JPH01160274A - 画像符号化伝送装置 - 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〕 本発明は画像符号化伝送装置、特にテレビ会議又はテレ
ビ電話等における画像符号化伝送装置に関するものであ
る。

（従来の技術） 一般に、テレビ会議又はテレビ電話等に用いられる画像
伝送は、画像情報量が膨大であるのに対して、送信時の
回線コスト及び送信速度等の点から、送信用画像情報量
の削減（圧縮）をする圧縮符号化方法が実用化されてい
る。

なかでも、情報量の圧縮方法として、動き補償を含むベ
クトル量子化方法は圧縮度の高いものとして知られてい
る。

以下、従来の画像符号化伝送装置を第５図ないし第７図
に基づいて説明する。

第５図は従来の画像符号化伝送方法である動き補償を含
むベクトル量子化方式を用いたフレーム間符号化方法を
適用した画像符号化伝送装置を示す図で、同図によれば
、画像符号化伝送装置は、大別すると、前処理部（１）
と動き補償部　（２）と、ベクトル量子化部　（３）と
を備えて構成されている。

前処理部（１）は、画像入力信号（１００）を画像上接
近した画素をｋｉずつブロック化し、ブロック毎にに次
元のベクトル信号を作成し動き補償部（２）に対して現
ベクトル信号（１０１）　として出力する。また動き補
償部　（２）に対しては現画像信号よりも１フレーム前
のブロック化された画像信号を符号化、復号化して記憶
するフレームメモリ（４）が接続されている。

動き補償部　（２）は、現ベクトル信号（１０１）　と
、該現ベクトル信号（１０１）　に対応するブロックと
画像上同一位置に当る上記フレームメモリ（４）に記憶
されたブロックを含む複数個のブロックを参照ブロック
として作成し、該参照ブロックのブロック位置情報及び
ベクトル信号を算出する参照ブロック生成部（２ａ）と
、現ベクトル信号（１０１）　と前記参照ベクトル信号
との歪み（例えば、ユークリッド歪み又は絶対値歪み等
）演算を行い、参照ブロックの中から最終歪みであるブ
ロックを選択する歪み演算部（２ｂ）とから成っている
。

動き補償部　（２）に接続された減算器　（５）は、現
ベクトル信号（１０１）　　と該動き補償部　（２）に
て選択された選択ブロックのベクトル信号（１０２ｂ２
）　との差演算を行い、差分ベクトル信号（１０５）を
ベクトル量子化、復号化部　（３）に送出する。

ベクトル量子化、復号化（３）は、上記差分ベクトル信
号（１０５）の平均値（ｍ）及び分散（σ）を算出する
演算部（３ａ）と、該平均値（ｍ）、分散（ｄ）及び情
報量の圧縮量を制御するしきい値（ｔｈｌ）　。

（ｔｈ２）から前記選択ブロックの有効／無効を判別す
る有効／無効判別回路（３ｂ）と、差分ベクトル信号（
１０５）を正規化する正規化部（３ｃ）と、複数個の正
規化画像ベクトル信号のパターンが記憶されているコー
ドブック（３ｄ）と、コードブック（３ｄ）のパターン
中、上記正規化部（３ｃ）にて正規化された正規化差分
ベクトル信号（１０３Ｃ）と同−又は近似したパターン
を選択するベクトル量子化部（３ｅ）と、上記平均値（
ＩＩＩ）及び分散（σ）を符号化する量子化部（３ｆ）
と、選択されたパターンナンバーと量子化された平均値
及び分散を符号化する可変長符号化部（３ｇ）とからな
っている。

次に、信号の流れについて説明する。

まず、画像入力信号（１００）は、前処理部（１）にて
ブロック化され、ベクトル信号（１０１）に変換される
。

また、動き補償部　（２）では、参照ブロックが生成さ
れ、該参照ブロック中、ベクトル信号（１０１）との歪
みの最も小さいブロックが選択され、選択ブロック位置
情報（ｌｏｚｂｔ）及び選択ベクトル信号（１０２ｂ２
）が減算器　（５）に出力される。

