JPH0335677A - 画像情報の符号化伝送装置 - 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、画像情報の符号化伝送装置に関し、特に画像
情報を符号器で符号化して伝送路に送出し、受信側の復
号器で復号させて伝送する画像情報の符号化伝送装置に
関する。

〔従来の技術〕

従来、この種の装置として知られているものにＤＰＣＭ
（Ｄｉｆｆｒｅｎｔｉａｌ　　ＰｕｌｓｅＣｏｄｅＭｏ
ｄｕ　１　ａ　ｔ　ｉ　ｏｎ）方式がある。

このＤＰＣＭ方式は、ＰＣＭの一種で、以前に来たデー
タから将来のデータを予測し、実際に信号が来たときに
、予１１１１値と実際のデータとの差分を取り出して、
その差分値だけを量子化して伝送する方式である。普通
のＰＣＭより量子化ビット数を少なくすることができる
という利点がある。

このＤＰＣＭ方式を用いた従来の符号化伝送装置の基本
溝底例を第４図に示す。第４図は従来のＤＰＣＭ方式を
用いた符号化伝送装置のブロック図である。図において
、（１０１）はＤＰＣＭ方式の符号器で、以下のブロッ
クで構成される。

（１１１）は送信側メモリ、（１１２）は既知の標本値
をもとに注目画素の予Ｍ１値を出力する予測器であり、
この予測器（１１２）は、第５図に示す画素配置図にお
いて注目画素をＸｌその周辺画素をＡ、Ｂ、Ｃ，Ｄとす
る時、以下の算出法で千１１１１１値Ｘを求めるもので
ある。

Ｘ−（１／２）（Ａ＋Ｄ）　　　・・・・・・（１）但
し、Ａ、Ｄは上記画素Ａ、Ｄの値を示す。上式は予測値
の算出において、−膜内によく用いられる式であるが、
勿論、より簡単にするためにＸ冨Ａ としてもよい。（１１３）は入力信号Ｘ（真値）と千７
１Ｆｊ器（１１２）の出力Ｘ（予測値）との差分をとる
減算器、（１１４）は量子化器兼符号器で、この量子化
器兼符号器（１１４）の量子化特性としては、第６図の
ような量子化特性がよく用いられている。この例では、
レベル数は１６　（０〜１５）である。予測差信号（Ｘ
　−Ｘ）を３ビット冗長符号化する際には、上述のよう
に第６図に示す量子化特性をもたせるのが一般的である
。また符号語例も、同様に第６図に示す。この例では、
オンライン伝送に適するように３ビツトの冗長符号語を
考えているが、バッファメモリなどを備える時には非冗
長符号化も可能である。

また第６図に示す代表値は、受信側で複号時に代表値と
して用いられているもので、この代表値と予測器（１１
２）の出力である予１ｐ１値とを加算器（１１５）で加
算することにより受信側で復元される信号値を作成し、
これがメモリ（１１１）に書き込まれ、以下の画素の予
δｌｌｊに用いられる。

次に従来方式における受信側を説明する。第４図の（１
０２）はＤＰＣＭ復号器で、以下のブロックにより構成
される。（１１７）は受信された符号語から差分値（Ｘ
−Ｘ）の代表値を出力する復号器、（１１９）は受信側
メモリ、（１１６）は送信側の予測器（１１２）と全く
同様の動作を行う予測器、（１１８）は予測値と差分代
表値との和をとり、復元信号を出力する加算器であり、
この加算器（１１８）から出力された値は受信側メモリ
（１１９）に入力され、以後の画素信号の復元に役立た
せる。なお、図中、（１０５）は伝送路である。

このＤＰＣＭ方式を用いた従来の符号化伝送装置におい
て信号対雑音比（以下、Ｓ／Ｎ比と称す・・・・・・　
（２） で与えられる。ここで、「σ」は入力信号の実効値、「
σｅ」は差信号の実効値である。仮に、予測器がないと
すると　び−σｅ　となるが、予測器による予ｆｌｐＩ
を行うことにより　σ〉σｅ　とすることができるため
、前記（２）式において符号化ビット数のＺで決まる数
値以上の予測器によるＳ／Ｎ比の改善が行なわれていた
。

