图像编码装置及图像编码方法制造方法及图纸

一种图像编码技术及图像解码技术，在编码困难的画面连续的情况下，也可防止分配给剩余帧的比特数极端不足导致的画质恶化，可进行高画质图像的编码。帧群目标比特数导出部（３１）从存储部（３６）中读取可分配给剩余帧的帧群单位的总比特数，减去上一帧的编码中使用的发生比特数后进行更新，发送到后续帧目标比特数导出部（３２）。后续帧目标比特数导出部３２根据接收到的总比特数和考虑帧速率值Ｒｆ后的剩余帧数，算出分配给后续帧的比特数的目标值。平均帧比特数导出部（３３）算出分配给过去帧的比特数平均值。运算部（３４）向算出的比特数平均值乘以规定系数，将其与比特数目标值进行比较，选择值大的一方，发送到量化步骤导出部（３５）。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种图像编码技术及图像解码技术，尤其是涉及一种使用可变位速率方式或可变帧速率方式的图像编码技术。
技术介绍
以前，MPEG(Moving Picture Expert Group)标准等图像编码技术中控制位速率的方式之一中有可变位速率(Variable Bit Rate)方式。这主要是所谓为了遵守存储编码数据的缓冲存储器的容量等约束、或在记录媒体中记录时的映像记录时间的约束，允许位速率随着编码图像的复杂性而局部变化，并将规定时间长度(例如1秒)中的发生比特数抑制在一定数量以内的控制方式。即，通过对编码困难的画面(シ-ン)多产生编码用比特(位速率变高)，在编码容易的画面中减少发生的比特数(位速率变低)，根据画面来控制分配的比特数。即，将一定时间内发生的比特数保持为恒定(即在缓冲存储器容量的约束或记录时间的约束范围内)，可再现高画质图像地进行编码(例如参照特开2001-25015号公报)。用图1的图像编码装置100来说明使用上述现有可变位速率方式的图像编码装置。该图像编码装置100由正交变换部105、量化部106、可变长编码部107、逆量化部108、逆正交变换部109、帧存储器102、动作检测部103、动作补偿部104及位速率控制部110构成。正交变换部105以宏块(macro block)单位对接收的被编码帧信号101(图像信号数据)进行离散余弦变换(DCTDiscrete Cosine Transform)，生成DCT系数后，输出到量化部106。这里，在画面内编码模式下对I(帧内编码Intra coded)图像的帧进行DCT运算。根据时间上位于过去的I图像或P图像，在前向预测编码模式下对P(Predictive coded)图像的帧进行DCT运算。根据时间上位于前后的I图像或P图像，在双向预测编码模式下对B(Bidirectionally)图像的帧进行DCT运算。量化部106对于从正交变换部105输入的DCT系数，通过每个宏块中从位速率控制部110接收的量化步骤(也可以是量化参数)进行量化，输出到可变长编码部107及逆量化部108。可变长编码部107对从量化部106输入的量化的DCT系数等进行可变长编码及复用，输出到输出缓冲器(未图示)。逆量化部108对从量化部106接收的量化的DCT系数进行逆量化运算，输出到逆正交变换部109。逆正交变换部109根据从逆量化部108输入的逆量化的DCT系数，进行逆正交变换运算，再现图像信号数据，输出到帧存储器102。帧存储器102将I图像或P图像的解码后图像信号数据与动作补偿部104生成的动作补偿数据相加后进行存储。动作检测部103根据帧存储器102中存储的参照图像来检测运动矢量，将表示该动作矢量的数据输出到动作补偿部104。动作补偿部104为了编码P图像或B图像，根据帧存储器102中存储的参照图像和从动作检测部103输入的表示动作矢量的数据，生成动作补偿数据(参照图像数据)。位速率控制部110从可变长编码部107接收发生比特数，根据该发生比特数，决定量化步骤，将该量化步骤发送到量化部106。整体控制部140是例如具备ROM或RAM等的微型计算机等，是进行图像编码装置100整体控制的部分。整体控制部140根据控制信号等来进行各处理定时的控制等。图2是表示现有图像编码装置100中的位速率控制部110的功能结构框图。如图2所示，位速率控制部110由帧群目标比特数导出部111、下一帧目标比特数导出部112及量化步骤导出部113构成。帧群目标比特数导出部111从可变长编码部107接收发生比特数Nn131，存储在内部存储器(未图示)中。此时，帧群目标比特数导出部111计数接收的发生比特数Nn131的次数(即进行编码的帧的帧数)。