴ）とＤＣＴ変換係数の量子化、可変長さコーディング（ＶＬＣ）過程を含むイントラコーディング（Ｉｎｔｒａ  Ｃｏｄｉｎｇ）と動き補正された差分パルス符号変調（ＤＰＣＭ）およびＤＣＴ、量子化、ＶＬＣを含む非イントラコーディングを適応的に行う。コーディングのため、入力ビデオフレームはマクロブロック（ＭＢ）と呼ばれる多数のコーディングブロックに分けられる。
【０００５】
動き補正されたＤＰＣＭは隣接したフレームなどのあいだの相関関係を減らすためのコーディング方法であって、現在フレームを以前フレームからの動きを通じて推定し、現在フレームとこの推定値とを求める。この差は変位フレーム差（ｄｉｓｐｌａｃｅｄ  ｆｒａｍｅ  ｄｉｆｆｅｒｅｎｃｅ；ＤＦＤ）信号と呼ばれる。コーディングモード決定は、現在フレームとＤＦＤ信号の分散を比較して、分散が大きい方にＤＣＴ、量子化、ＶＬＣを適用する方法により行われる。通常、イントラコーディングになったＭＢより非イントラコーディングになったＭＢのコーディングされたばあい、その結果、データの長さが短く、画質は非イントラコーディングになったＭＢのものの方がよりわるい。
【０００６】
ビデオ信号において、画面は動きの有無によって、大きくは動く物体と下絵とに分けられる。動く物体が下絵を動かすときには、動く物体の裏で新しい物体が現れる。新たに現れたエリアに対しては動き測定をしえないので、この新たに現れたエリアなどのコーディングモードは、イントラコーディングにならなければならない。しかし、分散に基づいたコーディングモード決定方法は、しばしばかかる新たに現れたエリアのコーディング方法を非イントラコーディングと決定する不都合があった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は新たに現れたエリアのコーディングモードを適切に制御するディジタルビデオ信号のコーディングシステムを提供することである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
本発明のディジタルビデオ信号コーディングシステムは、少なくとも一つの動く物体（２００）を有する映像のビデオ信号をコーディングする装置（１００）であって、
前記ビデオ信号が、以前フレーム（Ｆ（Ｎ−１））、現在フレーム（Ｆ（Ｎ））および次のフレーム（Ｆ（Ｎ＋１））を含む一連のビデオフレーム（Ｆ（Ｎ−１），Ｆ（Ｎ），Ｆ（Ｎ＋１））から構成され、各々のビデオフレーム（Ｆ（Ｎ−１）；Ｆ（Ｎ）；Ｆ（Ｎ＋１））が複数個のコーディングブロックに分けられ、
前記少なくとも１つの動く物体を有する映像のビデオ信号に対して、前記ビデオフレームのコーディングブロックを、イントラコーディングと非イントラコーディングのうちの一つを分散に基づいて選択してコーディングする装置において、
前記コーディングする装置が、
ａ）現在フレーム（Ｆ（Ｎ））と以前フレーム（Ｆ（Ｎ−１））の差である現在フレーム差（ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ））と、現在フレーム（Ｆ（Ｎ））と次のフレーム（Ｆ（Ｎ＋１））の差である次のフレームの差（ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１））を決定する手段（３１０）と、
ｂ）前記現在フレーム差（ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ））と前記次のフレーム差（ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１））との排他的論理和（Ａ１，Ａ２）と、前記現在フレーム差（ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ））との共通する部分としてアンカバードエリアを認識する手段（３５０）を備えてなり、
前記装置がさらに、
現在ビデオフレームの前記コーディングブロックが前記アンカバードエリアを含むばあい、前記分散に基づいてイントラコーディングと非イントラコーディングのうちの一つを選択された結果に関係なく、前記コーディングブロックにイントラコーディングが適用されるようにする手段を含む
ことを特徴としている。
【０００９】
【実施例】
映像で新たに現れたエリアへのコーディングモードを正確に決定しようとすれば、そのエリアへの領域区分が必要である。
【００１０】
