JP2930092B2 - 画像符号化装置 - Google Patents

画像符号化装置

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JP2930092B2
JP2930092B2 JP28091594A JP28091594A JP2930092B2 JP 2930092 B2 JP2930092 B2 JP 2930092B2 JP 28091594 A JP28091594 A JP 28091594A JP 28091594 A JP28091594 A JP 28091594A JP 2930092 B2 JP2930092 B2 JP 2930092B2
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    • H04N19/13—Adaptive entropy coding, e.g. adaptive variable length coding [AVLC] or context adaptive binary arithmetic coding [CABAC]

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は画像信号の符号化方式に
関し、特に、サブバンド符号化方式に関する。
【０００２】
【従来の技術】画像信号の高能率符号化方式として、入
力信号を複数の周波数帯域に分解して符号化を行うサブ
バンド符号化、階層的符号化、ウェーブレット変換符号
化などの方式が知られている。
【０００３】図５に従来の画像符号化装置を示す。従来
の画像符号化装置は、サブバンド分割器１０と、複数の
量子化器１１と、符号器１４とを有する。入力信号はま
ずサブバンド分割器１０によって複数の周波数に分割さ
れ、それぞれの帯域幅に応じてダウンサンプリングされ
る。そして、複数の量子化器１１によって量子化が施さ
れ、符号器１４によって符号化が施されて出力される。
【０００４】図６にサブバンド分割器１０の構成例を示
す。サブバンド分割器１０は９個のローパスフィルタ回
路（Ｈ）４０と、９個のハイパスフィルタ回路（Ｇ）４
１とから成る。ローパスフィルタ回路４０は入力信号に
ローパスフィルタ演算と２：１のダウンサンプリングを
施す。ハイパスフィルタ回路４１は入力信号にハイパス
フィルタ演算と２：１のダウンサンプリングを施す。入
力信号が画像信号のような２次元入力信号の場合には、
水平方向と垂直方向それぞれに対して上記の処理を適用
する。
【０００５】入力信号は、図７に示されるように、第０
乃至第９の周波数帯域Ｆ０〜Ｆ９に分割される。このと
き、第０の周波数帯域Ｆ０は入力信号の最も低周波の帯
域成分に対応しており、また第７乃至第９の周波数帯域
Ｆ７，Ｆ８，Ｆ９は入力信号の最も高周波の帯域成分に
対応している。
【０００６】このようにして得られた周波数成分の符号
化方式としては、以下の２方式が知られている。まず、
J. WoodsとS. O'Neil による“Subband coding of imag
es”（IEEE Trans. Acoustics, Speech & Signal Proce
ssing, Vol.ASSP-34, No.5,pp.2091-2110, Dec. 1989
）には、図７に示す周波数帯域毎に符号化を行う方式
が示されている。ただし、各周波数帯域は独立に符号化
され、周波数帯域間の相関が考慮されることはなかっ
た。
【０００７】一方、特開平４−２４５８６３号公報（発
明の名称“階層表現された信号の符号化方式”）には、
各周波数帯域に含まれるサンプル点が入力信号上のどの
時間領域および／または空間領域を表現しているかでサ
ンプル点の部分集合を構成し、そのサンプル点の部分集
合毎に符号化を行う方式が示されている。このサンプル
点の部分集合は、図８に示すようにして構成される。そ
して、このサンプル点の部分集合に対して、低周波帯域
のサンプル点から高周波帯域のサンプル点に向う走査を
行い、信号レベルがゼロの信号に対してはランレングス
符号化を行い、最後のゼロレベル信号の連なりに対して
はランレングス信号を用いずに走査の打ち切りを示す符
号を用いる符号化方式が示されている。あるいはまた、
特開平６−２４５０７７号公報（発明の名称“ウェーブ
レット変換符号化方式”）には、上記の符号化方式の効
率を改善するために、画像信号の特徴を考慮してサンプ
