JPH011383A - 画像信号のフレ−ム間圧縮符号化装置 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、テレビ会議システム、テレビ電話、監視シス
テム等に利用する画像信号のフレーム間圧縮符号化装置
に関する。

従来の技術 従来、この種の画像信号のフレーム間圧縮符号化装置は
、第４図に示すように、動き補償フレーム間予測を行い
、予測誤差を算出した後に複数の予測誤差の集合である
ブロックに対して直交変換を行い、その係数を符号化す
る。

第４図において、アナログ画像信号がライン４０１を介
して入力すると、Ａ／Ｄ変換器４０２によりデジタル画
像信号に変換され、ライン４０３を介して減算器４０４
に入力するとともに、ライン４２３を介して動きベクト
ル検出回路４２１に入力する。

動きベクトル検出回路４２１は、Ａ／Ｄ変換器４０２か
らのデジタル画像信号と、フレームメモリ４１７からラ
イン４１８を介して読み出される前フレームの画素値と
を用いて複数の画素の集合である動きベクトルをブロッ
ク単位に検出し、ライン４２０を介して予測回路４１９
に出力するとともに、回線４２４に出力する。

予測回路４１９は、動きベクトル検出回路４２０からの
動きベクトルと、フレームメモリ４１７からの前フレー
ムの画素値とを用いて動き補償フレーム間予測を行い、
この予測値をライン４２２を介して減算器４０４と加算
器４１４に出力する。

減算器４０４は、Ａ／Ｄ変換器４０２からのデジタル画
像信号から予測回路４１９からの予測値を減算して予測
誤差値を算出し、ライン４０５を介して直交変換回路４
０６に出力する。

直交変換回路４０６は、この予測誤差値を複数の集合で
あるブロック単位に直交変換して係数を算出し、ライン
４０７を介して係数符号化回路４０８に出力する。係数
符号化回路４０８は、この係数を符号化し、ライン４０
９を介して係数復号化回路４１０に出力するとともに、
ライン４１６を介して回線に送出する。

尚、この直交変換後の係数を算出する場合、予測誤差信
号の有する統計的性質に従い、多くのエネルギが集中す
る周波数に対応する係数に対して所定の多くのビットを
割り当て、エネルギがあまり集中していない周波数に対
応する係数に対して所定の少ないビットを割り当てる。

係数復号化回路４１０は、係数符号化回路４０８からの
係数を局所復号化し、ライン４１１を介して直交逆変換
回路４１２に出力し、直交逆変換回路４１２は、復号化
された係数を予測誤差に再生し、ライン４１３を介して
加算器４１４に出力する。

加算器４１４は、直交逆変換回路４１２により再生され
た予測誤差と、予測回路４１９からの予測値を加算して
画素値を再生し、ライン４１５を介してフレームメモリ
４１７に書き込む。

フレームメモリ４１７に書き込まれた局所画素値は、次
のフレームの圧縮符号化に用いられる。

発明が解決しようとする問題点 しかしながら、上記従来の画像信号のフレーム間圧縮符
号化装置では、直交変換後の係数に対して割り当てるビ
ット数が固定であるために、予測誤差の統計的性質が異
なる部分においては、画質が劣化するという問題点があ
る。

すなわち、予測誤差は通常、比較的低い周波数を多く含
むために、低周波領域に対応する係数に多くのビット数
を割り当て、高周波領域に対応する係数に少ないビット
数を割り当てる。

したがって、画像のエツジ部等の高周波成分を多く含む
予測誤差信号に対しては、割り当てられるビット数が少
ないために、高周波領域にいちじるしい歪が生じ、エツ
ジ部がぼけた再生画像となる。

本発明は上記問題点に鑑み、予測誤差の統計的誤差が異
なる部分の画質を向上することができる画像信号のフレ
ーム間圧縮符号化装置を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は上記問題点を解決するために、直交変換した係
数の組を互いに共通の係数を含まず、全ての係数がいず
れかの集合に含まれるように複数の集合に分割し、前記
直交変換した係数の性質と予め定められた前記集合の順
位に応じてこの集合を選択し、この選択した集合の係数
を代表ベクトル番号にベクトル量子化し、このベクトル
量子化した代表ベクトル番号を伝送符号化するように構
成したことを特徴とする。

