JPH04104662A - 画像信号符号化装置 - 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〕 本発明は画像信号符号化装置に関し、特に画像信号を可
変長符号化方式によりデータ圧縮し伝送する場合、プロ
グレッシブおよびシーケンシャルな符号化が可能な画像
信号符号化装置に関する。

〔従来の技術〕

多値画像データ（例えば１画素８　ｂｉｔ、　２５［ｉ
レベル）に対するデータ圧縮方式として、良好な量子化
歪（Ｓ／Ｎ比）対データ圧縮率（情報量）を実現できる
可変長符号化方式が一般に採用されている。この可変長
符号化方式は、まず、複数の画素からなるブロック単位
で画像信号を読み出し、ブロック単位で直交変換を施し
て複数の変換係数を求める。この直交変換としては、２
次元の離散コサイン変換やアダマール変換などを用いる
ことができる。ブロックとして例えばｎＸｎ画素からな
る正方形とした場合は、変換係数も１ブロツク当たりｎ
Ｘｎ個となる。次に、各変換係数を予め与えられた量子
化ステップで割ることによって量子化を行い、各変換係
数に対応する量子化インデックスを求める。そして、こ
の量子化インデックスを可変長符号化し、生成された符
号を符号列として蓄積する。また、この方式においては
、股に変換係数の電力が一部の変換係数に集中するので
、電力の大きな変換係数に対して多くの情報量を割り当
て、電力の小さい変換係数には少ない情報量しか割り当
てないという情報量の偏りを与えることにより、大幅な
情報量の圧縮が可能となる。更に、通常の画像信号の分
布は画像によって大幅に異なっているが、この変換係数
の分布は画像に依らずある一定のモデルに従っている場
合が多く、画像に依らない情報量の圧縮が実現できる。

なお、量子化インデックスを可変長符号化する方法とし
ては、ブロック内の全ての量子化インデックスをそれぞ
れ個別に可変長符号化する方法が一般的だが、その他に
も存意な量子化インデックス（０でない量子化インデッ
クス）のブロック内での位置と大きさとを可変長符号化
する方法や、あるいはブロック内の量子化インデックス
をジグザグにスキャンして連続するＯの量子化インデッ
クスをゼロランとして一括し、その長さとＯ以外の量子
化インデックスの大きさを可変長符号化する方法など、
様々な方法がある。これらの方法については、例えば、
太田、古閑、「動き補償フレーム間ハイブリッド符号化
方式における各種不等長符号化の比較」、昭和６１年度
電子通信学会通信部門全国大会講演論文集分冊１、また
は坪井、岡本、「カラー静止画像符号化におけるエント
ロピー符号化の各種方式の比較検討」９画像符号化シン
ポジウム、第２回シンポジウム資料、７１−７２頁など
に述べられている。

ところで、多値画像データを符号化する場合、プログレ
ッシブな符号化およびシーケンシャルな符号化がある。

プログレッシブな符号化とは、まず第１段階として画像
全体の大まかな情報を用いて粗い画像を表示し、順次段
階的に細かな情報を用いてより精細な画像を表示してい
く方法である。画像情報を伝送する場合、第１段階で用
いられる画像全体の大まかな情報の情報量を少なくして
おけば、伝送速度が遅い場合でも、とりあえず第１段階
として粗い画像ではあるが画像全体が表示されるので、
より早く画像全体の情報を伝達することができ、利用者
に与える画像表示までの待ち時間に関する心理的負担を
大幅に軽減できる。

また、細かな情報を受信するにつれて画像全体が徐々に
精細となって行くので、全ての情報を受信する以前に画
像の判別が可能となる。従って、大量の画像のなかから
必要な画像のみを検索したい場合は、判別できた時点で
情報の伝送を打ち切ることができるので、検索の効率を
大幅に向上できる。一方、シーケンシャルな符号化とは
、最初から全部の直交変換係数を符号化して伝送し、受
信側では、伝送された直交変換係数を復号化して高精細
な画像を一度に表示する通常のやり方である。

このようなプログレッシブな符号化は、直交変換を用い
た可変長符号化方式により、容易に実現できる。すなわ
ち、全部の直交変換係数を伝送する代わりに、まず直交
変換係数の内で電力が集中しているもののみを画像全体
について符号化して伝送し、順次残りの直交変換係数を
伝送する。受借倒では、伝送された直交変換係数のみを
逆変換し復号化して画像を表示する。

