JP3336684B2 - ディジタル画像データの量子化装置 - Google Patents
ディジタル画像データの量子化装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、ディジタル画像信号
の各画素データを適応的に量子化するための量子化装置
に関する。
の各画素データを適応的に量子化するための量子化装置
に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタル画像信号の各画素データを量
子化することによって、ディジタル画像信号のデータ量
を圧縮あるいは伸張することが知られている。例えば８
ビットの１画素データをより少ないビット数の画素デー
タへ量子化することで、データ量を圧縮することができ
る。より具体的には、本願出願人の提案によるＡＤＲＣ
（ダイナミックレンジに適応した符号化）では、画像デ
ータをブロック構造に変換し、ブロックのダイナミック
レンジに適応した量子化ステップ幅により画像データの
各画素データを量子化している（特開昭６１−１４４９
８９号公報参照）。
子化することによって、ディジタル画像信号のデータ量
を圧縮あるいは伸張することが知られている。例えば８
ビットの１画素データをより少ないビット数の画素デー
タへ量子化することで、データ量を圧縮することができ
る。より具体的には、本願出願人の提案によるＡＤＲＣ
（ダイナミックレンジに適応した符号化）では、画像デ
ータをブロック構造に変換し、ブロックのダイナミック
レンジに適応した量子化ステップ幅により画像データの
各画素データを量子化している（特開昭６１−１４４９
８９号公報参照）。
【０００３】従来の量子化として、原データをより少な
いビット数に量子化する時に、量子化で発生したデータ
（量子化データと称する）が原データに対する忠実度を
失わないように、適応量子化を行うことが提案されてい
る。
いビット数に量子化する時に、量子化で発生したデータ
（量子化データと称する）が原データに対する忠実度を
失わないように、適応量子化を行うことが提案されてい
る。
【０００４】例えば、本願出願人は、適応量子化の一つ
の方法として、特願平４−３４３４０２号に開示してい
るような、量子化誤差に加えて、原信号の時間変動に対
する量子化データの時間変動をも考慮し、さらに過去の
周囲画素との傾き、変化をも考慮した量子化装置を提案
している。
の方法として、特願平４−３４３４０２号に開示してい
るような、量子化誤差に加えて、原信号の時間変動に対
する量子化データの時間変動をも考慮し、さらに過去の
周囲画素との傾き、変化をも考慮した量子化装置を提案
している。
【０００５】この量子化装置は、量子化誤差と、原信号
の時間方向の変化および量子化データのそれとの間の誤
差、原信号と過去の空間的にずれた画素との時間方向の
変化および量子化データのそれとの間の誤差をそれぞれ
求め、各誤差に重み係数を乗じて評価値を求める。この
評価値は、複数の量子化データの候補についてそれぞれ
求められ、それが最小となる候補が最適な量子化データ
として選択される。
の時間方向の変化および量子化データのそれとの間の誤
差、原信号と過去の空間的にずれた画素との時間方向の
変化および量子化データのそれとの間の誤差をそれぞれ
求め、各誤差に重み係数を乗じて評価値を求める。この
評価値は、複数の量子化データの候補についてそれぞれ
求められ、それが最小となる候補が最適な量子化データ
として選択される。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】この先に提案されてい
る量子化装置その他の適応量子化装置では、空間方向お
よび／または時間方向の変化を考慮する時に、例えば量
子化対象画素の上側および左側の画素を参照していた。
入力画像データをブロック化し、適応量子化を行う時に
は、ブロックの左上コーナーの画素に関しては、上側お
よび左側の参照画素およびその量子化データが存在しな
い。そこで、参照画素およびその量子化データの値とし
て、適当な値を想定して量子化を行っていた。一例とし
て左側の画素の値として、右側の画素の値を暫定的に使
用し、上側の画素の値として、左側の画素の値を暫定的
に使用する。
る量子化装置その他の適応量子化装置では、空間方向お
よび／または時間方向の変化を考慮する時に、例えば量
子化対象画素の上側および左側の画素を参照していた。
入力画像データをブロック化し、適応量子化を行う時に
は、ブロックの左上コーナーの画素に関しては、上側お
よび左側の参照画素およびその量子化データが存在しな
い。そこで、参照画素およびその量子化データの値とし
て、適当な値を想定して量子化を行っていた。一例とし
て左側の画素の値として、右側の画素の値を暫定的に使
用し、上側の画素の値として、左側の画素の値を暫定的
に使用する。
【０００７】次の画素を量子化する時でも、同様に左側
および上側の画素およびそれぞれの量子化データを参照
して適応量子化がなされる。このように、最初の左上コ
ーナーの量子化データを参照してなされた量子化の影響
が２番目以降の量子化に対しても波及する。結果的に、
そのブロック全体の量子化に対して最初の画素の量子化
の影響が波及することになる。その結果、出力画像が左
上から右下に向かって流れるような傾向を有する問題が
あった。
および上側の画素およびそれぞれの量子化データを参照
して適応量子化がなされる。このように、最初の左上コ
ーナーの量子化データを参照してなされた量子化の影響
が２番目以降の量子化に対しても波及する。結果的に、
そのブロック全体の量子化に対して最初の画素の量子化
の影響が波及することになる。その結果、出力画像が左
上から右下に向かって流れるような傾向を有する問題が
あった。
