JPH01129589A - 画像符号化方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野３ 本発明は、原画像に直交変換を施して得られる変換係数
の位置情報および振幅情報を圧縮して符号化する画像符
号化方式に関するものである。

［背景技術］ 従来より画像信号の統計的性質を利用してデータ量を圧
縮する画像符号化方式としては、外挿予測サイン変換符
号化法（山根、森用、浜田：゛２次元外挿予測−離散サ
イン変換による画像のに能率符号化法”、第９回情報理
論とその応用シンボノウム予稿集、昭和６１年）が知ら
れている。この画像符号化方式は、第３図に示すように
、離散サイン変換を行なうサイン変換部１を有しており
、原画像を分割したブロックを符号化の後に復号化した
再生画像のブロックから外挿的に予測することによりブ
ロック間の冗長度の除去を行なった後に、予測誤差に対
して離散サイン変換を行なって予測誤差のもつ冗長度を
除去するようにしたものである。すなわち、再生画像に
より外挿予測された予測信号列（ンｉＮの各要素を、原
画像の画素信号列（Ｚｉｊ）の各要素から減算して得た
予測誤差列１ｙｉＮをサイン変換部１で離散サイン変換
して変換係数列ｆＹ　ｉｊｌを得、さらに、変換係数符
号化部２を通して圧縮符号に変換するのである。予測信
号列ｆ、？ｉｊｌは次のようにして得られる。すなわち
、圧縮符号を変換係数復号化部３において変換係数列（
Ｙｉｊｌに復号化し、さらに逆サイン変換部４で予測誤
差列（Ωｉｊ）を得た後に、予測誤差列ｆｙｉｊ１と予
測信号列ｆＺｉｊｌとが加算されるのであり、この値が
再生画像のブロック内の画素信号列（Ｚｉｊ）に対応し
、遅延メモリ５に格納されることになる。

遅延メモリ５に格納された画素信号列（Ｐｉｎは、外挿
的に予測を行なう外挿予測部６に入力されて予測信号列
ｆ、？ｉｊｌに変換され、その後に入力される原画像の
画素信号列（Ｚｉｊ）と比較されるのである。一方、こ
のようにして得られた圧縮信号から再生画像を得るのは
、圧縮符号を得るために予測信号列１ｆｆｉｉｊｌを得
たのと同じ方法が適用できるのであって、第４図に示す
ように、圧縮符号を係数復号化部３で復号して変換係数
列１Ｙｉｊｌを３（Ｌ、これを逆サイン変換部４で逆サ
イン変換し、遅延メモリ５に格納された再生済みの画像
の画素信号列から外挿予測した予測信号列（Ｐｉｊｌと
成分ごとに加算すれば、再生画像の画素信号列１Ｚｉｊ
ｌを得ることができるのである。この画像符号化方式で
は、ブロック間の相関（冗長度）を除去した後に、予測
誤差の冗長度を除去するから、符号化歪を考慮しても４
×４画素程度のブロックを用いることで、比較的小規模
なハードウェアを用い、比較的少ない計算量で優れた符
号化特性（すなわち、原画像の圧縮率）が得られるよう
になっている３゜変換係数符号化部２としては、第５図
に示すように、５ｃｅｎｅ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｃｏｄ
ｉｎに法（米国特許部／Ｉ。

３９４．７７　／Ｉ号、米国特許部４，３０２，７７５
号等）が用いられる。すなわち、１つのブロックＢ内の
変換係数列ｉＹ　ｉｎを、第６図に示すように、シ゛グ
ザグ状に走査して２次元情報である変換係数列（Ｙｉｊ
ｌを１次元情報に変換した後、係数１′ｊ１定部１１に
おいて予め設定されたしきい値Ｔ′と各成分とを比較し
て、しきい値Ｔ°よりも大きい変換係数は有意係数とし
、それ以外を無意係数としたものであって、有意係数は
量子化部１３で量子化された後に、可変長符号化部１４
において量子化値に対応する可変長符号に変換されて、
振幅圧縮符号ＣＡとして出力されるのである。また、変
換係数が無意係数としで判定されると、変換係数の値を
０として扱い、無意係数のランレングスをカウンタ１５
により求め、ランレングスの値は可変長符号化部１６で
符号化されて可変長のランレングス圧縮符号ＣＰＬが得
られる。振幅圧縮符号ＯＡであるかランレングス圧縮符
号ＣＲＬであるかが識別できるように、ランレングス圧
縮符号ＣＲＩ−にはランレングス前置符号ＦＰが前置し
て出力されるようになっている。また、ブロック内で途
中から終了までの間、無意係数が連続した場合には、そ
のランレングスは符合化せず、ブロック終了符合Ｆ、を
出力してそのブロックの符合化を打ち切る。

