DE3854846T2

DE3854846T2 - Kodierung eines Bildsignals mit Berücksichtigung des Kontrasts in jedem Bild und Dekodierung analog zur Kodierung

Info

Publication number: DE3854846T2
Application number: DE3854846T
Authority: DE
Inventors: Shoji Mizuno
Original assignee: NEC Corp; Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1987-06-25
Filing date: 1988-06-24
Publication date: 1996-11-14
Anticipated expiration: 2008-06-25
Also published as: EP0296608B1; US5038389A; DE3854846D1; EP0296608A2; EP0296608A3; CA1318969C

Description

HINTERGRUND DER ERFINDUNG

Die Erfindung betrifft eine Bildsignal-Codiervorrichtung zur Verwendung beim Codieren eines Originalbildsignals mit Informationskompression. Ferner betrifft die Erfindung eine Bildsignal-Decodiervorrichtung zur Verwendung als Gegenstück zur Bildsignal-Codiervorrichtung.
Zunächst wird angenommen, daß das Originalbildsignal eine große Anzahl aufeinanderfolgender Originalbilder darstellt. Ein solches Originalbildsignal weist Signalabschnitte oder -bereiche auf, die die jeweiligen Originalbilder repräsentieren. Beispielsweise kann jedes Originalbild einen Fingerabdruck darstellen. Typischerweise erfolgt die Informationskompression durch Transformationscodierung oder Prädiktionscodierung. Die Transformationscodierung wird näher in einem Buch von William K. Pratt mit dem Titel "Digital Image Processing", veröffentlicht 1987 von John Wiley and Sons, Seiten 667 bis 699, Abschnitt 23.2 "Transform Coding" diskutiert. Die Prädiktionscodierung wird näher in dem Buch von Pratt, Seiten 637 bis 657, Abschnitt 22.5 "Predictive Coding" diskutiert.
Die nachfolgenden Tatsachen werden später etwas näher beschrieben. Bei Verwendung der Transformationscodierung weist die Bildsignal-Codiervorrichtung eine Teilungsschaltung zum Aufteilen jedes Signalabschnitts oder -bereichs in Signalblöcke auf, die aneinander anschließende Teilbildbereichsflächen, auch Blockflächen genannt, in jedem Originalbild darstellen. Jede Blockfläche hat einen quadratischen Umriß und besteht aus mehreren, N · N zählenden Bildelementen, worin N eine vorbestimmte natürliche Zahl darstellt. Folglich haben die Blockflächen eine gemeinsame Größe. Ferner weist die Codiervorrichtung einen Bildcodierer zum Codieren der Signalblöcke in ein codiertes Bildsignal mit einer vorbestimmten Codiercharakteristik auf.
Eine solche Transformationscodiervorrichtung weist einen Transformator oder eine transformierende Schaltung auf. Der Transformator unterzieht jeden Signalblock einer Lineartransformation, um ein Transformationskoeffizientensignal zu erzeugen, das N · N zählenden Transformationskoeffizienten entspricht. Anhand eines Auswahlschwellwerts wählt ein Koeffizientenwähler ausgewählte Koeffizienten aus den Transformationskoeffizienten aus. Ein die ausgewählten Koeffizienten darstellendes Signal wird in das codierte Bildsignal codiert. Der Auswahlschwellwert wird beim zumindest teilweisen Festlegen der vorbestimmten Codiercharakteristik verwendet. In einer Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück wird das codierte Bildsignal in ein Wiedergabebildsignal decodiert, das Wiedergabebilder darstellt, die den jeweiligen Originalbildern entsprechen.
Bei einer herkömmlichen Transformationscodiervorrichtung ist der Auswahlschwellwert vorbestimmt und für die Signalblöcke durchweg invariabel. Dies beeinträchtigt das Wiedergabebildsignal und somit die Wiedergabebilder. Eine verbesserte Transformationscodiervorrichtung ist in einem Beitrag von Wen-Hsiung Chen et al. für IEEE Transactions on Communications, Band COM-25, Nr. 11 (November 1977), Seiten 1285 bis 1293, mit dem Titel "Adaptive Coding of Monochrome and Color Images" offenbart. Bei Chen et al. sind die Signalabschnitte in vier Klassen in Übereinstimmung mit Größenordnungen von Wechselstromenergie klassifiziert. Für die jeweiligen Klassen sind unterschiedliche Auswahlschwellwerte vorbestimmt. Dabei scheint jedoch die Verwendung von Größenordnungen von Wechselstromenergie die Wiedergabebilder nicht wesentlich zu verbessern.
Bei einer Prädiktionscodiervorrichtung wird keine Teilungsschaltung verwendet. Anstelle dessen geht es in den jeweiligen Signalabschnitten oder -bereichen um Signalelemente, die die jeweiligen Bildelemente der einzelnen Originalbilder darstellen. Beim Codieren des Originalbildsignals in das codierte Bildsignal werden die Signalelemente nacheinander unter Verwendung einer Prädiktionsformel codiert, die in erster Linie durch mehrere Prädiktionskoeffizienten definiert ist.
Bei einer herkömmlichen Prädiktionscodiervorrichtung sind die Prädiktionskoeffizienten vorbestimmt und für die Signalabschnitte durchweg invariabel. Dies beeinträchtigt das Wiedergabebildsignal und somit die Wiedergabebilder.
Die EP-A-0 225 181 offenbart eine Hochleistungs-Codiervorrichtung, die einen Dynamikbereich (DR) jedes Blocks eines Originalbilds detektiert, ein Histogramm von DR erzeugt und eine Entscheidung über eine Maximalverzerrung Ex trifft, auf deren Grundlage Codierparameter eines Codierers bestimmt werden. Diese Entscheidung wird alle vier Vollbilder getroffen.
Die US-A-3722458 offenbart ein Bandbreitenverfahren mit den Schritten: (a) Erzeugen eines Histogramms von Differenzsignalen zwischen aufeinanderfolgenden Abtastwerten; (b) Bestimmen eines Steuersignals, das von dem Histogramm abhängig ist; und (c) Codieren und Übertragen des Steuersignals, wenn die Differenz es übersteigt.
Daher besteht eine Aufgabe der Erfindung darin, eine Bildsignal-Codiervorrichtung zur Verwendung beim Codieren eines Originalbildsignals in ein codiertes Bildsignal mit bestmöglicher Bildqualität vorzusehen, die einem Wiedergabebildsignal verliehen wird, das in einer Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück aus dem codierten Bildsignal wiedergegeben wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung besteht darin, eine Bildsignal-Decodiervorrichtung zur Verwendung als Gegenstück zur vorstehend beschriebenen Bildsignal-Codiervorrichtung vorzusehen.
Weitere Aufgaben der Erfindung werden im Verlauf der Beschreibung deutlich.
Diese Aufgaben werden mit den Merkmalen der Erfindung gelöst, die in den Ansprüchen dargestellt sind.

KURZE BESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN

Fig. 1 ist ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer herkömmlichen Bildsignal-Codiervorrichtung zur Transformationscodierung und einer Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück;
Fig. 2 ist ein Blockschaltbild zur Veranschaulichung einer herkömmlichen Bildsignal-Codiervorrichtung zur Prädiktionscodierung und einer Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück;
Fig. 3 zeigt schematisch etwa zwei Dutzend Bildelemente eines Originalbilds;
Fig. 4 ist ein Blockschaltbild einer Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer ersten allgemeinen Ausführungsform der Erfindung und einer Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück;
Fig. 5, nur der besseren Veranschaulichung halber rechts neben Fig. 3 dargestellt, zeigt ein Originalbild in Umriß sowie Blockflächen;
Fig. 6 ist ein Blockschaltbild einer Bildkontrast-Detektionseinheit zur Verwendung in der Codiervorrichtung von Fig. 4;
Fig. 7 zeigt ein Beispiel für eine Pegeldifferenz-Häufigkeitsverteilung in einem Originalbild;
Fig. 8 zeigt erneut das Beispiel von Fig. 7;
Fig. 9 ist ein Blockschaltbild einer Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer zweiten allgemeinen Ausführungsform der Erfindung und einer Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück;
Fig. 10 ist ein Blockschaltbild von Abschnitten einer Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer ersten praktischen Ausführungsform der Erfindung und einer Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück;
Fig. 11, unterhalb von Fig. 3 und 5 dargestellt, zeigt eine Matrix von Transformationskoeffizienten;
Fig. 12 zeigt erneut die Matrix von Fig. 11;
Fig. 13 ist ein Blockschaltbild von Abschnitten einer Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer zweiten praktischen Ausführungsform der Erfindung und einer Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück;
Fig. 14 ist ein Blockschaltbild einer Blockkontrast-Detektionseinheit zur Verwendung in einer Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer dritten allgemeinen Ausführungsform der Erfindung;
Fig. 15, unterhalb von Fig. 11 und 12 dargestellt, zeigt ein Beispiel für eine Pegelhäufigkeitsverteilung in einer Blockfläche;
Fig. 16 ist ein Blockschaltbild einer Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer vierten allgemeinen Ausführungsform der Erfindung und einer Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück;
Fig. 17 ist ein Blockschaltbild einer Komplexitäts-Detektionseinheit zur Verwendung in der Codiervorrichtung von Fig. 16;
Fig. 18 ist ein Blockschaltbild von Abschnitten einer Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer dritten praktischen Ausführungsform der Erfindung und einer Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück; und
Fig. 19 ist ein Blockschaltbild von Abschnitten einer Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer vierten praktischen Ausführungsform der Erfindung und einer Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück.

BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN

Zunächst werden anhand von Fig. 1 und 2 herkömmliche Bildsignal-Codiervorrichtungen und Bildsignal-Decodiervorrichtungen als Gegenstücke beschrieben, um das Verständnis der Erfindung zu erleichtern. In Fig. 1 und 2 arbeiten die Codiervorrichtungen als Transformations- bzw. Prädiktionscodiervorrichtungen der Art, die in den vorstehend genannten Abschnitten des Buchs von William K. Pratt diskutiert ist.
In Fig. 1 hat die Transformationscodiervorrichtung einen Eingabe- und Ausgabeanschluß 21 und 22 der Codiervorrichtung. Ein Originalbildsignal wird zum Eingabeanschluß 21 der Vorrichtung als Digitalsignal geführt. Das Originalbildsignal stellt aufeinanderfolgende Originalbilder dar. Die Codiervorrichtung führt zum Ausgabeanschluß 22 der Vorrichtung ein Ausgabesignal der Vorrichtung, das ein codiertes Bildsignal aufweist. Das Ausgabesignal der Vorrichtung wird zur Decodiervorrichtung über einen Übertragungskanal 25 übertragen, der eine Speicherdatei auf die bekannte Weise sein kann. Die Decodiervorrichtung hat einen Eingabe- und Ausgabeanschluß 26 und 27 der Decodiervorrichtung. Das Ausgabesignal der Vorrichtung wird am Eingabeanschluß 26 der Decodiervorrichtung als Eingabesignal der Vorrichtung empfangen. Die Decodiervorrichtung führt zum Ausgabeanschluß 27 ein Wiedergabebildsignal, das Wiedergabebilder darstellt, die Wiedergaben der jeweiligen Originalbilder sind.
Es ist günstig, davon auszugehen, daß das Originalbildsignal Signalabschnitte oder -bereiche aufweist, die die jeweiligen Originalbilder darstellen. Jeder Signalabschnitt besteht aus Signalelementen, die jeweils ein Bildelement eines Originalbilds darstellen. Das Originalbildsignal wird durch F(i, j, k) dargestellt, worin i Zahlen darstellt, die den jeweiligen Signalabschnitten oder Originalbildern als Bildzahlen zugewiesen sind. Im Falle eines der Originalbilder gilt, daß F(i, j, k) das i-te Originalbild darstellt. Eine Kombination (j, k) stellt Bildelementpositionen im i-ten Originalbild dar, worin j die Ordinaten und k die Abszissen darstellt.
Vom Eingabeanschluß 21 der Codiervorrichtung wird das Originalbildsignal zu einem Vorwärtstransformator oder einer transformierenden Schaltung 31 geführt, die eine (später veranschaulichte) Teilungsschaltung zum Aufteilen jedes Signalabschnitts in Signalblöcke aufweist, die in jedem Originalbild aneinander anschließende Blockflächen darstellen. Jeder Block ist quadratisch und besteht aus N · N Bildelementen, worin N eine vorbestimmte natürliche Zahl darstellt. Der Transformator 31 unterzieht jeden Signalblock einer linearen Vorwärtstransformation, um ein Transformationskoeffizientensignal F(i, u, v) zu erzeugen, das Transformationskoeffizienten darstellt, deren Anzahl für jeden Signalblock N · N beträgt. Zu beachten ist, daß F(i, j, k) und F(i, u, v) unterschiedliche Funktionen sind, obwohl der Buchstabe F als gemeinsames Funktionssymbol verwendet wird.
Die lineare Vorwärtstransformation ist definiert durch
worin F(i, u, v) nunmehr eine quadratische Matrix aus (N · N) Transformationskoeffizienten darstellt, F(i, j, k) nunmehr eine quadratische Matrix aus (N · N) Elementsignalen sowie AC(j, u) und AR(k, v) eine Spalten- und Zeilenmatrix darstellen. Anhand eines Auswahlschwellwerts wählt ein Koeffizientenwähler 32 ausgewählte Koeffizienten aus den Transformationskoeffizienten aus, um ein ausgewähltes Koeffizientensignal f(i, u, v) zu erzeugen. Anhand einer Quantisierungsstufengröße, die eine bestimmte Anzahl von Quantisierungspegeln definiert, quantisiert ein Quantisierer 33 das ausgewählte Koeffizientensignal in ein Quantisierungspegelzahlsignal Q(i, u, v), das Anzahlen von Quantisierungspegeln darstellt, die den jeweiligen Quantisierungspegeln zugewiesen sind. Im veranschaulichten Beispiel wird das Quantisierungspegelzahlsignal als Ausgäbesignal der Vorrichtung verwendet.
Im veranschaulichten Beispiel empfängt der Eingabeanschluß 26 der Decodiervorrichtung das Quantisierungspegelzahlsignal als Eingabesignal der Vorrichtung. Unter Verwendung der Quantisierungsstufengröße dequantisiert ein Dequantisierer 34 das Quantisierungspegelzahlsignal in ein dequantisiertes Signal, in dem die ausgewählten Koeffizienten als dequantisierte Koeffizienten wiedergewonnen sind. Es wird angenommen, daß der Dequantisierer 34 den Auswahlschwellwert beim Ändern der dequantisierten Koeffizienten zu Wiedergabekoeffizienten verwendet, die im wesentlichen mit den jeweiligen Transformationskoeffizienten identisch sind. Dadurch erzeugt der Dequantisierer ein Wiedergabekoeffizientensignal i, u, v).
Ein Rücktransformator 35 führt eine lineare Rücktransformation am Wiedergabekoeffizientensignal durch, um das Wiedergabebildsignal zu erzeugen, das mit i, j, k) bezeichnet ist. Die lineare Rücktransformation ist definiert durch:
worin BC(j, u) und BR(k, v) Inverse der Spalten- und Zeilenmatrix darstellen.
In Fig. 2 sind ähnliche Teile mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet. Beispielsweise sind ein Quantisierer und ein Dequantisierer einer Decodiervorrichtung mit den Bezugszahlen 33 und 34 bezeichnet, obwohl dieser Quantisierer 33 und Dequantisierer 34 zur Behandlung unterschiedlicher Eingabesignale unter Verwendung einer Quantisierungsstufengröße dienen, die sich von der in Fig. 1 unterscheidet.
In ein Quantisierungspegelzahlsignal Q(i, j, k), das zum Ausgabeanschluß 22 der Codiervorrichtung als Ausgabesignal der Vorrichtung geführt wird, quantisiert der Quantisierer 33 ein Prädiktionsfehlersignal D(i, j, k), das durch einen Subtrahierer 36 erzeugt wird, der ein Prädiktionssignal Pe(i, j, k) der Codiervorrichtung vom Originalbildsignal F(i, j, k) subtrahiert, das vom Eingabeanschluß 21 der Codiervorrichtung zugeführt wird. Um einen Prädiktor 37 der Codiervorrichtung zu veranlassen, das Prädiktionssignal zu erzeugen, verwendet ein Dequantisierer 38 der Codiervorrichtung die Quantisierungsstufengröße beim Dequantisieren des Quantisierungspegelzahlsignals in ein dequantisiertes Signal De(i, j, k) der Codiervorrichtung, das im wesentlichen mit dem Prädiktionsfehlersignal identisch ist. Unter Berechnung einer Summe des dequantisierten Signals und des Prädiktionssignals erzeugt ein Addierer 39 der Codiervorrichtung ein lokales decodiertes Signal L(i, j, k), das die Summe darstellt. Als Reaktion auf das lokale decodierte Signal erzeugt der Prädiktor 37 das Prädiktionssignal.
Der Dequantisierer 34 der Decodiervorrichtung dequantisiert das Quantisierungspegelzahlsignal, das vom Eingabeanschluß 26 der Decodiervorrichtung als Eingabesignal der Vorrichtung zugeführt wird. Dadurch erzeugt der Dequantisierer 34 ein dequantisiertes Signal D(i, j, k) der Decodiervorrichtung. Ein Prädiktor 37' der Decodiervorrichtung dient zum Erzeugen eines Prädiktionssignals Pd(i, j, k) der Decodiervorrichtung. Unter Berechnung einer Summe des dequantisierten und des Prädiktionssignals der Decodiervorrichtung beliefert ein Addierer 39' der Decodiervorrichtung den Ausgabeanschluß 27 der Decodiervorrichtung und den Prädiktor 37' der Decodiervorrichtung mit einem decodierten Signal, das das Wiedergabebildsignal F(i, j, k) ist.
In Fig. 1 erhält die Transformationscodiervorrichtung ein Informationskompressionsverhältnis unter Verwendung der ausgewählten Koeffizienten, die zahlenmäßig kleiner als die Transformationskoeffizienten sind, und unter Verwendung des Quantisierungspegelzahlsignals mit einer kleineren Pegelzahl als das Originalbildsignal. Das Informationskompressionsverhältnis wird durch geeignete Gestaltung des Koeffizientenwählers 32 erhöht. Der Auswahlschwellwert sollte so bestimmt sein, daß die Transformationskoeffizienten verworfen werden, die kleine Amplituden, d. h., höhere Wertigkeiten haben. Dazu wurden statistisch anhand einer großen Anzahl von Originalbildern Varianzen für die Amplituden der Transformationskoeffizienten berechnet, um die Transformationskoeffizienten mit kleinen Varianzen auf die im genannten Werk von Pratt auf Seite 673 beschriebene Weise zu verwerfen. Solche Transformationskoeffizienten mit kleinen Varianzen wurden als Verwerfungskoeffizienten für alle Signalblöcke gleich verworfen. Die Transformationskoeffizienten können aber eine große Amplitude in einem bestimmten Signalblock haben, für den die Varianzen bei der Berechnung anhand der Originalbilder klein sind.
Daher ist die herkömmliche Transformationscodiervorrichtung dahingehend mangelhaft, daß die ausgewählten Koeffizienten nicht in Übereinstimmung mit lokalen Charakteristika der einzelnen Originalbilder ausgewählt werden und daß die Wiedergabebilder eine entsprechend beeinträchtigte Bildqualität haben. Der Mangel ließe sich beseitigen, wenn der Auswahlschwellwert für jeden Signalblock des Originalbildsignals bestimmt würde. Dabei ist jedoch klar, daß dies zu einem weiteren Mangel führt, da das Ausgabesignal der Vorrichtung eine größere Informationsmenge führen muß.
In einer verbesserten Informationscodiervorrichtung, die im genannten Beitrag von Chen et al. offenbart ist, werden die Signalblöcke in vier Klassen je nach Größenordnungen von Wechselstromenergie der Signalblöcke eingeteilt. Anschließend werden Varianzen für die jeweiligen Klassen berechnet, um vier Auswahlschwellwerte für die jeweiligen Klassen zu bestimmen. Dadurch läßt sich die ansonsten höhere Informationsmenge verringern. Hierbei ist zu beachten, daß die Verwendung der Größenordnungen von Wechselstromenergie auf der Theorie der Ratenverzerrung auf die auf Seite 1288 des Beitrags von Chen et al. beschriebene Weise beruht. Nach Chen et al. wird eine Ratenverzerrungsfunktion im Grunde unter Verwendung eines statistischen Gesamtfehlers als Codierverzerrung berechnet. Der statistische Gesamtfehler eignet sich jedoch nicht immer zur Definition der Codierverzerrung. Wichtig ist, daß die Wiedergabebilder bei Betrachtung durch den Menschen weitestgehend verzerrungsfrei sein sollten. Anders ausgedrückt sollten die Wiedergabebilder unter dem Aspekt des menschlichen Sehvermögens eine bestmögliche Bildqualität haben. Die verbesserte Transformationscodiervorrichtung ist nachteilig, da das menschliche Sehvermögen nicht berücksichtigt ist und die Wiedergabebilder folglich nicht eine einwandfreie Bildqualität haben.
In Fig. 2 erhält die Prädiktionscodiervorrichtung ein Informationskompressionsverhältnis unter Verwendung des Prädiktionsfehlersignals mit einer kleineren Amplitude als das Originalbildsignal und unter Verwendung des Quantisierungspegelzahlsignals mit kleiner Pegelzahl als das Originalbildsignal. Das Informationskompressionsverhältnis wird durch geeignete Gestaltung des Prädiktors 37 der Codiervorrichtung erhöht. Die Amplitude des Prädiktionsfehlersignals wird durch einen Prädiktor verringert, der auf den Seiten 650 bis 657 des Werks von Pratt beschrieben ist. Der Prädiktor erzeugt ein Prädiktionssignalelement im Prädiktionssignal für ein aktuelles Signalelement des Originalbildsignals unter Verwendung einer beträchtlichen Anzahl lokal decodierter Elemente des lokalen decodierten Signals und unter Verwendung einer geeigneten Prädiktionsformel.
Gemäß Fig. 3 wird davon ausgegangen, daß das Originalbildsignal zu einem bestimmten Zeitpunkt ein aktuelles Bildelement S(0) eines Originalbilds darstellt. In einem Feld aus Bildelementen liegt ein erstes Bildelement S(1) links neben dem aktuellen Bildelement. Ein zweites Bildelement S(2) liegt oben neben dem aktuellen Bildelement. Ein drittes Bildelement S(3) liegt links neben dem zweiten Bildelement. Ein viertes Bildelement S(4) liegt rechts neben dem zweiten Bildelement. Andere Bildelemente sind darstellungsgemäß numeriert. Zur Verwendung bei der Prädiktion eines aktuellen Bildelements S(0) (wobei das gleiche Bezugssymbol verwendet ist), das das aktuelle Bildelement des i-ten Originalbilds darstellt, kann die Prädiktionsformel lauten:
(0) = A0(i) + A1(i)S(1) + A2(i)S(2) + . . . + A12(i)S(12) (3)