ビデオ信号の一つの画面で下絵が停止されているばあい、言い替えれば、下絵が動かないばあいには、フレーム差信号を用いる本発明による方法により新たに現れたエリアに対する領域分割を行いうる。本発明はフレーム差信号を用いるアンカバードエリアに対するエリア分け方法を提供し、これによりアンカバードエリアのコーディングモードを正確に決定するディジタル信号コーディングシステムを提供する。ここで、アンカバードエリアとは、停止した下絵の映像で動く物体の裏で新たに現れた部分をいう。また、アンカバードエリアおよびフレーム差信号に関しては「モーション  コンペンセイティング  フィールド  インターポレイション  ユージング  ハイアラーキャリー  ストラクチャード  ディスプレースメント  エスティメータ（Ｍｏｔｉｏｎ  Ｃｏｍｐｅｎｓａｔｉｎｇ  Ｆｉｅｌｄ  Ｉｎｔｅｒｐｏｌａｔｉｏｎ  ｕｓｉｎｇ  Ｈｉｅｒａｒｃｈｉｃａｌｌｙ  Ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ  Ｄｉｓｐｌａｃｅｍｅｎｔ  Ｅｓｔｉｍａｔｏｒ）」，シグナル  プロセシング（Ｓｉｇｎａｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ）１１，３８７〜４０４頁（１９８６））を参照すればよい。
【００１１】
ディジタルビデオ信号のコーディングにおいて、現在フレーム（すなわち、あとでコーディングされるフレーム）におけるアンカバードエリアのコーディングモードはイントラコーディングにならなければならない。
【００１２】
図１には、本発明の好ましい実施例にかかわるディジタルビデオ信号コーディングシステム１００が示されている。入力ディジタルビデオ信号はＭＢなどに分けられて、コーディング制御器１０５に入力される。コーディング制御器１０５は本発明のエリア分け方法によって入力ＭＢに対するアンカバードエリアマップを作成してコーディングモード制御器１１５に伝達する。アンカバードエリアマップは入力ＭＢの各画素などがアンカバードエリアに属するかを指すデータである。また、コーディング制御器は入力ＭＢを信号結合器１１０とコーディングモード制御器１１５、動き推定器１５０に伝達する。
【００１３】
コーディングモード決定器（図示せず）は、前述した分散による方法により、入力ＭＢのコーディングモードを決める。この決定により、信号結合器１１５は入力ＭＢのコーディングモードが非イントラコーディングであれば、コーディング制御器１０５から伝達された入力ＭＢと動き補償器１５５により提供された推定ブロックデータの差（すなわち、ＤＦＤブロック）をコーディングモード制御器１１５に提供する。入力ＭＢのコーディングモードがイントラコーディングであれば、信号結合器１１０はコーディング制御器１０５から伝達された入力ＭＢをそのままコーディングモード制御器１１５に伝達する。コーディングモード制御器１１５は、コーディング制御器１０５から伝達された入力ＭＢに対するアンカバードエリアに対するマップを調査して、もし、入力ＭＢがアンカバードエリアを含んでいると判断されると、入力ＭＢをＤＣＴ処理器１２０に伝達する。このばあい、コーディングモード決定器の入力ＭＢに対するコーディングモードは無視され、入力ＭＢのコーディングモードは、イントラコーディングとなる。入力ＭＢがアンカバードエリアを含んでいないと判断されれば、コーディングモード制御器１１５は信号結合器１１０から伝達されたデータをそのままＤＣＴ処理器１２０に伝達する。このばあい、入力ＭＢのコーディングモードはコーディングモード決定器が決めるそのままで保持される。
【００１４】
コーディングモード制御器１１５により選択されたデータは、ＤＣＴ処理器１２０により変換係数に変わり、この変換係数は量子化器１２５に伝達されて量子化される。量子化された変換係数は可変長さコーディングシステム１３０に伝達されて、ＶＬＣされたのち伝送バッファ（図示せず）に伝達される。
【００１５】
一方、量子化された変換係数は逆量子化器（Ｉｎｖｅｒｓｅ  Ｑｕａｎｔｉｚｅｒ；ＩＱ）１３５と逆ＤＣＴ処理器１４０により復号化され、そうしたデータは信号結合器１４５に伝達される。信号結合器１４５は入力ＭＢのコーディングモードが非イントラコーディングであれば、動き補償器１５５から伝達された推定ブロックとＩＤＣＴ１４０から伝達された復号化されたデータとを加えて、フレームメモリ１６０に格納する。入力ＭＢのコーディングモードがイントラコーディングであれば、信号結合器１４５はＩＤＣＴ１４０から伝達された信号をそのまま通過させて、フレームメモリ１６０に格納する。信号結合器１４５を通じてフレームメモリ１６０に格納されたデータは、現在フレームの復号化されたフレームを構成し、動き補償されたＤＰＣＭで後のフレーム（即ち、現在フレームの直ぐ後にコーディングされるフレーム）を推定するために用いられる。
【００１６】
