JPH0563989A - Encoder of image signal - Google Patents

Encoder of image signal

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JPH0563989A
JPH0563989A JP3220593A JP22059391A JPH0563989A JP H0563989 A JPH0563989 A JP H0563989A JP 3220593 A JP3220593 A JP 3220593A JP 22059391 A JP22059391 A JP 22059391A JP H0563989 A JPH0563989 A JP H0563989A
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JP
Japan
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coefficient
mask
waveform
image signal
information
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JP3220593A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiro Suzuki
一弘 鈴木
Isao Uesawa
功 上澤
Yutaka Koshi
裕 越
Setsu Kunitake
節 國武
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Fujifilm Business Innovation Corp
Original Assignee
Fuji Xerox Co Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To improve the reproduction picture quality by performing the adaptive coefficient selection to the coefficient distribution different for each picture element block in the transformed coding system to perform the adaptation processing. CONSTITUTION:By a blocking device 101, a rectangular region in an image is segmented as a picture element block from a digital image signal, an orthogonal transformation is performed by a transformation unit 103 and the transformation coefficients are obtained. An activity calculator 211 calculates the precision of an image in the block and a waveform analyzer 205 analyzes the waveform of the image. From the obtained precision and waveform information, an optimum mask is selected from a mask dictionary 209 by a mask selector 208. Based on the mask, the transformation coefficients are selected by a coefficient selector 105. The transformation coefficients after selection are quantized by a quantizer 107, coded by an encoder 109 and subsequently, outputted to a transmission line 111.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、画像信号の符号化装置
に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image signal coding apparatus.

【0002】[0002]

【従来の技術】階調画像情報を取り扱う際には、画像情
報をそのままデジタル化すると情報量の量が非常に多く
なるので、一般に画像情報を符号化することにより情報
量を圧縮している。
2. Description of the Related Art When gradation image information is handled, the amount of information becomes very large if the image information is digitized as it is. Therefore, the amount of information is generally compressed by encoding the image information.

【0003】画像情報を符号化する手法としては種々あ
るが、階調画像の代表的な符号化手法として、橋本秀
雄:画像情報圧縮の手ほどき「画像符号化アルゴリズム
II−変換符号化−」,テレビジョン学会誌,Vol.
43,No.10(1989),pp.1145〜11
52に開示されているような変換符号化方式が知られて
いる。
There are various methods for encoding image information, but as a typical encoding method for gradation images, Hideo Hashimoto: Introduction to image information compression "Image encoding algorithm II-conversion encoding-", television John Society Journal, Vol.
43, No. 10 (1989), pp. 1145-11
A transform coding method such as that disclosed in No. 52 is known.

【0004】この変換符号化方式について、図11に示
す基本ブロック図に従って構成を説明する。
The structure of this transform coding method will be described with reference to the basic block diagram shown in FIG.

【0005】101はデジタル画像信号100から画像
中の矩形領域を画素ブロック102として切り出すブロ
ック化器、103は画素ブロック102に直交変換を行
い変換係数104として出力する変換器、105は変換
係数104から特定の係数を選択し選択変換係数106
を出力する係数選択器、107は選択変換係数106を
量子化して量子化係数108を出力する量子化器、10
9は量子化係数108を符号化し、符号データ110を
伝送路111に出力する符号化器である。
Reference numeral 101 is a blocker that cuts out a rectangular area in the image as a pixel block 102 from the digital image signal 100, 103 is a converter that performs orthogonal transform on the pixel block 102 and outputs it as a transform coefficient 104, and 105 is a transform coefficient 104 Select a specific coefficient and select conversion coefficient 106
, A quantizer 107 for quantizing the selected transform coefficient 106 and outputting a quantized coefficient 108,
Reference numeral 9 is an encoder that encodes the quantized coefficient 108 and outputs the encoded data 110 to the transmission path 111.

【0006】次に動作について説明する。図11に示さ
れる例においては、符号化処理は、変換処理、情報削減
処理及び符号割当て処理から成っている。
Next, the operation will be described. In the example shown in FIG. 11, the encoding process includes a conversion process, an information reduction process, and a code allocation process.

【0007】変換処理では、画像信号の場合、水平・垂
直方向の相関性を利用した2次元直交変換が利用され
る。ブロック化器101において、水平・垂直方向にそ
れぞれM画素、N画素からなる画素ブロック102を構
成し、変換器103において水平方向、垂直方向に独立
して1次元直交変換を行う。変換器103においては、
(1)式に示す線形変換が行われる。
In the conversion process, in the case of an image signal, a two-dimensional orthogonal conversion utilizing the correlation in the horizontal and vertical directions is used. The blocker 101 forms a pixel block 102 composed of M pixels and N pixels in the horizontal and vertical directions, respectively, and the converter 103 performs one-dimensional orthogonal transformation independently in the horizontal and vertical directions. In the converter 103,
The linear conversion shown in equation (1) is performed.

【0008】Y=AN XAM T ・・・・ (1) ここで、XはそれぞれN行M列の画素ブロック102、
Yは変換係数104であり、AN 、AM はそれぞれN
次、M次の直交変換行列である。
Y = A N XA M T (1) Here, X is a pixel block 102 of N rows and M columns, respectively.
Y is a conversion coefficient 104, and A N and A M are N
Next, it is an M-th order orthogonal transformation matrix.

