JPH04152760A

JPH04152760A - 映像階層符号化装置

Info

Publication number: JPH04152760A
Application number: JP2276561A
Authority: JP
Inventors: Mitsuru Nomura; 充野村; Isao Furukawa; 古川　功; Sadayasu Ono; 定康小野
Original assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Current assignee: Nippon Telegraph and Telephone Corp
Priority date: 1990-10-17
Filing date: 1990-10-17
Publication date: 1992-05-26

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）本発明は静止画及び動画を含むディジタル映像信号の符
号化伝送および符号化蓄積に用いる映像階層符号化装置
に関するものであり、特に低解像度な映像信号との互換
性を必要とする高精細テレビ信号や、画像内容の検索な
どの際に低解像度の画像を必要とする高精細静止ディジ
タル画像など、低解像度なディジタル画像と互換性を保
ちながら高品質かつ高解像度な符号化を行なう映像符号
化処理に用いる。

（従来の技術）高精細テレビ等の従来より高い解像度の映像信号におい
ては、番組制作などの互換性の観点から、従来のテレビ
信号など低解像度の映像信号との互換性を持った符号化
処理が要求される。また、印刷画像や医療画像など高解
像度なディジタル静止画像においては、画像内容の検索
などの際のクイックルックアップの為に、低解像度な画
像表示を行なう必要があり、段階的に解像度を高くする
ような符号化処理が要求される。

このような用途に用いる為の符号化処理アルゴリズムの
一例として、フィルタバンク（低域通過フィルタと高域
通過フィルタのいくつかの組）を用いて入力映像信号を
いくつかの帯域信号に分割し、低周波成分から高周波成
分へ順次信号を再生する事により、解像度を段階的に高
める帯域分割符号化方法がある。

例えば、Ａｎｈ　Ｔｒａｎ　ｅｔ　ａｌ、　”Ａｎ　Ｅ
ｆｆｉｃｉｅｎｔＰｙｒａｍｉｄ　Ｉｍａｇｅ　Ｃｏｄ
ｉｎｇ　Ｓｙｓｔｅｍ　、　Ｐｒｏｃ。

Ｉ　Ｅ　Ｅ　Ｅ　　Ｉ　ＣＡ　Ｓ　Ｓ　Ｐ’８７．　ｐ
ｐ、７４４−７４７には、ＱＭＦ（Ｑｕａｄｒａｔｕｒ
ｅ　Ｍｉｒｒｏｒ　Ｆｉｌｔｅｒ）を用いた階層的な帯
域分割符号化処理が述べられている。

この文献の符号化方法では、各帯域は独立に量子化され
ており、低周波成分のみを再生すれば低解像度な復号処
理映像が得られ、順次高い周波数成分の信号を付は加え
れば高解像度な復号処理映像が得られる。

（発明が解決しようとする課Ｍ）一般に、低解像度の映像信号と高解像度の映像信号では
、解像度の面だけでなく、その量子化雑音の大きさに対
しても要求品質が異なる。つまり、高解像度の映像信号
に対しては、高いＳ／Ｎと主観品質が要求される。とこ
ろが、単純な帯域分割による符号化方法は、各帯域の量
子化は１段階しか行なわないため、量子化の粗さといっ
た点に関しては映像品質の制御を行なう事はできない。

このため、次のような問題点を生ずる。

（ａ）低解像度な映像信号の再生時に十分な品質が得ら
れたとしても、これに高周波成分を付加し、高解像度の
映像信号を再生した場合には、必ずしも十分な品質が得
られるとは限らない。

（ｂ）高解像度な映像信号の再生に十分な品質を確保し
ようとすれば、低周波成分は十分高い精度で量子化して
おく必要があり、低周波成分に対する十分な情報量の圧
縮を行なう事はできない。

（発明の目的）本発明は上述したような問題点（ａ）、　（ｂ）を解決
し、高い品質が要求されない低解像度信号には十分な情
報圧縮を行ない、反対に高い品質が要求される高解像度
信号の再生時には十分な品質を得、各解像度の信号を解
像度と量子化精度の画面で制御が可能な映像階層符号化
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）本発明は上記課題を解決し目的を達成するため、入力映
像信号の情報圧縮を行なう映像符号化処理において、映
像信号を帯域分割した後、多段階に量子化を行なう事に
より、階層的な符号化結果を生成する符号化手段と、該
符号化手段により得られた階層的に生成された符号化結
果の一部を利用する事により、いくつかの解像度および
品質を持つ映像信号を選択して再生できる復号化手段と
を備えた事を特徴とする。

