JPH04326255A - 画像符号化方法及び装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はデジタル画像データを高
能率に符号化する画像符号化方法及び装置に関するもの
である。

【０００２】

【従来の技術】従来、画像データを符号化するに際して
は、可変長符号化と固定長符号化とがあり、特に可変長
符号化において、予測符号化等の符号化も知られている
。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、こうし
た可変長符号化方式は、圧縮効率において優れているの
に対し、伝送路上で圧縮データに誤りが発生すると、そ
の後の復号が全くできなくなる。その結果、圧縮データ
に誤りが発生した以降の画像が乱れ、大変見苦しい状態
になることがあった。

【０００４】本発明は上記従来例に鑑みてなされたもの
で、圧縮データを復号して再生する時、画像データのエ
ラーによる画像の乱れを軽減できるようにした画像符号
化方法及び装置を提供することを目的とする。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明の画像符号化装置は以下の様な構成を備える。 即ち、画像データを入力し可変長符号化を行なう画像符
号化装置であって、複数種の画像信号で構成される画像
データを、それぞれ複数の領域に分割する分割手段と、
前記分割手段により分割された領域のそれぞれに対して
閉じた可変長で符号化する符号化手段と、可変長で符号
化された複数種の符号群を前記画像データの画面上での
同一位置又は近傍位置に属する領域毎に時系列的にまと
めて出力する出力手段とを有する。

【０００６】又、上記目的を達成するために本発明の画
像符号化方法は以下の様な工程を備える。即ち、画像デ
ータを入力し可変長符号化を行なう画像符号化方法であ
って、複数種の画像信号で構成される画像データを、前
記複数の画像信号毎にそれぞれ複数の領域に分割する工
程と、これら分割された各領域について閉じた可変長で
符号化する符号化工程と、複数の画像信号毎に符号化さ
れた複数種の符号群を、前記画像データの画面上での同
一位置又は近傍位置に属する領域毎に時系列的にまとめ
て出力する工程とを有する。

【０００７】

【作用】以上の構成により、複数種の画像信号で構成さ
れる画像データを、それぞれ複数の領域に分割し、これ
ら分割された各領域について閉じた可変長で符号化する
。こうして、複数の画像信号毎に符号化された複数種の
符号群を、画像データの画面上での同一位置又は近傍位
置に属する領域毎に時系列的にまとめて出力するように
動作する。

【０００８】

【実施例】以下、添付図面を参照して本発明の好適な実
施例を詳細に説明する。

【０００９】図６は本実施例の画像符号化装置の概略構
成を示すブロック図である。

【００１０】図６において、端子１０１より入力された
画像データは、Ａ／Ｄコンバータ１０２においてアナロ
グ信号からデジタル信号に変換される。この変換された
デジタル信号は、符号化部１０３において可変長で圧縮
符号化される。そして、符号化されたコードは、誤り訂
正符号化部１０４において、後のエラー訂正のためのパ
リティコードが付加されて伝送路１０５へ送出される。 この伝送路１０５から受信したデータはメモリ部１０６
に一旦蓄えられ、誤り訂正部１０７において誤りが訂正
される。復号化部１０８は、メモリ１０６より読出され
た可変長データを伸長して復号しており、この復号され
た信号はＤ／Ａコンバータ１０９でデジタル信号からア
ナログ信号に変換された後、端子１１０より画像信号と
して出力される。

【００１１】この図６における符号化部１０３のカラー
画像の圧縮方式としては、数々の方式が提案されている
が、カラー画像符号化方式の代表的なものにＡＤＣＴ方
式”呼ばれる方式がある。このＡＤＣＴ方式に関しては
、テレビジョン学会誌（Ｖｏｌ．４４、ＮＯ．２（１９
９０）　）斉藤隆弘氏らの“静止画像の符号化方式”、
昭和６３年画像電子学会全国大会予稿１４における越智
宏氏らの“静止画像符号化の国際標準動向”等において
詳しく説明されている。

【００１２】図７は、このＡＤＣＴ方式を用いた符号化
部の構成概念図を示す図である。入力される画像は、図
６のＡ／Ｄコンバータ１０２より出力される、８ビット
、即ち２５６階調／色に変換されたデータとし、色数に
ついてはＲＧＢ，ＹＵＶ，ＹＰｂＰｒ，ＹＭＣＫ等の３
色もしくは４色とする。ここで、入力画像は直ちに８×
８画素のサブブロック単位で２次元の離散コサイン変換
（以下、ＤＣＴと記す）がなされ、その後、線形量子化
部２０２で変換係数の線形量子化が行なわれる。この量
子化時において、量子化のステップサイズは各変換係数
毎に異なり、各変換係数に対する量子化ステップサイズ
は、量子化雑音に対する視感度の変換係数毎の相違を考
慮した８×８の量子化マトリックス要素を２Ｓ　倍した
値とする。ここで、Ｓは０または正負の整数であり、ス
ケーリングファクタと呼ばれる。このＳの値により、画
質や発生データ量が制御される。表１に量子化マトリッ
クス要素の１例を示す。