動き推定器１５０はフレームメモリ１６０に格納された以前フレームからコーディング制御器１０５の出力端１０６から伝達された現在フレームへの入力ＭＢに対して動き推定を行い、動き推定の結果を動き補償器１５５に伝達する。動き補償器１５５は動き推定器１５０から伝達された動き推定結果を通じて、推定ブロックをフレームメモリ１６０から抜けて信号結合器１１０および１４５に伝達する。
【００１７】
図２には、図１のコーディング制御器１０５で行われるアンカバードエリアに対するエリア分け方法が示されている。ここで、Ｆ（Ｎ＋１）およびＦ（Ｎ）、Ｆ（Ｎ−１）は各々次のフレームおよび現在フレーム、以前フレームを指し、動く物体２００が以前フレームＦ（Ｎ−１）から次のＦ（Ｎ＋１）まで動いている。Ａ１は動く物体２００により次のフレームＦ（Ｎ＋１）ではなくなる現在フレームＦ（Ｎ）のエリアを指す。Ａ２は現在フレームＦ（Ｎ）のアンカバードエリアを指す。ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１）は現在フレームＦ（Ｎ）と次のフレームＦ（Ｎ＋１）のフレームの差を指し、ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ）は現在フレームＦ（Ｎ）と以前フレームＦ（Ｎ−１）とのフレーム差を指す。ＸＯＲ［ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ），ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１）］はＦＤ（Ｎ−１，Ｎ）とＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１）に対する排他的な論理和演算を意味する。ＡＮＤ｛ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ），ＸＯＲ［ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ），ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１）］｝は、ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ）とＸＯＲ［ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ），ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１）］に対する論理乗演算を意味する。
【００１８】
ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１）は動く物体２００により現在フレームＦ（Ｎ）と次のＦ（Ｎ＋１）の変化されたエリアを指す。ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ）は動く物体２００が（Ｎ−１）番目のフレームとＮ番目のフレームで占めるエリアを指し、Ｎ番目のフレームのアンカバードエリアＡ２を含んでいる。
【００１９】
ＸＯＲ［ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ），ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１）］は、ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ）とＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１）から動く物体２００がＮ番目のフレームで占めるエリアを除去する。ＸＯＲ［ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ），ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１）］の結果、残りの部分はＡ１とＡ２である。アンカバードエリアＡ２は、ＸＯＲ［ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ），ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１）］とＦＤ（Ｎ−１，Ｎ）との論理乗演算であるＡＮＤ｛ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ），ＸＯＲ［ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ），ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１）］｝を通じて抽出される。
