JP3315132B2 - 画像符号化装置、画像復号化装置、及び画像符号化方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】［発明の目的］

【０００２】

【産業上の利用分野】本発明は、画像情報圧縮装置及び
画像復号化装置に関し、特に、より少ない変換の演算量
で符号化を実現でき、より少ないブロック数で、再生画
像の劣化を招くことなく符号量を削減でき、且つより少
ない演算量で符号化を行なう画像符号化装置、画像符号
化方法、及びより少ない演算量で復号化を行なう画像復
号化装置に関する。

【０００３】

【従来の技術】画像データ圧縮技術の開発が盛んに行な
われているが、その１つとして、反復変換符号化方式が
既に発表されている（A.E.Jacquin,"Fractal image cod
ing based on a theory of iterated contractive imag
etransformation', SPIE Vol.1360 VCIP'90. 及び、井
田、駄竹「反復変換符号化による画像圧縮」１９９１年
電子情報通信学会春期全国大会、講演番号Ｄ−３４１参
照）。この方式は、画像の自己相似性を利用して圧縮を
実現するもので、画像の自己相似構造を記述した符号を
得ることができ、再生画では原画に忠実なテクスチュア
が得られるという利点がある。また、その符号量は原画
像データ量よりも少ないので、画像データ圧縮に利用で
きる。

【０００４】この従来の画像符号化装置の概略ブロック
図を図１７に示す。

【０００５】本従来例の画像符号化装置は、符号化対象
画像を複数のブロックに分割して保持するフレームメモ
リ１と、フレームメモリ１の任意の領域の画素値の集合
を変換方法指定信号５３に基づき変換する変換器３と、
フレームメモリ１内の指定されたブロックの画素値の集
合と変換された画素値の集合との近似度を比較する比較
器７と、比較器７の結果から近似度の高い領域を該指定
ブロックに対する領域として符号出力する符号決定回路
９と、フレームメモリ１、変換器３、比較器７、及び符
号決定回路９を制御する制御手段１１と、値域指定信号
５１、変域指定信号５２、及び変換方法指定信号５３を
出力する信号発生回路１３とから構成されている。

【０００６】先ずフレームメモリ１に入力データ４２が
入力され符号化対象画像として記憶される。符号化対象
画像は正方形のブロックに分割されて、各ブロック毎に
符号４９が決定される。符号４９は、具体的には画像内
のある長方形領域を示す情報と、その長方形領域内の画
素集合を適当に変換する変換方法の情報の２つである。
この長方形領域を変換の変域１９と呼び、該当ブロック
を変換の値域１８と呼ぶ。そして、この変域１９と変換
方法は、それによって得られる結果が値域１８のデータ
を良く近似するように、各値域ブロック毎に決められ
る。従って、画像符号化装置での演算の大部分は、理想
的な変域と変換方法を探索することに費やされる。

【０００７】符号４９の決定のために、信号発生回路１
３からフレームメモリ１へ値域指定信号５１と変域指定
信号５２が送られる。これらによって、フレームメモリ
１からは値域データ４３と変域データ４４が出力され
る。変域データ４４は変換器３によって変換されて変換
後の変域データ４７となる。

【０００８】変換器３の内部構成例を図１８に示す。同
図において、変域データ４４は、先ず、画素数変換回路
２１によって画素数が値域の画素数と等しくなるよう縮
小される。次に、画素配置変換回路２３によって画素を
線対称に入れ替えたり、９０度単位に回転させたりす
る。最後に、画素振幅方向圧縮回路２５によって一定の
縮小率で振幅が抑えられる。尚、それぞれの変換の方法
は変換方法指定信号５３によってその都度指定される。

【０００９】次に、比較器７では、上記のように変換さ
れた変域データ４７と値域データ４３を入力し、これら
の近似度を評価する。近似度としては、一般には対応す
る画素同士の誤差の２乗和が用いられる。この評価値４
８は符号決定回路９に送られ、誤差の２乗和が小さい程
近似度が高いと判断される。

【００１０】制御器１１は、１つの値域に対して変域と
変換方法を逐次的、且つ試行錯誤的に指定し、その都度
近似度を評価し、最適の変域と変換方法を探索する。

【００１１】そして、符号決定回路９には、その時の変
域指定信号５２と変換方法指定信号５３が入力されてお
り、それまでで最も近似度の高かった変域と変換方法の
情報が符号４９として出力される。

【００１２】以上の動作は、制御器１１からの制御信号
６１〜６６によりコントロールされている。

【００１３】しかしながら、この従来の画像符号化装置
の構成では、探索時に変域と変換方法を指定する度に、
フレームメモリ１から変域データを読み出し、変換器３
で変換を施す必要があり、この変換の演算量が非常に大
きいものとなってしまう。例えば、ブロック数（値域の
数）が１０２４個、変域の場合の数が２０４８通り、変
換の方法の場合の数が６４通りの時、全ての変域と変換
方法の組み合わせは２０４８×６４＝１３１，０７２
（通り）となる。従って、これをブロック数だけ繰り返
すので、変換器３で変域データが処理される回数は、１
画面当たり １３１０７２×１０２４＝１３４，２１７，７２８（回） にもなってしまう。このため１画面を符号化するために
要する時間は膨大なものとなってしまう。

【００１４】また、従来の反復復号化方式において、復
号化側での画像データのブロック分割の方法でも次のよ
うな問題がある。

【００１５】前述のように、先ずフレームメモリ１上で
画像を複数のブロックに分割し、次に、各ブロック毎に
その画像パターンと相似な画像パターンを有する領域を
同じ画像の他の部分から探し出す。ここで２つの画像パ
ターンが相似であるとは、画面内、或いは画素振幅方向
の線形な拡大縮小変換や、簡単な画素の入れ替え変換
（回転または線対称な入れ替え）によって、互いに画素
パターンが一致するものを言う。探し出された領域（変
域）の位置と変換方法の情報が各ブロック毎の符号とな
る。実際には、画像パターンが一致する変換を見つけら
れるのは稀であり、ブロック画像と変換後の誤差がなる
べく小さくなる変換を符号として用いる。

【００１６】画像を再生する際は、先ず適当な初期画像
を用意し、この初期画像に対して符号に示される変換を
施す。つまり、ブロック毎に示されている変域から画素
データを取り出して、それに変換を施したものにブロッ
クの画素を置き換える。画面全体の変換が終わったら、
得られた画像に対して再び変換を施す。このように反復
的に変換を繰り返すうちに、画像は符号化画像に収束し
ていく。そして一定回数反復した画像を再生画とする。

【００１７】ここで、１画面分の符号量はブロック総数
に比例するのでブロック数はなるべく少ない方が良い。
つまり、ブロックをＭ×Ｎ画素の長方形とすれば、Ｍや
Ｎはなるべく大きい方が良い。しかし、徒にブロックサ
イズを大きくすると、符号化時のブロック画像と変換後
の誤差が大きくなり、再生画の劣化が激しくなってしま
う。また、画像パターンが平坦な部分では誤差が大きく
なり、画像パターンが複雑になるにつれて誤差は大きく
なる。

【００１８】上記文献の井田の方式においては、ブロッ
クサイズは予め設定されており、全画面均一に分割され
る。この場合、画像パターンが複雑なブロックでの誤差
を少なくするために、ブロックサイズは小さめ（例えば
文献では４×４画素）に設定しなければ画質の劣化を招
くことになる。しかし、ブロックサイズを小さくする
と、上述のようにブロック数が多くなり符号量は余り少
なくならない。

【００１９】一方、上記 A.E.Jacquin の方式では、先
ず８×８画素のブロックサイズ（親ブロック）で符号化
を行ない、次に４×４画素の領域（子ブロック）４つに
ついて、それぞれ原画との誤差を調べる（図１９参
照）。この時、誤差が所定値より大きな子ブロックの数
によって以下の処理を行なう。

【００２０】（Ａ）数が０個の時 … 親ブロックでの符
号のみを用いる（図１９（ａ））。 （Ｂ）数が１個の時 … 該当子ブロックでも符号化を行
ない、親ブロックでの符号と子ブロック１個の符号を用
いる（図１９（ｂ））。

【００２１】（Ｃ）数が２個の時 … 該当子ブロックで
も符号化を行ない、親ブロックでの符号と子ブロック２
個の符号を用いる（図１９（ｃ））。

【００２２】（Ｄ）数が３個乃至４個の時 … ４個の子
ブロックで符号化を行ない、子ブロック４個の符号を用
いる（図１９（ｄ））。

【００２３】この方式では、大小２種類のブロックサイ
ズを適応的に用いることができるが、小ブロックのサイ
ズでもまだ誤差が大きい場合はそれを除くことはでき
ず、再生画像の劣化を招いてしまう。また、それを避け
るためには、親ブロックも余り大きなサイズにすること
はできない。

