JPH0284894A - 画像符号化方式 - 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、画像信号を高能率に符号化するため画像信号
を直交変換し、得られた変換係数を量子化して符号化す
る画像符号化方式に関するものである。

（従来技術〕 従来、画像信号を直交変換を用いて高能率に符号化する
方法としては、（ａ）画像信号を複数画素からなるブロ
ックに分割し、ブロック単位に直交変換の一つである離
散コサイン変換を施しその変換係数を量子化し符号化す
る静止画像用の符号化方式であり、量子化パラメータは
、変換係数の周波数位置に依存して変化される符号化方
式（ＩＳＯ／ＪＴＣＩ／ＳＣ２／ｌｌＧ３　Ｎ８００．
“Ｉｎ１ｔｉａｌ　Ｄｒａｆｔ　ｆｏｒ　Ａｄａｐｔｉ
ｖｅＤｉｓｃｒｅｔｅ　Ｃｏ５１ｎｅ　Ｔｒａｎｓｆｏ
ｒｍ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ　ｆｏｒ　５ｔｉｌｌ　Ｐｉ
ｃｔｕｒｅ　Ｄａｔａ　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　５ｔ
ａｎｄａｒｄ”）　、（ｂ）同様にして、画像信号を複
数画素からなるブロックに分割した後、離散コサイン変
換し変換係数を量子化するもので、変換係数の低周波部
分をベクトル量子化し、その量子化パターンを利用しブ
ロック単位に量子化パラメータを変化させる静止画像用
の符号化方式（電子通信学会論文誌、ＢＶｏｌ。

Ｊ７１−Ｂ　Ｎｏ、１　ｐｐ、１−９　ｒクラス分けを
利用した適応直交変換符号化方式」）等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記の従来符号化方式において、問題と
なっている点は、画像の輪郭部等に現れるノイズ（モス
キードノイズと呼ばれる）である。

モスキードノイズは、輪郭部分のブロックで発生した誤
差がそのブロック内に分散され１本来平坦であるべき画
像の背景部に波模様の歪となって現れるものである。

第５図は、従来の画像符号化方式の説明するための画像
の輪郭とブロックの位置関係を示す図、第６図は、第５
図に示す輪郭のブロックの内部構成を示す図である。

第５図及び第６図において、１００は画面であり。

１０１は画面１００内の画像、１０２は画像１０１の輪
郭である。２００は画面１００を複数個に分割したブロ
ックであり、２０１は画像１０１の輪郭部分のブロック
である。

２０２は輪郭部分のブロック２０１内の１つを示すもの
であり、２０３は明るさの値を示す値であり、例えば、
８ビツトで明るさの値を示す場合には、０〜２５５の２
５６個の明るさの値がある。

モスキードノイズは、第５図及び第６図に示す様に１輪
郭と背景の平坦な部分が一つのブロック内に混在する場
合２０１などのブロックに発生しやすい、モスキードノ
イズが発生した場合の例を第７Ａ図（原信号）及び第７
Ｂ図（復号信号）に示す。

第７Ｂ図は１輪郭部分で発生した誤差が平坦部に現れた
様子を示している。モスキードノイズは、輪郭部の誤差
が直交変換の基底ベクトルにより平坦部に波及するため
に現れる０例えば、第８図（８次の離散コサイン変換基
底ベクトル）に示す離散コサイン変換の基底ベクトルの
全てが符号化される場合には、モスキードノイズは発生
しないが、第８図の６行目の基底ベクトルが符号化され
、７行目以降が符号化されない場合には、本来、波形ど
うしが打ち消しあって高周波の波形が発生しない所に６
行目の基底ベクトルによって波及したノイズが発生する
ことになる。このような原因で平坦部にノイズが発生す
ると非常に目につきやすいノイズとなる。このようなノ
イズの発生を防ぐには、輪郭部のブロックでは、たとえ
変換係数上での電力が小さくとも、モスキードノイズの
発生原因となる係数では、量子化歪を小さくしてやる必
要がある。量子化パラメータを変更し、−律に量子化歪
を小さくする場合には、全体としての符号量が増大して
しまい要求されるビットレートを満たすことができなく
なる。