減算器　（５）ではベクトル信号（１０１）　と選択ベ
クトル信号（１０２ｂ２）と差演算され、差分ベクトル
信号（１０５）がベクトル量子化、符号化部　（３）に
出力される。

然して、ベクトル量子化、符号化部　（３）では、差分
ベクトル信号（１０５）は演算部（３ａ）により差分ベ
クトル信号（１０５）の平均値（Ｉｔ）及び分散（σ）
が算出され、有効／無効判別回路（３ｂ）において平均
値用しきい値（Ｔｈｌ）及び偏差値用しきい値（Ｔｈ２
）に基づいて次式のような有効／無効の判定を行う。

ｍ＜Ｔｈｌ　　かつ　ａ＜Ｔｈ２　　ならば、無効ｍ≧
Ｔｈｌあるいはσ≧Ｔｈ２　　ならば、有効判別が無効
の場合には、現ブロックと上記選択されたブロックと同
一あるとみなし、選択ブロック位置情報（１０２ｂｌ）
と無効であることを示す情報のみを符号化し、伝送用バ
ッファ　（６）に−時記憶する。一方、有効の場合には
、要送信データとして差分ベクトル信号（１０５）は正
規化部（３Ｃ）において次式に基づいて正規化される。

！＋−（ｘ息−ｔａ）／ａ （但し、鳳＝　１．２．・・・ｋ） ｙド正規化ベクトルの第ｉ成分 ×Ｉ：差分ベクトルのＳｔ酸成 分規化された正規化差分ベクトル信号（１０３ｃ）は、
ベクトル量子化部（３ｅ）にて正規化差分ベクトル信号
（１０３ｃ）に最も近似したパターンをコードブック（
３ｄ）から選択する。一方、平均値（ｍ）及び分散（σ
）は量子化部（３ｆ）にて量子化されて可変長符号化部
（３ｇ）に出力される。可変長符号化（３ｇ）では伝送
用情報としてパターン番号、選択位置情報（１０２ｂｌ
）　、平均値（ｍ）、分散（ａ）、及び有効であるとい
う情報が可変長符号化部（３ｇ）において符号化されて
伝送用バッフ１（Ｂ）に−時記憶するように出力される
。伝送用バッファ　（６）に−時記憶された画像符号化
信号は、伝送路側に送出される。

一方、しきい値（Ｔｈｌ）　、　（Ｔｈ２）はしきい値
発生部（ｌＯ）において発生し、該しきい値発生部（ｌ
Ｏ）は、前フレームの伝送バッファ　（８）に記憶され
た画像符号化情報量にて制御され、符号化情報量の多い
ときは大きな値、符号化情報量の少ないときは小さい値
を発生するように制御され、フレーム毎に圧縮度が制御
される。またパターン番号はベクトル復号化部　（７）
に出力される。

ベクトル復号化部　（７）はパターン番号に基づいてコ
ードブック（３ｄ）を用いて復号ベクトル信号ω、　（
ｉ−１，２，・・・ｋ）を復元するベクトル量子化復号
化部（７ａ）と該復号ベクトルを逆正規化する逆正規化
部（７ｂ）とから成り、逆正規化部（７ｂ）には量子化
部（３ｆ）から量子化、復号化された平均値（ｍ）　、
分散（σ）が入力される。逆正規化部（７ｂ）では平均
値（ｌｌｌ）、分散（σ）に基づき次式により誤差信号
ベクトルｃ１を求めて出力する。

ε　１　　　ｍ　　ａ　　ω　、　　　＋ｍ　　　　　
（＋ｇｘ　　１．２．・・’ｋ）誤差信号ベクトル６Ｉ
は選択ブロックのベクトル信号（１０２ｂ２）と加算器
　（８）で加算され復号画像ベクトル信号２鳳　として
ループ内フィルタ　（９）に出力される。

