JP2835187B2

JP2835187B2 - 符号化／復号化器および符号化／復号化方法

Info

Publication number: JP2835187B2
Application number: JP3000278A
Authority: JP
Inventors: 孝井田; 健志駄竹
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1991-01-07
Filing date: 1991-01-07
Publication date: 1998-12-14
Anticipated expiration: 2013-12-14
Also published as: JPH04230584A; US5274466A; US5331436A

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、反復変換符号化方式に
係る符号化／復号化器および符号化／復号化方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】近年、通信システムやさまざまなの情報
処理システムにおいて、画像データを扱う必要性が増大
し、画像信号をできるかぎり高能率，高効率で伝送した
り蓄積するための技術が重要になっている。画像信号に
は、統計的に冗長成分などが含まれており、これらを除
去することにより、画像信号を表現するためのデータ量
を圧縮することが可能になる。

【０００３】画像の冗長度の削減のためにさまざまな符
号化方式が提案されているが、基本的でしかも実用的観
点からも重要なものとしては変換符号化方式を挙げるこ
とができる。ところで、最近、反復変換方式というもの
が、ＩＴＴ(Iterated Transformation Theory ）-based
coding という名で学会で報告されている。(ArnaudE.J
acquin “A NOVEL FRACTAL BLOCK-CODING TECHNIQUE FO
R DIGITAL IMAGE”,ICASSP'90 M8.2 1990 IEEE ）。

【０００４】この符号化方式の特徴は、原画をいくつか
の領域に分割し、それぞれの領域の原画に最も相似な画
像を、それと異なる領域の原画を複数回変換することで
得られる変換画の中から探し、その結果を符号語とする
ことで画像の圧縮をしていることにある。これは画像の
自己相似性、即ち、画像をいくつかの領域に分割して得
られるそれぞれの領域の画像は、それとは異なる領域に
相似な関係になるような画像が存在することを基礎にし
ている。ここで２つの画像Ａ，Ｂが相似であるとは、画
像平面（ｘ，ｙ）とこれに垂直な画素値軸からなる３次
元空間において、２つの画像Ａ，Ｂの画像曲面を一致さ
せる変換が存在することを意味する。つまり、画像Ａの
画像曲面は適当な変換により画像Ｂの画像曲面に一致す
ることをいう。

【０００５】ここで、近似に用いられた原画の領域を変
域、この変域の原画を変域画（上の例では画像Ａ）と呼
び、近似された原画の領域を値域、この値域の原画を値
域画（上の例では画像Ｂ）と呼ぶと、この符号化方式に
おける符号化情報は、変換方法，変域及び値域の情報か
らなる。また、この方式では分割された部分領域すべて
に対して変換方法を指定するので、１画面分の符号語
は、結局、画面の分割方法，変換方法，変域及び値域の
情報の総和となる。ただし、画面の分割の仕方を予め決
めると共にそれぞれの分割領域に順番を付け、その順番
で符号化情報を並べることで値域の情報を省略すること
もできる。

【０００６】なお、上記報告では、原画を８×８画素の
ブロックに分割し、値域は８×８画素，４×４画素、変
域は一辺が値域の画素の２倍の正方形、即ち、１６×１
６画素，８×８画素を採用している。また、変換方法と
しては変域の画素数を値域のそれに合わせる変換，画素
値を定数倍する変換，画素値に定数を加える変換，画素
値を定数化する変換，変域の画素を９０度の単位で回転
させる配置変換（図４４），変域の画素を線対称に入れ
替える変換（図４５），及びこれら変換の組み合わせか
らなる変換が用いられている。また、符号語としては値
域画とこの値域画に上記の変換を施して得られた変換画
との誤差を最も小さくする変換方法との組からなる情報
を用いている。

【０００７】一方、復号化のときは、最初、原画と同様
に分割された初期画面を用意する。初期画面の画像とし
ては例えば一面が真黒なものを用いる。次いで画面のそ
れぞれの領域に符号語に対応した変換を施し画素値の変
更を行う。この操作により生成された画面を第１反復画
面と呼ぶことにする。このとき、それぞれの領域を逐次
的に変換するのではなく、全ての領域を一度に変換す
る。

【０００８】次に第１の反復画面のそれぞれの領域を先
と同様に一度に変換して第２反復画面を生成する。以
下、同様に変換を繰り返していくと、初期画面は次第に
符号化した原画に近づいていく。そして原画にある程度
近づいたところで変換による画素値の変更がほとんど無
くなり、反復画面はそれ以上原画に近づかなくなる。こ
のときの反復画面を復号画とする。このような反復変換
操作で得られる復号画は、１つの変換に対して一義的に
決まる。なお、上記報告では、復号画として第８反復画
面を用いている。また、本符号化方式の名、反復変換符
号化という意味は復号化の際に上述したような変換の反
復操作があることに由来する。

【０００９】このような符号化方式は、他の符号化方
式、例えば予測符号化方式，変換符号化やベクトル量子
化符号方式に比べて原画のテクスチャアが復号画に忠実
に伝わるという利点があるが、この符号化方式の実用化
するための符号化器，復号化器が実現されておらず、そ
れらの実現が要望されている。また、値域はその形状と
して正方形に限定され、しかも変域の形状も一辺が値域
の２倍の正方形に限定されているため、値域画を近似す
るための変域画の候補が少なくなり、符号量が多い割り
には、復号画が必ずしも原画に十分近づかないため、符
号化効率が低下するという問題があった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述の如く反復変換符
号化方式は、他の符号化方式により原画のテクスチャア
が復号画に忠実に伝わるなどの優れた点があるが、値域
及び変域の形状が限定されているので値域画を近似する
ための変域画の候補が少なくなり、これが原因して符号
量が多い割りには、復号画が必ずしも原画に十分近づか
ないため、符号化効率が低下するという問題があった。
本発明は、上記事情を考慮してなされたもので、その目
的とするところは、符号化効率の高い反復変換符号化方
式に基づく符号化／復号化器および符号化／復号化方法
を提供することにある。

