JP2910204B2 - 復号装置及び復号方法 - Google Patents

復号装置及び復号方法

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JP2910204B2 JP26242890A JP26242890A JP2910204B2 JP 2910204 B2 JP2910204 B2 JP 2910204B2 JP 26242890 A JP26242890 A JP 26242890A JP 26242890 A JP26242890 A JP 26242890A JP 2910204 B2 JP2910204 B2 JP 2910204B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、ディジタル化された画像信号を受信し
て、アナログ画像信号を復元するのに適用される復号装
置及び復号方法に関する。
〔従来の技術〕
ビデオ信号等の画像データは、例えば8ビットで量子
化される。この場合、データ量を圧縮するために、各画
素のデータが原量子化ビット数より小なるビット数に符
号化されて伝送される。簡単な例として、8ビットの画
素データの上位2ビットのみが伝送される。受信側で
は、2ビットの符号化コードを各レベルの領域の中央値
で復元レベルを代表していた。
例えば(0〜255)のダイナミックレンジが4分割さ
れ、各レベルの領域に下記のように、2ビットの符号化
コードが割り当てられる。
〔発明が解決しようとする課題〕 従来では、256レベルの原信号が4レベルで代表され
るために、量子化歪みが大きくなる問題があった。ま
た、画像を小さな2次元ブロックに分割し、各ブロック
の画素データを符号化するブロック符号化が知られてい
る。このブロック符号化では、ブロックの各画素データ
に割り当てられるビット数が少なくなると、ブロック内
での量子化歪みが大きくなると共に、ブロック構造が復
号画像中に見えるブロック歪みが生じる。
従って、この発明の目的は、比較的少ないビット数が
割り当てられた符号化コードを復号する際に、量子化歪
み或いはブロック歪みを低減することができる復号装置
及び復号方法を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
請求項1の発明は、映像信号の各画素が所定のビット
数で量子化された符号化データが伝送され、符号化デー
タを復号する復号装置において、 復号すべき注目画素の復号化データの値から注目画素
の復号値の存在範囲を表す第1の信号を発生する手段
と、 複数の周辺画素の符号化データの値から周辺画素の復
号値の存在範囲を表す第2の信号を発生する手段と、 第1の信号と第2の信号とを比較して補正データを発
生する補正データ発生手段と、 注目画素の復号値の存在範囲の所定の値に対して、補
正データを合成し、最終的な復号値を発生する手段と を備えてなる復号装置である。
また、請求項2の発明は、このように符号化データを
復号するようにした復号方法である。
〔作用〕
画像信号は、局所的に相関を有している。即ち、復号
しようとする注目画素のレベルは、周辺の画素のレベル
と相関を有している。従って、両者のレベル関係に応じ
て補正データが形成され、本来の復号のレベルのステッ
プより細分化された復号のステップを補正データにより
実現することができる。より具体的には、注目画素の原
データの存在範囲と、周辺画素の原データの存在範囲と
を比較し、比較の結果により補正データを発生する。こ
の補正データにより、復号レベルのステップを細分化で
きるので、量子化歪み或いはブロック歪みを減少させる
ことができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。この実施例は、画面を多数のブロック(2次元
領域)に分割し、各ブロックのダイナミックレンジに適
応した量子化するダイナミックレンジ適応形の符号化
(ADRCと略称される。)の復号に対しても適用したもの
である。この発明の理解を容易とするために、まず、第
1図を参照して、送信側について説明する。
第1図において、1で示す入力端子にディジタルビデ
オ信号が供給される。このディジタルビデオ信号がブロ
ック化回路2に供給され、ブロック化回路2により、テ
レビジョン走査の順序がブロックの順序に変換される。
1ブロックは、第2図に示すように、(x画素×yライ
ン)の2次元領域とされる。ブロック化回路2の出力信
号が最大値MAXをブロック毎に検出する最大値検出回路
3、最小値MINをブロック毎に検出する最小値検出回路
4及び遅延回路5に供給される。