ル点の走査方向を決定する方式が示されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】上述した符号化方式で
は、ある低周波帯域のサンプル点のレベル値がゼロであ
る場合にも、走査の打ち切り符号が現れる前であるなら
ば、高周波帯域のサンプル点は符号化対象となる。しか
し、高周波成分の発生確率はもともとかなり小さく、ま
た低周波帯域のサンプル点のレベル値がゼロの場合に
は、それと同一の時間領域および／または空間領域を表
現する高周波帯域のサンプル点のレベル値がゼロである
確率が高い。したがって、ある低周波帯域のサンプル点
のレベル値がゼロである場合に、それと同一の時間領域
および／または空間領域を表現する高周波帯域のサンプ
ル点の符号化を行わないことで、必要以上の符号の発生
を抑えることが可能となる。よって、従来のサブバンド
符号化方式よりも効率的な符号化が実現できると考えら
れる。
【０００９】あるいはまた、上記の周波数帯域間の相関
の利用は、前述の各周波数帯域毎に符号化を行う場合に
対しても適用できる。この場合、符号化自体は各周波数
帯域毎に行うが、前述の入力信号の同一領域を表現する
サンプル点の部分集合において、低周波帯域のサンプル
点がゼロである場合に、それに対応する高周波帯域のサ
ンプル点を符号化対象から外すことにより、従来のサブ
バンド符号化方式よりも効率的な符号化が実現できる。
【００１０】それ故に本発明の課題は、従来のサブバン
ド符号化方式では考慮されていなかった周波数帯域間の
相関を利用した画像符号化装置を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明の第１の態様によ
れば、入力信号を複数の周波数帯域に分割する分割手段
と、各周波数帯域に含まれるサンプル点が入力信号上の
どの時間領域および／または空間領域を表現しているか
でサンプル点の部分集合を構成する構成手段と、サンプ
ル点の部分集合毎に、周波数帯域間の相関を考慮に入れ
て、符号化を施す符号化手段とを備えることを特徴とす
る画像符号化装置が得られる。
【００１２】また、本発明の第２の態様によれば、入力
信号を複数の周波数帯域に分割する分割手段と、各周波
数帯域に含まれるサンプル点が前記入力信号上のどの時
間領域および／または空間領域を表現しているかでサン
プル点の部分集合を構成する構成手段と、前記周波数帯
域毎に、周波数帯域間の相関を考慮に入れて、符号化を
施す符号化手段とを備えることを特徴とする画像符号化
装置が得られる。
【００１３】上記第１の態様または第２の態様による画
像符号化装置おいて、上記符号化手段は、低周波帯域の
サンプル点がゼロである場合には、その低周波帯域のサ
ンプル点に関係づけられる高周波帯域のサンプル点の符
号化を行わない。又は、上記符号化手段は、低周波帯域
のサンプル点がゼロである場合には、その低周波帯域の
サンプル点に関係づけられる高周波帯域のサンプル点の
絶対値和もしくは自乗和を計算し、その値が予め定めた
閾値よりも大きい場合にのみその高周波帯域のサンプル
点の符号化を行い、それ以外の場合にはその高周波帯域
のサンプル点の符号化を行わない。
【００１４】
【作用】上記特開平４−２４５８６３号公報に示されて
いる方式と同様に、入力信号の同一の領域を表現するサ
ンプル点の部分集合に対して、図１に示すようなサンプ
ル点の階層構造を設定する。そして、ある低周波帯域の
サンプル点のレベル値がゼロである場合に、それと同一
の時間領域および／または空間領域を表現する高周波帯
域のサンプル点の符号化を行わないようにする。これに
よって、例えばランレングス符号化を行うのであれば、
必要以上のランレングスの発生が抑えられ、従来方式に
比較して符号化効率を改善できる。復号側では、ある低
周波領域のサンプル点の復号結果がゼロである場合に、
それに対応する高周波帯域のサンプル点の値をゼロとす
ることで、付加情報は全く含まずに正確にサンプル点を
復号することができる。これが本発明の第１の態様の原
理である。
【００１５】また、各周波数帯域に含まれるサンプル点
が入力信号上のどの時間領域および／または空間領域を
表現しているかでサンプル点の部分集合を構成するが、
その部分集合は低周波帯域のサンプル点のレベル値がゼ
ロである場合に、それと同一の時間領域および／または
空間領域を表現する高周波帯域のサンプル点の符号化を
行わないことを決定するためだけに使用し、実際の符号
化は周波数帯域毎に行うことが可能である。この場合も
