JP3634345B2 - 画像符号化方法及び画像符号化装置 - Google Patents
画像符号化方法及び画像符号化装置 Download PDFInfo
- Publication number
- JP3634345B2 JP3634345B2 JP26139194A JP26139194A JP3634345B2 JP 3634345 B2 JP3634345 B2 JP 3634345B2 JP 26139194 A JP26139194 A JP 26139194A JP 26139194 A JP26139194 A JP 26139194A JP 3634345 B2 JP3634345 B2 JP 3634345B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- image
- orthogonal transform
- signal
- encoding
- region
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Images
Landscapes
- Image Processing (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
- Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Description
【目次】
以下の順序で本発明を説明する。
産業上の利用分野
従来の技術
発明が解決しようとする課題(図13〜図17)
課題を解決するための手段(図1、図3、図5、図10)
作用(図1、図3、図5、図10)
実施例(図1〜図12)
(1)3CCのエンコード及びデコード処理手順(図1及び図2)
(2)第1実施例のテクスチヤ符号化処理手順(図3〜図7)
(3)第2実施例のテクスチヤ符号化処理手順(図8〜図12)
発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】
本発明は画像符号化方法及び画像符号化装置に関し、特に画像を限られた伝送容量の伝送媒体で伝送したりテープレコーダ等へ記録し及び再生するために、画像中の物体の輪郭線を重点的に保存する高能率符号化方法を用いる場合の大局的輝度信号の再生に適用し得る。
【0003】
【従来の技術】
従来、画像信号の高能率符号化方法は、画像信号の持つ相関の高さを利用して冗長性を削減するものであり、画像信号の伝送や記録の際に必要不可欠なものである。従来の画像信号の高能率符号化方法として、予測符号化のような画像を画素単位に扱う符号化方法や、離散コサイン変換(DCT(Discrete Cosine Transform))に代表される直交変換符号化やウエーブレツト変換のようなサブバンド符号化等が存在する。
【0004】
予測符号化は、代表的な手法としてフレーム内DPCM(Differential Pulse Code Modulation)等があり、原画素と復号化した近傍画素の差分を量子化して符号化するものである。このような予測符号化方法は、必要な圧縮率が1/2〜1/4程度とそれほど高くない場合には有効であるが、それ以上の高圧縮率符号化には適さない。一方、直交変換符号化やサブバンド符号化は、圧縮率が1/10以上と高い場合に用いられており、現在はDCTを用いた符号化方法が一般的に多く用いられている。これはDCTが高速アルゴリズムを有し、ハード化が容易である等の理由によるものであり、国際標準(JPEG、MPEG)にも採用されている。
【0005】
DCTを用いた画像信号符号化方法の基本原理は、画像信号の低周波成分の電力がきわめて大きいという特徴を利用し、DCTによつて求められた画像信号の周波数成分を量子化する際に、低周波成分の量子化ステツプサイズは小さく、高周波成分のステツプサイズは大きくすることによつて、全体として情報量を圧縮する方法である。しかし量子化を行うことによつてブロツク歪みとモスキート雑音が生じてしまうという問題があり、特にマクロブロツクを単位とした処理であることに起因するブロツク歪みは、符号化速度が低い場合に顕著になる。このため、超低ビツトレートの画像符号化を行うためには新たな高能率符号化方法が必要である。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】
そこで超低ビツトレートでの伝送や記録を目的とした画像符号化方法として、人間の視覚特性が物体の輪郭線に特に敏感であるということを考慮し、原画像中の輪郭線部分を重点的に保存することにより、低ビツトレートでも視覚的に優れた復元性を実現しようとする方法が提案されている。このような原画像中の輪郭線部分を重点的に保存する画像信号符号化方法においては、いかに効率良く物体の輪郭線を抽出するかが重要になる。
【0007】
原画像から輪郭線部分を抽出するエツジ領域抽出手順を図13に示す。すなわち入力される原画像の画像信号AD0は、ソーベルフイルタ等のエツジ検出オペレータを用いてエツジ抽出を行うエツジ強度算出処理部AP1、AP2に入力され、この結果エツジ強度信号AD1、AD2を得る。このエツジ強度算出処理部AP1、AP2では、図14に示す3×3のタツプ係数のソーベルフイルタが用いられ、それぞれ水平方向のエツジ強度を示すエツジ強度信号AD1と、垂直方向のエツジ強度を示すエツジ強度信号AD2を求める。
【0008】
