JPH02122767A

JPH02122767A - 画像信号の符号化復号化方式

Info

Publication number: JPH02122767A
Application number: JP63276511A
Authority: JP
Inventors: Keiji Nemoto; 根本　啓次
Original assignee: NEC Corp
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1988-10-31
Filing date: 1988-10-31
Publication date: 1990-05-10

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、画像信号の伝送時間を短縮し、あるいは蓄積
記憶容量を削減するための画像信号符号化復号化方法に
関する。

（従来の技術）多値画＠（例えば１画素８ｂｉｔ、２５６レベル）に対
するデータ圧縮方式の一つに、Ｍ散コサイン変換符号化
方式がある。この方式は、多値画像に離散コサイン変換
を施し、８敗コサイン変換後の変換係数を量子化して可
変長符号化する方式であり、良好な特性を有することか
ら広く用いられている。

この離散コサイン変換は、画像を空間領域から周波数領
域に変換するものであり、一般に変ｌｆＡ係数の電力が
低域側の変換係数に集中するので、電力の大きな変換係
数に対して多くの情報量を割り当て、電力の小さい変換
係数には少ない情報量しか割り当てないという情報量の
偏りを設けることにより、大幅な情報量の圧縮が可能と
なる。

また、通常の画像信号の分布は画像によって大幅に異な
っているが、この変換係数の分布は画像に依らずある一
定のモデルに従っている場合が多い。従って、このモデ
ルに基づいて設計した可変長符号を用いることにより、
画像に依らない情報量の圧縮が実現できる。

さらに、量子化係数を変化させることにより復号画像の
Ｓ／Ｎ比や符号化情報量を変化させることができる。

（発明が解決しようとする課題）このような離散コサイン変換係数を量子化して可変長符
号化する方式において、復号画像を縮小して表示する場
合がある９例えば、送信側で符号化した画像サイズが受
信側で表示できる画像サイズよりも大きかった場合に、
受信側で通常の復号化を行うと復号画像の全体を表示で
きない、このような場合に、受信側では復号画像の一部
を表示することらできるが、画像全体を一度に見られな
くなってしまう、従って、−度に画像全体を見るために
は復号画像を受信側で表示できるサイズに縮小して表示
しなければならない。

また、大量の画像を検索する際に、複数の復号画像を画
面上に同時に表示したい場合もある。このような場合に
も、画面上に表示できる画像サイズは限定されているの
で、やはりそれぞれの復号画像を縮小して表示しなけれ
ばならない。

しかし、このように復号画像を縮小して表示する場合で
も、画像の復号化の際にはまず符号化の際の画像サイズ
の復号画像を復号しなければならない。ところで、復号
化処理に要する処理量や処理時間は通常この画像サイズ
に応じて増加してしまう。従って、最初から復号して表
示するサイズの画像を復号する場合に比べて、はるかに
多くの処１”ｆ！Ｊｉｌや処理時間が必要となってしま
うという問題点がある。

また、実際に復号して表示する画像よりも大きなサイズ
の復号画像を扱わなければならないので、余分なハード
ウェアが必要となってしまうという問題もある。

さらに、復号画像を縮小するためのハードウェアや処理
時間も必要となってしまうという問題点もある。

本発明は、画像の復号化と縮小とを同時に行うことがで
き、しかも縮小のためのハードウェアを必要としない、
画＠信号の符号化復号化方式を提供することを目的とす
る。

（課題を解決するための手段）本発明の画像信号の符号化復号化方式は、画像信号の符
号化の際には複数の画素からなるブロック単位で前記画
像信号を読み出し、空間領域から周波数領域への変換を
行う直交変換を前記ブロック単位に施して複数の変換係
数を求め、前記変換係数を符号化して符号を出力し、前
記画像信号の復号化の際には前記ブロックの低域側の変
換係数からなる縮小ブロックを設定し、前記符号を入力
して前記縮小ブロック内に含まれる変換係数のみを復号
し、前記縮小ブロックのサイズに対応する逆直交変換を
前記縮小ブロック内の復号変換係数に施して縮小された
復号画像信号を発生し、前記復号画像信号を前記縮小ブ
ロック単位に出力する手段とで構成される。

（（’ｆ＝用）本発明の画像信号の符号化復号化方式について説明する
。

まず、画像ｆａ号の符号化の際には複数の画素からなる
ブロック単位で画像信号を読み出す。このブロックとし
ては、ＮＸＮ画素からなる正方形のブロックを用いる場
合が多いがＮｘＮ画素からなる長方形のブロックを用い
ることもできる。

次に、このブロック単位に２次元の離散コサイン変換を
施して複数の変換係数を求める。もしＮｘＮ画素からな
る正方形のブロックを用いた場合、この複数の変換係数
も１ブロツク当たりＮｘＮ個となる。