ループ内フィルタ　（９）は、ベクトル量子化された画
像独特の孤立点雑音等を除去するもので、「カラー画像
のベクトル量子化手法」村上他テレビジａン学会誌Ｖｏ
ｌ　３９　、Ｎｏ、１０　（１９８５）　ナトニ４６　
イテ提案されている。ループ内フィルタ　（９）の典型
的な動作を第６図に基づいて説明すると、ループ内フィ
ルタ　（９）では有効ブロックに属する画素についての
みフィルタ動作が行なわれる。これは無効ブロックに属
する画素にフィルタ処理を行なうと、例えば入力値がず
っと一定値をとる画素であっても漸次変化してぼける結
果、入力画像として変化のないブロックが有効ブロック
になるという現象が発生するからである。斬してループ
内フィルタ　（９）によっフィルタ処理された信号はフ
レームメモリ（４）に格納されて次フレームの符号化に
供される。

（発明が解決しようとする問題点〕 従来の画像符号化伝送装置は以上の構成を有することか
ら、例えば動きの激しい画像で情報発生量が多い場合に
は、これを抑制しようとしきい値（Ｔｈｌ）　、　（Ｔ
ｈ２）が上昇して、かなり変化の大きいブロック、即ち
平均値（ｍ）、分散（σ）の値がある程度大きなブロッ
クであっても無効ブロックとなり、そのためにループ内
フィルタ　（９）が無効ブロックには動作せず、第７図
に示すように有効ブロックと無効ブロックの境界線が顕
著になり易いという問題点を有していた。そこで第７図
について簡単に説明する。今、前フレームでの画素値が
全て“０”でｋ（次元）・１６の隣接する４ケのブロッ
クを考えると、現人力画素が第１．２．４ブロツクで全
て“５”、第３ブロツクで“４″であったとする。前フ
レームが全て“０”のため入力画像がそのまま差分信号
となり、第１．２．４ブロツクでは平均値ｍ−５、分散
σ−０、第３ブロツクは平均値ｍ＝４　、分散σ−０と
なる。この時画像全体での動きが大きく情報発生量が多
くなりしきい値（Ｔｈｌ）　、　（Ｔｈ２）が上昇して
、例えばＴｈ１−５、Ｔｈ２−５とすると、第１．２．
４ブロツクは有効、第３ブロツクは無効となり、同図に
示す符号化画像が形成される。〜この画像にループ内フ
ィルタ処理を行なうと、有効ブロックの無効ブロックに
隣接した画素は５から４に変化するが、無効ブロック側
は０のままで、この部分に顕著な境界線が形成される。

本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
、画面上に生じるブロック状の境界線を抑制して視覚的
異和感の少ない画像符号化伝送装置を得ることを目的と
している。

（問題点を解決するための手段） 本発明に係る画像符号化伝送装置は、しきい値制御にお
けるしきい値を予め設定した値と比較してしきい値の設
定値に対する大小を判定して判定信号をループ内フィル
タに出力する判定手段を有し、小なる判定信号では該ル
ープ内フィルタにおいて有効、無効いずれのブロックに
属するデータに対してもフィルタ処理をせず、大なる判
定信号では該フィルタにおいて無効ブロックに属するデ
ータの少なくとも一部についてフィルタ処理をし、有効
ブロックに属するデータの少なくとも一部についてフィ
ルタ処理をし、有効ブロックに属するデータについては
常にフィルタ処理をするように構成したものである。

【赤用〕

本発明によれば、情報発生量が多い結果、しきい値（ｒ
ｈｘ）　、　（Ｔｈ２）が大きくなっている場合には、
判定手段が大なる判定信号をループ内フィルタに出力し
、無効ブロックについてフィルタ処理を行い、しかも有
効ブロックについてもフィルタ処理を行ない、両ブロッ
ク間の境界をぼかして視覚的に認めにくくする。