人間の視覚的には１輪郭部等の濃度変化の激しい部分で
の誤差はあまり目につかないが、平坦な部分での誤差は
少しであっても劣化となり知覚される。そのため、先の
符号化方式で発生していたモスキードノイズは、復号画
像で非常に目につくノイズとなり、復号画像の画像品質
を著しく劣化させていた。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
あ、る。

本発明の目的は、入力画像信号を複数画素からなるブロ
ックに分割し、個々のブロックの画像信号、あるいは予
測誤差信号を直交変換し、該ブロックの変換係数を量子
化し符号化する画像符号化方式において、画像の輪郭部
で背景部分に現れる歪を減軽し、良好な復号画像を得る
ことができる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は１本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するために１本発明は、入力画像信号を
複数画素からなるブロックに分割し、個々のブロックの
画像信号、あるいは予測誤差信号を直交変換し、該ブロ
ックの変換係数を量子化し符号化する画像符号化方式に
おいて、ブロック内に有意な画像輪郭部が存在するかを
検出する輪郭検出部と、ブロック内の輪郭が走る方向を
検出する輪郭方向検出部と、量子化する直交変換係数の
位置を決定する量子化マスク部と、量子化パラメータを
決定するパラメータ決定部と、前記輪郭検出部で輪郭が
存在すると判定されたブロックについては、前記輪郭方
向検出部の検出結果に従い、輪郭の走る方向に適応した
量子化位置（すなわち、背景部にモスキードノイズが現
れない位置）を前記量子化マスク部で選択し、前記輪郭
検出部の検出結果をもとに前記パラメータ決定部で定め
られた量子化パラメータで該ブロックを量子化、符号化
する手段を備えたことを最も主要な特徴とする。

〔作用〕

前述の手段によれば、入力画像信号を複数画素からなる
ブロックに分割し、このブロック内に有意な画像輪郭部
が存在するかを輪郭検出部で検出し、ブロック内の輪郭
が走る方向を輪郭方向検出部で検出し、この検出結果に
従い１輪郭の走る方向に適応した量子化位置を前記量子
化マスク部で選択し、前記輪郭検出部の検出結果をもと
に前記パラメータ決定部で定められた量子化パラメータ
で当該ブロックを量子化、符号化することにより。

モスキードノイズを軽減することができるので。

画像の輪郭部で背景部分に現れる歪を軽減し、良好な復
号画像を得ることができる。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。

なお、実施例を説明するための全回において、同一機能
を有するものは同一符号を付け、その繰り返しの説明は
省略する。

第１図は１本発明の一実施例の画像符号化方式のシステ
ムの概略構成を示す図である、第１図において、１は入
力端子であり、画像信号が入力される。２はソベル（Ｓ
ｏｂｅｌ）オペレータ部であり、第２図に示すような３
×３画素のマスクを用い、式（１）の演算紀行うための
もである。

ＩＡ÷２８＋Ｃ−Ｇ−１１＋　ＩＡ＋２０＋Ｇ−Ｃ−２
Ｆ−１１・・・・・（１）３はしきい値処理部（Ｔｈ）
であり、あらかじめ定められたしきい値と前記式（１）
の演算結果値とを比較するためのものである。４は輪郭
画素数カウンタ（Ｃ）であり、しきい値以上の値となる
画素の数をブロック単位にカウントするためのものであ
る。５は離散コサイン変換部（ＤＣＴ）、６は縦輪郭検
出部、７は横輪郭検出部、８は輪郭判定部、９は量子化
マスク部、１０は量子化′パラメータ決定部、１１は量
子化器（Ｑ）、１２は可変長符号化器（ＶＬＣ）、１３
はフレームメモリ（ＦＭ）、１４は動き補償処理部（Ｍ
Ｃ）、１５は出力端子である。

本実施例の画像符号化方式は、第１図に示すように、入
力端子１に画像信号が入力され、入力された画像信゛号
はブロック単位にフレームメモリ１３からの動き予測信
号と差分が取られ、その後、離散コサイン変換部５で離
散コサイン変換される。