有意係数が１つも存在しないブロックでは、プロンり終
了符合Ｆ［のみが出力されることになる。ランレングス
前置符合Ｆｒやブロック終了符合Ｆ、の発生は制御部１
２により管理される。以」二のようにして、輝度情報が
振幅圧縮符合ＣＡとして、また位置情報がランレングス
圧縮符合ＣＲＬとしで圧縮されるのである。

ところで、このような処理を行なうと、無意係数は実際
にはなんらかの値を持つでいるにもかかわらず、０（こ
丸められるから、１つの〕口・ツク１こおいて変換係数
列（ＹｉＮのすべての成分が無意変数であるとすれば、
逆サイン変換部４の出力である変換係数列ｆＹ　ｉｊ）
の成分もすべて０になるのであり、結局、再生画像の画
素信号列ｉンｉ、ｉｌの成分は予測信号列（２ｉｊｌに
一致することになる。しかるに、原画像に濃淡の変化が
非常に緩やかな領域が存在すると、この領域での予測誤
差列（ｙｉＮの各成分の値が小さくなり、変換係数列ｆ
ＹｉＮの成分がすべて無意係数である無意ブロックが発
生しやすくなる。無意ブロックは、予測信号列ｆ２ｉＮ
と再生画像の画素信号列ｆＸｉｊｌとが一致するから、
無意ブロックが連続して発生すると、外挿的に予測した
値を使って、さらに外挿的に予測することになり、予測
誤差が次第にＭ積され再生画像の濃淡レベルが原画像か
ら次第にずれていくことになる。予測誤差がある値を越
えると、有意係数を含む有意ブロックとなるから、ここ
で再生画像の濃淡レベルは原画像に近付くことになるが
、有意ブロックが発生した時点で濃淡レベルが急激に変
化することになるから、ブロックの境界におけるこの変
化が目に見える歪みとして現われることがある。

［発明の目的１ 本発明はヒ述の点に鑑みて為されたものであって、その
目的とするところは、無意係数のみからなる無意ブロッ
クが連続的に発生する頻度を減少させることにより、外
挿的な予測による予測誤差のＭ積を抑制し、再生画像の
濃淡レベルの急減な変化による歪みを軽減するようにし
た画像符合化方式を提供することにある。

［発明の開示］ （構成） 本発明に係る画像符合化方式は、原画像を複数画素から
なるブロックに分割し、各ブロック内の画素信号列をそ
の時点までに符号化したブロックを復号化して得られた
再生画像のブロックから外挿的に予測して得られた予測
信号列と比較し、予測誤差列に直交変換を施して変換係
数列を求め、変換係数列に含まれる各変換係数をそれぞ
れしきい値と比較し、変換係数のうちしきい値よりも大
きい変換係数を有意係数とするとともにしきい値よりも
小さい変換係数を無意係数として判定し、有意係数につ
いてのみブロック内での位置と値とを符号化する画像符
号化方式において、変換係数列の中の低周波成分に対応
する変換係数を符号化する際のしきい値および量子化ス
テップ幅を、高周波成分に対応する変換係数を符号化す
る際のしきい値および量子化ステップ幅よりも小さく設
定するものであり、無意係数か有意係数であるかの判定
を行なうしトい値を低周波成分に対しては高周波成分に
対する場合よりも小さく設定し、しかも量子化ステップ
幅も低周波成分に対しては高周波成分の場合よりも小さ
くすることにより、無意係数のみからなる無意ブロック
が連続的に発生する頻度を減少させるようにしたもので
ある。

