DE69709847T2

DE69709847T2 - Verfahren und vorrichtung zur bildkodierung und -dekodierung sowie datenaufzeichnungsmedium

Info

Publication number: DE69709847T2
Application number: DE69709847T
Authority: DE
Inventors: Shinya Kadono
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp
Priority date: 1996-10-30
Filing date: 1997-10-29
Publication date: 2002-09-19
Anticipated expiration: 2017-10-30
Also published as: DE69719100T2; CN1165182C; WO1998019461A1; ES2187418T3; US20010024526A1; MY124128A; CN1206535A; ES2170368T3; DE69719100D1; US6173078B1; EP0873015B1; US6487314B1; EP1271961B1; CN1416278A; US20030007697A1; EP0873015A4; ID21363A; EP1075144A1; DE69709847D1; MX9805292A

Description

Gebiet der Technik

Die Erfindung betrifft Bildcodiervorrichtungen und Bildcodierverfahren, Bilddecodiervorrichtungen und Bilddecodierverfahren sowie Datenträger und insbesondere ein Codierverfahren und ein Decodierverfahren für die Aufzeichnung oder die Übertragung von Bildsignalen mit kleinerer Bitzahl ohne Verschlechterung der Bildqualität sowie einen Datenträger, der ein Programm zur Durchführung des Codiervorgangs bzw. des Decodiervorgangs enthält.

Stand der Technik

Die bekannten Bildcodierverfahren lassen sich grob in zwei Codierverfahren einteilen, nämlich die Codierverfahren auf MPEG2-Basis, die blockweise vorgehen, und in Codierverfahren, die in Pixeleinheiten erfolgen, beispielsweise die Differenz- Pulsecodemodulation (DPCM = Differential Pulse Code Modulation).
Das blockweise vorgehende Codierverfahren ist ein Verfahren, bei dem ein Einzelbilddarstellungsbereich in mehrere Blöcke unterteilt wird und der Codiervorgang für das eingespeiste Bildsignal (im folgenden Eingabebildsignal genannt) blockweise ausgeführt wird. Dabei entspricht der Einzelbilddarstellungsbereich dem Einzelanzeigebildschirm beim MPEG2-Codierverfahren und einem Darstellungsbereich, dessen Form und Größe den einzelnen Objekten auf einem Einzelanzeigebildschirm entsprechen, beim MPEG4-Codierverfahren. Außerdem ist jeder der vorgenannten Blöcke ein Anzeigebereich, der sich aus einer vorgegebenen Anzahl von Pixeln zusammensetzt, innerhalb des Einzelbilddarstellungsbereichs, und in vielen Fällen wird als Blockform die leicht zu verarbeitende Rechteckform gewählt.
Wie bereits erwähnt, wird bei dem Codierverfahren, bei dem die Codierung eines Eingabebildsignals blockweise erfolgt, die Codierung des Eingabebildsignals, das einem Einzelbilddarstellungsbereich entspricht, in jedem einzelnen Block vorgenommen. Das hat den Vorteil, dass selbst wenn bei Übertragung eines durch Codierung des Eingabebildsignals erhaltenen codierten Bildsignals ein Übertragungsfehler auftritt, der Einfluss des Fehlers auf den einzelnen Block begrenzt bleibt.
Allerdings hat das Block-Codierverfahren die nachstehenden Nachteile:
Weil bei dem Block-Codierverfahren die Codierung des Eingabebildsignals in jedem Block vorgenommen wird, ist es schwierig, beim Codieren eine blockübergreifende Pixelkorrelation, d. h. eine Korrelation von Pixelwerten, die in verschiedenen Blöcken vorhanden sind, zu verwenden.
Außerdem wird bei einem prädiktiven Codierverfahren für Bildsignale der Pixelwert eines Codierzielpixels, der das Codierziel ist (Codierzielpixelwert), bezogen auf die Pixelwerte mehrerer codierter Pixel, die davor codiert wurden (codierte Pixelwerte) vorhergesagt und der Codierzielpixelwert unter Verwendung des vorhergesagten Pixelwerts adaptiv codiert. Bei diesem prädiktiven Codierverfahren und bei blockweiser Codierung jedoch sind die codierten Pixelwerte, auf die beim Codieren des Codierzielpixelwerts Bezug zu nehmen ist, auf Pixel innerhalb der einzelnen Blöcke beschränkt, so dass nur eine kleine Anzahl codierter Referenz-Pixelwerte gegeben ist. Damit verringert sich die Vorhersagepräzision für den Codierzielpixelwert, und die Codiereffizienz wird nicht sehr gesteigert.
Das Codieren in Pixeleinheiten dagegen ist ein Verfahren, bei dem ein Eingabebildsignal pixelweise codiert wird, und bei diesem Codierverfahren ist es möglich, den Codiervorgang für das Eingabebildsignal pixelweise zu ändern. Wenn dieses Codierverfahren einen universellen Codiervorgang enthält, beispielsweise das adaptive arithmetische Codieren, bei dem Codewörter pixelweise in Anpassung an die Eigenschaften des Eingabebildsignals automatisch aktualisiert werden, kann daher ein Bildsignal mit beliebigen Eigenschaften mit sehr hoher Codiereffizienz codiert werden.
Da jedoch beim Decodieren ein nach dem Pixel-Codierverfahren mit universellem Codiervorgang erhaltenes codiertes Bildsignal einem Decodiervorgang unterworfen wird, bei dem Codewörter auf die gleiche Weise wie beim Codieren aktualisiert werden, hält im Falle eines Übertragungsfehlers bei Übertragung des codierten Bildsignals der Zustand, in dem der Decodiervorgang für das codierte Bildsignal wegen der Auswirkung des Übertragungsfehlers auf das Decodieren nicht präzise ausgeführt werden kann, lange an.
Übrigens können das Block-Codierverfahren und das Pixel-Codierverfahren kombiniert werden, und bei dem Codierverfahren, das eine Kombination dieser zwei Codierverfahren ist (im folgenden erklärungshalber als Kombinationscodierverfahren bezeichnet), können Codewörter pixelweise adaptiv geändert und der Einfluß eines Übertragungsfehlers auf die einzelnen Blöcke begrenzt werden, so dass ein Codierverfahren mit hoher Codiereffizienz, beispielsweise das adaptive arithmetische Codieren, durchgeführt werden kann, während der Einfluß von Übertragungsfehlern unterdrückt wird.
Im folgenden wird das Kombinationscodierverfahren beschrieben.
Fig. 13(a) zeigt den Zustand, bei dem eine Einzelrahmenanzeige in mehrere Rechteckblöcke unterteilt ist, und Fig. 13(b) zeigt eine Anordnung von Pixeln in Blöcken, insbesondere in einem Codierzielblock, der das Codierziel ist, und in Blöcken, die an den Codierzielblock angrenzen, Natürlich sind diese Pixel in einer Matrix entlang horizontaler Abtastzeilen in der Einzelrahmenanzeige angeordnet.
In den Abbildungen ist mit FG ein Bildschirm mit einem einzigen Rahmen bezeichnet, mit B1 ein codierter Block, in dem der Codiervorgang für ein Bildsignal bereits abgeschlossen ist, mit Bx ein Codierzielblock, der das Codierziel ist, und mit B0 ein nicht codierter Block, in dem der Codiervorgang für ein Bildsignal noch nicht ausgeführt worden ist. Sofern zwischen den einzelnen Blöcken keine Unterscheidung getroffen wird, sind sie mit B bezeichnet. Mit BLu, BLs, BLh und BLm ist die obere bzw. die untere bzw. die linke bzw. die rechte Grenze des Codierzielblocks in dem Einzelrahmenbildschirm bezeichnet. Eine durchgezogene Kreislinie zeigt ein codiertes Pixel an, dessen Pixelwert bereits codiert ist, und eine gestrichelte Kreislinie zeigt ein nicht codiertes Pixel an, dessen Pixelwert noch nicht codiert ist. Jeder Block B ist ein Bildanzeigebereich mit 4 · 4 Pixeln innerhalb des Einzelrahmenbildschirms FG.
Fig. 14 zeigt die Positionsbeziehung zwischen einem zu codierenden Codierzielpixel Px und den das Codierzielpixel umgebenden peripheren Pixeln P0-P9; die Pixelwerte dieser peripheren Pixel P0-P9 sind Bezugswerte für die Vorhersage des Pixelwerts des Codierzielpixels Px und werden daher im folgenden als Referenzpixel bezeichnet.
Die Referenzpixel P8 und P9 sind Pixel, die auf derselben horizontalen Abtastzeile angeordnet sind wie das Codierzielpixel Px, und die Referenzpixel P9 und P8 sind an erster bzw. zweiter Stelle vor dem Codierzielpixel Px angeordnet. Die Positionen der horizontal auf dem Einzelrahmenbildschirm FG angeordneten Referenzpixel PS und P1 entsprechen der Position des Codierzielpixels Px, und die Referenzpixel PS und P1 sind in einer horizontalen Abtastzeile an erster bzw. zweiter Stelle über dem Codierzielpixel Px angeordnet. Die Referenzpixel P3, P4, P6 und P7 sind Pixel, die in derselben horizontalen Abtastzeile angeordnet sind wie das Referenzpixel PS, wobei die Referenzpixel P4 und P3 an erster bzw. zweiter Stelle vor dem Codierzielpixel Px und die Referenzpixel P6 und P7 an erster bzw. zweiter Stelle nach dem Codierzielpixel Px angeordnet sind. Die Referenzpixel P0 und P2 sind Pixel, die in derselben horizontalen Abtastzeile wie das Referenzpixel P1 angeordnet sind, und das Referenzpixel P0 ist an erster Stelle vor dem Referenzpixel P1 angeordnet, während das Referenzpixel P2 an erster Stelle nach dem Referenzpixel P1 angeordnet ist.
Bei dem Kombinationscodierverfahren wird zu Beginn ein dem Einzelrahmenbildschirm FG entsprechendes Bildsignal in mehrere Blöcke B, die den Einzelrahmenbildschirm bilden, unterteilt, wie in Fig. 13(a) und 13(b) gezeigt, und das Codieren des unterteilten Bildsignals erfolgt blockweise.
Dieses blockweise Codieren geschieht in der Weise, dass für alle horizontalen Pixelzeilen des Blocks von der obersten Zeile bis zur untersten Zeile horizontal verfahren wird, wobei die Pixelwerte der Pixel nacheinander von links nach rechts in einer jeden horizontalen Pixelzeile eines Blocks B codiert werden.
Bei diesem Codiervorgang wird der Pixelwert des Codierzielpixels Px adaptiv aus den Pixelwerten der Referenzpixel P0-P9, die im Umkreis des Codierzielpixels angeordnet sind, vorhergesagt, und zum Codieren des Codierzielpixels verwendete Codewörter werden entsprechend dem bei der Vorhersage erhaltenen Vorhersagewert adaptiv ausgewählt.
Damit lässt sich bei dem Kombinationscodierverfahren die Auswirkung eines Übertragungsfehlers beim Decodieren auf einen Block begrenzen, und die Codiereffizienz kann im Vergleich zur einfachen blockweisen Codierung verbessert werden.
Fig. 16(a), Fig. 16(b) und Fig. 17 sind Diagramme zur Erläuterung eines Kombinationsdecodierverfahrens, das dem vorgenannten Kombinationscodierverfahren entspricht; in den Abbildungen sind mit B' die einzelnen Blöcke in einem Einzelrahmen, mit Bx' ein Decodierzielblock, mit B1' ein bereits decodierter Block, mit B0' ein nicht decodierter Block, mit BLu', BLs', BLh' und BLm' die obere bzw. die untere bzw. die linke bzw. die rechte Begrenzung des Decodierzielblocks Bx' und mit P0'-P9' Referenzpixel, die einem Decodierzielpixel Px' entsprechen, bezeichnet. Dabei ist die Anordnung der Referenzpixel P0'-P9' relativ zum Decodierzielpixel Px' identisch mit der bei dem in Fig. 13(a), 13(b) und 14 wiedergegebenen Codiervorgang beschriebenen Anordnung.
Beim Kombinationsdecodierverfahren wird zu Beginn ein einem Einzelrahmenbildschirm FG' entsprechendes Bildsignal in mehrere Blöcke B' unterteilt, die den Einzelrahmenbildschirm bilden, wie in Fig. 16(a) und 16(b) gezeigt, und der Decodiervorgang für das unterteilte Bildsignal erfolgt blockweise.
Das blockweise Decodieren erfolgt in einem horizontalen Vorgang, bei dem in allen horizontalen Pixelzeilen eines Blocks von der obersten zur untersten Zeile die Pixelwerte der Pixel nacheinander von links nach rechts in jeder horizontalen Pixelzeile des Blocks B' decodiert werden.
Bei diesem in Fig. 17 dargestellten Decodiervorgang wird der Pixelwert des Decodierzielpixels Px' adaptiv aus den Pixelwerten der Referenzpixel P0'-P9', die im Umkreis des Decodierzielpixels angeordnet sind, vorhergesagt, und zum Decodieren des Decodierzielpixels Px' verwendete Codewörter werden entsprechend dem bei der Vorhersage erhaltenen Vorhersagewert adaptiv ausgewählt.
Das Kombinationscodierverfahren, in dem das blockweise Codieren und das pixelweise Codieren kombiniert sind, hat jedoch folgende Nachteile:
Weil bei diesem Kombinationscodierverfahren der Codiervorgang Block für Block abläuft, sind die Referenzpixel P2, P6 und P7, die dem Codierzielpixel Px zugeordnet sind, uncodierte Pixel, wenn das Codierzielpixel Px an die rechte Grenze BLm des Codierzielblocks Bx angrenzt, wie in Fig. 15 gezeigt.
Wenn in diesem Fall der Pixelwert des Codierzielpixels Px unter Bezugnahme auf die Pixelwerte der uncodierten Pixel P2, P6 und P7 vorhergesagt wird und der Pixelwert des Codierzielpixels Px unter Verwendung des Voraussagewerts codiert wird, kann das diesem Codierzielpixel Px entsprechende codierte Bildsignal beim Decodieren nicht exakt decodiert werden.
Um nämlich ein codiertes Bildsignal, das durch Codieren des Pixelwerts des Codierzielpixels Px unter Verwendung des Vorhersagewerts erhalten wurde, exakt decodieren zu können, muß der beim Decodieren verwendete Vorhersagewert des Decodierzielpixels Px' mit dem beim Codieren verwendeten Vorhersagewert des Codierzielpixels Px, das dem Decodierzielpixel Px' entspricht, übereinstimmen. Es müssen mit anderen Worten beim Codieren die Referenzpixelwerte, auf die zur Erzeugung des Vorhersagewerts des Codierzielpixels Px Bezug genommen wird, voll mit den Referenzpixelwerten übereinstimmen, auf die zur Erzeugung des Vorhersagewerts des Decodierzielpixels Px', das dem Codierzielpixel Px entspricht, Bezug genommen wird.
Wenn beispielsweise, wie in Fig. 15 gezeigt, beim Codieren des Codierzielpixels Px der Vorhersagewert des Codierzielpixels Px unter Bezugnahme auf die Pixelwerte der uncodierten Pixel P2, P6 und P7 unter den Referenzpixeln P0-P9, die dem Decodierzielpixel Px zugeordnet sind (Fig. 18), erzeugt wird, wird beim Decodieren des Decodierzielpixels Px' daher der Vorhersagewert des Decodierzielpixels Px' unter Bezugnahme auf die Pixelwerte der Referenzpixel P0'-P9, die dem Decodierzielpixel Px' zugeordnet sind, erzeugt, jedoch werden von den Referenzpixeln P0'-P9' die Pixelwerte der undecodierten Pixel P2', P6' und P7' beim Decodieren nicht erhalten, so dass der Pixelwert des Decodierzielpixels Px', das dem Codierzielpixel Px entspricht, nicht decodiert werden kann.
Bei dem bekannten Kombinationscodierverfahren wird daher zur Vermeidung des Problems, dass das Decodieren schwierig wird, wenn, wie oben beschrieben, unter den Referenzpixeln P0-P9, die dem Codierzielpixel Px zugeordnet sind, uncodierte Pixel sind, eine Gegenmaßnahme ergriffen, die darin besteht, dass der Voraussagewert des Codierzielpixels Px erzeugt wird, indem die Pixelwerte der uncodierten Pixel als feststehender, vorab festgelegter Wert (z. B. 0) betrachtet werden und das Codieren des Codierzielpixels Px unter Verwendung dieses Vorhersagewerts durchgeführt wird.
Wenngleich das Kombinationscodierverfahren in Verbindung mit vorstehender Gegenmaßnahme das exakte Decodieren aller Pixel der einzelnen Blöcke unter Verwendung ihrer Voraussagewerte erlaubt, weil die Pixelwerte der Referenzpixel, die nicht codierte Pixel sind, einheitlich durch einen festen Wert ersetzt werden, ist die Korrelation der Pixelwerte zwischen dem nicht codierten Pixel und dem codierten Pixel verschlechtert, was dazu führt, dass die Effizienz der Vorhersage des Codierzielpixels, d. h. die Exaktheit des Vorhersagewerts des Codierzielpixels, verschlechtert ist.
Es wird Bezug genommen auf die US-A-5,007,102, in der die Bildcodierung durch Transformation beschrieben wird, wobei die Pixel in der von einer feststehenden "Liste" vorgegebenen Reihenfolge codiert werden. Der Code für die einzelnen Pixel wird geschaffen, indem ein Vorhersagewert für das Pixel auf der Grundlage der bekannten Pixelwerte in der Umgebung des Pixels berechnet und dieser Vorhersagewert vom tatsächlichen Pixelwert subtrahiert wird. Das führt zu einer Folge von Pixelvorhersagefehlern mit vorherrschenden Werten, die ungleich null sind, zu Beginn des Codiervorgangs (eines jeden Blocks) und Pixelvorhersagefehlern mit vorherrschenden Werten, die gleich null sind, gegen Ende des Codiervorgangs. Eine Verbesserung bei dieser Vorgehensweise ist beispielsweise das adaptive Codieren, bei dem Pixelsequenzen mit erwarteten Vorhersagefehlern von null nicht codiert werden, und das Laufzeitdauercodieren der zur Verbesserung des Codiervorgangs zu übertragenden oder zu speichernden Signale.