また、上記の符号化手段として、入力信号をいくつかの
帯域信号に分割する帯域分割手段と、該帯域分割手段に
より得られた前記帯域信号を低周波側から多段階に量子
化する多段量子化手段と、該多段量子化手段によりすで
に量子化された低周波側の帯域信号より、低解像度な映
像信号を再生し次の段の量子化手段への入力信号を生成
する局部復号化手段とを有する。

また、上記の復号化手段として、多段階に量子化された
符号化処理結果の一部あるいは全部を用いて帯域信号を
復号し、低解像度から高解像度までの映像信号を再生す
る手段を有する。

（作　用）本発明は入力映像信号をまず帯域分割し、その分割され
た各帯域信号を多段階に量子化する。これらの処理によ
り解像度および量子化精度の２つの面で階層的に生成さ
れた符号結果を得る。そして前記多段階の量子化処理に
おいて、初段から後段へと順次量子化精度を高めるよう
な量子化を行なう事により、高品質を要求されない低ｒ
像度信号の再生においては十分な情報圧縮が、高品質を
要求される高解像度な信号の再生においては十分な品質
が達成できる。

また、復号処理においては、階層的に構成された符号化
処理結果の内の一部を利用する事により低解像度の映像
信号を生成でき、これに高周波成分を順次付は加える事
により段階的に高解像度、高品質な再生画像が得られる
。

（実施例）第１図および第２図は本発明の一実施例に係る符号化部
および復号化部の構成図を示し、第３図は第１図の符号
化部における帯域分割の説明図である。

第１図および第２図において、ｌは入力映像信号の帯域
分割部、２は多段量子化部で、２−１．２−２゜２−３
は各段目の量子化器であって、凹側では３段の階層構成
になっている。３は３段目に設けられた復号器（逆量子
化器）、４はデータ多重化部、５は合成フィルタ部、６
はデータ分離部、７は加算器である。

本実施例では、入力映像信号（デジタル）Ｓｌを高解像
度、中解像度および低解像度の３段階で表示できる階層
符号化処理を示す。

次に動作を説明すると、第１図に示す符号化部の帯域分
割部１に入力映像信号（デジタル）Ｓｌが入力される。

この帯域分割部１では、入力映像信号Ｓ１から低解像度
、中解像度の映像信号ＬＳ。

ＭＳおよび中解像度、高解像度の帯域信号ＭＢ。

ＨＢが抽出される。

ここで２次元周波数領域における帯域分割の様子を第３
図に示し、低解像度および中解像度の映像信号ＬＳ、Ｍ
Ｓは、高解像度映像信号Ｈ３をそれぞれｌ／４．　ｌ／
２に帯域制限する事によって得られる。また、高解像度
の帯域信号ＨＢは、高解像度映像信号Ｈ３から中解像度
映像信号ＭＳを除く事によって生成できる。また、中解
像度の帯域信号ＭＢは、中解像度の映像信号ＭＳから低
解像度映像信号ＬＳを除く事によって生成できる。また
、このような帯域の分割は、先に述べた文献に示されて
いるＱＭＦを用いたフィルタバンクによる周波数分析に
よっても実現できる。

帯域分割された映像および帯域信号は、次に、低周波側
から段階的に各量子化器２−１．２−２．２−３で量子
化される。まず、１段目では、低解像度映像信号Ｌ　Ｓ
のみを量子化器２−１で量子化する。低解像度映像信号
ＬＳでは、高い品質は一般に要求されないから、量子化
精度は最も低く設定される。

量子化結果は、この最も低い解像度の映像信号ＬＳを再
生するためのデータつまり低解像度映像情報Ｓ８として
伝送あるいは蓄積される。また、１段目の量子化結果は
２段目の復号器３で復号化処理され、低解像度局部復号
信号Ｓｔが生成される。

次に、２段目では、低解像度の局部復号信号Ｓ、と低解
像度映像信号ＬＳ（量子化されていない信号）の差分信
号の量子化と中解像度帯域信号ＭＢの量子化を夫々の量
子化器２−２．２−２で行なう。