【0009】直交変換には種々の方式が存在するが、符
号化効率の点で離散コサイン変換(以下DCTと呼ぶ)
が用いられるのが一般的である。2次元DCTの変換
は、(2)式で与えられ、逆変換は(3)式となる。
There are various types of orthogonal transform, but in terms of coding efficiency, discrete cosine transform (hereinafter referred to as DCT).
Is generally used. The transformation of the two-dimensional DCT is given by equation (2), and the inverse transformation is equation (3).

【0010】[0010]

【数1】 [Equation 1]

【0011】ここで、Here,

【0012】[0012]

【数2】 [Equation 2]

【0013】また、X(j,k)は、画素ブロック10
2の各要素を表し、j,kは要素の位置を表す。Y
(u,v)は、変換係数105の各要素を表し、u,v
は要素の位置を表す。
Further, X (j, k) is the pixel block 10
2 represents each element, and j and k represent the position of the element. Y
(U, v) represents each element of the transform coefficient 105, and u, v
Indicates the position of the element.

【0014】情報削減処理は、係数選択器105と量子
化器107によって行われる。係数選択器105では、
変換係数104の分散に基づいて係数を選択し、選択変
換係数106を得る。
The information reduction processing is performed by the coefficient selector 105 and the quantizer 107. In the coefficient selector 105,
A coefficient is selected based on the variance of the conversion coefficient 104 to obtain the selected conversion coefficient 106.

【0015】このような変換符号化方式において、係数
の分散を一定の閾値と比較することにより、閾値より大
なる係数を選択し、閾値以下の係数を0として圧縮効率
を高める手法が、William K. Pratt:
“DigitalImage Processin
g”, Wiley−Interscience,p
p.678−699に述べられている。この場合の閾値
は、多数の画像の変換係数の統計から決定することがで
きる。また、画像ごとに変換係数の統計から決定する手
法も提案されている。ただし、変換係数の分布が、これ
らの統計と異なる場合、画質劣化が発生することがあ
る。
In such a transform coding method, a method of selecting a coefficient larger than the threshold value by comparing the variance of the coefficient with a constant threshold value and setting the coefficient equal to or less than the threshold value to 0 to improve the compression efficiency is William K. . Pratt:
"Digital Image Processin
g ", Wiley-Interscience, p
p. 678-699. The threshold value in this case can be determined from the statistics of the transform coefficients of many images. Also, a method of determining from the statistics of the conversion coefficient for each image has been proposed. However, when the distribution of the conversion coefficient is different from these statistics, image quality deterioration may occur.

【0016】量子化器107では、選択変換係数106
を量子化して、量子化係数108を得る。
In the quantizer 107, the selective transform coefficient 106
Is quantized to obtain a quantized coefficient 108.

【0017】符号割当て処理としては、符号化器109
において、量子化係数108に符号語を割当てることに
より符号データ110を構成して伝送路111に出力す
る。
The code allocation process is performed by the encoder 109.
In, the coded data 110 is constructed by assigning a code word to the quantization coefficient 108, and is output to the transmission path 111.

【0018】上述の各処理により、画像情報を変換符号
化方式より符号化することができる。
By each of the above processes, the image information can be coded by the transform coding method.

【0019】しかしながら、上述の方式においては、係
数の選択が全画素ブロックに対して一律に定められてい
たため、画像の局所的な性質の変動に適応できないとい
う問題があった。
However, in the above-mentioned method, since the selection of the coefficient is uniformly determined for all the pixel blocks, there is a problem that it cannot be applied to the variation of the local property of the image.

【0020】この問題を解決するため、W.H.Che
n.et al:“Adaptive Coding
of Monochrome and Color I
mages”,IEEE Transactions
on Communications.,VOL.CO
M−25,No.11,pp.1285−1292(N
ov.1977)に開示されているように、ブロックご
との適応化を行う手法が提案されている。この手法は、
予め画像ブロックを、ブロック内の交流電力の大きさで
4つのクラスに分類しておき、クラスごとに求めた係数
の分散から係数の選択基準(ビット割当て)を決定する
ものである。
In order to solve this problem, W. H. Che
n. et al: “Adaptive Coding
of Monochrome and Color I
mages ”, IEEE Transactions
on Communications. , VOL. CO
M-25, No. 11, pp. 1285-1292 (N
ov. As disclosed in (1977), a method of performing adaptation for each block has been proposed. This technique
The image blocks are classified in advance into four classes according to the magnitude of the AC power in the blocks, and the coefficient selection criterion (bit allocation) is determined from the coefficient variance obtained for each class.

【0021】この方式は、ブロック内交流電力の大小の
みに基づいてクラス分けを行っているため、ブロック内
の交流電力が等しくても、エッジ等の方向性で係数の分
布に違いが生じることがある。しかしながら、この方式
では係数の分布の違いに拘わらず単純に同じクラス内で
は同じ位置の係数を選択しているために、入力画像を表
現するのに最も適当な係数を選択することができず、十
分に品質の高い画像を得ることはできなかった。
In this method, the classification is performed based only on the magnitude of the AC power in the block. Therefore, even if the AC power in the block is the same, the coefficient distribution may differ due to the directionality such as edges. is there. However, in this method, since the coefficient at the same position is simply selected within the same class regardless of the difference in coefficient distribution, the most suitable coefficient for expressing the input image cannot be selected, It was not possible to obtain a sufficiently high quality image.

