DE3111823A1

DE3111823A1 - Adaptiver quantisierer

Info

Publication number: DE3111823A1
Application number: DE19813111823
Authority: DE
Inventors: Sumio Asaka Saitama Mori
Original assignee: Fuji Photo Film Co Ltd
Current assignee: Fujifilm Holdings Corp
Priority date: 1980-03-26
Filing date: 1981-03-25
Publication date: 1982-03-11
Also published as: JPH0216075B2; US4386366A; JPS56136093A

Description

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Schätzwert-Kodierungssystem für eine leistungsfähige Übertragung oder Speicherung eines Bildes mit unterschiedlicher Dichte. Insbesondere betrifft die Erfindung einen adaptiven Quantisierer, der die Quantisierungseigenschaften gemäß Änderungen in Eingangsbild-Elementen steuert.

Es sind eine größere Anzahl von Kodierungs-Kompressionssystemen bekannt, bei denen die Übertragungszeit und die Übertragungskosten bei der Übertragung eines Bildes unterschiedlicher sich ändernder Dichte mit schmaler Bandbreite reduziert werden. Eines dieser bekannten Systeme ist das DPCM-System (Differenzpuls-Kodierungsmodulation). Bei diesem System wird ein Bildelementwert für einen Punkt abhängig von vorangegangenen Bildelementwerten und dem Schätzfehler geschätzt, der die Differenz zwischen dem Schätzwert und dem Bildelementwert des augenblicklichen Punktes darstellt; der geschätzte Bildelementwert wird dann «Juantisiert und kodiert, so daß sich die gewünschte Bandbreiten-Kompression ergibt. Im allgemeinen wird bei einem derartigen Schätzwert-Kodierungssystem zur Verbesserung der Verdichtungswirkung eine nichtlineare Quantisierung angewandt, bei der die Quantisierungsstufen-Intervalle klein gewählt werden, wenn der Schätzfehler klein ist, und größer, wenn der Schätzfehler groß ist und zwar unter Berücksichtigung der Tatsache, daß die visuelle Empfindlichkeit für eine Bildfläche niedrig ist, wenn dichte .änderungen plötzlich auftreten, daß sie jedoch ausreichend hoch für eine Bildfläche von annehmbar einheit-

licher Dichte ist, wobei die Anzahl der Quantisierungsstufen so klein wie möglich gemacht wird.

Wird jedoch die Anzahl der Quantisierungsstufen übermäßig klein, dann erhöht sich der Quantisierungsfehler, so daß das System nicht rasch genug auf plötzliche Änderungen in der Dichte eines Eingangsbildes ansprechen kann, so daß sich Störungen aufgrund der sprungförmigen Überlastung bei dem wiedergegebenen Bild zeigen. TJm eine derartige Beeinträchtigung eines Bildes beim Übergang zwischen Flächen sich ändernder Dichte und flächen mit annehmbar einheitlicher Dichte zu verhindern,ist ein adaptives Quantisierungssystem vorgeschlagen worden, bei dem die Quantisierungseigenschaft adaptiv mit Veränderungen in Eingangsbildwerten variiert, wobei eine Quantisierungseigenschaft mit einem großen Quantisierungs-Pegelwert verwendet wird, wenn der Eingangsbildwert sich stark ändert, und eine Quantisierungseigenschaft mit einem geringen Quantisierungs-Pegelwert, wenn die Änderung in dem Eingangsbildwert geringer ist.

Bei einem bekannten System dieser Art wird die Quantisierungseigenschaft dadurch bestimmt, daß der augenblickliche Quantisierungs-Pegelwert zur Schätzung des Quantisierungs-Pegelwertes für das nächste Bildelement verwendet wird. Somit variiert die Quantisierungseigenschaft für fast alle Eingangsbild-Elemente mit dem Ergebrtis, daß das wiedergegebene Bild sehr negativ beeinträchtigt wird.

