JP2802066B2 - Image signal inter-frame compression device - Google Patents
Image signal inter-frame compression deviceInfo
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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、テレビ会議システム、テレビ電話、監視シ
ステム等に利用する画像信号のフレーム間圧縮装置に関
する。
従来の技術
従来、この種の画像信号のフレーム間圧縮装置は、第
２図に示すように、動き補償フレーム間予測を行い、予
測誤差を算出した後に複数の予測誤差の集合であるブロ
ックに対して直交変換を行い、その係数を符号化する。
第２図において、アナログ画像信号がライン401を介
して入力すると、A/D変換器402によりデジタル画像信号
に変換され、ライン403を介して減算器404に入力すると
ともに、ライン423を介して動きベクトル検出回路421に
入力する。
動きベクトル検出回路421は、A/D変換器402からのデ
ジタル画像信号と、フレームメモリ417からライン418を
介して読み出される前フレームの画素値とを用いて複数
の画素の集合である動きベクトルをブロック単位に検出
し、ライン420を介して予測回路419に出力するととも
に、回線424に出力する。
予測回路419は、動きベクトル検出回路420からの動き
ベクトルと、フレームメモリ417からライン418を介して
読み出した前フレームの画素値とを用いて動き補償フレ
ーム間予測を行い、この予測値をライン422を介して減
算器404と加算器414に出力する。
減算器404は、A/D変換器402からのデジタル画像信号
から予測回路419からの予測値を減算して予測誤差値を
算出し、ライン405を介して直交変換回路406に出力す
る。
直交変換回路406、この予測誤差値を複数の集合であ
るブロック単位に直交変換して係数を算出し、ライン40
7を介して係数符号化回路408に出力する。係数符号化回
路408は、この係数を符号化し、ライン409を介して係数
復号化回路410に出力するとともに、ライン416を介して
回線に送出する。
尚、この直交変換後の係数を算出する場合、予測誤差
信号の有する統計的性質に従い、多くのエネルギが集中
する周波数に対応する係数に対して所定の多くのビット
を割り当て、エネルギがあまり集中していない周波数に
対応する係数に対して所定の少ないビットを割り当て
る。
係数復号回路410は、係数符号化回路408からの係数を
局所復号化し、ライン411を介して直交逆変換回路412に
出力し、直交逆変換回路412は、復号化された係数を予
測誤差に再生し、ライン413を介して加算器414に出力す
る。
加算器414は、直交逆変換回路412により再生された予
測誤差と、予測回路419からの予測値を加算して画素値
を再生し、ライン415を介してフレームメモリ417に書き
込む。
フレームメモリ417に書き込まれた局所画素値は、次
のフレームの圧縮符号化に用いられる。
発明が解決しようとする問題点
しかしながら、上記従来の画像信号のフレーム間圧縮
装置では、予測誤差は通常、周波数の比較的低い成分に
エネルギが集中しているために、低周波領域に対応する
係数に多くのビット数を割り当て、高周波領域に対応す
る係数に少ないビット数を割り当てる。
したがって、動いている物体のエッジ部等の画像のよ
うに高周波成分を多く含む予測誤差信号に対しては、割
り当てられるビット数が少ないために、高周波領域にい
ちじるしい歪が生じてエッジ部がぼけた再生画像とな
り、画質が劣化するという問題点がある。
本発明は上記問題点に鑑み、画質を向上することがで
きる画像信号のフレーム間圧縮符号化装置を提供するこ
とを目的とする。
問題点を解決するための手段
本発明は、上記問題点を解決するために、直交変換し
た係数をその性質に応じてそれぞれ異なる符号に符号化
する複数の係数符号化手段を備え、前フレームの係数の
性質に応じてこの係数符号化手段を選択するように構成
したことを特徴とする。
作用
本発明は上記構成により、予測誤差の統計的性質が異
なる画像の部分をその性質に応じて符号化して伝送する
ために、画質を向上することができる。
実 施 例
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、本発明に係る画像信号のフレーム間圧縮装置の
一実施例を示すブロック図であり、この図において、第
２図の構成部材と同一の部材には同一の参照符号を付
す。
第１図において、402は、ライン401を介して入力した
アナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するA/D変
換器、421は、A/D変換器402からライン423を介して入力
したデジタル画像信号と、フレームメモリ417からライ
ン418を介して読み出される前フレームの画素値とを用
いて複数の画素の集合である動きベクトルをブロック単
位に検出し、ライン420を介して予測回路419に出力する
とともに、回線424に出力する動きベクトル検出回路で
ある。
419は、動きベクトル検出回路420からの動きベクトル
と、フレームメモリ417からライン418を介して読み出さ
れる前フレームの画素値とを用いて動き補償フレーム間
予測を行い、この予測値をライン422を介して減算器404
と加算器414に出力する予測回路である。
404は、A/D変換器402からのデジタル画像信号から予
測回路419からの予測値を減算して予測誤差値を算出
し、ライン405を介して直交変換回路406に出力する減算
器、406は、この予測誤差値を複数の集合であるブロッ
ク単位に直交変換して係数を算出し、算出した係数をラ
イン118を介して第１の切換回路101に出力する直交変換
回路である。
101は、後述する符号化復号化選択回路109の制御によ
り、直交変換回路406からの係数をライン1021〜102nを
介して符号化回路1031〜103nに選択的に出力する第１の
切換回路である。
1031〜103nはそれぞれ、直交変換回路406からの係数
をその性質に応じて異なる符号に符号化する符号化回路
であり、この符号化回路1031〜103nは、符号化した係数
をライン104を介して切換回路105に出力するとともに、
ライン416を介して回線に出力する。
第２の切換回路105は、第１の切換回路101と同様に、
符号化復号化選択回路109の制御により、符号化回路103
1〜103nからの符号化係数をライン1061〜106nを介して
復号化回路1071〜107nに選択的に出力する。
1071〜107nはそれぞれ、符号化回路1031〜103nからの
