JP3517455B2 - 画像符号化方法及び装置 - Google Patents
画像符号化方法及び装置Info
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Description
に関し、より具体的には直交変換符号化を使用する画像
符号化方法及び装置に関するものである。
して従来より、例えば画像信号をデジタル化して記録再
生を行うデジタルVTRが知られている。このようなデ
ジタルVTRにおいては、画像データを圧縮して記録再
生を行うために圧縮符号化技術が用いられている。また
画像データを高能率に圧縮符号化する技術として、直交
変換符号化方式が知られている。これは、画像データを
複数画素毎にまとめてブロック化した後、離散コサイン
変換(Discrete Cosine Transf
ormation; 以下DCTと記す)等の直交変換
を行い、変換後の係数に対して量子化、エントロピー符
号化等を行うものである。
空間的な相関性が強く、DCTを施して周波数領域のデ
ータに変換すると、比較的低周波領域に成分が集中して
分布する。一方、人間の眼の弁別特性は低周波、即ち、
平坦な画像には鋭敏であり、高周波、即ち、高精細な画
像には鈍感である。従って、低周波域を細かく量子化
し、高周波域を粗く量子化することによって、量子化歪
みを画像の高域部分に集中させ、視覚上の画質劣化を抑
圧することができる。
する人間の眼の弁別特性によると、同じ色相をもつ物体
でも、その明るさによって視認性が変わってしまうこと
が知られている。図8にこの様子を示す。図8において
(A)は高輝度レベルの画像、(B)は低輝度レベルの
画像の特性図である。(A)、(B)とも高さ方向は画
像の振幅を、横方向は時間をとったものである。一般に
画像の輝度情報と色情報とでは、後者の方の帯域が狭い
為に、輝度信号(Y1、Y2)に対して色信号(C1、
C2)の輪郭が図のように時間方向に広がる傾向があ
る。視覚的には輝度信号の輪郭に対する視認が支配的で
あり、色にじみの知覚は弁別されにくい。
色にじみの知覚が大きく影響を受け、図8の高輝度画像
(A)の色にじみよりも、低輝度画像(B)の色にじみ
の方が視覚的に目立ちやすい。低輝度画像における色に
じみは視覚上、S/N感、解像感の低下をもたらし画質
劣化を招いてしまうという問題があった。このことは、
画像の輝度レベルに応じて最適な色信号の帯域が存在す
ることを示唆している。
になされたもので、低輝度時における色にじみを低減
し、さらに、符号化効率を向上することのできる画像符
号化方法及び装置を得ることを目的とする。
に、本発明の画像符号化装置は、複数の画素から成るブ
ロック毎に入力される画像データの輝度レベルを判定す
る輝度レベル判定手段と、前記画像データを所定の量子
化幅で量子化する量子化手段と、前記画像データの精細
度を判定する精細度判定手段と、前記輝度レベル判定手
段の判定結果及び前記精細度判定手段の判定結果に応じ
て、前記量子化手段の量子化特性を制御する量子化制御
手段とを有する画像符号化装置であって、前記量子化制
御手段は、前記精細度判定手段により精細度が低いと判
定された画像データに対しては、前記輝度レベルに拘わ
らず粗い量子化を行うことを特徴とする。
符号化方法は、複数の画素から成るブロック毎に入力さ
れる画像データの輝度レベルを判定する輝度レベル判定
工程と、前記画像データの精細度を判定する精細度判定
工程と、前記輝度レベル判定手段の判定結果と前記精細
度判定手段の判定結果に応じて量子化幅を制御し、前記
画像データを量子化する量子化工程とを有する画像符号
化方法であって、前記量子化工程は、前記精細度判定工
程により精細度が低いと判定された画像データに対して
は、前記輝度レベルに拘わらず粗い量子化を行うことを
特徴とする。
ロック図である。同図において、100は入力されるデ
ジタル画像データ、101は画像データ100を記録す
るメモリ装置、103はメモリ装置101に記憶された
画像データ102を所定サイズのブロック単位に読み出
して離散コサイン変換してDCT変換係数(DCT係
数)105を出力するDCT装置、106はDCT係数
105を遅延させるバッファ装置、108は遅延された
DCT係数の量子化を行う量子化装置、107はDCT
係数105のうちのAC係数104から周波数領域での
画像データの精細度を判定する精細度判定装置、109
は量子化装置108を制御する量子化制御装置、110
は符号化装置で、例えばランレングス符号化と二次元ハ
フマン符号化とを併用して量子化データを可変長符号化
する。111は符号化装置110を制御する符号化制御
装置、112は精細度判定装置107で判定された精細
度情報、113は可変長符号化された符号化データであ
る。201は輝度レベル判定装置でありメモリ装置10
1から読み出されるブロック画像データ102が供給さ
れる。
タ100はメモリ装置101においてフレーム単位で8
画素×8画素にブロック化されると共に、ブロックのシ
ャフリング等が行なわれて読み出される。メモリ装置1
01から読み出された画像データ102はDCT装置1
03と輝度レベル判定装置201とに供給される。DC
T装置103は、8×8画素ブロック毎に画像データ1
02にDCTを施し、画像データ102を空間領域から
周波数領域のデータに変換し、その変換係数であるDC
