(57)【要約】【課題】面間予測において適切な参照画像を参照することができる画像符号化装置を提供する。【解決手段】画像符号化装置は、面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像を符号化する画像符号化装置であって、複数の表示対象画像とも複数の表示対象画像の複数の再構成画像とも異なる画像であり面間予測において参照専用として用いられる画像である参照専用画像を取得する取得部７１と、参照専用画像を面間予測における参照画像として参照して、複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を符号化する符号化部７２とを備える。【選択図】図２１
2015180038.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像を符号化する画像符号化装置であって、
前記複数の表示対象画像とも前記複数の表示対象画像の複数の再構成画像とも異なる画像であり前記面間予測において参照専用として用いられる画像である参照専用画像を取得する取得部と、
前記参照専用画像を前記面間予測における参照画像として参照して、前記複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を符号化する符号化部とを備える
画像符号化装置。
【請求項２】
前記取得部は、前記複数の表示対象画像のそれぞれよりも大きい前記参照専用画像を取得する
請求項１に記載の画像符号化装置。
【請求項３】
前記取得部は、撮影によって得られた複数の画像である複数の撮影画像が統合された前記参照専用画像を取得する
請求項１または２に記載の画像符号化装置。
【請求項４】
前記取得部は、前記複数の表示対象画像のうち符号化順で最初の表示対象画像が符号化される前に、前記参照専用画像を取得する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項５】
前記取得部は、前記参照専用画像を画像管理装置から部分的または全体的に受信することにより、前記参照専用画像を部分的または全体的に取得し、
前記符号化部は、部分的または全体的に取得された前記参照専用画像を参照して、前記１以上の表示対象画像を符号化する
請求項１〜４のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項６】
前記取得部は、第１撮影状況に対応する第１参照専用画像と、第２撮影状況に対応する第２参照専用画像とを含む複数の参照専用画像のそれぞれを前記参照専用画像として取得し、
前記符号化部は、
前記映像の撮影状況が前記第１撮影状況である場合、前記第１参照専用画像を前記参照専用画像として参照して、前記１以上の表示対象画像を符号化し、
前記映像の撮影状況が前記第２撮影状況である場合、前記第２参照専用画像を前記参照専用画像として参照して、前記１以上の表示対象画像を符号化する
請求項１〜５のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項７】
前記取得部は、さらに、前記複数の表示対象画像の前記複数の再構成画像のうち１以上の再構成画像を用いて、前記参照専用画像を更新し、
前記符号化部は、更新された前記参照専用画像を参照して、前記１以上の表示対象画像を符号化する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項８】
前記符号化部は、前記１以上の表示対象画像のうち符号化対象画像を符号化する際、前記参照専用画像が前記符号化対象画像に対応するように、前記参照専用画像を変換し、変換された前記参照専用画像を前記参照画像として参照する
請求項１〜７のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項９】
前記符号化部は、前記参照専用画像における被写体の大きさが前記符号化対象画像における被写体の大きさに対応するように、前記参照専用画像をスケーリングし、スケーリングされた前記参照専用画像を前記参照画像として参照する
請求項８に記載の画像符号化装置。
【請求項１０】
前記符号化部は、前記参照専用画像および前記符号化対象画像のそれぞれの撮影情報、または、前記参照専用画像および前記符号化対象画像のそれぞれにおける特徴点の位置を用いて、前記参照専用画像をスケーリングする
請求項９に記載の画像符号化装置。
【請求項１１】
前記符号化部は、前記面間予測で用いられる動きベクトルの精度に従って、前記参照専用画像をスケーリングする
請求項９または１０に記載の画像符号化装置。
【請求項１２】
前記符号化部は、さらに、前記参照専用画像の変換に用いられたパラメータである変換パラメータを符号化する
請求項８〜１１のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項１３】
前記符号化部は、さらに、前記参照専用画像において前記１以上の表示対象画像のうちの符号化対象画像が対応する領域の位置を指し示す全体ベクトルを符号化する
請求項１〜１２のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項１４】
前記符号化部は、前記参照専用画像および前記符号化対象画像のそれぞれの撮影情報、または、前記参照専用画像および前記符号化対象画像のそれぞれにおける特徴点の位置を用いて、前記全体ベクトルを算出し、算出された前記全体ベクトルを符号化する
請求項１３に記載の画像符号化装置。
【請求項１５】
前記符号化部は、前記１以上の表示対象画像を符号化して、前記参照専用画像を含む符号列とは別に、前記１以上の表示対象画像を含む符号列を生成する
請求項１〜１４のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項１６】
前記符号化部は、さらに、前記参照専用画像を非表示画像として符号化する
請求項１〜１５のいずれか１項に記載の画像符号化装置。
【請求項１７】
面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像を復号する画像復号装置であって、
前記複数の表示対象画像とも前記複数の表示対象画像の複数の再構成画像とも異なる画像であり前記面間予測において参照専用として用いられる画像である参照専用画像を取得する取得部と、
前記参照専用画像を前記面間予測における参照画像として参照して、前記複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を復号する復号部とを備える
画像復号装置。
【請求項１８】
面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像の符号化および復号を行う画像処理システムであって、
前記複数の表示対象画像とも前記複数の表示対象画像の複数の再構成画像とも異なる画像であり前記面間予測において参照専用として用いられる画像である参照専用画像を取得する画像管理装置と、
前記面間予測を用いて、前記複数の表示対象画像を符号化する画像符号化装置と、
前記面間予測を用いて、前記複数の表示対象画像を復号する画像復号装置とを備え、
前記画像符号化装置は、
前記画像管理装置で取得された前記参照専用画像を前記画像管理装置から取得する第１取得部と、
前記第１取得部で取得された前記参照専用画像を前記面間予測における参照画像として参照して、前記複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を符号化する符号化部とを備え、
前記画像復号装置は、
前記画像管理装置で取得された前記参照専用画像を前記画像管理装置から取得する第２取得部と、
前記第２取得部で取得された前記参照専用画像を前記面間予測における参照画像として参照して、前記複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を復号する復号部とを備える
画像処理システム。
【請求項１９】
面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像を符号化する画像符号化方法であって、
前記複数の表示対象画像とも前記複数の表示対象画像の複数の再構成画像とも異なる画像であり前記面間予測において参照専用として用いられる画像である参照専用画像を取得する取得ステップと、
前記参照専用画像を前記面間予測における参照画像として参照して、前記複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を符号化する符号化ステップとを含む
画像符号化方法。
【請求項２０】
面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像を復号する画像復号方法であって、
前記複数の表示対象画像とも前記複数の表示対象画像の複数の再構成画像とも異なる画像であり前記面間予測において参照専用として用いられる画像である参照専用画像を取得する取得ステップと、
前記参照専用画像を前記面間予測における参照画像として参照して、前記複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を復号する復号ステップとを備える
画像復号方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像を符号化する画像符号化装置等に関する。
【背景技術】
【０００２】
画像（動画像を含む）を符号化する画像符号化方法、または、画像を復号する画像復号方法に関する技術として、非特許文献１に記載の技術がある。
【０００３】
また、背景画像を用いた画像符号化方法に関する技術として、特許文献１に記載の技術がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平１０−２３４２３号公報
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】Joint Collaborative Team on Video Coding (JCT-VC) of ITU-T SG16 WP3 and ISO/IEC JTC1/SC29/WG11 12th Meeting: Geneva, CH, 14-23 Jan. 2013 JCTVC-L1003_v34.doc, High Efficiency Video Coding (HEVC) text specification draft 10 (for FDIS & Last Call) http://phenix.it-sudparis.eu/jct/doc_end_user/documents/12_Geneva/wg11/JCTVC-L1003-v34.zip
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、従来技術に係る画像符号化装置等は、面間予測（画面間予測）において適切な参照画像を参照することができない可能性がある。
【０００７】
そこで、本発明は、面間予測において適切な参照画像を参照することができる画像符号化装置等を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
本発明の一態様に係る画像符号化装置は、面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像を符号化する画像符号化装置であって、前記複数の表示対象画像とも前記複数の表示対象画像の複数の再構成画像とも異なる画像であり前記面間予測において参照専用として用いられる画像である参照専用画像を取得する取得部と、前記参照専用画像を前記面間予測における参照画像として参照して、前記複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を符号化する符号化部とを備える。
【０００９】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、コンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、および、記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の一態様に係る画像符号化装置等は、面間予測において適切な参照画像を参照することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】図１は、実施の形態１における画像処理システムの構成を示す図である。
【図２】図２は、実施の形態１における画像処理システムの処理フローを示す図である。
【図３】図３は、実施の形態１における符号列を示す図である。
【図４】図４は、実施の形態１における背景画像の生成処理のフローを示す図である。
【図５】図５は、実施の形態１における背景画像を示す図である。
【図６】図６は、実施の形態１における別の背景画像を示す図である。
【図７】図７は、実施の形態１における背景画像の選択処理のフローを示す図である。
【図８】図８は、実施の形態１における背景画像の更新処理のフローを示す図である。
【図９】図９は、実施の形態１におけるエンコーダの処理部の構成を主に示す図である。
【図１０】図１０は、実施の形態１における符号化処理のフローを示す図である。
【図１１】図１１は、実施の形態１におけるスケーリング処理を示す図である。
【図１２】図１２は、実施の形態１における変換処理を示す図である。
【図１３】図１３は、実施の形態１における全体ベクトルを示す図である。
【図１４】図１４は、実施の形態１におけるスケーリング処理の変形例を示す図である。
【図１５】図１５は、実施の形態１における整数画素精度および小数画素精度を示す図である。
【図１６】図１６は、実施の形態１における符号列の変形例を示す図である。
【図１７】図１７は、実施の形態２における画像処理システムの構成を示す図である。
【図１８】図１８は、実施の形態２における画像処理システムの処理フローを示す図である。
【図１９】図１９は、実施の形態２におけるデコーダの処理部の構成を主に示す図である。
【図２０】図２０は、実施の形態２における復号処理のフローを示す図である。
【図２１】図２１は、実施の形態３における画像処理システムの構成を示す図である。
【図２２】図２２は、実施の形態３における画像処理システムの動作の処理フローを示す図である。
【図２３】図２３は、コンテンツ配信サービスを実現するコンテンツ供給システムの全体構成図である。
【図２４】図２４は、デジタル放送用システムの全体構成図である。
【図２５】図２５は、テレビの構成例を示すブロック図である。
【図２６】図２６は、光ディスクである記録メディアに情報の読み書きを行う情報再生／記録部の構成例を示すブロック図である。
【図２７】図２７は、光ディスクである記録メディアの構造例を示す図である。
【図２８Ａ】図２８Ａは、携帯電話の一例を示す図である。
【図２８Ｂ】図２８Ｂは、携帯電話の構成例を示すブロック図である。
【図２９】図２９は、多重化データの構成を示す図である。
【図３０】図３０は、各ストリームが多重化データにおいてどのように多重化されているかを模式的に示す図である。
【図３１】図３１は、ＰＥＳパケット列に、ビデオストリームがどのように格納されるかを更に詳しく示した図である。
【図３２】図３２は、多重化データにおけるＴＳパケットとソースパケットの構造を示す図である。
【図３３】図３３は、ＰＭＴのデータ構成を示す図である。
【図３４】図３４は、多重化データ情報の内部構成を示す図である。
【図３５】図３５は、ストリーム属性情報の内部構成を示す図である。
【図３６】図３６は、映像データを識別するステップを示す図である。
【図３７】図３７は、各実施の形態の動画像符号化方法および動画像復号化方法を実現する集積回路の構成例を示すブロック図である。
【図３８】図３８は、駆動周波数を切り替える構成を示す図である。
【図３９】図３９は、映像データを識別し、駆動周波数を切り替えるステップを示す図である。
【図４０】図４０は、映像データの規格と駆動周波数を対応づけたルックアップテーブルの一例を示す図である。
【図４１Ａ】図４１Ａは、信号処理部のモジュールを共有化する構成の一例を示す図である。
【図４１Ｂ】図４１Ｂは、信号処理部のモジュールを共有化する構成の他の一例を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
（本発明の基礎となった知見）
本発明者は、「背景技術」の欄において記載した、画像を符号化する画像符号化方法、または、画像を復号する画像復号方法に関して、課題を見出した。以下、具体的に説明する。
【００１３】
近年、デジタル映像機器の技術進歩が著しく、ビデオカメラまたはテレビチューナなどから入力された映像信号（時系列の順に並んだ複数のピクチャ）を圧縮符号化し、ＤＶＤまたはハードディスク等の記録メディアに記録する機会が増えている。画像符号化規格としてＨ．２６４／ＡＶＣ（ＭＰＥＧ−４  ＡＶＣ）と呼ばれる規格が存在するが、次世代の標準規格としてＨＥＶＣ（Ｈｉｇｈ  Ｅｆｆｉｃｉｅｎｃｙ  Ｖｉｄｅｏ  Ｃｏｄｉｎｇ）と呼ばれる規格（非特許文献１）が検討されている。
【００１４】
一方、背景画像を長期的に保存し、保存された背景画像を面間予測における参照画像として使うことにより符号化効率を高める技術が特許文献１に開示されている。
【００１５】
ＨＥＶＣ規格（非特許文献１）には、特許文献１に記載の技術が適用可能な長期参照画像という仕組みがある。長期参照画像として指定された復号画像は、長期的にフレームメモリに保存される。したがって、その後の復号において、長期参照画像として指定された復号画像への長期的な参照が可能になる。
【００１６】
しかしながら、適切な参照画像が映像において存在しない場合がある。このような場合、面間予測で適切な参照画像を参照することは困難である。したがって、このような場合、符号化効率が低下する可能性がある。
【００１７】
また、例えば、パン、チルトおよびズームが可能なカメラで撮影した画像が符号化される場合、非特許文献１および特許文献１の技術を用いても符号化効率が向上しない可能性がある。具体的には、パン、チルトまたはズームによって背景が大きく変化する。そのため、１つの背景画像が長期参照画像として保存されても、パン、チルトまたはズームが行われた符号化対象画像と背景画像とが一致しない可能性がある。したがって、予測の確度が向上せず、符号化効率が向上しない場合がある。
【００１８】
そこで、本発明は、面間予測において適切な参照画像を参照することができる画像符号化装置等を提供する。
【００１９】
例えば、本発明の一態様に係る画像符号化装置は、面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像を符号化する画像符号化装置であって、前記複数の表示対象画像とも前記複数の表示対象画像の複数の再構成画像とも異なる画像であり前記面間予測において参照専用として用いられる画像である参照専用画像を取得する取得部と、前記参照専用画像を前記面間予測における参照画像として参照して、前記複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を符号化する符号化部とを備える。
【００２０】
