(57)【要約】【課題】  従来よりも非常に少ない符号化計算量を有する動画像圧縮符号化方式、すなわち、符号化器におけるフレーム間動き補償予測必要としないフレーム間符号・復号化技術を提供する。【解決手段】  動画像を構成するフレームを入力してマクロブロックベクトルを生成する手段と、線形誤り制御符号の検査行列を用いて、前記マクロブロックベクトルをシンドロームベクトルに変換する手段と、シンドロームベクトルに対する圧縮符号化手段、を備える動画像圧縮符号化装置。【選択図】          図１６
2006217363.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
動画像を構成するフレームを入力してマクロブロックベクトルを生成する手段と、
線形誤り制御符号の検査行列を用いて、前記マクロブロックベクトルをシンドロームベクトルに変換する手段と、
を備える動画像圧縮符号化装置。
【請求項２】
前記線形誤り制御符号の検査行列が、低密度パリティ検査符号の検査行列である、請求項１に記載の動画像圧縮符号化装置。
【請求項３】
前記低密度パリティ検査符号の検査行列を用いてマクロブロックベクトルをシンドロームベクトルに変換する手段が、２元低密度パリティ検査符号の検査行列
2006217363.tif 000184
を用いて、マクロブロックベクトル
2006217363.tif 000185
から
2006217363.tif 000186
で与えられる関係式により、シンドロームベクトル
2006217363.tif 000187
を生成する手段である、請求項２に記載の動画像圧縮符号化装置。ここで、
2006217363.tif 000188
はパリティ検査行列Ｈの第ｉ行、第ｊ列の要素を意味し、
2006217363.tif 000189
はマクロブロックを意味し、
2006217363.tif 000190
はシンドロームブロックを意味し、Σはマクロブロックの各要素ごとの和をとることを意味する。
【請求項４】
前記動画像を構成するフレームを入力してマクロブロックベクトルを生成する手段が、フレームをσ×σピクセルの大きさを有するＮ個のマクロブロックに分割し、これらのマクロブロックを要素とするマクロブロックベクトル
2006217363.tif 000191
を生成する手段である、
以上の請求項のいずれかに記載の動画像圧縮符号化装置。ここで、
2006217363.tif 000192
はマクロブロックを意味する。
【請求項５】
前記シンドロームベクトルに対する圧縮符号化手段、
を更に備える、以上の請求項のいずれかに記載の動画像圧縮符号化装置。
【請求項６】
前記シンドロームベクトルに対する圧縮符号化手段が、シンドロームベクトル
2006217363.tif 000193
に対し所定の非可逆圧縮法または可逆圧縮法を適用することにより、圧縮されたシンドロームベクトルを生成する手段である、
請求項５に記載の動画像圧縮符号化装置。ここで、
2006217363.tif 000194
はシンドロームブロックを意味する。
【請求項７】
前記前記シンドロームベクトルに対する圧縮符号化手段に、直交変換、量子化、ランレングス符号化、エントロピー符号化、の少なくとも１つ或いはこれらの任意の組み合せが含まれる、請求項５に記載の動画像圧縮符号化装置。
【請求項８】
請求項１ないし４の装置で生成されたシンドロームベクトルを入力する手段と、
処理対象フレームの予測画像を生成する手段と、
予測画像のマクロブロックベクトルを生成する手段と、
シンドロームベクトルとマクロブロックベクトルからBelief Propagation （ＢＰ）アルゴリズム入力ベクトルを生成する手段と、
ＢＰアルゴリズム入力ベクトルを用いてフレームの伸長画像を生成する手段、
を備える圧縮データ伸長装置。
【請求項９】
請求項５ないし７に記載の装置で生成された、圧縮されたシンドロームベクトルを入力して伸長する手段と、
処理対象フレームの予測画像を生成する手段と、
予測画像のマクロブロックベクトルを生成する手段と、
シンドロームベクトルとマクロブロックベクトルからBelief Propagation （ＢＰ）アルゴリズム入力ベクトルを生成する手段と、
ＢＰアルゴリズム入力ベクトルを用いてフレームの伸長画像を生成する手段、
を備える圧縮データ伸長装置。
【請求項１０】
前記圧縮されたシンドロームベクトルを入力して伸長する手段が、請求項５ないし７に記載の装置により圧縮されたシンドロームベクトルに対し、圧縮装置に対応した所定の伸長手順を適用することにより伸長後のシンドロームベクトル
2006217363.tif 000195
を生成する手段である、
請求項９に記載の圧縮データ伸長装置。ここで、
2006217363.tif 000196
は伸長後のシンドロームブロックを意味する。
【請求項１１】
前記処理対象フレームの予測画像を生成する手段が、処理対象のフレームの前方及び後方に存在する、フレーム内符号化圧縮されたフレームから、動き予測を用いて処理対象フレームの予測画像を生成する手段であり、
前記予測画像のマクロブロックベクトルを生成する手段が、予測画像をσ×σピクセルの大きさを有するＮ個のマクロブロックに分割し、これらのマクロブロックを要素とするマクロブロックベクトル
2006217363.tif 000197
を構成する手段であり、
前記シンドロームベクトルとマクロブロックベクトルからBelief Propagation（ＢＰ）アルゴリズム入力ベクトルを生成する手段が、マクロブロック
2006217363.tif 000198
及びシンドロームブロック
2006217363.tif 000199
を入力し、すべての
2006217363.tif 000200
に対して２種のＢＰアルゴリズム入力ベクトル
2006217363.tif 000201
及び
2006217363.tif 000202
を生成する手段であり、
前記ＢＰアルゴリズム入力ベクトルを用いてフレームの伸長画像を生成する手段が、２種のＢＰアルゴリズム入力ベクトル
2006217363.tif 000203
及び
2006217363.tif 000204
を入力し、圧縮装置で用いた低密度パリティ検査符号の検査行列
2006217363.tif 000205
を表現する二部グラフ上のそれぞれの枝
2006217363.tif 000206
に、
2006217363.tif 000207
の修正値に対する２種の離散確率分布
2006217363.tif 000208
及び
2006217363.tif 000209
を割り当て、確率分布
2006217363.tif 000210
をベクトル
2006217363.tif 000211
の値に基づいて初期化した後、すべての
2006217363.tif 000212
に対して
2006217363.tif 000213
を満足するようにＢＰアルゴリズムに基づいて確率分布
2006217363.tif 000214
及び
2006217363.tif 000215
を繰り返して更新することにより、圧縮前の正しい画素値
2006217363.tif 000216
に近い値を有する伸長後の画素値
2006217363.tif 000217
を生成する手段である、
請求項８ないし１０に記載の圧縮データ伸長装置。ここで、
2006217363.tif 000218
は予測画像のマクロブロックを意味し、
2006217363.tif 000219
