JPH03139988A - イメージ回復方法及び装置 - Google Patents

イメージ回復方法及び装置

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JPH03139988A
JPH03139988A JP2263251A JP26325190A JPH03139988A JP H03139988 A JPH03139988 A JP H03139988A JP 2263251 A JP2263251 A JP 2263251A JP 26325190 A JP26325190 A JP 26325190A JP H03139988 A JPH03139988 A JP H03139988A
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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】 Ａ、産業上の利用分野 本発明は、エレクトロニック・イメージの処理に関し、
さらに詳しくは係数予測（ｃｏｅｆｆｉｃｊ、ｅｎｔｐ
ｒｅｄｉｃｔｉｏｎ）方法を使って変換符号化されたモ
ーシゴン・ビデオ・データ等のデータに作用して、ビデ
オ・データの効率のよい圧縮を促進しつつ、符号化され
たイメージを最適に回復する方法及び装置に関する。
Ｂ、従来技術及びその課題 高能率のモーション・ビデオ圧縮システムには、悴通、
フレーム内符号化とフレ−ム内符号化の組合せが用いら
れる。フレーム内符号化では、シーケンスのあるビデオ
・フレーム（又はフィールド）が、該ビデオ・シーケン
ス中の他のフレーム（又はフィールド）を−切参照する
ことなしに符号化される。フレーム間符号化では、ビデ
オ・フレームは、隣接する、先行して符号化されたフレ
ームを参照して符号化される。連続するビデオ・フレー
ムの情報内容はほとんど変化しないので、フレーム差の
圧縮、したがってフレーム間符号化は、通常フレーム内
符号化よりも能率がよい。さらに、例えばｌ−１，ＭＵ
ＳＳＭ＾ＮＮ、Ｐ、ＰＩＲ５ＣＨ、及びｌ（、ＧＲＡｌ
、、１ＥＲＴ　。
薯　”Ａｄｖａｎｃｅｓ　　ｉｎ　　Ｐｉｃｔｕｒｅ　
　Ｃｏｄｉｎｇ　　、　　Ｐｒｏｃ、■ＥＥＥ。
７３．５２３．１９８５に記載されているような周知の
フレーム対フレームのモーション補償方法を基本的なフ
レーム間符号化に適用することによって、能率はさらに
改善することができる。したがって、ビデオ・シーケン
スの圧縮率を最適化するためにフレーム間符号化をでき
るだけ用いるのが望ましいけれども、それでもなおフレ
ーム内符号化を回避することはできない。
フレーム内符号化は、シーンの変化を扱うのに特に必要
とされるほか、近年のモ・−ジョン・ビデオ圧縮の標準
化の努力から持ち上がったある要件に適合するためにも
必要とされる。標準化の要件に関して言うと、ある提案
を採用するならば、シーケンス中のどのビデオ・フレー
ムも所定制限時間内にアクセスできなければならず、か
つある周期性をもってフレームをアクセスしたリスキッ
プしたりすることによって、前もって記録されているビ
デオ・シーケンスの高速順方向再生や高速逆方向再生を
行うことができなければならない。かかる要件に従うと
、少なくとも周期的にフレーム内符号化を用いなければ
ならない。例えば、普通速度の１０倍の高速順送りモー
ドでは、シーケンス中の１０フレームごとに１ビデオ・
フレームをアクセス・圧縮解除・表示しなければならな
い。
フレーム間符号化（さ九た）フレームは隣接する先行し
て復号されたフレームを参照する必要があるので、その
ようなフレームは上記機能を実現するのに使うことはで
きない、他のフレームと関係なしに復号できるのはフレ
ーム内符号化フレームだけであるから、普通法の１０倍
の高速順送り機能のためには１０フレームごとに１つの
フレーム内符号化フレームが必要とされる。したがって
。
ビデオ・シーケンス中の任意のフレームをランダム・ア
クセスするのに必要とされる時間長は、フレーム内ブレ
ーク間の最大フレーム数によって制約される。残念なが
ら、頻繁にフレーム内ブレークを繰り返すと、イメージ
・シーケンスの品質をそうでない場合よりも低丁させて
しまう。フレーム内変換符号化フレームは特に低ビット
・レートで非常に迷惑なブロッキング・アーテイファク
１〜（人工物）を呈示する可能性がある。このようなア
ーティファクトはイメージのスムーズ・エリアで特に顕
著であり１周期的なブロックのフラッシングとして現わ
れ、続いてフレーム間符号化がそれらブロックのフラッ
シングを徐々に修正する傾向にある。
一般に適用される変換符号化法に言及すると、それはフ
レーム内モードにもフレーム間モードにも適応させて用
いることが可能である。変換符号化、特に離散コサイン
変換符号化（ＤＣＴ）では。
イメージは通常例えば８×８画素のブロックに細分され
、続いて各ブロックが数学演算によって原ブロック画素
の新たな表現に変換される。変換されたブロックの「画