〔発明が解決しようとする課題〕

このような直交変換係数を量子化して可変長符号化する
方式を用いる場合、プログレッシブおよびシーケンシャ
ル両方の符号化を実現したいという要求が生じる。例え
ば、画像を符号化して符号を蓄積しておいて、必要に応
じて蓄積された符号を読み出して利用するような場合に
は、シーケンシャルな符号化で十分であるが、しかし、
画像の情報を低速度の回線を用いて伝送する場合には、
プログレッシブな符号化での伝送が効果的になる。とこ
ろが、プログレッシブおよびシーケンシャルな符号化を
実現しようとする場合、それぞれに対応する符号の構成
は大きく異なるので、プログレッシブ用およびシーケン
シャル用の２つの符号を別々に蓄積して置かなければな
らない。

従って、画像情報の蓄積容量が増大するという問題点が
ある。

また、伝送速度に応じてプログレッシブな符号化を実行
したいという要求もある。すなわち、伝送速度がある程
度高速の場合には、シーケンシャルな符号化で伝送し、
伝送速度が低速となった場合には、プログレッシブな符
号化で伝送するのである。このための方法として、シー
ケンシャル用の符号のみを蓄積しておき、画像情報の伝
送の際にまずこれを途中まで復号化して直交変換係数を
求め、これを符号化してプログレッシブ用の符号を生成
することにより、画像情報の効率のよい蓄積と、伝送速
度に応じたプログレッシブな符号化を実現している。（
この方式については、三浦う、「シーケンシャル／プロ
グレッシブ表示を可能とする静止画Ｃ０ＤＥＣの検討」
、昭和６３年電子情報通信学会秋季全国大会講演論文集
９分冊Ｄ−１に述へられている）。しかしながら、この
方式においては、蓄積された符号を一旦、一画面全体の
量子化インデックスに復号化した後、再び符号化して伝
送するためにハードウェアの規模が大きくなり、処理に
時間がかかるという問題点がある。

本発明の目的は、画像情報を効率よ（蓄積することがで
きると共に、伝送速度に応じてプログレッシブな符号化
を簡単に実現できる画像信号符号化装置を提供すること
にある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の画像信号符号化装置は、複数の画素からなるブ
ロック単位で画像信号を読み出すブロック読出部と、前
記ブロック単位に直交変換を施して複数の変換係数を算
出する直交変換部と、前記変換係数を所定の量子化ステ
ップで処理して量子化インデックスを生成する量子化部
と、前記量子化インデックスを可変長符号化して符号お
よび各符号の符号長を生成する可変長符号化部と、前記
可変長符号化部が出力する符号を符号列として蓄積する
符号列蓄積部と、前記可変長符号化部が出力する各符号
の符号長を記憶する符号長記憶部と、前記符号列蓄積部
および前記符号長記憶部からそれぞれ前記符号列および
前記各符号の符号長を読み出して前記符号列を前記符号
長に基づいて個々の符号に分割する符号分割部とを備え
て構成されている。また、前記符号分割部によって分割
された符号を複数段階に分けて伝送するに際し、あらか
じめ設定された各段階で伝送すべき各ブロック毎の符号
の個数を記憶する個数記憶部と、前記符号分割部が出力
する符号の個数を計数して符号の順序を示す値を出力す
る個数計算部と、前記個数記憶部から読み出した前記各
ブロック毎の個数および前記個数計算部が出力する符号
の順序を示す値に基づいて前記符号分割部が出力する符
号がそれまでの段階で伝送済か否かを判定する符号判定
部と、前記符号判定部の判定結果に基づいて前記符号分
割部が出力する符号を伝送する符号伝送部とを具備して
構成してもよい。

〔作用〕

可変長符号化方式によって蓄積された画像情報をプログ
レッシブな符号化によって複数の段階に分割して伝送す
る場合、まず、各段階で伝送すべき符号の１ブロック当
りの個数を予め定めておく。ここで、符号の個数の一例
として、個々のゼロランの長さと、有意な量子化インデ
ックスの大きさに対して割り当てられた符号とをそれぞ
れ１と数えた個数を用いることができる。また、画像の
統計量や画像情報の伝送速度に合わせて個数を決定する
こともできる。