【0022】以上の問題点に鑑み、加藤,武川,大久
保:“クラス分けを利用した適応直交変換符号化方
式“,電子情報通信学会論文誌(B),Vol.J71
−B,No.1,pp1−9,1988年1月では、ベ
クトル量子化の手法を用いたブロックのクラス分け手法
を提案している。この方式では、ブロック内交流電力の
大きさと偏りを考慮したクラス分けを行うことにより、
前記W.H.Chen.etalの文献に記載の方式よ
りも画質・性能が向上していることが報告されている。
In view of the above problems, Kato, Takekawa, and Okubo: "Adaptive Orthogonal Transform Coding Scheme Utilizing Classification", IEICE Transactions (B), Vol. J71
-B, No. 1, pp1-9, January 1988, proposed a block classification method using a vector quantization method. In this method, by classifying considering the magnitude and bias of the AC power in the block,
The W. H. Chen. It is reported that the image quality and performance are improved as compared with the method described in the et al document.

【0023】上記クラス分けを利用した適応直交変換符
号化方式では、ベクトル量子化に伴う膨大な演算量を削
減するために、ベクトルとして用いる係数を、電力の集
中する低域のものに制限している。このため、急峻なエ
ッジを含む画素ブロックのように、係数が高域にまで分
布する場合を考慮しているとは言えない。また、ベクト
ルの次元を拡大し、高域の係数までを含めたベクトル量
子化をしても、高域係数が特定の分布に従うことは稀で
あるため、クラス分けの効果は期待できない。本発明
は、前記問題点を解決するために案出されたものであっ
て、画素ブロックごとに異なる係数分布に対して適応的
な係数選択を行うことにより、再現画質を向上させるこ
とを目的とする。
In the adaptive orthogonal transform coding method using the above classification, the coefficients used as vectors are limited to those in the low frequency band where power is concentrated in order to reduce the enormous amount of calculation required for vector quantization. There is. For this reason, it cannot be said that the case where the coefficient is distributed up to a high frequency band, such as a pixel block including a steep edge, is considered. Further, even if the dimension of the vector is expanded and the vector quantization including even the high-frequency coefficient is performed, the high-frequency coefficient rarely follows a specific distribution, so that the effect of classifying cannot be expected. The present invention has been devised to solve the above problems, and an object of the present invention is to improve reproduced image quality by performing adaptive coefficient selection for different coefficient distributions for each pixel block. To do.

【0024】[0024]

【課題を解決するための手段】本発明の画像信号の符号
化装置は、前記目的を達成するため、画像信号をブロッ
ク化し、直交変換を行った後、変換係数を符号化する画
像信号の符号化装置において、前記画像信号をN×M
(N,Mは正整数)の矩形領域からなる画素ブロックに
分割する手段と、前記画素ブロックを2次元直交変換す
る手段と、前記画素ブロック内の波形を複数の代表パタ
ーンと比較して最も類似した代表パターンの識別情報を
出力する波形分析手段と、前記2次元直交変換する手段
から得られる各変換係数の有意・無意を示すマスク情報
を複数個登録した記憶手段と、前記波形分析手段からの
前記識別情報に基づき、前記記憶手段よりマスク情報を
選択するマスク選択手段と、前記選択されたマスク情報
を用いて変換係数の有意・無意を判定し、無意と判定さ
れた変換係数を0とする係数選択手段と、前記選択後の
変換係数を符号化する符号化手段とを備えたことを特徴
とする。
In order to achieve the above-mentioned object, an image signal coding apparatus of the present invention codes an image signal for coding a transform coefficient after dividing the image signal into blocks and performing orthogonal transformation. The image signal is N × M
A means for dividing a pixel block into rectangular blocks (N and M are positive integers), a means for performing a two-dimensional orthogonal transformation on the pixel block, and a waveform in the pixel block are compared with a plurality of representative patterns, and are most similar to each other. The waveform analysis means for outputting the identification information of the representative pattern, the storage means for registering a plurality of mask information indicating the significance / insignificance of each transform coefficient obtained from the two-dimensional orthogonal transformation means, and the waveform analysis means. Based on the identification information, a mask selection unit that selects mask information from the storage unit and the selected mask information are used to determine whether the conversion coefficient is significant or insignificant, and the conversion coefficient determined to be insignificant is set to 0. It is characterized by comprising coefficient selecting means and encoding means for encoding the selected transform coefficient.

【0025】[0025]

【作用】本発明においては、画像信号を符号化するに際
して、画素ブロック内の波形が複数の代表パターンと比
較され、最も類似した代表パターンの識別情報が出力さ
れる。各代表パターンに対応して、変換係数を0に置き
換えるための複数のマスク情報が予め用意されており、
前記識別情報に基づいて変換係数にマスクをかけること
により、画像の内容に応じた最適な位置の係数が符号化
される。
According to the present invention, when the image signal is encoded, the waveform in the pixel block is compared with a plurality of representative patterns and the identification information of the most similar representative pattern is output. A plurality of mask information for replacing the conversion coefficient with 0 is prepared in advance corresponding to each representative pattern,
By masking the transform coefficient based on the identification information, the coefficient at the optimum position according to the content of the image is encoded.