また符号化対象の画素数を削減でき、従来方式に比較し
て符号化効率を改善できる。これが本発明の第２の態様
の原理である。
【００１６】ただし、その発生確率は低いが、高周波帯
域に単独に大きなレベル値を有するサンプル点が発生す
ることがある。この場合、低周波帯域のサンプル点のレ
ベル値がゼロであって、その高周波帯域のサンプル点を
符号化の対象から外すと、復号画像に部分的な画質劣化
が生じることになる。この問題は、低周波帯域のサンプ
ル点のレベル値がゼロである場合に、そのサンプル点に
対応する高周波帯域のサンプル点のレベル値の絶対値和
または自乗和を計算し、その値が予め定めた閾値よりも
大きい場合には、高周波帯域のサンプル点の符号化を行
うことによって解決できる。
【００１７】
【実施例】次に、本発明について図面を参照して詳細に
説明する。
【００１８】図２は本発明の一実施例による画像符号化
装置を示すブロック図である。画像符号化装置はサブバ
ンド分割器１０と、複数の量子化器１１と、走査器１２
と、ランレングス変換回路１３と、符号器１４とを有す
る。
【００１９】サブバンド分割器１０は、たとえば図６に
示した回路構成によって、入力信号を複数の周波数帯域
に分割する回路である。量子化器１１は、サブバンド分
割器１０によって得られた信号系列に対して量子化を施
す回路である。走査器１２は、量子化器１１から与えら
える量子化結果に対して走査を施し、１次元の信号系列
を生成する回路である。
【００２０】ここで、走査器１２は次に述べる２つのモ
ードのいずれかに従って動作する。第１のモードでは、
各周波数帯域に含まれるサンプル点が入力信号上のどの
時間領域および／または空間領域を表現しているかで構
成されたサンプル点の部分集合に対して、走査を施す。
第２のモードでは、各周波数帯域のサンプル点に対して
走査を施す。
【００２１】ランレングス変換回路１３は、走査器１２
から与えられる１次元の信号系列から、ゼロのレベル値
が連続する長さであるランレングスとゼロではないレベ
ル値を出力する回路である。符号器１４は、ランレング
ス変換回路１３から与えられるランレングスとレベル値
に対してエントロピー符号化を施す回路である。
【００２２】図３を参照して、ランレングス変換回路１
３について詳細に説明する。ランレングス変換回路１３
は、メモリ２０と、ラン・レベル判定器２１と、ゼロ検
出器２２と、サブバンド番号・画素位置判定回路２３
と、飛び越し位置決定回路２４と、アドレス発生器２５
とを有する。
【００２３】メモリ２０は、走査器１２から与えられる
１次元の信号系列を保持するための回路である。ラン・
レベル判定器２１は、メモリ２０から与えられる信号の
レベル値に応じて、ランレングスとゼロではないレベル
値を出力する回路である。ゼロ検出器２２は、メモリ２
０から与えられる信号のレベル値がゼロであるか否かを
検出する回路である。サブバンド番号・画素位置判定回
路２３は、ゼロ検出器２２がレベル値ゼロの信号を検出
した場合に、その信号の属する周波数帯域を示すインデ
クスと、その信号の周波数帯域内における時間的および
／または空間的な位置を示す情報とを出力する回路であ
る。飛び越し位置決定回路２４は、サブバンド番号・画
素位置判定回路２３から与えられるレベル値ゼロの信号
の周波数帯域情報と周波数帯域内における位置情報に従
って、その下位に位置する高周波帯域のサンプル点の周
波数帯域と位置情報とを出力する回路である。アドレス
発生器２５は、メモリ２０に対してラン・レベル判定器
２１に与えるサンプル点のアドレス情報を与えると共
に、飛び越し位置決定回路２４から与えられる高周波帯
域のサンプル点情報に従って、符号化を行わない高周波
帯域のサンプル点をスキップする機能を有する回路であ
る。
【００２４】次に、図２及び図３を参照して、本実施例
に係る画像符号化装置の動作について説明する。
【００２５】入力信号は、サブバンド分割器１０によっ
て複数の周波数帯域に分割され、量子化器１１によって
量子化され、走査器１２によって１次元系列に変換され
る。この１次元系列のサンプル点は、ランレングス変換
回路１３に含まれるメモリ２０に書き込まれる。
【００２６】そして、ゼロ検出器２２によって順に読み
出されるサンプル点のレベル値がゼロであるかの判定を
行い、レベル値がゼロである場合には、サブバンド番号
・画素位置判定回路２３がそのサンプル点の含まれる周
波数帯域とその周波数帯域内における位置情報を出力す
