JPH0211078A - 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。

（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Ｃ３８４−７ｒ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Ｔ　Ａ　Ｔ
方式という技術が知られている。

’Ｔ”　Ａ　Ｔ方式は、まず粗いサブサンプリングによ
って画１象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１３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０画像の１１１１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１３図（ａ）モード１、（ｂ）モード２に示す２
種類の場合、第１４図に示すように、第１３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Ｄ２のヒストグラムを用いて、Ｄ
２の成る値Ｔｈを境界にしてモードを決定している。即
ち、Ｔ　ｈを越えたブロックにはモード１が、Ｔｈ以下
のブロックにはモード２が割り当てられる。

（発明が解決しようとする課題） 従来のＴＡＴ方式では、各ブロックに対するモードは、
前述のように補間誤差の絶対値のブロック内総和である
ブロック毎の歪量の値を見て、成る閾値を境界にして決
定している。従って、ブロック毎の歪量が閾ＩＴｈ近傍
となる画像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
れが視覚的な画質劣化となって現れる。従来の画像信号
帯域圧縮方式にはこのような解決すべき課題があった。

本発明が解決するのは上述の従来の方式における課題で
あり、本発明の目的は、複数のモード決定方法を用意し
ておき、モード決定方法毎の復元画像信号における補間
誤差の分布を用いてモード決定方法を選択してモードを
決定することにより、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。

（課題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、画像を定められた大
きさのブロックに分割し、送信側で前記ブロック毎に画
素の間引き及び補間方法を示すモードを決定して、前記
モードに従って送信側で画素を間引き受信側で間引かれ
た画素を補間して復元する画像信号帯域圧縮方式であっ
て、送信側で、複数のモード決定方法を予め用意してお
き、前記モード決定方法毎の復元画像信号における補間
誤差の分布を用いて、前記ブロック毎に前記複数のモー
ド決定方法のうちから１つのモード決定方法を選択して
モードを決定し、決定されたモードに従って画素を間引
き帯域を圧縮するものである。

（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、モードの決定方法がポイントとなる。

本発明の画像信号帯域圧縮方式の送信部の一例の概略を
第１図に示す、まず、入力画像信号をｎ種類のモード決
定回路（モード決定回路（１）からモード決定回路（ｎ
））に入力し、各モード決定回路毎にモードを決定する
。各モード決定回路ではそれぞれモードの種類あるいは
数が異なっているか、あるいはモード決定方法が異なっ
ている。

入力画像信号と各モード決定方法毎に決定されたモード
信号はモード決定法選択回路５に入力され、例えば各モ
ード決定方法毎の復元画像の画像全体あるいは領域毎の
歪量の分散が最も小さくなるモード決定方法が選択され
てモード決定方法選択信号が出力される。後は従来方式
と同様に１選択されたモード決定回路のモード出力に従
って間引き回路において原画像から画素を間引き、画素
の間引かれた画像信号とモード信号を受信側に送信する
。この方法によれば、モードの種類あるいはモード決定
の方法を画像毎あるいは領域毎に復元画像の歪量の値が
なるべく画面内で均一化するように選択することが可能
となる。

このように、複数のモード決定方法を用意しておき、モ
ード決定方法毎の復元画像信号における補間誤差の分布
を用いてモード決定方法を選択してモードを決定するこ
とにより、復元画像の歪量が画面内で均一化するから、
ブロック毎に画質差の大きな限られた種類のモードが空
間的に複雑に入り組むことによる画質劣化を軽減できる
。

（実施例） 次に第２図〜第１４図を参照して本発明の実施例につい
て説明する。第２図、第６図および第１０図は本発明の
第１、第２および第３の実施例における送信部の基本部
分をそれぞれ示すブロック図である。

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１３図（ａ）。

（ｂ）に示すモード１、モード２、第１１図（ａ）。

（ｂ）に示すモード３、モード４および第１２図に示す
モード５の５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、モード３が６／８で、モード
４が３／８、モード５が１７２で、モード２、モード３
、モード４、モード５はフィールド内袖間を用いている
。さらに本実施例では、−例として３種類のモード決定
方法を用意してそれらを切り替えて用いる。即ち、本実
施例はモード１、モード２の２種類のモードを用いるモ
ード決定方法、モード３、モード４の２種類のモードを
用いるモード決定方法およびモード５のみを用いる方法
の３種類のモード決定方法を用いて、フィールド毎に適
応的にモード決定方法を切り替えながらモードを各ブロ
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
方法について説明する。

