(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
インタレース画像のフレームベース符号化処理を行う符号化方法であって、前記符号化方法は、
インタレース画像を垂直方向と水平方向にそれぞれ所定の周波数範囲を有する周波数領域の係数に変換する周波数変換ステップと、
前記周波数領域の係数を周波数帯域毎に重み付けする重み付けステップと、を含み、
前記重み付けステップでは、所定の周波数を超える垂直方向の周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数は、前記所定の周波数を超える水平方向の前記周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上であり、垂直方向の前記所定の周波数を超える前記周波数帯域の係数の重み付けに用いる重み付け係数は、垂直方向の前記所定の周波数以下の周波数に適用する視覚周波数特性を垂直方向の前記所定の周波数を中心として対称となるように反転させて得られる修正視覚周波数特性に従って決定される、符号化方法。
【請求項２】
垂直方向の前記所定の周波数とは、垂直方向の前記所定の周波数範囲の中間に位置する周波数である、請求項１記載の符号化方法。
【請求項３】
前記重み付けステップは、前記周波数領域の係数を前記周波数帯域毎に視覚周波数特性に従って重み付けをし、
垂直方向の前記所定の周波数を超える前記周波数帯域の係数の重み付けに用いる重み付け係数は、前記視覚周波数特性に従う前記水平方向の前記所定の周波数を超える前記周波数帯域の係数の重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上である、請求項１記載の符号化方法。
【請求項４】
前記視覚周波数特性は、ＣＳＦ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）に従って表される、請求項３記載の符号化方法。
【請求項５】
前記周波数変換ステップは、サブバンド分割処理を実行するステップを含む、請求項１記載の符号化方法。
【請求項６】
前記インタレース画像を分析して特徴を抽出するステップと、
前記特徴に従って、垂直方向の所定の周波数を超える周波数帯域の係数に重み付けをするための重み付け係数を決定するステップと、をさらに含む、請求項１記載の符号化方法。
【請求項７】
インタレース画像のフレームベース符号化処理を行う符号化装置であって、前記符号化装置は、
インタレース画像を垂直方向と水平方向にそれぞれ所定の周波数範囲を有する周波数領域の係数に変換する周波数変換部と、
前記周波数領域の係数を周波数帯域毎に重み付けする重み付け部と、を備え、
前記重み付け部は、所定の周波数を超える垂直方向の周波数帯域の係数に対して、前記所定の周波数を超える水平方向の前記周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上である重み付け係数を用いて重み付けを行い、垂直方向の前記所定の周波数を超える前記周波数帯域の係数の重み付けに用いる重み付け係数は、垂直方向の前記所定の周波数以下の周波数に適用する視覚周波数特性を垂直方向の前記所定の周波数を中心として対称となるように反転させて得られる修正視覚周波数特性に従って決定される、符号化装置。
【請求項８】
さらに、前記インタレース画像を分析して特徴を抽出し、該特徴に従って、垂直方向の所定の周波数を超える周波数帯域の係数に重み付けするための重み付け係数を決定する制御部をさらに備える、請求項７記載の符号化装置。
【請求項９】
インタレース画像のフレームベース符号化処理をコンピュータに実行させる符号化プログラムであって、前記フレームベース符号化処理は、
インタレース画像を垂直方向と水平方向にそれぞれ所定の周波数範囲を有する周波数領域の係数に変換する周波数変換ステップと、
前記周波数領域の係数を周波数帯域毎に重み付けする重み付けステップと、を含み、
前記重み付けステップでは、所定の周波数を超える垂直方向の周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数は、前記所定の周波数を超える水平方向の前記周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上であり、垂直方向の前記所定の周波数を超える前記周波数帯域の係数の重み付けに用いる重み付け係数は、垂直方向の前記所定の周波数以下の周波数に適用する視覚周波数特性を垂直方向の前記所定の周波数を中心として対称となるように反転させて得られる修正視覚周波数特性に従って決定される、符号化プログラム。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、インタレース画像のフレームベース符号化処理を行う符号化方法、符号化装置、及び符号化プログラムに関する。
【背景技術】
【０００２】
インタレース方式のビデオカメラなどを用いた動画撮影では、データレートを増やさずに、滑らかな動きを実現し、また、フリッカーを低減するため、一般に、１フレームの画像を１ラインおきにトップフィールドとボトムフィールドの二つのフィールドに分割し、それぞれのフィールドを水平方向に走査して、例えば、毎秒５０〜６０フィールドを伝送するインタレース走査を行って、動画を撮影している。このようにして撮影されたインタレース構造の映像信号（以後、「インタレース画像」と呼ぶ）の符号化方式として、フィールド毎に個々のインタレース画像を符号化する符号化方式（以後、「フィールドベース符号化」と呼ぶ）と、フレーム毎に相前後する２枚のインタレース画像から合成したノンインタレース画像を符号化する符号化方式（以後、「フレームベース符号化」と呼ぶ）とがある。
【０００３】
フィールド毎のインタレース画像は走査線が飛び飛びであるので、走査線が連続したフレーム毎の相前後する２枚のインタレース画像を合成したノンインタレース画像に比べ垂直方向の画素相関が弱い。したがって、圧縮効率の面ではフィールドベース符号化と比較してフレームベース符号化が一般的に有利である。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、被写体の動き量が大きい場合、１フレームのノンインタレース画像を構成する二つのフィールドのインタレース画像の間で、画像データがリークすることがある。このようなノンインタレース画像をフィールド毎に再生するとリークの部分に特にちらちらするノイズが発生する。例えば、第Ｎ番目のフィールドのインタレース画像と、その次の第Ｎ＋１番目のフィールドのインタレース画像の二つのフィールドのインタレース画像とを合成して得られるフレームのノンインタレース画像の例について考える。図１６に示すように、二つのフィールドのインタレース画像の間で被写体が左方向へ移動した場合、１フレームのノンインタレース画像上で被写体のエッジ部分が走査線毎に複数画素だけ「くし形」にずれる。この二つのフィールドのインタレース画像は符号化した後、１フレームのノンインタレース画像として復号される。従来、この「くし形」が原因で、復号したフレーム毎のノンインタレース画像をフィールド分解してテレビジョン受像機等で再びインタレース表示すると、各フィールドのインタレース画像に本来の映像とその「くし形」にずれた部分が足し合わされた「残像」の如き部分が表れてしまうという課題があった。これを「残像現象」という。