なお、ここでは直交変換として２次元の離散コサイン変
換を用いるが、その他にもアタマール変換のように、空
間領域から周波数領域への変換を行う直交変換ならば、
任意の直交変換を用いることができる。

この複数の変換係数を符号化して、符号を出力する。こ
の符号として可変長符号を用いることにより、符号のデ
ータ量を圧縮できる。また、符号化の際に量子化処理を
含めることもでき、これによりさらにデータ量を圧縮で
きる。

そして、こうして得られた符号を出力する。

一方面像信号の復号化の際には、符号化時のブロックよ
りも小さな縮小ブロックを設定する。この縮小ブロック
を構成する変換係数は、符号化時のブロック内の複数の
変換係数の内の、低域側の変換係数とする。通常この縮
小ブロックとしては、ｎＸｎ個の変換係数からなる正方
形のブロックを用いるが、ｍＸｎ個の変換係数からなる
長方形のブロックを用いることもできる。

次に、画像信号の符号化の結果として出力された符号を
入力して、この縮小ブロック内に含まれる変換係数のみ
を復号する。これにより、符号化時のブロック内複数の
変換係数の内の、低域側の変換係数のみが復号される。

そして、この縮小ブロック内の変換係数に逆離散＝１サ
イン変換を施して、復号画像信号を発生する。ただしこ
の逆＾「散コサイン変換として、縮小ブしフックのサイ
ズに対応する逆離散コサイン変換を行う、すなわち、縮
小ブロックとしてｎＸｎ（ｌｌｊの変換係数からなる正
方形のブロックを用いた場合に、これにｎＸｎのサイズ
に対応する逆離散コサイン変換を行うことにより、ｎＸ
ｎ画素からなる復号画像信号を発生ずる。

この縮小ブロックのサイズは符号化時のブロックのサイ
ズよりも小さいので、発生される復号画像信号は縮小さ
れた画像となる。ここで、符号化時のブロックのサイズ
がＮｘＮで、縮小ブロックのサイズがｎｘｎの場合に、
復号画像信号は元の画１象信号を縦、横ともＮｕｎの比
率で縮小した画像となる。

一般に、符号化時のブロックのサイズがＭ　ｘ　Ｎで、
縮小ブロックのサイズがｍｘｎの場合に、復号面ｆ象信
号は元の画像信号の横方向をＭ：ｍの比率で縮小し、縮
方向をＮｕｎの比率で縮小した画像となる。

このような復号画像信号を縮小ブロック単位に出力して
、全体の復号画像信号を得る。

（実施例）以下−図面を参照して本発明の一実施例を説明する。

第１図は、本発明の画像信号の符号化復号化方式の一実
施例を示すブロック図である。

第１図に示すように、画像信号の符号化の際にはまずブ
ロック読み出し手段１によって２次元離散コサイン変換
を行うブロック単位に画像信号を読み出す０例えば、１
画素当たり８ｂｉｔの画像信号を纒８画素、横８画素の
計６４画素を１ブロツクとして読み出す。そして、ＤＣ
Ｔ変換手段２は読み出されたｌブロック分の画像信号１
０１の２次元離散コサイン変換を行い、８×８個の変換
係数１０２を計算する。この２次元離散コサイン変換の
計算式は、次のようになる。

ただし、Ｎ＝８ｆ（ｉ、ｊ）　：画像信号（ｉ　、　ｊ＝０．１．・、
　Ｎ　−１）Ｆ（ｕ、Ｖ）：変換係数（ｕ　、　ｖ＝０
．１．−、　Ｎ　−１）である。

こうして計算された変換係数１０２を受けて、符号化手
段３は各変換係数を符号化して符号１０３を出力する。

この符号としては、等長符号の他に可変長符号などを用
いることができる。また、値が０の変換係数の連続する
数をランレングスとして符号化することもできる。さら
に、符号化の際に量子化処理を含めることもできる。こ
の場合には、復号化の際に逆量子化処理を行えば良い第２図は、縮小ブロックの設定方法を示す説明図である
。第２図に示すように、画像信号の復−ｐｊ化の際に縮
小ブロック設定手段４は、符号化時のブロックの低域側
の変換係数からなる縮小ブロックを設定する。例えば、
この場合の縮小ブロックのサイズは４×４である。

そして、復号化手段５は符号１０３を入力して、縮小ブ
ロック設定手段４で設定された縮小ブロック内に含まれ
る変換係数１０２のみを復号して、縮小ブロック毎に４
×４個の復号変換係数１０５を出力する。次に、逆ＤＣ
Ｔ変換手段６は縮小ブロック毎にその縮小ブロックに含
まれる復号変換係数１０５を逆離散コサイン変換して、
４×４画素の復号画像信号１０６を計算して出力する。

