JPH05207288A - 画像符号化装置及び画像復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数の画素データからなるサブブロックに対
して、画質を維持しつつかつ高いデータ圧縮率を保ちな
がら符号化を行う。 【構成】 符号化選択部４２にて通常の圧縮優先モード
が選択された場合には、コントローラ６０は入力される
サブブロックをそのままＤＣＴ回路６４へ送出する。一
方、画質優先モードが選択された場合には、コントロー
ラ６０は、サブブロックをデータ補間回路６２に送り、
データ補間回路６２は冗長データと共に全体を４分割
し、サブブロックと同一サイズの冗長型ブロックがＤＣ
Ｔ回路６４へ送出される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、静止画像のデジタルデ
ータをサブブロック単位で圧縮符号化する画像符号化装
置、及びその圧縮符号化された符号化データを伸長して
画像を再生する画像復号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】静止画テレビ電話やデジタルスチルビデ
オカメラなどが実用化されており、それらにおいては、
画像符号化装置及び画像復号化装置が用いられている。

【０００３】図１９には、従来の画像符号化装置１０及
び画像復号化装置１２が示されている。

【０００４】静止画のデジタルデータから抽出されたｎ
×ｎ（ｎは自然数で例えば８が適当な値である）の画素
データからなるサブブロックは、画像符号化装置１０に
順次入力され、まず、ＤＣＴ回路１４（離散コサイン変
換回路１４）にて、離散コサイン変換が行われる。この
離散コサイン変換は、周知のように、直交変換の一種で
あって、符号化処理における圧縮率及び画質保持能力が
他の直交変換より優れていることが知られている。

【０００５】すなわち、この離散コサイン変換は、様々
なパターンを示す画像であっても、前記サブブロックを
周波数領域上の係数列（係数行列）に変換することによ
り、絶対値の大きな係数が特定の周波数領域に集中し易
いという画像の性質を利用し、これによって画像の高い
圧縮を図るものである。

【０００６】そして、ＤＣＴ回路１４にて直交変換が行
われた後の係数列は、量子化回路１６に入力され、ここ
で量子化が行われる。

【０００７】この量子化は、各係数を空間周波数に応じ
た量子化定数で除算することによって行われ、それぞれ
の空間周波数に対応する量子化定数は、量子化定数列と
して、図示されていない量子化テーブルに格納されてい
る。ここで、この量子化定数の大きさは、各係数に対す
る量子化ステップを決定するものであり、換言すれば、
サブブロックについてのデータ圧縮率が量子化定数によ
って大きく左右される。従って、量子化定数を大きくす
れば、データ圧縮率を高めることができるが、その反
面、画質の保持が困難となる。なお、一般的に、人間の
視覚特性に合わせるため、低い空間周波数領域には前記
量子化定数が小さく設定され、他方、高い空間周波数領
域には前記量子化定数が大きく設定される。

【０００８】そして、量子化回路１６から出力される量
子化された係数列は、そのＡＣ成分がランレングス符号
化回路１８に入力されている。一方、ＤＣ成分（ＤＣ係
数）はランレングス符号化回路１８と並列的に設けられ
た差分符号化回路２０に入力されている。

【０００９】ランレングス符号化回路１８は、前記係数
列を予め定められた順序でスキャンし、連続するゼロに
対して周知のランレングス符号化を行うものである。ま
た、差分符号化回路２０は、順次送られてくるＤＣ係数
相互の差分量の符号化を行うものである。

【００１０】そして、ランレングス符号化回路１８及び
差分符号化回路２０から出力されたそれぞれの符号化デ
ータは、ハフマン符号化回路２２及び２４に送られ、こ
こで、可変長符号化であるハフマン符号化が行われる。
そして、ハフマン符号化が行われた符号化データは、図
示されていないマルチプレクサを介し順次外部へ出力さ
れる。

【００１１】従って、以上のような画像符号化装置によ
れば、ある程度の画質を維持しながら大幅なデータ圧縮
が実現できる。

【００１２】さて、画像符号化装置１０から出力される
符号化データ（符号化されたサブブロック）は、伝送路
２６を介して、画像復号化装置１２に送られる。

【００１３】このように送られてきた符号化データは、
ＡＣ成分とＤＣ成分とに分けられ、それぞれハフマン復
号化回路２８及び３０に入力され、復号化が行われる。
そして、ハフマン復号化回路２８にて復号化されたデー
タは、ランレングス復号化回路３１にてゼロのランレン
グス復号化が行われている。一方、ハフマン復号化回路
３０にて復号化されたＤＣ係数のデータは、差分復号化
回路３２に入力されて、差分復号化が行われている。

