JP3271108B2 - ディジタル画像信号の処理装置および方法 - Google Patents
ディジタル画像信号の処理装置および方法Info
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- H—ELECTRICITY
- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N7/00—Television systems
- H04N7/01—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level
- H04N7/0125—Conversion of standards, e.g. involving analogue television standards or digital television standards processed at pixel level one of the standards being a high definition standard
-
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- H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
- H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
- H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
- H04N19/59—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving spatial sub-sampling or interpolation, e.g. alteration of picture size or resolution
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ＶＴＲやテレビジョ
ン装置等の画像再生装置、画像出力装置等に適用して好
適なディジタル画像信号の処理装置および方法に関す
る。
ン装置等の画像再生装置、画像出力装置等に適用して好
適なディジタル画像信号の処理装置および方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術】ディジタル画像信号を記録したり、伝送
する際の帯域圧縮あるいは情報量削減のための一つの方
法として、画像に対してサブサンプリングを施し、画素
を間引くことによって、伝送データ量を減少させるもの
がある。その一例は、ＭＵＳＥ方式における多重サブナ
イキストサンプリングエンコーディング方式である。こ
のシステムでは、受信側で間引かれた非伝送の画素を補
間する必要がある。また、入力される標準精細度のビデ
オ信号を高精細度のビデオ信号へ変換するアップコンバ
ージョンも提案されている。この場合には、不足してい
る画素を標準精細度のビデオ信号から作成する必要があ
る。さらに、画像を電子的に拡大する時には、不足する
画素の値の補間を必要とする。これらのものに限らず、
シーンチェンジ検出、ＤＰＣＭ等では、周辺の画素の値
から注目画素の予測値を作成する技術が適用可能であ
る。
する際の帯域圧縮あるいは情報量削減のための一つの方
法として、画像に対してサブサンプリングを施し、画素
を間引くことによって、伝送データ量を減少させるもの
がある。その一例は、ＭＵＳＥ方式における多重サブナ
イキストサンプリングエンコーディング方式である。こ
のシステムでは、受信側で間引かれた非伝送の画素を補
間する必要がある。また、入力される標準精細度のビデ
オ信号を高精細度のビデオ信号へ変換するアップコンバ
ージョンも提案されている。この場合には、不足してい
る画素を標準精細度のビデオ信号から作成する必要があ
る。さらに、画像を電子的に拡大する時には、不足する
画素の値の補間を必要とする。これらのものに限らず、
シーンチェンジ検出、ＤＰＣＭ等では、周辺の画素の値
から注目画素の予測値を作成する技術が適用可能であ
る。
【０００３】非伝送の画素の補間を行う場合、上述のよ
うに補間すべき注目画素の周辺に位置する伝送された画
素（周辺画素）の値、例えば、８ビットのディジタル値
をそのままアドレス、すなわちクラスとして使用し、そ
のクラスに注目画素の値、または値が推測できる係数を
記憶させるクラス分類方法がある。このクラス分類方法
の一例として、４つの周辺画素からクラスを決める場
合、８ビットのディジタル値をそのままクラスとして使
用すると、３２ビットとなり、膨大なクラス、すなわち
