JPS6248437B2 - - Google Patents
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- JPS6248437B2 JPS6248437B2 JP53014867A JP1486778A JPS6248437B2 JP S6248437 B2 JPS6248437 B2 JP S6248437B2 JP 53014867 A JP53014867 A JP 53014867A JP 1486778 A JP1486778 A JP 1486778A JP S6248437 B2 JPS6248437 B2 JP S6248437B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
- H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
- H04N19/134—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
- H04N19/154—Measured or subjectively estimated visual quality after decoding, e.g. measurement of distortion
-
- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
- H04N19/60—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using transform coding
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
- Facsimile Image Signal Circuits (AREA)
- Transmission Systems Not Characterized By The Medium Used For Transmission (AREA)
- Testing, Inspecting, Measuring Of Stereoscopic Televisions And Televisions (AREA)
- Image Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、一般に２次元の副画像のユニタリ直
交変換によつて得られる係数を量子化することに
より画像の適応的符号化変換を行なう方法に関す
るものである。 ユニタリ直交変換による画像の符号化変換方法
は、たとえば、IEEE通信会報（IEEE
Transactions on Communication）、第19巻、No.
１、1971年２月、50〜60ページにおいて公知であ
る。一例として、フーリエ変換、アダマール変
換、およびカルーネン・レーベ変換が説明されて
いる。これらのユニタリ直交変換の場合、得られ
る係数の数は画素の数に一致している。 画像の伝送あるいは記憶のためには、最小の可
能なデータでできるだけ正確に画像を表わすこ
と、すなわち画像に存在する冗長性を大いに排除
することが望まれる。このようなデータ圧縮は、
非直線特性を有する量子化器で係数を量子化する
ことによつて達成される。値の量子化は、原理的
にはアナログ・デジタル変換において知られてい
る。このアナログ・デジタル変換では、所定の量
子化幅に等しいアナログ値の所定の範囲に、ある
所定のコードワードが割り当てられる。非直線量
子化はたとえば“IEEE会報（Proceedings of
the IEEE）”1972年７月、809〜820ページに開示
されており、この場合、アナログ値がある所定の
確率分布をとる。各アナログ値には、ある特定の
最大数の量子化レベルが割当てられ、この数は実
際のアナログ値の分布に依存して種々のアナログ
値に対し異ならせることができる。この場合、画
像の伝送あるいは記憶に際し、係数の列において
画像再生にかなり寄与するエネルギーを有する次
数の低い係数を多数のビツトを以つて従つてより
正確に伝送あるいは記憶し、一方、係数の列にお
いて画像再生への寄与が一般にわずかである次数
の大きな係数を相応的に少数のビツトを以つて表
わしている。 係数に割当てられた量子化レベルの個数、従つ
て符号化された係数のワード長を画像内容によつ
て制御する方法は、IEEE通信会報（IEEE
Transactions on Communication）、1975年７
月、785〜786ページに記載されている。この場
合、副画像の変換により得た係数に、係数の列に
依存する重みを乗算し、その積を加算（累算）し
て、いわゆるアクテイビテイ度（activity
index）を得る。このアクテイビテイ度に従つ
て、関連する副画像に対し多数の異なる量子化特
性を選択し、少数のデイテールを有する副画像を
伝送および記憶するために少ないビツトが用いら
れ、多くの細密デイテールを有する副画像を伝送
および記憶するためには多くのビツトが用いられ
るようになつている。しかし、この従来技術によ
る方法には、重要な欠点がある。例えば、重み≠
１に対するアクテイビテイ度の計算を行なうのに
各画素に対し乗算および加算を必要とし、このた
めこれに要する時間が長くなるということであ
る。 本発明の目的は、安価で簡単な、画像の最適符
号化を可能にする適応的方法を提供することにあ
る。 本発明の画像信号の適応的符号化変換方法は、