【００１１】上記の目的を達成するために、本発明の符
号化器は、符号化対象画像を記憶し、符号化対象ブロッ
クとなる値域を指定する値域指定信号に従って値域画信
号を出力し、変換されるべき変域を指定する変域指定信
号に従って変域画信号を出力する記憶手段と、前記変域
画信号に変換法指定信号に従った変換方法で変換を施
し、変換画信号を出力する変換手段と、前記値域画信号
に対する前記変換画信号の誤差を判定する判定手段と、
前記判定手段により判定された誤差がより小さくなる変
域の位置および変換法の情報を符号として出力する符号
出力手段とを備え、前記判定手段に入力される変換画信
号の平均値と値域画信号の平均値を一致させ、かつ前記
符号出力手段が出力する前記変換法の情報に少なくとも
前記値域画信号の平均値の情報を含ませることを特徴と
する。

【００１２】本発明の復号化器は、少なくとも変域の位
置および変換法の情報を含む符号から画像を復号化する
復号化器において、前記符号が記録されるとともに制御
信号により変域指定信号および変換法指定信号を出力す
る記録手段と、変換画信号を記憶し、前記変域指定信号
により指定された変域の変域画信号を出力する記憶手段
と、前記変換法指定信号により前記変域画信号に変換を
施し、前記変換画信号を出力する変換手段と、前記記憶
手段に記憶されている前記変域に対応する値域のデータ
を前記変換画信号で置き換える手段と、前記記憶手段に
記憶されている画像が所定の条件を満たしたとき該画像
を復号画像として出力する手段とを備えることを特徴と
する。

【００１３】

【作用】本発明の符号化器によれば、値域指定信号によ
り複数の領域に分割された符号化対象画像の値域画を値
域画信号として得ることができ、また変域指定信号に従
って変換画を変換画信号として得ることができる。この
とき値域指定信号，変域指定信号により値域画の形状，
変域画の形状を任意に選択でき、このため変域画及び変
換方法の選択範囲が広くなる。その結果、値域画と自己
相似性の高い変域画と変換効率の高い変換法との組を選
択できるので、符号化効率の高い符号化器を得ることが
できる。

【００１４】また、本発明の復号化器によれば、記録手
段に記録された符号から変域及びその変換法をそれぞれ
変域指定信号，変換法指定信号として読み出すことがで
きる。そして変域指定信号により変域画に相当した変域
信号を記憶手段から読み出すことができる。変換手段は
変換法指定信号に従い変域信号を変換して変換画信号を
出力する。記憶手段はこの変換の前に記憶された変換画
信号をその変換画信号に置き換える。そして変換画信号
が所定の条件を満たすまで上述した動作が繰り返され、
復号化出力が得られる。

【００１５】

【実施例】以下、図面を参照しながら本発明の実施例を
説明する。

【００１６】図１には本発明の第１の実施例に係る符号
化器の概略構成図が示されている。これは本発明を１枚
の静止画を反復変換符号化する符号化器に適用したもの
である。

【００１７】この符号化器は、大きく分けて原画を記録
する記録装置１と、変域画の変換を行う変換器３と、こ
の変域画の画素値とそれに対応する値域画の画素値との
誤差を評価する判定器５と、この判定器５の評価の結果
に基づいて変換器３，判定器５を制御する制御器７とか
らなる。

【００１８】記録装置１は図２に示すようにｍ×ｎ画素
のブロック画素で分割された原画をフレームメモリ上に
記録する。また、記録装置１は制御器７からの値域指定
を受けｍ×ｎ画素の値域画を判定器５に送ると共に制御
器７からの変域画指定により変域画を変換器３に送る。

【００１９】変換器３は制御器７からの変換指定に従い
変域画に変換を施して変換画を生成し、判定器５に送
る。ここで、変換は３種類の変換、即ち、画素数の変
換，画素値の変換，画素配置の変換からなる。変換指定
の内容によって変換は画素値の変換，画素配置の変換だ
けの場合もある。

【００２０】画素数の変換の例としては変域のＭ×Ｎ画
素をｍ×ｎ画素の縮小画にするものがある。具体的には
図３に示すように変域をＭ／ｍ×Ｎ／ｎ画素の小領域に
分割し、それぞれの小領域Ｄｉの平均値をｍ×ｎ画素の
縮小画の対応する画素値とする方法と、それぞれの小領
域Ｄｉの代表画素値（例えば小領域Ｄｉの特定の位置の
画素値、或いは中央値（メジアン）を与える画素値）を
ｍ×ｎ画素の縮小画の対応する画素値とする方法があ
る。

【００２１】画素値の変換の例としては図４に示すよう
に画素値をその平均値を中心にして１／２に縮小した
り、或いは図５に示すように画素値をその平均値を中心
にして反転したりする方法がある。これら２つの変換を
１つにまとめ一般化すると次の変換ｆで表すことができ
る。ｆ（ｇ）＝α・（ｇ−ｇ_a）＋ｇ_a ここでｇは画素値，αは定数，ｇ_aは画素値の平均値で
ある。この変換をブロック図で表すと図６のようにな
る。

【００２２】上述した図４で示した変換はα＝１／２，
図５で示した変換はα＝−１としたものに相当する。他
の画素値の変換の例としては値域画の画素値と変換画の
画素値とが一致するように変域の画像曲面を画素値方向
にシフトするものがある。画素配置の変換の例としては
従来と同様な９０度単位の回転（ｎ＝ｍのときは図４５
と同じ）や線対称な入れ替えがある。

【００２３】判定器５は値域画と変換画との誤差を評価
し、即ち値域画の画素値と変換画の画素値との差を求
め、それを判定結果として制御器７に送る。誤差の評価
基準としては値域画の画素値と変換画の画素値との差の
２乗和，或いは値域画の画素値と変換画の画素値の差の
絶対値などを用いることができる。

【００２４】制御器７は判定器５の誤差評価の判定結果
を蓄えると共に、記録装置１，変換器３にそれぞれ変域
指定，変換法の指定を行い、新たな変域画と変換画との
組を選定する。この後、制御器７は判定器５での誤差評
価の判定結果を蓄える。このようにして制御器７は逐次
的に変域画と変換画との組の指定を行い、全ての組につ
いてその誤差評価の判定結果を蓄え、これらの中から誤
差が一番小さいときの変域と変換法との組を符号語とし
て伝送する。

