JP2642546B2 - 視覚特性の算出方法 - Google Patents
視覚特性の算出方法Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は画像処理装置、画像評
価装置、特に画像の圧縮符号化装置において用いられ、
人間の視覚特性を視角度周波数領域から空間周波数領域
に変換する視覚特性の領域変換方式に関する。
価装置、特に画像の圧縮符号化装置において用いられ、
人間の視覚特性を視角度周波数領域から空間周波数領域
に変換する視覚特性の領域変換方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、視角度周波数領域における視覚特
性の空間周波数領域への変換方式として、例えば文献：
「可変長符号化方式における視覚特性を考慮したＤＣＴ
係数の最適量子化」（電子情報通信学会技術研究報告
ＩＥ９０−１０１）に開示されるものがあり図２に示さ
れる構成で視覚特性の領域変換が行われていた。
性の空間周波数領域への変換方式として、例えば文献：
「可変長符号化方式における視覚特性を考慮したＤＣＴ
係数の最適量子化」（電子情報通信学会技術研究報告
ＩＥ９０−１０１）に開示されるものがあり図２に示さ
れる構成で視覚特性の領域変換が行われていた。
【０００３】図２に於いて、初期設定手段２０は変換に
先立ち、画像のサイズとして幅（Ｈ）×高さ（Ｌ）を設
定し、ブロックサイズとしてＮ×Ｎのサイズを設定し、
視距離を画像の高さの３倍（３・Ｌ）に設定する。
先立ち、画像のサイズとして幅（Ｈ）×高さ（Ｌ）を設
定し、ブロックサイズとしてＮ×Ｎのサイズを設定し、
視距離を画像の高さの３倍（３・Ｌ）に設定する。
【０００４】ここで、視角度周波数ｆ（視角度１度当た
りのサイクル数）を空間周波数（ｋ，ｌ）に変換するた
めに前記文献においては、第１の変数ｆs（ｐｅｌｓ／
ｄｅｇｒｅｅ）と第２の変数ｆn （ｃｙｃｌｅｓ／ｐｅ
ｌ）を用い、（ｋ，ｌ）を２次元の空間周波数として、
前記ｆs 及びｆn を次式（１），（２）の如く定義して
いる。
りのサイクル数）を空間周波数（ｋ，ｌ）に変換するた
めに前記文献においては、第１の変数ｆs（ｐｅｌｓ／
ｄｅｇｒｅｅ）と第２の変数ｆn （ｃｙｃｌｅｓ／ｐｅ
ｌ）を用い、（ｋ，ｌ）を２次元の空間周波数として、
前記ｆs 及びｆn を次式（１），（２）の如く定義して
いる。
【０００５】 ｆn ＝［（ｋ2 ＋ｌ2 ）1/2 ］／（２・Ｎ） （１） （k,l ＝0,1,…,N-1）
【０００６】 ｆs ＝３・Ｌ・ｔａｎ（π／１８０） （２）
【０００７】周波数変換手段２１は、ブロックサイズ情
報と画像サイズ情報等の画像情報２０１を得て、ｆn と
ｆs との積により次式（３）に基づき視角度周波数ｆか
ら空間周波数（ｋ，ｌ）への変換を行う。
報と画像サイズ情報等の画像情報２０１を得て、ｆn と
ｆs との積により次式（３）に基づき視角度周波数ｆか
ら空間周波数（ｋ，ｌ）への変換を行う。
【０００８】 ｆ＝ｆn・ｆs ＝［3・L/(2・N) ］・ ［(k2 ＋l2）1/2 ］・tan（π／180 ）（３）
【０００９】視覚特性変換手段２２は、人間の視覚特性
として例えば次式（４）で表される視角度周波数特性モ
デルを用い、また前式（３）で表されるｆと（ｋ，ｌ）
との関係２０２から視角度周波数領域における視覚特性
Ｈ（ｆ）２０３を空間周波数領域における視覚特性Ｈ
（ｋ，ｌ）２０４に変換する。
として例えば次式（４）で表される視角度周波数特性モ
デルを用い、また前式（３）で表されるｆと（ｋ，ｌ）
との関係２０２から視角度周波数領域における視覚特性
Ｈ（ｆ）２０３を空間周波数領域における視覚特性Ｈ
（ｋ，ｌ）２０４に変換する。
【００１０】 Ｈ（ｆ）＝2.46・ （0.1 ＋0.25・ ｆ）・ ｅｘｐ（−0.25・ ｆ） （４）
