JPH04290070A - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像符号化装置、とくに
高品質画像伝送に有利に適用される画像符号化装置に関
する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ＤＣＴ（ｄｉｓｃｒｅａｔｅ　ｃ
ｏｓｉｎｅ　ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）を用いた画像符号化
装置に関して、たとえば太田、古関による「ＭＣ／ＤＣ
Ｔハイブリッド符号化方式における係数の各種エントロ
ピー符号化効率比較」ＰＣＳＪ８６に示されるものがあ
る。ここに開示されている画像符号化方式の構成を図４
に示す。

【０００３】入力端子２００より入力したデジタル画像
信号ｓは、８×８画素よりなるブロックに分割され、ブ
ロックごとに減算器３０において予測値ｓｐと減算され
、予測残差ｅが出力される。ここで予測値ｓｐは以下の
ように求める。すなわち、入力信号とフレームメモリ（
ＦＭ）３４に蓄えられた１フレーム前の画像信号ｓ′を
動き補償部（ＭＣ）３２に入力し、ここで８×８のブロ
ック成分ごとにブロックマッチングによってフレーム間
の動き量を検出し、動き量を補償することによって｜ｓ
−ｓ′｜が最小となるｓ′を予測値ｓｐとする。８×８
画素からなる予測残差ｅはＤＣＴ部３６で２次元離散コ
サイン変換され、この変換係数が量子化器（Ｑ）３８で
量子化され、量子化値ｉが得られる。量子化されたこの
符号化値ｉは可変長符号化部（ＶＬＣ）４０および逆量
子化器（Ｑ￣１）４２に出力される。逆量子化器４２に
おいて符号ｉは逆量子化され、ＩＤＣＴ部４４で２次元
逆離散コサイン変換される。そして、その変換値ｅ′が
加算器４６で予測値ｓｐと加算され、局部再生値ｓ′が
得られる。さらに局部再生値ｓ′はフレームメモリ３４
に入力されて次フレームの予測値の導出に用いられる。

【０００４】また、量子化器３８で量子化された量子化
値ｉは可変長符号化部４０に入力される。可変長符号化
部４０において、上で示したＤＣＴ係数の量子化値ｉを
図５で示すようなジグザグスキャンを行い、量子化の結
果“０”でない係数に挾まれた“０”となった係数の個
数（ラン長）と“０”以外の係数値の大きさ（レベル）
を１つの２次元符号（ラン長レベル）で表すことで伝送
に必要な符号量を減らす手法を用いる。たとえば、図６
のような場合、（０，７）、（３，５）、（７，３）で
表し、符号化テーブルよりそれぞれに対応する可変長符
号コードを伝送する。ここで、可変長符号コードはあら
かじめ数多くの画像を用いてトレーニングを行い、その
発生頻度によってハフマン符号により作成される。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】画像符号化装置に用い
られる量子化器は、入力のダイナミックレンジを考慮し
てオーバロードを避けるように設計されなければならな
い。また、量子化器の画質に与える影響はステップサイ
ズに依存するため、これをある程度小さくしないと再生
画像において量子化雑音として画質劣化が検知される。 また、ＤＣＴを用いることにより入力に比べ、係数の一
部の振幅値が大きくなる。そこで高品質画像伝送を目的
にした場合、従来技術ではステップサイズをある程度小
さくすると同時に量子化ビット数を増やしてレベル数を
増加することによりダイナミックレンジを確保し、オー
バロードを避けるようにしている。

【０００６】しかしながらこのような従来技術では、量
子化ビット数を増やし、量子化レベル数を増やすほど、
可変長符号化器における可変長符号コード数も増え、コ
ード長（ビット数）の長いものが必要となるため、伝送
レートの増加につながるという問題点があった。

【０００７】本発明はこのような従来技術の欠点を解消
し、高品質画像伝送を保証するとともに、量子化器への
入力ダイナミックレンジを小さくすることによって発生
符号量の低減をはかる画像符号化装置を提供することを
目的とする。