この逆離散コサイン変換は４×４の２次元離散コサイン
変換であり、計算式は次のようになる。

ただし、ｎ＝４Ｇ（ｕ、ｖ）　：復号変換係数（ｕ、　ｖ＝ｏ、１．−
、　ｎ−１）Ｑ（ｉ、ｊ）：ｆｓｉ号画像画像信号、ｊ
＝ｏ、１．・、　ｎ−１）である。

こうして得られる復号画像信号１０６は各縮小ブロック
毎に４×４画素である。符号化時には各ブロック毎に８
×８画素の画像信号を離散コサイン変換していたので、
復号画像信号１０６は画像信号を樅、横とら２：１に縮
小した両１象となる。

最後にブロック書き込み手段７は、逆ＤＣＴ変換手段６
から出力される縮小ブロック単位の復号画像信号１０６
を画像表示装置や画像記録装置などの画像出力装置に出
力する。

このように、縮小ブロックのサイズで逆Ｒｆｆｌｆｉ＆
コサイン変換を行うので、符号化時のブロックのサイズ
で逆離散コサイン変換を行う場合に比べて、はるかに処
理量や処理時間が少なくなる。

同時に、逆離散コサイン変換の結果がすでに縮小された
復号画像となっているので、縮小のための処理は全く必
要なく、そのためのハードウェアも必要としない。

なお、以上の説明においては符号化時のブロックサイズ
を８Ｘ８とし、復号化時の縮小ブロックサイズを４×４
として説明したが、別のサイズや形状を用いても差し支
え無い。例えば、符号化時のプロ・ｙクサイズをＭｘＮ
とし復号化時の縮小ブロックサイズをｍｘｎとした場合
には、復号画像信号１０６は元の画像信号の横方向をＭ
ｕｍの比率で縮小し、縦方向をＮｕｎの比率で縮小した
画像となる。

このように、自由な縮小率を設定することができ、しか
も縦方向と横方向の縮小率を独立に設定できるので、様
々な場合に対応できる。

また、ここでは直交変換として２次元の離散コサイン変
換を用いたが、その他にもアダマール変換などのように
、空間領域から周波数領域への変換を行う直交変換なら
ば、任意の直交変換を用いることができる。

また、以上の説明においては画＠（８号として特に規定
はしていないが、多値の白黒画像、ＲＧＢの各カラー成
分画像、Ｙ・（Ｒ−Ｙ）・（Ｂ−Ｙ）等の輝反・色差信
号は、すべてこの画像信号の中に含まれる。同゛様に、
テレビジョン信号等の動画像におけるフレーム間差分信
号においてら適用でき、十分な効果を得ることがでる。

このフレーム間差分信号については、参考文ＷＩＲ：ｒ
テレビジョン　バンドウィドス　コンプレッション　ト
ランスミッション　バイ　モーション　モンベンセイテ
ィド　インターフレーム　コーディング（Ｔｅｌｅｖｉ
ｓｉｏｎ　　Ｂａｎｄｗｉｄｔｈ　　Ｃｏｌｐｒｅｓｓ
ｉｏｎｔｒａｎｓｍｉｓｓｉｏｎ　　ｂｙ　　Ｍｏｔｉ
ｏｎ−ｃｏｎ＋ｐｅｎｓａｔｅｄＩｎｔｅｒｆｒａｎｅ
　ＣｏｄｉｎＯ）　Ｊアイ・イー・イー・イーコミュニ
ゲーシコン　マガジン（Ｉ［Ｅ［Ｃｏｎｍｕｎｉｃａｔ
ｉｏｎ　Ｈａｃ＋ａｚｉｎｅ）誌、１９８２年１１月号
、２４−３０頁に詳細に述べられている。

（発明の効果）以上に述べたように本発明の画像信号の符号化方式を用
いることにより、画像の復号化と縮小とを同時に行うこ
とができる。従って、復号画像を縮小するためのハード
ウェアや処理時間が不要となる。また、画１象の復号化
に要する処理量や処理時間も少なくなる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の画像信号の符号化復号化方式の一実施
例を示すブロック図、第２図は縮小ブロックの設定方法
を示す説明図である。１・・・ブロック読み出し手段、２・・・ＤＣＴ変換手
段、３・・・符号化手段、４・・・縮小ブロック設定手
段、５・・・復号化手段、６・・・逆ＤＣＴ変換手段、
７・・・ブロック書き込み手段。

Claims

【特許請求の範囲】画像信号の符号化の際には複数の画素からなるブロック
単位で前記画像信号を読み出し、空間領域から周波数領域への変換を行う直交変換を前記
ブロック単位に施して複数の変換係数を求め、前記変換係数を符号化して符号を出力し、前記画像信号の復号化の際には前記ブロックの低域側の
変換係数からなる縮小ブロックを設定し、前記符号を入
力して前記縮小ブロック内に含まれる変換係数のみを復
号し、前記縮小ブロックのサイズに対応する逆直交変換を上記
縮小ブロック内の復号変換係数に施して縮小された復号
画像信号を発生し、前記復号画像信号を前記縮小ブロック単位に出力する画
像信号の符号化復号化方式。