【００２４】次に、画像復号化装置において画像を伸張
する際には、先ず、適当な初期画像を用意する。この初
期画像に対して符号に示される変換を施す。つまり、ブ
ロック毎に与えられる変域から画素データを取り出し、
それに変換を施したものにブロックの画素を置き換え
る。画面全体の変換が終わったら、得られた画像に対し
て再び変換を施す。このように反復的に変換を施す内
に、画像は符号化画像に収束していく。そして一定回数
反復した画像を再生画としている。

【００２５】このように従来の画像復号化においては、
反復変換の度毎に、全ブロックの変換を実行しており、
ブロック単位の変換総数は、反復回数×全ブロック数と
なり、高速の復号化が困難となる。

【００２６】

【発明が解決しようとする課題】以上のように、従来の
画像符号化装置では、 （１）変域と変換方法を指定する度に、フレームメモリ
から変域データを読み出して変換を施す必要があり、こ
の変換の演算量が膨大なものとなり、符号化処理に多大
な時間を要する、 （２）画像データのブロック分割方法において、ブロッ
クサイズの決定に際して画質と符号量のトレードオフが
あり、大小２種類のブロックサイズを適応的に用いる手
法でも、再生画像の劣化或いは符号量の増大を招くとい
う問題があった。

【００２７】また画像復号化装置においても、反復変換
の度毎に、全ブロックの変換を実行するため、復号化の
演算量が膨大なものとなり、符号化処理に多大な時間を
要するという問題があった。

【００２８】本発明は、上記問題点を解決するもので、
その目的は、 （１）変域位置及び変換方法毎に、変換後の変域データ
を保持するデータベースメモリを設置することにより、
より少ない変換の演算量で符号化を実現でき、 （２）画像データのブロックサイズの決定に際して、適
応的にブロックサイズを設定し、再生画像の劣化を招く
ことなく符号量を削減できる画像符号化装置、画像符号
化方法を提供すること、及び、反復変換の際に、部分的
に収束したブロックについてはそれ以上変換せず、より
少ない演算量で復号化を行なう画像復号化装置を提供す
ることである。

【００２９】

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の第１の特徴は、図１に示す如く、符号化対
象画像を複数のブロックに分割して保持する第１の記憶
手段１と、前記第１の記憶手段１の任意の領域の画素値
の集合を指定された変換方法により少なくとも縮小変換
する変換手段３と、前記変換手段３の変換結果を保持す
る第２の記憶手段５と、前記第１の記憶手段１内の指定
されたブロックの画素値の集合と前記第２の記憶手段５
内に保持される各画素値の集合との近似度を比較する比
較手段７と、前記比較手段７の結果から近似度の高い領
域を前記指定ブロックの符号として符号出力する符号決
定手段９と、前記第１の記憶手段１、変換手段３、第２
の記憶手段５、比較手段７、及び符号決定手段９を制御
する制御手段１１及び１３とを具備し、前記制御手段１
１は、前記比較手段７による比較に先立って、前記変換
手段に前記任意の領域と前記変換方法の組み合わせにつ
いて前記任意の領域の画素値の集合を縮小変換させ、こ
の変換結果の集合を前記第２の記憶手段５に記憶させ、
その後、前記比較手段７に前記第１の記憶手段１内の指
定されたブロックの画素値の集合と前記第２の記憶手段
５内に記憶した各画素値の集合との近似度の比較を行な
わせることである。

【００３０】本発明の第２の特徴は、図２に示す如く、
符号化対象画像を複数のブロックに分割して保持する第
１の記憶手段１と、前記第１の記憶手段１の任意の領域
の画素値の集合を指定された変換方法により少なくとも
縮小変換する変換手段３と、前記第１の記憶手段１内の
指定されたブロックの画素値の集合から平均値を減算し
て、この平均値を減算したブロックの画素値の集合と平
均値を出力すると共に前記変換手段３の変換結果の平均
値を減算して出力する平均値分離手段４と、前記平均値
分離手段４の出力を保持する第２の記憶手段５と、前記
平均値を減算してされたブロックの画素値の集合と前記
第２の記憶手段５内に保持される各画素値の集合との近
似度を比較する比較手段７と、前記比較手段７の結果か
ら近似度の高い領域を前記指定ブロックに対する領域と
して出力する符号決定手段９と、前記第１の記憶手段
１、変換手段３、平均値分離手段４、第２の記憶手段
５、比較手段７、及び符号決定手段９を制御する制御手
段１１及び１３とを具備し、前記制御手段１１は、前記
比較手段７による比較に先立って、前記変換手段に前記
任意の領域と前記変換方法の組み合わせについて前記任
意の領域の画素値の集合を縮小変換させ、前記平均値分
離手段に前記変換結果の平均値の減算をさせ、この平均
値を減算した変換結果の集合を前記第２の記憶手段５に
記憶させ、その後、前記比較手段７による前記第１の記
憶手段１内の指定されたブロックの画素値の集合から平
均値を減算したものと前記第２の記憶手段５内に記憶し
た各画素値の集合との近似度の比較を行なわせることで
ある。

【００３１】本発明の第３の特徴は、請求項１または２
に記載の画像符号化装置において、前記制御手段１１及
び１３は、前記第１の記憶手段１内の任意のブロックを
指定し、前記第１の記憶手段１内の取り得る各領域に対
し全ての変換方法による変換結果を前記第２の記憶手段
５内に保持させることである。

【００３２】本発明の第４の特徴は、請求項１、２、ま
たは３に記載の画像符号化装置において、図３に示す如
く、前記変換手段３は、前記第１の記憶手段１の任意の
領域の画素数が前記第１の記憶手段１内の指定されたブ
ロックの画素数と等しくなるよう縮小する画素数変換回
路２１と、指定された変換方法に従って画素の配置を変
換する画素配置変換回路２３と、一定の縮小率で振幅を
抑える画素振幅方向圧縮回路２５とを備え、前記第２の
記憶手段５は、前記画素数変換回路２１若しくは前記画
素配置変換回路２３の出力側に設置されることである。

【００３３】本発明の第５の特徴は、図４に示す如く、
請求項１または２に記載の画像符号化装置において、前
記第１の記憶手段１のブロックの平坦さを測定する平坦
測定手段３１と、前記平坦測定手段３１の結果から前記
第１の記憶手段１のブロック分割を再分割する第１のブ
ロック分割手段３３と、を有し、前記比較手段７は前記
第１のブロック分割手段３３により指定された前記第１
の記憶手段１内のブロックの画素値の集合と前記第２の
記憶手段５内に記憶した各画素値の集合との近似度を比
較することである。

【００３４】本発明の第６の特徴は、請求項５に記載の
画像符号化装置において、前記平坦測定手段３１は、各
ブロックの画素データの平均値を求め、それらが所定の
値以下である時に平坦であると判定し、前記第１のブロ
ック分割手段３３は、隣接するｎ個（ｎ：任意の正整
数）のブロックが平坦である時に１つのブロックに統合
することである。

【００３５】本発明の第７の特徴は、請求項５に記載の
画像符号化装置において、前記平坦測定手段３１は、各
ブロックの画素データの分散値を求め、それらが所定の
値以下である時に平坦であると判定し、前記第１のブロ
ック分割手段３３は、任意のブロックが平坦でない時に
ｍ個（ｍ：任意の正整数）のブロックに分割することで
ある。

【００３６】本発明の第８の特徴は、図５に示す如く、
請求項１または２に記載の画像符号化装置において、前
記比較手段７の結果から近似度が小さいか又は誤差が所
定の値より大きい時に前記第１の記憶手段１のブロック
分割を再分割する第２のブロック分割手段３５とを有
し、前記符号決定手段９は前記比較手段の結果から近似
度が高いか又は誤差が所定の値以下の時に前記領域を前
記指定ブロックの符号として符号出力することである。

【００３７】本発明の第９の特徴は、請求項１、２、
３、４、５、６、７、または８に記載の画像符号化装置
において、前記比較手段７は、近似度の評価基準とし
て、誤差の２乗和、誤差の和、誤差の最大値、或いは中
間値等を用いることである。

【００３８】本発明の第１０の特徴は、請求項１、２、
３、４、５、６、７、８、または９に記載の画像符号化
装置において、前記符号決定手段９は、符号出力とし
て、決定された領域の位置情報及び変換方法に関する情
報、及びまたは対応するブロックの位置情報及びまたは
平均値を出力することである。

【００３９】本発明の第１１の特徴は、図１３または図
１４に示す如く、画像を複数のブロックに分割して保持
する第１の記憶手段１０１と、ブロック毎の変域位置及
び変換方法を保持する第２の記憶手段１０３と、前記第
１の記憶手段１０１内の指定されたブロックの画素値の
集合を対応する前記変換方法により変換して前記第１の
記憶手段１０１に格納する変換手段１０５と、該ブロッ
クの変換前後の画素値の集合から収束の判定を行なう収
束判定手段１０７とを具備し、前記変換手段１０５は、
ブロック毎に前記収束判定手段１０７により収束と判定
されるまで変換を繰り返し、収束と判定されたブロック
についてはそれ以上変換しないことである。