これにより、画像符号化装置は、面間予測において、表示対象画像等とは異なる参照専用画像を参照することができる。したがって、画像符号化装置は、面間予測において適切な参照画像を参照することができる。
【００２１】
また、例えば、前記取得部は、前記複数の表示対象画像のそれぞれよりも大きい前記参照専用画像を取得してもよい。
【００２２】
これにより、画像符号化装置は、例えば、パン、チルトまたはズーム等に応じた背景を含む参照専用画像を参照して、画像を符号化することができる。
【００２３】
また、例えば、前記取得部は、撮影によって得られた複数の画像である複数の撮影画像が統合された前記参照専用画像を取得してもよい。
【００２４】
これにより、画像符号化装置は、例えば、パン、チルトおよびズーム等によって得られた複数の画像、または、複数のカメラによって得られた複数の画像が統合された参照専用画像を参照することができる。したがって、画像符号化装置は、より適切な参照画像を参照することができる。
【００２５】
また、例えば、前記取得部は、前記複数の表示対象画像のうち符号化順で最初の表示対象画像が符号化される前に、前記参照専用画像を取得してもよい。
【００２６】
これにより、画像符号化装置は、映像の符号化のための準備を予め行うことができ、円滑に映像を符号化することができる。
【００２７】
また、例えば、前記取得部は、前記参照専用画像を画像管理装置から部分的または全体的に受信することにより、前記参照専用画像を部分的または全体的に取得し、前記符号化部は、部分的または全体的に取得された前記参照専用画像を参照して、前記１以上の表示対象画像を符号化してもよい。
【００２８】
これにより、画像符号化装置は、画像管理装置から面間予測のための適切な参照専用画像を取得することができる。
【００２９】
また、例えば、前記取得部は、第１撮影状況に対応する第１参照専用画像と、第２撮影状況に対応する第２参照専用画像とを含む複数の参照専用画像のそれぞれを前記参照専用画像として取得し、前記符号化部は、前記映像の撮影状況が前記第１撮影状況である場合、前記第１参照専用画像を前記参照専用画像として参照して、前記１以上の表示対象画像を符号化し、前記映像の撮影状況が前記第２撮影状況である場合、前記第２参照専用画像を前記参照専用画像として参照して、前記１以上の表示対象画像を符号化してもよい。
【００３０】
これにより、画像符号化装置は、映像の撮影状況に応じて、複数の参照専用画像を切り替えることができる。
【００３１】
また、例えば、前記取得部は、さらに、前記複数の表示対象画像の前記複数の再構成画像のうち１以上の再構成画像を用いて、前記参照専用画像を更新し、前記符号化部は、更新された前記参照専用画像を参照して、前記１以上の表示対象画像を符号化してもよい。
【００３２】
これにより、画像符号化装置は、映像に応じて、参照専用画像を適切に更新することができる。
【００３３】
また、例えば、前記符号化部は、前記１以上の表示対象画像のうち符号化対象画像を符号化する際、前記参照専用画像が前記符号化対象画像に対応するように、前記参照専用画像を変換し、変換された前記参照専用画像を前記参照画像として参照してもよい。
【００３４】
これにより、画像符号化装置は、符号化対象画像に従って変換された参照専用画像を参照することができる。したがって、画像符号化装置は、面間予測において、より適切な参照画像を参照することができる。
【００３５】
また、例えば、前記符号化部は、前記参照専用画像における被写体の大きさが前記符号化対象画像における被写体の大きさに対応するように、前記参照専用画像をスケーリングし、スケーリングされた前記参照専用画像を前記参照画像として参照してもよい。
【００３６】
これにより、画像符号化装置は、符号化対象画像に従ってスケーリングされた参照専用画像を参照することができる。したがって、画像符号化装置は、面間予測において、より適切な参照画像を参照することができる。
【００３７】
また、例えば、前記符号化部は、前記参照専用画像および前記符号化対象画像のそれぞれの撮影情報、または、前記参照専用画像および前記符号化対象画像のそれぞれにおける特徴点の位置を用いて、前記参照専用画像をスケーリングしてもよい。
【００３８】
これにより、画像符号化装置は、撮影情報等に基づいて、参照専用画像を適切にスケーリングすることができる。
【００３９】
また、例えば、前記符号化部は、前記面間予測で用いられる動きベクトルの精度に従って、前記参照専用画像をスケーリングしてもよい。
【００４０】
これにより、画像符号化装置は、例えば、動きベクトルで指し示される小数画素の情報が維持されるように、参照専用画像をスケーリングすることができる。
【００４１】
また、例えば、前記符号化部は、さらに、前記参照専用画像の変換に用いられたパラメータである変換パラメータを符号化してもよい。
【００４２】
これにより、画像復号装置が、画像符号化装置と同様に、参照専用画像を変換することができる。
【００４３】
また、例えば、前記符号化部は、さらに、前記参照専用画像において前記１以上の表示対象画像のうちの符号化対象画像が対応する領域の位置を指し示す全体ベクトルを符号化してもよい。
【００４４】
これにより、画像符号化装置は、参照専用画像において面間予測に用いられる領域を示す情報を符号化することができる。したがって、画像復号装置も、同じ領域を面間予測に用いることができる。
【００４５】
また、例えば、前記符号化部は、前記参照専用画像および前記符号化対象画像のそれぞれの撮影情報、または、前記参照専用画像および前記符号化対象画像のそれぞれにおける特徴点の位置を用いて、前記全体ベクトルを算出し、算出された前記全体ベクトルを符号化してもよい。
【００４６】
これにより、画像符号化装置は、参照専用画像において面間予測に用いられる領域を算出することができる。
【００４７】
また、例えば、前記符号化部は、前記１以上の表示対象画像を符号化して、前記参照専用画像を含む符号列とは別に、前記１以上の表示対象画像を含む符号列を生成してもよい。
【００４８】
これにより、画像符号化装置は、映像とは別に参照専用画像を適切なタイミングで取得することができる。
【００４９】
また、例えば、前記符号化部は、さらに、前記参照専用画像を非表示画像として符号化してもよい。
【００５０】
これにより、画像符号化装置は、表示対象画像から区別して、参照専用画像を符号化することができる。
【００５１】
また、例えば、本発明の一態様に係る画像復号装置は、面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像を復号する画像復号装置であって、前記複数の表示対象画像とも前記複数の表示対象画像の複数の再構成画像とも異なる画像であり前記面間予測において参照専用として用いられる画像である参照専用画像を取得する取得部と、前記参照専用画像を前記面間予測における参照画像として参照して、前記複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を復号する復号部とを備える画像復号装置でもよい。
【００５２】
これにより、画像復号装置は、面間予測において、表示対象画像等とは異なる参照専用画像を参照することができる。したがって、画像復号装置は、面間予測において適切な参照画像を参照することができる。
【００５３】
また、例えば、本発明の一態様に係る画像処理システムは、面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像の符号化および復号を行う画像処理システムであって、前記複数の表示対象画像とも前記複数の表示対象画像の複数の再構成画像とも異なる画像であり前記面間予測において参照専用として用いられる画像である参照専用画像を取得する画像管理装置と、前記面間予測を用いて、前記複数の表示対象画像を符号化する画像符号化装置と、前記面間予測を用いて、前記複数の表示対象画像を復号する画像復号装置とを備え、前記画像符号化装置は、前記画像管理装置で取得された前記参照専用画像を前記画像管理装置から取得する第１取得部と、前記第１取得部で取得された前記参照専用画像を前記面間予測における参照画像として参照して、前記複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を符号化する符号化部とを備え、前記画像復号装置は、前記画像管理装置で取得された前記参照専用画像を前記画像管理装置から取得する第２取得部と、前記第２取得部で取得された前記参照専用画像を前記面間予測における参照画像として参照して、前記複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を復号する復号部とを備える画像処理システムでもよい。
【００５４】
これにより、画像処理システムにおける画像符号化装置および画像復号装置は、面間予測において、表示対象画像等とは異なる参照専用画像を参照することができる。したがって、画像処理システムにおける画像符号化装置および画像復号装置は、面間予測において適切な参照画像を参照することができる。
【００５５】
なお、これらの包括的または具体的な態様は、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、コンピュータ読み取り可能なＣＤ−ＲＯＭなどの非一時的な記録媒体で実現されてもよく、システム、装置、方法、集積回路、コンピュータプログラム、または、記録媒体の任意な組み合わせで実現されてもよい。
【００５６】
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的または具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００５７】
また、以下において、復号画像および復号ブロックは、それぞれ、再構成画像および再構成ブロックを意味する場合がある。また、画像ｘの復号画像は、復号された画像ｘを意味する。同様に、画像ｘの再構成画像は、再構成された画像ｘを意味する。
【００５８】
（実施の形態１）
＜全体構成＞
図１は、本実施の形態における画像処理システムの構成を示す図である。図１に示された画像処理システム１０は、サーバ２０、エンコーダ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ、および、カメラ３５ａ、３５ｂ、３５ｃ等を備える。図１には、３台のエンコーダ３０ａ、３０ｂ、３０ｃが示されているが、エンコーダは、１台でもよいし、２台でもよいし、４台以上でもよい。同様に、カメラも、１台でもよいし、２台でもよいし、４台以上でもよい。
【００５９】
サーバ２０は、背景画像データベース２１、制御部２２、処理部２３、および、通信部２４を備える。背景画像データベース２１は、背景画像を蓄積するためのデータベースである。制御部２２は、サーバ２０における各構成要素の動作を制御する。処理部２３は、情報処理を行う。サーバ２０の動作は、基本的に、処理部２３によって行われる。通信部２４は、エンコーダ３０ａ、３０ｂ、３０ｃ等と通信する。通信部２４は、インターネットを介して、外部の装置と通信してもよい。
【００６０】
なお、サーバ２０は、さらに、記憶部を備えてもよい。背景画像データベース２１は、サーバ２０における記憶部に含まれてもよい。
【００６１】
エンコーダ３０ａは、記憶部３１ａ、制御部３２ａ、処理部３３ａ、および、通信部３４ａを備える。記憶部３１ａには、カメラ３５ａからの画像、および、符号化された画像などが記憶される。制御部３２ａは、エンコーダ３０ａにおける各構成要素の動作を制御する。処理部３３ａは、情報処理を行う。エンコーダ３０ａの動作は、基本的に、処理部３３ａによって行われる。特に、処理部３３ａは、カメラ３５ａからの入力画像を符号化する。通信部３４ａは、サーバ２０と通信する。
【００６２】
エンコーダ３０ｂは、記憶部３１ｂ、制御部３２ｂ、処理部３３ｂ、および、通信部３４ｂを備える。エンコーダ３０ｃは、記憶部３１ｃ、制御部３２ｃ、処理部３３ｃ、および、通信部３４ｃを備える。これらは、それぞれ、エンコーダ３０ａの構成要素と同様の構成要素である。エンコーダ３０ａは、カメラ３５ａから得られる画像を符号化し、エンコーダ３０ｂは、カメラ３５ｂから得られる画像を符号化し、エンコーダ３０ｃは、カメラ３５ｃから得られる画像を符号化する。
【００６３】
例えば、エンコーダ３０ａは、カメラ３５ａからの入力画像を符号化し、符号化された入力画像をサーバ２０に蓄積する。具体的には、カメラ３５ａの撮影画像は、エンコーダ３０ａに入力画像として入力される。エンコーダ３０ａは、処理部３３ａで入力画像を符号化し、符号化された入力画像をサーバ２０に送信する。
【００６４】
また、サーバ２０は、背景画像データベース２１における背景画像をエンコーダ３０ａに送信する。エンコーダ３０ａは、サーバ２０から送信された背景画像を利用して、入力画像を符号化する。また、サーバ２０は、インターネットから各種情報を取得する。
【００６５】
なお、ここでは、エンコーダ３０ａの構成、エンコーダ３０ａの動作、および、サーバ２０とエンコーダ３０ａとの間で行われる動作が、主に示されている。
【００６６】
エンコーダ３０ｂの構成、エンコーダ３０ｂの動作、および、サーバ２０とエンコーダ３０ｂとの間で行われる動作も、エンコーダ３０ａの構成、エンコーダ３０ａの動作、および、サーバ２０とエンコーダ３０ａとの間で行われる動作と同様である。エンコーダ３０ｃの構成、エンコーダ３０ｃの動作、および、サーバ２０とエンコーダ３０ｃとの間で行われる動作も、エンコーダ３０ａの構成、エンコーダ３０ａの動作、および、サーバ２０とエンコーダ３０ａとの間で行われる動作と同様である。
【００６７】
＜動作（全体）＞
次に、図２を参照しつつ、符号化全体フローについて説明する。図２は、図１に示された画像処理システム１０の処理フローを示す図である。
【００６８】
まず、サーバ２０およびエンコーダ３０ａは、データの送受信を行って、背景画像を生成する（Ｓ２０１およびＳ２１０）。そして、サーバ２０およびエンコーダ３０ａは、符号化に使用される複数の背景画像を選択する（Ｓ２０２およびＳ２１１）。詳細は後述する。
【００６９】
次に、サーバ２０は、エンコーダ３０ａへ符号化の開始要求を送信する（Ｓ２０３）。エンコーダ３０ａは、開始要求を受信する（Ｓ２１２）。
【００７０】
次に、エンコーダ３０ａは、符号化に使用対象の背景画像を決定する（Ｓ２１３）。ここでは、エンコーダ３０ａは、選択処理（Ｓ２１１）で選択された複数の背景画像のうちの１つを使用対象の背景画像として決定する。具体的には、エンコーダ３０ａは、撮影が行われた時点を示す時刻情報を背景画像の決定に用いる。撮影が行われた時点として、符号化が行われる現時点が用いられてもよい。例えば、エンコーダ３０ａは、時刻ｔにおいて、第１背景画像を使用し、時刻ｔ＋１において、第２背景画像を使用する。
【００７１】
次に、エンコーダ３０ａは、決定処理（Ｓ２１３）で決定された背景画像が以前の背景画像から切り替わった場合、背景画像を符号化し、背景画像の符号列をサーバ２０へ送信する（Ｓ２１４およびＳ２１５）。
【００７２】
次に、エンコーダ３０ａは、背景画像を参照してカメラ画像を符号化する。そして、エンコーダ３０ａは、カメラ画像の符号列をサーバ２０へ送信する（Ｓ２１６）。詳細は後述する。
【００７３】
サーバ２０は、エンコーダ３０ａから、背景画像の符号列、および、カメラ画像の符号列を受信する（Ｓ２０４）。サーバ２０は、例えば、図３のように、これらの符号列を連結し、サーバ２０内のメモリ（記憶部）に保存する。
【００７４】
図３において、Ｉ（ｘ）は、画面内符号化（面内予測）が行われる画像を示し、Ｐ（ｘ）は、片方向参照符号化（片方向の面間予測）が行われる画像を示し、Ｂ（ｘ）は、双方向参照符号化（双方向の面間予測）が行われる画像を示す。ｘは、符号化の順番（符号化順）を示す。図３における画像間の矢印は、参照関係を示す。例えば、Ｐ（１）は、Ｉ（０）を参照画像として用いて符号化され、Ｂ（３）はＩ（０）、Ｐ（１）およびＢ（２）を参照画像として用いて符号化される。
【００７５】
また、Ｉ（０）、Ｐ（７）およびＩ（ｔ）は、背景画像であり、これらは長期的に参照されるため、長期参照画像として符号化される。
【００７６】
次に、エンコーダ３０ａは、使用された背景画像を更新する（Ｓ２１７）。その際、エンコーダ３０ａは、符号化処理（Ｓ２１６）で生成された符号列に含まれるカメラ画像を復号することで得られるカメラ画像を用いて、背景画像を更新する。例えば、背景画像に含まれる動物体で背景の一部が隠れてしまい、背景画像に背景の全てが含まれていない場合がある。そこで、エンコーダ３０ａは、カメラ画像を用いて背景画像を更新する。
【００７７】
具体的には、例えば、動物体は１つの場所に留まらずに様々な場所に移動する。そのため、複数のカメラ画像における画素の平均値によって、背景の画素値を特定することが可能である。そこで、エンコーダ３０ａは、使用された背景画像と、復号されたカメラ画像との間で画素毎に画素値の平均を算出する。そして、エンコーダ３０ａは、画素毎に算出された平均で背景画像を更新することにより背景画像から動物体を疑似的に削除することができる。
【００７８】
また、背景は、時間経過と共に変化する。このような変化に追従するように、背景画像が更新されてもよい。例えば、夜に近づくに従って暗くなる背景に応じて、背景画像が更新されてもよい。ここでも、復号されたカメラ画像を用いて、背景画像が更新されてもよい。具体的には、上記のように、画素毎に算出される平均が背景画像の画素値に適用されてもよい。
【００７９】
次に、サーバ２０は、背景画像を更新する（Ｓ２０５）。ここでは、サーバ２０は、エンコーダ３０ａでの更新処理（Ｓ２１７）とは異なり、背景画像データベース２１内の背景画像をカメラ画像で更新する。そして、エンコーダ３０ａへの背景画像の前回の送信から一定時間が経過している場合、サーバ２０は、エンコーダ３０ａに現時点の背景画像を送信する（Ｓ２０７）。サーバ２０から背景画像が送信された場合（Ｓ２１８でＹｅｓ）エンコーダ３０ａは、サーバ２０から送信された背景画像を受信する（Ｓ２１９）。
【００８０】
サーバ２０は、ユーザから符号化の停止要求を受けるまで、上記の処理（Ｓ２０４〜Ｓ２０７）を繰り返す（Ｓ２０８でＮｏ）。サーバ２０は、停止要求を受けた場合（Ｓ２０８でＹｅｓ）、エンコーダ３０ａに符号化の停止要求を送信し、処理を終える（Ｓ２０９）。エンコーダ３０ａは、サーバ２０から符号化の停止要求を受けるまで、上記の処理（Ｓ２１３〜Ｓ２１９）を繰り返す（Ｓ２２０でＮｏ）。エンコーダ３０ａは、停止要求を受けた場合（Ｓ２２０でＹｅｓ）、処理を終える。
【００８１】
＜動作（背景画像作成）＞
次に、図４を参照しつつ、背景画像の生成処理（Ｓ２０１およびＳ２１０）のフローについて説明する。図４は、図２に示された生成処理（Ｓ２０１およびＳ２１０）のフローを示す図である。
【００８２】
まず、サーバ２０は、インターネットから、日付、時刻および天気（天候）を取得する（Ｓ３０１）。また、サーバ２０は、エンコーダ３０ａ、および、他のエンコーダ３０ｂ、３０ｃから、カメラ画像およびカメラ情報を取得する（Ｓ３０２およびＳ３０８）。ここで、カメラ情報は、例えば、カメラ設置位置、パンチルト角度（パンおよびチルトのうち少なくとも一方に対応する角度）、および、ズーム倍率等の制御データを示す。カメラ情報は、撮影情報とも表現される。
【００８３】
