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JP3249729B2 - 画像符号化装置及び画像復号装置 - Google Patents
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JP3249729B2 - 画像符号化装置及び画像復号装置 - Google Patents

画像符号化装置及び画像復号装置

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Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はディジタル画像処理
に関し、画像データを高能率で符号化する画像符号化装
置と、この画像符号化装置によって作成された符号化デ
ータを復号する画像復号装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、画像の高能率符号化及び復号方式
としてサブバンド符号化方式が提案されている。サブバ
ンド符号化方式の他に画像の高能率符号化及び復号方式
の代表的なものとして離散コサイン変換を代表とするブ
ロック変換符号化がある。ブロック変換符号化は画像を
ブロックに分割し、ブロックを単位として処理を行うた
め隣接するブロックの境界でブロック歪みが発生すると
いう問題がある。これに対してサブバンド符号化は重複
ブロック変換であり、隣接するブロックが相互に重なり
合うのでブロック歪みが発生しないという特徴があり、
特に低ビットレートでの画像符号化で効果があることが
知られている。
【０００３】サブバンド符号化方式では、帯域分割フィ
ルタバンクによって入力画像の分析を行い、図17に示す
ような帯域分割を行う方式が符号化効率の高い方式とし
て一般に知られている。例えば「藤井、野村 ”Wavele
t変換について”、電子情報通信学会技術報告 IE92-11
(1992)」に記載されている。
【０００４】図17は入力画像信号に対し、２回の２次元
サブバンド分割を行って得た結果であり、水平方向高域
かつ垂直方向低域をHL1、水平方向低域かつ垂直方向高
域をLH1、水平方向高域かつ垂直方向高域をHH1としてい
る。また水平方向低域かつ垂直方向低域に対しては、さ
らに２次元のサブバンド分割を行って前述と同様に帯域
HL2、LH2、HH2を得、この時の水平方向低域かつ垂直方
向低域はLL2とする。なお、帯域分割用のフィルタバン
クとしては、ウェーブレット変換用フィルタバンク、サ
ブバンド分割合成フィルタバンクなどを用いることがで
きる。
【０００５】図17のように分割された画像信号は階層構
造をもち、後述の領域情報に従って特定の領域に対し画
素単位でビット割当てを変更することが可能であり、符
号化効率がよいことがサブバンド符号化方式の特徴の１
つである。
【０００６】また近年、サブバンド分割された各帯域の
係数がその位置と向きを保存することと各帯域間の階層
的関係を利用し、視覚的に重要な情報をより優先的に符
号化する方式が各地で研究されている。例えば「"Embed
ded Image Coding Using Zerotrees of Wavelet Coeffi
cients",IEEE Transaction on Signal Processing, Vol
41.No.12(1993)」に記載されている。
【０００７】これは，各係数の同位置にある各帯域の係
数はほとんどの場合、高域になればなるほどその値が小
さくなり、ゼロに近づくという性質を利用したものであ
る。符号語はこれらの係数の階層間の関係を表したもの
で、符号化効率を上げるためにはこの性質を満足させる
ような係数分布を実現する必要がある。また重要な情報
を先に符号化しているため、比較的低ビットで全体像を
把握できる。
【０００８】図15にサブバンド分割を用いた画像符号化
装置を、図16にサブバンド分割を用いた画像復号装置を
示す。ここで、1501は入力画像内の特定の領域を抽出す
る領域抽出部である。例えばテレビ電話等の画像で顔領
域を抽出する場合、文献”リアルタイム顔画像追尾方
式”（画像電子学会研究会予稿、93-04-04 pp.13-16(19
94)）に記載されているような方式を用いて顔領域を抽
出することができる。また、動画像中の任意のオブジェ
クトに対しては、特開平6-251148に記載されているよう
な方法を用いて、オブジェクトの輪郭をもとに領域を抽
出することができる。1502は２次元分割フィルタによっ
てサブバンド分割するサブバンド分割部、1503はサブバ
ンド分割後のデータを符号化または量子化する符号化／
量子化部、1504は符号化／量子化部の出力をエントロピ
ー符号化するエントロピー符号化部、1505は領域抽出部