【0026】[0026]

【実施例】図1は、本発明における符号化装置の一実施
例を示す構成図である。なお、図11に示す従来例と対
応する部分には同一符号を付している。
1 is a block diagram showing an embodiment of an encoding apparatus according to the present invention. The parts corresponding to those of the conventional example shown in FIG. 11 are designated by the same reference numerals.

【0027】101はブロック化器、103は変換器、
105は係数選択器、107は量子化器、109は符号
化器、111は伝送路である。また、200は、画素ブ
ロック102から平均値201を算出する平均値計算
器、202は、画素ブロック102の各画素値から平均
値201を減じて平均値分離信号203を出力する平均
値分離器、204は、平均値分離信号203からブロッ
ク内分散を計算し、アクティビティ206として出力す
る分散計算器、205は、平均値分離信号203からブ
ロック内の信号波形を分析し、波形情報207として出
力する波形分析器、208は、アクティビティ206と
波形情報207に基づいて、マスク辞書209からマス
ク情報210を選択するマスク選択器である。選択され
たマスク情報210は、前記係数選択器105に入力さ
れる。なお、前記平均値計算器200、平均値分離器2
02及び分散計算器204でアクティビティ計算器21
1が構成される。
101 is a blocker, 103 is a converter,
Reference numeral 105 is a coefficient selector, 107 is a quantizer, 109 is an encoder, and 111 is a transmission line. Further, 200 is an average value calculator that calculates an average value 201 from the pixel block 102, 202 is an average value separator that subtracts the average value 201 from each pixel value of the pixel block 102 and outputs an average value separation signal 203, Reference numeral 204 is a dispersion calculator that calculates the intra-block variance from the average value separation signal 203 and outputs it as activity 206. Reference numeral 205 is a waveform that analyzes the signal waveform in the block from the average value separation signal 203 and outputs it as waveform information 207. The analyzer 208 is a mask selector that selects the mask information 210 from the mask dictionary 209 based on the activity 206 and the waveform information 207. The selected mask information 210 is input to the coefficient selector 105. The average value calculator 200 and the average value separator 2
02 and the distributed calculator 204, the activity calculator 21
1 is configured.

【0028】本実施例においては、図11に示す従来例
において行われる変換、情報削減、符号割当ての3つの
処理に加えて適応処理が行われる。この適応処理は変換
処理と並列して動作し、続く情報削減処理において画素
ブロックごとの特徴にあった適応的な情報削減を実現す
るものである。
In this embodiment, an adaptive process is performed in addition to the three processes of conversion, information reduction, and code allocation performed in the conventional example shown in FIG. This adaptive processing operates in parallel with the conversion processing, and realizes adaptive information reduction suited to the characteristics of each pixel block in the subsequent information reduction processing.

【0029】変換、情報削減、符号割当ての3つの処理
に関しては図11に示す従来例と同様であるので説明は
省略し、適応処理についてのみ説明する。
Since the three processes of conversion, information reduction, and code allocation are the same as those of the conventional example shown in FIG. 11, description thereof will be omitted, and only the adaptive process will be described.

【0030】適応処理は、アクティビティの算出と波形
の分析から成っている。
The adaptive processing consists of activity calculation and waveform analysis.

【0031】アクティビティとは、画像の精細度を表す
指標であり、以下では画素ブロック内の分散を用いるこ
とにする。アクティビティσは次式で求められる。
The activity is an index representing the definition of the image, and in the following, the variance within the pixel block will be used. The activity σ is calculated by the following equation.

【0032】[0032]

【数3】 [Equation 3]

【0033】ここでxi は、ブロック内の画素値であ
り、mはブロック内画素値の平均値、Nはブロック内の
総画素数である。
Here, x i is the pixel value within the block, m is the average value of the pixel values within the block, and N is the total number of pixels within the block.

【0034】図1を用いてアクティビティ計算について
説明する。平均値計算器200において画素ブロック1
02の平均値201(式(5)ではm)が計算される。
平均値分離器202では、平均値201の値を画素ブロ
ック102の各画素値から減ずることにより、平均値分
離信号203を生成する。分散計算器204では、式
(5)に従って、平均値分離信号203の絶対値和を計
算し、次に、この絶対値和をブロック内の総画素数で除
してアクティビティ206を計算し、出力する。
The activity calculation will be described with reference to FIG. Pixel block 1 in average value calculator 200
The average value 201 of 02 (m in equation (5)) is calculated.
The average value separator 202 generates an average value separation signal 203 by subtracting the value of the average value 201 from each pixel value of the pixel block 102. The variance calculator 204 calculates the sum of absolute values of the average value separated signal 203 according to the equation (5), then divides the sum of absolute values by the total number of pixels in the block to calculate the activity 206, and outputs the result. To do.

【0035】次に、図2を用いて波形分析について説明
する。波形の類似性の判定手法には、パターンマッチン
グが用いられる。これは、波形辞書中に用意された複数
の基本波形y1,y2,・・,yi,・・,ykと、入
力される画像ブロックをベクトルとみなし、両者の距離
判定によって最短距離の波形を選択し、選択された波形
の識別子iを出力する手法である。
Next, the waveform analysis will be described with reference to FIG. Pattern matching is used as a method for determining the similarity of waveforms. This is because a plurality of basic waveforms y1, y2, ···, yi, ··, yk prepared in the waveform dictionary and the input image block are regarded as vectors, and the shortest distance waveform is selected by judging the distance between them. Then, the identifier i of the selected waveform is output.

