JP2658093B2 - 画像符号化装置 - Google Patents
画像符号化装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、画像符号化装置に関する。
従来、画像信号を高能率に符号化する方法として、適
応型ダイナミック・レンジ符号化が知られている（例え
ば、特開昭61−144989）。この適応型ダイナミック・レ
ンジ符号化では、画面を構成する全画素を数画素からな
るブロックに分割し、そのブロック毎に、画素の最大値
と最小値との間で構成画素を線形量子化し、画素の最大
値、最小値及びそのダイナミック・レンジ値（最大値と
最小値の差）のうちの２つと、各画素の量子化値とを伝
送するようにしている。
応型ダイナミック・レンジ符号化が知られている（例え
ば、特開昭61−144989）。この適応型ダイナミック・レ
ンジ符号化では、画面を構成する全画素を数画素からな
るブロックに分割し、そのブロック毎に、画素の最大値
と最小値との間で構成画素を線形量子化し、画素の最大
値、最小値及びそのダイナミック・レンジ値（最大値と
最小値の差）のうちの２つと、各画素の量子化値とを伝
送するようにしている。
この符号化法では、ブロック内のダイナミック・レン
ジが小さい場合には各画素の量子化ステップが細かくな
り、逆に、ダイナミック・レンジが大きい場合には量子
化ステップが粗くなるので、人間の視覚特性に応じた適
当的な量子化を行える。また、この従来の符号化法で
は、画像伝送ビット数を大幅に減少できる。例えば、８
ビットの画像データを３×６画素からなるブロック単位
で符号化する場合、ブロック内の各画素の量子化ビット
数を４ビットとすれば、圧縮（符号化）前では、１ブロ
ック当たりのビット数は144（＝３×６×８）であるの
に対し、圧縮後では、各画素データが72（＝３×６×
４）ビット、最大値及び最小値に16（＝８×２）ビット
であり、合計88ビットになり、約半分に圧縮できる。
ジが小さい場合には各画素の量子化ステップが細かくな
り、逆に、ダイナミック・レンジが大きい場合には量子
化ステップが粗くなるので、人間の視覚特性に応じた適
当的な量子化を行える。また、この従来の符号化法で
は、画像伝送ビット数を大幅に減少できる。例えば、８
ビットの画像データを３×６画素からなるブロック単位
で符号化する場合、ブロック内の各画素の量子化ビット
数を４ビットとすれば、圧縮（符号化）前では、１ブロ
ック当たりのビット数は144（＝３×６×８）であるの
に対し、圧縮後では、各画素データが72（＝３×６×
４）ビット、最大値及び最小値に16（＝８×２）ビット
であり、合計88ビットになり、約半分に圧縮できる。
しかし、この従来の符号化法では、各ブロック内にお
いて、そのダイナミック・レンジ内を均等に分割して各
画素値を量子化するので、各画素値の分布が全く考慮さ
れておらず、従って、画像によっては、各画素の量子化
誤差が極めて大きくなってしまうことがある。
いて、そのダイナミック・レンジ内を均等に分割して各
画素値を量子化するので、各画素値の分布が全く考慮さ
れておらず、従って、画像によっては、各画素の量子化
誤差が極めて大きくなってしまうことがある。
そこで本発明では、従来の上記ブロック符号化法を改
良し、画素データの量子化誤差の低減を図った画像符号
化装置を提供することを目的とする。
良し、画素データの量子化誤差の低減を図った画像符号
化装置を提供することを目的とする。
本発明に係る画像符号化装置は、ディジタル画像デー
タを所定数のサンプルからなるブロックに分割するブロ
ック化手段と、前記ブロック内の画素データの最大値及
び最小値に関するデータを検出する検出手段と、前記検
出手段により検出されたデータを修整する修整手段と、
前記ブロック化手段によりブロック化された画像データ
を前記修整手段により修整されたデータに基づいて符号
化する符号化手段と、前記符号化手段により符号化され
た符号化データを復号したした際の復号値と真値との誤
差を検出する誤差検出手段と、前記誤差検出手段の検出