【００４０】本発明の第１２の特徴は、画像を複数のブ
ロックに分割して保持する第１の記憶手段１０１と、ブ
ロック毎の変域位置、変換方法及び反復回数を保持する
第２の記憶手段１０３と、前記第１の記憶手段１０１内
の指定されたブロックの画素値の集合を対応する前記変
換方法と前記反復回数により変換して前記第１の記憶手
段１０１に格納する変換手段１０５とを具備することで
ある。

【００４１】

【作用】本発明の第１、第３、第９、及び第１０の特徴
の画像符号化装置では、図１に示す如く、先ず、制御手
段（信号発生回路）１３から変域指定信号５２及び変換
方法指定信号５３が逐次的に供給して、第１の記憶手段
１の変域データ４４を変換手段３によって少なくとも縮
小変換し、第２の記憶手段５にデータベースを作成す
る。次に、符号化、即ち最適な変域と変換方法の組み合
わせの探索を始める。各構成要素に対し信号発生回路１
３から逐次的に値域指定信号５１、変域指定信号５２、
及び変換方法指定信号５３が供給され、比較手段７に
は、第１の記憶手段１で指定された値域データ４３、及
び第２の記憶手段５で指定された変換後の変域データ４
７が入力される。比較手段７では、両者の近似度を評価
し、評価値４８を符号決定手段９に出力し、符号決定手
段９では、最も近似度の高い変域及び変換方法の情報が
符号４９として出力される。

【００４２】これにより、探索に先立ち、探索時に指定
される可能性のある全ての変域に対して、その変換結果
をデータベースとして記憶し、探索時にはデータベース
から読み出した変域データをそのまま値域データと比較
することができ、結果として、符号化の演算量を削減で
き、高速な符号化が可能となる。

【００４３】本発明の第２、第３、第９、及び第１０の
特徴の画像符号化装置では、図２に示す如く、先ず、制
御手段（信号発生回路）１３から変域指定信号５２及び
変換方法指定信号５３が逐次的に供給して、第１の記憶
手段１の変域データ４４を変換手段３によって少なくと
も縮小変換し、更に平均値分離手段４でそのデータ集合
の平均値が零になるように各画素値から平均値を減算
し、第２の記憶手段５にデータベースを作成する。次
に、符号化、即ち最適な変域と変換方法の組み合わせの
探索を始める。探索時には、比較手段７に、第１の記憶
手段１で指定された値域データ４３、及び第２の記憶手
段５で指定された変換後の変域データ４７が入力され、
両者の近似度が評価され、評価値４８を符号決定手段９
に出力する。そして、符号決定手段９では、最も近似度
の高い変域及び変換方法の情報が符号４９として出力さ
れる。

【００４４】これにより、上記第１の特徴の画像符号化
装置と同様の効果を得ることができると共に、平均値分
離型の符号を復号化する時、各ブロックの平均値を使用
して少ない反復回数で画像を収束でき、高速の復号化が
可能となる。

【００４５】本発明の第４の特徴の画像符号化装置で
は、図３に示す如く、第２の記憶手段５を、画素数変換
回路２１若しくは画素配置変換回路２３の出力側に設置
することとしており、第１及び第２の特徴の画像符号化
装置よりも符号化処理の高速化は薄れるが、より小容量
の第２の記憶手段５で実現できる。

【００４６】本発明の第５、第６、第９、及び第１０の
特徴の画像符号化装置では、図４に示す如く、先ず第１
のブロック分割手段３３により、１画面を最小のブロッ
クサイズに分割する。隣接するｎ個のブロックの画素デ
ータについて、平坦測定回路３１で各ブロックの平均値
を求め、それらが所定の幅以下かどうかにより平坦かど
うかを判定する。平坦であると判定された場合、第１の
ブロック分割手段３３は該当するｎ個のブロックを１つ
のブロックとしてまとめる。この処理を段階的に繰り返
してブロック分割を決定する。次に、符号化、即ち最適
な変域と変換方法の組み合わせの探索を始める。探索時
には、比較手段７に、第１の記憶手段１で指定された値
域データ４３、及び変換手段３で変換された変域データ
４７が入力され、両者の近似度が評価され、評価値４８
を符号決定手段９に出力する。そして、符号決定手段９
では、最も近似度の高い変域及び変換方法の情報、並び
に値域位置情報が符号４９として出力される。

【００４７】これにより、平坦な部分のブロックサイズ
を大きくすることができ、ブロック数が減少し、結果と
して、より少ない演算量で、且つ符号量の少ない符号化
を実現できる。

【００４８】本発明の第５、第７、第９、及び第１０の
特徴の画像符号化装置では、図４に示す如く、先ず第１
のブロック分割手段３３により、１画面を最大のブロッ
クサイズに分割する。任意の１個のブロックの画素デー
タについて、平坦測定回路３１で各ブロックの平均値を
求め、それが所定の幅以下かどうかにより平坦かどうか
を判定する。平坦でないと判定された場合、第１のブロ
ック分割手段３３は該当するブロックをｍ個のブロック
に分割する。この処理を段階的に繰り返して最終的なブ
ロック分割を決定する。符号化の処理は、第６の特徴の
画像符号化装置と同様である。

【００４９】これにより、平坦な部分のブロックサイズ
を大きくすることができ、全体的にブロック数が減少
し、結果として、より少ない演算量で、且つ符号量の少
ない符号化を実現できる。

【００５０】本発明の第８、第９、及び第１０の特徴の
画像符号化装置では、図５に示す如く、先ず第２のブロ
ック分割手段３５により、１画面を最大のブロックサイ
ズに分割する。次に、符号化、即ち最適な変域と変換方
法の組み合わせの探索を始める。探索時には、比較手段
７に、第１の記憶手段１で指定された値域データ４３、
及び変換手段３で変換された変域データ４７が入力さ
れ、両者の近似度が評価され、評価値４８を符号決定手
段９に出力する。この時、近似度が所定の値以下であれ
ば、符号決定手段９で、その変域及び変換方法の情報、
並びに値域位置情報が符号４９として出力し、近似度が
所定の値以上の場合には、第２のブロック分割手段３５
はそのブロックをｍ個のブロックに分割する。この処理
を段階的に近似値が所定の値以下になるまで繰り返す。

【００５１】これにより、平坦な部分のブロックサイズ
を大きくすることができ、ブロック数が減少し、また符
号化の誤差が殆ど残らない。結果として、より少ない演
算量で、且つ符号量の少ない高精度の符号化を実現でき
る。

【００５２】本発明の第１１の特徴の画像復号化装置で
は、図１３または１４に示す如く、第２の記憶手段１０
３にブロック毎の変域位置及び変換方法を入力し、変換
手段１０５により、各ブロック毎に前記第１の記憶手段
１０１内の指定されたブロックの画素値の集合を、対応
する前記変換方法により変換して前記第１の記憶手段１
０１に格納する。ここで収束判定手段１０７により、該
ブロックの変換前後の画素値の集合から収束の判定を行
ない、ブロック毎に収束と判定されるまで変換を繰り返
し、収束と判定されたブロックについてはそれ以上変換
しないようにしている。

【００５３】これにより、反復変換の際に、既に部分的
に収束し変換の必要のないブロックを判定し、該当ブロ
ックについてはそれ以上変換しないので、結果として、
より少ない演算量で復号化を実現できる。

【００５４】本発明の第１２の特徴の画像復号化装置で
は、第２の記憶手段１０３にブロック毎の変域位置、変
換方法、及び反復回数を入力し、変換手段１０５によ
り、各ブロック毎に前記第１の記憶手段１０１内の指定
されたブロックの画素値の集合を、対応する前記変換方
法と前記反復回数により反復回数だけ変換して前記第４
の記憶手段１０１に格納するようにしている。

【００５５】これにより、反復変換の際に、指定された
反復回数しか変換せず、少ない回数で収束するブロック
について不要な変換の繰り返しを行なわないので、結果
として、より少ない演算量で復号化を実現できる。

【００５６】

【実施例】以下、本発明に係る実施例を図面に基づいて
説明する。

【００５７】図１に本発明の第１の実施例に係る画像符
号化装置の構成図を示す。図１において、図１７（従来
例）と重複する部分には同一の符号を附して説明を省略
する。

【００５８】本実施例の画像符号化装置は、図１７に示
す従来の画像符号化装置に対して変換器３と比較器７の
間にデータベースメモリ（第２の記憶手段）５が挿入さ
れたもので、データベースメモリ５には変域指定信号５
２及び変換方法指定信号５３が供給されている。

【００５９】本実施例では、符号化に先立ち、データベ
ースメモリ５に変域の変換結果のデータベースを作成す
る。つまり、信号発生回路１３から変域指定信号５２及
び変換方法指定信号５３が逐次的に供給され、フレーム
メモリ１から読み出された変域データ４４は変換器３に
よって変換された変域データ４５となり、データベース
メモリ５のデータとして入力する。この時、データベー
スメモリ５のアドレス入力は変域指定信号５２及び変換
方法指定信号５３であり、その指定アドレスに変換され
た変域データ４５が格納される。