符号化係数を直交変換係数に復号化する復号化回路であ
り、復号化回路1071〜107nは、復号化係数をライン108
を介して直交逆変換回路412と符号化復号化選択回路109
に出力する。
109は、復号化回路1071〜107nからの復号化係数すな
わち前フレームの係数により次のフレームの画像の統計
的性質を予測し、第１、第２の切換回路101,105をそれ
ぞれ制御して符号化回路1031〜103nの１つ、復号化回路
1071〜107nの１つを選択する符号化選択回路である。
412は、復号化回路1071〜107nにより復号化された係
数を予測誤差に再生し、ライン413を介して加算器414に
出力する直交逆変換回路、414は、直交逆変換回路412に
より再生された予測誤差と、予測回路419からの予測値
を加算して画素値を再生し、ライン415を介してフレー
ムメモリ417に書き込む加算器である。
次に、上記構成に係る実施例の動作を説明する。
先ず、符号化復号化選択回路109は、復号化回路1071
〜107nからの復号化係数すなわち前フレームの係数によ
り次のフレームの画像の統計的性質を予測し、第１、第
２の切換回路101,105をそれぞれ制御して符号化回路103
1〜103n、復号化回路1071〜107nの１つを選択する。
この状態で次のフレームの画像信号がライン401に入
力すると、第２図に示す従来例と同様に、減算器404
は、A/D変換器402からのデジタル画像信号から予測回路
419からの予測値を減算して予測誤差値を算出し、ライ
ン405を介して直交変換回路406に出力する。
直交変換回路406は、減算器404からの予測誤差値を複
数の集合であるブロック単位に、例えば16画素（＝４×
４）、64画素（８×８）のブロックの大きさで直交変換
し、係数を算出する。
尚、このときのブロックの大きさは、前述した動きベ
クトル検出の際のブロックの大きさと同一としたり、ま
たそのブロックを幾つかに分割した大きさとすることが
できる。
符号化復号化選択回路109により選択された符号化回
路1031〜103nの１つは、直交変換回路406からの係数を
符号化し、回線と切換回路105に出力する。
符号化復号化選択回路109により選択された復号化回
路1071〜107nの１つは、当該符号化回路103からの符号
を復号化して直交変換係数に再生し、直交逆変換回路41
2と符号化復号化選択回路109に出力する。
符号化復号化選択回路109は、この係数により次のフ
レームの符号化、復号化のために第１、第２の切換回路
101,105をそれぞれ制御し、また、直交逆変換回路412
は、復号化された係数を予測誤差に再生し、加算器414
は、直交逆変換回路412により再生された予測誤差と、
予測回路419からの予測値を加算して画素値を再生し、
フレームメモリ417に書き込む。
したがって、上記実施例によれば、前フレームの復号
化係数により次のフレームの画像の統計的性質を予測し
て係数を符号化するために、動いている物体のエッジ部
などの画像のように、予測誤差信号が高周波成分を多く
含む係数に対し画質を劣化することなく符号化すること
ができる。
発明の効果
本発明は、上記実施例から明らかなように、選択信号
により複数の符号化回路の一つを選択して符号化信号を
外部に出力させるという画像信号のフレーム間圧縮装置
において、この符号化信号を一旦、複数の復号化回路に
よって復号化に変換した後に、選択回路によって次のフ
レームの画像の性質を予測し、第１、第２の切換回路へ
選択信号を出力するという構成にしたので、従来の符号
化信号から選択信号を出力するものでは周波数成分の比
較分析が困難であったものに比べ、復号化信号により周
波数成分の比較分析が容易な状態で符号化回路と復号化
回路とを選択できることとなり、動いている物体のエッ
ジ部などの画像のように、予測誤差信号が高周波成分を
多く含む信号に対し、画像を劣化することなく符号化す
ることができるという効果を有する。Description: BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an image signal inter-frame compression apparatus used for a video conference system, a video phone, a monitoring system, and the like. 2. Description of the Related Art Conventionally, as shown in FIG. 2, this type of inter-frame compression apparatus for image signals performs motion-compensated inter-frame prediction, calculates a prediction error, and then calculates a prediction error. To perform orthogonal transformation and encode the coefficients. In FIG. 2, when an analog image signal is input via a line 401, the analog image signal is converted into a digital image signal by an A / D converter 402, and is input to a subtractor 404 via a line 403. Input to the vector detection circuit 421. The motion vector detection circuit 421 uses the digital image signal from the A / D converter 402 and the pixel value of the previous frame read from the frame memory 417 via the line 418 to calculate a motion vector that is a set of a plurality of pixels. Detected in block units, output to the prediction circuit 419 via the line 420 and output to the line 424. The prediction circuit 419 performs motion-compensated inter-frame prediction using the motion vector from the motion vector detection circuit 420 