【００１４】そして、ランレングス復号化回路３１及び
差分復号化回路３２から出力された復号化データは、逆
量子化回路３４に送られ、ここで前記量子化回路１６と
逆の特性により逆量子化が行われ、その後、逆直交変換
回路３６に送られて逆変換が行われ、再生されたサブブ
ロックが外部へ出力されている。

【００１５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、符号化
及び復号化の対象となる画像が、平坦な背景の上にエッ
ジあるいは文字などを含む場合には、上述した離散コサ
イン変換後の係数は、空間周波数の低い領域から高い領
域まで幅広く分布することになる。

【００１６】このため、元の画像が非常に単純であるに
もかかわらず、符号化に必要なデータ量は非常に大き
く、これに対し無理に圧縮を行うと、復号化された再生
画像においてエッジ等の回りにもやもやとしたノイズが
生じてしまうという問題があった。

【００１７】この現象は、平坦な背景の上の人物像を撮
影した場合や、あるいはグラフや文章などの人工的な画
像において顕著に見られるものであり、再生される画像
の画質に大きな悪影響を与えていた。

【００１８】ところで、いわゆる自然画像は、多くの場
合そのデータが正弦波状に徐々に変化していくため、離
散コサイン変換を行うと、特定の空間周波数領域に絶対
値の大きい係数が集中し易い。これに対し、平坦な背景
の上にあるエッジや文書中の人工的な線や文字などは、
データとしては定数関数とステップ関数との適当な線形
和であり、広い空間周波数に係数が分布する。

【００１９】このようなステップ関数は、直交変換を行
うと非常に多くの次数まで展開しなければ元の関数に逆
変換できないという性質がある。このため、エッジ、文
字や図形といった画像に直交変換符号化を行うと、広い
空間周波数に係数が分布するため、これを量子化した時
に量子化ステップが大きいと高い空間周波数に関する情
報が失われ、結果として、エッジの回りにノイズなどが
現れることになる。

【００２０】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、サブブロックにエッジ等が含
まれると判断された場合には、直交変換等が行われる以
前に、サブブロックに冗長データの付加を行って、画質
を維持しつつ全体としての符号化効率を向上することの
できる画像符号化装置を提供することにある。

【００２１】また、本発明は、上記の符号化装置で符号
化されたデータを適切に再生することのできる画像復号
化装置を提供することにある。

【００２２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、請求項１記載の発明は、ｍ行ｎ列の画素データから
なるサブブロックに対して直交変換を行う直交変換回路
と、前記直交変換後の係数行列を符号化する符号化回路
と、を含む画像符号化装置において、前記サブブロック
のデータ内容に応じて、画質優先モードまたは圧縮優先
モードの選択を行う符号化モード選択部と、前記画質優
先モードが選択された場合に、前記サブブロックの各画
素データ間に冗長データを挿入すると共に所定数に分割
することによって、サブブロックと同一サイズの冗長型
サブブロックを作成するデータ補間回路と、を含むこと
を特徴とする。

【００２３】また、請求項２記載の発明は、請求項１記
載の画像符号化装置から送出される符号化データの復号
化を行う復号化装置であって、前記符号化データの復号
化を行う復号化回路と、前記復号化回路からの復号化デ
ータを逆直交変換する逆直交変換回路と、前記画質優先
モードの場合には、前記逆直交変換回路から前記所定数
の復号化データを受け入れ、それらの結合と共に前記冗
長データの間引を行って再生されたサブブロックを出力
するデータ間引回路と、を含むことを特徴とする。

【００２４】そして、請求項３記載の発明は、ｍ行ｎ列
の画素データからなるサブブロックを入力して、そのサ
ブブロックを直交変換によってｍ行ｎ列の係数行列に変
換し、その係数行列を符号化して出力する画像符号化装
置において、前記サブブロックのデータ内容に応じて、
画質優先モードまたは圧縮優先モードを選択する符号化
モード選択部と、前記画質優先モードが選択された場合
に、前記サブブロックを複数の分割ブロックにてアクセ
スするためのアドレスコントロール回路と、前記圧縮優
先モードが選択された場合には、前記入力されたサブブ
ロックに通常直交変換行列を掛けてｍ行ｎ列の係数行列
を作成し、前記画質優先モードが選択された場合には、
直交変換と同時に画素データ間に冗長データの挿入が行
える補間型直交変換行列を前記分割ブロックに掛けてｍ
行ｎ列の係数行列を作成する行列演算回路と、前記係数
行列の符号化を行う符号化回路と、を含むことを特徴と
する。