膨大なメモリが必要になる。このクラス数を減少させる
ために画素値に対して圧縮を行う。
うに補間すべき注目画素の周辺に位置する伝送された画
素（周辺画素）の値、例えば、８ビットのディジタル値
をそのままアドレス、すなわちクラスとして使用し、そ
のクラスに注目画素の値、または値が推測できる係数を
記憶させるクラス分類方法がある。このクラス分類方法
の一例として、４つの周辺画素からクラスを決める場
合、８ビットのディジタル値をそのままクラスとして使
用すると、３２ビットとなり、膨大なクラス、すなわち
膨大なメモリが必要になる。このクラス数を減少させる
ために画素値に対して圧縮を行う。
【０００４】この圧縮の一例として、１画素の値を８ビ
ットから３ビットへ圧縮を施す３ビットＡＤＲＣ（Adap
tive Dynamic Range Coding ）を説明する。まず、伝送
された４つの周辺画素から最大値と最小値が検出され、
各画素値から最小値が除去され、正規化が施される。検
出された最大値と最小値からダイナミックレンジが求め
られ正規化が施された各画素値は、ダイナミックレンジ
により量子化が施される。その量子化された値に応じて
３ビットの値が生成される。よって、４つの周辺画素の
クラス表現は、１２ビットからなり、４０９６クラスと
大幅に減少する。
ットから３ビットへ圧縮を施す３ビットＡＤＲＣ（Adap
tive Dynamic Range Coding ）を説明する。まず、伝送
された４つの周辺画素から最大値と最小値が検出され、
各画素値から最小値が除去され、正規化が施される。検
出された最大値と最小値からダイナミックレンジが求め
られ正規化が施された各画素値は、ダイナミックレンジ
により量子化が施される。その量子化された値に応じて
３ビットの値が生成される。よって、４つの周辺画素の
クラス表現は、１２ビットからなり、４０９６クラスと
大幅に減少する。
【０００５】ここで、補間の一例として線形１次結合か
ら補間すべき注目画素ｘが生成される場合を説明する。
注目画素ｘを中心とする４つの周辺画素ａ、ｂ、ｃ、ｄ
とその周辺画素に対応する係数ｗ1 、ｗ2 、ｗ3 、ｗ4
を用いた、すなわち４タップの線形１次結合を（１）式
に示す。
ら補間すべき注目画素ｘが生成される場合を説明する。
注目画素ｘを中心とする４つの周辺画素ａ、ｂ、ｃ、ｄ
とその周辺画素に対応する係数ｗ1 、ｗ2 、ｗ3 、ｗ4
を用いた、すなわち４タップの線形１次結合を（１）式
に示す。
【０００６】 ｘ＝ａｗ1 ＋ｂｗ2 ＋ｃｗ3 ＋ｄｗ4 （１）
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述のよう
なディジタル画像信号の処理装置には、存在しないクラ
スが生じる。一例として、１画素が３ビットの値へ圧縮
されている場合、４画素のクラスは、１２ビットで表さ
れる。ここで、ブロックの画像が完全に平坦な場合、ダ
イナミックレンジＤＲが `０' となる。この場合は、例
外的な処理として３ビットのコードとして例えば（111
）或いは（000 ）を割り当てるようになされている。
その結果クラスコードは、（111111111111）或いは（00
0000000000）となる。すなわち、（111111111111）或い
は（000000000000）のクラスコードに対応するクラスの
どちらかは、存在しないという問題点がある。
なディジタル画像信号の処理装置には、存在しないクラ
スが生じる。一例として、１画素が３ビットの値へ圧縮
されている場合、４画素のクラスは、１２ビットで表さ
れる。ここで、ブロックの画像が完全に平坦な場合、ダ
イナミックレンジＤＲが `０' となる。この場合は、例
外的な処理として３ビットのコードとして例えば（111
）或いは（000 ）を割り当てるようになされている。
その結果クラスコードは、（111111111111）或いは（00
0000000000）となる。すなわち、（111111111111）或い
は（000000000000）のクラスコードに対応するクラスの
どちらかは、存在しないという問題点がある。
【０００８】従って、この発明の目的は、適応補間のク
ラス分けを行う場合、効率よくメモリを使用することが
できるディジタル画像信号の処理装置および方法を提供
することにある。
ラス分けを行う場合、効率よくメモリを使用することが
できるディジタル画像信号の処理装置および方法を提供
することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】この発明は、注目画素の
値を注目画素の空間的および／または時間的に近傍に存
在する複数の画素を使用して作成するディジタル画像信