【０００８】従って、この発明の目的は、階層構造を導
入することによって、上述の問題点が解決されたディジ
タル画像信号の量子化装置を提供することにある。
入することによって、上述の問題点が解決されたディジ
タル画像信号の量子化装置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、ディジタル
画像データの各画素データを量子化するための量子化装
置において、入力されたディジタル画像データを複数画
素からなるブロック構成のデータに変換するためのブロ
ック化手段と、ブロック化手段と接続され、ディジタル
画像データの複数画素を合成することによって、画素数
が縮小された他の階層のデータを形成するための手段
と、他の階層のデータを量子化した第１の量子化データ
と第１の量子化データをビットシフトした第１の他の量
子化データを生成すると共に、第１の量子化データおよ
び第１の他の量子化データの量子化誤差の評価値をそれ
ぞれ求め、評価値によって選択情報を生成し、選択情報
にしたがって、第１の量子化データと第１の他の量子化
データの一方を選択的に出力するための第１の量子化手
段と、入力されたディジタル画像データを量子化すると
共に、ディジタル画像データの複数画素内の１つの画素
に対しては、１つの画素を量子化した第２の量子化デー
タと量子化した第２の量子化データをビットシフトした
第２の他の量子化データを生成し、１つの画素の位置に
対応する選択情報に基づいて、選択的に量子化データを
出力する第２の量子化手段とからなるディジタル画像デ
ータの量子化装置である。
画像データの各画素データを量子化するための量子化装
置において、入力されたディジタル画像データを複数画
素からなるブロック構成のデータに変換するためのブロ
ック化手段と、ブロック化手段と接続され、ディジタル
画像データの複数画素を合成することによって、画素数
が縮小された他の階層のデータを形成するための手段
と、他の階層のデータを量子化した第１の量子化データ
と第１の量子化データをビットシフトした第１の他の量
子化データを生成すると共に、第１の量子化データおよ
び第１の他の量子化データの量子化誤差の評価値をそれ
ぞれ求め、評価値によって選択情報を生成し、選択情報
にしたがって、第１の量子化データと第１の他の量子化
データの一方を選択的に出力するための第１の量子化手
段と、入力されたディジタル画像データを量子化すると
共に、ディジタル画像データの複数画素内の１つの画素
に対しては、１つの画素を量子化した第２の量子化デー
タと量子化した第２の量子化データをビットシフトした
第２の他の量子化データを生成し、１つの画素の位置に
対応する選択情報に基づいて、選択的に量子化データを
出力する第２の量子化手段とからなるディジタル画像デ
ータの量子化装置である。
【００１０】
【作用】入力画像データの（２×２）の４画素の平均値
によって他の階層が構成される。他の階層について適応
量子化がなされる。他の階層の量子化で発生した情報、
例えば量子化データの中央値、下側データ、上側データ
の何れを選択するかを指定する選択情報が入力画像デー
タの適応量子化に利用される。これによって、参照画素
の影響がブロック内に波及するというような問題を回避
できる。
によって他の階層が構成される。他の階層について適応
量子化がなされる。他の階層の量子化で発生した情報、
例えば量子化データの中央値、下側データ、上側データ
の何れを選択するかを指定する選択情報が入力画像デー
タの適応量子化に利用される。これによって、参照画素
の影響がブロック内に波及するというような問題を回避
できる。
【００１１】
【実施例】以下、この発明による量子化装置について説
明する。この発明の理解を容易とするために、先ず、本
願出願人により提案されている適応量子化装置について
説明する。図１は、量子化装置が使用されるシステムの
概略を示す。入力画像１がブロック化回路２により多数
のブロックに細分化される。各ブロックを単位として、
エンコーダ３が符号化処理を行う。エンコーダ３は、例
えば上述のＡＤＲＣエンコーダであり、その内部に量子
化装置５を含んでいる。エンコーダ３の符号化出力が記
録または通信系４に供給される。
明する。この発明の理解を容易とするために、先ず、本
願出願人により提案されている適応量子化装置について
説明する。図１は、量子化装置が使用されるシステムの
概略を示す。入力画像１がブロック化回路２により多数
のブロックに細分化される。各ブロックを単位として、
エンコーダ３が符号化処理を行う。エンコーダ３は、例
えば上述のＡＤＲＣエンコーダであり、その内部に量子
化装置５を含んでいる。エンコーダ３の符号化出力が記
録または通信系４に供給される。
【００１２】この発明は、量子化装置５に関するもので
ある。図２Ａは、従来の量子化を示している。この量子
化は、次式の量子化誤差を最小とする量子化データを出
力するものである。 Ｑ＝｜（Ｙｔ−Ｘｔ）｜・・・（１） ここで、Ｘｔは、時刻ｔにおける入力信号レベルを表
し、Ｙｔは、Ｘｔの量子化出力のレベルである。
ある。図２Ａは、従来の量子化を示している。この量子
化は、次式の量子化誤差を最小とする量子化データを出
力するものである。 Ｑ＝｜（Ｙｔ−Ｘｔ）｜・・・（１） ここで、Ｘｔは、時刻ｔにおける入力信号レベルを表
し、Ｙｔは、Ｘｔの量子化出力のレベルである。
【００１３】図２Ａに示すように、二つの量子化ステッ
プ幅のレベル領域に注目した時に、白いドットで示す入
力信号が時刻ｔ−１では、上側の領域に含まれ、上側の
領域のコード信号が発生し、その中央の矢印で示す値が
復元される。次の時刻ｔでは、入力信号が下側の領域に
含まれので、下側の領域のコード信号が発生する。さら
に、時刻ｔ＋１では、入力信号が上側の領域に含まれる