【００１３】

【表１】 　　量子化後、直流変換成分（以下、ＤＣ成分と記す）
については、２０３で近傍サブブロック間で１次元予測
され、２０４でその予測誤差をハフマン符号化する。こ
こでは、予測誤差の量子化出力をグループに分け、まず
予測誤差の所属するグループの識別番号をハフマン符号
化し、続いてグループ内のいずれかの値であるかを等長
符号で表わす。

【００１４】一方、ＤＣ成分以外の交流変換成分（以下
、ＡＣ成分と記す）は、この量子化出力を、２０５で図
８に示す様に低周波成分から高周波成分へとジグザグ走
査しながら符号化する。即ち、量子化出力が“０”でな
い変換係数（以下、有意係数と記す）は、その値により
グループに分類され、２０６において、そのグループ識
別番号と、直前の有意変換係数との間に挟まれた量子化
出力が“０”の変換係数（以下、無効係数と記す）の個
数とを組にしてハフマン符号化される。続いてグループ
内のいずれの値であるかが等長符号で表わされる。

【００１５】図１（Ａ）（Ｂ）は本実施例の画像符号化
装置の概略構成を示すブロック図である。

【００１６】複数種の信号からなる画像信号Ｙ，Ｐｂ，
Ｐｒのそれぞれが、端子１ａ，１ｂ，１ｃより入力され
る。ここでは複数の信号として、カラー画像信号の輝度
信号Ｙと、色差信号Ｐｂ，Ｐｒの３つの信号が入力され
るものとしている。各入力信号は、それぞれＡ／Ｄコン
バータ３ａ，３ｂ，３ｃに入力されてデジタル信号に変
換される。この実施例では、輝度信号Ｙは、色差信号Ｐ
ｂ，Ｐｒの２倍のサンプリングレートでサンプリングさ
れ、また図示しない線順次化回路で、色差信号は線順次
化されるものとする。これにより、Ａ／Ｄ変換後の各信
号のデータ量を比べると、輝度信号Ｙが“４”に対し、
色差信号Ｐｂ、Ｐｒはそれぞれ“１”の割合となってい
る。

【００１７】次に、このデジタル化された各データは、
ブロック化回路５ａ，５ｂ，５ｃのそれぞれで、例えば
８×８のブロック毎にまとめられる。各データは前述の
ように、４：１：１のデータ量比になっているため、生
成される各ブロックの画面上での大きさは、輝度信号Ｙ
の１に対し、色差信号Ｐｂ，Ｐｒは４倍の大きさとなる
。こうしてブロック化された各データは、従来技術で述
べたような可変長圧縮方式により、符号化器７ａ，７ｂ
，７ｃのそれぞれにおいて可変長圧縮符号化されるが、
この実施例においては、特にここで各信号毎にそれぞれ
画像データを複数の領域に分割し、これら各領域におい
て閉じた可変長符号化を行なうようにしている。これら
の領域としては、例えば前述の８×８のブロックを４０
個集めたデータ量からなる領域とする。

【００１８】上記のようにして、各信号毎に、又各領域
毎に圧縮符号化された生成符号群はメモリ９に書込まれ
、読出し時に１つのデータ列にまとめられる。ここでは
、アドレスコントローラ１１により、メモリ９よりのデ
ータの読出し順が制御されており、本実施例においては
、前記複数の信号毎に、即ち、輝度信号Ｙ、色差信号Ｐ
ｂ，Ｐｒ毎に、符号化された生成符号群が、画面上で同
一の位置に属する領域毎、又は近傍位置に属する領域毎
に時系列的にまとめて読出される。この読出し順につい
ては詳しく後述する。

【００１９】メモリ９から読出されたデータ列は、シン
クコード付加部１３においてシンクコードが所定位置に
挿入され、更に伝送ＩＤ付加部１５において伝送ＩＤが
挿入される。１７は境界情報付加部であり、前述のよう
に分割された領域に対する生成符号の区切りの情報をデ
ータ列に、例えばマーカーコードのような形で挿入する
。これより受信側でも各生成符号の区切りが検出でき、
可変長符号の復号が、これら分割領域毎に確実に行なえ
るようになる。

