JP3060376B2 - 画像符号化復号化装置及び画像復号化装置 - Google Patents

画像符号化復号化装置及び画像復号化装置

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JP3060376B2 JP12302197A JP12302197A JP3060376B2 JP 3060376 B2 JP3060376 B2 JP 3060376B2 JP 12302197 A JP12302197 A JP 12302197A JP 12302197 A JP12302197 A JP 12302197A JP 3060376 B2 JP3060376 B2 JP 3060376B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像信号の処理を行な
う記録,伝送,表示装置において、画像をより少ないデ
ータ量でデジタル化する高能率符号化方式に係り、特に
適応量子化を用いる画像符号化復号化装置及び画像復号
化装置に関するものである。
【0002】
【従来の技術】画像の高能率符号化において、量子化の
ステップ幅をブロック単位で、そのアクティビティ(活
性度、変化の程度)に応じて変える適応量子化がある。
アクティビティの高いブロックは、量子化誤差が大きく
てもそれが検知され難く、アクティビティの低いブロッ
クは、量子化誤差が検知され易い。そこで、ブロックの
アクティビティが高いブロックは、量子化のステップ幅
を広く(粗く)し、逆に、低いブロックは量子化のステ
ップ幅を狭く(細かく)する。これにより視覚特性に適
合した量子化となり、不必要に細かく量子化することが
なくなるので、発生するデータ量を少なくできる。な
お、処理ブロックは、直交変換を用いる符号化では、そ
のサイズに合わせて8×8画素などが一般的である。
【0003】また、このような適応量子化では、その情
報(量子化のステップ幅)を復号側に伝送する必要があ
るので、アクティビティによる変化の種類が多いと、そ
の情報が増えてしまう。そこで、適応処理による変化の
種類を、量子化クラスとして4種類ぐらいにするのが一
般的である。この量子化クラスは、アクティビティから
量子化ステップが決まる中間段階の値である。
【0004】図4は従来の画像符号化装置を示すブロッ
ク図である。同図において、画像入力端子1から入力さ
れた画像信号は、直交変換器2へ供給されている。直交
変換器2は、入力信号を8×8画素のブロック毎にDC
T(離散コサイン変換)などの手法で直交変換してい
る。直交変換器2の出力である変換係数は、1つがブロ
ックの平均値を示すDC係数で、他は変化の様子を示す
AC係数であり、各係数は適応量子化器3へ供給されて
いる。
【0005】適応量子化器3は、後述する方法により設
定されたステップ幅で、各係数を量子化し、可変長符号
器4へ供給している。適応量子化は、画像の性質によっ
て量子化方法を変えるものであるが、ここでは直交変換
係数のブロック・アクティビティで、量子化のステップ
幅を変えている。
【0006】可変長符号器4は、量子化された係数を可
変長符号化してデータとして、データ出力端子5から復
号化装置へ出力している。ここで、AC係数は0近辺に
集中するので、AC係数の可変長符号を0の符号長が最
も短く、絶対値が大きくなるに従って符号長が長くなる
ようにすることにより、データ量を少なくしている。
【0007】一方、直交変換器2の出力信号である変換
係数は、アクティビティ検出器6へも供給されている。
アクティビティ検出器6は、各ブロックのAC係数の絶
対値和を求め、ブロック毎にアクティビティ値Aとして
量子化クラス判定器7へ供給している。量子化クラス判
定器7は、アクティビティ値Aによって、量子化のクラ
ス値Cが決められる。クラス値Cは0から3の4種類
で、Aが2倍になる毎に1つ増える。クラスの数は多い
ほど特性上は望ましいが、その情報を伝送する必要があ
るのであまり多くすることはできない。量子化クラス判
定器7から出力されるクラスの情報は、クラス情報出力
端子8から復号装置側に伝送されると共に、前述した適
応量子化器3へも供給されている。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】直交変換を用いる符号
化では、復号装置で逆変換されると量子化誤差がブロッ
ク内に拡散する。そうすると、画像のエッジ部では、エ
ッジの周辺まで量子化誤差が広がる。これはモスキート
ノイズと呼ばれ、視覚的に画質劣化となる。適応量子化
を行なうと、エッジ部はアクティビティ(活性度)が高
いので、量子化が粗くなり、量子化雑音が増え、モスキ
ートノイズが増えてしまうという不具合があったさら
に、視覚特性に対して適切な適応量子化をおこなおうと
すると、適応量子化のクラス情報が増えてしまい、全体
の発生符号量が必ずしも削減できないといった問題があ
った。
【0009】これに対し、本出願人はすでに「画像符号
化装置及び復号化装置」(特願平2−262389