次に、蓄積された符号列を読み出し、記憶された各符号
の符号長に基づいて個々の符号に分割する。この場合、
符号列を復号化して量子化インデックスに戻してから個
々の符号に分割するのではなく、符号列の形のままで分
割する。従って、量子化インデックスを求める必要はな
く、また量子化インデックスを再び可変長符号化して個
々の符号に変換する必要もない。ただし、可変長符号化
を行なっているので、個々の符号の符号長は異なってい
る。

このように符号列から分割された符号を、第１段階とし
て予め定められた１ブロック当りの個数ずつ伝送し、全
ブロックについて実行して第１段階を終了する。第２段
階では、各ブロックについて第１段階では伝送されなか
った符号の中から予め第２段階として定められた１ブロ
ック当りの個数を全ブロックについて伝送する。以下各
段階も同様に処理する。

ところで、量子化インデックスを可変長符号化した場合
、一般に各ブロックの量子化インデックスの個数は等し
いが、ゼロランの長さを用いて符号化すれば１つの符号
で示される量子化インデックスの数は符号毎に異なって
いる。従って、ブロックによっては、その段階で定めら
れた個数の符号を伝送する前にブロックの全ての符号の
伝送が終了してしまう場合がある。このような場合には
、ブロックの全ての符号の伝送が終了した時点で、その
ブロックの処理を終了する。これにより、そのブロック
については定められた個数よりも少ない符号しか伝送さ
れないが、受信側でもそのブロックの全ての量子化イン
デックスが復号化できた段階でそのブロックの符号の伝
送が終了したことが分かるので、正しく復号化処理を実
行できる。また、その段階よりも以前に全ての符号の伝
送を終了したブロックについては、符号の伝送を中止す
る。このような場合にも、受信側ではそのブロックの全
ての符号がそれ以前に伝送されていることが分かるので
、正しく復号化処理を実行できる。

受信側では、まず第１段階で伝送された符号から復号化
される量子化インデックスに基づいて画像の復号化を行
って粗い画像を表示する。次に、第２．第３の段階の情
報を得ることにより、順次精細な画像を復号化して表示
する。

このように各段階で各ブロック毎に定められた個数の符
号を伝送することにより、プログレッシブな符号化が実
現できる。

〔実施例〕

次に図面を参照して本発明を説明する。

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図である。ブ
ロック続出部１は、例えば１画素当たり８ｂｉｔの画像
信号を縦８画素、横８画素の計６４画素を１ブロツクと
して読み出す。直交変換部２は、読み出された１ブロツ
ク分の画像信号Ａに対して直交変換を行い、８×８個の
変換係数Ｂを計算する。なお、直交変換として２次元の
離散コサイン変換あるいはアダマール変換等を用いるこ
とができる。量子化部３は、変換係数Ｂを予め与えられ
た量子化ステップで割って量子化インデックスＣを出力
する。ここで、全ての変換係数を同一の量子化ステップ
で割ることにしているが、各変換係数Ｂのブロック内で
の位置に応じて、異なる量子化ステップを用いてもよい
。可変長符号化部４は、量子化インデックスＣの可変長
符号化を行い、生成された符号を符号列りとして出力す
ると共に、生成された各符号の符号長Ｅを出力する。こ
こで、可変長符号化部４は、各ブロックの全ての量子化
インデックスＣを可変長符号化する。符号列蓄積部５は
、可変長符号化部４が出力する符号列りを蓄積する。ま
た、符号長記憶部６は、可変長符号化部４が出力する符
号長Ｅを蓄積する。