Diese Schwierigkeit wurde bei einem anderen bekannten System dadurch ausgeschaltet, daß Eingangsbild-Elementen entsprechende Quantisierungs-Pegelwerte für eine gewisse Periode überwacht und die Quantisierungseigenschaft sobald erforderlich geändert wurde. Dieses bekannte System ist jedoch ebenfalls insofern nachteilig, als wie zuvor beschrieben, bei der Überwachung der sich mit der Zeit an-

dernden Quantisierungs-Pegelwerte auf eine Änderung der Quantisierungseigenschaft geachtet wird. Wenn sich somit der Quantisierungs-Pegelwert extrem häufig ändert, dann ändert sich auch die Quantisierungseigenschaft häufig. In diesem Falle ist die Wahrscheinlichkeit, daß eine Quantisierungseigenschaft mit einem großen Quantisierungsstufen-Intervall für zu quantisierende Eingangsbild-Elemente gewählt wird sehr hoch, obwohl eine Quantisierungseigenschaft mit einem kleinen Quantisierungsstufen-Intervall ausgewählt werden müßte, so daß das wiedergegebene Bild ebenfalls erheblich beeinträchtigt wird.

Ferner besitzen diese bekannten Systeme den Nachteil, daß die Übertragung in diesen Systemen wesentlich beeinträchtigt wird durch den Übertragungsfehler entsprechend dem Variationsgrad der Quantisierungseigenschaft.

Aufgabe der Erfindung ist es, die vorstehend beschriebenen !Nachteile der bekannten Systeme zu vermeiden.

Die Erfindung basiert auf der Tatsache, daß bei jedem Bild ein Bereich desselben sehr ähnlich den unmittelbar benachbarten Bereichen ist. Deshalb wird ein Bild in Blöcke von geeigneter Größe unterteilt und abhängig von der Verteilung der Quantisierungs-Pegelwerte in einem Block eine Quantisierungseigenschaft für den nächsten Block ausgewählt. Insbesondere dort, wo die Blöcke des Bildes räumlich benachbart sind, ist ein Bereich jedes Blockes gleich den benachbarten Bereichen, so daß die Wahrscheinlichkeit der fehlerhaften Auswahl einer Quantisierungseigenschaft für den nächsten Block sehr niedrig ist.

Anstatt die Quantisierungs-Pegelwerte der Eingangsbild-

Elemente zu überwachen_swerden bei der Erfindung die Quantisierungs-Pegelwerte für jeden Block als ganzes festgestellt, so daß die Quantisierungseigenschaft nicht instabil geändert wird. Eine fehlerhafte Auswahl der Quantisierungseigenschaft ist deshalb selten, so daß eine Beeinträchtigung des wiedergegebenen Bildes verhindert wird. Da der Prozentsatz der richtigen Auswahl der Quantisierungseigenschaft hoch ist, kann der Kodierungsvorgang mit einem hohen Wirkungsgrad ausgeführt werden. Da ferner die Quantisierungseigenschaft für jeden Block gewählt wird, ergibt sich bei dem erfindungsgemäßen adaptiven Quantisierer der Vorteil, daß kaum eine Beeinträchtigung des Bildes durch eine Fehlerfortpflanzung infolge Übertragungsfehlern auftritt.

Die Erfindung bringt insbesondere einen adaptiven Quantisierer, bei dem ein Schätzwert von einem abgetasteten Eingangsbild-Elementwert und der Schätzwert selbst adaptiv quantisiert und durch Auswahl einer von einer Mehrzahl von Quantisierungseigenschaften kodiert wird. Gemäß der Erfindung besitzen die Quantisierungseigenschaften geeignet bestimmte Quantisierungsstufen, wobei eine Gruppe von Eingangsbild-Elementen in Blöcke unterteilt ist, von denen jeder eine Mehrzahl von Bildelementen umfaßt. Der Quantisierer besitzt eine Quantisierungseigenschafts-BeStimmungseinheit zum Bestimmen einer für den nächsten Block zu verwendenden Quantisierungseigenschaft abhängig von der "Verteilung von Quantisierungs-Pegelwerten, die sich ergeben, wenn die Schätzfehler in einen Block mit einer ausgewählten Quantisierungseigenschaft quantisiert werden4 ferner ist eine Quantisierungseigenschafts-Auswähleinheit zum Auswählen einer durch die Quantisierungseigenschafts-Bestimmungseinheit bestimmten Quantisierungseigenschaft aus einer Mehrzahl von Quanti-

sierungseigenschaften sowie ein Quantisierer zum quantisieren der Schätzwerte in einem betreffenden Block unter Verwendung der Quantisierungseigenschaft vorgesehen, die durch die Quantisierungseigenschafts-Auswahleinheit ausgewählt wurde.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die Zeichnungen beschrieben. Es zeigen

