JPH02121485A - 画像信号の伝送に対する変換による符号化の可変スレショルド数量化処理法 - 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に対し変換とりわけ直交変換に
よる符号化における数量化処理法に関する。この処理法
は、例えば映像信号のように連続性↑ｎｎ倍信号実時間
処理の一段階を構成し、これは最少のビットレイトで情
報信号を送信するために前記信号を表わすのに必要なデ
ータ量を短縮するためであり、これにより６４Ｋｂｉｔ
、／ｓ伝送チャネルに適合できる。

本発明の処理法は、より詳細にはテレビジョン、視覚会
議及びピクチャフオン〔商標名１画像又は映像の数量化
に適用される。それは又、遠隔モニタにおけるように変
化かゆっくりした画像にも使用できる。

（従来の技術） 前記画像を短縮されたビットレートで伝送回線上を伝送
することができるようにするため画像信号を短縮させる
目的の画像符号化システムが多く知られている。参考文
献には、例えばＥＰ−Ａ２−８４２７０、　ＥＰ−Ａ２
−１２３４５６．及び米国特許第４１９６１４８号があ
り、これらは種々の画像符号化システムについて述べて
いる。

それぞれの符号化システムで受信した画像信号はディジ
タルの２次元信号である。この信号は４段階に符号化さ
れる： 空間内での画像を表現する２次元信号を基準に変換領域
での画像を表現する２次元信号を生成する変換段階（又
は、正確ではないが周波数段階と呼ばれる）、 変換された２次元信号の変換係数の数を少なくするため
の変換２次元信号の数量化段階、１次元変換係数を順次
つけるために行う変換画像の走査又は掃引の段階、 変換係数を順次符号化し、例えばハフマン（ｌｈｒｆｆ
ｍａｎ）符号のような統計的な符号を使用する符号化処
理のための選択的な符号化段階。

変換段階は実際には非常に複雑で膨大な計算時間を必要
とするので、前述の符号化の４段階は画像全体には直接
適用されない。全ての画像を同時に処理又は取り扱うか
わり、画像は前述の４段階に適用できるいくつかのブロ
ックに分割されなければならない。

変換後、これらのブロックは画像内又は画像間モードで
符号化される。前者の場合、非変換ブロックは画像の一
部を表すが、後者の場合、非変換ブロックは通常は画像
ラスタ（ｒａｓｔｅｒ）の画像部分と先行の画像ラスタ
の同じ画像部分である２つの画像部分の違いを表す。前
記画像部分のみが符号化され伝送される。

画像間モードの符号化の場合、先行の画像メモリ（１＋
＋ｅｍｏｒｙ）から予測することが可能であり、これは
符号化され再び組み立てられフィルタ（ｆｉｌｔｅｒ）
に通される。

どのブロックの大きさもほぼ８×８画素のＮＸＮであり
、その大きさは一般に変換段階の複雑さとのかねあいに
よるが、これにより伝送回線でのブロックの大きさと速
度が増大する。概括的には、１ブロックは長方形（大き
さがＮＸＭ画素）とすることができ、１つの画像はすべ
てが同じ大きさではないブロックに分割できる。

個々のブロックに適用される変換操作は、離散的コサイ
ン変換（ｄｉｓｃｒｅｔｅ　ｃｏｓｉｎｅ　ｔｒａｎｓ
ｆｏｒｍ）。

フーリエ変換（Ｆｏｕｒｉｅｒ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）
、アダマール変換（ｔｌａｄａｍａｒｄ　ｔｒａｎｓｆ
ｏｒｍ）　、バール変換（ｌｌａａｒｔｒａｎｓ　ｆｏ
ｒ＋ｎ）　、高次相関変換（ｈｉｇｈｌｙ　ｃｏｒｒｅ
ｌａｔｅｄｔｒａｎｓｆｏｒｏ＋）等である。変換ブロ
ックの係数はアダマール変換の場合、−Ｍに周波数係数
（ｆｒｅｑｕｅｎｃｙｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ）又は
シーケンス係数（ｓｅｑｕｅｎｔｉａｌｃｏｅｆｆｉｃ
ｉｅｎｔｓ）と呼ばれているが、この係数は非変換ブロ
ックに対応した画像の周波数成分を正確に表していない
。しかし、周波数範囲という用語は変換ブロックの範囲
に対し正確でないが用いられている。