素」は変換成分（コーボネント）又は係数と呼ばれる。
公知の変換演算の例としては、ＤＣＴ、Ｈａａｒ、ｌｌ
ａｄａｍａｒｄ　、及びラップト・オーバーラツプ変換
がある。すべての場合において、変換演算は、原画素ブ
ロックのエネルギーを数個の変換成分に圧縮（コンパク
ト化）する性質を持つ。それらの係数だけを量子化・圧
縮・送信すればいいようにするためである。モーション
・ビデオ・スタンダードに典型的な高圧縮レートの場合
によくあるように、変換要素が粗く量子化されると、こ
のブロック・ストラフチャが″ブロッキング″アーティ
ファクトをもたらす。
Ｂ、Ｎｌ５Ｓ著”Ｐｒｅｄｉｃｔｉｏｎ　ｏｆ　ＡＣｃ
ｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓｆｒｏｍ　ｔｈｅ　ＤＣｖａＪ
、ｕｅｓ”　、　Ｔ５０／ＴＣ９”ｌ／ＳＣ２／ＷＣｄ
３　Ｎ７４５゜１９８８年５月、及び”Ｐｒｅｄｉｃｔ
ｉｏｎ　ｏｆ　ＡＣｃｏｅｆｆｉｃｉｅｎｔｓ　ｆｒｏ
ｍ　ｔｈｅ　ＤＣｖａｌｕｅｓ　ｒｅｖｉｓｉｔｅｄ”
ＪＰＥＧ　１４７．ＩＳＯ／ＴＣ９７／ＳＣ２／ＷＧ８
　ｄｏｃｕｍｅｎｔ、１９８８年６月、には、漸進的送
信（プログレッシブ・トランスミッション）ＤＣＴ法を
使って符号化されるスチル・フレームの品質を向上させ
る技術が開示されている。Ｎｌ５Ｓの提案による漸進的
スチル・フレームＤＣＴエンコーダの２つのバージョン
が第１Ａ図と第１Ｂ図に示されている。デコーダは第２
図に示す、これらの図は、ＭＩＴＣＩＩＥＬＬ、Ｊ、、
Ｂ。
Ｎｌ５Ｓ　、　Ｗ、ＰＥＮＮＥＢＡＫＥＲ、ｌ（、ＰＯ
ＵＬＳＥＮ　、　Ｊ、ＶＡＡＢＥＮ著。
”Ｒｅｐｏｒｔ　ｏｎ　Ｆｒｏｎｔ−Ｅｎｄ　ｍｅｅｒ
ｉｎｇ　　、ＪＰＥＧ　２４５゜ＩＳＯ／ＩＥＣ、］Ｔ
Ｃ１／ＳＣ２／ＷＧ８　ｄｏｃｕｍｅｎｔ、１９８９年
１月２３日からとったものである。第１Ａ図と第１Ｂ図
に示すように、原イメージ又は他の符号化すべきイメー
ジからの、画素ブロックを表わす入力は、まず変換器１
０でＤＣＴによって変換される。画素ブロックのＩ）　
ＣＴ変換によって、１つのＤＣ係数信号と多数のＡＣ係
数信号が生成される。ＤＣ係数は原画素ブロックの平均
値を表わし、ＡＣ係数はその中の様々な調和周波数を表
わす。まず、ＤＣ成分だけが量子化器２０で量子化され
（Ｑ）、ライン１５で送信される。また、量子化された
ＤＣ値だけを使って、ＡＣ係数のあるものが、ＡＣ予測
器３０で推定または予測される。Ｎｌ５Ｓの従来技術で
は、３Ｘ３のブロック・セットのＤＣ値が。
３Ｘ３ブロツク・アレイの中心ブロックのＡＣ係数を予
測するのに用いられる。予測されたＡＣ値を使うと、Ｄ
Ｃ成分だけで生成されたイメージと比較して、イメージ
の外観を改善することが可能である。第］、Ａ図に示す
ように、Ｎｌ５Ｓの漸進的送信システムでは、ライン１
６上の量子化された原ＡＣ成分とそれらに対応し且つ量
子化器２１で量子化された予測との差が加算器４０で計
算され、送信されることにより、原イメージの符号化バ
ージョンが獲得される。別のやり方では、第１Ｂ図に示
すように、ライン１６ａ上の末量子化原ＡＣ成分とそれ
らについてのＤＣ成分からの予測との差がまず加算器４
０で計算され１次いで量子化器２２で量子化されてから
、符号化イメージを獲得すべく送信が行われる。
ＩＩＡ図のエンコーダとともに用いられる典型的なデコ
ーダが第２図に示される。符号化送信器から受信した、
符号化され圧縮された信号は、まず圧縮解除され５次に
以下のようにして処理される。ＤＣ成分はライン１７を
通じて逆量子化器２５に送られ、そこで逆量子化（Ｑ−
”）された後、逆変換器１１によって逆変換（ＩＤＣＴ
）される。
ＤＣ成分はまたライン１８を通じてＡＣ予測器３１にも
送られる。ＡＣ予測器３１の出力は量子化器２３で量子
化（Ｑ）された後、加算器４１にて、ライン１９上の受
信信号の対応するＡＣ係数と加算される。加算器４１の
出力は逆量子化器２５によって逆量子化され、逆変換器
１１によって逆変換され、復号されたＤＣ成分とともに
復号出力の中に含められる。
Ｎｌ５Ｓのシステムでは、イメージがスムーズ・エリア
を含んでいるか、またはアクティブ／コンプレックス・
エリアを含んでいるかに関係なしに、イメージ全部でＡ
Ｃ予測が行われることに留意することが重要である。さ
らに、ＡＣ予測値に制限は設けられていない。どんな予
ｌｌ′１１１誤差も、ＡＣ差分の送信終了時には、後で
修正するべく残されている。このような特徴ゆえに、Ｎ
ｌ５Ｓのシステムは、イメージのアクティブ／コンプレ
ックス・エリアにおいて大規模な予測誤差を招来する可
能性がある。そのような誤差は、圧縮能率を劣化させか
ねない。
したがって、フレーム内符号化フレーム中のアーティフ
ァクトを修正し、低ビツト圧縮レートにおいて他の方法
では不可能であるようなイメージ品質の改善を図ること
のできろシステム及び方法を提供することが望まれ、且
つそれが本発明の目的である。さらに、最も重要なこと
であるが、このような改善は圧縮能率の損失なしに達成