1501で得られた各領域の位置、形状を符号化する領域情
報符号化部である。領域の位置、形状を合わせて以後領
域情報と呼ぶ。領域情報の符号化方法としては、例えば
領域の輪郭を符号化するチェイン符号化等がある。1506
は画像の符号化データと領域情報の符号化データとをま
とめる符号化データ合成部である。ここで符号化／量子
化部1503の処理としては、量子化のみを行ってもよい
し、符号化にはDPCMを用いその結果を量子化してもよい
し、またはベクトル量子化を行ってもよいなど、様々な
方法を使うことができる。
【０００９】次に図16のサブバンド分割を用いた画像復
号装置において、1601は符号化データを画像の符号化デ
ータと領域情報の符号化データとに分ける符号化データ
分離部、1602は画像の符号化データをエントロピー復号
するエントロピー復号部、1603は領域情報の符号化デー
タを復号する領域情報復号部、1604はエントロピー復号
部1602の出力を符号化／量子化部1503に対応する方式で
逆量子化または復号する逆量子化／復号部、1605は逆量
子化／復号した信号を所定の帯域にサブバンド合成する
サブバンド合成部である。なお符号化／量子化部1503と
これに対応する逆量子化／復号部1604はLL、LH、HL、HH
の各帯域の特性に合わせた方法を選択してもよいし、同
じ方式を使用してもよい。
【００１０】特開平6-350989号では、サブバンド分割し
た画像に対し、オブジェクトの存在する領域（重要と判
断された領域）に多くの情報を割り当てる手法を紹介し
ている。図18は領域抽出部1501の一例であり、入力画像
から背景領域とオブジェクト領域とを抽出したものであ
る。図19は入力画像をサブバンド分割部1502で図17に対
応するサブバンド画像に分割し、各帯域を図18の領域情
報に従って量子化した結果である。視覚的に重要な情報
の集まる低周波数の帯域(LL2,HL2,LH2,HH2)ではすべて
の領域を量子化するが、ただし領域によって量子化幅を
変更し、例えば背景領域よりはオブジェクト領域に細か
い量子化を行うことによって視覚的に効率のよいビット
配分を行っている。また高周波数の帯域(HL1,LH1,HH1)
にはオブジェクトの領域のみに情報を割当てることによ
って、同様に視覚的に効率のよい符号化を行っている。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】近年研究が活発に行わ
れている超低ビットレートを目標とした画像符号化にお
いては、サブバンド画像の各帯域の各領域毎に異なる符
号化方式を用いて、異なる情報量を割り当てるだけで
は、視覚的に十分な画質を得ることが難しい。これは従
来のサブバンド分割方式では原画像にエッジが存在する
とき、サブバンド画像においても原画像のエッジに対応
する場所には振幅の大きな高周波数成分が発生し、エッ
ジ部分での情報量が増えてしまうためで、加えて周波数
成分は低周波数成分に比べて一般に情報量の割当てが少
ないため、再生画像でエッジの周辺に歪みが発生するた
めでもある。
【００１２】またサブバンド分割は隣接する画素が相互
に重なり合って再生画像が得られる重複変換であるた
め、領域情報に従って背景領域に対応する部分のサブバ
ンド画像には情報量を少なくし、オブジェクト領域に対
応する部分のサブバンド画像には情報量を多く割当てる
方法では、背景領域に隣接するオブジェクトの部分にも
歪みが発生する。例えば図20(a)に示すような領域情報
をもつ原画像を符号化する場合に、背景領域には少ない
ビット数を割当て、オブジェクト領域には多くのビット
数を割当てると、図20(b)に示すように背景と隣接する
オブジェクトの境界部分に歪みが発生し、視覚的によく
ない印象を与えてしまう。
【００１３】これを解消するために、完全に背景とオブ
ジェクトとを分離する方式が考えられるが、従来サブバ
ンド分割／合成は矩形領域に対してのみ行うことが可能
であり、任意形状の領域情報を用いて特定の領域のみを
サブバンド分割することはできなかった。
【００１４】またこのような画像をサブバンド分割した
場合、得られた全ての係数は何らかの手段で符号化され
るが、これらの係数は本質的には元の画像を再生するた
めには全て必要な情報であるものの、元の情報そのもの
の重要性に差があるため、特に低ビットレートで必要な
画質を得るためには全ての係数を符号化する必要はな
い。
【００１５】一方動画像符号化の場合は時間方向の冗長
度を削減するため、動きベクトルと既に得られた参照画
像を用いて予測画像を作成し、これと符号化する画像の
差分画像をサブバンド分割して符号化する手法が通常と
られるが、この場合も同様な理由で得られた全ての係数
を符号化する必要はない。
【００１６】本発明の目的は、上記従来の画像符号化装
