JP3102323B2 - 画像符号化装置 - Google Patents

画像符号化装置

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JP3102323B2 JP28553395A JP28553395A JP3102323B2 JP 3102323 B2 JP3102323 B2 JP 3102323B2 JP 28553395 A JP28553395 A JP 28553395A JP 28553395 A JP28553395 A JP 28553395A JP 3102323 B2 JP3102323 B2 JP 3102323B2
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    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00Image coding
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  • Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、画像符号化装置に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来の画像符号化装置で採用される方式
に、フラクタル理論を用いた符号化方式の一である、反
復変換方式(IFS:Iterated Function System)と呼
ばれるものがある。この装置では、画像を複数のブロッ
クに分割し、各ブロック毎に自分と良く似た部分を、縮
小原画像の中から捜し出す。符号語としてどこから探し
たのか、すなわち縮小原画像中での近似領域の位置情報
を、符号化して伝送する。IFSでは、どれだけ近似し
た領域を縮小画像から探し出せるかが性能を決定づける
要素である。
【0003】そこで近似領域の候補の数を増やすため
に、縮小画像中の候補領域に回転や反転を施したものも
候補として用い、その変換パラメータも符号語に入れら
れる。近似領域の探索を容易にするため、アーノード・
E・ジャッキンによる文献「反復収縮画像変換によるフ
ラクタル理論に基づいた画像符号化」(Araud E.Jacqui
n:“Image Coding Based on a Fractal Theory of Iter
ated Contractive ImageTransformations”,IEEE Tran
sactions on image processing,Vol.1,No.1,pp,18-30)
では、8×8の大きさを基準として画像を符号化した
後、絵柄により部分的に4×4のブロックをそれに重ね
合わせて用いている。近似領域が見つかり難い箇所では
小さなブロックを利用することにより、近似精度を上げ
ている。
【0004】また、特願平6ー182401号「反復変
換画像符号化方法及びその装置」では、再帰的なブロッ
ク分割を行うことにより、絵柄に合った適切なブロック
サイズを選択して、ジャッキンの手法よりさらに近似精
度を上げている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
特願平6−182401号等の従来例では、各ブロック
毎にブロックサイズを表すパラメータがオーバーヘッド
情報として必要となるため、低レートで符号化を行う場
合には、未だ十分な符号化性能を得られていない。ま
た、近似精度を上げた上記の何れも、それ以前の従来の
ものとは、生成したIFS符号と互換性が無い問題を伴
う。
【0006】本発明の目的は、従来と処理信号の互換性
を保持し、且つ低歪みのIFS画像符号化の得られる画
像符号化装置を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】かかる目的を達成するた
め、本発明の画像符号化装置は、画像信号の帯域制限を
行うフィルタと、目標ビットレートに応じて画像信号の
縮小率を決定する縮小率決定手段と、この縮小率決定手
段により決定された縮小率に応じたフィルタ係数を出力
するフィルタ係数発生手段と、縮小率に従い画像信号の
画素を間引く間引き手段と、間引き手段により間引き処
理された画像信号をIFS符号に変換するIFS符号化
手段と、IFS符号化手段により変換された符号中の、
IFS符号に含まれる画像サイズに依存するパラメータ
または/および符号中の原画像サイズからなる、画像サ
イズ情報を修正する符号修正手段とを備えて構成され、
IFS符号の互換性を保持しつつ画像信号を符号化する
ことを特徴としている。
【0008】また、上記の縮小率決定手段は、所定の変
換テーブルを有し、このテーブルと目標ビットレートと
に基づき縮小率を決定し、この所定の変換テーブルは、
ビットレートに対して適切な縮小率を定義したテーブル
とするとよい。
【0009】さらに、IFS符号化手段は従前のIFS
符号化器であり、この従前の符号化器の出力信号である
IFS符号は、従前の画像符号化装置のIFS符号と互
換性を有することとするとよい。
【0010】
【作用】したがって、本発明の画像符号化装置によれ
ば、画像信号の帯域制限を行い目標ビットレートに応じ
て画像信号の縮小率を決定し、決定された縮小率に応じ
たフィルタ係数に従い画像信号の画素を間引く。間引き
処理された画像信号からIFS符号を生成し、生成され
た符号中の画像サイズ情報を修正する。よって、画像縮
小、IFS符号化、伸張復元の一連の画像処理におい
