JP3711762B2 - 画像符号化装置および方法 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像を周波数領域に変換し、さらに、適応的に量子化して符号化する画像符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高品位なディジタル画像を得るためには、より多い階調数や高い解像度を必要とする。画像の容量は、（画素数×階調ビット数）で表わされ、膨大なものとなる。そのため、画像サイズを圧縮して画像の蓄積あるいは伝送コストの削減が行われる。
【０００３】
各種画像符号化方式が提案されている中で、代表的な画像符号化方式として、安田編、丸善発行、「マルチメディア符号化の国際標準」、ｐ．１８〜ｐ．２３に示される、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ） Ｂａｓｅｌｉｎｅ方式がある。図１２を用いてこの方式を説明する。
【０００４】
図１２において、１は入力画像、２はブロック化回路、３はＤＣＴ（ＤＣＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）回路、４は量子化器、５は量子化テーブル、６はスキャン変換回路、７は有意係数検出回路、８はグループ化回路、９はラン長カウンタ、１０は２次元ハフマン符号化回路、１１はＤＣ差分算出回路、１２はグループ化回路、１３は１次元ハフマン符号化回路、１４は多重化回路、１５は出力符号である。
【０００５】
図１２において、入力された画像１は、ブロック化回路２で８×８画素のブロック（以下、画素ブロックと呼ぶ）に分割される。画素ブロックは、ＤＣＴ回路３でＤＣＴ変換され、ＤＣＴ変換の結果出力される変換係数は、量子化テーブル５に記憶された量子化ステップ情報にしたがって、量子化器４で量子化される。量子化された変換係数は８×８の行列で表わすことができる。通常、行列の縦方向は下にいくほど高次のＤＣＴ係数に対応する係数となるように、また、横方向は右に行くほど高次のＤＣＴ係数に対応する係数となるように配置する。６４個の変換係数のうち、最も左かつ上の係数はＤＣＴ変換領域の直流周波数領域に対応する係数であるため、直流成分あるいはＤＣ係数と呼ばれる。他の６３個は交流周波数領域に対応するため、交流成分あるいはＡＣ係数と呼ばれる係数である。
【０００６】
ＤＣ係数は、ＤＣ差分算出回路１１において、前画像ブロックのＤＣ成分との差分がとられ、グループ化回路１２に送られる。グループ化回路１２では、ＤＣ差分値から図１５に示されるグループ番号と、付加ビットを算出する。付加ビットは同一グループ内のＤＣ差分値を特定するために用いられる値である。付加ビットのビット数は図１５に示されている。グループ化回路１２で算出されたグループ番号は、１次元ハフマン符号化回路１３でハフマン符号化される。また、付加ビットは、多重化回路１４に送られる。
【０００７】
量子化器４で量子化されたＡＣ係数は、スキャン変換回路６で、図１３に示されるジグザグスキャン順序にスキャン変換され、有意係数検出回路７に送られる。有意係数検出回路７では、量子化されたＡＣ係数が”０”か、”０”以外かを判別し、”０”の場合はラン長カウンタ９にカウントアップ信号を供給し、カウンタの値を１増加させる。ＡＣ係数の値が”０”以外の有意係数の場合は、リセット信号をラン長カウンタ９に供給し、カウンタの値をリセットすると共にＡＣ係数をグループ化回路８に送る。
【０００８】
ラン長カウンタ９は、”０”のラン長をカウントする回路である。有意係数と有意係数の間にある”０”の数ＮＮＮＮを２次元ハフマン符号化回路１０に送る。グループ化回路８では、ＡＣ係数を、図１４に示されるグループ番号ＳＳＳＳと付加ビットに分割し、グループ番号を２次元ハフマン符号化回路１０に、付加ビットを多重化回路１４に送る。付加ビットは同一グループ内のＤＣ差分値を特定するために用いられる値である。付加ビットのビット数は図１４に示されている。
【０００９】
２次元ハフマン符号化回路１０は、ラン長ＮＮＮＮとグループ番号ＳＳＳＳの組み合わせをハフマン符号化し、多重化回路１４に送る。
【００１０】
多重化回路１４では、１画素ブロック分のＤＣ係数ハフマン符号、ＡＣ係数ハフマン符号、ＤＣ係数付加ビット、ＡＣ係数付加ビットを多重化し、符号データ１５を出力する。
【００１１】
以上で、ＪＰＥＧ Ｂａｓｅｌｉｎｅ符号化方式の説明を終わる。
【００１２】
さらに、以上で述べた標準の画像符号化方式の量子化テーブル５の内容を変更することにより、次の効果を得ることができる。
▲１▼入力画像の符号の符号量を所望の量に制御することができる。
▲２▼入力画像の性質に合わせて、画像劣化の起こりにくい量子化を行うことができる。
【００１３】
上記２点をさらに詳しく述べる。
【００１４】
まず第１点目に関して述べる。量子化ステップ幅が小さいときは、有意係数の数が多く、かつ、有意係数の絶対値も大きくなる確率が高いため、符号量が多くなる。逆に量子化ステップ値が大きなときは、有意係数の数が少なくなるためラン長が大きくなり、かつ、有意係数の絶対値が小さくなる確率が高いため、符号量が少なくなる。基本となる量子化テーブル（以下、基本量子化テーブルと呼ぶ）を用意し、基本量子化テーブル内の量子化ステップ値にスケーリングファクタと呼ばれる定数を掛けることによって、量子化ステップ幅の値を大きくしたり小さくしたりできる。符号量を多くして画質を高めたいときはスケーリングファクタを小さくすればよい。符号量を少なくしたいときはスケーリングファクタを大きな値にすれば良い。
【００１５】
一般に、符号量が大きなときは画質が良く、符号量が小さいときは画質が劣化する。ところが、蓄積容量や伝送容量の限界により、符号量が制限される場合がある。この場合、限界の符号量に制御することによって、最も良い画質を得ることができる。
【００１６】
以上のような、符号量制御を目的としてスケーリングファクタを算出する方法の例として、特開平７−１０７２９６号公報、特開平７−２１２７５７号公報等、種々提案されている。
【００１７】
これらの方式は、入力画像全体のスケーリングファクタを求める方法である。しかし、画像サイズが大きい場合、画像をさらに小さな部分画像に分割し、その部分画像毎に符号量制御が必要になる場合がある。この場合でも、分割された部分画像を一つの画像と見れば、部分画像毎に符号量制御を行う場合にも適用可能である。
【００１８】
次に第２点目に関して述べる。通常、写真等を画像スキャナ等により入力した中間調画像は、ＤＣＴ変換されたブロックの低域に電力が集中しやすい。そのため、量子化後の誤差電力を小さくすることを目的として、量子化テーブル５はＤＣＴ係数の低域では小さなステップ幅、高域では大きなステップ幅に設定される。
【００１９】
ところが、画像のエッジ部分（濃度値あるいは輝度値が急に変化している点）では、ＤＣＴ変換されたブロックの高域も電力が分布する。エッジ部分を中間調画像用の量子化テーブルで量子化すると、モスキートノイズと呼ばれる画像歪みが発生することが知られている。この画像歪みの発生を抑制するために、画像部分毎に適した量子化テーブルを選択し量子化すると良い。あるいは、量子化テーブルを変えずに、画像のエッジ部分ではスケーリングファクタを小さくすることにより、符号量を大きくして、画像歪みの発生を抑えることが可能である。
【００２０】
入力画像を分析して、画像歪みを発生させない量子化テーブルを選択する方法は、特開平５−１０３２５８号公報等、種々提案されている。また、入力画像を分析して、画像歪みを発生させないスケーリングファクタを選択する方法は、特開平７−２８８８０９号公報、特開平６−９８３０７号公報、特開平５−１４５７７３号公報、特開平８−３６５７６９号公報等、種々提案されている。
【００２１】
以上のように各部分毎にスケーリングファクタを変える場合、あるいは、量子化マトリクスを選択する場合には、その部分毎にスケーリングファクタ、あるいは、量子化マトリクス選択情報を符号化する必要がある。スケーリングファクタの符号化方法がなければ実際にスケーリングファクタを変更する画像符号化は不可能である。
【００２２】
特開平７−１０７２９６号公報、特開平７−２１２７５７号公報等の従来例には、スケーリングファクタをどのように符号化するかは記載されていない。また、特開平５−１０３２５８号公報等の従来例には、選択した量子化テーブルをどのように符号化するかは記載されていない。さらに、特開平７−２８８８０９号公報、特開平６−９８３０７号公報、特開平５−１４５７７３号公報、特開平８−３６５７６９号公報等の方式は、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）方式を前提としたものである。
【００２３】
そこで、以下に、従来例として、スケーリングファクタ、あるいは、量子化マトリクス選択情報を符号化する方式について述べる。
【００２４】
スケーリングファクタ、あるいは、量子化マトリクス選択情報を符号化する方式には、以下の従来例がある。
▲１▼ＪＰＥＧ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ方式
▲２▼ＭＰＥＧ方式
以下、この２つの従来例について述べる。
【００２５】
ＪＰＥＧ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ方式は、ＩＴＵ−Ｔ、Ｔ．８４、ＩＳＯ／ＩＥＣ１０９１８−３（３２〜３３ページ）に記載されている。この方式は、画素ブロック毎にスケーリングファクタを変化させることを可能としている。ブロック毎に以下のステップで符号化を行う。
（Ｓ１）：スケーリングファクタが、前ブロックと同じ場合は、通常のＪＰＥＧ方式と同じ符号化を行う。
（Ｓ２）：スケーリングファクタが、前ブロックと異なる場合は、ＤＣ差分の符号の代わりに、スケーリングファクタを変化させることを示す符号”ＱＳ＿ＣＨＡＮＧＥ”を符号化する。”ＱＳ＿ＣＨＡＮＧＥ”の後に、スケーリングファクタを示す５ビットの情報（ＳＣＡＬＥ＿ＣＯＤＥ）を付加する。その後、通常のＪＰＥＧ方式と同じ符号化を行う。ＳＣＡＬＥ＿ＣＯＤＥは、図１６に示されるように、５ビットの情報であり、ｌｉｎｅａｒもしくはｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒのどちらかの表を参照して、スケーリングファクタ（Ｑ＿ＳＣＡＬＥ）を求める。ＤＣＴ係数をＸ、基本量子化ステップをＳ、量子化インデクスをＹとすると、
【００２６】
【数１】
Ｙ＝Ｘ×１６／（Ｓ×Ｑ＿ＳＣＡＬＥ）
の計算で、量子化インデクスを求める。
【００２７】
以下、さらに、図１７を用いて、従来例の動作の一例を説明する。図１７は従来例の一構成例である。図１７において、図１２と同じ部分は同じ符号を用いており、説明を省略する。５１はＡＣ成分符号化回路であり、図１２におけるスキャン変換回路６、有意係数検出回路７、グループ化回路８、ラン長カウンタ９、２次元ハフマン符号化回路１０をまとめたものである。５２は入力ブロックの画素値あるいはＤＣＴ変換係数等、５３はスケーリングファクタ算出回路、５４は基本量子化テーブル、５５はスケーリングファクタ、５６は基本量子化ステップである。
【００２８】
スケーリングファクタ算出回路５３では、上記で述べた従来例すなわち特開平７−１０７２９６号公報、特開平７−２１２７５７号公報、特開平７−２８８８０９号公報、特開平６−９８３０７号公報、特開平５−１４５７７３号公報、特開平８−３６５７６９号公報等のように、スケーリングファクタ５５を算出し、量子化器４と多重化回路１４に送出する。入力情報５２は、画素値情報そのものであったり、ＤＣＴ変換係数であったりさまざまである。基本量子化テーブル５４は、量子化ステップ値を記憶し、量子化ステップ値５６を量子化器４に送る。量子化器４では、ＤＣＴ係数をＸ、基本量子化ステップをＳ、量子化インデクスをＹ、スケーリングファクタをＱとすると、
【００２９】
【数２】
Ｙ＝Ｘ×１６／（Ｓ×Ｑ）
の計算で、量子化インデクスを求める。
【００３０】
さらに、多重化回路１４は、上記で述べたように、スケーリングファクタが、前ブロックと異なる場合は、ＤＣ差分の符号の代わりに、スケーリングファクタを変化させることを示す符号”ＱＳ＿ＣＨＡＮＧＥ”を符号化する。”ＱＳ＿ＣＨＡＮＧＥ”の後に、スケーリングファクタを示す５ビットの情報（ＳＣＡＬＥ＿ＣＯＤＥ）を付加する。その後、通常のＪＰＥＧ方式と同じ符号を付加する。
【００３１】
次にＭＰＥＧ方式について述べる。ＭＰＥＧ標準は、動画像符号化方式であり、複数コンポーネントの符号化方法、フレーム間の符号化方法等、さまざまな方式からなっている。ここでは、スケーリングファクタの符号化方式部分に限った説明を行う。このスケーリングファクタ符号化方式は、静止画符号化にも利用できるものである、。
【００３２】
ＭＰＥＧ方式では、入力画像（フレーム）は、８×８画素の画素ブロックに分割される。図１８に示されるように、分割された画素ブロックを複数集めて、マクロブロックを形成する。各マクロブロック毎に符号化を行う。マクロブロックのヘッダとして、マクロブロックタイプが付加される。マクロブロックタイプにはＱＳ付きとＱＳなしの２種類がある。ＱＳ付きはマクロブロックタイプの後ろにスケーリングファクタを変更する情報（ＱＳ）が付加されていることを示す。ＱＳなしは、スケーリングファクタを変更する情報（ＱＳ）が付加されていないことを示す。マクロブロックタイプは、可変長符号化される。ＱＳは、図１６に示されるＳＣＡＬＥ＿ＣＯＤＥと同じものであり、５ビットで付加される。
【００３３】
ＭＰＥＧ方式も、図１７を用いて動作の説明を行うことができる。以下の動作の説明は、スケーリングファクタを用いた量子化とスケーリングファクタの符号化部分にのみ着目したものである。
【００３４】
スケーリングファクタ算出回路５３では、マクロブロック毎にスケーリングファクタを算出する。算出方法は、上記で述べた従来例すなわち特開平７−２８８８０９号公報、特開平６−９８３０７号公報、特開平５−１４５７７３号公報、特開平８−３６５７６９号公報等のように行うことができる。スケーリングファクタ５５は、量子化器４と多重化回路１４に送出される。入力情報５２は、画素値情報そのものであったり、ＤＣＴ変換係数であったりいろいろである。基本量子化テーブル５４は量子化ステップ値を記憶し、量子化ステップ値５６を量子化器４に送る。量子化器４４では、ＤＣＴ係数をＸ、基本量子化ステップをＳ、量子化インデクスをＹ、スケーリングファクタをＱとすると、