されることが望まれる。本発明は、変換符号化を適切に
活用することにより、イメージ品質及び圧縮能率を維持
しつつ、フレーム内符号化に伴うパブロッキング″アー
ティファクト問題を修正する。
Ｃ３課題点を解決するための手段 本発明は、モーション・ビデオ・シーケンス又は漸進的
スチル・フレームの形態をとるエレクトロニック・イメ
ージのフレーム内符号化の結果の改善を指向しており、
さらに詳しくはＡＣ成分の予測を用いるフレーム内変換
ベースの （ｔｒａｎｓｆｏｒｍ　ｂａｓｅｄ）符号化におけるイ
メージ品質を改善する方法及び装置を指向する。本発明
は、ＡＣ係数予測に対する演算を伴うが、その演算は、
システムのデコーダ部のみにおいて、閾値演算と組み合
わせて行われる。
本発明は、入力イメージが画素ブロックに細分され、上
記画素ブロックが順変換符号化演算により係数ブロック
に変換され、上記変換係数にはブロック内の画素の平均
値を表わすＤＣ係数とブロック内の画素の調和周波数を
表わすＡＣ係数が含まれるデータ圧縮システムにおいて
、変換係数から入力イメージの表現を回復する方法であ
って、（ａ）上記イメージのすべてのブロックについて
上記変換係数を受信し、 （ｂ）１つのブロックの、ＡＣ係数を含むように選択さ
れた変換係数についての予測値を、受（ごし７た変換係
数の値から生成し。
（ｃ）上記ブロックの上記予測係数値に対して閾値演算
を施し、 （ｄ）ステップ（ｃ）で閾値演算を施した結果である係
数値に、Ｌ記ブロックについて受信した対応する変換係
数の値を加算し、 （ｅ）Ｊ：、記受信したイメージの各ブロックについて
、ステップ（ｂ）〜（ｄ）の実行を繰り返し、（ｆ）−
上記受信したイメージのすべてのブロックについて、逆
変換演算をステップ（ｄ）の加算結果に施し、上記イメ
ージ表現髪回復する ステップを含む。
普通、ブロックの変換係数は量子化されるので。
予測係数値は閾値演算の前に量子化され、加算結果は逆
変換演算を施す前に逆量子化される。このような場合、
閾値演算の前に予測係数値について行われる量子化は、
ブロックの変換係数について行われる量子化よりも微細
である。さらに、加算ステップの前に、閾値演算を施さ
れた係数値の精度とマツチさせるために、上記ブロック
の変換係数値のスケーリングが実行されてよい。その場
合、逆変換演算を施した後で、スケーリングに対する補
償が行われる。
以下では、漸進的スチル・アプリケーションとモーショ
ン・ビデオ・アプリケーションの両方について、デコー
ダの実施例を説明する。
■〕、実施例 本発明は、エレクトロニック・イメージのフレーム内符
号化を改善するシステム及び方法に関係し、モーション
・ビデオ・シーケンスに対応した実施例とスチル・フレ
ームに対応した実施例を音む。
まず、モーション・ビデオ用の実施例に関しては、第３
図と第４図を参照されたい。これらの図は、例えばＤＣ
Ｔを用いる従来の典型的なモーション・ビデオ・エンコ
ーダとデコーダを示したものである。もっとも、−膜性
を失うことなく、その他の変換を採用することも可能で
ある。変換器１０と量子化ｒＳ２０を含む第３図のエン
コーダの上側経路はエンコーダ・プロパーであり、″送
信（トランスミッシ目ン）エンコーダ″と呼ぶことにす
る。
フレーム符号化のためには、第３図のスイッチＳ１はポ
ジション１にあるので、送信エンコーダへの入力イメー
ジ・データはＤＣＴ変換器】−０の直接の作用を受け、
量子化器２０で量子化された後、送信される。普通、量
子化された出力は、送信される前に、ハフマン・コーデ
ィングやアリスマティック・コーディングを使うコーグ
５０でエントロピー符号化されることに注意されたい。
しかしながら、そのような追加的なオペレーションや適
当な拡張は、当業者の任意に選択し得る範囲内であり、
したがってここでは説明に省略する。
第４図のデコーダでも、スイッチＳ２はポジション１に
あり、符号化された信号は逆量子化器２５で逆量子化さ
れ（Ｑ−’）、逆変換器】１で逆変換される（ＩＤＣＴ
）。その後、再構成（リコンストラクト）されたイメー
ジとして直接出力されるか、あるいは再構成（リコンス
トラクション）フレーム・バッファ６０にストアされる
。バッファ６０の出力は、加算器４３で逆変換器１１の
出力と加算してもよい。
第３図のエンコーダは第４図のようなデコーダ７０をフ
ィードバック・ループの中に含むので、再構成されたイ
メージは、加算機４２で引算をすることによって、次の
フレームのための予測に用いることができる。ここでも
、第３図及び第４図の基本ニーダ／デコーダに対しては
、被予測フレームのフィルタリングやモーション補償の
導入といった、適当な拡張があってよい、フレーム間符
号化のためには、スイッチＳ１はポジション２とされる
ので、ライン１４の原フレーム信号ではなくて、加算器
４２からのフレーム差分信号が、ＤＣＴ変換器１０で変
換され、量子化器２０で量子化される。同様に、デコー
ダのスイッチＳ２はポジション２とされるので、加算器
４３からの再構成済フレーム差分を予測（先行）フレー