号の処理装置において、入力ディジタル画像信号中に含
まれ、注目画素の空間的および／または時間的に近傍の
複数の参照画素を使用して注目画素のクラスを決定する
クラス分類手段と、クラス分類手段は、第１のブロック
と第１のブロックを含み第１のブロックより大きい第２
のブロックを設定し、第２のブロックから検出されたダ
イナミックレンジを用いて第１のブロックに対してダイ
ナミックレンジに適応した符号化を施すことを特徴とす
るディジタル画像信号の処理装置である。さらに、この
発明は、注目画素の値を注目画素の空間的および／また
は時間的に近傍に存在する複数の画素を使用して作成す
るディジタル画像信号の処理方法において、入力ディジ
タル画像信号中に含まれ、注目画素の空間的および／ま
たは時間的に近傍の複数の参照画素を使用して注目画素
のクラスを決定し、第１のブロックと第１のブロックを
含み第１のブロックより大きい第２のブロックを設定
し、第２のブロックから検出されたダイナミックレンジ
を用いて第１のブロックに対してダイナミックレンジに
適応した符号化を施すことを特徴とするディジタル画像
信号の処理方法である。
値を注目画素の空間的および／または時間的に近傍に存
在する複数の画素を使用して作成するディジタル画像信
号の処理装置において、入力ディジタル画像信号中に含
まれ、注目画素の空間的および／または時間的に近傍の
複数の参照画素を使用して注目画素のクラスを決定する
クラス分類手段と、クラス分類手段は、第１のブロック
と第１のブロックを含み第１のブロックより大きい第２
のブロックを設定し、第２のブロックから検出されたダ
イナミックレンジを用いて第１のブロックに対してダイ
ナミックレンジに適応した符号化を施すことを特徴とす
るディジタル画像信号の処理装置である。さらに、この
発明は、注目画素の値を注目画素の空間的および／また
は時間的に近傍に存在する複数の画素を使用して作成す
るディジタル画像信号の処理方法において、入力ディジ
タル画像信号中に含まれ、注目画素の空間的および／ま
たは時間的に近傍の複数の参照画素を使用して注目画素
のクラスを決定し、第１のブロックと第１のブロックを
含み第１のブロックより大きい第２のブロックを設定
し、第２のブロックから検出されたダイナミックレンジ
を用いて第１のブロックに対してダイナミックレンジに
適応した符号化を施すことを特徴とするディジタル画像
信号の処理方法である。
【００１０】
【作用】第１のブロックより広い第２のブロックからダ
イナミックレンジを求め、そのダイナミックレンジを用
いて、第１のブロックに対して符号化が施されることに
より、存在しないクラスの発生を防止でき、従来の符号
化より精度の高い符号化を施すことができる。また、補
間値を形成するために用いられる画素を含む広い範囲の
第２のブロックからダイナミックレンジを求めることに
より、クラス分けを行う画素と、予測式で利用する画素
との相違による影響を低減できる。
イナミックレンジを求め、そのダイナミックレンジを用
いて、第１のブロックに対して符号化が施されることに
より、存在しないクラスの発生を防止でき、従来の符号
化より精度の高い符号化を施すことができる。また、補
間値を形成するために用いられる画素を含む広い範囲の
第２のブロックからダイナミックレンジを求めることに
より、クラス分けを行う画素と、予測式で利用する画素
との相違による影響を低減できる。
【００１１】
【実施例】図１は、この発明のディジタル画像信号の処
理装置の概略的なブロック図の一例を示す。１は、入力
端子を示し、例えばオフセットサブサンプリングされた
画像信号が供給される。ここで、図２は、サブサンプリ
ングされた画像を示す。図２中、○は、伝送された伝送
画素を示し、△は、間引かれた画素を示す。入力端子１
から供給された画像は、ブロック化回路２へ供給され、
ブロック化回路２では、テレビジョンのラスター走査の
順序の入力データを図２に示すようなブロック、この実
施例では、第１の（３×３）ブロックを含む第２の（７
×５）ブロックの夫々の順序のデータへ変換する。ブロ
ック化回路２において、ブロック化が施されたサブサン
プルデータは、クラスコード発生回路３へ供給され、ク
ラスコードｃが生成される。この生成されたクラスコー
ドｃは、予測回路５と予測係数メモリ４へ夫々供給され
る。
理装置の概略的なブロック図の一例を示す。１は、入力
端子を示し、例えばオフセットサブサンプリングされた
画像信号が供給される。ここで、図２は、サブサンプリ
ングされた画像を示す。図２中、○は、伝送された伝送
画素を示し、△は、間引かれた画素を示す。入力端子１
から供給された画像は、ブロック化回路２へ供給され、