次に、サーバ２０は、日付、時刻、カメラ設置位置の天気、カメラ画像、および、カメラ情報を用いて、作成対象の背景画像を選択する（Ｓ３０３）。より具体的には、サーバ２０は、上記の複数の項目を検索キーとして用いて、背景画像データベース２１から１枚の背景画像を作成対象の背景画像として選択する。あるいは、サーバ２０は、画像マッチングに従って、カメラ画像に最も適合する背景画像を作成対象の背景画像として選択してもよい。
【００８４】
次に、サーバ２０は、複数のカメラ画像に対応するカメラ情報、および、複数のカメラ画像のそれぞれの画像特徴点を用いて、背景画像を作成する（Ｓ３０４）。ここでは、サーバ２０は、パノラマ画像のように、各カメラ画像よりも大きなサイズを有する背景画像を作成する。
【００８５】
そして、サーバ２０は、ユーザから背景画像作成の停止要求を受けるまで、一定時間間隔で上記の処理（Ｓ３０１〜Ｓ３０４）を繰り返す。サーバ２０は、停止要求を受けた場合、エンコーダ３０ａへ背景画像作成の停止要求を送信し、処理を終える（Ｓ３０５、Ｓ３０６およびＳ３０７）。また、エンコーダ３０ａは、サーバ２０から背景画像作成の停止要求を受けるまで、一定時間間隔で送信処理（Ｓ３０８）を繰り返す。そして、エンコーダ３０ａは、停止要求を受けた場合、処理を終える（Ｓ３０９およびＳ３１０）。
【００８６】
上記の動作で、カメラ３５ａのパン、チルトおよびズーム等によって得られる複数の画像から大きなサイズの背景画像が生成される。図５および図６に例を示す。例えば、図５のように、３月１５日１０時の晴れの日に、パン、チルトおよびズーム等によって複数のカメラ画像が取得される。そして、これらのカメラ画像から大きな背景画像が生成される。
【００８７】
より具体的には、パンおよびチルトによって得られる複数の画像からパノラマ画像のような背景画像が生成される。また、ズームによって得られる画像から、解像度がより高い鮮明な背景画像が生成される。
【００８８】
背景画像の解像度は、最も大きくズームインが行われた画像に調整されてもよい。そして、最も大きくズームインが行われていないその他の画像に対して拡大処理を施すことにより、解像度が調整されてもよい。サーバ２０は、パンチルト角度またはズーム倍率を用いて、背景画像に対する複数のカメラ画像のそれぞれの位置を大まかに推定し、画像特徴点を用いて高精度に複数の画像を結合することにより、背景画像を作成してもよい。
【００８９】
また、サーバ２０は、図６のように、別の日時および別の天気での撮影によって得られるカメラ画像から別の背景画像を生成する。すなわち、サーバ２０は、複数の状況に応じて、複数の背景画像を作成する。
【００９０】
＜動作（背景画像選択）＞
次に、図７を参照しつつ、背景画像の選択処理（Ｓ２０２およびＳ２１１）のフローについて説明する。図７は、図２に示された選択処理（Ｓ２０２およびＳ２１１）のフローを示す図である。
【００９１】
まず、サーバ２０は、インターネットから日付、時刻および天気を取得する（Ｓ４０１）。また、サーバ２０は、エンコーダ３０ａから、カメラ画像およびカメラ情報を取得する（Ｓ４０２およびＳ４０７）。
【００９２】
そして、サーバ２０は、日付、時刻、カメラ設置位置の天気、カメラ画像、カメラ情報（パンチルト角度およびズーム倍率）を用いて最も適合する背景画像を選択する（Ｓ４０３）。サーバ２０は、カメラ画像を用いて画像マッチングで背景画像を選択してもよい。そして、サーバ２０は、選択された背景画像をエンコーダ３０ａへ送信する（Ｓ４０４）。エンコーダ３０ａは、サーバ２０から送信された背景画像を受信する（Ｓ４０８）。
【００９３】
そして、サーバ２０は、背景画像の選択処理（Ｓ４０３）に用いられる時刻を一定時間進める（Ｓ４０５）。そして、指定枚数の背景画像の送受信が完了するまで、背景画像の選択処理（Ｓ４０３）、送信処理（Ｓ４０４）、受信処理（Ｓ４０８）、および、時刻の変更処理（Ｓ４０５）が繰り返される（Ｓ４０６およびＳ４０９）。
【００９４】
これにより、エンコーダ３０ａは、カメラ設置位置の天気、カメラ画像およびカメラ情報に適合する複数の背景画像のうち、時刻ｔ、時刻ｔ＋α、時刻ｔ＋α×２、・・・、時刻ｔ＋α×ｍに対応する複数の背景画像を受信する。
【００９５】
＜動作（背景画像更新）＞
次に、図８を参照しつつ、サーバ２０における背景画像の更新処理（Ｓ２０５）のフローについて説明する。図８は、図２に示された更新処理（Ｓ２０５）のフローを示す図である。
【００９６】
まず、サーバ２０は、符号列における符号化されたカメラ画像を復号することにより、復号されたカメラ画像を取得する（Ｓ５０１）。
【００９７】
次に、サーバ２０は、インターネットから日付、時刻および天気を取得する（Ｓ５０２）。サーバ２０は、インターネットから取得された情報、復号されたカメラ画像、および、カメラ情報を用いて、背景画像を選択する（Ｓ５０３）。
【００９８】
サーバ２０は、カメラ情報、および、カメラ画像の画像特徴点を用いて、背景画像の作成処理（Ｓ３０４）と同様に、背景画像を更新する（Ｓ５０４）。サーバ２０は、更新処理において、具体的には、既存の背景画像の画素値と新しいカメラ画像の画素値との平均で背景画像の画素値を更新してもよいし、重み付け平均で背景画像の画素値を更新してもよい。
【００９９】
また、サーバ２０は、カメラ画像における被写体（オブジェクト）を認識し、被写体の領域を除く背景領域のみを更新してもよい。その際、サーバ２０は、動いている被写体を認識して、動いている被写体の領域を除く背景領域のみを更新してもよい。
【０１００】
＜符号化構成＞
図９は、図１に示されたエンコーダ３０ａの処理部３３ａの構成を主に示す図である。処理部３３ａは、分割部４１、減算部４２、変換部４３、可変長符号化部４４、逆変換部４５、加算部４６、フレームメモリ４７および予測部４８を備える。フレームメモリ４７は、記憶部３１ａに含まれてもよい。
【０１０１】
分割部４１は、カメラ画像または背景画像を複数のブロックに分割する。減算部４２は、分割で得られたブロックから予測ブロックを減算することにより、差分ブロックを出力する。変換部４３は、差分ブロックに対して周波数変換を行って係数を出力する。可変長符号化部４４は、係数に対して可変長符号化を行う。逆変換部４５は、係数に対して逆周波数変換を行って差分ブロックを出力する。
【０１０２】
加算部４６は、予測ブロックと差分ブロックとを加算することにより復号ブロック（再構成ブロック）を生成する。フレームメモリ４７には、復号ブロックで構成される画像が記憶される。フレームメモリ４７には、背景画像が分割部４１等を経由せずに直接記憶されてもよい。予測部４８は、分割で得られたブロックと、フレームメモリ４７に記憶された画像とを用いて、予測ブロックを生成する。
【０１０３】
＜動作（符号化）＞
次に、図１０を参照しつつ、エンコーダ３０ａでのカメラ画像の符号化処理（Ｓ２１６）のフローについて説明する。図１０は、図２に示された符号化処理（Ｓ２１６）のフローを示す図である。
【０１０４】
まず、エンコーダ３０ａは、背景画像をスケーリングし、スケーリング処理に用いられたスケーリングパラメータを符号化する（Ｓ７０１）。ここで、エンコーダ３０ａは、背景画像の解像度と現時点のカメラ画像（符号化対象画像）の解像度とが適合するように、背景画像をスケーリングする。
【０１０５】
スケーリング処理の例を図１１に示す。図１１は、図１０に示されたスケーリング処理（Ｓ７０１）を示す図である。
【０１０６】
例えば、背景画像の解像度は、最も大きくズームインが行われた画像の解像度に対応する。そのため、基本的に、背景画像の解像度は符号化対象画像の解像度よりも高い。そこで、エンコーダ３０ａは、背景画像を符号化対象画像の参照画像として使用できるように背景画像をスケーリングすることにより、背景画像の解像度を符号化対象画像の解像度に適合させる。
【０１０７】
例えば、エンコーダ３０ａは、スケーリングにおいて、画像認識等で使われているＳＩＦＴまたはＳＵＲＦを用いて、画像特徴点のマッチングを行い、背景画像の被写体のサイズが符号化対象画像の被写体のサイズと等しくなるように、背景画像をリサイズする。
【０１０８】
次に、エンコーダ３０ａは、背景画像を変換（画像処理）し、その変換処理に用いられた変換パラメータを符号化する（Ｓ７０２）。これにより、エンコーダ３０ａは、背景画像を現時点のカメラ画像に適合させる。
【０１０９】
変換処理の例を図１２に示す。図１２は、図１０に示された変換処理（Ｓ７０２）を示す図である。
【０１１０】
複数のカメラ３５ａ、３５ｂ、３５ｃから得られた複数のカメラ画像が統合された１つの背景画像のアングルと、カメラ３５ａから得られた符号化対象画像のアングルとが一致するとは限らない。また、天気または照明に応じて、背景画像の全体的な輝度と符号化対象画像の全体的な輝度とが互いに異なる場合がある。そこで、エンコーダ３０ａは、背景画像の被写体と、符号化対象画像の被写体とが一致するよう、背景画像に対して射影変換および輝度変換などを行う。
【０１１１】
エンコーダ３０ａは、スケーリング処理（Ｓ７０１）と同様に、ＳＩＦＴまたはＳＵＲＦを用いて、画像特徴点のマッチングを行い、変換パラメータを算出する。
【０１１２】
次に、エンコーダ３０ａは、全体ベクトルを算出し、算出された全体ベクトルを符号化する（Ｓ７０３）。全体ベクトルは、背景画像と符号化対象画像とのズレを表わす。言い換えれば、背景画像に対する符号化対象画像の相対的な位置を指し示す。
【０１１３】
全体ベクトルの例を図１３に示す。図１３は、図１０の算出処理（Ｓ７０３）で算出される全体ベクトルを示す図である。
【０１１４】
背景画像は、パンチルトによって得られる複数のカメラ画像から生成される。そのため、基本的には、背景画像の画像サイズは、符号化対象画像の画像サイズよりも大きい。そこで、エンコーダ３０ａは、背景画像と符号化対象画像とのズレを全体ベクトルとして算出する。そして、エンコーダ３０ａは、全体ベクトルをベースとして用いて各ブロックの動きベクトルを符号化することにより動きベクトルの符号量を抑制することができる。
【０１１５】
例えば、符号化対象画像の各ブロックで同じ動きベクトルが符号化される可能性がある。全体ベクトルが用いられることにより、この場合の符号量が抑制される。
【０１１６】
エンコーダ３０ａは、スケーリング処理（Ｓ７０１）と同様に、ＳＩＦＴまたはＳＵＲＦを用いて、画像特徴点のマッチングを行い、全体ベクトルを算出する。
【０１１７】
次に、エンコーダ３０ａにおいて、分割部４１は、符号化対象画像を複数のブロックに分割する（Ｓ７０４）。予測部４８は、処理対象ブロックの予測ブロックを生成する（Ｓ７０５）。減算部４２は、予測ブロックと符号ブロックとの差分ブロックを生成する（Ｓ７０６）。そして、変換部４３は、差分ブロックに対して周波数変換を行い、変換係数を生成する（Ｓ７０７）。
【０１１８】
次に、エンコーダ３０ａにおいて、可変長符号化部４４は、変換係数に対して可変長符号化を行う（Ｓ７０８）。逆変換部４５は、変換係数に対して逆周波数変換を行う（Ｓ７０９）。加算部４６は、逆周波数変換によって得られたブロックと予測ブロックとを加算し、復号ブロックを生成する（Ｓ７１０）。
【０１１９】
なお、予測部４８は、予測ブロックを生成する際、背景画像、復号済み画像（参照画像）、または、同一画像内の復号済みブロックを参照する。また、エンコーダ３０ａは、算出処理（Ｓ７０３）で算出された全体ベクトルをベースとし用いて、予測ブロックの生成に用いられるベクトルと全体ベクトルとの差分を動きベクトルとして符号化する。図１３の例のように、符号化される動きベクトルに全体ベクトルを加算することで得られるベクトルが、予測ブロックの生成のためのベクトルとして用いられる。
【０１２０】
エンコーダ３０ａは、全てのブロックの符号化が完了するまで、ブロックの符号化処理（Ｓ７０５〜Ｓ７１０）を繰り返す（Ｓ７１１）。
【０１２１】
＜効果＞
以上、本実施の形態では、広範囲かつ高解像度の背景画像が使用される。これにより、特に、カメラ３５ａがパン、チルトまたはズームを行う場合において、符号化効率の向上が可能である。
【０１２２】
より具体的には、画像処理システム１０は、カメラ３５ａ等がパン、チルトまたはズームを行って撮影を行うことで得られた複数の画像から、事前に背景画像を生成する。そして、画像処理システム１０は、生成された背景画像を参照画像としてカメラ画像の符号化に利用する。
【０１２３】
これにより、符号化対象のカメラ画像の背景領域は、パン、チルトまたはズームが行われた場合でも、背景画像に含まれている可能性が高い。そのため、画像処理システム１０は、符号化対象のカメラ画像における動物体に大きい符号量を割り当てることができる。
【０１２４】
また、事前の撮影によって、動物体を含まない背景画像の準備が可能である。したがって、より質の高い背景画像の利用が可能である。
【０１２５】
また、画像処理システム１０は、既に符号化された画像の復号画像（再構成画像）を用いて背景画像を更新することにより、背景画像が現在のカメラ画像に適合するように背景画像を更新することができる。すなわち、画像処理システム１０は、背景画像を符号化対象画像に近づけることができ、予測の確度を向上させることができる。
【０１２６】
例えば、背景画像に動物体が含まれている場合、背景の一部が隠れている。したがって、１枚の背景画像に全ての背景が含まれていない可能性がある。画像処理システム１０は、複数のカメラ画像を用いて背景画像を更新することにより、背景の一部が含まれていない背景画像を背景の一部が含まれているカメラ画像で補うことができる。また、背景が時間経過と共に変化する場合がある。例えば、夜に近づくに従って背景が暗くなる場合、背景画像が更新されてもよい。
【０１２７】
また、画像処理システム１０は、背景画像を更新することにより、例えば、椅子の配置が変わる場合等における背景の変化に迅速に追従できる。また、画像処理システム１０は、復号画像を用いて背景画像を更新することにより、サーバ２０とエンコーダ３０ａとの間で背景画像の送受信回数を削減することができる。
【０１２８】
また、画像処理システム１０は、エンコーダ３０ａとデコーダとの間で背景画像の更新処理を共通化してもよい。これにより、更新後の背景画像は、符号列に含まれなくてもよい。したがって、全体の符号量が削減される。
【０１２９】
また、エンコーダ３０ａが背景画像を更新することにより、サーバ２０は、多数の様々な背景画像を保持しなくてもよい。したがって、サーバ２０におけるメモリ（記憶部）の容量の削減が可能である。
【０１３０】
また、画像処理システム１０は、複数のカメラから得られた複数の画像で背景画像を生成する。これにより、動物体によって背景の一部が隠れている場合でも、背景の全体を示す背景画像の作成が可能である。具体的には、カメラ３５ａで得られた画像に人の後ろの背景が写っていない場合において、カメラ３５ｂで得られた画像に人の後ろの背景が写っている可能性がある。そのような場合、画像処理システム１０は、カメラ３５ｂで得られた画像を用いて人の後ろの背景を含む背景画像を生成してもよい。
【０１３１】
また、画像処理システム１０は、複数の撮影状況（複数の季節、複数の時刻、および、複数の天気）に対応する複数の背景画像を作成してもよい。例えば、画像処理システム１０は、背景画像を撮影状況に応じて適応的に切り替える。これにより、符号化効率が向上する。
【０１３２】
具体的には、画像処理システム１０は、図５および図６のように時刻または天気に従って、作成対象の背景画像を切り替える。また、画像処理システム１０は、図７のフローで示したように、符号化時点の撮影状況およびカメラ画像から、最も適切な背景画像を選択する。これにより、画像処理システム１０は、符号化対象画像に背景画像を近づけることができる。そして、これにより、画像処理システム１０は、予測誤差を低減することができる。
【０１３３】
また、季節、時刻または天気に応じて背景画像が変化する可能性は高い。例えば、冬の１７時頃の背景は暗いが、夏の１７時頃の背景はそれほど暗くない。また、晴れ、くもり、雨および雪などの天気によっても背景は変わる。そのため、画像処理システム１０は、符号化時点（撮影時点）の撮影状況で複数の背景画像を切り替えることにより、符号化効率を向上させることができる。
【０１３４】
また、画像処理システム１０は、図１２のように背景画像を変換し、変換された背景画像を参照画像として使用する。これにより、背景画像が符号化対象画像に近づき、予測誤差が低減される。また、これにより、背景画像を保存するためのフレームメモリ４７の容量の削減が可能である。
【０１３５】
予測誤差は、多数の背景画像を用意することで、各背景画像を変換することなく、低減されてもよい。しかし、この場合、大きな容量を有するフレームメモリ４７が利用される。また、この場合、背景画像を選択するための処理量も大きい。また、背景画像の切り替えに応じて、サーバ２０とエンコーダ３０ａ等との間で背景画像の送受信が発生する。そのため、この場合、通信量も大きい。また、背景画像の切り替えに応じて、背景画像の符号化が行われる。そのため、この場合、符号化の処理量も大きく、符号列の符号量も大きい。
【０１３６】
そこで、背景画像の変換により、フレームメモリ４７の容量の削減、処理量の削減、通信量の削減、および、符号量の削減が可能である。
【０１３７】
また、サーバ２０に背景画像が保存されることにより、エンコーダ３０ａに大きな容量を有するフレームメモリ４７が利用されなくてもよい。つまり、エンコーダ３０ａ、３０ｂ、３０ｃは、サーバ２０における背景画像を共有することができる。また、各カメラ画像がサーバ２０に集められることで、動物体の影響が抑制され、広範囲かつ高解像度の背景画像の生成が可能である。
【０１３８】
また、サーバ２０は、複数の背景画像をエンコーダ３０ａに事前に送信する。そして、エンコーダ３０ａは、サーバ２０から事前に送信された複数の背景画像のうち、時刻に応じて、使用対象の背景画像を切り替える。これにより、符号化中においてサーバ２０とエンコーダ３０ａとの間の通信量が軽減され、通信負荷が分散される。
【０１３９】
なお、本実施の形態では、符号化の前に事前に背景画像が作成される。背景画像が作成されるタイミングは、これに限られない。背景画像は事前に作成されなくてもよい。その場合、エンコーダ３０ａは、カメラ画像を符号化しつつ、背景画像を作成（更新）する（Ｓ２１７）。サーバ２０は、エンコーダ３０ａでの背景画像の作成（更新）に応じて、背景画像データベース２１における背景画像を作成（更新）する（Ｓ２０５）。
【０１４０】
これにより、画像処理システム１０は、背景画像を事前に作成することなく、すぐにカメラ画像の符号化を実行することができる。したがって、符号化の遅延が抑制される。
【０１４１】
また、背景画像の作成、選択および更新の際に、カメラ情報とカメラ画像との両方が用いられてもよいし、いずれか一方のみが用いられてもよい。
【０１４２】
例えば、サーバ２０またはエンコーダ３０ａは、カメラ情報（パンチルト角度およびズーム倍率）のみに基づいて、背景画像においてカメラ画像が対応する位置を特定してもよい。すなわち、カメラ情報のみに基づいて、高精度の背景画像の作成、選択および更新の処理が可能な場合がある。また、背景画像の作成、選択および更新の処理を画像特徴点で行うことが困難なカメラ画像に対して、これらの処理がカメラ情報で行われてもよい。
【０１４３】