worin (0) das Prädiktionssignalelement für das aktuelle Signalelement darstellt, S(1) bis S(12) lokal decodierte Elemente für die Bildelemente S(1) bis S(12) darstellen (wobei die gleichen Bezugssymbole verwendet sind), A0(i) ein nullter Prädiktionskoeffizient ist und A1(i) bis A12(i) hierin als erster bis zwölfter Prädiktionskoeffizient bezeichnet werden, die allgemein durch As(i) gekennzeichnet werden können, wobei s von 1 bis 12 variabel ist.
Im Zusammenhang damit sollte die Tatsache beachtet werden, daß die lokal decodierten Elemente S(1) bis S(12) des lokal decodierten Signals im wesentlichen den Signalelementen gleichen, die die in Fig. 3 jeweils veranschaulichten Bildelemente S(1) bis S(12) darstellen und die dem aktuellen (Signal-)Element S(0) im Originalbild als Vorauselemente vorausgehen. Daher dient eine Kombination aus dem Prädiktor 37 und dem Addierer 39 als Prädiktionsschaltung, die auf die Vorauselemente reagiert, um ein Prädiktionssignal als Voraussage des aktuellen Elements in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Prädiktionsformel zu erzeugen, die durch mehrere Prädiktionskoeffizienten für die jeweiligen Vorauselemente definiert ist.
Bei einer herkömmlichen Prädiktionscodiervorrichtung wurden die Prädiktionskoeffizienten unter Berücksichtigung einer statistischen Charakteristik des Originalbilds bestimmt, um so eine Durchschnittsamplitude des Prädiktionsfehlersignals zu verringern. Beispielsweise erhält der erste Prädiktionskoeffizient einen großen Wert, wenn die Bilder eine statistisch hohe Horizontalkorrelation haben. Der zweite Prädiktionskoeffizient hat einen großen Wert, wenn die Bilder eine statistisch hohe Vertikalkorrelation haben. Der dritte Prädiktionskoeffizient hat einen großen Wert, wenn die Bilder eine statistisch hohe Korrelation diagonal von links oben nach rechts unten haben. Der vierte Prädiktionskoeffizient hat einen großen Wert, wenn die Bilder eine statistisch hohe Korrelation diagonal von links unten nach rechts oben haben.
Bei der lokalen Untersuchung jedes Originalbilds kann sich die Korrelation von der statistisch bestimmten über eine große Anzahl von Originalbildern unterscheiden. Daher ist die herkömmliche Prädiktionscodiervorrichtung mangelhaft, da die Prädiktionskoeffizienten nicht in Übereinstimmung mit lokalen Charakteristika der einzelnen Originalbilder bestimmt werden und die Wiedergabebilder eine entsprechend schlechtere Bildqualität haben. Der Mangel ließe sich beseitigen, würden die Prädiktionskoeffizienten je nach lokalen Charakteristika der einzelnen Originalbilder bestimmt. Dies führt jedoch zu einem weiteren Mangel, der darin besteht, daß das Ausgabesignal der Vorrichtung eine größere Informationsmenge führen muß.
Gemäß Fig. 4 fährt die Beschreibung mit einer Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer ersten allgemeinen Ausführungsform der Erfindung fort. Auf die vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 1 und 2 beschriebene Weise hat die Codiervorrichtung einen Eingabe- und Ausgabeanschluß 21 und 22 der Codiervorrichtung. Ein Originalbildsignal F(i, j, k) wird zum Eingabeanschluß 21 der Vorrichtung als Digitalsignal geführt. Ein Ausgabesignal der Vorrichtung wird vom Ausgabeanschluß 22 der Vorrichtung zu einem Übertragungskanal 25 geführt, der eine Speicherdatei sein kann. Eine Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück hat einen Eingabe- und Ausgabeanschluß 26 und 27 der Decodiervorrichtung. Das Ausgabesignal der Vorrichtung wird am Eingabeanschluß 26 der Decodiervorrichtung als Eingabesignal der Vorrichtung empfangen. Ein Wiedergabebildsignal (i, j, k) wird zum Ausgabeanschluß 27 der Decodiervorrichtung geführt.
In der Codiervorrichtung wird das Originalbildsignal vom Eingabeanschluß 21 der Codiervorrichtung zu einer Bildkontrast-Detektionseinheit 41, einem Hochkontrast-Bildcodierer 42, einem Mittelkontrast-Bildcodierer 43 und einem Niedrigkontrast-Bildcodierer 44 geführt. Wie in Kürze beschrieben wird, liefert die Bildkontrast-Detektionseinheit 41 ein Regionsidentifizierungssignal B(i, in, n) und ein Bildkontraststufensignal Ci zum Hoch- bis Niedrigkontrast-Bildcodierer 42 bis 44, zu einem Bildkontrastcodierer 45 sowie einem ersten Multiplexer 46.
Auf die im weiteren Fortgang der Beschreibung deutlich werdende Weise dienen der Hoch- bis Niedrigkontrast-Bildcodierer 42 bis 44 zum Codieren des Originalbildsignals unter Steuerung durch das Regionsidentifizierungssignal und das Bildkontraststufensignals in ein codiertes Hochkontrast-Bildsignal, ein codiertes Mittelkontrast-Bildsignal und ein codiertes Niedrigkontrast-Bildsignal. Gesteuert durch das Regionsidentifizierungssignal und das Bildkontraststufensignal wählt der erste Multiplexer 46 jeweils eines der codierten Hoch- bis Niedrigkontrast-Bildsignale aus. Dadurch erzeugt der erste Multiplexer 46 ein codiertes Bildsignal, in das das Originalbildsignal codiert ist.
Der Bildkontrastcodierer 45, wie er hierin bezeichnet ist, unterzieht das Regionsidentifizierungssignal und das Bildkontraststufensignal einer Codierung variabler Länge, um ein codiertes Regionssignal und ein codiertes Kontrastsignal zu erzeugen, die gemeinsam als codiertes Regions- und Kontrastsignal bezeichnet werden können, bei dem es sich um ein Codesignal variabler Länge handelt, z. B. ein Huffmann-Codesignal oder ein Lauflängen-Codesignal. Für jeden Signalabschnitt oder -bereich wählt ein zweiter Multiplexer 47 zunächst das codierte Regions- und Kontrastsignal und anschließend das codierte Bildsignal aus. Dadurch führt der zweite Multiplexer 47 das Ausgabesignal der Vorrichtung zum Ausgabeanschluß 22 der Codiervorrichtung. Im übrigen führt die Bildkontrast-Detektionseinheit 41 das Regionsidentifizierungssignal und das Bildkontraststufensignal zum Hoch- bis Niedrigkontrast-Bildcodierer 42 bis 44 und zum Bildkontrastcodierer 45 über eine Speiseleitung 48.
Unter kurzzeitiger Bezugnahme auf Fig. 5 wird angenommen, daß jedes Originalbild in Bildelemente aufteilbar ist, deren Anzahl vertikal und horizontal 320 und 256 beträgt. Auf die in Kürze beschriebene Weise wird das Originalbild in mehrere Blockflächen aufgeteilt, die jeweils aus 16 · 16 Bildelementen bestehen. Anders ausgedrückt wird die Zahl 16 als die vorstehend erwähnte natürliche Zahl N verwendet. Im veranschaulichten Beispiel wird das Originalbild in 320 Blockflächen aufgeteilt. Bei der Transformationscodierung ist bekannt, daß jedes Originalbild nicht aus den Bildelementen einer Anzahl zu bestehen braucht, die vertikal oder horizontal ein ganzzahliges Vielfaches der vorbestimmten natürlichen Zahl ist.
Gemäß Fig. 6 hat die Bildkontrast-Detektionseinheit 41 einen Eingabeanschluß 49 der Einheit, dem das Originalbildsignal vom Eingabeanschluß 21 der Codiervorrichtung zugeführt wird. Über einen ersten und zweiten Ausgabeanschluß 51 und 52 werden das Regionsidentifizierungssignal und das Bildkontraststufensignal zur Speiseleitung 48 geführt. Eine Steuerschaltung 53 dient zum Erzeugen eines Taktsignals und eines Synchronisierungssignals.
Gesteuert durch das Takt- und das Synchronisierungssignal auf die bekannte Weise teilt eine Teilungsschaltung 54 jeden Signalabschnitt oder -bereich des Originalbildsignals in Signalblöcke auf, die die jeweiligen Blockflächen in jedem Originalbildsignal auf die als Beispiel in Fig. 5 gezeigte Weise darstellen. Allgemeiner ausgedrückt schließen die Blockflächen in jedem Originalbild aneinander an und haben eine gemeinsame Größe.
Ein Maximalpegeldetektor 54M dient zum Detektieren eines Maximalpegels H in jedem Signalblock, um ein Maximalpegelsignal zu erzeugen. Ein Minimalpegeldetektor 54L dient zum Detektieren eines Minimalpegels L im betreffenden Signalblock, um ein Minimalpegelsignal zu erzeugen. Durch Berechnen einer Differenz (H-L) zwischen dem Maximal- und dem Minimalpegel erzeugt ein Subtrahierer 55 ein Pegeldifferenzsignal.
Gesteuert durch das Takt- und das Synchronisierungssignal und durch Zuführung des Pegeldifferenzsignals erzeugt ein Pegeldifferenzhistogramm-Rechenglied 56 ein Pegeldifferenzhistogramm-Signal, das eine Häufigkeitsverteilung der Pegeldifferenzen in jedem Signalabschnitt darstellt. Anders ausgedrückt stellt die Häufigkeitsverteilung die Anzahl von Blockflächen in jedem Originalbild als Funktion der Pegeldifferenz dar.
Unter zeitweiliger Bezugnahme auf Fig. 7 wird für einen Signalabschnitt, der ein bestimmtes Originalbild darstellt, angenommen, daß die Pegeldifferenz-Häufigkeitsverteilung auf eine Weise gewonnen wird, die in der Zeichnung beispielhaft durch eine Kurve dargestellt ist. Die Kurve wird als Kurve der Pegeldifferenz-Häufigkeitsverteilung bezeichnet. Die Häufigkeitsverteilung hat eine Minimalhäufigkeit bei einer speziellen Pegeldifferenz D. Dies zeigt, daß die Signalblöcke des Signalabschnitts Pegeldifferenzen haben, die kleiner oder größer als die spezielle Pegeldifferenz sind. Verständlich ist, daß die Blockflächen in einer Hintergrundregion oder in einer Bild- oder einer Nicht-Hintergrundregion liegen, wenn die Signalblöcke die kleineren und die größeren Pegeldifferenzen haben. Je nach Originalbild wird eine solche Minimalhäufigkeit möglicherweise nicht aus der Pegeldifferenz-Häufigkeitsverteilung deutlich. Dennoch können die Hintergrund- und die Bildregion definiert werden, indem eine solche Pegeldifferenz als vorbestimmte Pegeldifferenz definiert wird. Als Zahlenbeispiel hat ein Originalbild von Zeit zu Zeit einen von sechzehn Pegeln. In diesem Zahlenbeispiel wird die vorbestimmte Differenz vorzugsweise auf eine Differenz von sechs Pegeln gesetzt. Außerdem ist zu beachten, daß jedes Originalbild nicht immer eine Hintergrundregion zu haben braucht.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 6 wird einem Minimalhäufigkeitsdetektor 57 das Pegeldifferenzhistogramm-Signal zugeführt, damit er die Minimalhäufigkeit und die vorbestimmte Pegeldifferenz D detektiert. Als Reaktion auf die vorbestimmte Pegeldifferenz klassifiziert ein Regionsdetektor 58 die Pegeldifferenzen in eine Hintergrunddifferenz und eine Bild- oder Nicht-Hintergrunddifferenz. Durch Zuführung des Originalbildsignals sowie des Takt- und des Synchronisierungssignals beliefert der Regionsdetektor 58 den ersten Ausgabeanschluß 51 mit dem Regionsidentifizierungssignal B(i, m, n), das darstellt, ob die jeweiligen Blockflächen jedes Originalbilds in der Hintergrundregion oder in der Bildregion liegen. Hierbei soll eine Kombination (m, n) Blockflächenpositionen in jedem Originalbild darstellen.
Das Regionsidentifizierungssignal hat einen von zwei Werten für jeden Signalblock und folglich für jede Blockfläche. Beispielsweise sind die Blockflächen der Hintergrundregion durch einen Wert 1 bezeichnet. Die Blockflächen der Bildregion sind durch einen weiteren Wert 0 bezeichnet.
Gemäß Fig. 8 zusätzlich zu Fig. 6 ist die Kurve der Pegeldifferenz-Häufigkeitsverteilung jetzt durch eine Vollinienkurve und eine Strichlinienkurve für die Pegeldifferenzen der Bild- und der Hintergrundregion veranschaulicht. Für einen Bildkontrastdetektor 59 werden eine erste und zweite Pegeldifferenz D1 und D2 oberhalb der vorbestimmten Pegeldifferenz D bestimmt. Im Zahlenbeispiel, das im Zusammenhang mit Fig. 7 beschrieben wurde, beträgt die erste und zweite Pegeldifferenz vorzugsweise acht und zehn Pegel. Durch Zuführung des Pegeldifferenzhistogramm-Signals berechnet der Kontrastdetektor 59 eine durch die Vollinienkurve erfaßte Gesamthäufigkeit, eine erste Häufigkeitssumme der Häufigkeiten des Auftretens der Pegeldifferenzen zwischen der vorbestimmten Pegeldifferenz D und der ersten Pegeldifferenz D1 und eine zweite Häufigkeitssumme der Häufigkeiten des Auftretens der Pegeldifferenzen oberhalb der zweiten Pegeldifferenz D2. Anschließend berechnet der Kontrastdetektor 59 ein erstes Verhältnis der ersten Häufigkeitssumme zur Gesamthäufigkeit und ein zweites Verhältnis, das die zweite Häufigkeitssumme zur Gesamthäufigkeit hat.
