(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々互いに異なる２値のうちの１つを有する複数の２値画素よりなる２値ブロックを有する形状信号を符号化する２値形状信号符号化装置であって、
現２値ブロックをジグザグ走査して、走査順序で該現２値ブロック内の各画素を出力する手段と、
前記走査順序を考慮して、前記各画素の前に処理された画素から前記各画素に対応するコンテキストを選択する手段と、
前記対応コンテキストを用いて、前記各画素のコンテキスト番号を計算する手段と、
前記対応コンテキストを用いて、前記各画素の確率値を検出する手段と
前記現２値ブロックの全ての画素に対する確率値を用いて、前記現２値ブロックを算術的に符号化して、符号化２値形状信号を発生する手段とを含むことを特徴とする２値形状信号符号化装置。
【請求項２】
ｘk、ｙmが現境界拡張ＢＡＢ内の目標画素のｘ及びｙ座標を各々表し、ｘi、ｙiが前記目標画素を取囲む画素のｘ及びｙ座標を各々表し、ｋ、ｍ、ｉ、ｊが各々正の整数とすると、前記現境界拡張２値ブロックがその周りに２個の画素幅の境界領域を有する現２値ブロックよりなり、前記境界領域が２値形状信号のうち現２値ブロックの隣接２値ブロックから選択された画素を含むとき、前記各画素に対応するイントラ・コンテキストが、現境界拡張２値ブロックに属する画素のうち前記各画素の前に処理され、
【数１】
｜ｘk−ｘi｜＋｜ｙm−ｙi｜≦３，
｜ｘk−ｘi｜≦２，｜ｙm−ｙi｜≦２
の条件を全て満足する各画素によって決定されることを特徴とする請求項１に記載の２値形状信号符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、映像信号符号化システムに関し、特に、ジグザグ走査技法を用いてより適切なコンテキストを選択して符号化の効率を向上させる２値形状信号符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
物体（オブジェクト）の位置及び形状を表す２値形状信号は、フレーム（または、ＶＯＰ）内にある、例えば、１６×１６個の２値画素よりなる二値アルファブロック（ＢＡＢ）として表現され得る。２値画素の各々は、背景画素または物体画素を表す、例えば、「０」または「２５５」の２値を有する。ＢＡＢは、コンテキストベース算術符号化（ＣＡＥ）技法のような従来のビットマップベース形状符号化技法（ｂｉｔ−ｍａｐ−ｂａｓｅｄ  ｓｈａｐｅ  ｃｏｄｉｎｇ  ｍｅｔｈｏｄ）を用いて符号化することができる。
【０００３】
例えば、イントラ・フレームにおいて、現ＢＡＢは従来のイントラＣＡＥ技法を用いて符号化される。現ＢＡＢ内における各画素は、現フレームから選択される画素の組から構成されるイントラ・コンテキストに基づいて算術符号化される。即ち、現ＢＡＢの符号化の際、隣接するＢＡＢから選択された画素がイントラ・コンテキストを構成するのに用いられる。現ＢＡＢを取囲む境界（２画素分の幅）が、図６に示したように、現境界ＢＡＢを構成することになる。図６において、現境界ＢＡＢにおける明域内の各画素は符号化されるべき現ＢＡＢの部分であり、暗域内の各画素は境界画素である。これらの境界画素は、復号化プロセスの際まだ決まっていない「０」画素を除いては、隣接するＢＡＢから得られる。図６に示したように、現境界ＢＡＢに基づいてイントラ・コンテキストが選択される。従って、図６において、網かけをした画素（即ち、現ＢＡＢ内の画素）は、例えば、Ｃ０〜Ｃ９よりなるイントラ・コンテキストによって符号化される。
【０００４】