【００２５】この後、制御器７は記録装置１に値域指
定，変域指定を行い、変換器３に変換指定を行った後、
先の値域画のときと同様にして新たな値域に関して誤差
が一番小さいときの変域画と変換後との組を符号語とし
て伝送する。このようにして値域画を決められた順序で
逐次変換して伝送することで、１フレーム分の原画が符
号化される。

【００２６】この反復変換符号化器では、値域としてｍ
×ｎ画素，変域としてＭ×Ｎ画素の長方形を用いている
ため、値域画と変域画との組み合わせ数が従来より多く
なる。このため、値域画の近傍に存在するその値域画に
自己相似性の高い画像を変域画として採用することがで
きるようになる。したがって、この変域画を変換するこ
とで値域画に近い変域画を得ることができる。また、変
換方法の数も増えたのでより値域画に近い変域画を得る
ことが可能となる。

【００２７】図７には本発明の第２の本発明の第１の実
施例に係る符号化器のブロック図が示されている。な
お、図１の第１の実施例と対応する部分には図１と同一
符号を付し、詳細な説明は省略する。

【００２８】この実施例が第１の実施例の符号化器と異
なる点は、値域画の画素値の平均値を算出する平均値算
出器９ａと、この平均値算出器９ａの算出結果が一方の
入力端に導入され、変換器３と判定器７との間に設けら
れた加算器１１と、変換画の画素値の平均を算出する平
均値算出器９ｂと、加算器１１と変換器５との間に設け
られる共に一方の入力端に変換画、他方の入力端に平均
値算出器９ｂの算出結果が導入され、変換画から自分自
身の画素値の平均値を減算した結果を加算器１１の他方
の入力端に送る減算器１３を付加したことにある。

【００２９】このように構成された符号化器でも先に説
明した符号化器と同様な効果が得られるのは勿論のこ
と、変換画から自分自身の画素値の平均値を引き、これ
に値域画の画素値の平均値を加えた結果を値域画と比較
し、誤差が一番小さい変域と変換法を符号語としている
ので、この符号語で復号化された復号画と原画とは同じ
位置の値域で画素値の平均が一致するためＳＮ比が改善
される。また、この符号化器では変換器３の変換にかか
わらず平均値が一致するのでシフト変換に関する情報を
符号語に含ませる必要が無くなるので全体の符号量が少
なくなり、しかも、各領域の画素平均値は互いに相関が
高いので、予測符号化等により更なる圧縮が可能とな
り、符号化効率が向上する。

【００３０】図８には本発明の第３の本発明の実施例に
係る符号化器のブロック図が示されている。なお、図７
の第２の実施例と対応する部分には図７と同一符号を付
し、詳細な説明は省略する。

【００３１】この実施例が第２の実施例と異なる点は、
記録装置１と判定器５との間に設けられると共に一方の
入力端に記録装置１に記録された値域画、他方の入力端
に平均値算出器９ａの算出結果が導入され、値域画から
自分自身の画素値の平均値を減算した結果を判定器７に
送る減算器１３ａと、加算器１１の代わりに減算器１３
と判定器５との間に制御器７により制御される変換器３
ａとを付加したことにある。

【００３２】このように構成された符号化器では、値域
画及び変域画の画素値の平均値を共にゼロにしたことに
より、この符号化器で得られた符号語から復号化された
復号画と自分自身の画素値平均が減算された原画とは全
ての値域で画素値平均（＝０）が一致するので、第２の
実施例と同様な効果が得られる。

【００３３】図９には本発明の第４の実施例に係る符号
化器のブロック図が示されている。なお、図８の第３の
実施例と対応する部分には図８と同一符号を付し、詳細
な説明は省略する。

【００３４】この実施例が第３の実施例と異なる点は、
一方の入力端に減算器１３の減算結果、他方の入力端に
減算器１３ａの減算結果が導入されると共にこれらの減
算結果から変換画の画素値の標準偏差に対する値域画の
画素値の標準偏差の比を算出する偏差比算出器９ｃと、
減算器１３と変換器３ａとの間に設けられると共に一方
の入力端に減算器１３の減算結果、他方の入力端に偏差
比算出器９ｃの算出結果が導入され、それらの乗算結果
を変換器３ａに送る乗算器１５を付加したことにある。

【００３５】このように構成された符号化器でも値域画
及び変域画の画素値の平均値が一致するので第３の実施
例と同様な効果が得れるのは勿論のこと、この場合、値
域画及び変域画の画素値の標準偏差も一致するのでこの
符号化器で得られた符号語を用いることにより少ない反
復変換回数で復号画を原画に収束させることができるよ
うになる。

【００３６】図１０には本発明の第５の実施例に係る符
号化器のブロック図が示されている。なお、図９の第４
の実施例と対応する部分には図９と同一符号を付し、詳
細な説明は省略する。

【００３７】この符号化器は、制御器７と、この制御器
７により制御され所定のタイミングで記録装置１内のフ
レームメモリのアドレスを指定するアドレス信号Ｉ３，
Ｉ４を出力する値域用，変域用アドレス発生器１７，１
９と、制御器７により制御され値域用，変域用アドレス
発生器１７，１９の一方の出力信号を記録装置１内のフ
レームメモリのアドレス端子に送るセレクタ２１と、フ
レームメモリのデータＩ／Ｏ端子に繋がり制御器７に制
御されてフレームメモリの変域データに変換を施し、そ
の結果を出力端が制御器７に繋がった減算器１３ｂの一
方の入力端に送る変換器３ｂと、フレームメモリのデー
タＩ／Ｏ端子に繋がり、フレームメモリから値域データ
を読み込んで、そのデータを減算器１３ｂの他方の入力
端に送るメモリ装置２３とからなる。

【００３８】このように構成された符号化器では、最
初、制御器７が１番目の値域を指定するために値域用ア
ドレス発生器１７に値域指定信号Ｉ１を送ると共にセレ
クタ２１にセレクタ制御信号Ｉ２を送って値域用アドレ
ス発生器１７のアドレス信号Ｉ３のほうを有効にする。
値域指定信号Ｉ１には予め決めておいた値域内の特定の
位置の画素の座標（値域代表座標（Ｒｘ，Ｒｙ））、例
えば、図１１に示すように原画の左上の角（Ｒｘ１，Ｒ
ｙ１）、中心（Ｒｘ２，Ｒｙ２）、上部の中心（Ｒｘ
３，Ｒｙ３）又は左上から１画素外へ出た位置（Ｒｙ
４，Ｒｙ４）などを指定する情報が含まれている。な
お、値域の大きさは予め一定に決めておく。これによ
り、アドレス信号Ｉ３によりフレームメモリに値域アド
レスが指定されてフレームメモリのデータＩ／Ｏ端子か
らメモリ装置２３に値域データが送られる。メモリ装置
２３は値域データを書き込むと共にそのデータを減算器
の一方の入力端に送る。