供給された最大値MAX及び最小値MINが減算回路6に供
給され、(MAX−MIN=DR)で表されるダイナミックレン
ジDRが減算回路6から得られる。遅延回路5は、最大値
MAX及び最小値MINを検出するために必要な時間、データ
を遅延させる。遅延回路5からのビデオデータから最小
値MINが減算回路7において減算され、減算回路7から
は、最小値除去後のデータが得られる。
最小値除去後のデータが量子化回路8に供給される。
量子化回路8には、検出されたダイナミックレンジDRも
供給されている。量子化回路8は、ダイナミックレンジ
DRに適応した量子化を行い、例えば2ビットの符号化コ
ードDTを発生する。量子化回路8は、ROM或いは演算回
路により構成されている。
量子化回路8では、第3図Aに示すように、ダイナミ
ックレンジDRが(22=4)分割され、最小値除去後のデ
ータの属するレベル範囲に対応して2ビットの符号化コ
ードDTが割り当てられる。従来のADRCの復号方法では、
各レベル範囲の中央値が代表レベルとして復号されてい
た。また、量子化の方法としては、第3図Bに示すよう
に、最大値MAX及び最小値MINが復号レベルとして得られ
るような方法を用いても良い。
ダイナミックレンジDR,最小値MINからなる付加コード
と符号化コードDTとがフレーム化回路9に供給される。
フレーム化回路9は、エラー訂正用の符号化を施した
り、同期信号の付加を行う。フレーム化回路9の出力端
子10に送信データが得られる。
第4図は、上述の送信データを受信して、復号を行う
受信側(復号)の構成を示す。この受信側に対して、こ
の発明が適用されている。
11で示す入力端子からの受信データがフレーム分解回
路12に供給される。フレーム分解回路12では、エラー訂
正符号の復号がなされ、フレーム分解回路12から最小値
MIN、ダイナミックレンジDR及び符号化コードDTが別個
に得られる。ダイナミックレンジDR及び符号化コードDT
が復号回路13に供給され、復号回路13から最小値除去後
の復号レベルの存在範囲(原データのレベルの真値が含
まれる範囲を意味する)の最大値及び最小値が得られ
る。
第3図Aに示す量子化がなされている時で、例えば符
号化コードDTが(10)の時第5図に示すように、復号レ
ベルの存在範囲の最大値が12で、その最小値が8であ
る。この復号レベルの最大値及び最小値が加算回路14に
供給され、夫々に対して最小値MINが加算される。例え
ば(MIN=50)の時には、(12+50=62及び8+50=5
8)の二つの復号レベルが加算回路14から得られる。
加算回路14の出力信号がブロック分解回路15に供給さ
れ、ブロックの順序がテレビジョン走査の順序に変換さ
れる。ブロック分解回路15の出力信号が注目画素とその
周辺画素の復号データ(存在しうる範囲の最大値及び最
小値)とを同時に取り出すための周辺データ取り出し回
路16に供給される。周辺データ取り出し回路16は、ライ
ン遅延回路17及び18と、ブロック分解回路15の出力端子
とライン遅延回路17及び18の夫々の出力端子とに接続さ
れたサンプル遅延回路19、20、21、22、23、24とから構
成されている。
周辺データ取り出し回路16は、第6図において、黒い
ドットで示す注目画素X0の復号データと注目画素の周辺
の8個の周辺画素X1〜X8の復号データとを同時に取り出
す回路である。即ち、ブロック分解回路15から画素X8の
復号データが出力される時に、各遅延回路の出力には、
図示し、下記のような各画素の復号データが発生する。
サンプル遅延回路21の出力:画素X0 サンプル遅延回路24の出力:画素X1 サンプル遅延回路23の出力:画素X2 ライン遅延回路18の出力 :画素X3 サンプル遅延回路22の出力:画素X4 ライン遅延回路17の出力 :画素X5 サンプル遅延回路20の出力:画素X6 サンプル遅延回路19の出力:画素X7 これらの注目画素X0及び周辺画素X1〜X7の復号データ
が補正データ生成回路25に供給される。また、注目画素
X0の復号データが平均化回路26に供給される。平均化回
路26は、注目画素X0の最大値の復号データとその最小値
の復号データとの平均値を形成する。言い換えると、平
均化回路26により注目画素の復号データの存在範囲の中
央値が形成される。平均化回路26の出力信号が合成回路
27に供給され、補正データ生成回路25で生成された補正
データと合成される。合成回路27の出力信号が復号デー
タとして出力端子28に取り出される。
補正データ生成回路25は、第7図に示すように、8個
の比較回路31a〜31hと、これら比較回路31a〜31hの出力