インタ・フレームにおいて、現ＢＡＢは、より少ない量の符号化データを生成し得るイントラＣＡＥ技法またはインタＣＡＥ技法を用いて符号化され得る。インタＣＡＥ技法によれば、最初、現ＢＡＢと前フレームに含まれている予め定められた各候補ブロックＢＡＢとの間の差分を表すエラーが計算され、最も類似な候補ＢＡＢ及び動きベクトルが動き推定技法によって求められる。ここで、最も類似な候補ＢＡＢは、候補ＢＡＢのうち誤差が最小になる候補ＢＡＢを表し、動きベクトルは現ＢＡＢと最も類似な候補ＢＡＢとの間の変位を表す。その後、現ＢＡＢの各画素は、インタ・コンテキストに基づいて算術符号化され、動きベクトルとその動きベクトル予測値（ＭＶＰ）との間の差を表す動きベクトル差分（ＭＶＤ）は、例えば、可変長符号化（ＶＬＣ）技法などを用いて符号化される。図７を参照すると、インタ・コンテキストは２つの画素集合より構成される。第１画素集合（例えば、Ｃ０〜Ｃ３）は、イントラＣＡＥにて用いられた方法と同様に現フレームから選択された画素よりなる集合であり、第２画素集合（例えば、Ｃ４〜Ｃ８）は、動きベクトルを用いて前フレームから選択された画素よりなる集合である。即ち、動きベクトルを用いて前フレームから検出された動き補償ＢＡＢの周りに１画素分の境界は図１０に示すように、境界動き補償ＢＡＢを形成することになる。図１０において、明域は動き補償ＢＡＢに対応し、暗域は境界に対応する、境界動き補償ＢＡＢが決定されると、２値画素Ｃ４〜Ｃ８を含む第２画素集合が境界動き補償ＢＡＢから選択される。
【０００５】
従って、イントラ・コンテキストまたはインタ・コンテキストが上述したように選択され、現フレームＢＡＢにおける図で網かけした画素に対するコンテキストの数が、それに対応するコンテキストによって計算される。網かけ画素に対するコンテキストの数が計算されると、コンテキストの数に対応する確率は様々なコンテキストの数に割当てられた予め定められた確率よりなる確率テーブル、または確率表から検出され、その検出された確率は算術符号化され、符号２値形状信号を発生するＣＡＥ技法及びＭＶＤに対する詳細は、ＭＰＥＧ−４  Ｖｉｄｅｏ  Ｖｅｒｉｆｉｃａｔｉｏｎ  Ｍｏｄｅｌ  Ｖｅｒｓｉｏｎ  ７．０，Ｉｎｔｅｒｎａｔｉｏｎａｌ  Ｏｒｇａｎｉｚａｔｉｏｎ  ｆｏｒ  Ｓｔａｎｄａｒｄｉｚａｔｉｏｎ，  Ｃｏｄｉｎｇ  ｏｆ  Ｍｏｖｉｎｇ  Ｐｉｃｔｕｒｅｓ  Ａｎｄ  Ａｓｓｏｃｉａｔｅｄ  Ａｕｄｉｏ  Ｉｎｆｏｒｍａｔｉｏｎ，  ＩＳＯ／ＩＥＣ  ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ１１  ＭＰＥＧ９７／Ｎ１６４２，  Ｂｒｉｓｔｏｌ、１９９７年を参照されたい。
【０００６】
しかしながら、従来のＣＡＥ技法においては、現ＢＡＢ内の各画素は水平走査順序によって符号化されるため、コンテキストは主に現ＢＡＢ内の画素間の水平相関関係を鑑みて決定される。従って、２値形状信号の符号化効率を向上させるためには、現ＢＡＢ内の各画素間の水平相関関係だけでなく、垂直相関関係も考慮して、適合なコンテキストを選択する必要がある。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、ジグザグ走査技法を用いて決定されたより適合なコンテキストを用いて、２値形状信号の符号化効率をより一層向上させ得る２値形状信号符号化装置を提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明によれば、各々互いに異なる２値のうちの１つを有する複数の２値画素よりなる２値ブロックを有する形状信号を符号化する２値形状信号符号化装置であって、
現２値ブロックをジグザグ走査して、走査順序で該現２値ブロック内の各画素を出力する手段と、