また、前記差分が取られた画像信号は、同時にソベルオ
ペレータ部２に入力され１式（１）の演算が実施される
。

この演算結果値は、画像の輪郭部分で大きな値となり、
しきい値処理部３であらかじめ定められたしきい値と比
較し、輪郭画素数カウンタ４でしきい値以上の値となる
画素の数がブロック単位にカウントされる。この値は輪
郭部にあるブロックでは大きな値となる。離散コサイン
変換部５で離散コサイン変換された信号は、縦輪郭検出
部６゜横輪郭検出部７と量子化器１１に送られ、まず、
縦輪郭検出部６では、ブロック内の変換係数の内。

第３Ａ図（画像輪郭の縦方向検出）に示す斜線の部分の
変換係数の電力の和が取られる。横輪郭検出部７で同様
に第３Ｂ図（画像輪郭の横方向検出）に示す斜線の部分
の変換係数の電力の和を求め、それらは輪郭判定部８に
送られる。これらの値は縦方向の輪郭がある場合には縦
輪郭検出部６が、横方向の輪郭がある場合には横輪郭検
出部７の値が大きくなる６輪郭判定部８では、輪郭画素
数カウンタ４で求められた輪郭画素数が一定数以上のブ
ロックに関して、縦輪郭検出部６、横輪郭検出部７の値
を比較し、輪郭部ブロックの輪郭が走る方向を推定し、
推定結果を量子化マスク部９および量子化パラメータ決
定部１０に送る。量子化マスク部９では、輪郭判定部８
の推定結果が輪郭部でなければ、第４Ａ図（非輪郭）の
マスクを、縦方向輪郭であ九ば、第４Ｂ図（縦方結輪郭
）のマスクを、横方向輪郭であれば、第４Ｃ図（横方向
輪郭）のマスクを決定する。ここでマスクとは、第４Ａ
図〜第４Ｃ図の斜線部分の変換係数だけを量子化対象と
することを意味し、マスクで除外された部分はたとえマ
スク内の係数より電力が大きくとも量子化（強制的に“
０″にする）されない、量子化パラメータ決定部１０に
おいて、輪郭部の場合は量子化のしきい値を小さく変更
し、非輪郭部の場合は量子化のしきい値を大きく変更す
る。量子化マスク部９、量子化パラメータ決定部１０の
情報は、量子化器１１に送られ、離散コサイン変換部５
の変換係数をそれらの値を利用し量子化する。量子化結
果は可変長符号化器１２で符号化され、出力端子１５に
出力される。

また、量子化器１１の出力は、フレームメモリ１３から
の動き予測信号と和が取られ、復号側で再生されるもの
と同じ復号信号を生成し、フレームメモリ１３に入力さ
れる。動き補償処理部１４では、入力端子１から入力さ
れてくる画像信号とフレームメモリ１３の１画面前の画
像信号より、現在の画面が過去の画面からどの様に動い
たかを示す動き予測ベクトルが生成され、そのベクトル
に従ってフレームメモリ１３の信号をならべかえ、動き
予測信号を生成する。

以上の説明かられかるように、本実施例によれば１輪郭
部のブロックのみを検出し、モスキードノイズが発生す
る変換係数には細かい量子化を施し、また、誤差が目に
つかない変換係数には粗い量子化を施してやれば、全体
としての符号量が増大することなしにモスキードノイズ
を軽減することができる。これにより、画像の輪郭部で
背景部分に現れる歪を軽減し、良好な復号画像を得るこ
とができる。その際、視覚的には影響の少ない変換係数
を犠牲にすることによって全体として符号量は増加する
ことはない。

第１表、第２表、第３表、第４表に、本実施例の処理に
よる効果を示す。

第１表は入力信号であり、第２表はその離散コサイン変
換係数である。第３表は本実施例の処理を用いないで量
子化した場合であり、平担であるべき部分にモスキード
ノイズが現れていることを第３表中Ｏ印で囲んで示して
いる。第４表は本実施例の処理を用いた場合であり、モ
スキードノイズが軽減されていることがわかる。