(特許第2536684号))を提案している。これ
は、検出されたアクティビティによって決まる量子化の
クラス値をLPF(低域通過フィルタ)で通過処理させ
たもので、エッジ部分では平坦部分に相当する隣接する
アクティビティの低いブロックによりアクティビティが
引き下げられ、適応量子化で量子化が必要以上に粗くな
らず、エッジ部分での画質劣化が改善でき、クラス値を
間引くことで伝送する情報量を減らす方法である。
【0010】しかし、変換符号化ではエッジ部分のモス
キ−トノイズが画質劣化の主要因になっており、エッジ
部分については他の部分よりさらに改善されることが望
まれる。また、平坦な背景の前に孤立的に存在する画像
なども量子化誤差が目立ちやすく改善が望まれるなどの
問題点が残っていた。
【0011】本発明は、以上の点に着目してなされたも
ので、アクティビティの変化を検出する手段を持ち、周
辺ブロックよりアクティビティが高いブロックでは量子
化ステップをさらに細かくすることにより画質を改善
し、適応量子化のクラス情報を可変長符号化すること
で、伝送しなければならないデ−タ量を少なくできる画
像符号化復号化装置及び画像復号化装置を提供すること
目的とするものである。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は、前記課題を解
決するために、以下に挙げる画像符号化復号化装置及び
画像復号化装置を提供しようとするものである。 (1)ブロック単位で量子化のステップ幅を変えて画像の
符号化及び復号化を行う画像符号化復号化装置におい
て、各ブロック単位の画像のアクティビティを検出する
アクティビティ検出手段と、前記アクティビティをブロ
ック間で比較し、周辺ブロックの平均アクティビティに
対する対象ブロックのアクティビティの相対的な違いを
アクティビティの変化として検出する手段と、前記アク
ティビティの変化から量子化のクラス値を判定する量子
化クラス判定手段と、前記量子化のクラス値を符号化す
る手段とを有し、周辺ブロックに対しアクティビティの
大きなブロックの量子化ステップを、細かくするように
した画像符号化部分と、量子化クラスの情報を復号する
復号手段と、前記復号手段によって得られた量子化クラ
スの情報により適応逆量子化する手段とを有する画像復
号化部分とを備えたことを特徴とする画像符号化復号化
装置。
【0013】(2)ブロック単位で量子化のステップ幅を
変えて画像の符号化及び復号化を行う画像符号化復号化
装置において、各ブロック単位の画像のアクティビティ
を検出するアクティビティ検出手段と、前記アクティビ
ティの周辺ブロックを含めた平均値を検出する手段と、
前記アクティビティのブロック間の変化を検出する手段
と、前記アクティビティの平均値と前記アクティビティ
の変化から量子化のクラス値を判定する量子化クラス判
定手段とを有し、周辺ブロックに対しアクティビティの
大きなブロックの量子化ステップを細かくし、前記アク
ティビティの平均値が大きい場合には前記量子化ステッ
プの変更幅を小さくするようにした画像符号化部分と、
量子化クラスの情報を復号する復号手段と、前記復号手
段によって得られた量子化クラスの情報により適応逆量
子化する手段とを有する画像復号化部分とを備えたこと
を特徴とする画像符号化復号化装置。
【0014】(3)ブロック単位で量子化のステップ幅
を変えて符号化された画像を復号する画像復号化装置で
あって、ブロック単位で求められた画像のアクティビテ
ィに対してブロック間処理を行って量子化のクラス値を
判定し、この量子化のクラス値をブロック間の差分値と
して可変長符号で符号化する画像符号化装置から出力さ
れる符号化画像を復号する画像復号化装置において、量
子化クラスの符号を可変長復号化し、得られたブロック
間の差分値から各ブロックの量子化クラスの情報を復号
する復号手段と、前記復号手段によって得られた量子化
クラスの情報により適応逆量子化する手段とを有するこ
とを特徴とする画像復号化装置
【0015】
【実施の形態】アクティビティの各ブロック間の変化を
求め、それにより量子化クラスを変えることにより、エ
ッジ部分や平坦な背景の前に孤立的に存在する画像では
アクティビティが周辺ブロックより高くなるので、量子
化が細かくなる。よって、モスキートノイズのが低減さ
れ、視覚特性にあった量子化が行える。適応量子化のク
ラスはブロック間で強い相関を持っているので、ブロッ
ク間差分の可変長符号化で符号量が少なくできる。そし
て、画像符号化復号化装置は、各ブロック単位のアクテ
ィビティを検出するアクティビティ検出手段6と、前記
アクティビティのブロック間の変化を検出する手段(H
PF21)と、前記アクティビティの変化から量子化のク
ラス値を判定する量子化クラス判定手段24とを有し、周
辺ブロックに対しアクティビティの大きなブロックの量
子化ステップを、細かくするようにした画像符号化部分
と、可変長符号で伝送されてくる量子化クラスの情報を
固定長符号に復号する可変長復号手段17と、前記可変長