第２図は本発明の第１の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）、モード決定回路（２）およびモード決定
回路（３）においてそれぞれモード１、モード２の２種
類のモードを用いるモード決定、モード３、モード４の
２種類のモードを用いるモード決定およびモード５のみ
を用いるモード決定が行われる。

第３図に第２図の実施例におけるモード決定回路（１）
の−例を示す、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８でモード２の間引きお
よび補間が行われ、その補間信号６０は差分回路９に入
力されて補間信号６０と原信号５０との差分が計重され
も、その差分信号６１は歪量計算回路１Ｑに入力され、
−例として差分信号６１の絶対値のブロック内の総和を
計算し、これをブロック毎の歪量Ｄ２とする。ブロック
毎の歪量Ｄ２は歪量信号６２として出力される。歪量信
号６２はヒストグラム作成回路１１に入力されて、第１
４図に示されるのと同様にして歪量Ｄ２のヒストグラム
が作成される。閾値決定回路１２において、ヒストグラ
ム作成回路１１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１７３以上となったときのＤ２の値を閾値Ｔｈ
とし閾値信号６４として出力する。さらに、歪量信号６
２は、閾値決定回路１２で閾値Ｔｈが決定されるまでの
間遅延回路１４で遅延される。モード割り当て回路１３
では、遅延された歪量信号６５と閾値信号６４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。

モード決定回路（２）の構成は、モード２間引き補間回
路の代わりにモード４間引き補間回路を用いること以外
は第３図のモード決定回路（１）と同じ構成でよく、モ
ードの決定方法も同じでよい。

即ち、モード４に対するブロック毎の歪量のヒストグラ
ムを作成し、歪量の大きい方から１７３のブロックでは
モード３を、残りの２７３をモード４としてモード信号
５３を出力する。

モード決定回路（３）においてはモード決定を行うため
の特別な回路は必要とせず、モード５に対応するモード
信号５４を発生し、これを出力する。

以上のようにしてモード決定回路（１）　、（２）、（
３）において決定されたモード信号は、モード信号５２
、モード信号５３、モード信号５４として選択器６とモ
ード決定法選択回路５に入力される。

第４図に第２図の実施例におけるモード決定法選択回路
５の一例を示す、モード決定法選択回路５では入力画像
信号を入力して各モードに対するブロック毎の歪量を計
算し、各モード決定回路から出力されるモード信号を用
いて、各モード決定方法毎の復元画像における歪量の分
散を計算し、歪量の分散が最も小さくなるモード決定方
法を選択するための選択信号を出力する。即ち、入力画
像信号５０は各モードに対する間引き補間回路（モード
２間引き補間回路１５、モード３間引き補間回路１６、
モード４間引き補間回路１７、モード５間引き補間回路
１８）に入力され、それぞれ各モードに対する補間信号
を出力する。その補間信号は差分回路１９、差分回路２
０、差分回路２１および差分回路２２においてそれぞれ
各モード毎に入力画像信号５０との差分が計算される。

その差分信号は歪量計算回路２３、歪量計算回路２４、
歪量計算回路２５および歪量計算回路２６において各モ
ード毎にブロック毎の歪量が計算され、それぞれ歪量信
号６６、歪量信号６７、歪量信号６８および歪量信号６
９として出力される。各モード決定回路からモード信号
が出力されるのを待って、モード信号５２およびモード
２に対す歪量である歪量信号６６は分散計算回路２７に
入力されて、モード１とモード２を用いるモード決定方
法を用いた場合の復元画像の歪量の分散が計算され一分
散は号７０として出力される。モード信号５３、モード
３に対する歪量である歪量信号６７およびモード４に対
する歪量である歪量信号６８は分散計算回路２８に入力
されて、モード３とモード４を用いるモード決定方法を
用いた場合の復元画像の歪量の分散が計算され、分散信
号７１として出力される。モード信号５４およびモード
５に対する歪量である歪量信号６９は分散計算回路２９
に入力されて、モード５のみを用いるモード決定方法を
用いた場合の復元画像の歪量の分散が計算され、分散信
号７２として出力される。ただし本実施例の場合、分散
計算回路２９においては全てのブロックに対してモード
５を割り当てる場合の復元画像の歪量の分散を計算する
ためモード信号５４を入力する必要はない０以上のよう
にして各モード決定方法毎の復元画像における歪量の分
散が計算された後、分散信号７０、分散信号７１および
分散信号７２は選択信号発生回路３０に入力されて３つ
の分散のうち最も小さい値を持つモード決定方法を選択
して、モード決定方法選択信号５５を出力する。第５図
にモード２に対するブロック毎の歪量の分布と、モード
決定回路（１）で決定されたモード信号に基づく復元画
像の歪量分布の一例を示す。

