JP4191174B2 - 量子化方法 - Google Patents

Description

この発明は、テレビ信号等の伝送あるいは記録に用いられる量子化方法に関するものである。

従来、テレビ信号等の画像の伝送あるいは記録を行うために、その画像に対して圧縮のための符号化が行われていた。その符号化の一例のダイナミックレンジ適応符号化（以下、ＡＤＲＣと称する）装置のブロック図を図３に示す。２１で示す入力端子からブロック毎、例えば８画素×８ライン（以下、（８×８）ブロックと称する）のデータが供給され、その（８×８）ブロックの入力データは、最大値検出回路２２、最小値検出回路２６および減算器２８へ供給される。最大値検出回路２２では、（８×８）ブロック内の画素の最大値ＭＡＸとなるレベルが検出され、減算器２３へ供給され、最小値検出回路２６では、ブロック内の画素の最小値ＭＩＮとなるレベルが検出される。検出された最小値ＭＩＮは、減算器２３および２８へ供給され、さらに出力端子２７から取り出される。

減算器２３では、最大値ＭＡＸから最小値ＭＩＮが減算されることによってダイナミックレンジＤＲが生成され、そのダイナミックレンジＤＲはステップ幅算出回路２４へ供給されると共に、出力端子２５から取り出される。ステップ幅算出回路２４では、供給されたダイナミックレンジＤＲから所望のステップ幅が算出され、算出されたステップ幅は量子化回路２９へ供給される。また、減算器２８では、入力データから最小値ＭＩＮが減算され、正規化がなされる。その正規化された値は、量子化回路２９において、供給されたステップ幅に基づいて量子化され、量子化値ｑが出力端子１４を介して取り出される。

上述した従来のＡＤＲＣ装置では、例えば空の背景のように入力データが特定レベルへ集中している場合、入力データが復号されるときの代表値と、その特定レベルとが異なると、面積を持ったオフセット歪みとなって現れるような問題が生じた。例えば背景の空を共に含む隣接する２つのブロックの一方に影などの暗い輝度が存在する場合、２つのブロックのダイナミックレンジが大きく相違するために互いの歪みが相違し、その結果、隣接するブロックの境界が目に見えるような劣化が生じる。

従って、この発明の目的は、入力データが特定レベルへ集中しているときには、その特定レベルの画素がそのレベルで復号されるように、入力データの符号化を行うことが可能となる量子化方法を提供することにある。

上述した課題を解決するために、この発明は、空間的および時間的に近傍する複数の画素からなるブロックを形成するブロック化ステップと、
ブロック内の複数の画素値の最大値および最小値の差であるダイナミックレンジを検出するダイナミックレンジ検出ステップと、
ダイナミックレンジ検出処理と並行してブロック内の複数の画素のレベル毎の度数を計測し、最大の度数であると共に、ブロックに含まれる画素の１／４以上の画素が特定レベルに集中しているか否かを検出するレベル検出ステップとを備え、
レベル検出ステップにおいて、ブロックに含まれる画素の１／４以上が特定のレベルに集中していると検出される場合、
検出された特定レベルと、複数のステップ幅の中の値で、復号値とされる代表値との差分を検出し、差分の中で絶対値が最小となる差分を補正量として算出する補正量生成ステップと、
補正量を最小値に加算することによって、ブロック内の最小値をシフトする補正ステップと、
ブロック内の複数の画素値のそれぞれからシフトされた最小値を減算する正規化ステップと、
正規化ステップにより正規化された画素値をダイナミックレンジに対応するステップ幅で量子化する量子化ステップとを実行し、
補正量生成ステップおよび補正ステップにおいて、レベル検出ステップにおいて、ブロックに含まれる画素の１／４以上が特定のレベルに集中していないと検出される場合には、補正量の算出および最小値のシフトが実行されないと共に、
正規化ステップにおいて、ブロック内の複数の画素値のそれぞれから最小値が減算され、量子化ステップにおいて、正規化された画素値がダイナミックレンジに対応するステップ幅で量子化される
ことを特徴とする量子化方法である。

入力データは、ブロック毎に特定レベルが検出され、その特定レベルが代表値となるように、補正量と最小値ＭＩＮが加算され、その結果生成された最小値ＭＩＮ´に基づいて入力データが正規化されその正規化された入力データに対して量子化を行うことにより、ダイナミックレンジＤＲ、最小値ＭＩＮ´、量子化値ｑが伝送される。

この発明に依れば、画像信号の量子化器において、入力データが特定レベルに集中している場合においても、そのレベルがそのまま復号されるため、面積を持ったオフセット歪みを除去することが可能となる。また、ダイナミックレンジ検出処理と並行して画素のレベル毎の度数の計測処理を行うので、処理時間の短縮化、メモリを二つの処理で共用することができる。

以下、図面を参照し、この発明の実施形態について説明を行う。図１は、この発明の一実施形態の量子化器のブロック図を示す。１で示す入力端子から（８×８）ブロックに分割された入力データが供給され、その入力データはレベル分布計測回路２、最大値検出回路５、最小値検出回路９および減算器１２へ供給される。レベル分布計測回路２では、ブロック内のレベル毎に度数のカウントが行われ、特定レベル検出回路３では、（８×８）ブロック内の６４個の画素が１つのレベルに、例えば１／４以上の画素が集中しているか否かが検出される。