復号手段によって得られた量子化クラスの情報により適
応逆量子化をおこなう手段13とを有する画像復号化部分
とを備えているまた、画像符号化復号化装置は、画像
符号化部分に、量子化のクラス値を判定する量子化クラ
ス判定手段24と、量子化クラス値のブロック間の差分値
を可変長符号化する手段25とを有している。
【0016】
【実施例】図1は本発明の画像符号化復号化装置の一実
施例の符号化部分を示すブロック図である。従来例であ
る図4と同一の構成部分には、同一符号を付して示す。
図1において、図4との相違点は量子化クラスの判定方
法であり、アクティビティはLPF(低域通過フィル
タ)22とHPF(高域通過フィルタ)21を通過した後に
量子化クラス判定器24で使われる。直交変換器2、適応
量子化器3、可変長符号化器4、アクティビティ検出器
6の構成と動作は従来例と同じである。アクティビティ
検出器6の出力である各ブロックのアクティビティ値A
はLPF22とHPF21に入力される。LPF22やHPF
21は空間フィルタであり、通常のLPFの画素値に対す
る処理を、ブロック毎のアクティビティ値Aに対するも
のに置き換えたものである。
【0017】図2は、LPF22及びHPF21の各ブロッ
クに対するタップ係数を2次元的に表わしたもので、適
応量子化の対象となるブロックに対応する中央値は共に
1/2(8/16)であるが、周辺はLPFで1/16、HPFで−1
/16である。LPF22の出力Mは対象ブロックとその近
接ブロックの平均化されたアクティビティであり、HP
21の出力D´は変化の程度を表すものとなる。
【0018】LPF22の出力値Mは割り算器23及び量子
化クラスの判定器24に入力される。HPF21の出力D´
は割り算器23に入力される。割り算器23では正規化され
た変化(差分)DとしてD´/Mが求められ、量子化ク
ラス判定器24に入力される。量子化クラス判定器の出力
である量子化クラスCは、適応量子化器3に供給される
と共に差分可変長符号化器25に与えられる。
【0019】量子化クラスの判定器24では図3に示した
ような特性で、DとMより量子化クラスCが判定され
る。判定特性では、Dの値は±0.5内に、またMの値
も上限が制限される。判定されるクラス値Cは0から4
の5種類で、Cが1増える毎に量子化ステップSqが1.
3 倍づつ増やされる。適応量子化器3は、クラス値Cに
よって決まる量子化ステップSqに制御係数kを乗じた
もので係数の量子化を行なう。kはデータ量制御の係数
で、目的とするデータ量にするため外部から決められ
る。従って、Sqは量子化の相対値と言える。
【0020】前記したように量子化クラスの判定は、ア
クティビティの平均成分Mと変化成分Dにより判定され
わけであるが、その特性について説明する。Dが一定の
場合には従来どうり、Mが小さいほどクラスが下がり量
子化が細かくなる。一方Mが一定の場合には、Dの値が
大きくなるほどクラスが下がり量子化が細かくなり、D
の値が小さくなるほどクラスが上がり量子化が粗くな
る。Mはその値が正の場合は周りよりそのブロックのア
クティビティが高いことになるが、これは平坦な背景の
前に孤立的に存在する画像やエッジ部分に当たる。その
ような部分は量子化誤差が目立ちやすく量子化を細かく
するのが適当になる。
【0021】このようにして得られた量子化クラスCは
復号器に伝送される必要がある。差分可変長符号化器25
では1ブロック前のCと現ブロックのCの差を求め、そ
の値を図6のような可変長符号で符号化し、クラス情報
出力8より出力される。可変長符号化の例を図7に示
す。従来例に対しクラスの種類が4から5に増えている
が、符号量は減っているのが分かる(可変長符号化しな
い従来例では、ブロック当たり2ビット必要である)。
【0022】次に、画像復号化装置について説明する。
図5は本発明の画像符号化復号化装置の復号化部分及び
画像復号化装置の一実施例を示すブロック図である。同
図において、図1の符号化部分のデータ出力端子5より
伝送された圧縮データは、データ入力端子11を介して可
変長復号器12へ供給される。可変長復号器12は、可変長
符号から通常の符号に変換して、逆量子化器13へ供給し
ている。
【0023】一方、図1の符号化部分のクラス情報出力
端子8より伝送されたクラス情報入力信号は、クラス情
報入力端子14を介して可変長復号器17へ供給される。可
変長復号器17は可変長符号化されたクラス情報を固定長
に変換して、逆量子化器13へ供給している。逆量子化器
13は、可変長復号器12から供給された符号を、量子化の
代表値に置き換えて、直交逆変換器15へ供給している。
逆量子化器での代表値置き換えのステップ幅は、符号化
復号化装置における適応量子化器3と同様に、クラス値
Cによって決められる。直交逆変換器15は、入力信号を
逆DCT変換し、再生画像信号を得て、画像出力端子16
を介して出力している。
【0024】
【発明の効果】本発明の画像符号化復号化装置及び復号
化装置は、以下に述べる如く、極めて優れた効果があ
る。 (1) アクティビティの変化で画像のエッジ部分を検出す
