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

• 研究課題/領域番号: 02J02016
• 研究種目: 特別研究員奨励費
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 国内
• 研究分野: 電子デバイス・機器工学
• 研究機関: 京都大学
• 研究代表者: 筒井 弘 京都大学, 情報学研究科, 特別研究員(DC1)
• 研究期間 (年度): 2002 – 2004
• 研究課題ステータス: 完了 (2004年度)
• 配分額: 3,000千円 (直接経費: 3,000千円); 2004年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2003年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円); 2002年度: 1,000千円 (直接経費: 1,000千円)
• キーワード: 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

研究概要

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.

研究成果

• [雑誌論文] High Quality Motion JPEG2000 Coding Scheme Based on the Human Visual System (2005)
  • 著者名/発表者名: R.Miyamoto, H.Sugita, Y.Hayashi, H.Tsutsui, T.Masuzaki, T.Onoye, Y.Nakamura
  • 雑誌名: Proc.of IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS2005) (発表予定)
• [雑誌論文] Scalable Design Framework for JPEG2000 System Architecture (2005)
  • 著者名/発表者名: H.Tsutsui, T.Masuzaki, Y.Hayashi, Y.Taki, T.Izumi, T.Onoye, Y.Nakamura
  • 雑誌名: special issue of AutoSoft Journal from WAC 2004 (発表予定)
• [雑誌論文] JPEG2000 High-Speed Progressive Decoding Scheme (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Sugita, Vu Quang Minh, T.Masuzaki, H.Tsutsui, T.Izumi, T.Onoye, Y.Nakamura
  • 雑誌名: Proc.of IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS2004) Vol.3 ページ: 873-876
• [雑誌論文] 視覚特性を用いたMotion JPEG2000レート制御手法 (2004)
  • 著者名/発表者名: 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
  • 雑誌名: 第6回 YRP移動体通信産学官交流シンポジウム ページ: 152-153
• [雑誌論文] Video Quality Enhancement for Motion JPEG2000 Encoding Based on the Human Visual System (2004)
  • 著者名/発表者名: R.Miyamoto, Y.Hayashi, H.Tsutsui, T.Masuzaki, T.Onoye, Y.Nakamura
  • 雑誌名: Proc.of 2004 IEEE Asia Pacific Conference on Circuits and Systems (APCCAS2004) ページ: 1161-1164
• [雑誌論文] Scalable Design Framework for JPEG2000 System Architecture (2004)
  • 著者名/発表者名: H.Tsutsui, T.Masuzaki, Y.Hayashi, Y.Taki, T.Izumi, T.Onoye, Y.Nakamura
  • 雑誌名: Proc.of 9th Asia-Pacific Computer Systems Architecture Conference (ACSAC) ページ: 296-308
• [雑誌論文] Embedded System Implementation of Scalable and Object-Based Video Coding (2004)
  • 著者名/発表者名: T.Onoye, H.Tsutsui, G.Fujita, Y.Nakamura, I.Shirakawa
  • 雑誌名: Proc.of World Automation Congress (WAC), International Forum on Multimedia and Image Processing (IFMIP)
• [雑誌論文] A Scalable Approach for Estimation of Focus of Expansion (2004)
  • 著者名/発表者名: J.Ashida, R.Miyamoto, H.Tsutsui, T.Onoye, Y.Nakamura
  • 雑誌名: Proc.of the 4th IASTED International Conference on Visualization, Imaging, and Image Processing (VIIP2004) ページ: 6-11
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] H.Sugita, V.Q.Minh 他: "JPEG2000 High-Speed Progressive Decoding Scheme"Proc.of IEEE International Symposium on Circuits and Systems (ISCAS2004). (2004)
• [文献書誌] H.Tsutsui, T.Masuzaki 他: "JPEG2000 Fully Scalable Image Encoder by configurable Processor"Proc.of 7th EUROMEDIA Conference. 168-172 (2002)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] 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)
• [文献書誌] Y.Hayashi, H.Tsutsui 他: "Design Framework for JPEG2000 Encoding System Architecture"Proc.of IEEE International Symposium on Circuits and Systems(ISCAS2003). (2003)