ブロック化回路２では、テレビジョンのラスター走査の
順序の入力データを図２に示すようなブロック、この実
施例では、第１の（３×３）ブロックを含む第２の（７
×５）ブロックの夫々の順序のデータへ変換する。ブロ
ック化回路２において、ブロック化が施されたサブサン
プルデータは、クラスコード発生回路３へ供給され、ク
ラスコードｃが生成される。この生成されたクラスコー
ドｃは、予測回路５と予測係数メモリ４へ夫々供給され
る。
【００１２】このクラスコード発生回路３では、一例と
して、ＡＤＲＣを用いてクラスコードｃの生成を行う。
ここで、上述した、従来と同じ方法のＡＤＲＣを適用し
たのでは、存在しないクラス（クラスコードが全て `
１' 或いは全て `０' のクラス）が生じるため、実際に
符号化する画素の範囲、すなわち（３×３）ブロックか
ら得られるダイナミックレンジをＡＤＲＣに使用するの
ではなく、符号化する画素の範囲よりも広い範囲、すな
わち（７×５）ブロックから得られるダイナミックレン
ジを使用して（３×３）ブロックに対してＡＤＲＣが施
される。
して、ＡＤＲＣを用いてクラスコードｃの生成を行う。
ここで、上述した、従来と同じ方法のＡＤＲＣを適用し
たのでは、存在しないクラス（クラスコードが全て `
１' 或いは全て `０' のクラス）が生じるため、実際に
符号化する画素の範囲、すなわち（３×３）ブロックか
ら得られるダイナミックレンジをＡＤＲＣに使用するの
ではなく、符号化する画素の範囲よりも広い範囲、すな
わち（７×５）ブロックから得られるダイナミックレン
ジを使用して（３×３）ブロックに対してＡＤＲＣが施
される。
【００１３】例えば、図２に示すように適応補間を行う
ための注目画素ｘ、すなわち、間引かれた画素を中心と
した（３×３）ブロック内の伝送された４画素を夫々３
ビットづつビットを割り当てて符号化を行い、これら４
画素、すなわち１２ビットより２12（＝4096）のクラス
分類を行う場合、伝送された４画素でダイナミックレン
ジを求めクラス分類を行うと、上述のように４画素の値
が等しい時に存在しないクラスを生じることになる。
ための注目画素ｘ、すなわち、間引かれた画素を中心と
した（３×３）ブロック内の伝送された４画素を夫々３
ビットづつビットを割り当てて符号化を行い、これら４
画素、すなわち１２ビットより２12（＝4096）のクラス
分類を行う場合、伝送された４画素でダイナミックレン
ジを求めクラス分類を行うと、上述のように４画素の値
が等しい時に存在しないクラスを生じることになる。
【００１４】そこで、ダイナミックレンジを（７×５）
ブロックから求め、ＡＤＲＣによるクラス分類を行うこ
とで、存在しないクラスを除去、すなわち全て存在する
クラス分類を行うことができる。また、クラス数が多く
なりすぎるのを防止し、補間精度を上げるためクラス分
類の際に利用する画素の範囲より予測式を演算する際に
利用する画素の範囲が広くされている。そこで、ダイナ
ミックレンジもまた広い範囲、すなわち（７×５）ブロ
ックの範囲から求め、クラス分類が行われることによ
り、補間時と学習時の夫々で利用される範囲を同一の範
囲とすることも可能である。
ブロックから求め、ＡＤＲＣによるクラス分類を行うこ
とで、存在しないクラスを除去、すなわち全て存在する
クラス分類を行うことができる。また、クラス数が多く
なりすぎるのを防止し、補間精度を上げるためクラス分
類の際に利用する画素の範囲より予測式を演算する際に
利用する画素の範囲が広くされている。そこで、ダイナ
ミックレンジもまた広い範囲、すなわち（７×５）ブロ
ックの範囲から求め、クラス分類が行われることによ
り、補間時と学習時の夫々で利用される範囲を同一の範
囲とすることも可能である。
【００１５】ここで、図３は、供給されたデータに対し
て３ビットＡＤＲＣを施すブロック図の一例を示し、こ
の図を用いて３ビットＡＤＲＣを説明する。１１は、入
力端子を示し、ブロック化が施されたデータが供給され
る。この入力端子１１には、注目画素ｘを中心とした
（３×３）ブロックを含む（７×５）ブロックのａ〜ｒ
の１８画素が供給される。入力端子１１に供給されたデ
ータは、検出回路１２が（７×５）ブロック毎に最大値
ＭＡＸ、最小値ＭＩＮを検出する。減算回路１３に対し
てＭＡＸおよびＭＩＮが供給され、その出力にダイナミ
ックレンジＤＲが発生する。減算回路１４は、検出回路
１２から供給されたＭＩＮが入力データから除去され、
正規化された画素データが発生する。
て３ビットＡＤＲＣを施すブロック図の一例を示し、こ
の図を用いて３ビットＡＤＲＣを説明する。１１は、入
力端子を示し、ブロック化が施されたデータが供給され
る。この入力端子１１には、注目画素ｘを中心とした