Ein erstes und zweites Hoch- und Niedrigverhältnis, also vier insgesamt, sind für den Kontrastdetektor 59 vorbestimmt. Für das vorstehend beschriebene Zahlenbeispiel können diese Verhältnisse 25%, 50%, 25% und 5% betragen. Liegt das erste Verhältnis über dem ersten Hochverhältnis und liegt ferner das zweite Verhältnis über dem zweiten Hochverhältnis, wird beurteilt, daß das betreffende Originalbild einen hohen Kontrast zwischen den Blockflächen hat. Liegt das erste Verhältnis unter dem ersten Niedrigverhältnis und liegt ferner das zweite Verhältnis unter dem zweiten Niedrigverhältnis, gilt für das betreffende Originalbild ein niedriger Kontrast zwischen den Blockflächen. Ansonsten wird beurteilt, daß das Originalbild einen mittleren Kontrast zwischen den Blockflächen hat.
In Fig. 6 ist ein Hauptabschnitt der Bildkontrast-Detektionseinheit 41 als Bildkontrast-Detektionsschaltung verwendet. In der Kontrastdetektionsschaltung dienen der Maximal- und der Minimalpegeldetektor 54M und 54L sowie der Subtrahierer 55 gemeinsam als Pegeldifferenz-Detektionsschaltung, die auf die Signalblöcke jedes Signalabschnitts reagiert, um eine Pegeldifferenz zwischen einem Maximal- und einem Minimalpegel in jedem Signalblock zu detektieren. Die Pegeldifferenz ist von einem der Signalblöcke zu einem anderen der Signalblöcke variabel. Das Histogramm-Rechenglied 56 und der Bildkontrastdetektor 59 dienen gemeinsam als Bildkontrast-Detektionsschaltung, die mit der Pegeldifferenz-Detektionsschaltung gekoppelt ist, um ein Kontrastmaß in Übereinstimmung mit den in jedem Signalabschnitt detektierten Pegeldifferenzen zu detektieren.
Das Kontrastmaß stellt einen Kontrast für jedes Originalbild dar und ist von einem Bild zum anderen in einer vorbestimmten Anzahl von Stufen variabel, z. B. drei Stufen mit einer Hoch-, Mittel- und Niedrigkonstraststufe. Dadurch beliefert die Kontrast-Detektionsschaltung den zweiten Ausgabeanschluß 52 mit dem Bildkontraststufensignal Ci, das die Kontraststufen für die jeweiligen Originalbilder anzeigt. Das Kontraststufensignal zeigt z. B. Werte von 0, 1 und 2 bei einem hohen, mittleren und niedrigen Kontrast an.
Eine bestimmte Pegeldifferenz, z. B. die erste Pegeldifferenz D1, kann je nach den Umständen als vorgewählte Pegeldifferenz bezeichnet werden. Die vorgewählte (Pegel-)Differenz sollte größer als die vorbestimmte (Pegel-)Differenz D sein. Ist die Pegeldifferenz kleiner als die vorgewählte Pegeldifferenz, läßt sich der Kontrast als niedriger Kontrast bezeichnen.
In Fig. 6 dient ein Teil der Bildkontrast-Detektionseinheit 41 als Regionsidentifizierungsschaltung. Insbesondere weist die Regionsidentifizierungsschaltung den Regionsdetektor 58 als ihren Hauptbestandteil auf und ist mit der Pegeldifferenz-Detektionsschaltung gekoppelt, um die Hintergrundregion und die Bild- oder Nicht-Hintergrundregion in jedem Originalbild anhand der in jedem Signalabschnitt detektierten Pegeldifferenzen zu identifizieren. Zu beachten ist, daß die Bildregion gewöhnlich aus mehreren Blockflächen besteht und daß ein Originalbild mit hohem Kontrast die Hintergrundregion aufweisen oder nicht aufweisen kann. Auch ein Originalbild mit niedrigem Kontrast kann die Hintergrundregion aufweisen oder nicht aufweisen. Gehört sie dazu, so besteht die Hintergrundregion aus mindestens einer Blockfläche.
Unter näherer Bezugnahme auf Fig. 4 codiert der Hochkontrast-Bildcodierer 42 das Originalbildsignal, wenn das Kontraststufensignal die hohe Kontraststufe anzeigt. Die Codierung erfolgt an den Signalblöcken in der Bildregion des Originalbilds, für die das Kontraststufensignal den hohen Kontrast anzeigt. Auf diese Weise codiert der Niedrigkontrast- Bildcodierer 44 das Originalbildsignal, wenn das Kontraststufensignal den niedrigen Kontrast anzeigt oder wenn das Regionsidentifizierungssignal die Hintergrundregion anzeigt. Der erste Multiplexer 46 wählt die codierten Hoch- bis Niedrigkontrast-Bildsignale aus, wenn das Kontraststufensignal den hohen Kontrast anzeigt, wenn das Kontraststufensignal den mittleren Kontrast anzeigt und wenn entweder das Kontraststufensignal den niedrigen Kontrast anzeigt oder wenn das Regionsidentifizierungssignal die Hintergrundregion anzeigt.
Eine Kombination aus dem Hoch- bis Niedrigkontrast-Bilddecodierer 42 bis 44 und dem ersten Multiplexer 46 dient als Bilddecodierer. Das Originalbildsignal wird zum Bilddecodierer direkt und unverändert geführt. Dabei sollte jedoch verständlich sein, daß der Bilddecodierer in der Praxis die Signalblöcke in das codierte Bildsignal codiert, da der Bilddecodierer durch das Regionsidentifizierungssignal gesteuert wird, das die Hintergrund- und die Bildregion für die jeweiligen Signalblöcke des Originalbildsignals auf die vorstehend genannte Weise anzeigt.
In Fig. 4 weist die Bildsignal-Decodiervorrichtung einen ersten Demultiplexer 61 zum Demultiplexen des Eingabesignals der Vorrichtung in ein Demultiplex- oder zerlegtes Bildsignal sowie ein Demultiplex- oder zerlegtes Regions- und Kontrastsignal auf. Ein zweiter Demultiplexer 62 arbeitet wie der erste Multiplexer 46 und demultiplext das Demultiplex-Bildsignal in ein Demultiplex-Hochkontrast-Bildsignal, ein Demultiplex-Mittelkontrast-Bildsignal und ein Demultiplex-Niedrigkontrast-Bildsignal. Das Demultiplex-Hoch bis Niedrigkontrast-Bildsignal wird zu einem Hochkontrast-Bilddecodierer 63, einem Mittelkontrast-Bilddecodierer 64 und einem Niedrigkontrast-Bilddecodierer 65 geführt. Das Demultiplex-Regions- und Kontrastsignal wird zu einem Bildkontrastdecodierer 66 geführt, der in Übereinstimmung mit dem Bildkontrastcodierer 45 arbeitet, um einen Ausgabemultiplexer 67 sowie den Hoch- bis Niedrigkontrast-Bilddecodierer 63 bis 65 mit einem decodierten Regionssignal und einem decodierten Kontrastsignal zu beliefern, die Wiedergaben des Regionsidentifizierungssignals und des Kontraststufensignals sind, sofern das Ausgabesignal der Vorrichtung nicht unrichtig oder fehlerhaft am Eingabeanschluß 26 der Decodiervorrichtung als Eingabesignal der Vorrichtung empfangen wird.
Die Hoch- bis Niedrigkontrast-Bilddecodierer 63 bis 65 entsprechend den Hoch- bis Niedrigkontrast-Bildcodierern 42 bis 44. Beispielsweise decodiert der Hochkontrast-Bilddecodierer 63 das Demultiplex-Hochkontrast-Bildsignal in ein Hochkontrast-Wiedergabebildsignal, wenn das decodierte Kontrastsignal den hohen Kontrast anzeigt. Der Niedrigkontrast- Bilddecodierer 65 decodiert das Demultiplex-Niedrigkontrast- Bildsignal in ein Niedrigkontrast-Wiedergabebildsignal, wenn das decodierte Kontrastsignal den niedrigen Kontrast anzeigt oder wenn das decodierte Regionssignal die Hintergrundregion anzeigt. Gesteuert durch das decodierte Regions- und Kontrastsignal wählt der Ausgabemultiplexer 67 das Hoch- bis Niedrigkontrast-Wiedergabebildsignal aus, wenn das decodierte Kontrastsignal den hohen Kontrast anzeigt, wenn das decodierte Kontrastsignal den mittleren Kontrast anzeigt und wenn entweder das decodierte Kontrastsignal den niedrigen Kontrast anzeigt oder wenn das decodierte Regionssignal die Hintergrundregion anzeigt. Dadurch führt der Ausgabemultiplexer 67 das Wiedergabebildsignal zum Ausgabeanschluß 27 der Decodiervorrichtung.
Gemaß Fig. 9 fährt die Beschreibung mit einer Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer zweiten allgemeinen Ausführungsform der Erfindung und einer Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück fort. Auf die vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebene Weise hat die Codiervorrichtung einen Eingabe- und Ausgabeanschluß 21 und 22 der Codiervorrichtung. Ein Originalbildsignal F(i, j, k) wird zum Eingabeanschluß 21 der Codiervorrichtung geführt. Ein Ausgabesignal der Vorrichtung wird vom Ausgabeanschluß 22 der Vorrichtung zu einem Übertragungskanal 25 geführt. Das Ausgabesignal der Vorrichtung wird am Eingabeanschluß 26 der Decodiervorrichtung als Eingabesignal der Vorrichtung empfangen. Ein Wiedergabebildsignal F(i, j, k) wird zum Ausgabeanschluß 27 der Decodiervorrichtung geführt.
In der Decodiervorrichtung wird das Originalbild zu einer Bildkontrast-Detektionsschaltung 41 geführt, die mit der von Fig. 5 bis 8 identisch ist und einen Bildkontrastcodierer 45 über eine Speiseleitung 48 mit einem Regionsidentifizierungssignal B(i, in, n) und einem Bildkontraststufensignal Ci beliefert. Ferner wird das Originalbildsignal zu einem Bildcodierer 71 geführt. Das Regionsidentifizierungs- und das Kontraststufensignal werden zu einem Bildcodierparameter-Bestimmungsglied 72 geführt.
Auf die später näher beschriebene Weise dient der Bildcodierer 71 zum Codieren des Originalbildsignals in ein codiertes Bildsignal entsprechend einer vorbestimmten Codiercharakteristik. Das Parameter-Bestimmungsglied 72 dient zum Beliefern des Bildcodierers 71 über eine Speiseverbindung 73 mit einem Codierparametersignal, das Bildcodierparameter darstellt, die die Codiercharakteristik definieren. In der Praxis arbeitet der Bildcodierer 71 als Transformationscodierer oder Prädiktionscodierer und weist einen Quantisierer auf. Für den Quantisierer legt das Parametersignal die Quantisierungsstufengröße als einen der Codierparameter fest. Für den Transformationscodierer legt das Parametersignal ferner den zuvor im Zusammenhang mit Fig. 1 genannten Auswahlschwellwert fest. Für den Prädiktionscodierer, der in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten, beispielhaft in Gleichung (3) aufgeführten Prädiktionsformel arbeitet, legt das Parametersignal die Prädiktionskoeffizienten gemeinsam als einen der Codierparameter fest.
In der Codiervorrichtung codiert der Bildkontrastcodierer 45 das Regionsidentifizierungs- und das Bildkontraststufensignal in ein codiertes Regions- und Kontrastsignal der vorstehend im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Art. Ein Multiplexer 74 wählt zunächst das für jeden Signalabschnitt des Originalbildsignals erzeugte codierte Regions- und Kontrastsignal und dann das codierte Bildsignal aus, das für den Signalblock des betreffenden Signalabschnitts erzeugt wird. Dadurch führt der Multiplexer 74 das Ausgabesignal der Vorrichtung zum Ausgabeanschluß 22 der Codiervorrichtung.
Um kurzzeitig Fig. 4 mit Fig. 9 zu vergleichen, wird angenommen, daß das Regionsidentifizierungssignal für jeden Signalblock eine Hintergrund- oder Bild- bzw. Nicht-Hintergrundregion anzeigt und daß das Kontraststufensignal für jeden Signalabschnitt eine hohe, mittlere oder niedrige Kontraststufe anzeigt. In diesem Fall entspricht eine Kombination aus dem Hoch- bis Niedrigkontrast-Bildcodierer 42 bis 44 und dem ersten Multiplexer 46 einer Kombination aus dem Bildcodierer 71, dem Codierparameter-Bestimmungsglied 72 und der Speiseverbindung 73.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 9 demultiplext ein Demultiplexer 75 das Eingabesignal der Vorrichtung in ein Demultiplex- oder zerlegtes Bildsignal sowie ein Demultiplexöder zerlegtes Regions- und Kontrastsignal. Dieser Demultiplexer 75 entspricht dem ersten im Zusammenhang mit Fig. 4 beschriebenen Demultiplexer 61. Wie in Fig. 4 decodiert ein Bildkontrastdecodierer 66 das Demultiplex-Regions- und Kontrastsignal in ein decodiertes Regionssignal und ein decodiertes Kontrastsignal, die Wiedergaben des Regionsidentifizierungs- und des Kontraststufensignals sind, die in der Codiervorrichtung verwendet werden.
Zum Zuführen zum Ausgabeanschluß 27 der Decodiervorrichtung decodiert ein Bilddecodierer 76 das Demultiplex-Bildsignal in das Wiedergabebildsignal in Übereinstimmung mit einer vorbestimmten Decodiercharakteristik. Als Reaktion auf das decodierte Regions- und Kontrastsignal beliefert ein Bilddecodierparameter-Bestimmungsglied 77 den Bilddecodierer 76 über eine Speiseverbindung 78 mit einem Decodierparametersignal, das Bilddecodierparameter darstellt, die die Decodiercharakteristik definieren und den jeweiligen in der Codiervorrichtung verwendeten Bildcodierparametern entsprechen.