ユニタリ直交変換により画像信号を変換して、画
像エネルギーを表わす複数個の係数値信号を副画
像の列で得、これら係数値信号を複数の類に類別
し、各類を独自の固定しきい値信号値と関連させ
る工程と、各係数値信号を関連のしきい値信号値
と比較し、前記の各類において関連のしきい値信
号値を越える係数値信号の個数を計数する工程
と、前記の各類における係数値信号が関連のしき
い値信号値を越える個数の組合せにより、各係数
値信号に与えられる量子化レベルの個数および範
囲を決定するように、前記の係数値信号を量子化
する工程とを具えることを特徴とする。 係数値信号を一定のしきい値と比較し、係数列
の各類における比較結果を計数することによつ
て、非常に安価に且つ信頼的に係数列の各類にお
けるアクテイビテイ度を確かめることができる。
一般にアクテイビテイ度が高い係数列の類の係数
値信号を符号化するのに用いられるコードワード
のビツト数は、この係数列の類のアクテイビテイ
度が低い場合のビツト数よりも多い。従つて、ア
クテイビテイ度が異なる画像は異なるビツト数で
符号化される。 係数列の各類と関連するしきい値は、多数の画
像を基に計算した係数列の類の係数の標準偏差と
するのが有効である。すなわち、たとえばＸ線画
像のような所定の種類の画像のみを伝送あるいは
記憶させる必要がある場合には、標準偏差がそれ
ぞれの異なる画像に対し極めて類似しており、従
つて、冗長性の減少を著しく阻害することなく、
符号化されるべきすべての画像に対し同一の固定
のしきい値を選択することができる。 固定のしきい値を越える値の係数の個数が異な
る場合、それぞれに対し異なる量子化特性を用い
ることができる。しかし、実際的な要求の大半に
対しては、係数列の種類の中で、関連するしきい
値を越える係数の個数が当該係数列の類に含まれ
るすべての係数の個数の半分よりも多いか少ない
かによつて、量子化に際しての幅の大きさおよび
個数の双方またはいずれか一方を変えれば十分で
ある。この場合、係数列のどの類で画像が特に高
アクテイビテイ度を有するか、すなわち高コント
ラストを有するデイテールを含むかという事実は
大いに考慮されており、画像の正確な伝送および
再生を可能な限り最小の冗長性で行なうことがで
きる。 また本発明による画像信号の適応的符号化変換
装置は、副画像信号を受け、これら副画像信号か
ら係数値信号の列を生ぜしめるように接続され、
これら係数値信号を複数個の類に類別するユニタ
リ直交変換手段と、複数個のしきい値信号値を記
憶し、これらしきい値信号値を生ぜしめ、係数値
信号の各列にしきい値信号を関連させる第１メモ
リ手段と、前記のユニタリ直交変換手段から係数
値信号を、前記の第１メモリ手段から関連のしき
い値信号値をそれぞれ受けるように接続され、係
数値信号が関連のしきい値信号値を越える度に基
準信号を生じる比較手段と、各類において係数値
信号から生ぜしめられた基準信号の個数を計数
し、この計数値が各類に対し所定の値を越える度
にアクテイビテイ信号を生じるように接続された
第１カウンタ手段と、各類に関連するアクテイビ
テイ信号を受けて記憶するように接続された第２
メモリ手段と、副画像信号から生ぜしめられた前
記のアクテイビテイ信号を受けてこれら信号を論
理的に組合せ、これら信号の論理的な組合せから
量子化器手段制御信号を生ぜしめ、これら量子化
器手段制御信号を記憶するように接続した論理手
段と、副画像信号から生ぜしめた係数値信号を関
連の量子化器手段制御信号と一緒に受け、量子化
器手段制御信号によつて決定された量子化特性に
応じて係数値信号を量子化する量子化器手段とを
具えていることを特徴とする。 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。 第１図は、２つの量子化特性ａおよびｂを示
す。これらの特性は、Ｘの値に対してどのような
出力値Ｙが得られるかを示している。Ｘの小さな
値に対しては、開始値Ｙは０に等しい。ある所定
の値X1から大きなところで、量子化特性ａに対
して開始値Y1が得られる。一般的には、ＸiＸ
＜Ｘi+1のすべての値に対して出力値Ｙiが得られ
る。Ｘの順次の値間の範囲（量子化の幅）の大き
さは、Ｘの値が増加するに従つて、増大する。量
子化特性ａに対しては、第１図は６個の異なるレ
ベルを示し、このレベルは負範囲においても同じ
ように連続する。 全画像の副画像への分割およびこれら副画像
の、係数への変換については、“IEEE会報
（Proceedings of the IEEE）”1972年７月、811
〜812ページおよび第４図にすでに説明されてい
る内容を参照しうる。 係数を検査して、係数列の所定の類における係
数のすべてが極めて小さいということが分つた場
合には、対応する副画像は細密なデイテールを呈
しない。従つて、係数の正確な値は画像の再生に
対してはそれほど重要ではなく、これら係数をか
なり大ざつぱに、例えば正および負の方向におけ
る４つの量子化レベルでのみ量子化することがで
きる。しかし、この場合一般に他の量子化特性、
例えば量子化特性ｂを用いるのが有効である。 本発明方法の動作を理解しやすくするために、
一例として、係数の列を３つの類（class）K1，
K2，K3に分けて固定的に配列する。類K1は低次
数の係数を有し、K2は中間の次数の係数を有
し、K3は高次数の係数を有している。明細書の
「図面の簡単な説明」の欄の前に掲げた表につい
て説明する。この表は、16×16個の画素の副画像