（実施例） 本発明の基本構成は第３図の構成と同じであり、変換係
数符合化部２だけが第３図構成とは異なるから、以下の
説明では変換係数符号化部２についてのみ説明を行なう
ことにする。

第１図に示すように、原画像のブロックに対応する画素
信号列と外挿的に予測した予測信号列との差である誤差
信号列を直交変換することにより得た係数信号列（Ｙｉ
ｊｌの各成分が、係数判定部１１でセレクタ１７により
設定されたしきい値と比較され、成分の値がしきい値以
上であると有意係数、しきい値よりも小さいと無意係数
として判定される。ここに、しきい値の設定は次のよう
にして行なわれる。すなわち、変換係数列ｆＹｉＮの成
分のうち低周波成分に対応する変換係数Ｙｉｊ（第２図
ではＹｌ＋およびその近傍の変換係数）が制御部１２に
入力されると、セレクタ１７ではしきい値ｔを選択する
のであり、高周波成分に対応する変換係数Ｙｉｊが制御
部１２に入力されると、セレクタ１７ではしきい値Ｔを
選択する。ここに、しきい値は、Ｔ＞１の関係に設定さ
れている。したがって、低周波成分のほうが有意係数と
判定される頻度が大きくなるのである。制御部１２の出
力は量子化部１３にも入力されるのであり、この量子化
部１３の量子化ステップ幅はセレクタ１日により設定さ
れるようになっている。すなわち、セレクタ１８はセレ
クタ１７と同様に、変換係数列ｆＹ　ｉｊ）のうちの低
周波成分に対しては量子化ステップ幅ｄを選択し、高周
波成分に対しては量子化ステップ幅りを選択するのであ
って、Ｄａｄという関係が満たされでいる。したがって
、低周波成分のほうが量子化がきめ細かく行なわれるこ
とになるのである。

以上のようにして変換係数列（Ｙｉｊｌが有意係数と無
意係数とに分離され、有意係数は量子化された後、可変
長符号化部１４においてその量子化値に対応する振幅圧
縮符号Ｃ八として出力されるのである。また、無意係数
のランレングスはカウンタ１５で計数され、可変長符号
化部１６においてそのランレングスに対応するランレン
グス圧縮符号ＣＲＬとして出力されるのである。

上述のようにしきい値はＴｉｔ、量子化ステップ幅はＤ
＞ｄと設定されているから、画像内の濃淡値変化の緩や
かな領域、つまり、低周波成分を多く含む領域において
も無意ブロックが連続することがなくなり、予測誤差が
累積するのを避けることができるのであり、しかも、ブ
ロック内の濃淡レベルがより正確に再現されるので、ブ
ロックの境界部分における濃淡レベルの急激な変化によ
る歪みの発生を抑制することができるのである。

