JP2557391B2 - 画像符号化装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （発明の属する技術分野） 本発明は、平均値分離、ブロック単位処理を行う画像
符号化装置に関するものである。

（発明の概要） 本発明は、入力画像からブロック毎にそのブロックの
平均値を分離し、分離された平均値と、そのブロックか
ら平均値を減算した残差を別々に符号化する画像符号化
装置において、平均値分離の際に該当ブロックの平均値
だけでなく、該当ブロックの周囲のブロックの平均値か
ら計算された補間画像を用いることにより、残差画像が
ブロックとブロックの境界部で不自然な段差を持つこと
を防止し、符号化効率の向上、ブロック状歪みの低減を
行うようにしたものである。

ここで、補間画像をブロック化したときのあるブロッ
クの平均値が、入力画像をブロック化したときの当該ブ
ロックの平均値と等しくなるようにすることにより、残
差画像の当該ブロックの平均値は零となり、従来の平均
値分離型ブロック単位処理を行う態様、即ち、直交交換
画像符号化態様、ベクトル量子化画像符号化態様などを
本発明と組み合わせることができる。

（従来の技術） 従来の平均値分離、ブロック単位処理を行う画像符号
化装置では、画像をブロック化し、ブロックの平均値分
をそのブロックから減算し、残差分と平均値を別々に符
号化していた。

このような装置では、最も電力の大きい平均値分を独
立に符号化するため、符号化効率の向上、回路の簡単化
などの利点がある。しかし、単純なブロック分割による
弊害として、ブロック状の歪みが観察されるという欠点
があった。

（発明が解決しようとする問題点） 画像は、一般に大きな自己相関を持っているため、あ
る画素の画素値はその画素の周囲の画素の画素値と似通
っている。勿論、フレーム間予測誤差画像信号において
もフレーム内相関が残っていることがある。

画像をブロック化した時、ブロック中央部の画素は、
その画素と相関の高い画素が全ての平均値の算出に用い
られているので、ブロックの平均値に対する相関が高く
なる。

しかし、ブロック周辺部の画素は、その画素と相関の
大きい画素がブロックの外部にも存在し、ブロックの平
均値計算に用いられ、かつ、その画素と相関の高い画素
の数は中央部の画素に比べて少なくなる。

従って、ブロック周辺部の画素は中央部の画素に比べ
て、ブロックの平均値に対して小さな相関を持ち、平均
値を減算した後のブロックでは、周辺部の画素程大きな
画素値を持つことになる。

このため、ブロック周辺部の画素に対する符号化歪み
はブロック中央部と比較して大きくなり、これがブロッ
ク状の歪みとして画像符号化の信号対雑音比の低下、視
覚上の画品質の劣化を招いていた。

この様な従来技術の問題点は、従来の平均値分離、ブ
ロック単位処理を行う画像符号化装置が、ブロック間に
渡る画素同士の相関を無視していることに起因してい
る。

入力画像をブロック化し、ブロック毎に平均値を計算
した場合、入力画像の画素間相関により、ブロック周辺
部の画素は、自分が属するブロックの平均値と、隣接ブ
ロックの平均値の両方に相関があると考えられる。

本発明は、この性質を利用し、平均値分離後のブロッ
ク周辺部の画素値を小さくし、信号対雑音比の向上、ブ
ロック状歪みの低下を目的とするものである。

（問題点を解決するための手段） 本発明では、当該ブロックとその周囲のブロックの複
数ブロックの平均値から、補間処理により、なめらか
で、かつ、補間した画像をブロック化した時の平均値が
入力画像の該当ブロックの平均値と等しくなるような補
間画像を生成し、その画像を入力画像から減算した画像
をブロック化して、ブロックの平均値分、残差分を別々
に符号化する。

即ち、入力画像をＸ（m,n,i,j）、 補間画像をＹ（m,n,i,j）、 ブロックの大きさをB_s画素×B_s画素とするとき、補間
画像Ｙ（m,n,i,j）を、入力画像をブロック化したとき
の複数の平均値の関数ｆとして計算する。（m,n）は、
ブロックの番号、 （i,j）は、ブロック内の画素の位置を表わす。

Ｙ（m,n,i,j）＝ｆ｛…,M（ｍ−1,n−１）,M（m,n−
１）,M（ｍ＋1,n−１）,M（ｍ−1,n）,M（m,n）,M（ｍ
＋1,n）,M（ｍ−1,n＋１）,M（m,n＋１）,M（ｍ＋1,n＋
１）…,i,j｝ ……（１） ここで、関数ｆは以下の条件を満たす。