ので、上側の領域のコード信号が発生する。
プ幅のレベル領域に注目した時に、白いドットで示す入
力信号が時刻ｔ−１では、上側の領域に含まれ、上側の
領域のコード信号が発生し、その中央の矢印で示す値が
復元される。次の時刻ｔでは、入力信号が下側の領域に
含まれので、下側の領域のコード信号が発生する。さら
に、時刻ｔ＋１では、入力信号が上側の領域に含まれる
ので、上側の領域のコード信号が発生する。
【００１４】実際の入力信号のレベルの変化が小さいに
もかかわらず、量子化特性中のレベル範囲の境界付近で
入力信号のレベルが変化するために、量子化データの値
の変化は、図２Ａに示すように、より大きなものとな
る。入力信号のレベルが一定であるにもかかわらず、ノ
イズ、量子化誤差等によってレベル変化が生じているこ
ともある。従って、背景等の静止部でこのような問題が
生じると、視覚上の劣化が目立つ問題があった。
もかかわらず、量子化特性中のレベル範囲の境界付近で
入力信号のレベルが変化するために、量子化データの値
の変化は、図２Ａに示すように、より大きなものとな
る。入力信号のレベルが一定であるにもかかわらず、ノ
イズ、量子化誤差等によってレベル変化が生じているこ
ともある。従って、背景等の静止部でこのような問題が
生じると、視覚上の劣化が目立つ問題があった。
【００１５】図２Ｂは、かかる問題を解決するために、
先の出願に開示されている量子化を示している。図２Ａ
と同様に時間的に変化する入力信号の時間方向の変化Ａ
の傾きを求める。また、量子化データの時間方向の変化
ＢとＣのそれぞれの傾きを求める。変化Ｂは、従来と同
様に得られた量子化データ候補の変化であり、変化Ｃ
は、時刻ｔの量子化データよりも＋１された候補への変
化である。変化ＢおよびＣの中で、変化Ｃの方が変化Ａ
と近いので、変化Ｃを生じさせる量子化データ候補が時
刻ｔにおける正規の量子化データとして選択される。か
かる時間方向の評価値Ｑは、下記の式で求められる。 Ｑ＝｜（Ｙｔ−Ｙt-1 ）−（Ｘｔ−Ｘt-1 ）｜・・・（２）
先の出願に開示されている量子化を示している。図２Ａ
と同様に時間的に変化する入力信号の時間方向の変化Ａ
の傾きを求める。また、量子化データの時間方向の変化
ＢとＣのそれぞれの傾きを求める。変化Ｂは、従来と同
様に得られた量子化データ候補の変化であり、変化Ｃ
は、時刻ｔの量子化データよりも＋１された候補への変
化である。変化ＢおよびＣの中で、変化Ｃの方が変化Ａ
と近いので、変化Ｃを生じさせる量子化データ候補が時
刻ｔにおける正規の量子化データとして選択される。か
かる時間方向の評価値Ｑは、下記の式で求められる。 Ｑ＝｜（Ｙｔ−Ｙt-1 ）−（Ｘｔ−Ｘt-1 ）｜・・・（２）
【００１６】上述の時間方向の変化の評価は、同一位置
の画素の１フレーム間の変化を見ている。これに加え
て、空間的にずれた位置の時間方向の変化も調べられ
る。図３に示すように、画素Ｘに注目した時に、Ｘの上
側の画素ｂと、Ｘの左側の画素ｄを使用して時間方向の
変化を調べる。すなわち、この場合の評価値は、次式で
表される。 Ｑ＝｜（Ｙｔ−ｂ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｂt-1 ）｜・・・（３） ｂ´t-1 は、ｂt-1 の量子化データである。 Ｑ＝｜（Ｙｔ−ｄ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｄt-1 ）｜・・・（４） ｄ´t-1 は、ｄt-1 の量子化データである。
の画素の１フレーム間の変化を見ている。これに加え
て、空間的にずれた位置の時間方向の変化も調べられ
る。図３に示すように、画素Ｘに注目した時に、Ｘの上
側の画素ｂと、Ｘの左側の画素ｄを使用して時間方向の
変化を調べる。すなわち、この場合の評価値は、次式で
表される。 Ｑ＝｜（Ｙｔ−ｂ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｂt-1 ）｜・・・（３） ｂ´t-1 は、ｂt-1 の量子化データである。 Ｑ＝｜（Ｙｔ−ｄ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｄt-1 ）｜・・・（４） ｄ´t-1 は、ｄt-1 の量子化データである。
【００１７】そして、従来同様の量子化誤差（式１）を
も含む上述の評価値に対して、それぞれ重み係数を乗じ
て、総合的な評価値Ｑを計算する。 Ｑ＝α｜（Ｙｔ−Ｙt-1 ）−（Ｘｔ−Ｘt-1 ）｜ ＋β｜（Ｙｔ−Ｘｔ）｜ ＋γ｜（Ｙｔ−ｂ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｂt-1 ）｜ ＋γ｜（Ｙｔ−ｄ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｄt-1 ）｜・・・（５）
も含む上述の評価値に対して、それぞれ重み係数を乗じ
て、総合的な評価値Ｑを計算する。 Ｑ＝α｜（Ｙｔ−Ｙt-1 ）−（Ｘｔ−Ｘt-1 ）｜ ＋β｜（Ｙｔ−Ｘｔ）｜ ＋γ｜（Ｙｔ−ｂ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｂt-1 ）｜ ＋γ｜（Ｙｔ−ｄ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｄt-1 ）｜・・・（５）
【００１８】この評価値Ｑを従来と同様に量子化した量
子化データＹｔ0 と、これを１ビット大きい方向へシフ
トした量子化データＹｔH と、これを１ビット小さい方
向へシフトした量子化データＹｔL とについてそれぞれ
計算し、最も評価値が小さくなる量子化データ候補を最
終的な出力として選択する。
子化データＹｔ0 と、これを１ビット大きい方向へシフ