【００２０】更に、圧縮符号化された生成符号に対して
、誤り検出・訂正符号化回路１９において誤り訂正符号
化が行なわれ、誤り検出・訂正符号のパリティビットが
前記データ列の所定位置に挿入されて伝送される。

【００２１】２１は伝送路で、即時伝送であれば光ファ
イバ・衛星・マイクロ波等の地上電波・光空間等の伝送
媒体であるし、蓄積伝送であれば、デジタルＶＴＲやＤ
ＡＴ等のテープ上の媒体・フロッピーディスクや光ディ
スク等の円板状の媒体・半導体メモリ等の固体の媒体等
の記憶媒体となる。この伝送レートについては、元の画
像の情報量と圧縮率と要求する伝送時間とにより決定さ
れ、数十キロビット／秒から数十メガビット／秒まで様
々である。

【００２２】次に受信側の動作について説明する。

【００２３】伝送路２１から受信したデータは、まずシ
ンクコード検出部２３において同期検出され、伝送ＩＤ
検出部２５において、ＩＤによりそのデータの属性が検
出されて、その情報をもとにしたアドレスコントローラ
２７の制御により、一旦メモリ部２９に蓄えられる。メ
モリ２９のデータに対しては、誤り検出・訂正部３１に
おいて、データの誤り検出及び訂正が実施され、可能な
限り伝送中に付加された誤りが取り除かれる。また、訂
正しきれなかった誤りがある場合は、そのデータ群にフ
ラグを立てておき、後段の補間回路３７ａ，３７ｂ，３
７ｃにおいて補間処理が行なわれる。

【００２４】そして、境界情報検出部３３により分割さ
れた領域の圧縮符号部の境を検出し、その情報をもとに
アドレスコントローラ２７により、メモリ２９からの読
出しアドレスを制御して、データを複数の信号、即ち本
実施例においては輝度信号Ｙ，色差信号Ｐｂ，Ｐｒ毎に
区分けし、かつ分割された領域毎に区分けしてメモリ２
９から読出す。こうして区分けされてメモリ２９より読
出されたデータは、復号器３５ａ，３５ｂ，３５ｃにお
いてそれぞれ伸長・復号され、補間回路３７ａ，３７ｂ
，３７ｃにおいて、訂正しきれなかった誤りが含まれる
データ群に対して分割領域単位で補間処理が実施される
。補間処理の具体的方法としては、前フレームデータを
用いた補間などがある。さらに、補間処理された後、デ
ータは逆ブロック回路３９ａ，３９ｂ，３９ｃで各信号
毎に元の信号伝送順に戻され、色信号Ｐｂ，Ｐｒについ
ては図示しない同時化回路で、線順次化されているデー
タが復元される。

【００２５】そして各信号は、Ｄ／Ａ変換回路４１ａ，
４１ｂ，４１ｃでアナログデータに変換されて、端子４
３ａ，４３ｂ，４３ｃよりそれぞれ輝度信号Ｙ，色差信
号Ｐｂ，Ｐｒの画像信号として出力される。ここで、復
元部３５ａ，３５ｂ，３５ｃにおける可変長符号の伸長
・復号に際しては、従来のように符号化された領域分割
がなされていない場合には、一度誤りを起こすと、それ
以降の復号処理が全く行なわれなくなってしまう。しか
し、この実施例では前述したように、符号化時に画像デ
ータの領域を分割しており、その境界情報を付加して伝
送しているために、復号処理よりの復帰を迅速に行なう
ことができる。

【００２６】次に、図２、図３、図４、図５を参照して
本実施例を更に詳しく説明する。

【００２７】図２（Ａ）（Ｂ）は伝送対象の画像データ
の一例を示す図で、図２（Ａ）は１枚の画像の輝度信号
Ｙを、横１２８０画素、縦１０８８画素、各画素を８ビ
ットでＡ／Ｄ変換した画像とする。この場合における輝
度信号Ｙの１枚当たりのデータ容量は、　　１，２８０
×１，０８８×８（ビット）＝　　１１，１４１，１２
０ビットとなる。

【００２８】一方、前述のように色差信号Ｐｂ，Ｐｒの
それぞれは、輝度信号Ｙに対して１／２のサンプリング
レートでサンプルし、さらに色差線順次化しているため
、１枚当たりのデータ容量は図２（Ｂ）に示すように、 　　６４０×５４４×８（ビット）＝　　２，７８５，
２８０ビットとなる。