Anhand von Fig. 10 wird nunmehr eine Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer ersten praktischen Ausführungsform der Erfindung sowie eine Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück beschrieben. Dargestellt ist ein Ausgabeanschluß 27 der Decodiervorrichtung. Auf die im Zusammenhang mit Fig. 9 beschriebene Weise weisen die Codier- und Decodiervorrichtung einen Bildcodierer 71, ein Bildcodierparameter-Bestimmungsglied 72, einen Bilddecodierer 76 und ein Bilddecodierparameter-Bestimmungsglied 77 auf. Nicht dargestellt sind eine Bildkontrast-Detektionseinheit 41, ein Bildkontrastcodierer 45 und ein Bildkontrastdecodierer 66, bei denen es keine Unterschiede zu jenen gibt, die im Zusammenhang mit Fig. 9 beschrieben wurden. Dagegen ist die Speiseleitung 48 getrennt als eine erste und zweite Leitung 481 und 482 dargestellt, die mit dem ersten und zweiten Ausgabeanschluß 51 und 52 verbunden sind, die anhand von Fig. 6 beschrieben wurden.
Wie in Fig. 1 weist der Bildcodierer 71 einen Vorwärtstransformator 31, einen Koeffizientenwähler 32 und einen Quantisierer 33 auf. Nunmehr wird angenommen, daß dem Transformator 31 nacheinander die Signalblöcke des Originalbildsignals von der Teilungsschaltung 54 der anhand von Fig. 6 beschriebenen Art zugeführt werden und er Transformationskoeffizienten F(i, u, v) gemaß Gleichung (1) erzeugt. Durch Zuführung des Regionsidentifizierungssignals B(i, in, n) und des Kontraststufensignals Ci über die erste und die zweite Leitung 481 und 482 beliefert das Codierparameter-Bestimmungsglied 72 den Koeffizientenwähler 32 über eine erste Verbindung 731 mit einem Auswahlschwellwertsignal, das Auswahlschwellwerte T(i, in, n) für die jeweiligen Signalblöcke als Teil der Codierparameter anzeigt. Ferner beliefert das Codierparameter-Bestimmungsglied 72 den Quantisierer 33 über eine zweite Verbindung 732 mit einem Quantisierungsstufengrößensignal, das Quantisierungsstufengrößen Z(i, in, n) für die jeweiligen Signalblöcke als weiteren Teil der Codierparameter anzeigt.
Als Reaktion auf das Auswahlschwellwertsignal wählt der Koeffizientenwähler 32 die ausgewählten Koeffizienten f(i, u, v) aus den Transformationskoeffizienten aus, wobei er andere Transformationskoeffizienten als Verwerfungskoeffizienten verwirft. Auf die bekannte Weise erhalten die Verwerfungskoeffizienten gemeinsam einen Wert von null. Als Reaktion auf das Quantisierungsstufensignal quantisiert der Quantisierer 33 das ausgewählte Koeffizientensignal in das Quantisierungspegelzahlsignal Q(i, u, v). Ferner erzeugt der Koeffizientenwähler 32 als Reaktion auf das Auswahlschwellwertsignal ein Bereichssignal, das einen vertikalen oder spaltenweisen Bereich RC sowie einen horizontalen oder zeilenweisen Bereich RR gemeinsam als Auswahlbereich für jeden Signalblock anzeigt. Ein Codierer 81 variabler Länge dient als Pegelzahlsignalcodierer beim Durchführen einer Codierung variabler Länge am Quantisierungspegelzahlsignal und Bereichssignal, um den Multiplexer 74 mit einem Codesignal variabler Länge zu beliefern, z. B. einem Huffmann-Codesignal. Eine Kombination aus dem Quantisierer 33 und dem Pegelzahlsignalcodierer 81 dient als Koeffizientencodierer, der die ausgewählten Koeffizienten in das codierte Bildsignal codiert.
Unter zeitweiliger Bezugnahme auf Fig. 11 und 12 zeigen die Darstellungen die Transformationskoeffizienten für einen bestimmten der Signalblöcke in Matrixform als Matrix mit 16 Zeilen und 16 Spalten entsprechend von Wertigkeiten der jeweiligen Transformationskoeffizienten vertikal nach unten und horizontal nach rechts, beginnend von solchen mit niedriger Wertigkeit zu solchen mit höherer Wertigkeit. In Fig. 11 sind die ausgewählten Koeffizienten durch eine schraffierte Fläche gezeigt. Der vertikale Bereich wird z. B. zunächst gemäß
bestimmt, um den in Fig. 12 schraffierten vertikalen Bereich anzugeben. In diesem Fall wird als nächstes der horizontale Bereich gemäß
bestimmt, um die ausgewählten Koeffizienten im vertikalen Bereich auszuwählen, der in Fig. 12 schraffiert ist.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 10 weist der Bilddecodierer 76 einen Dequantisierer 34 und einen Rücktransformator 35 auf, die jeweils von der im Zusammenhang mit Fig. 1 beschriebenen Art sind. Nach Zuführung eines Demultiplex- Bildsignals mit einem Codesignal variabler Länge, das den vertikalen und horizontalen Bereich anzeigt, vom Demultiplexer 75 führt ein Decodierer 82 variabler Länge eine Decodierung variabler Länge durch, um eine Wiedergabe (i, u, v) des Quantisierungspegelzahlsignals und eine Wiedergabe des Bereichssignals zu erzeugen, die Wiedergaben C und R des vertikalen und des horizontalen Bereichs anzeigt. Der Dequantisierer 34 dequantisiert das Quantisierungspegelzahlsignal in Wiedergaben der ausgewählten Koeffizienten. Durch Addition des Werts von null zu den Wiedergaben der ausgewählten Koeffizienten anhand der Wiedergaben des vertikalen und des horizontalen Bereichs erzeugt der Dequantisierer 34 Wiedergaben (i, u, v) der Transformationskoeffizienten. Der Rücktransformator 35 erzeugt das Wiedergabebildsignal (i, j, k) gemäß Gleichung (2).
Anhand von Fig. 13 wird nunmehr eine Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer zweiten praktischen Ausführungsform der Erfindung sowie eine Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück beschrieben. Mit 21 und 27 sind ein Eingabeanschluß der Codiervorrichtung und ein Ausgabeanschluß der Decodiervorrichtung bezeichnet. Wie in Fig. 9 weisen die Codier- und die Decodiervorrichtung einen Bildcodierer 71, ein Bildcodierparameter-Bestimmungsglied 72, einen Bilddecodierer 76 und ein Bilddecodierparameter-Bestimmungsglied 77 auf. Anstelle des Bildkontrastdetektors 41 sind die erste und die zweite Leitung 731 und 732 dargestellt.
Wie in Fig. 2 und 9 weist der Bildcodierer 71 einen Quantisierer 33, einen Subtrahierer 36, einen Prädiktor 37 der Codiervorrichtung, einen Dequantisierer 38 der Codiervorrichtung, einen Addierer 39 der Codiervorrichtung und einen Codierer 81 variabler Länge auf. Der Bilddecodierer 76 weist einen Dequantisierer 34 der Decodiervorrichtung, einen Prädiktor 37' der Decodiervorrichtung, einen Addierer 39' der Decodiervorrichtung und einen Decodierer 82 variabler Länge auf. Wie in Fig. 10 dient der Codierer 81 variabler Länge als Pegelzahlsignalcodierer. Eine Kombination aus dem Quantisierer 33 und dem Pegelzahlsignalcodierer 81 dient als Signalcodierer zum Codieren des Prädiktionssignals in das codierte Bildsignal.
Als Reaktion auf das Regionsidentifizierungs- und das Kontraststufensignal erzeugt das Bildcodierparameter-Bestimmungsglied 72 ein Quantisierungsstufensignal, das Quantisierungsstufengrößen Z(i, m, n) für die jeweiligen Signalblöcke als Teil der Codierparameter anzeigt. Außerdem erzeugt das Codierparameter-Bestimmungsglied 72 ein Prädiktionskoeffizientensignal, das Prädiktionskoeffizienten As(i, m, n) für die jeweiligen Signalblöcke als weiteren Teil der Codierparameter anzeigt. Die Prädiktionskoeffizienten dienen zur Verwendung als die Prädiktionskoeffizienten As(i) in Gleichung (3) beim Berechnen des Prädiktionssignalelements (0) für jedes Bildelement in jedem Signalblock. Der nullte Koeffizient A0(i, m, n) ist gleich Null. Das Bilddecodierparameter-Bestimmungsglied 77 erzeugt ein Quantisierungsstufensignal und ein Prädiktionskoeffizientensignal, die Wiedergaben jener sind, die durch das Bildcodierparameter-Bestimmungsglied 72 erzeugt werden.
Im Gegensatz zur Codiervorrichtung von Fig. 2 werden der Quantisierer 33 und der Dequantisierer 38 der Codiervorrichtung durch das Quantisierungsstufensignal gesteuert, das durch das Bildcodierparameter-Bestimmungsglied 72 erzeugt wird. Der Prädiktor 37 der Codiervorrichtung wird durch das Prädiktionskoeffizientensignal gesteuert, das durch das Bildcodierparameter-Bestimmungsglied 72 erzeugt wird. Der Dequantisierer 34 der Decodiervorrichtung und der Prädiktor 37' der Decodiervorrichtung werden durch das Quantisierungsstufensignal und das Prädiktionskoeffizientensignal gesteuert, die durch das Bilddecodierparameter-Bestimmungsglied 77 erzeugt werden.
Für die anhand von Fig. 9 bis 13 veranschaulichten Bildsignal-Codiervorrichtungen und folglich für die Bildsignal- Decodiervorrichtungen als Gegenstücke wird die zuvor genannte vorbestimmte Differenz D der Pegeldifferenzen in den jeweiligen Signalblöcken nunmehr erneut als vorgewählte Differenz bezeichnet. Eine vorbestimmte Differenz ist erneut für die Pegeldifferenz in den jeweiligen Signalblöcken entweder bei der ersten Differenz D1 oder zwischen der ersten und der zweiten Differenz D1 und D2 ausgewählt.
Vorzugsweise erhält die Quantisierungsstufengröße einen kleinsten Wert zur Verwendung im Umgang mit dem ausgewählten Koeffizientensignal, dem Prädiktionsfehlersignal und der Wiedergabe des Quantisierungspegelzahlsignals, die als Reaktion auf jeden Signalblock mit einer Pegeldifferenz der Hintergrunddifferenz erzeugt werden. Einen relativ kleinen Wert erhält die Quantisierungsstufengröße, die im Umgang mit den vorgenannten Signalen verwendet werden sollte, die als Reaktion auf jeden Signalblock des Signalabschnitts erzeugt werden, der ein Originalbild mit dem niedrigen Kontrast darstellt. Einen relativ großen Wert erhält die Quantisierungsstufengröße, die beim Verarbeiten der Signale verwendet werden sollte, die als Reaktion auf jeden Signalblock des Signalabschnitts erzeugt werden, der ein Originalbild mit dem mittleren Kontrast darstellt. Einen größten Wert erhält die Quantisierungsstufengröße, die beim Verarbeiten der Signale verwendet werden sollte, die als Reaktion auf jeden Signalblock des Signalabschnitts erzeugt werden, der ein Originalbild mit dem hohen Kontrast darstellt. Es wird nunmehr allgemein davon ausgegangen, daß zur Quantisierungsstufengröße eine kleinste, eine kleinere und eine größere Stufengröße gehört, wenn die Pegeldifferenz die Hintergrunddifferenz ist und niedriger bzw. höher als die vorbestimmte Differenz ist.
Im Zusammenhang mit den Quantisierungsstufengrößen ist zu beachten, daß die Codierverzerrung bei geringem Kontrast vom Menschen leicht wahrnehmbar ist. Typischerweise handelt es sich bei der Codierverzerrung um eine Blockverzerrung, wenn die Codier- und die Decodiervorrichtung von der in Fig. 10 veranschaulichten Art sind. Bei der Codierverzerrung handelt es sich um Flächenrauschen, wenn die Codier- und die Decodiervorrichtung von der in Fig. 13 veranschaulichten Art sind. Daher wird die kleinste Stufengröße für die Blockflächen verwendet, die in der Hintergrundregion liegen und eine sehr geringe Kontraststufe haben. Dadurch ist es möglich, die Codierverzerrung schwer wahrnehmbar werden zu lassen und den Wiedergabebildern eine ausgezeichnete Bildqualität zu verleihen.
Bei der anhand von Fig. 10 veranschaulichten Bildsignal- Codier- und Decodiervorrichtung erhält einen größten Wert jener Auswahlschwellwert zugewiesen, der beim Auswählen der ausgewählten Koeffizienten aus den Transformationskoeffizienten verwendet werden sollte, die als Reaktion auf jeden Signalblock mit einer Pegeldifferenz der Hintergrunddifferenz erzeugt werden. Einen relativ großen Wert erhält der Auswahlschwellwert zur Verwendung in Verbindung mit jedem Signalblock des Signalabschnitts, der ein Originalbild mit dem niedrigen Kontrast darstellt. Einen relativ großen Wert erhält der Auswahlschwellwert zur Verwendung in Verbindung mit jedem Signalblock des Signalabschnitts, der ein Originalbild mit dem mittleren Kontrast darstellt. Einen größten Wert erhält der Auswahlschwellwert, der in Verbindung mit jedem Signalblock des Signalabschnitts verwendet werden sollte, der ein Originalbild mit dem hohen Kontrast darstellt. Daher gehört zum Auswahlschwellwert ein größter, ein größerer und ein kleinerer Schwellwert, wenn die Pegeldifferenz die Hintergrunddifferenz und höher bzw. niedriger als die vorbestimmte Differenz ist.
Im Zusammenhang mit den Auswahlschwellwerten ist zu beachten, daß ein kleinerer Schwellwert für jede Blockfläche eines Bilds mit niedrigem Kontrast verwendet wird, um so eine kleine Anzahl der Transformationskoeffizienten als Verwerfungskoeffizienten zu verwerfen. Andererseits hat die Hintergrundregion eine sehr niedrige Kontraststufe. Gehören sie zur Hintergrundregion, haben mehrere Blockflächen eine im wesentlichen gemeinsame Helligkeit. Der größte Schwellwert wird für jede Blockfläche der Hintergrundregion verwendet, damit die ausgewählten Koeffizienten eine Durchschnittshelligkeit der Blockflächen der Hintergrundregion darstellen. Dadurch ist es möglich, die Blockverzerrung u. a. Codierverzerrungen schwer wahrnehmbar werden zu lassen und den Wiedergabebildern eine ausgezeichnete Bildqualität zu verleihen.