結果に応じて前記修整手段の修整処理を決定する決定手
段とを具備することを特徴とする。
タを所定数のサンプルからなるブロックに分割するブロ
ック化手段と、前記ブロック内の画素データの最大値及
び最小値に関するデータを検出する検出手段と、前記検
出手段により検出されたデータを修整する修整手段と、
前記ブロック化手段によりブロック化された画像データ
を前記修整手段により修整されたデータに基づいて符号
化する符号化手段と、前記符号化手段により符号化され
た符号化データを復号したした際の復号値と真値との誤
差を検出する誤差検出手段と、前記誤差検出手段の検出
結果に応じて前記修整手段の修整処理を決定する決定手
段とを具備することを特徴とする。
上記修整手段によって最大値及び最小値に関するデー
タを種々の値に修整し、その各修整値に基づき各画素を
符号化し、一旦復号して、各修整値に対する符号化誤差
を予め検査し、当該誤差が最も少ない場合の修整値によ
り符号化された符号化データを選択するので、最適の修
整値に従った符号化データを出力できる。
タを種々の値に修整し、その各修整値に基づき各画素を
符号化し、一旦復号して、各修整値に対する符号化誤差
を予め検査し、当該誤差が最も少ない場合の修整値によ
り符号化された符号化データを選択するので、最適の修
整値に従った符号化データを出力できる。
以下、図面を、参照して本発明の実施例を説明する。
第１図は本発明の一実施例としての符号化装置の構成
ブロックを示す図である。尚、本実施例において用いら
れるテレビジョン信号はNTSC方式に準拠したものとする
が、これ以外の方式に準拠したテレビジョン信号を符号
化する装置に対しても本発明を適用できる。第１図にお
いて、入力端子９から入力されたNTSC方式のテレビジョ
ン信号はアナログ・ディジタル（A/D）変換回路10にお
いて、搬送周波数fSCの４倍のサンプリング周波数4fSC
でサンプリングされ、例えば、１画素当たり８ビットで
量子化されたディジタル・テレビジョン信号となり、ブ
ロック化回路11に供給される。
ブロックを示す図である。尚、本実施例において用いら
れるテレビジョン信号はNTSC方式に準拠したものとする
が、これ以外の方式に準拠したテレビジョン信号を符号
化する装置に対しても本発明を適用できる。第１図にお
いて、入力端子９から入力されたNTSC方式のテレビジョ
ン信号はアナログ・ディジタル（A/D）変換回路10にお
いて、搬送周波数fSCの４倍のサンプリング周波数4fSC
でサンプリングされ、例えば、１画素当たり８ビットで
量子化されたディジタル・テレビジョン信号となり、ブ
ロック化回路11に供給される。
ブロック化回路11は、１フィールド画面分のディジタ
ル・テレビジョン信号を記憶可能なメモリと、当該メモ
リの書込読出制御回路などにより構成されており、先
ず、第２図に示す矢印Ａの方向に、S1,S2,S3,S4,S17,S
18…の順でシリアルに供給されるディジタル・テレビジ
ョン信号を一旦、当該メモリに記憶し、次に、当該メモ
リから各画素データをS1,S2,S3,S4,S5,S6,…,S15,S16,S
17,S18,…,S31,S32の順で読み出すことにより、ディジ
タル・テレビジョン信号を第２図中B,Cに示すように、
点線で囲む水平方向に４画素分、垂直方向４ライン分を
１ブロック単位として分割し、ブロック化され出力され
る。尚、第２図はインターレース走査の場合であり、一
点鎖線で示したラインは、他のフィールドの走査線を示
している。
ル・テレビジョン信号を記憶可能なメモリと、当該メモ
リの書込読出制御回路などにより構成されており、先
ず、第２図に示す矢印Ａの方向に、S1,S2,S3,S4,S17,S
18…の順でシリアルに供給されるディジタル・テレビジ
ョン信号を一旦、当該メモリに記憶し、次に、当該メモ
リから各画素データをS1,S2,S3,S4,S5,S6,…,S15,S16,S
17,S18,…,S31,S32の順で読み出すことにより、ディジ
タル・テレビジョン信号を第２図中B,Cに示すように、
点線で囲む水平方向に４画素分、垂直方向４ライン分を
