JPH03293881A

JPH03293881A - 画像符号化方法およびその装置

Info

Publication number: JPH03293881A
Application number: JP2093894A
Authority: JP
Inventors: Sachihiro Noguchi; 祥宏野口
Original assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Current assignee: Asahi Chemical Industry Co Ltd
Priority date: 1990-04-11
Filing date: 1990-04-11
Publication date: 1991-12-25

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、画像信号を効率的に符号化し、情報量圧縮す
る画像符号化方法及びその装置に関するものである。

〔従来の技術〕

従来、画像信号を２ビット／画素以下の情報に圧縮符号
化する方法としては、第６図に示すように画像情報を輪
郭部情報と、平坦部分を表す階調情報に分離して各々の
情報を圧縮することにより、少ない情報量で輪郭部と平
坦部の両方を再現性よく表現することができる輪郭・階
調の分離・補間符号化方法が知られている（特開昭６３
−１１５４６８号公報）。

すなわち、入力された画像のディジタル信号に対して、
Ａ／Ｄ変換部２６でディジタル信号の濃度階調情報に変
換し、輪郭情報符号化部２７では隣合う画素間の差分値
を求め、その差分値が所定のしきい値０７以上の場合、
しきい値−Ｇ、以下の場合、しきい値０１〜−Ｇ、の場
合に分けて３値化して輪郭情報を生成し、ランレングス
符号化等を用いてデータ圧縮する。階調情報符号化部２
８では原画像をｈ画素ごとに間引き（サブサブリングと
いう）し、さらに差分予測符号化を用いて階調情報を生
成する。それぞれ輪郭情報及び階調情報は通信路３３で
送信される。

受信器側では輪郭情報復号化部２９、階調情報復号化部
３０でそれぞれ復号され補間・合成部４０で以下のよう
にして、全画素について画像が再生される。

（１）サブサンプリングされた画素の２点間に輪郭部分
が存在しない場合２点間を線形に補間する。

（２）サブサンプリングされた画素の２点間に輪郭部分
が存在する場合輪郭部分以外の画素についてはそれぞれ上記２点の画素
と同じ濃度階調が与えられ、輪郭部のみで濃度階調値が
変化するようにする。

・以上のように符号化・復号化すると２ビット／画素以
下の情報に圧縮符号化が可能であり、特にマンゴやアニ
メーションのような動画や表情伝達の重要なテレビ電話
など輪郭情報の比重が高い画像では効果的な画像情報圧
縮である。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、従来の輪郭・階調の分離・補間符号化方法では
、１ビット／画素以下に圧縮率を上げると、すなわち階
調情報の間引きを大きくすると輪郭情報を用いた階調情
報の補間誤差が大きくなり、画像品質が大きく劣化して
しまう。第７図に示すような画像信号３４を従来の方法
で符号化し、輪郭情報と間引き処理された階調情報３５
及び３６を用いて復号すると点線３７のような画像信号
となり原画素信号から大きく歪んだ画像信号となる。

逆に再生画像を原画像に近くするためには間引き間隔を
狭くする必要があるが、このようにすると圧縮率を上げ
ることが出来ない。

本発明の目的は、以上の点に鑑み、例えば１ビット／画
素以下に圧縮率を上げた場合に、輪郭部と平坦部の両方
の表現が困難であった点を解決し、１ビット／画素以下
の圧縮率であっても輪郭部と平坦部の表現性能に優れた
符号化方法とその装置を提供することにある。

〔課題を解決する為の手段〕

本発明は、濃度階調信号を用いて表現される原画像の信
号を輪郭情報と、間引き処理を施して得られる粗い画像
の階調情報とに分離する画像符号化方法において、前記
輪郭情報と前記階調情報による補間を行い、該補間され
た画像信号の原画像の信号に対する歪量に応じて前記間
引き処理の間隔を変化させると共に、前記変化させた間
引き処理の間隔の識別情報を生成することを特徴とする
ものである。さらに、復号化に際しては、前記輪郭情報
と前記階調情報と前記識別情報とから階調情報の補間を
行い前記画像を再生するものである。

上記の符号化は、画像を画素の濃度階調符号によって表
した濃度階調情報より、隣接する画素間の階調の差とあ
らかじめ設定したしきい値とを比較して前記画像の輪郭
情報を生成する輪郭情報符号化部と、前記濃度階調情報
より画素の間引き処理を行い粗い画素の階調情報を得て
前記符号化された輪郭情報を生成する階調情報抽出部と
該該階調情報と前記輪郭情報とから前記画像の全画素に
対して階調情報の補間を行う補間・合成部と該補間され
た画素の原画像の画素に対する歪量により間引き間隔の
細かい階調情報を生成する階調情報抽出部と前記間引き
処理の間隔を示す識別情報生成部とからなる階調情報符
号化部とを備えた画像符号化装置によって実現できる。