置及び画像復号装置における問題を解決し、超低ビット
レートで視覚的に高画質の画像が得られる画像符号化装
置及び画像復号装置を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】本発明の画像符号化装置
は、画像データから複数の任意形状領域を抽出する領域
抽出部と、該領域抽出部で抽出された各任意形状領域の
位置、形状を示す領域情報を符号化する領域情報符号化
部と、前記領域抽出部で抽出された各任意形状領域に外
接する四角形を含む複数の矩形領域を、前記画像データ
から切り出す領域分割部と、前記領域分割部で切り出さ
れた各矩形領域内の前記任意形状領域外の部分を、前記
任意形状領域内の情報から外挿する領域外データ外挿部
と、前記領域外データ外挿部で外挿処理された矩形領域
の各々に対して、該矩形領域全体をサブバンド分割する
サブバンド分割部と、前記サブバンド分割部で分割され
たサブバンド画像の各々を符号化または量子化する符号
化／量子化部と、該符号化／量子化部の出力を各々エン
トロピー符号化するエントロピー符号化部と、前記領域
情報符号化部からの複数の領域毎の領域情報の符号化デ
ータと、前記エントロピー符号化部からの複数の矩形領
域毎のサブバンド符号化データとを合成する符号化デー
タ合成部とを備えたものである。
【００１８】また、前記領域外データ外挿部は、前記矩
形領域内の前記任意形状領域外の部分を、同じフレーム
の前記任意形状領域内の画素を用いて外挿するものであ
る。
【００１９】さらに、前記領域外データ外挿部は、前記
矩形領域内の前記任意形状領域外の部分を、既に符号化
したフレームの対応する前記任意形状領域内の画素を用
いて外挿するものである。
【００２０】そしてまた、前記サブバンド分割部で分割
されたサブバンド画像の係数のうち、前記任意形状領域
に対応する部分、もしくは前記任意形状領域を拡大した
部分以外の係数を削除する係数削除部を備えたものであ
る。
【００２１】本発明の画像復号装置は、画像データから
抽出された複数の任意形状領域の位置、形状を示す領域
情報の符号化データと、該複数の任意形状領域毎のサブ
バンド符号化データとからなる符号化データを復号する
画像復号装置であって、前記複数の任意形状領域の領域
情報の符号化データと、前記複数の任意形状領域毎のサ
ブバンド符号化データとを分離する符号化データ分離部
と、前記符号化データ分離部で分離された複数の任意形
状領域の領域情報の符号化データを復号する領域情報復
号部と、前記符号化データ分離部で分離された複数の任
意形状領域毎のサブバンド符号化データを各々エントロ
ピー復号するエントロピー復号部と、該エントロピー復
号部で復号されたデータの各々を逆量子化あるいは復号
する逆量子化／復号部と、該逆量子化／復号部の出力の
各々に対してサブバンド合成するサブバンド合成部と、
前記領域情報復号部で復号された複数の任意形状領域の
領域情報に基づいて、前記サブバンド合成部からの複数
の任意形状領域毎の出力画像を合成することにより、再
生画像データを作成する画像合成部とを備えたものであ
る。
【００２２】また、前記逆量子化／復号部から出力され
ない係数を外挿補間する外挿補間部を備えたものであ
る。
【００２３】
【発明の実施の形態】以下図面を参照して、本発明の画
像符号化装置及び画像復号装置の実施例を詳細に説明す
る。
【００２４】図１は本発明の実施例における符号化装置
のブロック図である。図１において101、104、106、10
7、108は図15に示す1501、1502、1504、1505、1506と全
く同じ構成である。101は入力画像内の特定の領域を抽
出する領域抽出部、104は２次元分割フィルタによって
サブバンド分割するサブバンド分割部、106は符号化あ
るいは量子化後のデータをエントロピー符号化するエン
トロピー符号化部、107は領域抽出部101で得られた領域
情報を符号化する領域情報符号化部、108は画像の符号
化データと領域情報の符号化データとをまとめる符号化
データ合成部である。
【００２５】102は領域抽出部101で得られた領域情報を
用いて入力画像を領域抽出データに分割する領域分割部
である。例えば領域抽出部101の出力が、図７のように
画像を背景とオブジェクトに分割したものであるとす
る。この例ではオブジェクトとして人物を扱っている。
図７(b-1)は図７(a)の背景領域に対応する部分のみ入力
画像の画素値を代入し、背景以外の部分は画素値をリセ
ットして得られた背景領域抽出データである。図７(c-
1)は図７(a)のオブジェクト領域に対応する部分のみ入
力画像の画素値を代入し、オブジェクト以外の部分は画
素値をリセットして得られたオブジェクト領域抽出デー
タである。ここでオブジェクト領域抽出データの大きさ