１ブロック単位として分割し、ブロック化され出力され
る。尚、第２図はインターレース走査の場合であり、一
点鎖線で示したラインは、他のフィールドの走査線を示
している。
12は注目するブロック内の最大値及び最小値を算出す
る回路であり、ソフトウェア又はハードウェアとして容
易に実現できる。ハードウェアで実現する方法として
は、比較回路とホールド回路とにより構成し、例えば最
大値算出の場合、２つの入力の内の大きい方の値をホー
ルドし次段に渡すようにすればよく、最小値算出の場合
には逆に、２つの入力の内の小さい方をホールドした次
段に渡すようにすればよい。これにより、最終的に、最
大値及び最小値のデータが得られる。
る回路であり、ソフトウェア又はハードウェアとして容
易に実現できる。ハードウェアで実現する方法として
は、比較回路とホールド回路とにより構成し、例えば最
大値算出の場合、２つの入力の内の大きい方の値をホー
ルドし次段に渡すようにすればよく、最小値算出の場合
には逆に、２つの入力の内の小さい方をホールドした次
段に渡すようにすればよい。これにより、最終的に、最
大値及び最小値のデータが得られる。
14−1,14−2,…,14−ｎは、算出回路12からの最大値
データ及び最小値データを、後述する方法で微少に修整
する修整回路、16−0,16−1,…,16−ｎは、修整回路14
−１〜ｎで修整された最大値データ及び最小値データに
基づき、ブロック内の各画素データがその修整最大値及
び修整最小値の間を幾つかに等分割した場合にどの区画
に属するかを示すインデックス値を計算するブロック符
号化回路、18−0,18−1,…,18−ｎは、修整最大値及び
修整最小値並びに、ブロック符号化回路により計算され
たインデックスから、各画素値を復元する復号回路、20
−0,20−1,…,20−ｎは、各復号回路18−０〜ｎにより
復号された各画素データと、ブロック化回路11からの各
画素データの真値とを比較し、ブロック内の誤差の総和
を計算する誤差計算回路である。この誤差計算は、例え
ば、誤差の絶対値を加算する方法、誤差の二乗を加算す
る方法などによるが、絶対値和を用いるのが回路規模が
小さく済む。
データ及び最小値データを、後述する方法で微少に修整
する修整回路、16−0,16−1,…,16−ｎは、修整回路14
−１〜ｎで修整された最大値データ及び最小値データに
基づき、ブロック内の各画素データがその修整最大値及
び修整最小値の間を幾つかに等分割した場合にどの区画
に属するかを示すインデックス値を計算するブロック符
号化回路、18−0,18−1,…,18−ｎは、修整最大値及び
修整最小値並びに、ブロック符号化回路により計算され
たインデックスから、各画素値を復元する復号回路、20
−0,20−1,…,20−ｎは、各復号回路18−０〜ｎにより
復号された各画素データと、ブロック化回路11からの各
画素データの真値とを比較し、ブロック内の誤差の総和
を計算する誤差計算回路である。この誤差計算は、例え
ば、誤差の絶対値を加算する方法、誤差の二乗を加算す
る方法などによるが、絶対値和を用いるのが回路規模が
小さく済む。
21は、誤差計算回路20−０〜ｎの計算結果から、最小
誤差となる系統を選択する選択回路であり、スイッチ2
2,24を切り換えることにより、選択された系統の修整最
大値及び修整最小値並びにインデックス値を、出力端子
26,28に出力させ、不図示の伝送路に伝送する。
誤差となる系統を選択する選択回路であり、スイッチ2
2,24を切り換えることにより、選択された系統の修整最
大値及び修整最小値並びにインデックス値を、出力端子
26,28に出力させ、不図示の伝送路に伝送する。
次に、修整回路14−１−ｎにおける修整方法を説明す
る。各画素データのレベルを０〜255とすると、ブロッ
ク内の最小値と最大値との差はせいぜい128以下と考え
られるので、最大値と最小値との間を16等分する場合を
考えると、１分割領域の幅はせいぜい８レベル程度にな
る。従って、最大値及び最小値をそれぞれ最大４レベル
程度微調整することによって、復号時の誤差をより少な