and the pixel value of the previous frame read from the frame memory 417 via the line 418. To the subtractor 404 and the adder 414 via. The subtractor 404 subtracts the prediction value from the prediction circuit 419 from the digital image signal from the A / D converter 402 to calculate a prediction error value, and outputs the prediction error value to the orthogonal transformation circuit 406 via the line 405. An orthogonal transformation circuit 406 orthogonally transforms the prediction error value into a plurality of sets of blocks to calculate coefficients, and a line 40
The signal is output to the coefficient encoding circuit 408 via. The coefficient encoding circuit 408 encodes the coefficient, outputs the coefficient to the coefficient decoding circuit 410 via the line 409, and sends the coefficient to the line via the line 416. When calculating the coefficient after the orthogonal transformation, a predetermined number of bits are allocated to a coefficient corresponding to a frequency where a lot of energy is concentrated according to the statistical property of the prediction error signal, and the energy is not concentrated much. A predetermined small number of bits are allocated to the coefficients corresponding to the frequencies that are not used. The coefficient decoding circuit 410 locally decodes the coefficient from the coefficient encoding circuit 408 and outputs the decoded coefficient to the orthogonal inverse transform circuit 412 via a line 411. The orthogonal inverse transform circuit 412 reproduces the decoded coefficient into a prediction error. Then, the data is output to the adder 414 via the line 413. The adder 414 adds the prediction error reproduced by the orthogonal inverse transformation circuit 412 and the prediction value from the prediction circuit 419 to reproduce a pixel value, and writes the pixel value to the frame memory 417 via the line 415. The local pixel value written in the frame memory 417 is used for compression encoding of the next frame. Problems to be Solved by the Invention However, in the above-mentioned conventional interframe compression apparatus for image signals, since the prediction error is usually concentrated in a relatively low frequency component, the coefficient corresponding to the low frequency region is low. Are assigned a larger number of bits, and a smaller number of bits are assigned to the coefficient corresponding to the high frequency region. Therefore, for a prediction error signal including many high-frequency components such as an image of an edge of a moving object or the like, the number of allocated bits is small, so that significant distortion occurs in the high-frequency region and the edge is blurred. There is a problem that the image becomes a reproduced image and the image quality is deteriorated. The present invention has been made in view of the above problems, and has as its object to provide an inter-frame compression encoding apparatus for an image signal that can improve