（３×３）ブロックを含む（７×５）ブロックのａ〜ｒ
の１８画素が供給される。入力端子１１に供給されたデ
ータは、検出回路１２が（７×５）ブロック毎に最大値
ＭＡＸ、最小値ＭＩＮを検出する。減算回路１３に対し
てＭＡＸおよびＭＩＮが供給され、その出力にダイナミ
ックレンジＤＲが発生する。減算回路１４は、検出回路
１２から供給されたＭＩＮが入力データから除去され、
正規化された画素データが発生する。
【００１６】ダイナミックレンジＤＲが量子化回路１５
に供給され、正規化された画素データがダイナミックレ
ンジＤＲで量子化され、その量子化された結果に応じて
３ビットのデータＤＴが発生する。この３ビットのデー
タＤＴは、量子化回路１５から選択回路１６へ供給され
る。選択回路１６では、供給された３ビットのデータＤ
Ｔの中から（３×３）ブロックに含まれる４画素のみが
選択され、クラスコードｃとして出力端子１７に取り出
される。なお、クラスコードに使用する画素としては、
（３×３）ブロックの画素に限らず、前フィールドの画
素を含むブロック等、種々のものを使用できる。また、
減算回路１４では、最小値ＭＩＮと入力データの差分値
を正規化としたが、最小値ＭＩＮに代わりに最大値ＭＡ
Ｘと入力データの差分値を正規化とすることも可能であ
る。
に供給され、正規化された画素データがダイナミックレ
ンジＤＲで量子化され、その量子化された結果に応じて
３ビットのデータＤＴが発生する。この３ビットのデー
タＤＴは、量子化回路１５から選択回路１６へ供給され
る。選択回路１６では、供給された３ビットのデータＤ
Ｔの中から（３×３）ブロックに含まれる４画素のみが
選択され、クラスコードｃとして出力端子１７に取り出
される。なお、クラスコードに使用する画素としては、
（３×３）ブロックの画素に限らず、前フィールドの画
素を含むブロック等、種々のものを使用できる。また、
減算回路１４では、最小値ＭＩＮと入力データの差分値
を正規化としたが、最小値ＭＩＮに代わりに最大値ＭＡ
Ｘと入力データの差分値を正規化とすることも可能であ
る。
【００１７】予測係数メモリ４は、後述する学習により
予め記憶されたクラスコードｃに対応した係数ｗ1 〜ｗ
18を予測回路３へ供給する。予測回路３では、供給され
たクラスコードｃに対応した係数ｗ1 〜ｗ18とブロック
化回路２から供給された画素値を用いて１８タップから
なる線形１次結合より、補間すべき注目画素ｘが算出さ
れる。
予め記憶されたクラスコードｃに対応した係数ｗ1 〜ｗ
18を予測回路３へ供給する。予測回路３では、供給され
たクラスコードｃに対応した係数ｗ1 〜ｗ18とブロック
化回路２から供給された画素値を用いて１８タップから
なる線形１次結合より、補間すべき注目画素ｘが算出さ
れる。
【００１８】 ｘ＝ａｗ1 ＋ｂｗ2 ＋ｃｗ3 ＋‥‥＋ｑｗ17＋ｒｗ18 （２）
【００１９】このように、補間された注目画素ｘは、予
測回路５から出力端子６へ出力される。すなわち、伝送
されたサブサンプルデータから非伝送データが補間さ
れ、フルサンプルデータとして出力端子６から補間され
た画素は、出力される。
測回路５から出力端子６へ出力される。すなわち、伝送
されたサブサンプルデータから非伝送データが補間さ
れ、フルサンプルデータとして出力端子６から補間され
た画素は、出力される。
【００２０】ここで、図４は、上述の係数メモリ４を構
成するための学習時のブロック図を示し、この図を用い
てクラスコードｃに対応した係数ｗ1 〜ｗ18の学習を説
明する。２１は、入力端子を示し、標準的な高解像度の
ディジタル画像データが供給される。入力端子２１から
供給された画像データは、ブロック化回路２２へ供給さ
れ、ブロック化回路２２では、上述の図２に示すよう
に、注目画素ｘを中心に周辺画素ａ〜ｒの位置に対応す
る１８画素を含む（７×５）ブロックへ画像データを変
換する。ブロック化が施された画像データから注目画素
ｘの真値および周辺画素ａ〜ｒは、予測係数決定回路２
３へ供給され、また周辺画素ａ〜ｒは、クラスコード発
生回路３へも供給される。
成するための学習時のブロック図を示し、この図を用い
てクラスコードｃに対応した係数ｗ1 〜ｗ18の学習を説
明する。２１は、入力端子を示し、標準的な高解像度の
ディジタル画像データが供給される。入力端子２１から
供給された画像データは、ブロック化回路２２へ供給さ
れ、ブロック化回路２２では、上述の図２に示すよう
に、注目画素ｘを中心に周辺画素ａ〜ｒの位置に対応す
る１８画素を含む（７×５）ブロックへ画像データを変
換する。ブロック化が施された画像データから注目画素
ｘの真値および周辺画素ａ〜ｒは、予測係数決定回路２