くすることができる。第３図（ａ）は最小値を０側に２
レベルだけシフトする例、同（ｂ）は最大値を255側に
２レベルだけシフトする例、同（ｃ）は最大値を255側
に２レベル、最小値を０側に２レベルだけシフトする
例、同（ｄ）は、最大値を０側に２レベル、最小値を25
5側に２レベルだけシフトする例、同（ｅ）は最大値及
び最小値を共に０側に１レベルだけシフトする例、同
（ｆ）は最大値及び最小値を共に255側に１レベルだけ
シフトする例である。
る。各画素データのレベルを０〜255とすると、ブロッ
ク内の最小値と最大値との差はせいぜい128以下と考え
られるので、最大値と最小値との間を16等分する場合を
考えると、１分割領域の幅はせいぜい８レベル程度にな
る。従って、最大値及び最小値をそれぞれ最大４レベル
程度微調整することによって、復号時の誤差をより少な
くすることができる。第３図（ａ）は最小値を０側に２
レベルだけシフトする例、同（ｂ）は最大値を255側に
２レベルだけシフトする例、同（ｃ）は最大値を255側
に２レベル、最小値を０側に２レベルだけシフトする
例、同（ｄ）は、最大値を０側に２レベル、最小値を25
5側に２レベルだけシフトする例、同（ｅ）は最大値及
び最小値を共に０側に１レベルだけシフトする例、同
（ｆ）は最大値及び最小値を共に255側に１レベルだけ
シフトする例である。
他にも微調整の方法は考えられる。しかし、修整パタ
ーンを増せば画質は向上するが、それだけハードウェア
の規模も大型化する欠点がある。実験によれば、最大
値、最小値についてそれぞれ、１〜４レベル微調整する
と誤差が減少する結果が得られた。
ーンを増せば画質は向上するが、それだけハードウェア
の規模も大型化する欠点がある。実験によれば、最大
値、最小値についてそれぞれ、１〜４レベル微調整する
と誤差が減少する結果が得られた。
第４図はブロック符号化回路16−０〜ｎの具体的構成
例を示す。但し、ここでは説明を簡単にするため、最大
値と最小値の間の４分割する例を示した。30はブロック
内の各画素データの入力端子、32は修整回路14−１〜ｎ
で修整された又は無修整の最大値データの入力端子、34
は修整回路14−１〜ｎで修整された又は無修整の最小値
データの入力端子である。減算回路36は当該最大値デー
タから当該最小値データを減算し、ダイナミック・レン
ジを出力する。乗算回路38,40,42はそのダイナミック・
レンジを、それぞれ3/4,2/4,1/4倍し、加算器44,46,48
がその乗算結果に最小値を加算する。これで、分割領域
の境界値が得られたことになる。比較回路50,52,54は、
入力端子30からの画素データを各境界値と比較し、＋端
子の入力が−端子の入力より大きい場合に“1"を、それ
以外の場合に“0"を出力する。
例を示す。但し、ここでは説明を簡単にするため、最大
値と最小値の間の４分割する例を示した。30はブロック
内の各画素データの入力端子、32は修整回路14−１〜ｎ
で修整された又は無修整の最大値データの入力端子、34
は修整回路14−１〜ｎで修整された又は無修整の最小値
データの入力端子である。減算回路36は当該最大値デー
タから当該最小値データを減算し、ダイナミック・レン
ジを出力する。乗算回路38,40,42はそのダイナミック・
レンジを、それぞれ3/4,2/4,1/4倍し、加算器44,46,48
がその乗算結果に最小値を加算する。これで、分割領域
の境界値が得られたことになる。比較回路50,52,54は、
入力端子30からの画素データを各境界値と比較し、＋端
子の入力が−端子の入力より大きい場合に“1"を、それ
以外の場合に“0"を出力する。
エンコーダ56は、比較回路50,52,54の出力から、画素
値の属する区画を示す２ビットのインデックスを出力す
る。エンコーダ56の入出力特性を表１に示す。また、第
５図は、画素値とエコーダ56の出力との対応関係を示
す。
値の属する区画を示す２ビットのインデックスを出力す
る。エンコーダ56の入出力特性を表１に示す。また、第
５図は、画素値とエコーダ56の出力との対応関係を示
