JPH0310464A - 画像信号の符号化復号化装置及び符号化装置 - 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符号化及び符号化された画像信号を
復号化する装置に関する。

〔従来の技術〕

従来より画像信号を記録、伝送する方法として、隣接画
素間の相関性を利用して情報量を圧縮して記録、伝送す
る方式が各種考案されている。例えば、画像信号を画面
毎に隣接する水平方向ｍ１画素、垂直方向ｍ２画素から
なる複数のｍ　＋　Ｘ　ｍ　２画素のブロックに分割し
、各ブロック毎に２次元直交変換し、直交変換係数を量
子化、符号化する方式が考案されている。

これは、一般的に画像信号を２次元直交変換した場合、
隣接画素間の相関性が高いために、エネルギーが低次に
集中する性質を利用し、量子化及び符号化に際して低次
成分に対して高次成分の割り当て情報量を少なくするこ
とにより画像信号の情報量を圧縮するものである。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、２次元直交変換係数値を一画面内において同じ
量子化特性で量子化及び符号化した場合、再生される画
像の品質を考慮すると、情報量の圧縮率に限界が生じる
。

また、一定期間中の統計量等により量子化特性を変化さ
せる方式が考案されているが、これらは一定期間を通し
た結果を用いるため、個々に最適な量子化特性を与える
方式でない。このため、再生画像の視覚上の画質を考慮
すると、画質の向上が視覚上認識できないほど不必要な
細かい量子化をするブロックの発生により符号量が増加
し、また逆に、視覚上画質劣化が認識できるほど粗く量
子化するブロックが発生する等の問題がある。

本発明は、上記の如〈従来例における問題点を解消する
ためになされたもので、画像信号をデータ変換して得ら
れる変換値の量子化の際にｍＷ特性を応用して情報量の
圧縮率の向上及び画質の向上を図ることができる画像信
号の符号化復号化装置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〕

本発明に係る画像信号の符号化復号化装置は、符号化装
置として、画像信号を画面毎に隣接する複数の画素から
なるブロックに分割するブロック分割回路と、各ブロッ
ク毎に画素値を所定の方法でデータ変換するデータ変換
回路と、各ブロック毎にブロック内平均輝度を検出し、
周辺ブロックとの輝度差分値に基づいて上記データ変換
回路によるデータ変換値に対する量子化特性を決定する
量子化特性決定回路と、上記データ変換値を得られた量
子化特性に基づいて量子化して量子化値を得る量子化回
路と、量子化値及び量子化特性を表すコードを符号化す
る符号化回路と、符号化された量子化値及び量子化特性
を多重化する多重化回路を備えると共に、復号化装置と
して、符号化された量子化値及び量子化特性を表すコー
ドを復号化する復号化回路と、各ブロック毎の量子化特
性を表すコードに従って逆量子化特性を決定する逆量子
化特性決定回路と、各ブロック毎に逆量子化特性に基づ
いて量子化値を逆量子化する逆量子化回路と、その逆量
子化値を逆データ変換する逆データ変換回路と、各ブロ
ックの逆データ変換値をブロック結合して画像信号を再
生ずるブロック結合回路を備えたものである。

〔作　　用〕

本発明の画像信号の符号化復号化装置においては、画像
信号を画面毎に隣接する複数の画素からなるブロックに
分割し、ブロック毎にデータ変換してそのデータ変換値
を量子化する際、当該ブロックとその周辺ブロックの平
均輝度の差分値に基づき量子化特性が決定され、量子化
が行なわれる。

（実　施　例〕 以下、本発明の各実施例について説明する。なお、各図
中、同一符号は同−又は相当部分を示す。

第１図は本発明の第１実施例による画像ｔｉ号の符号化
復号化装置を示す構成図である。

図示構成の画像信号の符号化復号化装置は、先ず入力さ
れた画像信号を、第２図（ａ）　、　（ｂ）に示すよう
に、各画面毎に隣接する複数の画素からなる、水平方向
ｍ１画素、垂直方向ｍ２画素からなる複数ブロックにブ
ロック分割回路１によって分割し、ブロック毎の画素デ
ータ列に変換する。