このエツジ強度信号AD1、AD2は、注目画素のエツジ強度の絶対値和を得るため、それぞれ乗算器AP4、AP5において自乗され、水平方向のエツジ強度信号電力AD4、垂直方向のエツジ強度信号電力AD5となる。次に水平方向のエツジ強度信号電力AD4と垂直方向のエツジ強度信号電力AD5は、加算器AP7によつて加算され注目画素のエツジ強度を示す信号AD7を得る。
【0009】
ここで、物体の輪郭や物体間の境界線などのエツジ領域と、テクスチヤ内のエツジ領域の特性の違いを考慮に入れた場合、エツジ領域とテクスチヤ領域を分離するための特徴量として、局所的な階調値の変化特性と、大局的な変化特性を示す指標値を用いる手法が有効である。
【0010】
そこでまず、階調値の局所的な変化特性を表す特徴量として、エツジ領域か否かを判定する際に用いる重要な特徴量として注目画素のエツジ強度がある。またその他に、物体の輪郭や物体間の境界とテクスチヤ領域内のエツジの特性の違いとして、注目画素周辺の空間周波数の変化が上げられ、ハイパスフイルタ(HPF)等の出力値が用いられる。このエツジ領域抽出に用いるハイパスフイルタとしては、図14に上述した3×3のソーベルフイルタなどがあるが、この他に5×5、7×7等、タツプ数やタツプ係数が異なるフイルタも適用できる。
【0011】
また大局的な特性を表す特徴量として、局所的な変化特性を表す特徴量であるハイパスフイルタの出力値の一定領域内における平均値などを用いる。そこで、このような大局的な変化特性を示す特徴量を求める際に必要な局所的特徴量を得るためのマスク領域を、注目領域周辺に設定する。このマスク領域の種類として、図15に示されるような窓領域がある。このマスク領域MSK1、MSK2は、注目画素PLが持つエツジ強度の法線方向にある注目画素PLを境とする注目画素PLの両側の1次元の領域であり、片側の1次元の領域をそれぞれ第1、第2のマスク領域MSK1、MSK2とする。これはエツジ領域を境界として大きく変わる階調値の変化を、エツジの両側の特徴量の関係から得ようとするものである。
【0012】
このような各種の特徴量を用いたエツジ領域抽出のためのしきい値決定の処理手順は、図13において、処理部AP3、AP6、AP8を用いて表される。まず原画像の画素信号AD0が、フイルタリング処理部AP3に入力されて得られる出力信号AD3を、マスク領域設定処理部AP6に入力する。ここで設定されたマスク領域内から求められる特徴量AD6を算出し、しきい値決定処理部AP8において、エツジ強度を示す信号AD7と特徴量AD6をパラメータとするしきい値関数F()に応じて、しきい値AD8が求められる。
【0013】
なお関数F()は、テクスチヤ領域とエツジ領域を分離するために最適だと思われるしきい値を取れるように、シミユレーシヨンによつて決定される。しきい値決定処理部AP8において用いられるしきい値関数の例を、図9に示す。しきい値関数の例として、図16に示されるような注目画素のエツジ強度Eと2つのマスク領域内の平均値M1 、M2 の関係を示す関数F1 ()が用いられる。しきい値関数F1 ()は、次式
【数1】
で示され、マスク領域内の平均値M1 、M2 の値により、しきい値Tとなるエツジ強度Eが得られる。
【0014】
しきい値が決定された後、エツジ強度を示す信号AD7としきい値決定処理部AP8から出力されるしきい値信号AD8を比較器AP9に入力することによつて、注目画素がテクスチヤ領域かエツジ領域かを判断する。比較器AP9からの出力信号AD9として、注目領域がテクスチヤ領域のとき「0」を、エツジ領域のとき「1」を得る。従つて、比較器AP9からの出力信号AD9を各画素の画素値として得られる画像は、エツジ領域抽出によつて抽出されたエツジ領域を示す画像であり、以下これをマスク画像と呼ぶ。さらに輝度変化の少ない領域においても、物体間の輪郭や物体間の境界を抽出するために、輝度信号だけでなく色差信号からもエツジ情報を求めて合成するエツジ分離方法が用いられている。
【0015】
このようにして得られたエツジ画像には、原画像中の物体の輪郭や境界線等の大局的な特徴が含まれているが、階調値の小さな変化等の情報はほとんど含まれていない。そこで原画像とエツジ画像の差分画像を、物体の模様等の階調値の微細な変化等を含む情報として、再構成後のエツジ画像に加える必要がある。原画像とエツジ画像の差分画像を、テクスチヤ画像と呼び、再構成後のエツジ画像に加えることにより、芝生や森の微妙な凹凸を再現できるようにする。
【0016】
従来のテクスチヤ画像の符号化処理手順を、図17に示す。原画像とエツジ画像の差分画像信号BD0は、テクスチヤ画像信号として直交変換処理部(DCT)BP1に入力され、直交変換係数信号BD1となる。この際直交変換としてDCT又はHaar変換を用いて、画像全体に対してマクロブロツク毎に変換を行う。この直交変換係数信号BD1は、量子化処理部BP2に入力され量子化代表値信号BD2に変換された後、可変長符号化処理部(VLC)BP3において符号化テクスチヤ信号BD3に変換される。
【0017】
符号化テクスチヤ信号BD3は、ビツトレート調整用のバツフアBP4において一旦保持された後、原画像全体に対する符号化テクスチヤ画像信号BD4として出力される。その際、量子化処理部BP2に符号化テクスチヤ信号BD4はフイードバツクされ、ビツトレート調整のために量子化ステツプを変化させる。このように従来の方式で伝送されるテクスチヤ情報は、原画像とエツジ画像の差分画像全体に対して、DCTやHaar変換等の直交変換を行つて得られる直交変換係数を量子化した後に、ハフマン符号化などの統計的特徴量を用いたエントロピー符号化を用いて情報量の削減を行う方法が用いられている。