トした量子化データＹｔH と、これを１ビット小さい方
向へシフトした量子化データＹｔL とについてそれぞれ
計算し、最も評価値が小さくなる量子化データ候補を最
終的な出力として選択する。
【００１９】以上が先に提案されている量子化装置の量
子化アルゴリズムである。図４は、この量子化装置の全
体的な構成を示す。１１で示す入力端子には、ディジタ
ルビデオ信号が供給される。このビデオ信号は、各画素
データが８ビットのデータである。現フレームメモリ１
２と前フレームメモリ１３とが直列に接続され、現フレ
ームメモリ１２から現フレームの画素信号Ｘｔが出力さ
れ、前フレームメモリ１３から同一位置の前フレームの
画素信号Ｘt-1 が出力される。
子化アルゴリズムである。図４は、この量子化装置の全
体的な構成を示す。１１で示す入力端子には、ディジタ
ルビデオ信号が供給される。このビデオ信号は、各画素
データが８ビットのデータである。現フレームメモリ１
２と前フレームメモリ１３とが直列に接続され、現フレ
ームメモリ１２から現フレームの画素信号Ｘｔが出力さ
れ、前フレームメモリ１３から同一位置の前フレームの
画素信号Ｘt-1 が出力される。
【００２０】画素信号Ｘｔが量子化回路１４に供給され
る。量子化回路１４は、従来と同様に量子化を行ない、
中央値Ｙｔ0 、中央値を＋１した上側データＹｔH 、中
央値を−１した下側データＹｔL を発生する。これらの
量子化回路１４の出力信号が評価値発生回路１５、１
６、１７にそれぞれ供給される。また、量子化回路１４
の出力信号、すなわち、量子化データの候補がセレクタ
１８に供給される。
る。量子化回路１４は、従来と同様に量子化を行ない、
中央値Ｙｔ0 、中央値を＋１した上側データＹｔH 、中
央値を−１した下側データＹｔL を発生する。これらの
量子化回路１４の出力信号が評価値発生回路１５、１
６、１７にそれぞれ供給される。また、量子化回路１４
の出力信号、すなわち、量子化データの候補がセレクタ
１８に供給される。
【００２１】セレクタ１８は、判定回路１９からの制御
信号により制御され、その出力端子２０に量子化データ
が出力される。この量子化データがメモリ２１に供給さ
れる。メモリ２１からは、前フレームの量子化データＹ
t-1 が発生する。この前フレームの量子化データＹt-1
が評価値発生回路１５、１６、１７に供給される。
信号により制御され、その出力端子２０に量子化データ
が出力される。この量子化データがメモリ２１に供給さ
れる。メモリ２１からは、前フレームの量子化データＹ
t-1 が発生する。この前フレームの量子化データＹt-1
が評価値発生回路１５、１６、１７に供給される。
【００２２】評価値発生回路１５は、上側データＹｔH
についての評価値ＱH を式５に従って発生する。すなわ
ち、 ＱH ＝α｜（ＹｔH −Ｙt-1 ）−（Ｘｔ−Ｘt-1 ）｜ ＋β｜（ＹｔH −Ｘｔ）｜ ＋γ｜（ＹｔH −ｂ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｂt-1 ）｜ ＋γ｜（ＹｔH −ｄ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｄt-1 ）｜・・・（６）
についての評価値ＱH を式５に従って発生する。すなわ
ち、 ＱH ＝α｜（ＹｔH −Ｙt-1 ）−（Ｘｔ−Ｘt-1 ）｜ ＋β｜（ＹｔH −Ｘｔ）｜ ＋γ｜（ＹｔH −ｂ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｂt-1 ）｜ ＋γ｜（ＹｔH −ｄ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｄt-1 ）｜・・・（６）
【００２３】評価値発生回路１６は、中央値Ｙｔ0 につ
いての評価値Ｑ0 を式５に従って発生する。すなわち、 Ｑ0 ＝α｜（Ｙｔ0 −Ｙt-1 ）−（Ｘｔ−Ｘt-1 ）｜ ＋β｜（Ｙｔ0 −Ｘｔ）｜ ＋γ｜（Ｙｔ0 −ｂ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｂt-1 ）｜ ＋γ｜（Ｙｔ0 −ｄ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｄt-1 ）｜・・・（７）
いての評価値Ｑ0 を式５に従って発生する。すなわち、 Ｑ0 ＝α｜（Ｙｔ0 −Ｙt-1 ）−（Ｘｔ−Ｘt-1 ）｜ ＋β｜（Ｙｔ0 −Ｘｔ）｜ ＋γ｜（Ｙｔ0 −ｂ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｂt-1 ）｜ ＋γ｜（Ｙｔ0 −ｄ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｄt-1 ）｜・・・（７）
【００２４】評価値発生回路１７は、下側データＹｔL
についての評価値ＱL を式５に従って発生する。すなわ
ち、 ＱL ＝α｜（ＹｔL −Ｙt-1 ）−（Ｘｔ−Ｘt-1 ）｜ ＋β｜（ＹｔL −Ｘｔ）｜ ＋γ｜（ＹｔL −ｂ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｂt-1 ）｜ ＋γ｜（ＹｔL −ｄ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｄt-1 ）｜・・・（８）
についての評価値ＱL を式５に従って発生する。すなわ
ち、 ＱL ＝α｜（ＹｔL −Ｙt-1 ）−（Ｘｔ−Ｘt-1 ）｜ ＋β｜（ＹｔL −Ｘｔ）｜ ＋γ｜（ＹｔL −ｂ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｂt-1 ）｜ ＋γ｜（ＹｔL −ｄ´t-1 ）−（Ｘｔ−ｄt-1 ）｜・・・（８）