す。
第６図は復号回路18−０〜ｎの具体例を示す。但し、
説明の適宜上、前述のブロック符号化回路と同様、ダイ
ナミック・レンジの分割数ｎを４とした。端子60は修整
回路14−１〜ｎで修整された又は無修整の最大値データ
の入力端子、62は修整回路14−１〜ｎで修整された又は
無修整の最小値データの入力端子、64,66はエンコーダ5
6の出力D1,D0の入力端子である。減算回路68は最大値か
ら最小値を減算し、乗算回路70,72,74,76は減算回路68
の出力を、それぞれ7/8倍、5/8倍、3/8倍、1/8倍する。
これにより、４分割された区画の中央相当値が得られ
る。そして、エンコーダ56から出力される２ビットのイ
ンデックスに従いスイッチ切換回路67によりスイッチ78
を切り換えて、４つの乗算回路70〜76の何れか１つを選
択する。選択結果に加算回路80で最小値を加算すると、
端子82に各画素データの復号値が得られる。
説明の適宜上、前述のブロック符号化回路と同様、ダイ
ナミック・レンジの分割数ｎを４とした。端子60は修整
回路14−１〜ｎで修整された又は無修整の最大値データ
の入力端子、62は修整回路14−１〜ｎで修整された又は
無修整の最小値データの入力端子、64,66はエンコーダ5
6の出力D1,D0の入力端子である。減算回路68は最大値か
ら最小値を減算し、乗算回路70,72,74,76は減算回路68
の出力を、それぞれ7/8倍、5/8倍、3/8倍、1/8倍する。
これにより、４分割された区画の中央相当値が得られ
る。そして、エンコーダ56から出力される２ビットのイ
ンデックスに従いスイッチ切換回路67によりスイッチ78
を切り換えて、４つの乗算回路70〜76の何れか１つを選
択する。選択結果に加算回路80で最小値を加算すると、
端子82に各画素データの復号値が得られる。
第７図は選択回路21の構成例を示す。但し、ここでは
４つの誤差入力がある場合を示した。入力端子84〜87に
は誤差計算回路18〜０−ｎからの誤差値が入力され、比
較回路88〜93で各２つの入力間の大小を比較し、−端子
に入力された方が大きい場合には「１」を出力する。エ
ンコーダ94は、比較回路88〜93からの比較結果から、最
小誤差の入力端子を特定する２ビット信号を出力端子9
5,96から出力する。エンコーダ94の入出力特性及び最小
誤差の判定結果を表２に示す。エンコーダ94は、リード
・オンリー・メモリを用いることで容易に実現できる。
４つの誤差入力がある場合を示した。入力端子84〜87に
は誤差計算回路18〜０−ｎからの誤差値が入力され、比
較回路88〜93で各２つの入力間の大小を比較し、−端子
に入力された方が大きい場合には「１」を出力する。エ
ンコーダ94は、比較回路88〜93からの比較結果から、最
小誤差の入力端子を特定する２ビット信号を出力端子9
5,96から出力する。エンコーダ94の入出力特性及び最小
誤差の判定結果を表２に示す。エンコーダ94は、リード
・オンリー・メモリを用いることで容易に実現できる。
スイッチ22,24は、エンコーダ94の出力01,0に従い切
り換わることになる。
り換わることになる。
このように、誤差が最小になる最大値及び最小値並び
に各画素のインデックス値を選択することにより、復号
時の画質劣化を従来よりも少なくできる。尚、上記実施
例では画素ブロック内の最大値データ及び最小値データ
を伝送する場合を例にしたが、勿論、その一方とダイナ
ミック・レンジ値（最大値と最小値の差）を伝送しても
よい。
に各画素のインデックス値を選択することにより、復号
時の画質劣化を従来よりも少なくできる。尚、上記実施
例では画素ブロック内の最大値データ及び最小値データ
を伝送する場合を例にしたが、勿論、その一方とダイナ
ミック・レンジ値（最大値と最小値の差）を伝送しても
よい。
〔発明の効果〕 以上の説明から容易に理解できるように、本発明によ
れば、それほど複雑でない回路構成により、画質劣化の
少ない符号化を実現できる。
れば、それほど複雑でない回路構成により、画質劣化の
少ない符号化を実現できる。
