(57)【要約】【課題】  画像信号を読み飛ばすことなく符号化処理を行う。【解決手段】  画像信号を記憶する第１の記憶部と、画像信号をフレーム単位で第１の記憶部に書き込む書込部と、書込部により書き込まれるフレーム毎の画像信号に対応するフレーム番号を生成するフレーム番号生成部と、フレーム番号生成部で生成されたフレーム番号を記憶し、最新のフレーム番号が記憶されている位置をポイントする第１のポインタと、所定のフレーム番号が記憶されている位置をポイントする第２のポインタを有する第２の記憶部と、第２のポインタによりポイントされている位置のフレーム番号に対応した画像信号を、第１の記憶部から読み出す読出部と、第２のポインタの位置と、第１のポインタの位置とを比較し、比較結果に応じて第２のポインタによりポイントされている位置のフレーム番号に対応する画像信号を、第１の記憶部から読み出すように読出部を制御する制御部とを備える。【選択図】  図２
2005236803.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像信号が入力される画像信号入力部と、画像信号入力部から入力された画像信号を符号化する符号化部と、符号化部により符号化されたデータに基づき、符号化量を制御する制御信号を生成する制御信号生成部とを備え、符号化部は、制御信号生成部により生成された制御信号に基づき、所定の符号化量で画像信号を符号化する画像圧縮装置において、
画像信号を記憶する第１の記憶手段と、
上記画像信号入力手段から入力された画像信号をフレーム単位で上記第１の記憶手段に書き込む書込手段と、
上記書込手段により書き込まれるフレーム毎の画像信号に対応するフレーム番号を生成するフレーム番号生成手段と、
上記フレーム番号生成手段で生成されたフレーム番号を記憶し、最新のフレーム番号が記憶している位置をポイントする第１のポインタと、所定のフレーム番号が記憶されている位置をポイントする第２のポインタを有する第２の記憶手段と、
上記第２の記憶手段の上記第２のポインタによりポイントされている位置のフレーム番号に対応した画像信号を、上記第１の記憶手段から読み出し、読み出した画像信号を上記符号化部に供給する読出手段と、
上記第２の記憶手段が有する上記第２のポインタがポイントしている位置と、上記第１のポインタがポイントしている位置を比較し、比較結果に応じて上記第２のポインタによりポイントされている位置のフレーム番号に対応する画像信号を、上記第１の記憶手段から読み出すように上記読出手段を制御する制御手段とを備え、
上記制御手段は、上記第２の記憶手段が有する上記第２のポインタが上記第１のポインタを追い越さないように制御することを特徴とする画像圧縮装置。
【請求項２】
上記第２の記憶手段は、リングバッファで構成されていることを特徴とする請求項１記載の画像圧縮装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、動画像の画像圧縮装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
ＩＳＯ／ＩＥＣ（International Standardization Organization/International Electrotechnical Commission）によって規格化作業が完了した次世代静止画符号化規格のＪＰＥＧ−２０００は、その優れた圧縮性能のほかに、画像データ中の任意領域をそれ以外の領域と異なる圧縮率で符号化するＲＯＩ（Region Of Interest、部分領域符号化）機能、画質や解像度を徐々に向上させながら復号するプログレッシブ機能、情報損失が生じないロスレス圧縮機能等の豊富な機能を有している。次世代のデジタルスチルカメラ、プリンター、スキャナー等に幅広く普及が期待されている。一方、ＪＰＥＧ−２０００の動画版であるＭｏｔｉｏｎＪＰＥＧ−２０００は、ＪＰＥＧ−２０００が持つ優れた特徴をそのまま継承しており、将来カムコーダ、監視カメラ、インターネット動画配信、遠隔医療配信、テレビ会議等に利用される見込みである。このＭｏｔｉｏｎＪＰＥＧ−２０００を利用した技術が種々提案されている（例えば、特許文献１参照。）。
【０００３】