【００２５】これらの評価値ＱH 、Ｑ0 およびＱL が判
定回路１９に供給され、これらの値の中で最小のものを
判定回路１９が決定し、決定された評価値と対応する量
子化データ候補がセレクタ１８によって選択される。出
力端子には、量子化データＹｔが取り出される。
定回路１９に供給され、これらの値の中で最小のものを
判定回路１９が決定し、決定された評価値と対応する量
子化データ候補がセレクタ１８によって選択される。出
力端子には、量子化データＹｔが取り出される。
【００２６】次に、この発明の一実施例について図５を
参照して説明する。３１で示す入力端子にディジタル画
像信号が供給され、ブロック化回路３２によって、ラス
ター走査の順序のデータが例えば（８×８）のブロック
構造に変換される。
参照して説明する。３１で示す入力端子にディジタル画
像信号が供給され、ブロック化回路３２によって、ラス
ター走査の順序のデータが例えば（８×８）のブロック
構造に変換される。
【００２７】ブロック化回路３２に対して、直列に平均
値化回路３３、３４が接続され、平均化回路３４に対し
て適応量子化回路３５が接続される。また、平均化回路
３３には、遅延回路３６を介して適応量子化回路３７が
接続され、ブロック化回路３２に対して遅延回路３８を
介して適応量子化回路３９が接続される。これらの適応
量子化回路３５、３７、３９としては、一例として上述
した図４に示すものを使用することができる。勿論、適
応量子化回路として、他の構成のものを使用しても良
い。
値化回路３３、３４が接続され、平均化回路３４に対し
て適応量子化回路３５が接続される。また、平均化回路
３３には、遅延回路３６を介して適応量子化回路３７が
接続され、ブロック化回路３２に対して遅延回路３８を
介して適応量子化回路３９が接続される。これらの適応
量子化回路３５、３７、３９としては、一例として上述
した図４に示すものを使用することができる。勿論、適
応量子化回路として、他の構成のものを使用しても良
い。
【００２８】入力画像データは、ブロック化回路３２に
よって、図６において第１階層として示すように、（８
×８）のブロック構造に変換される。このブロック内
で、（２×２）の４画素の平均値が平均化回路３３によ
って形成される。この平均化回路３３の出力に、第１階
層よりも画素数が縮小された第２階層、すなわち、（４
×４）のブロックのデータが発生する。第２階層のコー
ナーの平均値Ａ１は、第１階層の４画素の平均値、すな
わち、（Ａ１＝１／４（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））で
ある。第２階層の他のデータも、同様に第１階層の４画
素の平均値から形成される。
よって、図６において第１階層として示すように、（８
×８）のブロック構造に変換される。このブロック内
で、（２×２）の４画素の平均値が平均化回路３３によ
って形成される。この平均化回路３３の出力に、第１階
層よりも画素数が縮小された第２階層、すなわち、（４
×４）のブロックのデータが発生する。第２階層のコー
ナーの平均値Ａ１は、第１階層の４画素の平均値、すな
わち、（Ａ１＝１／４（ａ１＋ｂ１＋ｃ１＋ｄ１））で
ある。第２階層の他のデータも、同様に第１階層の４画
素の平均値から形成される。
【００２９】平均化回路３３に接続された平均化回路３
４によって、第３階層のデータが形成される。第１階層
のデータから第２階層のデータを形成したのと同様にし
て、画素数が縮小された第３階層のデータが形成され
る。例えば第２階層の４個の値Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１
の平均値から第３階層のデータＭ１が形成される。従っ
て、図６に示すように、入力画像の（８×８）のブロッ
クから第２階層の（４×４）のブロックが形成され、さ
らに、（２×２）の第３階層のブロックが形成される。
この階層構造は、一例であって、より多くの階層を使用
したり、レベル関係が保存されるのであれば、平均化以
外の処理を使用しても良い。
４によって、第３階層のデータが形成される。第１階層
のデータから第２階層のデータを形成したのと同様にし
て、画素数が縮小された第３階層のデータが形成され
る。例えば第２階層の４個の値Ａ１、Ｂ１、Ｃ１、Ｄ１
の平均値から第３階層のデータＭ１が形成される。従っ
て、図６に示すように、入力画像の（８×８）のブロッ
クから第２階層の（４×４）のブロックが形成され、さ
らに、（２×２）の第３階層のブロックが形成される。
この階層構造は、一例であって、より多くの階層を使用
したり、レベル関係が保存されるのであれば、平均化以
外の処理を使用しても良い。
【００３０】次に、上述の階層構造のデータに対する適
応量子化の処理を説明する。まず、第３階層から適応量
子化が開始され、次に第２階層、そして、最終的に目的
とする第１階層、すなわち、入力画像データの処理がな
される。遅延回路３６および３８は、このような順序の
処理を行うための時間合わせ用のものである。
応量子化の処理を説明する。まず、第３階層から適応量
子化が開始され、次に第２階層、そして、最終的に目的
とする第１階層、すなわち、入力画像データの処理がな
される。遅延回路３６および３８は、このような順序の
処理を行うための時間合わせ用のものである。
【００３１】平均化回路３４と接続された適応量子化回
路３５が第３階層の量子化を行う。この処理は、上述し
たのと同一である。この処理において、第３階層のＭ１
〜Ｍ４の各値についての量子化出力が発生する。この量
子化出力を形成する過程で上述のように、評価値に基づ
いて量子化データの候補の選択がなされる。すなわち、
中央値、上側データまたは下側データが選択される。こ
の評価値に基づいた選択情報ＳＬ１が第２階層用の適応
量子化回路３７に伝達される。