【００３５】
【数３】
Ｙ＝Ｘ×１６／（Ｓ×Ｑ）
の計算で、量子化インデクスを求める。
【００３６】
さらに、多重化回路１４は、スケーリングファクタが、前マクロブロックと異なる場合は、マクロブロックタイプとして、”ＱＳ有り”を符号化し、”ＱＳ有り”の符号の後に、スケーリングファクタを示す５ビットの情報（ＳＣＡＬＥ＿ＣＯＤＥ）を付加する。その後、マクロブロックの符号化を行う。スケーリングファクタが、前マクロブロックと同じ場合は、マクロブロックタイプとして、”ＱＳなし”を符号化し、その後、マクロブロックの符号化を行う。
【００３７】
【発明が解決しようとする課題】
従来例では、スケーリングファクタを変更する頻度が高い場合、ほとんどの画素ブロックあるいはマクロブロックにスケーリングファクタ情報を付加する必要がある。そのオーバーヘッドが大きいため、符号量が増大してしまう。
【００３８】
また、従来例では、スケーリングファクタ変更の情報と、量子化マトリクス変更情報の２つを同時に符号化することができなかった。
【００３９】
本発明は、ＤＣ差分情報とスケーリングファクタ情報あるいは量子化マトリクス変更情報、あるいは、スケーリングファクタ情報および量子化マトリクス変更情報を組み合わせて符号化することにより、効率的に符号化を行うことを目的とする。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ＤＣ差分値と、スケーリングファクタあるいは量子化マトリクス選択情報を組み合わせて符号化することにより、それぞれ独立に符号化を行ったときよりも、効率的な符号化を行うようにしている。
【００４１】
以下、本発明を説明する。
【００４２】
本発明によれば、上述の目的を達成するために、画像符号化装置に、入力画像を分割する画像分割手段と、前記画像分割手段によって分割された画像を直交変換する直交変換手段と、前記分割された画像の、１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を算出する量子化ステップ幅制御情報算出手段と、前記直交変換手段によって直交変換された信号のなかの直流信号と直前に分割された分割画像の直流信号との差分を算出する直流差分信号算出手段と、前記直流差分信号および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を符号化する直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段とを設け、さらに、前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段が、前記直流差分信号の符号および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報のそれぞれの符号のうちの少なくとも１つ所定の符号を、前記直流差分信号の値および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報の値のうちの少なくとも１つの値であって前記所定の符号に対応しない値に応じて、変化させるようにしている。
【００４３】
画像分割手段は、入力画像を画素ブロックに分割する手段である。直交変換手段は、入力画素ブロックを直流成分と交流成分に分割することの可能な変換手段であり、例えば離散コサイン変換（ＤＣＴ）がこれにあたる。量子化ステップ幅制御情報は、スケーリングファクタ、あるいは、量子化テーブル選択情報等を示す。直流信号は、ＤＣＴの場合、ＤＣ係数を示す。
【００４４】
直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段は、直流差分信号および量子化ステップ幅制御情報を個別の符号として符号化してもよいし、まとめて１つの符号として符号化してもよい。
【００４５】
この構成では、情報源を拡大し、または情報源の相関を利用して効率よく、直流差分信号および量子化ステップ幅制御情報を符号化できる。
【００４６】
この構成において、つぎのような態様で符号を変化させるできることができる。
▲１▼ＤＣ差分値の値により、スケーリングファクタあるいは量子化テーブル選択情報の符号化方法を切り替える。
▲２▼スケーリングファクタあるいは量子化テーブル選択情報の値により、ＤＣ差分値の符号化方法を切り替える。
▲３▼スケーリングファクタおよび量子化テーブル選択情報の値の一方で他方の符号化方法を切り替える。
▲４▼ＤＣ差分値、および、スケーリングファクタあるいは量子化テーブル選択情報の相関を利用してまとめて符号化する。
【００４７】
また、画像符号化装置にさらに基本量子化テーブル保持手段を設け、量子化ステップ幅制御情報を１個の可変の数値とし、基本量子化テーブル保持手段に保持されている基本量子化テーブルの一部または全ての値に量子化ステップ幅制御情報を乗じることによって、量子化に用いる量子化ステップ値を算出するようにできる。
【００４８】
すなわち、量子化ステップ制御情報をスケーリングファクタとすることができる。基本量子化テーブル保持手段に保持されている基本量子化テーブルの一部の量子化ステップ値に量子化ステップ幅制御情報を乗じるとは、例えば、ＡＣ成分のみに乗じ、ＤＣ成分には乗じないことを意味する。
【００４９】
また、画像符号化装置にさらに複数の基本量子化テーブルを保持する、基本量子化テーブル保持手段を設け、量子化ステップ幅制御情報として、基本量子化テーブル保持手段に保持されている複数の基本量子化テーブルの中から、量子化に用いる量子化テーブルを選択する情報を用いることができる。すなわち、量子化ステップ制御情報として量子化テーブル選択情報を用いることができる。
【００５０】
また、前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段を、直流差分信号のグループ化手段と、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号縮退手段と、直流差分信号のグループ番号と量子化ステップ幅制御信号縮退手段によって縮退されたＮ種類の量子化ステップ幅制御縮退信号を（Ｎ＋１）次元のハフマン符号化する多次元ハフマン符号化手段とを含むように構成することができる。
【００５１】
この構成例は、スケーリングファクタとＤＣ差分、あるいは、量子化テーブル選択情報とＤＣ差分の相関が大きいことを用いて効率的な符号化を行おうとするものである。例えば、ＤＣ差分が０の画素ブロックは、前の画素ブロックとほとんど変わらない性質を持つことが予想される。そのため、スケーリングファクタ差分情報も０となる確率が高い。２次元ハフマン符号化における、ＤＣ差分が０かつスケーリングファクタ差分情報も０の符号を短くすることによって、効率的な符号化が行える。
【００５２】
量子化ステップ幅制御縮退信号とは、例えば、
（Ｓ１）：符号化を行う画素ブロックのスケーリングファクタと前の画素ブロックとのスケーリングファクタとの差分をとること。
（Ｓ２）：ＤＣ差分値やＡＣ係数のように、スケーリングファクタをグループ化し、グループ番号と付加ビットに分割し、グループ番号を可変長符号化する。
という２種類の処理によって生成された信号を言う。
【００５３】
また、前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段を、直流差分信号閾値比較手段と、直流差分信号符号化手段と、量子化ステップ幅制御信号縮退手段と、量子化ステップ幅制御縮退信号符号化手段とを含むように構成し、量子化ステップ幅制御縮退信号符号化手段において、直流差分信号の絶対値と所定の閾値との値の大小関係によって、量子化ステップ幅制御縮退信号を符号化する符号化テーブルを切り替えて可変長符号化するようにしてもよい。
【００５４】
この構成例は、ＤＣ差分値により、スケーリングファクタの差分値や量子化テーブル選択情報の差分値の発生確率が異なることを利用している。例えば、ＤＣ差分値が小さい場合は、スケーリングファクタの差分値や量子化テーブル選択情報の差分値が小さいことを仮定した符号化テーブルを用いることにより効率的な符号化を行う。可変長符号化がハフマン符号化の場合、符号化テーブルはハフマンテーブルをさす。
【００５５】
また、前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段を、直流差分信号符号化手段と、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号状況検知手段と、量子化ステップ幅制御信号縮退手段と、量子化ステップ幅制御縮退信号符号化手段とを含むように構成し、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号状況検知手段において、量子化ステップ幅制御信号が所定の状況であるか否かを判断するようにしている。そして、直流差分信号符号化手段は、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号の状況が２つの状況のうちどちらの状況であるかによって２のＮ乗種類の符号化テーブルを切り替えて可変長符号化を行う。量子化ステップ幅制御縮退信号符号化手段は、量子化ステップ幅制御信号が所定の状況の場合は量子化ステップ幅制御信号の符号化を行わず、量子化ステップ幅制御信号が所定の状況ではない場合は量子化ステップ幅制御縮退信号の符号化を行う。
【００５６】
この構成例では、スケーリングファクタが前画素ブロックから変化しない時には、スケーリングファクタ情報を付加せず、かつＤＣ差分値の符号化効率を高めることができる。
【００５７】
量子化ステップ幅制御信号状況とは、例えば、スケーリングファクタが変化する場合と変化しない場合のどちらの状態であるかを示すものである。他の例としては、量子化テーブル選択情報が０の場合と０ではない場合等がある。
【００５８】
所定の状況とは、スケーリングファクタが変化しない場合や、量子化テーブル選択情報が０の場合等、２つの状態のうち発生確率の高いほうの状態を示す。
【００５９】
具体的には、スケーリングファクタが変化する場合と変化しない場合の２種類のＤＣ差分符号を用意して符号化する。スケーリングファクタが変化しない場合にはスケーリングファクタ情報を符号に付加しない。復号時は、ＤＣ差分符号によってスケーリングファクタが符号に付加されているかされていないかを判断できる。
【００６０】
直流差分信号符号化手段は、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号が同じ場合と異なっている場合で２のＮ乗種類の符号化テーブルを切り替えて可変長符号化を行うが、その２のＮ乗種類の符号は、全て一種類の符号木中になければならない。
【００６１】
また、前記量子化ステップ幅制御信号縮退手段を、量子化ステップ幅制御差分信号算出手段を含むように構成できる。すなわち、スケーリングファクタの差分をとり、スケーリングファクタの差分を可変長符号化する。
【００６２】
また、前記量子化ステップ幅制御信号縮退手段を、量子化ステップ幅制御信号あるいは量子化ステップ幅制御差分信号のグループ化手段を含むように構成できる。すなわち、スケーリングファクタあるいはスケーリングファクタ差分のグループ化を行って、グループを可変長符号化する。
【００６３】
もちろん、スケーリングファクタの差分をとり、さらにスケーリングファクタ差分のグループ化を行って、グループを可変長符号化するようにしてもよい。
【００６４】
また、前記量子化ステップ幅制御信号縮退手段が、量子化ステップ幅制御信号をそのまま出力するように構成してもよい。たとえば、スケーリングファクタの値そのものを符号化する。
【００６５】
また、前記直流差分信号のグループ化手段、あるいは、前記量子化ステップ幅制御差分信号のグループ化手段が、信号の差分値が正の場合と負の場合で、信号を異なるグループに分けるようにしてもよい。ＤＣ差分値、あるいはスケーリングファクタの差分値が、正の場合と負の場合でＤＣ差分とスケーリングファクタ差分の相関係数が異なる。正負でグループを変えることにより、さらに相関を利用することができる。なお、従来では、絶対値が同じであれば同じグループ化を行っていた。
【００６６】
また、前記直流差分信号のグループ化手段、あるいは、前記量子化ステップ幅制御差分信号のグループ化手段が、信号の絶対値が小さい部分は、正負に関係なく同一のグループとし、信号の絶対値が大きい部分は、信号の差分値が正の場合と負の場合で異なるグループに分けるような構成となるようにしてもよい。ＤＣ差分の絶対値が小さい部分では、正でも負でも相関値が変わらないことが予想される。この場合、別のグループとすることは無駄となるため、絶対値の小さな部分は同一のグループとすることを意味する。
【００６７】
また、本発明によれば、上述の目的を達成するために、画像符号化装置に、入力画像を分割する画像分割手段と、前記画像分割手段によって分割された画像を直交変換する直交変換手段と、前記分割された画像の、１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を算出する量子化ステップ幅制御情報算出手段と、前記直交変換手段によって直交変換された信号を符号化する符号化手段と、量子化ステップ幅制御情報符号化手段とを設け、さらに、上記前記量子化ステップ幅制御情報符号化手段を、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号が変化したか変化しないかを判断する量子化ステップ幅制御情報変化パターン作成手段と、量子化ステップ幅制御情報変化パターン作成手段によって作成された量子化ステップ幅制御情報変化パターンを可変長符号化する量子化ステップ幅制御情報変化パターン符号化手段と、個々の量子化ステップ幅制御信号が変化したときのみ、その量子化ステップ幅制御信号を符号化するＮ種類の量子化ステップ幅制御信号符号化手段とを含むように構成している。
【００６８】
この構成においては、複数の量子化テーブル制御情報を符号化するときに、変化した情報のみを符号化するようにしているので、効率よく符号化を行なえる。もちろん情報源の拡大および相関を利用して効率のよい符号化が行なえる。
【００６９】
【発明の実施の態様】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００７０】
［実施例１］