ところで、ＭｏｔｉｏｎＪＰＥＧ−２０００を採用した画像圧縮装置は、図６に示すように、画像信号が入力される画像入力部３０と、画像信号を記憶する画像バッファ３１と、画像入力部３０に入力された画像信号をフレーム単位で画像バッファ３１に書き込む書込部３２と、画像バッファ３１に記憶された画像信号を読み出す読出部３３と、読出部３３を制御する制御部３４と、読出部３３で読み出された画像信号を符号化する符号化部３５と、符号化部３５により符号化されたデータに基づき、最適な符号化量を決定する符号化量決定信号を生成するレート制御部３６と、レート制御部３６を介して供給された符号化後のデータをパケット化するパケット化部３７とを備える。
【０００４】
書込部３２は、画像入力部３０から供給された画像信号をフレームごとに画像バッファ３１に書き込み、１フレーム分の画像信号を画像バッファ３１に書き込むたびに、書き込んだ旨の信号を生成し、制御部３４に供給する。
【０００５】
読出部３３は、画像バッファ３１から１フレーム分の画像信号を読み出し、読み出した画像信号を符号化部３５に出力する。
【０００６】
符号化部３５は、読出部３３から１フレーム分の画像信号が供給され、供給された画像信号に符号化処理を施す。符号化部３５は、符号化処理後の画像信号（以下、処理後データという。）をレート制御部３６に供給する。また、符号化部３５は、画像信号の供給の開始及び停止を要求する要求信号を生成し、制御部３４に供給する。
【０００７】
制御部３４は、書込部３２から供給された信号に基づき、フレーム番号をカウントするカウンタをひとつインクリメントする。また、制御部３４は、符号化部３５から供給された要求信号に基づき、カウンタに示されているフレーム番号に応じた所定の制御信号を生成し、読出部３３に供給する。
【０００８】
レート制御部３６は、符号化部３５から供給された処理後データに基づき、符号化部３５における符号化量を決定する決定信号を生成し、生成した決定信号を符号化部３５にフィードバックする。なお、レート制御部３６は、符号化部３５から供給された処理後データが所定のデータ量よりも大きい場合には、符号化量を増加させる旨の決定信号を生成し、処理後データが所定のデータ量よりも小さい場合には、符号化量を減少させる旨の決定信号を生成する。
【０００９】
【特許文献１】特開２００３−２３５０４２号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
ところで、レート制御部３６は、最適な符号化量を決定するまでに所定時間を要し、かつ、画像バッファ３１には、符号化部３５及びレート制御部３６による処理とは無関係に、書込部３２により順次フレームごとに画像信号が書き込まれており、これに伴って、制御部３４のフレーム番号を表示するカウンタも順次インクリメントされている。
【００１１】
符号化部３５は、例えば、フレーム番号１に対応する画像信号が画像バッファ３１から供給され、供給された画像信号に符号化処理を施し、次いで、フレーム番号２に対応する画像信号が画像バッファ３１から供給され、供給された画像信号に符号化処理を施した際に、フレーム番号１及びフレーム番号２に対応する画像信号の符号化量が大きかった場合には、符号化処理に通常以上の時間がかかってしまう。
【００１２】
このとき、画像バッファ３１には、既にフレーム番号３及びフレーム番号４に対応する画像信号が書き込まれ、現在、フレーム番号５に対応する画像信号が書き込まれている場合には、フレーム番号を表示するカウンタには、画像バッファ３１に完全に書き込まれた最新のフレーム番号であるフレーム番号４が表示されていることになる。
【００１３】
そして、制御部３４は、符号化部３５から画像信号の供給の開始を要求する要求信号に応じて、読出部３３にフレーム番号４に対応する画像信号を画像バッファから読み出させ、読み出させた該画像信号を符号化部３５に供給させる。符号化部３５は、読出部から供給されたフレーム番号４に対応する画像信号を符号化処理する。
【００１４】
このように、符号化部３５による符号化処理に時間を要した結果、フレーム番号３に対応する画像信号が飛ばされてしまう（これを、コマ落ちという。）ことになる。
【００１５】
そこで、本発明は、上述した課題を解決するために、ひとつ前のフレームに対応する画像信号の符号化処理に時間を要し、１フレームの処理時間をオーバーしても次のフレームに対する画像信号をコマ落ちさせない画像圧縮装置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】
【００１６】