信号が供給される加算回路32と正規化回路33とからな
り、出力端子34に補正データが取り出される。この補正
データが合成回路27に供給される。比較回路31aは、注
目画素X0の存在範囲と周辺画素X1の存在範囲とを比較す
る。同様に、他の比較回路31b〜31hが注目画素X0の存在
範囲と周辺画素X2〜X8の存在範囲とを夫々比較する。
比較回路31a〜31hは、互いに同一の構成であるので、
比較回路31aについて第8図及び第9図を参照して説明
する。
第8図に示す比較回路31aは、レベル比較器41、42、4
3、44と減算回路45、46、47とを有している。レベル比
較器41の出力がインバータ48で反転され、インバータ48
の出力信号がゲート回路54のオン/オフを制御する。ゲ
ート回路54は、「1」の値をそのオン時に合成回路57に
供給する。ゲート回路55は、レベル比較器42の出力信号
で制御され、そのオン時に「−1」の値を合成回路57に
供給する。
レベル比較器43及び44の出力信号がANDゲート49、5
0、51、52に供給される。ANDゲート49及び50の出力信号
がORゲート53に供給され、ORゲート53の出力信号でゲー
ト回路56が制御される。ゲート回路56がオン時に、
「0」の値がゲート回路56を介して合成回路57に供給さ
れる。ゲート回路54、55及び56は、制御信号が“1"(ハ
イレベル)の時にオンとなる。
注目画素X0の存在範囲の最大値X0a及びその最小値X0b
と、周辺画素X1の存在範囲の最大値X1a及びその最小値X
1bとがレベル比較器41、42、43及び44で比較される。レ
ベル比較器41は、(X0a>X1b)の時に“1"の出力信号を
発生する。レベル比較器42は、(X0b>X1a)の時に“1"
の出力信号を発生する。レベル比較器43は、(X0a>X1
a)の時に“1"の出力信号を発生する。レベル比較器44
は、(X0b>X1b)の時に“1"の出力信号を発生する。
減算回路45は、画素X1の存在範囲(X1a−X1b)を発生
し、減算回路45の出力信号が割算回路58及び59に供給さ
れる。減算回路46が(X1a−X0a)の出力を発生し、減算
回路47が(X1b−X0b)の出力を発生する。減算回路46及
び47の出力信号が割算回路58及び59に夫々供給される。
割算回路58及び59の出力信号がゲート回路60及び61を夫
々介して合成回路57に供給される。ゲート回路60は、AN
Dゲート51の出力信号が“1"の時にオンし、ゲート回路6
1は、ANDゲート52の出力信号が“1"の時にオンする。
上述の第8図に示す比較回路御31aの動作を第9図を
参照して説明する。第9図は、注目画素X1の存在範囲
(X0a〜X0b)と周辺画素X1の存在範囲(X1a〜X1b)との
レベル関係を示している。レベル関係は、周辺画素X1
の存在範囲が注目画素X0のものより全体として大きく、
両方の存在範囲が重ならない場合である。レベル関係
は、周辺画素X1の存在範囲が注目画素X0のものより全体
として小さく、両方の存在範囲が重ならない場合であ
る。レベル関係は、注目画素X0の存在範囲内に周辺画
素X1の存在範囲が含まれる場合である。レベル関係′
は、周辺画素X1の存在範囲が注目画素X0のものから上下
にはみ出しているが、全体的に注目画素X0の存在範囲内
に周辺画素X1の存在範囲が含まれる場合である。レベル
関係は、周辺画素X1の存在範囲の下側の一部が注目画
素X0の存在範囲と重なる場合である。レベル関係は、
周辺画素X1の存在範囲の上側の一部が注目画素X0の存在
範囲と重なる場合である。
比較回路31aは、第9図に示す関係に応じた値を合成
回路57に対して発生する。比較回路31aのレベル比較器4
1〜44とANDゲート49〜52とORゲート53とゲート回路54、
55、56の状態は、、レベル関係〜に応じて下記の表
のものとなる。
この状態を示す表から分るように、のレベル関係の
時では、ゲート回路54を介して「1」の値が合成回路57
に供給され、のレベル関係の時では、ゲート回路55を
介して「−1」の値が合成回路57に供給され、のレベ
ル関係の時では、ゲート回路56を介して「0」の値が合
成回路57に供給される。また、及びのレベル関係の
時では、ゲート回路54、55、56が全てオフする。
また、上述の表からゲート回路60及び61のオン/オフ
が下記の表のように制御され、注目画素X0の存在範囲か
らはみ出した周辺画素X1のレベル範囲であって、注目画
素X0の存在範囲で正規化された値がゲート回路60、61を
介して合成回路57に供給される。即ち、割算回路58の出
力(X1a−X0a/X1a−X1b)がゲート回路60がオンの時