【0036】このような画像信号の波形分析手法として
は、本出願人により出願された特願平3−202129
号明細書で提案されているような方式がある。なお、こ
のように波形分析を行うのは、画像信号を適応的に符号
化するためには、画像信号の波形を符号化する前に分析
し、その分析結果を用いて符号化パラメータを制御する
ことが有効であるからである。
As a method of analyzing the waveform of such an image signal, Japanese Patent Application No. 3-202129 filed by the present applicant is proposed.
There is a method proposed in the specification. Note that the waveform analysis is performed in this manner. In order to adaptively encode the image signal, the waveform of the image signal is analyzed before encoding, and the encoding parameter is controlled using the analysis result. Is effective.

【0037】図3を用いて波形分析器205の構成を説
明する。203は平均値分離信号、310は波形比較
器、311は複数の基本波形が登録された波形辞書であ
る。また207は、波形辞書311に登録された波形を
識別する波形情報である。
The configuration of the waveform analyzer 205 will be described with reference to FIG. Reference numeral 203 is an average value separation signal, 310 is a waveform comparator, and 311 is a waveform dictionary in which a plurality of basic waveforms are registered. Reference numeral 207 is waveform information for identifying the waveform registered in the waveform dictionary 311.

【0038】以下、波形分析器205の動作を説明す
る。波形比較器310において、入力された平均値分離
信号203は、波形辞書311に登録された複数の波形
との距離判定が行われる。波形辞書311に登録された
複数の波形には、それぞれを識別するための識別子が付
与されている。距離判定の結果、最も近いと判定された
基本波形の識別情報を波形情報207として出力する。
The operation of the waveform analyzer 205 will be described below. In the waveform comparator 310, the input average value separation signal 203 is subjected to distance determination with respect to a plurality of waveforms registered in the waveform dictionary 311. An identifier for identifying each of the plurality of waveforms registered in the waveform dictionary 311 is given. The identification information of the basic waveform determined to be the closest as a result of the distance determination is output as waveform information 207.

【0039】図4においては、同図(A),(B),
(C)に、それぞれブロック内の画素値の分布が水平グ
ラデーション、垂直グラデーション、斜めエッジである
8×8画素ブロック中の画素値の分布を示し、同図
(a),(b),(c)にはそれぞれの画素ブロックに
対してDCTを行ったときの係数マトリクスを示してい
る。図からもわかるように、入力画素ブロック中の画素
値の分布に特定の係数分布が対応している。このこと
は、入力画素ブロックの信号波形から、係数の分布形態
を予測できることを示している。
In FIG. 4, (A), (B),
The distribution of pixel values in each block is horizontal gradation, vertical gradation, and diagonal edge, respectively, and the distribution of pixel values in an 8 × 8 pixel block is shown in (C), (a), (b), (c) of FIG. ) Indicates a coefficient matrix when DCT is performed on each pixel block. As can be seen from the figure, a specific coefficient distribution corresponds to the distribution of pixel values in the input pixel block. This indicates that the distribution form of the coefficients can be predicted from the signal waveform of the input pixel block.

【0040】例えば、画素ブロックの波形が、図4
(A)に示す水平なグラデーションを持つものであれ
ば、同図(a)に示すように、変換後に符号化する係数
は、係数マトリクスの1行目のものだけで良く、また、
同図(B)に示す垂直なグラデーションを持つものであ
れば、同図(b)に示すように、変換後に符号化する係
数は、係数マトリクスの1列目のものだけで良い。逆に
同図(C)に示すように画素ブロックが斜めのエッジを
含むものであれば、同図(c)に示すように係数マトリ
クスの対角線近傍の広範囲な係数を符号化対象とする必
要がある。
For example, the waveform of the pixel block is shown in FIG.
If it has a horizontal gradation shown in (A), as shown in (a) of the figure, the coefficient to be coded after conversion may be only that in the first row of the coefficient matrix.
As long as it has the vertical gradation shown in FIG. 7B, the coefficient to be coded after conversion may be only the first column of the coefficient matrix as shown in FIG. On the other hand, if the pixel block includes diagonal edges as shown in FIG. 6C, it is necessary to set a wide range of coefficients near the diagonal line of the coefficient matrix as the encoding target as shown in FIG. is there.

【0041】このように、予測された係数の分布形態に
応じて、係数の選択を制御すれば、従来の変換符号化方
式において問題となっていた、エッジ近傍の画質劣化を
改善できる。すなわち、波形分析の結果から係数の分布
状態が予測できるので、この予測結果に基づいて効率的
に係数を選択できる。
As described above, by controlling the selection of the coefficient in accordance with the predicted distribution form of the coefficient, it is possible to improve the image quality deterioration near the edge, which is a problem in the conventional transform coding method. That is, since the distribution state of the coefficients can be predicted from the result of the waveform analysis, the coefficient can be efficiently selected based on the prediction result.

【0042】同様に、画素ブロック内の精細さを表すア
クティビティも、係数の選択範囲を決定する指標として
用いることができる。
Similarly, the activity indicating the fineness in the pixel block can also be used as an index for determining the selection range of the coefficient.