本発明に係る画像圧縮装置は、上述の課題を解決するために、画像信号が入力される画像信号入力部と、画像信号入力部から入力された画像信号を符号化する符号化部と、符号化部により符号化されたデータに基づき、符号化量を制御する制御信号を生成する制御信号生成部とを備え、符号化部は、制御信号生成部により生成された制御信号に基づき、所定の符号化量で画像信号を符号化する画像圧縮装置において、画像信号を記憶する画像バッファと、画像信号入力手段から入力された画像信号をフレーム単位で画像バッファに書き込む書込手段と、書込手段により書き込まれるフレーム毎の画像信号に対応するフレーム番号を生成するフレーム番号生成手段と、フレーム番号生成手段で生成されたフレーム番号を記憶し、最新のフレーム番号が記憶している位置をポイントする第１のポインタと、所定のフレーム番号が記憶されている位置をポイントする第２のポインタを有するキューイングバッファと、キューイングバッファの第２のポインタによりポイントされている位置のフレーム番号に対応した画像信号を、画像バッファから読み出し、読み出した画像信号を符号化部に供給する読出手段と、キューイングバッファが有する第２のポインタがポイントしている位置と、第１のポインタがポイントしている位置を比較し、比較結果に応じて第２のポインタによりポイントされている位置のフレーム番号に対応する画像信号を、画像バッファから読み出すように読出手段を制御する制御手段とを備え、制御手段は、キューイングバッファが有する第２のポインタが第１のポインタを追い越さないように制御する。
【発明の効果】
【００１７】
本発明に係る画像圧縮装置は、画像信号を記憶する画像バッファと、入力された画像信号をフレーム単位で画像バッファに書き込む書込部と、画像バッファに記憶された画像信号を読み出す読出部と、読出部を制御する制御部と、フレーム番号を生成するフレーム番号生成部と、画像バッファに書き込まれたフレーム単位の各画像信号に対応するフレーム番号を記憶するキューイングバッファとから構成されており、キューイングバッファの符号化インデックスが画像入力インデックスを追い越さないように制御し、かつ、画像入力インデックスと符号化インデックスとの間に差が生じたことを契機に符号化インデックスにポイントされているバッファに格納されているフレーム番号に基づき、画像バッファから対応する画像信号を読み出すので、画像バッファに書き込まれた画像信号を読み飛ばすことなく、符号化部に供給することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】
以下、本発明の実施の形態として、動画像を圧縮処理する画像圧縮装置について説明する。
【００１９】
画像圧縮装置１は、図１に示すように、画像信号Ｓ１が入力される画像入力部１０と、画像信号処理部１０から供給された画像信号Ｓ１に所定の信号処理を行う信号処理部１１と、信号処理部１１から供給される信号に符号化処理を施す符号化部１２と、符号化部１２により符号化されたデータに基づき、最適な符号化量を決定する決定信号を生成するレート制御部１３と、レート制御部１３を介して供給された符号化後のデータをパケット化するパケット化部１４とを備える。
【００２０】
画像入力部１０は、画像信号Ｓ１を受信し、該画像信号Ｓ１を信号処理部１１に供給する。なお、画像信号Ｓ１は、例えば、ストリーム信号である。信号処理部１１は、画像入力部１０から供給された画像信号Ｓ１に所定の信号処理を行い、処理後の１フレーム分の画像信号Ｓ１を符号化部１２に供給する。
【００２１】
符号化部１２は、後述する図２に示す信号処理部１１の読出部２２から１フレーム分の画像信号Ｓ１が供給され、供給された画像信号Ｓ１に符号化処理を施す。符号化部１２は、符号化処理後の画像信号（以下、処理後データという。）をレート制御部１３に供給する。また、符号化部１２は、画像信号の供給の開始及び停止を要求する要求信号を生成し、信号処理部１１の制御部２３に供給する。
【００２２】
レート制御部１３は、符号化部１２から供給された処理後データに基づき、符号化部１２における符号化量を決定する決定信号を生成し、生成した決定信号を符号化部１２にフィードバックする。なお、レート制御部１３は、符号化部１２から供給された処理後データが所定のデータ量よりも大きい場合には、符号化量１２を増加させる旨の決定信号を生成し、処理後データが所定のデータ量よりも小さい場合には、符号化量を減少させる旨の決定信号を生成する。
【００２３】
ここで、信号処理部１１の詳細な構成について図２を用いて説明する。信号処理部１１は、画像信号を記憶する画像バッファ２０と、画像入力部１０に入力された画像信号をフレーム単位で画像バッファ２０に書き込む書込部２１と、画像バッファ２０に記憶された画像信号を読み出す読出部２２と、読出部２２を制御する制御部２３と、フレーム番号を生成するフレーム番号生成部２４と、画像バッファ２０に書き込まれたフレーム単位の各画像信号に対応するフレーム番号を記憶するキューイングバッファ２５とを備える。