大きさＮＸＭの変換ブロックでは、係数には０からＮ−
１の間の列と０からＭ−１の間の行があり、座標（０，
０）の係数は連続した値を示し、他の係数は交互に替る
値を、又低い周波数は低い係数に対応しており、高い周
波数は高い係数に対応している。

連続した値は通常大きい値を取り、交互に替る値は低周
波から高周波に変わる時その平均は減少することが知ら
れている。

変換係数の値の数量化によりブロックの第１次圧縮が行
われる。この数量化に対し数量化レベルが決定され（決
定レベルとも呼ばれる）、これは（−Ｂ、Ｂｌの範囲で
規則的または不規則的に分割され、このＢは変換係数に
対し取りうる最大値である。

このように、数量化には数量化ステップＧによるいくつ
かの離れたレベルからなる測定スケールの定義があり、
第１番目のステップは数量化スレショルドと呼ばれる。

各係数はこの数量化スレショルドと比較される。

より一般的にいえば、比較は各走査の係数と］＋Ｇ　、
−Ｇ　［で定義される区間との間で行われる。

その間隔の係数はゼロに符号化される。

間隔の外の係数は、＋Ｇ、−Ｇと比較され、その倍数は
異なるレベルを決めるが、その係数はこれらのレベルの
関数として符号化される。例えば、係数が３Ｇと４Ｇの
間の時、その符号化は大きさ４に対応して行われる。

ある一定のブロックには移動を伴う情報がいく分合まれ
ているので、次の画像のブロックに関係する画像の１ブ
ロックを伝送する情報量の間には移転がある。このため
、画像内での大きな移動に対応するブロック内では低い
周波数係数を圧縮する。同じことにより、画像の１ブロ
ックから次の画像のブロックへの量子化ステップＧを変
更し、例えば移動しないブロックに対しては小さなステ
ップＧを、又移動の大きいブロックに対してはステップ
の大きいＧを選択することも可能となる。

前述の種々の処理法はすべて既知であり、前述特許出願
及び題名か「リマージュ　ニュメリクエ　ル　ゴダージ
−Ｌ　（ｌ、’ｉｍａｇｅ　ｎｕ＋ｎｅｒｉｑｕｅ　ｅ
ｔ　ｌｅｃｏｄａｇｅ）　Ｊ　、　１９８６．４四半期
、ＩＩＤ、１２６エコ　デルシエルシェ（ｅｃｈｏ　ｄ
ｅｓ　Ｒｅｃｈｅｒｃｈｅｓ）の記事に掲載されており
、画像が適量含まれている時画像信号はかなり抑圧され
る。

しかし、６４にｂｉｔ／ｓディジタル電話網で行われる
ように、情報の流れの速度を減少させ伝送速度を低くす
るため伝送される情報量を圧縮することを行っており、
本出願は従来の技術のように１つの画像から次の画像へ
及びその結果１つのブロックから次のブロックへの移動
があるかないかを単に観測しているのではない。

（発明の要約） 本出願には実際の係数ブロックが有する数量化ステップ
Ｇについである新規な考えが入っているが、これは同じ
ブロックでも異なる係数には数量化スレショルドを変化
させるためである。基礎実験°Ｃ発明された本田Ｅ’Ｊ
Ｉとブロック内の数量化ステップを変化させる実用化に
より、伝送された画像品質にいかなる劣化も生ずること
なく伝送するため情報は更に圧縮される。