る。これらの情報を受けて、飛び越し位置決定回路２４
は、レベル値がゼロである低周波帯域のサンプル点に対
応付けられる高周波帯域のサンプル点の位置情報を決定
し、アドレス発生器２５に通知する。そして、アドレス
発生器２５は、符号化を行わない高周波帯域のサンプル
点をスキップする。
【００２７】図４に他のランレングス変換回路１３ａの
構成を示す。このランレングス変換回路１３ａは、アド
レス発生器２５をアドレス発生器２５ａに変更し、ま
た、絶対値和計算器２６と比較器２７とを加えた点を除
いて、図３に示すランレングス変換回路１３と同様の構
成を有する。以下では相違点について説明する。
【００２８】まず、絶対値和計算器２６は、レベル値が
ゼロである周波数帯域のサンプル点に対応する高周波帯
域のサンプル点のレベル値の絶対値加算和を出力とする
回路である。比較器２７は、絶対値和計算器２６の結果
と予め定められた閾値との比較を行い、絶対値和計算器
２６の結果が予め定められた閾値よりも大きい場合に
は、アドレス発生器２５ａにおける高周波帯域のサンプ
ル点のメモリアクセスのスキップ動作を解除する機能を
有する回路である。
【００２９】本発明は上述した実施例に限定されず、本
発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の変更が可能であ
るのは勿論である。例えば、図４において、絶対値和計
算器２６の代わりに自乗和計算器を使用しても良い。ま
た、サンプル点の部分集合を構成する構成手段における
構成の仕方は、サンプル点が入力信号上のどの時間領域
および／または空間領域を表現しているかによって行う
ものに限定せず、時間領域や空間領域とは異なる別のど
の領域を表現しているかで行うようにしても良い。
【００３０】
【発明の効果】以上説明したように本発明では、各周波
数帯域に含まれるサンプル点が入力信号上のどの領域を
表現しているかでサンプル点の部分集合を構成し、周波
数帯域間の相関を考慮に入れて符号化を行っているの
で、符号化効率の優れた画像符号化装置を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の画像符号化方式の原理を説明するため
の図である。
【図２】本発明の一実施例による画像符号化装置の構成
を示すブロック図である。
【図３】図２に示した画像符号化装置内のランレングス
変換回路の一詳細例を示すブロック図である。
【図４】図２に示した画像符号化装置内のランレングス
変換回路の他の詳細例を示すブロック図である。
【図５】従来の画像符号化装置の構成を示すブロック図
である。
【図６】図５に示した画像符号化装置内のサブバンド分
割器の詳細を示すブロック図である。
【図７】図６に示したサブバンド分割器によって得られ
る周波数分割の様子を示す図である。
【図８】同一領域を表現するサンプル点の部分集合を説
明するための図である。
【符号の説明】
１０ サブバンド分割器 １１ 量子化器 １２ 走査器 １３，１３ａ ランレングス変換回路 １４ 符号器 ２０ メモリ ２１ ラン・レベル判定器 ２２ ゼロ検出器 ２３ サブバンド番号・画素位置判定回路 ２４ 飛び越し位置決定回路 ２５，２５ａ アドレス発生器 ２６ 絶対値和計算器 ２７ 比較器 ４０ ローパスフィルタ回路（Ｈ） ４１ ハイパスフィルタ回路（Ｇ）
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−245863（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−84630（ＪＰ，Ａ) 特表 平７−501664（ＪＰ，Ａ) 画像電子学会研究会予稿，第142ＮＤ 号，平成６年３月６日，ｐ．37−42 ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎｇ，Ｖｏｌ．41，Ｎｏ．12，1993年 12月，ｐ．3416−3424 ＩＥＥＥ Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ ｏｎ Ｓｉｇｎａｌ Ｐｒｏｃｅｓｓ ｉｎｇ，Ｖｏｌ．41，Ｎｏ．12，1993年 12月，ｐ．3445−3462 (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419

Claims (10)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力信号を複数の周波数帯域に分割する