【０００８】

【課題を解決するための手段】本発明は上述の課題を解
決するために、入力した画像信号を直交変換し、符号化
する画像符号化装置は、入力した画像信号を直交変換す
る直交変換手段と、複数のベクトルコードを有し、直交
変換手段により演算された係数から最適なベクトルコー
ドを選択するコードテーブルと、直交変換手段より演算
された係数を、コードテーブルよりベクトルコードをそ
れぞれ入力し、これらを減算する減算手段とを有し、コ
ードテーブルは、減算手段で減算される差分値が最小と
なるベクトルコードを選択し、減算手段に出力する。

【０００９】

【作用】本発明によれば、入力した画像信号は直交変換
手段により変換され、その係数がコードテーブルと減算
手段に送られる。コードテーブルでは、入力した係数よ
り、減算手段で減算される差分値が最小となるベクトル
コードを選択し、これを減算手段に出力する。減算手段
は、直交変換手段により変換された係数およびコードテ
ーブルよりそのベクトルコードを入力すると、これらを
減算した結果である差分値を量子化器に出力する。量子
化器は、差分値を入力すると、これを量子化した後、可
変長符号化を行なって伝送路に送出する。

【００１０】

【実施例】次に添付図面を参照して本発明による画像符
号化装置の実施例を詳細に説明する。

【００１１】図１を参照すると、画像符号化装置の実施
例を示す機能ブロック図が示されている。画像符号化装
置１０は、入力したディジタル画像信号を、２次元離散
コサイン変換し、これを量子化、可変長符号化して伝送
路に送出する符号化装置である。画像符号化装置は、２
次元離散コサイン変換部（ＤＣＴ）１２、コードブック
テーブル１４、減算器１６、量子化器（Ｑ）１８、可変
長符号化部（ＶＬＣ）２０により構成されている。なお
、本実施例における画像符号化装置では、量子化器入力
の振幅値がフレーム間符号化に比べ、より大きくなるフ
レーム内符号化を用いた場合について説明する。

【００１２】入力端子１００は、８×８画素毎にブロッ
ク分割されたディジタル画像信号を入力する入力端子で
あり、２次元離散コサイン変換部１２に接続されている
。離散コサイン変換部１２は、入力した画像信号をＤＣ
Ｔ演算してＤＣＴ係数ｓ′を算出する演算部である。 離散コサイン変換部１２は、コードブックテーブル１４
および減算器１６に接続され、これらに算出したＤＣＴ
係数ｓ′を送る。コードブックテーブル１４は、ＤＣＴ
係数ｓ′から入力に最適なベクトルコードｃを選択する
コード選択部である。すなわちコードブックテーブル１
４は、あらかじめ数多くの画像信号を用いてトレーニン
グを行ない、ＤＣＴ係数の発生のパターンにより作成さ
れたｎ個のベクトルコードが登録されており、入力した
ＤＣＴ係数ｓ′との差分値のパワーが最小となるベクト
ルコードｃを選択する。コードブックテーブル１４は、
減算器１６に接続され、選択したベクトルコードｃをこ
れに送る。

【００１３】減算器１６は、ＤＣＴ係数である入力信号
ｓ′とベクトルコードｃを入力し、入力信号ｓ′をベク
トルコードｃにより減算する減算器である。減算器１６
は、量子化器１８に接続され、減算した差分値ｓｐをこ
れに出力する。量子化器１８は、所定のステップサイズ
により差分値ｓｐの量子化を行なう量子化器である。量
子化器１８は、可変長符号化部２０に接続され、量子化
した差分値ｓｐをこれに出力する。可変長符号化部２０
は、量子化器１８より入力した離散的な値の信号をラン
グレス符号を用いて符号化し、伝送路に出力する符号化
部である。

【００１４】端子１００より入力された画像信号ｓは、
８×８画素ごとにブロックに分割され、ＤＣＴ演算部１
２に入力される。画像信号ｓが演算部１２によりＤＣＴ
演算された結果、得られたＤＣＴ係数はコードブックテ
ーブル１４および減算器１６に入力される。コードブッ
クテーブル１４では入力に最適なベクトルが選択され、
減算器１６で入力信号ｓ′と減算されて差分値ｓｐを得
る。なお、コードブックテーブル１４で選択された差分
値ｓｐのパワーが最小となるベクトルコードも、受信側
（画像復号化装置側）に伝送される。

