スケーラブル動画像符号化の組込み向け実装法に関する研究

• Project/Area Number: 02J02016
• Research Category: Grant-in-Aid for JSPS Fellows
• Allocation Type: Single-year Grants
• Section: 国内
• Research Field: 電子デバイス・機器工学
• Research Institution: Kyoto University
• Principal Investigator: 筒井 弘 京都大学, 情報学研究科, 特別研究員(DC1)
• Project Period (FY): 2002 – 2004
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2004)
• Budget Amount: ¥3,000,000 (Direct Cost: ¥3,000,000); Fiscal Year 2004: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2003: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000); Fiscal Year 2002: ¥1,000,000 (Direct Cost: ¥1,000,000)
• Keywords: スケーラブル符号化 / JPEG2000 / 組込み機器 / コーデック化 / Motion JPEG2000 / 離散ウェーブレット変換 / 視覚特性 / レート制御 / エントロピー符号化 / コーデック / プログレッシブ復号 / スケーラブル画像符号化 / SoC / Xtensa / コンフィギュラブルプロセッサ

Research Abstract

本研究の目的は,スケーラブル動画像符号化の組込み機器への効率的な実装手法の提案である.前年度までに於て,JPEG2000スケーラブル符号化/復号化を対象として,様々なシステム要求に対して最適な実装を容易かつ効率的に実現可能とするスケーラブルなデザインフレームワークの実現を目標とし,検討および実装/評価を行っている.本年度は,これまでに実装を行ったソフトウェアならびにハードウェア処理モジュールを組合せ,フレームワークの全体の構築を行い,「組込み向けJPEG2000符号化方式の実装法」と題した博士論文にまとめた.提案デザインフレームワークでは,アプリケーションの要求や設計時の制約条件に応じて,共通モジュールを選択的に利用することによって,最適なJPEG2000復号器/復号器/コーデックの実装を得ることができる.
さらに,JPEG2000で各フレームを圧縮する動画像符号化方式であるMotion JPEG2000に関して,組込み機器での利用が見込まれる,低ビットレート符号化時における主観画質の向上手法を提案した.提案手法ではJPEG2000の持つ特長と人間の視覚特性を利用して,Motion JPEG2000の主観的画質を向上させる.JPEG2000は変換に離散ウェーブレット変換(DWT)を用いているために,符号化の過程で画像内の位置に応じて符号量の割り当てを制御することが容易となっている.人間の視覚特性は刺激の空間周波数,時間周波数に依存して特性が変化し,周波数が高いほど感度が低下する.提案する手法は,人間の視覚特性を利用して,時間周波数,空間周波数が高い領域に割り当てる符号量を減らし,それ以外の領域に割り当てる符号量を増やす.その結果,動画像全体の主観的画質を向上させることに成功した.