【００２４】
書込部２１は、画像入力部１０から供給された画像信号Ｓ１をフレームごとの画像信号に変換し、画像バッファ２０に供給する。また、書込部２１は、画像バッファ２０に１フレーム分の画像信号Ｓ１の書き込みを完了するごとに、書込完了信号Ｓ２を生成し、該書込完了信号Ｓ２を制御部２３に供給する。なお、画像バッファ２０は、同一論理アドレス空間において複数の物理メモリを切り替えて使用する、いわゆるバンクメモリ方式を採用し、各物理メモリに１フレームの画像信号Ｓ１が格納される。
【００２５】
読出部２２は、後述する制御部２３から供給される信号に基づいて画像バッファ２０から所定の１フレーム分の画像信号Ｓ１を読み出し、読み出した１フレーム分の画像信号Ｓ１を符号化部１２に供給する。
【００２６】
制御部２３は、書込部２１から供給された書込完了信号Ｓ２に基づき、フレーム番号を生成するフレーム番号生成部２４にフレーム番号を生成させ、該フレーム番号をキューイングバッファ２５に供給する。
【００２７】
また、制御部２３は、符号化部１２から供給された要求信号に応じて、キューイングバッファ２５を参照し、所定のフレーム番号を取り出し、該フレーム番号を読出部２２に供給する。
【００２８】
キューイングバッファ２５は、図３に示すように、リングバッファで構成されており、データの書き込み位置をポイントする第１のポインタＰ１と、データの読み出し位置をポイントする第２のポインタＰ２とを有する。バッファには、画像バッファ２０にフレームごとに書き込まれている画像信号Ｓ１に対応するフレーム番号が格納されており、第１のポインタ（以下、画像入力インデックスという。）Ｐ１により、制御部２３の制御に基づき書き込まれた最新のフレーム番号が格納されているバッファがポイントされ、第２のポインタ（以下、符号化インデックスという。）Ｐ２により、制御部２３の制御に基づき読み出された最新のフレーム番号が格納されているバッファがポイントされている。また、キューイングバッファ２５は、符号化インデックスＰ２が画像入力インデックスＰ１を追い越さないように制御されている。
【００２９】
ここで、信号処理部１１により画像バッファ２０にフレームごとに画像信号Ｓ１が書き込まれるときに、該画像信号Ｓ１に対応するフレーム番号を生成し、該フレーム番号をキューイングバッファ２５に書き込むときの具体的な動作について、図４に示すフローチャートにしたがって説明する。
【００３０】
ステップＳ１において、制御部２３は、書込部２１から書込完了信号Ｓ２が供給されたかどうかを判断する。書込完了信号Ｓ２が供給されたときには、ステップＳ２に進む。
【００３１】
ステップＳ２において、制御部２３は、フレーム番号生成部２４にフレーム番号を生成させる。フレーム番号生成部２４は、フレーム番号をカウントするカウンタにより構成され、該カウンタを制御部２３の制御に応じてインクリメントする構成であっても良い。
【００３２】
ステップＳ３において、制御部２３は、フレーム番号生成部２４で生成されたフレーム番号をキューイングバッファ２５に供給する。
【００３３】
ステップＳ４において、キューイングバッファ２５は、供給されたフレーム番号をバッファに格納する。キューイングバッファ２５は、新たなフレーム番号がバッファに格納されたときに、該バッファをポイントするように、入力画像インデックスＰ１を移動（更新）する。なお、キューイングバッファ２５に格納されるそれぞれのフレーム番号は、画像バッファ２０に記憶されている特定の１フレームの画像信号にそれぞれ対応している。
【００３４】
つぎに、画像バッファ２０に格納されている画像信号Ｓ１を取り出し、取り出した画像信号Ｓ１を符号化部１２に供給する際の動作について図５に示すフローチャートにしたがって説明する。なお、制御部２３は、符号化部１２から供給される要求信号に応じて画像バッファ２０から画像信号Ｓ１を取り出す動作を行う。
【００３５】
ステップＳ１０において、制御部２３は、キューイングバッファ２５の画像入力インデックスＰ１と符号化インデックスＰ２とを比較し、差があるか否かを判断する。差がある場合には、ステップＳ１１に進む。なお、キューイングバッファ２５では、既述したように符号化インデックスＰ２が画像入力インデックスＰ１を追い越さないように制御されている。
【００３６】