【００３９】次に制御器７は変域用アドレス信号発生器
１９のアドレス信号Ｉ４が有効になるべくセレクタ２１
に制御信号Ｉ２を送る。次いで制御器７は変域用アドレ
ス発生器１９，変換器３ｂにそれぞれ変域を指定する変
域指定信号Ｉ５，変換法を指定する変換法指定信号Ｉ６
を送って変域及び変換法を逐次的に設定していく。変域
指定信号Ｉ５は、図１２に示すようにベクトルＡ（Ａ
ｘ，Ａｙ），ベクトルＢ（Ｂｘ，Ｂｙ）の情報が含まれ
ている。ベクトルＡ（Ａｘ，Ａｙ）は値域代表座標に対
する変域代表座標（値域代表座標に相当する座標）の位
置ベクトルを示し、ベクトルＢ（Ｂｘ，Ｂｙ）は変域代
表座標に対する変域内で変域代表座標に最も対角な画素
の位置ベクトルを示す。図１３はこのような変域指定信
号Ｉ５を出力することができる変域用アドレス発生器１
９の構成例である。変域用アドレス発生器１９では加算
器１１ａにより値域代表座標（Ｒｘ，Ｒｙ）と位置ベク
トルＡ（Ａｘ，Ａｙ）とを加算して生成された変域代表
座標（Ｖｘ，Ｖｙ）に、カウンタ２５を介してｘ方向
（図１２の変域の横方向）に画素Ｂｘ個，ｙ方向（図１
２の変域の縦方向）に画素Ｂｙ個毎にシフトされた位置
ベクトルＢ（Ｂｘ，Ｂｙ）を加算器１１ｂに加算するこ
とで変域指定信号Ｉ５を得ている。この場合、最終的に
値域代表座標（Ｒｘ，Ｒｙ）と位置ベクトルＡ（Ａｘ，
Ａｙ）とカウンタ２５の出力とが加算されれば良いので
図１４に示すように変域用アドレス発生器１９を構成す
ることもできる。

【００４０】次にアドレス信号Ｉ４によりフレームメモ
リに変域アドレスが指定されデータＩ／Ｏ端子から変換
器３ｂに変域データが送られる。変換器３ｂは変域デー
タに変換を施し変換データを生成し、この変換データを
減算器１３ｂの他方の入力端に送る。減算器１３ｂは変
換データと値域データとの違いに対応した誤差信号Ｉｅ
を制御器７に送る。制御器７は設定した変域と変換法と
の組み合わせのうちで、誤差信号Ｉｅが最も小さくなる
組み合わせを選択し、図１５に示す形式の符号２７を出
力する。この後、２番目以降の値域が第１の値域の場合
と同様に順次符号化されて原画の符号化が終了する。

【００４１】この符号化器では、自己相似性は同じ画質
の領域内で強まることに着目し、変域代表座標を値域代
表座標に対する位置ベクトルで表すことで変域情報を少
なくしている。即ち、図１６に示すように値域はその近
傍（図中破線で囲まれた領域）に変域の候補をもつので
変域のＸ横方向の情報は幅Ｗの相当するビット数で済
む。したがって、他の情報を削らない符号量を減らすこ
とができるので画質の低下を防止することがきる。とこ
ろが、例えば、図１７に示すように、変域代表座標とし
て変域の一角に位置する画素の絶対座標（Ｘｉ，Ｙｉ）
と、これと対角な位置の画素の絶対座標（Ｘｆ，Ｙｆ）
を用いる場合、Ｘｉの取り得る値の範囲つまりダイナミ
ックレンジは画面の横いっぱいに広がるため、これを表
現するには多くのビット数、例えば横幅が２５６画素な
ら８ビットが必要になる。更にこれ同量のビット数がＹ
ｉ，Ｘｆ，Ｙｆを表すために必要となる。また、本符号
化器ではベクトルＡ，Ｂの分布の偏りを利用して更にデ
ータを圧縮することができる。

【００４２】また、誤差信号Ｉｅが最小になる変域と変
換法との組を選ぶ代わりに、図１８に示すように変域代
表座標（Ｖｘ，Ｖｙ）を値域の近くから、つまり位置ベ
クトルＡのノルムを小さい値から徐々に大きくし、それ
ぞれのノルムでの誤差信号Ｉｅの値を予め設定された範
囲の値と比較して誤差信号Ｉｅの値がその範囲に納まっ
たらその時の変域と変換法とを符号に採用する方法もあ
る。この方法だと位置ベクトルは更に小さい方に偏ると
いう利点がある。同様に位置ベクトルＢも図１９に示す
ようにそのノルムを徐々に大きくして誤差信号Ｉｅを順
次求めれば偏りを小さくすることができる。次に本発明
の符号化器に係る変換器を説明する。

【００４３】この変換器は図２０に示すように画素数変
換回路４ａと画素値変換回路４ｂと画素配置変換回路４
ｃとからなる。画素値変換回路４ｂと画素配置変換回路
４ｃには制御器からの変換法パラメータＩ１０によって
それらの変換法が指示される。この実施例では、値域の
画素数を予め設定しているので画素数変換回路４ａにそ
の変換法を指示する必要はない。