【０００５】
所望の画質を得るため、人間の視覚特性を考慮したコントラスト感度に基づき、サブバンド毎に重み付けを制御することが行われている。例えばＪＰＥＧ２０００方式のウェーブレット変換において、周波数領域での視覚特性を用いた重み付けをし、不必要な部分を削除（トランケーション）している。垂直方向の高周波サブバンドでは、前記の「残像」現象が生じやすいため、このサブバンドの量子化を抑制することにより、垂直方向の高周波成分が優先的に保存され、不自然な画像劣化である「残像」が効果的に抑制されることが知られている。
【０００６】
特開２００５−６５２３０Ａ号公報では、かかる「残像現象」のような不自然な画質劣化を抑制し、かつ、良好な画質を得るため、インタレース画像のフレームベース符号化のフローの中で、フィールド間の動きによるくし形を残すように量子化、トランケーションを制御するものが開示されている。また、特開２００５−２３３９２６号公報には、インタレース画像のフレームベース符号化において、視覚的重み付けとしてＣＳＦ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いて、サブバンドの符号化を行うものが開示されている。
【０００７】
ところが、特開２００５−６５２３０Ａ号公報には、インタレース画像による「くし形」が高周波成分として表れることのみを示しているが、その２つのフィールドのインタレース画像から成るフレームに特有の問題については着目しておらず、また、高周波成分にどの程度の視覚的重要性があるのかについて具体的に言及していないため、高周波サブバンドの係数に含まれる高周波成分と低周波サブバンドの係数に含まれる低周波成分の重み付けの比率の決定について、その最適な手法を導き出すに至っていない。さらに、特開２００５−２３３９２６号公報に記載のＣＳＦを用いた符号化では、各周波数領域の静的重みを自動的に決定する方法については記載されていない。ビットレートを高くすればこのようなノイズを低減することは可能であるが、構成が複雑となり、コストが高くなるという課題がある。
【０００８】
したがって、本発明は、上述の課題に鑑み、２つのフィールドのインタレース画像から成るフレームに特有の問題の原因を考察し、高周波領域と低周波領域の係数の重み付けの関係、特にその最適な手法を導き出し、ＣＳＦを用いた場合の符号化では、各周波数領域の静的重みを自動的に決定する手法を明らかにすることによって、ビットレートがそれ程高くなくても動画を高品質で符号化することができる、簡易で効果的なインタレース画像の符号化方法、符号化装置、及び符号化プログラムを提供することを目的とする。
さらに、上記特徴に加え、高周波領域の係数に対して常に均一に重み付けを行うのではなく、動きを表す高周波領域の係数を考慮した、より簡易で効果的なインタレース画像の符号化方法、符号化装置、及び符号化プログラム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】
【０００９】
本発明の第一の態様によると、インタレース画像のフレームベース符号化処理を行う符号化方法であって、前記方法は、インタレース画像を垂直方向と水平方向にそれぞれ所定の周波数範囲を有する周波数領域の係数に変換する周波数変換ステップと、記周波数領域の係数を周波数帯域毎に重み付けする重み付けステップと、を含み、前記重み付けステップでは、所定の周波数を超える垂直方向の周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数は、前記所定の周波数を超える水平方向の前記周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上である、符号化方法を提供する。
【００１０】
本符号化方法によれば、インタレース画像を垂直方向と水平方向にそれぞれ所定の周波数範囲を有する周波数領域の係数に変換する周波数変換ステップと、記周波数領域の係数を周波数帯域毎に重み付けする重み付けステップと、を含み、前記重み付けステップでは、所定の周波数を超える垂直方向の周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数は、前記所定の周波数を超える水平方向の前記周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上であるので、従来、このエイリアシング成分として有効利用することが困難だった所定の周波数を越える垂直方向の周波数帯域に含まれる高周波成分に、低周波成分と同様に有効な視覚重みを与えて有効に理由することができるので、ビットレートがそれ程高くなくても簡単な構成で効果的に動画を高品質で符号化することができる。
【００１１】
また、本発明によると、上述の垂直方向の前記所定の周波数とは、垂直方向の前記所定の周波数範囲の中間に位置する周波数であってもよい。
【００１２】
本方法によれば、上述の垂直方向の前記所定の周波数を垂直方向の前記所定の周波数範囲の中間に位置する周波数とすることによって、例えば、２分割サブバンド変換を水平方向と垂直方向にそれぞれ１回行い、水平方向にローパスされ、垂直方向にハイパスされたサブバンド（ＬＨ１）と、水平方向にハイパスされ、垂直方向にハイパスされたサブバンド（ＨＨ１）と、を含むサブバンドのセットと、それら以外のサブバンドを含むサブバンドのセットとに分割して、垂直方向の低周波成分にエイリアシングを生じうる垂直方向の高周波成分を含むサブバンドのセットに有効な視覚重みを与えることが可能になる。
【００１３】
また、本発明によると、前記重み付けステップは、前記周波数領域の係数を前記周波数帯域毎に視覚周波数特性に従って重み付けをし、垂直方向の前記所定の周波数を超える前記周波数帯域の係数の重み付けに用いる重み付け係数は、前記視覚周波数特性に従う前記水平方向の前記所定の周波数を超える前記周波数帯域の係数の重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上であってもよい。
【００１４】
本方法によれば、前記重み付けステップは、前記重み付けステップは、前記周波数領域の係数を前記周波数帯域毎に視覚周波数特性に従って重み付けをし、垂直方向の前記所定の周波数を超える前記周波数帯域の係数の重み付けに用いる重み付け係数は、前記視覚周波数特性に従う前記水平方向の前記所定の周波数を超える前記周波数帯域の係数の重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上とすることができるで、従来、このエイリアシング成分として有効利用することが困難だった高周波成分の係数に低周波成分と同様に有効な視覚重みを与えて有効に利用することができる。
【００１５】
また、本発明によると、垂直方向の前記所定の周波数を超える前記周波数帯域の係数の重み付けに用いる重み付け係数は、垂直方向の前記所定の周波数以下の周波数に適用する視覚周波数特性を垂直方向の前記所定の周波数を中心として対称となるように反転させて得られる修正視覚周波数特性に従って決定してもよい。