て、縮小率に対応したビットレートとSN比の関係を予
め予知し、結果的にIFS符号の互換性を保持しつつ最
良のSN比が得られる縮小率を目標ビットレートに応じ
て決定することができる。
【0011】
【実施例】次に添付図面を参照して本発明による画像符
号化装置の実施例を詳細に説明する。図1〜図3を参照
すると本発明の画像符号化装置の実施例が示されてい
る。図1は画像符号化装置の構成例を示す回路ブロック
図、図2は画像信号の縮小率をパラメータとしビットレ
ートとSN比との関係を表した図、図3は本実施例と従
来との処理特性を比較して示した図である。
【0012】本実施例の符号化装置は、入力として与え
られる原画像101および目標ビットレート102か
ら、従来のIFS符号と互換性のあるIFS符号列10
7を求めるものである。この処理のために本符号化装置
は、プリフィルタ11、フィルタ係数発生回路12、縮
小率決定回路13、間引き回路14、IFS符号化器1
5、および符号修正回路16を有して構成される。
【0013】プリフィルタ11と、間引き回路14と、
IFS符号化器15と、符号修正回路16とが直列に接
続され、プリフィルタ11へ原稿画像の画像信号が入力
され、符号修正回路16から修正処理後のIFS符号が
出力される。この処理のために、外部から目標ビットレ
ートの信号が縮小率決定回路13とIFS符号化器15
とへ入力される。縮小率決定回路13からの出力信号で
ある縮小率パラメータ103は、フィルタ係数発生回路
12と間引き回路14と符号修正回路16とへ入力され
る。フィルタ係数発生回路12の出力信号であるプリフ
ィルタ係数104は、プリフィルタ11へ入力される。
【0014】上記に構成される本実施例の符号化装置
は、符号化レートをあらわす目標ビットレート102か
ら適切な縮小率を決め、この縮小率に基づき間引きした
画像を、従来構成のIFS符号化器15で処理する回路
構成となっている。
【0015】目標ビットレート102が縮小率決定回路
13へ入力され、適切な縮小率パラメータ103を縮小
率決定回路13が決定する。目標ビットレート102が
少ない、即ち低レートの場合には、より小さな画像ヘ間
引かれるように縮小パラメータ103が決定される。こ
の縮小パラメータ103はフィルタ係数発生回路12へ
送られ、フィルタ係数発生回路12により後段の間引き
による折り返し歪を抑えるためのプリフィルタ係数10
4が導出される。プリフィルタ11では、入力されるフ
ィルタ係数104に従って原画像の画像信号101の高
周波成分を削減し、帯域制限された画像信号105を生
成し出力する。
【0016】間引き回路14は、入力される縮小率パラ
メータ103に従って帯域制限された画像信号105の
画素を間引き、縮小された画像信号106を作り出す。
例えばジャッキンの手法や特願平6−182401号な
どで示されている従来のIFS符号化器15は、縮小さ
れた画像信号106を目標ビットレート102で示され
る情報量で符号化し、IFS符号107を生成し出力す
る。
【0017】IFS符号化器15から出力されたIFS
符号107は、そのまま従来のIFS復号化器で再生可
能であるが、その場合には画像サイズが縮小された画像
信号106と同一になってしまう。このため、符号修正
回路16で、IFS符号107に含まれる画像サイズに
依存するパラメータを、縮小パラメータ103を利用し
て原画像の画像データ101の画像サイズに相当するよ
うに書き直し、修正されたIFS符号108を出力す
る。
【0018】上記の画像処理におけるIFS符号107
は解像度非依存の符号であり、IFS復号化器15は任
意の大きさで画像を再生することができる。このため、
符号中の原画像サイズを書き直せばその他の変換パラメ
ータ等を変更すること無く、従来の復号器でそのまま再
生が可能となる。
【0019】図2は、画像信号の縮小率(reduction)
をパラメータとし、ビットレート(bit rate)とSN比
(SNR)との関係を表した図である。つまり、種々の
圧縮率(1、1/2、1/4、1/8)で原画像を縮小
した後にIFS符号化し、元の画像サイズで復号した場
合のSN比を示している。図2によれば、低レート(短
符号化長)になるほど、より大きな縮小率でより小さな
画像へ予め縮小した方が高いSN比が得られることがわ
かる。また本評価でも縮小しない、すなわち従来のIF
Sより、予め縮小した後に符号化した方がブロック歪が
発生せず高い評価が得られている。この図2のビットレ
ートとSN比との関係図において、パラメータを選択し
て画像処理を実行すれば、最良となるビットレートに対
する歪み率が得られる。なお、図2のビットレートとS
N比との関係は一例である。
【0020】図3は、本実施例における処理特性20
を、従来の処理特性30と比較して示している。つま
り、図3は図2の実験結果を用いて縮小率を制御した場
合に得られる本実施例のSN比を、特願平6−1824
01号による符号化結果と比較して示した図である。図
3の特性グラフから知れるように、本実施例の画像処理
は、低レート領域における符号化性能が向上している。
【0021】上記の関係を図1の回路において説明す
る。図2のグラフから解るように、縮小率決定回路13
においては、適切な縮小率がビットレートに依存してい
る。例えば、0.28ビット以上では縮小率1(縮小し
ない)のほうが良く、ビットレート0.07ビット/p
el〜0.28ビット/pelでは1/2に縮小した場
合が最も性能が良い。予めビットレートに対して適切な
縮小率を定義したテーブル等を用意しておき、このテー
