JPH01503588A

JPH01503588A - 視覚的重み付き変換係数を使用したディジタル画像圧縮及び伝送システム

Info

Publication number: JPH01503588A
Application number: JP63504652A
Authority: JP
Inventors: デイリー，スコット・ジェームズ; ラバニ，マジド; チェン，チェンーティー
Original assignee: イーストマン・コダック・カンパニー
Priority date: 1987-06-02
Filing date: 1988-05-20
Publication date: 1989-11-30
Also published as: EP0316419B1; EP0316419A1; DE3852615T2; US4780761A; WO1988010050A1; DE3852615D1

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】視覚的重み付き変換係数を使用したディジタル画像圧縮及び伝送システムこの発明は限定された帯域幅の通信路によるディジタル画像の圧縮及び伝送に、更に詳しくは、空間周波数変換符号化及び変換係数の視覚的重み付けを使用したディジタル画像圧縮に関限られた帯域幅の通信路による伝送に先立って帯域幅圧縮のためにディジタル画像の変換符号化を用いることは周知である。

変換符号化を用いた典型的な従来技術のディジタル画像圧縮及び変換システムにおいては、ディジタル画像がブロック（例えば１６Ｘ１６画素）へと定式化され、そして離散的余弦変換ＤＣＴのような空間周波数変換が各ブロックに適用されて１６Ｘ１Ｂブロツクの変換係数が生成される。理論的及びシミニレ−ジョン研究の示すところでは、ＤＣＴは一次のマルコフ（Ｍａｒｋｏｖ）画像モデルの冗長性を低減するためにほぼ最適である。それはカルーメンーレーベ変換（Ｋａｒｈｕ＋ｍｅｎ　−Ｌｏｅｖｅ　Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）に非常に近いことが示されているが、この変換は冗長性を低減するのには最適であるが、ＤＣＴのように直接の計算に従わない。各ブロックの変換係数は、各係数の平均エネルギーが一般にそのベクトルに沿って減小するように一部元ベクトルへ順序づけされる。零でない変換係数は量子化され且つハフマン符号化法のような最小冗長性符号化法を用いて符号化され、零の大きさを持った係数の連続を符号化するためにはラン長符号化法が用いられる。符号化された変換係数は限定帯域幅通信路により伝送される。ビデオ画像圧縮システムにおけるそのような圧縮法の例については１９８１年１１月２４日ワイダグレン（Ｗｉｄｅｒｇｒｅｎ）外に発行された米国特許第４３０２７７５号を見よ。

受信機においては、画像信号はディジタル画像を符号化するために使用されたものの逆である操作を用いて復号化される。

この技法は有利に高画像圧縮比を生成することができ、これにより限定帯域幅通信路によるディジタル画像の低ビツトレート伝送を可能にする。更に提案されていることであるが、画像圧縮技法における人間の視覚系統のモデルの組込みはこれの性能を更に改善するはずである（ノーマン・ビー・ニル著「画像圧縮及び品質評価のための視覚的モデル重み付き余弦変換」。

アイ・イー・イー・イー通信部会会報、Ｃ０Ｍ−３３巻第６号。

１９８５年６月、所載（“Ｖｉｓｕａｌ　Ｍｏｄｅｌ　ＷｅｉｇＭｅｄ　ＣＣｏ５１ｎｅＴｒａｎｓｆｏｒ　ｆｏｒ　Ｉｍａｇｅ　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　ａｎｄ　Ｒｕａｌｉｔｙ　Ａｓｓｅｓｓｍｅｎｔ”’ｂｙ　Ｎｏｒｍａｎ　Ｂ、　Ｎｉ１ｌ　ＩＥＥＥ　Ｔｒａｎｓａｃｔｉｏｎｓ　ｏｎ　Ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎｓ。

Ｖｏｗ、　ＣＯＨ−３３，Ｎｏ、６．　Ｊｕｎｅ　１９８５）を見よ）。

人間の視覚系統のモデルを組み込んだ改良影画像圧縮技法を提供することがこの発明の目的である。

発明の開示この発明の目的は、人間の視覚系統のモデルにおいて、人間の視覚系統が水平又は垂直方向の空間周波数に対してよりも斜め方向の空間周波数に対して敏感でないということを補償することによって、既述の形式の画像圧縮システムにおいて達成される。従って、限定帯域幅通信路によりディジタル画像信号を伝送するためのシステムにおいて、送信機又は受信機は、空間周波数に対する人間の視覚系統の感度の二次元モデルに従ってディジタル画像の空間周波数変換係数を量子化するための装置を備えている。このモデルは、人間の視覚系統が水平又は垂直方向の空間周波数に対してよりも斜め方向の空間周波数に対してより敏感でないという特徴を含んでいる。