【００１６】
本方法によれば、垂直方向の前記所定の周波数を超える前記周波数帯域の係数の重み付けに用いる重み付け係数は、垂直方向の前記所定の周波数以下の周波数に適用する視覚周波数特性を垂直方向の前記所定の周波数を中心として対称となるように反転させて得られる修正視覚周波数特性に従って決定することができるで、低周波成分と同等の視覚重みを垂直方向の高周波成分に与えることができる。
【００１７】
また、本発明によると、前記視覚周波数特性は、ＣＳＦ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）に従って表すことができる。
【００１８】
本方法によれば、前記視覚周波数特性として、ＣＳＦ（Ｃｏｎｔｒａｓｔ  Ｓｅｎｓｉｔｉｖｉｔｙ  Ｆｕｎｃｔｉｏｎ）を用いることができるので、人間の視覚特性を十分に考慮して周波数領域の係数に重み付けを行うことができる。
【００１９】
また、本発明によると、前記周波数変換ステップは、サブバンド分割処理を実行するステップを含んでもよい。
【００２０】
本方法によれば、前記符号化方法は、垂直方向及び水平方向の周波数領域の係数の中から、所望の方向、所望の周波数領域、所望の分割レベルを有する係数に対して、選択的に重み付けを行うことができる。
【００２１】
また、本発明によると、前記符号化方法はさらに、前記インタレース画像を分析して特徴を抽出するステップと、前記特徴に従って、垂直方向の所定の周波数を超える周波数帯域の係数に重み付けをするための重み付け係数を決定するステップと、をさらに含んでもよい。
【００２２】
本装置によれば、前記符号化方法はさらに、前記インタレース画像を分析して特徴を抽出する分析ステップと、前記特徴に従って、垂直方向の所定の周波数を超える周波数帯域の係数に重み付けをするための重み付け係数を決定する決定ステップとを含み、垂直方向に所定の周波数を超える周波数帯の係数は、決定ステップで決定された重み付け係数に従って重み付けステップで重み付けることができるので、分析されたて抽出されたインタレース画像の特徴、例えば、高周波成分と低周波成分の割合、輝度、画像内における移動している部分と静止している部分との割合、被写体の動きの量などを考慮して、動的かつ効果的に係数に重み付けを行うことができる。
【００２３】
本発明の第二の態様によると、インタレース画像のフレームベース符号化処理を行う符号化装置であって、前記符号化装置は、インタレース画像を垂直方向と水平方向にそれぞれ所定の周波数範囲を有する周波数領域の係数に変換する周波数変換部と、前記周波数領域の係数を周波数帯域毎に重み付けする重み付け部と、を備え、前記重み付け部は、所定の周波数を超える垂直方向の周波数帯域の係数に対して、前記所定の周波数を超える水平方向の前記周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上である重み付け係数を用いて重み付けを行う、符号化装置が提供される。
【００２４】
本装置によれば、前記符号化装置は、インタレース画像を垂直方向と水平方向にそれぞれ所定の周波数範囲を有する周波数領域の係数に変換する周波数変換部と、前記周波数領域の係数を周波数帯域毎に重み付けする重み付け部と、を備え、前記重み付け部は、所定の周波数を超える垂直方向の周波数帯域の係数に対して、前記所定の周波数を超える水平方向の前記周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上である重み付け係数を用いて重み付けを行うので、従来、このエイリアシング成分として有効利用することが困難だった高周波成分の係数に低周波成分と同様に有効な重みを与えて有効に利用することができるので、ビットレートがそれ程高くなくても簡単な構成で効果的に動画を高品質で符号化することができる。
【００２５】
さらに、本発明によると、前記符号化装置は、前記インタレース画像を分析して特徴を抽出し、該特徴に従って、垂直方向の所定の周波数を超える周波数帯域の係数に重み付けするための重み付け係数を決定する制御部をさらに備えてもよい。
【００２６】
本装置によれば、前記符号化装置は、前記インタレース画像を分析して特徴を抽出し、該特徴に従って、垂直方向の所定の周波数を超える周波数帯域の係数に重み付けするための重み付け係数を決定する制御部をさらに備え、重み付け部は、制御部によって決定された重み付けする量に従って、垂直方向の前記所定の周波数を超える周波数帯域の係数に重み付けすることができるので、制御部によって分析されたインタレース画像の特徴、例えば、高周波成分と低周波成分の割合、輝度、画像内における移動している部分と静止している部分との割合、被写体の動きの量などを考慮して、動的かつ効果的に重み付けを行うことができる。
【００２７】
本発明の第３の態様によると、インタレース画像のフレームベース符号化処理をコンピュータに実行させる符号化プログラムであって、前記フレームベース符号化処理は、インタレース画像を垂直方向と水平方向にそれぞれ所定の周波数範囲を有する周波数領域の係数に変換する周波数変換ステップと、前記周波数領域の係数を周波数帯域毎に重み付けする重み付けステップと、を含み、前記重み付けステップでは、所定の周波数を超える垂直方向の周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数は、前記所定の周波数を超える水平方向の前記周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上である、符号化プログラムが提供される。
【００２８】
本プログラムによれば、前記フレームベース符号化処理は、インタレース画像を垂直方向と水平方向にそれぞれ所定の周波数範囲を有する周波数領域の係数に変換する周波数変換ステップと、前記周波数領域の係数を周波数帯域毎に重み付けする重み付けステップと、を含み、前記重み付けステップでは、所定の周波数を超える垂直方向の周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数は、前記所定の周波数を超える水平方向の前記周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上であるので、従来、このエイリアシング成分として有効利用することが困難だった高周波成分の係数に低周波成分と同様に有効な重みを与えて有効に利用することができるので、ビットレートがそれ程高くなくても簡単な構成で効果的に動画を高品質で符号化することができる。
【図面の簡単な説明】
【００２９】
【図１】本発明の第一の実施の形態のフレームベース符号化装置の概略機能構成図である。
【図２】インタレース画像について説明する図である。
【図３】エイリアシングの生成について説明する図である。
【図４】図１の符号化装置が実行する重み付け処理を説明する図である。
【図５】図１の符号化装置が実行するサブバンド分割の原理を説明する図である。
【図６】図１の符号化装置が実行するサブバンド分割の原理を説明する図である。
【図７】図１の符号化装置の重み付け部が実行する重み付けを説明する図である。
【図８】コントラスト感度関数（ＣＳＦ）の一例を説明する図である。
【図９】図１の符号化装置が実行する符号化方法を説明するフロー図である。