はマクロブロック
2006217363.tif 000220
の第
2006217363.tif 000221
行、第
2006217363.tif 000222
列の要素を意味し、
2006217363.tif 000223
は伸長後のシンドロームブロックを意味し、
2006217363.tif 000224
はシンドロームブロック
2006217363.tif 000225
の第
2006217363.tif 000226
行、第
2006217363.tif 000227
列の要素を意味し、
2006217363.tif 000228
は検査行列Ｈの第ｉ行、第ｊ列の要素を意味し、Σは整数値の和をとることを意味する。
【請求項１２】
動画像を構成するフレームを入力してマクロブロックベクトルを生成する手段と、
線形誤り制御符号の検査行列を用いて、前記マクロブロックベクトルをシンドロームベクトルに変換する手段と、
上記シンドロームベクトルを入力する手段と、
処理対象フレームの予測画像を生成する手段と、
予測画像のマクロブロックベクトルを生成する手段と、
シンドロームベクトルとマクロブロックベクトルからBelief Propagation （ＢＰ）アルゴリズム入力ベクトルを生成する手段と、
ＢＰアルゴリズム入力ベクトルを用いてフレームの伸長画像を生成する手段、
を備える動画像圧縮符号化・圧縮データ伸長システム。
【請求項１３】
請求項５ないし７に記載の動画像圧縮符号化装置のうちの一つの構成手段であるシンドロームベクトルに対する圧縮符号化手段としての、シンドロームベクトルに対する圧縮符号化装置。
【請求項１４】
コンピュータにより、以上のいずれかの請求項に記載の各手段のうち少なくとも１つの手段を実行させて、ハードウェアのみにより実現される手段との組合せにより、或いは、コンピュータのみにより実現される手段により、当該いずれかの請求項記載の装置として機能させるためのプログラム。
【請求項１５】
動画像を構成するフレームを入力してマクロブロックベクトルを生成するステップと、
線形誤り制御符号の検査行列を用いて、前記マクロブロックベクトルをシンドロームベクトルに変換するステップと、
を含む、動画像圧縮符号化方法。
【請求項１６】
請求項１５の方法で生成されたシンドロームベクトルを入力するステップと、
処理対象フレームの予測画像を生成するステップと、
予測画像のマクロブロックベクトルを生成するステップと、
シンドロームベクトルとマクロブロックベクトルからBelief Propagation （ＢＰ）アルゴリズム入力ベクトルを生成するステップと、
ＢＰアルゴリズム入力ベクトルを用いてフレームの伸長画像を生成するステップ、
を含む、圧縮データ伸長方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、画像情報圧縮・伸長技術に関し、より詳細には、誤り制御符号を用いた画像情報圧縮・伸長技術に関連する。
【背景技術】
【０００２】
動画像符号化方式においては、画像のフレーム内相関のみなくフレーム間相関を用いて情報の圧縮を行う必要がある。このために従来の動画像圧縮アルゴリズムにおいては一般に、フレームｎ−１から次のフレームｎを予測するためのフレーム間動き補償予測が必須である。フレーム間動き補償予測のためにはフレームｎ−１のマクロブロックがフレームｎ上のどの位置に移動したかを検索する必要があり、このことから、従来の動画像圧縮符号化方式は圧縮符号化のための計算量が非常に多いという問題点を有する(図１の(ａ：従来の動画像圧縮法)参照)。従来より符号化計算量削減を目的として検索アルゴリズムの改良法等が提案されているが、圧縮アルゴリズムがフレーム間動き補償予測を基にしている限り、大幅な計算量削減は非常に難しいことは明らかである(特許文献１ないし３、及び、非特許文献１)。一方、フレーム間相関を用いない圧縮方式、例えばMotionJPEG等、ではフレーム内相関のみしか考慮していないことから十分な圧縮率が得られない場合がある(特許文献４、及び、非特許文献１参照)。
【０００３】
【特許文献１】特開平１０−２００８９６
【特許文献２】特開２００４−２０８２５３
【特許文献３】特開２００４−２２１７４４
【特許文献４】特開２００２−２９０７４４
【非特許文献１】酒井善則，吉田俊之，“映像情報符号化”，オーム社，２００１．
【非特許文献２】D. J. C. Mackay, “Good Error-Correcting Codes Based on Very Sparse Matrices,” IEEE Trans. Information Theory, Vol.45, No.2, pp.399-431, 1999.
【非特許文献３】R. G. Gallager, “Low-Density Parity-Check Codes,” IRE Trans. Information Theory, Vol.8, No.1, pp.21-28, Jan. 1962.
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述のように、動画像を効率的に圧縮するためには、フレーム間相関を考慮したフレーム間符号化が必須である。フレーム間符号化方式として従来よりフレーム間動き補償予測を使用した圧縮法が一般に使用されている。しかし、フレーム間動き補償予測は本質的に非常に多くの計算量を必要とすることから、動画像の圧縮符号化器に対しては一般に高い計算能力が求められる。
【０００５】
一方、衛星等の宇宙機や小型携帯機器等においては、搭載する集積回路の消費電力や回路規模等に対し厳しい制約が存在し、従って動画像圧縮符号化回路に対しても低消費電力化、小規模化が求められている。
【０００６】
以上のことから、本発明の実施形態は従来よりも非常に少ない符号化計算量を有する動画像圧縮符号化方式、すなわち、符号化器におけるフレーム間動き補償予測必要としないフレーム間符号・復号化技術を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
本発明は、動画像を圧縮するための圧縮符号化方式と、圧縮された動画像情報を復元するための伸長方式からなる。動画像情報は２種のピクチャ、すなわちＩピクチャ及びＢピクチャより構成される。Ｉピクチャはフレーム内符号化を行うピクチャであり、従来のＪＰＥＧ等の静止画像圧縮方式に準じて圧縮及び伸長を行うことができる。Ｂピクチャはフレーム間符号化を行うピクチャであり、次に示す手順で圧縮符号化を行う(第１図の(ｂ：本発明の一実施の形態による動画像圧縮の上段(圧縮手順)）、及び、第１６図を参照)。なお、以下に示すような誤り制御符号を用いたフレーム間符号化法は従来知られていない。
つまり、誤り訂正符号は、従来誤り訂正のみのために用いられることが常識とされていたが、本発明によって、誤り訂正符号自体を動画像圧縮のための手段とした点に特徴がある。
【０００８】
Ｂピクチャは縦Ｈσピクセル横Ｗσピクセルを有する画素の集合である。それぞれの画素は｛０，１，．．．，Ｌ−１｝のＬレベルの値を取るものとする。Ｂピクチャは縦σピクセル、横σピクセルを有するマクロブロックに分割され、以下に示す行列の形式で表現する。
2006217363.tif 000003
ただし、
2006217363.tif 000004
はσ×σピクセルを有するマクロブロックであり、以下に示す行列の形式で表現する。
2006217363.tif 000005