逆に、カメラ画像の画像特徴点のみを用いてこれらの処理が行われてもよい。その場合、パンチルト角度およびズーム倍率等のカメラ情報が、カメラ３５ａから取得されなくてもよい。したがって、構成が簡素化され、通信量も削減される。また、サーバ２０またはエンコーダ３０ａは、パンチルト角度およびズーム倍率等のカメラ情報に含まれる誤差の大きさにかかわらず、カメラ画像の画像特徴点のみを用いて、背景画像の作成、選択および更新の処理を行ってもよい。
【０１４４】
また、サーバ２０は、背景画像をエンコーダ３０ａへ送信する。ここで、サーバ２０は、背景画像の全体を送信しなくてもよい。サーバ２０は、背景画像の全体のうち、エンコーダ３０ａで使用される可能性を有する部分のみを送信してもよい。例えば、サーバ２０は、カメラ３５ａのパンおよびチルトの可動域（可能な撮影範囲）、および、カメラ３５ａの可能なズーム倍率に基づいて、背景画像の一部分のみをエンコーダ３０ａに送信してもよい。
【０１４５】
これにより、サーバ２０とエンコーダ３０ａとの間の通信量が減り、エンコーダ３０ａのフレームメモリ４７の容量の削減が可能である。
【０１４６】
また、エンコーダ３０ａは、図１１のように背景画像の被写体のサイズと符号化対象画像の被写体のサイズとが一致するように、背景画像をスケーリングする。さらに、エンコーダ３０ａは、動きベクトルに対して許容されている精度に適合するように、スケーリングの比率を変えてもよい。図１４および図１５を例に説明する。
【０１４７】
図１４は、図１１に示されたスケーリング処理の変形例を示す図である。具体的には、図１４は、ＨＥＶＣ（非特許文献１）の規定のように、動きベクトルが１／４画素精度まで許容されている場合におけるスケーリング処理の例を示す。この場合、エンコーダ３０ａは、背景画像の被写体が、縦方向および横方向に、符号化対象画像の被写体の４倍になるように、背景画像をスケーリングする。
【０１４８】
つまり、図１４の符号化対象画像において右から２番目の木の横幅が３８４画素である場合、背景画像において同じ被写体である右から２番目の木の横幅が１５３６画素（３８４画素×４）に一致するように、スケーリングが行われる。そして、エンコーダ３０ａは、予測ブロックの生成処理において、４画素の間隔で背景画像の各画素を参照する。
【０１４９】
図１５は、本実施の形態における整数画素精度および小数画素精度を示す図である。図１５に、スケーリング後の背景画像の各画素が示されている。また、図１５に、整数画素精度の動きベクトルで参照される画素と、小数画素精度の動きベクトルで参照される画素とが示されている。
【０１５０】
ＨＥＶＣ（非特許文献１）では、小数画素精度の動きベクトルが用いられる場合、整数画素精度の画素値に対してフィルタ処理を行うことにより小数画素精度の画素値が推定される。この方法では、推定された画素値と本来の画素値との間に誤差が生じる。
【０１５１】
しかし、図１４の例では、エンコーダ３０ａは、ズームインで得られたカメラ画像から生成された高解像度の背景画像を用いて小数画素精度の画素値を生成する。そのため、生成された画素値と本来の画素値との間に誤差が生じにくい。したがって、エンコーダ３０ａは、予測誤差を低減することができる。
【０１５２】
なお、エンコーダ３０ａは、図１１のスケーリング処理と、図１４のスケーリング処理とを切り替えてもよい。例えば、エンコーダ３０ａは、フレームメモリ４７の容量の削減のため、図１１のスケーリング処理を用いることにより、図１４のスケーリング処理で用いられる画像サイズよりも小さい画像サイズを用いてもよい。また、エンコーダ３０ａは、予測誤差を小さくするため（符号化効率を向上するため）、小数画素精度の予測確度が高くなるように、図１４のスケーリング処理を用いてもよい。
【０１５３】
また、エンコーダ３０ａは、画像特徴点を用いて、背景画像のスケーリング、背景画像の変換、および、全体ベクトルの算出などの処理を行ってもよいし、パンチルト角度およびズーム倍率等のカメラ情報を用いて、これらの処理を行ってもよい。例えば、エンコーダ３０ａは、画像特徴点を用いてこれらの処理を行うことが困難な画像に対して、カメラ情報を用いてこれらの処理を行ってもよい。また、カメラ３５ａの構成の簡素化のため、エンコーダ３０ａは、画像特徴点のみを用いてこれらの処理を行ってもよい。
【０１５４】
また、画像間のマッチングには、画像特徴点の代わりに、画素の差分絶対値和が用いられてもよい。画素の差分絶対値和が最も小さい２つの画像が互いに最も適合していると想定される。これにより、マッチングの処理が簡素化され、ＳＩＭＤ演算装置において並列処理を行うことが可能である。
【０１５５】
また、図５および図６の例では、複数のカメラ画像から背景画像が作成される。サーバ２０は、１つの背景画像の生成に、同じカメラ３５ａから得られた画像だけでなく、別のカメラ３５ｂ、３５ｃから得られた複数の画像も用いてもよい。例えば、サーバ２０は、別のカメラ３５ｂで別の角度から撮影によって得られた画像に対して射影変換を行い、射影変換が行われた画像をカメラ３５ａに対する背景画像の生成に用いてもよい。これにより、サーバ２０は、動物体によって隠れていた背景部分を取得することでき、動物体の影響が抑制された背景画像を取得することができる。
【０１５６】
また、図３に各画像を含む符号列の構成例が示されている。図３において、第１背景画像、第２背景画像、および、第３背景画像は、同じ画像でもよい。例えば、映像が途中から再生され、符号列の途中から復号が開始される場合でも、エンコーダ３０ａは、正しく復号画像が表示されるように、定期的に長期参照画像である背景画像を符号列に挿入してもよい。
【０１５７】
これにより、例えば、デコーダは、Ｉ（ｔ）以降の画像を表示する際、Ｉ（ｔ）から復号を開始することができる。したがって、復号処理が削減され、表示の遅延も抑制される。
【０１５８】
また、図３では、１つの符号列がカメラ画像と背景画像とを含む。しかし、エンコーダ３０ａは、図１６のようにカメラ画像を含む符号列と背景画像を含む符号列とを別々に生成してもよい。これにより、１つの符号列内での画像サイズが統一される。したがって、符号化処理および復号処理が簡素化される。また、エンコーダ３０ａは、背景画像の符号列をデコーダにおけるカメラ画像の復号よりも前に、別途、デコーダに提供することができる。これにより、符号列の配信における通信負荷が分散される。
【０１５９】
また、上記において、エンコーダ３０ａは、背景画像を符号化して、符号化された背景画像を符号列に含める。しかし、エンコーダ３０ａは、符号化された背景画像を符号列に含めなくてもよい。符号化されたカメラ画像のみで符号列が構成されてもよい。その場合、別途、デコーダに背景画像が送信される。背景画像の送信において、高効率に符号化された背景画像が送信されてもよいし、背景画像の画素値そのものが送信されてもよい。
【０１６０】
また、サーバ２０からエンコーダ３０ａへの背景画像の送信において、背景画像の画素値そのものが送信されてもよいし、ＨＥＶＣ（非特許文献１）またはＪＰＥＧを用いて背景画像を符号化することで得られる符号列が送信されてもよい。また、エンコーダ３０ａは、符号化処理（Ｓ２１５）で背景画像を符号化する。エンコーダ３０ａは、サーバ２０から受信した符号列そのものを符号化された背景画像として用いることにより、背景画像の符号化および送信の処理（Ｓ２１５）をスキップしてもよい。
【０１６１】
また、サーバ２０が、図３のような符号列を生成してもよいし、図１６のような符号列を生成してもよい。また、エンコーダ３０ａが、図３のような符号列を生成してもよいし、図１６のような符号列を生成してもよい。また、図３のような１つの符号列が、図１６のような複数の符号列に分離されてもよい。また、サーバ２０またはエンコーダ３０ａは、符号列をデコーダに送信してもよいし、符号列を記録媒体に格納してもよい。また、図１６のような複数の符号列は、通信媒体または記録媒体などに別々に出力されてもよい。
【０１６２】
また、ここでは、「背景」は、一定時間動いていない被写体を意味する。例えば、しばらく動いていない人物、または、停車している車が「背景」に含まれてもよい。
【０１６３】
さらに、本実施の形態における処理は、ソフトウェアによって実行されてもよい。そして、このソフトウェアは、ダウンロード等によって配布されてもよい。また、このソフトウェアは、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録され、流布されてもよい。なお、これらに関して、本明細書における他の実施の形態も同様である。
【０１６４】
（実施の形態２）
＜全体構成＞
図１７は、本実施の形態における画像処理システムの構成を示す図である。図１７に示された画像処理システム１１は、サーバ２０、および、デコーダ５０ａ、５０ｂ等を備える。図１７には、２台のデコーダ５０ａ、５０ｂが示されているが、デコーダは、１台でもよいし、３台以上でもよい。
【０１６５】
サーバ２０は、背景画像データベース２１、制御部２２、処理部２３、および、通信部２４を備える。これらの構成要素は、実施の形態１と同様である。本実施の形態において、通信部２４は、デコーダ５０ａ、５０ｂ等と通信する。
【０１６６】
デコーダ５０ａは、記憶部５１ａ、制御部５２ａ、処理部５３ａ、通信部５４ａ、および、表示部５５ａを備える。記憶部５１ａには、符号化された画像、および、復号された画像などが記憶される。制御部５２ａは、デコーダ５０ａにおける各構成要素の動作を制御する。処理部５３ａは、情報処理を行う。デコーダ５０ａの動作は、基本的に、処理部５３ａによって行われる。特に、処理部５３ａは、サーバ２０からの画像を復号する。通信部５４ａは、サーバ２０と通信する。
【０１６７】
表示部５５ａは、復号された画像を表示する。デコーダ５０ａの外部の表示装置でもよい。例えば、制御部５２ａが、復号された画像を外部の表示装置に表示してもよい。
【０１６８】
デコーダ５０ｂは、記憶部５１ｂ、制御部５２ｂ、処理部５３ｂ、通信部５４ｂ、および、表示部５５ｂを備える。これらは、それぞれ、デコーダ５０ａの構成要素と同様の構成要素である。
【０１６９】
例えば、サーバ２０は、背景画像データベース２１における背景画像を用いて符号化された画像をデコーダ５０ａに送信する。デコーダ５０ａは、符号化された画像を復号し、復号された画像を表示部５５ａに表示する。
【０１７０】
なお、ここでは、デコーダ５０ａの構成、デコーダ５０ａの動作、および、サーバ２０とデコーダ５０ａとの間で行われる動作が、主に示されている。デコーダ５０ｂの構成、デコーダ５０ｂの動作、および、サーバ２０とデコーダ５０ｂとの間で行われる動作も、デコーダ５０ａの構成、デコーダ５０ａの動作、および、サーバ２０とデコーダ５０ａとの間で行われる動作と同様である。
【０１７１】
＜動作（全体）＞
次に、図１８を参照しつつ、復号全体フローについて説明する。図１８は、図１７に示された画像処理システム１１の処理フローを示す図である。
【０１７２】
まず、デコーダ５０ａは、サーバ２０へ復号の開始要求を送信する（Ｓ８０４）。サーバ２０は、復号の開始要求を受信する（Ｓ８０１）。
【０１７３】
次に、サーバ２０は、デコーダ５０ａへ、背景画像の符号列またはカメラ画像の符号列を送信する（Ｓ８０２）。デコーダ５０ａは、符号列を受信する（Ｓ８０５）。
【０１７４】
次に、デコーダ５０ａは、サーバ２０から受信した符号列が背景画像の符号列であるか否かを判定する（Ｓ８０６）。サーバ２０から受信した符号列が背景画像の符号列である場合（Ｓ８０６でＹｅｓ）、デコーダ５０ａは、符号列に含まれる符号化された背景画像を復号する（Ｓ８０７）。なお、背景画像は、他の画像からの参照のみに用いられる画像であり、表示されない。
【０１７５】
サーバ２０から受信した符号列が背景画像の符号列でない場合（Ｓ８０６でＮｏ）、サーバ２０から受信した符号列はカメラ画像の符号列である。この場合、デコーダ５０ａは、カメラ画像の復号に用いられる背景画像を決定する（Ｓ８０８）。具体的には、デコーダ５０ａは、復号対象のカメラ画像の時刻情報を用いて、背景画像を決定する。例えば、デコーダ５０ａは、時刻ｔにおけるカメラ画像には第１背景画像を使用対象の背景画像と決定し、時刻ｔ＋１におけるカメラ画像には第２背景画像を使用対象の背景画像と決定する。
【０１７６】
そして、デコーダ５０ａは、符号列に含まれる符号化されたカメラ画像を復号する（Ｓ８０９）。そして、デコーダ５０ａは、復号されたカメラ画像を表示する（Ｓ８１０）。
【０１７７】
次に、デコーダ５０ａは、使用された背景画像を更新する（Ｓ８１１）。ここでは、復号処理（Ｓ８０９）で復号されたカメラ画像を用いて背景画像を更新する。例えば、背景画像に含まれる動物体で背景の一部が隠れてしまい、背景画像に背景の全てが含まれていない場合がある。そこで、デコーダ５０ａは、カメラ画像を用いて背景画像を更新する。
【０１７８】
具体的には、例えば、動物体は１つの場所に留まらずに様々な場所に移動する。そのため、複数のカメラ画像における画素の平均値で、背景の画素値を特定することが可能である。そこで、デコーダ５０ａは、使用された背景画像と、復号されたカメラ画像との間で画素毎に画素値の平均を算出する。そして、デコーダ５０ａは、画素毎に算出された平均で背景画像を更新することにより背景画像から動物体を疑似的に削除することができる。
【０１７９】
また、背景は、時間経過と共に変化する。このような変化に追従するように、背景画像が更新されてもよい。例えば、夜に近づくに従って暗くなる背景に応じて、背景画像が更新されてもよい。ここでも、復号されたカメラ画像を用いて、背景画像が更新されてもよい。具体的には、上記のように、画素毎に算出される平均が背景画像の画素値に適用されてもよい。
【０１８０】
なお、背景画像の更新処理は、エンコーダ３０ａ等と同様に行われる。これにより、符号化側で得られる更新後の背景画像と復号側で得られる更新後の背景画像とが互いに一致し、符号化側と復号側とにおける参照画像のミスマッチが抑制される。
【０１８１】
デコーダ５０ａは、ユーザから復号の停止要求を受けるまで、上記の処理（Ｓ８０５〜Ｓ８１１）を繰り返す（Ｓ８１２でＮｏ）。デコーダ５０ａは、停止要求を受けた場合（Ｓ８１２でＹｅｓ）、サーバ２０に復号の停止要求を送信し、処理を終える（Ｓ８１３）。サーバ２０は、デコーダ５０ａから復号の停止要求を受けるまで、背景画像の符号列またはカメラ画像の符号列の送信処理（Ｓ８０２）を繰り返す（Ｓ８０３でＮｏ）。サーバ２０は、停止要求を受けた場合（Ｓ８０３でＹｅｓ）、処理を終える。
【０１８２】
＜復号構成＞
図１９は、図１７に示されたデコーダ５０ａの処理部５３ａの構成を主に示す図である。処理部５３ａは、可変長復号部６１、逆変換部６５、加算部６６、フレームメモリ６７および結合部６８を備える。フレームメモリ６７は、記憶部５１ａに含まれてもよい。
【０１８３】
可変長復号部６１は、符号列に対して可変長復号を行って係数を出力する。逆変換部６５は、係数に対して逆周波数変換を行って、処理対象ブロックと予測ブロックとの差分を示す差分ブロックを出力する。加算部６６は、差分ブロックと予測ブロックとを加算することにより、処理対象ブロックを再構成し、復号ブロックを生成する。結合部６８は、複数の復号ブロックを結合し、結合によって得られるカメラ画像を出力する。フレームメモリ６７には、結合部６８から出力されたカメラ画像が記憶される。
【０１８４】
＜動作（復号）＞
次に、図２０を参照しつつ、デコーダ５０ａでのカメラ画像の復号処理（Ｓ８０９）のフローについて説明する。図２０は、図１８に示された復号処理（Ｓ８０９）のフローを示す図である。
【０１８５】
まず、デコーダ５０ａは、スケーリングパラメータを復号し、復号されたスケーリングパラメータに従って背景画像をスケーリングする（Ｓ９０１）。例えば、デコーダ５０ａは、図１１のように、背景画像をスケーリングすることにより、スケーリングされた背景画像を取得する。
【０１８６】
次に、デコーダ５０ａは、変換パラメータを復号し、復号された変換パラメータに従って背景画像を変換する（Ｓ９０２）。例えば、デコーダ５０ａは、図１２のように、背景画像を変換することにより、変換された背景画像を取得する。
【０１８７】
次に、デコーダ５０ａは、全体ベクトルを復号し、図１３のような全体ベクトルを取得する（Ｓ９０３）。
【０１８８】
次に、デコーダ５０ａにおいて、可変長復号部６１は、符号列に対して可変長復号を行う（Ｓ９０４）。逆変換部６５は、可変長復号で得られた係数に対して逆周波数変換を行う（Ｓ９０５）。加算部６６は、逆周波数変換によって得られたブロックと予測ブロックとを加算することにより、復号ブロックを生成する（Ｓ９０６）。
【０１８９】
デコーダ５０ａは、上記の処理（Ｓ９０４〜Ｓ９０６）を全てのブロックの復号が完了するまで繰り返す（Ｓ９０７でＮｏ）。全てのブロックの復号が完了した後（Ｓ９０７でＹｅｓ）、結合部６８は、全てのブロックを結合し、復号画像を取得する（Ｓ９０８）。
【０１９０】
なお、予測ブロックが生成される際、背景画像、復号済み画像（参照画像）、または、同一画像内の復号済みブロックが参照される。また、デコーダ５０ａは、実施の形態１と同様に全体ベクトルをベースとして用いる。そして、デコーダ５０ａは、復号された動きベクトルに全体ベクトルを加算することで得られるベクトルを予測ブロックの生成のためのベクトルとして用いる（図１３参照）。
【０１９１】
＜効果＞
以上、本実施の形態では、画像処理システム１１は、広範囲かつ高解像度の背景画像を使用する。これにより、画像処理システム１１は、高い符号化効率で符号化された画像を復号することができる。特に、画像処理システム１１は、パン、チルトまたはズームを行って得られた画像を適切に復号することができる。
【０１９２】
また、画像処理システム１１は、復号されたカメラ画像を用いて背景画像を更新することにより、背景画像を現在のカメラ画像に応じて更新することができる。そのため、画像処理システム１１は、背景画像を復号対象画像に近づけることができ、予測の確度を向上させることができる。
【０１９３】
例えば、背景画像に動物体が含まれている場合、背景の一部が隠れている。したがって、１枚の背景画像に全ての背景が含まれていない可能性がある。画像処理システム１１は、複数のカメラ画像を用いて背景画像を更新することにより、背景の一部が含まれていない背景画像を背景の一部が含まれているカメラ画像で補うことができる。また、背景が時間経過と共に変化する場合がある。例えば、夜に近づくに従って背景が暗くなる場合、背景画像が更新されてもよい。
【０１９４】
また、画像処理システム１１は、背景画像を更新することにより、椅子の配置が変わる場合等における背景の変化に迅速に追従できる。また、画像処理システム１１は、復号画像を用いて背景画像を更新することにより、サーバ２０とデコーダ５０ａとの間で背景画像の送受信回数を削減することができる。
【０１９５】
また、画像処理システム１１は、エンコーダ（例えば、実施の形態１のエンコーダ３０ａ）とデコーダ５０ａとの間で背景画像の更新処理を共通化してもよい。これにより、更新後の背景画像は、符号列に含まれなくてもよい。したがって、全体の符号量が削減される。
【０１９６】
また、デコーダ５０ａが背景画像を更新することにより、サーバ２０は、多数の様々な背景画像を保持しなくてもよい。したがって、サーバ２０におけるメモリ（記憶部）の容量の削減が可能である。
【０１９７】
また、画像処理システム１１は、図１２のように背景画像を変換し、変換された背景画像を参照画像として使用する。これにより、背景画像が復号対象画像に近づき、予測誤差が低減される。また、これにより、背景画像を保存するためのフレームメモリ６７の容量の削減が可能である。