この発明の採択実施例においては、量子化するための装置は、人間の視覚系統のモデルに従って変換係数を正規化するための装置、及び正規化された係数を量子化するための一様な量子化器を備えている。

空間周波数変換がディジタル画像について画像のブロック又は下位部分において行われるシステムにおいて、人間の視覚系統の二次元モデルは人間の視覚系統の標準モデルにおける低い周波数での減小した応答の代わりに低い周波数に一定の最大応答を持つように変更される。

図面の簡単な説明図１はこの発明に従ってディジタル画像を圧縮して伝送するだめのシステムを示した流れ図であり、図２はこの発明による人間の視覚系統正規化配列の生成を示した流れ図であり、図３は離散的余弦変換係数によって表された空間周波数を評価するための簡単化された技法を示した流れ図であり、図４はこの発明による２−Ｄ人間視覚系統のモデルの生成を示した流れ図であり、図５は一次元人間視覚系統モデルを示した図表であり、図６は図５の一次元モデルから発生された典型的な従来技術の２−Ｄ人間視覚系統モデルのプロットであり、図７はこの発明に従って発生された２−Ｄ人間視覚系統のモデルのプロットであり、図８は低周波数抑制を除去した図７の２−Ｄ人間視覚系統モデルを示したプロットであり、図９は図８に示された人間視覚系統のモデルと図６に示された従来技術のモデルとの間の差のプロットであって、この発明により達成可能なより大きい画像圧縮の可能性を図解しており、又図１０はトランシーバを備えた通信システムの形式でこの発明を実施する採択方法を示した概略図である。

発明を実施する方法この発明に従ってディジタル画像を圧縮して送信するためのシステムの流れ図が図１に示されている。送信機１０はイメージセンサ、フィルム走査器又はディジタル画像記録装置のような源（図示されていない）からディジタル画像を獲得する。このディジタル画像は例えば５１２Ｘ５１２の８ビット画素からなっている。送信機１０はディジタル画像を圧縮して符号化し、そして符号化されたディジタル画像信号を標準３ＪｋＨｚ帯域幅電話線のような限定帯域幅通信路１２に供給する。符号化ディジタル画像信号は、圧縮ディジタル画像信号を復号化してディジタル信号を後先する受信機１４によって通信路１２から受信される。

送信機　１０送信機１０はディジタル画像Ｉを受け取ってこの画像をブロックＩ　（ｘ、ｙ）へと定式化する（１６）。現在採択されたブロックの大きさは１８Ｘ１６画素である。離散的余弦変換が各ブロックについて行われて（１８）　、対応する変換係数のブロックＴ　（ｔ。

ｊ）が発生される。各ブロックに対する変換係数は、例えば係数のブロックの対角線に沿ってのジグザグ走査を使用することによって、空間周波数の増大する順序において一部元配列Ｔ　（ｋ）へと順序づけされる（２０）。

次に、係数は空間周波数に対する人間視覚系統の感度に従って正規化される（２４）。正規化配列Ｎ　（ｋ）が下に説明されるように生成されて、送信機１０において記憶される。変換係数Ｔ　（ｋ）は次のように各変換係数をその対応する正規化値で除算することによって正規化される。

ｒＮ（ｋ）　＝Ｔ（ｋ）　／Ｎ（ｋ）　（１）されて（２ｇ）　、符号値ＣＶ　（ｋ）を生成する。現在採択された符号化法は零の大きさの係数の連続に対してラン長符号化を伴ったハフマン符号である。離散的余弦変換（ＤＣＴ）、並びにハフマン及びラン長符号法は技術上周知であるので（上述の米国特許第４３０２７７５号を見よ）、この過程の詳細はここではこれ以上論述されない。符号化された係数は通信路１２により受信機１４に送信される。