ムに加算することによって、フレーム・リコンス１〜ラ
クションが獲得される。
既述のように、高圧縮レートでは、Ｉ）　ＣＴＡＣ成分
は非常に粗（量子化されるので、イメージのスムーズ・
エリアでは簡単には検出されず、したがって１′プロツ
キネス（ｂｌｏＣｋｉｎｅｓｓ）　”を引き起こすこと
になる。このような人工物（アーティファクト）はブロ
ック・オリエンテッドな変換技術に特有のものであり、
送信ビット・レート又はバンド幅を増加させるより細か
な量子化器を用いない限り、簡単には修正することがで
きない。
ＡＣ係数の予測は、ブロック・アーティファクトを修正
する】一つの方法である３しかしながら、第１Ａ図のス
キームは用いることができない、なぜなら、ＡＣ予測が
原ＡＣ係数と同じ量子化器２０で量子化されることを前
提にしているからである。まず第１にこの同一の量子化
器は粗すぎるのでアーティファクトを避けることができ
ず、予測と協働することもしない。システム内のＡＣ量
子化器（第１Ａ図の２１）を第１Ｂ図の量子化器２２の
位置に移動させることは可能である。しかしながら、そ
の場合、イメージのアクティブ／コンプレックス・エリ
アで大規模な予測誤差が発生し、圧縮能率を低下させる
可能性がある。どちらの場合も、予測回路がフィードバ
ック（デコーダ）バスにて反復されねばならないので、
第３図の１′送信エンコーダ″の代りに第１Ａ図又は第
１Ｂ図の装置を組み込んだモーション・ビデオ・エンコ
ーダの複雑さは著しく増大する。
それゆえに、本発明によるフレーム内符号化の場合、エ
ンコーダは本質的に第３図に示す″送信エンコーダ内の
形態をとってもよいけれども、フィードバック・デコー
ダ７０は第５Ａ図、第５Ｂ図、または第５Ｃ図に示され
るような形態をとる。
それゆえ、システム内の複雑さの増加はデコーダ、した
がってエンコーダ内ではデコーダ・パスに限られること
がわかるであろう、さらに、後述するように、圧縮能率
は全く低下しない。
第５Ａ図、第５Ｂ図、及び第５Ｃ図に示されるデコーダ
に話を向けると、（１）ＤＣ及びＡＣ係数の入力に対し
てのＡＣ予測の実行、及び（２）閾値演算Ｐの組合せが
取り入れら九でいることに注意されたい、詳しく言うと
、第５Ａ図の実施例では、７５でのスケール・アップ前
にＤＣ及びＡＣ係数入力がライン９１を介してＡＣ予測
器３２へ送られる。この予測器は、上記Ｍ　Ｉ　Ｔ　Ｃ
ＨＥ　Ｌ　Ｌ他の論文に開示されているような単純な算
術演算とルックアップ・テーブルの組合せによって容易
に実現することができる。予測器３２の出力する子側係
数は微細量子化器２４、すなわち第３図の量子化器２ｏ
の量子化（Ｑ）よりも微細な量子化（ｑ）を行う量子化
器によって、量子化される。ｗｉ細量子化器２４によっ
て細かく量子化された係数に対しては適当な閾値演算器
８０によって閾値演算（Ｐ）が行われる。閾値演′ｒｉ
器８ｏは、動作パラメータに応じて、ルックアップ・テ
ーブル又は比較器によって実現できる。閾値演算を施さ
れたＡＣ係数は、加算器４４において、　ライン８９の
対応するスケール・アップされたＡＣ係数と加算される
。スイッチＳ３がポジション１にあると、加算器４４の
出力は、先行するスケール・アップを補償するスケール
・ダウン機能を７６にて付加したほかは実質的に第４図
のデコ・−・ダの諸要素を形成するデコーダの残余部分
に送られる６７５においてＡＣ係数に対してスケール・
アップ機能を施しても、スケール・アップ機能が逆量子
化器２５にあってよいときには、必ずしもシステムに複
雑さを付加することはない。スケール・ダウン機能７６
を逆変換器１１に組み込むこともできる。何れにせよ、
適当なスケーリングを行うことは当業者にとって設計事
項である。
本発明のシステムで第１に注意すべき重要な特徴は、イ
ンプリメンテーションの複雑さにかかわるものなのだが
、それはＡＣ予測がデコーダ部分だけで行われることで
ある。したがって、従来技術と異なり、本発明によれば
予測差分を送信する必要がなく、ｇＡＣ係数自体が送信
される。予測は、デコードされたイメージの品質を改善
するためだけに用いられるのであって、コーディング・
レートには影響を与えない。Ｎｌ５Ｓなどの従来技術で
は、ＡＣ予測が圧縮能率よりもイメージ品質に大きな影
響を与えると実験的に確定されている。第２の重要な特
徴は、第２図に示すデコーダと異なり、微細量子化ｑが
係数予測に用いられることである。この方法によれば、
粗量子化Ｑでは検出できなかったＡＣ値を予測すること
が可能になる。イメージのフラット・エリアのような問
題のエリアでは、ＡＣ係数は粗量子化Ｑでは見失ってし
まうほどに小さくなる傾向にある。第３に。
本発明では、閾値演算Ｐを通じてＡＣ予測をマツピング
した後に、予測が原量子化ＡＣ係数のスケーリングを施
したものと加算される。ｑはＱの線形スケール・ダウン
・バージョン、例えばｑスケール・ダウン＝ＤＣ，ＡＣ
スケール・アップであることが好ましい。
スケーリングに関しては第７図を参照されたい。
そこでは、スケーリング・ファクタが４である場合を例