本実施例は、スケーリングファクタ差分のグループ、ＤＣ差分のグループとの相関を利用して、効率的な符号化を行う装置の例を示す。具体的には、スケーリングファクタ差分のグループとＤＣ差分のグループとの２次元ハフマン符号化を行う。
【００７１】
図１を用いて本実施例の説明を行う。図１において、既出符号の説明は同一の番号を与え説明を省略する。図１において、１００は前符号化画素ブロックのスケーリングファクタと、新たに符号化を行う画素ブロックのスケーリングファクタとの差分（以下、ＳＦ差分）を算出する、ＳＦ差分算出回路、１０１はＳＦ差分をグループ化するグループ化回路、１０２はＤＣ差分グループとＳＦ差分グループを２次元ハフマン符号化する２次元ハフマン符号化回路である。他の構成要素は、従来例における説明と同様に構成され同様の動作を行う。
【００７２】
入力された画像１は、ブロック化回路２で８×８画素のブロックに分割される。画素ブロックは、ＤＣＴ回路３でＤＣＴ変換され、ＤＣＴ変換の結果出力される変換係数は、量子化テーブル５に記憶された量子化ステップ情報にしたがって、量子化器４で量子化される。
【００７３】
ＤＣ係数は、ＤＣ差分算出回路１１において、前画像ブロックのＤＣ成分との差分がとられ、グループ化回路１２に送られる。グループ化回路１２では、ＤＣ差分値から図１５に示されるグループ番号と、付加ビットを算出する。付加ビットは同一グループ内のＤＣ差分値を特定するために用いられる値である。付加ビットのビット数は図１５に示されている。付加ビットは、多重化回路１４に送られる。グループ番号は２次元ハフマン符号化回路１０２に送られる。
【００７４】
量子化器４で量子化されたＡＣ係数は、ＡＣ成分符号化回路５１において、図１２で説明された従来例と同様の動作を行い符号化される。
【００７５】
スケーリングファクタ算出回路５３は、従来例のようなさまざまな手法によりブロック毎にスケーリングファクタ５５を算出し、量子化器４およびＳＦ差分算出回路１００に送る。量子化器４では、スケーリングファクタと基本量子化テーブルを掛け合わせることによって、量子化ステップ幅を算出し、量子化を行う。ＳＦ差分算出回路１００では、前符号化画素ブロックのスケーリングファクタを蓄積しており、前符号化画素ブロックのスケーリングファクタと、新たに符号化を行う画素ブロックのスケーリングファクタとの差分を算出する。ＳＦ差分は、グループ化回路１０１に送られる。ここでは、スケーリングファクタを５ビットの整数値とする。ＳＦ差分は、６ビットの整数で表わすことができる。グループ化回路１０１では、ＳＦ差分を図３に示されるように、０〜５までのグループ番号と０ビット〜５ビットの付加ビットに分割する。付加ビットは多重化回路１４に送られる。グループ番号は２次元ハフマン符号化回路１０２に送られる。
【００７６】
２次元ハフマン符号化回路１０２には、ＤＣ差分のグループ番号と、ＳＦ差分のグループ番号が入力され、ＤＣ差分のグループ番号と、ＳＦ差分のグループ番号を２次元ハフマン符号化する。図４の表に示されるように、ＤＣ差分とＳＦ差分の全ての組み合わせに対しハフマン符号を割り当て、符号化を行う。
【００７７】
さらに、多重化回路１４は、ＡＣ成分グループのハフマン符号と付加ビット、ＤＣ差分とＳＦ差分のハフマン符号と、ＤＣ差分の付加ビット、ＳＦ差分の付加ビットを多重化して符号１５を出力する。
【００７８】
本実施例によれば、ＤＣ差分グループ番号とＳＦ差分グループ番号間に相関がある場合の符号化が効率的に行われる。従来方式であれば、スケーリングファクタが変化する時には常にスケーリングファクタ分のビット数を付加しなければならなかったが、本実施例では、ＤＣ差分グループ番号とＳＦ差分グループ番号の組み合わせの生起確率が大きな場合には符号長を短くできるため、符号量を削減できる。
【００７９】
図５にＳＦ差分グループと、ＤＣ差分グループの生起頻度を表にして示す。
【００８０】
従来方式であれば、ＤＣ差分とＳＦ差分は独立に符号化を行う。従来方式であれば、ＳＦは固定長符号化を行うが、ここでは、さらにＳＦも可変長符号化するように最適化した場合には、ＤＣ差分グループのエントロピとＳＦ差分グループのエントロピ＋付加ビット数がＤＣ成分とＳＦの符号長となる。（ＳＦが変化する時に、ＱＳ＿Ｃｈａｎｇｅ符号を付加する方式では、さらに符号量が増大するため、ここでは比較を行わない）。以下、付加ビット数は従来方式、本発明とも同じとして、ＤＣ差分とＳＦ差分のエントロピで比較を行う。
【００８１】
図５の生起確率の場合、ＤＣ差分とＳＦ差分を独立に符号化する従来方式では、ＤＣ差分のエントロピは、３．３２ビットであり、ＳＦ差分のエントロピは、２．４６ビットであるため、計５．７８ビット必要となる。本発明では、ＤＣ差分とＳＦ差分の全ての組み合わせに対して符号を割り当てる。この時のエントロピは、４．６６ビットとなる。
【００８２】
以上により、図５の例では、約２０パーセントの符号の削減が可能となる。
【００８３】
なお、スケーリングファクタのビット数が小さい場合は、グループ化しなくても構わない。
【００８４】
［実施例２］
本実施例は、複数の量子化ステップ幅制御情報を符号化する場合について述べる。具体的には、ＳＦ差分のグループと、量子化テーブル選択情報と、ＤＣ差分のグループとの３次元ハフマン符号化を行う。グループ化しない例として、量子化テーブル選択情報を示す。
図２を用いて説明を行う。図２は、図１の構成図にさらに、入力ブロックの画素値あるいはＤＣＴ変換係数２０３、量子化テーブル選択回路２００、量子化テーブル選択情報２０１を付加し、ハフマン符号化回路を、３次元ハフマン符号化回路２０２としたものである。
【００８５】
実施例２では、実施例１と同様に、ＤＣＴ変換、スケーリングファクタ算出、ＤＣ差分、ＳＦ差分のグループ化、ＡＣ係数の符号化を行う。
さらに、実施例２では、量子化テーブル選択回路２００に入力ブロックの画素値あるいはＤＣＴ変換係数２０３が入力され、量子化テーブル選択回路２００では、従来例のように、ブロック毎に用いる基本量子化テーブルが選択される。選択された基本量子化テーブルは、量子化テーブル選択情報２０１として、量子化テーブル５４に送られ、この情報２０１を用いて量子化に用いる量子化テーブルが選択される。量子化器４では、選択された量子化テーブルとスケーリングファクタを乗じることによって量子化ステップを算出し、量子化が行われる。
【００８６】
ここで、量子化テーブルは２面であり、量子化テーブル選択情報は１ビットであるとする。
【００８７】
量子化テーブル選択情報２０１は３次元ハフマン符号化回路２０２に送られる。３次元ハフマン符号化回路２０２では、ＤＣ差分と、ＳＦ差分と、量子化テーブル選択情報２０１を３次元ハフマン符号化する。
【００８８】
３次元ハフマン符号化回路２０２では、図６に示されるように、各量子化テーブル毎にＤＣ差分とＳＦ差分の全ての組み合わせの符号を用意する。全ての量子化テーブル用およびＤＣ差分とＳＦ差分の組み合わせの符号は、同じ符号木に属する、一意に復号可能な符号とする。
【００８９】
さらに、多重化回路１４は、ＡＣ成分グループのハフマン符号と付加ビット、ＤＣ差分とＳＦ差分および量子化テーブル選択情報のハフマン符号と、ＤＣ差分の付加ビット、ＳＦ差分の付加ビットを多重化して符号１５を出力する。
【００９０】
量子化テーブル選択情報のビット数が大きい場合は、量子化テーブル選択情報をグループ化しても構わない。
【００９１】
実施例２でも、実施例１と同様の符号量削減が可能となる。
【００９２】
［実施例３］
この実施例においては、実施例１あるいは２とは異なり、演算量を削減するために、ＤＣ差分、ＳＦ差分はそれぞれ別に符号化する。ただし、ＤＣ差分とＳＦ差分の相関を利用するため、ＤＣ差分値の閾値大小により、スケーリングファクタ差分グループの符号化テーブルを変更する。
【００９３】
図７を用いて説明を行う。既出符号の説明は省略する。図７において、７０１は閾値判定回路、７０２は閾値判定結果、７０３はハフマンテーブル選択回路、７０４は１次元ハフマン符号化回路である。
【００９４】
実施例３では、実施例１と同様に、ＤＣＴ変換、スケーリングファクタ算出、量子化、ＤＣ差分、ＳＦ差分のグループ化、ＡＣ係数の符号化を行う。
【００９５】
グループ化回路１２でグループ化されたＤＣ差分グループは１次元ハフマン符号化回路１３に送られ、ハフマン符号化される。グループ化回路１０１でグループ化されたＳＦ差分グループは１次元ハフマン符号化回路７０４に送られる。さらに、ＤＣ差分算出回路１１で算出されたＤＣ差分は閾値判定回路７０１にも送られる。閾値判定回路７０１では、所定の閾値とＤＣ差分の絶対値を比較し、所定の閾値とＤＣ差分の絶対値の大小関係をハフマンテーブル選択回路７０３に送る。ハフマンテーブル選択回路７０３では、２種類のハフマンテーブルが用意されており、ＤＣ差分の絶対値が所定の閾値以上のときと、ＤＣ差分の絶対値が所定の閾値未満のときで異なるハフマンテーブルを選択し、１次元ハフマンテーブル符号化回路７０４に送る。１次元ハフマン符号化回路７０４では、選択されたハフマンテーブルを用いてＳＦ差分グループを１次元ハフマン符号化する。
【００９６】
多重化回路１４は、ＡＣ成分グループのハフマン符号とＡＣ成分付加ビット、ＤＣ差分のグループのハフマン符号、ＤＣ差分の付加ビット、ＳＦ差分のグループのハフマン符号、ＳＦ差分の付加ビットを多重化し、符号１５を出力する。
【００９７】
閾値判定回路７０１では、ＤＣ差分の絶対値が所定の閾値以上のときと、ＤＣ差分の絶対値が所定の閾値未満のときで異なるハフマンテーブルを選択したが、ＤＣ差分の絶対値が所定の閾値より大のときと、ＤＣ差分の絶対値が所定の閾値以下のときで異なるハフマンテーブルを選択しても、もちろん良い。
【００９８】
復号時には、ＤＣ差分の閾値判定を行い、閾値判定の結果を用いてＳＦ差分情報のハフマンテーブルを切り替えてＳＦ差分情報のハフマン復号を行えば良い。
【００９９】
図５の例を基に、本実施例の効果を説明する。従来例では、ＤＣ差分とＳＦ差分を独立に符号化するため、ＤＣ差分のエントロピは、３．３２ビットであり、ＳＦ差分のエントロピは、２．４６ビットであるため、計５．７８ビット必要となる。
【０１００】
本発明では、ＤＣ差分の小さな部分と、大きな部分で、ＳＦ差分の符号を切り替える。閾値をＤＣ差分グループが５と６の間に設定する。ＳＦ差分の符号化は、ＤＣ差分グループが０〜５までと、６〜１１までで変更する。ＤＣ差分のエントロピは、３．３２ビットであり、ＤＣ差分グループが０〜５までのＳＦ差分のエントロピは、２．０２ビットであり、ＤＣ差分グループが６〜１１までのＳＦ差分のエントロピは、０．２１ビットであるため、計５．５５ビットとなる。図５の生起確率の場合、約４パーセントの符号量減少効果を得ることができる。
【０１０１】
［実施例４］
実施例３と同様に、演算量を削減するために、ＤＣ差分、ＳＦ差分はそれぞれ別に符号化する。ただし、ＳＦ差分が０のときが多い場合に、ＳＦ差分付加による符号量増大を避けるため、ＳＦ差分の０か０以外かによって、ＤＣ差分の符号を変え、ＳＦ差分０のときはＳＦ差分を符号化しない。
【０１０２】
図８を用いて実施例４の動作の説明を行う。図８において、８０１は零判定回路、８０２は零判定結果、８０３はハフマンテーブル選択回路、８０５は出力スイッチ回路、８０６はＤＣ差分を符号化する、１次元ハフマン符号化回路、８０７はＳＦ差分を符号化する１次元ハフマン符号化回路である。
【０１０３】
実施例４では、実施例１と同様に、ＤＣＴ変換、スケーリングファクタ算出、量子化、ＤＣ差分のグループ化、ＡＣ係数の符号化を行う。グループ化回路１２でグループ化されたＤＣ差分グループは１次元ハフマン符号化回路８０６に送られる。付加ビットは多重化回路１４に送られる。
【０１０４】
ＳＦ差分算出回路１００で算出されたＳＦ差分は零判定回路８０１にも送られる。零判定回路８０１では、ＳＦ差分が０かどうかを判定し、判定結果をハフマンテーブル選択回路８０３と出力スイッチ回路８０５に送る。ハフマンテーブル選択回路８０３では、２種類のハフマンテーブルを用意し、ＳＦ差分が０のときと、０以外のときで異なるハフマンテーブルを選択し、１次元ハフマン符号化回路８０６に送る。この時に用いられる２つのハフマンテーブルは、一つの符号木からなっており、復号時に一意に復号可能な符号とする。１次元ハフマン符号化回路８０６は、選択されたハフマンテーブルを用いてＤＣ差分グループを符号化し、多重化回路１４に送る。また、出力スイッチ回路８０５はＳＦ差分が０のときはＳＦ差分の符号化を行わない。ＳＦ差分が０以外のときは、ＳＦ差分をグループ化回路１０１に送る。また、出力スイッチ回路８０５は、ＳＦ差分が符号化されるかどうかのＳＦ差分出力情報８０８を多重化回路１４に送る。グループ化回路１０１はＳＦ差分をグループ化し、グループは１次元ハフマン符号化回路８０７に送り、付加ビットは多重化回路１５に送る。
【０１０５】
多重化回路１４は、ＡＣ成分グループとＡＣ成分付加ビット、ＤＣ差分のグループのハフマン符号、ＤＣ差分の付加ビット、ＳＦ差分のグループのハフマン符号、ＳＦ差分の付加ビットを多重化し、符号１５を出力する。ただし、多重化回路１４は、ＳＦ差分出力情報８０８の情報に基づき、ＳＦ差分が０のときは、ＳＦ差分のグループのハフマン符号、ＳＦ差分の付加ビットは多重化しない。
【０１０６】
復号時には、ＤＣ差分を復号することによって、ＳＦ差分が符号化されているかどうかが判定できる。ＳＦ差分が符号化されているときはＳＦ差分のハフマン復号を行い、ＳＦ差分が符号化されていないときは、ＳＦ差分を０として復号する。
【０１０７】
本実施例では、量子化ステップ幅制御情報を１種類、すなわち、スケーリングファクタのみとした例を示したが、量子化ステップ幅制御情報は複数種類あっても良い。例えば、Ｎ種類の場合は、個々の量子化ステップ幅制御情報に対し、１次元ハフマン符号化回路を具備し、さらに、個々の量子化ステップ幅制御情報が０かどうかで、２のＮ乗通りのＤＣ差分のハフマンテーブルを用意すれば良い。
【０１０８】
図５の生起確率の場合の効果を求める。従来例の場合、ＳＦ符号を付加するかしないかを区別するためには、最低１ビット必要となる。ＤＣ差分情報のエントロピが３．３１ビットであるから、計４．３１ビット必要となる。本実施例では、ＳＦ成分を付加するか付加しないかは、ＤＣ差分情報の符号に含める。この時のエントロピは、ＳＦ差分０のエントロピは、０．５１であり、ＳＦ差分０以外のエントロピは、３．２１であるため、計３．７２ビットである。従来例に比べて、約１４パーセントの符号量削減効果がある。
【０１０９】
［実施例５］