image quality. Means for Solving the Problems The present invention, in order to solve the above problems, comprises a plurality of coefficient encoding means for encoding orthogonally transformed coefficients into different codes according to their properties, and comprises: The coefficient encoding means is selected in accordance with the properties of the coefficient. Effect of the Invention With the above configuration, the present invention can improve the image quality because the image portions having different statistical properties of the prediction error are encoded and transmitted according to the properties. Embodiments Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an apparatus for compressing an image signal between frames according to the present invention. In this figure, the same members as those in FIG. 2 are denoted by the same reference numerals. In FIG. 1, reference numeral 402 denotes an A / D converter that converts an analog image signal input via a line 401 into a digital image signal, and 421 denotes a digital image input from the A / D converter 402 via a line 423. Using the signal and the pixel value of the previous frame read out from the frame memory 417 via the line 418, a motion vector, which is a set of a plurality of pixels, is detected in block units and output to the prediction circuit 419 via the line 420. And a motion vector detecting circuit for outputting to the line 424. 419 performs motion-compensated inter-frame prediction using the motion vector from the motion vector detection circuit 420 and the pixel value of the previous frame read from the frame memory 417 via the line 418. Subtractor 404
And a prediction circuit that outputs the result to the adder 414. A subtractor 404 calculates a prediction error value by subtracting the prediction value from the prediction circuit 419 from the digital image signal from the A / D converter 402, and outputs the prediction error value to the orthogonal transformation circuit 406 via the line 405. An orthogonal transformation circuit for orthogonally transforming the prediction error value into a plurality of sets of blocks to calculate coefficients, and outputting the calculated coefficients to the first switching circuit 101 via a line 118. A first switching circuit 101 selectively outputs the coefficients from the orthogonal transform circuit 406 to the encoding circuits 103 1 to 103 n via lines 102 1 to 102 n under the control of an encoding / decoding selection circuit 109 described later. It is. 103 1 to 103 n are coding circuits for coding the coefficients from the orthogonal transform circuit 406 into different codes according to their properties, and the coding circuits 103 1 to 103 n convert the coded coefficients into a line 104. Output to the switching circuit 105 via
Output to the line via line 416. The second switching circuit 105, like the first switching circuit 101,
The encoding circuit 103 is controlled by the encoding / decoding selection circuit 109.