前記走査順序を考慮して、前記各画素の前に処理された画素から前記各画素に対応するコンテキストを選択する手段と、
前記対応コンテキストを用いて、前記各画素のコンテキスト番号を計算する手段と、
前記対応コンテキストを用いて、前記各画素の確率値を検出する手段と
前記現２値ブロックの全ての画素に対する確率値を用いて、前記現２値ブロックを算術的に符号化して、符号化２値形状信号を発生する手段とを含むことを特徴とする２値形状信号符号化装置が提供される。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施例について図面を参照しながらより詳しく説明する。
【００１０】
図１を参照すると、本発明の好適実施例によるコンテキストベース算術符号化（ＣＡＥ）装置が示されている。
【００１１】
２値形状信号は複数の二値アルファブロック（Ｂｉｎａｒｙ  Ａｌｐｈａ  Ｂｌｏｃｋ：ＢＡＢ）を含み、各ＢＡＢはＭ×Ｎ個（Ｍ及びＮは正の整数）、例えば、１６×１６個の２値画素を有し、各２値画素は物体画素または背景画素を表す２値「１」または「０」を有する。２値形状信号の各ＢＡＢは現ＢＡＢとしてジグザグ走査部１１０に供給される。
【００１２】
図２に例示的に示すように、ジグザグ走査部１１０は、矢印３０に沿って現ＢＡＢを走査し、現ＢＡＢ内の各２値画素を目標画素としてコンテキスト決定部１２０に逐次給する。
【００１３】
コンテキスト決定部１２０は、図７中の現境界拡張ＢＡＢと図８中の境界拡張動き補償ＢＡＢとを用いて、目標画素のイントラ・コンテキストまたはインタ・コンテキストを選択する。
【００１４】
図３及び図４には、本発明によるイントラ・コンテキスト５０とインタ・コンテキスト６０Ａ、６０Ｂとが各々示されている。
【００１５】
斜線が引かれた画素４０（即ち、目標画素）のイントラ・コンテキスト５０は、現境界拡張ＢＡＢ内の２値画素のうち目標画素の前に処理され、式（１）の条件を全て満足する２値画素を用いて決定される。
【００１６】
【数２】
｜ｘk−ｘi｜＋｜ｙm−ｙi｜≦３，
｜ｘk−ｘi｜≦２，｜ｙm−ｙi｜≦２  式（１）
ここで、ｘk、ｙm：現境界拡張ＢＡＢ内の目標画素のｘ及びｙ座標
ｘi、ｙi：目標画素を取囲む画素のｘ及びｙ座標
ｋ、ｍ、ｉ、ｊ：各々正の整数
【００１７】
従って、図３において、成分Ｃ９´及びＣ９は現ＢＡＢを符号化する走査順序によって選択的にイントラ・コンテキスト５０の構成要素として決定される。即ち、目標画素４０及びその対角線に隣接する画素（例えば、Ｃ９´及びＣ９）が図２中の矢印３０に沿ってＣ９´、目標画素４０及びＣ９の順序に符号化されると、Ｃ９´が目標画素４０のイントラ・コンテキスト５０の構成要素として選択される。一方、符号化過程Ｃ９、目標画素４０及びＣ９´の順序に進行すると、Ｃ９が目標画素４０のイントラ・コンテキスト５０の構成要素になる。
【００１８】
また、目標画素４０のインタ・コンテキストは、２つの２値画素サブセットによって決定される。第１番目のサブセット６０Ａは、イントラ・コンテキスト５０を決定するのに用いられたのと類似な方法にて現境界拡張ＢＡＢ内の２値画素のうち目標画素の前に処理され、式（２）の全ての条件を満足する２値画素を用いて決定される。
【００１９】
【数３】
｜ｘk−ｘi｜≦１，｜ｙm−ｙi｜≦１  式（２）
【００２０】
従って、図４において、成分Ｃ３´及びＣ３は、上述したイントラ・コンテキスト５０と同じ理由で、選択的にインタ・コンテキストの構成要素になる。即ち、目標画素４０及びその対角線に隣接する画素（例えば、Ｃ３´及びＣ３）がＣ３´、目標画素４０及びＣ３の順序に符号化されると、Ｃ３´がインタ・コンテキストの第１番目のサブセット６０Ａの構成要素として選択される。一方、現ＢＡＢがＣ３、目標画素４０及びＣ３´の順序に走査されると、Ｃ３が第１番目のサブセット６０Ａの構成要素になる。