作　　　　用 本発明は上記構成により、予測誤差の統計的性質が異な
る画像の部分をその性質に応じて選択して伝送するため
に、その部分の画質を向上することができる。

実施例 以下、図面を参照して本発明の詳細な説明する。第１図
は、本発明に係る画像信号のフレーム間圧縮符号化装置
の一実施例を示すブロック図、第２図は、第１図の直交
変換回路により直交変換された係数の説明図、第３図は
、第１図の伝送符号化器の説明図である。尚、これらの
図において、第４図の構成部材と同一の部材には同一の
参照符号を付す。

第１図において、４０２は、ライン４０１を介して入力
したアナログ画像信号をデジタル画像信号に変換するＡ
／Ｄ変換器、４２１は、Ａ／Ｄ変換器４０２からライン
４２３を介して入力したデジタル画像信号と、フレーム
メモリ４１７からライン４１８を介して読み出される前
フレームの画素値とを用いて複数の画素の集合である動
きベクトルをブロック単位に検出し、ライン４２０を介
して予測回路４１９に出力するとともに、回線４２４に
出力する動きベクトル検出回路である。

４１９は、動きベクトル検出回路４２０からの動きベク
トルと、フレームメモリ４１７からライン４１８を介し
て読み出される前フレームの画素値とを用いて動き補償
フレーム間予測を行い、この予測値をライン４２２を介
して減算器４０４と加算器４１４に出力する予測回路で
ある。

４０４は、Ａ／Ｄ変換器４０２からのデジタル画像信号
から予測回路４１９からの予測値を減算して予測誤差値
を算出し、ライン４０５を介して直交変換回路４０６ａ
に出力する減算器、４０６ａは、この予測誤差値を複数
の集合であるブロック単位に直交変換して係数を算出し
、算出した係数の組を後述するように、互いに共通の係
数を含まず、全ての係数がいずれかの集合に含まれるよ
うに２つの集合に分割し、それぞれライン１０７　、１
０８を介してベクトル量子化器１０９　、１１０に出力
するとともに、両方を符号化ベクトル量子化器決定回路
１２７に出力する直交変換回路である。

１０９　、１１０はそれぞれ、直交変換回路４０６ａか
らの２つの集合に分割された係数をベクトル量子化して
代表ベクトル番号を出力するベクトル量子化器、１２７
は、後述するように直交変換回路４０６ａからの２つの
集合に分割された係数を、ベクトル量子化器１０９のみ
により量子化するか、又はベクトル量子化器１０９　、
１１０の両方により量子化するかを決定する符号化ベク
トル量子化器決定回路でであり、この決定信号は、ライ
ン１２８を介してベクトル量子化器１０９　、１１０、
伝送符号化器１１３、ベクトル量子化復号化器１１５　
、１１６に出力される。

１１３は、第３図（イ）に示すよう（＝、ベクトル量子
化器１０９　、１１０のそれぞれの代表ベクトルに対す
る符号化テーブルを有し、符号化ベクトル量子化器決定
回路１２７の決定によりベクトル量子化器１０９のみ、
又はベクトル量子化器１０９　、１１０の両方からの代
表ベクトル番号を伝送符号化する伝送符号化器である。

第３図（イ）において、この符号化テーブルには、ベク
トル量子化器１０９からのＮ個の代表ベクトル番号にそ
れぞれ対応する符号と、ベクトル量子化器１０９　、１
１０の両方からの代表ベクトル番号を伝送符号化するこ
とを示す符号（ＶＱ２）　　と、ベクトル量子化器１１
０からのＭ個の代表ベクトル番号（二それぞれ対応する
符号が格納されている。

第１図に戻り、１１５　、１１６はそれぞれ、符号化ベ
クトル量子化器決定回路１２７の決定によりベクトル量
子化器１０９　、１１０からの代表ベクトル番号を直交
変換係数に復号化するベクトル量子化復号器である。