にとって、量子化スケーリング・ファクタのことが説明
されている。Ｑ□＝ｑ１．かつｑｌ　＝　Ｑ　／　４で
あることが見てとれる。これと同じスケーリング・ファ
クタが第５Ａ図でＤＣ，ＡＣ成分をスケール・アップす
るのに適用される。
本発明の他の重要な局面は、閾値演算器Ｐの使用である
。適切な閾値演算をしないと、Ａ　ＣＰ測に大規模な誤
差が導入される可能性がある。本発明の閾値機能Ｐは、
粗量子化器Ｑでは検出して量子化できない予測値だけを
確実に許容する。つまり、粗量子化器によって検出でき
る予測値は単純にゼロにセットされる。したがって、量
子化判断レベルが再構成レベルの間にあり、Ｑ、／２を
越えるものは何でも量子化器Ｑによって検出されると仮
定すると、Ｐによって生成されるマツピングは、ｑｉ≧
Ｑ工／２なるｑｉについてｑｉ＝０を強制することにな
る。このマツピングは、暗にイメージのスムーズ・エリ
アについてだけＡＣ予測の生成を可能にする。予測が通
常大きくなるアクティブ・エリアについてのＡＣ予測は
、ゼロに強制される。その結果、スムーズ・エリアの品
質は十分に改善される。デコーダは既知の情報から予測
計算できるのであるから、品質の改善は圧縮能率の低下
を全く伴わない。実験の結果は、イメージがこの方法で
再構成されると、ＡＣ予測を用いない場合に比べてイメ
ージ品質がはるかに良くなることを示している。
第５Ｂ図は１本発明に従うデコーダの他の実施例を示し
ており、そこでは、ＤＣ及びＡＣ係数入力のスケール・
アップが７５′で行われた後、それぞれのライン９２と
９３を通じてＡＣ予測器３２″へ送られる。予測器３２
′の出力は、量子化器２４′において量子化され（Ｑ）
、閾値演算器８０′で閾値演算が施された後、加算器４
４に送られる。この装置では、第５Ａ図のＡＣ予諾量子
化器２４に関するスケール・ダウン機能は不要である。
しかしながら、３２′での予測機能を実現するためには
、より高い算術精度とより大きなルックアップ・テーブ
ルが要求される。この場合、Ｐによって生成されるマツ
ピングは、ｑｉ≧２Ｑなるｑｉに対してｑｉ＝０を強制
する。
第５Ｃ図は、本発明に従うデコーダのさらに別の実行例
を示す。この例では、ＤＣ及びＡＣ係数入力に対して逆
量子化器２６によって逆量子化（Ｑ−”）　が行われた
後、結果がそれぞれライン９２と９３を通じてＡＣ予劃
側３２１′へ送られる。
この装置では、その他の例の逆量子化器２５及び量子化
器２４．２４′がなくてもよい６しかじながら、より高
精度の逆量子化（Ｑ−１）が要求されるとともに、予測
機能をルックアップ・テーブルで実現しようとすれば大
きなテーブルが必要になるので、論理加算と乗算に置換
する方が好ましくなる。
以上、本発明をモーション・ビデオ・データの処理へ適
用した場合について説明したけれども。
本発明の原理はスチル・フレーム・イメージの漸進的送
信にも適用可能である。第１Ａ図の従来技術のスチル・
フレーム・エンコーダでは、予８１ｇ器３ｏによってＤ
Ｃ係数に対してのみＡＣ予測が実行されたのに対し、第
６Ａ図に示す本発明のスチル・フレーム・エンコ・−ダ
では、予測器３６においてＤＣ係数のみならずＡＣ係数
の１部ＡＣ’が予測のために用いられる。この改善され
たＡＣＣ請訓機能閾値演算器８１を追加したことに起因
する違いを除けば、第６Ａ図のエンコーダのその他の要
素、つまり量子化器２７、加算器４５などは、第１、Ａ
図の従来のエンコーダのものと本質的には同じである。
第６Ａ図の実施例において、ＡＣ係数の１部ＡＣ′は、
″粗量子化された″係数部分を形成する。例えば、線形
量子化されたＡＣ係数の８ビット符号（サイン）・大き
さ表現では、ＡＣ量子化器レベルは−１２７と＋１２７
の間で表現できる。
ＡＣ’は、ＡＣ値のＭＳＢ（Ｒ上位ビット）、つまりＡ
Ｃ’　が非ゼロのときにのみ送信されるサイン・ビット
の後の最初のピッｌ−に対応しでよい。
そのような場合、ＡＣ’は＋６４．０又は−６４の値の
みをとることができ、したがって原量子化器ステップの
６４倍の線形量子化器ステップでもってＡＣを再量子化
したものと考えることができる１本発明の良好な実施例
では、閾値演算器８１の閾値演算Ｐは、ＡＣ’の値によ
って２通りの制御を受ける。まず、ＡＣ’≠０ならば、
閾値演算器は予測をゼロであるように強制する。（つま
り、予測をしない、）次に、ＡＣ’　＝Ｏならば、閾値
演算器は６３より少ない量子化予測値のみを許容し１、
大きな値はゼロにセットされる。このような閾値を選ん
だのは、大きなＡＣ値ならばまず第１にＡＣ’値によっ
て検出されたであろうことによる。
続く漸進ステージにおいて、ＡＣ’　＝Ｏの場合。
原量子化ＡＣ値と予測値の差分を送信することができる
。ＡＣ’　とともに送信されたサイン情報はなかったの
だから、差分の最初の非ゼロ大きさビットが送られると
すぐに、サインを送信することが可能である。ＡＣ≠０
の場合、残りの［、Ｓ　Ｂ（下位ビット）が単純に送ら
れる。
第６Ｂ図には、本発明に従う漸進的スチル・フレーム・
