JPH03140073A - 動画像符号化装置 - 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、テレビ電話やテレビ会議システム等で用いら
れる、カラー動画像の動画符号化装置に関する。

従来の技術 動画像符号化技術の発達に伴い、テレビ電話またはテレ
ビ会議システム用動画像符号化装置が開発されており、
例えば、ダブル、エッチ、チェ７（Ｗ、　Ｈ、Ｃ！ＨＥ
Ｎ　）らによる“シーン　アダブティフコーダ”　（”
５ｃｅｎｅ　Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｃ！ｏｄｅｒ”、　　
ＩｇＥＢ　Ｔｒａｎｓ。

ｏｎ　Ｃｏｍｍ、　、　Ｖｏｌ、Ｃ０Ｍ−３２，Ｎｏ、
　３．　Ｍａｒ、、　１９８４　）に記載されている直
交変換符号化を用いた動画像符号化装置がよく知られて
いる。

以下、第６図を用いて、直交変換として二次元離散的コ
サイン変換を用いた場合の従来技術を説明する。第５図
で、１は離散的コサイン変換部、２は閾値処理部、３は
量子化部、４は可変長符号化部、６は伝送バッファ部で
ある。

以上のような構成において、以下その動作を説明する。

離散的コサイン変換部１は、ＮＸＮ（Ｎは正整数）画素
のブロック単位で入力されたディジタル画像信号６に対
し、第（１）式に示す離散的コサイン変換処理を行い、
変換係数７を閾値処理部２に出力する。

閾値処理部２は、伝送ビットレートに応じて定められる
定数を閾値Ｔとして、第（２）式に示すような閾値処理
を行い、効率化変換係数８を量子化部３に出力する。

・・・・・・（１） 量子化部３は、符号化する通報の種類を削減するために
、効率化変換係数８を、伝送バッファ部６から指示され
る量子化ステップ幅Ｑにより第（３）式圧したがって量
子化し、量子化変換係数９を可変長符号化部４に出力す
る。

ると、統計的に低次の係数（係数行列の左上部分）は大
きい値になり、高次の係数（係数行列の右下部分）は小
さい値になる。したがって、閾値処理部２における閾値
Ｔを適当な値に選べば、量子化変換係数９の高次係数の
多くを０にすることができる。このため、可変長符号化
部４は、第６図に示す順序（通常、ジグザグ走査と呼ば
れる）で可変長符号化し、しかも値が００量子化変換係
数については、係数を一つずつ符号化せずにＯの連続す
る長さ（う／レングス）を符号化する。第６図で各黒丸
は量子化変換係数ＦＴｓ（ｕ、　ｖ）・（Ｌｌ、　ｖ−
０，１，２，−、Ｎ　　１　）を表わし、一連の矢印は
符号化順序を示している。

伝送バクファ部６は可変長符号化部４で発生した符号を
一時保持し、伝送ビットレートに合わせて回線へ送出す
る。伝送バッファ部６では常にバッファ残留量を監視し
、ブロック単位あるいは複数のブロック毎に、量子化部
３へ量子化ステップ幅Ｑをフィードバックし、常にバッ
ファ量が一定水準になるように制御する。

なお、本従来技術の説明では、画像信号を直交変換する
方式について説明したが、画像信号のフレーム間差分を
直交変換する方法もある。

発明が解決しようとする課題 一般に、複雑な輪郭や文字を含む領域を符号化する場合
には、自然画領域を符号化する場合よりも高い解像度が
要求され、空間周波数の高周波成分が必要となる。しか
し上述のように従来の技術では、画像に依存しない定数
として定めた閾値Ｔで閾値処理を行うため、空間周波数
の高周波成分が一様に削除され、相対的に輪郭や文字を
含む領本発明は、微小ブロックに分割された入力画像信
号あるいはフレーム間等の予測を行って得られる予測誤
差信号を直交変換する直交変換部と、符号化しようとす
るブロック中に文字または複雑な輪郭が含まれるか否か
を判定する領域判定部と、領域判定部の判定結果により
閾値処理の閾値を設定する閾値設定部と、絶対値が前記
閾値未満の変換係数を０に置換する閾値処理部とを持つ
ことにより、上記課題を解決するものである。

作用 本発明は上記構成により、文字または複雑な輪郭が含ま
れる領域を符号化する場合には、閾値処理の閾値を小さ
くすることにより空間周波数の高周波成分を保存して、
同領域の画質を向上させるものである。

実施例 第１図は、本発明による一実施例のブロック構成図であ
る。第１図において、１はディジタル化した画像信号を
離散的コサイン変換するための離散的コサイン変換部、
１ｏは符号化しようとする画像信号のブロックに文字ま
たは複雑な輪郭が含まれるか否かを判定する領域判定部
、１１は領域判定部１０の判定結果に応じて閾値ｔを設
定する閾値設定部、１２は閾値設定部１１が指示する閾
値ｔにより離散的コサイン変換部１の出力である変換係
数を閾値処理する閾値処理部、３は閾値処理された変換
係数を量子化する量子化部、４は量子化された変換係数
を可変長符号化する可変長符号化部、６は伝送する符号
を一時記憶するとともに、量子化ステップ幅を決定する
伝送バッファ部である。