次に、残差分Ｚ（m,n,i,j）＝Ｘ（m,n,i,j）−Ｙ（m,
n,i,j）と、平均値分Ｍ（m,n）を別々に符号化する。

（作用） 本発明の処理により、隣接ブロックとの相関も利用し
た平均値分離型画像符号化が達成でき、平均値分離後の
残差信号のブロックの境界付近の画素電力が減少する。
これにより、ブロック状の歪みの減少、符号化効率の向
上が行われる。

（実施例） 第１図は本発明の一実施例のブロック図であり、１は
入力端子、２は平均値計算器、３は補間画像生成器、４
は平均値符号器、５は減算器、６は残差分符号器、７は
信号多重化器、８は出力端子である。

入力画像は入力端子１から入力され、平均値計算器２
で８画素×８画素等のブロック単位で平均値が計算され
る。各ブロックの平均値は、平均値符号器４により符号
化され、信号多重化器７に送られる。また、各ブロック
の平均値は補間画像生成器３に送られる。補間画像生成
部は、複数のブロックの平均値を用いてブロック毎の平
均値が保存されている補間画像を生成する。

補間画像生成の一例として、特許請求の範囲第（２）
項に示した２次曲面のあてはめによる補間画像生成方法
について説明する。

ブロックの番号（m,n）の入力画像、平均値、補間画
像をＸ（m,n,i,j）、Ｍ（m,n）、Ｙ（m,n,i,j）とす
る。ブロックの大きさは、例えば８画素×８画素とす
る。

２次元座標上の配置を第２図に示す。２次曲面を次の
式で表わす。

Ｗ（x,y）＝Ax²＋Bx＋Cy²＋Dy＋Ｅ ……（３） この２次曲面の係数A,B,C,D,Eを次の条件から決定す
る。

（１） ２次曲面のブロック内の平均値は、入力画像の
該当ブロックの平均値と等しい。

（２） 隣接４近傍のブロック中心（第２図では（4,−
４）、（4,12）、（−4,4）、（12,4）における２次曲
面の値は、対応する隣接４近傍の入力信号の平均値と一
致する。後述する第（４）式および第（５）式がこの条
件に対応する。

これらの条件は次式で表わされる。

ここで、 である。

式（４）の条件を、式（３）に代入することにより、
係数A,B,C,D,Eに関する５元連立１次方程式が得られ
る。

この方程式を解くことにより、Ｗ（x,y）が得られ
る。補間画像Ｙ（m,n,i,j）は、ブロック毎にこの２次
曲面Ｗ（x,y）を計算することによって得られる。即
ち、 Ｙ（m,n,i,j）＝Ｗ（ｉ＋0.5,j＋0.5） ……（６） となる。

減算器５は、入力画像から補間画像を減算することに
より、残差を計算する。残差分は、残差分符号器６で符
号化され、信号多重化器７に送られる。信号多重化器７
は、平均値と残差の符号を多重化して出力端子８に出力
する。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明は、ブロックの平均値を
分離するときに、該当ブロックの平均値だけでなく、隣
接ブロックの平均値も用いているため、ブロック間に渡
る画素の相関を利用することができ、平均値分離後のブ
ロックの画素電力、特にブロック周辺部の画素電力が減
少する。

この効果により、符号化効率が向上し、ブロック状歪
みが減少する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例のブロック図、 第２図は２次曲面のあてはめによる補間画像生成のため
の座標系、画素の位置を説明するための図である。 １……入力端子、２……平均値計算器、３……補間画像
生成器、４……平均値符号器、５……減算器、６……残
差分符号器、７……信号多重化器、８……出力端子。

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像に対応する信号を入力信号として、平
   均値分離、ブロック単位処理を行う画像符号化装置にお
   いて、 前記入力信号に関し、ブロック毎に平均値と該ブロック
   に隣接するブロックの平均値を求める平均値計算器と、 該入力信号の補間画像を求める手段であって、得られる
   補間画像についての当該補間画像のブロック毎の平均値
   と入力画像についての当該入力画像の該当するブロック
   の平均値とが等しく、当該ブロックの隣接ブロックにお
   いて該隣接ブロック中の特定の座標値における補間画像
   の値が、それぞれ対応する該隣接ブロックにおいて入力
   信号について得られる平均値に等しくなるように補間画
   像を生成する補間画像生成器と、入力信号から生成され
   た補間画像を差引く減算器とを有することを特徴とする
   画像符号化装置。
2. 【請求項２】補間画像生成器が２次曲面のあてはめによ
   り補間画像生成を行うことを特徴とする特許請求の範囲
   第（１）項記載の画像符号化装置。