受信機　１４受信機１４は送信機１０によって行われた操作の逆を行ってディジタル画像を回復させる。符号値ＣＶ　（ｋ）は復号化されて（３０）　、正規化係数Ｔ　Ｎ　（ｋ）を生じる。正規化係数Ｔ　Ｎ　（ｋ）は、送信機において使用された、正規化配列Ｎ　（ｋ）の逆である正規化除去配列Ｎ　’　（ｋ）を使用して正規化除去されて（３２）　、正規化除去された係数Ｔ　（ｋ）を生じる。別の方法として、変換係数は正規化係数で乗算することによって正規化除去される。

復元された係数値Ｔ　（ｋ）の−次元の連なり（ストリング）は二次元のブロックＴ（ｉ、ｊ）へと再定式化され（３６）　、そして係数のこのブロックは画像値Ｉ　（ｘ、ｙ）へと逆変換される（３８）。最後に、画像値のブロックがディジタル画像工へと再定式化される（４０）。

正規化配列発生器　４２人間の視覚系統に依存する正規化配列Ｎ　（ｋ）及びその逆配列Ｎ−１（ｋ）は別個の計算機４２において発生される。この機能は送信機及び受信機におけるプログラム式マイクロプロセッサによっても行われ得る。しかしながら、望ましくは、それは別個のプログラム式ディジタル計算機において行われ、そして結果として生じる正規比表は製造の時点で送信機及び受信器に永久にロードされる。今度はこの発明による正規化配列の生成が図２を参照して説明される。図２は正規化配列の生成に関係した諸段階を示した全体的流れ図である。最初に、視覚対辺の１度当りのサイクル数でのＤＣＴ基底関数の対応する二次元空間周波数が推定される（４４）。対応する空間周波数の推定は、それぞれＸ及びｙ方向におけるＤＣＴブロックの大きさＢｘ、Ｂｙ。

Ｘ及びｙ方向における予定出力表示媒体の画素間隔Ｐｘ、Ｐｙ。

並びに出力画像の予定観察距離Ｖを規定する入力を必要とする。

人間視覚系統の二次元モデルが下に説明されるように生成される（４６）。この発明の一つの特徴に従って、人間視覚系統のモデルは人間視覚系統における斜め空間周波数情報に対する感度の減小を考慮に入れている。人間視覚系統の二次元モデル及びＤＣＴ基底関数によって表された空間周波数の推定値が組み合わされて、ＤＣＴ基底関数に対する人間視覚系統の二次元感度を表す配列が生成される（４８）。この感度配列はビットレート関数ｎ（総合正規化定数）により調整されて、正規化配列Ｎ　（ｋ）が生成される（５０）。最後に、正規化配列Ｎ　（ｋ）は送信機／受信機における探索表（ルックアップテーブル）ヘロードされる。ＤＣＴ基底関数により表される二次元空間周波数の推定が今度は図３を参照して説明される。まず、ブロック当りのサイクル数が次のように２−Ｄ余弦変換基底関数の指数から推定される（５４）。

ＣＢ（ｊ）　−（ｊ−１）　／２ここで、ＣＢ（ｉ）、ＣＢ（ｊ）はそれぞれ水平方向及び垂直方向におけるブロック当りのサイクル数であり、ｉ及びｊはそれぞれ水平及び垂直方向における基底関数の指数である。

次に、ＤＣＴに対するブロックの大きさくＢｘ、Ｂｙ）を用いて、ブロック当りのサイクル数は次式に従って画素当りのサイクル数に変換される（５６）。

ＣＰｘ（ｉ）＝　ＣＢ　（ｉ）　／　Ｂｘ　（３）ＣＰｙ（ｊ）−ＣＢ（ｊ）／Ｂｙここで、ＣＰｘ（ｉ）及びＣＰｙ（ｊ）はそれぞれ水平方向及び垂直方向における画素当りのサイクル数である。出力媒体のｍｍにおける画素間隔を用いて、画素当りのサイクル数は次式に従って出力画像における龍当りのサイクル数に変換される（５８）。

ＣＭｘ（ｉ）　＝　ＣＰ　ｘ（ｉ）／　Ｐ　ｘ　（４）ＣＭｙ（ｊ）　＝　ＣＰ　ｙ（ｉ）／　Ｐ　ｙここで、ＣＭｘ（ｉ）及びＣＭｙ（ｊ）はそれぞれ水平方向及び垂直方向における關当りのサイクル数を表している。