ＢピクチャにはＮ＝Ｈ×Ｗ個のマクロブロックが存在する。このマクロブロックの数をＭ個（Ｍ＜Ｎ）に圧縮するため、以下に示す低密度パリティ検査符号の検査行列を用いる。
2006217363.tif 000006
ただし、
2006217363.tif 000007
である。上記の検査行列Ｈを用いてＢピクチャを圧縮しシンドロームベクトル
2006217363.tif 000008
を得る。ただし、シンドロームブロックＳiは以下に示す式により与えられる。
2006217363.tif 000009
ここで、
2006217363.tif 000010
であり、マクロブロックＢjの加算は画素ごとに行う。また、シンドロームブロックＳiは以下の式で表現される。
2006217363.tif 000011
シンドロームブロックＳiは少数のマクロブロックＢjの和であるから、ＪＰＥＧ等の静止画像圧縮符号化におけるマクロブロックと類似の特性を有する。従って、Ｓiに対して直交変換、量子化、ランレングス符号化及びエントロピー符号化等を適用することにより容易に圧縮可能である。
【０００９】
以上に示すように、ＢピクチャはシンドロームベクトルＳに対し直交変換、量子化、ランレングス符号化、エントロピー符号化、等を適用することにより圧縮することが可能である。
【００１０】
なお、シンドロームは誤り制御符号の復号（誤り検出・訂正）のために、復号器で内部的に計算する値であり、シンドロームをどこか別の所に送信するという概念が一般的にはない。そのため、当然シンドロームを圧縮する必要性がないため「シンドローム圧縮法」というものは従来存在していない。
一方、本願発明では、シンドロームそのものを送信するので、好ましくは、シンドロームを圧縮する必要性が出てくる。本発明では、シンドロームが圧縮しやすい値を取るように工夫をしている。簡単に言うと、シンドロームベクトルが一般の画像と似たような特性を持つようにしている。こうすることによりシンドロームの効率的な圧縮が可能となるのである。
【００１１】
本願発明者が本発明のアイデアに至った、最も大きなポイントは、線形符号の一種である低密度パリティ検査符号（ＬＤＰＣ符号）に着目した点である。
つまり、
（１）ＬＤＰＣ符号が線形符号であること、
（２）ＬＤＰＣ符号の検査行列の各行が有する「１」の数が非常に少ないこと、
（３）ＬＤＰＣ符号の復号法であるBelief Propagation(BP)アルゴリズムが、画像の伸長（復元）に有効に使えること、
等のＬＤＰＣ符号（＝線形符号の一部）の特徴を動画像圧縮に生かしたところにポイントがある。
以上のような点から、本願発明者は、本願発明が従来技術に比して大きな進歩性を有するものと信じる。
【００１２】
一方、Ｂピクチャの伸長のためには主に、フレーム間画像補間及び検査行列Ｈにより定義されるＴａｎｎｅｒグラフ上でのＢｅｌｉｅｆ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ（ＢＰ）アルゴリズムの実行が必要である。詳細な手順は次のとおりである。以下の説明については、図１の(ｂ：本発明の一実施の形態による動画像圧縮法の下段(伸長手段)、及び、第１７図）を参照頂きたい。
【００１３】
フレーム内符号化により圧縮されたＩピクチャはそれぞれ独立に伸長可能であるから詳細な説明は省略する。
【００１４】
圧縮されたシンドロームベクトルに対し、エントロピー符号の復号、ランレングス符号の復号、逆量子化及び逆直交変換等を適用することにより、シンドロームベクトル
2006217363.tif 000012
を復元する。ただし、
2006217363.tif 000013
は以下の式で表現される。
2006217363.tif 000014
このとき、量子化誤差等の影響により必ずしもＳ＝Ｓ’とはならないが、ＳとＳ’の誤差が小さければ相応の画質を有するＢピクチャを復元可能である。
【００１５】
次に、伸長されたＩピクチャから伸長を行いたいＢピクチャの予測画像を生成する。例えば、Ｂピクチャの前方にＩピクチャＩ1、後方にＩピクチャＩ2が存在する場合、Ｉ1ピクチャとＩ2ピクチャの間で動きベクトルを推定し、この動きベクトルを用いてＩ1ピクチャとＩ2ピクチャの補間画像を生成することによりＢピクチャの予測画像が生成できる。Ｂピクチャの予測画像を以下に示す行列の形式で表現する。
2006217363.tif 000015
ただし、
2006217363.tif 000016
はσ×σピクセルを有するマクロブロックであり、以下に示す行列の形式で表現する。
2006217363.tif 000017
【００１６】
一般に、予測画像Ｂ’には予測誤差が存在することから、Ｂ’≠Ｂである。そこで、Ｂ’に存在する予測誤差を低減するため、シンドロームベクトルＳ’を用いて、検査行列Ｈで定義されるＴａｎｎｅｒグラフ上においてＢＰアルゴリズムを実行する。
【００１７】
検査行列Ｈに対するＴａｎｎｅｒグラフＧは次のように定義する。グラフＧは二部グラフであり、Ｎ個のｖノード
2006217363.tif 000018
及びＭ個のｃノード
2006217363.tif 000019
を有する。検査行列Ｈにおいて
2006217363.tif 000020
であればノードｃiとノードｖjを枝
2006217363.tif 000021
で接続する。グラフＧの枝の集合をＥとする。枝
2006217363.tif 000022
は以下の２種の離散確率分布を有する。
2006217363.tif 000023
上に示すＴａｎｎｅｒグラフＧ上でＢＰアルゴリズムを実行するため、以下に示すＢＰアルゴリズム入力ベクトルを定義する。
2006217363.tif 000024
ただし、
2006217363.tif 000025
である。また、集合
2006217363.tif 000026
を以下のように定義する。
2006217363.tif 000027
すべての
2006217363.tif 000028
に対して、それぞれ独立に以下に示すＢＰアルゴリズムを実行する。
【００１８】
ステップ１：すべての枝
2006217363.tif 000029
に対し、離散確率分布
2006217363.tif 000030
を以下の式により初期化する。
2006217363.tif 000031
ただし、
2006217363.tif 000032
は予測画像の画素値がｙであるとき実際の画像の画素値がｘである確率であり、確率分布は実験等によりあらかじめ決定しておくものとする。また、
2006217363.tif 000033
である。
【００１９】
ステップ２：すべての枝
2006217363.tif 000034
に対し、離散確率分布
2006217363.tif 000035
を以下の式により更新する。
2006217363.tif 000036
ただし、ｄはノードｃiの次数であり、ｃiに直接接続しているｖノードの集合を
2006217363.tif 000037
とする。得られた確率分布
2006217363.tif 000038
に対して、以下の式を満たすように正規化を行う。
2006217363.tif 000039
なお、本ステップに対しては畳み込み演算が適用可能である。
【００２０】
ステップ３：すべての枝
2006217363.tif 000040
に対し、離散確率分布
2006217363.tif 000041
を以下の式により更新する。
2006217363.tif 000042