Selectively outputs one decoded via line 106 1 ～106N the coding coefficients from ~103n circuit 107 1 ~107n. 107 1 ~107n are each a decoding circuit for decoding the orthogonal transform coefficient coding coefficients from the coding circuit 103 1 ~103n, decoding circuits 107 1 ~107n the decoded coefficient line 108
Orthogonal transform circuit 412 and encoding / decoding selecting circuit 109 via
Output to 109 predicts the statistical properties of the image of the next frame based on the decoding coefficients from the decoding circuits 107 1 to 107 n, that is, the coefficients of the previous frame, and controls the first and second switching circuits 101 and 105 to perform coding. One of the circuits 103 1 to 103n, a decoding circuit
An encoding selection circuit for selecting one of 1071 to 107n. 412 is a quadrature inverse transform circuit that reproduces the coefficients decoded by the decoding circuits 107 1 to 107 n into prediction errors and outputs the prediction error to an adder 414 via a line 413. The adder reproduces a pixel value by adding the prediction error obtained from the prediction circuit 419 to the prediction value from the prediction circuit 419, and writes the pixel value into the frame memory 417 via the line 415. Next, the operation of the embodiment according to the above configuration will be described. First, the encoding / decoding selection circuit 109 includes a decoding circuit 107 1
N107n to predict the statistical properties of the image of the next frame based on the coefficients of the previous frame, and control the first and second switching circuits 101 and 105, respectively, to encode the coding circuit 103.
1 ～103N, selects one of the decoding circuits 107 1 ~107n. In this state, when the image signal of the next frame is input to the line 401, the subtractor 404 is input as in the conventional example shown in FIG.
Is a prediction circuit based on the digital image signal from the A / D converter 402.
The prediction error value is calculated by subtracting the prediction value from 419 and output to the orthogonal transformation circuit 406 via the line 405. The orthogonal transformation circuit 406 converts the prediction error value from the subtractor 404 into, for example, 16 pixels (= 4 ×
4) The orthogonal transform is performed using a block size of 64 pixels (8 × 8) to calculate coefficients. The size of the block at this time can be the same as the size of the block at the time of the motion vector detection described above, or can be a size obtained by dividing the block into several parts. One of the encoding circuits 103 1 to 103 n selected by the encoding / decoding selection circuit 109 encodes the coefficient from the orthogonal transformation circuit 406 and outputs it to the line and the switching circuit 105. One of the decoding circuits 107 1 to 107 n selected by the coding / decoding selecting circuit 109 decodes the code from the coding circuit 103 and reproduces the code as an orthogonal transform coefficient.
2 and output to the encoding / decoding selection circuit 109. The encoding / decoding selection circuit 109 uses the coefficients to perform first and second switching circuits for encoding and decoding the next frame.
101 and 105, respectively.
Reproduces the decoded coefficients into a prediction error,
Is the prediction error reproduced by the orthogonal inverse transform circuit 412,
The pixel value is reproduced by adding the prediction value from the prediction circuit 419,
Write to the frame memory 417. Therefore, according to the above embodiment, in order to predict the statistical properties of the image of the next frame based on the decoding coefficient of the previous frame and to encode the coefficient, like the image of the edge of a moving object, etc. In addition, it is possible to encode a coefficient whose prediction error signal contains many high frequency components without deteriorating image quality. As is clear from the above embodiment, the present invention provides an inter-frame compression apparatus for an image signal in which one of a plurality of encoding circuits is selected by a selection signal and an encoded signal is output to the outside. After a coded signal is once converted into a decoded signal by a plurality of decoding circuits, the selecting circuit predicts the properties of the image of the next frame and outputs the selected signal to the first and second switching circuits. As compared with the conventional method that outputs a selection signal from an encoded signal, it is difficult to perform comparative analysis of frequency components with a decoding circuit. Circuit can be selected, and it is possible to encode a signal whose prediction error signal contains many high-frequency components without degrading the image, such as an image of an edge portion of a moving object. It has the effect of being able to.
【図面の簡単な説明】
第１図は、本発明に係る画像信号のフレーム間圧縮装置
の一実施例を示すブロック図、第２図は、従来例の画像
信号のフレーム間圧縮装置を示すブロック図である。
406……直交変換回路、101……第１の切換回路、105…
…第２の切換回路、1031〜103n……符号化回路、1071〜
107n……復号化回路、109……符号化復号化選択回路、4
17……フレームメモリ、419……予測回路、421……動き
ベクトル検出回路。BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an image signal inter-frame compression apparatus according to the present invention, and FIG. 2 is a block diagram showing a conventional image signal inter-frame compression apparatus. FIG. 406: orthogonal transformation circuit, 101: first switching circuit, 105:
... Second switching circuit, 103 1 to 103 n... Encoding circuit, 107 1 to
107n: decoding circuit, 109: encoding / decoding selection circuit, 4
17 ... frame memory, 419 ... prediction circuit, 421 ... motion vector detection circuit.