最後に、画素間隔と同じ単位（例えば關）での予定観察距離Ｖを用いて、關当りのサイクル数は次式に従って視覚対辺の１度当りのサイクル数と変換される（６０）。

ここで、ＣＤｘ（ｉ）及びＣＤｙ（ｊ）はそれぞれ水平方向及び垂直方向における１度当りのサイクル数である。

今度はこの発明による二次元人間視察系統モデルの生成が図４〜８を参照して説明される。まず図４に言及すると、水平及゛　び垂直空間周波数情報に対する人間視覚系統の応答に対する一部元モデルが使用される（６２）。モデルは次のように表現される。

Ｈ（ｒ）　−ＨＡ−（ＨＢ十ＨＣ−ｒ）・ｅｘｐ（−（ＨＣ−ｒ）■ＩＤ）　（６）二こで、Ｈ（ｒ）は人間の視覚系統が最も敏感である空間周波数において１．０に正規化された視感感度であり、ｒは視覚対辺の１度当りのサイクル数における半径方向空間周波数であり、ＨＡ＝２．２　、ＨＢ　−０，１９２、ＨＣ＝０．１１４及びＨＤ−１，１である。この関数の図表は図５に示されている。図６は図５に示された関数から発生された１象限に対する人間視覚系統の回転対称モデルの二次元表示を示している。

精神物理学的研究から知られていることであるが、人間視覚系統の応答の帯域幅は水平又は垂直方向の情報に対してよりも斜め方向の空間周波数情報に対して相当に小さい（約３０％）。

この発明の発明者は、人間視覚系統のモデルにおいて斜め方向応答の減小を考慮することによって、可視的なアーティファクトを全く導入することなく実質的な更なる画像圧縮を達成し得ることを発見した。斜め方向応答の減小を伴った人間視覚系統の二次元モデルは次のように生成される。空間周波数に対するデカルト座標は次のように極座標に変換される。

ＣＲ（ｉ、ｊ）　−４５音Ｔ階玉刀）”　（７）’ＣＤｘ（ｉ）　＜　ＣＤｙ（ｊ）ノ場合θ（ｉ、ｊ）　−ｔａｎ　（ＣＤ（ｉ）　／ＣＤ（ｊ）　）　（８）ＣＤｙ（ｊ）＜ＣＤｘ（ｉ）の場合ここで、ＣＲ（ｉ、ｊ＞は係数位置（ｉ、ｊ）の半径方向空間周波数であり、又 θ（ｉ、ｊ）は最も近いデカルト座標軸からの係数方向の角度変位である。精神物理学的研究の示すところでは、人間の視覚系統は水平及び垂直細部に対してよりも斜め空間周波数細部に対して約０．７倍の帯域幅感度を持っているので、次のように方程式（７）からモデルを生成するために（図４の６４）二次元半径方向周波数の関数を使用している一次元人間視覚系統モデルへの挿入に先立って非直交半径方向空間周波数をより高い値へ移行させるために、４５’において０．７に近い値を持っている余弦関数が使用された。

Ｈ（ｉ、　ｊ）＝ＨＡ−（ＨＢ＋ＨＣ・（ＣＲ（ｉ、ｊ）／ｃｏｓθ（ｉ、ｊ）））・ｅｘｐ　− （ＨＣ−（ＣＲ（ｉ、ｊ）　／ｃｏｓθ（ｉ、ｊ）））　ＨＤ（９）このモデルの二次元プロットが図７に示されている。更に、図７に示されたモデルに反映されているような、低周波数における視覚感度の減衰はブロック変換された画像に対して不適当であることがこの発明によって発見された。この抑制効果はモデルから除去されて（図４の６６）、モデル応答は約６．５サイクル／度の最大応答から零すイクル／度まで一定にされる。人間視覚系統の最終結果のモデルは一つの象限に対して図８の二次元プロットで示されている。図６に示された人間の視感度の回転対称モデルと図８に示された斜め細部に対する応答の減小を組み入れたモデルとの間の差は図９に示されており、この図で正の区域は半径方向対称モデルが空間周波数に対してより高い感度を表す度合いを示しており、負の区域はその逆である。空間周波数細部におけるより高い感度はＤＣＴ圧縮法においてより少ない量子化段階を必要とするので、これらの周波数を送信するために必要とされるビットレートはより大きくなる。従って、図９のプロットにおける正の区域は同じ視覚的品質を維持しながらビットレートを減小させるための可能性を示している。