路３５が第３階層の量子化を行う。この処理は、上述し
たのと同一である。この処理において、第３階層のＭ１
〜Ｍ４の各値についての量子化出力が発生する。この量
子化出力を形成する過程で上述のように、評価値に基づ
いて量子化データの候補の選択がなされる。すなわち、
中央値、上側データまたは下側データが選択される。こ
の評価値に基づいた選択情報ＳＬ１が第２階層用の適応
量子化回路３７に伝達される。
【００３２】より具体的には、図６において、Ｍ１〜Ｍ
４についての選択情報ＳＬ１が形成されるので、Ｍ１の
選択情報を第２階層のＡ１の量子化に利用し、同様に、
Ｍ２、Ｍ３およびＭ４のそれぞれの選択情報をＡ２、Ａ
３、Ａ４の量子化にそれぞれ利用する。例えばＭ１につ
いて、上側データを選択する選択信号が適応量子化回路
３７において発生したとすると、第２階層のＡ１につい
ては、上側量子化データを選択するようになされる。
４についての選択情報ＳＬ１が形成されるので、Ｍ１の
選択情報を第２階層のＡ１の量子化に利用し、同様に、
Ｍ２、Ｍ３およびＭ４のそれぞれの選択情報をＡ２、Ａ
３、Ａ４の量子化にそれぞれ利用する。例えばＭ１につ
いて、上側データを選択する選択信号が適応量子化回路
３７において発生したとすると、第２階層のＡ１につい
ては、上側量子化データを選択するようになされる。
【００３３】第３階層の選択情報ＳＬ１を利用する第２
階層の値は、図６で影を付けて区別されている。第２階
層用の量子化回路３７は、これらの第３階層の選択情報
を利用することを除けば、上述と同様に適応量子化を行
う。その結果形成される選択情報ＳＬ２を第１階層用の
適応量子化回路３９に伝達する。
階層の値は、図６で影を付けて区別されている。第２階
層用の量子化回路３７は、これらの第３階層の選択情報
を利用することを除けば、上述と同様に適応量子化を行
う。その結果形成される選択情報ＳＬ２を第１階層用の
適応量子化回路３９に伝達する。
【００３４】第２階層の１６個の値についての選択情報
ＳＬ２は、第１階層のａ１その他の影を付けた１６個の
画素の量子化に利用される。すなわち、（２×２）の４
個の画素の左上コーナーの画素の量子化は、第２階層か
らの選択情報ＳＬ２に基づいてなされる。残りの画素に
ついての量子化は、上述と同様になされる。この例で
は、結果的に第３階層の例えばＭ１についての選択情報
が第２階層のＡ１および第１階層のａ１に対して変更さ
れずに適用される。
ＳＬ２は、第１階層のａ１その他の影を付けた１６個の
画素の量子化に利用される。すなわち、（２×２）の４
個の画素の左上コーナーの画素の量子化は、第２階層か
らの選択情報ＳＬ２に基づいてなされる。残りの画素に
ついての量子化は、上述と同様になされる。この例で
は、結果的に第３階層の例えばＭ１についての選択情報
が第２階層のＡ１および第１階層のａ１に対して変更さ
れずに適用される。
【００３５】上述の階層構造を利用することによって、
入力画像データの量子化開始画素例えば左上コーナーの
画素について、その左側および上側に参照画素が存在し
ていないでも、別の階層の量子化結果を利用することが
でき、適当な値をこれらの存在していない画素の値の代
わりのものとして使用する必要がない。その結果、開始
画素の影響が後に波及することを防止できる。この例で
は、広い面積すなわち、第３階層の開始画素Ｍ１の影響
があるが、それは、大きな面積の影響のために目立た
ず、また、波及する範囲も（２×２）に限定されてい
る。
入力画像データの量子化開始画素例えば左上コーナーの
画素について、その左側および上側に参照画素が存在し
ていないでも、別の階層の量子化結果を利用することが
でき、適当な値をこれらの存在していない画素の値の代
わりのものとして使用する必要がない。その結果、開始
画素の影響が後に波及することを防止できる。この例で
は、広い面積すなわち、第３階層の開始画素Ｍ１の影響
があるが、それは、大きな面積の影響のために目立た
ず、また、波及する範囲も（２×２）に限定されてい
る。
【００３６】上述の一実施例では、より大きな面積を単
位とする量子化の結果の情報をそのまま他の階層に伝え
ている。しかしながら、他の階層に伝達する情報につい
ては、種々の変形が可能である。以下に他の実施例の処
理について説明する。
位とする量子化の結果の情報をそのまま他の階層に伝え
ている。しかしながら、他の階層に伝達する情報につい
ては、種々の変形が可能である。以下に他の実施例の処
理について説明する。
【００３７】第１階層を入力画像とし、第２階層および
第３階層を４個のデータの平均値で形成する処理は、上
述の一実施例と同様である。第３階層に関して適応量子
化を行う場合、適応量子化の総当たりの組合せを形成す
る。すなわち、評価値に基づいて、例えば中央値および
上側データの何れかが選択される適応量子化がされる時
に、第３階層の（２×２）の４個のデータの組合せのパ
ターン（全てで２4 ＝１６通り存在する）のそれぞれに
ついて評価値を計算する。例えば第３階層の４個のデー
タの量子化が全て上側データを選択するものと想定した
時の評価値を計算する。そして、パターン毎に計算され
た１６個の評価値の内で、最小の評価値を生じさせるパ
ターンを選択する。
第３階層を４個のデータの平均値で形成する処理は、上
述の一実施例と同様である。第３階層に関して適応量子
化を行う場合、適応量子化の総当たりの組合せを形成す
る。すなわち、評価値に基づいて、例えば中央値および
上側データの何れかが選択される適応量子化がされる時
に、第３階層の（２×２）の４個のデータの組合せのパ
ターン（全てで２4 ＝１６通り存在する）のそれぞれに
ついて評価値を計算する。例えば第３階層の４個のデー
タの量子化が全て上側データを選択するものと想定した
時の評価値を計算する。そして、パターン毎に計算され
