JPH01183982A - 画像信号帯域圧縮方式 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、画像信号の伝送あるいは記録に適用できる画
像信号帯域圧縮方式に関するものである。

（従来の技術） 従来、画像信号の帯域圧縮技術に関して、電子通信学会
通信方式研究会資料Ｃ８８４−７ｒ高品位テレビ信号の
時間軸変換帯域圧縮方式］に報告されているＴＡＴ方式
という技術が知られている。

ＴＡＴ方式は、まず粗いサブサンプリングによって画像
の基本構造を表す基本画素を取り出し、次に残りの画素
の中から画像の精細さを表すために必要な追加画素をと
るものである。

これは、画像を小さなブロックに分割し、ブロック内の
画像の細かさに応じて第６図（ａ）、　（ｂ）に示すよ
うにサンプリングパターンを変化させることに相当する
。即ち、１つのサンプリングパターンを１つのモードと
して複数のモードを設定し画像の細かさに応じて各ブロ
ック毎にモードを切り替えて割り当て、割り当てられた
モードに従って画素を間引き帯域圧縮を行う。このよう
にすることで、画像の精細な部分では画素を間引かずに
、画像の平坦な部分では画素を間引いて、全体として補
間誤差を小さくすることが可能である。ＴＡＴ方式にお
けるモードの決定では、モードの数が第６図（ａ）。

（ｂ）に示す２種類の場合、第７図に示すように、第６
図（ｂ）のモード２に対する補間誤差の絶対値のブロッ
ク内総和であるブロック毎の歪量Ｓのヒストグラムを用
いて、Ｓの成る値Ｔｈを境界にしてモードを決定してい
る。即ち、Ｔｈを越えたブロックはモード１が、Ｔｈ以
下のブロックはモード２が割り当てられる。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のＴＡＴ方式では原画像から画素を間引いた画像信
号を送信する。また、画素の間引きと補間の方法を示す
モードはその情報を受信側に伝送する必要があるために
、むやみにその種類を増やすことはできない。従って受
信側で復元される画像は、特に歪量Ｓが閾値Ｔｈ近傍で
ある画ｆ象領域においてはブロック毎に画質差の大きな
限られた種類のモードが複雑に入り組むことになり、こ
れが画質劣化となって現れる。

本発明の目的は、送信側において、従来のＴＡＴ方式と
同様にしてモードを決定した後、決定されたモードに基
づいて復元画像信号を計算しこの復元画像信号と原画ｆ
象の差である誤差信号にある演Ｘ（例えば低域通過型フ
ィルタ）を施して１１蒼正信号とし、この修正信号を入
力画像信号かまたは前記復元画像信号の内どちらか一方
と加算してこれを修正画像信号とし、前記モードに従っ
て修正画像信号の画素の間引きを行ないこの信号を受信
側に送信することにより、上述した問題点を緩和した画
像信号帯域圧縮方式を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の画像信号帯域圧縮方式は、送信側で画素を間引
き、受信側で間引かれた画素を補間して画ｆ象を復元す
る画像信号帯域圧縮方式の送信側において、画素の間引
き及び補間の方法を示すモードを決定し、前記モードの
決定結果に従って入力画像信号の画素の間引き及び補間
を行いこれを復元画像信号とし、前記入力画像信号と前
記復元画像信号との差を誤差信号とし、前記誤差信号に
対して定められた演算を行いこれを修正信号とし、前記
修正信号を前記入力画像信号かまたは前記復元画像信号
の内どちらか一方に加算してこれを修正画像信号とし、
前記モードの決定結果に従って前記修正画像信号の画素
を間引いて受信側に送信するものである。

なお、前記修正信号の導出において、前記モードの決定
結果より各画素の重み係数を決定し、前記誤差信号に対
して定められた演算を行って得られる信号に前記重み係
数を乗算し、これを修正信号としてもよい。

（作用） 本発明では、送信側で画素を間引き、受信側で間引かれ
た画素を補間して画像を復元する画像の帯域圧縮におけ
る送信画像信号の計算方法がポイントとなる。

第１図に本発明の画像信号帯域圧縮方式の送信部の基本
部分の概略を示すブロック図の一例を示す。−例として
テレビジョン信号を人力としてフィールドを４画素×４
画素の大きさのブロックに分割し、フィールド毎に各ブ
ロックに対してモードの決定を行う場合について考える
。モードの種類は一例として第６図（ａ）、　（ｂ）の
２種類とする。従来のＴＡＴ方式と全く同様にしてモー
ドを決定した後、まず、決定されたモードに従って入力
画像信号の画素を間引き補間を行って復元画像信号とし
、この復元画像信号と入力画像信号との差である誤差信
号を計算する。この時、モード１（間引き無し）の復元
画像信号は入力画像信号そのものであり誤差信号は０と
なり、モード２の誤差信号は或値を持つ。