本発明はそれ故、走査係数ブロックの数量化スレショル
ドを変化させることにより行われる画像信号の伝送に対
する変換による符号化のスレショルド数量化処理に関す
る。

本発明は画像信号を低速度で伝送するため変換により符
号化する場合の数量化処理法に特に関しており、この画
像信号はブロックの形で取り扱われ、各ブロックにはマ
トリクスの形で組み立てられ、画像又は２信号部分間の
違いを表すディジタルデータが含まれており、各ブロッ
クはマトリクス形式で組み立てられ前記画像部分又は２
つの画像部分の間の前記相違部分の周波数成分を示す変
換係数Ｃｉの変換ブロックを生成するため変換演算子に
より変換されており、この数量化処理法は各変換ブロッ
クに適用されており、変換ブロックの各変換係数は数量
化されているが、ブロックの走査の端では数量化レベル
と比較されることにより、処理の特性は数量化が数量化
ステップＧ内と走査内で１つの変換係数Ｃｉと次のＣｉ
＋１の間で変化するようにスレショルドＴにより行われ
ることにより決められ、変換係数Ｃｉか前記数量化ステ
ップに対して高いか低いか等しいかにかかわっている。

本発明の他の特徴は、与えられた１画像の１ブロックに
対し１つの第１スレショルドが数量化ステップ（Ｔ　＝
　Ｇ　）に等しく選択され、２つの第１スレショルドは
区間］＋Ｇ　、−Ｇ　［により決定され、そのブロック
は走査され、比較は各係数Ｃｉに対して前記係数が次の
条件（ＩＩＩ）　　：　−Ｔ＜Ｃｉ＜Ｔを満たずように
行われ、係数Ｃｉがこの条件を満たさない場合は同じス
レショルドＴ＝Ｇは次の係数Ｃｉ＋１を取り続け、符号
ＫｉはＣｉの代わりに伝送路を伝送され、スレショルド
’１’（Ｔ＝Ｇ＋ａ）は係数Ｃｉが条件（Ｉｆｆ）を満
たす場合、次のＣｉ＋　１が増加し、符号Ｋｉ　＝　Ｏ
はＣｉの代わりに伝送路を伝送される。

本発明の他の特徴は、スレショルドＴが連続的に増加す
る間、比較は予測された最大スレショルド′Ｆ１、□に
対して行われる。

本発明の特徴は、Ｔ　ｍａｘ　”　Ｇ　＋　Ｋｌの１は
ブロック走査の周波数の添字である。最大ステップＴｍ
ａｘは、６４Ｋｂｉｔ／ｓピクチャフ才ン（ｐｉｃｔｕ
ｒｅ−ｐｈｏｎｅ）に対してはＧ＋Ｇ／２に等しくなる
ように都合よく選択される。

符号Ｋｉは係数Ｃｉを符号化するように選択され、この
ようなＣｉは　（Ｋｉ−１）、Ｇ以上か、Ｋｉ、Ｇ以上
である。

本発明の他の特徴は、二重走査が２つの反対方向に係数
を走査させることにより行われ、１つはブロックの連続
成分に対応した第１係数から出発し前記ブロックの高周
波成分に対応した最終係数Ｃｐを通るか、他のものは最
後の係数Ｃｐから第１係数Ｃｏを通る。

走査は水平（行から行）又は垂直（列から列）又は対角
線又は他の多くの形態でも行うことができる。

本発明の他の面について、与えられた画像の１ブロック
が１つの画像から他の画像へ、又は１ブロックグループ
から他のブロックグループへ、又は１ブロックから他の
ブロックへ変換された場合第１スレショルドは選択され
た数量化ステップ（Ｔ　＝　Ｇ　）に等しくなる。