はオブジェクト領域の外接四角形とすればよいが、これ
以降の処理でブロック分割を使うときにはこの外接四角
形を含むブロックの大きさの倍数とする方が便利であ
る。なお図７の例はオブジェクトが１つの場合である
が、オブジェクトが複数個あるときにも、各々のオブジ
ェクト領域毎に前述の処理を繰り返し、オブジェクトの
大きさに合った領域抽出データを複数個作成することが
できる。
【００２６】103は領域分割部102で得られた各領域の領
域抽出データをもとにして０にリセットされた部分を外
挿する領域外データ外挿部である。例えば図７(b-1)の
背景領域抽出データは背景以外の画素値は０にリセット
されているが、この部分を周辺の背景の画素値を使って
補間し、図７(b-2)に示すような背景用外挿画像を得
る。同様に図７(c-1)のオブジェクト領域抽出データは
オブジェクト以外の画素値は０にリセットされている
が、この部分を周辺のオブジェクトの画素値を使って補
間し、図７(c-2)に示すようなオブジェクト用外挿画像
を得る。領域外のデータは周辺の領域内の画素値を使っ
て作成されるため領域の中と外とで画素値の差がほとん
ど無く、エッジが発生しないのが特徴である。なお領域
外の情報を補間し外挿する詳細な方法は後述する。
【００２７】105は領域外データ外挿部103で作成した外
挿画像をサブバンド分割した結果を量子化あるいは符号
化する符号化／量子化部である。ただし領域毎にサブバ
ンド画像を作成しているので、サブバンド画像毎に異な
る符号化あるいは量子化を使うことはあっても、図15に
示す従来例の符号化／量子化部1503と異なり、同じサブ
バンド画像内で領域情報をもとに異なるビット割当てを
する必要はない。
【００２８】以上をまとめると、入力画像を領域毎に分
割した画像を複数個作成し、個々の画像毎に画像内の領
域外の部分を外挿し、この外挿画像に対し各々サブバン
ド分割を行って符号化あるいは量子化し、全ての画像の
符号化データを合わせて出力している。つまり従来１つ
の画像内で領域毎に異なる処理をしていたものを領域毎
に異なる画像に分けて処理することになる。この時各画
像の領域外の情報を周辺の領域内の情報から作成するた
め、従来のように１つの画像内で全ての領域を処理して
いたときのようなエッジは発生せず、高周波数成分の発
生を抑えることができる。
【００２９】次に図８を用いて本発明の実施例における
画像復号装置を説明する。図８の801、802、803、805は
図16の1601、1602、1603、1605と全く同じ構成であり、
801は符号化データを画像の符号化データと領域情報の
符号化データとに分ける符号化データ分離部、802はエ
ントロピー復号を行うエントロピー復号部、803は領域
情報を復号する領域情報復号部、805はサブバンドに分
割された画像を合成するサブバンド合成部である。
【００３０】804はエントロピー復号部802の出力を図１
の符号化／量子化部105の処理に応じた逆量子化あるい
は復号を行う逆量子化/復号部である。ただし符号化側
で領域毎にサブバンド画像を作成しているので、従来例
の逆量子化／復号部1604と異なり領域情報を使用する必
要はない。
【００３１】806はサブバンド合成部805で再生した領域
毎の外挿画像と領域情報復号部803で復号した領域情報
とを用いて１枚の再生画像を作成する画像合成部であ
る。例えば図７(a)の領域情報と同図(b-2)の背景用外挿
画像、同図(c-2)のオブジェクト用外挿画像の再生画像
が得られた場合、領域情報に従って背景用外挿画像から
は背景領域に対応する部分だけを切り出し、オブジェク
ト用外挿画像からはオブジェクト領域に対応する部分だ
けを切り出して、領域情報をもとに切り出した２つの領
域を貼り合わせる処理を行う。ここではオブジェクトが
１つの場合について説明したが、複数個のオブジェクト
をもつ場合にも同じ処理が可能である。
【００３２】このようにして符号化側で領域毎に作成し
たサブバンド画像を使って符号化したデータを、復号側
で領域毎に再生し領域情報を用いて１枚の再生画像を得
ることができる。
【００３３】図２は本発明の実施例における領域外デー
タ外挿部103を説明するブロック図である。図２におい
て201は領域情報と図１の領域分割部102で得られた領域
抽出データをブロックに分割するブロック分割部であ
る。202は領域情報を使ってブロック内の領域の画素の
平均値を求める平均値計算部である。オブジェクトの領
域を例にとって説明する。図３に示すオブジェクト領域
抽出データをブロックに分割すると３種類のブロックが
存在することが分かる。1)オブジェクトのみからなるブ
ロックと、2)オブジェクト以外のみからなるブロック
（つまり０にリセットされた画素値のみをもつブロッ
ク）と、3)オブジェクトとそれ以外が混在するブロック