ステップＳ１１において、制御部２３は、符号化インデックスＰ２のポインタをつぎのバッファに移動させ、該バッファに格納されているフレーム番号を読み出す。なお、符号化インデックスＰ２は、前回のフレーム番号の読み出し動作時にフレーム番号を読み出したバッファをポイントしているが、次回のフレーム番号読み出し動作時にフレーム番号を読み出すバッファをポイントしていても良い。この場合には、ステップＳ１１で、制御部２３は、符号化インデックスＰ２がポイントしているバッファからフレーム番号を読み出し、その後、符号化インデックスＰ２をつぎのバッファに移動させる。
【００３７】
ステップＳ１２において、制御部２３は、ステップＳ１１で読み出したフレーム番号に対応する画像信号Ｓ１を画像バッファ２０から読み出すように読出部２２を制御する。読出部２２は、制御部２３の制御に応じて、所定の１フレーム分の画像信号Ｓ１を画像バッファ２０から読み出し、読み出した画像信号Ｓ１を符号化部１２に供給する。
【００３８】
また、制御部２３は、フレーム番号と該フレーム番号に対応する画像信号とを関連付けるために、ステップＳ２で、フレーム番号生成部２４に生成させたフレーム番号を読み出し、該フレーム番号を書込部２１に供給し、画像バッファ２０に書き込まれている該フレーム番号に対応する画像信号に該フレーム番号を付加するような構成であっても良い。この場合には、制御部２３は、ステップＳ１２で、キューイングバッファ２５から読み出したフレーム番号に一致するフレーム番号が付された画像信号を画像バッファ２０から読み出すように、読出部２２を制御する。
【００３９】
このようにして画像圧縮装置１は、画像信号処理部１０から供給された画像信号Ｓ１に所定の信号処理を行う信号処理部１１が、画像信号を記憶する画像バッファ２０と、画像入力部１０に入力された画像信号をフレーム単位で画像バッファ２０に書き込む書込部２１と、画像バッファ２０に記憶された画像信号を読み出す読出部２２と、読出部２２を制御する制御部２３と、フレーム番号を生成するフレーム番号生成部２４と、画像バッファ２０に書き込まれたフレーム単位の各画像信号に対応するフレーム番号を記憶するキューイングバッファ２５とから構成されており、キューイングバッファ２５の符号化インデックスＰ２が画像入力インデックスＰ１を追い越さないように制御し、かつ、画像入力インデックスＰ１と符号化インデックスＰ２との間に差が生じたことを契機に符号化インデックスＰ２にポイントされているバッファに格納されているフレーム番号に基づき、画像バッファ２０から対応する画像信号Ｓ１を読み出し、符号化部１２に供給するので、画像バッファ２０に書き込まれた画像信号を読み飛ばすことがない。
【００４０】
また、本願発明に係る画像圧縮装置１は、低速度のプロセッサを使用した場合でも、画像バッファ２０に書き込まれた画像信号を読み飛ばすことがないので、符号化した画像の精度の向上を図ることができる。
【００４１】
さらに、例えば、ＤＶＤ（Digital Versatile Disk）レコーダや、ＨＤＤ（Hard Disk Drive）レコーダ等の画像圧縮装置を備える録画システムに本願発明に係る画像圧縮装置の適用が可能である。
【図面の簡単な説明】
【００４２】
【図１】本願発明に係る画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。
【図２】図１に示す画像圧縮装置に備えられている信号処理部の構成を示すブロック図である。
【図３】図２に示す信号処理部に備えられているキューイングバッファの構成を示す図である。
【図４】図２に示す信号処理部により画像バッファに書き込んだ画像信号に対応するフレーム番号をキューイングバッファに書き込む動作を説明するフローチャートである。
【図５】図２に示す信号処理部により画像バッファに書き込んだ画像信号を読み出す際の動作について説明するフローチャートである。
【図６】従来の画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
【００４３】
１０  画像入力部、１１  信号処理部、１２  符号化部、１３  レート制御部、１４  パケット化部、２０  画像バッファ、２１  書込部、２２  読出部、２３  制御部、２４  フレーム番号生成部、２５  キューイングバッファ
【図１】
2005236803.tif 000003
【図２】
2005236803.tif 000004
【図３】
2005236803.tif 000005
【図４】
2005236803.tif 000006
【図５】
2005236803.tif 000007
【図６】
2005236803.tif 000008