【０１９８】
予測誤差は、多数の背景画像を用意することで、各背景画像を変換することなく、低減されてもよい。しかし、この場合、大きな容量を有するフレームメモリ６７が利用される。また、背景画像を選択するための処理量も大きい。また、背景画像は、切り替えに応じて、符号列に挿入される。そのため、この場合、符号量も大きく、通信量も大きい。
【０１９９】
そこで、背景画像の変換により、フレームメモリ６７の容量の削減、処理量の削減、通信量の削減、および、符号量の削減が可能である。
【０２００】
また、サーバ２０に背景画像が保存されることにより、デコーダ５０ａに大きな容量を有するフレームメモリ６７が利用されなくてもよい。つまり、デコーダ５０ａ、５０ｂは、サーバ２０における背景画像を共有することができる。
【０２０１】
また、サーバ２０は、複数の背景画像をデコーダ５０ａに事前に送信する。そして、デコーダ５０ａは、サーバ２０から事前に送信された複数の背景画像のうち、時刻に応じて、使用対象の背景画像を切り替える。これにより、復号中においてサーバ２０とデコーダ５０ａとの間の通信量が軽減され、通信負荷が分散される。
【０２０２】
なお、デコーダ５０ａは、判定処理（Ｓ８０６）において、サーバ２０から受信した符号列が背景画像の符号列であるかカメラ画像の符号列であるかを判定する。デコーダ５０ａは、判定処理において、復号画像を表示するか否かを示す非表示フラグを利用してもよい。非表示フラグは、動画編集等で参照画像が削除され、画像が正しく復号されない場合等に用いられる。
【０２０３】
本実施の形態の背景画像のように参照のみに使われる画像は非表示フラグによって表示されない画像と指定されてもよい。デコーダ５０ａは、表示されない画像として指定された画像が背景画像であると判定してもよい。画像処理システム１１は、新たな追加のフラグを用いずに、既存の非表示フラグを用いることで、符号量の増加を抑制することができる。もちろん、画像処理システム１１は、背景画像であるか否かを示す新たなフラグを用いてもよい。
【０２０４】
また、デコーダ５０ａは、図１１のように背景画像の被写体のサイズと符号化対象画像（復号対象画像）の被写体のサイズとが一致するように、背景画像をスケーリングする。デコーダ５０ａは、動きベクトルに対して許容されている精度に適合するように、スケーリングの比率を変えてもよい。図１４および図１５を例に説明する。
【０２０５】
図１４は、図１１に示されたスケーリング処理の変形例を示す図である。具体的には、図１４は、ＨＥＶＣ（非特許文献１）の規定のように、動きベクトルが１／４画素精度まで許容されている場合におけるスケーリング処理の例を示す。この場合、デコーダ５０ａは、背景画像の被写体が、縦方向および横方向に、符号化対象画像（復号対象画像）の被写体の４倍になるように、背景画像をスケーリングする。
【０２０６】
つまり、図１４の符号化対象画像（復号対象画像）において右から２番目の木の横幅が３８４画素である場合、スケーリングにより背景画像において同じ被写体である右から２番目の木の横幅が１５３６画素（３８４画素×４）になるように、スケーリングが行われる。そして、デコーダ５０ａは、予測ブロックの生成処理において、４画素の間隔で背景画像の各画素を参照する。
【０２０７】
図１５は、本実施の形態における整数画素精度および小数画素精度を示す図である。図１５に、スケーリング後の背景画像の各画素が示されている。また、図１５に、整数画素精度の動きベクトルで参照される画素と、小数画素精度の動きベクトルで参照される画素とが示されている。
【０２０８】
ＨＥＶＣ（非特許文献１）では、小数画素精度の動きベクトルが用いられる場合、整数画素精度の画素値に対してフィルタ処理を行うことにより小数画素精度の画素値が推定される。この方法では、推定された画素値と本来の画素値との間に誤差が生じる。
【０２０９】
しかし、図１４の例では、デコーダ５０ａは、ズームインで得られたカメラ画像から生成された高解像度の背景画像を用いて小数画素精度の画素値を生成する。そのため、生成された画素値と本来の画素値との間に誤差が生じにくい。したがって、デコーダ５０ａは、予測誤差を低減することができる。
【０２１０】
なお、デコーダ５０ａは、図１１のスケーリング処理と図１４のスケーリング処理とを切り替えてもよい。例えば、デコーダ５０ａは、フレームメモリ６７の容量の削減のため、図１１のスケーリング処理を用いることにより、図１４のスケーリング処理で用いられる画像サイズよりも小さい画像サイズを用いてもよい。また、デコーダ５０ａは、予測誤差を小さくするため（符号化効率を向上するため）、小数画素精度の予測確度を高くなるように、図１４のスケーリング処理を用いてもよい。
【０２１１】
また、図３に各画像を含む符号列の構成例が示されている。図３において、第１背景画像、第２背景画像、および、第３背景画像は、同じ画像でもよい。例えば、映像が途中から再生され、符号列の途中から復号が開始される場合でも、正しく復号画像が表示されるように、定期的に長期参照画像である背景画像が符号列に挿入されてもよい。これにより、例えば、デコーダ５０ａは、Ｉ（ｔ）以降の画像を表示する際、Ｉ（ｔ）から復号を開始することができる。したがって、復号処理が削減され、表示の遅延も抑制される。
【０２１２】
また、図３では、１つの符号列がカメラ画像と背景画像とを含む。しかし、図１６のようにカメラ画像を含む符号列と背景画像を含む符号列とは、別々に生成されてもよい。これにより、１つの符号列内での画像サイズが統一される。したがって、符号化処理および復号処理が簡素化される。また、デコーダ５０ａは、カメラ画像の符号列の復号よりも前に、別途、背景画像の符号列を取得することができる。これにより、符号列の配信における通信負荷が分散される。
【０２１３】
また、上記において、符号化された背景画像が符号列に含められている。しかし、背景画像は、符号列に含められなくてもよい。すなわち、符号化されたカメラ画像のみで符号列が構成されてもよい。その場合、別途、デコーダ５０ａに背景画像が送信される。背景画像の送信において、高効率に符号化された背景画像が送信されてもよいし、背景画像の画素値そのものが送信されてもよい。
【０２１４】
また、デコーダ５０ａは、サーバ２０から、図３のような符号列を取得してもよいし、図１６のような符号列を取得してもよい。また、デコーダ５０ａは、エンコーダ（エンコーダ３０ａ等）から、図３のような符号列を取得してもよいし、図１６のような符号列を取得してもよい。また、デコーダ５０ａは、記録媒体から、図３のような符号列を取得してもよいし、図１６のような符号列を取得してもよい。デコーダ５０ａは、図１６のような複数の符号列を別々に通信媒体または記録媒体などから取得してもよい。
【０２１５】
また、ここでは、「背景」は、一定時間動いていない被写体を意味する。例えば、しばらく動いていない人物、または、停車している車が「背景」に含まれてもよい。
【０２１６】
（実施の形態３）
本実施の形態は、実施の形態１および実施の形態２に示された画像処理システムの特徴的な構成および特徴的な動作を示す。本実施の形態で示される構成および動作は、基本的に、実施の形態１および実施の形態２に示された構成および動作に対応する。
【０２１７】
図２１は、本実施の形態における画像処理システムの構成を示す図である。図２１に示された画像処理システム１２は、画像符号化装置７０、画像復号装置８０、および、画像管理装置９０を備える。画像符号化装置７０は、取得部７１および符号化部７２を備える。画像復号装置８０は、取得部８１および復号部８２を備える。
【０２１８】
画像符号化装置７０は、面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像を符号化する。取得部７１は、参照専用画像を取得する。符号化部７２は、参照専用画像を面間予測における参照画像として参照して、映像を構成する複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を符号化する。
【０２１９】
ここで、参照専用画像は、複数の表示対象画像とも複数の表示対象画像の複数の再構成画像とも異なる画像であり面間予測において参照専用として用いられる画像である。参照専用画像は、例えば、実施の形態１および実施の形態２で示された背景画像である。表示対象画像は、例えば、実施の形態１および実施の形態２で示されたカメラ画像である。
【０２２０】
画像復号装置８０は、面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像を復号する。取得部８１は、参照専用画像を取得する。復号部８２は、参照専用画像を面間予測における参照画像として参照して、映像を構成する複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を復号する。
【０２２１】
画像管理装置９０は、画像処理システム１２において、任意の構成要素である。画像管理装置９０は、参照専用画像を取得する。画像符号化装置７０の取得部７１は、画像管理装置９０で取得された参照専用画像を画像管理装置９０から取得してもよい。同様に、画像復号装置８０の取得部８１は、画像管理装置９０で取得された参照専用画像を画像管理装置９０から取得してもよい。
【０２２２】
画像符号化装置７０は、実施の形態１に示されたエンコーダ３０ａ等に対応する。画像符号化装置７０の取得部７１および符号化部７２は、実施の形態１に示された処理部３３ａ等に対応する。画像復号装置８０は、実施の形態２に示されたデコーダ５０ａ等に対応する。画像復号装置８０の取得部８１および復号部８２は、実施の形態２に示された処理部５３ａ等に対応する。画像管理装置９０は、実施の形態１および実施の形態２に示されたサーバ２０に対応する。
【０２２３】
図２２は、図２１に示された画像処理システム１２の動作の処理フローを示す図である。
【０２２４】
画像符号化装置７０において、まず、取得部７１が参照専用画像を取得する（Ｓ１１１）。取得部７１は、参照専用画像を画像管理装置９０から取得してもよい。この場合、画像管理装置９０が、まず、参照専用画像を取得する（Ｓ１０１）。次に、取得部７１が、画像管理装置９０で取得された参照専用画像を画像管理装置９０から取得する。
【０２２５】
次に、画像符号化装置７０において、符号化部７２が、参照専用画像を面間予測における参照画像として参照して、映像を構成する複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を符号化する（Ｓ１１２）。
【０２２６】
画像復号装置８０において、まず、取得部８１が参照専用画像を取得する（Ｓ１２１）。取得部８１は、参照専用画像を画像管理装置９０から取得してもよい。この場合、画像管理装置９０が、まず、参照専用画像を取得する（Ｓ１０１）。次に、取得部８１が、画像管理装置９０で取得された参照専用画像を画像管理装置９０から取得する。
【０２２７】
次に、画像復号装置８０において、復号部８２が、参照専用画像を面間予測における参照画像として参照して、映像を構成する複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を復号する（Ｓ１２２）。
【０２２８】
これにより、画像符号化装置７０および画像復号装置８０は、面間予測において、表示対象画像等とは異なる参照専用画像を参照することができる。したがって、画像符号化装置７０および画像復号装置８０は、面間予測において適切な参照画像を参照することができる。
【０２２９】
参照専用画像は、複数の表示対象画像のそれぞれよりも大きくてもよい。すなわち、参照専用画像の画素数は、複数の表示対象画像のそれぞれの画素数よりも大きくてもよい。
【０２３０】
参照専用画像は、複数の撮影画像が統合された画像でもよい。ここで、撮影画像は、撮影によって得られた画像である。複数の撮影画像は、パン、チルトおよびズームによって得られてもよいし、複数のカメラから得られてもよい。参照専用画像は、各撮影画像の撮影情報または特徴点を用いて複数の撮影画像を統合することにより得られる画像でもよい。
【０２３１】
取得部７１は、映像を構成する複数の表示対象画像のうち符号化順で最初の表示対象画像が符号化される前に、参照専用画像を取得してもよい。同様に、取得部８１は、映像を構成する複数の表示対象画像のうち復号順で最初の表示対象画像が復号される前に、参照専用画像を取得してもよい。
【０２３２】
取得部７１、８１は、参照専用画像を画像管理装置９０から部分的または全体的に受信することにより、参照専用画像を部分的または全体的に取得してもよい。符号化部７２は、部分的または全体的に取得された参照専用画像を参照して、１以上の表示対象画像を符号化してもよい。また、復号部８２は、部分的または全体的に取得された参照専用画像を参照して、１以上の表示対象画像を復号してもよい。
【０２３３】
取得部７１、８１は、第１撮影状況に対応する第１参照専用画像と、第２撮影状況に対応する第２参照専用画像とを含む複数の参照専用画像のそれぞれを参照専用画像として取得してもよい。取得部７１、８１は、映像の撮影状況に基づいて、複数の参照専用画像を選択的に取得してもよい。各撮影状況は、例えば、撮影の際の時刻、天気または季節などを含む。
【０２３４】
例えば、映像の撮影状況が第１撮影状況である場合、取得部７１、８１は、第１参照専用画像を取得してもよい。また、この場合、符号化部７２は、第１参照専用画像を参照専用画像として参照して、１以上の表示対象画像を符号化してもよい。また、この場合、復号部８２は、第１参照専用画像を参照専用画像として参照して、１以上の表示対象画像を復号してもよい。
【０２３５】
また、例えば、映像の撮影状況が第２撮影状況である場合、取得部７１、８１は、第２参照専用画像を取得してもよい。また、この場合、符号化部７２は、第２参照専用画像を参照専用画像として参照して、１以上の表示対象画像を符号化してもよい。また、この場合、復号部８２は、第２参照専用画像を参照専用画像として参照して、１以上の表示対象画像を復号してもよい。
【０２３６】
取得部７１、８１は、複数の表示対象画像の複数の再構成画像のうち１以上の再構成画像を用いて、参照専用画像を更新してもよい。符号化部７２は、更新された参照専用画像を参照して、１以上の表示対象画像を符号化してもよい。復号部８２は、更新された参照専用画像を参照して、１以上の表示対象画像を復号してもよい。
【０２３７】
符号化部７２は、１以上の表示対象画像のうち符号化対象画像を符号化する際、参照専用画像が符号化対象画像に対応するように、参照専用画像を変換し、変換された参照専用画像を参照画像として参照してもよい。復号部８２は、１以上の表示対象画像のうち復号対象画像を復号する際、参照専用画像が復号対象画像に対応するように、参照専用画像を変換し、変換された参照専用画像を参照画像として参照してもよい。変換は、射影変換でもよいし、輝度変換でもよいし、スケーリングでもよい。
【０２３８】
符号化部７２は、参照専用画像における被写体の大きさが符号化対象画像における被写体の大きさに対応するように、参照専用画像をスケーリングし、スケーリングされた参照専用画像を参照画像として参照してもよい。復号部８２は、参照専用画像における被写体の大きさが復号対象画像における被写体の大きさに対応するように、参照専用画像をスケーリングし、スケーリングされた参照専用画像を参照画像として参照してもよい。
【０２３９】
符号化部７２は、参照専用画像および符号化対象画像のそれぞれの撮影情報、または、参照専用画像および符号化対象画像のそれぞれにおける特徴点の位置を用いて、参照専用画像をスケーリングしてもよい。復号部８２は、参照専用画像および復号対象画像のそれぞれの撮影情報、または、参照専用画像および復号対象画像のそれぞれにおける特徴点の位置を用いて、参照専用画像をスケーリングしてもよい。復号部８２は、復号済みの画像から復号対象画像の特徴点の位置を推定してもよい。
【０２４０】
符号化部７２および復号部８２は、面間予測で用いられる動きベクトルの精度に従って、参照専用画像をスケーリングしてもよい。
【０２４１】
符号化部７２は、変換パラメータを符号化してもよい。復号部８２は、変換パラメータを復号してもよい。変換パラメータは、参照専用画像の変換に用いられたパラメータである。変換パラメータには、スケーリングの比率が含まれてもよい。
【０２４２】
符号化部７２は、全体ベクトルを符号化してもよい。復号部８２は、全体ベクトルを復号してもよい。全体ベクトルは、参照専用画像において１以上の表示対象画像のうちの符号化対象画像が対応する領域の位置を指し示すベクトルである。
【０２４３】
符号化部７２は、参照専用画像および符号化対象画像のそれぞれの撮影情報、または、参照専用画像および符号化対象画像のそれぞれにおける特徴点の位置を用いて、全体ベクトルを算出し、算出された全体ベクトルを符号化してもよい。復号部８２は、撮影情報または特徴点の位置を用いて算出され符号化された全体ベクトルを復号してもよい。
【０２４４】
符号化部７２は、１以上の表示対象画像を符号化して、参照専用画像を含む符号列とは別に、１以上の表示対象画像を含む符号列を生成してもよい。復号部８２は、参照専用画像を含む符号列とは別の符号列に含まれる１以上の表示対象画像を復号してもよい。
【０２４５】
符号化部７２は、参照専用画像を非表示画像として符号化してもよい。復号部８２は、非表示画像として符号化された参照専用画像を復号してもよい。言い換えれば、復号部８２は、非表示画像を参照専用画像として復号してもよい。
【０２４６】
画像符号化装置７０、画像復号装置８０、および、画像管理装置９０は、通信ネットワークを介して、互いに接続されていてもよい。
【０２４７】
なお、上記に示された画像処理システム１２および画像管理装置９０は、それぞれ、画像配信システムおよび画像配信装置と表現されてもよい。また、画像管理装置９０は、画像符号化装置７０に含まれてもよいし、画像復号装置８０に含まれてもよい。また、上記に示された画像処理システム１２等は、特に、背景の変化が小さい映像を処理するシステムに有用であり、例えば、防犯カメラシステム、または、定点観測カメラシステムに有用である。
【０２４８】
以上の各実施の形態において、各構成要素は、例えば、ＭＰＵおよびメモリ等を含む回路によって実現される。また、各構成要素が実行する処理は、ソフトウェア（プログラム）によって実行されてもよい。当該ソフトウェアは、例えば、ＲＯＭ等の記録媒体に記録されている。そして、このようなソフトウェアは、ダウンロード等により配布されてもよいし、ＣＤ−ＲＯＭなどの記録媒体に記録して配布されてもよい。なお、各構成要素をハードウェア（専用回路）によって実現することも、当然、可能である。
【０２４９】
つまり、上記各実施の形態において、各構成要素は、専用のハードウェアで構成されるか、各構成要素に適したソフトウェアプログラムを実行することによって実現されてもよい。各構成要素は、ＣＰＵまたはプロセッサなどのプログラム実行部が、ハードディスクまたは半導体メモリなどの記録媒体に記録されたソフトウェアプログラムを読み出して実行することによって実現されてもよい。
【０２５０】
言い換えると、画像符号化装置および画像復号装置などは、処理回路（Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ  Ｃｉｒｃｕｉｔｒｙ）と、当該処理回路に電気的に接続された（当該処理回路からアクセス可能な）記憶装置（Ｓｔｏｒａｇｅ）とを備える。処理回路は、専用のハードウェアおよびプログラム実行部の少なくとも一方を含み、記憶装置を用いて処理を実行する。また、記憶装置は、処理回路がプロラグム実行部を含む場合には、当該プログラム実行部により実行されるソフトウェアプログラムを記憶する。
