JP2800269B2 - 画像信号の符号化復号化装置及び符号化装置 - Google Patents

画像信号の符号化復号化装置及び符号化装置

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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像信号を符号化したり、符号化された画像
信号を復号化する装置に関する。
〔従来の技術〕
従来より画像信号を記録、伝送する方法として、隣接
画素関の相関性を利用して情報量を圧縮して記録、伝送
する方式が各種考案されている。例えば、画像信号を画
面毎に隣接する水平方向m1画素、垂直方向m2画素からな
る複数のm1×m2画素のブロックに分割し、各ブロック毎
に2次元直交変換し、直交変換係数を量子化、符号化す
る方式が考案されている。
これは、一般的に画素信号を2次元直交変換した場
合、隣接画素間の相関性が高いために、エネルギーが低
次に集中する性質を利用し、量子化及び符号化に際して
低次成分に対して高次成分の割り当て情報量を少なくす
ることにより画像信号の情報量を圧縮するものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかし、2次元直交変換係数値を一画面内において同
じ量子化特性で量子化及び符号化した場合、再生される
画像の品質を考慮すると、情報量の圧縮率に限界が生じ
る。
また、一定期間中の統計量等により量子化特性を変化
させる方式が考案されているが、これらは一定期間を通
した結果を用いるため、個々に最適な量子化特性を与え
る方式でない。このため、再生画像の視覚上の画質を考
慮すると、画質の向上が視覚上認識できないほど不必要
な細かい量子化をするブロックの発生により符号量が増
加し、また逆に、視覚上画質劣化が認識できるほど粗く
量子化するブロックが発生する等の問題がある。
本発明は、上記の如く従来例における問題点を解消す
るためになされたもので、画像信号をデータ変換して得
られる変換値の量子化の際に視覚特性を応用して情報量
の圧縮率の向上及び画質の向上を図ることができる画像
信号の符号化復号化装置及び符号化装置を提供すること
を目的とする。
〔課題を解決するための手段〕
本発明に係る画像信号の符号化復号化装置は、符号化
装置として、画像信号を画面毎に隣接する複数の画素か
らなるブロックに分割するブロック分割回路と、各ブロ
ック毎に画素値を所定の方法でデータ変換するデータ変
換回路と、各ブロック毎にブロック内平均輝度を検出
し、周辺ブロックとの輝度差分値に基づいて、周辺ブロ
ックとの輝度差の大きいブロックは、粗い量子化を行な
い、輝度差の小さいブロックは細かい量子化を行なうよ
うに、上記データ変換回路によるデータ変換値に対する
量子化特性を決定する量子化特性決定回路と、上記デー
タ変換値を得られた量子化特性に基づいて量子化して量
子化値を得る量子化回路と、量子化値及び量子化特性を
表すコードを符号化する符号化回路と、符号化された量
子化値及び量子化特性を多重化する多重化回路を備える
と共に、復号化装置として、符号化された量子化値及び
量子化特性を表すコードを復号化する復号化回路と、各
ブロック毎の量子化特性を表すコードに従って逆量子化
特性を決定する逆量子化特性決定回路と、各ブロック毎
に逆量子化特性に基づいて量子化値を逆量子化する逆量
子化回路と、その逆量子化値を逆データ変換する逆デー
タ変換回路と、各ブロックの逆データ変換値をブロック
結合して画像信号を再生するブロック結合回路を備えた
ものである。
また本発明に係る符号化装置は、画像信号を画面毎に
隣接する複数の画素からなるブロックに分割するブロッ
ク分割回路と、各ブロック毎に画素値を所定の方法でデ
ータ変換するデータ変換回路と、各ブロック毎にブロッ
ク内平均輝度を検出し、周辺ブロックとの輝度差分値に
基づいて、周辺ブロックとの輝度差の大きいブロック
は、粗い量子化を行ない、輝度差の小さいブロックは細
かい量子化を行なうように、前記データ変換回路による
データ変換値に対する量子化特性を決定する量子化特性
決定回路と、前記データ変換値を得られた量子化特性に
基づいて量子化して量子化値を得る量子化回路と、量子
化値及び量子化特性を表すコードを符号化する符号化回
路と、符号化された量子化値及び量子化特性を多重化す
る多重化回路を備えたものである。
〔作用〕
本発明の画像信号の符号化復号化装置においては、画
像信号を画面毎に隣接する複数の画素からなるブロック
に分割し、ブロック毎にデータ変換してそのデータ変換
値を量子化する際、当該ブロックとその周辺ブロックの
平均輝度の差分値に基づき量子化特性が決定され、量子
化が行なわれる。
〔実 施 例〕