ただし、δはノードｖjの次数であり、ｖjに直接接続しているｃノードの集合を
2006217363.tif 000043
とする。得られた確率分布
2006217363.tif 000044
に対して、以下の式を満たすように正規化を行う。
2006217363.tif 000045
【００２１】
上記のステップ２及びステップ３を複数回繰り返した後、予測画素の値
2006217363.tif 000046
の修正値
2006217363.tif 000047
を以下の式により決定する。
2006217363.tif 000048
ただし、δはノードｖjの次数であり、ｖjに直接接続しているｃノードの集合を
2006217363.tif 000049
とする。
【００２２】
以上の手順により予測画素値
2006217363.tif 000050
の修正値
2006217363.tif 000051
からなるＢピクチャを構成可能である。
【００２３】
なお、上述した各処理は、例えば圧縮処理においては、まず、（ａ）画像情報を取り込み画素値をＡ／Ｄ変換するための入力インタフェース、（ｂ）Ａ／Ｄ変換された各画素の画素値信号線を、検査行列に従って整数加算器に接続することにより構成するシンドロームベクトル計算回路、（ｃ）シンドロームベクトルに対して一般の可逆圧縮処理または非可逆圧縮処理を行うための組み合わせ回路及び順序回路、（ｄ）圧縮処理後のデータを出力するための出力インタフェースを用いて実現可能である。
【００２４】
また、次に、（ａ’）画像情報を取り込み画素値をＡ／Ｄ変換するための入力インタフェース、（ｂ’）入力された画像情報を一時的に記憶するためのフレームメモリ、（ｃ’）フレームメモリに記憶されている画像情報に対して検査行列に従ってシンドロームベクトルを計算するコンピュータプログラム、（ｄ’）シンドロームベクトルに対し一般の可逆圧縮処理または非可逆圧縮処理を行うコンピュータプログラム、（ｅ’）コンピュータプログラムの実行結果を出力するための出力インタフェースによっても実現可能である。
【００２５】
また、伸長処理においては、まず、（ａ）圧縮データを入力するための入力インタフェース、（ｂ）圧縮データからシンドロームベクトルを生成するための伸長処理を行う組み合わせ回路及び順序回路、（ｃ）処理対象のフレームの前方及び後方のフレーム情報を入力して保持しておくための入力インタフェース及びフレームメモリ、（ｄ）フレームメモリ上の画像情報を用いて処理対象フレームの予測画像を生成するための順序回路及び算術演算回路、（ｅ）シンドロームベクトルと予測画像を入力としてＢＰアルゴリズムを実行するための順序回路及び算術演算回路、（ｆ）ＢＰアルゴリズムの実行結果から伸長後の画像を構成し出力するための出力インタフェースを用いて実現可能である。
【００２６】
また、次に、（ａ’）圧縮データを入力するための入力インタフェース、（ｂ’）入力された圧縮データを保持しておくためのメモリ装置、（ｃ’）メモリ装置上の圧縮データを伸長しシンドロームベクトルに変換するためのコンピュータプログラム、（ｄ’）処理対象のフレームの前方及び後方のフレーム情報を入力し保持しておくための入力インタフェースとフレームメモリ、（ｅ’）フレームメモリ上の画像情報から処理対象のフレームの予測画像を生成するためのコンピュータプログラム、（ｆ’）シンドロームベクトルと予測画像を入力としてＢＰアルゴリズムを実行するためのコンピュータプログラム、（ｇ’）ＢＰアルゴリズムの実行結果から伸長後の画像を構成し出力するための出力インタフェースによっても実現可能である。
【００２７】
このように、本発明の圧縮処理及び伸長処理は、ハードウェアまたはソフトウェアによって実現可能である。また、これらの処理はハードウェアとソフトウェアの適切な組み合わせにより実現可能であることは明らかである。
【００２８】
なお、例えば、携帯電話端末において本発明の圧縮処理を行い、非常に高圧縮したデータを、携帯電話事業者のサーバにおいて、本発明の伸長処理を施し、伸長処理した信号に対して、同サーバにおいて、ＭＰＥＧ等の従来的な圧縮処理を施し、別の携帯端末に送信し、当該別の携帯端末においてＭＰＥＧ等の伸長を行うことによって、携帯電話端末間での圧縮動画像の送受信が行えることも勿論である。このようにすることによって、圧縮画像を受信した携帯端末における伸長処理のための負荷を減らすことが可能である。
【００２９】
以下、より具体的に、課題を解決するための手段について説明する。
【００３０】
本発明の動画像圧縮符号化装置は、動画像を構成するフレームを入力してマクロブロックベクトルを生成する手段と、線形誤り制御符号の検査行列を用いて、前記マクロブロックベクトルをシンドロームベクトルに変換する手段と、を備える動画像圧縮符号化装置(発明１)によって実現できる。
【００３１】
また、前記線形誤り制御符号の検査行列が、低密度パリティ検査符号の検査行列である、発明１の動画像圧縮符号化装置(発明２)によって実現できる。
【００３２】
更に、前記低密度パリティ検査符号の検査行列を用いてマクロブロックベクトルをシンドロームベクトルに変換する手段が、２元低密度パリティ検査符号の検査行列
2006217363.tif 000052
を用いて、マクロブロックベクトル
2006217363.tif 000053
から
2006217363.tif 000054
で与えられる関係式により、シンドロームベクトル
2006217363.tif 000055
を生成する手段である、発明２の動画像圧縮符号化装置(発明３)によって実現できる。
【００３３】
更にまた、前記動画像を構成するフレームを入力してマクロブロックベクトルを生成する手段が、フレームをσ×σピクセルの大きさを有するＮ個のマクロブロックに分割し、これらのマクロブロックを要素とするマクロブロックベクトル
2006217363.tif 000056
を生成する手段である、以上のいずれかの発明の動画像圧縮符号化装置(発明４)によって実現できる。
【００３４】
更に、前記シンドロームベクトルに対する圧縮符号化手段、を更に備える、以上のいずれかの発明の動画像圧縮符号化装置(発明５)によって実現できる。
これに加えて、前記シンドロームベクトルに対する圧縮符号化手段が、シンドロームベクトル
2006217363.tif 000057
に対し所定の非可逆圧縮法または可逆圧縮法を適用することにより、圧縮されたシンドロームベクトルを生成する手段である、
発明５の動画像圧縮符号化装置(発明６)によって実現できる。
【００３５】
この発明６における各処理を図示したのが、図１６である。
同図において、「動画像を構成するフレームを入力してマクロブロックベクトルを生成する処理」(1601)は、フレームをσ×σピクセルの大きさを有するＮ個のマクロブロック(1613)に分割し、これらのマクロブロックを要素とするマクロブロックベクトル
2006217363.tif 000058
(1615)を生成する。
【００３６】
次に、「低密度パリティ検査符号の検査行列を用いてマクロブロックベクトルをシンドロームベクトルに変換する処理」(1603)は、２元低密度パリティ検査符号の検査行列(1617)
2006217363.tif 000059
を用いて、マクロブロックベクトル
2006217363.tif 000060
(1615)から
2006217363.tif 000061
で与えられる関係式により、シンドロームベクトル