た１６個の評価値の内で、最小の評価値を生じさせるパ
ターンを選択する。
【００３８】上述の（２×２）のデータ毎になされる、
総当たり方式の適応量子化は、第２階層および第１階層
についても行われる。第２階層の適応量子化において、
第３階層との傾きをもパラメータとして用いる。同様
に、第１階層の適応量子化において第２階層との傾きを
量子化レベルを選択する評価値の一つのパラメータとし
て用いる。
総当たり方式の適応量子化は、第２階層および第１階層
についても行われる。第２階層の適応量子化において、
第３階層との傾きをもパラメータとして用いる。同様
に、第１階層の適応量子化において第２階層との傾きを
量子化レベルを選択する評価値の一つのパラメータとし
て用いる。
【００３９】一例として、第２階層および第３階層との
間の処理を説明する。階層間の傾きは、次式で求められ
る。ここで、´は、対応するデータの量子化値を表して
いる。
間の処理を説明する。階層間の傾きは、次式で求められ
る。ここで、´は、対応するデータの量子化値を表して
いる。
【００４０】 ｜（Ａ１´−Ｍ１´）−（Ａ１−Ｍ１）｜＋｜（Ｂ１´−Ｍ１´）−（Ｂ１−Ｍ １）｜＋｜（Ｃ１´−Ｍ１´）−（Ｃ１−Ｍ１）｜＋｜（Ｄ１´−Ｍ１´）−（ Ｄ１−Ｍ１）｜
【００４１】量子化値Ａ１´、Ｂ１´、Ｃ１´、Ｄ１´
としては、総当たりのために、それぞれが中央値または
上側データの何れかである。この４個のデータの全ての
パターンについての評価値に対して、上述の階層間の傾
きが加えられる。第１階層の処理も同様になされる。
としては、総当たりのために、それぞれが中央値または
上側データの何れかである。この４個のデータの全ての
パターンについての評価値に対して、上述の階層間の傾
きが加えられる。第１階層の処理も同様になされる。
【００４２】さらに、他の実施例のように、第３階層に
関して総当たり方式で適応量子化を行ない、そして、第
３階層の適応量子化で発生した情報を第２階層に伝達す
る場合に、第３階層と同じ状態の第２階層のパターンに
関しては、評価値に対して重み付け係数ｗ（＜１）を乗
じる。例えばＭ１の状態として、これが上側データを選
択するものである時に、第２階層のＡ１、Ｂ１、Ｃ１、
Ｄ１からなるパターンの内で、これらが全て上側データ
を選択するパターンに関して求められた評価値に対し
て、重み付け係数ｗを乗じる。その上で、全てのパター
ンのなか評価値が最小のパターンが決定される。
関して総当たり方式で適応量子化を行ない、そして、第
３階層の適応量子化で発生した情報を第２階層に伝達す
る場合に、第３階層と同じ状態の第２階層のパターンに
関しては、評価値に対して重み付け係数ｗ（＜１）を乗
じる。例えばＭ１の状態として、これが上側データを選
択するものである時に、第２階層のＡ１、Ｂ１、Ｃ１、
Ｄ１からなるパターンの内で、これらが全て上側データ
を選択するパターンに関して求められた評価値に対し
て、重み付け係数ｗを乗じる。その上で、全てのパター
ンのなか評価値が最小のパターンが決定される。
【００４３】第２階層と第１階層との間でも、第３階層
および第２階層間の処理と同様の処理がなされる。この
ような処理によって、各階層の中で上位階層と同様の状
態を持つデータが選択されやすくなる。それによって、
参照画素の影響の波及を防止するとともに、画質の向上
を図ることができる。
および第２階層間の処理と同様の処理がなされる。この
ような処理によって、各階層の中で上位階層と同様の状
態を持つデータが選択されやすくなる。それによって、
参照画素の影響の波及を防止するとともに、画質の向上
を図ることができる。
【００４４】
【発明の効果】この発明は、画像データを階層的に構成
して、上位の階層の量子化の結果を利用することによっ
て、参照画素の影響の波及を防止できる。
して、上位の階層の量子化の結果を利用することによっ
て、参照画素の影響の波及を防止できる。
【図１】この発明を適用できるディジタル画像信号の伝
送システムの概略的ブロック図である。
送システムの概略的ブロック図である。
【図２】従来の量子化方法と先に提案されている量子化
方法とを説明するための略線図である。
方法とを説明するための略線図である。
【図３】画素信号の空間的配列の説明のための略線図で
ある。
ある。
【図４】先に提案されている量子化装置の構成を示すブ
ロック図である。
ロック図である。
【図５】この発明の一実施例のブロック図である。
【図６】階層構造の説明のための略線図である。
３２ ブロック化回路 ３３、３４ 平均化回路 ３５、３７、３９ 適応量子化回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419
Claims (7)
- 【請求項１】 ディジタル画像データの各画素データを
量子化するための量子化装置において、 入力された上記ディジタル画像データを複数画素からな
るブロック構成のデータに変換するためのブロック化手
段と、 上記ブロック化手段と接続され、上記ディジタル画像デ
ータの複数画素を合成することによって、画素数が縮小
された他の階層のデータを形成するための手段と、 上記他の階層のデータを量子化した第１の量子化データ
と上記第１の量子化データをビットシフトした第１の他
の量子化データを生成すると共に、上記第１の量子化デ
ータおよび上記第１の他の量子化データの量子化誤差の
評価値をそれぞれ求め、上記評価値によって選択情報を
生成し、上記選択情報にしたがって、上記第１の量子化
データと上記第１の他の量子化データの一方を選択的に
出力するための第１の量子化手段と、入 力されたディジタル画像データを量子化すると共に、
上記ディジタル画像データの複数画素内の１つの画素に
対しては、上記１つの画素を量子化した第２の量子化デ