また復号化は、前記輪郭情報と前記階調情報と前記階調
情報の間引き処理の間隔を表す識別情報とから、前記画
像の全画素に対して、あらかじめ定められた条件で階調
情報の補間を行う補間合成部を備えたことを特徴とする
画像復号化装置によって実現できる。

〔作用〕

原画像情報は画素と画素の階調差が所定のしきい値を越
えたときの位置を示す輪郭情報と、間弓き処理を行った
階調情報に分離する。次に、前記輪郭情報と階調情報を
用いて、全画素について、補間・合成する。次に、所定
の区画について補間された画素と原画素との差信号を求
め、その差信号により歪計算をして、その歪の値がある
しきい値よりも劣化している場合には、原画素の間引き
処理の間隔をさらに細かくして、前記区画についてはこ
の細かい間隔の階調情報を用いる。

この方法では、復号された画像と原画像との歪のしきい
値は一定値に設定されているため、画像のフレームが変
わるたびに圧縮率は変化することになる。画像全体の圧
縮率を１フイールドあるいは１フレーム毎に計算するこ
とにより、その値で歪のしきい値を可変にし、圧縮率を
一定にすることも可能である。

「実施例〕以下本発明を実施例により説明する。

第１図は本発明の画像符号化装置及び復号化装置の実施
例の回路ブロック図である。１は符号化装置であり、２
は復号化装置である。符号化装置１はＡ／Ｄ変換部３、
輪郭情報符号化部４、階調情報符号化部５、例えばＣＤ
−ＲＯＭ等の記憶手段７に情報を書き込む書込み部６か
らなる。復号化装置２は読出し部８、輪郭情報復号化部
９、階調情報復号化部１０、補間・合成部１１、Ｄ／Ａ
変換部１２からなる。

アナログ信号である画像信号がＡ／Ｄ変換部３に入力さ
れ、例えば画像信号を８ビツトの階調を有する濃度階調
情報に変換される。濃度階調情報は輪郭情報符号化部４
と階調情報符号化部５へ入力される。

輪郭情報符号化部４では前記濃度階調情報から隣合う画
素間の差を計算して、しきい値Ｇ１以上の場合には＋１
、しきい値−Ｇ１以下の場合には−１、しきい値０８〜
−６１の間にある場合には０として３値化して出力する
。しきい値Ｇ１を適当な大きい値に選ぶことにより画像
情報の輪郭部分を抽出することが出来る。抽出された輪
郭情報は階調情報符号化部５へ入力され、またランレン
グス符号化等のデータ圧縮が行われ、書込み部６へ出力
される。

階調情報符号化部５ではＡ　／　Ｄ変換部３からの濃度
階調情報と輪郭情報符号化部４からの輪郭情報を基に間
引き処理を行い、間引き処理された階調情報を出力し、
書込み部６へ出力する。第２図に階調情報符号化部５の
更に詳しいブロック図を示す。輪郭情報符号化部４から
の輪郭情報は一旦輪郭情報バッファ１３に蓄えられる。

Ａ／Ｄ変換部３からの濃度階調情報（入力画像ディジタ
ル信号）は−旦入力画像信号バッファ２０に蓄えられ、
基本サブサンプリング階調情報抽出部１４に入力され、
例えば１０画素おきに間引きされ、第３図（ａ）に示す
ようなｌ／１０基本画素サブサンプリングモードの階調
情報となり、階調情報バッファ１５に蓄えられる。輪郭
情報バッファ１３に蓄えられた輪郭情報と階調情報バッ
ファ１５に蓄えられた階調情報は画像信号補間・合成部
１６で従来の復号化方法と同様に復号される。即ち、（
１）サブサンプリングされた画素の２点間に輪郭部分が
存在しない場合２点間を線形に補間する。

画像信号補間・合成部１６で復号された再生画像は再生
画像歪計算部１７に入力され入力画像信号バッファ２０
で蓄えられている入力画像ディジタル信号との差が計算
され、それぞれの画素について差を２乗和して歪量を求
める。その計算値が所定のしきい値を越えていなければ
、原画像に近い画像が再生されていると判断されるが、
歪量がしきい値を越えると、再生画像が劣化していると
判断され、追加サブサンプリング階調情報抽出部１８へ
制御信号が送られる。追加サブサンプリング階調情報抽
出部１８では入力画像信号バッファ２０で蓄えられてい
る入力画像ディジタル信号から、例えば第３図（ｂ）に
示すような１／２追加画素サブサンプリングモードの追
加階調情報を抽出し、追加サブサンプリング階調情報追
加部１９に出力される。追加サブサンプリング階調情報
追加部Ｉ９では基本サブサンプリング階調情報抽出部１
４で作成されたｌ／１０基本画素サブサンプリングモー
ドの階調情報と追加サブサンプリング階調情報抽出部１
８で作成された１／２追加画素サブサンプリングモード
の階調情報にサンプリングモード識別ビットを付加して
サブサンプリング階調情報符号化部２１へ出力する。サ
ブサンプリング階調情報符号化部２Ｉではサブサンプリ
ングされた階調情報を差分予測符号化を行って画素毎の
階調を例えば５ビツトに圧縮し、書込み部６へ出力する
。書込み部６では輪郭情報符号化部４で生成された輪郭
情報と階調情報符号化部５で生成された階調情報をＣＤ
−ＲＯＭ等の記憶手段に書き込む。