T係数105を出力する。図6に8×8画素ブロックの
DCT係数105のデータの構成を示す。1ブロック
は、図示のように8×8=64画素の平均輝度レベルを
表わすDC係数と、画像の水平及び垂直方向の周波数分
布を表わすAC係数とによって構成されている。
04から画像データの精細度(Activity)を求
めこれに応じた精細度情報112を量子化制御装置10
9に提供する。
を、量子化制御装置109の制御により、例えば図7に
示すように低周波域から高周波域まで4つのエリアに分
割し、エリア0<エリア1<エリア2<エリア3の順で
量子化ステップを粗くして量子化を行う。尚バッファ装
置106は、DCT変換されたDCT係数105のデー
タをもとに量子化レベルを制御するまでの遅延に相当す
る時間、データを遅らせるものである。
108から得られる2次元配列された量子化データを空
間周波数の低い方から高い方へとジグザグ走査して一次
元化した後、ゼロ係数をランレングス符号化で、非ゼロ
係数を2次元ハフマン符号化で可変長符号化し、符号化
データ113を出力する。ランレングス符号化では、ゼ
ロ・ランのカウントにより可逆圧縮し、ハフマン符号化
では、発生確率の高いデータに短い符号語を割り当て、
発生確率の低いデータに長い符号語を割り当てること
で、平均して情報量の削減を図っている。
例を示したもので305はコンパレータ、301,30
4はしきい値、303はカウンタである。
て、入力されたブロック画像データ102のうち、輝度
信号とあらかじめ設定したしきい値301kとの比較演
算をコンパレータ305で行なう。例えば、輝度のデジ
タルデータの量子化レベルが220レベルである時、し
きい値kを0から219までの220レベルのうち例え
ばk=50とすると、量子化レベル50より小さい輝度
データ成分を検出することができる。このしきい値kの
値を、画像データ102の振幅のダイナミックレンジに
対して低い値に設定すれば、低輝度画像データを検出
し、低輝度データ302を出力することができる。
ンタ303で積算していく。ブロック画像データ102
を8×8画素ブロックとした場合、8×8=64画素で
あるから、カウンタ303のしきい値304の値を例え
ば64画素の過半数以上の値に設定すれば、ブロック内
の平均輝度レベルが低輝度であると判定することがで
き、低輝度情報202を出力することができる。
施例である。図3において、400は加算器、401は
遅延装置、404はコンパレータ、403はしきい値で
ある。図3において、入力されたブロック画像データ1
02は、加算器400と一画素分の遅延量をもつ遅延装
置401とによって構成されるアキュムレータによって
ブロック画像全ての振幅レベルが積算される。8×8=
64画素で構成されるブロックならば、64画素の振幅
の総和を示す積算和402が得られる。次に、この積算
和402とあらかじめ定めたしきい値403との比較を
コンパレータ404で行ない、低輝度情報202を判定
出力する。ブロック画像データ102の積算和402に
対して、しきい値403の値をダイナミックレンジの低
いところに設定しておけば入力画像ブロックが低輝度で
ある時に低輝度情報202を出力することができる。こ
のようにして、輝度レベル判定装置201によってブロ
ック画像データの低輝度情報202が図1の量子化制御
装置109に供給される。
2と共に精細度判定装置107から得られる精細度情報
112も制御パラメータとして扱っている。精細度判定
装置107の一実施例を図4に示す。図4において、4
00は絶対値回路、401はコンパレータ、402はカ
ウンタ、403、404はしきい値である。この構成に
おいて、DCT係数のうち入力されるAC係数104は
絶対値回路400で絶対値化され、その係数の大きさ成
分が次段のコンパレータ401に送られる。コンパレー
タ401では、少なくとも1個以上のしきい値403と
入力係数との比較を行ない、有意係数が周波数領域でど
こまで伸びているかの判定を次のカウンタ402で行な
う。カウンタ402では少なくとも1個以上のしきい値
404をもとにカウンタ値と比較して、有意係数が高域
まで伸びていれば精細度が高く、逆に有意係数の分布が
低域のみであれば精細度が低いというように精細度情報
112を出力する。
2と低輝度情報202とをもとに、精細度が高くかつ低
輝度である時、量子化制御装置109は量子化装置10
8の量子化幅を狭めるように制御し、精細度が低い(即
ち、平坦な)時は低輝度情報に依存しないような量子化
制御を行う。
対する画像視認の特性を踏まえて画像データから輝度レ
ベルを検出し、その検出結果をもとに低輝度時は色信号
の量子化ステップを細かくしてより精細な量子化制御を
行ない、高輝度時は色信号の量子化ステップを変化させ
ず、低輝度時より粗い量子化制御を行なうことにより、
画像の輝度レベルに応じて、色信号の量子化ステップを
制御し、色信号の画質向上、符号化効率の向上に寄与す
ることができる。
図であり、図1と対応する部分には同一符号を付して説
明を省略する。図5において301はDC係数判定装置
である。次に動作について説明する。図5において、入
力された画像データ100はメモリ装置101によりブ
ロック化されて画像データ102となり、DCT装置1
03によってAC係数104とDC係数300がそれぞ