以上のような構成において、以下その動作を説明するが
、８×８画素を１ブロツクとして、処理が行われるもの
と仮定する。離散的コサイン変換部１、量子化部３、可
変長符号化部４、伝送バッファ部６の動作は、従来技術
と同様であるので説明を省略する。

領域判定部１ｏは、ブロック内の画像信号のうち、輝度
信号の最大値と最小値の差（以下、符号化するブロック
内の輝度信号の最大値と最小値の差を最大輝度差と略記
する）を求め、その結果を予め定められた閾値Ｓと比較
する。［一般に、文字等の輪郭が明確に認識されるため
には大きなコントラストが必要であるため、文字才たは
複雑な輪郭が含まれる領域では輝度信号の変化量が大き
い。」という性質を利用し、最大輝度差が閾値Ｓ未満の
ブロックは文字または複雑な輪郭が含まれないブロック
であると判定し、最大輝度差が閾値Ｓ以上のブロックは
文字または複雑な輪郭が含まれるブロックであると判定
する。閾値Ｓの値は経験的に定められるが、画像信号を
８ビツトで量子化した場合には、５ｏ〜１００程度の値
が良い。閾値設定部１１は、領域判定部１ｏの判定結果
に基づいて閾値亀を設定する。閾値処理部１２は、第（
１）式に示す変換係数Ｆ（ｕ、ｖ）と閾値設定部１１が
指示する閾値ｔとを比較し、閾値ｔのほうが大きい場合
には変換係数Ｆ（ｕ、ｖ）を０に置換する。

領域判定部１０の詳細な構成例について、第２図を用い
て説明する。第２図において、１３はブロック内の輝度
信号の最大値を記憶するラッチ、１４は新たに読みだし
た輝度信号とラッチ１３に記憶している内容とを比較す
る比較器、１６はブロック内の輝度信号の最小値を記憶
するラッチ、１６は新たに読みだした輝度信号とラッチ
１６に記憶している内容とを比較する比較器、１７はラ
ッチ１３に記憶した内容とラッチ１６に記憶した内容と
の差分なとる差分器、１８は差分器１７の出力を記憶す
るラッチ、１９はラッチ１８の出力と閾値Ｓとを比較す
る比較器である。以上の構成において、以下その動作を
説明する。

１ブロツクの画像信号の読みだしに先立って。

ラッチ１３およびラッチ１６はリセットしておく。

比較器１４は、ラッチ１３に記憶したデータ２０と新た
に読みだした輝度信号２１とを比較し、新たに読みだし
た輝度信号２１のほうが大きい場合には、ラッチ１３に
書き込み信号２２を出力する。

比較器１６は、ラッチ１６に記憶したデータ２３と新た
に読みだした輝度信号２１とを比較し、新たに読みだし
た輝度信号２１のほうが小さい場合には、ラッチ１６に
書き込み信号２４を出力する。

差分器１７は、ラッチ１３に記憶したデータ２０とラッ
チ１５に記憶したデータ２３との差分な演算する。この
ようにして１ブロツク分の輝度信号の読みだしが終了す
ると、ラッチ１３は輝度信号の最大値を記憶し、ラッチ
１６は輝度信号の最小値を記憶しており、さらに差分器
１７は最大輝度差を出力している。１ブロツクの輝度信
号の読みだしの終了を示す読みだし終了信号２６で、最
大輝度差をラッチ１８に記憶するとともに、ラッチ１３
およびラッチ１６をリセットする。比較器１９は、ラッ
チ１８に記憶された最大輝度差と予め設定された閾値Ｓ
とを比較し、その比較結果を当該ブロックの判定結果と
して閾値設定部１１に通知する。

閾値設定部１１は、文字または複雑な輪郭が含まれるブ
ロックに対する閾値と、文字または複雑な輪郭が含まれ
ないブロックに対する閾値とを入力とし、領域判定部１
０の結果によりその出力を選択するセレクタにより、容
易に構成できるので、説明を省略する。

次に閾値処理部１２の詳細な構成例について、第３図を
用いて説明する。第３図において、２６は離散的コサイ
ン変換部１の出力である変換係数Ｆ（ｕ、ｖ）を−時記
憶するためのメモリ、２アはメモリ２６に一時記憶され
た変換係数Ｆ（ｕ、ｖ）を読み出す順序を指示する読み
出し順序制御回路、２８は変換係数Ｆ（ｕ、ｖ）の絶対
値を算出する絶対値回路、２９は変換係数の絶対値ＩＰ
（ｕ、ｖ）と閾１直ｔとを比較する比較器、３ｏはメモ
リ２６の出力の値０とを入力として比較器２９の比較結
果に応じて出力を切り替えるセレクタである。以上の構
成において、以下その動作を説明する。メモリ２６には
８Ｘ８の変換係数Ｆ（ｕ、ｖ）が書き込まれる。読み出
し順序制御回路２７は、離散的コサイン変換された係数
の読み出し順序をメモリ２６に通知する。読み出し順序
は例えば第６図に示すように、量子化レベル００ランレ
ングス符号化を行う際に最も効率が良いとされるジグザ
グ走査を用いろ。ジグザグ走査の実現方法としては、予
め走査順序を書き込んであるメモリを順に読み出す方法
が最も簡単である。第４図は、８Ｘ８サイズの離散的コ
サイン変換係数Ｆ（ｕ、ｖ）、（ｕ。