Beschreibung der Erfindung

Wünschenswert wären eine Bildverarbeitungsvorrichtung und ein Bildverarbeitungsverfahren, die das exakte Decodieren eines codierten Bildsignals ermöglichen, ohne dass sich die Effizienz bei der Vorhersage der Codierzielpixel verschlechtert, sowie ein Datenträger mit einem Bildverarbeitungsprogramm für die Bildverarbeitungsvorrichtung.
Die Erfindung stellt eine Bilddecodiervorrichtung zur Verfügung zum blockweisen Decodieren eines codierten Bildsignals, welches dadurch erhalten wird, dass für jeden Block, der eine vorbestimmte Zahl an Pixeln enthält, ein Codiervorgang ausgeführt wird, bei dem Pixelwerte, die ein Bildsignal bilden, aufeinanderfolgend auf der Basis von Pixelwerten von mehreren Pixeln in vorbestimmten Positionen in der Nähe eines codierten Zielpixels codiert werden, wobei die Decodiervorrichtung enthält:
ein Pixelwert-Austauschmittel zum Austauschen eines undecodierten Pixels aus den Pixeln in vorbestimmten Positionen, die für die Decodierung eines Zielpixels erforderlich sind, gegen einen Austauschpixelwert;
ein Voraussagewert-Erzeugungsmittel zum Erzeugen eines Voraussagepixelwertes für das Zielpixel auf der Basis decodierter Pixelwerte und jedes Austauschpixelwertes für Pixel in den vorbestimmten Positionen relativ zu dem Zielpixel;
ein Decodiermittel zum Decodieren des Zielpixelwertes auf der Basis des Voraussagewertes für das Zielpixel und zum Ausgeben eines decodierten Pixelsignals entsprechend dem decodierten Pixel;
Umkehrblockungsmittel zum Zusammensetzen des decodierten Pixelsignals für jedes Zielpixel innerhalb eines Blockes, um ein decodiertes Blockbildsignal zu erzeugen, und zum Kombinieren der decodierten Blockbildsignale entsprechend den jeweiligen Blöcken, um ein decodiertes Bildsignal entsprechend einem einzelnen Bildanzeigebereich entsprechend dem codierten Bildsignal zu erhalten;
dadurch gekennzeichnet, dass das Pixelwert-Austauschmittel Mittel zum Austauschen eines undecodierten Pixels gegen einen Austauschwert enthält, der auf der Basis eines decodierten Pixelwertes aus den Pixeln in den vorbestimmten Positionen relativ zu dem Zielpixel erhalten wird.
Da die Bilddecodiervorrichtung, die wie vorstehend angegeben aufgebaut ist, mit einem Pixelwert-Austauschmittel zum Austauschen des Pixelwerts eines undecodierten Pixels unter mehreren peripheren Pixeln im Umfeld eines Decodierzielpixels gegen einen "Pseudo-Pixelwert", der auf der Basis des Pixelwerts eines decodierten Pixels unter den verschiedenen peripheren Pixeln erhalten wird, ausgestattet ist, kann beim blockweisen Decodieren eines codierten Bildsignals, das einem einzelnen Bildanzeigebereich entspricht, unter Bezugnahme auf die Pixelwerte der peripheren Pixel im Umfeld des Decodierzielpixels, auch wenn das Decodierzielpixel an der Blockgrenze liegt und die verschiedenen peripheren Referenzpixel ein undecodiertes Pixel enthalten, auf einen "Pseudo-Pixelwert", der eine verbesserte Korrelation mit den Pixelwerten der anderen peripheren Pixel hat, als Pixelwert des undecodierten Pixels Bezug genommen werden.
Damit kann ein Decodierverfahren ausgeführt werden, bei dem das adaptive pixelweise Decodieren und das blockweise Decodieren kombiniert sind, ohne die Korrelation der Pixelwerte zwischen dem undecodierten Pixel und dem Decodierzielpixel zu verschlechtern. Dadurch ist es möglich, ein codiertes Bildsignal, das nach einem Codierverfahren codiert wurde, bei dem das adaptive pixelweise Codieren und das blockweise Codieren kombiniert sind, exakt zu decodieren.
Das Pixelwert-Austauschmittel verwendet als Austauschpixelwert vorzugsweise den Pixelwert des decodierten Pixels, das zum undecodierten Pixel den kürzesten räumlichen Abstand hat.
Weil bei der in dieser Weise aufgebauten Bilddecodiervorrichtung der Pixelwert des decodierten Pixels, das dem undecodierten Pixel am nächsten ist, als Pseudopixelwert des undecodierten Pixels verwendet wird, verbessert sich die Korrelation zwischen dem Pseudopixelwert des undecodierten Pixels und den Pixelwerten der peripheren Pixel.
Das Pixelwert-Austauschmittel verwendet als Austauschpixelwert vorzugsweise den Pixelwert eines decodierten Pixels unter den Pixeln, die in derselben horizontalen Abtastzeile angeordnet sind wie das undecodierte Pixel, und zwar des decodierten Pixels, das den kürzesten räumlichen Abstand zum undecodierten Pixel hat.
Da bei der Bilddecodiervorrichtung mit dem angegebenen Aufbau der Pixelwert des decodierten Pixels, das dem undecodierten Pixel am nächsten ist und in derselben horizontalen Abtastzeile liegt wie das undecodierte Pixel, als Pseudopixelwert des undecodierten Pixels verwendet wird, kann der Pseudopixelwert des undecodierten Pixels durch ein einfaches Verfahren gewonnen werden, um den Pixelwert des decodierten Pixels eine bestimmte Zeit beizubehalten.
Das Decodiermittel umfaßt vorzugsweise Mittel zum Decodieren eines Decodierzielpixelwerts aus dem codierten Signal sowie Mittel, um den Vorhersagewert des Zielpixels zu dem Decodierzielpixelwert zu addieren und so den Pixelwert des Zielpixels zu erhalten.
Da bei der Bilddecodiervorrichtung mit dem angegebenen Aufbau der Voraussagepixelwert für das Decodierzielpixel aus dem Pixelwert des decodierten Pixels und dem Pseudopixelwert des undecodierten Pixels erzeugt wird und der Voraussagepixelwert zu dem decodierten Pixelwert des Decodierzielpixels addiert wird, ist es möglich, ein codiertes Bildsignal exakt zu decodieren, das durch Codieren der Differenz zwischen dem Pixelwert des Codierzielpixels und dem Voraussagepixelwert des Codierzielpixels erhalten wird.
Das Decodiermittel wählt Codewörter zum Decodieren des Pixelwerts des Decodierzielpixels vorzugsweise auf der Grundlage des Decodierzielpixelwerts und des Austauschpixelwerts des undecodierten Pixels aus.
Weil bei der Bilddecodiervorrichtung des dargestellten Aufbaus Codewörter zum Decodieren des Pixelwerts des Decodierzielpixels auf der Basis des Pixelwerts des decodierten Pixels und des Pseudopixelwerts des undecodierten Pixels ausgewählt werden, kann ein codiertes Bildsignal, das bei einem sehr effizienten Codiervorgang erhalten wurde, bei dem die Codewörter pixelweise adaptiv geändert werden, exakt decodiert werden.

Kurzbeschreibung der Zeichnungen

Nur die Abb. 8-12 zeigen von den Ansprüchen gedeckte Ausführungsformen. Die übrigen Abbildungen zeigen Ausführungsformen (Beispiele), die für das Verständnis der Erfindung von Nutzen sind.
Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer ersten Ausführungsform der Bildcodiervorrichtung zeigt.
Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das Verfahrensschritte zum Erzeugen des Pixelwerts eines uncodierten Pixels beim Codieren durch die Bildcodiervorrichtung wiedergibt.
Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer zweiten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Bildcodiervorrichtung zeigt.
Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer dritten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Bildcodiervorrichtung zeigt.
Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer vierten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Bildcodiervorrichtung zeigt.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer ersten Abwandlung der vierten Ausführungsform der Bildcodiervorrichtung zeigt.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer zweiten Abwandlung der vierten Ausführungsform der Bildcodiervorrichtung zeigt.
Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer fünften erfindungsgemäßen Ausführungsform der Bilddecodiervorrichtung zeigt.
Fig. 9 ist ein Ablaufdiagramm, das Verfahrensschritte zum Erzeugen des Pixelwerts eines undecodierten Pixels beim Decodieren durch die Bilddecodiervorrichtung wiedergibt.
Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer sechsten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Bilddecodiervorrichtung zeigt.
Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer siebten erfindungsgemäßen Ausführungsform der Bilddecodiervorrichtung zeigt.
Fig. 12(a), Fig. 12(b) und Fig. 12(c) sind Diagramme, die einen Datenträger zeigen, der ein Programm zur Durchführung des Codiervorgangs durch die Bildcodiervorrichtung oder des Decodiervorgangs durch die Bilddecodiervorrichtung in einer der vorgenannten Ausführungsformen für eine Computeranlage enthält.
Fig. 13(a) und Fig. 13(b) sind schematische Darstellungen, die die Unterteilung eines Einzelrahmenbildschirms in mehrere Blöcke beim blockweisen Codiervorgang zeigen.
Fig. 14 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des adaptiven pixelweisen Codierens.
Fig. 15 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Problemen beim Kombinationscodierverfahren, das eine Kombination des blockweisen Codierens und des pixelweisen Codierens ist.
Fig. 16(a) und Fig. 16(b) sind schematische Darstellungen, die die Unterteilung eines Einzelrahmenbildschirms in mehrere Blöcke beim blockweisen Decodieren zeigen.
Fig. 17 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung des adaptiven pixelweisen Decodierens.
Fig. 18 ist eine schematische Darstellung zur Erläuterung von Problemen beim Kombinationsdecodierverfahren, das eine Kombination des blockweisen Decodierens und des pixelweisen Decodierens ist.