４１２ａは、ベクトル量子化復号器１１５　、１１６に
より復号化された係数を予測誤差に再生し、ライン４１
３を介して加算器４１４に出力する直交逆変換回路、４
１４は、直交逆変換回路４１２ａにより再生された予測
誤差と、予測回路４１９からの予測値を加算して画素値
を再生し、ライン４１５を介してフレームメモリ４１７
に書き込む加算器である。

次に、上記構成に係る実施例の動作を第２図、第３図を
参照して説明する。

先ず、第４図に示す従来例と同様に、減算器４０４は、
Ａ／Ｄ変換器４０２からのデジタル画像信号から予測回
路４１９からの予測値を減算して予測誤差値を算出し、
ライン４０５を介して直交変換回路４０６ａに出力する
。

直交変換回路４０６ａは、例えば第２図に示すように、
この予測誤差値の複数の集合であるブロックに対し直交
変換して１６（＝４画素×４画素＝Ｎ＋Ｍ　）の係数（
ａｎ　、　ａｔｚ　、　ａ１３．　ａｘ４．　ａ２１．
　ａｚｚ。

ａ２３　、　ａ２４　、　ａ３１　、　ａ３２　、　ａ
３３　、　ａ３４　、　ａ４１　、　ａ４２　、　ａ４
３　。

ａ４４）を算出する。

、そして、直交変換回路４０６ａは、算出した１６の係
数を、低周波成分に対応する＋ｏ（＝Ｎ）の係数（ａｎ
　、　ａｔ２．　ａｌｓ　、　ａ１４．　ａ２ｘ　、　
ａ２２．　ａｚ３．　ａ３ｔ。

ａａ２．　ａ４１）と、高周波成分に対応する６（＝Ｍ
）の係数（ａ２４．ａ３３．ａ３４．ａ４２．ａ４３．
ａ４４）に分割し、それぞれ各係数を並べた１０　次元
のベクトルをベクトル量子化器１０９と符号化ベクトル
量子化器決定回路１２７に出力し、６次元のベクトルを
ベクトル量子化器１１０と符号化ベクトル量子化器決定
回路１２７（＝出力する。

符号化ベクトル量子化器決定回路１２７は、例えば高周
波成分に対応する６の係数（ａ２４．　ａａ３゜ａ３４
．ａ４２．ａ４３．ａ４４）に存在するエネルギが全体
の１６の係数に占める比率が所定の閾値以上か否かを判
別することにより係数の性質を判別し、ベクトル量子化
器１０９のみによりベクトル量子化するか、又はベクト
ル量子化器１０９　、１１０の両方によりベクトル量子
化するかを決定する。

すなわち、符号化ベクトル量子化器決定回路１２７は、
直交変換回路４０６ａにより直交変換された係数の性質
と、予め定められた２の集合の順位に応じて低周波成分
に対応する１０の係数を含む集合を選択するか、又は全
ての係数を含む２の集合を選択する。

ベクトル量子化器１０９　、１１０はそれぞれ、符号化
ベクトル量子化器決定回路１２７の決定に応じて低周波
成分に対応する１０の係数、高周波成分（二対応する６
の係数を代表ベクトル番号にベクトル量子化する。

ベクトル量子化復号器１１５　、１１６はそれぞれ、符
号化ベクトル量子化器決定回路１２７の決定に応じてベ
クトル量子化器１０９　、１１０からの代表ベクトル番
号により直交変換係数に再生する。

ここで、符号化ベクトル量子化器決定回路１２７がベク
トル量子化器１０９のみにより符号化すると決定した場
合は、ベクトル量子化復号器１１６が出力する直交変換
係数は、全て「０」とする。

直交逆変換回路４１２ａは、復号化された係数な予測誤
差（：再生し、加算器４１４は、直交逆変換回路４１２
ａ　により再生された予測誤差と、予測回路４１９から
の予測値を加算して画素値を再生し、フレームメモリ４
１７に書き込む。

