(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
現画像のブロックと前画像の予め定められた複数の候補予測画像ブロック間の予測誤差を前記候補予測画像ブロックから得られるＳＶＤを用いてＳＶＤ変換し、該ＳＶＤ変換した結果を量子化・エントロピー符号化して符号量を求め、該符号量が最小の前記候補予測画像ブロックに対するＳＶＤ変換基底と動きベクトルＭＶを求めるＳＶＤ動き検出部と、
現画像と前記動きベクトルＭＶで動き補償された予測画像との差分である予測誤差を、前記ＳＶＤ動き検出部で求められたＳＶＤ変換基底を用いて直交変換するＳＶＤ直交変換部と、
該ＳＶＤ直交変換部による変換結果を量子化・エントロピー符号化する手段とを具備したことを特徴とする動き補償予測特異値展開符号化装置。
【請求項２】
前記現画像のブロックと前画像の予め定められた複数の候補予測画像ブロック間の予測誤差に対するＳＶＤ変換を、該候補予測画像ブロックのＳＶＤ変換基底を用いて行うようにすることを特徴とする請求項１に記載の動き補償予測特異値展開符号化装置。
【請求項３】
前記量子化手段で量子化されたデータを逆量子化する手段と、
前記ＳＶＤ直交変換部で用いられたＳＶＤ変換基底を用いて逆ＳＶＤ直交変換する逆ＳＶＤ直交変換手段と、
前記動き補償された予測画像と前記逆ＳＶＤ直交変換されたデータとを加算する加算手段とをさらに具備し、
前記前画像を生成することを特徴とする請求項１または２に記載の動き補償予測特異値展開符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、動き補償予測特異値展開符号化装置に関し、特に動画像を高効率に符号化することのできる動き補償予測特異値展開符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来は、動画像の符号化装置として、動き補償予測とＤＣＴを組み合わせたハイブリッド符号化方式が多用されている。図４に、ＭＰＥＧやＨ．２６３等で規格化された符号化装置の一例を示す。
【０００３】
テレビカメラ等から入力された画像は、動き検出部３１においてフレームメモリ３９に記憶された１フレーム前の画像との間で、ブロック単位で動き検出が行われる。動き検出方法としては、フレーム間の誤差の２乗和が最小となる変位を動きベクトルとする方法、画素値の時空間の勾配から求める方法、あるいはＦＦＴから求める方法等が知られている。動き補償予測部４０は、前記動き検出部３１で得られた動きベクトルを用いて、前フレームの画像から入力画像に対応した予測画像をブロック単位に予測する。
【０００４】
減算部３２には、前記入力画像と、動き補償予測部４０から出力された予測画像とが入力し、該減算部３２は該入力画像から予測画像を減算し予測誤差を出力する。該ＤＣＴ部３３は入力してきた予測誤差にＤＣＴを施して、ＤＣＴ係数を得る。量子化部３４は該ＤＣＴ係数に量子化を施し、エントロピー符号化部３５は該量子化されたＤＣＴ係数に対してエントロピー符号化を施す。該エントロピー符号化されたデータは、伝送または蓄積装置に蓄積される。
【０００５】
また、前記量子化されたＤＣＴ係数は、逆量子化部３６に入力して逆量子化され、次いで逆ＤＣＴ部３７で逆ＤＣＴを施される。該逆ＤＣＴされた信号は前記動き補償予測部４０からの予測画像と、加算部３８で加算されることにより復号され、フレームメモリ３９に記憶される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記の符号化装置は、効率の良い符号化を行うことはできるが、特に低ビットレート符号化時において、画質の改善の立場からさらなる効率改善が求められている。
【０００７】
本発明は、前記した従来技術に鑑みてなされたものであり、その目的は、従来の符号化装置よりももっと高効率の符号化ができる適応直交変換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】