れ精細度判定装置107とDC係数判定装置301に供
給される。AC係数104の周波数分布から精細度判定
装置107により画像の精細度が判定され、精細度情報
112が得られる。また、DC係数300は、ブロック
画像データ102の平均輝度を表わすパラメータであ
り、DC係数判定装置301によりあらかじめ設定した
しきい値と比較することによって、ブロック画像データ
102の平均輝度が低いかどうかの判定が行なわれる。
しきい値の設定は、DC係数300のダイナミックレン
ジに対して少なくとも1つ以上の値を設定し、データが
低輝度であることを意味する低輝度情報302を出力す
る。以降、量子化制御の手法は図1の第1の実施例の場
合と同様に行われる。
輝度レベルの判定結果と精細度の判定結果に応じて、量
子化幅を制御するので、色にじみによるエッジノイズを
抑え、S/Nを改善して画質を向上させると共に符号化
効率を高めることができる効果がある。
る。
ロック図である。
ック図である。
ク図である。
る。
す特性図である。
Claims (5)
- 【請求項1】 複数の画素から成るブロック毎に入力さ
れる画像データの輝度レベルを判定する輝度レベル判定
手段と、 前記画像データを所定の量子化幅で量子化する量子化手
段と、 前記画像データの精細度を判定する精細度判定手段と、 前記輝度レベル判定手段の判定結果及び前記精細度判定
手段の判定結果に応じて、前記量子化手段の量子化特性
を制御する量子化制御手段とを有する画像符号化装置で
あって、 前記量子化制御手段は、前記精細度判定手段により精細
度が低いと判定された画像データに対しては、前記輝度
レベルに拘わらず粗い量子化を行うことを特徴とする画
像符号化装置。 - 【請求項2】 前記輝度レベル判定手段は、第1のしき
い値と前記画像データとを比較して、比較結果を積算
し、積算結果を第2のしきい値と比較することにより、
輝度レベルを判定することを特徴とする請求項1に記載
の画像符号化装置。 - 【請求項3】 前記輝度レベル判定手段は、前記画素デ
ータを積算し、積算結果を所定のしきい値と比較するこ
とにより、輝度レベルを判定することを特徴とする請求
項1に記載の画像符号化装置。 - 【請求項4】 前記輝度レベル判定手段は、直交変換さ
れた画像データのDC係数から、輝度レベルを判定する
ことを特徴とする請求項1に記載の画像符号化装置。 - 【請求項5】 複数の画素から成るブロック毎に入力さ
れる画像データの輝度レベルを判定する輝度レベル判定
工程と、 前記画像データの精細度を判定する精細度判定工程と、 前記輝度レベル判定手段の判定結果と前記精細度判定手
段の判定結果に応じて量子化幅を制御し、前記画像デー
タを量子化する量子化工程とを有する画像符号化方法で
あって、 前記量子化工程は、前記精細度判定工程により精細度が
低いと判定された画像データに対しては、前記輝度レベ
ルに拘わらず粗い量子化を行うことを特徴とする画像符
号化方法。
Priority Applications (2)
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|---|---|---|---|
| JP23790594A JP3517455B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 画像符号化方法及び装置 |
| US08/534,249 US6456655B1 (en) | 1994-09-30 | 1995-09-26 | Image encoding using activity discrimination and color detection to control quantizing characteristics |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP23790594A JP3517455B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 画像符号化方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
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| JPH08102967A JPH08102967A (ja) | 1996-04-16 |
| JP3517455B2 true JP3517455B2 (ja) | 2004-04-12 |
Family
ID=17022176
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
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Country Status (1)
| Country | Link |
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-
1994
- 1994-09-30 JP JP23790594A patent/JP3517455B2/ja not_active Expired - Fee Related
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