2006217363.tif 000062
(1619)を生成する。
【００３７】
「シンドロームベクトルに対する圧縮符号化処理」(1605)は、シンドロームベクトル
2006217363.tif 000063
(1619)に対し所定の非可逆圧縮法または可逆圧縮法(例えば、ＤＣＴ＋量子化＋ジグザグスキャン＋ランレングス符号化＋ハフマン符号化)を適用することにより、圧縮されたシンドロームベクトル(1621)を生成する。
【００３８】
そして、前記シンドロームベクトルに対する圧縮符号化手段に、直交変換、量子化、ランレングス符号化、エントロピー符号化、の少なくとも１つ或いはこれらの任意の組み合せが含まれる、発明５の動画像圧縮符号化装置(発明７)によって実現できる。
【００３９】
次に、本発明の圧縮データ伸長装置は、発明１ないし４の装置で生成されたシンドロームベクトルを入力する手段と、処理対象フレームの予測画像を生成する手段と、予測画像のマクロブロックベクトルを生成する手段と、シンドロームベクトルとマクロブロックベクトルからBelief Propagation （ＢＰ）アルゴリズム入力ベクトルを生成する手段と、ＢＰアルゴリズム入力ベクトルを用いてフレームの伸長画像を生成する手段、を備える圧縮データ伸長装置(発明８)によって実現できる。
【００４０】
更に、発明５ないし７の装置で生成された、圧縮されたシンドロームベクトルを入力して伸長する手段と、処理対象フレームの予測画像を生成する手段と、予測画像のマクロブロックベクトルを生成する手段と、シンドロームベクトルとマクロブロックベクトルからBelief Propagation （ＢＰ）アルゴリズム入力ベクトルを生成する手段と、ＢＰアルゴリズム入力ベクトルを用いてフレームの伸長画像を生成する手段、を備える圧縮データ伸長装置(発明９)によって実現できる。
【００４１】
更に、前記圧縮されたシンドロームベクトルを入力して伸長する手段が、発明５ないし７に記載の装置により圧縮されたシンドロームベクトルに対し、圧縮装置に対応した所定の伸長手順を適用することにより伸長後のシンドロームベクトル
2006217363.tif 000064
を生成する手段である、発明９の圧縮データ伸長装置(発明１０)によって実現できる。
【００４２】
また、前記処理対象フレームの予測画像を生成する手段が、処理対象のフレームの前方及び後方に存在する、フレーム内符号化圧縮されたフレームから、動き予測を用いて処理対象フレームの予測画像を生成する手段であり、前記予測画像のマクロブロックベクトルを生成する手段が、予測画像をσ×σピクセルの大きさを有するＮ個のマクロブロックに分割し、これらのマクロブロックを要素とするマクロブロックベクトル
2006217363.tif 000065
を構成する手段であり、前記シンドロームベクトルとマクロブロックベクトルからBelief Propagation（ＢＰ）アルゴリズム入力ベクトルを生成する手段が、マクロブロック
2006217363.tif 000066
及びシンドロームブロック
2006217363.tif 000067
を入力し、すべての
2006217363.tif 000068
に対して２種のＢＰアルゴリズム入力ベクトル
2006217363.tif 000069
及び
2006217363.tif 000070
を生成する手段であり、前記ＢＰアルゴリズム入力ベクトルを用いてフレームの伸長画像を生成する手段が、２種のＢＰアルゴリズム入力ベクトル
2006217363.tif 000071
及び
2006217363.tif 000072
を入力し、圧縮装置で用いた低密度パリティ検査符号の検査行列
2006217363.tif 000073
を表現する二部グラフ上のそれぞれの枝
2006217363.tif 000074
に、
2006217363.tif 000075
の修正値に対する２種の離散確率分布
2006217363.tif 000076
及び
2006217363.tif 000077
を割り当て、確率分布
2006217363.tif 000078
をベクトル
2006217363.tif 000079
の値に基づいて初期化した後、すべての
2006217363.tif 000080
に対して
2006217363.tif 000081
を満足するようにＢＰアルゴリズムに基づいて確率分布
2006217363.tif 000082
及び
2006217363.tif 000083
を繰り返して更新することにより、圧縮前の正しい画素値
2006217363.tif 000084
に近い値を有する伸長後の画素値
2006217363.tif 000085
を生成する手段である、発明８ないしは１０の圧縮データ伸長装置(発明１１)によって実現できる。
【００４３】
この発明１１の各処理を図示したのが、図１７である。
同図においては、「圧縮されたシンドロームベクトルを入力して伸長する処理」(1701)は、発明６の装置により圧縮されたシンドロームベクトル(1721)に対し、圧縮装置に対応した所定の伸長手順を適用することにより伸長後のシンドロームベクトル
2006217363.tif 000086
(1723)を生成する。
【００４４】
「処理対象フレームの予測画像を生成する処理」(1703)は、処理対象のフレームの前方(1725)及び後方(1729)に存在する、フレーム内符号化されたフレームから、動き予測を用いて処理対象フレームの予測画像(1727)を生成する。
【００４５】
ここで、処理対象のフレームの前方(1725)及び後方(1729)に存在する、フレーム内符号化されたフレームとはたとえば、ＭＰＥＧの動画圧縮方式における、Ｉピクチャに相当するものである。
【００４６】
「予測画像のマクロブロックベクトルを生成する処理」(1705)は、予測画像をσ×σピクセルの大きさを有するＮ個のマクロブロックに分割し、これらのマクロブロックを要素とするマクロブロックベクトル
2006217363.tif 000087
を構成する。
【００４７】
「シンドロームベクトルとマクロブロックベクトルからBelief Propagation（ＢＰ）アルゴリズム入力ベクトルを生成する処理」(1707)は、マクロブロック
2006217363.tif 000088
及びシンドロームブロック
2006217363.tif 000089
を入力し、すべての
2006217363.tif 000090
に対して２種のＢＰアルゴリズム入力ベクトル
2006217363.tif 000091
及び
2006217363.tif 000092
を生成する。
【００４８】
「ＢＰアルゴリズム入力ベクトルを用いてフレームの伸長画像を生成する処理」(1709)は、２種のＢＰアルゴリズム入力ベクトル
2006217363.tif 000093
及び
2006217363.tif 000094
を入力し、圧縮装置で用いた低密度パリティ検査符号の検査行列(1617)
2006217363.tif 000095
を表現する二部グラフ(1733)上のそれぞれの枝
2006217363.tif 000096
に、
2006217363.tif 000097
の修正値に対する２種の離散確率分布
2006217363.tif 000098
及び
2006217363.tif 000099
を割り当て、確率分布
2006217363.tif 000100
をベクトル
2006217363.tif 000101