２種類の量子化ステップ幅制御情報を符号化する手法の実施例を示す。この例においては、スケーリングファクタと量子化テーブル選択情報を組み合わせて符号化することにより符号化効率を向上させる。スケーリングファクタ変化、非変化、量子化テーブル選択情報の０か０以外かのパターンを符号化することにより、必要な場合のみ量子化ステップ幅制御情報の符号化を行う。従来例では、１種類の量子化ステップ幅制御情報の符号化手法のみ示されている。
【０１１０】
図９を用いて動作の説明を行う。図９において、９０１は量子化テーブル選択情報の出力判定回路、９０２は量子化テーブル選択情報、９０３は出力パターン生成符号化回路、９０４は出力パターン符号、９０５は出力パターン、９０６はＳＦ差分の出力判定回路である。
【０１１１】
実施例５では、実施例１と同様に、ＤＣＴ変換、スケーリングファクタ算出、ＤＣ差分、ＳＦ差分のグループ化、ＡＣ係数の符号化を行う。また、実施例５では、実施例２と同様に、量子化テーブル選択、量子化が行われる。
【０１１２】
さらに、実施例５の動作を説明する。図９において、ＳＦ差分算出回路１００で算出されたＳＦ差分は出力判定回路９０６で０かどうか判定され、０か０以外かの情報が出力パターン生成符号化回路９０３に入力される。また、出力判定回路９０６は、ＳＦ差分が０以外のときは、ＳＦ差分をグループ化回路１０１に入力し、グループ化回路１０１は、ＳＦ差分をグループ化し、グループと付加ビットに分割する。グループは１次元ハフマン符号化回路８０７で符号化され、多重化回路１４に入力される。付加ビットも多重化回路１４に入力される。
【０１１３】
同様に、量子化テーブル選択回路２００で選択された量子化テーブル番号が出力判定回路９０６で０かどうか判定され、０か０以外かの情報が出力パターン生成符号化回路９０３に入力される。また、出力判定回路９０６は、量子化テーブル選択情報が０以外のときは、量子化テーブル選択情報を多重化回路１４に入力する。
【０１１４】
出力パターン生成符号化回路９０３は、ＳＦ差分と量子化テーブル選択情報の０か０以外かの２ビットのパターンを出力パターン９０５として生成し、出力パターン９０５を多重化回路１４に送る。例えば、図１０に示されるパターンを生成する。また、出力パターン生成符号化回路９０３は、図１０に示されるように、出力パターンを可変長符号化する。
【０１１５】
多重化回路１４は、ＡＣ成分グループとＡＣ成分付加ビット、ＤＣ差分のグループのハフマン符号、ＤＣ差分の付加ビット、ＳＦ差分のグループのハフマン符号、ＳＦ差分の付加ビット、量子化テーブル選択情報を多重化し、符号１５を出力する。ただし、多重化回路１４は、出力パターン９０５の情報に基づき、ＳＦ差分が０のときは、ＳＦ差分のグループのハフマン符号、ＳＦ差分の付加ビットは多重化しない。また、量子化テーブル選択情報が０のときは、量子化テーブル選択情報を多重化しない。
【０１１６】
以上で、量子化テーブル選択情報をそのまま符号化したが、量子化テーブル選択情報の差分をとって、量子化テーブル選択情報差分の０、０以外で多重化するかどうかを変更しても良い。
【０１１７】
［実施例６］
以上で示した実施例のグループ化を変更しさらに効率化する例を示す。特に実施例１に適用した場合について述べる。
【０１１８】
実施例１では、図３あるいは図１５に示されるグループ化を行ったが、絶対値が同じであれば、相関も同じとは限らないため、別のグループ化手法も考えられる。
【０１１９】
例えば、ＤＣ差分が正のときは、ＳＦ差分も正である確率が高い場合には、差分値の正負でグループを変えることが有利である。
【０１２０】
さらに、絶対値の小さい部分は正負の相関が小さいとして、同じグループとする。
【０１２１】
以上を合わせて、本実施例では、実施例１の場合のグループ化を、例えば、図１１のグループ化に変更するものである。
【０１２２】
【発明の効果】
一般に情報源の拡大により、符号化効率を向上させることができる。本発明によれば、量子化ステップ幅制御情報と、直流差分信号を組み合わせて多次元ハフマン符号化による情報源を拡大しあわせて情報源の相関を利用し、符号化効率を向上させることができる。実施例で述べたように、一例として、ＤＣ差分情報＋量子化ステップ幅制御情報の符号量を、５．７８ビットから、４．６６ビットに削減することが可能となる。
【０１２３】
また、直流差分信号と所定の閾値との大小関係と、量子化ステップ幅制御情報との組み合わせにより情報原を拡大し、かつその相関を利用し、符号化効率を向上させることができる。実施例で述べたように、一例として、ＤＣ差分情報＋量子化ステップ幅制御情報の符号量を、５．７８ビットから、５．５５ビットに削減することが可能となる。
【０１２４】
また、量子化ステップ幅制御情報が０であるか否かの情報と、直流差分信号を組み合わせることにより情報源を拡大し、かつその相関を利用して符号化効率を向上させることができる。実施例で述べたように、一例として、ＤＣ差分情報＋量子化ステップ幅制御情報を付加するかどうか判断する情報の符号量を、４．３１ビットから、３．７２ビットに削減することが可能となる。
【０１２５】
さらに、複数の量子化ステップ幅制御情報がある場合、複数の量子化ステップ幅制御情報あるいは量子化ステップ幅制御縮退信号が所定の値であるか否かの情報を複数まとめて符号化することにより情報源を拡大し、かつその相関を利用し、符号化効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施例２の構成を示すブロック図である。
【図３】 本発明のＳＦ差分グループ化表を説明する図である。
【図４】 本発明の２次元ハフマン符号化表
【図５】 本発明のＳＦ差分グループおよびＤＣ差分グループの生起頻度分布を説明する図である。
【図６】 図２で用いる３次元ハフマン符号化表を説明する図である。
【図７】 本発明の実施例３の構成を示すブロック図である。
【図８】 本発明の実施例４の構成を示すブロック図である。
【図９】 本発明の実施例５の構成を示すブロック図である。
【図１０】 図５の出力パターンを説明する図である。
【図１１】 本発明の実施例６に関連したＤＣ差分のグループ化を説明する図である。
【図１２】 従来例を説明するブロック図である。
【図１３】 従来例に関連してスキャン変換を説明する図である。
【図１４】 従来例に関連してＡＣ係数グループ化表を説明する図である。
【図１５】 従来例に関連してＤＣ差分グループ化表を説明する図である。
【図１６】 従来例に関連してＳＣＡＬＥ＿ＣＯＤＥ変換表を説明する図である。
【図１７】 他の従来例を説明するブロック図である。
【図１８】 他の従来例に関連してマクロブロックを説明する図である。
【符号の説明】
１ 入力画像
２ ブロック化回路
３ ＤＣＴ回路
４ 量子化器
５ 量子化テーブル
６ スキャン変換回路
７ 有意係数検出回路
８ グループ化回路
９ ラン長カウンタ
１０ ２次元ハフマン符号化回路
１１ ＤＣ差分算出回路
１２ グループ化回路
１３ １次元ハフマン符号化回路
１４ 多重化回路
１５ 出力符号
５１ ＡＣ成分符号化回路
５２ 入力ブロックの画素値あるいはＤＣＴ変換係数等
５３ スケーリングファクタ算出回路
５４ 基本量子化テーブル
５５ スケーリングファクタ
５６ 基本量子化ステップ
１００ ＳＦ差分算出回路
１０１ グループ化回路
１０２ ２次元ハフマン符号化回路
２００ 量子化テーブル選択回路
２０１ 量子化テーブル選択情報
２０２ ３次元ハフマン符号化回路
２０３ 入力ブロックの画素値あるいはＤＣＴ変換係数
７０１ 閾値判定回路
７０２ 閾値判定結果
７０３ ハフマンテーブル選択回路
７０４ １次元ハフマン符号化回路
８０１ 零判定回路
８０２ 零判定結果
８０３ ハフマンテーブル選択回路
８０５ 出力スイッチ回路
８０６ ＤＣ差分を符号化する１次元ハフマン符号化回路
８０７ ＳＦ差分を符号化する１次元ハフマン符号化回路
９０１ 量子化テーブル選択情報の出力判定回路
９０２ 量子化テーブル選択情報
９０３ 出力パターン生成符号化回路
９０４ 出力パターン符号
９０５ 出力パターン
９０６ ＳＦ差分の出力判定回路
【発明の属する技術分野】
本発明は、画像を周波数領域に変換し、さらに、適応的に量子化して符号化する画像符号化装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
高品位なディジタル画像を得るためには、より多い階調数や高い解像度を必要とする。画像の容量は、（画素数×階調ビット数）で表わされ、膨大なものとなる。そのため、画像サイズを圧縮して画像の蓄積あるいは伝送コストの削減が行われる。
【０００３】
各種画像符号化方式が提案されている中で、代表的な画像符号化方式として、安田編、丸善発行、「マルチメディア符号化の国際標準」、ｐ．１８〜ｐ．２３に示される、ＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎｔ Ｐｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ） Ｂａｓｅｌｉｎｅ方式がある。図１２を用いてこの方式を説明する。
【０００４】
図１２において、１は入力画像、２はブロック化回路、３はＤＣＴ（ＤＣＴ：Ｄｉｓｃｒｅｔｅ Ｃｏｓｉｎｅ Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）回路、４は量子化器、５は量子化テーブル、６はスキャン変換回路、７は有意係数検出回路、８はグループ化回路、９はラン長カウンタ、１０は２次元ハフマン符号化回路、１１はＤＣ差分算出回路、１２はグループ化回路、１３は１次元ハフマン符号化回路、１４は多重化回路、１５は出力符号である。
【０００５】
図１２において、入力された画像１は、ブロック化回路２で８×８画素のブロック（以下、画素ブロックと呼ぶ）に分割される。画素ブロックは、ＤＣＴ回路３でＤＣＴ変換され、ＤＣＴ変換の結果出力される変換係数は、量子化テーブル５に記憶された量子化ステップ情報にしたがって、量子化器４で量子化される。量子化された変換係数は８×８の行列で表わすことができる。通常、行列の縦方向は下にいくほど高次のＤＣＴ係数に対応する係数となるように、また、横方向は右に行くほど高次のＤＣＴ係数に対応する係数となるように配置する。６４個の変換係数のうち、最も左かつ上の係数はＤＣＴ変換領域の直流周波数領域に対応する係数であるため、直流成分あるいはＤＣ係数と呼ばれる。他の６３個は交流周波数領域に対応するため、交流成分あるいはＡＣ係数と呼ばれる係数である。
【０００６】
ＤＣ係数は、ＤＣ差分算出回路１１において、前画像ブロックのＤＣ成分との差分がとられ、グループ化回路１２に送られる。グループ化回路１２では、ＤＣ差分値から図１５に示されるグループ番号と、付加ビットを算出する。付加ビットは同一グループ内のＤＣ差分値を特定するために用いられる値である。付加ビットのビット数は図１５に示されている。グループ化回路１２で算出されたグループ番号は、１次元ハフマン符号化回路１３でハフマン符号化される。また、付加ビットは、多重化回路１４に送られる。
【０００７】
量子化器４で量子化されたＡＣ係数は、スキャン変換回路６で、図１３に示されるジグザグスキャン順序にスキャン変換され、有意係数検出回路７に送られる。有意係数検出回路７では、量子化されたＡＣ係数が”０”か、”０”以外かを判別し、”０”の場合はラン長カウンタ９にカウントアップ信号を供給し、カウンタの値を１増加させる。ＡＣ係数の値が”０”以外の有意係数の場合は、リセット信号をラン長カウンタ９に供給し、カウンタの値をリセットすると共にＡＣ係数をグループ化回路８に送る。
【０００８】
ラン長カウンタ９は、”０”のラン長をカウントする回路である。有意係数と有意係数の間にある”０”の数ＮＮＮＮを２次元ハフマン符号化回路１０に送る。グループ化回路８では、ＡＣ係数を、図１４に示されるグループ番号ＳＳＳＳと付加ビットに分割し、グループ番号を２次元ハフマン符号化回路１０に、付加ビットを多重化回路１４に送る。付加ビットは同一グループ内のＤＣ差分値を特定するために用いられる値である。付加ビットのビット数は図１４に示されている。
【０００９】
２次元ハフマン符号化回路１０は、ラン長ＮＮＮＮとグループ番号ＳＳＳＳの組み合わせをハフマン符号化し、多重化回路１４に送る。
【００１０】
多重化回路１４では、１画素ブロック分のＤＣ係数ハフマン符号、ＡＣ係数ハフマン符号、ＤＣ係数付加ビット、ＡＣ係数付加ビットを多重化し、符号データ１５を出力する。
【００１１】
以上で、ＪＰＥＧ Ｂａｓｅｌｉｎｅ符号化方式の説明を終わる。
【００１２】
さらに、以上で述べた標準の画像符号化方式の量子化テーブル５の内容を変更することにより、次の効果を得ることができる。
▲１▼入力画像の符号の符号量を所望の量に制御することができる。
▲２▼入力画像の性質に合わせて、画像劣化の起こりにくい量子化を行うことができる。
【００１３】
上記２点をさらに詳しく述べる。
【００１４】
まず第１点目に関して述べる。量子化ステップ幅が小さいときは、有意係数の数が多く、かつ、有意係数の絶対値も大きくなる確率が高いため、符号量が多くなる。逆に量子化ステップ値が大きなときは、有意係数の数が少なくなるためラン長が大きくなり、かつ、有意係数の絶対値が小さくなる確率が高いため、符号量が少なくなる。基本となる量子化テーブル（以下、基本量子化テーブルと呼ぶ）を用意し、基本量子化テーブル内の量子化ステップ値にスケーリングファクタと呼ばれる定数を掛けることによって、量子化ステップ幅の値を大きくしたり小さくしたりできる。符号量を多くして画質を高めたいときはスケーリングファクタを小さくすればよい。符号量を少なくしたいときはスケーリングファクタを大きな値にすれば良い。
【００１５】
一般に、符号量が大きなときは画質が良く、符号量が小さいときは画質が劣化する。ところが、蓄積容量や伝送容量の限界により、符号量が制限される場合がある。この場合、限界の符号量に制御することによって、最も良い画質を得ることができる。
【００１６】
以上のような、符号量制御を目的としてスケーリングファクタを算出する方法の例として、特開平７−１０７２９６号公報、特開平７−２１２７５７号公報等、種々提案されている。
【００１７】
これらの方式は、入力画像全体のスケーリングファクタを求める方法である。しかし、画像サイズが大きい場合、画像をさらに小さな部分画像に分割し、その部分画像毎に符号量制御が必要になる場合がある。この場合でも、分割された部分画像を一つの画像と見れば、部分画像毎に符号量制御を行う場合にも適用可能である。