ータと上記量子化した第２の量子化データをビットシフ
トした第２の他の量子化データを生成し、上記１つの画
素の位置に対応する上記選択情報に基づいて、選択的に
量子化データを出力する第２の量子化手段とからなるデ
ィジタル画像データの量子化装置。 - 【請求項２】 ディジタル画像データの各画素データを
量子化するための量子化装置において、 入力された上記ディジタル画像データを複数画素からな
るブロック構成のデータに変換するためのブロック化手
段と、 上記ブロック化手段と接続され、上記ディジタル画像デ
ータの複数画素を合成することによって、画素数が縮小
された他の階層のデータを形成するための手段と、 上記他の階層のデータを量子化した第１の量子化データ
と上記第１の量子化データをビットシフトした第１の他
の量子化データを生成し、上記他の階層の小ブ ロックを
単位として、上記第１の量子化データと上記第１の他の
量子化データの全ての組合せに関してそれぞれ量子化誤
差の評価値を求め、上記評価値が最小の組合せを選択す
る総当たり方法で量子化を行う第１の量子化手段と、 上記入力されたディジタル画像データを量子化した第２
の量子化データと上記第２の量子化データをビットシフ
トした第２の他の量子化データを生成し、上記入力され
たディジタル画像データの小ブロックを単位として、上
記第２の量子化データと上記第２の他の量子化データの
全ての組合せに関してそれぞれ量子化誤差の評価値を求
めると共に、階層間の傾きを求め、上記評価値と上記階
層間の傾きとを加算した評価値が最小の組合せを選択す
る総当たり方法で適応的に量子化を行う第２の量子化手
段とからなるディジタル画像データの量子化装置。 - 【請求項３】 ディジタル画像データの各画素データを
量子化するための量子化装置において、 入力された上記ディジタル画像データを複数画素からな
るブロック構成のデータに変換するためのブロック化手
段と、 上記ブロック化手段と接続され、上記ディジタル画像デ
ータの複数画素を合成することによって、画素数が縮小
された他の階層のデータを形成するための手段と、 上記他の階層のデータを量子化した第１の量子化データ
と上記第１の量子化データをビットシフトした第１の他
の量子化データを生成し、上記他の階層の小ブロックを
単位として、上記第１の量子化データと上記第１の他の
量子化データの全ての組合せに関してそれぞれ量子化誤
差の評価値を求め、上記評価値が最小の組合せを選択す
る選択情報を生成する総当たり方法で適応的に量子化を
行う第１の量子化手段と、入力されたディジタル画像データの小ブロックを単位と
して、上記量子化データ候補の全ての組合せに関してそ
れぞれ量子化誤差の評価値を求め、上記他の階層の対応
する位置の選択情報と同一の選択情報の上記組合せの上
記評価値に対して１より小の重み係数が乗じられ、上記
評価値および上記重み係数が乗じられた評価値の中で最
小の組合せを選択する総当たり方法で適応的に量子化を
行う 第２の量子化手段とからなるディジタル画像データ
の量子化装置。 - 【請求項４】 請求項１、２または３に記載の量子化装
置において、 入力された画像データの複数画素の平均値により他の階
層のデータを形成するようにした装置。 - 【請求項５】 請求項１、２または３に記載の量子化装
置において、上記 第１および第２の量子化手段は、原データの空間的
変化と量子化データの空間的変化との差から上記評価値
を生成するようにした装置。 - 【請求項６】 請求項１、２または３に記載の量子化装
置において、上記 第１および第２の量子化手段は、原データの時間的
変化と量子化データの時間的変化との差から上記評価値
を生成するようにした装置。 - 【請求項７】 請求項１、２または３に記載の量子化装
置において、上記 第１および第２の量子化手段は、量子化誤差から上
記評価値を生成するようにした装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16029093A JP3336684B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | ディジタル画像データの量子化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16029093A JP3336684B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | ディジタル画像データの量子化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06350986A JPH06350986A (ja) | 1994-12-22 |
| JP3336684B2 true JP3336684B2 (ja) | 2002-10-21 |
Family
ID=15711791
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16029093A Expired - Lifetime JP3336684B2 (ja) | 1993-06-04 | 1993-06-04 | ディジタル画像データの量子化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3336684B2 (ja) |
-
1993
- 1993-06-04 JP JP16029093A patent/JP3336684B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH06350986A (ja) | 1994-12-22 |
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