の値に基づいて初期化した後、すべての
2006217363.tif 000102
に対して
2006217363.tif 000103
を満足するようにＢＰアルゴリズムに基づいて確率分布
2006217363.tif 000104
及び
2006217363.tif 000105
を繰り返して更新することにより、圧縮前の正しい画素値
2006217363.tif 000106
に近い値を有する伸長後の画素値
2006217363.tif 000107
(1735)を生成する。
【００４９】
本発明による動画像圧縮符号化・圧縮データ伸長システムは、動画像を構成するフレームを入力してマクロブロックベクトルを生成する手段と、線形誤り制御符号の検査行列を用いて、前記マクロブロックベクトルをシンドロームベクトルに変換する手段と、上記シンドロームベクトルを入力する手段と、処理対象フレームの予測画像を生成する手段と、予測画像のマクロブロックベクトルを生成する手段と、シンドロームベクトルとマクロブロックベクトルからBelief Propagation （ＢＰ）アルゴリズム入力ベクトルを生成する手段と、ＢＰアルゴリズム入力ベクトルを用いてフレームの伸長画像を生成する手段、を備える動画像圧縮符号化・圧縮データ伸長システム(発明１２)、として実現できる。
なお、以上の各動画像圧縮符号化装置と、各圧縮データ伸長装置を、技術的に整合する範囲で任意に組み合せて、発明１２と同様の動画像圧縮符号化・圧縮データ伸長システムが形成され得ることは、本明細書及び図面の開示を理解した当業者が容易に理解できる。
このようなシステムは、以上の各動画像圧縮符号化装置と、各圧縮データ伸長装置を、技術的に整合する範囲で任意に「組み合せ」で構成されるが、それらの間は、直結されていても良いし、通信回線によってカップルされていても良い。この通信回線には、有線、無線を含み、インターネットやイントラネットなど、如何なる回線でも利用可能である。
【００５０】
本発明の態様の１つとして、発明５ないし７の動画像圧縮符号化装置のうちの一つの構成手段であるシンドロームベクトルに対する圧縮符号化手段としての、シンドロームベクトルに対する圧縮符号化装置（発明１３）が実現できる。
この発明と同様に、以上の各発明によって実現される各装置のうち、当該各装置のうちの一つの構成手段としての装置が、発明として把握され得ることは、本明細書及び図面の開示を理解した当業者に容易に理解できる。
【００５１】
本発明に関わるプログラムは、コンピュータにより、以上のいずれかの発明の各手段のうち少なくとも１つの手段を実行させて、ハードウェアのみにより実現される手段との組合せにより、或いは、コンピュータのみにより実現される手段により、当該いずれかの発明記載の装置として機能させるためのプログラム(発明１４)として実現できる。
【００５２】
本発明の方法は、動画像を構成するフレームを入力してマクロブロックベクトルを生成するステップと、線形誤り制御符号の検査行列を用いて、前記マクロブロックベクトルをシンドロームベクトルに変換するステップと、を含む、動画像圧縮符号化方法(発明１５)として実現される。
【００５３】
また、発明１５の方法で生成されたシンドロームベクトルを入力するステップと、処理対象フレームの予測画像を生成するステップと、予測画像のマクロブロックベクトルを生成するステップと、シンドロームベクトルとマクロブロックベクトルからBelief Propagation （ＢＰ）アルゴリズム入力ベクトルを生成するステップと、ＢＰアルゴリズム入力ベクトルを用いてフレームの伸長画像を生成するステップ、を含む、圧縮データ伸長方法(発明１６)として実現される。
【発明の効果】
【００５４】
本発明の実施形態により、動画像の圧縮時にフレーム間動き補償予測を行わなくともフレーム間相関を利用した動画像圧縮符号化が可能となる。動画像圧縮時のフレーム間動き補償予測が不要となったことから、圧縮時における理論上の計算量がＪＰＥＧの約１／２程度、ＭＰＥＧ２の約１／１０程度となるような動画像圧縮符号化方式を実現することができる。さらに、本発明の実施形態による動画像圧縮符号化方式においては、フレーム間動き補償予測が不要であるにもかかわらずフレーム間相関を利用した圧縮情報の伸長が可能であることから、フレーム間相関を利用していないＭｏｔｉｏｎＪＰＥＧ等よりも高い画質を得ることが可能である。
【００５５】
本発明の実施形態により動画像の圧縮時における計算量が大幅に削減できることから、動画像圧縮回路の規模や消費電力に対して厳しい制約が存在する衛星搭載センサ、携帯電話等の小型機器搭載カメラ、モニタカメラ、等において有用な動画像圧縮方式を得ることができる。
【００５６】
なお、本発明の実施形態による圧縮処理及び伸長処理における主な処理内容と計算量を、従来の動画像圧縮法のそれと比較した結果を図２に示す。
【発明を実施するための最良の形態】
【００５７】
本発明を実施するための最良の実施形態について、図を参照しながら詳細に説明する。なお、以下では課題を解決するための手段に定義した記号を使用する。
【００５８】
本発明の実施の形態においては、動画像はＩピクチャ及びＢピクチャの２種のピクチャより構成される。Ｉピクチャはフレーム内符号化を行うピクチャであり、ＪＰＥＧ等の従来の静止画像圧縮方式により情報の圧縮及び伸長を行う。一方、Ｂピクチャはフレーム間符号化を行うピクチャである。 ただし、本発明の一つの実施形態においてフレーム間符号化とは、従来のように圧縮時にフレーム間の相関を利用して情報を圧縮するのではなく、圧縮時には一定の規則に従って情報を圧縮し、復号時にフレーム間相関を利用して元の情報を復元するような圧縮符号化法を意味している。
【００５９】
以下では動画像情報が、１枚のＩピクチャと３枚のＢピクチャの組を単位として構成されている場合を例に説明する。本動画像におけるピクチャのシーケンスを図３に示す。Ｉピクチャ及びＢピクチャはそれぞれ縦２８８ピクセル、横３５２ピクセルの画素を有するものとし、マクロブロックのサイズは８×８ピクセルであるとする。従って、それぞれのピクチャは縦方向にＨ＝３６個、横方向にＷ＝４４個のマクロブロックを有する。５個のピクチャから構成される動画像情報の例を、図４〜図８に示す。ここで、各画素値は８ビットで表現されることからＬ＝２５６である。本動画像情報において第１フレーム及び第５フレームはＩピクチャ、第２フレーム、第３フレーム及び第４フレームはＢピクチャとする。
【００６０】
Ｉピクチャは既存のＪＰＥＧ等の静止画像圧縮方式によりフレーム内符号化を行う。Ｂピクチャの符号化手順は以下のとおりである。
【００６１】
Ｂピクチャは行列の形式で以下のように表現する。
2006217363.tif 000108
ただし、
2006217363.tif 000109
は８×８ピクセルを有するマクロブロックであり行列形式で以下のように表現する。
2006217363.tif 000110
【００６２】
なお、行列ＢにとしてＢピクチャそのものではなく、Ｂピクチャとこれに最も近い位置にあるＩピクチャとの差分画像を用いることが可能であり、これにより圧縮率を高めることができる。ただし、以下では簡単のためＢピクチャそのものを圧縮する例を示す。図６に示すＢピクチャにおけるマクロブロック
2006217363.tif 000111
を以下に示す。
2006217363.tif 000112
【００６３】
符号長Ｎ＝Ｈ×Ｗ＝１５８４ビット、検査長Ｍ＝５２８ビットを有する低密度パリティ検査符号の行列を