ブロック毎の画素データ列は、データ変換回路２により
所定のデータ変換方法に従ってデータ変換され、記憶回
路３に記憶される。また、ブロック内平均輝度検出回路
４により各ブロック毎の平均輝度値が検出され、検出さ
れた平均輝度値は視覚特性補正回路５により補正される
。この補正は、人間の視覚特性上、明るさの感覚量は輝
度値に対し第３図のように対数特性をもつため、輝度値
を明るさの感ｔＵｔに比例するような値に補正するため
に行なわれる。

このようにして求められた各ブロック毎の輝度値から、
周辺ブロックとの輝度差分検出回路６により、各ブロッ
ク毎に周辺ブロックとの輝度差分値群を得る。例えば、
第２図（ａ）のようにブロックＰに対して周辺ブロック
を水平、垂直方向各±１ブロックＡ−Ｈとするとブロッ
クＰに対する８個の周辺ブロックとの輝度差分値が得ら
れる。

そして、得られた各ブロック毎の周辺ブロックとの輝度
差分値群から、当該ブロックのデータ変換値群に対する
量子化特性及び量子化特性を表すコードを量子化特性決
定回路７により得て、得られた量子化特性に基づいて量
子化回路８で記憶回路３に記憶される各ブロック毎のデ
ータ変換値を順次読み出して量子化し、その量子化値を
符号化回路９で符号化する。また、各ブロックの量子化
特性を表すコードも所定の方法に基づき符号化回路ｌＯ
で符号化し、量子化値の符号化データと共に多重化回路
１１で多重化し、記録媒体への記録、または転走路への
伝送を行なう。

以上が符号化側であるが、復号化側では、多重化され量
子化されたデータ変換値群の符号化データ及び符号化さ
れた各ブロック毎の量子化特性を表すコードを分離化回
路１２で分離し、それぞれ復号化回路１３．１４により
復号化し、各ブロック毎のデータ変換値群の量子化値は
、各ブロック毎の量子化特性を表すコードに応じたアド
レスに逆量子化特性を記憶してなる逆量子化特性決定回
路１５で得られる逆量子化特性に基づき逆量子化回路１
Ｂで逆量子化され、逆データ変換回路１７により逆デー
タ変換され、各ブロック毎の画素データ列をブロック結
合回路１８により結合し、画像信号として出力する。

なお、上記構成において、データ変換回路２直後の記憶
回路３は、周辺ブロックとの輝度差分検出回路６での輝
度差分値を求めるために要する時間、データ変換値を量
子化回路８で量子化するのを遅延する目的で設けられて
いる。例えば、第２図（ａ）のように周辺ブロックを定
め、また、各ブロックの処理順序を第４図のように水平
方向順次とすると遅延時間は最小（１垂直ブロック周期
＋２水甲ブロック周期）必要であり、記憶回路３の記憶
容量はこの遅延時間を実現できる容量を必要とする。

また、量子化特性決定回路７は、例えば第５図に示す構
成を備えて周辺ブロックとの輝度差の平均値により量子
化特性を決定する。すなわち、量子化するブロックの各
周辺ブロックとの輝度差分値が周辺ブロックとの輝度差
分検出回路６から人力され、絶対値回路７ａで絶対値に
変換され輝度差値を得る。そして、平均値算出回路７ｂ
で輝度差を量子化するブロック毎に平均して輝度差の平
均値を得、この輝度差の平均値を量子化特性が記憶され
ている量子化特性記憶回路７ｃ及び量子化特性を表すコ
ードが記憶されている量子化特性コード記憶回路７ａの
アドレス入力に人力し、量子化特性及び量子化特性を表
すコードを得る。

すなわち、前述した構成を有する画像信号の符号化復号
化装置においては、人間の視覚特性上、ブロック内部と
その周辺部との輝度差か大きくなればなるほどブロック
内部の差感度は低下するという性質を有し、ブロック毎
の量子化に際し、周辺部との輝度差に応じて、輝度差の
大きい部分は粗い量子化を行ない、輝度乙の小さい部分
は細かい量子化を行なうことにより、視覚特性上画質の
劣化を伴なわず効率よく画像信号の情報量圧縮を行なっ
ている。