Die besten Ausführungsformen der Erfindung

Es werden die einzelnen Ausführungsformen der Erfindung unter Bezugnahme auf Fig. 1 bis 12 beschrieben.

Ausführungsform 1

Fig. 1 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer ersten erfindungsgemäßen Ausführungsform einer Bildcodiervorrichtung 101 zeigt.
Diese Bildcodiervorrichtung 101 enthält eine Blockbildungseinheit 2 zum entsprechenden Unterteilen eines Eingabebildsignals Is in mehrere Blöcke, die einen Einzelbildanzeigebereich (einen Rahmen) bilden, eine Codiereinrichtung 16a zum Empfangen des Ausgangssignals Bs der Blockbildungseinheit 2 und Durchführen des reversiblen Codierens des Pixelwerts eines zu codierenden Codierzielpixels in einem zu codierenden Codierzielblock, bezogen auf einen Vorhersagepixelwert Sp (im folgenden einfach als Vorhersagewert bezeichnet) des Codierzielpixels und eine Vorhersagewert-Erzeugungseinheit 110 zum Erzeugen des Vorhersagepixelwerts Sp.
Diese Vorhersagewert-Erzeugungseinheit 110 enthält einen Massenspeicher- Hauptspeicher 4, der Pixelwerte der das Eingabebildsignal bilden, den Pixel beispielsweise die einem Rahmen entsprechende Anzahl, speichern kann, sowie einen ersten Hilfsspeicher 6a und einen zweiten Hilfsspeicher 6b für unterschiedliche Speicherzeiten, um vom Hauptspeicher 4 ausgegebene Pixelwerte M zeitweise zu speichern. Dabei ist der Hauptspeicher 4 so aufgebaut, dass die Pixelwerte für die Referenzpixel P0-P9 für das von der Codiereinrichtung 16a (siehe Fig. 14) zu verarbeitende Codierzielpixel Px in der für das Codieren eines Pixelwerts erforderlichen Zeit nacheinander als gespeicherte Pixelwerte ausgegeben werden. Der erste Hilfsspeicher 6a ist so aufgebaut, dass die nacheinander vom Hauptspeicher 4 ausgegebenen Pixelwerte M um ein Pixel verzögert werden, und der zweite Hilfsspeicher 6b ist so aufgebaut, dass die nacheinander vom Hauptspeicher 4 ausgegebenen Pixelwerte M um zwei Pixel verzögert werden.
Ferner enthält die Vorhersagewert-Erzeugungseinheit 110 einen Zähler 8 zum Empfang des Eingabebildsignals Is pro Rahmen und Zählen der Anzahl der Pixelwerte sowie eine Codiert/Uncodiert-Entscheidungseinheit 10 zum Entscheiden, ob der vom Hauptspeicher 4 ausgegebene Pixelwert der Pixelwert eines codierten Pixels ist, das von der Codiereinrichtung 16a bereits codiert wurde, oder ob es der Pixelwert eines noch nicht codierten Pixels ist, auf der Grundlage des Ausgangssignals Cout des Zählers 8 und der BNs-Daten, die vertikale und horizontale Blocknummern der einzelnen Rahmen betreffen und von außen bereitgestellt werden. Dabei misst die Entscheidungseinheit 10 auch den Abstand zwischen einem uncodierten Pixel und dem codierten Pixel, das auf derselben horizontalen Abtastzeile wie das uncodierte Pixel und diesem am nächsten liegt, in der Anzahl der Pixel. Der Zähler 8 wird zurückgesetzt, wenn die Pixelwerte aller Pixel, die einen Rahmen bilden, eingegeben sind.
Außerdem enthält die Voraussagewert-Erzeugungseinheit 110 einen Wählschalter 12 zum Auswählen und Ausgeben eines der Ausgangswerte M, Ma, Mb aus dem Hauptspeicher 4 bzw. dem ersten Hilfsspeicher 6a oder dem zweiten Hilfsspeicher 6b entsprechend dem Ausgangssignal der Codiert/Uncodiert-Entscheidungseinheit 10 und einen Vorhersagewertgenerator 14 zum Empfang der Ausgangssignale Sout des Wählschalters 12 als Pixelwerte der Referenzpixel P0-P9, die zur Erzeugung des Vorhersagepixelwerts für das Codierzielpixel Px erforderlich sind, und zum Erzeugen des Vorhersagepixelwerts Sp für das Codierzielpixel Px.
Bei der Bildcodiervorrichtung 101 führt die Codiereinrichtung 16a einen Codiervorgang für die Differenz zwischen dem Pixelwert des Codierzielpixels Px, der von der Blockbildungseinheit 2 ausgegeben wurde, und seinem Vorhersagepixelwert aus und gibt den codierten Unterschiedswert als codierten Pixelwert für das Codierzielpixel Px aus. Bei diesem Codiervorgang werden Codewörter zum Codieren des Pixelwerts des Codierzielpixels Px auf der Basis des aus den Pixelwerten der Referenzpixel P0-P9 erhaltenen Vorhersagepixelwerts ausgewählt.
Im folgenden wird die Funktionsweise beschrieben.
Fig. 2 ist ein Ablaufdiagramm, das den Codiervorgang der Bildcodiervorrichtung 101 wiedergibt; der Ablauf des Codiervorgangs wird anhand des Diagramms kurz beschrieben.
Wenn ein Bildsignal in die Bildcodiervorrichtung 101 eingespeist wird, werden die das Bildsignal zusammensetzenden Pixelwerte nacheinander im Hauptspeicher 4 gespeichert, und der Hauptspeicher 4 gibt die Pixelwerte von mehreren Referenzpixeln (peripheren Pixeln) P0-P9 aus, die benachbart zu einem Codierzielpixel Px angeordnet sind, wobei auf die Referenzpixel Bezug genommen wird, wenn das Codierzielpixel Px codiert wird (Schritt S1).
Dann wird das erste der aus dem Hauptspeicher 4 erhaltenen Referenzpixel als Entscheidungszielpixel angesehen (Schritt S2), und die Codiert/Uncodiert- Entscheidungseinheit 10 entscheidet, ob das Entscheidungszielpixel ein codiertes Pixel ist oder nicht (Schritt S3). Weil in dieser Codiert/Uncodiert- Entscheidungseinheit 10 der Zählschritt des Zählerausgangs Cout mit der aufeinanderfolgenden Ausgabe der Pixelwerte der zehn Referenzpixel P0-P9 aus dem Hauptspeicher 4 nach einem Referenztaktgeber synchronisiert wird, kann der Zählerausgang Cout die Position des aus dem Hauptspeicher 4 ausgegebenen Referenzpixels relativ zum Codierzielpixel Px erfassen.
Die Entscheidung hat das Ergebnis, dass der Pixelwert des Entscheidungsreferenzpixels, wenn dieses ein codiertes Pixel ist, von dem Voraussagewertgenerator 14 als Referenzpixelwert empfangen wird (Schritt S5); wenn es dagegen ein nicht codiertes Pixel ist, dass für dieses Referenzpixel ein Referenzpixelwert (Pseudopixelwert) aus seinen peripheren codierten Pixeln erzeugt und vom Voraussagewertgenerator 14 empfangen wird (Schritt S4).
Anschließend wird entschieden, ob alle Referenzpixelwerte, die für die Codierung des Codierzielpixels erforderlich sind, vom Voraussagewertgenerator 14 empfangen worden sind (Schritt S6); sind nicht alle erforderlichen Referenzpixelwerte empfangen worden, wird das nächstfolgende der aus dem Hauptspeicher 4 erhaltenen Referenzpixel als Entscheidungsziel angesehen (Schritt S8), und es werden die Abläufe der Schritte S3 bis S6 wiederholt. Sind jedoch alle erforderlichen Referenzpixelwerte vom Voraussagewertgenerator 14 empfangen worden, wird vom Voraussagewertgenerator 14 entsprechend den Referenzpixelwerten ein Voraussagepixelwert für das Codierzielpixel Px generiert (Schritt S7).
Danach wird der Pixelwert des Codierzielpixels Px von der Codiereinrichtung 16a empfangen, während gleichzeitig der Voraussagepixelwert des Codierzielpixels Px vom Voraussagewertgenerator 14 empfangen wird (Schritt S9), und in der Codiereinrichtung 16a läuft der Codiervorgang für den Pixelwert des Codierzielpixels Px unter Verwendung des Voraussagepixelwerts ab (Schritt S10).
Im folgenden werden die Arbeitsweise der Bildcodiereinrichtung 101 beim Codieren des Bildsignals und die Abläufe in den einzelnen Einheiten dieser Einrichtung in den Schritten S1-S10 ausführlich beschrieben.
Wenn ein Eingabebildsignal Is in die Bildcodiervorrichtung 101 eingespeist wird, werden mehrere Pixel, die das Eingabebildsignal Is bilden, von der Blockbildungseinheit 2 in Blöcke gruppiert, die einen Rahmen bilden, wobei jeder Block mehrere Pixel umfasst, und die Pixelwerte der Pixel der einzelnen Blöcke werden an die Codiereinrichtung 16a übermittelt, und in der Codiereinrichtung 16a erfolgt die Codierung, bei der die Pixelwerte des Codierzielpixels Px pixelweise unter Bezugnahme auf Referenzpixelwerte Block für Block codiert werden.
Dabei werden die das Eingabebildsignal Is bildenden Pixelwerte von Abtastzeilenstruktur nacheinander im Hauptspeicher 4 gespeichert und die Pixelwerte der Referenzpixel P0-P9, die dem entsprechenden Codierzielpixel Px zugeordnet sind, werden in einem feststehenden Lesezyklus ausgegeben (Schritt S1). Die Ausgabe M des Hauptspeichers 4 wird vorübergehend im ersten Hilfsspeicher 6a und im zweiten Hilfsspeicher 6b gespeichert. Der erste Hilfsspeicher 6a speichert den Ausgang des Hauptspeichers 4 für die Dauer eines Lesezyklus, und der zweite Hilfsspeicher 6b speichert ihn für die Dauer von zwei Lesezyklen.
Im Zähler 8 wird mit dem ersten Pixelwert in einem Rahmen als Referenz die Anzahl der eingespeisten Pixelwerte entsprechend dem Eingabebildsignal Is gezählt, und der Zählwert Cout wird an die Codiert/Uncodiert-Entscheidungseinheit 10 ausgegeben. In die Codiert/Uncodiert-Entscheidungseinheit 10 werden BNs-Daten für vertikale und horizontale Blocknummern in einem Rahmen von außen eingegeben, und ein Referenzpixel, das durch die Blocknummerdaten BNs und den Ausgang des Zählers 8 bestimmt wird, wird als Entscheidungszielpixel für die Entscheidung, ob es ein codiertes oder ein nicht codiertes Pixel ist, genommen. Wenn beispielsweise ein Codierzielpixel Px festgelegt wird, wie in Fig. 14 gezeigt, werden die Referenzpixel P0-P9 für dieses Codierzielpixel bestimmt und das Pixel P0, dessen Pixelwert zuerst vom Hauptspeicher 4 ausgegeben wird, als Entscheidungszielpixel angesehen (Schritt S2).
Dabei wird der Pixelwert des Referenzpixels P0 für die Dauer einer Leseperiode im ersten Hilfsspeicher 6a bzw. für die Dauer von zwei Leseperioden im zweiten Hilfsspeicher 6b gespeichert. In der Codiert/Uncodiert-Entscheidungseinheit 10 wird die Position des Codierzielpixels im Codierzielblock ausgehend vom Zählerausgang Cout und den Blocknummerdaten BNs berechnet, und es wird entschieden, ob das Referenzpixel ein codiertes Pixel oder ein nicht codiertes Pixel ist (Schritt S3); der Wählschalter 12 wird entsprechend dem Ergebnis der Entscheidung gesteuert.
Weil das Referenzpixel P0 ein codiertes Pixel ist, wie in Fig. 14 gezeigt, wird der Wählschalter 12 als Ergebnis der Entscheidung durch die Codiert/Uncodiert- Entscheidungseinheit 10 (Schritt S3) von der Codiert/Uncodiert- Entscheidungseinheit 10 so gesteuert, dass er die Ausgabe M des Hauptspeichers 4 wählt, wodurch der Pixelwert des Referenzpixels P0 als Referenzpixelwert im Voraussagewertgenerator 14 gespeichert wird.
Anschließend wird in der Codiert/Uncodiert-Entscheidungseinheit 10 entschieden, ob die Pixelwerte aller Referenzpixel für das Codierzielpixel Px vom Voraussagewertgenerator 14 empfangen worden sind oder nicht (Schritt S6). Da nicht die Pixelwerte aller Referenzpixel P0-P9 vom Voraussagewertgenerator 14 empfangen worden sind, betrachtet die Codiert/Uncodiert-Einheit 10 den Pixelwert des Referenzpixels P1, der vom Hauptspeicher 4 nach dem Pixelwert des Referenzpixels P0 ausgegeben wird, als Pixelwert des Entscheidungszielpixels (Schritt S8). Weil das Referenzpixel P1 wie das Referenzpixel P0 ein codiertes Pixel ist, wird der Pixelwert des Referenzpixels P1 den Abläufen der Schritte S3, S5, S6 und S8 unterzogen.
Anschließend betrachtet die Codiert/Uncodiert-Entscheidungseinheit 10 den Pixelwert des Referenzpixels P2, der vom Hauptspeicher 4 nach dem Pixelwert des Referenzpixels P1 ausgegeben wird, als Pixelwert eines Entscheidungszielpixels (Schritt S8). Da das Referenzpixel P2 anders als die Referenzpixel P0 und P1 ein neben dem codierten Pixel liegendes nicht codiertes Pixel ist, wird der Wählschalter 12 von der Codiert/Uncodiert-Entscheidungseinheit 10 so gesteuert, dass er den Ausgang Ma des ersten Hilfsspeichers 6a wählt, wodurch der Pixelwert des Referenzpixels P1 im Voraussagewertgenerator 14 als Pseudopixelwert des Referenzpixels P2 gespeichert wird (Schritt S4). Danach werden die Schritte S6 und S8 ausgeführt.
Dann werden die Referenzpixel P3-P5 in der für das Referenzpixel P0 beschriebenen Weise den Abläufen der Schritte S3, S5, S6 und S8 unterzogen, und das Referenzpixel P6 wird in der für das Referenzpixel P2 beschriebenen Weise den Abläufen der Schritte S3, S4, S6 und S8 unterzogen.
In der Folge betrachtet die Codiert/Uncodiert-Einheit 10 den Pixelwert des Referenzpixels P7, der vom Hauptspeicher 4 nach dem Pixelwert des Referenzpixels P6 ausgegeben wird, als Pixelwert eines Entscheidungszielpixels (Schritt S8). Weil das Referenzpixel P7 ein nicht codiertes Pixel ist, das anders als die Referenzpixel P0-P6 neben einem zwischen ihm und dem Codierzielpixel Px liegenden Pixel angeordnet ist, wird der Wählschalter 12 von der Codiert/Uncodiert-Entscheidungseinheit 10 so gesteuert, dass der Ausgang Mb des zweiten Hilfsspeichers 6b gewählt wird, wodurch der Pixelwert des Referenzpixels PS im Voraussagewertgenerator 14 als Pseudopixelwert des Referenzpixels P7 gespeichert wird (Schritt S4). Danach werden die Schritte S6 und S8 ausgeführt.
Anschließend werden die Referenzpixel P8 und P9 in der für das Referenzpixel P0 beschriebenen Weise den Abläufen der Schritte S3, S5 und S6 unterzogen. Dabei entscheidet die Codiert/Uncodiert-Einheit 10, dass die Referenzpixelwerte aller Referenzpixel P0-P9 vom Voraussagewertgenerator 14 empfangen worden sind, und der Voraussagewertgenerator 14 berechnet ausgehend von den empfangenen Referenzpixelwerten einen Voraussagepixelwert Sp für das Codierzielpixel Px (Schritt S7).
Danach werden der Pixelwert des Codierzielpixels Px und der Voraussagepixelwert Sp von der Codiereinrichtung 16a empfangen (Schritt S9), und die Differenz zwischen dem Pixelwert des Codierzielpixels Px und seinem Voraussagepixelwert Sp wird codiert; die codierte Differenz wird dann als codiertes Signal des Codierzielpixels Px ausgegeben (Schritt S10). Beim Codieren werden Codewörter verwendet, die auf der Grundlage des Voraussagepixelwerts Sp ausgewählt werden.
Auf diese Weise werden die Pixelwerte in den einzelnen Blöcken eines Rahmens nacheinander codiert. Da das erste Pixel in einem Rahmen kein codiertes Pixel als Referenz in seiner Nähe hat, wird es mit einem Voraussagepixelwert von 0 codiert.
Wenn bei der ersten Ausführungsform der Erfindung auf den Pixelwert eines nicht codierten Pixels Bezug genommen wird, ist es, weil dabei, wie beschrieben, auf den Pixelwert eines ihm benachbarten codierten Pixels Bezug genommen wird, möglich, das adaptive pixelweise Codieren und das blockweise Codieren zu kombinieren, ohne die Korrelation der Pixelwerte zwischen dem nicht codierten Pixel und dem Codierzielpixel zu verschlechtern, wobei vermieden wird, dass das Decodieren eines codierten Signals erschwert wird. Dadurch lässt sich die Auswirkung eines Übertragungsfehlers auf einen einzelnen Block begrenzen und die Codiereffizienz im Vergleich zum einfachen blockweisen Codieren verbessern; ferner ist es beim Decodieren möglich, ein codiertes Signal, das ohne Verschlechterung der Vorhersageeffizienz des Codierzielpixels codiert worden ist, exakt zu decodieren.
Wenn das Codieren eines Codierzielpixels unter Bezugnahme auf die Pixelwerte der peripheren Pixel erfolgte, muss auch das Decodieren des Decodierzielpixels unter Bezugnahme auf die Pixelwerte der peripheren Pixel erfolgen, und es müssen außerdem die Pixelwerte, auf die beim Codieren Bezug genommen worden ist, mit den Pixelwerten übereinstimmen, auf die beim Decodieren Bezug genommen wird.
Beim herkömmlichen Codieren wird ein feststehender Wert als Pixelwert verwendet, wenn das Referenzpixel ein nicht codiertes Pixel ist. Dabei besteht allerdings das Problem, dass die Korrelation der Pixelwerte sich verschlechtert.
Bei der Erfindung jedoch wird für das nicht codierte Pixel aus codierten Referenzpixeln nach einer vorgegebenen Regel ein Pseudopixelwert generiert, wenn das Referenzpixel ein nicht codiertes Pixel ist. Beispielsweise werden die Pixelwerte der in Fig. 15 gezeigten nicht codierten Pixel P2, P6 und P7 allein aus den Pixelwerten der codierten Pixel P0, P1, P3, P4, PS, P8 und P9 bestimmt. Am einfachsten ist es, für das nicht codierte Pixel als Pseudopixelwert den Pixelwert des codierten Pixels zu verwenden, das auf derselben horizontalen Abtastzeile liegt wie das nicht codierte Pixel und diesem am nächsten ist. Dabei wird der Pixelwert des nicht codierten Pixels P2 durch den Pixelwert des codierten Pixels P1 ersetzt, und die Pixelwerte der nicht codierten Pixel P6 und P7 werden durch den Pixelwert des codierten Pixels PS ersetzt.
Dadurch verbessert sich die Korrelation der Pixelwerte zwischen dem codierten Pixel und dem nicht codierten Pixel an der Blockgrenze, so dass die Codierung höchst effizient und unter Verwendung derselben Vorhersagemethode wie für den Blockinnenbereich, wo eine gute Korrelation zwischen den Pixeln gegeben ist, erfolgen kann.
Damit kann ein Bildsignal ohne Verschlechterung der Bildqualität mit weniger Bits aufgezeichnet und übertragen werden.
Während bei der ersten Ausführungsform zwei Hilfsspeicher 6a und 6b mit unterschiedlichen Speicherzeiten für den Ausgang M des Hauptspeichers 4 vorgesehen sind, kann auch nur ein Hilfsspeicher zur vorübergehenden Speicherung des Ausgangs des Hauptspeichers 4 vorgesehen werden, und die Zeit, in der der vom Hauptspeicher 4 ausgegebene Pixelwert gespeichert wird, kann von der Codiert/Uncodiert-Entscheidungseinheit 10 je nach dem Abstand zwischen dem nicht codierten Pixel und dem Codierzielpixel geändert werden.
Während bei der ersten Ausführungsform beim Codieren des Bildsignals nur auf den Vorhersagepixelwert des Codierzielpixels Px Bezug genommen wird, kann das Codieren außerdem nicht nur auf der Grundlage des Vorhersagepixelwerts des Codierzielpixels Px, sondern auch auf der Grundlage der Vorhersagewahrscheinlichkeit, die die Genauigkeit des Vorhersagepixelwerts zeigt, erfolgen.
Wenn dabei das zu codierende Bildsignal ein binäres Signal ist, kann auch nur auf die Vorhersagewahrscheinlichkeit Bezug genommen werden, da der Vorhersagepixelwert entweder 0 oder 1 ist, wobei der Vorhersagepixelwert entweder auf 0 oder auf 1 festgelegt wird.
Im folgenden wird als zweite Ausführungsform der Erfindung eine Bildcodiervorrichtung zum Codieren eines binären Signals unter alleiniger Bezugnahme auf die Vorhersagewahrscheinlichkeit statt auf den Vorhersagepixelwert beschrieben und als dritte Ausführungsform der Erfindung eine Bildcodiervorrichtung zum Codieren eines mehrwertigen Bildsignals unter Bezugnahme sowohl auf den Vorhersagepixelwert als auch auf die Vorhersagewahrscheinlichkeit.