【0043】図5に示すように、アクティビティの小さ
いブロック(同図(b)参照)は、図柄が平坦なブロッ
クであって緩やかな画素分布をとり、アクティビティの
大なるブロック(同図(a)参照)は、図柄が込み入っ
たブロックであってエッジ等を含む精細な画素分布であ
る。アクティビティの小なる画素ブロックでは、画素間
相関が高く、変換後に低域の係数に電力が集中するた
め、これらを選択すればよい。また、アクティビティの
大なる画素ブロックでは、係数電力は、エッジ等の影響
で係数マトリクス内に広く分散しているので、符号化係
数の選択範囲を広く設定する必要がある。
As shown in FIG. 5, a block with a small activity (see FIG. 7B) is a block with a flat pattern and has a gradual pixel distribution, and a block with a large activity (FIG. 5A). (See) is a fine pixel distribution including edges and the like, which is a block with complicated patterns. In a pixel block with small activity, the correlation between pixels is high, and power is concentrated on low-frequency coefficients after conversion, so these may be selected. Further, in a pixel block having a large amount of activity, the coefficient power is widely dispersed in the coefficient matrix due to the influence of edges and the like, so it is necessary to set a wide selection range of coding coefficients.

【0044】以下、マスクによる符号化係数の選択方法
について説明する。
The method of selecting the coding coefficient by the mask will be described below.

【0045】図6は、図1におけるマスク辞書209の
内容を説明する図である。先に決定されたブロックごと
の波形情報とアクティビティから、マスク辞書に登録さ
れたマスク情報を選択する。アクティビティからは、適
当な閾値処理によってインデックスが決定される。例え
ば、アクティビティをσとしたとき、閾値T0 ,T1
・・・,TN-1 とインデックスR0 ,R1 ,・・・,R
N の関係を以下のように定めることができる。Nは、設
定される閾値の数で、これによりアクティビティは、
(N+1)クラスに分類される。なお閾値は、波形情報
ごとに設定してもかまわない。
FIG. 6 is a diagram for explaining the contents of the mask dictionary 209 in FIG. The mask information registered in the mask dictionary is selected from the previously determined waveform information and activity for each block. The index is determined from the activity by appropriate threshold processing. For example, when the activity is σ, thresholds T 0 , T 1 ,
..., T N-1 and indexes R 0 , R 1 , ..., R
The relationship of N can be defined as follows. N is the number of thresholds to be set, which allows the activity to
It is classified into the (N + 1) class. The threshold may be set for each waveform information.

【0046】 σ<T0 であるとき、インデックスは R0 0 ≦σ<T1 であるとき、インデックスは R1 ・ ・ ・ ・ ・ ・ TN-1 ≦σ であるとき、インデックスは RN 図7を用いて、係数選択器105における係数選択の動
作を説明する。マスク情報210は、変換係数104と
同一のサイズを持つマトリクスであり、各要素は“1”
または“0”の2値情報で構成される。なお、図7に示
すマスク情報210は、図6の波形情報が「1」で、イ
ンデックスが「1」のマスク情報に対応している。各要
素を構成する“1”,“0”の情報は、係数選択器10
5における係数の選択の指示情報となる。選択されなか
った係数は、強制的にゼロとされる。選択の結果は選択
変換係数106として出力される。なお、図7に示され
る変換係数104において、○印は非ゼロの係数を示
し、×印はゼロの係数を示している。
The sigma <When a T 0, when the index when an R 0 T 0 ≦ σ <T 1, the index is R 1 · · · · · · T N-1 ≦ σ, index R N The coefficient selecting operation in the coefficient selector 105 will be described with reference to FIG. The mask information 210 is a matrix having the same size as the transform coefficient 104, and each element is “1”.
Alternatively, it is composed of binary information of "0". The mask information 210 shown in FIG. 7 corresponds to the mask information in which the waveform information in FIG. 6 is “1” and the index is “1”. The information of "1" and "0" forming each element is the coefficient selector 10
This is the instruction information for selecting the coefficient in 5. The unselected coefficients are forced to zero. The selection result is output as the selection conversion coefficient 106. In addition, in the conversion coefficient 104 shown in FIG. 7, a circle indicates a non-zero coefficient, and a cross indicates a zero coefficient.

【0047】量子化器107での情報削減処理、符号化
器109による符号割当て処理は、従来技術と同様であ
る。
The information reduction processing in the quantizer 107 and the code allocation processing in the encoder 109 are the same as in the prior art.

【0048】マスク辞書209中に登録されるマスク情
報210は、符号化動作に先立って決定される必要があ
り、その数は、波形分析とアクティビティのクラス数に
よって分類される画素ブロックの状態数に等しい。
The mask information 210 registered in the mask dictionary 209 needs to be determined prior to the encoding operation, and the number thereof depends on the number of pixel block states classified by the waveform analysis and the number of activity classes. equal.

【0049】各マスク情報は、前記画素ブロックの状態
ごとの特有な係数分布に応じて決定する。以下、手順に
ついて説明する。
Each mask information is determined according to a coefficient distribution peculiar to each state of the pixel block. The procedure will be described below.

【0050】先ず、画像から切り出された画素ブロック
の状態を、波形分析とアクティビティの閾値処理に基づ
いて判定するとともに、前記画素ブロックごとの変換係
数を、状態ごとに分類する。
First, the state of the pixel block cut out from the image is determined based on waveform analysis and activity threshold processing, and the conversion coefficient for each pixel block is classified for each state.