【００６０】このようにして、変域と変換方法の全ての
組み合わせに対して、変換後の変域データ４５をそれぞ
れ対応するアドレスへ格納し終えると、符号化、即ち最
適な変域と変換方法の組み合わせの探索を始める。探索
時にも、各構成要素に対し信号発生回路１３から逐次的
に値域指定信号５１、変域指定信号５２、及び変換方法
指定信号５３が供給され、比較器７には、フレームメモ
リ１から指定された値域データ４３が供給されると共
に、データベースメモリ５から指定されたアドレスの変
換された変域データ４７が供給される。比較器７では、
変換された変域データ４７と値域データ４３の近似度を
評価し、評価値４８を符号決定回路９に出力する。そし
て、符号決定回路９では、その時の変域指定信号５２と
変換方法指定信号５３が入力されており、それまでで最
も近似度の高かった変域と変換方法の情報が符号４９と
して出力される。

【００６１】図１の本実施例に係る画像符号化装置の構
成図に対応する回路図を図６に示す。同図を使用して、
本実施例の画像符号化装置における画像の入力、データ
ベースの作成、符号化、及び符号の出力の各動作を制御
器１１からの制御信号によってコントロールされる様子
を詳細に説明する。

【００６２】先ず、制御器１１から制御信号６１ａによ
ってフレームメモリ１へ書き込み状態を指定する信号が
送られる。また制御信号６６によって信号発生回路１３
は画像入力用のアドレスを値域指定信号５１を介してセ
レクタ１５に送る。同時に、セレクタ１５に対して制御
信号６１ｂによって値域指定信号５１を選択するよう指
示しておけば、フレームメモリ１のアドレス５０には画
像入力用のアドレスが設定される。これでデータバス４
１を介して符号化対称画像データをフレームメモリ１に
記憶できる。

【００６３】信号発生回路１３から書き込み終了の制御
信号６６を受けて、制御器１１はデータベースの作成を
開始する。フレームメモリ１に対しては制御信号６１ａ
により出力状態となるよう指示し、信号発生回路１３に
対しては制御信号６６により変域指定信号５２及び変換
方法指定信号５３を逐次的に出力するよう指示し、セレ
クタ１５に対しては制御信号６１ｂにより変域指定信号
５２を選択するよう指示する。また変換器３に対しては
制御信号６２により変換結果を出力するよう指示し、デ
ータベースメモリ５に対しては制御信号６３により書き
込み状態となるよう指示する。この時、データベースメ
モリ５のアドレスは変域指定信号５２及び変換方法指定
信号５３であり、異なる変域と変換方法の組み合わせの
データは重複することなく記憶することができる。

【００６４】次に制御器１１は、信号発生回路１３から
全ての変域と変換方法の組み合わせについてデータベー
スの作成が終了した旨の制御信号６６を受けて、符号化
を開始する。データベースメモリ５へは出力状態を指示
し、信号発生回路１３へは１番目の値域指定信号５１、
変域指定信号５２、及び変換方法指定信号５３を出力す
るよう指示し、変換器３へは出力をハイインピーダンス
状態にするよう指示する。またこの時セレクタ１５へは
値域指定信号５１を選択するよう指示する。これで比較
器７へはフレームメモリ１からデータバス４１を介して
値域１８のデータ、データベースメモリ５から変換され
た変域データ４５が入力される。比較器７は制御器１１
からの制御信号６４のタイミングで両者の近似度を算出
して符号決定回路９に出力する。符号決定回路９ではこ
の近似度データ４８と共に対応する変域及び変換方法を
保持しておく。

【００６５】以上の一連の処理が終了した旨を制御信号
６５で知ると、制御器１１は次の変域及び変換方法につ
いて同様の処理を行なうべく、信号発生回路１３に対し
て指示する。これより上記手順と同様に、指定された変
域及び変換方法の近似度が符号決定回路９に入力され
る。符号決定回路９は、先に保持した近似度と比較して
より近似度の高いものを保持すると共に、対応する変域
と変換方法も更新する。このようにして、変域及び変換
方法の全ての組み合わせについて近似度を調べ、符号決
定回路９は、その中で最も近似度の高かった変域及び変
換方法の情報を符号４９として制御信号６５のタイミン
グで出力する。尚、全ての組み合わせについて調べるま
でもなく、予め設定された値以上の近似度が得られた時
点で探索を打ち切り、その時の変域及び変換方法を符号
４９として出力するようにすれば、探索処理の時間を節
約できる。

【００６６】同様にして、２番目以降の値域についても
符号４９を決定し、全ての値域の符号を出力した時点で
符号化を終了する。

【００６７】以上のように、本実施例の画像符号化装置
では、変換された変域データ４５をデータベースメモリ
５に保持して、探索時には、変域指定信号５２及び変換
方法指定信号５３によるアドレス指定で比較器７に供給
するため、従来のように１つ１つ変換器３で変換を施し
て供給する場合に比べて、変域指定信号５２及び変換方
法指定信号５３が設定されてから比較器７へ変換された
変域データ４５が供給されるまでの時間が短縮される。

【００６８】従来技術の項で説明に使用した例で、変換
器３で変換データが処理される回数を比較すると、ブロ
ック数が１０２４個、変域の場合の数が２０４８通り、
変換の方法の場合の数が６４通りの場合、変換器３を用
いるのはデータベース作成時のみであるので、 ２０４８×６４＝１３１，０７２（回） となり、従来の１０２４分の１で済む。勿論、符号化時
の演算は変域データの変換以外にもあるが、それらは従
来の画像符号化装置と同様であり、結果として１画面当
たりの演算量は大幅に削減できる。

【００６９】次に、本実施例の変形例として、図３に示
すように、データベースメモリ５を変換器３内部に構成
しても同様の効果が得られる。変換器３を構成する画素
数変換回路２１、画素配置変換回路２３、及び画素振幅
方向圧縮回路２５は、従来のものと同一である。

【００７０】本変形例では、変域データ４４に対して画
素数変換回路２１による画素数の変換のみ施されたデー
タがデータベースメモリ（第２の記憶手段）５に蓄えら
れる。探索時には、データベースメモリ５からこの画素
数変換されたデータを読み出して、画素配置変換及び画
素振幅方向圧縮変換が施されてから比較器７へ供給され
るので、上記実施例のように変換器３の後にデータベー
スメモリ５を配置する場合に比べて、変域指定信号５２
及び変換方法指定信号５３が設定されてから比較器７へ
データが到着するまでの時間は長くなるが、従来例に比
べれば画素数変換の分だけ短くなる。また、本変形例の
データベースメモリ５のほうが上記実施例のものよりも
小容量で済む。

【００７１】次に、図２に本発明の第２の実施例に係る
画像符号化装置の構成図を示す。図において、図１７
（従来例）及び図１（第１の実施例）と重複する部分に
は同一の符号を附して説明を省略する。

【００７２】本実施例の画像符号化装置が第１の実施例
と異なるのは、平均値分離器４が使用される点である。
即ち、フレームメモリ１内の指定された値域１８の画素
値の集合から平均値を分離して平均値分離した値域デー
タ５５とその平均値５４を出力すると共に、変換器３の
変換結果の平均値を分離して変域データ５６を出力する
平均値分離器４と、平均値分離した値域データ５５を保
持する第３のメモリ６と、平均値分離した変域データ５
６を保持するデータベースメモリ５とを備えている。

【００７３】本実施例では、データベース作成時には、
変換器３によって変換された変域データ４５は、平均値
分離器４によってそのデータ集合の平均値が零になるよ
うに各画素値から平均値が減算される。この平均値分離
された変域データ５６がデータベースメモリ５に記憶さ
れる。尚、平均値分離器４は変換器３の内部に構成して
もよい。

【００７４】探索時には、値域指定信号５１により指定
された値域データ４３を平均値分離器４で平均値分離し
て第３のメモリ６に保持した値域データ５９が比較器７
に入力される。このように第３のメモリ６を備えること
で、変域及び変換方法の全ての組み合わせに対して１回
の平均値分離の処理で済む。

【００７５】比較器７は、平均値分離した値域データ５
９、及びデータベースメモリ５からの指定された変域デ
ータ６０を入力し、両者の近似度を評価し、評価値４８
を符号決定回路９に出力する。そして、符号決定回路９
では、その時の変域指定信号５２と変換方法指定信号５
３が入力されており、それまでで最も近似度の高かった
変域と変換方法の情報、並びに値域の平均値５４を符号
４９として出力する。

【００７６】尚、本実施例の平均値分離型の反復変換符
号化方式は、復号化時に各ブロック平均値を用いること
ができるので、少ない反復回数で画像が収束し、高速の
復号化が可能となる。

【００７７】平均値分離器４の内、値域データ４３を処
理する部分の構成図を図７に示す。同図（ａ）は単純に
平均値分離器７１及び結合器７２で構成した場合で、結
合器７２では、同一ブロック内で全画素に対して同じ値
（平均値）５４を値域データ４３から減算する。この場
合、平均値分離された値域データ５５のブロック境界に
段差が生じ、再生画にブロック状の歪みが現われて不具
合なことがある。この問題を回避する構成として、次の
ような変形例がある。