発明の詳細な説明での他の説明として、単純化の理由か
ら直交変換を行ったブロックの変換係数は単一の添字１
により決められるが、ブロック内のそれらの位置に対応
した従来のマトリクスには従っていない。このように、
単純化の目的から各係数は各係数が走査される順序に従
った添字ｉによって決められ、これらの係数はこの順序
に伝送される。

（実施例） 本発明による処理法は走査の多くの種類、即ち水平、垂
直、対角線、その他のタイツ、例えは１９８６、エコ　
デ　ルシェルシェ（Ｅｃｈｏ　ｄｅｓ　Ｒｅ−ｃｈｅｒ
ｃｈｅｓ）に記載された前記論文に述べられていいるよ
うにベアツ（Ｐｅａｎｏ）により走査される画像ブロッ
クに適用される。

】ブロックには直交変換による係数のマトリクスがある
。これらの係数は走査が行われる順序に対応した一連の
（Ｃｉ、ｉ＝１〜Ｐ）により決定される。その処理によ
り、使われているスレショルドは１ブロックの各数量化
係数に対して異なる。

１）ある与えられたブロックに対し、第１スレショルド
Ｔは数量化ステップＧに等しくなるように固定されてい
るが、この数量化ステップＧは前記ブロック又は変動法
から開発された他の処理により表される画像部分の移動
の大きさの関数として今まで決められている。

２）ブロックの大きさ及びそれ故最大係数１は１１１１
ＡＸ＝Ｐ、現在は６４に設計されている。

３）最大スレショルドＴ　ｍａｘもまたＧ＋Ｋｉの形で
選択され、例えばＧ＋Ｇ／２に等しくなるように選択さ
れる。これら第１次の３段階は第１図のブロックエに対
応する。

４）ブロックは走査されフローチャート上に示されてい
るが、これは第１係数（ブロック■、第１図）に対し、
ｉ＝１の係数の添字１が連続的に増加（ブロックＸ）し
、前記値が得られる時（ブロックＸ１１）の処理の終り
を示すＩＩＩＩＩＩＸ（ブロックＸ）の前記添字ｉと比
較することにより行われる。

５）比較はこの係数が次の条件■を満たずように各係数
Ｃｉについて行われるニ ー’ｒ＜Ｃｉ＜Ｔ（ブロック■、第１図）６）前記条件
が満たされない場合は、同一スレショルドＴは次の係数
Ｃｉ＋１を取るよう数量化ステップに等しくなるように
固定され、現在の係数Ｃｉが符号化され、前記符号化が
圧縮された大きさＫｉ（ブロック■ａ）により係数の大
きさの取り替えが行われる。

７）条件■が満たされる場合は、スレショルド′ｌ゛が
増加即ち係数Ｃｉ＋　１を処理するだめの新しいスレシ
ョルドとしてスレショルド’ｒ’＋ａ（ブロック■）を
とる。前記加算を満たす現在の係数は符号Ｋｉ＝Ｏによ
り符号化され、従って前記係数の大きさはゼロにｆｆ１
ｌＡえられる。

８）最大スレショルドＴ□８が固定されるならば、現行
のスレショルドＴと前記最大スレショトＴ□□　（ブロ
ック■）との間で比較される。

′■゛が条件ＴくＴ、、ａＸを満たすならば、増加が行
われる（ブロック■）。Ｔがその条件を満たさないなら
ば、スレショルドは次の係数Ｃｉ＋１に対し量子化ステ
ップＴ　＝　Ｇに等しくなるように保持される。増加ａ
は正の数字、例えば１のようにとられる。

第２図には１ブロックの１６の係数Ｃ１〜Ｃ１６の大き
さを示す表を例示しているが、各係数には本発明に対す
るスレショルドＴの展開がある。

スレショルドＴが係数Ｃ４から１ずつ増加するが、これ
は係数０３が関係式■を満たし、その大きさが区間］−
Ｇ　、＋Ｇ　［の間にあるためである。

スレショルドＴは係数８まで増加する。このスレショル
ドは係数Ｃ９に対し再びＴ＝Ｇを通るが、これは係数８
がもはや条件■を満たさないからである。スレショルド
Ｔは新しい係数が条件■を満たすまでＴ＝Ｇに留まる。