【００２５】さらに、請求項４記載の発明は、請求項３
記載の画像符号化装置から送出される符号化データの復
号化を行う画像復号化装置であって、前記符号化データ
の復号化を行う復号化回路と、前記圧縮優先モードで符
号化が行われた場合には、前記係数行列に逆直交変換が
行える通常逆直交変換行列を掛けて再生されたサブブロ
ックを出力し、前記画質優先モードで符号化が行われた
場合には、逆直交変換と同時に前記冗長データの間引き
が行える間引型逆変換行列を前記係数行列に掛けて再生
された分割ブロックを出力する行列逆演算回路と、前記
分割ブロックを前記所定数結合させてサブブロックを形
成して出力するアドレスコントロール回路と、を含むこ
とを特徴とする。

【００２６】

【作用】上記請求項１記載の発明によれば、サブブロッ
クにエッジ等が含まれ画質の維持が行えない場合には、
符号化モード選択部によって画質優先モードが選択さ
れ、データ補間回路によって、サブブロックに冗長デー
タが付加されることになる。すなわち、この冗長データ
が付加された冗長型サブブロックが直交変換回路に入力
されることによって、高い空間周波数領域上の情報の消
失が回避される。つまり、冗長な情報の付加によって、
例えば離散コサイン変換などの直交変換における見かけ
上のデータサンプリング周波数を上げて、高い空間周波
数領域上の情報が量子化回路等で排除されることを防止
するものである。

【００２７】なお、サブブロックにエッジ等が含まれな
いと判断された場合には、符号化モード選択部によって
圧縮優先モードが選択され、入力されたサブブロックが
そのまま直交変換及び符号化されることになる。

【００２８】また、請求項２記載の発明によれば、符号
化装置で画質優先モードで符号化が行われた場合には、
データ間引回路によって復号化された復号化データから
前記冗長データの間引きが行われる。従って、再生され
たサブブロックを外部に出力することが可能となる。

【００２９】そして、請求項３記載の発明によれば、圧
縮優先モードが選択された場合には、サブブロックに対
して通常の直交変換行列が掛けられ、その結果である係
数行列に対して符号化が行われることになる。一方、画
質優先モードが選択された場合には、行列演算回路によ
ってサブブロックに補間型直交変換行列が掛けられるこ
とになり、直交変換と同時に冗長データの挿入を行うこ
とが可能となる。従って、この請求項３記載の発明によ
れば、請求項１記載の発明に比べ、迅速処理が可能とな
りまた回路を簡易化できるという利点がある。

【００３０】さらに、請求項４記載の発明によれば、符
号化装置において圧縮優先モードで符号化が行われた場
合には、復号化データに通常逆変換行列が掛けられ、一
方、画質優先モードで符号化が行われた場合には、復号
化データに間引型逆変換行列が掛けられることになる。
従って、逆直交変換と同時に前記冗長データの間引きを
行うことが可能となり、迅速処理及び回路の簡易化が可
能であるという利点がある。

【００３１】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００３２】第１実施例 図１には、第１実施例の符号化装置が示されており、図
２には、第１実施例の復号化装置が示されている。

【００３３】図１において、図示されていない抽出回路
によってデジタル化された画像データから順次抽出され
るサブブロックは、前処理部４０へ送られると共に符号
化選択部４２に送られている。ここで、サブブロック
は、本実施例において、８×８の画素データで構成され
ている。まず、符号化選択部４２について説明する。図
３には、符号化選択部４２の具体的な構成が示されてお
り、（Ａ）にはその第１例が示され、（Ｂ）にはその第
２例が示されている。

【００３４】（Ａ）において、サブブロックは、勾配計
算回路４４に入力されている。この勾配計算回路４４
は、８×８の画素データからなるサブブロック（ｘ）か
ら８×８個の勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔ）を求めるもので
ある。換言すれば、サブブロックにおける各画素位置で
の勾配を計算する回路である。以下に、勾配を求める式
を具体的に説明する。

【００３５】図４には、図３に示した勾配計算回路４４
に入力されるサブブロック（８×８の画素データ）が示
されている。この図４に示される領域２０１（ｉ≠０，
７ｊ≠０，７）の勾配は、次の第１式により計算され
る。