次に、第６図は本発明の第２実施例による構成図を示す
もので、第１図の第１実施例が、符号化側で、画像信号
を画面毎に隣接する複数の画素からなるブロックに分割
し、各ブロック毎に画素値を所定の方法でデータ変換し
て得られる変換値群を量子化するに当り、当該ブロック
及びその周辺ブロックの平均輝度から量子化特性を決定
して量子化し、量子化値及び量子化特性を表すコードを
符号化し、符号化データを記録、伝達し、復号化側で、
符号化された量子化値及び量子化特性を表すコードを復
号化し、各ブロック毎に量子化特性を表すコードに従っ
て逆量子化特性を決定して逆量子化し、各ブロック毎の
逆量子化値を逆データ、嚢換し、各ブロックの逆データ
嚢換値をブロック結合して画像信号を再生しているのに
対し、この第２実施例は、符号化側で、画像１５号を画
面毎に隣接する複数の画素からなるブロックに分割し、
各ブロック毎に画素値を変換値群にブロックの平均輝度
を表す変換値を含む方法でデータ変換して得られる変換
値群について、ブロックの平均輝度を表す変換値以外の
変換値をｍ重鎖するに当り、ブロックの平均輝度を表す
変換値を符号化した第１の符号化データを復号化して得
られる量子化する当該ブロック及びその周辺ブロックの
平均輝度を表す変換値の復号値から量子化特性を決定し
て量子化し、量子化値を符号化した第２の符号化データ
及び第１の符号化データを記録、伝送し、復号化側で第
１の符号化データ及び第２の符号化データを復号化し、
第２の符号化データから１４られる各ブロックの平均輝
度を表す変換値以外の変換値の量子化値を逆量子化する
に当り、第１の符号化データを復号化して得られる逆量
子化する当該ブロック及びその周辺ブロックの平均輝度
を表す変換値の復号値から逆量子化特性を決定して逆量
子化し、各ブロック毎の逆量子化値及び平均輝度を表す
変換値の復号値を逆データ変換し、各ブロックの逆デー
タ変換値をブロック結合して画像信号を再生している。

すなわち、この第６図の構成による第２実施例において
は、先ず、人力された画像信号は、各画面毎に隣接する
複数の画素からなる例えば第２図（ｂ）のように水平方
向ｍ　画素、垂直方向ｍ２画素からなる複数ブロックに
ブロック分割回路１で分割され、ブロック毎の画素デー
タ列に変換される。

ブロック毎の画素データ列は、変換値にブロックの平均
輝度成分を含み、所定のデータ変換方法によるデータ変
換回路２によりデータ変換され、ブロック内平均輝度成
分は所定のね・帰化方法により？１号北回路２１で符号
化され、その他の成分は記憶回路３で記憶される。

符号化されたブロックの平均輝度成分値は復号化回路２
２で復号化され、視覚特性補正回路２３により補正され
、周辺ブロックとの輝度差分検出回路２４により各ブロ
ック毎の周辺ブロックとの輝度差分値群を得る。そして
、得られた各ブロック毎の周辺ブロックとの輝度差分値
群から、量子化特性決定回路２５により、当該ブロック
の平均輝度成分以外のデータ変換値群に対する量子化特
性を得て、得られた量子化特性により量子化回路８で記
憶回路３に記憶されている各ブロック毎の平均輝度成分
以外のデータ変換値を順次読み出し量子・化し、量子化
値を所定の方法で符号化する。

そして、平均輝度成分値の符号化データとその他の成分
の量子化値の符号化データを多重化回路１１で多重化し
、記録媒体への記録または伝送路への伝送を行なう。な
お、ここで、量子化特性決定回路２５は、例えば第５図
から量子化特性コード記憶回路７ｄを省き、絶対値回路
７ａ、平均値算出回路７ｂ及び量子化特性記憶回路７Ｃ
と同一構成を備えている。

以上が符号化側であるが、復号化側では、多重化された
、ブロックの平均輝度成分符号化データとその他の成分
の量子化値符号化データとを分離化回路１２で分離し、
それぞれ復号化回路１３．　１４で復号し、その他の成
分の量子化値は記憶回路２５に記憶される。この記憶回
路２５の目的も前述の記憶回路３と同じく周辺ブロック
との輝度差分を得るための遅延である。