Ausführungsform 2

Fig. 3 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Bildcodiervorrichtung 102, einer zweiten Ausführungsform der Erfindung, zeigt. In diesem Diagramm sind für die Teile, die mit den Teilen der als erste Ausführungsform beschriebenen Bildcodiervorrichtung 101 übereinstimmen, jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet.
Die Bildcodiervorrichtung 102 enthält einen Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 anstelle des Voraussagewertgenerators 14 der Bildcodiervorrichtung 101 als erster Ausführungsform der Erfindung und ist so aufgebaut, dass ein binäres Signal codiert wird, dessen Pixelwert entweder 0 oder 1 ist.
Der Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 ist so aufgebaut, dass als Vorhersagewahrscheinlichkeit die Wahrscheinlichkeit, dass der Pixelwert eines Codierzielpixels Px mit dem Vorhersagepixelwert übereinstimmt, aus den Pixelwerten der Referenzpixel P0-P9 des Codierzielpixels Px bestimmt wird und dann ein Vorhersagewahrscheinlichkeitssignal Sk für das Codierzielpixel Px an die Codiereinrichtung 16b ausgegeben wird.
Da die Bildcodiervorrichtung 102 binäre Signale codiert, wird dabei in der Codiereinrichtung 16b ein Vorhersagewert, der vom Pixelwert des Codierzielpixels Px subtrahiert wird, auf entweder 0 oder 1 festgesetzt. Die Codiereinrichtung 16b ist so aufgebaut, dass bei hoher Vorhersagewahrscheinlichkeit, - weil die Wahrscheinlichkeit, dass der Pixelwert des Codierzielpixels Px mit seinem Vorhersagepixelwert übereinstimmt, groß ist, - die Differenz zwischen dem Pixelwert des Codierzielpixels Px und dem Vorhersagepixelwert nach einem Verfahren codiert wird, das die Codiereffizienz erhöht, wenn die Differenz 0 ist; ist dagegen die Vorhersagewahrscheinlichkeit, d. h. die Wahrscheinlichkeit, dass der Pixelwert des Codierzielpixels Px mit dem Vorhersagepixelwert übereinstimmt, gering, wird die Differenz zwischen dem Pixelwert des Codierzielpixels Px und dem Vorhersagepixelwert nach einem Verfahren codiert, das die Codiereffizienz erhöht, wenn die Differenz ungleich 0 ist.
Es werden Funktion und Wirkung beschrieben.
Funktionen, die mit denen der ersten Ausführungsform der Bildcodiervorrichtung identisch sind, werden dabei nicht beschrieben.
Auch beim Codieren binärer Bildsignale in der Bildcodiervorrichtung 102 mit dem angegebenen Aufbau werden wie bei der Bildcodiervorrichtung 101, d. h. der ersten Ausführungsform, für nicht codierte Pixel unter den Referenzpixeln P0-P9 für das Codierzielpixel Px Pixelwerte aus den Pixelwerten der codierten Pixel erzeugt, und die Pixelwerte aller Referenzpixel P0-P9 werden im Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 gespeichert.
Im Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 wird auf der Basis der Pixelwerte der Referenzpixel P0-P9 die Vorhersagewahrscheinlichkeit für das Codierzielpixel Px ermittelt. Diese Vorhersagewahrscheinlichkeitsangabe Sk wird vom Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 an die Codiereinrichtung 16b ausgegeben, und in der Codiereinrichtung 16b wird die Differenz zwischen dem Pixelwert des Codierzielpixels Px und einem zuvor festgesetzten Vorhersagepixelwert entsprechend der Vorhersagewahrscheinlichkeitsangabe Sk codiert.
Wie bereits beschrieben, kann bei der zweiten Ausführungsform der Erfindung in der Bildcodiervorrichtung 102 zum Codieren eines binären Signals ein an der Blockgrenze liegendes Codierzielpixel, für das nur schwer ein Vorhersagewert erzeugt werden kann, unter Vermeidung einer Verschlechterung der Codiereffizienz codiert werden. Dadurch kann die Auswirkung eines Übertragungsfehlers auf einen einzelnen Block beschränkt bleiben und die Codiereffizienz im Vergleich zum einfachen blockweisen Codieren erhöht werden; außerdem ist es beim Decodieren möglich, ein codiertes Signal exakt zu decodieren, ohne die Effizienz bei der Vorhersage des Codierzielpixels zu verschlechtern.
Ein Codierverfahren auf der Grundlage der Vorhersagewahrscheinlichkeit ist übrigens beispielsweise in der internationalen Norm JBIG (Joint Bi-level Image Coding Experts Group) offenbart, jedoch erfolgt das Codieren bei dem dort offenbarten Codierverfahren pixelweise und nicht blockweise, so dass die Referenzpixel stets codierte Pixel sind, und es ist keine Rede von dem Problem, das gegeben ist, wenn die Referenzpixel nicht codierte Pixel beim blockweisen Codieren sind, und das mit der vorliegenden Erfindung gelöst werden soll, ebenso wenig wie von einer Gegenmaßnahme, mit der Pixelwerte für diese uncodierten Pixel festgesetzt werden sollen.