Fig. 1 ein Blockschaltbild eines Schätzwert-Kodierungssystems im allgemeinen mit einem adaptiven Quantisierer,

Fig. 2 eine Tafel von mehreren beispielsweisen Quantisierungseigenschaften,

Fig. 3 ein Blockschaltbild eines Ausführungsbeispiels eines erfindungsgemäßen adaptiven Quantisierers, und

Fig. 4· ein Schalt diagramm eines Bildsimulators, der bei der Erfindung die Simulation durchführt.

Figur 1 zeigt ein Blockschaltbild eines Schätzwert-Kodierungssystems im allgemeinen mit einem adaptiven Quantisierer gemäß der Erfindung, wobei der obere Teil der Figur ein Blockschaltbild der Kodierungsvorrichtung und der untere Teil eine Dekodierungsvorrichtung veranschaulicht.

Gemäß Figur 1 berechnet ein Subtraktor 11 einen Schätzfehler e als Differenz zwischen dem augenblicklichen Eingangsbild-Elementwert χ und einem Schätzwert x, der eine Schätzung des augenblicklichen Eingangsbild-Elementwertes aus vorhergehenden Bildelementwertes aus vorhergehenden Bildelementwerten darstellt.

Ein Quantisierer 12 verwendet eine vorbestimmte Anzahl von Quantisierungsstufen und eine aus mehreren Quantisierungseigenschaften ausgewählte Quantisierungseigenschaft mit Quantisierungs-Pegelwerten in den vorbestimmten Quantisierungsstufen^um eine Quantisierung gemäß dem Schätzfehler e_ durchzuführen und einen Quantisierungs-Pegelwert cj. zu erzeugen.

Eine Quantisierungseigenschafts-Steuereinheit 13 wählt eine geeignete Quantisierungseigenschaft gemäß der Größe des Quantisierungs-Pegelwertes jg. aus und legt ein Quant is ierungseigenschafts-Auswählsignal h an den Quantisierer 12. Dieser verwendet die auf diese Weise ausgewählte Quantisierungseigenschaft zur Quantisierung des Schätzfehlers für das nächste Bildelement. Die Arbeitsweise der Quaritisierungseigenschaft-Steuereinheit 13 wird später noch im einzelnen erläutert.

Der Quantisierungs-Pegelwert cj_ wird zu dem Schätzwert χ durch einen Addierer 14 addiert, wodurch sich ein.Wiedergabe-Bildelementwert x¹ für die Schätzung des nächsten Bildelementwertes ergibt. Der Wiedergabe-Bildelementwert x¹ unterscheidet sich von dem Eingangsbild-Elementwert χ durch den Wert des Quantisierungsfehlers.

Eine Schätzeinheit 15 schätzt den nächsten Eingangsbild-Elementwert aus mehreren Wiedergabe-Bildelementwerten x¹ und berechnet den genannten Schätzwert x. Die Schätzgleichung ist in diesem Fall eine Vier-Punkt-Schätzgleichung, beispielsweise:

χ = a^x jj^jj^/j + &2^ πι-ΐ,υ-Ί ^{+ a}3^x m-1' 4· m-1,n+1* Ein Kodierer 16 kodiert den Quantisierungs-Pegelwert cj_

·: " "^ -■' -'" 3Ί11823

mit einem für einen Quantisierungs-Pegelwert vorbestimmten Code gemäß Figur 2 zu einem Ausgangssignal f_. Das Ausgangssignal f_ wird über den Übertragungsvxeg JL zur Decodiervorrichtung übertragen.

Bei dem im unteren Teil der Figur 1 gezeigten Dekodierer wird das empfangene Signal f_ durch einen Dekodierer 17 in den Quantisierungs-Pegelwert α, dekodiert und zwar gemäß einem Vorgang, der entgegengesetzt zu demjenigen im Kodierer 16 ist.