并且，帧群目标比特数导出部111算出可向还未以帧群单位编码的帧分配的比特数，发送到下一帧目标比特数导出部112，同时，使用由实际编码产生的发生比特数Nn131，依次更新上述可分配的比特数。这里，所谓是指在规定时间长度内编码得到的帧的集合。下一帧目标比特数导出部112根据可从帧群目标比特数导出部111接收的可按帧群单位分配的比特数，导出分配给下一帧的比特数目标值，发送给量化步骤导出部113。通过用剩余的帧数去除该时刻可由帧群单位分配的比特数来算出上述目标值。量化步骤导出部113根据从下一帧目标比特数导出部112接收的分配给下一帧的比特数目标值，算出量化步骤141(也可是量化参数)，输出给量化部106。图3是表示现有图像编码装置100的整体控制部140及位速率控制部110的处理流程的流程图。最初，若由位速率控制部110接收发生比特数Nn131(S1401)，则整体控制部140判断下一编码对象帧是否是帧群的开头(S1402)。此时，在下一帧是帧群的开头帧的情况下(S1402是)，位速率控制部110初始化可分配比特数Na、分配对象时间Ta及分配对象帧数Nt(S1405-1407)。这里，“NA”是分配给帧群单位的比特数的初始值。“TA”是帧群单位整体的期间。“Rf”是本图像编码装置100的编码帧速率。另一方面，在下一帧不是帧群的开头帧的情况下(S1402否)，位速率控制部110更新可分配比特数Na及分配对象时间Ta(S1403-S1404)。接着，位速率控制部110根据可分配比特数Na和分配对象帧数Nt，算出分配比特数Nb(S1408)，更新(减少)分配对象帧数Nt(S1409)。之后，位速率控制部110判断是否有必要对编码帧进行抽取，在必需抽取的情况下，将该情况通知整体控制部140(S1410是)。另一方面，在不必需抽取的情况下，(S1410否)，算出量化步骤，输出到量化部106(S1411)。整体控制部140及位速率控制部110重复以上处理，直到编码处理结束(S1401-1412)。图4是表示现有位速率控制部110中分配比特数Nb的算出方法的具体例的图。此时，为了方便，设发生比特数Nn131与分配比特数Nb一致。在图4的实例中，以15的帧速率对以30输入的图像信号数据(被编码帧信号101)进行编码，原则上每秒生成由15帧构成的帧群。在该实例中，用来表示输入的被编码帧信号101，用来表示编码帧信号121。在图4中，帧群帧序号1702及发生比特数Nn131的栏变为表示，对对应的输入图像帧序号1701的帧不进行编码，进行。并且，图4中，由于已分配给4个帧的比特数共计1180比特，剩余帧数为，所以对于例如输入图像帧序号(即帧群帧序号)的发生比特数Nn变为((3600-1180)/11＝220比特)。另一方面，因为输入图像帧序号，由于已分配的比特数共计1400比特，剩余帧数为，所以对于输入图像帧序号(即帧群帧序号)的发生比特数在舍去小数点以下后，变为((3600-1400)/9＝244比特)。另外，图4中对应于输入图像帧序号的帧群帧序号1702栏中记载的“(14)”是在输入图像帧序号1701为的时刻、最后帧群帧序号1702的预测值。如上所述，通过现有的图像编码装置110向下一编码对象的帧分配比特。但是，在上述现有技术中使用可变位速率的图像编码装置100中，在编码困难(复杂)的帧连续的情况下，即使将量化步骤变为大的值，伴随编码的发生比特本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种图像编码装置，对以帧单位依次输入的图像信号进行编码，其特征在于：具备：帧速率接受单元，接受表示进行上述编码的周期的帧速率；总比特数确定单元，确定总体上可向由多个帧构成的帧群分配的总比特数；帧数确定单元，根据上述接受的帧速率和 已编码帧的帧数，确定上述帧群中还未编码的帧的帧数；目标比特数算出单元，根据上述确定的总比特数和上述确定的帧数，算出分配给后续编码的帧的比特数的目标值；量化步骤导出单元，使用上述算出的比特数的目标值，导出涉及下面编码的帧的量化步骤；和 编码单元，根据上述导出的量化步骤来进行量化，根据该量化来进行编码。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：内林京子，角野真也，高桥润，西孝启，
申请(专利权)人：松下电器产业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]