【００７８】図７（ｂ）は第２の実施例の変形例に係る
平均値分離器４の構成図を示す。図７（ａ）に対して、
値域データの平均値を一時的に記憶する一時メモリ７３
と、値域データの平均値を平滑化する平滑化回路７４と
が新たに加えられている。

【００７９】値域データの平均値５４は一時メモリ７３
に一旦保持されるが、この段階では、隣接する複数のブ
ロック平均値５４は図８（ａ）に示すような階段状の値
となっている。このデータを用いて、平滑化回路７４で
図８（ｂ）に示すようなブロック境界で滑らかに接続す
る画素毎のデータにする。但し、平滑化しても全体の凹
凸は保存するようにする。その画素毎のデータを結合器
７２で値域データ４３から減算する。こうすれば、平均
値分離後の値域データ５５にブロック歪みは生じない。
尚、滑らかに接続する画素データの生成法を符号化装置
と復号化装置とで共通にしておけば、ブロック平均値５
４以外の付加情報を符号に含める必要はない。

【００８０】また、第１及び第２の実施例において、図
９に示すように、データベースメモリ５に余分のメモリ
空間を設け、そこに予め適当な画素パターンを記憶させ
ておけば、探索時にこれらの画素パターンを符号の候補
とすることで、符号化の効率を上げることができる。変
域及び変換方法の組み合わせによっても近似度の高いも
のを得ることができない場合等に有効である。

【００８１】また、近似度の評価基準としては、誤差の
２乗和の他にも、誤差の和、誤差の最大値、或いは中間
値等を用いることも可能である。

【００８２】更に、反復符号化方式では、画素振幅方向
に拡大するようなパラメータは選択しないのが普通であ
るので、値域データの分散を予め調べておき、変域の変
換データを比較器７に入力する前にその分散を計算し
て、値域の分散より小さく、画素振幅方向に拡大しない
と値域データに近づかない場合には、近似度を評価する
までもなく、その変域は該当値域の符号には不適当と判
断して、探索を次の変域に移行するようにすれば、更に
符号化時の演算量を減少させることができる。

【００８３】次に、図４に本発明の第３の実施例に係る
画像符号化装置の構成図を示す。

【００８４】本実施例の画像符号化装置は、符号化対象
画像を複数のブロックに分割して保持するフレームメモ
リ１と、フレームメモリ１のブロックの平坦さとして、
各ブロックの画素データの平均値を測定する平坦測定回
路３１と、平坦測定回路３１の結果から、隣接するｎ個
（ｎ：任意の正整数で、図１０では４）のブロックの画
素データの平均値が所定の値以下である時に平坦である
と判定して１つのブロックに統合し、フレームメモリ１
のブロック分割を再分割してその情報を保持する分割デ
ータメモリ３３と、フレームメモリ１の任意の領域の画
素値の集合を指定された変換方法により変換する変換器
３と、分割データメモリ３３により指定されたフレーム
メモリ１内のブロックの画素値の集合と変換器３の出力
との近似度または誤差を比較する比較器７と、比較器７
の結果から近似度の高い（誤差の小さい）領域を該指定
ブロックに対する領域として符号出力する符号決定回路
９と、フレームメモリ１、平坦測定回路３１、分割デー
タメモリ３３、変換器３、比較器７、及び符号決定回路
９を制御する制御器１２とから構成されている。

【００８５】本実施例では、最初に符号化対象画像がフ
レームメモリ１に入力され、符号化に先立ちブロック分
割情報を分割データメモリ３３に作成する。この動作は
以下のような手順で行なわれる。

【００８６】先ず分割データメモリ３３には、図１０
（ａ）に示すような最小のブロックサイズでの分割情報
が保持される。この状態で隣接する４つのブロックの位
置情報をアドレス発生回路３７に送り、アドレス発生回
路３７により生成されるアドレス５０で指定されるブロ
ックの画素データがフレームメモリ１から読み出され、
データバス４１を介して平坦測定回路３１に入力され
る。平坦測定回路３１では、各ブロックの平均値を求
め、それらが所定の幅以下に収まっていれば平坦である
と判定され、逆に、平均値のばらつきが大きいときは平
坦でないと判定され、この判定結果を平坦情報５７とし
て分割データメモリ３３に送られる。

【００８７】平坦であると判定された場合、該当する４
つのブロックを１つのブロックとしてまとめるべく分割
データメモリ３３の内容が書き換えられる。また平坦で
ないと判定された時には、分割データメモリ３３の書き
換えは行なわれない。このようにして画面全体の平坦さ
の測定を終え、分割データメモリ３３の更新後の状態を
図１０（ｂ）に示す。

【００８８】次に、平坦であるとしてまとめられたブロ
ックについて、同様に隣接する４つのブロックで平坦さ
の測定を行ない、分割データメモリ３３の内容を更新す
る。その結果を図１０（ｃ）に示す。

【００８９】また、平坦情報５７は、制御器１２にも入
力されており、図１０（ｃ）のようにより大きなブロッ
クにこれ以上まとめられない場合、或いは図１０（ａ）
及び（ｂ）のようにより大きなブロックにまとめること
ができる状態でも、全てのまとめる候補が平坦でないと
判定された場合には、ブロックの統合処理を終了し、そ
の時点のブロック分割に決定する。

【００９０】次に、分割データメモリ３３に保持してい
るブロック分割情報を参照しながら符号化が行なわれ
る。

【００９１】先ず、１番目のブロックを値域とする変換
の変域位置と変換方法を決定するため、制御器１２から
変域位置情報５２ａが出力され、アドレス発生回路３７
ではこの変域位置情報５２ａに従ってフレームメモリ１
の変域のアドレス５０を発生する。変域１９のデータは
データバス４１を介して変換器３に供給され、変換器３
において、値域１８のデータと同じ画素数に縮小され、
更に制御器１２からの変換方法情報５３ａに指示される
画素振幅方向の圧縮や、画素平面内の回転や画素の入れ
替えが行なわれる。

【００９２】比較器７には、変換器３で変換された変域
データ４７が入力されると共に、分割データメモリ３３
からの値域ブロックの位置情報５１ａに基づき生成され
るアドレスで指定されるフレームメモリ１内の値域１８
のデータがデータバス４１を介して入力される。比較器
７では、値域１８のデータに対する変域データ４７の誤
差が測定され、誤差データ４８ａとして符号決定回路９
に送られる。

【００９３】制御器１２は様々な変域と変換方法につい
て、上記の誤差評価を行なう。その変域位置情報５２ａ
及び変換方法情報５３ａは、符号決定回路９にも入力さ
れており、符号決定回路９は、誤差データ４８ａの値が
より小さくなった時の変域位置情報５２ａ及び変換方法
情報５３ａを常に保持し、誤差の小さい、即ち近似度の
高い変域及び変換方法の探索が終了したところで、値域
ブロック位置情報５１ａと共にその変域位置情報５２ａ
及び変換方法情報５３ａを制御器１２からのタイミング
信号６５の制御の下に符号４９ａとして出力する。これ
らの符号４９ａは別の手法で更に圧縮しても構わない。

【００９４】また、本実施例の変形例として、次に示す
手法による画像符号化装置も考えられる。即ち、上記手
法では、ブロック分割の決定を最も細かいブロック分割
から開始して、それらブロックをまとめていく方向で行
なったが、これとは逆に、図１１に示すように、ブロッ
ク分割の決定を最も粗いブロック分割から開始して、平
坦測定回路３１では、それぞれのブロックについて画素
データの分散等を調べて、分散が大きい時には、そのブ
ロックを複数のより小さなブロックに再分割するという
方法である。尚この場合、平坦測定手段３１は、各ブロ
ックの画素データの分散値を求め平坦情報５７として出
力し、分割データメモリ３３は、任意のブロックの画素
データの分散が所定の値以上の時に平坦でないと判定し
てｍ個（ｍ：任意の正整数で、図１１では２または４）
のブロックに分割する。

【００９５】以上のように本実施例の画像符号化装置で
は、符号化に先だって、入力画像の各部分の平坦の程度
が測定され、平坦な部分についてはブロックサイズを大
きく設定し、平坦でない部分についてはブロックサイズ
を小さく設定する。こうすると、誤差を一定の値以下に
抑える場合、固定ブロックサイズの場合には、平坦でな
い部分に合わせて全ブロックのサイズを小さくしなけれ
ばならないのに対して、可変ブロックサイズでは、平坦
部ではブロックサイズを大きくすることができ、ブロッ
ク数は減少し、従って符号量も減る。また、従来の可変
ブロックサイズ方式と比較しても、幾種類ものブロック
サイズのものを少ない演算量で生成でき、更に符号化時
にブロックサイズの変更は行なわれないので、同じブロ
ックに対して親ブロックと子ブロックというような複数
回の符号化をする必要もない。