【0018】
このように超低ビツトレートにおける画像信号符号化を行う際に、原画像の輪郭線を重点的に保存する符号化方法を用いる場合、原画像中の重要な輪郭線を抽出することによつて得られるエツジ画像は、原画像中の階調値の細かい変化を含んでいない。そこで原画像とエツジ画像の差分画像をテクスチヤ画像とし、エツジ画像とは別に符号化を行い、再構成する際にエツジ画像に加えることにより、原画像中の細かな変化を再現できるようにしている。
【0019】
ところが従来のテクスチヤ画像符号化方法は、原画像の全面に対するテクスチヤ画像を直交変換し、一様な量子化ステツプで量子化するため、符号化後のエツジ情報とテクスチヤ情報を併せた場合、テクスチヤ情報の割合が大きくなり圧縮率を上げることが困難となつていた。このため復元画像の画質をできるだけ損なわずに符号化後のテクスチヤ情報のデータ量を削減する必要が生じた。
【0020】
本発明は以上の点を考慮してなされたもので、原画像をエツジ情報とテクスチヤ情報に分離し符号化する際、復元画像の画質をできるだけ損なわず符号化後のテクスチヤ情報のデータ量を削減し得る画像符号化方法及び画像符号化装置を提案しようとするものである。
【0021】
【課題を解決するための手段】
かかる課題を解決するため本発明は、原画像をエツジ情報とテクスチヤ情報に分離し、符号化する画像符号化方法において、テクスチヤ画像を第1の領域ごとに直交変換された結果得られるテクスチヤ画像の直交変換係数を、各第1の領域それぞれについて、複数の第2の領域に分割する(全ての第2の領域が単一の直交変換係数からなる分割を除く)第1のステツプと、分割した各第2の領域における直交変換係数のうち、最大の直交変換係数又は最大から降順に所定個数の直交変換係数を選択する第2のステツプと、選択した直交変換係数のうち、閾値よりも小さい直交変換係数を一定値として符号化する第3のステツプとを設けるようにした。
【0022】
また本発明は、原画像をエツジ情報とテクスチヤ情報に分離し、符号化する画像符号化装置において、テクスチヤ画像を第1の領域ごとに直交変換された結果得られるテクスチヤ画像の直交変換係数を、各第1の領域それぞれについて、複数の第2の領域に分割する(全ての第2の領域が単一の直交変換係数となる分割を除く)分割手段と、分割手段により分割された各第2の領域における直交変換係数のうち、最大の直交変換係数又は最大から降順に所定個数の直交変換係数を選択する選択手段と、選択手段により選択された直交変換係数のうち、閾値よりも小さい直交変換係数を一定値として符号化する符号化手段とを設けるようにした。
【0029】
【作用】
テクスチヤ画像(CD4(ED0、FD0))の符号化を行う際にテクスチヤ画像(ED0、FD0)を直交変換して得られる直交変換係数(ED1、FD1)を全て符号化するのではなく、ある一定の領域又は代表的な係数(ED7、FD7)のみを符号化することにより、従来の手法を用いた場合より符号化後のテクスチヤ情報のデータ量を削減でき、同一のデータ量においても視覚的に優れた再構成画像を得ることができる。
【0031】
【実施例】
以下図面について、本発明の一実施例を詳述する。
【0032】
(1)3CCのエンコード及びデコード処理手順
図1〜図12に本発明の実施例を説明する。本発明は原画像のエツジ情報を取り除いたテクスチヤ情報を符号化する手法であり、超低ビツトレートにおける画像符号化方法の一部として用いる。この実施例においては、原画像からエツジ情報を取り除いたテクスチヤ情報の符号化について示す。物体の輪郭線の保存に重点を置いた画像符号化方法の代表的なものとして、3CC(3 Component Coding)がある。3CCとは原画像を画像のもつ視覚的重要度に応じて局所輝度情報、エツジ情報及びテクスチヤ情報に分割し、それぞれ情報の重要度に応じて符号化を行うものである。3CCのエンコード処理手順を図1に、デコード処理手順を図2に示す。
【0033】
3CCのエンコード処理は、図1において、まず入力画像信号CD0から画像の大局的な輝度情報を表す局所輝度(Local Luminance )成分を求めて符号化する局所輝度発生及び符号化処理部CP1から出力される局所輝度信号CD1と、画像の輪郭線すなわちエツジ情報(Edge Informatoin)部分を抽出して符号化するエツジ情報検出及び符号化処理部CP2から出力されるエツジ情報信号CD2をそれぞれ得る。さらに局所輝度信号CD1とエツジ情報信号CD2から、エツジ画像を再構成するエツジ情報復号化及び再構成処理部CP3において得られた再構成エツジ画像信号CD3と、入力画像信号CD0との差分を求めることによりテクスチヤ画像信号CD4を得る。テクスチヤ画像信号CD4は、エントロピー符号化を行うテクスチヤ情報符号化処理部CP4によつて符号化され出力信号CD5となる。従つて入力画像信号CD0は最終的に、符号化されたLL信号CD1、符号化されたエツジ情報信号CD2及び符号化されたテクスチヤ信号CD5に変換される。
【0034】
一方3CCのデコード処理は、図2において、まず符号化された局所輝度信号DD1が、局所輝度復号化及び再構成処理部DP1に入力され、復元された信号DD4を得る。符号化されたエツジ情報信号DD2と局所輝度を復元した信号DD4をエツジ情報復号化及び再構成処理部DP2に入力することにより、エツジ再構成画像信号DD5を得る。また符号化されたテクスチヤ信号DD3もテクスチヤ情報復号化処理部DP3において復号化され、テクスチヤ画像信号DD6となる。最後にエツジ再構成画像信号DD5とテクスチヤ画像信号DD6を加算することにより再構成画像信号DD7を得る。