〔発明が解決しようとする課題〕

上記したように、従来の画像情報の符号化伝送装置は、
既知の標本値をもとに予測器を使って予測値が出力され
、入力信号（真値）との差分値をとって符号化伝送が行
われている。この手段は、ビクトリアル画像のように相
関の強い画像情報の場合には適用できるが、グラフィッ
ク画像のように予測値と真値との相関が弱い場合、すな
わち、画像データの変化が大きくて差分値が大となる場
合には、前記（２）式において、　σ〉σｅ　の関係が
σ−σｅ　の関係に近づくため、従来の予測器によるＳ
／Ｎ比の改善度が十分でなくなり、伝送画質が劣化する
という問題点があった。

この発明は、上記のような問題点を解消することを課題
になされたもので、相関の弱い画像情報に対しても相関
を強める情報処理手段により、伝送Ｓ／Ｎ比を改善する
ことが可能な画像情報の符号化伝送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〕

この発明に係る画像情報の符号化伝送装置は、符号化伝
送装置の入力側に、入力画像データ列から連続する２画
素ごとの画像データに分離して、２画素のデータのレベ
ルの大小を識別する大小符号を生成するとともに、２画
素のデータを送出する分離器と、該分離器から送出され
る２画素のデータの平均値を清算する平均値演算器と、
差分値を清算する差分値演算器とを備え、符号化伝送装
置の出力側に、伝送された前記２画素のデータの平均値
と差分値とを元の２画素のデータに復元する加算器およ
び減算器と、該復元された２画素のデータと前記分離器
で生成された大小符号とにより元の画像データを復元す
る合成器とを備え、前記分離器で生成される大小符号が
前記伝送路を介して直接合成器に伝送されることを特徴
とする。

〔作用〕

この発明に係る画像情報の符号化伝送装置においては、
分離器により入力画像データ列から連続する２画素ごと
の画素データに分離し、その２画素のデータを平均値演
算器と差分値演算器とで平均化と差分化の情報処理を行
って符号化伝送することにより、相関の弱い画像データ
であっても画像データの相関を強めることができるため
、伝送Ｓ／Ｎ比の改善による良質な画像の伝送が可能に
なった。

また、分離器で生成された大小符号は、符号化されるこ
となく伝送路を介して直接合成器に入力されるため、符
号化歪みなどによる伝送情報の誤りがなくなり、画像情
報を忠実に復元することが可能である。

〔実施例〕

以下図面に基づいて本発明に係る画像情報の符号化伝送
装置の好適な実施例について説明する。

第１図において、（１）は入力画像データ列から連続す
る２画素ごとの画素データに分離する分離器、（２）は
２画素のデータの平均値を清算する平均値演算器、（３
）２画素のデータの差分値を成算する差分値演算器、（
４）は伝送された平均値と差分値の和から画素のデータ
を復元する加算器、（５）は伝送された平均値と差分値
の差から画素のデータを復元する減算器、（６）は２画
素のデータを復元する合成器である。

また、（１（ｌｌａ）（１０１ｂ）は従来例と同じ符号
器１と符号器２、（１０５）は伝送路であり、メモリ１
（１０５ａ）とメモリ２（１０５ｂ）とメモリ３（１０
５ｃ）とで構成されている。

（１０２ａ）（１０２ｂ）は従来例と同じ復号器１と復
号器２である。

ここで、動作説明の前に、第２図を用いて本実施例の相
関の弱い画像データを強める情報処理手段について説明
する。

第２図の（Ａ）は入力された画像情報の一部の元データ
列であり、２画素ごとにａｓｌとａ８２（但し、ｓ−１
，２，３，・・・）と表現する。次に、２画素のデータ
のうち大きい値をｐｓ２−　Ｌ　Ａ　ＲＧＥ（ａａ）と
し、小さい値をｐｓｌ−３ＭＡＳｌ’　　　５２ ＬＬ（ａａ）と定義したｐｓ２とｐｓｌを使っＳｌ’　
　　Ｓ２ て、（Ｂ）の平均値データ列（ｐ　３２　＋ｐ　ｓｔ）
　／　２と（Ｃ）の差分値データ列（ｐＳ２　　”Ｓ□
）／２を算出する。また、（Ｄ）の大小符号列のＡｓは
、ａ　≧ａ　のときＡｓｍＱとし、Ａｓ２くａｓｌのと
Ｓ２　　　３１ きＡｓ−１と定義して２画素ごとのデータにおける大小
関係を識別する符号列である。

これらの信号電力は、（Ａ）の場合はａ　２＋１ ２ ａ　　で、（Ｂ）の場合は（ｐＳ２　＋　ｐｓｔ）　　
／　４２ で、（Ｃ）の場合は（ｐ　　−ｐ　　）２／４となる。