３へ供給され、また周辺画素ａ〜ｒは、クラスコード発
生回路３へも供給される。
【００２１】クラスコード発生回路３では、この発明の
適応補間方法に用いられているＡＤＲＣを施すことによ
り、クラスコードｃが生成され、このクラスコードｃ
は、予測係数決定回路２３および予測係数メモリ４へ供
給される。予測係数決定回路２３は、供給された注目画
素ｘとクラスコードｃから正規方程式による加算を行
い、係数ｗ1 〜ｗ18が求められる。この求められた係数
ｗ1 〜ｗ18は、予測係数メモリ４へ供給される。予測係
数メモリ４は、クラスコード発生回路２２から供給され
たクラスコードｃをメモリアドレスとし、係数ｗ1 〜ｗ
18が蓄えられる。
適応補間方法に用いられているＡＤＲＣを施すことによ
り、クラスコードｃが生成され、このクラスコードｃ
は、予測係数決定回路２３および予測係数メモリ４へ供
給される。予測係数決定回路２３は、供給された注目画
素ｘとクラスコードｃから正規方程式による加算を行
い、係数ｗ1 〜ｗ18が求められる。この求められた係数
ｗ1 〜ｗ18は、予測係数メモリ４へ供給される。予測係
数メモリ４は、クラスコード発生回路２２から供給され
たクラスコードｃをメモリアドレスとし、係数ｗ1 〜ｗ
18が蓄えられる。
【００２２】ここで、図５は、学習をソフトウェア処理
で行う時のその動作を示すフローチャートである。ステ
ップ３１から学習処理の制御が開始され、ステップ３２
の学習データ形成では、既知の画像に対応した学習デー
タが形成される。具体的には、上述したように、図２の
配列の複数の画素を使用できる。ステップ３３のデータ
終了では、入力された全データ例えば１フレームのデー
タの処理が終了していれば、ステップ３６の予測係数決
定へ、終了していなければ、ステップ３４のクラス決定
へ制御が移る。
で行う時のその動作を示すフローチャートである。ステ
ップ３１から学習処理の制御が開始され、ステップ３２
の学習データ形成では、既知の画像に対応した学習デー
タが形成される。具体的には、上述したように、図２の
配列の複数の画素を使用できる。ステップ３３のデータ
終了では、入力された全データ例えば１フレームのデー
タの処理が終了していれば、ステップ３６の予測係数決
定へ、終了していなければ、ステップ３４のクラス決定
へ制御が移る。
【００２３】ステップ３４のクラス決定は、上述のよう
に、注目画素ｘを中心とした４つの周辺画素に対して３
ビットＡＤＲＣを施すことにより１２ビット、すなわち
４０９６クラスから対応するクラスを決定するステップ
である。次のステップ３５の正規方程式生成では、後述
する正規方程式が作成される。
に、注目画素ｘを中心とした４つの周辺画素に対して３
ビットＡＤＲＣを施すことにより１２ビット、すなわち
４０９６クラスから対応するクラスを決定するステップ
である。次のステップ３５の正規方程式生成では、後述
する正規方程式が作成される。
【００２４】ステップ３３のデータ終了から全データの
処理が終了後、制御がステップ３６に移り、ステップ３
６の予測係数決定では、後述する式（１０）を行列解法
を用いて解いて、係数を決める。ステップ３７の予測係
数ストアで、予測係数をメモリにストアし、ステップ３
８で学習処理の制御が終了する。
処理が終了後、制御がステップ３６に移り、ステップ３
６の予測係数決定では、後述する式（１０）を行列解法
を用いて解いて、係数を決める。ステップ３７の予測係
数ストアで、予測係数をメモリにストアし、ステップ３
８で学習処理の制御が終了する。
【００２５】図５中のステップ３５（正規方程式生成）
およびステップ３６（予測係数決定）の処理をより詳細
に説明する。学習時には、注目画素の真値ｙが既知であ
る。注目画素の予測値をｙ´、その周囲の画素の値をｘ
1 〜ｘn としたとき、クラス毎に係数ｗ1 〜ｗn による
ｎタップの線形１次結合 ｙ´＝ｗ1 ｘ1 ＋ｗ2 ｘ2 ＋‥‥＋ｗn ｘn （３） を設定する。学習前はｗi が未定係数である。
およびステップ３６（予測係数決定）の処理をより詳細
に説明する。学習時には、注目画素の真値ｙが既知であ
る。注目画素の予測値をｙ´、その周囲の画素の値をｘ
1 〜ｘn としたとき、クラス毎に係数ｗ1 〜ｗn による
ｎタップの線形１次結合 ｙ´＝ｗ1 ｘ1 ＋ｗ2 ｘ2 ＋‥‥＋ｗn ｘn （３） を設定する。学習前はｗi が未定係数である。
【００２６】上述のように、学習はクラス毎になされ、
データ数がｍの場合、式（３）に従って、 ｙj ´＝ｗ1 ｘj1＋ｗ2 ｘj2＋‥‥＋ｗn ｘjn （４） （但し、ｊ＝１，２，‥‥ｍ）
データ数がｍの場合、式（３）に従って、 ｙj ´＝ｗ1 ｘj1＋ｗ2 ｘj2＋‥‥＋ｗn ｘjn （４） （但し、ｊ＝１，２，‥‥ｍ）