Selbst wenn das kodierte empfangene Signal f_ den gleichen Gode besitzt, unterscheidet sich der Quantisierungs-Pegelwert für den Code abhängig von der verwendeten Quantisierungseigenschaft. Somit erzeugt der Dekodierer 17 einen Quantisierungs-Pegelwert unter Verwendung einer Quantisierungseigenschaft, die aus mehreren Quantisierungseigenschaften gemäß dem vorhergehenden Quantisierungs-Pegelwert ausgewählt wurde. Die Quantisierungseigenschaft wird durch eine Quantisierungseigenschaft-Steuereinheit 18 ausgewählt, die in ihrer Arbeitsweise vollständig der zuvor beschriebenen Quantisierungseigenschafts-Steuereinheit 13 gleicht. Der somit dekodierte Quantisierungs-Pegelwert £ wird zu dem aus dem vorhergehenden Wiedergabe-Bildelementwert geschätzten Schätzwert χ addiert, so daß sich ein Wiedergabe-Bildelementwert x¹ für den augenblicklichen Punkt ergibt. Die Schätzeinheit 20 gibt einen Schätzwert x¹ für das nächste Wiedergabe-Bildelement ,unter Verwendung einer Mehrzahl von vorhergehenden Reproduktionsbildelementen in Übereinstimmung beispielsweise mit der zuvor beschriebenen Vier-Punkte-Schätzgleichung ab.

Figur 2 zeigt mehrere Quantisierungseigenschaften und Kodierungen entsprechend den Quantisierungs-Pegelwerten der Quantisierungseigenschaften als Beispiel. In Figur 2 sind

mit 21 Quantisierungseigenschafts-Symbole bezeichnet, die beispielsweise vier Quantisierungseigenschaften wiedergeben. Für jede Qu.antisierungseigenscn.aft sind lediglich für die Zwecke der vorliegenden Beschreibung die Schätzfehlerbereiche, die Quantisierungs-Pegelwerte und die Quantisierungsstufen angegeben4 die tatsächlich verwendbaren Daten können je nach Anforderung geeignet bestimmt werden. Eine 3-Bit-Kodierung mit einer vorgegebenen festen Kodierungslänge ist für jeden Quantisierungs-Pegelwert in Figur 2 wiedergegeben, obwohl eine derartige Kodierung auch durch eine Kodierung veränderbarer länge ersetzt werden kann, die zur Verwendung als eine Entropiekodierung geeignet ist.

Figur 3 zeigt ein Blockschaltbild eines adaptiven Quantisierers gemäß der Erfindung. Der Einfachheit halber sei in dieser Beschreibung angenommen, daß bei jedem Eingangsbild jede Zeile 512 Bildelemente besitzt, die in 16 Blöcke zu jeweils 32 Bildelementen unterteilt sind. Dies bedeutet, daß jede Zeile aus 16 Blöcken mit jeweils 32 Bildelementen besteht.

In Figur 3 ist ein Quantisierer 31 zur Quantisierung eines Schätzfehlers e_ und eine Blocksteuerschaltung 36 gezeigt, die Impulse eines Taktsignals c_ zählt, das synchron zu einem Eingangsbildelement abgegeben wird; hierdurch werden Blockadressen 1, 2, 3 ···· und 16 erzeugt. Die Blocksteuerschaltung 36, die einen Anfangswert 0 für jede Zeile besitzt, gibt die Blockadressen 1, 2, 3 .... und 16 während der Zählung von 32 Taktimpulsen ab.

Ein Quantisierungseigenschafts-Speicher 34- besitzt 16 Speichereinheiten, d.h. deren Anzahl entspricht der Anzahl der Blöcke jeder Zeile, wobei ein Quantisierungseigenschafts-Symbol für einen Block in der zugeordneten Adresse gespeichert wird.

Al

Ein Quantisierungs-Pegelwertzähler 32 tastet die Verteilung von nacheinander eingegebenen Quantisierungs-Pegelwerten in den betreffenden Blöcken ab. Zur Vereinfachung der Beschreibung sei angenommen, daß der Zähler 32 seine Zählung nur durchführt, wenn der Quantisierungspegel gemäß Figur 2 O ist.