【００２１】
また、インタ・コンテキストの第２番目のサブセット６０Ｂは、従来技術と同様な方法にて得られる。即ち、境界拡張動き補償ＢＡＢから選択される。
【００２２】
上記のように決定された目標画素のコンテキスト（即ち、イントラ・コンテキストまたはインタ・コンテキスト）は、コンテキスト番号計算部１３０に供給される。
【００２３】
次いで、コンテキスト番号計算部１３０は、従来のＣＡＥ技法と同様な方法にて対応コンテキスト（即ち、イントラ・コンテキスト５０またはインタ・コンテキスト６０Ａ、６０Ｂ）を用いて目標画素に対応するコンテキスト番号を計算し、目標画素の計算済みコンテキスト番号を算術符号化部１５０に供給する。
【００２４】
算術符号化部１５０は、確率表を用いて目標画素のコンテキスト番号に対応する確率を検出するが、前記確率表は確率表部１４０に格納されており、イントラ・コンテキスト５０及びインタ・コンテキスト６０Ａ、６０Ｂに対応する予め定められた複数の確率値を含む。上記で検出された、現ＢＡＢ内の各２値画素を表す目標画素の確率値を用いて、算術符号化部１５０は現ＢＡＢを符号化して符号化ＢＡＢを発生する。伝送のために、符号化ＢＡＢを符号化２値形状信号として伝送器に出力する。
【００２５】
上記図３に示したように、２値形状信号を符号化するのにジグザグ走査技法を用いることによって、特にイントラ・コンテキスト５０は、図５中の構成要素Ｃ２を有する従来のイントラ・コンテキスト１０に比べて目標画素４０により近く位置した構成要素Ｃ８及びＣ９を有するように決定され、それによって、現ＢＡＢ内の各画素間の垂直及び水平相関関係が従来のＣＡＥ技法に比べてより効果的に考慮され、２値形状信号を正確に符号化し得る。
【００２６】
上記において、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明の請求範囲を逸脱することなく、当業者は種々の改変をなし得るであろう。
【００２７】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、ジグザグ走査技法を用いて決定されたより適合なコンテキストを用いて、２値形状信号の符号化効率をより一層向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明によるコンテキストベース算術符号化装置のブロック図である。
【図２】同じく、ＢＡＢのジグザグ走査順序を示す模式図である。
【図３】本発明によるイントラ・コンテキスト及びインタ・コンテキストを示す模式図である。
【図４】同じく、本発明によるイントラ・コンテキスト及びインタ・コンテキストを示す模式図である。
【図５】従来のイントラ・コンテキスト及びインタ・コンテキストを示す模式図である。
【図６】同じく、従来のイントラ・コンテキスト及びインタ・コンテキストを示す模式図である。
【図７】現境界拡張ＢＡＢを示す模式図である。
【図８】動き補償された境界ＢＡＢを示す模式図である。
【符号の説明】
１０、５０  イントラ・コンテキスト
２０Ａ、２０Ｂ、６０Ａ、６０Ｂ  インタ・コンテキスト
４０  目標画素
１１０  ジグザグ走査部
１２０  コンテキスト決定部
１３０  コンテキスト番号計算部
１４０  確率表部
１５０  算術符号化部
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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