JP2575645B2 - 画像情報伝送装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ＜産業上の利用分野＞ 本発明は画像情報伝送システムに関し、特に１つの画
面を分割して得た複数の画素ブロツク毎に決定された情
報圧縮率で画像情報を伝送するシステムに関する。

＜従来の技術＞ 情報を伝送する場合、いかに伝送する情報量を少なく
して原情報を忠実に再現できる様にするかということが
常にテーマとされ、そのために多種多様な伝送方式が従
来より提案されている。

上述のテーマに対してサンプリング密度、即ち伝送す
る情報密度を適宜変化させる適応形可変密度サンプリン
グ方式がある。この方式の一例として既に発表されてい
る時間軸変換帯域圧縮方式（以下TAT;Time Axis Transf
orm）について以下簡単に説明する。

第５図はTATの基本的な考え方を説明するための図で
ある。原信号は点線にて示す如く所定の期間（所定の情
報量）毎に分割され、分割されたグループ毎に含まれる
情報が粗であるか密であるかを判別する。そして密と判
断されたグループについては原信号をサンプリングして
得たデータの全てを伝送データとして伝送し、粗と判断
されたブロツクについては全てのデータ中一部のみを伝
送データとし、他を間引きデータとして伝送しないもの
とする。

上述の如き考え方によつて単位時間当りに伝送される
データ数は減少することになり、伝送信号の帯域圧縮が
可能となる。この様にして伝送されたデータは受信側に
於いて、間引データに対応するデータの形成に用いられ
る。即ち伝送されてきたデータを用いて間引データに近
似する補間データを演算する。この補間データは情報が
粗な部分に対応しているので間引データに極めて近似し
たデータとなる。そのため全てのデータを伝送した場合
に比べて復元した信号の原信号に対する忠実性について
はほとんど変化させず、伝送帯域については大幅に圧縮
できる。即ち伝送する情報量を減少させることができ
る。

一方、各ブロツクについて、全てのサンプリングデー
タを伝送するか、データの一部を伝送するかの判定は原
信号の詳細さを調べて行い、この判定情報も伝送モード
情報として何らかの形で同時に伝送する。

さて、上述の如き考え方を画像情報の伝送に対して適
用することを考える。画像情報は二次元的な拡がりを持
ち、水平垂直両方向に相関性を有するものであるから、
水平方向のサンプリング間隔だけでなく垂直方向のサン
プリング間隔も可変とすれば、より効果的な伝送が可能
となる。この考え方を以下２次元TATと称し、以下これ
について簡単に説明する。尚、この２次元TATについて
の考え方は既に本出願人に係る特願昭60−148112号等に
て開示している。

第６図は２次元TATに於けるデータ伝送パターンを示
す図である。２次元TATに於いては１つの画面をｍ×ｎ
の画素よりなる画素ブロツクに分割し、この画素ブロツ
ク毎に伝送データの密度を変化せしめるものである。第
６図に於いては画素ブロツクが４×４の画素を有するも
のとし、２種類の伝送モードを示している。

図中○は伝送画素、×は間引画素を夫々示している。
Ｅは図示の如く全画素データを伝送するパターンを示し
ており、Ｃは全画素データ中一部のみを伝送するパター
ンを示している。以下、これらの伝送パターンによる伝
送モードを夫々Ｅモード,Cモードと称する。図より明ら
かな如くＣモードはＥモードに対して1/4の情報密度で
伝送を行うことが分かる。

Ｃモードで伝送された画素ブロツクの間引画素につい
ては、受信側に於いて伝送された画素データ中それに近
接する画素データを用いて補間画素データを形成し、原
画面を復元する。

＜発明が解決しようとする問題点＞ 上述の如き２次元TATに於いて各画素ブロツクをＣモ
ードで伝送するかＥモードで伝送するかについては、各
画素ブロツク内の画像の粗密度に応じて決定される。こ
こで例えば１画面上に於いてある（３×３）の画素ブロ
ツクマトリクス伝送モードが第７図（ａ），（ｂ）に示
す状態であつた時を想定する。第７図（ａ），（ｂ）に
於いて各格子の内部は夫々１つの画素ブロツクを示し、
各格子中のE,Cは各画素ブロツクの伝送モードを示す。