〔実施例〕

以下第１図ないし第４図に示す実施例に基づき、従来と
同−又は相当部分には同一符号を付してその説明を省略
し、本発明の特徴を中心に説明する。　　− 本実施例装置は、伝送バッファ　（６）の制御下にある
しきい値発生部（１０）に発生するしきい値（Ｔｈｌ）
　、　（Ｔｈ２）が判定回路（１１）を介してループ内
フィルタ　（９）に判定イ＝号として出力されて、ルー
プ内フィルタ　（９）のフィルタ処理を判定回路（１１
）からの判定信号によって制御するように構成されてい
る。然して判定回路（１１）及びループ内フィルタ　（
９）は第２図に示したように構成されている。

判定回路（１１）は、同図に示したようにしきいち値（
Ｔｈｌ）　、　（Ｔｈ２）がそれぞれ入力する比較器（
ｌｌａ）。

（ｌｌｂ）を有し、それぞれの比較器（ｌｌａ）　、　
（Ｉｌｂ）において予め設定した値に対して入力しきい
値（Ｔｈｌ）　、　（Ｔｈ２）　とを留別に大小を比較
し、その比較結果を信号（５０１）　、　（５０２）と
して出力するよう構成されている。信号（５０１）　、
　（５０２）を受けた判定部（ｌｌＣ）は判定信号（５
０３）をループ内フィルタ　（９）の制御部（９ａ）に
出力するよう構成されている。判定信号（５０３）は、
本実施例においては以下のようにＯＮ、ＯＦＦ制御され
るように定義している。

■Ｔｈｌ＞所定値の又はｔｈ２＞所定値■のとき　ＯＮ
■　■以下のとき　　　　　　　　　　　　　ＯＦＦま
た、ループ内フィルタ　（９）は、画素データ及び該画
素データの有効／無効情報の入力によりに次元にベクト
ル化されたものをフィルタ処理に適した形式に配列する
操作変換部（９ｂ）と、操作変換部（９ｂ）からの有効
／無効情報を受ける周辺画素有効／無効判定部（９Ｃ）
と、操作変換部（９ｂ）から画素データを受けるフィル
タ演算部（９ｄ）を有している。周辺画素有効／無効判
定部（９Ｃ）は、上記有効／無効情報と別途人力される
フィルタ対象画素の有効／無効情報とから第６図に示し
た対象画素Ｘとその周辺画素Ａ−Ｄそれぞれについて有
効／無効を判定し、制御部（９ａ）に出力するようにな
っている。制御部（９ａ）は、周辺画素有効／無効判定
部（９ｂ）の判定結果を判定回路（ｒｌ）の判定結果を
受けてループ内フィルタ特性を第３図に示したように選
択する。

つまり、判定部（１１）の判定信号（５０３）がＯＮの
ときには、しきい値が定性的に大きくなっており、その
結果有効ブロックと無効ブロックの境界が見えやすく、
画質としては悪くなっていると判定し、Ｘが有効ブロッ
クに属する場合には通常通りのフィルタ処理を行ない、
Ｘが無効ブロックに属する場合にはＸが有効ブロックに
隣接しているかどうかを判別し、隣接している場合には
その隣接する有効ブロックの画素値を用い、かつブロッ
クの境界をぼかす特性のフィルタを選択する。その結果
、有効ブロックと無効ブロックの境界が従来と比較して
第４図に示したように改善されて認めにくくなる。

尚、本実施例においては、無効ブロックのデータの内、
有効ブロックに隣接する画素にのみ特殊な境界をつなぐ
特性のフィルタ処理を行なっているが、この処理に加え
て更に有効ブロックに隣接しない無効プロつくの画素に
対しても通常のフィルタ処理を行なうようにしても良い
。