１つのレベルに１／４以上の画素が集中している場合、このレベルが特定レベルとされ、検出された特定レベルが補正量算出回路４へ供給される。入力データが供給された最大値検出回路５では、ブロック毎に入力データの最大値ＭＡＸが検出され、検出された最大値ＭＡＸは、減算器６へ供給される。減算器６では、最大値ＭＡＸから最小値検出回路９で検出された最小値ＭＩＮが減算され、ダイナミックレンジＤＲが生成される。そのダイナミックレンジＤＲは、ステップ幅算出回路７へ供給されると共に、出力端子８から取り出される。

ステップ幅算出回路７では、供給されたダイナミックレンジＤＲからステップ幅が算出され、その算出されたステップ幅は、量子化回路１３へ供給され、さらに算出されたステップ幅に対応する複数の代表値がステップ幅算出回路７から補正量算出回路４へ供給される。補正量算出回路４では、特定レベル検出回路３から供給される特定レベルと、ステップ幅算出回路７から供給される複数の代表値とが比較され、誤差が最小となる補正量Δが加算器１０へ供給される。加算器１０において、最小値ＭＩＮと補正量Δが加算され、その加算結果は、最小値ＭＩＮ´として減算器１２へ供給されると共に、出力端子１１から取り出される。

減算器１２では、最小値ＭＩＮ´に基づいて入力データの正規化がなされ、その正規化された入力データは、量子化回路１３において、供給されたステップ幅に基づいて量子化が行われ、量子化値ｑが出力端子１４から取り出される。また、レベル分布計測回路２において、１つのレベルに１／４以上の画素が集中していない場合、図３に示した従来のＡＤＲＣと同様な処理が行われる。

ここで、この発明の動作例を図２を用いて説明する。レベル分布計測回路２において、図２Ａに示すようにレベル毎に入力データの１ブロックについての度数が計測され、特定レベル検出回路３において、計測されたレベル毎の度数から１つのレベルに１／４以上の画素が集中している特定レベルが検出される。補正量算出回路４では、ステップ幅算出回路７からダイナミックレンジＤＲに基づく複数の代表値が供給され、それらの代表値と特定レベルとの差分の絶対値が求められる。これらの差分の絶対値の中の最小値が検出され、この最小の差分が補正量Δとして加算器１０へ供給される。加算器１０では、検出された最小値ＭＩＮと補正量Δとが加算される。

すなわち、図２Ｂに示すように、最小値ＭＩＮが補正量Δだけシフトする。一方、ダイナミックレンジＤＲは変更していないので、最小値ＭＩＮと最大値ＭＡＸが補正量Δ分だけシフトされることになる。シフト後のデータのレベル分布は、図２Ｂに示すように、ブロック内の１／４以上の画素が集中している特定レベルと代表値とが同一になるように変更されている。

この実施形態では、ダイナミックレンジＤＲを変更せず、特定レベルと代表値が同一とするために、最小値ＭＩＮと最大値ＭＡＸの両方を補正量Δ分だけシフトする手法を使用しているが、最小値ＭＩＮおよび／または最大値ＭＡＸを補正することによって、ダイナミックレンジＤＲを変更することにより特定レベルと代表値が同一となる手法を用いることも可能である。

さらに、上述の実施形態は、８画素×８ラインの２次元ブロックの例であるが、時間方向の画素を用いる３次元ブロックに対してもこの発明は適用することが可能である。

この発明の量子化器の一実施形態のブロック図である。 この発明に係る特定レベル検出回路の説明に使用する略線図である。 従来の量子化器の一例のブロック図である。

符号の説明

２ レベル分布計測回路
３ 特定レベル検出回路
４ 補正量算出回路
５ 最大値検出回路
７ ステップ幅算出回路
９ 最小値検出回路
１３ 量子化回路

Claims (1)

1. 空間的および時間的に近傍する複数の画素からなるブロックを形成するブロック化ステップと、
   上記ブロック内の複数の画素値の最大値および最小値の差であるダイナミックレンジを検出するダイナミックレンジ検出ステップと、
   上記ダイナミックレンジ検出処理と並行して上記ブロック内の複数の画素のレベル毎の度数を計測し、最大の度数であると共に、上記ブロックに含まれる画素の１／４以上の画素が特定レベルに集中しているか否かを検出するレベル検出ステップとを備え、
   上記レベル検出ステップにおいて、上記ブロックに含まれる画素の１／４以上が特定のレベルに集中していると検出される場合、
   検出された上記特定レベルと、複数の上記ステップ幅の中の値で、復号値とされる代表値との差分を検出し、上記差分の中で絶対値が最小となる差分を補正量として算出する補正量生成ステップと、
   上記補正量を上記最小値に加算することによって、上記ブロック内の最小値をシフトする補正ステップと、
   上記ブロック内の複数の画素値のそれぞれから上記シフトされた最小値を減算する正規化ステップと、
   上記正規化ステップにより正規化された画素値を上記ダイナミックレンジに対応するステップ幅で量子化する量子化ステップとを実行し、
   上記補正量生成ステップおよび上記補正ステップにおいて、上記レベル検出ステップにおいて、上記ブロックに含まれる画素の１／４以上が特定のレベルに集中していないと検出される場合には、上記補正量の算出および上記最小値のシフトが実行されないと共に、
   上記正規化ステップにおいて、上記ブロック内の複数の画素値のそれぞれから上記最小値が減算され、上記量子化ステップにおいて、正規化された画素値が上記ダイナミックレンジに対応するステップ幅で量子化される
   ことを特徴とする量子化方法。

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