次に、この誤差信号に定められた演算（−例として低域
通過型空間フィルタ）を施してこれを修正信号とし、こ
の修正信号に前記復元画像信号かまたは入力画像信号の
内どちらか一方を加算して修正画像信号とする。この修
正画像信号は、モード１ブロツクのみ集まっている領域
の中心部分では入力画像信号そのものとなり、モード２
ブロツクのみ集まっている領域の中心部分ではほぼモー
ド２に対応するぼけた画質となる。さらに、モード１と
モード２のブロックの境界領域では誤差信号の高域成分
がフィルタによりとられて境界領域に滑らかに広がるた
め、この領域の画質はモード１とモード２の中間的な画
質となる。この修正画像信号の画素を前記モードに従っ
て間引き受信側に送信すれば、受信側で画像を復元する
際にもモード１のブロックとモード２のブロックが入り
組んでいる領域の境界領域の画質はモード１による復元
画像信号とモード２による復元画像信号の中間的な画質
となり、視覚的に画質劣化として感じにくくなり、滑ら
かで自然な復元画像信号を得ることが可能となる。

また、上記修正信号の導出において前記モードの決定結
果より各画素の重み係数を決定し、前記誤差信号に対し
て定められた演算を行って得られる信号に前記重み係数
を乗算しこれを修正信号とすれば、例えば重み係数とし
てモード１とモード２のブロックの境界領域の画素に対
してのみ１中正信号を加算することになるように計算し
た場合には、モード１あるいはモード２のブロックのみ
集中した領域の内部に対して修正信号を加算することに
よる画質劣化を無くすことができる。

（実施例） 次に第１図〜第７図を用いて本発明の実施例について説
明する。

本実施例では一例として、テレビジョン信号を入力とし
てフィールドを４画素×４画素の大きさのブロックに分
割し、フィールド毎に各ブロックに対してモードの決定
を行い、画素の数を全体の１／２に間引く場合について
示している。また本実施例におけるモードは、−例とし
て第６図（ａ）、（ｂ）に示すモード１、モード２の２
種類とする。各モードの圧縮率はモード１が１、モード
２が１／４で、モード２はフィールド内補間を用いてい
る。

即ち本実施例は、第６図の（ａ）、　（ｂ）２種類のモ
ードを各ブロックに割り当て、それぞれに対応した間引
きを行い、帯域圧縮を行うものであり、以下では特にそ
のモード決定方法と１字正画像信号の計算方法について
説明する。

第１図は本発明の一実施例であるテレビジョン信号帯域
圧縮方式の送信部の基本部分の概略を示すブロック図で
ある。

入力端子から入力される画像信号５０に対し、モード決
定回路１において従来のＴＡＴ方式と同様にしてモード
を決定してモード信号５２を出力する。

モード決定回路１の中身の一例を第２図に示す。第２図
において、まず、入力端子から入力される画像信号５０
に対し、モード２間引き補間回路１０でモード２の間引
きおよび補間が行われ、その出力である補間信号７０は
差分回路１１に入力され、補間信号と原信号との差分が
計算される。その差分信号７１は歪量計算回路１２に入
力され、差分信号の絶対値のブロック内の総和であるブ
ロック毎の歪量Ｄ２が計算され、これを歪量信号７２と
して出力する。歪量信号７２はヒストグラム作成回路１
３に入力されて、第７図に示されるような歪量Ｄ２のヒ
ストグラムがイ令成される。閾値決定回路１４において
、ヒストグラム作成回路１３で作成されたヒストグラム
の内容をＤ２の大きな方から次々に読み出して加算して
いき、全ブロック数の１／３以上となったときのＤ２の
値を閾値Ｔｈとし、閾値信号７３として出力する。歪量
信号７２は閾値決定回路１４で閾値Ｔｈが決定されるま
で遅延回路１６で遅延される。モード割り当て回路１５
では、遅延された歪量信号７４と閾値信号７３を用いて
全ブロックに対するモードを決定する。即ち、各ブロッ
クについて、歪量Ｄ２がＴｈ以上の値を持つブロックで
はモード１を、Ｔｈより小さい値を持つブロックではモ
ード２を割り当ててモード信号５２を出力する。

第１図において、入力画像信号５０が入力されてからモ
ード決定回路１でモードが決定されるまでの間、入力画
像信号５０を遅延回路２で遅延させておき、遅延された
入力画像信号５１とモード信号５２は間引き補間回路３
に入力されてモード信号に従って入力画像信号が間引か
れ補間されて復元画像信号５３が計算される。

次に差分回路４において、遅延された入力画像信号５１
と復元画像信号５３との差である誤差信号５４が計算さ
れ、これが演算回路５に入力されて低域通過型空間フィ
ルタがかけられ修正信号５５として出力される。

修正信号５５と復元画像信号５３は加算回路６で加算さ
れて修正画像信号５６として出力される。

修正画像信号５６は間引き回路７においてモード信号５
２に従って画素が間引かれ、間引かれた修正画像信号５
７とモード決定回路１で決定されたモード信号５２はそ
れぞれ出力端子から受信側に送信され。