斜め細部に対する感度の減小を組み入れた人間視覚系統モデルを用いた典型的なビットレート減小は回転対称モデルで達成されることよりも８ないし１０％程度高くなり、再現された画像の様子に目に見える変化のないことがわかった。

今度は図２に戻って、正規化配列Ｎ　（ｋ）は次のように人間視覚系統モデルから生成される（５０）。

Ｎ（ｉ、ｊ）　＝　（ｎ／Ｈ（ｉ、ｊ））　−（ｎ　−Ｎ　、）　（１０）＋０１１ここで、Ｎ（ｉ、ｊ）は変換係数の一次元配列への変換に対応する値Ｎ　（ｋ）の−次元配列に変換される前の二次元正規化配列である。ｒｎＪは総合平均正規化を制御する倍率係数であって圧縮画像の平均ビットレートを調整するために使用され得るものであり、又Ｎ、　はＨ（ｉ、ｊ）　＝１．０のときに生じる最小正規化値である。上に生成されたような人間視覚系統モデルは１．０の最大値を持っているので、最小正規化値はｎの値をとる。表示のビット深さ及び所望の総合正規化度ｎに依存して、ｎとは異なった最小正規化値Ｎ、を設定することが必要であろう。

１ｎ動作例今度は図１０に言及すると、静止画ビデオ通信システムにおけるこの発明の採択実施例が説明される。このシステムには電話伝送線７０に結合された二つ以上のトランシーバ６８がある。トランジスタ６８のそれぞれはビデオカメラ７２のようなビデオ信号源と、ビデオモニタ７４のようなビデオ表示装置とに接続されている。各トランシーバ６８は、ビデオ源からビデオ信号を受け、この信号をディジタル化し、そしてディジタル画像信号をディジタルフレーム記憶装置７８に供給する標準ビデオインタフェース７６を収容している。ビデオインタフェース７６は又ディジタルフレーム記憶装置７８からディジタル画像信号を受けて、ビデオモニタ７４における表示のための標準ビデオ信号を発生する。

各トランシーバは、それぞれ制御プログラムの記憶及びデータの一時的記憶のための通常のＲＯＭ８２及びＲＡＭ８４を備えたインテル（Ｉｎｔｅｌ）８０１８６マイクロプロセツサ８０によって制御される。マイクロプロセッサ８０はラン長及びハフマン符号化及び復号化、並びに人間視覚系統依存性正規化及び正規化除去をＤＣＴ係数について行う。符号化ＤＣＴ係数はＲ９ＢＦＴ／ＳＣモデルを介して電話線７０により送受信される。順方向の離散的余弦変換ＤＣＴ　（送信モードにおける）及び逆変換（受信モードにおける）は、ＤＣＴ変換プログラムを記憶するだめの通常のＲＡＭ９０を備えたＴ　Ｍ　Ｓ　３２０２０デイジタル・シグナル・プロセッサ（Ｄｉｇｉｔａｌ　Ｓｉｇｎａｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｏｒ）によって行われる。

送信モードにおいては、マイクロプロセッサ８０はディジタルフレーム記憶装置７８における画像バッファ９２から一度に一つの１６Ｘ１６ブロツクのディジタル画像データを検索する。この１６Ｘ１６ブロツクのディジタル画像データは、マイクロプロセッサ８０及びディジタル信号処理装置８８の両方によってアクセス可能な二重ポートＳＲＡＭ９４に一時的に記憶される。ディジタル信号処理装置８８は離散的余弦変換を行って、１６Ｘ１Ｂブロツクの変換係数を二重ポートＳＲＡＭ９４に戻す。このブロックの変換係数は次にマイクロプロセッサ８０によって正規化されて圧縮される（ハフマン及びラン長符号化される）。圧縮された信号はディジタルフレーム記憶装置７８における圧縮画像バッファ９６に記憶され、そしてモデム８６を介して電話線７０により送られる。この循環過程は画像全体が圧縮され且つ送信されてしまうまで各ブロックについて繰り返される。