Für die anhand von Fig. 13 veranschaulichte Bildsignal- Codier- und Decodiervorrichtung gilt vorzugsweise, daß der erste bis zwölfte Prädiktionskoeffizient gemäß der in drei Teilen (a) bis (c) aufgeführten Tabelle 1 bestimmt werden sollte. Die Prädiktionskoeffizienten dienen zur Verwendung im Zusammenhang mit den jeweiligen Vorauselementen S(1) bis S(12) jedes Signalblocks in Gleichung (3) als deren jeweilige Koeffizienten. Tabelle 1(a) Tabelle 1(b) Tabelle 1(c)
Im Zusammenhang mit den Prädiktionskoeffizienten ist zu beachten, daß die Voraussage des aktuellen Bildelements mit beeinträchtigter Zuverlässigkeit erfolgt, falls ein relativ großer Wert den Prädiktionskoeffizienten zur Verwendung in Verbindung mit den Bildelementen verliehen würde, die entfernt vom aktuellen Bildelement S(0) in einem Bild mit hohem Kontrast liegen, was als Beispiel durch das neunte bis zwölfte Bildelement S(9) bis S(12) in Fig. 3 dargestellt ist. Im Gegensatz dazu erfolgt die Voraussage des aktuellen Bildelements S(0) mit hoher Zuverlässigkeit, wenn ein relativ großer Wert für die Prädiktionskoeffizienten in Verbindung mit den Bildelementen verwendet wird, die vom aktuellen Bildelement in einem Bild mit niedrigerem Kontrast entfernt liegen, z. B. vom aktuellen Bildelement in der Hintergrundregion eines beliebigen Bilds mit hohem bis niedrigem Kontrast.
Um die Prädiktionskoeffizienten etwas stärker quantitativ zu beschreiben, wird zunächst das in Fig. 3 dargestellte erste Bildelement S(1) betrachtet. Das erste Bildelement wird durch eines der Voraus-(Signal-)Elemente dargestellt, das dem aktuellen Element im Signalblock als unmittelbar vorausgeht. Das erste Bildelement ist ein typisches Element naher (Bild)Elemente, die nahe am aktuellen Bildelement in einer der Blockflächen liegen, zu der das betreffende aktuelle Bildelement gehört. Beim zweiten bis vierten Bildelement S(2) bis S(4) kann es sich auch um nahe Elemente handeln. Bei Verwendung im Zusammenhang mit den Vorauselementen, die solche nahen Elemente darstellen, werden die Prädiktionskoeffizienten als nahe Koeffizienten bezeichnet. Im Gegensatz dazu werden die Prädiktionskoeffizienten als entfernte Koeffizienten bei Verwendung im Zusammenhang mit den Vorauselementen bezeichnet, die die Bildelemente darstellen, die vom aktuellen Bildelement entfernt liegen, was beim neunten bis zwölften Bildelement der Fall ist.
Vorzugsweise gilt, daß das Bildcodierparameter-Bestimmungsglied 72 die nahen und entfernten Koeffizienten anhand der Kontraststufen und der Hintergrunddifferenz so bestimmen sollte, daß die nahen und entfernten Koeffizienten einen im wesentlichen gemeinsamen Wert haben, wenn die Pegeldifferenz die Hintergrunddifferenz ist. Der (die) nahe(n) Koeffizient(en) sollte(n) größer als die entfernten Koeffizienten sein, wenn die Pegeldifferenz größer als die vorgewählte Differenz D ist, d. h., wenn das aktuelle Bildelement in der Bildregion liegt. Die nahen Koeffizienten haben je nach den Kontraststufen unterschiedliche Werte und weisen einen kleineren und einen größeren Koeffizienten auf, wenn die Pegeldifferenz höher und niedriger als die vorbestimmte Differenz ist, d. h., wenn das aktuelle Bildelement in einer Blockfläche eines Bilds mit höherem bzw. niedrigerem Kontrast liegt.
Unter erneuter Bezugnahme auf Fig. 4 fährt die Beschreibung nunmehr mit einer Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer dritten allgemeinen Ausführungsform der Erfindung und einer Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück fort. Die Codier- und die Decodiervorrichtung weisen ähnliche Teile auf, die mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und ähnlich mit gleich benannten Signalen arbeiten. Dabei ist jedoch zu beachten, daß an die Stelle der Bildkontrast-Detektionseinheit 41 eine (in Kürze veranschaulichte) Blockkontrast-Detektionseinheit 41' tritt.
Gemäß Fig. 14 unterscheidet sich die Blockkontrast-Detektionseinheit 41' nicht wesentlich von der anhand von Fig. 6 veranschaulichten Bildkontrast-Detektionseinheit 41 und weist ähnliche Teile auf, die mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und ähnlich mit gleich benannten Signalen arbeiten. Ein Blockkontrastdetektor 59' tritt jedoch an die Stelle des Bildkontrastdetektors 59 und ist mit einem Pegelhistogramm-Rechenglied 86 anstelle des Pegeldifferenzhistogramm-Rechenglieds 56 verbunden. Ferner wird der Blockkontrastdetektor 59' durch das Takt- und das Synchronisierungssignal gesteuert. Dem Pegelhistogramm-Rechenglied 86 wird von der Teilungsschaltung 54 jeder Signalblock des Originalbildsignals F(i, j, k) zugeführt.
Gesteuert durch das Takt- und das Synchronisierungssignal führt, das Pegelhistogramm-Rechenglied 86 ein Pegelhistogrammsignal zum Blockkontrastdetektor 59'. Das Pegelhistogrammsignal stellt eine Pegelhäufigkeitsverteilung von Pegeln V der jeweiligen Signalelemente in jedem Signalblock des Originalbildsignals dar. Anders ausgedrückt stellt die Pegelhäufigkeitsverteilung die Anzahl von Bildelementen in jeder Blockfläche als Funktion der Pegel der Signalelemente dar, die die jeweiligen Bildelemente darstellen.
In Fig. 15 zusätzlich zu Fig. 14 ist eine Kurve der Pegelhäufigkeitsverteilung für einen Signalblock gezeigt, der eine bestimmte Blockfläche eines Originalbilds darstellt. Eine vorbestimmte Häufigkeit F ist gemeinsam für die Signalblöcke des Originalbildsignals ausgewählt. Hat das Originalbild jeweils einen von sechzehn Pegeln auf die vorstehend als Zahlenbeispiel beschriebene Weise, kann die vorbestimmte Häufigkeit fünf Signal- oder Bildelemente betragen. Die Kurve der Pegelhäufigkeitsverteilung kreuzt die vorbestimmte Häufigkeit an mindestens zwei Punkten.
Für jeden Signalblock ermittelt der Blockkontrastdetektor 59' einen Minimal- und Maximalpegel V(1) und V(2), bei dem die Kurve der Pegelhäufigkeitsverteilung von einer geringeren Häufigkeit auf eine höhere Häufigkeit ansteigt und von der höheren Häufigkeit auf die geringere Häufigkeit abfällt. Ein Kontrastverhältnis W berechnet sich nach:
W = [V(2) - V(1))/[V(2) + V(1)].
Für den Blockkontrastdetektor 59' ist ein erstes und zweites Verhältnis W(1) und W(2) vorbestimmt. Beispielsweise können das erste und zweite Verhältnis 0,7 und 0,4 betragen. Ist das Kontrastverhältnis größer als das erste Verhältnis, beurteilt der Kontrastdetektor 59', daß eine hohe Kontraststufe zwischen den Bildelementen der Blockfläche vorliegt, die durch den betreffenden Signalblock dargestellt ist. Ist das Kontrastverhältnis kleiner als das zweite Verhältnis, beurteilt der Kontrastdetektor 59', das eine niedrige Kontraststufe zwischen den betreffenden Bildelementen vorliegt. Ansonsten beurteilt der Kontrastdetektor 59', daß eine mittlere Kontraststufe durch diese Bildelemente gegeben ist. Hat eine Blockfläche einen relativ hohen Kontrast, betragen der Minimal- und Maximalpegel einen und vierzehn Pegel. Hat eine Blockfläche einen relativ niedrigen Kontrast, betragen der Minimal- und Maximalpegel drei und dreizehn Pegel.
Gemaß Fig. 14 dient ein Hauptabschnitt der Blockkontrast-Detektionseinheit 41' als Blockkontrast-Detektionsschaltung. In der Kontrastdetektionsschaltung dient das Pegelhistogramm-Rechenglied 86 als Pegeldetektionsschaltung, die auf jeden der Signalblöcke reagiert, um Pegel der jeweiligen Signalelemente des betreffenden Signalblocks zu detektieren. Der Blockkontrastdetektor 59' ist mit der Pegeldetektionsschaltung gekoppelt, um ein Kontrastmaß zwischen den Bildelementen einer Blockfläche in Übereinstimmung mit den detektierten Pegeln in einem der Signalblöcke zu detektieren, der die betreffende Blockfläche darstellt. Das Maß ist von einem der Signalblöcke zu einem anderen der Signalblöcke in einer vorbestimmten Anzahl von Stufen variabel. Dadurch beliefert der Blockkontrastdetektor 59' den zweiten Ausgabeanschluß 52 mit einem Blockkontrastsignal C(i, in, n), das die Kontraststufen für die jeweiligen Signalblöcke oder Blockflächen darstellt.
Wie zuvor werden die hohe, die mittlere und die niedrige Kontraststufe durch die Werte 0, 1 und 2 angezeigt. Nunmehr ist klar verständlich, daß ein Originalbild Blockflächen der hohen bis niedrigen Kontraststufe und der Hintergrundregion aufweisen kann. Die vorstehende Beschreibung gilt für die Bildsignal-Codiervorrichtung mit der Blockkontrast-Detektionseinheit 41', sofern die Pegeldifferenzen in den jeweiligen Signalblöcken als die Pegel der jeweiligen Signalelemente mit Ausnahme der Pegeldifferenzen gelesen werden, die im Zusammenhang mit der Regionsidentifizierungsschaltung genannt sind. Außerdem gilt die vorstehende Beschreibung für die Bildsignal-Decodiervorrichtung zur Verwendung als Gegenstück mit der Codiervorrichtung, die die Blockkontrast-Detektionseinheit 41' aufweist.
Bei Verwendung der Blockkontrast-Detektionseinheit 41' in Fig. 4 wird anstelle des Bildkontrastsignals das Blockkontrastsignal beim Steuern des Hoch- bis Niedrigkontrast-Bildcodierers 42 bis 44 und des ersten Multiplexers 46 verwendet. Durch den Bildkontrastdecodierer 66 wird ein decodiertes Kontrastsignal in Übereinstimmung mit dem Blockkontrastsignal erzeugt.
Bei Verwendung der Blockkontrast-Detektionseinheit 41' in der jeweiligen Fig. 9, 10 und 13 bestimmt das Bildcodierparameter-Bestimmungsglied 72 die Quantisierungsstufengrößen sowie die Auswahlschwellwerte oder die Prädiktionskoeffizienten anhand des Regionsidentifizierungssignals und des Blockkontraststufensignals. Durch Zuführung des decodierten Regions- und Kontrastsignals vom Bildkontrastdecodierer 66 bestimmt das Bilddecodierparameter-Bestimmungsglied 77 die Bilddecodierparameter. Verschiedene Werte der Bildcodierparameter, die zuvor im Zusammenhang mit Fig. 10 und 13 beschrieben wurden, sind gleichfalls zutreffend.
Anhand von Fig. 16 fährt die Beschreibung nunmehr mit einer Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer vierten allgemeinen Ausführungsform der Erfindung und einer Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück fort. Die Codier- und die Decodiervorrichtung haben einen ähnlichen Aufbau wie die anhand von Fig. 9 beschriebenen und weisen ähnliche Teile auf, die wiederum mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und mit gleich benannten Signalen arbeiten.
Zusätzlich zur Blockkontrast-Detektionseinheit 41' wird eine Komplexitäts-Detektionseinheit 88 beim Steuern des Bildcodierparameter-Bestimmungsglieds 72 über eine dritte Verbindung 483 verwendet. Im veranschaulichten Beispiel wird der Komplexitäts-Detektionseinheit 88 das Originalbildsignal F(i, j, k) vom Eingabeanschluß 21 der Codiervorrichtung zugeführt. In der Praxis reagiert die Komplexitäts-Detektionseinheit 88 auf jeden Signalblock, der eine Blockfläche darstellt, und erzeugt ein Komplexitätsgradsignal G(i, m, n) auf die in Kürze beschriebene Weise. Der Bildkontrastcodierer wird nunmehr Bildmerkinalscodierer genannt, der mit der Bezugszahl 45 bezeichnet ist. Auf ähnliche Weise ist ein Bildmerkinalsdecodierer mit der Bezugszahl 66 bezeichnet und beliefert das Bilddecodierparameter-Bestimmungsglied 77 mit dem decodierten Regions- und Kontrastsignal über eine erste und zweite Leitung 891 und 892 sowie ferner über eine dritte Leitung 893 mit einem decodierten Komplexitätssignal, das dem Komplexitätsgradsignal entspricht.
Gemaß Fig. 17 hat die Komplexitäts-Detektionseinheit 88 einen Eingabe- und Ausgabeanschluß 91 und 92 der Einheit. Dem Eingabeanschluß 91 der Einheit werden von der Teilungsschaltung 54 die Signalblöcke des Originalbildsignals zugeführt. Der Ausgabeanschluß 92 der Einheit dient zum Zuführen des Komplexitätsgradsignals G(i, m, n) zur dritten Verbindung 483. Die Steuerschaltung 53 ist in der Darstellung wiederum lediglich zwecks Vereinfachung der Beschreibung gezeigt.