Ausführungsform 3

Fig. 4 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Bildcodiervorrichtung 103, einer dritten Ausführungsform der Erfindung, zeigt. In dieser Abbildung sind für die Teile, die Teilen der als erster Ausführungsform beschriebenen Bildcodiervorrichtung 101 entsprechen, jeweils dieselben Bezugszeichen verwendet wie in Fig. 1.
Die Bildcodiervorrichtung 103 ist zum Codieren mehrwertiger Bildsignale bestimmt, wie oben beschrieben, und so aufgebaut, dass eine Vorhersagewahrscheinlichkeitsgeneratoreinheit 130 einen Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 zusätzlich zum Voraussagewertgenerator 14 der als erste Ausführungsform beschriebenen Bildcodiervorrichtung 101 aufweist.
Wie der Voraussagewertgenerator 14 ist der Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 so aufgebaut, dass er Ausgangssignale Sout vom Wählschalter 12 empfängt und nacheinander die Pixelwerte der Referenzpixel P0-P9 für ein Codierzielpixel Px speichert und auf der Grundlage dieser Pixelwerte eine Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk ausgibt, die die Exaktheit des Vorhersagepixelwerts Sp zeigt, der auf der Grundlage der Referenzpixel P0-P9 im Voraussagewertgenerator 14 gebildet wurde.
Die Codiereinrichtung 16c ist so aufgebaut, dass der Pixelwert des Codierzielpixels auf der Grundlage des Vorhersagepixelwerts Sp aus dem Voraussagewertgenerator 14 und der Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk aus dem Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 codiert wird.
Um genau zu sein: Wenn die Exaktheit des Vorhersagepixelwerts groß ist, weil die Differenz zwischen dem Pixelwert des Codierzielpixels und dem Vorhersagepixelwert klein ist, codiert die Codiereinrichtung 16c den Pixelwert des Codierzielpixels Px nach einem Verfahren, das die Codiereffizienz erhöht, wenn die Differenz zwischen dem Pixelwert des Codierzielpixels und dem Vorhersagepixelwert klein ist. Wenn dagegen die Exaktheit des Vorhersagewerts gering ist, weil die Differenz zwischen dem Pixelwert des Codierzielpixels und dem Vorhersagepixelwert groß ist, codiert die Codiereinrichtung 16c den Pixelwert des Codierzielpixels Px nach einem Verfahren, das die Codiereffizienz erhöht, wenn die Differenz zwischen dem Pixelwert und dem Vorhersagepixelwert relativ groß ist.
Auch bei dem Codierverfahren für mehrwertige Bildsignale der Bildcodiereinrichtung 103 mit dem genannten Aufbau werden die Pixelwerte für dem Codierzielpixel Px zugeordnete Referenzpixel P0-P9, die nicht codiert sind, wie bei der Bildcodiervorrichtung 101 der ersten Ausführungsform aus den Pixelwerten der codierten Pixel erzeugt und die Pixelwerte für alle Referenzpixel P0-P9 im Voraussagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 und im Voraussagewertgenerator 14 gespeichert.
Im Voraussagewertgenerator 14 wird wie bei der ersten Ausführungsform aus den Referenzpixeln P0-P9 ein Vorhersagepixelwert des Codierzielpixels Px gebildet. Außerdem wird im Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 auf der Grundlage der Pixelwerte der Referenzpixel P0-P9 eine Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk für das Codierzielpixel Px gebildet.
Wenn der Vorhersagepixelwert Sp und die Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk an die Codiereinrichtung 16c ausgegeben werden, codiert die Codiereinrichtung 16c die Differenz zwischen dem Pixelwert des Codierzielpixels Px und dem Vorhersagepixelwert aus dem Voraussagewertgenerator 14 entsprechend der Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk.
Wie bereits beschrieben, kann bei der dritten Ausführungsform der Erfindung mit der Bildcodiervorrichtung 103 zum Codieren eines mehrwertigen Signals ein an der Blockgrenze liegendes Codierzielpixel, für das nur schwer ein Vorhersagewert erzeugt werden kann, codiert werden, ohne dass sich die Codiereffizienz verschlechtert. Dadurch lassen sich die Auswirkung eines Übertragungsfehlers auf einen Block begrenzen und die Codiereffizienz im Vergleich zum einfachen blockweisen Codierverfahren steigern. Außerdem ist es beim Decodieren möglich, ein codiertes Signal exakt zu decodieren, ohne die Vorhersageeffizienz für das Codierzielpixel zu vermindern.

Ausführungsform 4

Fig. 5 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Bildcodiervorrichtung 104, einer vierten Ausführungsform der Erfindung, zeigt. In diesem Diagramm bezeichnen die gleichen Bezugszeichen wie in Fig. 1 die Teile, die Teilen der als erste Ausführungsform beschriebenen Bildcodiervorrichtung 101 entsprechen.
Die Bildcodiervorrichtung 104 unterscheidet sich von der Bildcodiervorrichtung 101 der ersten Ausführungsform dadurch, dass ein in Blöcke unterteiltes Bildsignal Bs einem unumkehrbaren Codiervorgang unterworfen wird.
Im einzelnen enthält die Bildcodiervorrichtung 104 statt der Codiervorrichtung 16a zum umkehrbaren Codieren entsprechend der ersten Ausführungsform eine Codiereinrichtung 16d zum unumkehrbaren Codieren mit DCT-Verfahren (DCT = diskrete Kosinustransformation) zur Ausgabe von Bs aus der Blockbildungseinheit 2 auf der Grundlage des Vorhersagepixelwerts aus dem Voraussagewertgenerator 14. Außerdem enthält die Voraussagewertgeneratoreinheit 140 bei dieser Bildcodiervorrichtung 104 einen lokalen Decoder 24, der das Ausgangssignal Cs der Codiereinrichtung 16d auf der Grundlage des Vorhersagepixelwerts Sp aus dem Voraussagewertgenerator 14 decodiert, wobei das Ausgangssignal LDs aus dem lokalen Decoder 24 im Hauptspeicher 4 als Pixelwert eines decodierten Pixels gespeichert wird und das Ausgangssignal LDs in den Zähler 8 eingespeist wird. Im übrigen ist der Aufbau identisch mit dem der Bildcodiervorrichtung 101 der ersten Ausführungsform.
Wenn bei der Bildcodiervorrichtung 104 mit dem angegebenen Aufbau ein Eingabebildsignal Is auf der Basis eines Voraussagepixelwerts Sp des Codierzielpixels Px codiert wird, decodiert der lokale Decoder 24 im Voraussagewertgenerator 140, der den Vorhersagepixelwert Sp erzeugt, das Ausgangssignal Cs der Codiereinrichtung 16d unter Bezugnahme auf den Voraussagepixelwert Sp, und der decodierte Pixelwert wird im Hauptspeicher 4 gespeichert.
Daher wird in der Bildcodiervorrichtung 104 mit dem unumkehrbaren Codierverfahren der decodierte Pixelwert zur Erzeugung des Vorhersagepixelwerts verwendet, wodurch das in dieser Bildcodiervorrichtung codierte Bildsignal in einer Bilddecodiervorrichtung exakt decodiert werden kann.
Obwohl bei der vierten Ausführungsform beim unumkehrbaren Bildsignalcodieren nur auf den Vorhersagepixelwert des Codierzielpixels Px Bezug genommen wird, kann nicht nur auf den Vorhersagepixelwert des Codierzielpixels Px, sondern auch auf die Vorhersagewahrscheinlichkeit, die die Exaktheit des Vorhersagepixelwerts wiedergibt, Bezug genommen werden.
Wenn das dem unumkehrbaren Codiervorgang unterworfene Bildsignal ein binäres Signal ist, kann dabei, weil der Vorhersagepixelwert entweder 0 oder 1 ist, nur auf die Vorhersagewahrscheinlichkeit Bezug genommen werden, wobei der Vorhersagepixelwert entweder auf 0 oder auf 1 festgesetzt wird.
Es folgt eine Beschreibung einer Bildcodiervorrichtung, die eine erste Abwandlung der vierten Ausführungsform der Erfindung ist und ein unumkehrbares Codierverfahren für binäre Signale unter alleiniger Bezugnahme auf die Vorhersagewahrscheinlichkeit statt auf den Vorhersagepixelwert durchführt, sowie einer Bildcodiervorrichtung, die eine zweite Abwandlung der vierten Ausführungsform ist und ein unumkehrbares Codierverfahren für mehrwertige Bildsignale unter Bezugnahme sowohl auf den Vorhersagepixelwert als auch auf die Vorhersagewahrscheinlichkeit durchführt.
Fig. 6 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Bildcodiervorrichtung 104a zeigt, die eine erste Abwandlung der vierten Ausführungsform der Erfindung ist. In diesem Diagramm sind dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 5 für die Teile verwendet, die die gleichen sind wie bei der Bildcodiervorrichtung 104 in der vierten Ausführungsform.
Die Bildcodiervorrichtung 104a enthält anstelle des Voraussagewertgenerators 14 der Bildcodiervorrichtung 104 der vierten Ausführungsform einen Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 und codiert binäre Signale, deren Pixelwert entweder 0 oder 1 ist.
Der Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 ist so aufgebaut, dass als Vorhersagewahrscheinlichkeit die Wahrscheinlichkeit, dass der Pixelwert eines Codierzielpixels Px mit dem Vorhersagepixelwert übereinstimmt, aus den Pixelwerten der Referenzpixel P0-P9 des Codierzielpixels Px bestimmt wird und dann die Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk für das Codierzielpixel Px an die Codiereinrichtung 16e und den lokalen Decoder 24 ausgegeben wird.
Da diese Bildcodiervorrichtung binäre Signale als Verarbeitungsziel verarbeitet, wird in diesem Fall in der Codiereinrichtung 16e der Vorhersagepixelwert des Codierzielpixels Px auf 0 oder 1 festgesetzt. Wie die Codiereinrichtung 16b der zweiten Ausführungsform ist die Codiereinrichtung 16e so aufgebaut, dass bei hoher Vorhersagewahrscheinlichkeit die Differenz zwischen dem Pixelwert des Codierzielpixels Px und dem Vorhersagepixelwert nach einem Codierverfahren codiert wird, das die Codiereffizienz erhöht, wenn die Differenz 0 ist, während bei geringer Vorhersagewahrscheinlichkeit die Differenz zwischen dem Pixelwert des Codierzielpixels Px und dem Vorhersagepixelwert nach einem Codierverfahren codiert wird, das die Codiereffizienz erhöht, wenn die Differenz ungleich 0 ist.
Außerdem decodiert der lokale Decoder 24, wobei er wie die Codiereinrichtung 16e zwischen den Decodierverfahren auf der Grundlage der Vorhersagewahrscheinlichkeit umschaltet.
Die Arbeitsweise, die mit derjenigen der Bildcodiervorrichtung der vierten Ausführungsform identisch ist, wird hier nicht beschrieben.
Auch bei dem Codierverfahren für binäre Signale der Bildcodiervorrichtung 104a mit dem angegebenen Aufbau werden die Pixelwerte von Referenzpixeln P0-P9 des Codierzielpixels Px, die nicht codiert sind, wie bei der Bildcodiervorrichtung 104 der vierten Ausführungsform aus den Pixelwerten codierter Pixel bestimmt, und die Pixelwerte für alle Referenzpixel P0-P9 werden im Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 gespeichert.
Im Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 wird auf der Basis der Pixelwerte der Referenzpixel P0-P9 die Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk für das Codierzielpixel Px bestimmt. Die Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk wird vom Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 an die Codiereinrichtung 16e und den lokalen Decoder 24 ausgegeben, und in der Codiereinrichtung 16e wird entsprechend der Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk ein unumkehrbarer Codiervorgang für die Differenz zwischen dem Pixelwert des Codierzielpixels Px und einem zuvor festgesetzten Vorhersagepixelwert durchgeführt. Dabei nimmt der lokale Decoder 24 das Decodieren des Ausgangssignals Cs der Codiereinrichtung 16e entsprechend der Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk vor, wodurch der Pixelwert des Codierzielpixels Px wiedergegeben wird. Dieser wiedergegebene Pixelwert des Codierzielpixels Px wird im Hauptspeicher 4 gespeichert.
Wie oben beschrieben, kann bei der ersten Abwandlung der vierten Ausführungsform in der Bildcodiervorrichtung 104a, die ein unumkehrbares Codierverfahren für binäre Signale ausführt, ein Codierzielpixel, das an einer Blockgrenze liegt und für das nur schwer ein Vorhersagewert erzeugt werden kann, codiert werden, ohne dass sich die Codiereffizienz verschlechtert. Dadurch kann die Auswirkung eines Übertragungsfehlers auf einen Block begrenzt bleiben, und die Codiereffizienz kann im Vergleich zum einfachen blockweisen Codierverfahren gesteigert werden. Außerdem ist es beim Decodieren möglich, ein codiertes Signal exakt zu decodieren, ohne die Effizienz bei der Vorhersage des Codierzielpixels zu verschlechtern.
Fig. 7 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Bildcodiervorrichtung 104b, einer zweiten Abwandlung der vierten Ausführungsform der Erfindung, zeigt. In dem Diagramm sind dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 4 für die der Bildcodiervorrichtung 104 der vierten Ausführungsform entsprechenden Teile verwendet.
Die Bildcodiervorrichtung 104b führt ein unumkehrbares Codierverfahren für mehrwertige Bildsignale aus, wie oben beschrieben, und ist so aufgebaut, dass eine Vorhersagewahrscheinlichkeitsgeneratoreinheit 140b zusätzlich zum Voraussagewertgenerator 14 der Bildcodiervorrichtung 104 der vierten Ausführungsform einen Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 enthält.
Wie der Voraussagewertgenerator 14 ist der Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 so aufgebaut, dass er die Ausgangssignale Sout des Wählschalters 12 empfängt und die Pixelwerte der Referenzpixel P0-P9 für ein Codierzielpixel Px nacheinander speichert und auf der Grundlage dieser Pixelwerte eine Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk ausgibt, die die Exaktheit des Vorhersagepixelwerts Sp zeigt, der auf der Grundlage der Referenzpixel P0-P9 im Voraussagewertgenerator 14 bestimmt wurde.
Die Codiereinrichtung 16f ist so aufgebaut, dass sie ein unumkehrbares Codierverfahren für den Pixelwert des Codierzielpixels Px auf der Grundlage des Vorhersagepixelwerts Sp aus dem Vorhersagewertgenerator 14 und der Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk aus dem Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 ausführt, und der spezielle Aufbau ist identisch mit dem der Codiereinrichtung 16c der dritten Ausführungsform.
Außerdem führt der lokale Decoder 24 den Decodiervorgang durch, wobei er wie die Codiereinrichtung 16e zwischen den Codierverfahren entsprechend der Vorhersagewahrscheinlichkeit umschaltet.
Auch beim Codierverfahren für mehrwertige Bildsignale der Bildcodiervorrichtung 104b mit dem angegebenen Aufbau werden die Pixelwerte von Referenzpixeln P0-P9 des Codierzielpixels Px, die nicht codiert sind, wie bei der Bildcodiervorrichtung 104 der vierten Ausführungsform aus den Pixelwerten der codierten Pixel erzeugt, und die Pixelwerte aller Referenzpixel P0-P9 werden im Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 und im Voraussagewertgenerator 14 gespeichert.
Im Vorhersagewertgenerator 14 wird wie bei der vierten Ausführungsform ein Vorhersagepixelwert für das Codierzielpixel Px aus den Referenzpixeln P0-P9 gebildet. Außerdem wird im Vorhersagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 eine Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk für das Codierzielpixel Px auf der Basis der Pixelwerte der Referenzpixel P0-P9 bestimmt.
Der Vorhersagepixelwert Sp und die Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk werden an die Codiereinrichtung 16f und den lokalen Decoder 24 ausgegeben, und in der Codiereinrichtung 16f wird die Differenz zwischen dem Pixelwert des Codierzielpixels Px und einem vorab festgesetzten Vorhersagepixelwert entsprechend der Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk einem Codierverfahren unterworfen. Dabei decodiert der lokale Decoder 24 das Ausgangssignal Cs der Codiereinrichtung 16f entsprechend der Vorhersagewahrscheinlichkeit Sk, wodurch der Pixelwert des Codierzielpixels Px reproduziert wird. Dieser reproduzierte Pixelwert des Codierzielpixels Px wird im Hauptspeicher 4 gespeichert.
Damit wird bei Bildsignalen, für die sich nur schwer ein Vorhersagewert erzeugen lässt, eine Verschlechterung der Codiereffizienz vermieden, und es kann bei Bildsignalen, für die sich leicht eine Vorhersagewert erzeugen lässt, eine deutliche Steigerung der Codiereffizienz erzielt werden.
Wie oben beschrieben, kann bei der zweiten Abwandlung der vierten Ausführungsform in der Bildcodiervorrichtung 104b, die das unumkehrbare Codieren mehrwertiger Signale durchführt, ein an einer Blockgrenze liegendes Codierzielpixel, für das sich nur schwer ein Vorhersagewert erzeugen lässt, so codiert werden, dass eine Verschlechterung der Codiereffizienz unterdrückt wird. Damit können die Auswirkung eines Übertragungsfehlers auf einen Block begrenzt und die Codiereffizienz im Vergleich zum einfachen blockweisen Codierverfahren erhöht werden. Ferner ist es beim Decodieren möglich, ein codiertes Signal ohne Verschlechterung der Effizienz der Vorhersage des Codierzielpixels exakt zu decodieren.

