(57)【要約】【課題】特別なプリコーディング処理あるいはフィードバックループ処理を導入することなく、画質を大きく劣化させることなく、フレーム毎に発生符号量を一定とすることを可能にする方法を提供する。【解決手段】画像信号を部分領域の大きさのブロックに分割し（Ｓ２）、さらに部分領域の大きさのブロックを所定の大きさのブロックに細分割する（Ｓ４）。部分領域の大きさのブロックの目標符号量と符号量の許容誤差を算出する（Ｓ３）。フレーム間の相関を利用するブロック（Ｓ５）、画素単位に近傍画素からの予測誤差を符号化するブロック（Ｓ６）およびブロック内の平均化で代表するブロック（Ｓ９）を各々符号化したときの符号量の和と目標符号量との差を許容誤差と比較して、適応的に割り当てて発生符号量が一定になるように制御する（Ｓ７およびＳ８）。【選択図】　図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号をフレーム毎にメモリに記憶し、新たに入力する画像信号を所定の大きさのブロックに分割し、
前記大きさのブロックの各々について前フレームにおける同一ブロックとの類似度合を算出し、
前記類似度合を第１のしきい値と比較して該第１のしきい値以下のブロックについてはフレーム相関符号化処理し、
前記フレーム相関符号化処理する以外のブロックについて前記大きさのブロック内相関値を算出し、
前記ブロック内相関値が第２のしきい値以下のブロックについてはブロック内相関符号化処理し、
前記第２のしきい値より大きいブロックについてはブロック内の近傍画素より予測誤差を符号化処理するようにしてフレーム全体の発生符号量を制御することを特徴とする予測符号化における符号量制御方法
【請求項２】
請求項１記載の予測符号化における符号量制御方法において
前記第１のしきい値は前記類似度合すなわち着目ブロックと前フレーム間で画素単位に差の絶対値の最大値を求め、
該最大値を最小とする位置より該最大値を確定し、該最大値毎にブロック数を算出してヒストグラムを作成し、
前記ヒストグラムより前記第１のしきい値を算出することを特徴とする予測符号化における符号量制御方法
【請求項３】
請求項１記載の予測符号化における符号量制御方法において
前記第２のしきい値は前記ブロック内相関値すなわちブロックの平均値と各画素の間で画素単位に差の絶対値の最大値を求め、
前記最大値毎にブロック数を算出してヒストグラムを作成し、
前記ヒストグラムより前記第２のしきい値を算出することを特徴とする予測符号化における符号量制御方法
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ＲＧＢまたはモノクロの画像信号を予測符号化処理するときの画像符号化処理方法において符号化出力の符号量を制御するときの方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ＲＧＢまたはモノクロの画像信号を符号化処理した後、固定レートの通信回線に用いる場合、エンコーダに何らかのプリコーディング処理を組み込む方法、あるいはエンコーダの外にバッファを用意しエンコーダからの発生符号量の変動を吸収するフィードバックループを組み込む方法、さらに両方式を組み合わせる方法などがある。
【０００３】
プリコーディング処理の場合、近似精度を高くするためには演算量を増加させなければならない。
【０００４】
フィードバックループ処理の場合、デコーダでの再生間隔を一定に保つための特別な情報、たとえば時刻情報などを付加する必要があり、また、バッファ容量を大きくすると大きな変動に対応できるが遅延が大きくなる。
【０００５】
一方、符号化方式には、予測符号化、変換符号化、ベクトル量子化等があるが、その中でも予測符号化は、演算量が比較的少なく、また、ブロック符号化方式に比べてブロック歪み等が発生しにくい特徴を持つ。しかし、その発生符号量を一定にするために、ローパスフィルタにより高域周波数を削減、あるいは予測誤差の量子化テーブルで発生符号量を制御する場合、予測符号化による量子化ビット数だけの削減手法では画質を大きく劣化させる。また、これをプリコーディング処理あるいはバッファによるフィードバック処理と組み合わせて実現しようとしても画質の劣化を抑えるのはかなり困難であった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、予測符号化を固定レートの通信回線等に利用する場合、予測符号化とフレーム相関およびフレーム内ブロック処理をフレーム毎に適応的に組み合わせることで、特別なプリコーディング処理あるいはフィードバック処理を導入することなく、また画質を大きく劣化させることなく、フレーム毎に発生符号量を一定とすることを可能にする方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明は、上述した課題を解決するため、画像信号をフレーム毎にメモリに記憶し、
新たに入力する画像信号を所定の大きさのブロックに分割し、前記大きさのブロックの各々について前フレームにおける同一ブロックとの類似度合を算出し、前記類似度合を第１のしきい値と比較して該第１のしきい値以下のブロックについてはフレーム相関符号化処理し、前記フレーム相関符号化処理する以外のブロックについて前記大きさのブロック内相関値を算出し、前記ブロック内相関値が第２のしきい値以下のブロックについてはブロック内相関符号化処理し、前記第２のしきい値より大きいブロックについてはブロック内の近傍画素より予測誤差を符号化処理するようにしてフレーム全体の発生符号量を制御することを特徴とする。
【０００８】
また、前記第１のしきい値は前記類似度合すなわち着目ブロックと前フレーム間で画素単位に差の絶対値の最大値を求め、該最大値を最小とする位置より該最大値を確定し、該最大値毎にブロック数を算出してヒストグラムを作成し、前記ヒストグラムより前記第１のしきい値を算出することを特徴とする。