2006217363.tif 000113
とおく。ただし、Ｈの列ベクトルはすべてハミング重み２を有し、Ｈの行ベクトルのうち上方の２６４個はハミング重み４を、それ以外の２６４個はハミング重み８を有する。行列Ｈにおいて、
2006217363.tif 000114
となるような要素の位置（ｉ、ｊ）のリストを図９に示す。
上記の検査行列Ｈを用いてＢを圧縮し、シンドロームベクトル
2006217363.tif 000115
を得る。ただし、シンドロームブロックＳiは以下の式により定義する。
2006217363.tif 000116
【００６４】
ここで、
2006217363.tif 000117
であり、マクロブロックＢjの加算は画素ごとに行う。また、Ｓiは以下の行列で表現する。
2006217363.tif 000118
図６に示すＢピクチャに対して、図９に示す検査行列を用いて計算したシンドロームブロックＳ0は以下のように与えられる。
2006217363.tif 000119
【００６５】
次に、得られたシンドロームブロックＳiに対し以下に示す手順で、離散コサイン変換を適用する。シンドロームブロックＳiに対する２次元離散コサイン変換は以下の式により定義される。
2006217363.tif 000120
ただし、
2006217363.tif 000121
である。上記の演算により以下に示す変換係数行列を得る。
2006217363.tif 000122
シンドロームブロックＳ0の変換係数行列は以下の行列で与えられる。
2006217363.tif 000123
【００６６】
次に、得られた変換係数行列を量子化テーブルＱを用いて量子化する。量子化テーブルＱの例を以下に示す。
2006217363.tif 000124
【００６７】
変換係数行列Ωiを量子化テーブルＱで量子化した行列を「量子化後の変換係数行列」と称し、Ωi／Ｑと表現する。例として、量子化後の変換係数行列Ω0／Ｑを以下に示す。
2006217363.tif 000125
【００６８】
上に示すように、量子化後の変換係数行列においては高周波成分が０となることから、ＪＰＥＧ等において使用されているジグザグスキャン、ランレングス符号化、ハフマン符号化、等を適用することにより、量子化後の変換係数行列を圧縮可能であることは明らかである。
【００６９】
次に圧縮された動画像情報の伸長手順を示す。ＪＰＥＧ等のフレーム内符号化により圧縮されているＩピクチャはそれぞれ独立に伸長を行う。Ｂピクチャの伸長のためには主に、フレーム間画像補間及び検査行列Ｈにより定義されるＴａｎｎｅｒグラフ上でのＢｅｌｉｅｆ  Ｐｒｏｐａｇａｔｉｏｎ（ＢＰ）アルゴリズムの実行が必要である。詳細な手順は次のとおりである。
【００７０】
圧縮された量子化後の変換係数行列に対し、それぞれハフマン符号復号、ランレングス符号復号、等を適用し、またジグザグスキャン等により変換された数値列を変換前の数値列に逆変換することにより、量子化後の変換係数行列Ωi／Ｑを復元する。次に、量子化後の変換係数行列Ωi／Ｑに対し逆量子化を適用し変換係数行列Ωi’を得る。ここで量子化誤差によりΩi≠Ωi’となることに注意が必要である。変換係数行列Ω0’の例を以下に示す。
2006217363.tif 000126
変換係数行列Ωiに対し逆離散コサイン変換を適用し、シンドロームブロック
2006217363.tif 000127
を得る。ただし、量子化誤差の影響によりＳi≠Ｓi’である。シンドロームブロック
2006217363.tif 000128
の例を以下に示す。
2006217363.tif 000129
【００７１】
次に、伸長済みのＩピクチャから伸長を行いたいＢピクチャの予測画像を生成する。例えば、Ｂピクチャの前方にＩピクチャＩ1、後方にＩピクチャＩ2が存在する場合、Ｉ1ピクチャとＩ2ピクチャの間で動きベクトルを推定し、この動きベクトルを用いてＩ1ピクチャとＩ2ピクチャの補完画像を生成することによりＢピクチャの予測画像が生成できる。Ｂピクチャの予測画像を以下に示す行列の形式で表現する。
2006217363.tif 000130
【００７２】
ただし、
2006217363.tif 000131
は８×８ピクセルを有するマクロブロックであり、以下に示す行列の形式で表現する。
2006217363.tif 000132
一般に、予測画像Ｂ’には予測誤差が存在することから、Ｂ’≠Ｂである。図６に示すＢピクチャを図４及び図８に示すＩピクチャから予測した画像を図１０に示す。図１０に示す予測画像におけるマクロブロックの例を以下に示す。
2006217363.tif 000133
2006217363.tif 000134
予測画像Ｂ’に存在する予測誤差を低減するため、シンドロームベクトルＳ’を用いて、検査行列Ｈで定義されるＴａｎｎｅｒグラフ上においてＢＰアルゴリズムを実行する。
【００７３】
検査行列Ｈに対するＴａｎｎｅｒグラフＧは次のように定義する。グラフＧは二部グラフであり、Ｎ＝１５８４個のｖノード
2006217363.tif 000135
と、Ｍ＝５２８個のｃノード
2006217363.tif 000136
を有する。検査行列Ｈにおいて
2006217363.tif 000137
であればノードｃiとノードｖjを枝
2006217363.tif 000138
で接続する。図９に示す検査行列に対するＴａｎｎｅｒグラフの部分グラフを図１１に示す。グラフＧの枝の集合をＥとする。枝
2006217363.tif 000139
は以下に示す２種の離散確率分布を有する。
2006217363.tif 000140
【００７４】
上記のＴａｎｎｅｒグラフＧ上でＢＰアルゴリズムを実行するため以下に示すＢＰアルゴリズム入力ベクトルを定義する。
2006217363.tif 000141
ただし、
2006217363.tif 000142
である。また、集合
2006217363.tif 000143
を以下のように定義する。
2006217363.tif 000144
すべての
2006217363.tif 000145
に対して、それぞれ独立に以下に示すＢＰアルゴリズムを実行する。
ステップ１：すべての枝
2006217363.tif 000146
に対し、離散確率分布
2006217363.tif 000147
を以下の式により初期化する。
2006217363.tif 000148
【００７５】
ただし、
2006217363.tif 000149
は予測画像の画素値がｙであるとき実際の画像の画素値がｘである確率であり、確率分布は実験等によりあらかじめ決定しておくものとする。また、
2006217363.tif 000150
である。確率分布
2006217363.tif 000151
の例を図１２に示す。
ステップ２：すべての枝
2006217363.tif 000152
に対し、離散確率分布
2006217363.tif 000153
を以下の式により更新する。
2006217363.tif 000154
【００７６】
ただし、ｄはノードｃiの次数であり、ｃiに直接接続しているｖノードの集合を
2006217363.tif 000155
とする。例えば、図９に示す検査行列に対するＴａｎｎｅｒグラフにおいて、ｉ＝０、ｊ＝１９であるとき
2006217363.tif 000156
、
2006217363.tif 000157
、
2006217363.tif 000158