である。1)のブロックに対しては外挿処理の必要はな
い。平均値計算部202では3)のブロックに対して、対応
する領域情報をもとにオブジェクトの画素値の平均を求
め、オブジェクト以外の画素にオブジェクトの平均値を
代入する処理を行っている。
【００３４】203は前述の2)のブロックに対して、隣接
するブロックの平均値を求め、この平均値を代入するブ
ロック外挿部である。平均値計算部202と同じくオブジ
ェクトの領域を例にとって説明する。2)はブロック内部
にオブジェクトの画素値を持たないブロックなので、周
辺のブロックの値を使ってブロックの内部の画素値を計
算する。例えば図６では白いブロックが2)のブロックで
あるが、着目ブロックの周囲８ブロックを調べてこの中
に前述の1)あるいは平均値処理後の3)のブロックがあれ
ば、それらのブロックの平均値を着目ブロックに代入す
る。着目ブロックの周囲８ブロックが全て3)のブロック
ならば何も行わず、次のブロックに処理を進める。この
処理を１画面分行ってまだ処理の行われてない3)のブロ
ックが残っていたらもう１度前述の処理を行う。全ての
3)のブロックに周囲のブロックの平均値が代入されたら
処理を終わる。このようにしてオブジェクト領域外の画
素にオブジェクト領域内の画素値に極めて近い値を代入
することができる。以上の処理を行うことで領域抽出デ
ータから外挿画像を作成することができる。領域外のデ
ータを周囲の領域内のデータの平均値から求めているた
め、領域の内外で画素値の変化が少なくエッジが存在し
ない。従ってサブバンド画像においても高周波数成分の
発生が抑えられ、量子化による歪みを除去することがで
きる。
【００３５】なお図２(b)は図２(a)の出力の外挿画像の
領域外の部分にローパスフィルタをかけるもので、204
のフィルタリング部によって、ブロック毎に平均値処理
を行った時にブロックの境界部分に残るギャップをなく
し、外挿画像の領域外の部分をさらに滑らかにすること
ができる構成になっている。
【００３６】また上記の例では外挿画像の領域外の部分
に周囲の領域内の画素の平均値を代入したが、これ以外
にも例えば出願番号7-212215に記述されているような方
法で、領域外の画素値を求めることも可能である。
【００３７】図４は本発明の実施例における領域外デー
タ外挿部103を説明する別のブロック図である。図４に
おいて401、405は図２の201、203と全く同じ構成で、40
1はブロック分割部、405はブロック外挿部である。
【００３８】402は現フレームの領域抽出データを各ブ
ロック毎に既に符号化されているフレームの領域抽出デ
ータと比較して、既符号化フレームに対する現フレーム
の動きベクトルを求める動きベクトル検出部である。
【００３９】403は動きベクトル検出部402で求めた動き
ベクトルをもとに既符号化フレームから予測画像を作成
する動き補償部である。
【００４０】404は図２の202と同じ平均値処理部である
が、図２では現フレームの領域の画素値の平均を計算し
ているが、図４では動き補償部403で求めた現フレーム
の着目ブロックに対応する既符号化フレームの予測画像
の領域の画素の平均を計算している。領域がオブジェク
トの場合を考えると、図５に示すように現フレームのオ
ブジェクト以外の部分に代入されるのは既符号化フレー
ムのオブジェクトの画素値の平均値である。
【００４１】以上の処理を行うことで領域抽出データか
ら外挿画像を作成することができる。領域外のデータを
予測画像の領域内のデータの平均値から求めているた
め、領域の内外で画素値の変化が少なくエッジが存在し
ない。従ってサブバンド画像においても高周波数成分の
発生が抑えられ、量子化による歪みを除去することがで
きる。また動画像に適用し現フレームと予測フレームと
の差分を取るときに、領域以外の部分での余分な予測誤
差の発生を防ぐことができる。
【００４２】なお図４(b)は図４(a)の出力の外挿画像の
領域外の部分にローパスフィルタをかけるもので、406
のフィルタリング部によって、ブロック毎に平均値処理
を行った時にブロックの境界部分に残るギャップをなく
し、外挿画像の領域外の部分をさらに滑らかにすること
ができる構成になっている。
【００４３】図９は本符号化装置の別の構成を示すブロ
ック図である。同図「領域情報選択部」901は原画像よ
り選択されたある特定領域を抽出し、符号化する領域の
大きさを決定する。
【００４４】同図「係数削除部」905は、「領域情報選
択部」901で得られた境界情報を元に不要な係数情報を
削除する部分である。削除の方式は同図「量子化部」90
6および同図「符号化部」907で用いられる手法に依存す
るが、例えば前述のZeroTreeを用いる場合は単にゼロに
置換するだけで良い。あるいは、符号化する係数の操作
範囲から削除領域を外す方法も考えられる。ただし入力