る手段を持ち、エッジ部分では量子化ステップをさらに
細かくすることにより、適応量子化でエッジ部分や孤立
画像の量子化が細かくなり、モスキートノイズが軽減さ
れ画質劣化が改善される。
【0025】(2) また、適応量子化のクラス情報を可変
長符号化することで、伝送しなければならないデ−タ量
を少なくでき、クラスの数を増やしてもクラスの変化が
激しくなければデ−タ量はあまり増えず、より適切な適
応量子化が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明になる画像符号化復号化装置の一実施例
の符号化部分を示すブロック図である。
【図2】LPF及びHPFの各タップ係数を2次元的に
表わした図である。
【図3】ブロックアクティビティの平均成分Mと変化成
分Dからクラス値Cを決める特性図である。
【図4】従来の画像符号化装置を示すブロック図であ
る。
【図5】本発明の画像符号化復号化装置の復号化部分及
び画像復号化装置の一実施例を示すブロック図である。
【図6】量子化クラスの差分可変長符号の一例を示すも
のである。
【図7】量子化クラスの差分可変長符号化の一例を示す
ものである。
【符号の説明】
1…画像入力端子、2…直交変換器、 3,…適応量子化器、4…可変長符号化器、 5…データ出力端子、6…アクティビティ検出器、 7,24…量子化クラス判定器、 8…クラス情報出力端子、 11…データ入力端子、 12,17…可変長復号器、 13…逆量子化器、14…クラス情報入力端子、 15…直交逆変換器、16…画像出力端子、 21…HPF、22…LPF、 23…割り算器、25…差分可変長符号器。

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ブロック単位で量子化のステップ幅を変え
    て画像の符号化及び復号化を行う画像符号化復号化装置
    において、 各ブロック単位の画像のアクティビティを検出するアク
    ティビティ検出手段と、 前記アクティビティをブロック間で比較し、周辺ブロッ
    クの平均アクティビティに対する対象ブロックのアクテ
    ィビティの相対的な違いをアクティビティの変化として
    検出する手段と、 前記アクティビティの変化から量子化のクラス値を判定
    する量子化クラス判定手段と、 前記量子化のクラス値を符号化する手段とを有し、 周辺ブロックに対しアクティビティの大きなブロックの
    量子化ステップを、細かくするようにした画像符号化部
    分と、 量子化クラスの情報を復号する復号手段と、 前記復号手段によって得られた量子化クラスの情報によ
    り適応逆量子化する手段とを有する画像復号化部分とを
    備えたことを特徴とする画像符号化復号化装置。
  2. 【請求項2】請求項1記載の画像符号化復号化装置にお
    いて、 前記量子化のクラス値を符号化する手段は前記量子化ク
    ラス値のブロック間の差分値を可変長符号化する手段で
    あることを特徴とする画像符号化復号化装置。
  3. 【請求項3】ブロック単位で量子化のステップ幅を変え
    て画像の符号化及び復号化を行う画像符号化復号化装置
    において、 各ブロック単位の画像のアクティビティを検出するアク
    ティビティ検出手段と、 前記アクティビティの周辺ブロックを含めた平均値を検
    出する手段と、 前記アクティビティのブロック間の変化を検出する手段
    と、 前記アクティビティの平均値と前記アクティビティの変
    化から量子化のクラス値を判定する量子化クラス判定手
    段とを有し、 周辺ブロックに対しアクティビティの大きなブロックの
    量子化ステップを細かくし、前記アクティビティの平均
    値が大きい場合には前記量子化ステップの変更幅を小さ
    くするようにした画像符号化部分と、 量子化クラスの情報を復号する復号手段と、 前記復号手段によって得られた量子化クラスの情報によ
    り適応逆量子化する手段とを有する画像復号化部分とを
    備えたことを特徴とする画像符号化復号化装置。
  4. 【請求項4】ブロック単位で量子化のステップ幅を変え
    て符号化された画像を復号する画像復号化装置であっ
    て、 ブロック単位で求められた画像のアクティビティに対し
    てブロック間処理を行って量子化のクラス値を判定し、
    この量子化のクラス値をブロック間の差分値として可変
    長符号で符号化する画像符号化装置から出力される符号
    化画像を復号する画像復号化装置において、 量子化クラスの符号を可変長復号化し、得られたブロッ
    ク間の差分値から各ブロックの量子化クラスの情報を復
    号する復号手段と、 前記復号手段によって得られた量子化クラスの情報によ
    り適応逆量子化する手段とを有することを特徴とする画
    像復号化装置。
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