デコーダを示す。受信したＤＣ及びＡＣ’係数はＡＣ予
測器３３に送られ、量子化器２８で量子化され、閾値演
算器８２で閾値演算が施された後、加算器４６にてΔＡ
Ｃ信号と加算される。
このデコーダの動作は、第６Ａ図のエンコーダのプロシ
ージャを反転させたものである。ＡＣ’　≠０ならば、
予測はゼロであり、ＡＣ’は加算器４７と４６を経て、
ＬＳＢ情報を持つΔＡＣと再結合される。ＡＣ’　＝Ｏ
ならば、予測値に対して閾値演算が施され、続いて後の
漸進ステージにおいて送信された差分データと加算され
る。
上記実施例において量子化が線形でない場合には、閾値
を異なって定義することによって本発明を実施すること
ができることに注意されたい。
１例として、第８図と第９図に、Ｎｌ５ＳのＡＣ予測公
式と本発明の閾値演算器を組み合わせたソフトウェア・
インプリメンテーションのフロー・チャートを示す。閾
値演算器は、量子化予測値として−１，０、＋Ｊだけを
許容する。さらに、予測器の微細量子化器は第７図の形
態であるどする。
ＡＣＰＲＥＤＩＣＴ　（ＡＣ予測）：第８図では、ＡＣ
係数が５個処理される。ＣＯＭＰＵＴＥＴＨＲ（閾値計
算）は、係数ごとにＴＨＲ１（閾値１）とＴＨＲ２（閾
値２）を計算する。係数ごとに、Ｎｌ５Ｓ及びＭＩＴＣ
ＨＥＬＬ他の論文の公式に従って量子化されたＤＣ傾斜
（ｇｒａｄｉｅｎｔ）が計算される。
ＧＲＡＤ　（０，１）＝　（ＤＣ，−ＤＣＧ）ＧＲＡＤ
　（１，０）＝　（ＤＣ２−ＤＣ，）ＧＲＡＤ　（２，
０）＝　（ＤＣ，＋ＤＣ，−２ＸＤＣ，）ＧＲＡＤ　（
１，１）＝　（ＤＣ，＋ＤＣ，ｉ）Ｃ，−ＤＣ，）ＧＲ
ＡＤ　（０，２）＝　（ＤＣ４＋ＤＣ，−２ＸＤＣ，）
各傾斜は適当な閾値セットと比較される。傾斜の絶対値
がＴ　ＨＲ２以上又はＴＨＲ１未満ならば、予測は０で
ある−　Ｔ　ＨＲＬ　（ｉ　＊　ｊ）≦ＧＲＡＤ（ｊ、
ｊ）＜ＴＨＲ２（ｉ、ｊ）ならば、予測は１、である。
Ｔ　ＨＲ１（、Ｌ、ｊ）≧ＧＲＡＤ（ｉ、ｊ）＞−ＴＨ
Ｒ２（ｉ、ｊ）ならば、予測は−１である。ＴＨＲｌと
Ｔ　ＨＲ２が等しいこともあり得るので、質問の順序が
重要であることに注意されたい。量子化されたＤＣレベ
ルを使って傾斜が獲得されることにも注意されたい。最
後に、結果として生じた予測は同一のＤＣＴアレイにス
トアされ、ＡＣＤＥＣＯＤＥ（ＡＣデコード）がデコー
ド値を加算することになる。
閾値計算：第９図は、ＡＣ予測に用いられる閾値の計算
を示す。予測されたＡＣ係数の各々に対して、２個の閾
値からなるセットが計算される。
これらの閾値は、ＤＣ傾斜の逆量子化Ｑ０２．及びＡＣ
量子化ステップのりダクシミンＱｉｊ／４（第７図参照
）を取り入れたものである。整数計算が可能となるよう
に、Ｎｌ５Ｓの論文に従って、２″２のファクターのス
ケール・アップの後、定数Ｋ　（ｉ、ｊ）が導かれる。
例えば、Ｋ（０，１）＝９．３−１０８ｘ４０９６であ
る。これらの公式によれば、さらに２’＝６４の正規化
が要求されるので、全正規化は２　＠　２−１　：＝　
２−８になる。にの整数値は次の通りである。
Ｋ（０，１）＝　３７３１８ Ｋ（１，０）＝　３７３１８ Ｋ（２，０）＝、　９１３６ Ｋ（１，１）＝　５３１３ Ｋ（０，２）＝９１３６ ＤＥＬＴＡは、ＤＣ傾斜の中の１のステップの、量子化
ＡＣ係数に対する、正規化されていない寄与を表わす。
ＴＨＲＸは、値１の量子化ＡＣ予測を生成するのに必要
なりＣ傾斜ステップの数をカウントする。’ｒ　ＨＲ２
は、値２の量子化ＡＣ予測を生成するのに必要な数をカ
ウントする。ＴＥＭ＝２”なる初期値は、丸め操作に用
いられる。
Ｅ、効果 本発明の方法及び装置によれば、ＡＣ成分のｐ測を用い
るフレーム内変換ベースの符号化において、予測がシス
テムのデコーダ部だけで行われ、かつ閾値機能と組み合
わされることによって、イメージの品質を向上させるこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
第１Ａ図は、従来技術による漸進的スチル・フレームＤ
ＣＴエンコーダの１例を示すブロック図である。第１Ｂ
図は、従来技術による漸進的スチル・フレームＤＣＴエ
ンコーダの他の例を示すブロック図である。第２図は、
第１Ａ図のＤＣＴエンコーダと組み合わせて用いられる
ＤＣＴデコーダのブロック図である。第３図は、従来技
術によるＤＣＴモーション・ビデオ・エンコーダの１例
のブロック図である。第４図は、従来技術によるＤＣＴ
モーション・ビデオ・エンコーダの他の例のブロック図
である。第５Ａ図は、本発明によるＤＣＴモーション・
ビデオ・デコーダの第１例のブロック図である。第５Ｂ
図は、本発明によるＤＣＴデコーダの第２例のブロック
図である。第５Ｃ図は１本発明によるＤＣＴデコーダの
第３例のブロック図である。第６Ａ図は、本発明による
ＤＣＴ漸進スチル・フレーム・エンコーダのブロック図
である。第６Ｂ図は１本発明によるＤＣＴ漸進スチル・
フレーム・デコーダのブロック図である。第７図は、本
発明に関連して用いられるスケーリング・ファクタの説
明図である。第８図は、本発明による閾値演算器を用い