以下、本発明の各実施例について説明する。なお、各
図中、同一符号は同一又は相当部分を示す。第1図は本
発明の第1実施例による画像信号の符号化復号化装置を
示す構成図である。
図示構成の画像信号の符号化復号化装置は、先ず入力
された画像信号を、第2図(a),(b)に示すよう
に、各画面毎に隣接する複数の画素からなる、水平方向
m1画素、垂直方向m2画素からなる複数ブロックにブロッ
ク分割回路1によって分割し、ブロック毎の画素データ
列に変換する。
ブロック毎の画素データ列は、データ変換回路2によ
り所定のデータ変換方法に従ってデータ変換され、記憶
回路3に記憶される。また、ブロック内平均輝度検出回
路4により各ブロック毎の平均輝度値が検出され、検出
された平均輝度値は視覚特性補正回路5により補正され
る。この補正は、人間の視覚特性上、明るさの感覚量は
輝度値に対し第3図のように対数特性をもつため、輝度
値を明るさの感覚量に比例するような値に補正するため
に行なわれる。
このようにして求められた各ブロック毎の輝度値か
ら、周辺ブロックと輝度差分検出回路6により、各ブロ
ック毎に周辺ブロックとの輝度差分値群を得る。例え
ば、第2図(a)のようにブロックPに対して周辺ブロ
ックを水平、垂直方向各±1ブロックA〜Hとするとブ
ロックPに対する8個の周辺ブロックとの輝度差分値が
得られる。そして、得られた各ブロック毎の周辺ブロッ
クとの輝度差分値群から、当該ブロックのデータ変換値
群に対する量子化特性及び量子化特性を表すコードを量
子化特性決定回路7により得て、得られた量子化特性に
基づいて量子化回路8で記憶回路3に記憶される各ブロ
ック毎のデータ変換値を順次読み出して量子化し、その
量子化値を符号化回路9で符号化する。また、各ブロッ
クの量子化特性を表すコードも所定の方法に基づき符号
化回路10で符号化し、量子化値の符号化データと共に多
重化回路11で多重化し、記録媒体への記録、または伝送
路への伝送を行なう。
以上が符号化側であるが、復号化側では、多重化され
量子化されたデータ変換値群の符号化データ及び符号化
された各ブロック毎の量子化特性を表すコードを分離化
回路12で分離し、それぞれ復号化回路13,14により復号
化し、各ブロック毎のデータ変換値群の量子化値は、各
ブロック毎の量子化特性を表すコードに応じたアドレス
に逆量子化特性を記憶してなる逆量子化特性決定回路15
で得られる逆量子化特性に基づき逆量子化回路16で逆量
子化され、逆データ変換回路17により逆データ変換さ
れ、各ブロック毎の画素データ列をブロック結合回路18
により結合し、画像信号として出力する。
なお、上記構成において、データ変換回路2直後の記
憶回路3は、周辺ブロックとの輝度差分検出回路6での
輝度差分値を求めるために要する時間、データ変換値を
量子化回路8で量子化するのを遅延する目的で設けられ
ている。例えば、第2図(a)のように周辺ブロックを
定め、また、各ブロックの処理順序を第4図のように水
平方向順次とすると遅延時間は最少{1垂直ブロック周
期+2水平ブロック周期}必要であり、記憶回路3の記
憶容量はこの遅延時間を実現できる容量を必要とする。
また、量子化特性決定回路7は、例えば第5図に示す
構成を備えて周辺ブロックとの輝度差の平均値により量
子化特性を決定する。すなわち、量子化するブロックの
各周辺ブロックとの輝度差分値が周辺ブロックとの輝度
差分検出回路6から入力され、絶対値回路7aで絶対値に
変換され輝度差値を得る。そして、平均値算出回路7bで
輝度差を量子化するブロック毎に平均して輝度差の平均
値を得、この輝度差の平均値を量子化特性が記憶されて
いる量子化特性記憶回路7c及び量子化特性を表すコード
が記憶されている量子化特性コード記憶回路7aのアドレ
ス入力に入力し、量子化特性及び量子化特性を表すコー
ドを得る。
すなわち、前述した構成を有する画像信号の符号化復
号化装置においては人間の視覚特性上、ブロック内部と
その周辺部との輝度差が大きくなればなるほどブロック
内部の差感度は低下するという性質を有し、ブロック毎
の量子化に際し、周辺部との輝度差に応じて、輝度差の
大きい部分は粗い量子化を行ない、輝度差の小さい部分
は細かい量子化を行なうことにより、視覚特性上画質の
劣化を伴なわず効率よく画像信号の情報量圧縮を行なっ
ている。
次に、第6図は本発明の第2実施例による構成図を示
すもので、第1図の第1実施例が、符号化側で、画像信
号を画面毎に隣接する複数の画素からなるブロックに分
割し、各ブロック毎に画素値を所定の方法でデータ変換
して得られる変換値群を量子化するに当り、当該ブロッ
ク及びその周辺ブロックの平均輝度から量子化特性を決
定して量子化し、量子化値及び量子化特性を表すコード
を符号化し、符号化データを記録、伝達し、復号化側