【００９６】次に、図５に本発明の第４の実施例に係る
画像符号化装置の構成図を示す。

【００９７】本実施例の画像符号化装置は、符号化対象
画像を複数のブロックに分割して保持するフレームメモ
リ１と、フレームメモリ１の任意の領域の画素値の集合
を指定された変換方法により変換する変換器３と、指定
されたフレームメモリ１内のブロックの画素値の集合と
変換器３の出力との近似度または誤差を比較する比較器
７と、比較器７の結果から近似度の高い（誤差の小さ
い）領域を前記指定ブロックに対する領域として符号出
力する符号決定回路９と、比較器７の結果から近似度が
小さいまたは誤差が所定の値より大きい時に、符号決定
回路９から再分割指示信号５８を受けて、フレームメモ
リ１のブロック分割を再分割する分割データメモリ３５
と、フレームメモリ１、変換器３、比較器７、符号決定
回路９、及び分割データメモリ３５を制御して、比較器
７の結果の近似度が高いまたは誤差が所定の値以下にな
るまで段階的に前記ブロックを再分割し、符号決定回路
９に符号決定させる制御器１２とから構成されている。

【００９８】本実施例が第３の実施例と異なるのは、ブ
ロックの分割を符号化と同時に行なう点である。

【００９９】ブロック分割情報を保持する分割データメ
モリ３５には、最初に図１２（ａ）に示すような比較的
大きなブロックに分割された分割情報が保持されてお
り、制御器１２は、第３の実施例と同様の手順によっ
て、分割データメモリ３５からの値域ブロック位置情報
５１ａで指定される値域１８に対して、誤差４８ａの小
さくなる変域と変換方法を探索する。

【０１００】符号決定回路９は、誤差４８ａが所定の値
よりも小さくなった時は、その時点の変域及び変換方法
に決定して、値域ブロック位置情報５１ａと共に変域位
置情報５２ａ及び変換方法情報５３ａを制御器１２から
のタイミング信号６５の制御の下に符号４９ａとして出
力する。一方、誤差４８ａが所定の値よりも小さくなら
なかった時は、再分割指示信号５８を分割データメモリ
３５に出力し、分割データメモリ３５では、誤差が所定
値より小さくならなかったブロックを再分割して値域ブ
ロック位置情報５１ａを更新する。

【０１０１】図１２中、斜線部は符号の決定したブロッ
クで、白地の部分は未決定のブロックを表している。図
１２（ｂ）は符号が未決定のブロックを更に２分割して
上述の処理を行ない、図１２（ｃ）は更に４分割して１
画像の符号化処理を終了している。つまり、図１２
（ａ）から同図（ｂ）、同図（ｃ）へと、段階的に、各
ブロックの符号を決定していく。

【０１０２】尚、符号決定回路９が行なう誤差の判定で
使用するしきい値は、１画素当たりの２乗誤差や絶対値
誤差を用いる。

【０１０３】また、ブロックサイズが小さくなり過ぎる
とそれだけブロック数も増加し、符号も増えてしまうの
で、ブロックサイズの最小値を設けて、そのサイズのブ
ロックについては、誤差がしきい値より大きくても探索
範囲で最小の誤差が得られた変域及び変換方法に決定す
る方法もある。

【０１０４】次に、図１３に本発明の第５の実施例に係
る画像復号化装置の構成図を示す。

【０１０５】本実施例の画像復号化装置は、画像を複数
のブロックに分割して保持するフレームメモリ（第１の
記憶手段）１０１と、図１６（ａ）に示すような符号列
４９を入力してブロック毎の変域位置及び変換方法を保
持するバッファメモリ（第２の記憶手段）１０３と、フ
レームメモリ１０１のアドレス指定を行なうアドレス発
生回路１１７と、フレームメモリ１０１内の指定された
ブロックの画素値の集合を対応する前記変換方法により
変換してフレームメモリ１０１に格納する第２変換器
（変換手段）１０５と、変換前のフレームメモリ１０１
の該ブロックの画素値の集合を退避しておく第６メモリ
１０９と、該ブロックの変換前後の画素値の集合、即ち
第２変換器１０５の出力１５５及び第６メモリ１０９の
出力１５６の差をとる減算器１１１と、減算器１１１の
出力１５７から収束の判定を行ない、該ブロックの変換
を収束するまで繰り返し行なうよう制御する制御器１１
３と、フレームメモリ１０１内の画像データを表示する
表示部１１５とから構成されている。

【０１０６】先ず、ＴＶ電話やＴＶ会議システムの画像
復号器として本発明を用いる場合は通信回線により、ま
たディジタルＶＴＲの場合には蓄積媒体から符号列４９
が入力され、バッファメモリ１０３に全ブロック分の符
号が格納される。次に、復号化が開始されるわけである
が、フレームメモリ１０１の初期画は任意なので、改め
て初期画設定は行なわなくても良い。

【０１０７】先ず、制御器１１３からの制御信号１５９
により、アドレス発生回路１１７でフレームメモリ１０
１のアドレスを指定し、第１番目のブロックの画素値を
読み出す。この読み出された画素値は第６メモリ１０９
に格納される。

【０１０８】次に、制御器１１３からの制御信号１５８
によりバッファメモリ１０３から変域位置情報１５１が
出力され、アドレス発生回路１１７で変域に対応するア
ドレス１５２が生成され、フレームメモリ１０１を指定
する。アドレス指定された変域の画素値は第２変換器１
０５に入力され、画面内或いは画素振幅方向の線形な拡
大縮小変換や簡単な画素の入れ替え変換が施され、変換
後のデータ１５５はフレームメモリ１０１内の第１番目
のブロックに上書きされる。ここで、第１番目のブロッ
クに対する変換方法１５３はバッファメモリ１０３より
変換器１０５に供給されている。

【０１０９】減算器１１１では、変換後のデータ１５５
と第６メモリ内の変換前のデータ１５６との差１５７を
とり、制御器１１３に出力する。制御器１１３は、この
差１５７が予め設定された値よりも小さい時には、その
ブロックは既に収束したブロックとして記憶する。第２
番目以降のブロックについても同様に各ブロック１回ず
つ全ブロックの変換を行なって、画面全体の１回目の変
換が終了する。続いて２回目、３回目の変換を行なって
いくが、２回目以降では、既に収束しているブロックに
ついてはそれ以上の書き換え処理は行なわない。そし
て、変換の反復回数が予め設定された値に達した時、或
いは全ブロックが収束したと判定された時点で復号化は
終了し、復号画像は表示部１１５に出力される。

【０１１０】このように、収束したブロックについては
反復変換を省略しているので、全体の変換演算量を削減
できる。

【０１１１】次に、図１４に本発明の第６の実施例に係
る画像復号化装置の構成図を示す。

【０１１２】本実施例の画像復号化装置は、第５の実施
例の構成とほぼ同等の構成を有しており、第５の実施例
において、収束判定手段１０７を第６メモリ１０９、減
算器１１１、及び制御器１１３から構成していたのに対
し、本実施例では、変換後のデータの平坦さを検出する
平坦ブロック検出回路１２１及び制御器１１３で構成し
ている点のみ異なる。

【０１１３】本実施例では、収束したか否かの判定は、
変換されたデータのみ１５５を用いて行なう。全体の復
号アルゴリズムは第５の実施例と同様であるが、各ブロ
ック毎に変換されたデータ１５５を平坦ブロック検出回
路１２１に入力し、平坦か否かの判定信号１６０を求め
る点のみ異なる。

【０１１４】平坦ブロック検出回路１２１は、例えば図
１５（ａ）に示すように、最大値検出回路１２３、最小
値検出回路１２５、及び減算器１２７によって構成さ
れ、最大値と最小値の差を判定信号１６０として制御器
１１３に出力する。

【０１１５】反復変換符号化方式では平坦な部分ほど収
束しやすい。つまり、置き換え時の変換量が少なくなり
やすい性質がある。そこで判定信号１６０が所定値以下
になった平坦なブロックについては、１、２回の反復変
換で構わないので、収束したブロックとして以降の変換
は省略する。但し、初期画が平坦な画像の時は、平坦で
ない画像に収束するブロックも１、２回目の変換では平
坦な変換データになり誤判定を起こすので、初期画を振
幅の激しい画像にしておくか、最初の数回の変換は全ブ
ロックについて必ず行ない、以降の収束ブロックの判定
を行なうようにする。

【０１１６】また、別の平坦ブロック検出回路１２１と
して、分散を判定信号１６０とする方法もある。その構
成を図１５（ｂ）に示す。先ず入力される変換された画
像データ１５５の平均値１６３を平均値検出回路１２９
で求め、減算器１３１で画像データ１５５から平均値１
６３を減ずる。その結果１６４を２乗回路１３３で２乗
して、加算器１３５でディレイ１３７を介したループ部
で全画素分の和を求める。これを判定信号１６０として
出力する。

【０１１７】次に、本発明の第７の実施例に係る画像復
号化装置について説明する。本実施例の画像復号化装置
の構成は、第５、或いは第６の実施例において、収束判
定手段１０７の部分を取り除いた構成である。