画像復号時には、第１図に示されるようにＣＤＲＯＭ等
に書き込まれた輪郭情報、階調情報、サンプリングモー
ド識別ビットを読出し部８で読出し、圧縮された輪郭情
報及び階調情報をそれぞれ輪郭情報復号化部９及び階調
情報復号部１０で復元する。補間・合成部１１では復元
された輪郭情報及び階調情報、サンプリングモード識別
ビットから全画素について補間する。すなわち、サンプ
リングモード識別ビットに従って、ｌ／１０基本画素サ
ブサンプリングモードの階調情報か、あるいは１　／／
　１０基本画素サブサンプリングモードの階調情報に１
７２追加画素サブサンプリングモードの階調情報が加え
られた１／２間引き処理の階調情報と、輪郭情報とで第
２図に示す画像信号補間・合成部１６の動作と同じよう
に補間・合成が行われる。

補間・合成された画像信号はＤ／Ａ変換部１２でアナロ
グ信号に変換して画像信号が再生される。

「実施例２」実施例１では、サブサンプリングを１次元で行ったが、
実施例２では２次元でサブサンプリングを行う場合を示
す。符号化装置及び復合化装置は第１図及び第２図と同
じ構成でよいが、輪郭情報符号化部４では前記濃度階調
情報から左右の隣り合う画素間の差と前列の画素との差
を計算して、２次元について輪郭情報を抽出し、ランレ
ングス符号化方法等で符号化する。

階調情報符号化部５の基本サブサンプリング階調情報抽
出部１４では第４図（ａ）に示すように１０ＸＩＯの２
次元でサブサンプリングを行う。

ここで、サブサンプリングのモードは１／１００基本画
素サブサンプリングモードとする。画像信号補間・合成
部１６では、輪郭情報と上記１／１００基本画素サブサ
ンプリングモードの階調情報を用いて、第５図に示すよ
うに、先ず、画素２２と画素２３及び画素２４と画素２
５によって縦列■と縦列■の画素を補間・合成する。次
に補間された縦列■の画素と縦列■の画素からそれぞれ
横列■〜＠の画素を補間する。このように補間された１
００画素は再生画像歪計算部１７に入力され入力画像デ
ィジタル信号との差を求め、それぞれの画素について２
乗和して歪量を求める。歪量がしきい値を越えると、再
生画像が劣化していると判断され、追加サブサンプリン
グ階調情報抽出部１８へ信号が送られる。追加サブサン
プリング階調情報抽出部１８では入力画像ディジタル信
号から、第４図（ｂ）に示すような１／４追加画素サブ
サンプリングモードの追加階調情報を抽出し、追加サブ
サンプリング階調情報追加部１９に出力される。追加サ
ブサンプリング階調情報追加部１９では基本サブサンプ
リング階調情報抽出部１４で作成された１７１００基本
画素サブサンプリングモードの階調情報に、追加サブサ
ンプリング階調情報抽出部１８で作成された１／４追加
画素サブサンプリングモードの階調情報を付加して、さ
らにサンプリングモード識別ビットを付加し、サブサン
プリング階調情報符号化部２１で差分予測符号化を行い
、書込み部６へ出力され、ＣＤ−ＲＯＭ等の記憶手段に
書き込まれる。

画像復号時には、実施例１と同様にサンプリングモード
識別ビットに従って、１／１００基本画素サブサンプリ
ングモードの階調情報か、あるいは１／１００基本画素
サブサンプリングモードの階調情報に１／４追加画素サ
ブサンプリングモードの階調情報が加えられた１／４画
素サブサンプリングの階調情報と輪郭情報とから画像信
号が再生される。

以上のようにして、原画像信号を適応化サブサンプリン
グを用いる輪郭・階調の分離・補間符号化方法を用いる
ことにより高圧縮率であっても一定の歪量下の高品質の
再生画像を得ることができる。