【0035】
従つて3CCではエンコード処理手順中のテクスチヤ画像の符号化処理過程CP4において、図17について上述した処理過程BP1〜BP4に相当するテクスチヤ画像の直交変換処理と、エントロピー符号化処理を行つている。3CCでは、物体の輪郭線の保存に重点をおいて画像の符号化を行つており、輪郭線等の画像情報の大部分は、局所輝度信号CD1とエツジ情報信号CD2に含まれている。
【0036】
しかし画像中の細かな模様等の高周波成分は、テクスチヤ画像信号CD4に含まれているため、再構成後の画質を向上させるには、テクスチヤ画像の情報が必要であり、テクスチヤ画像中の重要な情報を効率良く符号化する手法が必要となる。従来の手法のように、テクスチヤ画像の直交変換係数を全て符号化した場合、再構成画像においてそれほど重要ではない情報も一様に含まれてしまい、一定の画質を得る際に必要以上のデータ量を必要としてしまう。
この実施例では、再構成画像の画質を判定する上で、テクスチヤ画像の直交変換係数の内、重要でないと思われる係数、または符号化効率を悪化させると思われる係数を削除することにより、符号化後のデータ量を削減する。
【0037】
(2)第1実施例のテクスチヤ符号化処理手順
(2−1)直交変換領域選択符号化
この実施例では、再構成画像の画質を判定する上で、テクスチヤ画像の直交変換係数の内、重要でないと思われる係数、または符号化効率を悪化させると思われる係数を削除することにより、符号化後のデータ量を削減する。このテクスチヤ符号化処理手順について、図3〜図7を用いて説明する。テクスチヤ符号化処理手順として、まず直交変換領域選択による符号化処理手順を図3及び図4に示す。この手法は直交変換して得られる係数をいくつかの領域に分割し、再構成画像の画質に重要だと思われる領域内の係数を保存し、その他の係数を「0」に置き換えることにより、エントロピー符号化の際のゼロランを増やし、符号化後のデータ量を削減するものである。
【0038】
図3のテクスチヤ画像符号化処理において、入力信号としてテクスチヤ画像信号ED0の他に、伝送する直交変換係数領域を判別するためのしきい値信号ED5を用いる。まずテクスチヤ画像信号ED0は直交変換処理部(DCT)EP1に入力され、直交変換係数信号ED1となる。直交変換信号ED1は、量子化処理部EP2に入力され量子化代表値信号ED2に変換された後、領域分割処理部EP3において複数の領域に分割される。ここで図4(A)に8×8のマクロブロツク単位でテクスチヤ画素をDCTして得られた直交変換係数を示す。このとき図4(A)中の太線で区切られた領域のように、領域分割処理部EP3において直交変換係数が分割される。
【0039】
各領域内の直交変換係数信号ED3は、各領域内毎の特徴量算出のため特徴量算出処理部EP4に入力され特徴量ED4を得る。特徴量ED4としきい値信号ED5は比較器EP5に入力され、特徴量ED4がしきい値信号ED5より大きい場合、判定信号ED6として「1」を出力し、小さい場合は「0」を出力する。図4(A)に示される信号に対して、特徴量として各領域内の係数の平均値を用いしきい値信号ED5を「10」として処理した場合、比較器EP5において判定信号ED6が「1」となつた領域は、斜線で示される領域となる。
【0040】
次に判定信号ED6は領域内直交変換係数信号ED3と共に、乗算回路(MUX)EP6に入力され、判定信号ED6が「1」を示す部分のみの係数を保持し、その他の領域の係数は全て「0」を持つ直交変換係数信号ED7となる。図4(A)中の信号に対する直交変換係数信号ED7を図4(B)に示す。最後に直交変換係数信号ED7は、可変長符号化処理部(VLC)EP7に入力され符号化係数信号ED8となる。
【0041】
このとき直交変換係数信号ED7には、係数「0」が多く含まれており符号化する際にゼロランを長く取れるため、圧縮率を高めることができる一方で、逆直交変換の際に必要な、主要な係数部分を保持しているため、画質の劣化を最小限に止めることができる。さらに直交変換係数信号ED7は、最終的にビツトレート調整用のバツフアEP8において一旦保持された後、マクロブロツク全体に対する符号化係数信号ED9となる。なおビツトレート調整用のために、符号化係数信号ED9は量子化処理部EP2にフイードバツクされ、量子化ステツプを変化させる。
【0042】
(2−2)直交変換係数選択符号化
次にテクスチヤ符号化処理手順として、直交変換係数選択により符号化処理手順にを図5及び図6に示す。この手法は直交変換して得られる係数をいくつかの領域に分割し、その領域内において特定の条件を満たす係数のみを保存し、その他の係数を「0」に置き換えることにより、エントロピー符号化の際のゼロランを増やし、符号化後のデータ量を削減するものである。そこで用いる特定の条件とは、領域内の最大値、Nランク、最小値、平均値以上等種々の条件がある。
【0043】
図5のテクスチヤ画像符号化処理において、入力信号としてテクスチヤ画像信号FD0の他に、伝送する直交変換係数の個数を決定するためのしきい値信号FD5を用いる。まずテクスチヤ画像信号FD0は直交変換処理部(DCT)FP1に入力され、直交変換係数信号FD1となる。直交変換信号FD1は量子化処理部FP2に入力され、量子化代表値信号FD2に変換された後、領域分割処理部FP3において複数の領域に分割される。ここで図6(A)に8×8のマクロブロツク単位でテクスチヤ画素をDCTして得られた直交変換係数を示す。このとき図6(A)中の太線で囲んだように、領域分割処理部FP3において直交変換係数が分割される。