本実施例の処理では、本来、電力が大きくとも目につか
ない係数について量子化を強制的に行わず“０″にして
いる０本実施例では、第４Ａ図〜第４Ｃ図に示すような
量子化マスクを用いたが、これ以外であってもかまわな
い、また１輪郭検出部として、ソベルオペレータ部２．
しきい値処理部３９輪郭画素数カウンタ４を用い・、輪
郭方向検出部として、縦輪郭検出部６．横輪郭検出部７
を用いたが、もちろんこれ以外であってもかまわない０
例えば、輪郭検出部としてブロック内の最大、最小の画
素を求め、その差の最大値・最小値（ａ＋ａｘ−ｗｉｎ
）をしきい値と比較し、差が大きいブロックを輪郭と判
定すれば良い、また１輪郭方向検出部として、特開昭６
１−１９４９６８号を応用することもできる。これは、
ブロック内の画素の平均値を求め、その値で各画素を２
値化し、隣接画素間で発生するＯ／１変化回数を水平、
垂直方向それぞれ別個に検出するもので、本来は網点領
域を検出するためのものである。ここでは、水平、垂直
方向の変化回数の大小を調べ、水平方向のＯ／ｌ変化が
多ければ垂直方向の輪郭、垂直方向のＯ／１変化が多け
れば水平方向の輪郭と判定すれば良い０本実施例例では
、縦横方向の輪郭のみを取り扱ったが、もちろん斜め方
向の輪郭についても、斜め輪郭検出部とそれに対応する
量子化マスクを付は加えれば処理できる。また、本実施
例では、フレーム間符号化に本発明を利用したが、もち
ろんこれ以外１例えば静止画像符号化、フレーム内符号
化にも利用できる。また、本実施例では、ソベルオペレ
ータ部２に入力される画像信号は差分を取られたもので
あったが、原画像信号の特徴を抽出する意味で差分を取
る前の入力原信号をソベルオペレータ部２に入力しても
良い。

以上１本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上、説明したように、本発明によれば、直交変換を用
いた符号化方式で問題となっていたモスキードノイズを
軽減することができ、視覚的に良好な復号画像を得るこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の画像符号化方式のシステ
ムの概略構成を示す図。 第２図は、ソベルオペレータ部の３×３画素のマスクを
示す図、 第３Ａ図及び第３Ｂ図は、第１図に示す本実施例の画像
符号化方式の輪郭検出処理を説明するための図、 第４Ａ図、第４Ｂ図及び第４Ｃ図は、第１図に示す本実
施例の画像符号化方式の量子化マスクを説明するための
図、 第５図、第６図、第７Ａ図、第７Ｂ図及び第８図は、従
来の画像符号化方式の問題点を説明するための図である
。 図中、１・・・入力端子、２・・・ソベル（Ｓｏｂｅｌ
）オペレータ部、３・・・しきい値処理部（Ｔｈ）、４
・・・輪郭画素カウンタ（Ｃ）、５・・・離散コサイン
変換部（ＤＣＴ）、６・・・縦輪郭検出部、７・・・横
輪郭検出部、８・・・輪郭判定部、９・・・量子化マス
ク部、１０・・・量子化パラメータ決定部、１１・・・
量子化器（Ｑ）、　１２・・・可変長符号化器（ＶＬＣ
）、１３・・・フレームメモリ（ＦＭ）、　１４・・・
動き補償処理部（ＭＣ）、１５・・・出力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）入力画像信号を複数画素からなるブロックに分割
   し、個々のブロックの画像信号、あるいは予測誤差信号
   を直交変換し、該ブロックの変換係数を量子化し符号化
   する画像符号化方式において、ブロック内に有意な画像
   輪郭部が存在するかを検出する輪郭検出部と、ブロック
   内の輪郭が走る方向を検出する輪郭方向検出部と、量子
   化する直交変換係数の位置を決定する量子化マスク部と
   、量子化パラメータを決定するパラメータ決定部と、前
   記輪郭検出部で輪郭が存在すると判定されたブロックに
   ついては、前記輪郭方向検出部の検出結果に従い、輪郭
   の走る方向に適応した量子化位置を前記量子化マスク部
   で選択し、前記輪郭検出部の検出結果をもとに前記パラ
   メータ決定部で定められた量子化パラメータで当該ブロ
   ックを量子化、符号化する手段を備えたことを特徴とす
   る画像符号化方式。