る。

以下に、本実施例を基にしたモード決定方法について説
明する。

第２図のモード決定の実施例では、フィールド毎にモー
ドを決定しているが、複数フィールド分をまとめて行っ
てもよい。

また、第２図のモード２間引き補間回路ｌＯにおいて間
引きをする前に、モード２に対応して、折り返し歪み防
止のために信号帯域の制限を行ってもよい。

また、第２図の閾値決定回路１４における閾値Ｔｈ決定
方法として、ヒストグラムの内容の読み出しは歪量Ｄ２
の小さな方から行ってもよい。ただしその場合には、加
算結果が全ブロック数の２／３を越えた時のＤ２の値を
Ｔｈとする。

また、用いるモードの種類は第６図（ａ）、（ｂ）と異
なるものでもよい。

また、第１図の実施例のように加算回路６における加算
を復元面像信号５３と修正信号５５との間で行うのでは
なく、第３図に示されるように加算回路６における加算
は遅延された入力画像信号５１と修正信号５５との間で
行いこれを修正面１象信号５６としてもよい。

また、修正信号５５の導出において、モードの決定結果
を用いて各画素に対する重み係数を計算し、誤差信号５
４に対して定められた演算を行って得られる信号にその
重み係数を乗算してこれを修正信号としてもよい。即ち
、第４図に示すように、重み係数計算回路９においてモ
ード信号５２を用いて各画素に対する重み係数を決定し
重み係数信号５９として出力する。この重み係数信号５
９と演算回路５の出力信号５８を乗算回路８において乗
算し、この乗算の結果を修正信号５５とすればよい。な
お、重み係数計算回路９における重み係数の計算方法の
例としては、例えば第５図に示すようにモード１のブロ
ックのみが集まっている領域とモード２のブロックのみ
が集まっている領域に対しては重み係数ｗ２＝０を、ま
たモード１のブロックのみの領域とモード２のブロック
のみの領域の境界領域（例えば第５図の斜線領域）では
重み係数ｗ１＝１を与えるようにすればよい。さらに、
この場合にも第３図の場合と同様に加算回路６における
加算は遅延された入力画像信号５１と修正信号５５との
間で行いこれを修正画像信号５６としてもよい。

本実施例によればテレビジョン信号の信号帯域を１／２
に圧縮でき、伝送時に必要とする伝送路の帯域は１／２
になり、さらに画像品質が良い画像信号帯域圧縮方式が
可能となる。なお、画像信号の圧縮率は各モードの圧縮
率あるいはＴｈの値を制御することにより可変となる。

（発明の効果） 以上述べてきたように、本発明によれば、入力画像信号
かまたは従来のＴＡＴ方式と同様にして得られる復元画
像信号の内どちらか一方と、誤差信号に対しである演算
を施した出力を加算して１１）正画像信号としこの修正
画像信号の画素を間引いて受信側に送信することにより
、受信側で画像を復元する際に複数種類のモードのブロ
ックが複雑に入り組んでいる領域において、各モードの
境界領域の画質が各モードによる復元面像信号の中間的
な画質となり、視覚的に画質劣化として感じにくくなり
、滑らかで自然な復元画像信号を得ることが可能となる
。

また、上記修正信号の導出において、モードの決定結果
より各画素の重み係数を決定し、前記誤差信号に対して
定められた演算を行って得られる信号に前記重み係数を
乗算しこれを修正信号とすれば、１種類のモードのブロ
ックのみの領域に対して修正信号を加算することによる
画質劣化を無くすことができる。

従って、従来のＴＡＴ方式より視覚的に高画質な画像の
帯域圧縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における送信部の基本部分の
概略を示すブロック図、第２図は本発明の一実施例にお
ける送信部のモード決定回路の一例を示すブロック図、
第３図は本発明の一実施例における送信部の基本部分の
概略を示すブロック図、第４図は本発明の一実施例にお
ける送信部の基本部分の概略を示すブロック図、第５図
は本発明の一実施例における重み付は方法の一例を示す
図、第６図（ａ）。 （ｂ）はＴＡＴ方式のサンプリングバタ′−ンを示す説
明図、第７図はＴＡＴ方式におけるモード決定方法を示
す説明図である。 図において、１・・・モード決定回路、２・・・遅延回
路、３・・・間引き補間回路、４・・・差分回路、５・
・・演算回路、６・・−ｆ＞ａ算回路、７・・・間引き
回路。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、送信側で画素を間引き、受信側で間引かれた画素を
   補間して画像を復元する画像信号帯域圧縮方式の送信側
   において、画素の間引き及び補間の方法を示すモードを
   決定し、前記モードの決定結果に従って入力画像信号の
   画素の間引き及び補間を行いこれを復元画像信号とし、
   前記入力画像信号と前記復元画像信号との差を誤差信号
   とし、前記誤差信号に対して定められた演算を行いこれ
   を修正信号とし、前記修正信号を前記入力画像信号かま
   たは前記復元画像信号の内どちらか一方に加算してこれ
   を修正画像信号とし、前記モードの決定結果に従って前
   記修正画像信号の画素を間引いて受信側に送信すること
   を特徴とする画像信号帯域圧縮方式。 ２、前記修正信号の導出において、前記モードの決定結
   果より各画素の重み係数を決定し、前記誤差信号に対し
   て定められた演算を行って得られる信号に前記重み係数
   を乗算し、これを修正信号とすることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の画像信号帯域圧縮方式。