Gesteuert durch das Takt- und das Synchronisierungssignal berechnet ein Durchschnitts-Rechenglied 93 einen Durchschnitt von Pegeln der jeweiligen Signalelemente jedes Signalblocks, um ein den Durchschnitt darstellendes Durchschnittssignal zu erzeugen. Gesteuert durch das Durchschnittssignal sowie durch das Takt- und das Synchronisierungssignal sowie durch Zuführung des betreffenden Signalblocks erzeugt eine Zweiwertschaltung 94 ein Zweiwertsignal, das zwischen einem hohen und einem niedrigen Pegel oberhalb und unterhalb des Durchschnitts variabel ist.
Ein Übergangszähler 96 weist einen (nicht gezeigten) Speicher auf, in dem das Zweiwertsignal als Reaktion auf das Takt- und das Synchronisierungssignal als Speichersignal entsprechend den Zeilen und Spalten der Bildelemente der Blockfläche gespeichert wird, die durch den Signalblock dargestellt ist. Insbesondere stellt das Speichersignal den hohen und den niedrigen Pegel des Zweiwertsignals dar, wenn der Speicher horizontal entlang den aufeinanderfolgenden Zeilen oder vertikal entlang den aufeinanderfolgenden Spalten durch das Takt- und das Synchronisierungssignal gelesen wird. Beim horizontalen und vertikalen Lesen des Speichers berechnet der Übergangszähler 96 eine horizontale Zählung H(i, m, n) bzw. eine vertikale Zählung V(i, in, n) von Übergängen. Die horizontale und die vertikale Zählung stellt jeweils die Anzahl von Änderungen zwischen dem hohen und dem niedrigen Pegel dar und ändert sich von einem der Signalblöcke zum anderen.
Durch Zuführung der Signale, die die horizontale und die vertikale Zählung darstellen, und gesteuert durch das Takt- und das Synchronisierungssignal detektiert ein Komplexitätsdetektor 97 die größere der horizontalen und der vertikalen Zählung. Für den Komplexitätsdetektor 97 ist ein Vergleichsschwellwert vorbestimmt. Besteht jede Blockfläche aus 16 · 16 Bildelementen, kann der Vergleichsschwellwert gleich siebenundsiebzig sein. Ist die größere der horizontalen und der vertikalen Zählung größer als der Vergleichsschwellwert, beurteilt der Komplexitätsdetektor 97, daß ein hoher Komplexitätsgrad in der Blockfläche vorliegt, die durch den gerade behandelten Signalblock dargestellt wird. Ansonsten beurteilt der Komplexitätsdetektor 97, daß ein niedriger Komplexitätsgrad in der betreffenden Blockfläche gegeben ist. Dadurch führt der Komplexitätsdetektor 97 das Komplexitätsgradsignal zum Ausgabeanschluß 92 der Einheit.
Nunmehr wird davon ausgegangen, daß eine Kombination aus dem Durchschnitts-Rechenglied 93 und der Zweiwertschaltung 94 gleichsam als Pegeldetektionsschaltung dient und die Pegel der jeweiligen Signalelemente jedes Signalblocks detektiert. Eine weitere Kombination aus dem Übergangszähler 96 und dem Komplexitätsdetektor 97 dient als Komplexitäts-Detektionsschaltung, die mit der letztgenannten Pegeldetektionsschaltung gekoppelt ist, um einen Komplexitätsgrad in jeder Blockfläche in Übereinstimmung mit den Pegeln zu detektieren, die in einem der Signalblöcke detektiert werden, der die betreffende Blockfläche darstellt. Der Komplexitätsgrad ist von einer der Blockflächen zu einer anderen der Blockflächen in einer festgelegten oder vorgeschriebenen Gradanzahl variabel. Das Komplexitätsgradsignal zeigt die Komplexitätsgrade für die jeweiligen Blockflächen oder Signalblöcke an. Ist die festgelegte Anzahl gleich zwei, stellt das Komplexitätsgradsignal einen hohen und einen niedrigen Komplexitätsgrad durch Werte von 0 und 1 dar.
Fig. 18 zeigt eine Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer dritten praktischen Ausführungsform der Erfindung und eine Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück. Die Codier- und die Decodiervorrichtung haben einen ähnlichen Aufbau wie die anhand von Fig. 10 veranschaulichten und weisen ähnliche Teile auf, die mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und mit gleich benannten Signalen arbeiten. Das decodierte Regions-, Kontrast- und Komplexitätssignal ist mit (i, in, n), (i, m, n) und (i, in, n) bezeichnet.
Fig. 19 zeigt schließlich eine Bildsignal-Codiervorrichtung gemäß einer vierten praktischen Ausführungsform der Erfindung und eine Bildsignal-Decodiervorrichtung als Gegenstück. Die Codier- und die Decodiervorrichtung haben einen ähnlichen Aufbau wie die anhand von Fig. 13 veranschaulichten und weisen ähnliche Teile auf, die wiederum mit gleichen Bezugszahlen bezeichnet sind und mit gleich benannten Signalen arbeiten.
Im Zusammenhang mit Fig. 18 und 19 sollte davon ausgegangen werden, daß die Hintergrundregion die niedrige Kontraststufe und den niedrigen Komplexitätsgrad hat und daß die Blockfläche fit jeweils der hohen bis niedrigen Kontraststufe entweder den hohen oder den niedrigen Komplexitätsgrad haben kann. Daher gehört jeder Signalblock oder jede Blockfläche zu einer von sieben Arten, die durch die Hintergrunddifferenz sowie sechs Kombinationen aus den drei Kontraststufen und den zwei Komplexitätsgraden definiert sind.
Unter Berücksichtigung der sieben Arten bestimmt das Bildcodierparameter-Bestimmungsglied 72 sieben Quantisierungsstufengrößen, die lediglich zum Zweck der Beschreibung mit Z(0), Z(1), Z(1'), Z(2), Z(2' ), Z(3) und Z(3' ) bezeichnet sein können. Von diesen sieben Quantisierungsstufengrößen ist die Stufengröße Z(0) eine kleinste Stufengröße. Die Stufengröße Z(1) ist größer als die kleinste Stufengröße und kleiner als die Stufengröße Z(2). Die Stufengröße Z(2) ist kleiner als die Stufengröße Z(3). Dies gilt auch für die Stufengrößen, die durch Zufügen eines Strichs zu jeder Zahl dargestellt sind. Die Stufengröße ohne Strich ist kleiner als die Stufengröße mit Strich, der zur gleichen Zahl zugefügt ist.
Die kleinste Stufengröße Z(0) wird für jede Blockfläche in der Hintergrundregion verwendet. Die Stufengröße Z(1) wird für eine Blockfläche verwendet, die die niedrige Kontraststufe und dennoch den hohen Komplexitätsgrad hat. Die Stufengröße Z(1') wird für eine Blockfläche mit dem niedrigen Kontrast und der niedrigen Komplexität verwendet. Die Stufengröße Z(2) wird für eine Blockfläche mit dem mittleren Kontrast und der hohen Komplexität verwendet. Die Stufengröße Z(2') wird für eine Blockfläche mit dem mittleren Kontrast und der niedrigen Komplexität verwendet. Die Stufengröße Z(3) wird für eine Blockfläche mit dem hohen Kontrast und der hohen Komplexität verwendet. Die Stufengröße Z(3') wird für eine Blockfläche mit dem hohen Kontrast und der niedrigen Komplexität verwendet.
Allgemeiner ausgedrückt bestimmt das Bildcodierparameter-Bestimmungsglied 72 mehrere Quantisierungsstufengrößen anhand der Kontraststufen, der Komplexitätsgrade und der Hintergrunddifferenz. Zu den Quantisierungsstufengrößen gehören eine kleinste Stufengröße Z(0), eine kleinere Stufengröße, typischerweise die Stufengröße Z(1), und eine größere Stufengröße, z. B. die Stufengröße Z(3'). Die kleinste Stufengröße wird verwendet, wenn die Pegeldifferenz in jedem Signalblock die durch das Regionsidentifizierungssignal angezeigte Hintergrunddifferenz ist. Die kleinere Stufengröße wird verwendet, wenn die Kontraststufe niedrig oder wenn der Komplexitätsgrad hoch ist. Die größere Stufengröße wird verwendet, wenn der Kontrast hoch oder wenn die Komplexität niedrig ist. Dadurch kann die Codierverzerrung, z. B. die Blockverzerrung für die Codiervorrichtung von Fig. 18 und das Flächenrauschen für die Codiervorrichtung von Fig. 19, verringert und den Wiedergabebildern eine ausgezeichnete Bildqualität verliehen werden.
Für die Codiervorrichtung von Fig. 18 sind sieben Auswahlschwellwerte bestimmt, die mit T(0), T(1), T(1'), T(2), T(2'), T(3) und T(3') bezeichnet sein können. Von diesen sieben Auswahlschwellwerten ist der Schwellwert T(0) ein größter Schwellwert. Der Schwellwert T(1') ist kleiner als der größte Schwellwert und größer als der Schwellwert T(2'). Der Schwellwert T(2') ist größer als der Schwellwert T(3'). Dies gilt auch für die Schwellwerte, die ohne Zufügen eines Strichs zu jeder Zahl dargestellt sind. Der Schwellwert mit Strich ist größer als der Schwellwert ohne Strich.
Der größte Schwellwert T(0) wird für jede Blockfläche in der Hintergrundregion verwendet. Der Schwellwert T(1) wird für eine Blockfläche verwendet, die den hohen Kontrast und außerdem die hohe Komplexität hat. Der Schwellwert T(1') wird für eine Blockfläche mit dem hohen Kontrast und dennoch der niedrigen Komplexität verwendet. Der Schwellwert T(2) wird für eine Blockfläche mit dem mittleren Kontrast und der hohen Komplexität verwendet. Der Schwellwert T(2') wird für eine Blockfläche mit dem mittleren Kontrast und der niedrigen Komplexität verwendet. Der Schwellwert T(3) wird für eine Blockfläche mit dem niedrigen Kontrast und der hohen Komplexität verwendet. Der Schwellwert T(3') wird für eine Blockfläche mit dem niedrigen Kontrast und der niedrigen Komplexität verwendet.
Allgemeiner ausgedrückt bestimmt das Bildcodierparameter-Bestimmungsglied 72 mehrere Auswahlschwellwerte anhand der Kontraststufen, der Komplexitätsgrade und der Hintergrunddifferenz. Zu den Auswahlschwellwerten gehören ein größter Schwellwert T(0), ein größerer Schwellwert, typischerweise T(1'), und ein kleinerer Schwellwert, z. B. T(3). Der größte Schwellwert wird für jede Blockfläche in der Hintergrundregion verwendet. Der größere und der kleinere Schwellwert werden verwendet, wenn die Kontraststufen für einen ersten hohen Pegel und einen ersten niedrigen Pegel relativ zueinander gelten bzw. wenn die Komplexitätsgrade für einen zweiten niedrigen Pegel und einen zweiten hohen Pegel relativ zueinander gelten. Dadurch können die Blockverzerrung u. a. Codierverzerrungen verringert und schwer wahrnehmbar gemacht sowie den Wiedergabebildern eine ausgezeichnete Bildqualität verliehen werden.
Für die Codiervorrichtung von Fig. 19 bestimmt das Bildcodierparameter-Bestimmungsglied 72 sieben Sätze eines ersten bis zwölften Prädiktionskoeffizienten anhand der Kontraststufen, der Komplexitätsgrade und der Hintergrunddifferenz. Die Prädiktionskoeffizienten jedes Satzes dienen zur Verwendung in Gleichung (3) als Koeffizienten für das erste bis zwölfte Bildelement S(1) bis S(12). Von den sieben Prädiktionskoeffizientensätzen wird ein Satz für jede Blockfläche in der Hintergrundregion verwendet. Die vorstehend definierten nahen und entfernten Koeffizienten dieses Satzes haben auf die im Zusammenhang mit Tabelle 1 beschriebene Weise einen im wesentlichen gemeinsamen Wert. Sechs weitere Prädiktionskoeffizientensätze sind in Tabelle 2 aufgeführt, die in vier Teilen (a) bis (d) dargestellt ist. Die nahen und die entfernten Koeffizienten werden gemäß der Beschreibung in Verbindung mit Tabelle 1 bestimmt. Durch solche Prädiktionskoeffizientensätze können das Flächenrauschen u. a. Codierverzerrungen verringert und den Wiedergabebildern eine ausgezeichnete Bildqualität verliehen werden. Tabelle 2(a) Tabelle 2(b) Tabelle 2(c) Tabelle 2(d)
Die Erfindung wurde vorstehend speziell im Zusammenhang mit mehreren ihrer bevorzugten Ausführungsformen beschrieben, so daß es dem Fachmann leicht möglich ist, mehrere Punkte der Ausführungsformen praktisch zu verwirklichen. Beispielsweise lassen sich der Bild- und der Blockkontrastdetektor 59 und 59' sowie der Komplexitätsdetektor 97 leicht durch einen Mikroprozessor realisieren. Für die Quantisierungsstufengrößen und die Auswahlschwellwerte lassen sich Zahlenwerte leicht auswählen. Ferner ist es dem Fachmann leicht möglich, die Erfindung auf verschiedene andere Arten zu verwirklichen. Beispielsweise kann die Komplexitäts-Detektionseinheit 88 zur Bildsignal-Codiervorrichtung gehören, die anhand von Fig. 4 veranschaulicht ist. Das Originalbildsignal kann ein Schwarzweiß- oder ein Farbfernsehsignal sein. Überdies können die Kontrastmaße und die Komplexitätsgrade in andere Stufen- oder Gradanzahlen aufgeteilt werden, z. B. vier Stufen und vier Grade. Auch bei einer Komplexitätsgradanzahl von drei oder mehr läßt sich die Zweiwertschaltung 94 genauso gut in der Komplexitäts-Detektionseinheit 88 verwenden.