【0044】
ここでは保存する係数の条件として、各領域内の最大値及び2番目の値をもつ係数を保存するものとする。そこで各領域内の直交変換係数信号FD3は、各領域内の係数の順位付けを行うために、直交変換係数ソート回路FP4に入力され、ソート済直交変換係数信号FD4を得る。ソート済直交変換係数信号FD4としきい値信号FD5は比較器FP5に入力され、ソート済直交変換係数信号FD4の順位がしきい値信号FD5より大きい場合、判定信号FD6として「1」を出力し、小さい場合は「0」を出力する。
【0045】
図6(A)に示される信号に対して、しきい値信号FD5を「2」として処理した場合、比較器FP5において判定信号FD6が「1」となる係数は、点線で丸く囲まれた部分になる。次に判定信号FD6は領域内直交変換係数信号FD3と共に乗算回路(MUX)FP6に入力され、判定信号FD6が「1」を示す部分のみの係数を保持し、その他の領域の係数は全て「0」を持つ直交変換係数信号FD7となる。図6(A)中の信号に対する直交変換係数信号FD7を、図6(B)に示す。最後に直交変換係数信号FD7は、可変長符号化処理部(VLC)FP7に入力され符号化係数信号FD8となる。
【0046】
このとき直交変換係数信号FD7には、係数「0」が多く含まれており符号化する際にゼロランを長く取るれるため、圧縮率を高めることができる一方で、逆直交変換の際に必要な主要な係数部分を保持しているため、画質の劣化を最小限に止めることができる。さらに直交変換係数信号FD7は、最終的にビツトレート調整用のバツフアFP8において一旦保持された後、マクロブロツク全体に対する符号化係数信号FD9となる。この際ビツトレート調整用のために、符号化係数信号FD9は量子化処理部FP2にフイードバツクされ、量子化ステツプを変化させる。
【0047】
(2−3)第1実施例の効果
このように上述した直交変換領域選択及び直交変換係数選択による符号化手順によれば、再構成後の画質をそれほど損なうことなく符号化後のテクスチヤ情報量を抑えることができ、より圧縮率を高めたり削減できたデータ量をエツジ情報に割り当てることにより、さらに再構成後の画質を高めることができる。またマクロブロツク内の直交変換係数を、複数の領域に分割するのではなく、単一の領域としてマクロブロツク内の全ての係数の中から、特定の係数のみを選択して保存するようにしても良い。
【0048】
さらに直交変換領域選択による符号化に、図7に示すフイードバツク回路を加えることにより、テクスチヤ符号化後の発生情報量を調節することのできる符号化アルゴリズムを得ることができる。図7において発生情報量調節は、量子化処理部GP2による調節では不充分であると判断された場合に、出力テクスチヤ画像信号GD6を判定信号決定回路GP6に入力することにより、発生情報量の多い場合にはしきい値を下げ、発生情報量が少ない場合にはしきい値を上げることによつて行なわれる。なお図7に示されるフイードバツク回路は、図3に上述した直交変換領域選択符号化回路に対する回路であり、図5に上述した直交変換係数選択符号化回路においても同様に発生情報量により、しきい値を変化させることができる。
【0049】
以上の構成によれば、テクスチヤ画像を符号化する際に、直交変換した後にエントロピー符号化を行いて得られた直交変換係数を複数の領域に分割し、その各領域内ごとの直交変換係数の内、最大値、Nランク等の特定の特徴を示す係数のみを符号化したり、特定の特徴を示す領域内の係数のみを符号化することにより、再構成後の画質をそれほど損なうことなく符号化後のテクスチヤ情報量を抑えることが出来、より圧縮率を高めたり削減できたデータ量をエツジ情報に割り当てることにより、さらに再構成後の画質を高めることが出来る。
【0050】
(3)第2実施例のテクスチヤ符号化処理手順
ここで従来のように、テクスチヤ画像全体を符号化した場合、再構成画像においてそれほど重要ではない情報も一様に含まれてしまい、一定の画質を得る際に必要以上のデータ量を必要としてしまうおそれがある。そこで再構成画像の画質を判定する上で、テクスチヤ画像中で重要でないと思われる領域、または符号化効率を悪化させると思われる領域においてテクスチヤ情報を削除することにより、符号化後のデータ量を削減することができる。符号化効率を悪化させる領域としては、エツジ領域として抽出された領域の近傍が上げられる。
【0051】
例えば図8(A)に示すような階調値を持つ信号があつた場合、エツジ領域として、網掛けで示される画素が選ばれるとする。3CCでは、エツジとして抽出された画素の画素値は保存され、その他の画素値は局所輝度信号成分として原画素の画素値をLPFによつて平滑化した後、サンプリングして得られる画素値から復元される。エツジ画像の再構成処理において、エツジ画素の画素値と局所輝度信号から復元された画素値を、図8(B)において実線で示す。ただし、全ての原画素の画素値は点線で示されている。
【0052】
このとき、エツジ画像を再構成する場合の手法としてデイフユージヨン(Diffusion )処理を用いた場合、エツジ近辺の画素は周囲の画素値の影響を受けて原画素の値からずれやくすなるという問題がある。この結果、再構成後の画素値と原画素の画素値の誤差は図8(C)のようになり、エツジ周辺において誤差が大きくなることが分かる。また3CCはエツジ符号化処理の段階でエツジ画素の画素値を量子化するため、エツジ画素自体の画素値に誤差が生じ、さらにエツジ画素周辺の誤差が増大することになる。このようにエツジ再構成画像ではエツジ領域の近傍において原画像との誤差が多いことから、直交変換後の係数が大きくなり、符号化後のテクスチヤ情報量の増大につながつている。