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−166681（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−222783（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−2721（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥ ＴＲＡＮＳＡＣＴＩＯＮＳ ＯＮ ＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳ ＶＯＬ．ＣＯＭ−29［12］（1981) Ｐ．1799〜1808（Ｆｉｇ．９)Continuation of front page (56) References JP-A-62-166681 (JP, A) JP-A-62-222783 (JP, A) JP-A-62-2721 (JP, A) IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS VOL. COM-29 [12] (1981) P. 1799-1808 (Fig. 9)
Claims (1)
ームの画素値とを用いて動きベクトルを出力する動きベ
クトル検出回路と、 この動きベクトルと上記前フレームの画素値とを用いて
動き補償フレーム間予測を行い、予測信号を出力する予
測回路と、 前記デジタル化された画像信号から上記予測信号を減算
して予測誤差値信号を出力する減算器と、 この減算器の出力信号を複数のブロック単位に直交変換
する直交変換回路と、 この直交変換回路の出力信号の性質に応じて符号化する
複数の符号化回路と、 選択信号によりこれら複数の符号化回路の一つを選択し
て符号化信号を出力させる第１の切換回路と、 この第１の切換回路により選択された符号化信号を、そ
の性質に応じて異なる復号化信号に復号化する複数の復
号化回路と、 上記選択信号により、これら複数の復号化回路の一つを
選択して復号化信号を出力させる第２の切換回路と、 この復号化回路の復号化信号から次のフレームの画像の
性質を予測し、上記第１、第２の切換回路へ上記選択信
号を出力する選択回路と、 上記第２の切換回路によって選択された復号化信号を直
交逆変換して予測誤差値信号を出力する直交逆変換回路
と、 この予測誤差値信号と上記予測信号とを加算して画素値
を再生する加算器と、 この加算器の出力信号を記憶し、上記前フレームの画素
値として出力するフレームメモリとを備えた画像信号の
フレーム間圧縮装置。(57) [Claims] A motion vector detection circuit that outputs a motion vector using the digitized image signal and the pixel value of the previous frame of the image signal; and a motion compensation inter-frame prediction using the motion vector and the pixel value of the previous frame. A prediction circuit that outputs a prediction signal, a subtractor that subtracts the prediction signal from the digitized image signal and outputs a prediction error value signal, and outputs the output signal of the subtracter in a plurality of block units. An orthogonal transformation circuit for performing orthogonal transformation, a plurality of encoding circuits for encoding according to the properties of the output signal of the orthogonal transformation circuit, and selecting one of the plurality of encoding circuits by a selection signal to convert the encoded signal A first switching circuit for outputting, a plurality of decoding circuits for decoding the coded signal selected by the first switching circuit into different decoded signals according to their properties; A second switching circuit for selecting one of the plurality of decoding circuits according to the selection signal and outputting the decoded signal; and predicting the properties of the image of the next frame from the decoded signal of the decoding circuit. A selection circuit that outputs the selection signal to the first and second switching circuits; and an orthogonal inverse transformation circuit that orthogonally inversely transforms the decoded signal selected by the second switching circuit and outputs a prediction error value signal. An adder for reproducing the pixel value by adding the prediction error value signal and the prediction signal; and a frame memory for storing an output signal of the adder and outputting the output signal as a pixel value of the previous frame. An inter-frame compression device for image signals.
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| JP21818787A JP2802066B2 (en) | 1987-09-01 | 1987-09-01 | Image signal inter-frame compression device |
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| JPS6462093A JPS6462093A (en) | 1989-03-08 |
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1987
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Non-Patent Citations (1)
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Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6462093A (en) | 1989-03-08 |
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