受信モードにおいては、圧縮されたディジタル画像がモデム８６を介して受信されて圧縮画像バッファ９６に記憶される。一度に１ブロツクの圧縮ＤＣＴ係数が圧縮画像バッファ９６から検索され、そしてマイクロプロセッサ８０によって正規化除去され且つ伸張される。伸張されたブロックのＤＣＴ係数の二重ポートＳＲＡＭ９４に供給される。ディジタル信号処理装置８８は係数を逆変換して１６ＸｌＢブロツクのディジタル画像値を生成し、この画像値はＳＲＡＭ９４に一時的に記憶される。マイクロプロセッサ８０はこのブロックのディジタル画像値を二重ポートＳＲＡＭ９４から画像バッファ８６へ転送する。この循環過程は画像全体が受信され、圧縮解除されて画像バッファ９２に記憶されてしまうまで繰り返される。画像は次にビデオインタフェース７６を介してビデオモニタ７４に表示される。

１６Ｘ１６のブｏツク大きさくすなわち、ＢＸ　＝３．６．　Ｂｙ−１８）、ＰＸ　＝０．５３５＋ｎｍＸＰｙ　−０，５３５ｍ＋ｏの画素間隔、Ｖ−１，２５ｍの観察距離及びｎ−１に対する人間視覚系統依存性正規化（正規化除去）配列がＶＡＸ７８５メインフレーム計算機において上述のように生成された。−次元配列Ｎ　（ｋ）に変換される前の、結果として生じた正規化配列Ｎ（ｉ、ｊ）は付録へに示されている。

復号化された係数の正規化除去は正規化値の逆数による乗算によって又は正規化値自体による除算によって行われる。

正規化／正規化除去配列Ｎ　（ｋ）はトランシーバ−においてマイクロプロセッサ８０と関連したＲＡＭ８４に記憶される。この発明による人間視覚系統正規化を使用して、８ないし１０％のビットいで認められた。

この発明は単色ディジタル画像に関して説明されたけれども、説明された技法は、例えば画像を輝度成分及びクロミナンス成分に分解して輝度成分に人間視覚系統正規化を適用することによって、カラーディジタル画像にも適用され得ることが容易に明らかであろう。一般に、カラーディジタル画像のクロミナンス成分は輝度成分よりも低い解像度のものであるので、この発明の比較的複雑な圧縮技法を適用することによりて得られる利益は加えられた複雑性を正当化するものではないが、しかし、この発明の発明者は、画像を輝度成分及び二つのより低い解像度成分に分解して、輝度成分に人間視覚系統正規化を伴ったブロック変換符号化を適用し且つクロミナンス成分に一定の正規化を伴ったブロック変換符号化を適用することによってカラーディジタル画像の圧縮において優れた結果を達成した。

産業上の適用性及び利点この発明は限定帯域幅通信路によりディジタル画像を伝送するためのシステムにおいて有効である。この発明は、目立つほどの画像劣化を伴わないで画像圧縮の増大を与え、これにより、より速い伝送時間、゛又は減小帯域幅通信路の使用を促進するのに有利である。