符号Ｋｉは係数Ｃｉを符号化するのに都合よく選択され
るが、これは次の関係式を得るためである： （Ｋｉ−１）Ｇ≦Ｃｉ≦Ｋｉ、Ｇ 本発明による処理法の他の特徴は、対象のブロックの二
重走査が処理を対象とするため２つの反対の方向に対し
て行われるということである。この二重走査の端では伝
送の場合のみ符号Ｋｉを取るが、この符号Ｋｉは２つの
走査の間では条件■を満たさない係数に対してはゼロを
取らず、２つの走査に対し条件■を満たす係数に対して
は符号Ｋｉかゼロとなり又は２つの走査の一方の同条件
■を満たす。このとき、２つの走査の間にはＯＲ論理関
数がある。最初の走査の間、係数Ｃｏから出発し係数Ｏ
ｐを通るが、第２の走査の間はＣｐから出発し係数Ｃｏ
を通る。

従来の技術のように、本発明による処理法を変えること
なしに、ある画像と次の画像、あるブロックと次のブロ
ック、及びあるブロックグループと次のブロックグルー
プの間の数量化ステップＧを変えることができる。

ＧとＴＩ′□８の値は一定である必要はないが、走査の
周波数の添字の関数とすることができＴ　ＩＩＩＩＩＸ
の場合は蓄積されたブロックに含まれる緩衝記憶装置の
充足率とすることができる。

本発明にはまた多くの処理法が適用でき、変換の前後で
ポイント（ｐａｉｎｔ）又はブロックの大部分は例えば
伝送の前のベアノ走査の後にスレショルドの値で区分さ
れる。

本発明による処理法は操作の出口に置かれそれ自体知ら
れているケーブルロジック　（ｃａｂｌｅｄ　ｌｏ−ｇ
ｉｃ）の助けにより実現され、この操作は、直交変換に
より行われ、例えばスレショルド比較器、増加カウンタ
ー、論理ゲートがあるが、その処理は又比較され、フロ
ーチャートステップＴの増加段階により行われる。符号
化はケーブルロジックの出口に置かれ、従来の数量化回
路によって行われる。

本処理法は例えばＯＣＣＡＭ言語でプログラムされたト
ランスプッタ（ｔｒａｎｓｐｕｔｅｒ）又はアセンブラ
プロクラム（ａｓｓｅｍｂｌｅｒ−ｐｒｏｇｒａｎ）　
Ｔ　Ｍ　Ｓ　３２０−２５回路のように、この目的に対
しプログラムされた特殊な処理装置により行うことがで
きる。

ストラフチャー言ｉＱ　（ｓｔｒｕｃｔｕｒｅｄ　ｌａ
ｎｇｕａｇｅ）のプログラム例を以下に示すが、これに
より前述の特殊な回路の処理を実現することができる。

１＝１ Ｔ　　：　　＝　Ｇ Ｔ□、：＝Ｇ＋Ｇ／２ ｉｆ　ｉ≦１□８ ｉｆ　　Ｔ　＜Ｃｉ＜　＋　Ｔ　　ｔｈｅｎｉｆ　　　
Ｔ　　＜　Ｔ　ｍａｗ　　しｈｅｎＴ　：　＝Ｔ＋１ ｅｎｄ　　１ｆ Ｋｉ：　　＝０ ｉｆ　　ｎｏｔ ’ｒ’　　：　　＝　Ｇ Ｋｉ：＝Ｃ１ ｅｎｄ　　ｉｆ Ｉ　　＋　　Ｉ＋１ Ｅｎｄ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるフローチャートの形の処理の異な
る段階を示す。 第２図は数量化ステップに対応した変化の一連の変換係
数の大きさを示す図である。 特許用Ｉ願人 フ　　ラ　　ン　　ス　　国 特許出願代理人