【００４４】画素データＩ９はこれら変換回路４ａ，４
ｂを経て画素データＩ９ａとなる。画素データＩ９ａは
画素値変換回路４ｂを経ているので、その数は該当値域
ブロックの画素数に等しい。画素データＩ９ａは図２１
に示すようにブロックの左上の画素から数字の順で画素
配置変換回路４ｃに入力される。画素配置変換回路４ｃ
は図２２に示すようにブロックメモリ４ｃ₁とメモリ４
ｃ₂とからなり、画素データＩ９ａはブロック単位でブ
ロックメモリ４ｃ₁に書き込まれる。画素データＩ９ａ
が書き込まれるアドレスはメモリ４ｃ₂により指定され
る。具体的にはメモリ４ｃ₂は変換法パラメータＩ１０
のモード信号により図２３〜図３０に示す異なったパタ
ーンの順序でアドレスを指定する。各図には左からに順
にメモリ４ｃ₂から出力されているアドレスの順番，入
れ替えパターン，モード信号の番号が示されている。例
えばモード信号＝１に対応するパターンは画素を上下方
向に線対称に入れ替えるもので、これを実現するために
ブロックの左下に相当するものから順にアドレスをブロ
ックメモリ４ｃ₁に指定する。また、画素配置の変換を
行なわない場合は、図３０に示すようにモード信号＝０
をメモリ４ｃ₂に送って入力される画素データＩ９ａと
同じ順でアドレスを設定する。なお、図２４〜図２９は
それぞれ左右方向入れ替え、９０度左回転、１８０度回
転、斜め方向入れ替え、左端１列を右端へ移動、左上３
×３画素のみ９０度左回転の入れ替えパターンを示して
いる。このように画素配置変換の結果がブロックメモリ
４ｃ₁に保持されるので、出力時にメモリモード信号＝
０を送ることで左上の画素から順に読み出され、変換画
素データＩ１１が得られる。逆に入力時にモード信号＝
０を送って変換前の配置変換でブロックメモリ４ｃ₁に
データを保持し、出力時に該当変換法のモード信号を送
っても同じ変換画素データＩ１１が得られる。

【００４５】このように本実施例ではブロックメモリ４
ｃ₁に、予め複数種類の変換法のパターンを保持するメ
モリ４ｃ₂の出力を接続し、それら変換法をモード信号
により指定すること画素配置変換を行っているので小型
で汎用性の高い画素配置変換回路を有する変換器を得る
ことができる。図３１は本発明の第７の実施例に係る復
号化器のブロック図である。

【００４６】これは光ディスクや磁気テープ、フロッピ
ディスクなどの記録蓄積媒体２９に蓄えられている１画
面以上の反復変換符号化した符号語を復号する装置であ
る。まず、制御器７からの指示により記録蓄積媒体２９
から１画面分の変換情報を読み出し用の記憶素子３１に
書き込む。このとき、反復変換符号化された符号語が更
に他の符号化、例えば可変長符号化されていれば、その
符号化されたものを記録素子３１に書き込む。なお、記
録素子３の容量に余裕があれば、一度に２画面以上の符
号語を書き込んでも良い。また、符号語は一般に変換
法，変域，値域の情報を含むが、本実施例の符号語は上
述した符号化器で生成されたもの用いるので値域の情報
を含んでいない。即ち、変換法，変域の情報は図３２に
示すように画面の１行目の左上の値域から同行の右の値
域へ、そして次行目のものへというように決まった順序
に並べられているからである。

【００４７】次に制御器７は記憶素子３１に１番目の値
域に関する変域，変換法の情報をそれぞれ変域用アドレ
ス発生器１９ａ，変換器３ｃに送るように指示する。変
域用アドレス発生器１９ａは制御器７により指示される
タイミングで変域アドレスの情報を３状態バッファ３
３，３５に送る。３状態バッファ３３，３５はそれぞれ
フレームメモリ３７，３９のアドレスバスに繋がってい
る。

【００４８】次に制御器７は３状態バッファ３３，３５
に低レベルの信号を送る。このとき３状態バッファ３５
に入力される信号はその入力段で反転器４１により信号
レベルが反転され、３状態バッファ３５の出力はハイイ
ンピーダンスになっている。つまり、３状態バッファ３
５の変域アドレス情報はフレームメモリ３９に伝わらな
い。したがって、３状態バッファ３３の変域アドレス情
報がフレームメモリ３７に導入され、これにより変域ア
ドレスが指定される。次いでフレームメモリ３７のデー
タＩ／Ｏ端子を介してセレクタ２１ａに変域の画素値デ
ータが送られる。セレクタ２１ａはフレームメモリ３９
のデータＩ／Ｏ端子にも繋がっているが、制御器７の指
示によりフレームメモリ３９の画素値データは導入され
ない。次いでセレクタ２１ａは変域の画素値データを変
換器３ｃに送る。そして変換器３ｃは記憶素子３１で指
定された変換法に従いその画素値データを変換し、その
結果を３状態バッファ４３，４５に送る。ここで３状態
バッファ４３，４５は、３状態バッファ３３，３５の場
合と同様な理由で３状態バッファ４５のみが有効であ
る。変換の具体的な例は前述したものの他に画素配置の
変換では図３３に示すように上半分と下半分とを入れ替
えたり、図３４に示すように上半分のみ時計方向に９０
度回転する方法がある。画素値の変換では図３５に示す
ように零を基準に縮小したり、図３６に示すように平均
値を中心に反転したり、又は図３７に示すようにシフト
量を右に行くほど大きくする方法などがある。この後、
変換結果がフレームメモリ３９に書き込まれる。ここ
で、変換結果が書き込まれるアドレスは制御器７，値域
用アドレス発生器１７ａ，３状態バッファ４７により予
め指定されている。１つ目の変換の値域は図３８に示す
ようにフレームメモリ３９の左上のブロックＢ１であ
る。さらに２つ目以降の値域の変換情報についても同様
にしてフレームメモリ３７の変域の画素を変換して順次
フレームメモリ３９に書き込む。

【００４９】このようにして１画面分の変換が終了した
ら再び同じ変換を１つ目の変域から順に行う。この場
合、図３９に示すようにフレームメモリ３９から指定さ
れた変域Ｃ１の画素値を抽出し、その変換結果をフレー
ムメモリ３７に書き込む。これは制御器７から３状態バ
ッファ３３，３５，４３，４５，４７，４９，変換器３
ｃに高レベルの信号を送れば良い。以下、図３８，３９
に示される状態を交互に繰り返しながら反復変換を行
う。そして所定回数の反復変換を行い、そのときのフレ
ームメモリ３７又フレームメモリ３９の画像を復号画と
して出力する。なお、所定回数の反復変換を行なう代わ
りに、フレームメモリ３７とフレームメモリ３９との画
素値の差が所定値以下になるまで反復変換を行い、その
ときの画像を復号画として用いても良い。