で、符号化された量子化値及び量子化特性を表すコード
を復号化し、各ブロック毎に量子化特性を表すコードに
従って逆量子化特性を決定して逆量子化し、各ブロック
毎の逆量子化値を逆データ変換し、各ブロックの逆デー
タ変換値をブロック結合して画像信号を再生しているの
に対し、この第2実施例は、符号化側で、画像信号を画
面毎に隣接する複数の画素からなるブロックに分割し、
各ブロック毎に画素値を変換値群にブロックの平均輝度
を表す変換値を含む方法でデータ変換して得られる変換
値群について、ブロックの平均輝度を表す変換値以外の
変換値を量子値するに当り、ブロックの平均輝度を表す
変換値を符号化した第1の符号化データを復号化して得
られる量子化する当該ブロック及びその周辺ブロックの
平均輝度を表す変換値の復号値から量子化特性を決定し
て量子化し、量子化値を符号化した第2の符号化データ
及び第1の符号化データを記録、伝送し、復号化側で第
1の符号化データ及び第2の符号化データを復号化し、
第2の符号化データから得られる各ブロックの平均輝度
を表す変換値以外の変換値の量子化値を逆量子化するに
当り、第1の符号化データを復号化して得られる逆量子
化する当該ブロック及びその周辺ブロックの平均輝度を
表す変換値の復号値から逆量子化特性を決定して逆量子
化し、各ブロック毎の逆量子化値及び平均輝度を表す変
換値の復号値を逆データ変換し、各ブロックの逆データ
変換値をブロック結合して画像信号を再生している。
すなわち、この第6図の構成による第2実施例におい
ては、先ず、入力された画像信号は、各画面毎に隣接す
る複数の画素からなる例えば第2図(b)のように水平
方向m1画素、垂直方向m2画素からなる複数ブロックにブ
ロック分割回路1で分割され、ブロック毎の画素データ
列に変換される。
ブロック毎の画素データ列は、変換値にブロックの平
均輝度成分を含み、所定のデータ変換方法によるデータ
変換回路2によりデータ変換され、ブロック内平均輝度
成分は所定の符号化方法により符号化回路21で符号化さ
れ、その他の成分は記憶回路3で記憶される。
符号化されたブロックの平均輝度成分値は復号化回路
22で復号化され、視覚特性補正回路23により補正され、
周辺ブロックとの輝度差分検出回路24により各ブロック
毎の周辺ブロックとの輝度差分値群を得る。そして、得
られた各ブロック毎の周辺ブロックとの輝度差分値群か
ら、量子化特性決定回路25により、当該ブロックの平均
輝度成分以外のデータ変換値群に対する量子化特性を得
て、得られた量子化特性により量子化回路8で記憶回路
3に記憶されている各ブロック毎の平均輝度成分以外の
データ変換値を順次読み出し量子化し、量子化値を所定
の方法で符号化する。
そして、平均輝度成分値の符号化データとその他の成
分の量子化値の符号化データを多重化回路11で多重化
し、記録媒体への記録または伝送路への伝送を行なう。
なお、ここで、量子化特性決定回路25は、例えば第5図
から量子化特性コード記録回路7dを省き、絶対値回路7
a、平均値算出回路7b及び量子化特性記憶回路7cと同一
構成を備えている。
以上が符号化側であるが、復号化側では、多重化され
た、ブロックの平均輝度成分符号化データとその他の成
分の量子化値符号化データとを分離化回路12で分離し、
それぞれ復号化回路13,14で復号し、その他の成分の量
子化値は記憶回路25に記憶される。この記憶回路25の目
的も前述の記憶回路3と同じく周辺ブロックとの輝度差
分を得るための遅延である。
また、上記復号化回路13で復号化されたブロックの平
均輝度成分値は、視覚特性補正回路26で補正され、周辺
ブロックとの輝度差分検出回路27により当該ブロックの
周辺ブロックとの輝度差分値群を得る。そして、得られ
た当該ブロックの周辺ブロックとの輝度差分値群から、
第7図に示す如く、絶対値回路28a、平均値算出回路28b
及び逆量子化特性記憶回路28cを有する逆量子化特性決
定回路28により、当該ブロックの逆量子化特性を得て、
得られた量子化特性により記憶回路25に記憶されている
当該ブロックの平均輝度成分以外の成分の量子化値を順
次読み出して逆量子化する。
そして、ブロックの平均輝度成分と共に逆データ変換
回路17に入力して逆データ変換し、各ブロック毎の画素
データ列をブロック結合回路18により結合し、画像信号
として出力する。
この第6図の構成の第2実施例と第1図の構成の第1
実施例との相違点は、符号化側回路で各分割ブロックの
量子化特性を符号化して得るコード自体をも伝送するか
否かの違いで、データ変換方法が両実施例共に同じ方法
を採用したとすると、第1図の構成では復号化側回路の
規模が第6図の構成に比べ小さくでき、また、第6図の
構成では記録、伝送する情報量が各ブロックの量子化特
性を表すコードの分だけ少なくできる。