【０１１８】本実施例は、図１６（ｂ）に示すように、
予め符号４９にブロック毎の反復回数のデータを含ませ
ておくもので、図１６（ａ）の符号と比較して反復回数
の情報だけ符号量が増えるが、復号装置には収束ブロッ
クを検出する回路は必要なくなる。復号時には、制御器
１１３がＮ回目の反復変換時に、反復回数をＮ以上とし
ているブロックについてのみ変換し、フレームメモリ１
０１のデータの置き換えを行なう。

【０１１９】符号化装置側での反復回数の設定は、前述
したブロック毎の分散や最大値と最小値の小さなブロッ
クを少なく設定する方法の他に、近似誤差が小さかった
ブロックを少なく設定する方法も考えられる。

【０１２０】また、変換方法の中に画素振幅方向の縮小
率が含まれている場合には、縮小率が高いほど反復回数
を少なくする方法もある。これはやはり縮小率が高いブ
ロックほど収束が速いからである。この方法によれば符
号４９に、別に反復回数を付加する必要はない。

【０１２１】

【発明の効果】以上のように本発明の第１、第３、第
９、及び第１０の特徴の画像符号化装置によれば、探索
に先立ち、探索時に指定される可能性のある全ての変域
に対して、その変換結果をデータベースとして記憶し、
探索時にはデータベースから読み出した変域データをそ
のまま値域データと比較することとしたので、より少な
い演算量で、高速な符号化を行ない得る画像符号化装置
を提供することができる。

【０１２２】また本発明の第２、第３、第９、及び第１
０の特徴の画像符号化装置によれば、上記第１の特徴の
画像符号化装置と同様の効果を得ることができると共
に、平均値分離型の符号化を行なうこととしたので、復
号化時に、各ブロックの平均値を使用して少ない反復回
数で画像を収束でき、高速の復号化が可能となる。

【０１２３】また本発明の第４の特徴の画像符号化装置
によれば、第２の記憶手段を、変換手段内部に設置する
こととしたので、第１及び第２の特徴の画像符号化装置
よりも符号化処理の高速化は薄れるが、より小容量の記
憶容量で実現できる。

【０１２４】また本発明の第５、第６、第７、第９、及
び第１０の特徴の画像符号化装置によれば、平坦な部分
ではブロックサイズを大きくし、平坦でない部分ではブ
ロックサイズを小さくすることとしたので、ブロック数
を減少させることができ、結果として、より少ない演算
量で、且つ符号量の少ない符号化を行ない得る画像符号
化装置を提供することができる。

【０１２５】本発明の第８、第９、及び第１０の特徴の
画像符号化装置によれば、符号化誤差の大きい部分につ
いては、ブロックを再分割して比較を行なう処理を誤差
が所定値以下になるまで繰り返すこととしたので、平坦
な部分のブロックサイズを大きくすることができ、ブロ
ック数が減少し、また符号化の誤差が殆ど残らない。結
果として、より少ない演算量で、且つ符号量の少ない高
精度の符号化を行ない得る画像符号化装置を提供するこ
とができる。

【０１２６】更に本発明の第１１の特徴の画像復号化装
置によれば、反復変換の際に、既に部分的に収束し変換
の必要のないブロックを判定し、該当ブロックについて
はそれ以上変換しないこととしたので、より少ない演算
量で復号化を行ない得る画像復号化装置を提供すること
ができる。

【０１２７】本発明の第１２の特徴の画像復号化装置に
よれば、反復変換の際に、指定された反復回数しか変換
せず、少ない回数で収束するブロックについて不要な変
換の繰り返しを行なわないこととしたので、より少ない
演算量で復号化を行ない得る画像復号化装置を提供する
ことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の第１の実施例に係る画像符号化装置の
構成図である。

【図２】本発明の第２の実施例に係る画像符号化装置の
構成図である。

【図３】本発明の第１の実施例に係る画像符号化装置の
変換器の内部構成図である。

【図４】本発明の第３の実施例に係る画像符号化装置の
構成図である。

【図５】本発明の第４の実施例に係る画像符号化装置の
構成図である。

【図６】本発明の第１の実施例に係る画像符号化装置の
回路構成図である。

【図７】本発明の第２の実施例に係る画像符号化装置の
平均値分離器内の値域データを処理する部分の構成図で
ある。

【図８】本発明の第２の実施例に係る画像符号化装置の
動作説明図である。

【図９】本発明の第１または第２の実施例に係る画像符
号化装置のメモリマップである。

【図１０】本発明の第３の実施例に係る画像符号化装置
の第１の記憶手段のブロック分割を説明する図である。

【図１１】本発明の第３の実施例の変形例に係る画像符
号化装置の第１の記憶手段のブロック分割を説明する図
である。

【図１２】本発明の第４の実施例に係る画像符号化装置
の第１の記憶手段のブロック分割を説明する図である。

【図１３】本発明の第５の実施例に係る画像復号化装置
の構成図である。

【図１４】本発明の第６の実施例に係る画像復号化装置
の構成図である。

【図１５】本発明の第６の実施例に係る画像復号化装置
の平坦ブロック検出回路の構成図である。

【図１６】図１６（ａ）は本発明の第５及び第６の実施
例に係る画像復号化装置の符号列、図１６（ｂ）は本発
明の第７の実施例の符号列をそれぞれ説明する図であ
る。

【図１７】従来の画像符号化装置の構成図である。

【図１８】従来の画像符号化装置の変換器の構成図であ
る。

【図１９】従来の画像符号化装置のフレームメモリのブ
ロック分割を説明する図である。

【符号の説明】

１ 第１の記憶手段（フレームメモリ） ３ 変換手段（変換器） ４ 平均値分離手段（平均値分離器） ５ 第２の記憶手段（データベースメモリ） ６ 第３の記憶手段（第３のメモリ） ７ 比較手段（比較器） ９ 符号決定手段（符号決定回路） １１，１２ 制御手段（制御器） １３ 制御手段（信号発生回路） １８ 値域 １９ 変域 ２１ 画素数変換回路 ２３ 画素配置変換回路 ２５ 画素振幅方向圧縮回路 ３１ 平坦測定手段 ３３ 第１のブロック分割手段（分割データメモリ） ３５ 第２のブロック分割手段（分割データメモリ） ３７ アドレス発生回路 ４１ データバス ４２ 入力データ ４３ 値域データ ４４ 変域データ ４５，４６，４７ 変換後の変域データ ４８ 近似値データ ４８ａ 誤差データ ４９ 符号（変域及び変換方法の情報） ４９ａ 符号（値域、変域、及び変換方法の情報） ５０ フレームメモリのアドレス ５１ 値域指定信号 ５２ 変域指定信号 ５３ 変換方法指定信号 ５１ａ 値域ブロック位置情報 ５２ａ 変域位置情報 ５３ａ 変換方法情報 ５４ 値域の平均値データ ５５ 平均値分離した値域データ ５６ 平均値分離した変域データ ５７ 平坦情報 ５８ 再分割指示信号５９ 平均値分離した値域データ ６０ 平均値分離された変域データ ６１〜６６ 制御信号 ７１ 平均値分離器 ７２ 結合器 ７３ 一時メモリ ７４ 平滑化回路 １０１ 第４の記憶手段（フレームメモリ） １０３ 第５の記憶手段（バッファメモリ） １０５ 第２の変換手段（第２変換器） １０７ 収束判定手段 １０９ 第６メモリ １１１，１２７，１３１ 減算器 １１３ 制御器 １１５ 表示部 １１７ アドレス発生回路 １２１ 平坦ブロック検出回路 １２３ 最大値検出回路 １２５ 最小値検出回路 １２９ 平均値検出回路 １３３ ２乗回路 １３５ 加算器 １３７ ディレイ １５１ 変域位置情報 １５２ アドレス信号 １５３ 変換方法情報 １５５ 変換後の画素データ １５７ 差信号 １５８，１５９ 制御信号 １６０ 判定信号

フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭59−197930（ＪＰ，Ａ) 井田孝、駄竹健志，「反復変換符号化 による画像圧縮」，電子情報通信学会春 季全国大会，日本，電子情報通信学会, 1991年，ｐ．７−51 Ａ．Ｅ．Ｊａｃｑｕｉｎ，「Ｆｒａｃ ｔａｌ ｉｍａｇｅ ｃｏｄｉｎｇ ｂ ａｓｅｄ ｏｎ ａ ｔｈｅｏｒｙ ｏ ｆ ｉｔｅｒａｔｅｄ ｃｏｎｔｒａｃ ｔｉｖｅ ｉｍａｇｅ ｔｒａｎｓｆｏ ｒｍｔｉｏｎｓ」，ＳＰＩＥ ＶＣＩＰ ’90（Ｖｉｓｕａｌ Ｃｏｍｍｕｎｉｃ ａｔｉｏｎｓ ａｎｄ Ｉｍａｇｅ Ｐ ｒｏｃｅｓｓｉｎｇ），19991年，Ｖｏ ｌ．1360，ｐｐ．227−239 曽根原登、中根一成，「２乗誤差基準 を用いた濃淡画像のランダム反復関数シ ステム（ＩＦＳ）推定と復元特性評 価」，テレビジョン学会誌，日本，テレ ビジョン学会，1991年８月20日，テレビ ジョン学会，ｐｐ．1008−1012 森口好之、谷口隆行、伊藤晋、宇都宮 敏男，「可変ブロックサイズ方式による 画像の適用的木符号化法」，昭和62年電 子情報通信学会創立70周年記念総合全国 大会講演論文集，日本電子情報通信学 会，1987年，ｐ．５−52 如沢裕尚、中村寛、富永英義，「輝度 勾配に適応した可変画素領域符号化方 式」，昭和62年電子情報通信学会創立70 周年記念総合全国大会講演論文集，日 本，昭和62年電子情報通信学会創立70周 年記念総合全国，1987年，ｐ．５−50 宮岡伸一郎，「非等長ブロック分割に よる静止画像符号化方式」，昭和62年電 子情報通信学会創立70周年記念総合全国 大会講演論文集，日本，電子情報通信学 会，1987年，ｐ．５−50 (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68

Claims (13)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 符号化対象画像を複数のブロックに分割
   して保持する第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段の
   任意の領域の画素値の集合を指定された変換方法により
   少なくとも縮小変換する変換手段と、前記変換手段の変
   換結果を保持する第２の記憶手段と、前記第１の記憶手
   段内の指定されたブロックの画素値の集合と前記第２の
   記憶手段内に保持される各画素値の集合との近似度を比
   較する比較手段と、前記比較手段の結果から近似度の高
   い領域を前記指定ブロックの符号として符号出力する符
   号決定手段と、前記第１の記憶手段、変換手段、第２の
   記憶手段、比較手段、及び符号決定手段を制御する制御
   手段とを有し、 前記制御手段は、前記比較手段による比較に先立って、
   前記変換手段に前記任意の領域と前記変換方法の組み合
   わせについて前記任意の領域の画素値の集合を縮小変換
   させ、この変換結果の集合を前記第２の記憶手段に記憶
   させ、その後、前記比較手段に前記第１の記憶手段内の
   指定されたブロックの画素値の集合と前記第２の記憶手
   段内に記憶した各画素値の集合との近似度の比較を行な
   わせることを特徴とする画像符号化装置。
2. 【請求項２】 符号化対象画像を複数のブロックに分割
   して保持する第１の記憶手段と、前記第１の記憶手段の
   任意の領域の画素値の集合を指定された変換方法により
   少なくとも縮小変換する変換手段と、前記第１の記憶手
   段内の指定されたブロックの画素値の集合から平均値を
   減算して、この平均値を減算したブロックの画素値の集
   合と平均値を出力すると共に、前記変換手段の変換結果
   の平均値を減算して出力する平均値分離手段と、前記平
   均値分離手段の出力を保持する第２の記憶手段と、前記
   平均値を減算されたブロックの画素値の集合と前記第２
   の記憶手段内に保持される各画素値の集合との近似度を
   比較する比較手段と、前記比較手段の結果から近似度の
   高い領域を前記指定ブロックの符号として符号出力する
   符号決定手段と、前記第１の記憶手段、変換手段、平均
   値分離手段、第２の記憶手段、比較手段、及び符号決定
   手段を制御する制御手段とを有し、 前記制御手段は、前記比較手段による比較に先立って、
   前記変換手段に前記任 意の領域と前記変換方法の組み合
   わせについて前記任意の領域の画素値の集合を縮小変換
   させ、前記平均値分離手段に前記変換結果の平均値の減
   算をさせ、この平均値を減算した変換結果の集合を前記
   第２の記憶手段に記憶させ、その後、前記比較手段に前
   記第１の記憶手段内の指定されたブロックの画素値の集
   合から平均値を減算したものと前記第２の記憶手段内に
   記憶した各画素値の集合との近似度の比較を行なわせる
   ことを特徴とする画像符号化装置。
3. 【請求項３】 前記制御手段は、前記第１の記憶手段内
   の任意のブロックを指定し、前記第１の記憶手段内の取
   り得る各領域に対し全ての変換方法による変換結果を前
   記第２の記憶手段内に保持させることを特徴とする請求
   項１または２に記載の画像符号化装置。
4. 【請求項４】 前記変換手段は、前記第１の記憶手段の
   任意の領域の画素数が前記第１の記憶手段内の指定され
   たブロックの画素数と等しくなるよう縮小する画素数変
   換回路と、指定された変換方法に従って画素の配置を変
   換する画素配置変換回路と、一定の縮小率で振幅を抑え
   る画素振幅方向圧縮回路とを備え、前記第２の記憶手段
   は、前記画素数変換回路若しくは前記画素配置変換回路
   の出力側に設置されることを特徴とする請求項１、２、
   または３に記載の画像符号化装置。
5. 【請求項５】 前記第１の記憶手段のブロックの平坦さ
   を測定する平坦測定手段と、前記平坦測定手段の結果か
   ら前記第１の記憶手段のブロック分割を再分割する第１
   のブロック分割手段と、を有し、 前記比較手段は前記第１のブロック分割手段により指定
   された前記第１の記憶手段内のブロックの画素値の集合
   と前記第２の記憶手段内に記憶した各画素値の集合との
   近似度を比較することを特徴とする請求項１または２に
   記載の画像符号化装置。
6. 【請求項６】 前記平坦測定手段は、各ブロックの画素
   データの平均値を求め、それらが所定の値以下である時
   に平坦であると判定し、前記第１のブロック分割手段
   は、隣接するｎ個（ｎ：任意の正整数）のブロックが平
   坦である時に１つのブロックに統合することを特徴とす
   る請求項５に記載の画像符号化装置。
7. 【請求項７】 前記平坦測定手段は、各ブロックの画素
   データの分散値を求め、それらが所定の値以下である時
   に平坦であると判定し、前記第１のブロック分割手段
   は、任意のブロックが平坦でない時にｍ個（ｍ：任意の
   正整数）のブロックに分割することを特徴とする請求項
   ５に記載の画像符号化装置。
8. 【請求項８】 前記比較手段の結果から近似度が小さい
   か又は誤差が所定の値より大きい時に前記第１の記憶手
   段のブロック分割を再分割する第２のブロック分割手段
   とを有し、 前記符号決定手段は前記比較手段の結果から近似度が高
   い又は誤差が所定の値以下の時に前記領域を前記指定ブ
   ロックの符号として符号出力することを特徴とする請求
   項１または２に記載の画像符号化装置。
9. 【請求項９】 前記比較手段は、近似度の評価基準とし
   て、誤差の２乗和、誤差の和、誤差の最大値、或いは中
   間値を用いること特徴とする請求項１、２、３、４、
   ５、６、７、または８に記載の画像符号化装置。
10. 【請求項１０】 前記符号決定手段は、符号出力とし
    て、決定された領域の位置情報及び変換方法に関する情
    報と、対応するブロックの位置情報と、平均値のうち少
    なくとも１つを出力すること特徴とする請求項１、２、
    ３、４、５、６、７、８、または９に記載の画像符号化
    装置。
11. 【請求項１１】 画像を複数のブロックに分割して保持
    する第１の記憶手段と、ブロック毎の変域位置及び変換
    方法を保持する第２の記憶手段と、前記第１の記憶手段
    内の指定されたブロックの画素値の集合を対応する前記
    変換方法により変換して前記第１の記憶手段に格納する
    変換手段と、該ブロックの変換前後の画素値の集合から
    収束の判定を行なう収束判定手段とを有し、前記変換手
    段は、ブロック毎に前記収束判定手段により収束と判定
    されるまで変換を繰り返し、収束と判定されたブロック
    についてはそれ以上変換しないことを特徴とする画像復
    号化装置。
12. 【請求項１２】 画像を複数のブロックに分割して保持
    する第１の記憶手段と、ブロック毎の変域位置、変換方
    法及び反復回数を保持する第２の記憶手段と、前記第１
    の記憶手段内の指定されたブロックの画素値の集合を対
    応する前記変換方法と前記反復回数により変換して前記
    第１の記憶手段に格納する変換手段とを有することを特
    徴とする画像復号化装置。
13. 【請求項１３】 第１の記憶手段に符号化対象画像を複
    数のブロックに分割して保持し、予め、 前記第１の記憶手段の任意の領域と指定された変
    換方法の組み合わせについて前記任意の領域の画素値の
    集合を前記変換方法により少なくとも縮小変換して、こ
    の変換結果を第２の記憶手段に記憶しておき、 前記第１の記憶手段内の指定されたブロックの画素値の
    集合と前記第２の記憶手段内に記憶した各画素値の集合
    との近似度の比較して、前記比較手段の結果から近似度
    の高い領域を前記指定ブロックの符号として符号出力す
    ることを特徴とする画像符号化方法。