なお、本発明においては以下のような構成とする事がで
きる。

（１）歪量に応じて１次元の圧縮では例えば１／ｌＯ→
１１５→１／２、また２次元の圧縮では例えば１／１０
０→Ｌ／２５−＝　１／４のように間引き間隔を多段に
することかできる。

（２）画像全体の圧縮率を１フイールドあるいは１フレ
ーム毎に計算することにより、その計算結果から画像歪
のしきい値を可変にし、帯域圧縮率を一定にすることが
できる。

〔発明の効果〕

以上のように、固定サブサンプリングを用いた輪郭・階
調の分離・補間符号化方法に比べ、本発明のような可変
サブサンプリングの輪郭・階調の分離・補間符号化方法
を用いることにより、高圧縮率であっても、輪郭部と平
坦部の両方の表現性能に優れた復号画像を得ることがで
きる。

また、ユーザーがＣＤ−ＲＯＭ等の記憶手段と復号化装
置のみを用いて画像の再生を行なうような場合には、複
合化装置が簡単な構成である必要があり、符号化装置に
大きい負荷がかかつてもよいので、そのような分野にも
適した画像符号化・複合化方法である。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の符号化・複合化装置のブロック図で
あり、第２図は第１図における階調情報符号化部のブロ
ック図であり、第３図は１次元におけるサブサンプリン
グの基本画素サブサンプリング・モードと追加画素サブ
サンプリング・モードを示す説明図であり、第４図は２
次元におけるサブサンプリングの基本画素サブサンプリ
ング・モードと追加画素サブサンプリンク゛・モードを
示す説明図であり、第５図は画像信号補間・合成部にお
ける２次元の輪郭情報・階調情報から画像信号を補間・
合成する動作を示す図であり、第６図は従来の輪郭・階
調の分離・符号化方法による補間を示す図であり、第７
図は従来の符号化方法による画像再生を示す図である。１・・・画像符号化装置２・・・画像復号化装置３・・・Ａ／Ｄ変換部４・・・輪郭情報符号化部５・・・階調情報符号化部６・・・書込部７・・・記憶手段８・・・読出し部９・・・輪郭情報復号化部ＩＯ・・・階調情報復号化部１１・・・補間・合成部１２・・・Ｄ／Ａ変換部１７・・・再生画像歪計算部１８・・・追加サブサンプリング階調情報抽出部２２〜２５・・・画素

Claims

【特許請求の範囲】

（１）濃度階調信号を用いて表現される原画像の信号を
輪郭情報と、間引き処理を施して得られる粗い画像の階
調情報とに分離する画像符号化方法において、前記輪郭情報と前記階調情報による補間を行い、該補間
された画像信号の原画像の信号に対する歪量に応じて前
記間引き処理の間隔を変化させると共に、前記変化させ
た間引き処理の間隔の識別情報を生成することを特徴と
する画像符号化方法。
（２）濃度階調信号によって表現される原画像の信号を
輪郭情報と、間引き処理を施して得られる粗い画像の階
調情報とに分離し、前記画像の全画素に対して、前記輪
郭情報と前期階調情報とを用いて、階調情報の補間を行
い前記画像を再生する画像符号化方法において、符号化に際し、前記輪郭情報と前記階調情報による補間
を行い、該補間された画像信号と原画像の信号との誤差
に応じて前記間引き処理の間隔を変化させると共に、該
変化させた間引き処理の間隔の識別情報を生成し、復号化に際し、前記輪郭情報と前記階調情報と前記識別
情報とから階調情報の補間を行い前記画像を再生するこ
とを特徴とする画像符号化方法。
（３）画像を画素の濃度階調符号によって表した濃度階
調情報より、隣接する画素間の階調の差とあらかじめ設
定したしきい値とを比較して前記画像の輪郭情報を生成
する輪郭情報符号化部と、前記濃度階調情報より画素の
間引き処理を行い粗い画素の階調情報を得て前記符号化
された輪郭情報を生成する階調情報抽出部と該該階調情
報と前記輪郭情報とから前記画像の全画素に対して階調
情報の補間を行う補間・合成部と該補間された画素の原
画像の画素に対する歪量により間引き間隔の細かい階調
情報を生成する階調情報抽出部と前記間引き処理の間隔
を示す識別情報生成部とからなる階調情報符号化部とを
備えたことを特徴とする画像符号化装置。
（４）画素を濃度階調符号によって表した原画像の信号
より、隣接する画素の階調の差とあらかじめ設定したし
きい値とを比較して得られた輪郭情報と、前記画素につ
いて画素間隔の間引き処理を行って得られた画素の階調
情報と、前記階調情報出力部の間引き処理の間隔を表す
間引き間隔の識別情報とから、前記画像の全画素に対して、あらかじめ定められた条件
で階調情報の補間を行う補間合成部を備えたことを特徴
とする画像復号化装置。