【0051】続いて、分類された変換係数の集合ごとに
代表的な係数の分布特性を決定する。分布特性として
は、変換係数マトリクス内の位置ごとに係数の絶対値を
累積加算して得られる係数分散マトリクスが利用でき
る。
Subsequently, a representative coefficient distribution characteristic is determined for each set of classified conversion coefficients. As the distribution characteristic, a coefficient distribution matrix obtained by cumulatively adding absolute values of coefficients for each position in the conversion coefficient matrix can be used.

【0052】以下、図8に示すフローチャートに従い、
係数分散マトリクスからマスク情報を決定する手順につ
いて説明する。
Hereinafter, according to the flow chart shown in FIG.
A procedure for determining mask information from the coefficient distribution matrix will be described.

【0053】各集合ごとの係数分散マトリクスは、分散
値の大きい順にソートされ、それぞれの分散値と係数位
置の対が図9に示すような表形式で記憶される(ステッ
プ101)。8次の2次元直交変換の場合、位置係数は
(0,0)〜(7,7)の範囲となるが、(0,0)は
直流成分であるので、これを除外して全交流係数と同数
の63個の記憶領域を用意する。記憶領域の内容はポイ
ンタによって参照することができる。
The coefficient distribution matrix for each set is sorted in descending order of the dispersion value, and each pair of the dispersion value and the coefficient position is stored in a table format as shown in FIG. 9 (step 101). In the case of the 8th-order two-dimensional orthogonal transformation, the position coefficient is in the range of (0,0) to (7,7), but since (0,0) is a DC component, this is excluded and all AC coefficients are excluded. The same number as 63 storage areas are prepared. The contents of the storage area can be referenced by a pointer.

【0054】処理の開始前に、ポインタは表の先頭、す
なわち分散マトリクス中で最大の分散値に対してセット
される。また、マスク情報には、すべての要素に対して
“0”が設定されている (ステップ102)。
Prior to the start of processing, the pointer is set to the top of the table, ie the maximum variance value in the variance matrix. Further, "0" is set for all the elements in the mask information (step 102).

【0055】図8に示されるフローチャートの中のルー
プ内では、分散の大きな係数から順に、係数位置に対応
してマスク情報に“1”を設定する操作が行われる (ス
テップ105,106)。同時に分散値の累積加算をと
り (ステップ103)、分散の総和に対する比率が、所
定の閾値を越えた時点で処理を打ち切る (ステップ10
4)。また、前記所定の閾値は、波形分析とアクティビ
ティに対して個別に設定できるものとする。
In the loop in the flowchart shown in FIG. 8, the operation of setting "1" in the mask information corresponding to the coefficient position is performed in order from the coefficient with the largest variance (steps 105 and 106). At the same time, the cumulative addition of the variance values is performed (step 103), and the process is terminated when the ratio of the variance to the total sum exceeds a predetermined threshold value (step 10).
4). Further, the predetermined threshold can be set individually for waveform analysis and activity.

【0056】図10に、DCT係数の電力集中率の分布
と、80%の電力保存率を終了条件として作成したマス
ク情報の例を示す。同図(A),(B),(C)はそれ
ぞれ異なる画像ブロックに対応した各係数の電力集中率
を示しており、下線を付した部分が80%の電力保存率
を満足する係数位置である。また、同図(a),
(b),(c)は同図(A),(B),(C)に対応し
たマスク情報であり、下線を付した係数位置のマスク情
報を“1”としたものである。但し、直流分を示す
(0,0)位置のマスク情報は常に“1”とする。
FIG. 10 shows an example of the distribution of DCT coefficient power concentration ratios and mask information created with a power storage ratio of 80% as the termination condition. (A), (B), and (C) of the figure show the power concentration rates of the respective coefficients corresponding to different image blocks, and the underlined portions indicate the coefficient positions that satisfy the power conservation rate of 80%. is there. In addition, FIG.
(B) and (c) are mask information corresponding to (A), (B), and (C) in the same figure, and the mask information of the coefficient position underlined is "1". However, the mask information at the (0,0) position indicating the DC component is always "1".

【0057】このようにして作成されたマスク情報をマ
スク辞書に登録しておくことにより、符号化時には、波
形分析結果とアクティビティの計算結果に応じて最適な
係数選択を行うマスクを選択できる。
By registering the mask information thus created in the mask dictionary, it is possible to select a mask for optimum coefficient selection according to the waveform analysis result and the activity calculation result at the time of encoding.

【0058】[0058]

【発明の効果】本発明では、画像の局所的な性質に対し
て適応的に変換係数の選択を行うので、エッジ等の存在
に起因する画質劣化を抑圧することができる。
According to the present invention, since the conversion coefficient is adaptively selected according to the local property of the image, it is possible to suppress the deterioration of the image quality due to the presence of edges and the like.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】 本発明の符号化装置の一実施例を示す構成図
である。
FIG. 1 is a configuration diagram showing an embodiment of an encoding device of the present invention.

【図2】 波形分析の説明図である。FIG. 2 is an explanatory diagram of waveform analysis.

【図3】 波形分析器の構成図である。FIG. 3 is a configuration diagram of a waveform analyzer.