ブル等を参照して最良の縮小率パラメータ103を決定
する。
【0022】間引き回路14で画素の間引きを行う時、
予め帯域制限をしておかなければ間引きによる折返し歪
みが発生して、縮小された原画像106が歪んだ映像と
なってしまう。この場合には当然復号画像にも歪みが生
じるため、本実施例の効果が得られない。そこで、間引
き回路14での間引き率に併せて適切な帯域制限をプリ
フィルタ11で行うために、フィルタ係数発生回路12
において最適なフィルタ係数104を決定する。例え
ば、1/2に間引く場合には帯域を半分に制限する必要
がある。フィルタ係数104は、プリフィルタ11によ
る通過帯域幅が後段の間引き率(縮小率)に応じていれ
ば、任意の係数を利用可能である。このディジタルフィ
ルタの係数決定方法は周知である。
【0023】上記の実施例によれば、目標ビットレート
102に応じて画像を縮小した後、IFS符号化を行う
ことにより、小さいビットレートで符号化を行う場合の
符号化性能が向上する。
【0024】尚、上述の実施例は本発明の好適な実施の
一例ではあるが本発明はこれに限定されるものではな
く、本発明の要旨を逸脱しない範囲において種々変形実
施可能である。
【0025】
【発明の効果】以上の説明より明かなように、本発明の
画像符号化装置は、画像信号の帯域制限を行い目標ビッ
トレートに応じて画像信号の縮小率を決定する。この縮
小率に応じたフィルタ係数に従い帯域制限したのち画像
信号の画素を間引き、間引き処理された画像信号からI
FS符号を生成し、生成された符号中の画像サイズ情報
を修正する。この画像縮小、IFS符号化、伸張復元の
一連の画像処理において、縮小率に対応したビットレー
トとSN比を予め予知して、結果的にISF符号の互換
性を保持しつつ最良のSN比が得られる縮小率を目標ビ
ットレートに応じて決定する。よって、ビットレートの
大小に関らず常に最良の画像処理を実行することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像符号化装置の実施例を示す回路構
成ブロック図である。
【図2】画像信号の縮小率をパラメータとし、ビットレ
ートとSN比との関係を表した図である。
【図3】本実施例と従来との処理特性を比較して示した
図である。
【符号の説明】
11 プリフィルタ 12 フィルタ係数発生回路 13 縮小率決定回路 14 間引き回路 15 IFS符号化器 16 符号修正回路 101 原画像の画像信号 102 目標ビットレート信号 103 縮小率パラメータ 104 フィルタ係数 105 高周波成分削減後の画像信号 106 間引き処理後の画像信号 107 IFS符号 108 修正されたIFS符号
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−178886(JP,A) 特開 平5−130432(JP,A) 特開 平6−103952(JP,A) 特開 平7−75104(JP,A) 特開 平7−322255(JP,A) 特表 平4−506437(JP,A) 電子情報通信学会技術研究報告、NL P92−35 情報処理学会研究報告、AVM6−4 電気学会情報処理研究会、IP94−31 (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419 H03M 7/30 - 7/50

Claims (4)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像信号の帯域制限を行うフィルタと、 目標ビットレートに応じて前記画像信号の縮小率を決定
    する縮小率決定手段と、 該縮小率決定手段により決定された縮小率に応じたフィ
    ルタ係数を出力するフィルタ係数発生手段と、 前記縮小率に従い前記画像信号の画素を間引く間引き手
    段と、 該間引き手段により間引き処理された前記画像信号をI
    FS符号に変換するIFS符号化手段と、 該IFS符号化手段により変換された符号中の、前記I
    FS符号に含まれる画像サイズに依存するパラメータま
    たは/および前記符号中の原画像サイズからなる、画像
    サイズ情報を修正する符号修正手段とを備えて構成さ
    れ、IFS符号 の互換性を保持しつつ前記画像信号を符号化
    することを特徴とする画像符号化装置。
  2. 【請求項2】 前記縮小率決定手段は、所定の変換テー
    ブルを有し、該テーブルと前記目標ビットレートとに基
    づき前記縮小率を決定する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】 前記所定の変換テーブルは、ビットレー
    トに対して適切な縮小率を定義したテーブルであること
    を特徴とする請求項2記載の画像符号化装置。
  4. 【請求項4】 前記IFS符号化手段は従前のIFS符
    号化器であり、該従前の符号化器の出力信号であるIF
    S符号は、従前の画像符号化装置のIFS符号と互換性
    を有することを特徴とする請求項1から3の何れか1項
    に記載の画像符号化装置。
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情報処理学会研究報告、AVM6−4
電子情報通信学会技術研究報告、NLP92−35
電気学会情報処理研究会、IP94−31

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