るＡＣ予測値の計算を説明するフロー・チャートである
。第９図は、第８図の閾値演算器の２個の閾値の計算を
説明するフロー・チャートである。

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. （１）入力イメージが画素ブロックに細分され、上記画
    素ブロックが順変換符号化演算により係数ブロックに変
    換され、上記変換係数にはブロック内の画素の平均値を
    表わすＤＣ係数とブロック内の画素の調和周波数を表わ
    すＡＣ係数が含まれるデータ圧縮システムにおいて、変
    換係数から入力イメージの表現を回復する方法であって
    、 （ａ）上記イメージのすべてのブロックについて上記変
    換係数を受信し、 （ｂ）１つのブロックの、ＡＣ係数を含むように選択さ
    れた変換係数についての予測値を、受信した変換係数の
    値から生成し、 （ｃ）上記ブロックの上記予測係数値に対して閾値演算
    を施し、 （ｄ）ステップ（ｃ）で閾値演算を施した結果である係
    数値に、上記ブロックについて受信した対応する変換系
    数の値を加算し、 （ｅ）上記受信したイメージの各ブロックについて、ス
    テップ（ｂ）〜（ｄ）の実行を繰り返し、 （ｆ）上記受信したイメージのすべてのブロックについ
    て、逆変換演算をステップ（ｄ）の加算結果に施し、上
    記イメージ表現を回復する ステップを含む方法。
  2. （２）上記受信したすべてのブロックの変換係数は量子
    化されており、さらに、 （ｇ）上記閾値演算を行う前に上記予測係数値を量子化
    し、 （ｈ）上記逆変換演算を施す前にステップ（ｄ）の加算
    結果を逆量子化する ステップを含む請求項１記載の方法。
  3. （３）上記閾値演算を施す前の上記予測係数値の量子化
    は、上記受信したすべてのブロックの変換係数について
    行われる量子化よりも微細である請求項２記載の方法。
  4. （４）（ｇ）ステップ（ｄ）での加算に先行して、ステ
    ップ（ｃ）で閾値演算を施された結果である係数値の精
    度とマッチするように、上記受信したすべてのブロック
    の係数値に対してスケーリングを行い、 （ｈ）上記逆変換演算を施した後に、ステップ（ｇ）の
    スケーリングの補償を行う ステップをさらに含む請求項１記載の方法。
  5. （５）上記ステップ（ｇ）では、上記選択された変換係
    数についての予測値を上記受信した変換係数の値から生
    成する前に、上記受信したブロックの係数値をスケール
    ・アップする請求項４記載の方法。
  6. （６）上記受信したすべてのブロックの変換係数は量子
    化されており、上記選択された変換係数についての予測
    値を上記受信した変換係数の値から生成する前に、上記
    受信したブロックの係数値を逆量子化するステップを含
    む請求項１記載の方法。
  7. （７）変換ベースのモーション・ビデオ・エンコーダの
    デコーダ・フィードバック・ループに適用されたことを
    特徴とする請求項１記載の方法。
  8. （８）入力イメージが画素ブロックに細分され、上記画
    素ブロックが順変換符号化演算により係数ブロックに変
    換され、上記変換係数にはブロック内の画素の平均値を
    表わすＤＣ係数とブロック内の画素の調和周波数を表わ
    すＡＣ係数が含まれるデータ圧縮システムにおいて、変
    換係数から入力イメージの表現を回復する装置であって
    、 （ａ）上記イメージのすべてのブロックについて上記変
    換係数を受信する手段、 （ｂ）上記手段（ａ）に結合され、上記受信変換係数に
    応じて、１つのブロックの、ＡＣ係数を含むように選択
    された変換係数についての予測値を、受信した変換係数
    の値から生成する手段、 （ｃ）上記手段（ｂ）に結合され、上記ブロックの上記
    手段（ｂ）によって生成された予測係数値に対して閾値
    演算を施す手段、 （ｄ）上記手段（ａ）と手段（ｃ）に結合され、手段（
    ｃ）で閾値演算を施した結果である係数値に、手段（ａ
    ）で受信した対応する変換係数の値を加算する手段、 （ｅ）上記受信したイメージの全ブロックの上記変換係
    数に作用するように、上記手段（ｂ）〜（ｄ）を繰り返
    し活動させる手段、及び （ｆ）上記手段（ｄ）に結合され、上記受信したイメー
    ジのすべてのブロックについて、逆変換演算を上記手段
    （ｄ）の加算結果に施し、上記イメージ表現を回復する
    手段 を含む装置。
  9. （９）上記受信したすべてのブロックの変換係数は量子
    化されており、さらに、 （ｇ）上記手段（ｄ）に結合され、上記閾値演算を行う
    前に上記予測係数値を量子化する手段と、（ｈ）上記手
    段（ｄ）に結合され、上記手段（ｆ）が上記逆変換演算