【００５０】図４０は本発明の第８の実施例に係る復号
化器のブロック図である。なお、図３１の第６の実施例
と対応する部分には図３１と同一符号を付し、詳細な説
明は省略する。この実施例が第６の実施例の復号化器と
異なる点は、１つのメモリ５１に２フレーム分のメモリ
空間をとったことにある。

【００５１】メモリ５１は図４１に示すように仮想的に
フレームメモリ３７に相当する高さＳのメモリ空間５３
ａとフレームメモリ３９に相当するメモリ空間５３ｂと
に分割されている。セレクタ２１ａにはＳだけシフトを
受けた変域のアドレスとシフトを受けない値域のアドレ
スとが導入され、制御器７の制御により一方のアドレス
を値域のアドレス信号Ｉ３としてセレクタ２１ｃに送
る。同様にセレクタ２１ｂにはシフトを受けた値域のア
ドレスとシフトを受けない値域のアドレスとが導入さ
れ、制御器７の制御により一方のアドレスを変域のアド
レス信号Ｉ４としてセレクタ２１ｃに送る。また、セレ
クタ２１ｃは制御器７により制御されアドレス信号Ｉ
３，Ｉ４の一方をアドレス信号をメモリ５１に送る。

【００５２】このように構成された複合化器では、最
初、制御器７によりシフトを受けていないアドレスが変
域のアドレス信号Ｉ３として、シフトを受けたアドレス
が値域のアドレス信号Ｉ４として選ばれる。これにより
メモリ空間５３ａが変域用、メモリ空間５３ｂが値域用
として扱われる。次いでメモリ空間５３ａから１つ目の
変域のデータから逐次読み出し、それをデータバスＩ８
を介して直接変換器３ｄに送る。変換結果はデータバス
Ｉ８を介してメモリ空間５３ｂに順番に書き込まれる。
そして先の実施例と同様にして１画面分の変換が終了し
たら、制御器７によりシフトを受けたアドレスが変域の
アドレス信号Ｉ３として、シフトを受けていないアドレ
スが値域のアドレス信号Ｉ４として選ばれ、これにより
メモリ空間５３ａが値域用、メモリ空間５３ｂが変域用
として扱われる。次いで再び同じ変換を１つ目の変域か
ら順に行う。この後、先の実施例と同様にして変換を繰
り返して復号画が得られる。このようにして本実施例で
は１つもメモリしか使用しないので小型な複合化器が得
られる。図４２は本発明の第９の実施例に係る復号化器
のブロック図である。この実施例が先に説明した復号化
器と異なる点は、フレームメモリを１つしか使用しなか
ったことにある。

【００５３】セレクタ２１には値域用アドレス発生器１
７，変域用アドレス発生器１９の出力が導入されてお
り、制御器７により一方の出力が所定のタイミングで選
択される。制御器７により変域用アドレス発生器１９が
選択されると、データＩ／Ｏから変域の画素値が読み出
される。次いで変域の画素値が変換器３ｅに送られた
後、変換器３ｅは記憶素子３１から送られた各値域ブロ
ックの変域とその変換法の情報に従い変換を行う。そし
て、制御器７により値域用アドレス発生器１７が選択さ
れ、変換結果がフレームメモリ５１に書き込まれる。こ
の場合、変換済みの画素値が変域の情報に含まれので変
換画の収束の過程は上述した２つの複合化器のそれとは
異なるが、発明者により復号画は同じもになることが確
認されている。このようにして本実施例では構成が簡略
化するのでより小型の復号化器が得られる。図４３は本
発明の第１０の実施例に係る符号化復号化器のブロック
図である。これは符号化も復号化も行えるものである。

【００５４】符号化のときは、まずセレクタ２１ｄで原
画データＩ１２を選択してフレームメモリにそのデータ
Ｉ１２を書き込む。このときアドレスの指定は値域用ア
ドレス発生器１７、変域用アドレス発生器１９とは別に
原画用アドレス発生器を用いてもよいが、ここでは値域
用アドレス発生器１７により行っている。ただし、この
場合、原画データに合ったアドレスを発生するモードを
値域アドレス発生器に設ける必要がある。勿論、値域用
アドレス発生器１７の代わりに変域用アドレス発生器１
９を用いてもよい。どのアドレス発生器を用いても原画
データＩ１２の書き込みの間はセレクタ２１ｄ，２１ｅ
の切り替えは行われない。

【００５５】次にセレクタ２１ｄの出力インピーダンス
を高くして符号を求める状態にした後、制御器７は値域
用アドレス発生器１７が１つ目の値域に対応したアドレ
スを発生するように指示しすると共にセレクタ２１ｅが
値域用アドレス発生器１７の出力を選択するように指示
する。これによりフレームメモリ５５に値域アドレスが
設定され、値域データがデータＩ／Ｏを介してメモリ５
７に導入される。このとき値域データは制御器７から指
示されるタイミングでメモリ５７に書き込まれる。この
後、制御器７は変域用アドレス発生器１７の出力が有効
になるようにセレクタ２１に指示すると共に変域用アド
レス発生器１９，変換器３にそれぞれに変域と変換方法
を逐次的に指示する。これによりフレームメモリ５５に
変域アドレスが設定され、変域データがデータＩ／Ｏを
介して変換器３に導入される。次いで変換器３の変換結
果である変換データとメモリ５７に蓄えられている値域
データとが減算器１３に導入され、これらデータの差分
に対応した信号が制御器７に送られる。制御器７は設定
した変域と変換法との組み合わせのうちで、変換データ
と値域データと差分が最も小さくなるものを選択し、そ
の結果を符号として記録蓄積媒体２９に保持する。次い
で２つ目以降の値域についても同様にして符号を求め、
全値域の符号９を記録蓄積媒体２９に保持して１画面の
符号化が終了する。