Der Quantisierungs-Pegelwertzähler 32 wird immer dann zurückgestellt, wenn die Blockadresse durch die Blocksteuerschaltung 36 erneuert wird, und zählt nur dann, wenn der Quantisierungs-Pegelwert 0 ist. Der Zählwert des Zählers 32 wird an eine Quantisierungseigenschafts-Bestimmungseinheit 33 immer dann angelegt, wenn die Blockadresse geändert wird, wodurch eine Quantisierungseigenschaft bestimmt wird, die für den gleichen Block in der nächsten Zeile verwendet werden soll. Die Arbeitsweise wird nun unter Bezugnahme auf die nachstehende Tabelle 1 beschrieben:

Tabelle 1

	2	Ay 60	^v 70	"ν 80	1	^100
Λ	3	2	cm	1	1	1
2	4	3	2	CVl	2	1
3	4-	3	3	2	2	2
4-		3	3	2

In Tabelle 1 gibt die Kopfleiste den Prozentsatz der Erzeugung des Quantisierungspegels 0 als Verteilung der Quantisierungs-Pegelwerte in einem Block an, während die Zeilenbeschriftung ein Quantisierungseigenschafts-Symbol anzeigt, das augenblicklich auf den betreffenden Block angewandt wird4

die in der Tabelle aufgelisteten Weite geben ein Quantisierungseigenschaf ts-S;ymbol an, das für den gleichen Block in der nächsten Zeile zu verwenden ist. Soll beispielsweise ein Prozentsatz des Quantisierungs-Pegelwertes 0 in einem Bereich zwischen 71 und 80 % in einem Block erzeugt werden, dann wird für diesen Block das Quantisierungseigenschaf ts-Symbol 3 verwendet, während das Quantisierungseigenschafts-Symbol für den gleichen Block in der nächsten Zeile 2 ist. Dies bedeutet, daß die augenblickliche Quantisierungseigenschaft etwas groß ist, so daß für den gleichen Block in der nächsten Zeile eine geringere Quantisierungseigenschaft zu verwenden ist.

Aus dem Vorangegangenen ergibt sich, daß unter Bezugnahme auf den Zählwert des Quantisierungs-Pegelwertzählers 32 für den augenblicklichen Block und auf das Quantisierungseigenschafts-Symbol für den augenblicklichen Block in dem Quantisierungseigenschafts-Auswahlspeicher 34· die Quantisierungseigenschafts-Bestimmungseinheit 33 ein Quantisierungseigenschafts-Symbol für den gleichen Block in der nächsten Zeile gemäß Tabelle 1 bestimmt. Das so bestimmte Quantisierungseigenschafts-Symbol wird als der Wert für denselben Block in der nächsten Zeile in der Speichereinheit des Quantisierungseigenschaf ts-Auswahlspeichers 34 gespeichert, die durch die zutreffende Blockadresse angegeben ist.

Eine Quantisierungseigenschafts-Auswahleinheit 35 empfängt von dem Quantisierungseigenschafts-Auswahlspeicher ein adressiertes Quantisierungseigenschafts-Symbol (mit Blockadresse +1) und legt das Quantisierungseigenschafts-Symbol für den. zu Quantisierenden betreffenden Block an den Quantisierer 31 oder ändert die Quantisierungseigenschaft, so daß eine Quantisierungseigenschaft entsprechend dem Quantisierungseigenschafts-Symbol vom Quantisierer 31 verwendet wird.

Der zuvor beschriebene Vorgang kann wie folgt zusammengefaßt werden:

Für die erste Zeile eines Bildes stellt der Quantisierungseigenschafts-Auswahlspeicher 34 eine Standard-Quantisierungseigenschaft in allen 16 Speichereinheiten ein, deren Anzahl gleich der Anzahl der Blöcke ist. Von der zweiten Zeile an bestimmt der Speicher 34 aus der von der für den augenblicklichen Block verwendeten Quantisierungseigenschaft abgeleiteten Quantisierungs-Pegelwertverteilung eine Quantisierungseigenschaft für den gleichen Block in der nächsten Zeile und speichert ihn in der zutreffenden Adresse. Somit wird für jeden Block der Schätzfehler durch Auswahl der Quantisierungseigenschaft quantisiert, die sich durch Zugriff auf den Quantisierungseigenschafts-Auswahlspeicher ergibt.