第２図において、モード決定法選択回路５から出力され
るモード決定方法選択信号５５は選択器６に入力されて
、モード決定方法選択信号５５に従ってモード信号５２
、モード信号５３およびモード信号５４の中からモード
信号が選択され、選択モード信号５７として出力される
。

画像信号５０が入力されてから選択モード信号５７が出
力されるまでの間、入力画像信号５０は遅延回路１で遅
延される。遅延された入力画像信号５１は間引き回路７
に入力されて選択モード信号５７に従って画素が間引か
れる０間引かれた画像信号５６と選択モード信号５７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図の実施例では、各モードに対してどのような符号
を割り当ててモード情報を伝送するかは規定していない
が、全種類のモードに対して別々の符号を割り当ててモ
ード信号を伝送してもよいし、フィールド毎にどのモー
ド決定方法が選択されたのかを示す情報（モード決定方
法選択信号５５）をあらかじめ受信側に伝送しておき、
個々のモード決定回路で用いられているモードの種類の
みが区別できる符号を各ブロック毎に伝送する方法でも
よい、ただし、間引き回路７に対しては全種類の間引き
方法に対応した間引きが行えるだけの情報を与える必要
がある。

また、第２図の実施例では、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、モード決定方法の切り替えはフィールド毎で
なくともよく、領域毎あるいは複数フィールド毎であっ
てもよい。

また、第３図のモード２間引き補間回路８、第２図の間
引き回路７および第４図のモード２間引き補間回路１５
、モード３間引き補間回路１６、モード４間引き補間回
路１７、モード５間引き補間回路１８において間引きを
する前に、各モードに対応して、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３図の閾値決定回路１２における閾値Ｔｈの決
定方法として、ヒストグラムの内容の読み出しは歪量Ｄ
２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２７３
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あるいはモード決定方法は本
実施例に示されたものと異なるものでもよく、例えば、
モード１〜モード５の５種類あるいは４種類を用いるも
のでもよいし、フレーム間補間を用いるものでもよい。

また、第２図の実施例では各モード決定回路およびモー
ド決定法選択回路５にそれぞれ各モードに対応した間引
き補間回路を持っているが、第６図の本発明の第２の実
施例のように各モード決定回路内で復元画像の歪量の分
散を計算するようにすれば、各間引き補間回路を共有化
することが可能である。この場合には、第６図に示すよ
うに、各モード決定回路からはモード信号の他にそれぞ
九分散信号７３．７４．７５を出力させ、これらの分散
信号をモード決定法選択回路３４に入力して歪量の分散
の最も小さくなるモード決定方法゛を選択し、モード決
定方法選択信号５５を出力するようにする。

また、モード決定回路（１）、（２）、（３）の詳細を
それぞれ第７図、第８図、第９図に示す、各モード決定
回路は、第３図および第４図に示されている第２図の実
施例における各モード決定回路およびモード決定法選択
回路５の共通部分を省いて、モード決定回路毎に分散計
算回路を持たせた構成としたものであり、その動作は第
２図の実施例と全く同じである。なお、第４図における
選択信号発生回路３０が第６図におけるモード決定法選
択回路３４に当たる、また、第９図におけるモード信号
発生回路１０４はモード５に対応するモード信号５４を
発生する回路である。