【図１０】図１の符号化装置が実行する符号化と従来の符号化とを比較した実験結果を示す図である。
【図１１】図１の符号化装置が実行する符号化と従来の符号化とを比較した実験結果を示す図である。
【図１２】図１の符号化装置が実行する符号化の効果を説明する図である。
【図１３】本発明の第二の実施の形態のフレームベース符号化装置の概略機能構成図である。
【図１４】図１３の符号化装置の具体的な構成例を示す図である。
【図１５】図１３の符号化装置が実行する符号化方法を説明するフロー図である。
【図１６】従来のインタレース画像のフレームベースの符号化で生じる「残像」を説明する図である。
【符号の説明】
【００３０】
１                      符号化装置（第一の実施の形態）
１０１                  周波数変換部
１０２                  重み付け部
２                      符号化装置（第二の実施の形態）
２０１                  周波数変換部
２０２                  重み付け部
２０３                  制御部
２０５                  離散ウェーブレット変換部
２０６                  制御部
２０７                  量子化及び符号化部
３０１                  インタレース画像
３０２                  サブバンド係数
３０３                  サブバンド重み
Ｖ１〜Ｖ４               移動する被写体
Ｔ０’、Ｔ１’           従来の方法で復号されたトップフィールド  
Ｂ０’、Ｂ２’           従来の方法で復号されたボトムフィールド
Ｔ０、Ｔ１               本実施の形態の方法で復号されたトップフィールド  
Ｂ０、Ｂ２               本実施の形態の方法で復号されたボトムフィールド
【発明を実施するための形態】
【００３１】
まず、本発明の第一の実施の形態の符号化処理装置について図１〜図８を参照して説明する。
【００３２】
（第一の実施の形態）
図１は、第一の実施の形態の符号化方法を実行する符号化装置１の概略機能構成図である。図１に示すように、本実施の形態の符号化装置１は、インタレース画像を垂直方向と水平方向にそれぞれ所定の周波数範囲を有する周波数領域の係数に変換する周波数変換部１０１と、垂直方向の周波数領域の係数と水平方向の周波数領域の係数とを周波数帯域毎に重み付けする重み付け部１０２と、を備える。本実施の形態の重み付け部１０２は、ほとんどの場合、所定の周波数を超える垂直方向の周波数帯域の係数に対して、所定の周波数を超える水平方向の周波数帯域の係数に対する重み付けよりも大きく重み付けするようになっている。
【００３３】
周波数変換部１０１で変換された周波数領域の係数は量子化部（図示されていない）に送られて量子化され、量子化された係数はエントロピー符号化部（図示されていない）に送られてエントロピー符号化され、コードストリームを生成するようになっている。量子化部、エントロピー符号化部などについては、当業者には公知のものを適用可能であるので、本明細書では詳細な説明を省略する。重み付け部１０２は、好ましくは、量子化部（図示されていない）又はエントロピー符号化部（図示されていない）を制御して周波数変換部１０１で変換された周波数領域の係数に対する重み付けを行うことができる。
【００３４】
図２〜図８を参照して、本実施の形態の符号化装置１が実行する符号化処理について説明する。
【００３５】
既に説明したように、インタレース画像による「くし形」が高周波成分として表れることは知られている。本発明者は、インタレース画像をより簡単で効果的に符号化するために、まず、その２つのフィールドのインタレース画像から成るフレームに特有の問題について研究した。まず、図２と図３を参照して、図１６を参照して説明した「残像」の原因について説明する。
【００３６】
図２に示すように、１つのフレームＦは、垂直方向で偶数番目の走査線を走査して生成されたインタレース画像から形成されるトップフィールドＴＦと、垂直方向で奇数番目の走査線を走査して生成されたインタレース画像から形成されるボトムフィールドＢＦに分割して処理される。
【００３７】
ここで、トップフィールドＴＦとボトムフィールドＢＦからなるフレームＦは、垂直方向にアップサンプリングしたトップフィールドＴＦと、垂直方向にアップサンプリングしたボトムフィールドＢＦとの合計と考えることができる。アップサンプリングは、トップフィールドＴＦとボトムフィールドＢＦにそれぞれ、垂直方向で奇数番目の走査線と垂直方向で偶数番目の走査線に０値を挿入したものと考えることができる。図３の上の図で右側はインタレース画像の空間領域の一列のみの連続的な画素値を模式的に表し、左側は、右側のインタレース画像の空間領域の一列だけの画素値を離散時間フーリエ変換（ＤＴＦＴ）して得た周波数領域の係数の絶対値を模式的に表す。図３の下の図の右側は、図３の上の図の右側に示された一連のピクセル値をアップサンプリングして得た一連の画素値を模式的に表し、図３の下の図の左側は、図３の上の図の右側をアップサンプリングした、一連の画素値を離散時間フーリエ変換して得たスペクトルの絶対値を模式的に表す。フィールド間に生じるリークを解析するに当たって、縦方向と横方向の周波数は分離して扱うことができるため、以下、一次元信号だけに注目して説明する。
【００３８】
図３の下の図からわかるように、周波数領域では、もとのスペクトルを折り返したものがエイリアシング成分として表れる。空間領域と周波数領域の線形性から、空間領域でアップサンプリングしたフィールドを足し合わせることは、周波数領域で足し合わせることに等しいので、２つのフィールド、トップフィールドＴＦとボトムフィールドＢＦからなるフレームＦではそれぞれのエイリアシング成分が高周波数領域で足しあわされることになる。フィールド構造を再生するためには、もとのスペクトルと、そのエイリアシング成分とが必要であるため、それらは同等の視覚的重要性があると考えられる。この点について、以下、数学的に考察する。
【００３９】
まず、一般性を失うことなく、トップフィールドから垂直方向に切り出した一次元信号ｘ（ｎ）と、トップフィールド信号ｘ（ｎ）を０値挿入によって２倍にアップサンプルしたフレーム信号ｙ（ｎ）とを考えると以下の式が成立する。
【数１】
0005255116.tif 000002
ただし、ｎは整数とする。ここで、ｚ０（ｎ）はトップフィールドを表し、ｚ１（ｎ）ボトムフィールドを表す。これは、トップフィールｚ０（ｎ）は元の信号ｘ（ｎ）に等しく、ボトムフィールドｚ１（ｎ）はゼロ、即ち、トップフィールドからのリークがゼロであることを示す。ｙ（ｎ）の離散時間フーリエ変換（ＤＴＦＴ）
0005255116.tif 000003
は以下のように表せる。
【数２】
0005255116.tif 000004
ただし、
0005255116.tif 000005
はｘ（ｎ）の離散時間フーリエ変換とする。
【００４０】
これから、アップサンプルした信号のスペクトル
0005255116.tif 000006