、
2006217363.tif 000159
である。得られた確率分布
2006217363.tif 000160
に対して、以下の式を満たすように正規化を行う。
2006217363.tif 000161
【００７７】
ステップ３：すべての枝
2006217363.tif 000162
に対し、離散確率分布
2006217363.tif 000163
を以下の式により更新する。
2006217363.tif 000164
ただし、δはノードｖjの次数であり、ｖjに直接接続しているｃノードの集合を
2006217363.tif 000165
とする。例えば、図９に示す検査行列に対するＴａｎｎｅｒグラフにおいて、ｉ＝２０６、ｊ＝０であるとき、
2006217363.tif 000166
、
2006217363.tif 000167
である。得られた確率分布
2006217363.tif 000168
に対して、以下の式を満たすように正規化を行う。
2006217363.tif 000169
【００７８】
上記のステップ２及びステップ３を複数回繰り返した後、予測画素値
2006217363.tif 000170
の修正値
2006217363.tif 000171
を以下の式により決定する。
2006217363.tif 000172
ただし、δはノードｖjの次数であり、ｖjに直接接続しているｃノードの集合を
2006217363.tif 000173
とする。
【００７９】
以上の手順により予測画素値
2006217363.tif 000174
の修正値
2006217363.tif 000175
からなるＢピクチャを構成可能である。
【００８０】
上記の伸長手順により、予測画素値
2006217363.tif 000176
の修正値
2006217363.tif 000177
が有効に計算できることを示すため、上記ステップ２及びステップ３の反復回数を１回から５回に設定した場合の確率分布
2006217363.tif 000178
を図１３に示す。ただし、
2006217363.tif 000179
、
2006217363.tif 000180
、
2006217363.tif 000181
、
2006217363.tif 000182
である。図１３に示すように、上記ステップ２及びステップ３を反復して実行することにより、正しい値
2006217363.tif 000183
に近い値を与えるような確率分布が得られることがわかる。
【００８１】
図１０に示すＢピクチャの予測画像を、上記ＢＰアルゴリズムにより復号した結果を図１４に示す。ただし、反復回数は５回である。さらに、図１４に対して前方及び後方のＩピクチャを用いて画像補正を施したものに対して、再度ＢＰアルゴリズムを適用した結果を図１５に示す。このように、画像補正とＢＰアルゴリズムを組み合わせることにより、高い画質を有するＢピクチャを構成することが可能である。
【００８２】
以上本願発明について、添付図面を参照しつつ、その実施の形態を説明してきたが、本願発明の技術的範囲は、これらの具体的な図面および実施の形態には限定されず、添付の特許請求の範囲およびその均等の範囲に及ぶ。
そして当該特許請求の範囲に記載された技術思想の精神を逸脱しない限り、本願発明に対しては、実施の形態及び図面に記載の発明に対する各種構成要素の修正・変更・追加、非本質部分の他の技術との置換、等が可能であることは、当然に本明細書及び図面の開示を理解した当業者に認識される。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本願発明は、搭載する集積回路の消費電力や回路規模等に厳しい制約が存する、衛星等の宇宙機や小型携帯機器、携帯電話、防犯カメラ、デジタルビデオカメラ、モニタカメラ、等における、動画像圧縮・伸長に広く用いることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【００８４】
【図１】従来の動画像圧縮法の原理と本発明の一つの実施形態の動画像圧縮法の原理。
【図２】圧縮処理及び伸長処理における主な処理内容と計算量の比較。
【図３】本発明の一つの実施形態における動画像情報のフレーム構成例。
【図４】動画像の例(第１フレーム)。
【図５】動画像の例(第２フレーム)。
【図６】動画像の例(第３フレーム)。
【図７】動画像の例(第４フレーム)。
【図８】動画像の例(第５フレーム)。
【図９】検査行列Ｈの例。
【図１０】フレーム補間によるＢピクチャの予測画像。
【図１１】検査行列Ｈに対するTannerグラフの部分グラフ。
【図１２】Brief Propagation(BP)アルゴリズムにおける初期確率分布の例。
【図１３】BPアルゴリズムによる確率分布の更新例。
【図１４】図１０の予測画像に対しBPアルゴリズムを適用した例。
【図１５】図１４の画像に画像補正を施し再度BPアルゴリズムを適用した例。
【図１６】本発明の一実施例の圧縮符号化装置の処理手順の概要。
【図１７】本発明の一実施例の圧縮データ伸長装置の処理手順の概要。
【符号の説明】
【００８５】
1601  動画像を構成するフレームを入力してマクロブロックベクトルを生成する処理
1603  低密度パリティ検査符号の検査行列を用いて、マクロブロックベクトルをシンドロームベクトルに変換する処理
1605  シンドロームベクトルに対する圧縮符号化処理
1611  フレーム
1613  マクロブロック(σ×σ)
1615  マクロブロックベクトル
1617  低密度パリティ検査符号の検査行列
1619  シンドロームベクトル
1621  圧縮データ
1701  圧縮されたシンドロームベクトルを入力して伸長する処理
1703  処理対象フレームの予測画像を生成する処理
1705  予測画像のマクロブロックベクトルを生成する処理
1707  シンドロームベクトルとマクロブロックベクトルからBrief Propagation(ＢＰ)アルゴリズム入力ベクトルを生成する処理
1709  ＢＰアルゴリズムの入力ベクトルを用いてフレームの伸長画像を生成する処理
1721  圧縮データ
1723  シンドロームベクトル
1725  前方フレーム
1727  処理対象フレーム
1729  後方フレーム
1731  予測画像
1733  二部グラフ
1735  伸長画像
1737  ＢＰアルゴリズム(確率分布の反復更新)
【図１】
2006217363.tif 000229
【図２】
2006217363.tif 000230
【図３】
2006217363.tif 000231
【図４】
2006217363.tif 000232
【図５】
2006217363.tif 000233
【図６】
2006217363.tif 000234
【図７】
2006217363.tif 000235
【図８】
2006217363.tif 000236
【図９】
2006217363.tif 000237
【図１０】
2006217363.tif 000238
【図１１】
2006217363.tif 000239
【図１２】
2006217363.tif 000240
【図１３】
2006217363.tif 000241
【図１４】
2006217363.tif 000242
【図１５】
2006217363.tif 000243
【図１６】
2006217363.tif 000244
【図１７】
2006217363.tif 000245