付　録　Ａ＋１ｊ−１２３４５６７８１１，００１，００１゜００１．００１．００１．００１．００１．０７２１．００１．００１．００１．００１．００１．００１．００１゜０７３１．００１．００１．００１．００１．００１．００１．００１．０７４１．００１．００１．００１．００１．００１．００１．０７１．０７５１．００１．００１．００１．００１．０７１．０７１．１５１．１５６１．００１．００１．００１．００１．０７１．２２１．３０１ＪＯ７１，００１，００１，００１，０７１，１５１，３０１，４５１，５２８１，０７１，０７１，０７１，０７１，１５１，３０１，５２１，８２９１，０７１，０７１，１５１，１５１，２２１！７１．５２１．８２１０１．１５１．１５１．２２１．２２１．３０１．４５１．６７１．８９１１１．２２１．２２１．３０１．３７１，４５１．５２１．７５１．９７１２１．３７１．８７１．３７１．４５１゜５２１．Ｂ７１．８９２．１２１３１．４５１．５２１．５２１．８０　！、６７１．８２２．０４２．２７１４１．６７１．６７１．６７１．７５１．８９１．９７２．１９２．４９１５１．８２１．８２１．８９１．９７２．０４２．１９２．４２２．７１１６２：ｏ４２．０４２．１２２．１９２．２７２．４２２．６４３．０１ＩＩｊ＝９　１０　１１　１２　１３　１４　１５　１６１　１０７　１．１５　１．２２　１．３７　１．４５　１６７　１．８２　２．０４２　Ｌ、０７　１．１５　１．２２　１．３７　１．５２　１．６７　１．８２　２．０４３　１．１５　１．２２　１．３０　１．３７　１．５２　１゜６７　１．８９　２．１２４　１．１５　１．２２　１Ｊ７　１゜４５　１．６０　１．７５　１．９７　２．１９５　１．２２　１．３０　１．４５　１．５２　１．６７　１．８９　２．０４　２．２７６　１Ｊ７　１．４５　１．５２　１．６７　１．８２　１．９７　２．１９　２．４２７　１．５２　１．６７　１．７５　１．８９　２．０４　２．１９　２．４２　２．Ｂ４８　１．８２　１゜８９　１．９７　２．１２　２．２７　２．４９　２．７１　３．０１９　２．２７　２．２７　２゜３４　２．４９　２．６４　２．８Ｂ　３．０９　３．３８１０　２．２７　２．８Ｂ　２．９４　３．０１　３．１６　３．３８　３．６１　３．９１１１　２．３４　２．９４　３．６８　３．７Ｂ　３．９１　４．０５　４．３５　４．６５１２　２．４９　３．０１　３．７６　４．８７　４．８７　５゜１０　５．３２　５．６２１３　２．８４　３．１６　Ｂ。９１　４．８７　６．４４　６．５１　６．６６　６．９６１４　２．８６　３．３８　４．０５　５．１０　６．５１　８゜５３８゜６０　８．９０１５３゜０９　３．６１　４゜３５　５．３２　６．６６　Ｌ６０１１．５１１１．５８１６３゜３８　３．９１　４．８５　５．６２　６゜９６　８．９０１１．５８１５．５３ＤＣＴフ゛口ヶフの太ささＦＩＧ、２夜電恋夷ＦＩＧ、６ＦＩＧ、７ＦＩＧ、８ＦＩＧ、９国際調査報告１ｍ、１１．１．、ｌ　Ａ＃ｅｌｉｃＩ１１＋い、、　ｐ（τ／ＵＳ　８Ｂ１０１６１０−２−国際調査報告