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
視覚特性変換方式では下記に示す問題点があった。 （１）画像をＮ×Ｎのブロックに分割すると、ブロック
単位での空間周波数のｋ＝０またはｌ＝０の成分（ゼロ
成分）は画像全体にとってはもはやゼロ成分ではなくな
る。しかしながら、前記従来の変換方式では前記ブロッ
ク内のゼロ成分を画像全体のゼロ成分として扱っている
ので、ブロック歪みが発生する。
視覚特性変換方式では下記に示す問題点があった。 （１）画像をＮ×Ｎのブロックに分割すると、ブロック
単位での空間周波数のｋ＝０またはｌ＝０の成分（ゼロ
成分）は画像全体にとってはもはやゼロ成分ではなくな
る。しかしながら、前記従来の変換方式では前記ブロッ
ク内のゼロ成分を画像全体のゼロ成分として扱っている
ので、ブロック歪みが発生する。
【００１２】（２）一般的に画像の空間領域から空間周
波数領域への変換手段として離散フーリエ変換（ＤＦ
Ｔ）を用いるが、ＤＦＴと実際の空間周波数とは図３に
示されたような関係にあり、従来の方式ではこのことを
考慮していない。従って、視覚特性の偶対称性が失わ
れ、空間周波数領域での視覚特性が正確に表現されな
い。
波数領域への変換手段として離散フーリエ変換（ＤＦ
Ｔ）を用いるが、ＤＦＴと実際の空間周波数とは図３に
示されたような関係にあり、従来の方式ではこのことを
考慮していない。従って、視覚特性の偶対称性が失わ
れ、空間周波数領域での視覚特性が正確に表現されな
い。
【００１３】図４（ａ）から図４（ｄ）は、その現象を
具体的に図示したものである。一般的に図４（ａ）に示
すように空間周波数領域における視覚特性ｈF （ω）は
偶対称となるが、ＤＦＴ領域における表現ＨF （ｕ）は
図４（ｂ）のように空間周波数領域での負の部分が正方
向に折り返された形となる。しかしながら、従来の方式
ではＤＦＴ領域における視覚特性が図４（ｃ）のＨ
（ｕ）のように表現されているので、空間周波数領域に
変換すると図４（ｄ）のｈ（ω）のようになり、視覚特
性の空間周波数領域における偶対称性を失う結果とな
る。
具体的に図示したものである。一般的に図４（ａ）に示
すように空間周波数領域における視覚特性ｈF （ω）は
偶対称となるが、ＤＦＴ領域における表現ＨF （ｕ）は
図４（ｂ）のように空間周波数領域での負の部分が正方
向に折り返された形となる。しかしながら、従来の方式
ではＤＦＴ領域における視覚特性が図４（ｃ）のＨ
（ｕ）のように表現されているので、空間周波数領域に
変換すると図４（ｄ）のｈ（ω）のようになり、視覚特
性の空間周波数領域における偶対称性を失う結果とな
る。
【００１４】この発明は、ブロック歪みの発生を抑制
し、空間周波数領域での視覚特性を正確に表現できる視
覚特性の視角度周波数領域から空間周波数領域への変換
方式を提供することを目的とする。
し、空間周波数領域での視覚特性を正確に表現できる視
覚特性の視角度周波数領域から空間周波数領域への変換
方式を提供することを目的とする。
【００１５】
【課題を解決するための手段】この発明は前記課題を解
決するために、Ｎ×Ｎ（Ｎ≧２）にブロック分割された
画像に対する視覚特性を算出する方法であって、入力さ
れる画像のサイズから算出される視距離から単位視角度
当りの画素数を算出し、離散フーリエ変換領域における
空間周波数（ｋ，ｌ）の成分ｋまたは成分ｌが０のとき
は１／（２Ｎ）にシフトし、前記成分ｋまたは前記成分
ｌが０＜ｋ≦Ｎ／２のときはｋにシフトし、前記成分ｋ
または前記成分ｌがＮ／２＜ｋ≦Ｎ−１のときはＮ−ｋ
にシフトし、前記ブロックサイズＮとシフトされた前記
空間周波数（ｋ，ｌ）とから１画素当りの空間周波数を
算出し、前記単位視角度当りの画素数と前記１画素当り