【００２７】ｍ＞ｎの場合、ｗ1 〜ｗn は一意には決ま
らないので、誤差ベクトルＥの要素を ｅj ＝ｙj −（ｗ1 ｘj1＋ｗ2 ｘj2＋‥‥＋ｗn ｘjn） （５） （但し、ｊ＝１，２，‥‥ｍ）と定義して、次の式
（６）を最小にする係数を求める。
らないので、誤差ベクトルＥの要素を ｅj ＝ｙj −（ｗ1 ｘj1＋ｗ2 ｘj2＋‥‥＋ｗn ｘjn） （５） （但し、ｊ＝１，２，‥‥ｍ）と定義して、次の式
（６）を最小にする係数を求める。
【００２８】
【数１】
【００２９】いわゆる最小自乗法による解法である。こ
こで式（７）のｗi による偏微分係数を求める。
こで式（７）のｗi による偏微分係数を求める。
【００３０】
【数２】
【００３１】式（７）を０にするように各ｗi を決めれ
ばよいから、
ばよいから、
【００３２】
【数３】
【００３３】として、行列を用いると
【００３４】
【数４】
【００３５】となる。この方程式は一般に正規方程式と
呼ばれている。この方程式を掃き出し法等の一般的な行
列解法を用いて、ｗi について解けば、予測係数ｗi が
求まり、クラスコードをアドレスとして、この予測係数
ｗi をメモリに格納しておく。
呼ばれている。この方程式を掃き出し法等の一般的な行
列解法を用いて、ｗi について解けば、予測係数ｗi が
求まり、クラスコードをアドレスとして、この予測係数
ｗi をメモリに格納しておく。
【００３６】ここで、補間値を形成するのに、予測係数
による線形１次結合に限らず、予め複数の周辺画素の値
でクラス分けし、そのクラスに属する画素の値の平均値
によって、補間値を作成しても良い。また、平均値の代
わりに、そのブロックのダイナミックレンジＤＲとその
ブロックの基準値Ｂとによって、正規化された値（（ｙ
−Ｂ）／ＤＲ）を使用しても良い。ただし、ｙは、注目
画素の真値である。
による線形１次結合に限らず、予め複数の周辺画素の値
でクラス分けし、そのクラスに属する画素の値の平均値
によって、補間値を作成しても良い。また、平均値の代
わりに、そのブロックのダイナミックレンジＤＲとその
ブロックの基準値Ｂとによって、正規化された値（（ｙ
−Ｂ）／ＤＲ）を使用しても良い。ただし、ｙは、注目
画素の真値である。
【００３７】
【発明の効果】この発明は、ＡＤＲＣを用いたクラス分
類において、データの存在しないクラスを除去すること
ができる。また、補間値を形成するために用いられる画
素を含む広い第２のブロックからダイナミックレンジを
求めることにより、クラス分けを行う画素と、予測式で
利用する画素との相違による影響を低減できる。
類において、データの存在しないクラスを除去すること
ができる。また、補間値を形成するために用いられる画
素を含む広い第２のブロックからダイナミックレンジを
求めることにより、クラス分けを行う画素と、予測式で
利用する画素との相違による影響を低減できる。
【図１】この発明のディジタル画像信号の処理装置に関
する一実施例のブロック図である。
する一実施例のブロック図である。
【図２】画素の配置を示す略線図である。
【図３】この発明のディジタル画像信号の処理装置に適
用されているＡＤＲＣのブロック図の一例である。
用されているＡＤＲＣのブロック図の一例である。
【図４】予測係数を求めるための学習時の一例を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】予測係数を求めるための学習をソフトウェア処
理で行う時のフローチャートである。
理で行う時のフローチャートである。
１２ 検出回路 １５ 量子化回路 １６ 選択回路
Claims (8)
- 【請求項１】 注目画素の値を上記注目画素の空間的お
よび／または時間的に近傍に存在する複数の画素を使用
して作成するディジタル画像信号の処理装置において、 入力ディジタル画像信号中に含まれ、上記注目画素の空
間的および／または時間的に近傍の複数の参照画素を使
用して上記注目画素のクラスを決定するクラス分類手段
と、 上記クラス分類手段は、第１のブロックと上記第１のブ
ロックを含み上記第１のブロックより大きい第２のブロ
ックを設定し、上記第２のブロックから検出されたダイ
ナミックレンジを用いて上記第１のブロックに対してダ
イナミックレンジに適応した符号化を施すことを特徴と
するディジタル画像信号の処理装置。 - 【請求項２】 請求項１に記載のディジタル画像信号の
処理装置において、 サブサンプリングが施されている入力データであって、
さらに、決定されたクラスに対応する値を用いて間引き
画素の値を補間するようにしたことを特徴とするディジ
タル画像信号の処理装置。 - 【請求項３】 請求項１に記載のディジタル画像信号の