【図4】 ブロック内画素値の分布とDCT係数の分布
の一例を示す説明図である。
FIG. 4 is an explanatory diagram showing an example of a distribution of pixel values within a block and a distribution of DCT coefficients.

【図5】 画素ブロックとアクティビティの関係を示す
説明図である。
FIG. 5 is an explanatory diagram showing a relationship between pixel blocks and activities.

【図6】 マスク辞書の内容の説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of contents of a mask dictionary.

【図7】 本発明における係数の選択操作を示す説明図
である。
FIG. 7 is an explanatory diagram showing a coefficient selecting operation according to the present invention.

【図8】 本発明におけるマスク情報の作成手順を示す
フローチャートである。
FIG. 8 is a flowchart showing a procedure for creating mask information according to the present invention.

【図9】 係数分散をソートした結果を示す説明図であ
る。
FIG. 9 is an explanatory diagram showing a result of sorting coefficient variances.

【図10】 係数の分布特性から決定したマスク情報の
一例を示す説明図である。
FIG. 10 is an explanatory diagram showing an example of mask information determined from coefficient distribution characteristics.

【図11】 従来の符号化装置の一例を示す構成図であ
る。
FIG. 11 is a configuration diagram showing an example of a conventional encoding device.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

100:デジタル画像信号、101:ブロック化器、1
02:画素ブロック、103:変換器、104:変換係
数、105:係数選択器、106:選択変換係数、10
7:量子化器、108:量子化係数、109:符号化
器、110:符号データ、111:伝送路、200:平
均値計算器、201:平均値、202:平均値分離器、
203:平均値分離信号、204:分散計算器、20
5:波形分析器、206:アクティビティ、207:波
形情報、208:マスク選択器、209:マスク辞書、
210:マスク情報、211:アクティビティ計算器、
310:波形比較器、311:波形辞書
100: digital image signal, 101: blocker, 1
02: pixel block, 103: converter, 104: transform coefficient, 105: coefficient selector, 106: selected transform coefficient, 10
7: Quantizer, 108: Quantization coefficient, 109: Encoder, 110: Code data, 111: Transmission line, 200: Average value calculator, 201: Average value, 202: Average value separator,
203: average value separation signal, 204: variance calculator, 20
5: waveform analyzer, 206: activity, 207: waveform information, 208: mask selector, 209: mask dictionary,
210: mask information, 211: activity calculator,
310: Waveform comparator, 311: Waveform dictionary

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 國武 節 神奈川県海老名市本郷2274番地富士ゼロツ クス株式会社海老名事業所内 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (72) Inventor Setsu Kunitake 2274 Hongo, Ebina City, Kanagawa Prefecture Fuji Zerox Co., Ltd.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 画像信号をブロック化し、直交変換を行
った後、変換係数を符号化する画像信号の符号化装置に
おいて、 前記画像信号をN×M(N,Mは正整数)の矩形領域か
らなる画素ブロックに分割する手段と、 前記画素ブロックを2次元直交変換する手段と、 前記画素ブロック内の波形を複数の代表パターンと比較
して最も類似した代表パターンの識別情報を出力する波
形分析手段と、 前記2次元直交変換する手段から得られる各変換係数の
有意・無意を示すマスク情報を複数個登録した記憶手段
と、 前記波形分析手段からの前記識別情報に基づき、前記記
憶手段よりマスク情報を選択するマスク選択手段と、 前記選択されたマスク情報を用いて変換係数の有意・無
意を判定し、無意と判定された変換係数を0とする係数
選択手段と、 前記選択後の変換係数を符号化する符号化手段とを備え
たことを特徴とする画像信号の符号化装置。
1. An image signal coding apparatus for coding a transform coefficient after blocking an image signal and performing orthogonal transformation, wherein the image signal is a rectangular region of N × M (N and M are positive integers). A means for dividing the pixel block into two-dimensional orthogonal transforms, and a waveform analysis for comparing the waveform in the pixel block with a plurality of representative patterns and outputting identification information of the most similar representative pattern. Means, storage means for registering a plurality of mask information indicating significance / insignificance of each transform coefficient obtained from the two-dimensional orthogonal transformation means, and a mask from the storage means based on the identification information from the waveform analysis means. Mask selecting means for selecting information, and coefficient selecting means for judging whether the conversion coefficient is significant or insignificant using the selected mask information and setting the conversion coefficient determined to be insignificant to 0 Encoding apparatus of the image signal, characterized in that a coding means for encoding the transform coefficients after the selection.
【請求項2】 前記波形分析手段において、前記画素ブ
ロック内の波形と前記複数の代表パターンとの比較をパ
ターンマッチングで行うことを特徴とする請求項1記載
の画像信号の符号化装置。
2. The image signal coding apparatus according to claim 1, wherein the waveform analysis means compares the waveform in the pixel block with the plurality of representative patterns by pattern matching.
【請求項3】 前記画素ブロック内のアクティビティを
計算する手段を更に備え、前記マスク選択手段は、前記
識別情報と前記アクティビティを用いて前記記憶手段よ
りマスク情報を選択することを特徴とする請求項1記載
の画像信号の符号化装置。
3. The method according to claim 1, further comprising means for calculating an activity in the pixel block, wherein the mask selecting means selects mask information from the storage means using the identification information and the activity. 1. An image signal encoding device as described in 1.
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