Ｓ２　　　　Ｓｌ このうち（Ｂ）と（Ｃ）の信号電力の加算値が柑２　＋ 関を強める前処理後の信号電力で、（ｐ８２２　　　　
　　　　　　　２　　　　２ｐ　　）／２−（ａｓｌ　
＋ａｓ２　）／２となり、１ 元の画像データの１／２の信号電力になることがわかる
。このことは、相関を強めることができたことを意味す
る。

なお、ｐＳ２とｐｓｌからａｓｌとＡｓ２を復元するに
は、（１）３２＋１）３ｔ）　／２＋（ｐｓ２−ｐｓｌ
）　／２−ｐ　および（ｐ３２＋ｐ３ｔ）　／　２　　
　（ｐｓ２−ｐｓｔ）２ ／２−ｐｓｌの関係式と大小符号列Ａｓを用いることに
よって可能である。

以上の概念を導入した本実施例の動作を、第１図を用い
て説明する。

入力画像情報の元データ列は、分離器（１）で２画素ご
とのデータに分離され、その中でデータの大小が判別さ
れてｐＳｌとｐＳｌに振り分けられ、それぞれが平均値
演算器（２）と差分値演算器（３）に供給される。平均
値演算器（２）は（＋）　Ｓ２　＋ｐｓ□）／２を出力
し、差分値演算器（３）は（ｐ　ｓ。−ｐ８□）／２を
出力する。なお、元データの逗子化ビット数Ｑを、Ｑ−
８と仮定すると、平均値と差分値の量子化ビット数も８
ビソトになる。

上記２つの出力信号は、従来例と同じ動作によってそれ
ぞれ符号器１（１０１ａ）と符号器２（１０１ｂ）によ
ってＭビットとＮビットに符号化される。これらの符号
化データは、伝送路（１０５）のメモリ１（１０５ａ）
とメモリ２　（１０５ｂ）の所定位置から順に書き込ま
れる。

一方、分離器（１）で生成された大小符号列のＡｓは、
メモリ３（１０５ｃ）の所定位置から順に書き込まれる
。以上で符号化処理を終える。

次に、復号化処理を説明する。メモリ１（１０５ａ）と
メモリ２（１０５ｂ）の所定位置から順に読み出された
ＭビットとＮビットの符号化データは、それぞれの復号
器１　（１０２ａ）と復号器２（１０２ｂ）に供給され
、従来例の復号処理と同じ動作で平均値と差分値に復元
される。これら２つのデータは、加算器（４）と減算器
（５）に入力される。加算器（４）では（ｐＳ２＋ｐＳ
□）／２＋　（ｐ　　−ｐ　　）／２−ｐＳｌによりｐ
Ｓｌを求め、Ｓ２　　　　Ｓｔ 減算器（５）では（ｐ８２＋１）ｓｔ）　／２−　（＋
）Ｓ。

ｐ　　）／２−ｐｓｌによりｐＳｔを求めることができ
Ｓす る。

合成器（６）は、そのｐＳｌとｐｓｌのデータとメモリ
３（１０５ｃ）から読み出された当該画素に対応する大
小符号Ａｓを使って（ａｓｌ、ａｓ２）の順に並べ変え
、出力画像情報の元データ列を出力する。以上が復号化
処理の動作である。

ここで、仮に符号化のビット数をＭ＝Ｎ−４とすると、
総データのビット数を約１／２に圧縮することができる
。従って、伝送路（１０５）を形成するメモリの容量あ
るいは、有線や無線を媒体とした場合の伝送時間の節約
効果を期待することができる。すなわち、画像伝送を安
価に、かつ高速に行うことができる。

次に、平均値と差分値の信号電力を比較した場合、差分
値の信号電力をＴｏ、平均値の信号電力をＴ　とし、Ｘ
”＝　ｐＳｔ”３２　（但し０≦Ｘ≦１）八 と定義した変数とすると、 Ｔ　　／Ｔ　　−（１−ｘ、）２／（１＋ｘ）２Ｄ で表すことができる。第３図は、このＸとＴＡ／Ｔ、の
関係を図示したものである。第３図に示すように、Ｘは
０に近い領域で相関が弱く、１に近い領域で相関が強く
なるという特性があることがわかる。前者の場合はグラ
フィック画像に多く、後者はビクトリアル画像に多い。