【0053】
そこでこの実施例では、従来のようにテクスチヤ画像全体を符号化するのではなく、符号化する際に図9のようにエツジ領域近傍を取り除いて符号化する。図中実線はエツジ領域を示し、点線内の領域はエツジ領域から一定距離内のテクスチヤ領域を示す。このテクスチヤ画像の符号化処理方法では、点線内の領域のテクスチヤ情報を削除し、それ以外の領域のテクスチヤ情報のみを符号化する。
【0054】
このテクスチヤ符号化手順について、図10〜図12を用いて説明する。まず第1のテクスチヤ画像領域限定による符号化処理手順を図10に示す。このテクスチヤ画像の符号化処理において、入力信号としてテクスチヤ画像信号HD1の他に、エツジ画像信号HD2及びテクスチヤを削除する範囲を決定する距離信号HD3を用いる。まずテクスチヤ画像信号HD1はエツジ画像信号HD2と共に、2点間距離算出回路HP1に入力されテクスチヤ画像の各画素に対して、エツジ画素との最小距離を求める。注目画素とエツジ画素の最小距離信号HD4は、比較器HP2に入力され距離信号HD3と比較される。この際最小距離信号HD4が距離信号HD3より大きい場合は判定信号HD5として「1」を出力し、小さい場合は「0」を出力する。
【0055】
次に判定信号HD5はテクスチヤ画像信号HD1と共に、バツフアHP3に入力され、判定信号HD5が「1」の場合には出力画像信号HD6としてテクスチヤ画像の画素値を出力し、判定信号HD5が「0」の場合には出力画像信号HD6は「0」となり、この結果テクスチヤ画像情報が削除される。従つてテクスチヤ情報として符号化対象となるテクスチヤ領域は、最も近いエツジ画素からの距離が規定距離よりも大きい領域になる。出力画像信号HD6は、図17に示されるテクスチヤ画像符号化処理回路に入力され、図1に示される3CC処理部中の符号化後テクスチヤ画像信号CD5となる。この回路を用いることにより、テクスチヤ画像中の比較的大きな値を持つ領域を削除できるため直交変換後の係数を小さくでき、エントロピー符号化の効率を上げることができる。
【0056】
また第2のテクスチヤ画像の符号化処理は、上述のように符号化するテクスチヤ領域を限定するのではなく、直交変換を行う前に予めエツジからの距離に従つてテクスチヤ画像の各画素の階調値に重み付けし、直交変換後の係数が大きくならないようにする。テクスチヤ画像の各画素に対する重み付け係数を図11に示す。この図において、横軸はエツジ画素からの距離を示し、縦軸は各画素に対する重み付け係数の値を示す。重み付け係数は値「0.0 」〜「1.0 」をとり、各画素に重み付け係数を掛けたものが符号化処理対象となるテクスチヤ画像の画素値となる。
【0057】
上述した第1のテクスチヤ画像の符号化処理を重み付け係数で示すと、図11(A)となるのに対し、この第2の符号化処理では図11(B)のように、エツジ画素からの距離に比例して重み付け係数を増加させる。これにより第1の場合に比較して第2の処理によつて得られる再構成後の画像が、テクスチヤ画像を付加する領域と付加しない領域の境が明瞭にならないという特徴がある。またこの第2の処理で用いられる重み付け係数を決定する関数は、図11(B)のような一次関数だけでなく、2次関数やさらに高次の関数を適用しても良い。
【0058】
このような符号化手順を用いることにより、再構成後の画質をそれほど損なうことなく符号化後のテクスチヤ情報量を抑えることが出来、より圧縮率を高めたり、削減できたデータ量をエツジ情報に割り当てることによりさらに再構成後の画質を高めることが出来る。
【0059】
さらに上述したテクスチヤ画像領域限定による符号化処理に、図12に示すフイードバツク回路を付加することにより、テクスチヤ符号化後の発生情報量を調節できる符号化アルゴリズムを実現できる。図12において発生情報量の調節は出力テクスチヤ画像信号ID6を判定信号決定回路に入力することにより、発生情報量の多い場合には削除する範囲を広げ、発生情報量が少ない場合には削除する範囲を狭めることによつて行う。同様に上述の第2の符号化処理に発生情報量を調節するためのフイードバツク回路を加えたものでは、出力信号のデータ量により重み付け係数を決定する関数を変化させるようにしても良い。
【0060】
以上の構成によれば、テクスチヤ画像を符号化する際に、テクスチヤ画像全体を符号化するのではなく、重要度に応じてテクスチヤ画像を符号化して保存する領域を限定したり、エツジ領域からの距離に応じてテクスチヤ情報に対する重み付け係数を変化させることにより、符号化後のデータ量の削減を行うことが出来る。
【0061】
【発明の効果】
上述のように本発明によれば、テクスチヤ画像を第1の領域ごとに直交変換された結果得られるテクスチヤ画像の直交変換係数を、各第1の領域それぞれについて、複数の第2の領域に分割し(全ての第2の領域が単一の直交変換係数となる分割を除く)、当該分割した各第2の領域における直交変換係数のうち、最大の直交変換係数又は最大から降順に所定個数の直交変換係数を選択し、当該選択した直交変換係数のうち、閾値よりも小さい直交変換係数を一定値として符号化するようにしたことにより、従来の手法を用いた場合より符号化後のテクスチヤ情報のデータ量を削減でき、同一のデータ量においても視覚的に優れた再構成画像を得ることができる画像符号化方法及び画像符号化装置を実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による画像符号化方法の前提となる3CCのエンコード処理手順を示すブロツク図である。