【００２９】従って、輝度信号Ｙ，色差信号Ｐｂ，Ｐｒ
の合計では、１６，７１１，６８０（＝１１，１４１，
１２０＋２，７８５，２８０　×２）ビットにより、１
枚の画像が構成されていることになる。

【００３０】さて、ここで（横８画素）×（縦８画素）
をＤＣＴサブブロックとし、図２に示すように、伝送対
象の１画像を各信号毎に、４０ＤＣＴサブブロックを１
リシンクブロック（横３２０画素×縦８画素）として分
割する。これを本実施例の分割領域として、各分割領域
内で閉じた可変長符号化を行なう。尚、かかる分割領域
は、本実施例に限らず他の分割方法であっても良い。

【００３１】この場合、輝度信号Ｙに対しては、１画面
分のデータはリシンクブロックにより、横４、縦１３６
からなる合計５４４の領域に分割される。一方、色差信
号Ｐｂ，Ｐｒに関しては、横２、縦６８の合計１３６の
領域に各々分割される。ここで、１リシンクブロック当
たりのデータ容量は、各信号とも、４０×８×８×８＝
２０，４８０（ビット）であるが、１リシンクブロック
の画面上でにおける大きさは、図２に示すように、（輝
度信号リシンクブロック）：（色差信号ブロック）＝１
：４となる。

【００３２】図３は本実施例における伝送フォーマット
の一例を示す図である。

【００３３】前述したようにして符号化された符号化デ
ータは、リシンクブロック単位で区別することができる
ように、本実施例の境界情報（マーカーコード）が付加
されるが、ここではリシンクブロックとリシンクブロッ
クの境界にマーカーコードを挿入する場合の例を示して
いる。なお、マーカーコードとしては、符号化データで
は発生しえないビットパターンを割当てる必要がある。

【００３４】このようにして境界情報が付加された符号
化データは、更に誤り検出・訂正符号化されるが、ここ
では１２８シンボル（以降、１シンンボル＝８ビットと
する）のデータに対し、４シンボルのパリテイビットが
付加されるものとする。このデータにシンクコード２シ
ンボル、伝送ＩＤ２シンボルを付加したものが、伝送単
位となっている。

【００３５】ここで、符号化データは可変長符号化され
ているため、１リシンクブロック毎の符号化データ列の
長さは一定ではなく、それぞれがまちまちの長さとなる
ため、１つのリシンクブロックのデータが、複数の誤り
検出・訂正ブロックに跨がる場合もあり得る。逆に１つ
の誤り検出・訂正符号のブロックが、いくつものリシン
クブロックのデータより構成される場合もあり、その数
も一定とはならない。そして、１つの誤り検出・訂正符
号のブロックが複数のリシンクブロックより構成される
場合には、この誤り検出・訂正ブロック中の誤りが訂正
不能となった時には、その影響は複数のリシンクブロッ
クにまたがることとなり、当該複数のリシンクブロック
が前述のような補間処理を施されることとなる。

【００３６】本実施例においては、上記のように訂正不
能の誤りが発生した場合においても、その影響が小さく
なるように、符号化データの伝送順も規定している。

【００３７】いま、図４（Ａ）（Ｂ）のように各信号毎
にリシンクブロックをナンバリングしたとすると、各信
号毎のデータ量を考慮して、輝度信号Ｙの４リシンクブ
ロックに対し、色差信号Ｐｂ，Ｐｒをそれぞれ１リシン
クブロック伝送するため、例えば、 Ｙ（０、０）、Ｙ（０、１）、Ｐｂ（０、０）、Ｙ（０
、２）、Ｙ（０、３）、Ｐｒ（０、０）、Ｙ（１、０）
、Ｙ（１、３）、Ｐｂ（０、１）、Ｙ（１、２）、Ｙ（
１、３）、Ｐｒ（０、１）、……と伝送したとすると、
仮にＹ（０、２）、Ｙ（０、３）、Ｐｒ（０、０）が同
一誤り検出・訂正ブロックに含まれ、その誤り検出・訂
正ブロックが訂正不能となった場合には、画面上での補
間領域が分散されてしまうこととなる。

【００３８】そこで、本実施例においては、図５のよう
に、例えば Ｙ（０，０）、Ｙ（０，１）、Ｐｂ（０，０）、Ｙ（１
，０）、Ｙ（１，１）、Ｐｒ（０，０）、Ｙ（０，２）
、Ｙ（０，３）、Ｐｂ（０，１）、Ｙ（１，２）、Ｙ（
１，３）、Ｐｒ（０，１）、……または Ｙ（０，０）、Ｙ（０，１）、Ｙ（１，０）、Ｙ（１，
１）、Ｐｂ（０，０）、Ｐｒ（０，０）、Ｙ（０，２）
、Ｙ（０，３）、Ｙ（１，２）、Ｙ（１，３）、Ｐｒ（
０，１）、Ｐｒ（０，１）、……のように、画面上で同
一位置もしくは、近傍位置にあるリシンクブロックをま
とめて伝送するように、アドレスコントローラ１１を制
御する。