を変換することにより得られた256個の係数と関
連するものである。係数列の３つの類K1，K2，
K3における係数の個数は一定であり、各類の係
数の個数は互いに異なつている（それぞれ７、
24、255個）。 各係数列の類に含まれる係数のうち、しきい値
を越える係数の個数を計数する。係数列の類の係
数の全個数の半分がしきい値を越えた場合、この
係数列の類をアクテイビテイ度が高い類と言う。
しきい値を越える係数の個数が係数の全個数の半
分よりも少ないと、係数列のこの類をアクテイビ
テイ度が低い類と言う。 １つの全副画像に対する係数列のうち、アクテ
イビテイ度の高い類とアクテイビテイ度の低い類
との種々の組合せに応じて副画像を以下のように
４つの異なる組、、およびに分類する。 ＊ 係数列の類K1のアクテイビテイ度が高く、
係数列の類K2およびK3のうち少くとも一方の
類のアクテイビテイ度が高い場合、副画像は組
に属する。 ＊ 係数列の類K1のアクテイビテイ度が低く、
係数列の類K2およびK3のうち少くとも一方の
類のアクテイビテイ度が高い場合、副画像は組
に属する。 ＊ 係数列の類K1のアクテイビテイ度が高く、
係数列の類K2およびK3の双方のアクテイビテ
イ度が低い場合、副画像は組に属する。 ＊ 係数列の３つの類K1，K2およびK3のすべて
のアクテイビテイ度が低い場合、副画像は組
に属する。 係数列の各類が２つの状態をとる３つの類で更
に他の組を規定することができること容易に理解
しうるであろう。この場合は、他の或いはより良
好なデータ圧縮を必要とする際に望ましいことで
ある。 一般的には、上述したように規定した組を用い
て量子化器の特性を制御することができる。一般
にこの制御は、係数列のある特定の類のアクテイ
ビテイ度が高い場合に、このアクテイビテイ度が
低い場合に比べて多いビツトが係数列のこの類に
おける係数に割り当てられるように行なうことが
できる。 いずれの量子化特性を用いたかという情報はま
た画像再生に必要であり、従つて一般に伝送され
あるいは蓄積される量子化器のコードワードの列
を適切に割り当てうるようにする。この情報は、
少数のビツトを以つて、例えば副画像が４つの組
に分類される場合には２ビツトを以つて副画像に
対するコードワードの開始時に容易に押入しう
る。 量子化器を適応的に制御する回路のブロツク線
図を第２図に示すが、この回路は変換装置１
（TR）を具えている。この変換装置では、画像の
副画像をユニタリ直交変換により順次に係数に変
換し、その出力端子にこれら副画像の係数を順次
にマルチデジツトのコードワードとして一定の順
序で発生させる。これらコードワードは、第２図
に２本の線で簡単に示す複数本の並列リード線を
経て、比較器２（CP）に、さらには副画像の係
数を記憶する記憶装置９（Ｍ）に供給される。そ
れぞれの新しいコードワードに対し、変換装置１
はリード線CPにクロツク信号を供給する。この
クロツク信号は、記憶装置９におけるコードワー
ドの転送を制御し且つカウンタ１１（Ｃ）の計数
位置を１位置ずつ移動させる。このカウンタ１１
は、計数位置の数が１つの副画像に含まれている
画素の数、したがつて係数の数に等しいサイクリ
ツク・カウンタである。カウンタ１１にはデコー
ダ１２（Dec）が接続されておりこのデコーダ
は、変換装置１により供給される係数の新たな類
が開始する計数位置をすべて復号する。簡単のた
めに、係数は連続して順次に発生するものとす
る。係数が連続して順次に発生しない場合には、
デコーダ１２は、係数の類の変更が行われる各計
数位置を係数の各類に対する個別の出力端におい
てそれぞれ有効に復号しなければならない。しか
し第２図に示す回路に対しては、デコーダ１２
は、係数列におけるそれぞれの完全な類の間で出
力端１３に信号を発生するものとする。 さらにデコーダ１２は、しきい値が前の係数列
の類のしきい値とは異なる新しい係数列の類が開
始するカウンタの計数位置をすべて復号し、これ
ら各カウンタ計数位置に対し出力端１４に係数列
の類切換り信号SCを生ぜしめる。この信号は、
しきい値記憶装置３のアドレスをその都度１位置
だけ進める。このしきい値記憶装置３は、係数列
の係数のしきい値、すなわちたとえばＸ線像のよ
うにかなり多数の同様の画像を基に計算した係数
の平均値を有している。これらのしきい値は比較
器２の一方の入力端に順次に供給され、他方同時
に、走査された副画像の対応する係数列の係数が
比較器２の他方の入力端に供給される。これは、
各副画像に対し循環的に繰り返される。従つて、
しきい値記憶装置３を、開始時に１度で情報が入
れられる循環型シフトレジスタとするか、あるい
はサイクリツク・カウンタによつてアドレスが生
ぜしめられる読み取り専用メモリとすることがで
きる。 しきい値記憶装置３の出力端を比較器２の一方
の入力端に接続する代りに、この出力端を、２本
の破線で示すように、除算器（Div）よりなる正
規化装置１５に接続することができる。この除算
器は、変換装置１により供給された係数を記憶装
置３により供給された正規化値により除算して、
これらの係数が比較器２および副画像記憶装置９
に供給される前に、これら係数を正規化する。 従つて、比較器２は、係数をしきい値と比較す
るか、あるいは正規化された係数を値１と比較
し、係数値が基準値（しきい値あるいは値１）を
越えると、比較器２はカウンタ４を１位置だけ進
める信号を生じる。 このカウンタ４にはデコーダ５が接続されてお
り、このデコーダはカウンタ４の係数位置が係数