は元の信号のスペクトル
0005255116.tif 000007
が２倍の密度で詰まったものに等しいことがわかる。スペクトルが詰まることによって、図３の下の図に示す、高周波成分に折り返した、即ち、エイリアシングした低周波成分が出現する。
【００４１】
次に、このエイリアシングは、トップフィールドをボトムフィールドへのリークをキャンセルして再生するために必要であることを説明する。
【００４２】
アップサンプルした信号ｙ（ｎ）と，パルス列
0005255116.tif 000008
との積をとり、アップサンプルしたトップフィールドｖ０（ｎ）＝ｙ（ｎ）ｐ０（ｎ）を取得し、アップサンプルした信号ｙ（ｎ）とパルス列
0005255116.tif 000009
との積をとり、アップサンプルしたトップフィールドｖ１（ｎ）＝ｙ（ｎ）ｐ１（ｎ）を取得する。ｖ０（ｎ）の離散フーリエ変換
0005255116.tif 000010
は以下の式で表せる。
【数３】
0005255116.tif 000011
【００４３】
同様に、ｖ１（ｎ）の離散フーリエ変換
0005255116.tif 000012
は以下の式で表せる。
【数４】
0005255116.tif 000013
【００４４】
元のトップフィールドｚ０（ｎ）とアップサンプルしたトップフィールドｖ０（ｎ）の間に、ｚ０（ｎ）＝ｖ０（２ｎ）、ｖ０（２ｎ＋１）＝０（ただしｎは整数とする）の関係があることに注意すると、トップフィールドの離散時間フーリエ変換
0005255116.tif 000014
は以下の式で表せる。
【数５】
0005255116.tif 000015
【００４５】
同様に、ｚ１（ｎ）＝ｖ１（２ｎ＋１）、ｖ１（２ｎ）＝０（ただしｎは整数とする）に注意すると、ボトムフィールドの離散時間フーリエ変換
0005255116.tif 000016
は以下の式で表せる。
【数６】
0005255116.tif 000017
【００４６】
ここで、
0005255116.tif 000018
の関係が成り立てば，トップフィールドが再生でき、ボトムフィールドへのリークがゼロになる。実際、トップフィールドとボトムフィールドの離散時間フーリエ変換は、元のトップフィールドの離散時間フーリエ変換
0005255116.tif 000019
（周期は２π）を使って以下の式で表せる。
【数７】
0005255116.tif 000020
したがって、ｚ０（ｎ）＝ｘ（ｎ）、ｚ１（ｎ）＝０が成り立つ。
【００４７】
フーリエ変換の線形性から、０値挿入によってアップサンプルしたトップフィールドとボトムフィールドを足し合わせた信号、即ち、フレームについても同様の結果が得られる。
【００４８】
以上から、エイリアシング成分におけるエラーが、低周波成分へ折り返すことがわかる。このことから、本発明者は、このエイリアシングは、トップフィールドをボトムフィールドへのリークをキャンセルして再生するために必須であるとの結論に至った。即ち、従来、このエイリアシング成分として有効利用することが困難だった高周波成分は、低周波成分と同等の視覚重みを与えて有効に利用することが望ましい。実際にはフィールド間には相関があり、高周波成分はキャンセルされて小さくなる。そのため、低周波成分と同等の重みを高周波成分に与えても、高周波成分のビット割り当ては低周波成分のビット割り当てより小さくなることに留意されたい。
【００４９】
図４を参照して、本実施の形態の高周波成分の重み付けについてより詳細に説明する。本実施の形態の符号化装置１は、図４に示すように、周波数変換部１０１（図１を参照）が、インタレース画像３０１を周波数領域の係数に変換した後、サブバンド分割を実行し、周波数領域の係数を垂直及び水平方向に分割したサブバンド係数３０２を生成する。重み付け部１０２（図１を参照）は、後に詳細に説明する、サブバンド重み３０３を量子化部に送出する。量子化部は得られたサブバンド重み３０３を反映させてサブバンド係数３０２を量子化する。量子化部が実行する量子化は、明示的または暗示的量子化、例えば、ＪＰＥＧ２０００のＰＣＲＤ最適化（Ｐｏｓｔ−Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ  Ｒａｔｅ−Ｄｉｓｔｏｒｔｉｏｎ  Ｏｐｔｉｍｉｚａｔｉｏｎ）を含んでもよい。
【００５０】
図５及び図６を参照して、本実施の形態のサブバンド分割について説明する。
【００５１】
本実施の形態のサブバンド分割は、例えば、図５に示す、ＪＰＥＧ２０００方式などで使われる２分割フィルタバンクのツリー構成によって実現される。図５に示すように、信号ｘ（ｎ）を分析フィルタバンクに入力すると、分析フィルタｈ０、ｈ１によって、低周波成分と高周波成分を含む信号に分けられる。分析フィルタｈ０、ｈ１はそれぞれローパスフィルタ、ハイパスフィルタである。その後の間引き処理によって、それぞれが入力信号の半分の帯域を持つ低周波成分ｙ０（ｋ）と高周波成分ｙ１（ｋ）が得られる。一次元の場合、低周波成分ｙ０（ｋ）と高周波成分ｙ１（ｋ）はそれぞれ、ローパス（ｌｏｗ−ｐａｓｓｅｄ）されたサブバンド（「Ｌサブバンド」と呼ぶ）の係数とハイパス（ｈｉｇｈ−ｐａｓｓｅｄ）されたサブバンド（「Ｈサブバンド」と呼ぶ）の係数を表す。間引き処理とは、サンプリングされた周波数より低い周波数で再サンプリングを行う再帰的なダウンサンプリングによって実行する。これにより信号の合計の帯域幅は増えない。即ち、ｘ（ｎ）とｙ０（ｋ）、ｙ１（ｋ）とで合計のサンプル数は同じである。元の信号を復元するには、サブバンド信号ｙ０（ｋ）、ｙ１（ｋ）を合成フィルタバンクに入力すればよい。それぞれ０詰め処理された後，それぞれの合成フィルタｇ０、ｇ１に入力され，それらが足しあわされてもとの信号ｘ（ｎ）を復元する。０詰め処理とは、入力のサンプリングされた周波数より高い周波数で再サンプリングを行うアップサンプリングによって実行する。
【００５２】
ツリー構成では低周波成分が再帰的に分割される。一回の分割で得られた低周波成分、高周波成分の係数からは、原画像の略１／２の解像度の画像が得られる。このようして行ったサブバンド分割の回数をデコンポジションレベル、又は分割レベルと呼ぶ。
【００５３】
分割レベル３のサブバンド分割を行う場合のツリー構成フィルタバンクを図６に示す。図６において、Ｌ３、Ｈ３はそれぞれ、分割レベル３の低周波帯域、高周波帯域の係数を表す。Ｈ２、Ｈ１はそれぞれ分割レベル２、１の高周波帯域の係数を表す。
【００５４】
以上、１次元信号ｘ（ｎ）について考察したが、垂直方向と水平方向のフィルタを順に適用することで２次元信号を用いても同様の分析、合成が可能である。こうして図４のサブバンドの係数３０２の配列を生成する。２次元信号は、水平方向と垂直方向にそれぞれ特定の周波数範囲を有する、分離可能な水平と垂直の周波成分を有する。同様に、２次元サブバンド分割を２次元信号に適用することによって得られた２次元サブバンドは、１次元の場合のように水平方向と垂直方向にそれぞれ特定の周波数範囲を有する、水平と垂直の周波成分を有する。即ち、２次元サブバンドの係数は、水平又は垂直方向から見ると、水平又は垂直の周波成分をそれぞれ表す。したがって、２次元サブバンドとして見ると、係数は垂直周波成分と垂直周波成分の両方を有する。重み付け係数は通常、１次元周波成分、即ち、水平又は垂直周波成分に適用される。２次元サブバンドに適用する重みは、サブバンドに含まれる水平及び垂直周波成分に適用する２つの重み付け係数から、例えば、水平と垂直の重み付け係数の積をサブバンドの重みとして用いるように、決定される。なお、図５に示す２分割フィルタバンクツリー構成は本発明を説明するための一例に過ぎず、本発明はこの他の様々な構成によっても実現可能である。