    分割手段と、各周波数帯域に含まれるサンプル点が前記
    入力信号上のどの時間領域および／または空間領域を表
    現しているかでサンプル点の部分集合を構成する構成手
    段と、前記サンプル点の部分集合毎に、周波数帯域間の
    相関を考慮に入れて、符号化を施す符号化手段とを備え
    ることを特徴とする画像符号化装置。
  2. 【請求項２】 前記符号化手段は、低周波帯域のサンプ
    ル点がゼロである場合には、前記低周波帯域のサンプル
    点に関係づけられる高周波帯域のサンプル点の符号化を
    行わないことを特徴とする請求項１記載の画像符号化装
    置。
  3. 【請求項３】 前記符号化手段は、低周波帯域のサンプ
    ル点がゼロである場合には、前記低周波帯域のサンプル
    点に関係づけられる高周波帯域のサンプル点の絶対値和
    を計算し、該絶対値和の値が予め定めた閾値よりも大き
    い場合にのみ前記高周波帯域のサンプル点の符号化を行
    い、それ以外の場合には前記高周波帯域のサンプル点の
    符号化を行わないことを特徴とする請求項１記載の画像
    符号化装置。
  4. 【請求項４】 前記符号化手段は、低周波帯域のサンプ
    ル点がゼロである場合には、前記低周波帯域のサンプル
    点に関係づけられる高周波帯域のサンプル点の自乗和を
    計算し、該自乗和の値が予め定めた閾値よりも大きい場
    合にのみ前記高周波帯域のサンプル点の符号化を行い、
    それ以外の場合には前記高周波帯域のサンプル点の符号
    化を行わないことを特徴とする請求項１記載の画像符号
    化装置。
  5. 【請求項５】 入力信号を複数の周波数帯域に分割する
    分割手段と、各周波数帯域に含まれるサンプル点が前記
    入力信号上のどの時間領域および／または空間領域を表
    現しているかでサンプル点の部分集合を構成する構成手
    段と、前記周波数帯域毎に、周波数帯域間の相関を考慮
    に入れて、符号化を施す符号化手段とを備えることを特
    徴とする画像符号化装置。
  6. 【請求項６】 前記符号化手段は、低周波帯域のサンプ
    ル点がゼロである場合には、前記低周波帯域のサンプル
    点に関係づけられる高周波帯域のサンプル点の符号化を
    行わないことを特徴とする請求項５記載の画像符号化装
    置。
  7. 【請求項７】 前記符号化手段は、低周波帯域のサンプ
    ル点がゼロである場合には、前記低周波帯域のサンプル
    点に関係づけられる高周波帯域のサンプル点の絶対値和
    を計算し、該絶対値和の値が予め定めた閾値よりも大き
    い場合にのみ前記高周波帯域のサンプル点の符号化を行
    い、それ以外の場合には前記高周波帯域のサンプル点の
    符号化を行わないことを特徴とする請求項５記載の画像
    符号化装置。
  8. 【請求項８】 前記符号化手段は、低周波帯域のサンプ
    ル点がゼロである場合には、前記低周波帯域のサンプル
    点に関係づけられる高周波帯域のサンプル点の自乗和を
    計算し、該自乗和の値が予め定めた閾値よりも大きい場
    合にのみ前記高周波帯域のサンプル点の符号化を行い、
    それ以外の場合には前記高周波帯域のサンプル点の符号
    化を行わないことを特徴とする請求項５記載の画像符号
    化装置。
  9. 【請求項９】 入力信号を複数の周波数帯域に分割する
    分割手段と、各周波数帯域に含まれるサンプル点が前記
    入力信号上のどの領域を表現しているかでサンプル点の
    部分集合を構成する構成手段と、前記サンプル点の部分
    集合毎に、周波数帯域間の相関を考慮に入れて、符号化
    を施す符号化手段とを備えることを特徴とする画像符号
    化装置。
  10. 【請求項１０】 入力信号を複数の周波数帯域に分割す
    る分割手段と、各周波数帯域に含まれるサンプル点が前
    記入力信号上のどの領域を表現しているかでサンプル点
    の部分集合を構成する構成手段と、前記周波数帯域毎
    に、周波数帯域間の相関を考慮に入れて、符号化を施す
    符号化手段とを備えることを特徴とする画像符号化装
    置。
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