列の関連の類における係数の個数の半分に一致す
る場合に記憶装置６に信号を供給する。係数列の
それぞれの類における係数の個数は互いに異なる
為、デコーダ５は、デコーダ１２の信号によつ
て、係数列における関連の類に相当するカウンタ
位置に切換えられなければならない。さらに、係
数列の各類の終りに、カウンタ４を開始位置にリ
セツトしなければならず、記憶装置６を次の記憶
位置に切換えなければならない。記憶装置６が簡
単なシフトレジスタである場合には、係数列の各
類の切換えの際に、シフトクロツクパルスを記憶
装置６に供給する。 副画像のすべての係数が比較された当該副画像
の終りには、記憶装置６はこの副画像が係数列の
どの類で高いアクテイビテイ度を有したかという
情報を有する。処理回路７（PC）は、係数列の
各類のアクテイビテイ度が高いか低いかを表わす
記憶装置６におけるアクテイビテイ信号の組合せ
から前述した４つの組、、およびの１つ
を指示し量子化器１０（Ｑ）を制御する制御信号
を発生する。副画像の終りに、デコーダ１２が
“画像終了”PE信号を処理回路７あるいは記憶装
置８に供給する。その結果、制御信号が記憶装置
８に供給され、この制御信号は次の副画像の間に
量子化器１０を制御するために利用できる。 係数あるいは正規化された係数は比較器２に供
給されるだけではなく、副画像記憶装置９にも供
給される。この副画像記憶装置は、１つの副画像
のすべての係数に対する容量を有している。この
記憶装置９は、複数個の係数に対するシフトレジ
スタとするのが効果的である。副画像の終りに、
処理回路７が量子化器１０のための制御信号を記
憶装置８に供給した後、記憶装置９から量子化器
１０への係数の供給が開始し、同時に変換器１あ
るいは記憶装置３から比較器２および記憶装置９
への次の副画像の係数の供給が開始される。従つ
て、量子化器１０の出力端に生じるコードワード
は、これに対応する副画像の係数が変換器１から
生じた時に比べて１副画像分遅延される。 さらに、係数列の類切換り信号SCを、場合に
よつては画像終了信号PEも、また処理回路７か
らの制御信号を受ける記憶装置８は、副画像が属
する前記の組、、およびのいずれかに依
存して各係数に関数のビツト数が割当てられるよ
うに量子化器１０を制御する。 第３ａ図は、処理回路７の構成の一例を示す。
記憶装置６は、処理回路７に接続された３つの記
憶位置K1，K2，K3に係数列の３つの異なる類の
アクテイビテイ度を表わすアクテイビテイ信号を
記憶しているものとする。係数列のこれら類の個
数およびこれら類より成る組〜の個数は、前
述した例と一致させている。中央の次数の係数の
類および高次の係数の類に対するそれぞれのアク
テイビテイ信号K2およびK3は、ORゲート２０に
おいて組合わされる。係数列の類K1が高アクテ
イビテイ度を有し、類K2およびK3の少くとも一
方が高アクテイビテイ度を有する場合にはAND
ゲート２１が出力信号“１”を発生する。この状
態が前記の組に相当する。同様に、ANDゲー
ト２２は、係数列の類K1が低アクテイビテイ度
を有し、類K2およびK3の少くとも一方が高アク
テイビテイ度を有する場合に出力信号“１”を生
じる。この状態が前記の組に相当する。 ANDゲート２３は、係数列の類K1が高アクテ
イビテイ度を有し、類K2およびK3の双方が低ア
クテイビテイ度を有する場合に出力信号“１”を
生じる。この状態が前記の組に相当する。同様
にANDゲート２４は、係数列の類K1，K2および
K3のすべてが低アクテイビテイ度を有する場合
に出力信号“１”を生じる。この状態が前記の組
に相当する。副画像の終了時に“画像終了”信
号PEが現われると、ANDゲート２１〜２４から
生じる信号が記憶装置８内に位置する関連のＤ形
フリツプフロツプ２６〜２９に伝達され、これら
フリツプフロツプの出力により前述した信号と相
俟つて量子化器１０を制御する。 第３ｂ図は、第３ａ図に示す部分の変形例を示
す。“画像終了”信号PEで、低次の係数の類のア
クテイビテイ信号がＤ形フリツプフロツプ３１に
直接供給され、他の類のアクテイビテイ信号K2
およびK3がORゲート３０を経て他のＤ形フリツ
プフロツプ３２に供給される。係数列の類切換り
信号はカウンタ３３に供給され、このカウンタは
新しい係数列の類が供給される度に１計数位置だ
け進む。Ｄ形フリツプフロツプ３１および３２と
カウンタ３３との出力は、量子化特性を決定する
信号が記憶されている記憶装置３４のアドレス入
力を制御する。係数列の３つの類におけるアクテ
イビテイ信号K1，K2，K3、従つてＤ形フリツプ
フロツプ３１および３２の出力信号に応じ且つカ
ウンタ３３の循環に応じて、４つの異なるアドレ
ス群のうちの１つのアドレス群を循環させ、これ
により量子化器１０のための対応する制御信号が
記憶されている４つの記憶素子群のうちの１つの
記憶素子群を駆動する。 演算処理装置および記憶装置は、対応してプロ
グラミングした万能デジタル計算機、特に命令記
憶装置を固定的にプログラムしたマイクロプロセ
ツサを以つて部分的にあるいは全体的に構成する
ことができ、このようにすることにより構成が極
めて簡単で価格が廉価となる。 【表】
交変換によつて得られる係数を量子化することに
より画像の適応的符号化変換を行なう方法に関す
るものである。 ユニタリ直交変換による画像の符号化変換方法
は、たとえば、IEEE通信会報（IEEE
Transactions on Communication）、第19巻、No.