第７図（ａ）は画像の密な画素ブロツク中に、粗な画
素ブロツクが孤立しているケースで、第７図（ｂ）は逆
に粗な画素ブロツク中に密な画素ブロツクが孤立してい
るケースである。ここで第７図（ｂ）に示したケースは
平坦な画面中に有効な密度の高い画像が含まれているこ
とになり、この密な画素ブロツクは重要な画素ブロツク
ということになる。他方第７図（ａ）に示すケースは自
然界では比較的起こり難いものであり、かつ上記の伝送
モードにてそのまま伝送した場合には視覚的にも違和感
を感じさせる情報となつてしまう。

本発明は上述の如き問題に鑑みてなされ、より自然な
画像を復元可能な画像情報伝送システムを提供すること
を目的とする。

＜問題点を解決するための手段＞ かかる目的の下に、本発明は、１つの画像を（ｍ×
ｎ）（m,nはそれぞれ２以上の整数）の画素よりなる複
数の画素ブロックに分割する分割手段と、各画素ブロッ
ク単位で所定の圧縮方法にて圧縮する圧縮手段と、上記
圧縮方法にて圧縮された圧縮データを復元する復元手段
と、上記復元手段にて復元されたデータと圧縮されない
データとの差分に基づいて上記圧縮方法を適用するか否
かの圧縮状態を各ブロック毎に仮決定する手段と、仮決
定された複数ブロック分の圧縮状態に関する情報を記憶
し、所定の画素ブロックの圧縮状態を周辺画素ブロック
の圧縮状態に基づいて補正する補正手段とを備えたこと
を特徴とする画像情報伝送装置、を提供するものであ
る。

＜作用＞ 上述のような本発明によれば、各ブロック単位で決定
される所定圧縮方法の適用の有無に基づいて生ずる虞の
ある視覚的な違和感の発生を、各ブロックに対する上記
圧縮方法の適用の有無を周囲画素ブロック毎の圧縮状態
に応じて補正することによって未然に防止することがで
きる。

＜実施例＞ 以下、本発明を実施例を用いて説明する。

第１図は本発明の一実施例としてのシステムの送信側
の概略構成を示す図である。

入力されたビデオ信号はアナログデイジタル変換器
（A/D）１で全画素についてサンプリングされ、全画素
データを発生する。この全画素データが間引き回路２に
供給されると、帯域制限を行つた後、第６図のＣモード
パータンに対応する間引きが行われ、Ｃモードデータを
得る。このＣモードデータは補間回路３に供給され、間
引画素に対応する補間画素データが演算される。

この補間画素データはA/D1より出力される全画素デー
タと共にモード判別回路４に供給され、各画素ブロツク
について画像情報の粗密を判定する。

モード判別回路４ではA/D1より出力される画素データ
と補間画素データとの差を演算し、各画素ブロツク毎に
この差の合計（以下ブロツク歪と称す）を演算しこれを
１フイールド分、画像の粗密を示す情報としてメモリに
蓄えておく。

そして次のフイールドのデータが入力されるまでの間
に、全ての画素ブロツクのブロツク歪の分布を求める。
ここでＣモードで伝送する画素ブロツク数と、Ｅモード
で伝送する画素ブロツク数とＥモードで伝送する画素ブ
ロツク数との比は常に一定とする必要がある。例えばＣ
モードで伝送する画素ブロツクを全体の2/3、Ｅモード
で伝送する画素ブロツクを全体の1/3に設定すれば、全
体として伝送するデータ数（圧縮率）は（2/3×1/4＋1/
3×１＝）1/2となる。そこで全画素ブロツクのブロツク
歪の分布により、どの程度のブロツク歪を境に仮のＣモ
ード及び仮のＥモードの分配を行うかを決定するための
歪閾値を求めておく。

そして次のフイールドのビデオ信号が入力されるタイ
ミングで蓄えられたブロツク歪を順次読出し、歪閾値と
比較して仮の伝送モードを決定する。読出されたブロツ
ク歪が歪閾値と一致した場合には、前述の如き所定の割
合に仮のＣモードとされる画素ブロツクと、仮のＥモー
ドとされる画素ブロツクとの比が一致する様伝送モード
が決定される。