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像信号はブロックの形で取り扱われ、各ブロック
   はマトリクスの形で組み立てられる一組のディジタルデ
   ータを含み画像又は２つの画像部分の間の違いを示して
   おり、各ブロックはマトリクス形態の中にある変換係数
   （Ｃｉ）の変換ブロックを得るための変換演算子により
   変換されかつ前記画像又は２つの画像部分の間の前記相
   違の周波数成分を示しており、この数量化処理が各変換
   ブロックに適用されており、変換ブロックの各変換係数
   が数量化されており、ブロックの走査の端では数量化レ
   ベルと比較され、その処理は数量化ステップＧと走査の
   変換係数Ｃｉと次の係数Ｃｉ＋１の中で変化しやすいス
   レショルドＴにより数量化が行われることに特徴を有し
   、変換係数Ｃｉが前記数量化ステップより高いか低いか
   等しいかによって定まり、画像信号を低速度で伝送する
   ため変換により符号化する場合の数量化処理法。 ２、与えらえた画像の１ブロックに対し第１スレショル
   ドが数量化ステップ（Ｔ＝Ｇ）に等しくなるように選択
   されることを特徴とし、２つの第１スレショルドが区間
   ］−Ｇ、＋Ｇ［で定義されており、そのブロックは走査
   されており、比較は各係数Ｃｉに対し前記係数が次の条
   件（III）：−Ｔ＜Ｃｉ＜Ｔを満たすように行なわれ、
   同一のスレショルドＴ＝Ｇは係数Ｃｉがこの条件を満た
   さない場合次の係数Ｃｉ＋１を保持し、符号ＫｉはＣｉ
   の代わりに伝送路を伝送され、スレショルドＴ（Ｔ＝Ｔ
   ＋ａ）は係数Ｃｉが条件（III）を満たす時次の係数Ｃ
   ｉ＋１を増加し、符号Ｋｉ＝ＯはＣｉの代わりに伝送路
   を伝送される請求項１記載の数量化処理法。 ３、スレショルドＴの連続的な増加の間に、予測の最大
   スレショルドＴ＿ｍ＿ａ＿ｘと比較することに特徴があ
   る請求項１又は２記載の数量化処理法。 ４、Ｇ＋Ｋｉの形の最大スレショルドＴ＿ｍ＿ａ＿ｘが
   選択されることを特徴とする請求項１から３のいずれか
   に記載された数量化処理法。 ５、ゼロのない符号Ｋｉが係数Ｃｉの符号化に対し次の
   ように選択されることを特徴とする請求項１から４のい
   ずれかに記載された数量化処理法：Ｇ．（Ｋｉ−１）≦
   Ｃｉ≦Ｇ、Ｋｉ ６、二重操作が２つの反対方向に係数を走査させること
   により行なわれ、１つは第１係数Ｃｏから最後の係数Ｃ
   ｐを通り、他は最後の係数から第１の係数を通ることを
   特徴とする請求項１から５のいずれかに記載された数量
   化処理法。 ７、対角線走査が行われることに特徴がある請求項１か
   ら６のいずれかに記載された数量化処理法。 ８、水平走査が行われることに特徴がある請求項１から
   ６のいずれかに記載された数量化処理法。 ９、垂直走査が行われることに特徴がある請求項１から
   ６のいずれかに記載された数量化処理法。 １０、ブロックがスレショルドに区分されペアノ走査の
   後に符号化されることに特徴がある請求項１から６のい
   ずれかに記載された数量化処理法。 １１、ブロックに選択された数量化ステップは１つの画
   像と他の画像の間に、１つのブロックグループと他のブ
   ロックグループ及び１ブロックと他のブロックの間で変
   形されることに特徴がある請求項１から１０のいずれか
   に記載された数量化処理法。