１、1971年２月、50〜60ページにおいて公知であ
る。一例として、フーリエ変換、アダマール変
換、およびカルーネン・レーベ変換が説明されて
いる。これらのユニタリ直交変換の場合、得られ
る係数の数は画素の数に一致している。 画像の伝送あるいは記憶のためには、最小の可
能なデータでできるだけ正確に画像を表わすこ
と、すなわち画像に存在する冗長性を大いに排除
することが望まれる。このようなデータ圧縮は、
非直線特性を有する量子化器で係数を量子化する
ことによつて達成される。値の量子化は、原理的
にはアナログ・デジタル変換において知られてい
る。このアナログ・デジタル変換では、所定の量
子化幅に等しいアナログ値の所定の範囲に、ある
所定のコードワードが割り当てられる。非直線量
子化はたとえば“IEEE会報（Proceedings of
the IEEE）”1972年７月、809〜820ページに開示
されており、この場合、アナログ値がある所定の
確率分布をとる。各アナログ値には、ある特定の
最大数の量子化レベルが割当てられ、この数は実
際のアナログ値の分布に依存して種々のアナログ
値に対し異ならせることができる。この場合、画
像の伝送あるいは記憶に際し、係数の列において
画像再生にかなり寄与するエネルギーを有する次
数の低い係数を多数のビツトを以つて従つてより
正確に伝送あるいは記憶し、一方、係数の列にお
いて画像再生への寄与が一般にわずかである次数
の大きな係数を相応的に少数のビツトを以つて表
わしている。 係数に割当てられた量子化レベルの個数、従つ
て符号化された係数のワード長を画像内容によつ
て制御する方法は、IEEE通信会報（IEEE
Transactions on Communication）、1975年７
月、785〜786ページに記載されている。この場
合、副画像の変換により得た係数に、係数の列に
依存する重みを乗算し、その積を加算（累算）し
て、いわゆるアクテイビテイ度（activity
index）を得る。このアクテイビテイ度に従つ
て、関連する副画像に対し多数の異なる量子化特
性を選択し、少数のデイテールを有する副画像を
伝送および記憶するために少ないビツトが用いら
れ、多くの細密デイテールを有する副画像を伝送
および記憶するためには多くのビツトが用いられ
るようになつている。しかし、この従来技術によ
る方法には、重要な欠点がある。例えば、重み≠
１に対するアクテイビテイ度の計算を行なうのに
各画素に対し乗算および加算を必要とし、このた
めこれに要する時間が長くなるということであ
る。 本発明の目的は、安価で簡単な、画像の最適符
号化を可能にする適応的方法を提供することにあ
る。 本発明の画像信号の適応的符号化変換方法は、
ユニタリ直交変換により画像信号を変換して、画
像エネルギーを表わす複数個の係数値信号を副画
像の列で得、これら係数値信号を複数の類に類別
し、各類を独自の固定しきい値信号値と関連させ
る工程と、各係数値信号を関連のしきい値信号値
と比較し、前記の各類において関連のしきい値信
号値を越える係数値信号の個数を計数する工程
と、前記の各類における係数値信号が関連のしき
い値信号値を越える個数の組合せにより、各係数
値信号に与えられる量子化レベルの個数および範
囲を決定するように、前記の係数値信号を量子化
する工程とを具えることを特徴とする。 係数値信号を一定のしきい値と比較し、係数列
の各類における比較結果を計数することによつ
て、非常に安価に且つ信頼的に係数列の各類にお
けるアクテイビテイ度を確かめることができる。
一般にアクテイビテイ度が高い係数列の類の係数
値信号を符号化するのに用いられるコードワード
のビツト数は、この係数列の類のアクテイビテイ
度が低い場合のビツト数よりも多い。従つて、ア
クテイビテイ度が異なる画像は異なるビツト数で
符号化される。 係数列の各類と関連するしきい値は、多数の画
像を基に計算した係数列の類の係数の標準偏差と
するのが有効である。すなわち、たとえばＸ線画
像のような所定の種類の画像のみを伝送あるいは
記憶させる必要がある場合には、標準偏差がそれ
ぞれの異なる画像に対し極めて類似しており、従
つて、冗長性の減少を著しく阻害することなく、
符号化されるべきすべての画像に対し同一の固定
のしきい値を選択することができる。 固定のしきい値を越える値の係数の個数が異な
る場合、それぞれに対し異なる量子化特性を用い
ることができる。しかし、実際的な要求の大半に
対しては、係数列の種類の中で、関連するしきい
値を越える係数の個数が当該係数列の類に含まれ
るすべての係数の個数の半分よりも多いか少ない
かによつて、量子化に際しての幅の大きさおよび
個数の双方またはいずれか一方を変えれば十分で
ある。この場合、係数列のどの類で画像が特に高
アクテイビテイ度を有するか、すなわち高コント
ラストを有するデイテールを含むかという事実は
大いに考慮されており、画像の正確な伝送および
再生を可能な限り最小の冗長性で行なうことがで
きる。 また本発明による画像信号の適応的符号化変換
装置は、副画像信号を受け、これら副画像信号か
ら係数値信号の列を生ぜしめるように接続され、
これら係数値信号を複数個の類に類別するユニタ
リ直交変換手段と、複数個のしきい値信号値を記
憶し、これらしきい値信号値を生ぜしめ、係数値
信号の各列にしきい値信号を関連させる第１メモ
リ手段と、前記のユニタリ直交変換手段から係数
値信号を、前記の第１メモリ手段から関連のしき
い値信号値をそれぞれ受けるように接続され、係
数値信号が関連のしきい値信号値を越える度に基
準信号を生じる比較手段と、各類において係数値
信号から生ぜしめられた基準信号の個数を計数
し、この計数値が各類に対し所定の値を越える度
にアクテイビテイ信号を生じるように接続された
第１カウンタ手段と、各類に関連するアクテイビ
テイ信号を受けて記憶するように接続された第２
メモリ手段と、副画像信号から生ぜしめられた前
記のアクテイビテイ信号を受けてこれら信号を論
理的に組合せ、これら信号の論理的な組合せから
量子化器手段制御信号を生ぜしめ、これら量子化
器手段制御信号を記憶するように接続した論理手
段と、副画像信号から生ぜしめた係数値信号を関