される画像は画像データである場合と、予測画像と原画
像との差分画像である場合とがある。
【００４５】図10は、図９「領域情報選択部」901をよ
り詳細に示した図である。同図「領域抽出部」1001は、
画像データより選択された任意の形状領域を抽出する部
分である。また、同図「領域データ拡大部」1002は得ら
れた領域情報を拡大する部分である。元の領域情報とこ
の拡大された領域情報は同図「コントローラ」1003にて
選択され、同図「領域決定部」1004にて最終的な符号化
領域が決定される。
【００４６】「領域情報選択部」1000では、要求される
画像の品質と符号量に基づき符号化する領域を選ぶこと
ができる。選択の手法としては先の形状領域を拡大ある
いは縮小したものを用いる手法、帯域毎に選択領域を切
替える手法、およびこれらを組み合わせたものが考えら
れる。すなわち、図14に示すように符号化の対象となる
領域を拡大し、元の領域1401の代わりに拡大領域1402を
用いて符号化する。拡大の手法としては境界情報がベク
トル情報として表されているならばその長さを適当に増
やす方法が、もしくは同図「3x3窓」1403内でOR演算を
繰り返し行なう手法が考えられる。ただし、符号化する
領域情報はあくまで領域1401である。次に、サブバンド
分割された係数は図13に示すように1つの画面内に複数
の大きさの領域が並列される。そこで、各帯域の切れ目
1302より低域は全係数を符号化し、それより高域は斜線
部1304のみ符号化するとして、先の帯域の切れ目1302を
動かすことによって適切な領域を決定できる。
【００４７】次に、動画像復号装置について説明する。
図11は本復号装置の別の構成を示すブロック図である。
同図「領域情報選択部」1103は符号化時と同様に得られ
た領域情報を元に符号化を行なう係数の選択を行なう部
分で、符号化器と復号器は同じ領域を選択しなければな
らない。
【００４８】同図「外挿補間部」1105は復号して得られ
た係数の他の欠損した係数を補間する部分である。これ
により同図「サブバンド結合部」1106にて元の画像が得
られる。実際に画像を構成する場合には同図「領域選択
部」で得られた元の領域外を切り捨てることにより任意
形状のオブジェクトを構成できる。
【００４９】図12は、図11「外挿補間部」1105をより詳
細に示した図である。逆量子化された係数と選択された
領域情報を用いて、同図「補間値決定部」1201にて補間
すべき値が決定される。この値を用いて同図「係数補間
部」1202にて選択領域外の係数を補間する。補間値の決
定法としては、該当領域に対応する係数の平均値をとる
手法が考えられるが、その他に特に補間される係数は元
の値を構成するのにあまり重要でない係数と考えられる
ため、単純にゼロを用いることもできる。
【００５０】以上に述べた方法により、領域情報を用い
て領域毎に画像を分割し外挿処理をして作成した複数個
の外挿画像に対して、係数の間引きを行い、適当な符号
化あるいは量子化を行うことによって超低ビットレート
で視覚的に高画質の画像を得ることができる画像符号化
装置及び画像復号装置を提供することができる。
【００５１】
【発明の効果】本発明の画像符号化装置及び画像復号装
置では、画像を領域情報に従って任意形状領域毎に該任
意形状領域に外接する四角形を含む矩形に分割し、内部
の任意形状領域以外の部分を任意形状領域内の情報から
外挿することによって、各領域間のエッジを除去し、高
周波数成分の発生を抑えることによってエッジ部分の量
子化による歪みの発生を防ぐことができる。
【００５２】また、画像を領域情報に従って任意形状領
域毎に該任意形状領域に外接する四角形を含む矩形に分
割し、内部の任意形状領域以外の部分を任意形状領域内
の情報から外挿することによって、任意形状領域に対応
する矩形を作成することができ、任意形状領域をサブバ
ンド分割／合成することができる。
【００５３】さらに、各任意形状領域毎にサブバンド分
割し、量子化／符号化したものを再生した結果から、領
域情報をもとにして画像を合成するため、ある任意形状
領域のサブバンド符号化の結果が別の任意形状領域の再
生画像の画質に影響を与えることがなく、画質のよくな
い背景領域の再生画像が背景に隣接するオブジェクト領
域に影響を及ぼして歪みを発生させ、視覚特性が劣化す
るのを防ぐことができる。
【００５４】そしてまた、任意形状領域に外接する四角
形を含む矩形内の任意形状領域以外の部分の外挿を、隣
接する任意形状領域内情報の平均値を求めることによっ
て行うため、領域の境界が滑らかに補間され、高周波数
成分の発生を抑えることができる。
【００５５】さらに、任意形状領域に外接する四角形を
含む矩形内の任意形状領域以外の部分の外挿を、これに
対応する既に符号化したフレームの任意形状領域内情報