Gemäß dem Vorangegangenen wird der Quantisierungspegel 0 für jeden Block gezählt. Sobald der Quantisierungspegel 0 für jeden Block gezählt wird, wird eine für den gleichen Block in der nächsten Zeile zu verwendende Quantisierungseigenschaft bestimmt. Es kann jedoch folgendes Verfahren angewendet herden:

Der Quantisierungspegel-Wertzähler 32 ist mit Pufferspeichern ausgestattet, deren Anzahl gleich der Anzahl der Blöcke ist, wobei die Zählwerte des Quantisierungs-Pegelwertes 0 für die Blöcke in den Pufferspeichern gespeichert werden. Wurde eine Zeile des Eingangsbildes aufgezeichnet, dann bestimmt unter Bezugnahme auf die Zählwerte in den Pufferspeichern und die Quantisierungseigenschafts-Symbole in dem Quantisierungseigenschafts-Auswahlspeicher 34 für die Blöcke die Quantisierungseigenschafts-Bestimmungseinheit 33, *.ie als nächstes zu verwendenden Quantisierungseigenschaften und ändert die Quantisierungseigenschafts-Symbole für die

Blöcke in dem Quantisierungseigenschafts-Auswählspeieher ferner kann der Quantisierungs-Pegelwertzähler 32 derart aufgebaut sein, daß er bei einem anderen bestimmten Wert als dem Quantisierungs-Pegelwert O zählt.

Auch kann die Schaltung so modifiziert werden, daß der Quantisierungs-Pegelwertzähler 32 mit Zählereinheiten ausgestattet ist, deren Anzahl geeignet aus der Anzahl der Quantisierungsstufen bestimmt wird, so daß er die Quantisierungs-Pegelwerte entsprechend zählt, während die Quantisierungseigenschafts-Bestimmungseinheit 33 Quantisierungseigenschaften für die betreffenden Blöcke aus der Verteilung der Zählwerte der Quantisierungs-Pegelwerte bestimmt. In diesem Falle bedeutet der Erzeugungsprozentsatz in Tabelle 1 einen Wert, der die Änderung des Quantisierungs-Pegelwert in einem Block darstellt.

Es soll nun beschrieben werden, was durch die Erfindung mittels Simulation erreicht werden kann. ]?igur 4 zeigt ein Blockschaltbild eines Simulators, der zur Durchführung der erfindungsgemäßen Simulation dient. Der Simulator gemäß Figur 4 besitzt eineaBxldspsicher 41, einen Kodierverarbeitungsabschnitt 42, wie er unter Bezugnahme auf die Figuren und 3 beschrieben wurde, einen Teilbildspeicher 43 zur Speicherung eines kodierten Bildes entsprechend dem Übertragungsweg JL in Figur 1, einen Dekodierverarbeitungs-Abschnitt 44 gemäß der Erfindung entsprechend demjenigen der Figuren 1 und 3₅ einen Fernsehmonitor 45 zur Darstellung eines reproduzierten Bildes, und einen statistischen Verarbeitungsabschnitt 46 zur Berechnung einer Bildentropie (H = -ΣΡ. co go P.;» wobei P^ die Wahrscheinlichkeit der Erzeugung für jede Quantisierungsstufe ist) und der verwendeten Frequenz für jede Quantisierungseigenschaft.

Bei einem Eingangsbild, bei dem Bilder und Zeichen (Text) gemischt sind und bei dem die Hälften einer Bildfläche belegt sind, ergeben sich die zutreffenden Daten wie folgt: Die Ausgangssignale des statistischen Verarbeitungsab-Schnitts 16 sind diejenigen; der Teile (a) und (b) der nach-, stehenden Tabelle 2. Der Teil (a) gibt die Entropien der Bild- und Zeichenflächen für den lall an, bei dem die Quantisierungseigenschaften individuell und adaptiv verwendet werden. Es ist für diesen Fall zu beachten, daß die Schätzeinheit (Figur 1) die eindimensionale Schätzung für jede vierte Zeile (K-Faktor von vier) und die zweidimensionale Schätzung für die anderen Zeilen durchführt.

Teil (b) der Tabelle 2 zeigt die Verwendungsfreguenzen der Quantisierungseigenschaften für den Fall an, bei dem die Quantisierungseigenschaften adaptiv sind. Die Quant is ierungseigenschafts-Symbole in Tabelle 2 sind die gleichen, wie diejenigen in Figur 2, wobei die adaptiven innerhalb der Bedingungen der Tabelle 1.liegen.