連の量子化器手段制御信号と一緒に受け、量子化
器手段制御信号によつて決定された量子化特性に
応じて係数値信号を量子化する量子化器手段とを
具えていることを特徴とする。 以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に
説明する。 第１図は、２つの量子化特性ａおよびｂを示
す。これらの特性は、Ｘの値に対してどのような
出力値Ｙが得られるかを示している。Ｘの小さな
値に対しては、開始値Ｙは０に等しい。ある所定
の値X1から大きなところで、量子化特性ａに対
して開始値Y1が得られる。一般的には、ＸiＸ
＜Ｘi+1のすべての値に対して出力値Ｙiが得られ
る。Ｘの順次の値間の範囲（量子化の幅）の大き
さは、Ｘの値が増加するに従つて、増大する。量
子化特性ａに対しては、第１図は６個の異なるレ
ベルを示し、このレベルは負範囲においても同じ
ように連続する。 全画像の副画像への分割およびこれら副画像
の、係数への変換については、“IEEE会報
（Proceedings of the IEEE）”1972年７月、811
〜812ページおよび第４図にすでに説明されてい
る内容を参照しうる。 係数を検査して、係数列の所定の類における係
数のすべてが極めて小さいということが分つた場
合には、対応する副画像は細密なデイテールを呈
しない。従つて、係数の正確な値は画像の再生に
対してはそれほど重要ではなく、これら係数をか
なり大ざつぱに、例えば正および負の方向におけ
る４つの量子化レベルでのみ量子化することがで
きる。しかし、この場合一般に他の量子化特性、
例えば量子化特性ｂを用いるのが有効である。 本発明方法の動作を理解しやすくするために、
一例として、係数の列を３つの類（class）K1，
K2，K3に分けて固定的に配列する。類K1は低次
数の係数を有し、K2は中間の次数の係数を有
し、K3は高次数の係数を有している。明細書の
「図面の簡単な説明」の欄の前に掲げた表につい
て説明する。この表は、16×16個の画素の副画像
を変換することにより得られた256個の係数と関
連するものである。係数列の３つの類K1，K2，
K3における係数の個数は一定であり、各類の係
数の個数は互いに異なつている（それぞれ７、
24、255個）。 各係数列の類に含まれる係数のうち、しきい値
を越える係数の個数を計数する。係数列の類の係
数の全個数の半分がしきい値を越えた場合、この
係数列の類をアクテイビテイ度が高い類と言う。
しきい値を越える係数の個数が係数の全個数の半
分よりも少ないと、係数列のこの類をアクテイビ
テイ度が低い類と言う。 １つの全副画像に対する係数列のうち、アクテ
イビテイ度の高い類とアクテイビテイ度の低い類
との種々の組合せに応じて副画像を以下のように
４つの異なる組、、およびに分類する。 ＊ 係数列の類K1のアクテイビテイ度が高く、
係数列の類K2およびK3のうち少くとも一方の
類のアクテイビテイ度が高い場合、副画像は組
に属する。 ＊ 係数列の類K1のアクテイビテイ度が低く、
係数列の類K2およびK3のうち少くとも一方の
類のアクテイビテイ度が高い場合、副画像は組
に属する。 ＊ 係数列の類K1のアクテイビテイ度が高く、
係数列の類K2およびK3の双方のアクテイビテ
イ度が低い場合、副画像は組に属する。 ＊ 係数列の３つの類K1，K2およびK3のすべて
のアクテイビテイ度が低い場合、副画像は組
に属する。 係数列の各類が２つの状態をとる３つの類で更
に他の組を規定することができること容易に理解
しうるであろう。この場合は、他の或いはより良
好なデータ圧縮を必要とする際に望ましいことで
ある。 一般的には、上述したように規定した組を用い
て量子化器の特性を制御することができる。一般
にこの制御は、係数列のある特定の類のアクテイ
ビテイ度が高い場合に、このアクテイビテイ度が
低い場合に比べて多いビツトが係数列のこの類に
おける係数に割り当てられるように行なうことが
できる。 いずれの量子化特性を用いたかという情報はま
た画像再生に必要であり、従つて一般に伝送され
あるいは蓄積される量子化器のコードワードの列
を適切に割り当てうるようにする。この情報は、
少数のビツトを以つて、例えば副画像が４つの組
に分類される場合には２ビツトを以つて副画像に
対するコードワードの開始時に容易に押入しう
る。 量子化器を適応的に制御する回路のブロツク線
図を第２図に示すが、この回路は変換装置１
（TR）を具えている。この変換装置では、画像の
副画像をユニタリ直交変換により順次に係数に変
換し、その出力端子にこれら副画像の係数を順次
にマルチデジツトのコードワードとして一定の順
序で発生させる。これらコードワードは、第２図
に２本の線で簡単に示す複数本の並列リード線を
経て、比較器２（CP）に、さらには副画像の係
数を記憶する記憶装置９（Ｍ）に供給される。そ
れぞれの新しいコードワードに対し、変換装置１
はリード線CPにクロツク信号を供給する。この
クロツク信号は、記憶装置９におけるコードワー
ドの転送を制御し且つカウンタ１１（Ｃ）の計数
位置を１位置ずつ移動させる。このカウンタ１１
は、計数位置の数が１つの副画像に含まれている
画素の数、したがつて係数の数に等しいサイクリ
ツク・カウンタである。カウンタ１１にはデコー
ダ１２（Dec）が接続されておりこのデコーダ
は、変換装置１により供給される係数の新たな類
が開始する計数位置をすべて復号する。簡単のた
めに、係数は連続して順次に発生するものとす
る。係数が連続して順次に発生しない場合には、
デコーダ１２は、係数の類の変更が行われる各計
数位置を係数の各類に対する個別の出力端におい
てそれぞれ有効に復号しなければならない。しか
し第２図に示す回路に対しては、デコーダ１２
は、係数列におけるそれぞれの完全な類の間で出
力端１３に信号を発生するものとする。 さらにデコーダ１２は、しきい値が前の係数列
の類のしきい値とは異なる新しい係数列の類が開
始するカウンタの計数位置をすべて復号し、これ
ら各カウンタ計数位置に対し出力端１４に係数列
の類切換り信号SCを生ぜしめる。この信号は、
しきい値記憶装置３のアドレスをその都度１位置