また、信号電力で１／４、つまり信号振幅で１／２とな
るＸ値は、ｘ　−１／　３となる。これは、画像情報の
分布が１／３≦Ｘ≦１の範囲であれば差分値のビット数
を平均値のビット数に対して１ビツトだけ圧縮できるこ
とを示している。この特性を利用して、平均値データ列
と差分値データ列に帯する符号化ビット数ＭとＮを、Ｍ
ＡＨの関係にすることができる。

例えば、Ｍ−６とＮ−４または５、Ｍ−５とＮ＝３また
は４、Ｍ−４とＮ−３などの関係にすることができる。

また、画像情報の知見によれば、画（象を形成する走査
線内の水平箪分よりも走査線間の垂直差分のほうがより
強い相関をもつとされている。従って、Ｍ≠Ｎの符号化
を実施する場合、走査線内の水平的符号化よりも走査線
間の垂直的符号化を採用する方が好ましいと考えられる
。これは、元データ列の与え方によって容易に実現する
ことができる。

本実施例でのビット圧縮率は、元画像をＹ−Ｚのビクセ
ル構成として、（Ｍ＋Ｎ＋１）／２Ｑで表される。

このように、本実施例の画像情報の符号化伝送装置は、
画像情報の前処理を行って信号電力を低減化することに
より、画像情報の相関を強めることができるようになっ
たため、伝送Ｓ／Ｎ比が改善されて良質な画像伝送が可
能になるとともに、画像伝送を安価かつ高速に行うこと
ができるようになった。

なお、上記実施例において、伝送路（１０５）かメモリ
で構成されるものとして説明したが、より具体的には磁
気的記録再生装置や光学的記録再生装置および半導体メ
モリ装置などを含む広義の伝送路に適応することができ
る。

また、符号化後の総ビット数（Ｍ＋Ｎ＋１）は、並列的
な多重は（例えばビットシフトによる多重法）や時分割
多重法などで第１図のメモリ１（１０５ａ）とメモリ２
（１０５ｂ）とメモリ３（１０５Ｃ）を１つのメモリに
統合することができる。

つまり伝送路（１０５）を１つに果約することができる
。

これと同様に、符号器１（１０１ａ）と符号器２（１０
１ｂ）および復号Ｗｌ（１０２ａ）と復号器２（１０２
ｂ）は、それぞれ時分割多重処理により統合することが
できる。

さらに、平均値演算器（２）と加算器（４）および差分
値演算器（３）と減算器（５）は、分けて説明したが、
装置の構成によっては併用することも可能である。

最後に、平均値虜３２器（２）と差分値演算器（３）の
部分的共用化および加算器（４）と減算器（５）の部分
的共用化も可能である。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明に係る画像情報の符号化伝
送装置は、従来の符号化伝送装置の人出力部に分離器と
合成器とを配置し、分離した画像データを平均値と差分
値に変換して符号化する構成としたので、信号電力を低
減化することによって画像情報の相関を強めることがで
きるようになった。このため、相関の弱い画像情報を符
号化伝送する場合であっても、相関が改善されて符号化
されるので、伝送Ｓ／Ｎ比が改善されて品質のよい画像
伝送が可能になった。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図は
第１図における画像データの処理態様を説明する図、第
３図は画像データの相関の関係を示す図、第４図は従来
の画像情報の符号化伝送装置のブロック図、第５図は画
素配置図、第６図は第４図による画像データの処理態様
を説明する図である。 図において、（１）は分離器、（２）は平均値演算器、
（３）は差分値演算器、（４）は加算器、（５）は減算
器、（６）は合成器である。 なお、図中、同一符号は同一、または相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 画像情報を符号化する符号器と、符号化された画像情報
   を蓄積するメモリで構成された伝送路と、その伝送路か
   ら情報を読み出して元の画像情報に復号する復号器とを
   備えた画像情報の符号化伝送装置において、 前記符号化伝送装置の入力側に、入力画像データ列から
   連続する２画素ごとの画像データに分離して、２画素の
   データのレベルの大小を識別する大小符号を生成すると
   ともに、２画素のデータを送出する分離器と、該分離器
   から送出される２画素のデータの平均値を演算する平均
   値演算器と、差分値を演算する差分値演算器とを備え、 前記符号化伝送装置の出力側に、伝送された前記２画素
   のデータの平均値と差分値とを元の２画素のデータに復
   元する加算器および減算器と、該復元された２画素のデ
   ータと前記分離器で生成された大小符号とにより元の画
   像データを復元する合成器とを備え、 前記分離器で生成される大小符号が前記伝送路を介して
   直接合成器に伝送されることを特徴とする画像情報の符
   号化伝送装置。