【００５５】
サブバンド係数３０２の配列は、分割レベル３の２次元サブバンド分割によって、１０個のサブバンドに分割されている。分割レベルｎにおいて、水平方向にローパスされ、垂直方向にローパスされたサブバンドはＬＬｎ、水平方向にハイパスされ、垂直方向にローパスされたサブバンドはＨＬｎ、水平方向にローパスされ、垂直方向にハイパスされたサブバンドはＬＨｎ、水平方向にハイパスされ、垂直方向にハイパスされたサブバンドはＨＨｎと呼ばれる。本実施の形態では、説明を容易にするため、サブバンド分割を３回行うものとして説明するが、本発明はサブバンド分割の回数に限定されないことは明らかである。
【００５６】
この垂直方向の周波数帯域の係数、水平方向の周波数帯域の係数を含むサブバンド係数３０２の配列に対して、重み付け部１０２が係数に重み付けを行うために用いる重み付け係数を表す視覚的サブバンド重み３０３を算出し、この視覚的なサブバンド重み３０３に従ってサブバンド係数３０２の配列に何らかの適当な手段を用いて重み付けがなされる。例えば、重み付け部１０２が量子化部又はエントロピー符号化部に視覚的なサブバンド重み３０３を送出し、量子化部が、例えば、量子化ステップのサイズにそれぞれのサブバンド重み３０３の逆数を乗じた量子化を行う、又は、それぞれのサブバンド重み３０３によって重み付けたサブバンド係数の量子化歪みを用いてＰＣＲＤ最適化を行う、などして、結果としてサブバンド重み３０３に従ってサブバンド係数３０２の配列に重み付けを行うようにしてもよい。
【００５７】
各サブバンドの視覚的な重み３０３は対応する視覚周波数特性から求められる垂直方向と水平方向の重みから求めることができる。既に説明したように、フィールドの低周波成分を再生するには、それを逆向きに複製したエイリアシング成分が必要であるため、エイリアシング成分の原因となりうる高周波領域の係数にも低周波領域の係数と同等の重みを与えることが望ましい。
【００５８】
より詳細には、図７に示すように、サブバンド係数３０２の配列は、垂直方向の係数は周波数領域の中心である中心周波数Ｍを中心としてＬＨ１、ＨＨ１からなるサブバンドとそれ以外のサブバンドと均等に二分できる。水平方向も周波数領域の中心である中心周波数Ｍを中心としてＨＬ１、ＨＨ１からなるサブバンドとそれ以外のサブバンドと均等に二分できる。本発明によると、中心周波数Ｍを超える垂直方向の周波成分には、中心周波数Ｍを超える水平方向の周波成分に対する重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上の重み付け係数で重み付けを行うので、サブバンドＬＨ１、ＨＨ１は、通常の視覚的重み付け特性より大きな重み付けを有する。これは、中心周波数Ｍを超える垂直方向の周波数帯域の係数に対して、視覚周波数特性に従って決定された、中心周波数Ｍを超える水平方向の周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上の重み付け係数で重み付けが行われることを意味する。
【００５９】
フィールドの低周波成分を再生するには、低周波成分の折り返したエイリアシング成分が必要であるため、垂直方向の中心周波数Ｍに対して略対称となるように、中心周波数Ｍにおいて、中心周波数Ｍを超える周波数領域の視覚的周波数特性を反転して得られる修正された視覚的周波数特性を適用することが好ましい。図７で、垂直方向の中心周波数Ｍを下回る周波数帯域の係数と中心周波数Ｍを上回る周波数帯域の係数に適用する視覚的周波数特性をそれぞれＡとＢで表すと、視覚周波数特性Ａと視覚周波数特性Ｂは、中心周波数Ｍを中心で略対称となる。
【００６０】
図８に示すように、視覚周波数特性として例えば、コントラスト感度関数（ＣＳＦ）を用いることが好ましい。水平方向の周波数帯域の係数及び垂直方向の周波数帯域の係数への重み付けはそれぞれ、水平方向及び垂直方向の感度を適切に高めるように行うことができる。また、垂直方向の周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数を、水平方向の周波数帯域の係数に対する重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上とする場合のしきい値として中心周波数Ｍを用いたが、本発明はこの周波数に限定されない。例えば、ＣＳＦなどの適用する視覚的周波数特性を、エイリアシングに対応付けて折り返すことができるのであれば、中心周波数Ｍ以外の任意の周波数が可能である。さらに、インタレース画像のその他の特徴、例えば、高周波成分と低周波成分の割合、輝度、画像内における移動している部分と静止している部分との割合、被写体の動きの量などを考慮して、垂直方向の周波数成分の重み付けに用いる重み付け係数が、水平方向の周波数成分の重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上とするためのしきい値となる周波数を高くなる方向に移動させる、低くなる方向に移動させる、又は適用する視覚周波数特性、例えば、ＣＳＦを修正するなど、様々な調整も想到可能である。
【００６１】
このようにして、重み付けの手法の問題は、コントラスト感度に対して、自動的に視覚重み付けを決定できるようにして解決した。エイリアシングを考慮した視覚重み付けを用いて行うため、フィールド毎に表示した場合に、フィールド間に相関がない場合、即ち、被写体の動きが大きい場合であっても、一方のフィールドの成分が他方のフィールドの成分に漏れでる「残像」現象が軽減される利点がある。
【００６２】
以下、視覚周波数特性として用いるＣＳＦの一例について説明する。図８に、ＣＳＦの一例を示す。ＣＳＦについては、文献Ｎａｄｅｎａｕ，Ｍ．：Ｉｎｔｅｇｒａｔｉｏｎ  ｏｆ  ｈｕｍａｎ  ｃｏｌｏｒ  ｖｉｓｉｏｎ  ｍｏｄｅｌｓ  ｉｎｔｏ  ｈｉｇｈ  ｑｕａｌｉｔｙ  ｉｍａｇｅ  ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ，ＰｈＤ  ｔｈｅｓｉｓ，  ＥＰＦＬ，  ２０００、にＣＳＦのパラメトリックモデルが提案されている。
【数８】
0005255116.tif 000021
ここで、ｆは周波数を表し、単位はｃｐｄ（ｃｙｃｌｅｓ  ｐｅｒ  ｄｅｇｒｅｅ）とする。
【００６３】
輝度信号（ｌｕｍａ）ＹのＣＳＦ関数Ｙ＿ＣＳＦ、色差信号（ｃｈｒｏｍａ）Ｃｂ、ＣｒのＣＳＦ関数Ｃｂ＿ＣＳＦ、Ｃｒ＿ＣＳＦは、以下のように提案される。
【数９】
0005255116.tif 000022
ここで、ｆは垂直方向又は水平方向の周波数とする。
【００６４】
ある絵を一定の距離をおいて観察したときのサンプリング周波数ｆｓは、観察距離（ｖｉｅｗｉｎｇ  ｄｉｓｔａｎｃｅ）Ｌの関数になる。
【数１０】
0005255116.tif 000023