    を施す前に加算結果を逆量子化する手段 を含む請求項８記載の装置。
  10. （１０）上記手段（ｇ）の行う量子化は、上記受信した
    すべてのブロックの変換係数について行われる量子化よ
    りも微細である 請求項９記載の装置。
  11. （１１）（ｇ）☆係数値の精度とマッチするように、上
    記受信したすべてのブロックの係数値に対してスケーリ
    ングを行う手段と、 （ｈ）上記手段（ｆ）に結合され、上記逆変換演算を施
    した後に、手段（ｇ）によるスケーリングの補償を行う
    手段 をさらに含む請求項８記載の装置。
  12. （１２）上記手段（ｇ）は、上記手段（ｂ）が上記選択
    された変換係数についての予測値を上記受信した変換係
    数の値から生成する前に、上記受信したブロックの係数
    値をスケール・アップする手段を含む請求項１１記載の
    装置。
  13. （１３）上記受信したすべてのブロックの変換係数は量
    子化されており、 上記手段（ａ）に結合され、上記手段（ｂ）が上記選択
    された変換係数についての予測値を上記受信した変換係
    数の値から生成する前に、上記受信したブロックの係数
    値を逆量子化する手段（ｇ）を含む請求項８記載の装置
    。
  14. （１４）フィードバック・ループを有する変換ベースの
    モーション・ビデオ・エンコーダを具備し、上記手段（
    ａ）〜（ｆ）が上記変換ベースのモーション・ビデオ・
    エンコーダのフィードバック・ループに組み込まれたこ
    とを特徴とする請求項８記載の装置。
  15. （１５）入力イメージが画素ブロックに細分され、上記
    画素ブロックは変換符号化によって係数ブロックに変換
    され、上記係数は量子化されて漸進的に送信され、その
    送信の最初のステージではすべてのブロックの上記係数
    の最上位ビットが送出され、続くステージでは上記係数
    の下位ビットが送出される漸進的送信スキームにおいて
    、符号化送信から入力イメージの表現を回復する方法で
    あって、 （ａ）上記イメージのすべてのブロックについて最初の
    ステージの量子化された係数ビット値を受信し、 （ｂ）１つのブロックの特定の係数について量子化され
    た予測値を生成し、 （ｃ）上記ブロックの上記予測係数ビット値に対して閾
    値演算を施し、 （ｄ）ステップ（ｃ）で閾値演算を施した結果である係
    数ビット値を、対応する上記ブロックの量子化された係
    数ビット値に加算し、 （ｅ）上記受信したイメージの各ブロックについて、ス
    テップ（ｂ）〜（ｄ）の実行を繰り返し、 （ｆ）上記受信したイメージのすべてのブロックについ
    て、逆変換演算をステップ（ｄ）の加算結果に施し、上
    記イメージ表現を回復する ステップを含む方法。
  16. （１６）（ｇ）上記イメージのすべてのブロックについ
    て後続ステージからの上記下位ビット値を付加的に受信
    し、 （ｈ）上記イメージのすべてのブロックについての上記
    後続ステージからの上記下位ビット値を、上記加算ステ
    ップ（ｄ）に含める ステップを含む請求項１５記載の方法。
  17. （１７）入力イメージが画素ブロックに細分され、上記
    画素ブロックは変換符号化によって係数ブロックに変換
    され、上記係数は量子化されて漸進的に送信され、その
    送信の最初のステージではすべてのブロックの上記係数
    の最上位ビットが送出され、続くステージでは上記係数
    の下位ビットが送出される漸進的送信スキームにおいて
    、符号化送信から入力イメージの表現を回復する装置で
    あって、 （ａ）上記イメージのすべてのブロックについて最初の
    ステージの量子化された係数ビット値を受信する手段、 （ｂ）１つのブロックの特定の係数について量子化され
    た予測値を生成する手段、 （ｃ）上記ブロックの上記予測係数ビット値に対して閾
    値演算を施す手段、 （ｄ）手段（ｃ）で閾値演算を施した結果である係数ビ
    ット値を、対応する上記ブロックの量子化された係数ビ
    ット値に加算する手段、 （ｅ）上記受信したイメージの各ブロックについて、上
    記手段（ｂ）〜（ｄ）を実行させる手段、及び（ｆ）上
    記受信したイメージのすべてのブロックについて、逆変
    換演算を手段（ｄ）の加算結果に施し、上記イメージ表
    現を回復する手段 を含む装置。
  18. （１８）（ｇ）上記イメージのすべてのブロックについ
    て後続ステージからの上記下位ビット値を付加的に受信
    する手段、及び （ｈ）上記イメージのすべてのブロックについての上記
    後続ステージからの上記下位ビット値を、上記加算手段
    （ｄ）に含める手段 を含む請求項１７記載の装置。
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