【００１５】ここで、本実施例で用いたベクトルコード
はＤＣＴ係数の発生パターンを特定するため、８×８画
素の全ての係数についてのパターンを用意せず、図２に
示すような低次の係数についてのコードを設定した。こ
れはＤＣＴ係数が一般に高次の係数に比べ、低次の係数
の振幅値が大きいことから、上記の方法によって低次の
係数のダイナミックレンジを下げるためである。また、
このようにベクトルの次数を減らすことによって、係数
の発生パターンを減らすことができ、ベクトル数も少な
くなり、伝送するコード番号を示すビット数を少なくで
きることから、コード番号を伝送するのに要する伝送量
を少なくすることができる。。

【００１６】さらに図３に示す画像符号化装置２５のよ
うに、ベクトルコードブックテーブルをｋ個用意し、順
次差分をとることにより、より確実に量子化器入力の振
幅値を小さくすることができる。このときにはそれぞれ
のベクトルの次数を減らし、ベクトル数を小さくし、そ
れぞれのコード番号を示すビット数を少なくすることに
よって、コードブックテーブルをｋ個にすることによる
伝送ビットの増加を抑えることができる。

【００１７】図１に戻って、減算器１６より出力された
差分値ｓｐは量子化器１８で量子化された後、可変長符
号化部２０に入力される。可変長符号化部２０では、入
力した量子化値が８×８画素ごとにジグザグスキャンさ
れ（図５参照）、“０”でない量子化値で挾まれた“０
”の個数と、“０”でない量子化値の組み合わせを１つ
の２次元符号で表し、これをハフマン符号を用いて可変
長符号化（図６参照）されて伝送路に送出される。

【００１８】以上詳細に説明したように本実施例は、Ｄ
ＣＴ係数のパターンより作成したベクトルコードを有し
、量子化器１８入力であるＤＣＴ係数と最適なベクトル
コードと差分をとる機能を設けたことに特徴がある。 なお、本実施例では８×８画素毎にブロック分割される
画像信号ｓを符号化するとしたが、本発明はとくにこの
ような画像信号に限定されるものではない。また、本実
施例では本発明が有利に適用される直交変換としてＤＣ
Ｔを用いたが、他の直交変換に本発明を適用しても良い
。

【００１９】

【発明の効果】このように本発明の画像符号化装置によ
れば、コードブックテーブルより選択した最適なベクト
ル値をあらかじめ量子化器入力値から差し引くことによ
り、量子化器への入力信号の振幅値を小さくすることが
できる。したがって、高画質画像伝送をおこなうためス
テップサイズを小さくしても、従来の量子化器に比べ少
ないビット数で表現でき、オーバロードなしに量子化す
ることが可能となる。またこのように量子化ビット数を
低減することにより、可変長符号テーブルのパターンを
少なくすることができるためランレングス符号を短くで
き、従来に比べ少ないビット数で高品質画像符号化が可
能となる。さらに、量子化器入力値の振幅値を小さくす
ることにより、量子化の結果“０”となる係数が増え、
“０”となる係数をもとに符号化を行なうランレングス
符号化において、発生する符号量に関しても有利である
。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像符号化装置の実施例を示す機
能ブロック図、

【図２】図１に示した実施例におけるベクトルコードの
説明図、

【図３】本発明による画像符号化装置の他の実施例を示
す機能ブロック図およびそのコードテーブルの説明図、

【図４】従来技術における画像符号化装置を示すブロッ
ク図、

【図５】可変長符号化部のスキャン動作を説明する説明
図、

【図６】可変長符号化部の符号化を示す説明図である。

【符号の説明】

１０，２５　　　　画像符号化装置 １２　　　　ＤＣＴ演算部 １４　　　　コードブックテーブル １６　　　　減算器 １８　　　　量子化器

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　入力した画像信号を直交変換し、符号
   化する画像符号化装置において、該装置は、前記入力し
   た画像信号を直交変換する直交変換手段と、複数のベク
   トルコードを有し、該直交変換手段により演算された係
   数から最適なベクトルコードを選択するコードテーブル
   と、前記直交変換手段より演算された係数を、該コード
   テーブルより該ベクトルコードをそれぞれ入力し、これ
   らを減算する減算手段とを有し、前記コードテーブルは
   、該減算手段で減算される差分値が最小となるベクトル
   コードを選択し、該減算手段に出力することを特徴とす
   る画像符号化装置。