（発明の効果） 以上本発明によれば、しきい値（Ｔｈｌ）　、　（Ｔｈ
２＞が所定の値を超えた場合には、無効ブロックに対し
てもループ内フィルタ処理を行ない、しかもそのフィル
タ特性を有効ブロックと無効ブロックの境界をぼかすよ
うに制御している視感的に良好な画像が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る画像符号化伝送装置の一実施例を
示すブロック図、第２図は本実施例装置の要部を示す構
成図、第３図は本実施例装置のループ内フィルタにおけ
るフィルタ特性の選択制御を説明するための図、第４図
は本実施例装置のフィルタ効果を示す図、第５図は従来
装置を示す第１図相当図、第６図は従来のフィルタ処理
を説明する図、第７図は従来のフィルタ処理の結果を示
す図である。 図において、 （１）は前処理部、　　　　（２）は動き補償部、（３
）はベクトル量子化・符号化部、 （４）はフレームメモリ、（５）は減算器、（６）は伝
送バッファ、 （７）はベクトル量子化・復号化部、 （８）は加算器、　　　（９）はルーフ内フィルタ、（
１０）はしきい値発生部、 （１１）は判定回路である。 尚、各図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像入力信号の画像上近接した位置にある画素を
   複数個ずつまとめてブロック化し、該ブロック毎にベク
   トル信号を作成して出力する前処理行程と、現ベクトル
   信号の１フレーム前の１画像分のベクトル信号が記憶さ
   れているフレームメモリから現入力ブロックと同一位置
   にあるブロックを含む複数個の参照ブロックを作成し、
   それぞれ参照ベクトル信号を算出し、上記ベクトル信号
   と上記参照ベクトル信号との歪み演算を行い、最小歪み
   であるブロックを選択し、該選択されたブロックの位置
   情報を出力する動き補償処理行程と、上記入力ブロック
   と上記選択ブロックとを差演算して差分ベクトル信号を
   算出する差分ベクトル信号算出行程と、上記差分ベクト
   ル信号の平均値及び分散を算出し、該平均値及び分散が
   しきい値の範囲内の場合には上記入力ブロックと前フレ
   ームブロックが同じであると無効ブロックとして判断さ
   れて無効信号及び入力ブロックの位置情報を符号化し符
   号化信号を伝送バッファに送出し、該差分ベクトル信号
   の平均値及び分散値がしきい値の範囲外である場合には
   （以下これを有効ブロックと呼ぶ）有効ブロックと判断
   されて差分ベクトル信号を正規化して正規化差分信号を
   求め、予め複数種の正規化パターンを記憶しているコー
   ドブックから該正規化差分信号に近い正規化パターンを
   選択し、有効信号、正規化パターンナンバー、平均値及
   び分散をそれぞれ量子化符号化して伝送バッファに送出
   する符号化処理工程と、上記しきい値を伝送バッファに
   一時記憶された符号化量により制御し、該符号化信号量
   の多い時にはしきい値を大きくし、符号化信号量の少な
   い時はしきい値を小さくするしきい値制御工程と、上記
   正規化パターンナンバーから選択された正規化パターン
   を復元し、その復号化した平均値及び分散の量子化符号
   化値を用いて正規化パターンを逆正規化して出力する復
   号化処理工程と、上記無効ブロックでは上記動き補償処
   理工程における選択ブロック信号を出力し、有効ブロッ
   クでは該選択ブロック信号と上記復号化処理工程におけ
   る出力信号を加算して出力するフレーム間加算工程と、
   該フレーム間加算工程における出力信号に周辺画素値信
   号を用いてフィルタ処理を行なうループ内フィルタ処理
   工程とを有して構成された画像符号化伝送装置において
   、上記しきい値制御工程におけるしきい値を予め設定し
   た値と比較してしきい値の設定値に対する大小を判定し
   て判定信号を出力する判定手段を有し、小なる判定信号
   では上記フィルタ処理工程において上記有効、無効のい
   ずれのブロックに属する入力データに対しても上記フィ
   ルタ処理をせず、大なる判定信号では該フィルタ処理工
   程において該無効ブロックに属するデータの少なくとも
   一部に対して該フィルタ処理をするとともに、有効ブロ
   ックに属するデータに対しては常にフィルタ処理をする
   ことを特徴とする画像符号化伝送装置。
2. （２）上記フィルタ処理を行なうフィルタは、大なる判
   定信号における上記無効ブロック及び有効ブロックそれ
   ぞれに対するフィルタ特性を異にフィルタ特性選択手段
   を有することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
   画像符号化伝送装置。