【図2】3CCのデコード処理手順を示すブロツク図である。
【図3】本発明による直交変換領域選択符号化回路を示すブロツク図である。
【図4】8×8のDCT変換係数と領域選択処理後の変換係数を示す略線図である。
【図5】本発明による直交変換係数選択符号化回路を示すブロツク図である。
【図6】8×8のDCT変換係数と係数選択処理後の変換係数を示す略線図である。
【図7】フイードバツク回路付き直交変換領域選択符号化回路を示すブロツク図である。
【図8】テクスチヤ情報の画素値分布の説明に供する略線図である。
【図9】テクスチヤ画像領域の説明に供する略線図である。
【図10】テクスチヤ画像領域判定回路を示すブロツク図である。
【図11】テクスチヤ情報における画素値分布の説明に供する特性曲線図である。
【図12】フイードバツク回路付きテクスチヤ画像領域判定回路を示すブロツク図である。
【図13】従来の画像信号中のエツジ領域抽出手順を示すブロツク図である。
【図14】水平方向と垂直方向のエツジ領域抽出に用いるソーベルフイルタのタツプ係数を示す略線図である。
【図15】階調値の大局的な特性を得るために用いる1次元のマスク領域の説明に供する略線図である。
【図16】適応型しきい値処理のためのしきい値決定関数の説明に供する特性曲線図である。
【図17】従来のテクスチヤ符号化処理手順を示すブロツク図である。
【符号の説明】
CP1……局所輝度発生及び符号化処理部、CP2……エツジ情報検出及び符号化処理部、CP3……エツジ情報復号化及び再構成処理部、CP4……テクスチヤ情報符号化処理部、DP1……局所輝度復号化及び再構成処理部、DP2……エツジ情報復号化及び再構成処理部、DP3……テクスチヤ情報復号化処理部、EP1、FD1、GP1……直交変換処理部(DCT)、EP2、FP2、GP2……量子化処理部、EP3、FP3、GP3……領域分割処理部、EP4、GP4……特徴量算出処理部、EP5、FP5、GP5、HP2、IP2……比較器、EP6、FP6、GP6……乗算回路(MUX)、EP7、FP7、GP7……可変長符号化処理部、EP8、FP8、GP8、HP3、IP3……バツフア、FP4……直交変換ソート回路、HP1、IP1……2点間距離算出回路。
Claims (2)
- 原画像をエツジ情報とテクスチヤ情報に分離し、符号化する画像符号化方法において、
テクスチヤ画像を第1の領域ごとに直交変換された結果得られる上記テクスチヤ画像の直交変換係数を、各上記第1の領域それぞれについて、複数の第2の領域に分割する(全ての第2の領域が単一の直交変換係数からなる分割を除く)第1のステツプと、
分割した各上記第2の領域における上記直交変換係数のうち、最大の直交変換係数又は最大から降順に所定個数の直交変換係数を選択する第2のステツプと、
選択した上記直交変換係数のうち、閾値よりも小さい上記直交変換係数を一定値として符号化する第3のステツプと
を具えることを特徴とする画像符号化方法。 - 原画像をエツジ情報とテクスチヤ情報に分離し、符号化する画像符号化装置において、
テクスチヤ画像を第1の領域ごとに直交変換された結果得られる上記テクスチヤ画像の直交変換係数を、各上記第1の領域それぞれについて、複数の第2の領域に分割する(全ての第2の領域が単一の直交変換係数からなる分割を除く)分割手段と、
上記分割手段により分割された各上記第2の領域における上記直交変換係数のうち、最大の直交変換係数又は最大から降順に所定個数の直交変換係数を選択する選択手段と、
上記選択手段により選択された上記直交変換係数のうち、閾値よりも小さい上記直交変換係数を一定値として符号化する符号化手段と
を具えることを特徴とする画像符号化装置。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26139194A JP3634345B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 画像符号化方法及び画像符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP26139194A JP3634345B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 画像符号化方法及び画像符号化装置 |
Related Child Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2004078392A Division JP3985232B2 (ja) | 2004-03-18 | 2004-03-18 | 画像符号化方法及び画像符号化装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH08102948A JPH08102948A (ja) | 1996-04-16 |
JP3634345B2 true JP3634345B2 (ja) | 2005-03-30 |
Family
ID=17361215