【００５６】復号化のときは、まず制御器７により記録
蓄積媒体２９から符号を読み出す。次いで符号に含まれ
る１つ目の変換の変域の情報から制御器７は変域用アド
レス発生器１９に変域を指示すると共に変域用アドレス
発生器１９の出力が有効になるようにセレクタ２１を指
示する。これによりフレームメモリ５５に変域のアドレ
スが指定される。次にフレームメモリ１から変域のデー
タが変換器３に導入され変換データが得られる。このと
きの変換方法は制御器７が符号に含まれる１つの目の変
換法を読み出した後に変換法を変換器３に送り、次いで
１つ目の値域アドレスを設定するように値域変換アドレ
ス発生器１７を指示すると共に値域変換アドレス発生器
１７の出力が有効になるようにセレクタ２１ｅを指示
し、そしてセレクタ２１ｄが変換データを選択するよう
に指示することにより行われる。

【００５７】次に２つ目以降の値域に対する変換データ
の置き換えを行い、全値域の置き換えが終了したら、１
つ目の値域に戻り上述したように同じ置き換えを反復す
る。そして、所定回数の反復が終了したら、そのときの
フレームメモリ５５のデータを反復画とする。復号画デ
ータの読み出しに必要となるアドレスの発生は原画デー
タＩ１２の入力と同様に値域用アドレス発生器１７か変
域用アドレス発生器１９を用いる。読み出された復号画
データは表示部６１等に出力される。なお、復号化時の
反復を終了する方法としては、第６の実施例で説明した
方法を用いても良い。

【００５８】なお、本発明は上述した実施例に限定され
るものではない。例えば上記実施例では値域及び変域の
形状を長方形として説明したが三角形等の他の形状にし
ても良い。また、第７の実施例ではメモリが２画面分の
メモリ空間を有する場合について示したが、本発明は３
画面分以上のメモリ空間を有する場合にも適用できる。
この場合、最初、変域用のメモリ空間と値域用のメモリ
空間とが重ならないようにアドレスを設定し、この後も
これらメモリ空間の役割を代えても互いのメモリ空間が
重ならないようにすれば良い。その他、本発明の要旨を
逸脱しない範囲で、種々変形して実施できる。

【００５９】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば符号
化効率が高い反復変換復号化方式の符号化器及び復号化
器を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る符号化器のブロッ
ク図。

【図２】同実施例に係る記録装置を説明する図。

【図３】同実施例に係る画素数変換の例を示す図

【図４】同実施例に係る画素値変換の例を示す図。

【図５】同実施例に係る画素値変換の例を示す図。

【図６】同実施例に係る画素値変換のブロック図。

【図７】本発明の第２の実施例に係る符号化器のブロッ
ク図。

【図８】本発明の第３の実施例に係る符号化器のブロッ
ク図。

【図９】本発明の第４の実施例に係る符号化器のブロッ
ク図。

【図１０】本発明の第５の実施例に係る符号化器のブロ
ック図。

【図１１】同実施例に係る値域指定信号の情報内容を説
明する図。

【図１２】同実施例に係る変域指定信号の情報内容を説
明する図。

【図１３】同実施例に係る変域用アドレス発生器の構成
図。

【図１４】同実施例に係る変域用アドレス発生器の構成
図。

【図１５】同実施例に係る符号の形式を示す図。

【図１６】同実施例の効果を説明するための図。

【図１７】同実施例の効果を説明するための図。

【図１８】同実施例に係る変域と変換法との選択方法。

【図１９】同実施例に係る変域と変換法との選択方法。

【図２０】本発明の第６の実施例に係る符号化器の変換
回路のブロック図

【図２１】変換データに入力の順序を示す図。

【図２２】同実施例に係る画素配置変換回路を示す図。

【図２３】同実施例に係るアドレスの指定の方法を示す
図。

【図２４】同実施例に係るアドレスの指定の方法を示す
図。

【図２５】同実施例に係るアドレスの指定のしかた。

【図２６】同実施例に係るアドレスの指定のしかた。

【図２７】同実施例に係るアドレスの指定のしかた。

【図２８】同実施例に係るアドレスの指定のしかた。

【図２９】同実施例に係るアドレスの指定のしかた。

【図３０】同実施例に係るアドレスの指定のしかた。

【図３１】本発明の第７の実施例に係る復号化器のブロ
ック図

【図３２】同実施例に係る符号語の形式を説明するため
の図。

【図３３】同実施例に係る変換法の例を示す図。

【図３４】同実施例に係る変換法の例を示す図。

【図３５】同実施例に係る変換法の例を示す図。

【図３６】同実施例に係る変換法の例を示す図。

【図３７】同実施例に係る変換法の例を示す図。

【図３８】同実施例に係る複合化の方法を説明するため
の図。

【図３９】同実施例に係る複合化の方法を説明するため
の図。

【図４０】本発明の第８の実施例に係る復号化器のブロ
ック図

【図４１】同実施例に係る複合化のメモリを説明するた
めの図。

【図４２】本発明の第９の実施例に係る復号化器のブロ
ック図

【図４３】本発明の第１０の実施例に係る復号化器のブ
ロック図

【図４４】従来の変換例を示す図。

【図４５】従来の変換例を示す図。

【符号の説明】

Ｉ１…値域指定信号、Ｉ２…セレクタ制御信号、Ｉ３，
Ｉ４…アドレス信号、Ｉ５…変域指定信号、Ｉ６…変換
法指定信号、誤差信号Ｉｅ、Ｉ７…アドレス信号、Ｉ８
…データバス、Ｉ９，Ｉ９ａ…画素データ、Ｉ１０…変
換法パラメータ、Ｉ１１…変換画素データ、Ｉ１２…原
画データ１…記録装置、３，３ａ，３ｂ，３ｃ，３ｄ，３ｅ…変
換器、４ａ…画素数変換回路、４ｂ…画素値変換回路、
４ｃ…画素配置変換回路、４ｃ₁…ブロックメモリ、４
ｃ₂…メモリ、５…判定器、７…制御器、９ａ，９ｂ，
９ｃ，９ｄ…算出器、１１，１１ａ…加算器、１３，１
３ａ，１３ｂ…減算器、１５…乗算器、１７…値域用ア
ドレス発生器、１９…変域用アドレス発生器、２１，２
１ａ，２１ｂ，２１ｃ，２１ｄ，２１ｅ…セレクタ、２
３…メモリ装置、２５…カウンタ、２７…符号、２９…
記録蓄積媒体、３１…記憶素子、３３，３５…３状態バ
ッファ、３７，３９…フレームメモリ、４１…反転器、
４３，４５，４７，４９…３状態バッファ、５１…メモ
リ、５３ａ，５３ｂ…メモリ空間，５４…フレームメモ
リ、５５…フレームメモリ、５７…メモリ、５９…表示
部、