ｖ＝ｏ、１．・・・、７）の読み出しを行う場合のメモ
リ内容の例である。メモリには、アドレス順に上位３ビ
ツトにＵの値、下位３ビツトにＶの値が走査の順番、 （ｕ、　ｖ）　−（０，Ｏ）、　（０，１）、　（１，
Ｏ）、　（２，Ｏ）。

（１，１）、　（０，２）、　（０，３）（５，７）、
　（６，７）、　（７，６）、　（ｙ、　７）に書き込
まれている。メモリ２６の出力は、絶対値回路２８とセ
レクタ３ｏの入力となる。絶対値回路２８は、変換係数
の絶対値ＩＦ（ｕ、ｖ）ｌを算出し、比較器２９に出力
する。比較器２９は、閾値設定部１１かも通知される閾
値ｔと変換係数の絶対値ＩＰ（ｕ、ｖ）Ｉを比較する。

セレクタ３０は、比較器２９の比較結果に応じて、（＞
　ｌ　Ｆ（ｕ、　ｖ）ならば０を出力し、ｔ≦ｌ　Ｆ（
ｕ、　ｖ）　ｌならば変換係数Ｆ（ｕ、ｖ）を出力する
。

以上本実施例によれば、文字または複雑な輪郭が含まれ
るブロックとそうでないブロックとの判定を、簡単な構
成でしかもリアルタイムで行うことができる。

なお本実施例では、画像信号を直交変換する方式につい
て説明したが、画像信号のフレーム間差分を直交変換し
てもよい。ただしその場合には、領域判定部１ｏには画
像信号を入力し、離散的コサイン変換部１には画像信号
のフレーム間差分を入力する。

発明の効果 以上のように本発明によれば、文字または複雑な輪郭が
含まれるブロックとそうでないフロックとで、それぞれ
固有の閾値により閾値処理を行うことにより、文字また
は複雑な輪郭が含まれるブロックでの空間周波数の高周
波成分を保存することができる。したがって、文字と自
然画とが混在した画像に対しても１文字領域での局所的
な画質劣化を防止することができ、その効果は大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例における動画符号化装置のブ
ロック結線図、第２図は同装置の要部である領域判定部
のブロック結線図、第３図は同装置の要部である閾値処
理部のブロック結線図、第４図は同装置におけるジグザ
グ走査の制御を行うためのメモリ内容を示す図、第６図
は従来の動画符号化装置のブロック結線図、第６図はジ
グザグ走査による走査順序説明を示す図である。 １・・・離散的コサイン変換部、２・・・閾値処理部、
３・・・量子化部、４・・・可変長符号化部、６・・・
伝送バッファ部、１０・・・領域判定部、１１・・・閾
値設定部、１２・・・閾値処理部、１３，１５．１８・
・・ラッチ、１４゜１６．１９・・・比較器、１７・・
・差分器、２８・・・メモリ、２７・・・読み出し順序
制御回路、２８・・・絶対値回路、２９・・・比較器、
３０・・・セレクタ。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像信号のフレーム間差分等により得られる予測
   誤差信号あるいは画像信号をＮ×Ｍ（Ｎ、Ｍは自然数）
   画素のブロック単位で直交変換する直交変換部と、前記
   ブロックに文字または複雑な輪郭が含まれるか否かを判
   定する領域判定部と、直交変換して得た変換係数行列の
   各変換係数について別途定められる閾値未満の変換係数
   をＯに置換する閾値処理部と、前記領域判定部の判定結
   果に基づいて前記閾値処理のための閾値を決定する閾値
   設定部と、閾値処理された変換係数を別途定められた量
   子化ステップ幅の間隔で量子化する量子化部と、量子化
   された変換係数を符号化する可変長符号化部と、伝送す
   べき符号化された情報を一時蓄積するとともに、その残
   留量から前記量子化ステップ幅を決定する伝送バッファ
   部とを具備することを特徴とする動画像符号化装置。
2. （２）Ｎ×Ｍ（Ｎ、Ｍは自然数）画素のブロックの画像
   信号のうち輝度信号の最大値と最小値との差を予め定め
   られた閾値と比較することによつて、ブロック内に文字
   または複雑な輪郭が含まれるか否かを判定する領域判定
   部を具備することを特徴とする請求項１記載の動画像符
   号化装置。