また、上記復号化回路１３で復号化されたブロックの平
均輝度成分値は、視覚特性補正回路２６で補正され、周
辺ブロックとの輝度差分検出回路２７により当該ブロッ
クの周辺ブロックとの輝度差分値群を得る。そして、得
られた当該ブロックの周辺ブロックとの輝度差分値群か
ら、第７図に示す如く、絶対値回路２８ａ　、　平均値
算出回路２８ｂ及び逆量子化特性記憶回路２８ｃを有す
る逆量子化特性決定回路２８により、当該ブロックの逆
量子化特性を得て、得られた量子化特性により記憶回路
２５に記憶されている当該ブロックの平均輝度成分以外
の成分の量子化値を順次読み出して逆量子化する。

そして、ブロックの平均輝度成分と共に逆データ変換回
路１７に入力して逆データ変換し、各ブロック毎の画素
データ列をブロック結合回路１８により結合し、画像信
号として出力する。

この第６図の構成の第２実施例と第１図の構成の第１実
施例との相違点は、符号化側回路で各分割ブロックの量
子化特性を符号化して得るコード臼体をも伝送するか否
かの違いで、データ変換方法が両実施例共に同じ方法を
採用したとすると、第１図の構成では復号化側回路の規
模が第６図の構成に比べ小さくでき、また、第６図の構
成では記録、伝送する情報量が各ブロックの量子化特性
を表すコードの分だけ少なくできる。

〔発明の効果〕

以上の如（、本発明によれば、画像信号を画面毎に複数
の画素からなるブロックに分割し、データ変換して得ら
れる変換値の量子化に際し、周辺部との輝度差が大きい
と差感度が悪化する視覚特性を応用して周辺ブロックの
平均輝度から各ブロックの量子化特性を決定し、周辺部
との輝度ｌの大きなブロックは粗く量子化し、輝度差の
小さなブロックは細かく量子化することにより、−画面
内で同じ量子化特性で量子化及び符号化した場合に比べ
、視覚上同程度の再生画質をｉりる場合、情報量の圧縮
率が向上でき、また、情報量の圧縮率を同程度とした場
合、再生画質を視覚上向上できる。

【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装置の第１実
施例を示す構成図、第２図は画像信号を各画面毎に複数
の画素からなる複数のブロックに分割する説明図、第３
図は人間の視覚特性図、第４図は第２図における各ブロ
ックの処理順序の説明図、第５図は第１図の量子化特性
決定回路７の回路図、第６図は本発明の第２実施例を示
す構成図、第７図は第６図の逆量子化特性決定回路２８
の回路図である。 １・・・ブロック分割回路、２・・・データ食換回路、
３．２５・・・記憶回路、４・・・ブロック内平均輝度
検出回路、５．２６・・・視覚特性補正回路、６・・・
周辺ブロックとの輝度差分検出回路、７．２５・・・量
子化特性決定回路、８・・・量子化回路、９．ｌＯ・・
・符号化回路、１１・・・多重化回路、１２・・・／）
）、！ｉｌ化回路、１３．１４・・・復号化回路、１５
．２８・・・逆量子化特性決定回路、１６・・・逆量子
化回路、１７・・・データ変換回路、１８・・・ブロッ
ク結合回路、２４．２７・・・各ブロック毎の周辺ブロ
ックとの輝度差分検出回路。 発明者 安　　藤 部

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 符号化装置として、画像信号を画面毎に隣接する複数の
   画素からなるブロックに分割するブロック分割回路と、
   各ブロック毎に画素値を所定の方法でデータ変換するデ
   ータ変換回路と、各ブロック毎にブロック内平均輝度を
   検出し、周辺ブロックとの輝度差分値に基づいて前記デ
   ータ変換回路によるデータ変換値に対する量子化特性を
   決定する量子化特性決定回路と、前記データ変換値を得
   られた量子化特性に基づいて量子化して量子化値を得る
   量子化回路と、量子化値及び量子化特性を表すコードを
   符号化する符号化回路と、符号化された量子化値及び量
   子化特性を多重化する多重化回路を備えると共に、復号
   化装置として、符号化された量子化値及び量子化特性を
   表すコードを復号化する復号回路と、各ブロック毎の量
   子化特性を表すコードに従って逆量子化特性を決定する
   逆量子化特性決定回路と、各ブロック毎に逆量子化特性
   に基づいて量子化値を逆量子化する逆量子化回路と、そ
   の逆量子化値を逆データ変換する逆データ変換回路と、
   各ブロックの逆データ変換値をブロック結合して画像信
   号を再生するブロック結合回路を備えた画像信号の符号
   化復号化装置。