上述の如き仮の伝送モードは更にモード変更回路20を
用いて実際の伝送モードとされる。以下このモード変更
回路20の動作について説明する。

まず、このモード変更回路20の基本的な考え方につい
て説明する。画面中央付近に於いて前述第７図（ａ）の
如き、孤立した仮のＣモードの画素ブロツクが存在する
場合、この画素ブロツクの実際の伝送モードをＥモード
とする。そしてその分画面端部に於いて仮のＥモードと
された画素ブロツクの実際の伝送モードをＣモードとし
て、圧縮率を一定に保つ。

第２図（ａ）は上述の画面中央の画素ブロツク、画面
端部の画素ブロツクの規定の一例を示す図、第２図
（ｂ）に各画素ブロツクのブロツクアドレス及び伝送モ
ードを示す図であり、図中Ｂで示す領域を画面中央部で
あると規定する。このブロツクアドレス（i,j）につい
ては、i₁≦ｉ≦i₂で、かつj₁≦ｊ≦j₂であるものとす
る。また画面端部の画素ブロツクは領域Ｂの外側の画素
ブロツクと規定するが、本実施例に於いては、領域Ｂの
外側の領域を更に上半分の領域Ａ（０）と下半分の領域
Ａ（１）とに分離する。そして、今画面中央の領域Ｂ内
でＣモードからＥモードへの伝送モードの変更を行つた
場合には、ＥモードからＣモードへの変更を行う画素ブ
ロツクを領域Ａ（０）内と領域Ａ（１）内から交互に選
択するものとする。またこのＥモードからＣモードへの
変更を行う画素ブロツクは画面中央から最も離れた位置
に存在するものとする。

第３図は第１図に於けるモード変更回路の動作を説明
するためのフローチヤートである。まず、領域Ａ
（０）,A（１）を選択する際に用いる添字変数としての
Ｒを０にし（Step1），ブロツクアドレス指定用の添字
i,jを共に０とする（Step2）。次に水平ブロツクアドレ
スｉを１増加させ（Step3）、この水平ブロツクアドレ
スが画面内、即ちｉ≠Ｎ＋１であると判断されれば、更
に領域Ｂ内の水平ブロツクアドレスであるか否かの判断
を行う（Step5）。水平ブロツクアドレスｉが領域Ｂ内
を満足していなければ、Step3に戻して更に水平ブロツ
クアドレスｉを１増加させStep4に戻り、他方満足して
いれば垂直ブロツクアドレスが領域Ｂ内を満足している
か否かの判断を行う（Step6）。満足していなければste
p3に戻される。

step6にて垂直ブロツクアドレスが領域Ｂ内を満足し
ていればその画素ブロツクの伝送モードＭ（i,j）がＣ
モードであるかどうかの判断が行われ（step7）、Ｃモ
ードであればその周辺の８つの画素ブロツクの伝送モー
ド（Ｍ（ｉ−1,j−１）,M（ｉ−1,j）Ｍ（ｉ−1,j＋
１）,M（i,j−１）,M（i,j＋１）,M（ｉ＋1,j−１）,M
（ｉ＋1,j）,M（ｉ＋1,j＋１））か全てＥモードである
かどうかの判断が行われる（step8）。step7及びstep8
の条件が満足していなければstep3に戻す。

ここでこのstep7及びstep8の条件が満足されていれば
モードＭ（i,j）を仮ＣモードからＥモードに変更する
（step9）。更に画面端の領域Ａ（Ｒ）（Ｒは０または
１）の画素ブロツクで中心から最も遠い位置に存在する
仮Ｅモードの画素ブロツクのＭ（i₀,j₀）をＣモードに
変更する（step10）。

step9,step10によつて伝送モードの変更が終了する
と、Ｒを０から１もしくは１から０に、即ちＲ＝（Ｒ＋
１）mod2の値にする。そしてstep3に戻る。

一方、step4で水平ブロツクアドレスが画面外である
（ｉ＝Ｍ＋１）と判断された場合には、ｉを１に戻し
（step12）、垂直ブロツクアドレスを１増加させる（st
ep13）。そしてstep14にて、この垂直ブロツクアドレス
が画面内である（ｊ≠Ｍ＋１）と判断された場合、step
5に戻り、画面外である（ｊ＝Ｍ＋１）と判断された場
合には１つの画面についての処理を終了する。

尚、上述のアルゴリズムのstep10に於いて仮Ｅモード
からＣモードに変更する画素ブロツクを画面中央から最
も遠いブロツクとしたが、これは人間の視覚特性により
画面端部の画質劣化が目立ち難いことを利用したもので
ある。但し、一般にはモードの変更を行うブロツク数は
少ないため、ｉ＝１の画素ブロツクまたはｉ＝Ｎの画素
ブロツクから順に上記変更を行つても同様の効果が得ら
れる。

上述の如くして得たモード判別信号はスイツチ７へ供
給され、Ｅモードデータ用のバツフア５と、Ｃモードデ
ータ用のバツフア６から択一的に画素データが読出され
る。このスイツチ７の出力データは伝送データとして伝
送路へ出力される。またモード判別信号もバツフア９を
介してモード情報として伝送路へ出力される。

第４図は第１図に示す伝送システムの受信側の概略構
成例を示す図である。伝送路を介して入力される前述の
処理の施されたデイジタルビデオ信号はＣモード補間回
路11に供給され、Ｃモードによる間引画素データに対応
する補間データが演算される。

一方、伝送されたモード情報はスイツチ12を制御し、
モード情報がＥモードを示す時はＥ側に接続し、Ｃモー
ドを示す時はＣ側に接続する。これによつてＥモードデ
ータ、Ｃモードデータ及び補間画素データを含む全画素
データがフレームメモリ13に格納されていく。フレーム
メモリ13からは例えばテレビジヨン信号に準拠した順序
で全画素データが読出され、デジタルアナログ変換器
（D/A）14を介して出力される。

上述の如き構成の伝送システムにあつては、Ｃモード
で伝送される画素ブロツクが孤立した状態で伝送される
ことがなくなり、復元された画像は自然なものとなる。
また、仮ＣモードからＥモードへのモード変更に伴い、
仮ＥモードからＣモードに変更する画素ブロツクは画面
中央には存在しない為、視覚上解像度の劣化は全くない
ものである。

尚、上述の実施例に於いては、モード変更時にはある
（３×３）の画素ブロツクマトリクスに注目して行つた
が、（５×５）の画素ブロツクマトリクスに注目して構
成することも可能である。またこの画素ブロツクマトリ
クスを格子状以外の形状とすることも可能である。更に
仮ＣモードからＥモードへの変更はその画素ブロツクが
属する（３×３）のマトリクスの他の８画素ブロツクが
全てＥモードである場合のみとしたが、例えば他の８画
素ブロツク中６画素ブロツクがＥモードである場合とい
う様に構成することも可能である。

＜発明の効果＞ 以上説明した様に本発明によれば、１つの画面を分割
して得た複数の画素ブロツク毎に決定された情報圧縮率
で画像情報を伝送するシステムに於いて、自然で違和感
のない画面を伝送可能になつた。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としてのシステムの送信側の
概略構成を示す図、 第２図（ａ）は画面中央の画素ブロツク、画面端部の画
素ブロツクの規定の一例を示す図、 第２図（ｂ）は一画面内に於ける各画素ブロツクのブロ
ツクアドレス及び伝送モードを示す図、 第３図は第１図に於けるモード変更回路の動作を説明す
るためのフローチヤート、 第４図は第１図に示すシステムの受信側の概略構成例を
示す図、 第５図はTATの基本的な考え方を示す図、 第６図は２次元TATに於けるデータ伝送パターンを示す
図、 第７図（ａ），（ｂ）は一画面上に於ける画素ブロツク
マトリクスの特定の伝送パターンを示す図である。 図中、２は間引き回路、３は補間回路、４はモード判別
回路、９はモードメモリ、20はモード変更回路である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】１つの画像を（ｍ×ｎ）（m,nはそれぞれ
   ２以上の整数）の画素よりなる複数の画素ブロックに分
   割する分割手段と、 各画素ブロック単位で所定の圧縮方法にて圧縮する圧縮
   手段と、 上記圧縮方法にて圧縮された圧縮データを復元する復元
   手段と、 上記復元手段にて復元されたデータと圧縮されないデー
   タとの差分に基づいて上記圧縮方法を適用するか否かの
   圧縮状態を各ブロック毎に仮決定する手段と、 仮決定された複数ブロック分の圧縮状態に関する情報を
   記憶し、所定の画素ブロックの圧縮状態を周辺画素ブロ
   ックの圧縮状態に基づいて補正する補正手段とを備えた
   ことを特徴とする画像情報伝送装置。