【００１８】
次に第２点目に関して述べる。通常、写真等を画像スキャナ等により入力した中間調画像は、ＤＣＴ変換されたブロックの低域に電力が集中しやすい。そのため、量子化後の誤差電力を小さくすることを目的として、量子化テーブル５はＤＣＴ係数の低域では小さなステップ幅、高域では大きなステップ幅に設定される。
【００１９】
ところが、画像のエッジ部分（濃度値あるいは輝度値が急に変化している点）では、ＤＣＴ変換されたブロックの高域も電力が分布する。エッジ部分を中間調画像用の量子化テーブルで量子化すると、モスキートノイズと呼ばれる画像歪みが発生することが知られている。この画像歪みの発生を抑制するために、画像部分毎に適した量子化テーブルを選択し量子化すると良い。あるいは、量子化テーブルを変えずに、画像のエッジ部分ではスケーリングファクタを小さくすることにより、符号量を大きくして、画像歪みの発生を抑えることが可能である。
【００２０】
入力画像を分析して、画像歪みを発生させない量子化テーブルを選択する方法は、特開平５−１０３２５８号公報等、種々提案されている。また、入力画像を分析して、画像歪みを発生させないスケーリングファクタを選択する方法は、特開平７−２８８８０９号公報、特開平６−９８３０７号公報、特開平５−１４５７７３号公報、特開平８−３６５７６９号公報等、種々提案されている。
【００２１】
以上のように各部分毎にスケーリングファクタを変える場合、あるいは、量子化マトリクスを選択する場合には、その部分毎にスケーリングファクタ、あるいは、量子化マトリクス選択情報を符号化する必要がある。スケーリングファクタの符号化方法がなければ実際にスケーリングファクタを変更する画像符号化は不可能である。
【００２２】
特開平７−１０７２９６号公報、特開平７−２１２７５７号公報等の従来例には、スケーリングファクタをどのように符号化するかは記載されていない。また、特開平５−１０３２５８号公報等の従来例には、選択した量子化テーブルをどのように符号化するかは記載されていない。さらに、特開平７−２８８８０９号公報、特開平６−９８３０７号公報、特開平５−１４５７７３号公報、特開平８−３６５７６９号公報等の方式は、ＭＰＥＧ（Ｍｏｖｉｎｇ Ｐｉｃｔｕｒｅ Ｃｏｄｉｎｇ Ｅｘｐｅｒｔｓ Ｇｒｏｕｐ）方式を前提としたものである。
【００２３】
そこで、以下に、従来例として、スケーリングファクタ、あるいは、量子化マトリクス選択情報を符号化する方式について述べる。
【００２４】
スケーリングファクタ、あるいは、量子化マトリクス選択情報を符号化する方式には、以下の従来例がある。
▲１▼ＪＰＥＧ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ方式
▲２▼ＭＰＥＧ方式
以下、この２つの従来例について述べる。
【００２５】
ＪＰＥＧ Ｅｘｔｅｎｄｅｄ方式は、ＩＴＵ−Ｔ、Ｔ．８４、ＩＳＯ／ＩＥＣ１０９１８−３（３２〜３３ページ）に記載されている。この方式は、画素ブロック毎にスケーリングファクタを変化させることを可能としている。ブロック毎に以下のステップで符号化を行う。
（Ｓ１）：スケーリングファクタが、前ブロックと同じ場合は、通常のＪＰＥＧ方式と同じ符号化を行う。
（Ｓ２）：スケーリングファクタが、前ブロックと異なる場合は、ＤＣ差分の符号の代わりに、スケーリングファクタを変化させることを示す符号”ＱＳ＿ＣＨＡＮＧＥ”を符号化する。”ＱＳ＿ＣＨＡＮＧＥ”の後に、スケーリングファクタを示す５ビットの情報（ＳＣＡＬＥ＿ＣＯＤＥ）を付加する。その後、通常のＪＰＥＧ方式と同じ符号化を行う。ＳＣＡＬＥ＿ＣＯＤＥは、図１６に示されるように、５ビットの情報であり、ｌｉｎｅａｒもしくはｎｏｎ−ｌｉｎｅａｒのどちらかの表を参照して、スケーリングファクタ（Ｑ＿ＳＣＡＬＥ）を求める。ＤＣＴ係数をＸ、基本量子化ステップをＳ、量子化インデクスをＹとすると、
【００２６】
【数１】
Ｙ＝Ｘ×１６／（Ｓ×Ｑ＿ＳＣＡＬＥ）
の計算で、量子化インデクスを求める。
【００２７】
以下、さらに、図１７を用いて、従来例の動作の一例を説明する。図１７は従来例の一構成例である。図１７において、図１２と同じ部分は同じ符号を用いており、説明を省略する。５１はＡＣ成分符号化回路であり、図１２におけるスキャン変換回路６、有意係数検出回路７、グループ化回路８、ラン長カウンタ９、２次元ハフマン符号化回路１０をまとめたものである。５２は入力ブロックの画素値あるいはＤＣＴ変換係数等、５３はスケーリングファクタ算出回路、５４は基本量子化テーブル、５５はスケーリングファクタ、５６は基本量子化ステップである。
【００２８】
スケーリングファクタ算出回路５３では、上記で述べた従来例すなわち特開平７−１０７２９６号公報、特開平７−２１２７５７号公報、特開平７−２８８８０９号公報、特開平６−９８３０７号公報、特開平５−１４５７７３号公報、特開平８−３６５７６９号公報等のように、スケーリングファクタ５５を算出し、量子化器４と多重化回路１４に送出する。入力情報５２は、画素値情報そのものであったり、ＤＣＴ変換係数であったりさまざまである。基本量子化テーブル５４は、量子化ステップ値を記憶し、量子化ステップ値５６を量子化器４に送る。量子化器４では、ＤＣＴ係数をＸ、基本量子化ステップをＳ、量子化インデクスをＹ、スケーリングファクタをＱとすると、
【００２９】
【数２】
Ｙ＝Ｘ×１６／（Ｓ×Ｑ）
の計算で、量子化インデクスを求める。
【００３０】
さらに、多重化回路１４は、上記で述べたように、スケーリングファクタが、前ブロックと異なる場合は、ＤＣ差分の符号の代わりに、スケーリングファクタを変化させることを示す符号”ＱＳ＿ＣＨＡＮＧＥ”を符号化する。”ＱＳ＿ＣＨＡＮＧＥ”の後に、スケーリングファクタを示す５ビットの情報（ＳＣＡＬＥ＿ＣＯＤＥ）を付加する。その後、通常のＪＰＥＧ方式と同じ符号を付加する。
【００３１】
次にＭＰＥＧ方式について述べる。ＭＰＥＧ標準は、動画像符号化方式であり、複数コンポーネントの符号化方法、フレーム間の符号化方法等、さまざまな方式からなっている。ここでは、スケーリングファクタの符号化方式部分に限った説明を行う。このスケーリングファクタ符号化方式は、静止画符号化にも利用できるものである、。
【００３２】
ＭＰＥＧ方式では、入力画像（フレーム）は、８×８画素の画素ブロックに分割される。図１８に示されるように、分割された画素ブロックを複数集めて、マクロブロックを形成する。各マクロブロック毎に符号化を行う。マクロブロックのヘッダとして、マクロブロックタイプが付加される。マクロブロックタイプにはＱＳ付きとＱＳなしの２種類がある。ＱＳ付きはマクロブロックタイプの後ろにスケーリングファクタを変更する情報（ＱＳ）が付加されていることを示す。ＱＳなしは、スケーリングファクタを変更する情報（ＱＳ）が付加されていないことを示す。マクロブロックタイプは、可変長符号化される。ＱＳは、図１６に示されるＳＣＡＬＥ＿ＣＯＤＥと同じものであり、５ビットで付加される。
【００３３】
ＭＰＥＧ方式も、図１７を用いて動作の説明を行うことができる。以下の動作の説明は、スケーリングファクタを用いた量子化とスケーリングファクタの符号化部分にのみ着目したものである。
【００３４】
スケーリングファクタ算出回路５３では、マクロブロック毎にスケーリングファクタを算出する。算出方法は、上記で述べた従来例すなわち特開平７−２８８８０９号公報、特開平６−９８３０７号公報、特開平５−１４５７７３号公報、特開平８−３６５７６９号公報等のように行うことができる。スケーリングファクタ５５は、量子化器４と多重化回路１４に送出される。入力情報５２は、画素値情報そのものであったり、ＤＣＴ変換係数であったりいろいろである。基本量子化テーブル５４は量子化ステップ値を記憶し、量子化ステップ値５６を量子化器４に送る。量子化器４４では、ＤＣＴ係数をＸ、基本量子化ステップをＳ、量子化インデクスをＹ、スケーリングファクタをＱとすると、
【００３５】
【数３】
Ｙ＝Ｘ×１６／（Ｓ×Ｑ）
の計算で、量子化インデクスを求める。
【００３６】
さらに、多重化回路１４は、スケーリングファクタが、前マクロブロックと異なる場合は、マクロブロックタイプとして、”ＱＳ有り”を符号化し、”ＱＳ有り”の符号の後に、スケーリングファクタを示す５ビットの情報（ＳＣＡＬＥ＿ＣＯＤＥ）を付加する。その後、マクロブロックの符号化を行う。スケーリングファクタが、前マクロブロックと同じ場合は、マクロブロックタイプとして、”ＱＳなし”を符号化し、その後、マクロブロックの符号化を行う。
【００３７】
【発明が解決しようとする課題】
従来例では、スケーリングファクタを変更する頻度が高い場合、ほとんどの画素ブロックあるいはマクロブロックにスケーリングファクタ情報を付加する必要がある。そのオーバーヘッドが大きいため、符号量が増大してしまう。
【００３８】
また、従来例では、スケーリングファクタ変更の情報と、量子化マトリクス変更情報の２つを同時に符号化することができなかった。
【００３９】
本発明は、ＤＣ差分情報とスケーリングファクタ情報あるいは量子化マトリクス変更情報、あるいは、スケーリングファクタ情報および量子化マトリクス変更情報を組み合わせて符号化することにより、効率的に符号化を行うことを目的とする。
【００４０】
【課題を解決するための手段】
本発明では、ＤＣ差分値と、スケーリングファクタあるいは量子化マトリクス選択情報を組み合わせて符号化することにより、それぞれ独立に符号化を行ったときよりも、効率的な符号化を行うようにしている。
【００４１】
以下、本発明を説明する。
【００４２】
本発明によれば、上述の目的を達成するために、画像符号化装置に、入力画像を分割する画像分割手段と、前記画像分割手段によって分割された画像を直交変換する直交変換手段と、前記分割された画像の、１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を算出する量子化ステップ幅制御情報算出手段と、前記直交変換手段によって直交変換された信号のなかの直流信号と直前に分割された分割画像の直流信号との差分を算出する直流差分信号算出手段と、前記直流差分信号および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を符号化する直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段とを設け、さらに、前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段が、前記直流差分信号の符号および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報のそれぞれの符号のうちの少なくとも１つ所定の符号を、前記直流差分信号の値および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報の値のうちの少なくとも１つの値であって前記所定の符号に対応しない値に応じて、変化させるようにしている。
【００４３】
画像分割手段は、入力画像を画素ブロックに分割する手段である。直交変換手段は、入力画素ブロックを直流成分と交流成分に分割することの可能な変換手段であり、例えば離散コサイン変換（ＤＣＴ）がこれにあたる。量子化ステップ幅制御情報は、スケーリングファクタ、あるいは、量子化テーブル選択情報等を示す。直流信号は、ＤＣＴの場合、ＤＣ係数を示す。
【００４４】
直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段は、直流差分信号および量子化ステップ幅制御情報を個別の符号として符号化してもよいし、まとめて１つの符号として符号化してもよい。
【００４５】
この構成では、情報源を拡大し、または情報源の相関を利用して効率よく、直流差分信号および量子化ステップ幅制御情報を符号化できる。
【００４６】
この構成において、つぎのような態様で符号を変化させるできることができる。
▲１▼ＤＣ差分値の値により、スケーリングファクタあるいは量子化テーブル選択情報の符号化方法を切り替える。
▲２▼スケーリングファクタあるいは量子化テーブル選択情報の値により、ＤＣ差分値の符号化方法を切り替える。
▲３▼スケーリングファクタおよび量子化テーブル選択情報の値の一方で他方の符号化方法を切り替える。
▲４▼ＤＣ差分値、および、スケーリングファクタあるいは量子化テーブル選択情報の相関を利用してまとめて符号化する。
【００４７】
また、画像符号化装置にさらに基本量子化テーブル保持手段を設け、量子化ステップ幅制御情報を１個の可変の数値とし、基本量子化テーブル保持手段に保持されている基本量子化テーブルの一部または全ての値に量子化ステップ幅制御情報を乗じることによって、量子化に用いる量子化ステップ値を算出するようにできる。
【００４８】
すなわち、量子化ステップ制御情報をスケーリングファクタとすることができる。基本量子化テーブル保持手段に保持されている基本量子化テーブルの一部の量子化ステップ値に量子化ステップ幅制御情報を乗じるとは、例えば、ＡＣ成分のみに乗じ、ＤＣ成分には乗じないことを意味する。
【００４９】
また、画像符号化装置にさらに複数の基本量子化テーブルを保持する、基本量子化テーブル保持手段を設け、量子化ステップ幅制御情報として、基本量子化テーブル保持手段に保持されている複数の基本量子化テーブルの中から、量子化に用いる量子化テーブルを選択する情報を用いることができる。すなわち、量子化ステップ制御情報として量子化テーブル選択情報を用いることができる。
【００５０】
また、前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段を、直流差分信号のグループ化手段と、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号縮退手段と、直流差分信号のグループ番号と量子化ステップ幅制御信号縮退手段によって縮退されたＮ種類の量子化ステップ幅制御縮退信号を（Ｎ＋１）次元のハフマン符号化する多次元ハフマン符号化手段とを含むように構成することができる。
【００５１】
この構成例は、スケーリングファクタとＤＣ差分、あるいは、量子化テーブル選択情報とＤＣ差分の相関が大きいことを用いて効率的な符号化を行おうとするものである。例えば、ＤＣ差分が０の画素ブロックは、前の画素ブロックとほとんど変わらない性質を持つことが予想される。そのため、スケーリングファクタ差分情報も０となる確率が高い。２次元ハフマン符号化における、ＤＣ差分が０かつスケーリングファクタ差分情報も０の符号を短くすることによって、効率的な符号化が行える。