の空間周波数とから空間周波数領域における視覚特性を
算出することを特徴とする。
決するために、Ｎ×Ｎ（Ｎ≧２）にブロック分割された
画像に対する視覚特性を算出する方法であって、入力さ
れる画像のサイズから算出される視距離から単位視角度
当りの画素数を算出し、離散フーリエ変換領域における
空間周波数（ｋ，ｌ）の成分ｋまたは成分ｌが０のとき
は１／（２Ｎ）にシフトし、前記成分ｋまたは前記成分
ｌが０＜ｋ≦Ｎ／２のときはｋにシフトし、前記成分ｋ
または前記成分ｌがＮ／２＜ｋ≦Ｎ−１のときはＮ−ｋ
にシフトし、前記ブロックサイズＮとシフトされた前記
空間周波数（ｋ，ｌ）とから１画素当りの空間周波数を
算出し、前記単位視角度当りの画素数と前記１画素当り
の空間周波数とから空間周波数領域における視覚特性を
算出することを特徴とする。
【００１６】
【作用】本発明によれば、ブロックサイズと中間周波数
とに基づき１画素当たりの空間周波数を表す第３の変数
を定義し、水平または垂直の何れか一方の方向の空間周
波数成分が０のときに第３の変数の当該方向への成分が
２ブロックで１サイクルとなるような低周波成分を表す
ように前記中間変数を設定することにより前述のゼロ成
分によるブロック歪を除去し、また当該方向の空間周波
数成分ｋが当該方向のブロックサイズＮに対してＮ／２
＜ｋ≦Ｎ−１の範囲の離散値を取る場合には第３の変数
の当該方向の成分が０＜ｋ≦Ｎ／２の範囲における値を
折り返したような特性となるように前記中間変数を設定
することにより偶対称性を保存する。
とに基づき１画素当たりの空間周波数を表す第３の変数
を定義し、水平または垂直の何れか一方の方向の空間周
波数成分が０のときに第３の変数の当該方向への成分が
２ブロックで１サイクルとなるような低周波成分を表す
ように前記中間変数を設定することにより前述のゼロ成
分によるブロック歪を除去し、また当該方向の空間周波
数成分ｋが当該方向のブロックサイズＮに対してＮ／２
＜ｋ≦Ｎ−１の範囲の離散値を取る場合には第３の変数
の当該方向の成分が０＜ｋ≦Ｎ／２の範囲における値を
折り返したような特性となるように前記中間変数を設定
することにより偶対称性を保存する。
【００１７】
【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら詳述する。
ら詳述する。
【００１８】図１において、初期設定手段１０は画像サ
イズとブロックサイズ及び視距離等の画像情報を設定
し、中間変数設定手段１１は離散フーリエ変換領域にお
ける空間周波数（ｋ，ｌ）の値に応じて中間変数（ｋ
´，ｌ´）を設定する。周波数変換手段１２は前記設定
された中間変数を介して視角度周波数を空間周波数に変
換し、視覚特性変換手段１３は視角度周波数領域におけ
る視覚特性を空間周波数領域に変換する。
イズとブロックサイズ及び視距離等の画像情報を設定
し、中間変数設定手段１１は離散フーリエ変換領域にお
ける空間周波数（ｋ，ｌ）の値に応じて中間変数（ｋ
´，ｌ´）を設定する。周波数変換手段１２は前記設定
された中間変数を介して視角度周波数を空間周波数に変
換し、視覚特性変換手段１３は視角度周波数領域におけ
る視覚特性を空間周波数領域に変換する。
【００１９】以下、各手段の動作、作用について説明す
る。初期設定手段１０は、画像情報１０１として画像サ
イズをＨ（幅）×Ｌ（高さ）とし、画像のブロックサイ
ズをＮ×Ｎとし、更に視距離をＳ・Ｌ（Ｓは正数で３≦
Ｓ≦４とするのが好適である）と設定する。
る。初期設定手段１０は、画像情報１０１として画像サ
イズをＨ（幅）×Ｌ（高さ）とし、画像のブロックサイ
ズをＮ×Ｎとし、更に視距離をＳ・Ｌ（Ｓは正数で３≦
Ｓ≦４とするのが好適である）と設定する。
【００２０】中間変数設定手段１１は視角度周波数ｆを
離散フーリエ変換領域における空間周波数（ｋ，ｌ）に