Ausführungsform 5

Fig. 8 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau der Bilddecodiervorrichtung 105, einer fünften Ausführungsform der Erfindung, zeigt.
Die Bilddecodiervorrichtung 105 entsprechend dieser fünften Ausführungsform decodiert ein codiertes Bildsignal, das von der Bildcodiervorrichtung 101 der ersten Ausführungsform reversibel codiert worden ist, reversibel.
Die Bilddecodiervorrichtung 105 enthält einen Decoder 26a zum Decodieren eines eingespeisten codierten Bildsignals Cs für jeden von mehreren Blöcken, die einen einzelnen Bilddarstellungsbereich bilden, und insbesondere zum Decodieren des Pixelwerts eines Decodierzielpixels Px', welches das Ziel des Decodiervorgangs ist, d. h. ein codiertes Signal, das durch Codieren des Pixelwerts eines Codierzielpixels Px unter Bezugnahme auf den Vorhersagepixelwert des Decodierzielpixels erhalten wurde; ein Umkehrblockungsmittel 30 zum Zusammensetzen decodierter Bildsignale Ds, die den jeweiligen Blöcken entsprechen und vom Decoder 26a ausgegeben wurden, um ein Wiedergabebildsignal Rs mit einem vorgeschriebenen Abtastzeilenaufbau zu erzeugen; und eine Vorhersagewerterzeugungseinheit 150 zum Erzeugen des Vorhersagepixelwerts auf der Basis der Pixelwerte der Referenzpixel P0'-P9', die dem Decodierzielpixel Px' benachbart sind.
Die Vorhersagewerterzeugungseinheit 150 entspricht der Vorhersagewerterzeugungseinheit 110 der Bildcodiervorrichtung 101 der ersten Ausführungsform.
Im einzelnen enthält die Vorhersagewerterzeugungseinheit 150 einen Massenspeicher als Hauptspeicher 4, der beispielsweise die Anzahl der einem Rahmen entsprechenden Pixelwerte speichern kann, sowie einen ersten Hilfsspeicher 6a und einen zweiten Hilfsspeicher 6b mit unterschiedlichen Speicherzeiten zum vorübergehenden Speichern der vom Hauptspeicher 4 ausgegebenen Pixelwerte M. Dabei ist der Hauptspeicher 4 so aufgebaut, dass die Pixelwerte für die Referenzpixel P0'-P9' des vom Decoder 26a (s. Fig. 17) zu verarbeitenden Decodierzielpixels Px' in der zum Codieren eines Pixelwerts erforderlichen Zeit nacheinander aus den gespeicherten Pixelwerten ausgegeben werden. Der erste Hilfsspeicher 6a ist so aufgebaut, dass die aufeinanderfolgend vom Hauptspeicher 4 ausgegebenen Pixelwerte M um ein Pixel verzögert werden, und der zweite Hilfsspeicher 6b ist so aufgebaut, dass die aufeinanderfolgend vom Hauptspeicher 4 ausgegebenen Pixelwerte M um zwei Pixel verzögert werden.
Ferner enthält die Vorhersagewerterzeugungseinheit 150 einen Zähler 8 zum Empfangen des decodierten Bildsignals Ds pro Rahmen und Zählen der Anzahl der Pixelwerte sowie eine Decodiert/Undecodiert-Entscheidungseinheit 20 zum Entscheiden, ob der vom Hauptspeicher 4 ausgegebene Pixelwert der Pixelwert eines decodierten Pixels ist, das bereits vom Decoder 26a decodiert wurde, oder der Pixelwert eines noch nicht decodierten Pixels, entsprechend dem Ausgangssignal Cout des Zählers 8 und den BNs-Daten betreffend vertikale und horizontale Blocknummern der einzelnen Rahmen, die von außen bereitgestellt werden. Dabei misst die Entscheidungseinheit 20 mit der Anzahl der Pixel auch den Abstand zwischen einem undecodierten Pixel und einem decodierten Pixel, das auf derselben horizontalen Abtastzeile liegt wie das undecodierte Pixel und diesem am nächsten ist. Der Zähler 8 wird zurückgesetzt, wenn die Pixelwerte aller einen Rahmen bildenden Pixel eingegeben sind.
Außerdem enthält die Vorhersagewerterzeugungseinheit 150 einen Wählschalter 12 zum Auswählen und Ausgeben eines der Ausgangssignale M, Ma, Mb aus dem Hauptspeicher 4 bzw. dem ersten Hilfsspeicher 6a bzw. dem zweiten Hilfsspeicher 6b entsprechend dem Ausgangssignal Scout aus der Decodiert/Undecodiert- Entscheidungseinheit 20 sowie einen Vorhersagewertgenerator 14 zum Empfangen der Ausgangssignale Sout vom Wählschalter 12 als Pixelwerte der Referenzpixel P0'-P9', die zum Erzeugen eines Vorhersagepixelwerts für das Decodierzielpixel Px' erforderlich sind, und zum Erzeugen des Vorhersagepixelwerts Sp für das Decodierzielpixel Px'.
Bei der Bilddecodiervorrichtung 105 decodiert der Decoder 26a die codierte Differenz für das Codierzielpixel Px, die als codiertes Bildsignal von außen eingespeist wird, um eine decodierte Differenz zu erhalten, und addiert den Vorhersagepixelwert Sp aus der Vorhersagewerterzeugungseinheit 150 zu der decodierten Differenz, um einen decodierten Pixelwert des Decodierzielpixels zu erzeugen und an die Umkehrblockungseinheit 30 auszugeben.
Es wird die Funktionsweise beschrieben.
Fig. 9 ist ein Ablaufdiagramm, das den Decodiervorgang der Bilddecodiervorrichtung 105 zeigt; der Ablauf des Decodiervorgangs wird anhand dieses Diagramms kurz beschrieben.
Wenn in die Bildcodiervorrichtung 105 ein codiertes Bildsignal Cs eingespeist wird, decodiert der Decoder 26a das codierte Bildsignal Cs entsprechend einem Vorhersagesignal Sp der Vorhersagewerterzeugungseinheit 150.
Dabei werden mehrere einem Rahmen entsprechende decodierte Pixelwerte vom Decoder 26a ausgegeben und aufeinanderfolgend im Hauptspeicher 4 gespeichert, und der Hauptspeicher 4 gibt Pixelwerte mehrerer Referenzpixel (peripherer Pixel) P0'-P9', die dem Decodierzielpixel Px' benachbart sind, aus, wobei beim Decodieren des Decodierzielpixels Px' auf diese Referenzpixel Bezug genommen wird (Schritt S11).
Anschließend wird das erste der verschiedenen aus dem Hauptspeicher 4 erhaltenen Referenzpixel als Entscheidungszielpixel angesehen (Schritt S12), und die Decodiert/Undecodiert-Entscheidungseinheit 20 entscheidet, ob das Entscheidungszielpixel ein decodiertes Pixel ist oder nicht (Schritt S13). Weil bei der Codiert/Uncodiert-Entscheidungseinheit 20 das Inkrement des Zählerausgangs Cout mit der sukzessiven Ausgabe der Pixelwerte der zehn Referenzpixel P0'-P9' aus dem Hauptspeicher 4 durch einen Referenzzeitgeber synchronisiert ist, kann die Position des vom Hauptspeicher 4 ausgegebenen Referenzpixels relativ zum Decodierzielpixel Px' durch den Zählerausgang Cout erfasst werden.
Ergebnis der Entscheidung: Wenn das Entscheidungszielreferenzpixel ein decodiertes Pixel ist, wird sein Pixelwert als Referenzpixelwert vom Voraussagewertgenerator 14 empfangen (Schritt S15), und wenn das Entscheidungszielreferenzpixel kein decodiertes Pixel ist, wird ein Referenzpixelwert (Pseudopixelwert) des Referenzpixels aus seinen peripheren decodierten Pixels erzeugt und vom Vorhersagewertgenerator 14 empfangen (Schritt S14).
Dann wird entschieden, ob alle zum Decodieren des Decodierzielpixels erforderlichen Referenzpixelwerte vom Vorhersagewertgenerator 14 empfangen worden sind (Schritt S16), und wenn nicht alle erforderlichen Referenzpixelwerte empfangen worden sind, wird das nächste der vom Hauptspeicher 4 erhaltenen Referenzpixel als Entscheidungsziel angesehen (Schritt S18), und es werden die Schritte S13-S16 wiederholt. Sind jedoch alle erforderlichen Referenzpixelwerte vom Vorhersagewertgenerator 14 empfangen worden, wird vom Vorhersagewertgenerator 14 entsprechend den Referenzpixelwerten ein Vorhersagepixelwert für das Decodierzielpixel Px' erzeugt (Schritt S17).
Anschließend wird der Pixelwert des Decodierzielpixels Px' vom Decoder 26a empfangen, während gleichzeitig der Vorhersagepixelwert des Decodierzielpixels Px' vom Vorhersagewertgenerator 14 empfangen wird (Schritt S19), und im Decoder 26a wird unter Verwendung des Vorhersagepixelwerts der Pixelwert des Decodierzielpixels Px' decodiert (Schritt S20).
Im folgenden werden die Arbeitsweise der Bilddecodiervorrichtung 105 beim Decodieren des Bildsignals und die speziellen Operationen der jeweiligen Einheiten dieser Vorrichtung in den Schritten S11-S20 ausführlich beschrieben.
Wenn ein codiertes Bildsignal Cs in die Bilddecodiervorrichtung 105 eingespeist wird, wird es an den Decoder 26a übermittelt, und im Decoder 26a erfolgt das blockweise Decodieren, wobei die Pixelwerte des Decodierzielpixels Px' unter Bezugnahme auf Referenzpixelwerte pixelweise decodiert werden.
Dabei werden die vom Decoder 26a ausgegebenen Pixelwerte, die einen Rahmen bilden, aufeinanderfolgend im Hauptspeicher 4 gespeichert, und die Pixelwerte der Referenzpixel P0'-P9' für jedes Decodierzielpixel Px' werden in einem festen Lesezyklus ausgegeben (Schritt S11). Die Ausgabe M des Hauptspeichers 4 wird vorübergehend im ersten Hilfsspeicher 6a und im zweiten Hilfsspeicher 6b gespeichert. Der erste Hilfsspeicher 6a speichert den Ausgang des Hauptspeichers 4 für die Dauer eines Lesezyklus, und der zweite Hilfsspeicher 6b speichert ihn für die Dauer von zwei Lesezyklen.
Im Zähler 8 wird die Anzahl der eingespeisten Pixelwerte in Übereinstimmung mit den Ausgaben Ds des Decoders 26a gezählt, wobei der erste Pixelwert eines Rahmens als Referenzwert genommen wird, und der Zählwert Cout wird an die Decodiert/Undecodiert-Entscheidungseinheit 20 ausgegeben. In der Decodiert/Undecodiert-Entscheidungseinheit 20 werden die BNs-Daten für die vertikalen und die horizontalen Blocknummern in einem Rahmen von außen eingespeist, und ein Referenzpixel, das durch die Blocknummerinformation BNs und den Ausgang des Zählers 8 bestimmt ist, wird als Entscheidungszielpixel angesehen für die Entscheidung, ob es sich dabei um decodiertes oder ein nicht decodiertes Pixel handelt. Wenn beispielsweise eine Entscheidung über das Decodierzielpixel Px' (Fig. 17) getroffen wird, wird eine Entscheidung über die Referenzpixel P0'-P9' dieses Decodierzielpixels getroffen, und das Pixel P0', dessen Pixelwert vom Hauptspeicher 4 zuerst ausgegeben wird, wird als Entscheidungszielpixel betrachtet (Schritt S12).
Dabei bleibt der Pixelwert des Referenzpixels P0' im ersten Hilfsspeicher 6a für die Dauer einer Leseperiode und im zweiten Hilfsspeicher 6b für die Dauer von zwei Leseperioden gespeichert. In der Decodiert/Undecodiert-Entscheidungseinheit 20 wird die Position des Decodierzielpixels im Decodierzielblock auf der Basis des Zählerausgangs Cout und der Blocknummerinformation BNs berechnet; es wird entschieden, ob das Referenzpixel ein decodiertes Pixel oder ein nicht decodiertes Pixel ist, und je nach dem Ergebnis der Entscheidung wird der Wählschalter 12 gesteuert.
Weil das Pixel P0' nach Entscheidung der Decodiert/Undecodiert- Entscheidungseinheit 20 (Schritt 13) ein decodiertes Pixel ist, wie in Fig. 17 gezeigt, wird der Wählschalter 12 von der Decodiert/Undecodiert-Entscheidungseinheit 20 so gesteuert, dass die Ausgabe M des Hauptspeichers 4 gewählt wird, wodurch der Pixelwert des Referenzpixels P0' als Referenzpixelwert im Voraussagewertgenerator 14 gespeichert wird.
Anschließend wird in der Decodiert/Undecodiert-Entscheidungseinheit 20 entschieden, ob die Pixelwerte aller Referenzpixel für das Decodierzielpixel Px' vom Vorhersagewertgenerator 14 empfangen worden sind (Schritt S16). Weil in diesem Fall nicht die Pixelwerte aller Referenzpixel P0'-P9' vom Vorhersagewertgenerator 14 empfangen worden sind, betrachtet die Decodiert/Undecodiert-Entscheidungseinheit 20 den Pixelwert des Referenzpixels P1', der vom Hauptspeicher 4 nach dem Pixelwert des Referenzpixels P0' ausgegeben wird, als Pixelwert des Entscheidungszielpixels (Schritt S18). Da das Referenzpixel P1' wie das Referenzpixel P0' ein decodiertes Pixel ist, wird der Pixelwert des Referenzpixels P1' den Schritten S13, S15, S16 und S18 unterworfen.
Anschließend betrachtet die Decodiert/Undecodiert-Entscheidungseinheit 20 den Pixelwert des Referenzpixels P2', der vom Hauptspeicher 4 nach dem Pixelwert des Referenzpixels P1' ausgegeben wird, als Pixelwert eines Entscheidungszielpixels (Schritt S18). Da dieses Referenzpixel P2' anders als die Referenzpixel P0' und P1' ein dem decodierten Pixel benachbartes nicht decodiertes Pixel ist, wird der Wählschalter 12 von der Decodiert/Undecodiert-Entscheidungseinheit 20 so gesteuert, dass die Ausgabe Ma des ersten Hilfsspeichers 6a gewählt wird, wodurch der Pixelwert des Referenzpixels P1' im Vorhersagewertgenerator 14 als Pseudopixelwert des Referenzpixels P2' gespeichert wird (Schritt S14). Danach werden die Schritte S16 und S18 ausgeführt.
Außerdem werden die Referenzpixel P3'-P5' wie das Referenzpixel P0' den Schritten S13, S15, S16 und S18 unterworfen, und das Referenzpixel P6' wird wie das Referenzpixel P2' den Schritten S13, S14, S16 und S18 unterworfen.
Danach betrachtet die Decodiert/Undecodiert-Entscheidungseinheit 20 den Pixelwert des Referenzpixels PT, der vom Hauptspeicher 4 nach dem Pixelwert des Referenzpixels P6' ausgegeben wird, als Pixelwert eines Entscheidungszielpixels (Schritt S18). Da das Referenzpixel P7' ein nicht decodiertes Pixel ist, das anders als die Referenzpixel P0'-P6' um ein Pixel versetzt über dem Decodierzielpixel liegt, wird der Wählschalter 12 von der Decodiert/Undecodiert-Entscheidungseinheit 20 so gesteuert, dass die Ausgabe Mb des zweiten Hilfsspeichers 6b gewählt wird, wodurch der Pixelwert des Referenzpixels PS' im Vorhersagewertgenerator 14 als Pseudopixelwert des Referenzpixels PT gespeichert wird (Schritt S14). Anschließend werden die Schritte S16 und S18 ausgeführt.
Danach werden die Referenzpixel P8' und P9' wie das Referenzpixel P0' den Schritten S13, S15 und S16 unterworfen. In diesem Fall entscheidet die Decodiert/Undecodiert-Entscheidungseinheit 20, dass die Referenzpixelwerte aller Referenzpixel P0'-P9' vom Vorhersagewertgenerator 14 empfangen worden sind, und der Vorhersagewertgenerator 14 errechnet einen Vorhersagepixelwert für das Decodierzielpixel Px' auf der Basis der empfangenen Referenzpixelwerte (Schritt S17).
Anschließend werden der Pixelwert des Decodierzielpixels Px' und der Vorhersagepixelwert vom Decoder 26a empfangen (Schritt S19), und der durch Addition des Pixelwerts des Decodierzielpixels Px' zum Voraussagepixelwert erhaltene Wert wird als decodiertes Bildsignal Ds des Decodierzielpixels Px' ausgegeben (Schritt S20).
Auf diese Weise werden die Pixelwerte der einzelnen Blöcke eines Rahmens nacheinander decodiert. Da das erste Pixel eines Rahmens kein decodiertes Pixel als Referenzpixel hat, wird es mit dem Voraussagepixelwert 0 decodiert.
In der Umkehrblockungseinheit 30 werden die decodierten Bildsignale Ds zu einem Einzelrahmenabbild kombiniert, um ein reproduziertes Bildsignal Rs mit Abtastzeilenstruktur auszugeben.
Wenn auf den Pixelwert eines nicht decodierten Pixels Bezug genommen wird, können bei der fünften Ausführungsform der Erfindung, wie bereits beschrieben, das adaptive pixelweise Decodieren und das blockweise Decodieren ohne Verschlechterung der Korrelation der Pixelwerte zwischen undecodiertem Pixel und Decodierzielpixel ausgeführt werden, weil auf den Pixelwert eines dem nicht decodierten Pixel benachbarten codierten Pixels Bezug genommen wird. Dadurch ist es möglich, ein codiertes Bildsignal Cs, das nach einem Codierverfahren codiert worden ist, bei dem die Auswirkung eines Übertragungsfehlers auf einen einzelnen Block begrenzt bleiben kann, exakt zu decodieren, und die Codiereffizienz kann im Vergleich zum einfachen blockweisen Codieren verbessert werden.
Während bei der fünften Ausführungsform zwei Hilfsspeicher 6a und 6b mit unterschiedlichen Speicherzeiten für die Ausgabe M des Hauptspeichers 4 vorgesehen sind, kann auch nur ein Hilfsspeicher zum vorübergehenden Speichern der Ausgabe des Hauptspeichers 4 vorgesehen sein, und die Dauer der Speicherung der Pixelwertausgabe aus dem Hauptspeicher 4 kann von der Decodiert/Undecodiert- Entscheidungseinheit 20 entsprechend dem Abstand zwischen dem nicht decodierten Pixel und dem Decodierzielpixel geändert werden.
Während bei der fünften Ausführungsform beim Decodieren des Bildsignals nur auf den Voraussagepixelwert des Decodierzielpixels Px' Bezug genommen wird, kann der Decodiervorgang jedoch auch auf Basis nicht nur des Voraussagepixelwerts des Decodierzielpixels Px', sondern auch der Voraussagewahrscheinlichkeit, die die Exaktheit des Voraussagepixelwerts anzeigt, ablaufen.
Wenn das zu decodierende Bildsignal ein binäres Signal ist, kann dabei, weil der Voraussagepixelwert entweder 0 oder 1 ist, nur auf die Voraussagewahrscheinlichkeit Bezug genommen werden, wobei der Voraussagepixelwert entweder auf 0 oder auf 1 festgesetzt wird.
Im folgenden werden als sechste Ausführungsform der Erfindung eine Bilddecodiervorrichtung zum Decodieren eines binären Signals unter alleiniger Bezugnahme auf die Voraussagewahrscheinlichkeit statt auf den Voraussagepixelwert und als siebte Ausführungsform der Erfindung eine Bilddecodiervorrichtung zum Decodieren eines mehrwertigen Bildsignals unter Bezugnahme sowohl auf den Voraussagepixelwert als auch auf die Voraussagewahrscheinlichkeit beschrieben.