【０２５１】
ここで、上記各実施の形態の画像符号化装置および画像復号装置などを実現するソフトウェアは、次のようなプログラムである。
【０２５２】
すなわち、このプログラムは、コンピュータに、面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像を符号化する画像符号化方法であって、前記複数の表示対象画像とも前記複数の表示対象画像の複数の再構成画像とも異なる画像であり前記面間予測において参照専用として用いられる画像である参照専用画像を取得する取得ステップと、前記参照専用画像を前記面間予測における参照画像として参照して、前記複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を符号化する符号化ステップとを含む画像符号化方法を実行させる。
【０２５３】
また、このプログラムは、コンピュータに、面間予測を用いて、映像を構成する複数の表示対象画像を復号する画像復号方法であって、前記複数の表示対象画像とも前記複数の表示対象画像の複数の再構成画像とも異なる画像であり前記面間予測において参照専用として用いられる画像である参照専用画像を取得する取得ステップと、前記参照専用画像を前記面間予測における参照画像として参照して、前記複数の表示対象画像のうち１以上の表示対象画像を復号する復号ステップとを備える画像復号方法を実行させてもよい。
【０２５４】
また、各構成要素は、上述の通り、回路であってもよい。これらの回路は、全体として１つの回路を構成してもよいし、それぞれ別々の回路であってもよい。また、各構成要素は、汎用的なプロセッサで実現されてもよいし、専用のプロセッサで実現されてもよい。
【０２５５】
また、特定の構成要素が実行する処理を別の構成要素が実行してもよい。また、処理を実行する順番が変更されてもよいし、複数の処理が並行して実行されてもよい。また、画像符号化復号装置が、画像符号化装置および画像復号装置を備えていてもよい。
【０２５６】
また、各実施の形態において説明された処理は、単一の装置（システム）を用いて実行される集中処理として実行されてもよいし、あるいは、複数の装置を用いて実行される分散処理として実行されてもよい。また、上記のプログラムを実行するコンピュータは、単数であってもよいし、複数であってもよい。すなわち、プログラムの実行において、集中処理が行われてもよいし、分散処理が行われてもよい。
【０２５７】
以上、一つまたは複数の態様に係る画像符号化装置および画像復号装置について、実施の形態に基づいて説明したが、本発明は、この実施の形態に限定されるものではない。本発明の趣旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を本実施の形態に施したものや、異なる実施の形態における構成要素を組み合わせて構築される形態も、一つまたは複数の態様の範囲内に含まれてもよい。
【０２５８】
（実施の形態４）
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法（画像符号化方法）または動画像復号化方法（画像復号方法）の構成を実現するためのプログラムを記憶メディアに記録することにより、上記各実施の形態で示した処理を独立したコンピュータシステムにおいて簡単に実施することが可能となる。記憶メディアは、磁気ディスク、光ディスク、光磁気ディスク、ＩＣカード、半導体メモリ等、プログラムを記録できるものであればよい。
【０２５９】
さらにここで、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法（画像符号化方法）や動画像復号化方法（画像復号方法）の応用例とそれを用いたシステムを説明する。当該システムは、画像符号化方法を用いた画像符号化装置、及び画像復号方法を用いた画像復号装置からなる画像符号化復号装置を有することを特徴とする。システムにおける他の構成について、場合に応じて適切に変更することができる。
【０２６０】
図２３は、コンテンツ配信サービスを実現するコンテンツ供給システムex１００の全体構成を示す図である。通信サービスの提供エリアを所望の大きさに分割し、各セル内にそれぞれ固定無線局である基地局ex１０６、ex１０７、ex１０８、ex１０９、ex１１０が設置されている。
【０２６１】
このコンテンツ供給システムex１００は、インターネットex１０１にインターネットサービスプロバイダex１０２および電話網ex１０４、および基地局ex１０６からex１１０を介して、コンピュータex１１１、ＰＤＡ（Personal Digital Assistant）ex１１２、カメラex１１３、携帯電話ex１１４、ゲーム機ex１１５などの各機器が接続される。
【０２６２】
しかし、コンテンツ供給システムex１００は図２３のような構成に限定されず、いずれかの要素を組合せて接続するようにしてもよい。また、固定無線局である基地局ex１０６からex１１０を介さずに、各機器が電話網ex１０４に直接接続されてもよい。また、各機器が近距離無線等を介して直接相互に接続されていてもよい。
【０２６３】
カメラex１１３はデジタルビデオカメラ等の動画撮影が可能な機器であり、カメラex１１６はデジタルカメラ等の静止画撮影、動画撮影が可能な機器である。また、携帯電話ex１１４は、ＧＳＭ（登録商標）（Global System for Mobile Communications）方式、ＣＤＭＡ（Code Division Multiple Access）方式、Ｗ−ＣＤＭＡ（Wideband-Code Division Multiple Access）方式、若しくはＬＴＥ（Long Term Evolution）方式、ＨＳＰＡ(High Speed Packet Access)の携帯電話機、またはＰＨＳ（Personal Handyphone System）等であり、いずれでも構わない。
【０２６４】
コンテンツ供給システムex１００では、カメラex１１３等が基地局ex１０９、電話網ex１０４を通じてストリーミングサーバex１０３に接続されることで、ライブ配信等が可能になる。ライブ配信では、ユーザがカメラex１１３を用いて撮影するコンテンツ（例えば、音楽ライブの映像等）に対して上記各実施の形態で説明したように符号化処理を行い（即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置として機能する）、ストリーミングサーバex１０３に送信する。一方、ストリーミングサーバex１０３は要求のあったクライアントに対して送信されたコンテンツデータをストリーム配信する。クライアントとしては、上記符号化処理されたデータを復号化することが可能な、コンピュータex１１１、ＰＤＡex１１２、カメラex１１３、携帯電話ex１１４、ゲーム機ex１１５等がある。配信されたデータを受信した各機器では、受信したデータを復号化処理して再生する（即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する）。
【０２６５】
なお、撮影したデータの符号化処理はカメラex１１３で行っても、データの送信処理をするストリーミングサーバex１０３で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。同様に配信されたデータの復号化処理はクライアントで行っても、ストリーミングサーバex１０３で行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。また、カメラex１１３に限らず、カメラex１１６で撮影した静止画像および／または動画像データを、コンピュータex１１１を介してストリーミングサーバex１０３に送信してもよい。この場合の符号化処理はカメラex１１６、コンピュータex１１１、ストリーミングサーバex１０３のいずれで行ってもよいし、互いに分担して行ってもよい。
【０２６６】
また、これら符号化・復号化処理は、一般的にコンピュータex１１１や各機器が有するＬＳＩex５００において処理する。ＬＳＩex５００は、ワンチップであっても複数チップからなる構成であってもよい。なお、動画像符号化・復号化用のソフトウェアをコンピュータex１１１等で読み取り可能な何らかの記録メディア（ＣＤ−ＲＯＭ、フレキシブルディスク、ハードディスクなど）に組み込み、そのソフトウェアを用いて符号化・復号化処理を行ってもよい。さらに、携帯電話ex１１４がカメラ付きである場合には、そのカメラで取得した動画データを送信してもよい。このときの動画データは携帯電話ex１１４が有するＬＳＩex５００で符号化処理されたデータである。
【０２６７】
また、ストリーミングサーバex１０３は複数のサーバや複数のコンピュータであって、データを分散して処理したり記録したり配信するものであってもよい。
【０２６８】
以上のようにして、コンテンツ供給システムex１００では、符号化されたデータをクライアントが受信して再生することができる。このようにコンテンツ供給システムex１００では、ユーザが送信した情報をリアルタイムでクライアントが受信して復号化し、再生することができ、特別な権利や設備を有さないユーザでも個人放送を実現できる。
【０２６９】
なお、コンテンツ供給システムex１００の例に限らず、図２４に示すように、デジタル放送用システムex２００にも、上記各実施の形態の少なくとも動画像符号化装置（画像符号化装置）または動画像復号化装置（画像復号装置）のいずれかを組み込むことができる。具体的には、放送局ex２０１では映像データに音楽データなどが多重化された多重化データが電波を介して通信または衛星ex２０２に伝送される。この映像データは上記各実施の形態で説明した動画像符号化方法により符号化されたデータである（即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置によって符号化されたデータである）。これを受けた放送衛星ex２０２は、放送用の電波を発信し、この電波を衛星放送の受信が可能な家庭のアンテナex２０４が受信する。受信した多重化データを、テレビ（受信機）ex３００またはセットトップボックス（ＳＴＢ）ex２１７等の装置が復号化して再生する（即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する）。
【０２７０】
また、ＤＶＤ、ＢＤ等の記録メディアex２１５に記録した多重化データを読み取り復号化する、または記録メディアex２１５に映像信号を符号化し、さらに場合によっては音楽信号と多重化して書き込むリーダ／レコーダex２１８にも上記各実施の形態で示した動画像復号化装置または動画像符号化装置を実装することが可能である。この場合、再生された映像信号はモニタex２１９に表示され、多重化データが記録された記録メディアex２１５により他の装置やシステムにおいて映像信号を再生することができる。また、ケーブルテレビ用のケーブルex２０３または衛星／地上波放送のアンテナex２０４に接続されたセットトップボックスex２１７内に動画像復号化装置を実装し、これをテレビのモニタex２１９で表示してもよい。このときセットトップボックスではなく、テレビ内に動画像復号化装置を組み込んでもよい。
【０２７１】
図２５は、上記各実施の形態で説明した動画像復号化方法および動画像符号化方法を用いたテレビ（受信機）ex３００を示す図である。テレビex３００は、上記放送を受信するアンテナex２０４またはケーブルex２０３等を介して映像データに音声データが多重化された多重化データを取得、または出力するチューナex３０１と、受信した多重化データを復調する、または外部に送信する多重化データに変調する変調／復調部ex３０２と、復調した多重化データを映像データと、音声データとに分離する、または信号処理部ex３０６で符号化された映像データ、音声データを多重化する多重／分離部ex３０３を備える。
【０２７２】
また、テレビex３００は、音声データ、映像データそれぞれを復号化する、またはそれぞれの情報を符号化する音声信号処理部ex３０４、映像信号処理部ex３０５（本発明の一態様に係る画像符号化装置または画像復号装置として機能する）を有する信号処理部ex３０６と、復号化した音声信号を出力するスピーカex３０７、復号化した映像信号を表示するディスプレイ等の表示部ex３０８を有する出力部ex３０９とを有する。さらに、テレビex３００は、ユーザ操作の入力を受け付ける操作入力部ex３１２等を有するインタフェース部ex３１７を有する。さらに、テレビex３００は、各部を統括的に制御する制御部ex３１０、各部に電力を供給する電源回路部ex３１１を有する。インタフェース部ex３１７は、操作入力部ex３１２以外に、リーダ／レコーダex２１８等の外部機器と接続されるブリッジex３１３、ＳＤカード等の記録メディアex２１６を装着可能とするためのスロット部ex３１４、ハードディスク等の外部記録メディアと接続するためのドライバex３１５、電話網と接続するモデムex３１６等を有していてもよい。なお記録メディアex２１６は、格納する不揮発性／揮発性の半導体メモリ素子により電気的に情報の記録を可能としたものである。テレビex３００の各部は同期バスを介して互いに接続されている。
【０２７３】
まず、テレビex３００がアンテナex２０４等により外部から取得した多重化データを復号化し、再生する構成について説明する。テレビex３００は、リモートコントローラex２２０等からのユーザ操作を受け、ＣＰＵ等を有する制御部ex３１０の制御に基づいて、変調／復調部ex３０２で復調した多重化データを多重／分離部ex３０３で分離する。さらにテレビex３００は、分離した音声データを音声信号処理部ex３０４で復号化し、分離した映像データを映像信号処理部ex３０５で上記各実施の形態で説明した復号化方法を用いて復号化する。復号化した音声信号、映像信号は、それぞれ出力部ex３０９から外部に向けて出力される。出力する際には、音声信号と映像信号が同期して再生するよう、バッファex３１８、ex３１９等に一旦これらの信号を蓄積するとよい。また、テレビex３００は、放送等からではなく、磁気／光ディスク、ＳＤカード等の記録メディアex２１５、ex２１６から多重化データを読み出してもよい。次に、テレビex３００が音声信号や映像信号を符号化し、外部に送信または記録メディア等に書き込む構成について説明する。テレビex３００は、リモートコントローラex２２０等からのユーザ操作を受け、制御部ex３１０の制御に基づいて、音声信号処理部ex３０４で音声信号を符号化し、映像信号処理部ex３０５で映像信号を上記各実施の形態で説明した符号化方法を用いて符号化する。符号化した音声信号、映像信号は多重／分離部ex３０３で多重化され外部に出力される。多重化する際には、音声信号と映像信号が同期するように、バッファex３２０、ex３２１等に一旦これらの信号を蓄積するとよい。なお、バッファex３１８、ex３１９、ex３２０、ex３２１は図示しているように複数備えていてもよいし、１つ以上のバッファを共有する構成であってもよい。さらに、図示している以外に、例えば変調／復調部ex３０２や多重／分離部ex３０３の間等でもシステムのオーバフロー、アンダーフローを避ける緩衝材としてバッファにデータを蓄積することとしてもよい。
【０２７４】
また、テレビex３００は、放送等や記録メディア等から音声データ、映像データを取得する以外に、マイクやカメラのＡＶ入力を受け付ける構成を備え、それらから取得したデータに対して符号化処理を行ってもよい。なお、ここではテレビex３００は上記の符号化処理、多重化、および外部出力ができる構成として説明したが、これらの処理を行うことはできず、上記受信、復号化処理、外部出力のみが可能な構成であってもよい。
【０２７５】
また、リーダ／レコーダex２１８で記録メディアから多重化データを読み出す、または書き込む場合には、上記復号化処理または符号化処理はテレビex３００、リーダ／レコーダex２１８のいずれで行ってもよいし、テレビex３００とリーダ／レコーダex２１８が互いに分担して行ってもよい。
【０２７６】
一例として、光ディスクからデータの読み込みまたは書き込みをする場合の情報再生／記録部ex４００の構成を図２６に示す。情報再生／記録部ex４００は、以下に説明する要素ex４０１、ex４０２、ex４０３、ex４０４、ex４０５、ex４０６、ex４０７を備える。光ヘッドex４０１は、光ディスクである記録メディアex２１５の記録面にレーザスポットを照射して情報を書き込み、記録メディアex２１５の記録面からの反射光を検出して情報を読み込む。変調記録部ex４０２は、光ヘッドex４０１に内蔵された半導体レーザを電気的に駆動し記録データに応じてレーザ光の変調を行う。再生復調部ex４０３は、光ヘッドex４０１に内蔵されたフォトディテクタにより記録面からの反射光を電気的に検出した再生信号を増幅し、記録メディアex２１５に記録された信号成分を分離して復調し、必要な情報を再生する。バッファex４０４は、記録メディアex２１５に記録するための情報および記録メディアex２１５から再生した情報を一時的に保持する。ディスクモータex４０５は記録メディアex２１５を回転させる。サーボ制御部ex４０６は、ディスクモータex４０５の回転駆動を制御しながら光ヘッドex４０１を所定の情報トラックに移動させ、レーザスポットの追従処理を行う。システム制御部ex４０７は、情報再生／記録部ex４００全体の制御を行う。上記の読み出しや書き込みの処理はシステム制御部ex４０７が、バッファex４０４に保持された各種情報を利用し、また必要に応じて新たな情報の生成・追加を行うと共に、変調記録部ex４０２、再生復調部ex４０３、サーボ制御部ex４０６を協調動作させながら、光ヘッドex４０１を通して、情報の記録再生を行うことにより実現される。システム制御部ex４０７は例えばマイクロプロセッサで構成され、読み出し書き込みのプログラムを実行することでそれらの処理を実行する。
【０２７７】
以上では、光ヘッドex４０１はレーザスポットを照射するとして説明したが、近接場光を用いてより高密度な記録を行う構成であってもよい。
【０２７８】
図２７に光ディスクである記録メディアex２１５の模式図を示す。記録メディアex２１５の記録面には案内溝（グルーブ）がスパイラル状に形成され、情報トラックex２３０には、予めグルーブの形状の変化によってディスク上の絶対位置を示す番地情報が記録されている。この番地情報はデータを記録する単位である記録ブロックex２３１の位置を特定するための情報を含み、記録や再生を行う装置において情報トラックex２３０を再生し番地情報を読み取ることで記録ブロックを特定することができる。また、記録メディアex２１５は、データ記録領域ex２３３、内周領域ex２３２、外周領域ex２３４を含んでいる。ユーザデータを記録するために用いる領域がデータ記録領域ex２３３であり、データ記録領域ex２３３より内周または外周に配置されている内周領域ex２３２と外周領域ex２３４は、ユーザデータの記録以外の特定用途に用いられる。情報再生／記録部ex４００は、このような記録メディアex２１５のデータ記録領域ex２３３に対して、符号化された音声データ、映像データまたはそれらのデータを多重化した多重化データの読み書きを行う。