変換する為の中間変数として、下記式（５）及び式
（６）に示す如く中間変数（ｋ´，ｌ´）１０２を設定
し周波数変換手段１２に出力する。
離散フーリエ変換領域における空間周波数（ｋ，ｌ）に
変換する為の中間変数として、下記式（５）及び式
（６）に示す如く中間変数（ｋ´，ｌ´）１０２を設定
し周波数変換手段１２に出力する。
【００２１】
【数１】
【００２２】
【数２】
【００２３】周波数変換手段１３は、前述の視距離（＝
Ｓ・Ｌ）を用いて第１の変数ｆs ´を前記式（２）と同
様に次式（７）により定義すると共に従来の第２の変数
ｆnに替る第３の変数ｆn ´を（８）式のように定義
し、視角度周波数ｆを定義する（９）式及び離散フーリ
エ変換領域における空間周波数と中間変数との前記関係
式を用いて視角度周波数ｆを空間周波数領域（ｋ，ｌ）
に変換し、式（５），（６），（９）により表される関
係１０３を出力する。
Ｓ・Ｌ）を用いて第１の変数ｆs ´を前記式（２）と同
様に次式（７）により定義すると共に従来の第２の変数
ｆnに替る第３の変数ｆn ´を（８）式のように定義
し、視角度周波数ｆを定義する（９）式及び離散フーリ
エ変換領域における空間周波数と中間変数との前記関係
式を用いて視角度周波数ｆを空間周波数領域（ｋ，ｌ）
に変換し、式（５），（６），（９）により表される関
係１０３を出力する。
【００２４】 ｆs ´＝Ｓ・Ｌ・ｔａｎ（π／１８０） （７）
【００２５】 ｆn ´＝Ｎ-1・［（ｋ´）2 ＋（ｌ´）2 ］1/2 （８）
【００２６】 ｆ＝ｆs ´・ ｆn ´ ＝Ｓ・Ｌ・Ｎ-1・[（ｋ´）2 ＋（ｌ´）2 ］1/2 ・tan （π/180） （９）
【００２７】ここで、横方向の一次元空間周波数のｋ＝
０における性質について考察する。Ｎ×Ｎのブロック内
で考えるとｋ＝０は横方向の直流成分を示すが画像全体
から見るとｋ＝０は（２Ｎ）-1（ｃｙｃｌｅｓ／ｐｅ
ｌ）の低周波成分（２ブロックで１サイクル）と考えた
方がより正確である。従って、ｋ＝０の場合にｆn 内の
ｋの部分を式（１）のように“０”とするのではなく式
（５）及び（９）によって示されるように（２Ｎ）-1と
するほうがより正確であり、ブロック歪みを抑制するこ
とが出来る。空間周波数成分１についても同様である。
０における性質について考察する。Ｎ×Ｎのブロック内
で考えるとｋ＝０は横方向の直流成分を示すが画像全体
から見るとｋ＝０は（２Ｎ）-1（ｃｙｃｌｅｓ／ｐｅ
ｌ）の低周波成分（２ブロックで１サイクル）と考えた
方がより正確である。従って、ｋ＝０の場合にｆn 内の
ｋの部分を式（１）のように“０”とするのではなく式
（５）及び（９）によって示されるように（２Ｎ）-1と
するほうがより正確であり、ブロック歪みを抑制するこ
とが出来る。空間周波数成分１についても同様である。
【００２８】また、画像の空間周波数領域への変換は一
般的に離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を用いる。ＤＦＴ領
域と実際の空間周波数領域との関係は図４に示すように
実空間周波数領域の負の周波数成分を正の方向に折り返
した形となっている。従ってＤＦＴ領域では横方向のみ
を考えた場合ｋ＝Ｎ／２で最高周波数の１／２となりＮ
／２＜ｋ≦Ｎ−１では０＜ｋ≦Ｎ／２の周波数成分の折
り返しとなる（ＤＦＴの偶対称性）。成分ｌについても
同様である。このＤＦＴの性質を考慮すると第２の変数
ｆn を式（１）の従来方式のようにするのは適切でなく
式（９）によって表される本発明の第３の変数ｆn ´の
方が適切であることは明らかである。
般的に離散フーリエ変換（ＤＦＴ）を用いる。ＤＦＴ領
域と実際の空間周波数領域との関係は図４に示すように
実空間周波数領域の負の周波数成分を正の方向に折り返
した形となっている。従ってＤＦＴ領域では横方向のみ