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP26139194A Expired - Fee Related JP3634345B2 (ja) | 1994-09-30 | 1994-09-30 | 画像符号化方法及び画像符号化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3634345B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3883250B2 (ja) * | 1997-04-28 | 2007-02-21 | 三菱電機株式会社 | 監視画像記録装置 |
-
1994
- 1994-09-30 JP JP26139194A patent/JP3634345B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH08102948A (ja) | 1996-04-16 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
US5786857A (en) | Image processing system | |
US6825886B2 (en) | Picture signal processing method and apparatus | |
JP2933457B2 (ja) | ウェーブレット変換符号化方法 | |
RU2533444C2 (ru) | Устройство и способ обработки изображений | |
KR100254505B1 (ko) | 부호화 장치 | |
JP5142300B2 (ja) | 画像ノイズ除去方法及び装置 | |
JP3678481B2 (ja) | 映像データ後処理方法 | |
JPS63267081A (ja) | 一連の像を効率的にエンコード及びデコードするための方法と装置 | |
JPH07222154A (ja) | 映像符号化方法およびその装置 | |
CN101969563A (zh) | 图像处理装置、图像处理方法以及程序 | |
RU2345417C1 (ru) | Устройство и способ обработки изображения | |
JP2006509437A (ja) | デジタルビデオ処理に対する統一測定基準(umdvp) | |
JPH06311496A (ja) | 画像信号伝送方法及び画像信号伝送装置 | |
JP3634345B2 (ja) | 画像符号化方法及び画像符号化装置 | |
JP3496734B2 (ja) | エッジ領域検出装置及び方法 | |
JP3985232B2 (ja) | 画像符号化方法及び画像符号化装置 | |
JP4028900B2 (ja) | 動画像符号化装置及び動画像復号化装置 | |
JPH0276385A (ja) | 画像データ圧縮装置 | |
US20030185451A1 (en) | Method of processing digital images for low-bit rate applications | |
JPH07307942A (ja) | 画像雑音除去装置 | |
JP3176227B2 (ja) | 画像信号復号装置 | |
KR100712382B1 (ko) | 에이치.264 동영상 표준 부호화 방식의 성능 향상을 위한전처리 필터링 방법 | |
JP3458972B2 (ja) | 画像領域分割方法 | |
JPH07296171A (ja) | 画像領域分割方法 | |
CA2325266C (en) | Improved method of compressing jpeg files using a conditional transform |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040130 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20040318 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040903 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041102 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20041119 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20041126 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20041210 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20041223 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080107 Year of fee payment: 3 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090107 Year of fee payment: 4 |
|
FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100107 Year of fee payment: 5 |
|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |