JPH0459827B2 - - Google Patents

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JPH0459827B2
JPH0459827B2 JP2627383A JP2627383A JPH0459827B2 JP H0459827 B2 JPH0459827 B2 JP H0459827B2 JP 2627383 A JP2627383 A JP 2627383A JP 2627383 A JP2627383 A JP 2627383A JP H0459827 B2 JPH0459827 B2 JP H0459827B2
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JP
Japan
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signal
pixel
gradation
data
image
Prior art date
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Application number
JP2627383A
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Japanese (ja)
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JPS59153378A (en
Inventor
Juichi Suzuki
Mutsumi Kimura
Atsushi Myauchi
Ikuo Misao
Junko Kimura
Hirosuke Komatsu
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Sony Corp
Original Assignee
Sony Corp
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Publication date
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Publication of JPH0459827B2 publication Critical patent/JPH0459827B2/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N1/00Scanning, transmission or reproduction of documents or the like, e.g. facsimile transmission; Details thereof
    • H04N1/41Bandwidth or redundancy reduction

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像信号形成方法に関し、特にアナロ
グ画像信号をデイジタル符号信号に変換する場合
に適用するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [Field of Industrial Application] The present invention relates to an image signal forming method, and is particularly applicable to converting an analog image signal into a digital code signal.

〔背景技術とその問題点〕[Background technology and its problems]

例えば静止画像を走査して得たアナログビデオ
信号をデイジタル画像信号に変換しようとする場
合、このデイジタル画像信号を伝送、記録等の処
理をするための構成を簡易化すると共に処理時間
を短縮する観点から、できるだけ少ないビツト数
でしかも静止画像の画像情報を損うことなくデイ
ジタル符号化できるようにすることが望ましく、
かかる条件に沿うように従来第1図に示す如き
PCM符号化方式の画像信号形成方法が用いられ
ていた。
For example, when trying to convert an analog video signal obtained by scanning a still image into a digital image signal, it is important to simplify the configuration for processing such as transmitting and recording the digital image signal, and to shorten the processing time. Therefore, it is desirable to be able to digitally encode still images using as few bits as possible without damaging the image information.
In order to meet these conditions, conventional methods as shown in Fig.
An image signal forming method using the PCM encoding method was used.

第1図において、1は静止画像面で、例えば縦
横方向にそれぞれ512個の部分に分割され、かく
して512×512=262144個の画素2を形成してい
る。各画素2の輝度は所定のビツト数のデイジタ
ル符号でなるPCM変換信号S1に変換され、例え
ば64個の輝度階調を6ビツトのデイジタル2進数
で表現されている。ここで原理的に階調段数は多
ければ多い程忠実な符号化ができると考えられる
が、実用上4〜6ビツト程度もあれば各画素2の
輝度階調をデイジタル符号化できるとされてい
る。
In FIG. 1, 1 is a still image plane, which is divided, for example, into 512 parts in the vertical and horizontal directions, thus forming 512×512=262144 pixels 2. The luminance of each pixel 2 is converted into a PCM conversion signal S1 consisting of a digital code of a predetermined number of bits, and for example, 64 luminance gradations are expressed as a 6-bit digital binary number. In principle, it is thought that the greater the number of gradation steps, the more faithful the encoding can be, but in practice, it is said that the brightness gradation of each pixel 2 can be digitally encoded with about 4 to 6 bits. .

しかしこの程度のビツト数のPCM変換信号で
なる画像信号を得ようとすれば、静止画像全体と
して必要とされるビツト数は膨大になり、従つて
このPCM変換信号の処理系の構成及び処理時間
が大型かつ長時間になるを避け得ない。すなわち
第1図の静止画像1において6ビツト(従つて64
階調)のデイシタル符号信号に変換するためには
512×512×6=1572864ビツトの情報量が必要に
なる。
However, in order to obtain an image signal consisting of a PCM converted signal with this number of bits, the number of bits required for the entire still image becomes enormous, and therefore the configuration and processing time of the processing system for this PCM converted signal are required. It is unavoidable that it will be large and take a long time. That is, in still image 1 in Fig. 1, 6 bits (therefore 64
To convert to a digital code signal of gradation)
An amount of information of 512×512×6=1572864 bits is required.

この問題を解決するため従来第2図〜第5図に
示すような予測符号化方式(DPCM方式)の画
像信号形成方法が提案されていた。この方式は、
人の目の画像識別能力の特徴を利用してデイジタ
ル符号信号のビツト数を低減しようとするもの
で、人の目は隣接する画素の明暗が大きく変化す
る部分については明暗の変化が小さい部分より符
号化の階調段数を小さくしても目障りには感じな
い特徴をもつている。そこで例えば第2図に示す
画像3の第1行の画素4A,4B,4C,4D,
4Eをデイジタル符号化する際に、先ず第3図に
示す如く画素4A〜4Eを左側から右方に走査し
て各画素の輝度に応じてPCM変換したPCM変換
信号S2を得る。この実施例の場合画素4A−4
B−4C−4D−4Eは順次「白」−「黒」−「黒に
近い中間色」−「白に近い中間色」−「白」の階調を
もつており、これに応じてPCM変換信号S2は階
調レベルがK4−K0−K1−K3−K4に変化する。こ
のPCM変換信号S2は次に差分信号S3(第4図)
に変換され、画素4A〜4Dごとに対応する
PCM変換信号S2から左側の画素から得られる
PCM変換信号S2を差引いた差分値になる。この
差分信号S3は第5図に示すようなテーパ付量子
化関数によつて2進数符号に量子化され、差分信
号S3の絶対値が小さいとき細かく量子化しかつ
差分信号S3の絶対値が大きいとき粗く量子化す
る。因みに第5図の場合、差分信号S3の階調数
が「1」のとき10進数「1」に相当する2進数に
変換し、差分信号S3の階調数が「2」、「3」の
とき10進数「2」に相当する2進数に変換し、差
分信号S3の階調数が「4」、「5」、「6」のとき
10進数「3」に相当する2進数に変換し、差分信
号S3の階調数が「7」、「8」、「9」、「10」のと
き10進数「4」に相当する2進数に変換する。
In order to solve this problem, an image signal forming method using a predictive coding method (DPCM method) as shown in FIGS. 2 to 5 has been proposed. This method is
This is an attempt to reduce the number of bits of a digital code signal by utilizing the characteristics of the human eye's image discrimination ability.The human eye recognizes areas where adjacent pixels have a large change in brightness compared to areas where the change in brightness is small. It has the characteristic that even if the number of gradation steps of encoding is reduced, it does not feel obtrusive. For example, pixels 4A, 4B, 4C, 4D in the first row of image 3 shown in FIG.
4E, first, as shown in FIG. 3, the pixels 4A to 4E are scanned from left to right to obtain a PCM converted signal S2 which is PCM converted according to the luminance of each pixel. In this example, pixel 4A-4
B-4C-4D-4E has gradations of "white" - "black" - "intermediate color close to black" - "intermediate color close to white" - "white", and the PCM conversion signal S2 The gradation level changes to K 4 −K 0 −K 1 −K 3 −K 4 . This PCM conversion signal S2 is then converted into a differential signal S3 (Figure 4).
and corresponds to each pixel 4A to 4D.
Obtained from the left pixel from the PCM conversion signal S2
This is the difference value obtained by subtracting the PCM conversion signal S2. This difference signal S3 is quantized into a binary code by a tapered quantization function as shown in FIG. Coarsely quantize. Incidentally, in the case of Fig. 5, when the number of gradations of the difference signal S3 is "1", it is converted to a binary number corresponding to the decimal number "1", and when the number of gradations of the difference signal S3 is "2" and "3", it is converted to a binary number corresponding to the decimal number "1". When converted to a binary number corresponding to the decimal number "2", when the number of gradations of the difference signal S3 is "4", "5", "6"
Convert to binary number corresponding to decimal number "3", and convert to binary number corresponding to decimal number "4" when the gradation number of difference signal S3 is "7", "8", "9", "10". Convert.

このようにすれば差分信号S3が例えば「10」
のとき符号化したデイジタル画像信号は10進数で
「4」に相当する値で済み、デイジタル画像信号
のビツト数を一段と小さくできる(この場合2ビ
ツトの2進数符号で表現できる)。因みにテーパ
付量子化関数によつて変換しなければ差分信号
S3が「10」のときデジタル画像信号はこの差分
信号S3を2進数に変換するので4ビツトの2進
数符号が必要になる。
In this way, the difference signal S3 becomes, for example, "10".
In this case, the encoded digital image signal only needs to have a value equivalent to "4" in decimal notation, and the number of bits of the digital image signal can be further reduced (in this case, it can be expressed with a 2-bit binary code). By the way, if it is not converted by the tapered quantization function, the difference signal
When S3 is "10", the digital image signal converts this difference signal S3 into a binary number, so a 4-bit binary code is required.

かくして従来のDPCM符号方式によれば人の
目には感知しにくいようなテーパ付量子化処理を
することにより、第1図のPCM符号化方式の場
合と比較して一段とビツト数が小さいデイジタル
画像信号を得ることができる。しかしこの
DPCM符号方式は原理的に静止画像の各画素の
階調に変更を加えてしまうため、変更されたデイ
ジタル画像信号を再生して得られる画像の画質は
本質的に劣化することを避け得ず、従つてこのよ
うな画質の劣化を許容できない場合には適用でき
ない。
In this way, by performing tapered quantization processing that is difficult to detect by the human eye according to the conventional DPCM encoding method, a digital image with a much smaller number of bits than in the case of the PCM encoding method shown in Fig. 1 is created. I can get a signal. But this
Since the DPCM coding method fundamentally changes the gradation of each pixel of a still image, the quality of the image obtained by reproducing the changed digital image signal is inevitably degraded. Therefore, it cannot be applied when such deterioration of image quality cannot be tolerated.

〔発明の目的〕[Purpose of the invention]

本発明は以上の点を考慮してなされたもので、
原画像の各画素の階調に本質的変更を与えること
なくデイジタル画像信号のビツト数を小さくでき
るようにした画像信号形成方法を提案しようとす
るものである。
The present invention has been made in consideration of the above points, and
The present invention attempts to propose an image signal forming method that allows the number of bits of a digital image signal to be reduced without essentially changing the gradation of each pixel of the original image.

〔発明の概要〕[Summary of the invention]

かかる目的を達成するため本発明においては、
原画像から得たPCM変換信号に基づいてその画
素を所定個数のブロツクに分割し、各ブロツクに
含まれる画素の輝度階調の最大値及び最小値を求
めて両者間の階調数でなるダイナミツクレンジに
応じて決まる基準値から各画素の輝度階調までの
差分階調数データを得、この差分階調数データと
基準値データとを含んでデイジタル画像信号を形
成する。
In order to achieve this purpose, the present invention includes:
Divide the pixels into a predetermined number of blocks based on the PCM conversion signal obtained from the original image, find the maximum and minimum values of the luminance gradation of the pixels included in each block, and calculate the dynamometer that is the number of gradations between the two. Difference gradation number data from a reference value determined according to the range to the luminance gradation of each pixel is obtained, and a digital image signal is formed by including this difference gradation number data and reference value data.

〔実施例〕〔Example〕

以下図面について本発明の一実施例を詳述す
る。デイジタル画像信号に変換すべき原画像11
は第6図に示す如く縦方向に512個の画素を配列
すると共に横方向に440個の画素を配列し、全体
として512×440=225280個の画素で白黒画像を構
成している。
An embodiment of the present invention will be described in detail below with reference to the drawings. Original image 11 to be converted into a digital image signal
As shown in FIG. 6, 512 pixels are arranged in the vertical direction and 440 pixels are arranged in the horizontal direction, and a black and white image is composed of 512×440=225,280 pixels as a whole.

各画素の輝度は第1図について上述したと同様
に6ビツトの輝度符号信号に変換され、従つて各
画素の輝度は64階調のPCM変換信号によつて表
わされる。
The luminance of each pixel is converted into a 6-bit luminance code signal in the same manner as described above with respect to FIG. 1, and therefore the luminance of each pixel is represented by a 64-gradation PCM conversion signal.

このPCM変換信号に基づいて次に、原画像1
1を構成している画素を縦及び横方向に8個の画
素でなるブロツク12に分割し、かくして縦方向
に512÷8=64個のブロツクを配列すると共に横
方向に440÷8=55個のブロツクを配列し、全体
として64×55=3520個のブロツクに原画像を区画
する。そして各ブロツクに含まれる各画素の輝度
階調Yiのうちの最大値M及び最小値Lを求め、そ
の結果輝度階調のダイナミツクレンジDを次式に
より求める。
Next, based on this PCM conversion signal, the original image 1
The pixels constituting 1 are divided vertically and horizontally into blocks 12 of 8 pixels, thus arranging 512 ÷ 8 = 64 blocks in the vertical direction and 440 ÷ 8 = 55 blocks in the horizontal direction. The original image is divided into 64×55=3520 blocks as a whole. Then, the maximum value M and the minimum value L of the luminance gradation Y i of each pixel included in each block are determined, and as a result, the dynamic range D of the luminance gradation is determined by the following equation.

D=M−L ……(1) このことは、第7図に示す如く、各ブロツク1
2に含まれる画素の輝度階調は最小値L及び最大
値M間のいずれかの値をとり、従つて各画素の輝
度階調は最小値Lを基準の輝度諧調(第1番目)
として第(D+1)番目の階調数までの間にある
ことを意味する。従つて当該ブロツクに含まれる
画素の輝度階調Yiを最小値Lとの階調数の差分と
して表わせば、各画素の輝度階調は最大限ダイナ
ミツクレンジDを2進数で表現した場合のビツト
数dをもつ2進数で表現できることを意味する。
D=M−L...(1) This means that each block 1, as shown in FIG.
The brightness gradation of the pixels included in 2 takes any value between the minimum value L and the maximum value M, and therefore the brightness gradation of each pixel is the brightness gradation (first) based on the minimum value L.
This means that it is up to the (D+1)th gradation number. Therefore, if the luminance gradation Y i of a pixel included in the block is expressed as the difference in the number of gradations from the minimum value L, then the luminance gradation of each pixel will be equal to the maximum dynamic range D expressed in binary numbers. This means that it can be expressed as a binary number with the number of bits d.

そこで各ブロツクに含まれる画素の輝度階調
は、当該ブロツクにおける輝度階調の最小値Lを
表わす信号部と、ダイナミツクレンジD内におけ
る各画素の最小値Lからの差分階調数を各画素ご
とに区切つて表わす信号部とで表現できることが
分る。
Therefore, the brightness gradation of a pixel included in each block is determined by the signal part representing the minimum value L of the brightness gradation in the block, and the number of difference gradations from the minimum value L of each pixel within the dynamic range D for each pixel. It can be seen that it can be expressed by dividing and representing each signal part.

このことをデイジタル画像信号として実現する
ため、第8図のフオーマツト構成のデイジタル符
号信号S11を用いる。すなわち各ブロツクごと
に、輝度階調の最小値データでなる最小値信号
W1を得、続いて差分階調数のビツト数(これは
ダイナミツクレンジDを表わすために必要なビツ
ト数と一致する)を表わすデータでなる画素デー
タビツト数信号部W2を得、続いて各画素の差分
階調数データを順次時間直列的に配列してなる画
素データ信号部W3を得る。
In order to realize this as a digital image signal, a digital code signal S11 having the format shown in FIG. 8 is used. In other words, for each block, a minimum value signal consisting of the minimum value data of the brightness gradation is generated.
W1 is obtained, and then the pixel data bit number signal part W2 is obtained, which is data representing the number of bits of the number of differential gradations (this corresponds to the number of bits required to represent the dynamic range D), and then each A pixel data signal portion W3 is obtained by sequentially arranging pixel difference gradation number data in time series.

例えば第7図のような輝度分布のブロツクにつ
いてのフオーマツトは、最小値信号部W1として
最小値Lを表わす6ビツトのデータが用いられ
る。この場合ダイナミツクレンジDは5ビツトで
表わされる階調数を範囲としているので10進数
「5」を2進数「101」で表わした3ビツトのデー
タか画素データビツト数信号部W2として用いら
れる。またこの場合各画素の最小値Lからの差分
階調数はダイナミツクレンジDの範囲内の数(換
言すれば5ビツトの2進数)で表わされるから、
画素データ信号部W3は各画素の5ビツトの差分
階調数データDYi(i=1〜16)を順次時間直列
に配列して構成される。ここで画素データ信号部
W3は2進符号「0」、「1」の配列で表わされる
ためそれ自体では各画素ごとのデータの区切りを
表現できないが、この区切りはビツト数信号部
W2によつて区切るべきビツト数として指定され
る。
For example, in the format for a block of luminance distribution as shown in FIG. 7, 6-bit data representing the minimum value L is used as the minimum value signal portion W1. In this case, the dynamic range D has the range of the number of gradations represented by 5 bits, so 3-bit data representing the decimal number "5" as the binary number "101" is used as the pixel data bit number signal part W2. In addition, in this case, the number of differential gradations from the minimum value L of each pixel is expressed as a number within the dynamic range D (in other words, a 5-bit binary number), so
The pixel data signal section W3 is constructed by sequentially arranging 5-bit differential gradation number data DY i (i=1 to 16) of each pixel in time series. Here, the pixel data signal section
Since W3 is expressed as an array of binary codes "0" and "1", it cannot express the division of data for each pixel by itself, but this division is determined by the bit number signal section.
Specified as the number of bits to be separated by W2.

従つて第8図のフオーマツトのデイジタル画像
信号S11から元のPCM変換信号を再生するために
は、先ず画素データ信号部W3を画素データビツ
ト数信号部W2によつて指定されたビツト数づつ
区分けして取り出して各画素ごとの差分階調数デ
ータDYiを得、この差分階調数データDYiに最小
値信号部W1の最小値データを加算すれば良い。
Therefore, in order to reproduce the original PCM conversion signal from the digital image signal S11 in the format shown in FIG. The difference gradation number data DY i for each pixel can be obtained by extracting the difference gradation number data DY i, and the minimum value data of the minimum value signal portion W1 may be added to this difference gradation number data DY i .

このようにすれば各ブロツク(8×8画素)に
ついての情報量は最大限、最小値信号部W1とし
て6ビツト(64階調を表現できる)、画素データ
ビツト数信号部W2として3ビツト(0ビツト〜
6ビツトまで指定できる)、画素データ信号部W3
として8×8×5=320ビツトで、合計329ビツト
になる。
In this way, the amount of information for each block (8 x 8 pixels) is maximized, with 6 bits (64 gradations can be expressed) as the minimum value signal part W1 and 3 bits (0 Bit~
(up to 6 bits can be specified), pixel data signal section W3
8 x 8 x 5 = 320 bits, resulting in a total of 329 bits.

因みに第1図の場合のPCM変換信号S1の情報
量は8×8×6=384ビツトであるから、第6図
〜第8図の構成によれば情報量を約86〔%〕に圧
縮することができたことを意味し、かくするにつ
き原理上圧縮して得たデイジタル画像信号から原
PCM変換信号を変形せずに忠実に再生すること
ができる。
Incidentally, since the information amount of the PCM conversion signal S1 in the case of FIG. 1 is 8 x 8 x 6 = 384 bits, the information amount is compressed to about 86% with the configurations shown in FIGS. 6 to 8. This means that the original data can be extracted from the compressed digital image signal.
It is possible to faithfully reproduce PCM converted signals without distorting them.

かかる情報量の圧縮の効果を種々の内容の静止
画像についてのビデオ信号について確認したとこ
ろ、次のような結果を得ることができた。モノス
コープの画像の場合69.2〔%〕、室内の職場風景の
場合68.2〔%〕、ビルの消防訓練の場合72.6〔%〕、
きわめて単調なアナウンサの上半身像の場合47.9
〔%〕、顔面のアツプシヨツトの場合56.8〔%〕、背
景無地のテニスプレーヤの場合51.4〔%〕に圧縮
できた。これらの実験から一般に輝度の変化が激
しくない単調な画像になればなる程圧縮率が大き
くなる(換言すればデイジタル画像信号の情報量
が少なくなる)ことが確認できた。ところで一般
に静止画像は全体として、暗い画像、明るい画
像、中間的明るさをもつ画像などのように、最大
階調数(この実施例の場合64階調)の全範囲では
なく画像の明るさに対応する所定範囲の輝度階調
をもつ画像が多いので、多くの場合ダイナミツク
レンジDを小さくできるためかなりの圧縮効果を
得ることができる。
When the effect of compressing the amount of information was confirmed on video signals of still images of various contents, the following results were obtained. 69.2 [%] for monoscope images, 68.2 [%] for indoor workplace scenes, 72.6 [%] for building fire drills,
47.9 for a very monotonous announcer's upper body image
[%], 56.8 [%] in the case of a facial thrust, and 51.4 [%] in the case of a tennis player with a plain background. These experiments have confirmed that, in general, the more monotonous the image is without drastic changes in brightness, the higher the compression ratio (in other words, the less information the digital image signal has). By the way, in general, still images as a whole, such as dark images, bright images, and images with intermediate brightness, are not limited to the full range of the maximum number of gradations (64 gradations in this example), but rather to the brightness of the image. Since there are many images having brightness gradations within a corresponding predetermined range, the dynamic range D can be made small in many cases, and a considerable compression effect can be obtained.

以上の画像信号形成方法は第9図の構成の画像
信号形成装置15によつて実施される。すなわち
静止画像のアナログビデオ信号S15をアナログ−
デイジタル変換装置16においてPCM変換して
PCM変換信号S16を得、入力データメモリ17に
各画素の輝度階調データとして記憶される。この
記憶出力信号S17は入力データメモリ17と共に
例えばマイクロコンピユータ18内に形成された
信号処理回路19によつて第10図の手順によつ
て第8図のフオーマツトのデイジタル画像信号
S11に変換される。
The above image signal forming method is carried out by the image signal forming apparatus 15 having the configuration shown in FIG. In other words, the still image analog video signal S15 is
PCM converted by digital converter 16
A PCM conversion signal S16 is obtained and stored in the input data memory 17 as luminance gradation data of each pixel. This storage output signal S17 is converted into a digital image signal in the format shown in FIG. 8 by the signal processing circuit 19 formed in the microcomputer 18 together with the input data memory 17 according to the procedure shown in FIG.
Converted to S11.

すなわち信号処理回路19は第10図のステツ
プSP1において入力データメモリ17から所定の
順序で1ブロツク分のPCM変換信号S17を読出
し、当該ブロツクに含まれている画素の輝度階調
数のうち最大値M及び最小値Lを算出して信号処
理回路19に設けられた出力データメモリに記憶
される。次に信号処理回路19はステツプSP2に
移つてダイナミツクレンジD(=M−L)を算出
し、次のステツプSP3でこのダイナミツクレンジ
Dを表わす階調数を2進数で表現した場合に必要
とするビツト数dを2進符号データとして算出し
て、これを各画素の差分階調データのビツト指定
データとして出力データメモリに記憶する。次に
信号処理回路19はステツプSP4に移つて当該ブ
ロツクに含まれる第i番目(i=0)の画素の輝
度階調数を入力データメモリ17から読取つてス
テツプSP5において差分階調数DYi(=Yi−L)
を算出して出力データメモリに記憶する。その後
信号処理回路19はステツプSP6に移つて画素番
号フラグiに「1」を加算した後ステツプSP7に
おいて画素番号フラグiが当該ブロツクの終了フ
ラグi=16になつたか否かを判断し、否定結果が
得られたときステツプSP4に戻る。かくして次の
画素(i=1)についてステツプSP4〜SP7の処
理が繰返される。以下信号処理回路19はこの動
作をi=16になるまで繰返し、ステツプSP7にお
いてi=16になつたことを判断するとステツプ
SP8に移つて次のブロツクの信号処理プログラム
に入る。
That is, in step SP1 of FIG. 10, the signal processing circuit 19 reads out one block's worth of PCM conversion signals S17 from the input data memory 17 in a predetermined order, and selects the maximum value of the number of brightness gradations of pixels included in the block. M and the minimum value L are calculated and stored in an output data memory provided in the signal processing circuit 19. Next, the signal processing circuit 19 moves to step SP2 to calculate the dynamic range D (=ML), and in the next step SP3, the number of gradations representing this dynamic range D is expressed as a binary number. The number of bits d is calculated as binary code data, and this is stored in the output data memory as bit designation data of the differential gradation data of each pixel. Next, the signal processing circuit 19 moves to step SP4, reads the number of brightness gradations of the i-th (i=0) pixel included in the block from the input data memory 17, and returns the number of differential gradations DY i ( = Y i −L)
is calculated and stored in the output data memory. After that, the signal processing circuit 19 moves to step SP6, adds "1" to the pixel number flag i, and then judges in step SP7 whether the pixel number flag i has become the end flag i=16 of the block, and returns a negative result. When obtained, return to step SP4. Thus, the processing of steps SP4 to SP7 is repeated for the next pixel (i=1). Thereafter, the signal processing circuit 19 repeats this operation until i=16, and when it determines that i=16 in step SP7, it proceeds to step SP7.
Move to SP8 and enter the next block's signal processing program.

かくして信号処理回路19の出力データメモリ
には第8図のフオーマツトの最小値信号部W1を
構成するデータをステツプSP1において記憶し、
また画像データビツト数信号部W2を構成するデ
ータをステツプSP3において記憶し、さらに画素
データ信号部W3を構成するデータをステツプ
SP4〜SP7において形成して記憶し、これをその
後出力命令が与えられたとき信号処理回路19が
読出してデイジタル画像信号S11として送出す
る。
In this way, the output data memory of the signal processing circuit 19 stores the data constituting the minimum value signal part W1 in the format shown in FIG. 8 at step SP1, and
Furthermore, the data forming the image data bit number signal part W2 is stored in step SP3, and the data forming the pixel data signal part W3 is stored in step SP3.
It is formed and stored in SP4 to SP7, and then, when an output command is given, the signal processing circuit 19 reads it out and sends it out as a digital image signal S11.

このデイジタル画像信号S11は第11図に示す
再生装置21に伝送される(伝送距離に応じて伝
送ケーブル及びその送受端に接続されるモデムを
介挿させても良い)。再生装置21は伝送されて
来たデイジタル画像信号S11を例えばマクロコン
ピュータ22に構成された画像信号メモリ23に
記憶し、この記憶データS21を信号処理回路24
によつて読出して元のPCM変換信号S22に復元し
てPCM変換信号メモリ25に記憶させる。信号
処理回路24はその後必要に応じて出力命令が与
えられたときPCM変換信号をメモリ25から順
次読出させてデイジタル−アナログ変換回路26
においてアナログ画像信号S23に変換して例えば
表示装置に送出させる。
This digital image signal S11 is transmitted to the reproducing device 21 shown in FIG. 11 (depending on the transmission distance, a transmission cable and a modem connected to the transmitting and receiving ends thereof may be inserted). The reproduction device 21 stores the transmitted digital image signal S11 in an image signal memory 23 configured in, for example, the macrocomputer 22, and stores this stored data S21 in the signal processing circuit 24.
is read out and restored to the original PCM converted signal S22, and stored in the PCM converted signal memory 25. Thereafter, when an output command is given as necessary, the signal processing circuit 24 sequentially reads out the PCM conversion signals from the memory 25 and converts them into the digital-to-analog conversion circuit 26.
In the step, it is converted into an analog image signal S23 and sent to, for example, a display device.

なお上述においては画素データ信号部W3(第8
図)を構成する各画素の差分階調数データDYi
得るにつき、第7図に示すように最小値Lを基準
値にとつてこの基準値から各画素の輝度階調数ま
での差分を用いるようにしたがこれに代え、基準
値を最大値Mに選定してこの基準値から各画素の
輝度階調数までの差分を用いるようにしても良
い。
Note that in the above, pixel data signal section W3 (eighth
In order to obtain the differential gradation number data DY i of each pixel composing the image (Fig. However, instead of this, the maximum value M may be selected as the reference value, and the difference from this reference value to the number of brightness gradations of each pixel may be used.

因みに通常の画像において、ある物体の映像に
おける輝度の最大値Mは光源の強さとその物体の
反射率とによつて決まり、その物体の映像に含ま
れるブロツク内の輝度の最大値Mは似かよつた値
を示す。そこで基準値を最大値Mに選定してこの
最大値Mから各画素の輝度階調に対する差分階調
数データを得るようにすると共に、最大値信号部
を形成する6ビツトのデータのうち例えば上位2
ビツトをランレングス符号化すれば(上位2ビツ
ト程度は上述の最大値の類似性に基づいて同じ内
容となるから)、情報量の圧縮ができる。実験に
よれば、4×4=16個の画素をブロツクとした場
合、1.5〔%〕程度圧縮率を向上でき、この分情報
量の小さい画像信号を得ることができた。
Incidentally, in a normal image, the maximum value M of brightness in an image of a certain object is determined by the intensity of the light source and the reflectance of that object, and the maximum value M of brightness within a block included in the image of that object is similar. Indicates the value. Therefore, the maximum value M is selected as the reference value, and the difference gradation number data for the luminance gradation of each pixel is obtained from this maximum value M. 2
If the bits are run-length encoded (the upper two bits have the same content based on the similarity of the maximum values mentioned above), the amount of information can be compressed. According to experiments, when 4×4=16 pixels were used as a block, the compression ratio could be improved by about 1.5%, and an image signal with a correspondingly small amount of information could be obtained.

第12図は他の実施例を示すもので、ダイナミ
ツクレンジD内にとり得る輝度階調数を常に4個
にしたものである。この場合各ブロツク31は縦
及び横方向に4個の画素32を配列し、全体とし
て4×4=16個の画素を含んで構成される。
FIG. 12 shows another embodiment in which the number of luminance gradations that can be taken within the dynamic range D is always four. In this case, each block 31 has four pixels 32 arranged in the vertical and horizontal directions, and includes 4×4=16 pixels as a whole.

そして第6図について上述したと同様にして各
ブロツクに含まれる各画素の輝度階調Yiのうち最
大値M及び最小値L(6ビツトのPCM変換信号か
ら得られる)を求めて上述の(1)式によりダイナミ
ツクレンジDを算出する。
Then, in the same manner as described above with respect to FIG. 6, the maximum value M and minimum value L (obtained from the 6-bit PCM conversion signal) of the luminance gradation Y i of each pixel included in each block are determined, and the above-mentioned ( 1) Calculate the dynamic range D using the formula.

しかしこの場合はこのダイナミツクレンジDを
4等分して第13図に示す如く第0、第1、第
2、第3番目の階調判定基準範囲D0、D1、D2、
D3を設定し、各画素32の輝度階調Yiがこの階
調判定基準範囲D0〜D3のどの範囲に属するかを
判定する。各基準範囲D0、D1、D2、D3には2
進コード「00」、「01」、「10」、「11」が割当てら
れ、各画素の輝度階調Yiが属する基準範囲に対応
する2ビツトのコードをもつ判定出力「00」〜
「11」を画素データ信号部の差分階調数データと
して送出する。
However, in this case, this dynamic range D is divided into four equal parts, and as shown in FIG.
D3 is set, and it is determined to which range of the gradation determination reference ranges D0 to D3 the luminance gradation Y i of each pixel 32 belongs. 2 for each reference range D0, D1, D2, D3
Judgment outputs "00" to "00" are assigned decimal codes "00", "01", "10", and "11" and have a 2-bit code corresponding to the reference range to which the brightness gradation Y i of each pixel belongs.
"11" is sent as the difference gradation number data of the pixel data signal section.

かくしてこの実施例の場合のデイジタル画像信
号S31として、第14図のフオーマツト構成のデ
イジタル符号信号を用いる。すなわち各ブロツク
ごとに、輝度階調の最大値Mのデータでなる最大
値信号部W11及び輝度階調の最小値Lのデータで
なる最小値信号部W12を得、続いて各画素の差分
階調数データYi(i=1〜16)を順次時間直列的
に配列してなる画素データ信号部W13を得る。
Thus, a digital code signal having the format shown in FIG. 14 is used as the digital image signal S31 in this embodiment. That is, for each block, a maximum value signal part W11 consisting of data of the maximum value M of the luminance gradation and a minimum value signal part W12 consisting of data of the minimum value L of the luminance gradation are obtained, and then the difference gradation of each pixel is obtained. A pixel data signal portion W13 is obtained by sequentially arranging several data Y i (i=1 to 16) in time series.

なお、この実施例の場合、最大値信号部W11及
び最小値信号部W12は、各画素の差分階調数デー
タDYiを得るための基準部を表わすと共に、ブロ
ツク内の輝度階調のダイナミツクレンジをも表わ
している。
In the case of this embodiment, the maximum value signal section W11 and the minimum value signal section W12 represent a reference section for obtaining the difference gradation number data DY i of each pixel, and also represent the dynamic luminance gradation within the block. It also represents a range.

このようにすれば各ブロツク(4×4画素)に
ついての情報量は、基準信号となる最大値信号部
W11及び最小値信号部W12としてそれぞれ6ビツ
ト、画素テーダ信号部W13として4×4×2=32
ビツトで、合計44ビツトとなる。
In this way, the amount of information for each block (4 x 4 pixels) can be reduced to the maximum value signal portion which becomes the reference signal.
6 bits each as W11 and minimum value signal part W12, 4 x 4 x 2 = 32 as pixel Tadar signal part W13
bit, for a total of 44 bits.

これに対して第1図のPCM変換信号S1の情報
量は4×4×6=96ビツトであるから、第12図
〜第14図の構成によれば情報量を約46〔%〕に
圧縮することができたことを意味する。
On the other hand, since the amount of information in the PCM conversion signal S1 in FIG. 1 is 4×4×6=96 bits, the configuration shown in FIGS. 12 to 14 compresses the amount of information to approximately 46%. It means that you were able to.

第14図に示すデイジタル画像信号S31を元の
PCM変換信号に再生するには、最大値信号部
W11及び最小値信号W12によつて伝送されて来た
最大値階調数M及び最小値階調数Lを再生してダ
イナミツクレンジD(=M−L)を得、このダイ
ナミツクレンジDを4等分して4つの判定基準範
囲D0〜D3を再生すると共に、第13図に示す如
く各判定基準範囲D0〜D3の代表値例えば中間値
を4つの階調数yi0、yi1、yi2、yi3として演算する。
そして画素データ信号部W13の各画素に対応して
順次送られて来た差分階調数データDYi(i=1
〜16)の内容「00」〜「11」を判読して、対応す
る階調数yi0〜yi4を順次選択して再生PCM信号と
して送出する。
The digital image signal S31 shown in FIG.
To reproduce the PCM converted signal, the maximum value signal part must be
The maximum value gradation number M and the minimum value gradation number L transmitted by W11 and minimum value signal W12 are reproduced to obtain a dynamic range D (=ML), and this dynamic range D is The four judgment reference ranges D0 to D3 are reproduced by dividing them into four equal parts, and the representative values, for example, the intermediate values, of each judgment reference range D0 to D3 are divided into four gradation numbers y i0 , y i1 , y as shown in FIG. Calculate as i2 and y i3 .
Then, differential gradation number data DY i (i=1
-16) The contents "00" to "11" are read, and the corresponding gradation numbers y i0 to y i4 are sequentially selected and sent out as reproduced PCM signals.

従つてこの第2の方法によれば、原画像から得
たPCM変換信号に相当する差分階調数データを
4×4画素でなるブロツクを単位としてその最大
値階調数M及び最小値階調数Lでなるダイナミツ
クレンジDに基づいて得るようにしたことによ
り、画像信号の情報量を圧縮することができる。
Therefore, according to this second method, the difference gradation number data corresponding to the PCM conversion signal obtained from the original image is calculated using the maximum gradation number M and the minimum gradation in units of 4 x 4 pixel blocks. By obtaining the dynamic range D based on the number L, the information amount of the image signal can be compressed.

因みに各画素の階調数から差分階調数データを
得る際に、ダイナミツクレンジDの4等分範囲
D0〜D3のいずれかに当てはめる処理をし、また
再生時に当てはめることによつて得たコード信号
「00」〜「11」を読取つて4等分範囲の代表値yi0
〜yi3に変換する処理をするために、再生画像の
画質に影響が出るおそれがある。しかし実験の結
果その影響により、顔などの階調が比較的ゆるや
かに変化する部分の画質が若干荒れる現象が生
じ、またモノスコープでは線のエツジに薄い影が
つく現象が生じる問題はあるが、材質感は良く表
現されており、この点PCM変換信号(第1図)
の画質に近い再生画像を得ることができることが
確認できた。
Incidentally, when obtaining the difference gradation number data from the gradation number of each pixel,
Perform processing to apply it to one of D0 to D3, and read the code signal "00" to "11" obtained by applying it during playback, and then read the representative value y i0 of the quadrant range.
~y Due to the process of converting to i3 , the image quality of the playback image may be affected. However, as a result of experiments, the image quality of areas where the gradation changes relatively slowly, such as faces, is slightly degraded due to this effect, and there are problems with monoscopes, such as thin shadows appearing at the edges of lines. The texture of the material is well expressed, and in this respect the PCM conversion signal (Fig. 1)
It was confirmed that it was possible to obtain a reproduced image with a quality close to that of .

その理由として、4×4=16個を1ブロツクと
すれば、画素は縦方向、横方向及び斜め方向に直
列に4個しか並ばないため、4階調を2ビツトの
2進数に符号化すると相対的な輝度を表現するに
つき良好な近似ができると考えられる。
The reason for this is that if 4 x 4 = 16 pixels are considered to be one block, only four pixels are lined up in series in the vertical, horizontal, and diagonal directions. It is thought that a good approximation can be made in expressing relative brightness.

〔発明の効果〕〔Effect of the invention〕

以上のように本発明によれば、原画像から得た
PCM変換信号に基づいてその画素を所定個数の
ブロツクに分割し、各ブロツクに含まれる画素の
輝度階調の最大値及び最小値を求めて両者間の階
調数でなるダイナミツクレンジに応じて決まる基
準値から各画素の輝度階調までの差分階調数デー
タを得、この差分階調数データと基準値データと
を含んでデイジタル画像信号を形成するようにし
たことにより、PCM変換信号の情報量と比較し
一段と情報量を圧縮したデイジタル画像信号を容
易に得ることができる。
As described above, according to the present invention, the
The pixel is divided into a predetermined number of blocks based on the PCM conversion signal, the maximum and minimum values of the brightness gradation of the pixels included in each block are determined, and the dynamic range is calculated based on the number of gradations between the two. By obtaining the difference gradation number data from the determined reference value to the luminance gradation of each pixel and forming a digital image signal including this difference gradation number data and reference value data, the PCM conversion signal can be A digital image signal whose information amount is further compressed compared to the amount of information can be easily obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図は従来の画像信号形成方法における画像
を示す略線図、第2図はその画素の輝度分布を示
す略線図、第3図は第2図から得たPCM変換信
号を示す信号波形図、第4図はその差分信号を示
す信号波形図、第5図はテーパ付量子化関数を示
す曲線図、第6図は本発明による画像信号形成方
法における画像を示す略線図、第7図はそのブロ
ツクの輝度階調分布を示す略線図、第8図は形成
される画像信号のフオマツトを示す略線図、第9
図は本発明方法を実施する画像信号形成装置を示
すブロツク図、第10図はその信号処理手順を示
すフローチヤート、第11図は再生装置を示すブ
ロツク図、第12図は本発明の他の実施例による
画像を示す略線図、第13図は判定基準範囲を示
す略線図、第14図は形成される画像信号のフオ
ーマツトを示す略線図である。 1,3,11……画像、2,4A〜4E,32
……画素、12,31……ブロツク、W1……最
小値信号部、W2……画素データビツト数信号
部、W3……画素データ信号部、W11……最大
値信号部、W12……最小値信号部、W13……
画素データ信号部。
Fig. 1 is a schematic diagram showing an image in a conventional image signal forming method, Fig. 2 is a schematic diagram showing the luminance distribution of the pixel, and Fig. 3 is a signal waveform showing the PCM conversion signal obtained from Fig. 2. 4 is a signal waveform diagram showing the difference signal, FIG. 5 is a curve diagram showing a tapered quantization function, FIG. 6 is a schematic diagram showing an image in the image signal forming method according to the present invention, and FIG. The figure is a schematic diagram showing the luminance gradation distribution of the block, FIG. 8 is a schematic diagram showing the format of the image signal to be formed, and FIG.
10 is a flowchart showing the signal processing procedure, FIG. 11 is a block diagram showing a reproduction device, and FIG. 12 is a block diagram showing an image signal forming device implementing the method of the present invention. FIG. 13 is a schematic diagram showing an image according to the embodiment, FIG. 13 is a schematic diagram showing a determination reference range, and FIG. 14 is a schematic diagram showing a format of an image signal to be formed. 1, 3, 11...image, 2, 4A to 4E, 32
...Pixel, 12, 31...Block, W1...Minimum value signal section, W2...Pixel data bit number signal section, W3...Pixel data signal section, W11...Maximum value signal section, W12...Minimum value Signal section, W13...
Pixel data signal section.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1 (a) 原画像の各画素から得たアナログ画像信
号を輝度階調で表わしてなるPCM変換信号に
変換し、 (b) 上記PCM変換信号を所定個数の画素に対応
するブロツクに分割し、 (c) 上記各ブロツクごとに当該ブロツクに含まれ
る画素の輝度階調数の最大値及び最小値を求
め、 (d) 上記最大値及び又は上記最小値に基づいて基
準値を定め、 (e) 上記最大値及び上記最小値に基づいて、上記
最大値及び上記最小値間の輝度階調数でなるダ
イナミツクレンジを求め、 (f) 上記基準値から上記各画素の輝度階調数まで
の差分階調数データを得、 (g) 上記基準値を表わす基準値データと、上記ダ
イナミツクレンジを表すダイナミツクレンジデ
ータと、上記差分階調データとを含んでデイジ
タル画像信号を形成する ことを特徴とする画像信号形成方法。
[Claims] 1. (a) Converting an analog image signal obtained from each pixel of an original image into a PCM conversion signal expressed by luminance gradation, and (b) Converting the PCM conversion signal to a predetermined number of pixels. (c) Find the maximum and minimum values of the number of brightness gradations of pixels included in each block, (d) Calculate the reference value based on the maximum value and/or minimum value. (e) Based on the above maximum value and the above minimum value, calculate the dynamic range consisting of the number of brightness gradations between the above maximum value and the above minimum value, (f) Calculate the brightness of each pixel from the above reference value. (g) obtain a digital image signal including the reference value data representing the above-mentioned reference value, the dynamic range data representing the above-mentioned dynamic range, and the above-mentioned difference gradation data; An image signal forming method characterized by forming an image signal.
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