だけ進める。このしきい値記憶装置３は、係数列
の係数のしきい値、すなわちたとえばＸ線像のよ
うにかなり多数の同様の画像を基に計算した係数
の平均値を有している。これらのしきい値は比較
器２の一方の入力端に順次に供給され、他方同時
に、走査された副画像の対応する係数列の係数が
比較器２の他方の入力端に供給される。これは、
各副画像に対し循環的に繰り返される。従つて、
しきい値記憶装置３を、開始時に１度で情報が入
れられる循環型シフトレジスタとするか、あるい
はサイクリツク・カウンタによつてアドレスが生
ぜしめられる読み取り専用メモリとすることがで
きる。 しきい値記憶装置３の出力端を比較器２の一方
の入力端に接続する代りに、この出力端を、２本
の破線で示すように、除算器（Div）よりなる正
規化装置１５に接続することができる。この除算
器は、変換装置１により供給された係数を記憶装
置３により供給された正規化値により除算して、
これらの係数が比較器２および副画像記憶装置９
に供給される前に、これら係数を正規化する。 従つて、比較器２は、係数をしきい値と比較す
るか、あるいは正規化された係数を値１と比較
し、係数値が基準値（しきい値あるいは値１）を
越えると、比較器２はカウンタ４を１位置だけ進
める信号を生じる。 このカウンタ４にはデコーダ５が接続されてお
り、このデコーダはカウンタ４の係数位置が係数
列の関連の類における係数の個数の半分に一致す
る場合に記憶装置６に信号を供給する。係数列の
それぞれの類における係数の個数は互いに異なる
為、デコーダ５は、デコーダ１２の信号によつ
て、係数列における関連の類に相当するカウンタ
位置に切換えられなければならない。さらに、係
数列の各類の終りに、カウンタ４を開始位置にリ
セツトしなければならず、記憶装置６を次の記憶
位置に切換えなければならない。記憶装置６が簡
単なシフトレジスタである場合には、係数列の各
類の切換えの際に、シフトクロツクパルスを記憶
装置６に供給する。 副画像のすべての係数が比較された当該副画像
の終りには、記憶装置６はこの副画像が係数列の
どの類で高いアクテイビテイ度を有したかという
情報を有する。処理回路７（PC）は、係数列の
各類のアクテイビテイ度が高いか低いかを表わす
記憶装置６におけるアクテイビテイ信号の組合せ
から前述した４つの組、、およびの１つ
を指示し量子化器１０（Ｑ）を制御する制御信号
を発生する。副画像の終りに、デコーダ１２が
“画像終了”PE信号を処理回路７あるいは記憶装
置８に供給する。その結果、制御信号が記憶装置
８に供給され、この制御信号は次の副画像の間に
量子化器１０を制御するために利用できる。 係数あるいは正規化された係数は比較器２に供
給されるだけではなく、副画像記憶装置９にも供
給される。この副画像記憶装置は、１つの副画像
のすべての係数に対する容量を有している。この
記憶装置９は、複数個の係数に対するシフトレジ
スタとするのが効果的である。副画像の終りに、
処理回路７が量子化器１０のための制御信号を記
憶装置８に供給した後、記憶装置９から量子化器
１０への係数の供給が開始し、同時に変換器１あ
るいは記憶装置３から比較器２および記憶装置９
への次の副画像の係数の供給が開始される。従つ
て、量子化器１０の出力端に生じるコードワード
は、これに対応する副画像の係数が変換器１から
生じた時に比べて１副画像分遅延される。 さらに、係数列の類切換り信号SCを、場合に
よつては画像終了信号PEも、また処理回路７か
らの制御信号を受ける記憶装置８は、副画像が属
する前記の組、、およびのいずれかに依
存して各係数に関数のビツト数が割当てられるよ
うに量子化器１０を制御する。 第３ａ図は、処理回路７の構成の一例を示す。
記憶装置６は、処理回路７に接続された３つの記
憶位置K1，K2，K3に係数列の３つの異なる類の
アクテイビテイ度を表わすアクテイビテイ信号を
記憶しているものとする。係数列のこれら類の個
数およびこれら類より成る組〜の個数は、前
述した例と一致させている。中央の次数の係数の
類および高次の係数の類に対するそれぞれのアク
テイビテイ信号K2およびK3は、ORゲート２０に
おいて組合わされる。係数列の類K1が高アクテ
イビテイ度を有し、類K2およびK3の少くとも一
方が高アクテイビテイ度を有する場合にはAND
ゲート２１が出力信号“１”を発生する。この状
態が前記の組に相当する。同様に、ANDゲー
ト２２は、係数列の類K1が低アクテイビテイ度
を有し、類K2およびK3の少くとも一方が高アク
テイビテイ度を有する場合に出力信号“１”を生
じる。この状態が前記の組に相当する。 ANDゲート２３は、係数列の類K1が高アクテ
イビテイ度を有し、類K2およびK3の双方が低ア
クテイビテイ度を有する場合に出力信号“１”を
生じる。この状態が前記の組に相当する。同様
にANDゲート２４は、係数列の類K1，K2および
K3のすべてが低アクテイビテイ度を有する場合
に出力信号“１”を生じる。この状態が前記の組
に相当する。副画像の終了時に“画像終了”信
号PEが現われると、ANDゲート２１〜２４から
生じる信号が記憶装置８内に位置する関連のＤ形
フリツプフロツプ２６〜２９に伝達され、これら
フリツプフロツプの出力により前述した信号と相
俟つて量子化器１０を制御する。 第３ｂ図は、第３ａ図に示す部分の変形例を示
す。“画像終了”信号PEで、低次の係数の類のア
クテイビテイ信号がＤ形フリツプフロツプ３１に
直接供給され、他の類のアクテイビテイ信号K2
およびK3がORゲート３０を経て他のＤ形フリツ
プフロツプ３２に供給される。係数列の類切換り
信号はカウンタ３３に供給され、このカウンタは
新しい係数列の類が供給される度に１計数位置だ
け進む。Ｄ形フリツプフロツプ３１および３２と
カウンタ３３との出力は、量子化特性を決定する
信号が記憶されている記憶装置３４のアドレス入
力を制御する。係数列の３つの類におけるアクテ
イビテイ信号K1，K2，K3、従つてＤ形フリツプ
フロツプ３１および３２の出力信号に応じ且つカ
ウンタ３３の循環に応じて、４つの異なるアドレ
ス群のうちの１つのアドレス群を循環させ、これ