【００３９】これにより、当該誤り検出・訂正ブロック
が訂正不能となっても、前述のように画面上での補間領
域が分割される確率が少なくなる。

【００４０】なお、本実施例においては、画像データを
構成する複数種の信号は、輝度信号Ｙ，色差信号Ｐｂ，
Ｐｒに限定されるものではなく、例えば、ＲＧＢ，ＹＵ
Ｖ，ＹＭＣＫ等の信号により構成されていてもよい。さ
らに、画像データを分割する領域の構成方法も、本実施
例にあげた分割方法に限定されるものではない。

【００４１】尚、本発明は、複数の機器から構成される
システムに適用しても、１つの機器からなる装置に適用
しても良い。又、本発明はシステム或は装置にプログラ
ムを供給することによって達成される場合にも適用でき
ることは言うまでもない。

【００４２】以上説明したように本実施例によれば、圧
縮効率において優れている可変長符号化方式の特徴を損
なうことなく、伝送路に混入した誤りを、誤り検出・訂
正符号で訂正しきれない場合においても、その影響を最
小限に押えることが可能となる。

【００４３】即ち、伝送路上でデータに誤りが発生し、
受信側でその誤りを訂正しきれない場合においても、そ
の影響はリシンクブロック毎に収束させることができる
。

【００４４】更に、誤りを訂正しきれなかつた際に行な
う補間処理については、補間処理が施されるリシンクブ
ロックを画面上で位置的に分散させることなく、同一位
置あるいは近傍位置にまとめることができ、画像データ
の劣化を最小限に押えることが可能となり、人間の視覚
上、気ならない極めて良好な画像を再生できる画像符号
化装置を提供することができる。

【００４５】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、画
像データを各画像信号毎に複数領域に分割して符号化し
ているので、符号化データを復号して再生する時、これ
ら符号化された画像データにエラーが発生しても、画像
の乱れを少なくして再生できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本実施例の画像符号化装置の概略構成を示すブ
ロック図である。

【図２】本実施例において符号化される画像データの構
成を示す図である。

【図３】本実施例における伝送フォーマットの一例を示
す図である。。

【図４】本実施例における輝度信号Ｙと色差信号のリシ
ンクブロックの番号構成例を示す図である。

【図５】本実施例におけるリシンクブロックの伝送順序
を示す図である。

【図６】本実施例の画像符号化装置の概略構成を示すブ
ロック図である。

【図７】図６の可変長符号化方式を説明するための図で
ある。

【図８】図６の可変長符号化方式を説明するための図で
ある。

【符号の説明】

３ａ，３ｂ，３ｃ　　Ａ／Ｄコンバータ５ａ，５ｂ，５
ｃ　　ブロック化部 ７ａ，７ｂ，７ｃ　　符号化部 ９，２９　　メモリ １１，２７　　アドレスコントローラ １３　　シンクコード付加部 １５　　伝送ＩＤ付加部 １７　　境界情報付加部 １９　　誤り訂正符号化 ２１　　伝送路 ３５ａ，３５ｂ，３５ｃ　　復号器 ３７ａ，３７ｂ，３７ｃ　　補間部

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　画像データを入力し可変長符号化を行
   なう画像符号化装置であって、複数種の画像信号で構成
   される画像データを、それぞれ複数の領域に分割する分
   割手段と、前記分割手段により分割された領域のそれぞ
   れに対して閉じた可変長で符号化する符号化手段と、可
   変長で符号化された複数種の符号群を前記画像データの
   画面上での同一位置又は近傍位置に属する領域毎に時系
   列的にまとめて出力する出力手段と、を有することを特
   徴とする画像符号化装置。
2. 【請求項２】　　画像データを入力し可変長符号化を行
   なう画像符号化方法であって、複数種の画像信号で構成
   される画像データを、それぞれ複数の領域に分割する工
   程と、これら分割された各領域について閉じた可変長で
   符号化する符号化工程と、複数の画像信号毎に符号化さ
   れた複数種の符号群を、前記画像データの画面上での同
   一位置又は近傍位置に属する領域毎に時系列的にまとめ
   て出力する工程と、を有することを特徴とする画像符号
   化方法。