の平均値を求めることによって行うため、フレーム間符
号化をするときには矩形内の任意形状領域以外の部分の
誤差情報の発生を少なくすることができる。
【００５６】また、変換された係数情報を適切に選択し
符号化することにより、視覚的な品質をあまり低下させ
ることなく高い符号化効率を実現できる。特に低ビット
レート符号化の場合、わずかな符号化効率の改善が全体
の品質に大きく影響するため、本発明により複数の画像
を重ね合わせるような場合のオーバーヘッドを最小限に
押えることができるため、全体的な画質を上げることが
できる。また、複数のオブジェクトを別々に符号化し、
重ね合わせる場合の時間方向の予測誤差に対しても、本
発明によりオーバーヘッドを最小限にすることができ、
同様に全体的な品質を上げることが可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の請求項１の画像符号化装置の一構成例
を示すブロック図である。
【図２】本発明の領域外データ外挿部の一構成例を示す
ブロック図である。
【図３】本発明の平均値計算部の処理を示す説明図であ
る。
【図４】本発明の領域外データ外挿部の一構成例を示す
ブロック図である。
【図５】本発明の平均値計算部の処理を示す説明図であ
る。
【図６】本発明のブロック外挿部の処理を示す説明図で
ある。
【図７】本発明の領域分割と外挿についての説明図であ
る。
【図８】本発明の請求項４の画像復号装置の一構成例を
示すブロック図である。
【図９】本発明の請求項５、６、７、８における画像符
号化装置の実施例を示すブロック図である。
【図１０】図９の「領域情報選択部」をより詳細に表し
たブロック図である。
【図１１】本発明の請求項５、６、７、８における画像
符号化装置の実施例を示すブロック図である。
【図１２】図１１の「外挿補間部」をより詳細に表した
ブロック図である。
【図１３】サブバンド分割された各帯域においてどの部
分の係数を符号化するかを摸式的に表した図である。
【図１４】元の境界情報を表す画像を拡大する様子を示
した図である。
【図１５】従来の画像符号化装置の一構成例を示すブロ
ック図である。
【図１６】従来の画像復号装置の一構成例を示すブロッ
ク図である。
【図１７】従来のサブバンド分割フィルタバンクで得ら
れたサブバンド画像の概念図である。
【図１８】領域情報の一例を示す概念図である。
【図１９】従来の領域情報を用いたサブバンド符号化の
一例を示す説明図である。
【図２０】従来法による問題の一例を示した概念図であ
る。
【符号の説明】
101,1001,1501 領域抽出部 104,1502 サブバンド分割部 105,1503 符号化／量子化部 106,907,1504 エントロピー符号化部 102 領域分割部 203,405 ブロック外挿部 107,1505 領域情報符号化部 108,903,1506 符号化データ合成部 802,1102,1602 エントロピー復号部 804,1604 逆量子化／復号部 805,904,1605 サブバンド合成部 202,404 平均値計算部 803,1603 領域情報復号部 801,1601 符号化データ分離部 201,401 ブロック分割部 806 画像合成部 103 領域外データ外挿部 403 動き補償部 204,406 フィルタリング部 402 動きベクトル検出部 900 符号化装置 901,1000,1103 領域情報選択部 902 領域データ符号化部 905 係数削除部 906 量子化／符号化部 1002 領域データ拡大部 1003 コントローラ 1004 領域決定部 1100 復号器 1101 符号化データ分割部 1104 復号／逆量子化部 1105,1200 外挿補間部 1106 サブバンド結合部 1201 補間値決定部 1202 係数補間部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 草尾 寛 大阪府大阪市阿倍野区長池町22番22号 シャープ株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−89792（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−268679（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−197324（ＪＰ，Ａ) Ｈ．Ｈ．Ｃｈｅｎ，Ｍ．Ｒ．Ｃｉｖａ ｎｌａｒ ａｎｄ Ｂ．Ｇ．Ｈａｓｋｅ ｌｌ，“Ａ Ｂｌｏｃｋ Ｔｒａｎｓｆ ｏｒｍ Ｃｏｄｅｒ ｆｏｒ Ａｒｂｉ ｔｒａｒｉｌｙ Ｓｈａｐｅｄ Ｉｍａ ｇｅ Ｓｅｇｍｅｎｔｓ”，Ｐｒｏｃｅ ｅｄｉｎｇｓ ｏｆ １ｓｔ Ｉｎｔｅ ｒｎａｔｉｏｎａｌ Ｃｏｎｆｅｒｅｎ ｃｅ ｏｎ Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓ ｓｉｎｇ，ＩＥＥＥ，Ｎｏｖ．