を考えた場合ｋ＝Ｎ／２で最高周波数の１／２となりＮ
／２＜ｋ≦Ｎ−１では０＜ｋ≦Ｎ／２の周波数成分の折
り返しとなる（ＤＦＴの偶対称性）。成分ｌについても
同様である。このＤＦＴの性質を考慮すると第２の変数
ｆn を式（１）の従来方式のようにするのは適切でなく
式（９）によって表される本発明の第３の変数ｆn ´の
方が適切であることは明らかである。
【００２９】視覚特性変換手段１３は、視角度周波数領
域における視覚特性のモデルとして前記式（４）で表さ
れる視覚特性Ｈ（ｆ）１０４を用い、前記式（５），
（６）及び（９）の関係から視角度周波数ｆを離散フー
リエ変換領域における空間周波数領域（ｋ，ｌ）に変換
することにより、視角度周波数領域における視覚特性Ｈ
（ｆ）を空間周波数領域Ｈ（ｋ，ｌ）１０５に変換して
出力する。
域における視覚特性のモデルとして前記式（４）で表さ
れる視覚特性Ｈ（ｆ）１０４を用い、前記式（５），
（６）及び（９）の関係から視角度周波数ｆを離散フー
リエ変換領域における空間周波数領域（ｋ，ｌ）に変換
することにより、視角度周波数領域における視覚特性Ｈ
（ｆ）を空間周波数領域Ｈ（ｋ，ｌ）１０５に変換して
出力する。
【００３０】表１及び表２は画像の高さをＬ＝２４０
（ｐｅｌ）とし、視距離を３・Ｌ（＝７２０）とし、ブ
ロックサイズをＮ＝８としたときの従来方式のＤＦＴ領
域の視覚特性と本発明による方式の視覚特性の一例を示
したものである。
（ｐｅｌ）とし、視距離を３・Ｌ（＝７２０）とし、ブ
ロックサイズをＮ＝８としたときの従来方式のＤＦＴ領
域の視覚特性と本発明による方式の視覚特性の一例を示
したものである。
【００３１】
【表１】
【００３２】
【表２】
【００３３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によればブ
ロック分割によるブロック内のゼロ周波数成分の性質及
び離散フーリエ変換の性質を的確にとらえることによ
り、ブロック歪みを抑えた正確な空間周波数領域への変
換が実現できる。
ロック分割によるブロック内のゼロ周波数成分の性質及
び離散フーリエ変換の性質を的確にとらえることによ
り、ブロック歪みを抑えた正確な空間周波数領域への変
換が実現できる。
【００３４】また、画像圧縮符号化装置では画像の視覚
特性に適した量子化法または符号化法は重要な役割を果
たしているので正確に変換された視覚特性を用いること
により画像の圧縮符号化効率を大幅に向上させることが
可能となり、また画像の品質向上も可能となる。
特性に適した量子化法または符号化法は重要な役割を果
たしているので正確に変換された視覚特性を用いること
により画像の圧縮符号化効率を大幅に向上させることが
可能となり、また画像の品質向上も可能となる。
【図１】本発明の一実施例の構成を示すブロック図であ
る。
る。
【図２】従来方式の構成を示すブロック図である。
【図３】ＤＦＴ領域と実空間周波数領域との関係を示す
図である。
図である。
【図４】ＤＦＴ領域及び空間周波数領域における視覚特
性を示す図である。
性を示す図である。
１０ 初期設定手段 １１ 中間変数設定手段 １２ 周波数変換手段 １３ 視覚特性変換手段
Claims (1)
- 【請求項１】Ｎ×Ｎ（Ｎ≧２）にブロック分割された画
像に対する視覚特性を算出する方法であって、 入力される画像のサイズから算出される視距離から単位
視角度当りの画素数を算出し、 離散フーリエ変換領域における空間周波数（ｋ，ｌ）の
成分ｋまたは成分ｌが０のときは１／（２Ｎ）にシフト
し、前記成分ｋまたは前記成分ｌが０＜ｋ≦Ｎ／２のと
きはｋにシフトし、前記成分ｋまたは前記成分ｌがＮ／
２＜ｋ≦Ｎ−１のときはＮ−ｋにシフトし、 前記ブロックサイズＮとシフトされた前記空間周波数