【００５２】
量子化ステップ幅制御縮退信号とは、例えば、
（Ｓ１）：符号化を行う画素ブロックのスケーリングファクタと前の画素ブロックとのスケーリングファクタとの差分をとること。
（Ｓ２）：ＤＣ差分値やＡＣ係数のように、スケーリングファクタをグループ化し、グループ番号と付加ビットに分割し、グループ番号を可変長符号化する。
という２種類の処理によって生成された信号を言う。
【００５３】
また、前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段を、直流差分信号閾値比較手段と、直流差分信号符号化手段と、量子化ステップ幅制御信号縮退手段と、量子化ステップ幅制御縮退信号符号化手段とを含むように構成し、量子化ステップ幅制御縮退信号符号化手段において、直流差分信号の絶対値と所定の閾値との値の大小関係によって、量子化ステップ幅制御縮退信号を符号化する符号化テーブルを切り替えて可変長符号化するようにしてもよい。
【００５４】
この構成例は、ＤＣ差分値により、スケーリングファクタの差分値や量子化テーブル選択情報の差分値の発生確率が異なることを利用している。例えば、ＤＣ差分値が小さい場合は、スケーリングファクタの差分値や量子化テーブル選択情報の差分値が小さいことを仮定した符号化テーブルを用いることにより効率的な符号化を行う。可変長符号化がハフマン符号化の場合、符号化テーブルはハフマンテーブルをさす。
【００５５】
また、前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段を、直流差分信号符号化手段と、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号状況検知手段と、量子化ステップ幅制御信号縮退手段と、量子化ステップ幅制御縮退信号符号化手段とを含むように構成し、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号状況検知手段において、量子化ステップ幅制御信号が所定の状況であるか否かを判断するようにしている。そして、直流差分信号符号化手段は、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号の状況が２つの状況のうちどちらの状況であるかによって２のＮ乗種類の符号化テーブルを切り替えて可変長符号化を行う。量子化ステップ幅制御縮退信号符号化手段は、量子化ステップ幅制御信号が所定の状況の場合は量子化ステップ幅制御信号の符号化を行わず、量子化ステップ幅制御信号が所定の状況ではない場合は量子化ステップ幅制御縮退信号の符号化を行う。
【００５６】
この構成例では、スケーリングファクタが前画素ブロックから変化しない時には、スケーリングファクタ情報を付加せず、かつＤＣ差分値の符号化効率を高めることができる。
【００５７】
量子化ステップ幅制御信号状況とは、例えば、スケーリングファクタが変化する場合と変化しない場合のどちらの状態であるかを示すものである。他の例としては、量子化テーブル選択情報が０の場合と０ではない場合等がある。
【００５８】
所定の状況とは、スケーリングファクタが変化しない場合や、量子化テーブル選択情報が０の場合等、２つの状態のうち発生確率の高いほうの状態を示す。
【００５９】
具体的には、スケーリングファクタが変化する場合と変化しない場合の２種類のＤＣ差分符号を用意して符号化する。スケーリングファクタが変化しない場合にはスケーリングファクタ情報を符号に付加しない。復号時は、ＤＣ差分符号によってスケーリングファクタが符号に付加されているかされていないかを判断できる。
【００６０】
直流差分信号符号化手段は、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号が同じ場合と異なっている場合で２のＮ乗種類の符号化テーブルを切り替えて可変長符号化を行うが、その２のＮ乗種類の符号は、全て一種類の符号木中になければならない。
【００６１】
また、前記量子化ステップ幅制御信号縮退手段を、量子化ステップ幅制御差分信号算出手段を含むように構成できる。すなわち、スケーリングファクタの差分をとり、スケーリングファクタの差分を可変長符号化する。
【００６２】
また、前記量子化ステップ幅制御信号縮退手段を、量子化ステップ幅制御信号あるいは量子化ステップ幅制御差分信号のグループ化手段を含むように構成できる。すなわち、スケーリングファクタあるいはスケーリングファクタ差分のグループ化を行って、グループを可変長符号化する。
【００６３】
もちろん、スケーリングファクタの差分をとり、さらにスケーリングファクタ差分のグループ化を行って、グループを可変長符号化するようにしてもよい。
【００６４】
また、前記量子化ステップ幅制御信号縮退手段が、量子化ステップ幅制御信号をそのまま出力するように構成してもよい。たとえば、スケーリングファクタの値そのものを符号化する。
【００６５】
また、前記直流差分信号のグループ化手段、あるいは、前記量子化ステップ幅制御差分信号のグループ化手段が、信号の差分値が正の場合と負の場合で、信号を異なるグループに分けるようにしてもよい。ＤＣ差分値、あるいはスケーリングファクタの差分値が、正の場合と負の場合でＤＣ差分とスケーリングファクタ差分の相関係数が異なる。正負でグループを変えることにより、さらに相関を利用することができる。なお、従来では、絶対値が同じであれば同じグループ化を行っていた。
【００６６】
また、前記直流差分信号のグループ化手段、あるいは、前記量子化ステップ幅制御差分信号のグループ化手段が、信号の絶対値が小さい部分は、正負に関係なく同一のグループとし、信号の絶対値が大きい部分は、信号の差分値が正の場合と負の場合で異なるグループに分けるような構成となるようにしてもよい。ＤＣ差分の絶対値が小さい部分では、正でも負でも相関値が変わらないことが予想される。この場合、別のグループとすることは無駄となるため、絶対値の小さな部分は同一のグループとすることを意味する。
【００６７】
また、本発明によれば、上述の目的を達成するために、画像符号化装置に、入力画像を分割する画像分割手段と、前記画像分割手段によって分割された画像を直交変換する直交変換手段と、前記分割された画像の、１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を算出する量子化ステップ幅制御情報算出手段と、前記直交変換手段によって直交変換された信号を符号化する符号化手段と、量子化ステップ幅制御情報符号化手段とを設け、さらに、上記前記量子化ステップ幅制御情報符号化手段を、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号が変化したか変化しないかを判断する量子化ステップ幅制御情報変化パターン作成手段と、量子化ステップ幅制御情報変化パターン作成手段によって作成された量子化ステップ幅制御情報変化パターンを可変長符号化する量子化ステップ幅制御情報変化パターン符号化手段と、個々の量子化ステップ幅制御信号が変化したときのみ、その量子化ステップ幅制御信号を符号化するＮ種類の量子化ステップ幅制御信号符号化手段とを含むように構成している。
【００６８】
この構成においては、複数の量子化テーブル制御情報を符号化するときに、変化した情報のみを符号化するようにしているので、効率よく符号化を行なえる。もちろん情報源の拡大および相関を利用して効率のよい符号化が行なえる。
【００６９】
【発明の実施の態様】
以下、本発明の実施例について説明する。
【００７０】
［実施例１］
本実施例は、スケーリングファクタ差分のグループ、ＤＣ差分のグループとの相関を利用して、効率的な符号化を行う装置の例を示す。具体的には、スケーリングファクタ差分のグループとＤＣ差分のグループとの２次元ハフマン符号化を行う。
【００７１】
図１を用いて本実施例の説明を行う。図１において、既出符号の説明は同一の番号を与え説明を省略する。図１において、１００は前符号化画素ブロックのスケーリングファクタと、新たに符号化を行う画素ブロックのスケーリングファクタとの差分（以下、ＳＦ差分）を算出する、ＳＦ差分算出回路、１０１はＳＦ差分をグループ化するグループ化回路、１０２はＤＣ差分グループとＳＦ差分グループを２次元ハフマン符号化する２次元ハフマン符号化回路である。他の構成要素は、従来例における説明と同様に構成され同様の動作を行う。
【００７２】
入力された画像１は、ブロック化回路２で８×８画素のブロックに分割される。画素ブロックは、ＤＣＴ回路３でＤＣＴ変換され、ＤＣＴ変換の結果出力される変換係数は、量子化テーブル５に記憶された量子化ステップ情報にしたがって、量子化器４で量子化される。
【００７３】
ＤＣ係数は、ＤＣ差分算出回路１１において、前画像ブロックのＤＣ成分との差分がとられ、グループ化回路１２に送られる。グループ化回路１２では、ＤＣ差分値から図１５に示されるグループ番号と、付加ビットを算出する。付加ビットは同一グループ内のＤＣ差分値を特定するために用いられる値である。付加ビットのビット数は図１５に示されている。付加ビットは、多重化回路１４に送られる。グループ番号は２次元ハフマン符号化回路１０２に送られる。
【００７４】
量子化器４で量子化されたＡＣ係数は、ＡＣ成分符号化回路５１において、図１２で説明された従来例と同様の動作を行い符号化される。
【００７５】
スケーリングファクタ算出回路５３は、従来例のようなさまざまな手法によりブロック毎にスケーリングファクタ５５を算出し、量子化器４およびＳＦ差分算出回路１００に送る。量子化器４では、スケーリングファクタと基本量子化テーブルを掛け合わせることによって、量子化ステップ幅を算出し、量子化を行う。ＳＦ差分算出回路１００では、前符号化画素ブロックのスケーリングファクタを蓄積しており、前符号化画素ブロックのスケーリングファクタと、新たに符号化を行う画素ブロックのスケーリングファクタとの差分を算出する。ＳＦ差分は、グループ化回路１０１に送られる。ここでは、スケーリングファクタを５ビットの整数値とする。ＳＦ差分は、６ビットの整数で表わすことができる。グループ化回路１０１では、ＳＦ差分を図３に示されるように、０〜５までのグループ番号と０ビット〜５ビットの付加ビットに分割する。付加ビットは多重化回路１４に送られる。グループ番号は２次元ハフマン符号化回路１０２に送られる。
【００７６】
２次元ハフマン符号化回路１０２には、ＤＣ差分のグループ番号と、ＳＦ差分のグループ番号が入力され、ＤＣ差分のグループ番号と、ＳＦ差分のグループ番号を２次元ハフマン符号化する。図４の表に示されるように、ＤＣ差分とＳＦ差分の全ての組み合わせに対しハフマン符号を割り当て、符号化を行う。
【００７７】
さらに、多重化回路１４は、ＡＣ成分グループのハフマン符号と付加ビット、ＤＣ差分とＳＦ差分のハフマン符号と、ＤＣ差分の付加ビット、ＳＦ差分の付加ビットを多重化して符号１５を出力する。
【００７８】
本実施例によれば、ＤＣ差分グループ番号とＳＦ差分グループ番号間に相関がある場合の符号化が効率的に行われる。従来方式であれば、スケーリングファクタが変化する時には常にスケーリングファクタ分のビット数を付加しなければならなかったが、本実施例では、ＤＣ差分グループ番号とＳＦ差分グループ番号の組み合わせの生起確率が大きな場合には符号長を短くできるため、符号量を削減できる。
【００７９】
図５にＳＦ差分グループと、ＤＣ差分グループの生起頻度を表にして示す。
【００８０】
従来方式であれば、ＤＣ差分とＳＦ差分は独立に符号化を行う。従来方式であれば、ＳＦは固定長符号化を行うが、ここでは、さらにＳＦも可変長符号化するように最適化した場合には、ＤＣ差分グループのエントロピとＳＦ差分グループのエントロピ＋付加ビット数がＤＣ成分とＳＦの符号長となる。（ＳＦが変化する時に、ＱＳ＿Ｃｈａｎｇｅ符号を付加する方式では、さらに符号量が増大するため、ここでは比較を行わない）。以下、付加ビット数は従来方式、本発明とも同じとして、ＤＣ差分とＳＦ差分のエントロピで比較を行う。
【００８１】
図５の生起確率の場合、ＤＣ差分とＳＦ差分を独立に符号化する従来方式では、ＤＣ差分のエントロピは、３．３２ビットであり、ＳＦ差分のエントロピは、２．４６ビットであるため、計５．７８ビット必要となる。本発明では、ＤＣ差分とＳＦ差分の全ての組み合わせに対して符号を割り当てる。この時のエントロピは、４．６６ビットとなる。
【００８２】
以上により、図５の例では、約２０パーセントの符号の削減が可能となる。
【００８３】
なお、スケーリングファクタのビット数が小さい場合は、グループ化しなくても構わない。
【００８４】
［実施例２］
本実施例は、複数の量子化ステップ幅制御情報を符号化する場合について述べる。具体的には、ＳＦ差分のグループと、量子化テーブル選択情報と、ＤＣ差分のグループとの３次元ハフマン符号化を行う。グループ化しない例として、量子化テーブル選択情報を示す。
図２を用いて説明を行う。図２は、図１の構成図にさらに、入力ブロックの画素値あるいはＤＣＴ変換係数２０３、量子化テーブル選択回路２００、量子化テーブル選択情報２０１を付加し、ハフマン符号化回路を、３次元ハフマン符号化回路２０２としたものである。
【００８５】
実施例２では、実施例１と同様に、ＤＣＴ変換、スケーリングファクタ算出、ＤＣ差分、ＳＦ差分のグループ化、ＡＣ係数の符号化を行う。
さらに、実施例２では、量子化テーブル選択回路２００に入力ブロックの画素値あるいはＤＣＴ変換係数２０３が入力され、量子化テーブル選択回路２００では、従来例のように、ブロック毎に用いる基本量子化テーブルが選択される。選択された基本量子化テーブルは、量子化テーブル選択情報２０１として、量子化テーブル５４に送られ、この情報２０１を用いて量子化に用いる量子化テーブルが選択される。量子化器４では、選択された量子化テーブルとスケーリングファクタを乗じることによって量子化ステップを算出し、量子化が行われる。
【００８６】
ここで、量子化テーブルは２面であり、量子化テーブル選択情報は１ビットであるとする。
【００８７】
量子化テーブル選択情報２０１は３次元ハフマン符号化回路２０２に送られる。３次元ハフマン符号化回路２０２では、ＤＣ差分と、ＳＦ差分と、量子化テーブル選択情報２０１を３次元ハフマン符号化する。
【００８８】