第１図は本発明の一実施例としての符号化装置の構成ブ
ロック図、第２図はブロック化の説明図、第３図は修整
回路14−１〜ｎにおける最大値データ及び最小値データ
の修整法の説明図、第４図はブロック符号化回路16−０
〜ｎの具体例、第５図はブロック符号化回路16−０〜ｎ
のエンコーダ56の出力例、第６図は復号回路18−０〜ｎ
の具体例、第７図は誤差選択回路21の具体例である。 12……最小値・最大値算出回路、14−１〜ｎ……最小値
・最大値修整回路、16−０〜ｎ……インデックス計算回
路、18−０〜ｎ……復号回路、20−０〜ｎ……誤差計算
回路、21……選択回路
ロック図、第２図はブロック化の説明図、第３図は修整
回路14−１〜ｎにおける最大値データ及び最小値データ
の修整法の説明図、第４図はブロック符号化回路16−０
〜ｎの具体例、第５図はブロック符号化回路16−０〜ｎ
のエンコーダ56の出力例、第６図は復号回路18−０〜ｎ
の具体例、第７図は誤差選択回路21の具体例である。 12……最小値・最大値算出回路、14−１〜ｎ……最小値
・最大値修整回路、16−０〜ｎ……インデックス計算回
路、18−０〜ｎ……復号回路、20−０〜ｎ……誤差計算
回路、21……選択回路
Claims (1)
- 【請求項１】ディジタル画像データを所定数のサンプル
からなるブロックに分割するブロック化手段と、 前記ブロック内の画素データの最大値及び最小値に関す
るデータを検出する検出手段と、 前記検出手段により検出されたデータを修整する修整手
段と、 前記ブロック化手段によりブロック化された画像データ
を前記修整手段により修整されたデータに基づいて符号
化する符号化手段と、 前記符号化手段により符号化された符号化データを復号
した際の復号値と真値との誤差を検出する誤差検出手段
と、 前記誤差検出手段の検出結果に応じて前記修整手段の修
整処理を決定する決定手段 とを具備することを特徴とする画像符号化装置。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29740387A JP2658093B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 画像符号化装置 |
| US07/440,490 US4953019A (en) | 1987-11-27 | 1989-11-22 | Image signal encoding apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP29740387A JP2658093B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 画像符号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01140874A JPH01140874A (ja) | 1989-06-02 |
| JP2658093B2 true JP2658093B2 (ja) | 1997-09-30 |
Family
ID=17846049
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP29740387A Expired - Fee Related JP2658093B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 画像符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2658093B2 (ja) |
-
1987
- 1987-11-27 JP JP29740387A patent/JP2658093B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01140874A (ja) | 1989-06-02 |
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