前記した目的を達成するために、本発明は、現画像のブロックと前画像の予め定められた複数の候補予測画像ブロック間の予測誤差を前記候補予測画像ブロックから得られるＳＶＤを用いてＳＶＤ変換し、該ＳＶＤ変換した結果を量子化・エントロピー符号化して符号量を求め、該符号量が最小の前記候補予測画像ブロックに対するＳＶＤ変換基底と動きベクトルＭＶを求めるＳＶＤ動き検出部と、現画像と前記動きベクトルＭＶで動き補償された予測画像との差分である予測誤差を、前記ＳＶＤ動き検出部で求められたＳＶＤ変換基底を用いて直交変換するＳＶＤ直交変換部と、該ＳＶＤ直交変換部による変換結果を量子化・エントロピー符号化する手段とを具備した点に特徴がある。
【０００９】
この特徴によれば、従来のＤＣＴに代えてより符号化効率の高いＳＶＤ直交変換をすることができ、かつ該ＳＶＤ直交変換に使用したＳＶＤ変換基底を受信側に送る必要がないので、従来の符号化装置よりもより高効率の符号化をできるようになる。
【００１０】
【発明の実施の形態】
以下に、図面を参照して、本発明を詳細に説明する。図１は、本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【００１１】
図において、ＳＶＤ動き検出部１には、入力画像がブロック単位（以下、入力画像ブロックＡと呼ぶ）で入力し、また、フレームメモリ１０から１フレーム前の予測画像がブロック単位（以下、予測画像ブロックＢと呼ぶ）で入力する。該ＳＶＤ動き検出部１の機能の詳細は後述するが、ＳＶＤ動き検出部１は、入力画像ブロックＡと予測画像ブロックＢとの間でＳＶＤ（特異値展開）を用いた動き検出を行う。該ＳＶＤ動き検出部１からは、動きベクトルＭＶと、該動きベクトルＭＶに対するＳＶＤ変換基底とが出力される。該動きベクトルＭＶは動き補償予測部２と受信側に送られ、一方該ＳＶＤ変換基底はＳＶＤ直交変換部４と逆ＳＶＤ直交変換部８に送られる。
【００１２】
減算部３には、前記入力画像ブロックＡと、動き補償予測部２から出力された前記動きベクトルＭＶに対応する予測画像ブロックＣとが入力し、該減算部３２は該入力画像ブロックＡから予測画像ブロックＣを減算し予測誤差を出力する。ＳＶＤ直交変換部４は、入力してきた予測誤差に、前記ＳＶＤ動き検出部１から送られてきたＳＶＤ変換基底を用いた直交変換を施して、ＳＶＤ直交変換係数を得る。量子化部５は該ＳＶＤ直交変換係数に量子化を施し、エントロピー符号化部６は該量子化された係数に対してエントロピー符号化を施す。該エントロピー符号化されたデータは、前記動きベクトルＭＶと共に伝送されるまたは蓄積装置に蓄積される。
【００１３】
また、前記量子化されたＳＶＤ直交変換係数は、逆量子化部７に入力して逆量子化され、次いで逆ＳＶＤ直交変換部８で逆ＳＶＤを施される。該逆ＳＶＤされた信号は前記動き補償予測部２からの予測画像と、加算部９で加算されることにより復号され、フレームメモリ１０に記憶される。
【００１４】
次に、前記ＳＶＤ動き検出部１の機能を、図２のフローチャートを参照して説明する。
【００１５】
ステップＳ１では、ある置き数ｉ＝１と置かれ、ステップＳ２では、入力画像ブロックＡに対する候補予測画像ブロックＢiを求め、該Ｂiに対するＳＶＤ変換基底［Ｓｖ］、［ＳＨ］を求める。該Ｂiに対するＳＶＤ変換基底［Ｓｖ］、［ＳＨ］は次のように求めることができる。
【００１６】
いま、候補予測画像ブロックＢがＮ×Ｎ画素からなる画素値行列［Ｂi］とすると、その水平方向に関する共分散行列［ＣＨ］は、［ＣＨ］＝［Ｂi］［Ｂi］Ｔ となる。また、垂直方向に関する共分散行列［Ｃｖ］は、［Ｃｖ］＝［Ｂi］Ｔ ［Ｂi］となる。ここに、［Ｂi］Ｔ は転置行列を表す。
【００１７】
次に、上記の共分散行列［ＣＨ］、［Ｃｖ］から、対応する直交変換（ＫＬＴ）基底（［ＳＨ］、［ＳＶ］）を求める。そうすると、前記画素値の行列［Ｂi］は、下記の式でＳＶＤ展開される。
［ＢiSVD］＝［ＳＶ］［Ｂi］［ＳＨ］
【００１８】