また、複数のモード決定回路で同じモードに対する歪量
を用いる場合には、第１０図の本発明の第３の実施例に
示すように各モードに対する歪量計算回路１０５〜１０
７を各モード決定回路から外に出してモード決定回路（
２１）〜モード決定回路（２ｎ）と分離し、各モード決
定回路で共有化すればハードウェア量の節約になる。た
だし、モード１歪量計算回路１０５〜モードｍ歪量計算
回路１０７はそれぞれ例えば第３図で説明したモード２
に対する歪量計算回路（モード２間引き補間回路８、差
分回路９、歪量計算回路１０）と同様に構成すればよい
。

さらに、モード決定回路（２１）〜モード決定回路（２
ｎ）は、例えばモード１とモード２の２種類のモードを
用いる第３図において説明したモード決定方法の場合、
第３図におけるヒストグラム作成回路１１、閾値決定回
路１２、モード割り当て回路１３および遅延回路１４と
から構成される回路で実現される。　また、第２図の実
施例では歪量の分布を用いてモード決定方法を選択して
いるが、モード決定方法がランダムに変化しないように
過去にどの決定方法が選択されたかを見て、分散値に大
きな変化がない場合にはモード決定方法を変化させない
ように制約を加えてもよい。

また、第２図のモード決定法選択回路５においては歪量
の分散のみを比較してモード決定方法を選択しているが
、分散の他に歪量の平均値も計算して、例えばあるモー
ド決定方法の平均値がある値以下ならば分散の値によら
ずそのモード決定方法を選択することにしてもよい、即
ち、モード間の画質差が大きくなるモード決定方法にお
いても、歪量の平均値が比較的小さい場合にはモード間
の画質差が目立ちにくくなるため、かえって画素の間引
き方の少ないモードを用いるモード決定方法を選択した
ほうが画面の鮮鋭度が増すことになる。

また、第２図のモード決定法選択回路５においては歪量
の分散を比較してモード決定方法を選択しているが、歪
量の最大値と最小値の差を用いて差の最も小さくなるモ
ード決定方法を選択することにしてもよい。

本実施例によればテレビジョン信号の信号帯域を１７２
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変えられる。

（発明の効果） 以上に述べてきたように、本発明によれば、複数のモー
ド決定方法を用意しておき、モード決定方法毎の復元画
像信号における補間誤差の分布を用いてモード決定方法
を選択してモードを決定することにより復元画像の歪量
が画面内で均一化するから、ブロック毎に画質差の大き
な限られた種類のモードが空間的に複雑に入り組むこと
による画質劣化を軽減できる。従って、本発明の画像信
号帯域圧縮方式では、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図は本発明における送信部の基本部分の概略の一例
を示すブロック図、第２図は本発明の第１の実施例にお
ける送信部の基本部分の概略を示すブロック図、第３図
は第２図の実Ｉ＊例におけるモード決定回路の一例を示
す図、第４図は第２図の実施例におけるモード決定法選
択回路の一例を示すブロック図、第５図は歪量の分布の
一例を示す図、第６図は本発明の第２の実施例における
送信部の基本部分の概略を示すブロック図、第７図、第
８図、第９図は本発明の第６図の実施例におけるモード
決定回路の一例を示す図、第１０図は本発明の第３の実
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１１図（ａ）　、（ｂ）は本発明におけるモードの
種類の例を示す図、第１２図は本発明におけるモードの
種類の例を示す図、第１３図（ａ）　、　（ｂ）はＴＡ
Ｔ方式のサンプリングパターンを示す説明図、第１４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。 １・・・遅延回路、２．３．４・・・モード決定回路、
５・・・モード決定法選択回路、６・・・選択器、７・
・・間引き回路。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画像を定められた大きさのブロックに分割し、送信側で
   前記ブロック毎に画素の間引き及び補間方法を示すモー
   ドを決定して、前記モードに従って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復元する画像信号
   帯域圧縮方式において、送信側で、複数のモード決定方
   法を予め用意しておき、前記モード決定方法毎の復元画
   像信号における補間誤差の分布を用いて、前記ブロック
   毎に前記複数のモード決定方法のうちから１つのモード
   決定方法を選択してモード決定し、決定された該モード
   に従って画素を間引き帯域を圧縮することを特徴とする
   画像信号帯域圧縮方式。