３次元ハフマン符号化回路２０２では、図６に示されるように、各量子化テーブル毎にＤＣ差分とＳＦ差分の全ての組み合わせの符号を用意する。全ての量子化テーブル用およびＤＣ差分とＳＦ差分の組み合わせの符号は、同じ符号木に属する、一意に復号可能な符号とする。
【００８９】
さらに、多重化回路１４は、ＡＣ成分グループのハフマン符号と付加ビット、ＤＣ差分とＳＦ差分および量子化テーブル選択情報のハフマン符号と、ＤＣ差分の付加ビット、ＳＦ差分の付加ビットを多重化して符号１５を出力する。
【００９０】
量子化テーブル選択情報のビット数が大きい場合は、量子化テーブル選択情報をグループ化しても構わない。
【００９１】
実施例２でも、実施例１と同様の符号量削減が可能となる。
【００９２】
［実施例３］
この実施例においては、実施例１あるいは２とは異なり、演算量を削減するために、ＤＣ差分、ＳＦ差分はそれぞれ別に符号化する。ただし、ＤＣ差分とＳＦ差分の相関を利用するため、ＤＣ差分値の閾値大小により、スケーリングファクタ差分グループの符号化テーブルを変更する。
【００９３】
図７を用いて説明を行う。既出符号の説明は省略する。図７において、７０１は閾値判定回路、７０２は閾値判定結果、７０３はハフマンテーブル選択回路、７０４は１次元ハフマン符号化回路である。
【００９４】
実施例３では、実施例１と同様に、ＤＣＴ変換、スケーリングファクタ算出、量子化、ＤＣ差分、ＳＦ差分のグループ化、ＡＣ係数の符号化を行う。
【００９５】
グループ化回路１２でグループ化されたＤＣ差分グループは１次元ハフマン符号化回路１３に送られ、ハフマン符号化される。グループ化回路１０１でグループ化されたＳＦ差分グループは１次元ハフマン符号化回路７０４に送られる。さらに、ＤＣ差分算出回路１１で算出されたＤＣ差分は閾値判定回路７０１にも送られる。閾値判定回路７０１では、所定の閾値とＤＣ差分の絶対値を比較し、所定の閾値とＤＣ差分の絶対値の大小関係をハフマンテーブル選択回路７０３に送る。ハフマンテーブル選択回路７０３では、２種類のハフマンテーブルが用意されており、ＤＣ差分の絶対値が所定の閾値以上のときと、ＤＣ差分の絶対値が所定の閾値未満のときで異なるハフマンテーブルを選択し、１次元ハフマンテーブル符号化回路７０４に送る。１次元ハフマン符号化回路７０４では、選択されたハフマンテーブルを用いてＳＦ差分グループを１次元ハフマン符号化する。
【００９６】
多重化回路１４は、ＡＣ成分グループのハフマン符号とＡＣ成分付加ビット、ＤＣ差分のグループのハフマン符号、ＤＣ差分の付加ビット、ＳＦ差分のグループのハフマン符号、ＳＦ差分の付加ビットを多重化し、符号１５を出力する。
【００９７】
閾値判定回路７０１では、ＤＣ差分の絶対値が所定の閾値以上のときと、ＤＣ差分の絶対値が所定の閾値未満のときで異なるハフマンテーブルを選択したが、ＤＣ差分の絶対値が所定の閾値より大のときと、ＤＣ差分の絶対値が所定の閾値以下のときで異なるハフマンテーブルを選択しても、もちろん良い。
【００９８】
復号時には、ＤＣ差分の閾値判定を行い、閾値判定の結果を用いてＳＦ差分情報のハフマンテーブルを切り替えてＳＦ差分情報のハフマン復号を行えば良い。
【００９９】
図５の例を基に、本実施例の効果を説明する。従来例では、ＤＣ差分とＳＦ差分を独立に符号化するため、ＤＣ差分のエントロピは、３．３２ビットであり、ＳＦ差分のエントロピは、２．４６ビットであるため、計５．７８ビット必要となる。
【０１００】
本発明では、ＤＣ差分の小さな部分と、大きな部分で、ＳＦ差分の符号を切り替える。閾値をＤＣ差分グループが５と６の間に設定する。ＳＦ差分の符号化は、ＤＣ差分グループが０〜５までと、６〜１１までで変更する。ＤＣ差分のエントロピは、３．３２ビットであり、ＤＣ差分グループが０〜５までのＳＦ差分のエントロピは、２．０２ビットであり、ＤＣ差分グループが６〜１１までのＳＦ差分のエントロピは、０．２１ビットであるため、計５．５５ビットとなる。図５の生起確率の場合、約４パーセントの符号量減少効果を得ることができる。
【０１０１】
［実施例４］
実施例３と同様に、演算量を削減するために、ＤＣ差分、ＳＦ差分はそれぞれ別に符号化する。ただし、ＳＦ差分が０のときが多い場合に、ＳＦ差分付加による符号量増大を避けるため、ＳＦ差分の０か０以外かによって、ＤＣ差分の符号を変え、ＳＦ差分０のときはＳＦ差分を符号化しない。
【０１０２】
図８を用いて実施例４の動作の説明を行う。図８において、８０１は零判定回路、８０２は零判定結果、８０３はハフマンテーブル選択回路、８０５は出力スイッチ回路、８０６はＤＣ差分を符号化する、１次元ハフマン符号化回路、８０７はＳＦ差分を符号化する１次元ハフマン符号化回路である。
【０１０３】
実施例４では、実施例１と同様に、ＤＣＴ変換、スケーリングファクタ算出、量子化、ＤＣ差分のグループ化、ＡＣ係数の符号化を行う。グループ化回路１２でグループ化されたＤＣ差分グループは１次元ハフマン符号化回路８０６に送られる。付加ビットは多重化回路１４に送られる。
【０１０４】
ＳＦ差分算出回路１００で算出されたＳＦ差分は零判定回路８０１にも送られる。零判定回路８０１では、ＳＦ差分が０かどうかを判定し、判定結果をハフマンテーブル選択回路８０３と出力スイッチ回路８０５に送る。ハフマンテーブル選択回路８０３では、２種類のハフマンテーブルを用意し、ＳＦ差分が０のときと、０以外のときで異なるハフマンテーブルを選択し、１次元ハフマン符号化回路８０６に送る。この時に用いられる２つのハフマンテーブルは、一つの符号木からなっており、復号時に一意に復号可能な符号とする。１次元ハフマン符号化回路８０６は、選択されたハフマンテーブルを用いてＤＣ差分グループを符号化し、多重化回路１４に送る。また、出力スイッチ回路８０５はＳＦ差分が０のときはＳＦ差分の符号化を行わない。ＳＦ差分が０以外のときは、ＳＦ差分をグループ化回路１０１に送る。また、出力スイッチ回路８０５は、ＳＦ差分が符号化されるかどうかのＳＦ差分出力情報８０８を多重化回路１４に送る。グループ化回路１０１はＳＦ差分をグループ化し、グループは１次元ハフマン符号化回路８０７に送り、付加ビットは多重化回路１５に送る。
【０１０５】
多重化回路１４は、ＡＣ成分グループとＡＣ成分付加ビット、ＤＣ差分のグループのハフマン符号、ＤＣ差分の付加ビット、ＳＦ差分のグループのハフマン符号、ＳＦ差分の付加ビットを多重化し、符号１５を出力する。ただし、多重化回路１４は、ＳＦ差分出力情報８０８の情報に基づき、ＳＦ差分が０のときは、ＳＦ差分のグループのハフマン符号、ＳＦ差分の付加ビットは多重化しない。
【０１０６】
復号時には、ＤＣ差分を復号することによって、ＳＦ差分が符号化されているかどうかが判定できる。ＳＦ差分が符号化されているときはＳＦ差分のハフマン復号を行い、ＳＦ差分が符号化されていないときは、ＳＦ差分を０として復号する。
【０１０７】
本実施例では、量子化ステップ幅制御情報を１種類、すなわち、スケーリングファクタのみとした例を示したが、量子化ステップ幅制御情報は複数種類あっても良い。例えば、Ｎ種類の場合は、個々の量子化ステップ幅制御情報に対し、１次元ハフマン符号化回路を具備し、さらに、個々の量子化ステップ幅制御情報が０かどうかで、２のＮ乗通りのＤＣ差分のハフマンテーブルを用意すれば良い。
【０１０８】
図５の生起確率の場合の効果を求める。従来例の場合、ＳＦ符号を付加するかしないかを区別するためには、最低１ビット必要となる。ＤＣ差分情報のエントロピが３．３１ビットであるから、計４．３１ビット必要となる。本実施例では、ＳＦ成分を付加するか付加しないかは、ＤＣ差分情報の符号に含める。この時のエントロピは、ＳＦ差分０のエントロピは、０．５１であり、ＳＦ差分０以外のエントロピは、３．２１であるため、計３．７２ビットである。従来例に比べて、約１４パーセントの符号量削減効果がある。
【０１０９】
［実施例５］
２種類の量子化ステップ幅制御情報を符号化する手法の実施例を示す。この例においては、スケーリングファクタと量子化テーブル選択情報を組み合わせて符号化することにより符号化効率を向上させる。スケーリングファクタ変化、非変化、量子化テーブル選択情報の０か０以外かのパターンを符号化することにより、必要な場合のみ量子化ステップ幅制御情報の符号化を行う。従来例では、１種類の量子化ステップ幅制御情報の符号化手法のみ示されている。
【０１１０】
図９を用いて動作の説明を行う。図９において、９０１は量子化テーブル選択情報の出力判定回路、９０２は量子化テーブル選択情報、９０３は出力パターン生成符号化回路、９０４は出力パターン符号、９０５は出力パターン、９０６はＳＦ差分の出力判定回路である。
【０１１１】
実施例５では、実施例１と同様に、ＤＣＴ変換、スケーリングファクタ算出、ＤＣ差分、ＳＦ差分のグループ化、ＡＣ係数の符号化を行う。また、実施例５では、実施例２と同様に、量子化テーブル選択、量子化が行われる。
【０１１２】
さらに、実施例５の動作を説明する。図９において、ＳＦ差分算出回路１００で算出されたＳＦ差分は出力判定回路９０６で０かどうか判定され、０か０以外かの情報が出力パターン生成符号化回路９０３に入力される。また、出力判定回路９０６は、ＳＦ差分が０以外のときは、ＳＦ差分をグループ化回路１０１に入力し、グループ化回路１０１は、ＳＦ差分をグループ化し、グループと付加ビットに分割する。グループは１次元ハフマン符号化回路８０７で符号化され、多重化回路１４に入力される。付加ビットも多重化回路１４に入力される。
【０１１３】
同様に、量子化テーブル選択回路２００で選択された量子化テーブル番号が出力判定回路９０６で０かどうか判定され、０か０以外かの情報が出力パターン生成符号化回路９０３に入力される。また、出力判定回路９０６は、量子化テーブル選択情報が０以外のときは、量子化テーブル選択情報を多重化回路１４に入力する。
【０１１４】
出力パターン生成符号化回路９０３は、ＳＦ差分と量子化テーブル選択情報の０か０以外かの２ビットのパターンを出力パターン９０５として生成し、出力パターン９０５を多重化回路１４に送る。例えば、図１０に示されるパターンを生成する。また、出力パターン生成符号化回路９０３は、図１０に示されるように、出力パターンを可変長符号化する。
【０１１５】
多重化回路１４は、ＡＣ成分グループとＡＣ成分付加ビット、ＤＣ差分のグループのハフマン符号、ＤＣ差分の付加ビット、ＳＦ差分のグループのハフマン符号、ＳＦ差分の付加ビット、量子化テーブル選択情報を多重化し、符号１５を出力する。ただし、多重化回路１４は、出力パターン９０５の情報に基づき、ＳＦ差分が０のときは、ＳＦ差分のグループのハフマン符号、ＳＦ差分の付加ビットは多重化しない。また、量子化テーブル選択情報が０のときは、量子化テーブル選択情報を多重化しない。
【０１１６】
以上で、量子化テーブル選択情報をそのまま符号化したが、量子化テーブル選択情報の差分をとって、量子化テーブル選択情報差分の０、０以外で多重化するかどうかを変更しても良い。
【０１１７】
［実施例６］
以上で示した実施例のグループ化を変更しさらに効率化する例を示す。特に実施例１に適用した場合について述べる。
【０１１８】
実施例１では、図３あるいは図１５に示されるグループ化を行ったが、絶対値が同じであれば、相関も同じとは限らないため、別のグループ化手法も考えられる。
【０１１９】
例えば、ＤＣ差分が正のときは、ＳＦ差分も正である確率が高い場合には、差分値の正負でグループを変えることが有利である。
【０１２０】
さらに、絶対値の小さい部分は正負の相関が小さいとして、同じグループとする。
【０１２１】
以上を合わせて、本実施例では、実施例１の場合のグループ化を、例えば、図１１のグループ化に変更するものである。
【０１２２】
【発明の効果】
一般に情報源の拡大により、符号化効率を向上させることができる。本発明によれば、量子化ステップ幅制御情報と、直流差分信号を組み合わせて多次元ハフマン符号化による情報源を拡大しあわせて情報源の相関を利用し、符号化効率を向上させることができる。実施例で述べたように、一例として、ＤＣ差分情報＋量子化ステップ幅制御情報の符号量を、５．７８ビットから、４．６６ビットに削減することが可能となる。
【０１２３】
また、直流差分信号と所定の閾値との大小関係と、量子化ステップ幅制御情報との組み合わせにより情報原を拡大し、かつその相関を利用し、符号化効率を向上させることができる。実施例で述べたように、一例として、ＤＣ差分情報＋量子化ステップ幅制御情報の符号量を、５．７８ビットから、５．５５ビットに削減することが可能となる。
【０１２４】
また、量子化ステップ幅制御情報が０であるか否かの情報と、直流差分信号を組み合わせることにより情報源を拡大し、かつその相関を利用して符号化効率を向上させることができる。実施例で述べたように、一例として、ＤＣ差分情報＋量子化ステップ幅制御情報を付加するかどうか判断する情報の符号量を、４．３１ビットから、３．７２ビットに削減することが可能となる。
【０１２５】
さらに、複数の量子化ステップ幅制御情報がある場合、複数の量子化ステップ幅制御情報あるいは量子化ステップ幅制御縮退信号が所定の値であるか否かの情報を複数まとめて符号化することにより情報源を拡大し、かつその相関を利用し、符号化効率を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の実施例１の構成を示すブロック図である。
【図２】 本発明の実施例２の構成を示すブロック図である。
【図３】 本発明のＳＦ差分グループ化表を説明する図である。
【図４】 本発明の２次元ハフマン符号化表
【図５】 本発明のＳＦ差分グループおよびＤＣ差分グループの生起頻度分布を説明する図である。
【図６】 図２で用いる３次元ハフマン符号化表を説明する図である。
【図７】 本発明の実施例３の構成を示すブロック図である。
【図８】 本発明の実施例４の構成を示すブロック図である。
【図９】 本発明の実施例５の構成を示すブロック図である。
【図１０】 図５の出力パターンを説明する図である。
【図１１】 本発明の実施例６に関連したＤＣ差分のグループ化を説明する図である。
【図１２】 従来例を説明するブロック図である。
【図１３】 従来例に関連してスキャン変換を説明する図である。
【図１４】 従来例に関連してＡＣ係数グループ化表を説明する図である。
【図１５】 従来例に関連してＤＣ差分グループ化表を説明する図である。
【図１６】 従来例に関連してＳＣＡＬＥ＿ＣＯＤＥ変換表を説明する図である。
【図１７】 他の従来例を説明するブロック図である。
【図１８】 他の従来例に関連してマクロブロックを説明する図である。
【符号の説明】
１ 入力画像
２ ブロック化回路