処理装置において、 上記入力ディジタル画像信号中に含まれ、上記注目画素
の空間的および／または時間的に近傍の複数の画素の値
と複数の係数の線形１次結合によって、上記注目画素の
値を作成した時に、作成された値と上記注目画素の真値
との誤差を最小とするような係数を上記クラス毎に発生
することを特徴とするディジタル画像信号の処理装置。 - 【請求項４】 請求項１に記載のディジタル画像信号の
処理装置において、 上記入力ディジタル画像信号中に含まれ、予め学習によ
って得られた毎の値によって、上記注目画素の値を発生
することを特徴とするディジタル画像信号の処理装置。 - 【請求項５】 注目画素の値を上記注目画素の空間的お
よび／または時間的に近傍に存在する複数の画素を使用
して作成するディジタル画像信号の処理方法において、 入力ディジタル画像信号中に含まれ、上記注目画素の空
間的および／または時間的に近傍の複数の参照画素を使
用して上記注目画素のクラスを決定し、 第１のブロックと上記第１のブロックを含み上記第１の
ブロックより大きい第２のブロックを設定し、上記第２
のブロックから検出されたダイナミックレンジを用いて
上記第１のブロックに対してダイナミックレンジに適応
した符号化を施すことを特徴とするディジタル画像信号
の処理方法。 - 【請求項６】 請求項５に記載のディジタル画像信号の
処理方法において、 サブサンプリングが施されている入力データであって、
さらに、決定されたクラスに対応する値を用いて間引き
画素の値を補間するようにしたことを特徴とするディジ
タル画像信号の処理方法。 - 【請求項７】 請求項５に記載のディジタル画像信号の
処理方法において、 上記入力ディジタル画像信号中に含まれ、上記注目画素
の空間的および／または時間的に近傍の複数の画素の値
と複数の係数の線形１次結合によって、上記注目画素の
値を作成した時に、作成された値と上記注目画素の真値
との誤差を最小とするような係数を上記クラス毎に発生
することを特徴とするディジタル画像信号の処理方法。 - 【請求項８】 請求項５に記載のディジタル画像信号の
処理方法において、 上記入力ディジタル画像信号中に含まれ、予め学習によ
って得られた毎の値によって、上記注目画素の値を発生
することを特徴とするディジタル画像信号の処理方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33954193A JP3271108B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | ディジタル画像信号の処理装置および方法 |
| US08/351,200 US5469216A (en) | 1993-12-03 | 1994-11-30 | Apparatus and method for processing a digital video signal to produce interpolated data |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33954193A JP3271108B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | ディジタル画像信号の処理装置および方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07162848A JPH07162848A (ja) | 1995-06-23 |
| JP3271108B2 true JP3271108B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=18328454
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33954193A Expired - Lifetime JP3271108B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | ディジタル画像信号の処理装置および方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5469216A (ja) |
| JP (1) | JP3271108B2 (ja) |
Families Citing this family (103)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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