【０００９】
さらに、前記第２のしきい値は前記ブロック内相関値すなわちブロックの平均値と各画素の間で画素単位に差の絶対値の最大値を求め、前記最大値毎にブロック数を算出してヒストグラムを作成し、前記ヒストグラムより前記第２のしきい値を算出することを特徴とする。
【００１０】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を図１のフローチャートを用いて説明する。インターレス画像の場合はフィールド単位に扱うこともできるが、ここではフレーム画像として説明する。
【００１１】
ステップＳ１は、設定された圧縮率、フレームレートなどを参照し、必要に応じて空間的なフィルタあるいは時間的なフィルタをかける。フィルタ処理を施すことにより、以降の符号化の効率を効果的に向上させることができる。
【００１２】
ステップＳ２は、画像を水平方向にｕ分割、垂直方向にｖ分割し、画像をｕ×ｖ（＝ｕｖ個）の部分領域に分ける。次の処理を各部分領域について順次行う。
【００１３】
ステップＳ３は、前フレーム処理後のバッファの空き容量と現フレームの処理済み部分領域の符号量から、当該部分領域に割り当てる目標符号量と目標符号量に対する許容誤差量１と許容誤差量２（０＜許容誤差量１＜許容誤差量２）を定める。
【００１４】
ステップＳ４は、部分領域を水平方向ｍ画素、垂直方向ｎ画素からなる所定サイズのブロックに分割する。
【００１５】
ステップＳ５は、フレーム間符号化を行う。前フレーム中において、現フレームの着目ブロック位置の近傍で着目ブロックに類似する度合を調べる。すなわち、着目ブロックと前フレーム間で画素単位に差（絶対値）をとり、差の最大値（最大誤差）を求める。ここでは、似ているか否かを評価する尺度として最大誤差を用いて説明するが、差の累積和や最大二乗誤差などを評価尺度としても良い。
【００１６】
着目ブロック位置を中心とする前フレーム近傍の中で前述の最大誤差が最小となる位置を探す。つまり、図２のように着目ブロックと最も似ている前フレームの位置を近傍から選び出す。部分領域中の全ブロックに対して前述の処理を行い、最小となる最大誤差のヒストグラム（ヒストグラム１：図３）を作成する。
【００１７】
部分領域の目標符号量を参照してヒストグラム１よりしきい値１を定め、前述の最大誤差がしきい値１以下であるブロックについては、前述の最小最大誤差を与える前フレームの位置（動きベクトル）を符号化する。
【００１８】
ステップＳ６は、前述の動きベクトルを符号化するブロックを除外したブロックに関して、各画素について近傍画素からの予測誤差を求める。部分領域全体に対して前述の予測誤差を求め、予測誤差のヒストグラム（ヒストグラム２：図４）を作成する。
【００１９】
部分領域の目標符号量とステップＳ５での動きベクトルを符号化したブロックの符号量とヒストグラム２を参照し、前述の予測誤差を符号化する量子化テーブルを決定する。決定した量子化テーブルを用いて予測誤差を符号化し、部分領域の符号量と目標符号量との差が許容誤差量１以下ならば当該部分領域の処理を終了する。
【００２０】
ステップＳ７は、部分領域の符号量が（目標符号量＋許容誤差量２）よりも多い場合はしきい値１を増大させ、（目標符号量−許容誤差量２）よりも少ない場合はしきい値１を減少させて、ステップＳ５に戻って動きベクトルを符号化するブロック数を修正する。ただし、ステップＳ５に戻る回数には、上限を設定しておく。
【００２１】
ステップＳ８は、部分領域の符号量が（目標符号量＋許容誤差量１）を越えた場合、ステップＳ５の動きベクトルを符号化した以外のブロックについて、ブロック内で平均値と各画素の差（絶対値）の最大値を求め、ヒストグラム（ヒストグラム３：図５）を作成する。
【００２２】
部分領域の目標符号量とステップＳ５の動きベクトルを符号化したときの符号量と許容誤差量１を超えた符号量を参照してしきい値２を定め、ブロック内で平均値と各画素の差（絶対値）の最大値がしきい値２以下であるブロックについては、ステップＳ９のようにブロックの平均値を符号化する。
【００２３】
ステップＳ１０は、全部分領域について終了したかどうかを検出する。未処理の部分領域があれば処理を続け、無ければフレーム処理を終了する。
以上で符号化処理を終了とする。
【００２４】
【発明の効果】
フレームレートの高い動画像や動きの少ない画像では、前フレームとの差が小さい場合が多い。したがって、フレーム間相関を使用するブロックの頻度を高めて、圧縮率を高めるとともに時間軸方向の変動（ちらつき）を抑える効果がある。
フレームレートの低い動画像やシーンチェンジ直後の画像では、フレーム間の相関が少なくなる。したがって、画素値が平坦なブロックから平均化することで、視覚的な影響を抑えながら圧縮率を維持する効果がある。
よって、本発明のように、フレーム相関の利用と空間解像度の変更を画像の性質に従って適応的に制御することにより圧縮に伴う画質劣化を最小限に抑えながら圧縮率を安定に保つ効果がある。
【００２５】
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態のフローチャートである。
【図２】着目ブロックのフレーム間処理の説明図である。
【図３】フレーム間最大誤差のヒストグラムである。
【図４】予測誤差のヒストグラムである。
【図５】ブロック内平均値と各画素の差（絶対値）の最大値のヒストグラムである。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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