伝送符号化器１１３は、符号化ベクトル量子化器決定回
路１２７の選択によりベクトル量子化器１０９のみの代
表ベクトル番号を伝送符号化する場合は、例えば第３図
（ロ）に示すように、１ｏ（＝Ｎ）の代表ベクトル番号
を伝送符号化し、他方、ベクトル量子化器１０９　、１
１０の両方からの代表ベクトルを伝送符号化する場合は
、第３図（ハ）に示すように、その旨の情報すなわち、
高周波成分の情報を含む旨の情報ＶＱ２の符号を最初に
付加し、１６（−Ｎ＋Ｍ）の代表ベクトル番号を伝送符
号化し、ライン１１４を介して回線に送出する。

すなわち、上記実施例では、入力した直交変換ブロック
内の信号の性質と２つの集合の順位により、画像の平坦
部などの予測誤差信号が高周波成分を殆ど含まない部分
は低周波成分に対応する係数のみを伝送し、画像のエツ
ジ部などの予測誤差信号が高周波成分を多く含む部分は
全ての係数を伝送する。

したがって、上記実施例によれ・ば、予測誤差の統計的
性質が異なる部分においても画質が劣化することがなく
なり、また、代表ベクトル番号のみを符号化して伝送す
るために、画像信号を能率的に圧縮して伝送することが
できる。

尚、前記実施例では、直交変換係数を２つの集合に分割
する場合について説明したが、３以上の集合に分割して
もよいことは勿論である。この場合には、更に画質劣化
を防止することができ、また更に画像信号を能率的（二
圧縮することができる。

発明の詳細 な説明したように、本発明は、直交変換した係数の組を
互いに共通の係数を含まず、全ての係数がいずれかの集
合に含まれるように複数の集合に分割し、前記直交変換
した係数の性質と予め定められた前記集合の順位に応じ
てこの集合を選択し、この選択した集合の係数を代表ベ
クトル番号にベクトル量子化し、このベクトル量子化し
た代表ベクトル番号を伝送符号化するように構成したの
で、予測誤差の統計的性質が異なる画像の部分をその性
質に応じて選択して伝送し、したがって、その部分の画
質を向上することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明に係る画像信号のフレーム間圧縮符号
化装置の一実施例を示すブロック図、第２図は、第１図
の直交変換回路により直交変換された係数の説明図、第
３図は、第１図の伝送符号化器の説明図、第４図は、従
来例の画像信号のフレーム間圧縮符号化装置を示すブロ
ック図である。 ４０６ａ・・・直交変換回路、１０９　、１１０・・・
ベクトル量子化器、１１３・・・伝送符号化器、１１５
　、１１６・・・ベクトル量子化復号化器、１２７・・
・符号化ベクトル量子化器決定回路、４１７・・・フレ
ームメモリ、４１９・・・予測回路、４２１・・・動き
ベクトル検出回路。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　はか１名笛２
図 第３図 Ｑ→ベアＦ’ｌし号各イじ＃１０’ｆ、／１０を用＼・
Ｔ　狛ｉ　賭とご−イ云ジ〕￥号第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像信号の動き補償フレーム間予測を行い、その
   予測誤差に対して直交変換した係数の組を互いに共通の
   係数を含まず、全ての係数がいずれかの集合に含まれる
   ように複数の集合に分割する手段と、前記直交変換した
   係数の性質と予め定められた前記集合の順位に応じて前
   記集合を選択する手段と、前記選択された集合の係数を
   代表ベクトル番号にベクトル量子化する手段と、前記ベ
   クトル量子化された代表ベクトル番号を伝送符号化する
   手段とを有する画像信号のフレーム間圧縮符号化装置。
2. （２）前記ベクトル量子化された代表ベクトル番号を係
   数に復号化するとともに、ベクトル量子化されなかった
   係数に「０」を代入する手段と、この係数を予測誤差に
   逆変換する手段と、前記予測誤差により次のフレームの
   画像信号の予測値を算出する手段と、前記予測値を格納
   する手段とを有し、この予測値と次のフレームの画像信
   号により動き補償フレーム間予測を行うことを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の画像信号のフレーム間圧
   縮符号化装置。