【００２０】
図３には、図１に示されたコーディング制御器１０５の内部構造が示されている。コーディング制御器１０５は図２で説明された本発明のエリア検出方法によってカバードおよびアンカバードエリアに対するエリア検出を行う。ＭＢなどに分けられた入力ディジタルビデオ信号は、ＦＤＬ（フレームディレー）３０５に入力される。図２と関連して説明するために、ＦＤＬ３０５に図２での次のフレームＦ（Ｎ＋１）が入力されたとする。
【００２１】
ＦＤＬ３０５はＭＢを一つのフレームの期間のあいだ遅延させて、この信号（すなわち、現在フレームＦ（Ｎ））を信号結合器１１０およびコーディングモード制御器１１５、動き推定器１５０に伝達する。ＦＤ計算機３１０は入力ＭＢとＦＤＬ３０５により遅延された一つのフレーム以前のＭＢのあいだのフレーム差値（すなわち、ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１））を求めて、ＦＤＬ３２０およびＸＯＲゲート３３０に伝達する。ＦＤＬ３２０は入力されたフレーム差値を一つのフレーム期間のあいだ遅延させて、この値ＦＤＬ（Ｎ−１，Ｎ）をＸＯＲゲート３３０およびＡＮＤ３５０に伝達する。
【００２２】
ＸＯＲゲート３３０はＦＤ計算機３１０とＦＤＬ３２０から出力されるフレーム差信号などに対する排他的な論理和演算を行い、その演算結果、（すなわち、ＸＯＲ［ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ），ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１）］）をＡＮＤゲート３５０に伝達する。ＡＮＤゲート３５０はＦＤＬ３２０からのフレーム差信号とＸＯＲゲート３３０の演算結果に対して論理乗演算を行って、この値（すなわち、ＡＮＤ｛ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ），ＸＯＲ［ＦＤ（Ｎ−１，Ｎ），ＦＤ（Ｎ，Ｎ＋１）］｝）を入力ＭＢへのアンカバードエリアマップ入力としてコーディングモード制御器１１５に伝達する。
【００２３】
図４には、図１に示されたコーディングモード制御器１１５の内部ブロックが示されている。コーディングモード決定器４１０は図１のコーディング制御器１０５が伝達したアンカバードエリアマップを用いて入力ＭＢがアンカバードエリアを含むかどうかを判断する。判断方法の一例は入力ＭＢの画素などのうち、アンカバードエリアに属する画素の数を数え、その数がすでに定められた数を超すと、入力ＭＢのコーディングモードをイントラモードにすることである。
【００２４】
コーディングモード決定器４１０により入力ＭＢがアンカバードエリアを含んでいると判断されれば、モード制御スイッチ４２０は、図１のコーディング制御器１０５から伝達された入力ＭＢをＤＣＴ処理器２２０に伝達する。コーディングモード決定器４１０により入力ＭＢがアンカバードエリアを含んでいないと判断されれば、モード制御スイッチ４２０は図１の信号結合器１１０から伝達されたデータブロックをＤＣＴ処理器１２０に伝達する。
【００２５】
本発明は特定の実施例に対して説明されたが、本発明の範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなしうるであろう。
【００２６】
【発明の効果】
本発明によれば、停止した下絵の映像でアンカバードエリアのコーディングモードを正確に決めることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施例にかかわるディジタルビデオ信号コーディングシステムのブロック図である。
【図２】本発明によるカバードおよびアンカバードエリアへのエリア分け方法である。
【図３】図１に示したコーディング制御器１０５の内部ブロック図である。
【図４】図１に示したコーディングモード制御器１１５の内部ブロック図である。
【符号の説明】
１００  ディジタルビデオ信号コーディングシステム
１０５  コーディング制御器
１０６、１０７、１０９、１１２  信号ライン
１１０  信号結合器
１１５  コーディングモード制御器
１２０  ＤＣＴ処理器
１２５  量子化器
１３０  可変長さコーディングシステム
１５０  動き推定器
１５５  動き補償器
１６０  フレームメモリ
３０５、３２０  ＦＤＬ
３１０  ＦＤ計算機
４２０  モード制御スイッチ
【図１】
0003717956.tif 000002
【図２】
0003717956.tif 000003
【図３】
0003717956.tif 000004
【図４】
0003717956.tif 000005