に、合成回路57に供給され、割算回路59の出力(X1b−X
0b/X1a−X1b)がゲート回路61がオンの時に、合成回路5
7に供給される。合成回路57は、ゲート回路54、55、56
とゲート回路60及び61を介して供給された値を合計す
る。
以上は、比較回路31aの動作であるが、比較回路31b〜
31hも、これと同様に、注目画素X0と周辺画素X2〜X8と
の存在範囲に関しての比較を夫々行う。比較回路31a〜3
1hの合成された出力が加算回路32で合計される。この加
算回路32の出力が正規化回路33にて正規化される。この
正規化は、注目画素の量子化の一つのレベル範囲を補正
データの値が超えないようにするものである。より具体
的には、前述の第5図に示す例では、±2の範囲に収ま
るように、加算回路32の出力が圧縮される。従って、こ
の正規化のために、正規化回路33に対して、注目画素の
存在範囲の1/2の値(=X0a−X0b/2)の値が供給されて
いる。
以上のようにして生成された補正データ生成回路25か
らの補正データが合成回路27で、注目画素X0の代表値と
加算される。従って、周辺画素から推定された補正デー
タが加えられることで、より真値に近い復号値が出力端
子28に得られる。
なお、この発明は、3次元ブロックのADRC、可変長の
ADRC等にも適用することができる。また、ADRCに限ら
ず、DPCM、適応形PCM等にもこの発明は、適用して同様
の効果が得られる。
〔発明の効果〕
この発明では、伝送されるビット数が少なくても、復
号レベルが細かいステップを持つことができるので、量
子化歪み或いはブロック歪みを少なくすることができ
る。また、この発明は、画像の局所的相関に基づく適応
復号を行うので、空間の解像度を保ちながら、S/Nが改
善できる。更に、この発明は、非線形処理を行うので、
ノイズを除去することができる。より更に、この発明
は、復号側だけの処理なので、特別なコードを伝送する
必要がなく、効率が良い利点を有する。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明を適用できるADRCの送信側の構成を示
すブロック図、第2図はブロックの説明に用いる略線
図、第3図は量子化の説明に用いる略線図、第4図はこ
の発明の一実施例のブロック図、第5図は復号レベルの
一例を示す略線図、第6図は注目画素と周辺画素の関係
を示す略線図、第7図は補正データ生成回路のブロック
図、第8図は補正データ生成回路の一部の詳細なブロッ
ク図、第9図は補正データ生成回路の動作説明に用いる
略線図である。 図面における主要な符号の説明 11:入力端子、 16:周辺データ取り出し回路、 25:補正データ生成回路、 28:補正された復号データの出力端子、 31a〜31h:比較回路、 33:正規化回路、 41〜44:レベル比較器、 45、46、47:減算回路、 54、55、56、60、61:ゲート回路。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】映像信号の各画素が所定のビット数で量子
    化された符号化データが伝送され、上記符号化データを
    復号する復号装置において、 復号すべき注目画素の復号化データの値から上記注目画
    素の復号値の存在範囲を表す第1の信号を発生する手段
    と、 複数の周辺画素の符号化データの値から上記周辺画素の
    復号値の存在範囲を表す第2の信号を発生する手段と、 上記第1の信号と上記第2の信号とを比較して補正デー
    タを発生する補正データ発生手段と、 上記注目画素の復号値の存在範囲の所定の値に対して、
    上記補正データを合成し、最終的な復号値を発生する手
    段と を備えてなる復号装置。
  2. 【請求項2】映像信号の各画素が所定のビット数で量子
    化された符号化データが伝送され、上記符号化データを
    復号する復号方法において、 復号すべき注目画素の符号化データの値から上記注目画
    素の復号値の存在範囲を表す第1の信号を発生するステ
    ップと、 複数の周辺画素の符号化データの値から上記周辺画素の
    復号値の存在範囲を表す第2の信号を発生するステップ
    と、 上記第1の信号と上記第2の信号とを比較して補正デー
    タを発生する補正データ発生のステップと、 上記注目画素の復号値の存在範囲の所定の値に対して、
    上記補正データを合成し、最終的な復号値を発生するス
    テップと からなる復号方法。
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