により量子化器１０のための対応する制御信号が
記憶されている４つの記憶素子群のうちの１つの
記憶素子群を駆動する。 演算処理装置および記憶装置は、対応してプロ
グラミングした万能デジタル計算機、特に命令記
憶装置を固定的にプログラムしたマイクロプロセ
ツサを以つて部分的にあるいは全体的に構成する
ことができ、このようにすることにより構成が極
めて簡単で価格が廉価となる。 【表】
第１図は量子化特性の原理を説明するための
図、第２図は量子化装置全体のブロツク線図、第
３ａ図および第３ｂ図は処理回路の２つの例を示
す図である。 １……変換装置、２……比較器、３，６，９…
…記憶装置、５，１２……デコーダ、７……処理
回路、１０……量子化器、１１，３３……カウン
タ、１５……正規化装置、２０，３０……ORゲ
ート、２１〜２４……ANDゲート、２６，２９
……Ｄ形フリツプフロツプ。
図、第２図は量子化装置全体のブロツク線図、第
３ａ図および第３ｂ図は処理回路の２つの例を示
す図である。 １……変換装置、２……比較器、３，６，９…
…記憶装置、５，１２……デコーダ、７……処理
回路、１０……量子化器、１１，３３……カウン
タ、１５……正規化装置、２０，３０……ORゲ
ート、２１〜２４……ANDゲート、２６，２９
……Ｄ形フリツプフロツプ。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ユニタリ直交変換により画像信号を変換し
て、画像エネルギーを表わす複数個の係数値信号
を副画像の列で得、これら係数値信号を複数の類
に類別し、各類を独自の固定しきい値信号値と関
連させる工程と、 各係数値信号を関連のしきい値信号値と比較
し、前記の各類において関連のしきい値信号値を
越える係数値信号の個数を計数する工程と、 前記の各類における係数値信号が関連のしきい
値信号値を越える個数の組合せにより、各係数値
信号に与えられる量子化レベルの個数および範囲
を決定するように、前記の係数値信号を量子化す
る工程と を具えることを特徴とする画像信号の適応的符号
化変換方法。 ２ 特許請求の範囲第１項に記載の画像信号の適
応的符号化変換方法において、画像を副画像に分
割し、係数値信号を副画像信号の順次の変換によ
り得、量子化値の範囲を各副画像に対し独立に決
定することを特徴とする画像信号の適応的符号化
変換方法。 ３ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の画
像信号の適応的符号化変換方法において、各類と
関連するしきい値信号値が、複数個の代表的画像
で測定した類における係数値信号の標準偏差を表
わすようにすることを特徴とする画像信号の適応
的符号化変換方法。 ４ 特許請求の範囲第１項又は第２項に記載の画
像信号の適応的符号化変換方法において、係数値
信号の前記の量子化の前に正規化することを特徴
とする画像信号の適応的符号化変換方法。 ５ 副画像信号を受け、これら副画像信号から係
数値信号の列を生ぜしめるように接続され、これ
ら係数値信号を複数個の類に類別するユニタリ直
交変換手段と、 複数個のしきい値信号値を記憶し、これらしき
い値信号値を生ぜしめ、係数値信号の各列にしき
い値信号を関連させる第１メモリ手段と、 前記のユニタリ直交変換手段から係数値信号
を、前記の第１メモリ手段から関連のしきい値信
号値をそれぞれ受けるように接続され、係数値信
号が関連のしきい値信号値を越える度に基準信号
を生じる比較手段と、 各類において係数値信号から生ぜしめられた基
準信号の個数を計数し、この計数値が各類に対し
所定の値を越える度にアクテイビテイ信号を生じ
るように接続された第１カウンタ手段と、 各類に関連するアクテイビテイ信号を受けて記
憶するように接続された第２メモリ手段と、 副画像信号から生ぜしめられた前記のアクテイ
ビテイ信号を受けてこれら信号を論理的に組合
せ、これら信号の論理的な組合せから量子化器手
段制御信号を生ぜしめ、これら量子化器手段制御
信号を記憶するように接続した論理手段と、 副画像信号から生ぜしめた係数値信号を関連の
量子化器手段制御信号と一緒に受け、量子化器手
段制御信号によつて決定された量子化特性に応じ
て係数値信号を量子化する量子化器手段と を具えていることを特徴とする画像信号の適応的
符号化変換装置。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2706080A DE2706080C2 (de) | 1977-02-12 | 1977-02-12 | Verfahren zur adaptiven Quantisierung von Transformationskoeffizienten eines Bildes und Anordnung zum Durchführen des Verfahrens |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS53101925A JPS53101925A (en) | 1978-09-05 |
| JPS6248437B2 true JPS6248437B2 (ja) | 1987-10-14 |
Family
ID=6001077
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1486778A Granted JPS53101925A (en) | 1977-02-12 | 1978-02-10 | Method of and device for encoding picture |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US4225885A (ja) |
| JP (1) | JPS53101925A (ja) |
| DE (1) | DE2706080C2 (ja) |
| FR (1) | FR2393366B1 (ja) |
| GB (1) | GB1590492A (ja) |
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