Ca)

	1	Tabelle	2	0 1	3	0. 0.	4-	Adaptivex Typ
	.97 .05				.72 .36		37- 86	1,28 1.4-7 j
Quantisierungs- eigenschafts- Symbol	2
Bild 1 Zeichen 2	1.26 1.81

Bits pro

BiIdälement

Quantisierungseigenschafts- 1
Symbol

Bild 14.8 24.6 9.9 0.7 Zeichen 21.8 8.9 9.0 10.3

Aus Tabelle 2 ergibt sich, daß bei Verwendung einer Quantisierungseigenschaft mit einem großen Quantisierungsstufen-Intervall die Entropie verringert und die Kompressionswirkung verbessert wird. Die Auflösung des Bildes wird jedoch merklich verringert.

Im Falle des Bildes gemäß dem vorliegenden Beispiel kann das Quantisierungseigenschafts-Symbol 2 für Bereiche des Bildes verwendet werden, das eine erheblich sich ändernde Dichte besitzt. Wird jedoch das Symbol 2 für Bereiche mit annehmbar einheitlicher Dichte verwendet, welche sich nur geringfügig ändert, dann verringert sich die Bildqualität erheblich. Eür wiedergegebene Zeichen ist das wiedergegebene Bild von ausreichend guter Qualität auch bei dem Symbol 3. Wird jedoch das Symbol 1 verwendet, dann ist das sich ergebende Bild verschwommen und unklar, da das Gerät nicht ausreichend auf plötzliche Änderungen in den Zeichen reagieren kann.

Dies bedeutet, daß zur Verbesserung eines Bildes, das wie bei dem Beispiel über seine Gesamtfläche einheitlich ist, das Symbol 2 beispielsweise für die gesamte Bildfläche verwendet wird, die Quantisierung nicht ausreicht, um ein Bild mit annehmbarer Qualität in den verhältnismäßig gleichförmigen oder geringfügig sich ändernden Bereichen des Bildes

- 18 - 4t- .

zu erzeugen; auch, ist die Quantisierung für die Zeichenbereiche bezüglich, der Kompressionswirkung ineffizient. In diesem lalle ist die mittlere Entropie 1,54- Bits-Bildelement.

Andererseits wird gemäß der Erfindung das Bild unterteilt und es werden Quantisierungseigenschaften angewandt, die für bestimmte Stellen des Bildes geeignet sind. Somit wird die mittlere Entropie auf 1,37 Bits/Bildelement reduziert, so daß sich, eine wirksame Quantisierung ergibt, die ein Bild erzeugt, dessen Gesamtfläche eine hohe Bildqualität besitzt, wobei eine ausgezeichnete Kompression erreicht wird.

Somit treten im lalle der adaptiven Quantisierungseigenschaft, wie aus Tabelle 2, leil (b) ersichtlich, die Symbole 1 und relativ häufig für Bildflächen auf, während das Symbol 1 häufig für Zeichenflächen verwendet wird, da dieses große Leerpositionen besitzt, während für komplexe Zeichen die Symbole 2, 3 oder 4- vorzugsweise Verwendung finden. Es wird hiermit deutlich, daß je komplizierter das Bild ist, um so häufiger die Symbole 3 und 4- verwendet werden.

Aus der vorstehenen Beschreibung ist zu entnehmen, daß das erfindungsgemäße System abweichend von den bekannten Systemen stabil bei der Auswahl der Quantisierungseigenschaften ar- · beitet und somit die Auflösung des sich ergebenden Bildes kaum verringert wird, wobei die Quantisierung geeignet für begrenzte Flächen oder Ausbildungen eines Bildes vorgenommen wird. Das erfindungsgemäße System ist somit besonders wirksam bei der Kodierung aller Bereiche eines Bildes, wodurch sich eine hohe Kompressionswirkung ergibt. Das erfindungsgemäße System ist abweichend von den bekannten Systemen besonders effizient bei der Verarbeitung eines Bildes,bei dem

Bild- und Textteile oder Flächen mit plötzlich sich ändern-. der Dichte mit Flächen geringfügiger Dichtänderungen vermischt sind.

Leerseite

Claims

Fuji Hioto Pill Co., Ltd.
Ho. 210, Nakanuma, Minami
Ashigara-Sbi, Eanagawa,
Japan .