さて、このようにして生成された画像情報を複数の段階
に分割して伝送するために、個数記憶部９に、各段階で
伝送する符号の１ブロック当りの個数Ｎ１（ｉ：段階番
号）を予め記憶させておく。まず符号分割部７は、符号
列蓄積部５に蓄積された符号列りおよび符号長記憶部６
に記憶された各符号の符号長Ｅをそれぞれ読み出し、符
号列りを符号長Ｅに基づいて分割して符号Ｆとして出力
する。同時に、符号Ｆを１個出力する毎に制御信号Ｓを
出力する。ただし、各ブロックの最後の符号が出力され
るときには、ブロックの最後の符号であることを示すＳ
　ｅｎｄを出力する。個数計算部８は、制御信号Ｓを受
け、各ブロック毎に符号分割部７から出力される符号Ｆ
の個数を計算し、各符号Ｆのブロック内での順序を示す
値Ｍを出力する。ここで、ブロックの最初の符号Ｆに対
する順序を示す値Ｍを１とし、制御信号Ｓを受ける毎に
Ｍの値を＋１していく。従って、各ブロックの符号Ｆの
個数をＭｊ（ｊ：ブロワ、り番号）とすると、Ｍは１か
らＭｊまでの連続した整数値をとる。また、制御信号Ｓ
　ｅｎｄを受けると値Ｍの出力を終了する。

符号判定部１０は、個数記憶部９から第１段階で伝送す
る符号の１ブロック当りの個数Ｎ１を読み出し、個数計
算部８から出力される符号Ｆのブロック内での順序を示
す値Ｍと比較する。ここで値Ｍが、１≦Ｍ：ａＮＩとな
る符号Ｆを第１段階で伝送すべき符号と判定する。符号
伝送部１１は、符号判定部１０の判定結果を示す信号Ｇ
を受けて、符号分割部７から出力される符号Ｆの内、第
１段階で伝送すべきと判定された符号のみを選出して符
号Ｈとして送出する。このような処理を全てのブロック
について行って第１段階を終了する。

ところで、量子化インデックスを可変長符号化した場合
、一般に各ブロックの符号の個数Ｍｊは異なる。このた
め、ブロックによっては第１段階の個数Ｎｌの符号が存
在しない場合がある。この場合は符号分割部７から出力
される符号の個数はＭＪ個であり、ＭＪがＮｌより小さ
いので、ＭＪ個の符号は全て符号判定部１０で伝送すべ
き符号と判定されて符号伝送部１１から送出される。

次に、第２段階においては第１段階の場合と同様に、符
号分割部７は符号列蓄積部５から読み出した符号列りを
、符号長記憶部６から読み出した各符号の符号長Ｅに基
づいて符号Ｆに分割して出力する。そして、符号判定部
１０は、個数記憶部９から第１段階の符号の個数Ｎｌと
第２段階の符号の個数Ｎ２とを読み出し、個数計算部８
から出力される値Ｍと比較する。ここで値Ｍが、１≦Ｍ
≦Ｎｌとなる符号Ｆは、既に第１段階で伝送済みの符号
であると判定する。また、Ｎｌ　＜Ｍ≦（Ｎｌ＋Ｎ２）
となるＮ２個の符号Ｆを第２段階で伝送すべき符号と判
定する。符号伝送部１１は、信号Ｇに応じて第２段階で
伝送すべきと判定された符号のみを選出して符号Ｈとし
て送出する。このような処理を全てのブロックについて
行って第２段階を終了する。

ここで、（Ｎｌ　＋Ｎ２　）個の符号が存在しない場合
は、プロ、り内の全ての符号が既に第１段階で伝送済み
と判定され、第２段階では何も伝送れない。また、Ｎｌ
　＜Ｍｊ　＜　（Ｎｌ　＋Ｎ２　）となる場合は、ます
、ＭＪ個の符号のうち８１個の符号が第１段階で伝送済
みと判定される。ここで、符号分割部７から出力される
符号の個数はＭＪ個のみであり、Ｍｊは（Ｎｌ　十Ｎ２
　）より小さいから、ＭＪ個の符号のうち第１段階で伝
送されていない符号の個数はＮ２より小さく、従ってブ
ロック内の残りの符号、すなわちＭが（Ｎｌ＋１）から
Ｍｊまでの符号は全て第２段階で伝送すべき符号と判定
されて伝送される。

第３段階以降についても同様の処理を行い、最終段階の
処理を行ってから画像情報の伝送処理を終了する。この
ようにして送出された符号を受信側で受信し逆変換して
復号化することよりプログレッシブな符号化による画像
の伝送および復号化が実行できる。