ここで，Ｌの単位は絵の垂直方向又は水平方向のサンプリング周期である。ただし、垂直方向と水平方向のサンプリング周期は等しいと仮定する。
【００６５】
典型的な観察距離Ｌ＝１７００について、絵に含まれる最大周波数（ナイキスト周波数）ｆｍａｘは以下のように算出される。
【数１１】
0005255116.tif 000024
このようにして，図８におけるＣＳＦの垂直・水平方向の最大周波数ｆｍａｘが求められる。
【００６６】
図９を参照して、本実施の形態のインタレース画像のフレームベース符号化処理を行う符号化方法について説明する。図９に示すように、まず、インタレース画像を垂直方向と水平方向にそれぞれ所定の周波数範囲を有する周波数領域の係数に変換する周波数変換ステップ（Ｓ１０１）を実行し、次に、周波数帯域毎に周波数領域の係数に重み付けする重み付けステップ（Ｓ１０２）を実行する。ここで、重み付けステップ（Ｓ１０２）では、所定の周波数を超える垂直方向の周波数帯域の係数を含む垂直方向の周波数成分に対して、所定の周波数を超える水平方向の周波数帯域の係数を含む水平方向の周波数成分に対するのと略同等以上の重み付けを行う。即ち、重み付けステップ（Ｓ１０２）において、垂直方向の所定の周波数を超える周波数帯域の係数を含む垂直方向の周波数成分の重み付けに用いる重み付け係数は、水平向の所定の周波数を超える周波数帯域の係数を含む水平方向の周波数成分の重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上となる。即ち、垂直方向において所定の周波数を超える周波数帯域の係数は、視覚的周波数特性に従って決定された水平方向の所定の周波数を超える周波数帯域の係数を重み付けするために使用する重み付け係数と略同等以上の重み付け係数によって重み付けすることができる。好ましくは、重み付けステップ（Ｓ１０２）において、垂直方向の周波数成分、即ち、垂直方向の所定の周波数を上回る周波数帯域の係数に対する重み付けは、該所定の周波数において、水平方向の周波数成分、即ち、該所定の周波数を下回る周波数帯域の係数に適用する視覚的周波数特性を、該垂直方向の所定の周波数に対して略対称となるように反転して得られる修正された視覚的周波数特性に従って実行する。
【００６７】
［比較実験］
本発明による符号化方法と従来の符号化方法を比較する実験を以下の条件で行った。重み付け部は、垂直方向の所定の周波数を超える垂直方向の周波数成分に対して、該所定の周波数を下回る垂直方向の周波数成分に適用する視覚的周波数特性を、該垂直方向の所定の周波数に対して略対称となるように反転して得られる修正された視覚的周波数特性に従って実行するように機能する。
入力映像：１９２０ｘ１０８０ｉ，２９．９７ｆｐｓ，４：２：２，８ｂｉｔｓ
ビットレート：５０Ｍｂｐｓ
コーデック：ＪＰＥＧ２０００方式、フレーム圧縮（フィールドをまとめて圧縮）
エンコードパラメータ：  以下の２種類を使う
（ａ）インタレース画像用の重み（本実施の形態）
（ｂ）  プログレッシブ画像用の重み（従来技術）
【００６８】
［結果］
このようにして得られた画像を図１０及び図１１に示す。動きを含む映像において、図１０（ａ）及び図１１（ａ）では、本実施の形態のインタレース用の重みを用い、図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）ではｐｒｏｇｒｅｓｓｉｖｅ用の重みを用いた。図１０（ｂ）及び図１１（ｂ）では、移動する被写体の近くに他方のフィールドからのリークが生じ、ちらちらするアーティファクトが特に丸で示した部分に顕著に確認される。これに対し、図１０（ａ）及び図１１（ａ）では、リークによるアーティファクトが軽減されていることが分かる。
【００６９】
図１２を参照して、本発明の効果について説明する。ビデオフレームの画像は左側方向に移動し、時間の経過ｔ１→ｔ２→ｔ３に従って、フィールド毎に黒丸で示された被写体は、Ｖ１→Ｖ２→Ｖ３→Ｖ４へと移動していく。まず、Ｖ１とＶ２で示されるフィールドの被写体の動きに対応する、トップフィールドＴ０とボトムフィールドＢ０を復号して得られたＲＴ０’、ＲＢ０’、及びＲＴ０、ＲＢ０に着目する。トップフィールドＴ０を撮影してからボトムフィールドＢ０を撮影する間に時間（ｔ１−ｔ０）が経過しているため、フィールドの被写体は、Ｖ１からＶ２へと移動している。このため、従来の手法では、ＲＴ０’、ＲＢ０’に示すように残像が残る。しかし、本実施の形態の手法では従来の手法と略同等以上の重み付けを垂直方向の高周波成分に実行しているので、ＲＴ０、ＲＢ０に示すように残像はほとんど残らない。同様に、Ｖ３とＶ４で示されるフィールドの被写体の動きに対応する、トップフィールドＴ１とボトムフィールドＢ１においても、トップフィールドＴ１を撮影してからボトムフィールドＢ１を撮影する間に時間（ｔ３−ｔ２）が経過しているため、フィールドの被写体は、Ｖ３からＶ４へと移動している。このため、従来の手法では、ＲＴ１’、ＲＢ１’に示すように残像が残る。しかし、本実施の形態の手法では、垂直方向の高周波成分は、垂直方向の低周波成分に適用する視覚周波数特性を反転し、このようにして反転した視覚的周波数特性を垂直方向の高周波成分に適用して重み付けをしているので、ＲＴ１、ＲＢ１に示すように残像はほとんど残らない。
【００７０】
また、コンピュータを利用して本発明を実施する場合、上述の機能を実行するハードウェア又はプログラムとして実装してもよく、また、コンピュータに上述の機能を実行させるプログラムを記憶した、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体として実装してもよい。このように本発明によると、適用する視覚周波数特性、例えば、ＣＳＦを、エイリアシングに対応するように折り返すことによって、より簡易で効果的にインタレース画像の符号化を行う符号化方法、符号化装置、及び符号化プログラムを提供することができる。
【００７１】
本実施の形態では、適用する視覚周波数特性、例えば、ＣＳＦを、エイリアシングに対応するように折り返すことによって、より簡易で効果的にインタレース画像を符号化する構成について説明したが、本発明は、様々な変形が可能である。インタレース画像のその他の特徴、例えば、画像内における移動している部分と静止している部分との割合を考慮して、適用する視覚周波数特性、例えば、ＣＳＦを修正する構成も可能である。この構成について次の実施の形態で説明する。
（第二の実施の形態）
【００７２】
図１３は、第二の実施の形態の符号化方法を実行する符号化装置２の概略機能構成図である。図１３に示すように、本実施の形態の符号化装置２の構成は、図１に示す第一の実施の形態の符号化方法を実行する符号化装置１とほぼ同様であるが、さらに、制御部２０３を備える点が異なる。制御部２０３は、インタレース画像を分析して特徴を抽出し、抽出した特徴に従って、制御パラメータ、例えば、所定の周波数を上回る垂直方向の周波数成分に重み付けをするための重み付け係数を決定し、重み付け部２０２は、制御部２０３によって決定された制御パラメータに従って、所定の周波数を上回る水平方向の周波数成分を重み付けするための重み付け係数よりも大きな重み付け係数を用いて、該所定の周波数を上回る垂直方向の周波数成分に重み付けを行う。以下、特徴部のみを説明し、第一の実施の形態と同様の構成については説明を省略する。