Research Products

• [Journal Article] High Quality Motion JPEG2000 Coding Scheme Based on the Human Visual System (2005)
  • Author(s): R.Miyamoto, H.Sugita, Y.Hayashi, H.Tsutsui, T.Masuzaki, T.Onoye, Y.Nakamura
  • Journal Title: Proc.of IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS2005) (発表予定)
• [Journal Article] Scalable Design Framework for JPEG2000 System Architecture (2005)
  • Author(s): H.Tsutsui, T.Masuzaki, Y.Hayashi, Y.Taki, T.Izumi, T.Onoye, Y.Nakamura
  • Journal Title: special issue of AutoSoft Journal from WAC 2004 (発表予定)
• [Journal Article] JPEG2000 High-Speed Progressive Decoding Scheme (2004)
  • Author(s): H.Sugita, Vu Quang Minh, T.Masuzaki, H.Tsutsui, T.Izumi, T.Onoye, Y.Nakamura
  • Journal Title: Proc.of IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS2004) Vol.3 Pages: 873-876
• [Journal Article] 視覚特性を用いたMotion JPEG2000レート制御手法 (2004)
  • Author(s): 筒井 弘, 林 宙輝, 宮本 龍介, 増崎 隆彦, 泉 知論, 尾上 孝雄, 中村 行宏
  • Journal Title: 第6回 YRP移動体通信産学官交流シンポジウム Pages: 152-153
• [Journal Article] Video Quality Enhancement for Motion JPEG2000 Encoding Based on the Human Visual System (2004)
  • Author(s): R.Miyamoto, Y.Hayashi, H.Tsutsui, T.Masuzaki, T.Onoye, Y.Nakamura
  • Journal Title: Proc.of 2004 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems (APCCAS2004) Pages: 1161-1164
• [Journal Article] Scalable Design Framework for JPEG2000 System Architecture (2004)
  • Author(s): H.Tsutsui, T.Masuzaki, Y.Hayashi, Y.Taki, T.Izumi, T.Onoye, Y.Nakamura
  • Journal Title: Proc.of 9th Asia-Pacific Computer Systems Architecture Conference (ACSAC) Pages: 296-308
• [Journal Article] Embedded System Implementation of Scalable and Object-Based Video Coding (2004)
  • Author(s): T.Onoye, H.Tsutsui, G.Fujita, Y.Nakamura, I.Shirakawa
  • Journal Title: Proc.of World Automation Congress (WAC), International Forum on Multimedia and Image Processing (IFMIP)
• [Journal Article] A Scalable Approach for Estimation of Focus of Expansion (2004)
  • Author(s): J.Ashida, R.Miyamoto, H.Tsutsui, T.Onoye, Y.Nakamura
  • Journal Title: Proc.of the 4th IASTED International Conference on Visualization, Imaging, and Image Processing (VIIP2004) Pages: 6-11
• [Publications] Y.Hayashi, H.Tsutsui 他: "Scalable Design Framework for JPEG2000 Encoder Architecture"Proc.of The 11th Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information technologies (SASIMI2003). 372-377 (2003)
• [Publications] Y.Hayashi, H.Tsutsui 他: "Design Framework or JPEG2000 Encoding System Architecture"Proc.of IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS2003). 2. 740-743 (2003)
• [Publications] H.Sugita, V.Q.Minh 他: "JPEG2000 High-Speed Progressive Decoding Scheme"Proc.of IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS2004). (2004)
• [Publications] H.Tsutsui, T.Masuzaki 他: "JPEG2000 Fully Scalable Image Encoder by configurable Processor"Proc.of 7th EUROMEDIA Conference. 168-172 (2002)
• [Publications] T.Masuzaki, H.Tsutsui 他: "JPEG2000 Adaptive Rate Control for Embedded Systems"Proc.of IEEE International Symposium on Circuits and Systems(ISCAS2002). Vol.4. 333-336 (2002)
• [Publications] 筒井 弘, 増崎 隆彦 他: "コンフィギュラブルプロセッサを用いたJPEG2000符合器の設計"電子情報通信学会基礎・境界ソサイエティ大会. A-4-A-27 (2002)
• [Publications] T.Masuzaki, H.Tsutsui 他: "Adaptive Rate Control for JPEG2000 Image Coding in Embedded Systems"Proc.of IEEE 2002 International Conference on Image Processing(ICIP2002). Vol.3. 77-80 (2002)
• [Publications] H.Tsutsui, T.Masuzaki 他: "High Speed JPEG2000 Encoder by Configurable Processor"Proc.of 2002 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems(APCCAS2002). Vol.1. 45-50 (2002)
• [Publications] Y.Hayashi, H.Tsutsui 他: "Scalable Design Framework for JPEG2000 Encoder Architecture"Proc.of The 11th Workshop on Synthesis And System Integration of Mixed Information technologies(SASIMI2003). (2003)
• [Publications] Y.Hayashi, H.Tsutsui 他: "Design Framework for JPEG2000 Encoding System Architecture"Proc.of IEEE International Symposium on Circuits and Systems(ISCAS2003). (2003)