A. GRÜNECKER

DIPL-II«

H. KINKELDEY

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W. STOCKMAIR

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K. SCHUMANN

P. H. JAKOB

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G. BEZOLD

Oft fin NAT · OPL-CHEM

8 MÜNCHEN

MAXIMILIANSTRASSK

24.03.81

P 16 085-57/W

Adaptiver Quantisierer

Patentansprüche

[Λ, Yerfahren zum adaptiven Quantisieren abgetasteter Eingangsbild-Elementwerte, bei dem ein von dem abgetasteten Eingangsbild-Elementwert abgeleiteter Scliätzfehler und der Schätzwert adaptiv durch Auswahl einer von mehreren Quantisierungseigenschaften quantisiert wird, gekennzeichnet durch die Schritte:

a) Festlegen von Qaantisierungsschritten für die Quantisierungseigenschaften,

b) Aufteilen einer Gruppe von Eingangsbild-Elementen in benachbarte Blöcke, von denen jeder eine Mehrzahl von

TELBPON <O8O) 99 9863

TEUEX OB-9B38O

TELEQRAMMS MONAPAT

TELEKOPtERER

Bildelementen rauf aßt,

c) Einstellen einer für den nächsten Block zu verwendenden Quantisierungseigenschaft mittels einer Quantisieiningseigenschaft-Bestimmungseinheit gemäß der Verteilung der Quantisierungs-Pegelwerte, die sich ergeben, wenn die Schätzfehler in einem der Blöcke mit einer gewählten Quantisierungseigenschaft quantisiert werden,

d) Auswählen einer durch die Quantisierungseigenschaft-Bestimmungseinheit eingestellten Quantisierungseigenschaft mittels einer Quantisierungseigenschaft-Auswähleinheit aus mehreren Quantisierungseigenschaften und

e) Quantisieren der Schätzfehler in einem vorbestimmten Block unter Vervrendung der Quantisierungseigenschaft, die durch die Quantisierungseigenschaft-Auswähleinheit ausgewählt wurde.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß

a) die Gruppe von Eingangsbild-Elementen in m benachbarte Blocks aufgeteilt wird, von denen jeder eine Mehrzahl von Bildelementen für jede Zeile in einem Bild besitzt,

b) in Übereinstimmung mit m Blöcken m Quantisierungseigenschaft-Auswählspeicher vorgesehen sind,

c) für jeden zu quantisierenden Block in einer.Zeile eine für den entsprechenden Block in der nächsten Zeile zu

verwendende Quantisieru.ngseigenscn.aft durch, die Quantisierungseigenschaft-Bestiiimungseinheit gemäß der Verteilung der Quantisierungspegelwerte eingestellt wird, um ein für eine vorbestimmte Adresse in den Quantisierungseigenschafts-Auswahlspeichern zu verwendendes Quantisierungseigenscliaftssymbol zu speichern und

d) bei der Quantisierung jedes Blockes die Quantisierungseigenschafts-Auswahleinheit auf das Quantisierungseigenschaf tssymbol Bezug nimmt, das in der vorbestimmten Adresse entsprechend dem Block in den Quantisierungseigenschaf ts-Auswahlspeichern gespeichert ist, um eine Quantisierungseigenschaft für den Block auszuwählen.

Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet , daß die Quantisierungseigenschaft-Bestimmungseinheit gemäß der Verteilung der Quantisierungspegelwerte in einem Block eine Quantisierungseigenschaft für den nächsten Block oder für den selben Block in der nächsten Zeile einstellt, die ein gröberes Quantisierungsstufen-Intervall besitzt als eine für den augenblicklich behandelten Block verwendete Quantisierungseigenschaft, wenn eine Verteilung d von Quantisierungspegelwerten in einem betreffenden Block größer ist als ein Schwellenwert Ot/ und daß eine Quantisierungseigenschaft mit einem feineren Quantisierungsstufen-Intervall eingestellt wird als eine für den augenblicklich behandelten Block verwendete Quantisierungseigenschaft, wenn die Verteilung d kleiner als ein Schwellenwert ß ist, sowie eine für den augenblicklich behandelten Block verwendete Quantisierungseigenschaft, wenn die Verteilung d_ zwischen den Schwellenwerten (X und ß liegt.