上記量子化器２−２での差分信号の量子化出力と低解像
度映像信号ＬＳは加算者７で加算され、３段目の復号器
３に出力される。この２段目で低解像度映像信号ＬＳに
対し再び量子化を行なうのは、量子化精度を高めるため
であり、２段目の量子化精度は、１段目の量子化精度よ
り高く設定される。

量子化された２つの信号は夫々の復号器３，３で復号処
理された後、合成フィルタ５によって中解像度局部復号
信号Ｓ。が合成される。また、一方、前記夫々の量子化
器２−２．２−２による量子化情報は、データ多重化部
４で多重化され、中解像度の映像を再生する場合の付加
情報Ｓ、とじて伝送あるいは蓄積される。

３段目の量子化処理は、２段目と同様に行なわれ高解像
度の映像を再生する場合の付加情報Ｓ。

とじて伝送あるいは蓄積される。

ここで、各段の量子化器２−１．２−２．２−３の量子
化精度を次第に細かくなるように設定しておけば、初段
においては、粗い量子化による高い情報圧縮度が、後段
においては、細かな量子化による高品質な再生画像を得
る事ができる。量子化処理として、ベクトル量子化を用
いた場合には、特に初段における情報圧縮の効果を高め
る事が可能である。

また、ベクトル量子化では、入力ベクトルとベクトルコ
ードブックの統計的性質のミスマツチによる品質劣化が
大きな問題点であるが、本発明の符号化部では、多段の
量子化処理を用いているため、初段で生じたミスマツチ
の影響は後段で除去され、高解像度信号の再生の際には
、ミスマツチのない高品質な符号化結果を得る事ができ
る。

次に第２図に示す復号化部では、まず、低解像度映像情
報Ｓ、が復号器３で復号処理され、低解像度映像信号Ｌ
Ｓが生成される。中解像度の映像信号ＭＳは、中解像度
付加情報Ｓ、をデータ分離部６で分離し、復号器３，３
で復号し、これを低解像度映像信号ＬＳと加算器７で加
算した出力と中解像度映像信号ＭＳとを合成フィルタ部
５で合成する事によって再生する事ができる。これは、
第１図の符号化部において、中解像度局部復号信号Ｓ、
を得る処理と同様である。高解像度の映像信号ＨＳに関
しても同様の処理により高解像度付加情報Ｓ、から再生
できる。

（発明の効果）以上説明したように本発明によれば、入力映像信号を帯
域分割し、多段階に量子化する事により、（ａ）高い品
質が要求されない低解像度信号に十分な情報圧縮を行な
う事ができる。

（ｂ）高い品質の要求される高解像度信号の再生時には
十分な品質を得る事ができる。

（ｃ）各解像度の信号の品質を解像度と量子化精度の両
面で制御する事ができる。

【図面の簡単な説明】

第１図および第２図は本発明の一実施例に係る符号化部
および復号化部の構成を示す図、第３図は第１図の符号
化部における帯域分割の説明図である。１・・・帯域分割部、　２・・・量子化部、　２−１゜
２−２．２−３・・・量子化器、　３・・復号器（逆量
子化器）、　４・・・データ多重化部、　５・・・合成
フィルタ部、　６・・・データ分離部、７・・・加算器
。特許出願人　日本電信電話株式会社

Claims

【特許請求の範囲】

（１）入力映像信号の情報圧縮を行なう映像符号化処理
において、映像信号を帯域分割した後、多段階に量子化
を行なう事により、階層的な符号化結果を生成する符号
化手段と、該符号化手段により得られた階層的に生成さ
れた符号化結果の一部を利用する事により、いくつかの
解像度および品質を持つ映像信号を選択して再生できる
復号化手段とを備えた事を特徴とする映像階層符号化装
置。
（２）符号化手段として、入力信号をいくつかの帯域信
号に分割する帯域分割手段と、該帯域分割手段により得
られた前記帯域信号を低周波側から多段階に量子化する
多段量子化手段と、該多段量子化手段によりすでに量子
化された低周波側の帯域信号より、低解像度な映像信号
を再生し次の段の量子化手段への入力信号を生成する局
部復号化手段とを有する事を特徴とする請求項（１）記
載の映像階層符号化装置。
（３）復号化手段として、多段階に量子化された符号化
処理結果の一部あるいは全部を用いて帯域信号を復号し
、低解像度から高解像度までの映像信号を再生する手段
を有する事を特徴とする請求項（１）記載の映像階層符
号化装置。