また、符号列蓄積部５に蓄積された符号列りは全ての量
子化インデックスＣを符号化したものであるので、シー
ケンンヤル用の符号列となっており、この符号列りをそ
のまま伝送し、また受信側で受信して復号化すれば、ン
ーケンシャルな符号化による画像の伝送および復号化が
実行できる。

更に、個数記憶部９に記憶する個数を変化させることに
より、プログレッシブに画像情報を伝送する際の各段階
で伝送する情報量や、画像が段階的に精細となる程度を
自由に設定でき、様々な伝送速度や画像を対象とした場
合でも、それに応じたプログレッシブな符号化が実現で
きる。

なお、以上の説明においては画像信号として特に規定は
していないが、多値の白黒画像、ＲＧＢの各カラー成分
画像、Ｙ、（Ｒ−Ｙ）、（Ｂ−Ｙ）等の輝度・色差信号
等も画像信号に含まれる。同様に、テレビジョン信号等
の動画像におけるフレーム間差分信号にも適用できる。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、ブロック単位で画
像信号を読み出して直交変換により複数の変換係数を算
出し、各変換係数を可変長符号化によって符号および各
符号の符号長を生成し、この符号を符号列として蓄積す
ると共に各符号の符号長を記憶し、プログレッシブ用の
符号を生成するに際し、符号列を各符号の符号長に基づ
いて分割して個々の符号を生成することにより、プログ
レッシブ用およびシーケンシャル用の２つの符号を別々
に蓄積して置く必要はなく、画像情報を効率良く蓄積し
ておくことができる。また、蓄積された符号を一旦復号
化して再び符号化することなく簡単な処理で短時間にプ
ログレッシブ用の符号を生成することができる。更に、
符号列の分割によって生成されたプログレッシブ用の符
号を複数段階に分けて伝送するに際し、あらかじめ各段
階で伝送すべき各ブロック毎の符号の個数を設定してお
き、符号の個数を計数しながら伝送し、各ブロック毎の
あらかじめ設定された伝送個数と比較しながら符号を伝
送するので、あらかじめ設定する各ブロック毎の伝送個
数を変化させることにより、プログレッシブに画像情報
を伝送する際の各段階で伝送する情報量や、画像が段階
的に精細となる程度を自由に設定でき、様々な伝送速度
や画像に対応できる。

【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である。 １・・・・・・プロ’７り読出部、２・・・・・・直交
変換部、３・・・・・・量子化部、４・・・・・・可変
長符号化部、５・・・・・・符号列蓄積部、６・・・・
・・符号長記憶部、７・・・・・・符号分割部、８・・
・・・・個数計算部、９・・・・・・個数記憶部、１０
・・・・・・符号判定部、１１・・・内符号伝送部。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、複数の画素からなるブロック単位で画像信号を読み
   出すブロック読出部と、前記ブロック単位に直交変換を
   施して複数の変換係数を算出する直交変換部と、前記変
   換係数を所定の量子化ステップで処理して量子化インデ
   ックスを生成する量子化部と、前記量子化インデックス
   を可変長符号化して符号および各符号の符号長を生成す
   る可変長符号化部と、前記可変長符号化部が出力する符
   号を符号列として蓄積する符号列蓄積部と、前記可変長
   符号化部が出力する各符号の符号長を記憶する符号長記
   憶部と、前記符号列蓄積部および前記符号長記憶部から
   それぞれ前記符号列および前記各符号の符号長を読み出
   して前記符号列を前記各符号の符号長に基づいて個々の
   符号に分割する符号分割部とを備えたことを特徴とする
   画像信号符号化装置。 ２、請求項１記載の画像信号符号化装置において、前記
   符号分割部によって分割された符号を複数段階に分けて
   伝送するに際し、あらかじめ設定された各段階で伝送す
   べき各ブロック毎の符号の個数を記憶する個数記憶部と
   、前記符号分割部が出力する符号の個数を計数して符号
   の順序を示す値を出力する個数計算部と、前記個数記憶
   部から読み出した前記各ブロック毎の個数および前記個
   数計算部が出力する符号の順序を示す値に基づいて前記
   符号分割部が出力する符号がそれまでの段階で伝送済か
   否かを判定する符号判定部と、前記符号判定部の判定結
   果に基づいて前記符号分割部が出力する符号を伝送する
   符号伝送部とを具備したことを特徴とする画像信号符号
   化装置。