JPH01140879A - 画像符号化装置 - 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、画像信号符号化装置に関する。

〔従来の技術〕

従来、画像信号を高能率に符号化する方法として、適応
型ダイナミック・レンジ符号化が知られている（例えば
、特開昭６ｌ−１４４９８９）。この適応型ダイナミッ
ク・レンジ符号化では、画面を構成する全画素を数画素
からなるブロックに分割し、そのブロック毎に、画素の
最大値と最小値との間で構成画素を線形量子化し、画素
の最大値、最小値及びそのダイナミック・レンジ値（最
大値と最小値の差）のうちの２つと、各画素の量子化値
とを伝送するようにしている。

この符号化法では、ブロック内のダイナミック・レンジ
が小さい場合には各画素の量子化ステップが細かくなり
、逆に、ダイナミック・レンジが大きい場合には量子化
ステップが粗くなるので、人間の視覚特性に応じた適当
的な量子化を行える。

また、この従来の符号化法では、画像伝送ビット数を大
幅に減少できる。例えば、８ビツトの画像データを３×
６画素からなるブロック単位で符号化する場合、ブロッ
ク内の各画素の量子化ビット数を４ビ・ノドとすれば、
圧縮（符号化）前では、１ブロツク当たりのビット数は
１４４（＝　３　ｘ　６　ｘ８）であるのに対し、圧縮
後では、各画素データが７２（＝３Ｘ６Ｘ４）ビット、
最大値及び最小値に１６（＝８ｘ２）ビットであり、合
計８８ビツトになり、約半分に圧縮できる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかし、この従来の符号化法では、各ブロック内におい
て、そのダイナミック・レンジ内を均等に分割して各画
素値を量子化するので、各画素値の分布が全く考慮され
ておらず、従って、画像によっては、各画素の量子化誤
差が極めて大きくなってしまうことがある。

そこで本発明は、従来のブロック符号化法を改良し、画
素データの量子化誤差の低減を図る画像信号符号化装置
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〕 本発明に係る画像信号符号化装置は、画面を構成する全
画素を、複数の画素からなるブロックに分割するブロッ
ク化手段と、当該ブロック内の画素データの最大値及び
最小値に関する１対のデータを得る算出手段と、当該算
出手段の１対のデータによりブロック内各画素データを
符号化する第１の符号化手段と、当該第１の符号化手段
にょろり符号化された各データを復号する復号手段と、
当該復号手段による復号結果に対して真価との誤差を検
出する誤差検出手段と、当該誤差検出手段の検出結果に
基づき上記１対のデータを修整する修整手段と、当該修
整手段により修整された１対のデータに基づき各画素デ
ータを符号化する第２の符号化手段とを具備することを
特徴とする。

〔作用〕

上述の手段により上記復号手段及び誤差検出手段により
、元々の１対のデータに基づく符号化誤差を予め検出す
るので、ブロックの各符号化データを伝送する前に符号
化誤差を把握でき、この誤差に応じて、上記１対のデー
タを修整して再度符号化するので、より少ない誤差の符
号化データを伝送できることになる。

〔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
は本発明の一実施例としての符号化装置の構成ブロック
図を示す。尚、本実施例において用いられるプレビジョ
ン信号はＮＴＳＣ方式に準拠したものとするが、これ以
外の方式に準拠したテレビジョン信号を符号化する装置
に対しても、本発明を適用できる。

第１図において、入力端子９から入力されたＮＴＳＣ方
式のテレビジョン信号は、Ａ／Ｄ変換回路１０により搬
送周波数ＥＳＣの４倍のサンプリング周波数４ｆｓｃで
サンプリングされ、例えば１画素当たり８ビツトで量子
化されたディジタル・テレビジョン信号を形成し、ブロ
ック化回路１１に供給される。ブロック化回路１１は、
１フイ一ルド画面分の前記ディジタル・テレビジョン信
号を記憶可能なメモリと、当該メモリの書込・続出制御
回路などにより構成されており、先ず、第２図に示す矢
印Ａの方向にＳＩ＋　ｓ２．　Ｓｓ、　Ｓ４．　ＳＩＴ
、　　Ｓ’ｓ。