Ausführungsform 6

Fig. 10 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Bilddecodiervorrichtung entsprechend der sechsten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In dem Diagramm sind mit denselben Bezugszeichen wie in Fig. 8 dieselben Teile bezeichnet wie bei der Bilddecodiervorrichtung 105, der fünften Ausführungsform der Erfindung.
Die Bilddecodiervorrichtung 106 in der sechsten Ausführungsform enthält anstelle des Voraussagewertgenerators 14 der Bilddecodiervorrichtung 105 nach der fünften Ausführungsform einen Voraussagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 und decodiert binäre Signale, deren Pixelwert entweder 0 oder 1 ist.
Der Voraussagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 ist so aufgebaut, dass als Voraussagewahrscheinlichkeit Sk die Wahrscheinlichkeit, dass der Pixelwert eines Decodierzielpixels Px' mit seinem Voraussagepixelwert übereinstimmt, aus Pixelwerten der Referenzpixel P0'-P9' des Decodierzielpixels Px' gewonnen wird, und die Voraussagewahrscheinlichkeit Sk des Decodierzielpixels Px' wird an den Decoder 26b ausgegeben.
Der Decoder 26b ist so aufgebaut, dass er codierte Bildsignale Cs decodiert, die von der Bildcodiervorrichtung 102 der zweiten Ausführungsform codiert worden sind.
Funktionsweise und Wirkung werden beschrieben.
Funktionen, die mit denen der Bildcodiervorrichtung der ersten Ausführungsform identisch sind, werden hier nicht beschrieben.
Auch beim Binärsignal-Decodieren der Bilddecodiervorrichtung 105 des angegebenen Aufbaus werden die Pixelwerte nicht decodierter Referenzpixel P0'-P9' für das Decodierzielpixel Px' aus den Pixelwerten der decodierten Pixel erzeugt wie bei der Bilddecodiervorrichtung 105 der fünften Ausführungsform, und die Pixelwerte für alle Referenzpixel P0'-P9' werden im Voraussagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 gespeichert.
Im Voraussagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 wird auf der Grundlage der Pixelwerte der Referenzpixel P0'-P9' die Voraussagewahrscheinlichkeit Sk für das Decodierzielpixel Px' gewonnen. Diese Voraussagewahrscheinlichkeit Sk wird vom Voraussagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 an den Decoder 26b ausgegeben, und im Decoder 26b wird die Differenz zwischen dem Pixelwert des Decodierzielpixels Px' und einem zuvor festgelegten Voraussagepixelwert entsprechend der Voraussagewahrscheinlichkeit Sk decodiert.
Wie bereits beschrieben, ist es bei der sechsten Ausführungsform der Erfindung, d. h. der Bilddecodiervorrichtung 106 zum Decodieren eines codierten Bildsignals, das durch Codieren eines binären Bildsignals erhalten wurde, möglich, einen Decodiervorgang durchzuführen, der dem Codiervorgang entspricht, bei dem ein an der Blockgrenze liegendes Codierzielpixel codiert werden kann, für das nur schwer ein Voraussagewert erzeugt werden kann, wobei eine Verschlechterung der Codiereffizienz unterbleibt.