（ｋ，ｌ）とから１画素当りの空間周波数を算出し、 前記単位視角度当りの画素数と前記１画素当りの空間周
波数とから空間周波数領域における視覚特性を算出する
ことを特徴とする視覚特性の算出方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26629791A JP2642546B2 (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 視覚特性の算出方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP26629791A JP2642546B2 (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 視覚特性の算出方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05110868A JPH05110868A (ja) | 1993-04-30 |
| JP2642546B2 true JP2642546B2 (ja) | 1997-08-20 |
Family
ID=17428990
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP26629791A Expired - Fee Related JP2642546B2 (ja) | 1991-10-15 | 1991-10-15 | 視覚特性の算出方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2642546B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0951504A (ja) * | 1995-08-03 | 1997-02-18 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 画像符号化装置及び画像復号化装置 |
| US5881180A (en) * | 1996-02-08 | 1999-03-09 | Sony Corporation | Method and apparatus for the reduction of blocking effects in images |
| JP4681011B2 (ja) * | 2008-01-31 | 2011-05-11 | 日本電信電話株式会社 | 動画像符号化方法、動画像符号化装置、動画像符号化プログラムおよびそのプログラムを記録したコンピュータ読み取り可能な記録媒体 |
| EP3067889A1 (en) | 2015-03-09 | 2016-09-14 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Method and apparatus for signal-adaptive transform kernel switching in audio coding |
-
1991
- 1991-10-15 JP JP26629791A patent/JP2642546B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
| Title |
|---|
| ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＶＯＬ．ＣＯＭ−３３〜６！（１９８５）Ｐ．５５１−５５７ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05110868A (ja) | 1993-04-30 |
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