−の順にシリアルに供給されるディジタル・テレビジョ
ン信号を一旦当該メモリに記憶し、次に、当該メモリか
ら各画素データをＳ　＋、　ＳＺ、　Ｓｏｌ、　Ｓ４゜
Ｓｓ、Ｓｂ、−−、Ｓ＋ｓ、　　Ｓｅ６．　３ＩＴ、　
　ＳＩ８．　−、　　Ｓｏｌ。

Ｓ３□の順に読み出すことにより、ディジタル・テレビ
ジョン信号を第２図中、Ｂ、Ｃで示すように破線で囲む
水平方向に４画素分、垂直方向に４ライン分を１ブロッ
ク単位として分割し、ブロック化され出力される。尚、
第２図はインターレース走査の場合であり、−点鎖線で
示したラインは、他のフィールドの走査線を示す。

１２は注目するブロック内の最大値及び最小値を算出す
る回路であり、ソフトウェア又はハードウェアとして容
易に実現できる。ハードウェアで実現する方法としては
比較回路とホールド回路とで構成され、例えば最大値算
出の場合、２つの人力の内の大きい方の値をホールドし
次段に渡すようにすればよく、最小値算出の場合には逆
に、２つの入力の内の小さい方をホールドし次段に渡す
ようにすればよい。これにより最終的に最大値及び最小
値のデータが得られる。

１４はブロック符号化回路、ｉ６は復号回路１８は誤差
計算回路であり、ブロック化回路１１から出力されるブ
ロックの各画素値はこれらの回路１４．１８にも印加さ
れる。ブロック符号化回路１４は最大値・最小値算出回
路１２により算出された最大値及び最小値に基づき、最
大値と最小値の間をｎ（２以上の整数）分割し、各画素
データがそのどの区画に属するかを調べる。属する区画
を示す数値をインデックスと呼ぶ。このようにして、例
えば８ビツト、２５６レベルで量子化された画素データ
を、画素ブロック単位に最大値、最小値及び２ビツトの
各画素情報で表現できる。尚、ブロック符号化回路の詳
細は後述する。従来の伝送装置ではこれらのデータをそ
のまま伝送していたが、本実施例では更に以下の処理を
行う。

即ち、復号回路１６がブロック符号化回路１４によるイ
ンデックスを復号し、誤差計算回路１８が復号された各
画素データとブロック化回路１１からの各画素データの
真値との誤差を計算する。

シフト量計算回路２０は、誤差計算回路１８により計算
された誤差量に従って、この誤差を打ち消す方向に最大
値及び最小値のシフト量を決定する。

例えば誤差の総和が大きな負数であれば、画素ブロック
内の最大値及び最小値をプラス側にシフトし、つまりシ
フト量を正の値とし、逆に誤差の総和が大きな正値であ
れば、最大値及び最小値をマイナス側へシフト、つまり
シフト量を負の値とする０例えば表１に示すような入出
力値の対応関係を予め続出専用メモリに記憶させておけ
ばよい。

但し表１は、１ブロツク当たり４×４、即ち１６個の画
素を含む場合の例である。この例では、１ブロツク中に
１６個の画素を含むので、最大値及び最小値のシフト量
を１にすると、１ブロフク中の誤差の総和は１６程度変
化すること、及び、最大値及び最小値のシフトにより境
界値が変化し、注目している画素が別の区画に属するよ
うになっても誤差が増加することがないことを考慮して
、誤差の総和とシフト量の関係を決定している。

シフト量の決定に際しては、誤差の総和だけでなく、ブ
ロック内でどれだけの誤差を持った復号値が何個あるか
という情報により、また誤差の総和に加味してシフト量
を決定してもよい。そうすれば、より正確な符号を伝送
できる。

表１ 加算回路２２は、最大値・最小値算出回路１２により算
出された最大値及び最小値に当該シフト量を加算して修
整する。第３図はその修整の様子を例示したものである
。図中の小さな丸印が各画素値であり、復号時には、こ
れが各分割領域の中間値に復号される。第３図（ａｌは
修整前であり、同（ｂ）が修整後である。第３図（ａｌ
のように修整前で復号時の誤差の総和が正の値になって
いる場合、最大値及び最小値を第３図（ｂ）に示すよう
にプラス側にシフトする。これにより、復号時の誤差の
総和が小さくなる。