なお、従来例のように、単一のしきい値Ｔ゛と量子化ス
テップ幅Ｄ゛とを用いてブロックを符号化する場合に比
較すれば、低周波成分での発生符号量が増加することが
考えられるが、高周波成分に対応する変換係数の符号化
の際のしきい値Ｔと量子化ステップ幅りとを従来よりも
多少大きく設定しておけば、高周波成分に対する発生符
号量を低減させることができるから、全体としては発生
符号量を増加させないようにすることができる。このよ
うな設定を行なうと、高周波成分に対する符号化歪みが
若干増加することになるが、人間の視覚の特性を考慮す
ると、この歪みはほとんど認知されず、問題になること
はない。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、原画像を複数画素からなるブロ
ックに分割し、各ブロック内の画素信号列をその時点ま
でに符号化したブロックを復号化して得られた再生画像
のブロックから外挿的に予測して得られた予測信号列と
比較し、予測誤差列に直交変換を施しで変換係数列を求
め、変換係数列に含まれる各変換係数をそれぞれし外い
値と比較し、変換係数のうちしきい値よりも大きい変換
係数を有意係数とするとともにしきい値よりも小さい変
換係数を無意係数として判定し、有意係数についてのみ
ブロック内での位置と値とを符号化する画像符号化方式
において、変換係数列の中の一１１＝ 低周波成分に対応する変換係数を符号化する際のしきい
値および量子化ステップ幅を、高周波成分に対応する変
換係数を符号化する際のしきい値および量子化ステップ
幅よりも小さく設定するものであり、原画像内に濃淡値
の変化が緩やかな領域が存在していても、無意ブロック
が連続して発生することを防止することができるのであ
り、外挿予測誤差が累積するのを抑制することができ、
その結果、ブロックの境界部分における再生画像の濃淡
値の急激な変化による歪みを軽減することができるとい
う利点を有するのである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部ブロック図、第２
図は同上の原理説明図、第３図は本発明に係る画像符号
化方式の基本構成を示すブロック図、第４図は第３図に
対応する画像再生部のブロック図、第５図は従来例を示
す部分ブロック図、第６図は同上の動作説明図である。 １はサイン変換部、２は変換係数符号化部、３は変換係
数復号化部、４は逆サイン変換部、５は一１２＝ 遅延メモリ、６は外挿予測部、１１は係数判定部、１２
は制御部、１３は量子化部、１４は可変長符号化部、１
５はカウンタ、１６は可変長符号化部、１７．１．８は
セレクタである。 代理人　弁理士　石　１）艮　七 手続補正８：（自発） 昭和６３年２月５日 昭和６２年特許願第２８８００３号 ２、発明の名称 画像符号化方式 ３、補正をする者 事件との関係　　特許出願人 住　所　大阪府門真市大字門真１０４８番地名称（５８
３）松下電工株式会社 代表者　　藤　　井　　貞　　夫 ４、代理人 郵便番号　５３０ 住　所　大阪市北区梅田１丁目１２番１７号５、補正命
令の日付 自　　発 ［１１本願明細書第２頁第１６行の「ブロックを」の次
に、「その時点までに」を挿入する。 ［２］同上第４頁第１行の「係数」を、「変換係数」と
訂正する。 ［３］同上第４頁第８行の「除去した後に、」の次に、
「ブロック内の」を挿入する。 ［４］同上第４頁第１４行の「とじでは、」の次に、「
たとえば」を挿入する。 ［５］同上第５頁第３行の「無意係数とした」を、「無
意係数とする」と訂正する。 ［６］同上第５頁＠１８行乃至第１９行を削除し、以下
の文を挿入する。 「のランレングスは符号化せず、ブロック終了符号ＦＥ
を出力してそのブロックの符号化を打ち切る。」 ［７］同上第６頁第１行乃至第５行の全文を削除し、以
下の文を挿入する。 ［り終了符号ＦＥのみが出力されることになる。 ランレングス前置符号ＦＰやブロック終了符号ＦＥの発
生は制御部１２により管理される。以上のようにして、
変換係数の振幅情報が振幅圧縮符号ＣＡとして、また位
置情報がラン【・ングス圧縮符号ＣＲＩ−として圧］ ［８１同上第６頁第２０行の［（交ｉＮＪを、「（ン１
ｊ）」と訂正する。 ［９］同−Ｌ第７頁第１８行の「符合化」を、「符号化
」と訂正する。 ［１０１同上第８頁第２行の１符合化」を、「符号化」
と訂正する。 ［１１１同上第８頁第１８行乃至第９頁第２行の全文を
削除し、「するものであり、これにより、無意」を挿入
する。 代理人　弁理士　石　１）艮　七

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）原画像を複数画素からなるブロックに分割し、各
   ブロック内の画素信号列をその時点までに符号化したブ
   ロックを復号化して得られた再生画像のブロックから外
   挿的に予測して得られた予測信号列と比較し、予測誤差
   列に直交変換を施して変換係数列を求め、変換係数列に
   含まれる各変換係数をそれぞれしきい値と比較し、変換
   係数のうちしきい値よりも大きい変換係数を有意係数と
   するとともにしきい値よりも小さい変換係数を無意係数
   として判定し、有意係数についてのみブロック内での位
   置と値とを符号化する画像符号化方式において、変換係
   数列の中の低周波成分に対応する変換係数を符号化する
   際のしきい値および量子化ステップ幅を、高周波成分に
   対応する変換係数を符号化する際のしきい値および量子
   化ステップ幅よりも小さく設定することを特徴とする画
   像符号化方式。