Claims

【特許請求の範囲】

１．ａ）ディジタル画像について二次元空間周波数変換を行って変換係数を生成するための装置、ｂ）人間の視覚系統が水平又は垂直方向の空間周波数に対してよりも斜め方向の空間周波数に対してより感度が小さいという特徴を含んでいる、空間周波数に対する人間視覚系統の感度の二次元モデルに従って前記の変換係数を量子化するための装置、を備えている限定帯域幅通信路によりディジタル画像を圧縮して送信するための送信機。
２．空間周波数変換を行うための前記の装置が離散的余弦変換を行う、請求項１に記載の送信機。
３．変換係数を量子化するための前記の装置が、人間視覚系統の前記のモデルに従って変換係数を正規化するための装置、及び正規化された係数を量子化するための一様な量子化器、を備えている、請求項１に記載の送信機。
４．変換係数を正規化するための前記の装置が、正規化する係数の探索表、及びそれぞれの正規化する係数で前記の変換係数を乗算するための装置、を備えている、請求項３に記載の送信機。
５．空間周波数変換を行うための前記の装置が、ディジタル画像の下位部分について前記の空間周波数変換を行い、且つ人間視覚系統の前記のモデルが、人間視覚系統の応答が最大である周波数と零サイクル／度との間の空間周波数に対して一定の最大応答を有するように更に変更されている、請求項１に記載の送信機。
６．ａ）符号化ディジタル画像信号を受信するための装置であって、前記の符号化ディジタル画像信号がディジタル画像の空間周波数変換の変換係数を表す符号語を含んでおり、前記の変換係数が人間視覚系統の感度の二次元モデルに従って正規化され、前記のモデルが、人間の視覚系統が水平又は垂直方向の空間周波数に対してよりも斜め方向の空間周波数に対してより感度が小さいという特徴を含んでいる、前記の符号化ディジタル画像信号を受信するための装置、並びにｂ）符号化ディジタル画像信号を復号化するための装置であって、変換係数の値を正規化除去するための装置、及び正規化除去された変換係数を逆変換してディジタル画像信号を回復させるための装置、を備えた前記の復号化するための装置、を備えている、限定帯域幅通信路により伝送された符号化圧縮ディジタル画像を受信して復号化するための受信機。
７．ａ）ディジタル画像について二次元空間周波数変換を行って変換係数を生成するための装置、ｂ）人間の視覚系統が水平又は垂直方向の空間周波数に対してよりも斜め方向の空間周波数に対してより感度が小さいという特徴を含んでいる、空間周波数に対する人間視覚系統の感度の二次元モデルに従って前記の変換係数を正規化するための装置、ｃ）前記の正規化された変換係数について前記の正規化の逆を行って正規化除去された変換係数を生成するための装置、及びｄ）前記の正規化除去された変換係数について前記の二次元空間周波数変換の逆を行ってディジタル画像信号を生成するための装置、を備えている限定帯域幅通信路によりディジタル画像を圧縮して送受信するためのトランシーバ。
８．空間周波数変換を行うための前記の装置が離散的余弦変換を行う、請求項７に記載のトランシーバ。
９．変換係数を量子化するための前記の装置が、人間視覚系統の前記のモデルに従って変換係数を正規化するための装置、及び正規化された係数を量子化するための一様な量子化器、を備えている、請求項８に記載のトランシーバ。
１０．変換係数を正規化するための前記の装置が、正規化する係数の探索表、及びそれぞれの正規化する係数で前記の変換係数を乗算するための装置を備えている、請求項９に記載のトランシーバ。
１１．空間変換を行うための前記の装置がディジタル画像の下位部分について前記の空間周波数変換を行い、且つ人間視覚系統の前記のモデルが、人間視覚系統の応答が最大である周波数と零サイクル／度との間の空間周波数に対して一定の最大応答を有するように変更されている、請求項１０に記載のトランシーバ。
１２．限定帯域幅通信路により、ディジタル画像信号を圧縮して送信し且つ前記のディジタル画像を受信して表示するためのシステムであって、前記の表示装置が特徴的画素間隔及び観察距離を持っており、ａ）前記のディジタル画像を送受信するためのトランシーバ装置であって、１）ディジタル画像について二次元空間周波数変換を行って変換係数を生成するための装置、２）人間視覚系統のモデルに従って前記の変換係数を正規化するための装置、３）正規化された変換係数を正規化除去して正規化除去された変換係数を生成するための装置、並びに４）前記の正規化するための装置及び正規化除去するための装置が正規化定数の探索表を含んでおり、前記の正規化除去された変換係数について逆二次元空間周波数変換を行ってディジタル画像を生成する装置、を備えている前記のトランシーバ装置、並びにｂ）正規化定数の前記の探索表を生成するための装置であって、１）前記の変換係数のそれぞれの二次元空間周波数成分を決定するための装置、２）空間周波数に対する人間視覚系統の感度の二次元モデルを生成するための装置であって、人間視覚系統の前記のモデルが、人間の視覚系統が水平又は垂直方向の空間周波数に対してよりも斜め方向の空間周波数に対してより感度が小さいという特徴を含んでおり、前記のモデル生成装置が、前記の特徴的画素間隔及び観察距離を表す信号入力を受けて前記のモデルを前記の信号入力の大きさに合わせるための倍率装置を備えている前記のモデル生成装置、並びに３）視感度値を各変換係数で同定して前記の正規化定数を生成するための装置、を備えている前記の探索表を生成するための装置、を含んでいる前記のシステム。
１３．二次元空間周波数変換を行うための前記の装置が離散的余弦変換を行う、請求項１２に記載のシステム。
１４．二次元空間周波数変換を行うための前記の装置がディジタル画像の下位部分について前記の空間周波数変換を行い且つ人間視覚系統の感度の二次元モデルを生成するための前記の装置が低い周波数に対して一定の最大応答を有するモデルを生成し且つ信号入力を受けるための前記の装置が又前記の下位部分の大きさを表す入力を受ける、請求項１３に記載のシステム。