【０２７９】
以上では、１層のＤＶＤ、ＢＤ等の光ディスクを例に挙げ説明したが、これらに限ったものではなく、多層構造であって表面以外にも記録可能な光ディスクであってもよい。また、ディスクの同じ場所にさまざまな異なる波長の色の光を用いて情報を記録したり、さまざまな角度から異なる情報の層を記録したりなど、多次元的な記録／再生を行う構造の光ディスクであってもよい。
【０２８０】
また、デジタル放送用システムex２００において、アンテナex２０５を有する車ex２１０で衛星ex２０２等からデータを受信し、車ex２１０が有するカーナビゲーションex２１１等の表示装置に動画を再生することも可能である。なお、カーナビゲーションex２１１の構成は例えば図２５に示す構成のうち、ＧＰＳ受信部を加えた構成が考えられ、同様なことがコンピュータex１１１や携帯電話ex１１４等でも考えられる。
【０２８１】
図２８Ａは、上記実施の形態で説明した動画像復号化方法および動画像符号化方法を用いた携帯電話ex１１４を示す図である。携帯電話ex１１４は、基地局ex１１０との間で電波を送受信するためのアンテナex３５０、映像、静止画を撮ることが可能なカメラ部ex３６５、カメラ部ex３６５で撮像した映像、アンテナex３５０で受信した映像等が復号化されたデータを表示する液晶ディスプレイ等の表示部ex３５８を備える。携帯電話ex１１４は、さらに、操作キー部ex３６６を有する本体部、音声を出力するためのスピーカ等である音声出力部ex３５７、音声を入力するためのマイク等である音声入力部ex３５６、撮影した映像、静止画、録音した音声、または受信した映像、静止画、メール等の符号化されたデータもしくは復号化されたデータを保存するメモリ部ex３６７、又は同様にデータを保存する記録メディアとのインタフェース部であるスロット部ex３６４を備える。
【０２８２】
さらに、携帯電話ex１１４の構成例について、図２８Ｂを用いて説明する。携帯電話ex１１４は、表示部ex３５８及び操作キー部ex３６６を備えた本体部の各部を統括的に制御する主制御部ex３６０に対して、電源回路部ex３６１、操作入力制御部ex３６２、映像信号処理部ex３５５、カメラインタフェース部ex３６３、ＬＣＤ（Liquid Crystal Display）制御部ex３５９、変調／復調部ex３５２、多重／分離部ex３５３、音声信号処理部ex３５４、スロット部ex３６４、メモリ部ex３６７がバスex３７０を介して互いに接続されている。
【０２８３】
電源回路部ex３６１は、ユーザの操作により終話及び電源キーがオン状態にされると、バッテリパックから各部に対して電力を供給することにより携帯電話ex１１４を動作可能な状態に起動する。
【０２８４】
携帯電話ex１１４は、ＣＰＵ、ＲＯＭ、ＲＡＭ等を有する主制御部ex３６０の制御に基づいて、音声通話モード時に音声入力部ex３５６で収音した音声信号を音声信号処理部ex３５４でデジタル音声信号に変換し、これを変調／復調部ex３５２でスペクトラム拡散処理し、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して送信する。また携帯電話ex１１４は、音声通話モード時にアンテナex３５０を介して受信した受信データを増幅して周波数変換処理およびアナログデジタル変換処理を施し、変調／復調部ex３５２でスペクトラム逆拡散処理し、音声信号処理部ex３５４でアナログ音声信号に変換した後、これを音声出力部ex３５７から出力する。
【０２８５】
さらにデータ通信モード時に電子メールを送信する場合、本体部の操作キー部ex３６６等の操作によって入力された電子メールのテキストデータは操作入力制御部ex３６２を介して主制御部ex３６０に送出される。主制御部ex３６０は、テキストデータを変調／復調部ex３５２でスペクトラム拡散処理をし、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理および周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して基地局ex１１０へ送信する。電子メールを受信する場合は、受信したデータに対してこのほぼ逆の処理が行われ、表示部ex３５８に出力される。
【０２８６】
データ通信モード時に映像、静止画、または映像と音声を送信する場合、映像信号処理部ex３５５は、カメラ部ex３６５から供給された映像信号を上記各実施の形態で示した動画像符号化方法によって圧縮符号化し（即ち、本発明の一態様に係る画像符号化装置として機能する）、符号化された映像データを多重／分離部ex３５３に送出する。また、音声信号処理部ex３５４は、映像、静止画等をカメラ部ex３６５で撮像中に音声入力部ex３５６で収音した音声信号を符号化し、符号化された音声データを多重／分離部ex３５３に送出する。
【０２８７】
多重／分離部ex３５３は、映像信号処理部ex３５５から供給された符号化された映像データと音声信号処理部ex３５４から供給された符号化された音声データを所定の方式で多重化し、その結果得られる多重化データを変調／復調部（変調／復調回路部）ex３５２でスペクトラム拡散処理をし、送信／受信部ex３５１でデジタルアナログ変換処理及び周波数変換処理を施した後にアンテナex３５０を介して送信する。
【０２８８】
データ通信モード時にホームページ等にリンクされた動画像ファイルのデータを受信する場合、または映像およびもしくは音声が添付された電子メールを受信する場合、アンテナex３５０を介して受信された多重化データを復号化するために、多重／分離部ex３５３は、多重化データを分離することにより映像データのビットストリームと音声データのビットストリームとに分け、同期バスex３７０を介して符号化された映像データを映像信号処理部ex３５５に供給するとともに、符号化された音声データを音声信号処理部ex３５４に供給する。映像信号処理部ex３５５は、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法に対応した動画像復号化方法によって復号化することにより映像信号を復号し（即ち、本発明の一態様に係る画像復号装置として機能する）、ＬＣＤ制御部ex３５９を介して表示部ex３５８から、例えばホームページにリンクされた動画像ファイルに含まれる映像、静止画が表示される。また音声信号処理部ex３５４は、音声信号を復号し、音声出力部ex３５７から音声が出力される。
【０２８９】
また、上記携帯電話ex１１４等の端末は、テレビex３００と同様に、符号化器・復号化器を両方持つ送受信型端末の他に、符号化器のみの送信端末、復号化器のみの受信端末という３通りの実装形式が考えられる。さらに、デジタル放送用システムex２００において、映像データに音楽データなどが多重化された多重化データを受信、送信するとして説明したが、音声データ以外に映像に関連する文字データなどが多重化されたデータであってもよいし、多重化データではなく映像データ自体であってもよい。
【０２９０】
このように、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法あるいは動画像復号化方法を上述したいずれの機器・システムに用いることは可能であり、そうすることで、上記各実施の形態で説明した効果を得ることができる。
【０２９１】
また、本発明はかかる上記実施の形態に限定されるものではなく、本発明の範囲を逸脱することなく種々の変形または修正が可能である。
【０２９２】
（実施の形態５）
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置と、ＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１など異なる規格に準拠した動画像符号化方法または装置とを、必要に応じて適宜切替えることにより、映像データを生成することも可能である。
【０２９３】
ここで、それぞれ異なる規格に準拠する複数の映像データを生成した場合、復号する際に、それぞれの規格に対応した復号方法を選択する必要がある。しかしながら、復号する映像データが、どの規格に準拠するものであるか識別できないため、適切な復号方法を選択することができないという課題を生じる。
【０２９４】
この課題を解決するために、映像データに音声データなどを多重化した多重化データは、映像データがどの規格に準拠するものであるかを示す識別情報を含む構成とする。上記各実施の形態で示す動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを含む多重化データの具体的な構成を以下説明する。多重化データは、ＭＰＥＧ−２トランスポートストリーム形式のデジタルストリームである。
【０２９５】
図２９は、多重化データの構成を示す図である。図２９に示すように多重化データは、ビデオストリーム、オーディオストリーム、プレゼンテーショングラフィックスストリーム（ＰＧ）、インタラクティブグラフィックスストリームのうち、１つ以上を多重化することで得られる。ビデオストリームは映画の主映像および副映像を、オーディオストリーム（ＩＧ）は映画の主音声部分とその主音声とミキシングする副音声を、プレゼンテーショングラフィックスストリームは、映画の字幕をそれぞれ示している。ここで主映像とは画面に表示される通常の映像を示し、副映像とは主映像の中に小さな画面で表示する映像のことである。また、インタラクティブグラフィックスストリームは、画面上にＧＵＩ部品を配置することにより作成される対話画面を示している。ビデオストリームは、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠した動画像符号化方法または装置によって符号化されている。オーディオストリームは、ドルビーＡＣ−３、Ｄｏｌｂｙ  Ｄｉｇｉｔａｌ  Ｐｌｕｓ、ＭＬＰ、ＤＴＳ、ＤＴＳ−ＨＤ、または、リニアＰＣＭのなどの方式で符号化されている。
【０２９６】
多重化データに含まれる各ストリームはＰＩＤによって識別される。例えば、映画の映像に利用するビデオストリームには０ｘ１０１１が、オーディオストリームには０ｘ１１００から０ｘ１１１Ｆまでが、プレゼンテーショングラフィックスには０ｘ１２００から０ｘ１２１Ｆまでが、インタラクティブグラフィックスストリームには０ｘ１４００から０ｘ１４１Ｆまでが、映画の副映像に利用するビデオストリームには０ｘ１Ｂ００から０ｘ１Ｂ１Ｆまで、主音声とミキシングする副音声に利用するオーディオストリームには０ｘ１Ａ００から０ｘ１Ａ１Ｆが、それぞれ割り当てられている。
【０２９７】
図３０は、多重化データがどのように多重化されるかを模式的に示す図である。まず、複数のビデオフレームからなるビデオストリームex２３５、複数のオーディオフレームからなるオーディオストリームex２３８を、それぞれＰＥＳパケット列ex２３６およびex２３９に変換し、ＴＳパケットex２３７およびex２４０に変換する。同じくプレゼンテーショングラフィックスストリームex２４１およびインタラクティブグラフィックスex２４４のデータをそれぞれＰＥＳパケット列ex２４２およびex２４５に変換し、さらにＴＳパケットex２４３およびex２４６に変換する。多重化データex２４７はこれらのＴＳパケットを１本のストリームに多重化することで構成される。
【０２９８】
図３１は、ＰＥＳパケット列に、ビデオストリームがどのように格納されるかをさらに詳しく示している。図３１における第１段目はビデオストリームのビデオフレーム列を示す。第２段目は、ＰＥＳパケット列を示す。図３１の矢印ｙｙ１，ｙｙ２，ｙｙ３，ｙｙ４に示すように、ビデオストリームにおける複数のＶｉｄｅｏ  Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ  ＵｎｉｔであるＩピクチャ、Ｂピクチャ、Ｐピクチャは、ピクチャ毎に分割され、ＰＥＳパケットのペイロードに格納される。各ＰＥＳパケットはＰＥＳヘッダを持ち、ＰＥＳヘッダには、ピクチャの表示時刻であるＰＴＳ（Ｐｒｅｓｅｎｔａｔｉｏｎ  Ｔｉｍｅ−Ｓｔａｍｐ）やピクチャの復号時刻であるＤＴＳ（Ｄｅｃｏｄｉｎｇ  Ｔｉｍｅ−Ｓｔａｍｐ）が格納される。
【０２９９】
図３２は、多重化データに最終的に書き込まれるＴＳパケットの形式を示している。ＴＳパケットは、ストリームを識別するＰＩＤなどの情報を持つ４ＢｙｔｅのＴＳヘッダとデータを格納する１８４ＢｙｔｅのＴＳペイロードから構成される１８８Ｂｙｔｅ固定長のパケットであり、上記ＰＥＳパケットは分割されＴＳペイロードに格納される。ＢＤ−ＲＯＭの場合、ＴＳパケットには、４ＢｙｔｅのＴＰ＿Ｅｘｔｒａ＿Ｈｅａｄｅｒが付与され、１９２Ｂｙｔｅのソースパケットを構成し、多重化データに書き込まれる。ＴＰ＿Ｅｘｔｒａ＿ＨｅａｄｅｒにはＡＴＳ（Ａｒｒｉｖａｌ＿Ｔｉｍｅ＿Ｓｔａｍｐ）などの情報が記載される。ＡＴＳは当該ＴＳパケットのデコーダのＰＩＤフィルタへの転送開始時刻を示す。多重化データには図３２下段に示すようにソースパケットが並ぶこととなり、多重化データの先頭からインクリメントする番号はＳＰＮ（ソースパケットナンバー）と呼ばれる。
【０３００】
また、多重化データに含まれるＴＳパケットには、映像・音声・字幕などの各ストリーム以外にもＰＡＴ（Ｐｒｏｇｒａｍ  Ａｓｓｏｃｉａｔｉｏｎ  Ｔａｂｌｅ）、ＰＭＴ（Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｍａｐ  Ｔａｂｌｅ）、ＰＣＲ（Ｐｒｏｇｒａｍ  Ｃｌｏｃｋ  Ｒｅｆｅｒｅｎｃｅ）などがある。ＰＡＴは多重化データ中に利用されるＰＭＴのＰＩＤが何であるかを示し、ＰＡＴ自身のＰＩＤは０で登録される。ＰＭＴは、多重化データ中に含まれる映像・音声・字幕などの各ストリームのＰＩＤと各ＰＩＤに対応するストリームの属性情報を持ち、また多重化データに関する各種ディスクリプタを持つ。ディスクリプタには多重化データのコピーを許可・不許可を指示するコピーコントロール情報などがある。ＰＣＲは、ＡＴＳの時間軸であるＡＴＣ（Ａｒｒｉｖａｌ  Ｔｉｍｅ  Ｃｌｏｃｋ）とＰＴＳ・ＤＴＳの時間軸であるＳＴＣ（Ｓｙｓｔｅｍ  Ｔｉｍｅ  Ｃｌｏｃｋ）の同期を取るために、そのＰＣＲパケットがデコーダに転送されるＡＴＳに対応するＳＴＣ時間の情報を持つ。
【０３０１】
図３３はＰＭＴのデータ構造を詳しく説明する図である。ＰＭＴの先頭には、そのＰＭＴに含まれるデータの長さなどを記したＰＭＴヘッダが配置される。その後ろには、多重化データに関するディスクリプタが複数配置される。上記コピーコントロール情報などが、ディスクリプタとして記載される。ディスクリプタの後には、多重化データに含まれる各ストリームに関するストリーム情報が複数配置される。ストリーム情報は、ストリームの圧縮コーデックなどを識別するためストリームタイプ、ストリームのＰＩＤ、ストリームの属性情報（フレームレート、アスペクト比など）が記載されたストリームディスクリプタから構成される。ストリームディスクリプタは多重化データに存在するストリームの数だけ存在する。
【０３０２】
記録媒体などに記録する場合には、上記多重化データは、多重化データ情報ファイルと共に記録される。
【０３０３】
多重化データ情報ファイルは、図３４に示すように多重化データの管理情報であり、多重化データと１対１に対応し、多重化データ情報、ストリーム属性情報とエントリマップから構成される。
【０３０４】
多重化データ情報は図３４に示すようにシステムレート、再生開始時刻、再生終了時刻から構成されている。システムレートは多重化データの、後述するシステムターゲットデコーダのＰＩＤフィルタへの最大転送レートを示す。多重化データ中に含まれるＡＴＳの間隔はシステムレート以下になるように設定されている。再生開始時刻は多重化データの先頭のビデオフレームのＰＴＳであり、再生終了時刻は多重化データの終端のビデオフレームのＰＴＳに１フレーム分の再生間隔を足したものが設定される。
【０３０５】
ストリーム属性情報は図３５に示すように、多重化データに含まれる各ストリームについての属性情報が、ＰＩＤ毎に登録される。属性情報はビデオストリーム、オーディオストリーム、プレゼンテーショングラフィックスストリーム、インタラクティブグラフィックスストリーム毎に異なる情報を持つ。ビデオストリーム属性情報は、そのビデオストリームがどのような圧縮コーデックで圧縮されたか、ビデオストリームを構成する個々のピクチャデータの解像度がどれだけであるか、アスペクト比はどれだけであるか、フレームレートはどれだけであるかなどの情報を持つ。オーディオストリーム属性情報は、そのオーディオストリームがどのような圧縮コーデックで圧縮されたか、そのオーディオストリームに含まれるチャンネル数は何であるか、何の言語に対応するか、サンプリング周波数がどれだけであるかなどの情報を持つ。これらの情報は、プレーヤが再生する前のデコーダの初期化などに利用される。
【０３０６】
本実施の形態においては、上記多重化データのうち、ＰＭＴに含まれるストリームタイプを利用する。また、記録媒体に多重化データが記録されている場合には、多重化データ情報に含まれる、ビデオストリーム属性情報を利用する。具体的には、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置において、ＰＭＴに含まれるストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報に対し、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示す固有の情報を設定するステップまたは手段を設ける。この構成により、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成した映像データと、他の規格に準拠する映像データとを識別することが可能になる。
【０３０７】
また、本実施の形態における動画像復号化方法のステップを図３６に示す。ステップexＳ１００において、多重化データからＰＭＴに含まれるストリームタイプ、または、多重化データ情報に含まれるビデオストリーム属性情報を取得する。次に、ステップexＳ１０１において、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された多重化データであることを示しているか否かを判断する。そして、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものであると判断された場合には、ステップexＳ１０２において、上記各実施の形態で示した動画像復号方法により復号を行う。また、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報が、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠するものであることを示している場合には、ステップexＳ１０３において、従来の規格に準拠した動画像復号方法により復号を行う。
【０３０８】
このように、ストリームタイプ、または、ビデオストリーム属性情報に新たな固有値を設定することにより、復号する際に、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法または装置で復号可能であるかを判断することができる。従って、異なる規格に準拠する多重化データが入力された場合であっても、適切な復号化方法または装置を選択することができるため、エラーを生じることなく復号することが可能となる。また、本実施の形態で示した動画像符号化方法または装置、または、動画像復号方法または装置を、上述したいずれの機器・システムに用いることも可能である。