この時、行列［Ｂi］がＮ×Ｎの行列であれば、ＳＶＤ展開係数［ＢiSVD］もＮ×Ｎの行列となり、対角成分以外の成分は全て零となる。この変換は、ＳＶＤと呼ばれ、矩形ブロックを２個の独立な水平・垂直の直交変換で表現する場合には、最適な変換になる。すなわち、最も少ない個数の係数で、矩形ブロック内の画素行列［Ｂi］を表現することができる。したがって、効率的な符号化を行うことが可能になる。
【００１９】
次に、ステップＳ３では、前記候補予測画像ブロックＢiと入力画素ブロックＡの差分、すなわち予測誤差Ｃiを求める。Ｃi＝Ｂi−Ａとする。ステップＳ４では、
該予測誤差Ｃiに対して、前記ステップＳ２で求めた垂直、水平方向のＳＶＤ変換基底［ＳＶ］、［ＳＨ］を適用する。その結果を［ＣiSVD］とすると、［ＣiSVD］＝［ＳＶ］［Ｃi］［ＳＨ］となる。
【００２０】
ステップＳ５では、［Ｃi］のＳＶＤ展開係数［ＣiSVD］を量子化・エントロピー符号化する。ステップＳ６では、該量子化・エントロピー符号化されたＳＮと符号量Ｅiを求める。ステップＳ７では、ｉ＝Ｚが成立したか否かの判断をする。ここに、ＺはブロックＡに対する候補予測画像ブロックＢiの総数である。この判断が否定の時には、ステップＳ８に進んで、ｉに１を加算する。そして、前記ステップＳ２に戻って、再度前記ステップＳ２〜Ｓ７の動作を繰り返す。
【００２１】
以上の結果、ステップＳ７の判断が肯定になると、ステップＳ９に進んで、前記符号量Ｅiが最小の候補予測画像Ｂiminを求める。ステップＳ１０では、図３に示されているように、前記ブロックＡの該予測画像Ｂiminに対する変位を動きベクトルＭＶとする。該動きベクトルＭＶは、動き補償予測部２と受信側に送られる。ステップＳ１１では、該予測画像Ｂiminに対するＳＶＤ直交変換基底［ＳＶ］、［ＳＨ］を、ＳＶＤ直交変換部４と逆ＳＶＤ直交変換部８に送る。
【００２２】
以上のように、本実施形態の符号化装置によれば、個々のブロックに対しては、ＤＣＴよりも変換効率の高いＳＶＤを用いて直交変換を行うようにする。なお、ＳＶＤを適用した場合には、一般的に、個々のブロックに対して計算したＳＶＤ変換基底を符号化して送る必要があるが、本実施形態では、予測誤差に対するＳＶＤ変換基底ではなく、予測画像Ｂiminに対するＳＶＤ直交変換基底［ＳＶ］、［ＳＨ］を用いるようにしたので、送る必要がなくなる。すなわち、該符号化装置に対する受信側の復号装置では、前記ステップＳ１０で求められた予測画像Ｂiminに対する動きベクトルＭＶを受信するので、この動きベクトルＭＶから予測画像Ｂiminを再生することができる。従って、該予測画像ＢiminからＳＶＤ直交変換基底［ＳＶ］、［ＳＨ］を再生することができ、このＳＶＤ直交変換基底［ＳＶ］、［ＳＨ］を受信側に送る必要がなくなる。
【００２３】
【発明の効果】
以上の説明から明らかなように、本発明によれば、現画像の個々のブロックに対しては、ＤＣＴよりも変換効率の高いＳＶＤを用いて直交変換を行うことができ、かつ該ＳＶＤ直交変換に用いたＳＶＤ変換基底を受信側あるいは記録媒体に送る必要がないので、高効率の符号化を行えるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の一実施形態の構成を示すブロック図である。
【図２】  図１のＳＶＤ動き検出部の動作を示すフローチャートである。
【図３】  ＳＶＤ動き検出部で求められる動きベクトルＭＶの説明図である。
【図４】  従来装置の構成を示すブロック図である。
【符号の説明】
１・・・ＳＶＤ動き検出部、２・・・動き補償予測部、３・・・減算器、４・・・ＳＶＤ直交変換部、５・・・量子化部、６・・・エントロピー符号化部、７・・・逆量子化部、８・・・逆ＳＶＤ直交変換部、１０・・・フレームメモリ。
【図１】
0003804764.tif 000002
【図２】
0003804764.tif 000003
【図３】
0003804764.tif 000004
【図４】
0003804764.tif 000005