ブロック符号化回路２４は、加算回路２２からの修整さ
れた最大値及び最小値に従い、プロ・ツク符号化回路１
４と同様にインデックスを計算して出力する。加算回路
２２から出力される修整された最大値及び最小値、並び
にブロック符号化回路２４から出力されるインデックス
が他の機器、遠隔地に伝送される。

第４図はブロック符号化回路１４の詳細を示す。

但し説明を簡単にするため、最大値と最小値との間の分
割数ｎが４の場合を示している。また、ブロック符号化
回路２４も同じ構造でよい。３０はブロック内の各画素
データの入力端子、３２は最大値データの入力端子、３
４は最小値データの入力端子である。減算回路３６は当
該最大値データから当該最小値データを減算し、ダイナ
ミック・レンジを出力する。乗算回路３８，４０．４２
はそのダイナミック・レンジをそれぞれ３／４．２／４
．１／４倍し、加算器４４，４６．４８がその乗算結果
に最小値を加算する。これにより分割領域の境界値が得
られたことになる。比較回路５０．５２゜５４は入力端
子３０からの画素データを各境界値と比較し、十端子の
入力が一端子の入力より大きい場合に”１”を、それ以
外の場合にＯｎを出力する。エンコーダ５６は、比較回
路５０，５２．５４の出力から、画素値の属する区画を
示す２ビツトのインデックスを出力する。エンコーダ５
６の入出力特性を表２に示す。第５図はまた、画素値と
エンコーダ５６の出力の対応関係を示す。

表２ 第６図は復号回路１６の具体例を示す。ここでも説明の
便宜上、前述のブロック符号化回路と同様、ダイナミッ
ク・レンジの分割数ｎを４とした。

端子６０は最大値データの入力端子、６２は最小値デー
タの入力端子、６４．６６はブロック符号化回路１４　
（エンコーダ５６）からのインデックスＤ、、Ｄ、の入
力端子である。減算回路６８は最大値から最小値を減算
し、乗算回路７０，７２．７４．７６は減算回路６８の
出力をそれぞれ？／８．５／８．３／８．１／８倍する
。乗算回路７０〜７６の出力は、４分割された各区画の
中央相当値になっている。

そして、各画素についてエンコーダ５６から出力される
２ビツトのインデックスに従いスイッチ切換回路６７に
よりスイッチ７８を切り換えて、４つの乗算回路７０〜
７６の何れか１つを選択する。

選択結果に加算回路８０で最小値を加算すると、出力端
子８２に各画素データの復号値が得られる。

上記実施例では、ブロック内の最大値データ及び最小値
データを伝送する場合について述べたが、その他にも、
ブロック内ダイナミック・レンジ（最大値と最小値との
差）と、最大値データ又は最小値データとの組み合わせ
を伝送するようにしてもよい。

〔発明の効果〕

以上の説明から容易に理解できるように、本発明によれ
ば、それほど複雑でない回路構成により、量子化誤差の
少ない画素データを伝送でき、受信側において、より画
質劣化の少ない画像を再生できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の７実施例としての符号化装置の構成ブ
ロック図、第２図はブロック化の説明図、第３図は最大
値データ及び最小値データの修整作用の説明図、第４図
はブロック符号化回路１４の具体例、第５図はブロック
符号化回路１４のエンコーダ５６の出力例、第６図は復
号回路１６の具体例である。 １２−最小値・最大値算出回路　１４．２４−ブロック
符号化回路　１６・−・復号回路　１８・−誤差計算回
路　２０−・シフト量計算回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画面を構成する全画素を、複数の画素からなるブロック
   に分割するブロック化手段と、当該ブロック内の画素デ
   ータの最大値及び最小値に関する１対のデータを得る算
   出手段と、当該算出手段の１対のデータによりブロック
   内各画素データを符号化する第１の符号化手段と、当該
   第１の符号化手段によるり符号化された各データを復号
   する復号手段と、当該復号手段による復号結果に対して
   真値との誤差を検出する誤差検出手段と、当該誤差検出
   手段の検出結果に基づき上記１対のデータを修整する修
   整手段と、当該修整手段により修整された１対のデータ
   に基づき各画素データを符号化する第２の符号化手段と
   を具備することを特徴とする画像信号符号化装置。