【０３０９】
（実施の形態６）
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法および装置、動画像復号化方法および装置は、典型的には集積回路であるＬＳＩで実現される。一例として、図３７に１チップ化されたＬＳＩex５００の構成を示す。ＬＳＩex５００は、以下に説明する要素ex５０１、ex５０２、ex５０３、ex５０４、ex５０５、ex５０６、ex５０７、ex５０８、ex５０９を備え、各要素はバスex５１０を介して接続している。電源回路部ex５０５は電源がオン状態の場合に各部に対して電力を供給することで動作可能な状態に起動する。
【０３１０】
例えば符号化処理を行う場合には、ＬＳＩex５００は、ＣＰＵex５０２、メモリコントローラex５０３、ストリームコントローラex５０４、駆動周波数制御部ex５１２等を有する制御部ex５０１の制御に基づいて、ＡＶ  Ｉ／Ｏex５０９によりマイクex１１７やカメラex１１３等からＡＶ信号を入力する。入力されたＡＶ信号は、一旦ＳＤＲＡＭ等の外部のメモリex５１１に蓄積される。制御部ex５０１の制御に基づいて、蓄積したデータは処理量や処理速度に応じて適宜複数回に分けるなどされ信号処理部ex５０７に送られ、信号処理部ex５０７において音声信号の符号化および／または映像信号の符号化が行われる。ここで映像信号の符号化処理は上記各実施の形態で説明した符号化処理である。信号処理部ex５０７ではさらに、場合により符号化された音声データと符号化された映像データを多重化するなどの処理を行い、ストリームＩ／Ｏex５０６から外部に出力する。この出力された多重化データは、基地局ex１０７に向けて送信されたり、または記録メディアex２１５に書き込まれたりする。なお、多重化する際には同期するよう、一旦バッファex５０８にデータを蓄積するとよい。
【０３１１】
なお、上記では、メモリex５１１がＬＳＩex５００の外部の構成として説明したが、ＬＳＩex５００の内部に含まれる構成であってもよい。バッファex５０８も１つに限ったものではなく、複数のバッファを備えていてもよい。また、ＬＳＩex５００は１チップ化されてもよいし、複数チップ化されてもよい。
【０３１２】
また、上記では、制御部ex５０１が、ＣＰＵex５０２、メモリコントローラex５０３、ストリームコントローラex５０４、駆動周波数制御部ex５１２等を有するとしているが、制御部ex５０１の構成は、この構成に限らない。例えば、信号処理部ex５０７がさらにＣＰＵを備える構成であってもよい。信号処理部ex５０７の内部にもＣＰＵを設けることにより、処理速度をより向上させることが可能になる。また、他の例として、ＣＰＵex５０２が信号処理部ex５０７、または信号処理部ex５０７の一部である例えば音声信号処理部を備える構成であってもよい。このような場合には、制御部ex５０１は、信号処理部ex５０７、またはその一部を有するＣＰＵex５０２を備える構成となる。
【０３１３】
なお、ここでは、ＬＳＩとしたが、集積度の違いにより、ＩＣ、システムＬＳＩ、スーパーＬＳＩ、ウルトラＬＳＩと呼称されることもある。
【０３１４】
また、集積回路化の手法はＬＳＩに限るものではなく、専用回路または汎用プロセッサで実現してもよい。ＬＳＩ製造後に、プログラムすることが可能なＦＰＧＡ（Field Programmable Gate Array）や、ＬＳＩ内部の回路セルの接続や設定を再構成可能なリコンフィギュラブル・プロセッサを利用してもよい。このようなプログラマブル・ロジック・デバイスは、典型的には、ソフトウェア又はファームウェアを構成するプログラムを、ロードする又はメモリ等から読み込むことで、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法、又は動画像復号化方法を実行することができる。
【０３１５】
さらには、半導体技術の進歩または派生する別技術によりＬＳＩに置き換わる集積回路化の技術が登場すれば、当然、その技術を用いて機能ブロックの集積化を行ってもよい。バイオ技術の適応等が可能性としてありえる。
【０３１６】
（実施の形態７）
上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データを復号する場合、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データを復号する場合に比べ、処理量が増加することが考えられる。そのため、ＬＳＩex５００において、従来の規格に準拠する映像データを復号する際のＣＰＵex５０２の駆動周波数よりも高い駆動周波数に設定する必要がある。しかし、駆動周波数を高くすると、消費電力が高くなるという課題が生じる。
【０３１７】
この課題を解決するために、テレビex３００、ＬＳＩex５００などの動画像復号化装置は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別し、規格に応じて駆動周波数を切替える構成とする。図３８は、本実施の形態における構成ex８００を示している。駆動周波数切替え部ex８０３は、映像データが、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものである場合には、駆動周波数を高く設定する。そして、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行する復号処理部ex８０１に対し、映像データを復号するよう指示する。一方、映像データが、従来の規格に準拠する映像データである場合には、映像データが、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成されたものである場合に比べ、駆動周波数を低く設定する。そして、従来の規格に準拠する復号処理部ex８０２に対し、映像データを復号するよう指示する。
【０３１８】
より具体的には、駆動周波数切替え部ex８０３は、図３７のＣＰＵex５０２と駆動周波数制御部ex５１２から構成される。また、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行する復号処理部ex８０１、および、従来の規格に準拠する復号処理部ex８０２は、図３７の信号処理部ex５０７に該当する。ＣＰＵex５０２は、映像データがどの規格に準拠するものであるかを識別する。そして、ＣＰＵex５０２からの信号に基づいて、駆動周波数制御部ex５１２は、駆動周波数を設定する。また、ＣＰＵex５０２からの信号に基づいて、信号処理部ex５０７は、映像データの復号を行う。ここで、映像データの識別には、例えば、実施の形態５で記載した識別情報を利用することが考えられる。識別情報に関しては、実施の形態５で記載したものに限られず、映像データがどの規格に準拠するか識別できる情報であればよい。例えば、映像データがテレビに利用されるものであるか、ディスクに利用されるものであるかなどを識別する外部信号に基づいて、映像データがどの規格に準拠するものであるか識別可能である場合には、このような外部信号に基づいて識別してもよい。また、ＣＰＵex５０２における駆動周波数の選択は、例えば、図４０のような映像データの規格と、駆動周波数とを対応付けたルックアップテーブルに基づいて行うことが考えられる。ルックアップテーブルを、バッファex５０８や、ＬＳＩの内部メモリに格納しておき、ＣＰＵex５０２がこのルックアップテーブルを参照することにより、駆動周波数を選択することが可能である。
【０３１９】
図３９は、本実施の形態の方法を実施するステップを示している。まず、ステップexＳ２００では、信号処理部ex５０７において、多重化データから識別情報を取得する。次に、ステップexＳ２０１では、ＣＰＵex５０２において、識別情報に基づいて映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものであるか否かを識別する。映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものである場合には、ステップexＳ２０２において、駆動周波数を高く設定する信号を、ＣＰＵex５０２が駆動周波数制御部ex５１２に送る。そして、駆動周波数制御部ex５１２において、高い駆動周波数に設定される。一方、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、ステップexＳ２０３において、駆動周波数を低く設定する信号を、ＣＰＵex５０２が駆動周波数制御部ex５１２に送る。そして、駆動周波数制御部ex５１２において、映像データが上記各実施の形態で示した符号化方法または装置によって生成されたものである場合に比べ、低い駆動周波数に設定される。
【０３２０】
さらに、駆動周波数の切替えに連動して、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を変更することにより、省電力効果をより高めることが可能である。例えば、駆動周波数を低く設定する場合には、これに伴い、駆動周波数を高く設定している場合に比べ、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を低く設定することが考えられる。
【０３２１】
また、駆動周波数の設定方法は、復号する際の処理量が大きい場合に、駆動周波数を高く設定し、復号する際の処理量が小さい場合に、駆動周波数を低く設定すればよく、上述した設定方法に限らない。例えば、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に準拠する映像データを復号する処理量の方が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置により生成された映像データを復号する処理量よりも大きい場合には、駆動周波数の設定を上述した場合の逆にすることが考えられる。
【０３２２】
さらに、駆動周波数の設定方法は、駆動周波数を低くする構成に限らない。例えば、識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合には、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を高く設定し、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、ＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置に与える電圧を低く設定することも考えられる。また、他の例としては、識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合には、ＣＰＵex５０２の駆動を停止させることなく、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合には、処理に余裕があるため、ＣＰＵex５０２の駆動を一時停止させることも考えられる。識別情報が、上記各実施の形態で示した動画像符号化方法または装置によって生成された映像データであることを示している場合であっても、処理に余裕があれば、ＣＰＵex５０２の駆動を一時停止させることも考えられる。この場合は、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する映像データであることを示している場合に比べて、停止時間を短く設定することが考えられる。
【０３２３】
このように、映像データが準拠する規格に応じて、駆動周波数を切替えることにより、省電力化を図ることが可能になる。また、電池を用いてＬＳＩex５００またはＬＳＩex５００を含む装置を駆動している場合には、省電力化に伴い、電池の寿命を長くすることが可能である。
【０３２４】
（実施の形態８）
テレビや、携帯電話など、上述した機器・システムには、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力される場合がある。このように、異なる規格に準拠する複数の映像データが入力された場合にも復号できるようにするために、ＬＳＩex５００の信号処理部ex５０７が複数の規格に対応している必要がある。しかし、それぞれの規格に対応する信号処理部ex５０７を個別に用いると、ＬＳＩex５００の回路規模が大きくなり、また、コストが増加するという課題が生じる。
【０３２５】
この課題を解決するために、上記各実施の形態で示した動画像復号方法を実行するための復号処理部と、従来のＭＰＥＧ−２、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ、ＶＣ−１などの規格に準拠する復号処理部とを一部共有化する構成とする。この構成例を図４１Ａのex９００に示す。例えば、上記各実施の形態で示した動画像復号方法と、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に準拠する動画像復号方法とは、エントロピー符号化、逆量子化、デブロッキング・フィルタ、動き補償などの処理において処理内容が一部共通する。共通する処理内容については、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に対応する復号処理部ex９０２を共有し、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に対応しない、本発明の一態様に特有の他の処理内容については、専用の復号処理部ex９０１を用いるという構成が考えられる。特に、本発明の一態様は、面間予測に特徴を有していることから、例えば、面間予測については専用の復号処理部ex９０１を用い、それ以外のエントロピー復号、デブロッキング・フィルタ、逆量子化のいずれか、または、全ての処理については、復号処理部を共有することが考えられる。復号処理部の共有化に関しては、共通する処理内容については、上記各実施の形態で示した動画像復号化方法を実行するための復号処理部を共有し、ＭＰＥＧ４−ＡＶＣ規格に特有の処理内容については、専用の復号処理部を用いる構成であってもよい。
【０３２６】
また、処理を一部共有化する他の例を図４１Ｂのex１０００に示す。この例では、本発明の一態様に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex１００１と、他の従来規格に特有の処理内容に対応した専用の復号処理部ex１００２と、本発明の一態様に係る動画像復号方法と他の従来規格の動画像復号方法とに共通する処理内容に対応した共用の復号処理部ex１００３とを用いる構成としている。ここで、専用の復号処理部ex１００１、ex１００２は、必ずしも本発明の一態様、または、他の従来規格に特有の処理内容に特化したものではなく、他の汎用処理を実行できるものであってもよい。また、本実施の形態の構成を、ＬＳＩex５００で実装することも可能である。
【０３２７】
このように、本発明の一態様に係る動画像復号方法と、従来の規格の動画像復号方法とで共通する処理内容について、復号処理部を共有することにより、ＬＳＩの回路規模を小さくし、かつ、コストを低減することが可能である。
【産業上の利用可能性】
【０３２８】
本発明は、例えば、テレビジョン受像機、デジタルビデオレコーダー、カーナビゲーション、携帯電話、デジタルカメラ、デジタルビデオカメラ、防犯カメラシステム、定点観測カメラシステム、または、コンテンツ配信システム等に利用可能である。
【符号の説明】
【０３２９】
１０、１１、１２  画像処理システム
２０  サーバ
２１  背景画像データベース
２２、３２ａ、３２ｂ、３２ｃ、５２ａ、５２ｂ  制御部
２３、３３ａ、３３ｂ、３３ｃ、５３ａ、５３ｂ  処理部
２４、３４ａ、３４ｂ、３４ｃ、５４ａ、５４ｂ  通信部
３０ａ、３０ｂ、３０ｃ  エンコーダ
３１ａ、３１ｂ、３１ｃ、５１ａ、５１ｂ  記憶部
３５ａ、３５ｂ、３５ｃ  カメラ
４１  分割部
４２  減算部
４３  変換部
４４  可変長符号化部
４５、６５  逆変換部
４６、６６  加算部
４７、６７  フレームメモリ
４８  予測部
５０ａ、５０ｂ  デコーダ
５５ａ、５５ｂ  表示部
６１  可変長復号部
６８  結合部
７０  画像符号化装置
７１、８１  取得部
７２  符号化部
８０  画像復号装置
８２  復号部
９０  画像管理装置
【図１】
2015180038.tif 000003
【図２】
2015180038.tif 000004
【図３】
2015180038.tif 000005
【図４】
2015180038.tif 000006
【図５】
2015180038.tif 000007
【図６】
2015180038.tif 000008
【図７】
2015180038.tif 000009
【図８】
2015180038.tif 000010
【図９】
2015180038.tif 000011
【図１０】
2015180038.tif 000012
【図１１】
2015180038.tif 000013
【図１２】
2015180038.tif 000014
【図１３】
2015180038.tif 000015
【図１４】
2015180038.tif 000016
【図１５】
2015180038.tif 000017
【図１６】
2015180038.tif 000018
【図１７】
2015180038.tif 000019
【図１８】
2015180038.tif 000020
【図１９】
2015180038.tif 000021
【図２０】
2015180038.tif 000022
【図２１】
2015180038.tif 000023
【図２２】
2015180038.tif 000024
【図２３】
2015180038.tif 000025
【図２４】
2015180038.tif 000026
【図２５】
2015180038.tif 000027
【図２６】
2015180038.tif 000028
【図２７】
2015180038.tif 000029
【図２８Ａ】
2015180038.tif 000030
【図２８Ｂ】
2015180038.tif 000031
【図２９】
2015180038.tif 000032
【図３０】
2015180038.tif 000033
【図３１】
2015180038.tif 000034
【図３２】
2015180038.tif 000035
【図３３】
2015180038.tif 000036
【図３４】
2015180038.tif 000037
【図３５】
2015180038.tif 000038
【図３６】
2015180038.tif 000039
【図３７】
2015180038.tif 000040
【図３８】
2015180038.tif 000041
【図３９】
2015180038.tif 000042
【図４０】
2015180038.tif 000043
【図４１Ａ】
2015180038.tif 000044
【図４１Ｂ】
2015180038.tif 000045