Claims

(57)【特許請求の範囲】

【請求項１】符号化対象画像を記憶し、符号化対象ブロ
ックとなる値域を指定する値域指定信号に従って値域画
信号を出力し、変換されるべき変域を指定する変域指定
信号に従って変域画信号を出力する記憶手段と、前記変域画信号に変換法指定信号に従った変換方法で変
換を施し、変換画信号を出力する変換手段と、前記値域画信号に対する前記変換画信号の誤差を判定す
る判定手段と、前記判定手段により判定された誤差がより小さくなる変
域の位置および変換法の情報を符号として出力する符号
出力手段とを備え、前記判定手段に入力される変換画信号の平均値と値域画
信号の平均値を一致させ、かつ前記符号出力手段が出力
する前記変換法の情報に少なくとも前記値域画信号の平
均値の情報を含ませることを特徴とする符号化器。
【請求項２】前記変換手段より出力される変域画信号か
ら該変換画信号の平均値を減じ、さらに前記値域画信号
の平均値を加えることで該値域画信号と同じ平均値を持
つ変換画信号を生成し、該値域画信号と同じ平均値を持
つ変換画信号を前記判定手段に入力することを特徴とす
る請求項１記載の符号化器。
【請求項３】前記判定手段は、前記値域画信号から該値
域画信号の平均値を減じて得られる平均値がゼロの値域
画信号に対する、前記変換手段より出力される変域画信
号から該変換画信号の平均値を減じて得られる平均値が
ゼロの変換画信号の誤差を判定することを特徴とする請
求項１記載の符号化器。
【請求項４】前記変域はＭ×Ｎ画素（Ｍ＝ＮまたはＭ≠
Ｎ）、前記値域はｍ×ｎ画素（ｍ＝ｎまたはｍ≠ｎ）で
あることを特徴とする請求項１記載の符号化器。
【請求項５】前記変域指定信号により指定される変域の
範囲は、前記値域の位置によって切り替えられ、前記値
域を含む所定の範囲に設定されることを特徴とする請求
項１記載の符号化器。
【請求項６】前記変域は前記値域に近い部分から遠い部
分に順次設定され、前記符号出力手段は最初に前記誤差が所定値よりも小さ
くなったときの変域の位置および変換法の情報を符号と
して出力することを特徴とする請求項１記載の符号化
器。
【請求項７】少なくとも変域の位置および変換法の情報
を含む符号から画像を復号化する復号化器において、前記符号が記録されるとともに制御信号により変域指定
信号および変換法指定信号を出力する記録手段と、変換画信号を記憶し、前記変域指定信号により指定され
た変域の変域画信号を出力する記憶手段と、前記変換法指定信号により前記変域画信号に変換を施
し、前記変換画信号を出力する変換手段と、前記記憶手段に記憶されている前記変域に対応する値域
のデータを前記変換画信号で置き換える手段と、前記記憶手段に記憶されている画像が所定の条件を満た
したとき該画像を復号画像として出力する手段とを備え
ることを特徴とする復号化器。
【請求項８】符号化対象画像を記憶し、符号化対象ブロ
ックとなる値域を指定する値域指定信号に従って値域画
信号を出力し、変換されるべき変域を指定する変域指定
信号に従って変域画信号を出力するステップと、前記変域画信号に変換法指定信号に従った変換方法で変
換を施し、変換画信号を出力する変換ステップと、前記値域画信号に対する前記変換画信号の誤差を判定す
る判定ステップと、前記判定ステップにより判定された誤差がより小さくな
る変域の位置および変換法の情報を符号として出力する
符号出力ステップとを備え、前記判定ステップで用いられる変換画信号の平均値と値
域画信号の平均値を一致させ、かつ前記符号出力ステッ
プにより出力される前記変換法の情報に少なくとも前記
値域画信号の平均値の情報を含ませることを特徴とする
符号化方法。
【請求項９】前記変換ステップより出力される変域画信
号から該変換画信号の平均値を減じ、さらに前記値域画
信号の平均値を加えることで該値域画信号と同じ平均値
を持つ変換画信号を生成し、該値域画信号と同じ平均値
を持つ変換画信号を前記判定ステップで用いることを特
徴とする請求項８記載の符号化方法。
【請求項１０】前記判定ステップは、前記値域画信号か
ら該値域画信号の平均値を減じて得られる平均値がゼロ
の値域画信号に対する、前記変換ステップにより出力さ
れる変域画信号から該変換画信号の平均値を減じて得ら
れる平均値がゼロの変換画信号の誤差を判定することを
特徴とする請求項８記載の符号化方法。
【請求項１１】前記変域はＭ×Ｎ画素（Ｍ＝ＮまたはＭ
≠Ｎ）、前記値域はｍ×ｎ画素（ｍ＝ｎまたはｍ≠ｎ）
であることを特徴とする請求項８記載の符号化方法。
【請求項１２】前記変域指定信号により指定される変域
の範囲は、前記値域の位置によって切り替えられ、前記
値域を含む所定の範囲に設定されることを特徴とする請
求項８記載の符号化方法。
【請求項１３】前記変域は前記値域に近い部分から遠い
部分に順次設定され、前記符号出力ステップは最初に前
記誤差が所定値よりも小さくなったときの変域の位置お
よび変換法の情報を符号として出力することを特徴とす
る請求項８記載の符号化方法。
【請求項１４】少なくとも変域の位置および変換法の情
報を含む符号から画像を復号化する復号化方法におい
て、前記符号が記録されるとともに制御信号により変域指定
信号および変換法指定信号を出力する記録ステップと、変換画信号を記憶し、前記変域指定信号により指定され
た変域の変域画信号を出力する記憶ステップと、前記変換法指定信号により前記変域画信号に変換を施
し、前記変換画信号を出力する変換ステップと、前記記憶ステップにより記憶された前記変域に対応する
値域のデータを前記変換画信号で置き換えるステップ
と、前記記憶ステップにより記憶されている画像が所定の条
件を満たしたとき該画像を復号画像として出力するステ
ップとを備えることを特徴とする復号化方法。