Claims

1. Bildsignal-Codiervorrichtung zum Codieren eines Originalbildsignals mit:

einer Bildcodiereinrichtung (42, 43, 44; 71) zum Codieren des Originalbildsignals in ein codiertes Bildsignal als Reaktion auf Codierparameter;

einer Kontrastdetektionseinrichtung (41) mit einer Teilungseinrichtung (54) zum Aufteilen jedes Signalabschnitts des Originalbildsignals in Signalblöcke und einer Pegeldifferenzhistogramm-Erzeugungseinrichtung (54M, 54L, 55, 56) zum Erzeugen eines Pegeldifferenzhistogramms, das ein Histogramm der Differenz (H-L) zwischen dem Maximal- und Minimalsignalpegel in jedem Block ist, wobei die Kontrastdetektionseinrichtung ein erstes Kontrastmaß (Ci) in jedem Originalbild liefert;

einer auf das erste Maß reagierenden Bestimmungseinrichtung (46; 72) zum Bestimmen der Codierparameter und ihrem Zuführen zu der Bildcodiereinrichtung;

einer Codiereinrichtung (45) zum Codieren des ersten Maßes in ein erstes codiertes Maß und seinem Ausgeben als ein codiertes Kontrastsignal; und

einer Kombiniereinrichtung (47; 74) zum Kombinieren des codierten Bildsignals und des codierten Kontrastsignals zu einem Vorrichtungsausgabesignal;

dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrastdetektionseinrichtung ferner aufweist:

eine Minimalhäufigkeits-Detektoreinrichtung (57) zum Detektieren eines Schwellwerts (D), der einer Minimalhäufigkeit des Pegeldifferenzhistogramms entspricht; eine Erzeugungseinrichtung (59) für das erste Maß zum Erzeugen des ersten Maßes (Ci) jedes Originalbilds durch Klassifizieren der Pegeldifferenzen, die größer als der Schwellwert (D) sind, in mindestens zwei Klassen;

eine Regionsdetektionseinrichtung (58) zum Erzeugen eines zweiten Maßes für jeden Block (B(i, in, n)) in Abhängigkeit davon, ob die Pegeldifferenz (H-L) des Blocks oberhalb oder unterhalb des Schwellwerts (D) liegt,

wobei die Bestimmungseinrichtung die Codierparameter als Reaktion auf das zweite Maß zusätzlich zu dem ersten Maß bestimmt und sie zu der Bildcodiereinrichtung führt, und die Bildcodiereinrichtung ferner das zweite Maß in ein zweites codiertes Maß codiert und das erste und zweite codierte Maß als das codierte Kontrastsignal ausgibt.

2. Bildsignal-Codiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bildcodiereinrichtung aufweist: eine Transformationseinrichtung (31), um die Signalblöcke jedes Signalabschnitts einer Lineartransformation zu unterziehen, um Transformationskoeffizienten zu liefern, einen Koeffizientenwähler (32) zum Auswählen ausgewählter Koeffizienten aus den Transformationskoeffizienten als Reaktion auf die Codierparameter und einen Koeffizientencodierer (33, 81) zum Codieren der ausgewählten Koeffizienten in das codierte Bildsignal.

3. Bildsignal-Codiervorrichtung nach Anspruch 2, wobei der Koeffizientencodierer aufweist: einen Quantisierer (33) zum Quantisieren der ausgewählten Koeffizienten in quantisierte Koeffizienten und einen Codierer (81) variabler Länge zum Codieren der quantisierten Koeffizienten in das codierte Bildsignal als Reaktion auf die Codierparameter.

4. Bildsignal-Codiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bildcodiereinrichtung aufweist:

eine auf lokale decodierte Signale (L(i, j, k)) reagierende Prädiktionsschaltung (37) zum Vorhersagen eines Prädiktionssignals (Pe (i, j, k)), das ein aktuelles Element vorhersagt;

einen Prädiktionsfehlersignal-Generator (36) zum Erzeugen eines Prädiktionsfehlersignals;

eine Quantisierereinrichtung (33) zum Quantisieren des Prädiktionsfehlersignals in ein quantisiertes Prädiktionsfehlersignal (Q(i, j, k)) unter Verwendung einer Quantisierercharakteristik und Ausgeben des quantisierten Prädiktionsfehlersignals als das codierte Bildsignal;

eine lokale Decodierschaltung (39) zum Zuführen eines lokalen decodierten Signals zu der Prädiktionsschaltung (37) durch Addieren des Prädiktionssignals und des quantisierten Prädiktionsfehlersignals; wobei die Bestimmungseinrichtung (72) die mehreren Prädiktionskoeffizienten und die Quantisierercharakteristik als die Codierparaineter als Reaktion auf das erste und zweite Maß bestimmt.

5. Bildsignal-Codiervorrichtung nach Anspruch 1, wobei die Bildcodiereinrichtung aufweist:

mehrere Bildcodierer (42, 43, 44), deren Prädiktionskoeffizientensätze festgelegt sind und sich für jeden Bildcodierer unterscheiden;

eine Auswahleinrichtung (46) zum Auswählen eines der Bildcodierer als Reaktion auf ein Auswahlsteuersignal, das die Bestimmungseinrichtung als die Codierparameter als Reaktion auf das erste und zweite Maß bestimmt.

6. Bildsignal-Codiervorrichtung zum Codieren eines Originalbildsignals mit:

einer Bildcodiereinrichtung (71) zum Codieren des Originalbildsignals in ein codiertes Bildsignal als Reaktion auf Codierparameter;

einer Kontrastdetektionseinrichtung (41') mit einer Teilungseinrichtung (54) zum Aufteilen jedes Signalabschnitts des Originalbildsignals in Signalblöcke und einer Pegeldifferenzhistogramm-Erzeugungseinrichtung (54M, 54L, 55, 56) zum Erzeugen eines Pegeldifferenzhistogramms, das ein Histogramm der Differenz (H-L) zwischen dem Maximal- und Minimalsignalpegel in jedem Block ist, wobei die Kontrastdetektionseinrichtung ein erstes Kontrastmaß liefert;

einer auf das erste Maß reagierenden Bestimmungseinrichtung (72) zum Bestimmen der Codierparameter und ihrem Zuführen zu der Bildcodiereinrichtung;

einer Kombiniereinrichtung (74) zum Kombinieren des codierten Bildsignals und des codierten Kontrastsignals zu einem Vorrichtungsausgabesignal;

dadurch gekennzeichnet, daß die Kontrastdetektionseinrichtung ferner aufweist:

eine Minimalhäufigkeits-Detektoreinrichtung (57) zum Detektieren eines Schwellwerts (D), der einer Minimalhäufigkeit des Pegeldifferenzhistogramms entspricht; eine Pegelhistogramm-Erzeugungseinrichtung (86) zum Erzeugen eines Pegelhistogramms, das ein Histogramm des Signalpegels des Originalbildsignals in jedem Block ist; eine Detektionseinrichtung (59') für das erste Maß zum Detektieren eines Kontrastverhältnisses [V(2)-V(1)]/ [V(1) + V(2)] aus dem Pegelhistogramm, worin V(1) und V(2) den Minimalsignalpegel bzw. den Maximalsignalpegel darstellen, für den das Pegelhistogramm mehr als eine vorbestimmte Häufigkeit aufweist, und zum Ausgeben des ersten Maßes jedes Blocks (C(i, in, n)) durch Umwandeln des Kontrastverhältnisses in einen Wert mit mindestens zwei Pegeln; und

eine Regionsdetektionseinrichtung (58) zum Erzeugen eines zweiten Maßes für jeden Block (B(i, in, n)) in Abhängigkeit davon, ob die Pegeldifferenz (H-L) des Blocks oberhalb oder unterhalb des Schwellwerts (D) liegt; wobei die Bestimmungseinrichtung die Codierparameter als Reaktion auf das zweite Maß zusätzlich zu dem ersten Maß bestimmt und sie zu der Bildcodiereinrichtung führt, und die Bildcodiereinrichtung ferner das zweite Maß in ein zweites codiertes Maß codiert und das erste und zweite codierte Maß als das codierte Kontrastsignal ausgibt.

7. Bildsignal-Codiervorrichtung nach Anspruch 6, wobei die Vorrichtung ferner aufweist:

eine Komplexitäts-Detektionseinrichtung (88) zum Detektieren eines Komplexitätsgrads in der Blockfläche jedes Blocks in Übereinstimmung mit den in dem Signalblock detektierten Signalpegeln;

wobei die Bestimmungseinrichtung (72) ferner auf den Komplexitätsgrad reagiert, um die Codierparameter zu bestimmen;

die Codiereinrichtung (45) ferner den Komplexitätsgrad in ein codiertes Komplexitätssignal codiert; und

die Kombiniereinrichtung (74) zum Kombinieren des codierten Komplexitätssignals zum Vorrichtungsausgabesignal dient.

8. Bildsignal-Codiervorrichtung nach Anspruch 7, wobei die Komplexitäts-Detektionseinrichtung aufweist:

eine Durchschnitts-Rechengliedeinrichtung (93) zum Berechnen eines Mittelwerts jedes Blocks;

eine Zweiwert-Schaltungseinrichtung (94) zum Umwandeln von Pegeln in jedem Block in ein Zweiwertsignal unter Verwendung des Mittelwerts als Schwellwert;

eine Übergangszählereinrichtung (96) zum Berechnen einer horizontalen Zählung (H(i, in, n)) und einer vertikalen Zählung (V(i, in, n)) von Übergängen, die die Anzahl von Änderungen zwischen dem hohen Pegel und dem niedrigen Pegel in jeder Richtung anzeigen; und

eine Komplexitäts-Bestimmungsschaltung (97) zum Bestimmen des Komplexitätsgrads als Reaktion auf die horizontale und vertikale Zählung.