【００７３】
具体的には、制御部２０３は、インタレース画像の特徴、例えば、高周波成分と低周波成分の割合、輝度、被写体の動きの量などを考慮して、随時重みを修正してもよい。
【００７４】
図１４を参照して、本実施の形態の符号化装置２を実現する具体的な構成例を説明する。本実施の形態の符号化装置２は、画像を入力して離散ウェーブレット変換を実行してサブバンド係数を出力する離散ウェーブレット変換部２０５と、入力された画像の特徴を抽出する制御部２０６と、離散ウェーブレット変換部２０５から出力されたサブバンド係数を量子化及び符号化する量子化及び符号化部２０７と、を含むことができる。制御部２０６は、量子化及び符号化部２０７の動作も制御する。ここで、離散ウェーブレット変換部２０５が周波数変換部２０１を構成し、量子化及び符号化部２０７が重み付け部２０２を構成する。
【００７５】
入力される画像はインタレース画像であり、図示していないバッファメモリに一旦記憶された後に出力される。このため、最新の画像のみならず、複数の過去画像、及びこれから処理する画像、即ち未来の画像を含んでもよい。制御部２０６は、例えば、入力されるインタレース画像から画像の特徴を抽出してもよく、あるいは、離散ウェーブレット変換部２０５から出力されるサブバンド係数、例えば、エイリアシング成分となりうるＬＨ１、ＨＨ１のサブバンドの係数から画像の特徴を抽出してもよい。
【００７６】
制御部２０６は、抽出した画像の特徴、例えば、動きの割合に併せて動的にサブバンド重みを決定することができる。具体的には、制御部２０６は、例えば、画像の動きのある部分と画像全体との面積比α（αは０以上１以下）を動き検出などによって求め、例えば、サブバンドＬＨ１及びＨＨ１に含まれうる、所定の周波数を超える垂直方向の周波数成分に適用する、修正コントラスト感度関数ＣＳＦ’（ｆ）を、例えば、αを用いて以下のようにして算出することができる。
【数１２】
0005255116.tif 000025
ここで、ＣＳＦ（ｆ）はオリジナルのコントラスト感度関数を表し、ＣＳＦ（ｆｍａｘ―ｆ）はそれを反転したものを表す。
【００７７】
量子化及び符号化部２０７は、制御部２０６が制御パラメータとして算出した修正コントラスト感度関数ＣＳＦ’（ｆ）に従って、離散ウェーブレット変換部２０５から出力される所定の周波数を超える垂直方向周波数成分、例えば、垂直方向のハイパスされたサブバンドＬＨ１及びＨＨ１の係数を量子化及び符号化する。
【００７８】
また、本実施の形態では、制御部２０６が動的にサブバンド重みを決定する場合について説明したが、符号化処理に画像の特徴をより詳細に反映するため、制御部が、サブバンドをさらに小さな領域に分割した符号化処理単位（例えば、コードブロック）毎に重みを決定するようにしてもよい。具体的には、制御部２０６は、コードブロック毎に垂直方向の所定の周波数を超える垂直方向の周波数成分に修正コントラスト感度関数ＣＳＦ’（ｆ）を決定し、決定した修正コントラスト感度関数ＣＳＦ’（ｆ）を算出し、量子化及び符号化部２０７が、制御部２０６が算出した修正コントラスト感度関数ＣＳＦ’（ｆ）に従って、離散ウェーブレット変換部２０５から出力される垂直方向の所定の周波数を超える周波数成分を含む係数をコードブロック毎に量子化及び符号化するようにしてもよい。
【００７９】
図１５を参照して、本実施の形態のインタレース画像のフレームベース符号化処理を行う符号化方法について説明する。図１５に示すように、まず、インタレース画像を分析して特徴を抽出する分析及び特徴抽出ステップ（Ｓ２０１）を実行し、次に、インタレース画像を、それぞれ垂直方向および水平方向に所定の周波数範囲を有する周波数領域の係数に変換する周波数変換ステップ（Ｓ２０２）を実行する。続いて、垂直方向の周波数領域の係数と水平方向の周波数領域の係数とを周波数帯域毎に重み付けする重み付けステップ（Ｓ２０３）を実行する。ここで、重み付けステップは、インタレース画像の特徴を考慮して、所定の周波数を超える垂直方向の周波数帯域の係数に対して、所定の周波数を超える水平方向の周波数帯域の係数に対する重み付けと略同等以上の重み付けを行うステップを含む。即ち、重み付けステップ（Ｓ２０３）においては、インタレース画像の特徴を考慮して、所定の周波数を超える垂直方向の周波数帯域の係数の重み付けに用いる重み付け係数は、所定の周波数を超える水平方向の周波数帯域の係数の重み付けに用いる重み付け係数と略同等以上となる。
【００８０】
このように本実施の形態によると、制御部によって分析されたインタレース画像の特徴、例えば、高周波成分と低周波成分の割合、輝度、画像内における移動している部分と静止している部分との割合、被写体の動きの量などを考慮して、動的かつ効果的に重み付けを行うことができるので、より簡易で効果的なインタレース画像の符号化方法、符号化装置、及び符号化プログラムを提供することができる。
【００８１】
また、コンピュータを利用して本発明を実施する場合、上述の機能を実行するハードウェア又はプログラムとして実装してもよく、また、コンピュータに上述の機能を実行させるプログラムを記憶した、コンピュータが読み取り可能な記憶媒体として実装してもよい。このように本発明によると、より簡易で効果的なインタレース画像の符号化方法、符号化装置、及び符号化プログラムを提供することができる。
【００８２】
以上、本発明の実施の形態について説明したが、本発明は上述した実施の形態に限定されるものではない。また、本発明の実施の形態に記載された効果は、本発明から生じる最も好適な効果を列挙したものに過ぎず、本発明による効果は、本発明の実施の形態に記載されたものに限定されるものではない。
【００８３】
例えば、上述の実施の形態では、符号化方式の一例としてＪＰＥＧ２０００方式を言及して説明したが、本発明が適用可能な符号化方式はＪＰＥＧ２０００方式に限定されない。本発明は、サブバンド分割を行うほぼ如何なる符号化方式に適用可能である。
【図１】
0005255116.tif 000026
【図４】
0005255116.tif 000027
【図５】
0005255116.tif 000028
【図６】
0005255116.tif 000029
【図８】
0005255116.tif 000030
【図９】
0005255116.tif 000031
【図１０】
0005255116.tif 000032
【図１１】
0005255116.tif 000033
【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図２】
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【図３】
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【図７】
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【図１２】
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【図１６】
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