３ ＤＣＴ回路
４ 量子化器
５ 量子化テーブル
６ スキャン変換回路
７ 有意係数検出回路
８ グループ化回路
９ ラン長カウンタ
１０ ２次元ハフマン符号化回路
１１ ＤＣ差分算出回路
１２ グループ化回路
１３ １次元ハフマン符号化回路
１４ 多重化回路
１５ 出力符号
５１ ＡＣ成分符号化回路
５２ 入力ブロックの画素値あるいはＤＣＴ変換係数等
５３ スケーリングファクタ算出回路
５４ 基本量子化テーブル
５５ スケーリングファクタ
５６ 基本量子化ステップ
１００ ＳＦ差分算出回路
１０１ グループ化回路
１０２ ２次元ハフマン符号化回路
２００ 量子化テーブル選択回路
２０１ 量子化テーブル選択情報
２０２ ３次元ハフマン符号化回路
２０３ 入力ブロックの画素値あるいはＤＣＴ変換係数
７０１ 閾値判定回路
７０２ 閾値判定結果
７０３ ハフマンテーブル選択回路
７０４ １次元ハフマン符号化回路
８０１ 零判定回路
８０２ 零判定結果
８０３ ハフマンテーブル選択回路
８０５ 出力スイッチ回路
８０６ ＤＣ差分を符号化する１次元ハフマン符号化回路
８０７ ＳＦ差分を符号化する１次元ハフマン符号化回路
９０１ 量子化テーブル選択情報の出力判定回路
９０２ 量子化テーブル選択情報
９０３ 出力パターン生成符号化回路
９０４ 出力パターン符号
９０５ 出力パターン
９０６ ＳＦ差分の出力判定回路
Claims (16)
- 入力画像を分割する画像分割手段と、前記画像分割手段によって分割された画像を直交変換する直交変換手段と、前記分割された画像の、１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を算出する量子化ステップ幅制御情報算出手段と、前記直交変換手段によって直交変換された信号のなかの直流信号と直前に分割された分割画像の直流信号との差分を算出する直流差分信号算出手段と、前記直流差分信号および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を符号化テーブルを用いて符号化する直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段とを有し、前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段が、前記直流差分信号の符号および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報のそれぞれの符号のうちの少なくとも１つ所定の符号を、前記直流差分信号の値および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報の値のうちの少なくとも１つの値であって前記所定の符号に対応しない値に応じて、当該所定の符号の圧縮率が大きくなるように、前記所定の符号に対して適用する符号化テーブルを切り替えることを特徴とする画像符号化装置。
- 入力画像を分割する画像分割手段と、前記画像分割手段によって分割された画像を直交変換する直交変換手段と、前記分割された画像の、１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を算出する量子化ステップ幅制御情報算出手段と、前記直交変換手段によって直交変換された信号のなかの直流信号と直前に分割された分割画像の直流信号との差分を算出する直流差分信号算出手段と、前記直流差分信号および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を符号化テーブルを用いて符号化する直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段とを有し、前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段が、前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報の値の少なくとも１つの値に応じて、前記直流差分信号の符号の圧縮率が大きくなるように、前記直流差分信号の符号に対して適用する符号化テーブルを切り替えることを特徴とする画像符号化装置。
- 入力画像を分割する画像分割手段と、前記画像分割手段によって分割された画像を直交変換する直交変換手段と、前記分割された画像の、１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を算出する量子化ステップ幅制御情報算出手段と、前記直交変換手段によって直交変換された信号のなかの直流信号と直前に分割された分割画像の直流信号との差分を算出する直流差分信号算出手段と、前記直流差分信号および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を符号化テーブルを用いて符号化する直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段とを有し、前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段が、前記直流差分信号の値に応じて、前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報の符号のうちの少なくとも１つの符号の圧縮率が大きくなるように、前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報の符号の符号化テーブルを切り替えることを特徴とする画像符号化装置。
- 入力画像を分割する画像分割手段と、前記画像分割手段によって分割された画像を直交変換する直交変換手段と、前記分割された画像の、１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を算出する量子化ステップ幅制御情報算出手段と、前記直交変換手段によって直交変換された信号のなかの直流信号と直前に分割された分割画像の直流信号との差分を算出する直流差分信号算出手段と、前記直流差分信号および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を符号化テーブルを用いて符号化する直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段とを有し、前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段が、前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報のうちの少なくとも１つ所定の値に応じて、前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報の符号のうちの少なくとも１つの符号であって前記所定の値に対応しない符号の圧縮率が大きくなるように、当該所定の値に対応しない符号の符号化テーブルを切り替えることを特徴とする画像符号化装置。
- さらに、基本量子化テーブル保持手段を具備し、量子化ステップ幅制御情報は１個の可変の数値であり、基本量子化テーブル保持手段に保持されている基本量子化テーブルの一部または全ての量子化ステップ値に量子化ステップ幅制御情報を乗じることによって、量子化に用いる量子化ステップ値を算出することを特徴とする請求項１、２、３または４記載の画像符号化装置。
- さらに、複数の基本量子化テーブルを保持する、基本量子化テーブル保持手段を具備し、量子化ステップ幅制御情報は、基本量子化テーブル保持手段に保持されている複数の基本量子化テーブルの中から、量子化に用いる量子化テーブルを選択する情報であることを特徴とする請求項１、２、３または４記載の画像符号化装置。
- 入力画像を分割する画像分割手段と、前記画像分割手段によって分割された画像を直交変換する直交変換手段と、前記分割された画像の、１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を算出する量子化ステップ幅制御情報算出手段と、前記直交変換手段によって直交変換された信号のなかの直流信号と直前に分割された分割画像の直流信号との差分を算出する直流差分信号算出手段と、前記直流差分信号および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を符号化する直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段とを有し、前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段が、直流差分信号と、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号とを、（Ｎ＋１）次元のハフマン符号化することを特徴とする画像符号化装置。
- 前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段が、直流差分信号閾値比較手段と、直流差分信号符号化手段と、量子化ステップ幅制御信号縮退手段と、量子化ステップ幅制御縮退信号符号化手段とを有し、前記量子化ステップ幅制御縮退信号符号化手段では、直流差分信号の絶対値と所定の閾値との値の大小関係によって、量子化ステップ幅制御縮退信号を符号化する符号化テーブルを切り替えて可変長符号化することを特徴とする請求項１、２、３または４記載の画像符号化装置。
- 前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化手段が、直流差分信号符号化手段と、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号状況検知手段と、量子化ステップ幅制御信号縮退手段と、量子化ステップ幅制御縮退信号符号化手段とを有し、前記Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号状況検知手段では、量子化ステップ幅制御信号が所定の状況であるか否かを判断し、前記直流差分信号符号化手段は、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号の状況が２つの状況のうちどちらの状況であるかによって２のＮ乗種類の符号化テーブルを切り替えて可変長符号化を行い、前記量子化ステップ幅制御縮退信号符号化手段では、量子化ステップ幅制御信号が所定の状況の場合は量子化ステップ幅制御信号の符号化を行わず、量子化ステップ幅制御信号が所定の状況ではない場合は量子化ステップ幅制御縮退信号の符号化を行うことを特徴とする請求項１、２、３または４記載の画像符号化装置。
- 前記量子化ステップ幅制御信号縮退手段が、量子化ステップ幅制御差分信号算出手段を具備することを特徴とする請求項７、８または９記載の画像符号化装置。
- 前記量子化ステップ幅制御信号縮退手段が、量子化ステップ幅制御信号あるいは量子化ステップ幅制御差分信号のグループ化手段を含むことを特徴とする請求項７、８または９記載の画像符号化装置。
- 前記量子化ステップ幅制御信号縮退手段が、量子化ステップ幅制御信号をそのまま出力することを特徴とする請求項７、８または９記載の画像符号化装置。
- 前記直流差分信号のグループ化手段、あるいは、前記量子化ステップ幅制御差分信号のグループ化手段が、信号の差分値が正の場合と負の場合で異なるグループに分ける事を特徴とする請求項７または１１記載の画像符号化装置。
- 前記直流差分信号のグループ化手段、あるいは、前記量子化ステップ幅制御差分信号のグループ化手段が、信号の絶対値が小さい部分は、正負に関係なく同一のグループとし、信号の絶対値が大きい部分は、信号の差分値が正の場合と負の場合で異なるグループに分ける事を特徴とする請求項７または１１記載の画像符号化装置。
- 入力画像を分割する画像分割ステップと、
前記画像分割ステップによって分割された画像を直交変換する直交変換ステップと、
前記分割された画像の、１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を算出する量子化ステップ幅制御情報算出ステップと、
前記直交変換ステップによって直交変換された信号のなかの直流信号と直前に分割された分割画像の直流信号との差分を算出する直流差分信号算出ステップと、
前記直流差分信号および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を符号化テーブルを用いて符号化する直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化ステップとを有し、
前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化ステップにおいて、前記直流差分信号の符号および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報のそれぞれの符号のうちの少なくとも１つ所定の符号を、前記直流差分信号の値および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報の値のうちの少なくとも１つの値であって前記所定の符号に対応しない値に応じて、当該所定の符号の圧縮率が大きくなるように、前記所定の符号に対して適用する符号化テーブルを切り替えることを特徴とする画像符号化方法。 - 入力画像を分割する画像分割ステップと、
前記画像分割ステップによって分割された画像を直交変換する直交変換ステップと、
前記分割された画像の、１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を算出する量子化ステップ幅制御情報算出ステップと、
前記直交変換ステップによって直交変換された信号のなかの直流信号と直前に分割された分割画像の直流信号との差分を算出する直流差分信号算出ステップと、
前記直流差分信号および前記１種類以上の量子化ステップ幅制御情報を符号化する直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化ステップとを有し、
前記直流差分信号・量子化ステップ幅制御情報符号化ステップにおいて、直流差分信号と、Ｎ種類の量子化ステップ幅制御信号とを、（Ｎ＋１）次元のハフマン符号化することを特徴とする画像符号化方法。
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