上記各実施例は符号化復号化装置として説明したが、
本発明は符号化装置としてとらえることも可能である。
〔発明の効果〕
以上の如く、本発明によれば、画像信号を画面毎に複
数の画素からなるブロックに分割し、データ変換して得
られる変換値の量子化に際し、周辺部との輝度差が大き
いと差感度が悪化する視覚特性を応用して周辺ブロック
の平均輝度から各ブロックの量子化特性を決定し、周辺
部との輝度差の大きなブロックは粗く量子化し、輝度差
の小さなブロックは細かく量子化することにより、一画
面内で同じ量子化特性で量子化及び符号化した場合に比
べ、視覚上同程度の再生画質を得る場合、情報量の圧縮
率が向上でき、また、情報量の圧縮率を同程度とした場
合、再生画質を視覚上向上できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の画像信号の符号化復号化装置の第1実
施例を示す構成図、第2図は画像信号を各画面毎に複数
の画素からなる複数のブロックに分割する説明図、第3
図は人間の視覚特性図、第4図は第2図における各ブロ
ックの処理順序の説明図、第5図は第1図の量子化特性
決定回路7の回路図、第6図は本発明の第2実施例を示
す構成図、第7図は第6図の逆量子化特性決定回路28の
回路図である。 1……ブロック分割回路、2……データ変換回路、3,25
……記憶回路、4……ブロック内平均輝度検出回路、5,
26……視覚特性補正回路、6……周辺ブロックとの輝度
差分検出回路、7,25……量子化特性決定回路、8……量
子化回路、9,10……符号化回路、11……多重化回路、12
……分離化回路、13,14……復号化回路、15,28……逆量
子化特性決定回路、16……逆量子化回路、17……データ
変換回路、18……ブロック結合回路、24,27……各ブロ
ック毎の周辺ブロックとの輝度差分検出回路。

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】符号化装置として、画像信号を画面毎に隣
    接する複数の画素からなるブロックに分割するブロック
    分割回路と、各ブロック毎に画素値を所定の方法でデー
    タ変換するデータ変換回路と、各ブロック毎にブロック
    内平均輝度を検出し、周辺ブロックとの輝度差分値に基
    づいて、周辺ブロックとの輝度差の大きいブロックは、
    粗い量子化を行ない、輝度差の小さいブロックは細かい
    量子化を行なうように、前記データ変換回路によるデー
    タ変換値に対する量子化特性を決定する量子化特性決定
    回路と、前記データ変換値を得られた量子化特性に基づ
    いて量子化して量子化値を得る量子化回路と、量子化値
    及び量子化特性を表すコードを符号化する符号化回路
    と、符号化された量子化値及び量子化特性を多重化する
    多重化回路を備えると共に、復号化装置として、符号化
    された量子化値及び量子化特性を表すコードを復号化す
    る復号化回路と、各ブロック毎の量子化特性を表すコー
    ドに従って逆量子化特性を決定する逆量子化特性決定回
    路と、各ブロック毎に逆量子化特性に基づいて量子化値
    を逆量子化する逆量子化回路と、その逆量子化値を逆デ
    ータ変換する逆データ変換回路と、各ブロックの逆デー
    タ変換値をブロック結合して画像信号を再生するブロッ
    ク結合回路を備えた画像信号の符号化復号化装置。
  2. 【請求項2】画像信号を画面毎に隣接する複数の画素か
    らなるブロックに分割するブロック分割回路と、各ブロ
    ック毎に画素値を所定の方法でデータ変換するデータ変
    換回路と、各ブロック毎にブロック内平均輝度を検出
    し、周辺ブロックとの輝度差分値に基づいて、周辺ブロ
    ックとの輝度差の大きいブロックは、粗い量子化を行な
    い、輝度差の小さいブロックは細かい量子化を行なうよ
    うに、前記データ変換回路によるデータ変換値に対する
    量子化特性を決定する量子化特性決定回路と、前記デー
    タ変換値を得られた量子化特性に基づいて量子化して量
    子化値を得る量子化回路と、量子化値及び量子化特性を
    表すコードを符号化する符号化回路と、符号化された量
    子化値及び量子化特性を多重化する多重化回路を備えた
    画像信号の符号化装置。
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WO2018143289A1 (ja) * 2017-02-02 2018-08-09 シャープ株式会社 画像符号化装置及び画像復号装置

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