Ausführungsform 7

Fig. 11 ist ein Blockdiagramm, das den Aufbau einer Bilddecodiervorrichtung in einer siebten Ausführungsform der Erfindung zeigt. In dem Diagramm bezeichnen dieselben Bezugszeichen wie in Fig. 8 jeweils dieselben Teile wie bei der fünften Ausführungsform der Bildcodiervorrichtung 105.
Die Bilddecodiervorrichtung 107 der siebten Ausführungsform ist zum Codieren mehrwertiger Bildsignale bestimmt, wie oben beschrieben, und ist so aufgebaut, dass sie codierte Bildsignale Cs, die von der Bildcodiervorrichtung 103 der dritten Ausführungsform codiert worden sind, decodiert.
Im einzelnen weist die Voraussagewahrscheinlichkeitsgeneratoreinheit 170 der Bilddecodiervorrichtung 107 zusätzlich zum Voraussagewertgenerator 14 der Bildcodiervorrichtung 105 der fünften Ausführungsform einen Voraussagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 auf.
Wie der Voraussagewertgenerator 14 ist der Voraussagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 so aufgebaut, dass er die Ausgangssignale Sout des Wählschalters 12 empfängt, um nacheinander die Pixelwerte der Referenzpixel P0'-P9' eines Decodierzielpixels Px' zu speichern und auf der Grundlage dieser Pixelwerte eine Voraussagewahrscheinlichkeit Sk auszugeben, die die Exaktheit des Voraussagepixelwerts Sp anzeigt, der auf der Grundlage der Referenzpixel P0'-P9' im Voraussagewertgenerator 14 gebildet worden ist.
Der Decoder 26c führt einen Decodiervorgang aus, der dem Codiervorgang der Codiereinrichtung 16c der dritten Ausführungsform entspricht, und der Decoder 26c ist so aufgebaut, dass der Pixelwert des Decodierzielpixels Px' auf der Grundlage des Voraussagepixelsignals Sp des Voraussagewertgenerators 14 und der Voraussagewahrscheinlichkeit Sk des Voraussagewahrscheinlichkeitsgenerators 22 decodiert wird.
Es werden Funktionsweise und Wirkung beschrieben.
Funktionen, die mit denjenigen der Bildcodiervorrichtung der fünften Ausführungsform identisch sind, werden nicht beschrieben.
Auch beim Decodiervorgang für mehrwertige Bildsignale durch die Bilddecodiervorrichtung 107 mit dem genannten Aufbau werden die Pixelwerte für undecodierte Referenzpixel P0'-P9' des Decodierzielpixels Px' wie bei der Bilddecodiervorrichtung 105 der fünften Ausführungsform aus den Pixelwerten der decodierten Pixel erzeugt, und es werden die Pixelwerte für alle Referenzpixel P0'-P9' im Voraussagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 und im Voraussagewertgenerator 14 gespeichert.
Im Voraussagewertgenerator 14 wird wie bei der fünften Ausführungsform aus den Referenzpixeln P0'-P9' ein Voraussagepixelwert für das Decodierzielpixel Px' gebildet. Ferner wird im Voraussagewahrscheinlichkeitsgenerator 22 die Voraussagewahrscheinlichkeit für das Decodierzielpixel Px' auf der Grundlage der Pixelwerte der Referenzpixel P0'-P9' gebildet.
Wenn der Voraussagepixelwert Sp und die Voraussagewahrscheinlichkeit Sk an den Decoder 26c ausgegeben werden, führt der Decoder 26c entsprechend der Voraussagewahrscheinlichkeit Sk einen Decodiervorgang für einen Wert aus, der durch Addition des Pixelwerts des Decodierzielpixels Px' und des Voraussagepixelwerts aus dem Voraussagewertgenerator 14 erhalten wurde. Der Pixelwert des so reproduzierten Decodierzielpixels Px' wird im Hauptspeicher 4 gespeichert.
Wie oben beschrieben, ist es bei der siebten Ausführungsform der Erfindung mit der Bilddecodiervorrichtung 107 zum Decodieren eines codierten Bildsignals, das durch Codieren eines mehrwertigen Bildsignals erhalten wurde, möglich, einen Decodiervorgang auszuführen, der einem Codiervorgang entspricht, bei dem ein an einer Blockgrenze liegendes Codierzielpixel, für welches nur schwer ein Voraussagewert erzeugt werden kann, codiert wird, ohne dass sich die Codiereffizienz verschlechtert.
Wenngleich bei der fünften, der sechsten und der siebten Ausführungsform Bilddecodiervorrichtungen zum Decodieren codierter Bildsignale, die von den Bildcodiervorrichtungen 101, 102 und 103 der ersten bzw. der zweiten bzw. der dritten Ausführungsform reversibel codiert worden sind, beschrieben wurden, können die Bildcodiervorrichtungen 105, 106 und 107 der fünften bzw. der sechsten bzw. der siebten Ausführungsform den Bildcodiervorrichtungen 104, 104a bzw. 104b der vierten Ausführungsform und deren erster und zweiter Abwandlung entsprechen, wenn der Decoder 26a so aufgebaut wird, dass er einen Decodiervorgang für das nicht-reversible Codieren ausführt.
Wenn das Codier- oder Decodierprogramm zur Umsetzung des Aufbaus der Codiervorrichtung bzw. der Decodiervorrichtung in einer der beschriebenen Ausführungsformen auf einem Datenträger, beispielsweise einer Diskette, gespeichert wird, kann der bei den einzelnen Ausführungsformen beschriebene Ablauf auf einfache Weise in verschiedenen Computersystemen ausgeführt werden.
Fig. 12(a) dient der Erläuterung des Falls, dass ein Codier- oder ein Decodiervorgang entsprechend einer der vorgenannten Ausführungsformen in einer Rechenanlage ausgeführt wird, die eine Diskette verwendet, auf der das Codier- bzw. das Decodierprogramm gespeichert ist.
Fig. 12(b) zeigt die Vorderansicht einer Diskette, ihren Querschnitt und eine Floppy Disk, und Fig. 12(a) zeigt ein Beispiel für das physische Format der Floppy Disk als Aufzeichnungsträger. Die Floppy Disk FD ist in einem Gehäuse F enthalten; auf der Oberfläche der Disk sind mehrere Spuren Tr vom Außenumfang zum Innenumfang hin konzentrisch ausgebildet, und jede Spur ist in Winkelrichtung in 16 Sektoren Se unterteilt. Damit sind auf einer Diskette, die das vorgenannte Programm enthält, in einem auf der Floppy Disk FD befindlichen Bereich Daten wie das Programm gespeichert.
Fig. 12(c) zeigt ein Gerät zur Aufzeichnung/Wiedergabe des Programms auf der Floppy Disk FD. Wenn das Programm auf der Floppy Disk FD aufgezeichnet wird, werden Daten wie das Programm von einem Computersystem Csys über ein Diskettenlaufwerk auf die Floppy Disk geschrieben. Wenn die obengenannte Codier- oder Decodiervorrichtung in der Rechenanlage durch das auf der Floppy Disk gespeicherte Programm hergestellt wird, wird das Programm vom Diskettenlaufwert von der Floppy Disk ausgelesen und an die Rechenanlage übermittelt.
Wenngleich in obiger Beschreibung eine Floppy Disk als Datenträger verwendet wird, kann auch eine optische Disk verwendet werden. Außerdem muß der Datenträger keine Disk sein, sondern es kann ein beliebiger Datenträger, beispielsweise eine IC-Karte oder eine ROM-Kassette, verwendet werden, sofern darauf ein Programm aufgezeichnet werden kann.
Mit der zweiten und der dritten Ausführungsform sowie mit der ersten und der zweiten Abwandlung der vierten Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem das Codierverfahren je nach der Voraussagewahrscheinlichkeit geändert wird, und mit der fünften und der sechsten Ausführungsform wird ein Beispiel beschrieben, bei dem das Decodierverfahren entsprechend der Voraussagewahrscheinlichkeit geändert wird, jedoch das Codewort (die Codiertabelle) entsprechend der Voraussagewahrscheinlichkeit geändert werden kann. Insbesondere dann, wenn das Codieren mit einem arithmetischen Code erfolgt, können die Bildcodiervorrichtungen der ersten und der dritten Ausführungsform sowie der ersten und der zweiten Abwandlung der vierten Ausführungsform und die Bilddecodiervorrichtungen der fünften und der sechsten Ausführungsform einen einfachen Aufbau erhalten, wenn eine dem arithmetischen Code entsprechende Wahrscheinlichkeitstabelle entsprechend der Voraussagewahrscheinlichkeit aktualisiert wird. Das hat beträchtliche Auswirkung auf den praktischen Einsatz.
Wenn bei der vorliegenden Erfindung ein Voraussagepixelwert eines Codierzielpixels unter Bezugnahme auf die Pixelwerte mehrerer ihm benachbarter peripherer Pixel vorausgesagt wird, werden für nicht codierte Pixel unter den peripheren Pixeln unter Verwendung von Pixelwerten der codierten Pixel unter den peripheren Pixeln Pseudopixelwerte erzeugt, jedoch können je nach der Stellung des Codierzielpixels im Block als Gruppe peripherer Pixel, auf die bei Erzeugung seines Voraussagepixelwerts Bezug genommen werden muß, periphere Pixel in unterschiedlicher Anordnung in der Nachbarschaft des Codierzielpixels verwendet werden.
Wenn beispielsweise in der Beschreibung unter Bezugnahme auf Fig. 14 das Codierzielpixel Px an der Blockgrenze liegt, werden nur die peripheren Pixel P0, P1, P3, P4, PS, P8 und P9 als Referenzpixel verwendet, und wenn das Codierzielpixel Px nicht an der Blockgrenze liegt, werden alle peripheren Pixel P0, P1, P2, P3, P4, PS, P6, P7, P8 und P9 als Referenzpixel verwendet. Wenn das Codierzielpixel Px codiert wird, wird zwischen einem Codewort, das nur aus den peripheren Pixeln P0, P1, P3, P4, PS, P8 und P9 gebildet ist, und einem Codewort, das aus allen peripheren Pixeln P0, P1, P2, P3, P4, PS, P6, P7, P8 und P9 gebildet wird, umgeschaltet.
Der Codierer ist mit anderen Worten so aufgebaut, dass er mehrere Codewörter hat, die den Positionen des Codierzielpixels Px im Block entsprechen, und das Codewort wird entsprechend der Position des Codierzielpixels Px geändert.
Auch bei diesem Aufbau wird aus den erfindungsgemäßen Ausführungsformen leicht ersichtlich, dass die gleichen Wirkungen wie mit den Bildcodiervorrichtungen erzielt werden.
Außerdem ist auch der Decoder so aufgebaut, dass er mehrere Codewörter hat, die der jeweiligen Position des Decodierzielpixels Px' im Block (Fig. 17) entsprechen, und das Codewort wird entsprechend der Position des Decodierzielpixels Px' geändert, wodurch die gleiche Wirkung erzielt wird wie bei den Bilddecodiervorrichtungen der genannten Ausführungsformen.

Gewerbliche Anwendbarkeit

Wie vorstehend beschrieben, können die erfindungsgemäßen Bildcodiervorrichtungen, Bildcodierverfahren, Bilddecodiervorrichtungen, Bilddecodierverfahren und Datenträger die Codiereffizienz im Bildsignalkomprimierverfahren verbessern, und sie sind von großem Vorteil für die Durchführung eines Bildcodierverfahrens und eines Bilddecodierverfahrens in einem System, das Bildsignale übermittelt oder speichert. Sie sind von besonderem Vorteil für Kompressions- und Dekompressionsverfahren für bewegte Bilder, die auf Normen wie der MPEG4 basieren.

Claims

1. Bilddecodiervorrichtung zum blockweisen Decodieren eines codierten Bildsignals, welches dadurch erhalten wird, dass für jeden Block, der eine vorbestimmte Zahl an Pixeln enthält, ein Codiervorgang ausgeführt wird, bei dem Pixelwerte, die ein Bildsignal bilden, aufeinanderfolgend auf der Basis von Pixelwerten von mehreren Pixeln in vorbestimmten Positionen in der Nähe eines Codierzielpixels codiert werden, wobei die Decodiervorrichtung enthält:

ein Pixelwert-Austauschmittel (6a, 6b, 12, 20) zum Austauschen eines undecodierten Pixels aus den Pixeln in vorbestimmten Positionen (P0'-P9'), die für die Decodierung eines Zielpixels '(Px') erforderlich sind, gegen einen Austauschpixelwert,

ein Voraussagewert-Erzeugungsmittel (14; 22) zum Erzeugen eines Voraussagepixelwertes für das Zielpixel (Px') auf der Basis decodierter Pixelwerte und jedes Austauschpixelwertes für Pixel in den vorbestimmten Positionen relativ zu dem Zielpixel,

ein Decodiermittel (26a; 26d; 26c) zum Decodieren des Zielpixelwertes (Px') auf der Basis des Voraussagewertes für das Zielpixel und zum Ausgeben eines decodierten Pixelsignals entsprechend dem decodierten Pixel, Umkehrblockungsmittel (30) zum Zusammensetzen des decodierten Pixelsignals für jedes Zielpixel innerhalb eines Blockes, um ein decodiertes Blockbildsignal zu erzeugen, und zum Kombinieren der decodierten Blockbildsignale entsprechend den jeweiligen Blöcken, um ein decodiertes Bildsignal entsprechend einem einzelnen Bildanzeigebereich entsprechend dem codierten Bildsignal zu erhalten,

dadurch gekennzeichnet, dass das Pixelwert-Austauschmittel (6a, 6b, 12, 20) Mittel zum Austauschen eines undecodierten Pixels gegen einen Austauschwert enthält, der auf der Basis eines decodierten Pixelwertes aus den Pixeln in den vorbestimmten Positionen (P0'-P9') relativ zu dem Zielpixel erhalten wird.

2. Bilddecodiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Pixelwert-Austauschmittel als Austauschpixelwert einen Pixelwert des decodierten Pixels verwendet, welches in dem kürzesten Raumabstand zu dem undecodierten Pixel positioniert ist.

3. Bilddecodiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Pixelwert-Austauschmittel als Austauschpixelwert einen Pixelwert des decodierten Pixels aus den Pixeln auf der gleichen horizontalen Abtastlinie wie das undecodierte Pixel verwendet, welches den kürzesten Raumabstand von dem undecodierten Pixel aufweist.

4. Bilddecodiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Decodiermittel Mittel zum Decodieren eines Decodier- Zielpixelwerts aus dem codierten Signal sowie Mittel zum Addieren des Voraussagewertes für das Zielpixel zu dem Decodier-Zielpixelwert enthält, um einen Pixelwert für das Zielpixel zu erhalten.

5. Bilddecodiervorrichtung nach Anspruch 1, bei der das Decodiermittel Codewörter zum Decodieren des Pixelwertes des Decodier-Zielpixels auf der Basis des Decodier-Zielpixelwertes und des Austauschpixelwertes des undecodierten Pixels auswählt.