1994，Ｖ ｏｌ．１，ｐ．85−89 栄藤、ブン、角野，「階層表現と多重 テンプレートを用いた画像符号化」，電 子情報通信学会技術研究報告，Ｖｏｌ. 94，Ｎｏ．549，ｐ．99−106，1995年３ 月 角野、津田、ブン、栄藤，「透明度情 報を領域表現に用いた画像符号化」，情 報処理学会研究報告 オーディオビジュ アル複合情報処理 95−ＡＶＭ−９，Ｖ ｏｌ．95，Ｎｏ．64，９−１（ｐ．１− ８），1995年７月 (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419 ＩＮＳＰＥＣ（ＤＩＡＬＯＧ) ＪＩＣＳＴファイル（ＪＯＩＳ)

Claims (6)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像データから複数の任意形状領域を抽
    出する領域抽出部と、 該領域抽出部で抽出された各任意形状領域の位置、形状
    を示す領域情報を符号化する領域情報符号化部と、 前記領域抽出部で抽出された各任意形状領域に外接する
    四角形を含む複数の矩形領域を、前記画像データから切
    り出す領域分割部と、 前記領域分割部で切り出された各矩形領域内の前記任意
    形状領域外の部分を、前記任意形状領域内の情報から外
    挿する領域外データ外挿部と、 前記領域外データ外挿部で外挿処理された矩形領域の各
    々に対して、該矩形領域全体をサブバンド分割するサブ
    バンド分割部と、前記 サブバンド分割部で分割されたサブバンド画像の各
    々を符号化または量子化する符号化／量子化部と、 該符号化／量子化部の出力を各々エントロピー符号化す
    るエントロピー符号化部と、 前記領域情報符号化部からの複数の領域毎の領域情報の
    符号化データと、前記エントロピー符号化部からの複数
    の矩形領域毎のサブバンド符号化データとを合成する符
    号化データ合成部とを備えたことを特徴とする画像符号
    化装置。
  2. 【請求項２】 前記請求項１に記載の画像符号化装置に
    おいて、 前記領域外データ外挿部は、前記矩形領域内の前記任意
    形状領域外の部分を、同じフレームの前記任意形状領域
    内の画素を用いて外挿することを特徴とする画像符号化
    装置。
  3. 【請求項３】 前記請求項１に記載の画像符号化装置に
    おいて、 前記領域外データ外挿部は、前記矩形領域内の前記任意
    形状領域外の部分を、既に符号化したフレームの対応す
    る前記任意形状領域内の画素を用いて外挿することを特
    徴とする画像符号化装置。
  4. 【請求項４】 前記請求項１乃至３のいずれかに記載の
    画像符号化装置において、 前記サブバンド分割部で分割されたサブバンド画像の係
    数のうち、前記任意形 状領域に対応する部分、もしくは
    前記任意形状領域を拡大した部分以外の係数を削除する
    係数削除部を備えたことを特徴とする画像符号化装置。
  5. 【請求項５】 画像データから抽出された複数の任意形
    状領域の位置、形状を示す領域情報の符号化データと、
    該複数の任意形状領域毎のサブバンド符号化データとか
    らなる符号化データを復号する画像復号装置であって、 前記複数の任意形状領域の領域情報の符号化データと、
    前記複数の任意形状領域毎のサブバンド符号化データと
    を分離する符号化データ分離部と、 前記符号化データ分離部で分離された複数の任意形状領
    域の領域情報の符号化データを復号する領域情報復号部
    と、 前記符号化データ分離部で分離された複数の任意形状領
    域毎のサブバンド符号化データを各々エントロピー復号
    するエントロピー復号部と、 該エントロピー復号部で復号されたデータの各々を逆量
    子化あるいは復号する逆量子化／復号部と、 該逆量子化／復号部の出力の各々に対してサブバンド合
    成するサブバンド合成部と、 前記領域情報復号部で復号された複数の任意形状領域の
    領域情報に基づいて、前記サブバンド合成部からの複数
    の任意形状領域毎の出力画像を合成することにより、再
    生画像データを作成する画像合成部とを備えたことを特
    徴とする画像復号装置。
  6. 【請求項６】 前記請求項５に記載の画像復号装置にお
    いて、 前記逆量子化／復号部から出力されない係数を外挿補間
    する外挿補間部を備えたことを特徴とする画像復号装
    置。
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