【００３６】 grad[i][j]=sqrt(sqr(x[i+1][j]-x[i-1][j])+sqr(x[i][j+1]-x[i][j-1])) … （第１式） また、図３に示される領域２０４（ｉ＝０，ｊ＝１〜
６）内の勾配は、次の第２式により計算される。

【００３７】 grad[0][j]=sqrt(sqr(x[0][j+1]-x[0][j-1])+sqr(2*(x[1][j]-x[0][j]))) … （第２式） これと同様に、領域２０５，２０２，２０３内の勾配
は、それぞれ次の第３式，第４式，及び第５式によって
計算される。

【００３８】 grad[7][j]=sqrt(sqr(x[7][j+1]-x[7][j-1])+sqr(2*(x[7][j]-x[6][j]))) … （第３式） grad[i][0]=sqrt(sqr(x[i+1][0]-x[i-1][0])+sqr(2*(x[i][1]-x[i][0]))) … （第４式） grad[i][7]=sqrt(sqr(x[i+1][7]-x[i-1][7])+sqr(2*(x[i][7]-x[i][6]))) … （第５式） そして、図３に示される画素データ位置２０６，２０
７，２０８，２０９の勾配は、それぞれ次の第６式，第
７式，第８式，及び第９式によって計算される。 grad[0][0]=2*sqrt(sqr(x[0][1]-x[0][0])+sqr(x[1][0]-x[0][0])) … （第６式） grad[0][7]=2*sqrt(sqr(x[0][6]-x[0][7])+sqr*(x[1][7]-x[0][7])) … （第７式） grad[7][0]=2*sqrt(sqr(x[7][1]-x[7][0])+sqr(x[6][0]-x[7][0])) … （第８式） grad[7][7]=2*sqrt(sqr(x[7][6]-x[7][7])+sqr(x[6][7]-x[7][7])) … （第９式） 従って、以上の第１式〜第９式までの計算式を用いるこ
とにより、勾配計算回路４４にて、１つのサブブロック
内の全ての画素データ位置における勾配が計算されるこ
とになる。

【００３９】そして、計算された各勾配は、閾値処理回
路４６に送られここで所定の閾値Ｋ１と比較され、その
閾値Ｋ１を越える値をもつ勾配の数が、カウンタ４８に
よってカウントされる。

【００４０】すなわち、勾配はその大きさがエッジ等の
度合を示すものであるため、エッジ等の判断基準として
所定の閾値Ｋ１を設けることにより、閾値Ｋ１を越える
値をもつ勾配の数から１つのサブブロックの中にどれく
らいのエッジ成分が含まれるかを検出することができ
る。

【００４１】本実施例においては、具体的には、勾配計
算回路４４から出力された勾配データは、閾値処理回路
４６にて、まず整数化が行われ、それと閾値Ｋ１とが比
較され、その閾値Ｋ１以下の勾配データは０に置換され
ている。そして、本実施例においては、その閾値は、例
えば１２に設定されている。

【００４２】従って、判定回路５０は、前記カウンタ５
８のカウント値により、入力されたサブブロックがどれ
だけのエッジ等の成分を含むものであるかを判断するこ
とができる。具体的には、この判定回路５０は、第１の
判定値α１と第２の判定値β１との間にカウント値が入
る場合には、そのサブブロックにエッジが含まれると判
定し、それとは逆に、第１の判定値α１と第２の判定値
β１との間以外にカウント値がある場合には、サブブロ
ックがエッジを含まないと判定する。

【００４３】図５には、判定回路５０でエッジと判定す
る場合の例が示されている。ここにおいて、（Ａ）は、
サブブロックの各ブロックにおける各画素データの輝度
値（最大２５５）を表しており、（Ｂ）は閾値処理回路
４６から出力された処理済みのデータ列を示している。

【００４４】また、図６には、カウント値がα１以下と
なりエッジでないと判定する場合の第１例が示され、図
７には、カウント値がβ１より大きくエッジでないと判
定する場合の第２例が示されている。

【００４５】図３において、判定回路５０は、図１に示
した前処理部４０へ判定信号１０１を出力している。こ
の判定信号１０１は、サブブロックがエッジを含むか否
かを示すものであり、換言すれば、画質優先か圧縮優先
かを示す選択信号である。判定回路５０は、後述するマ
ルチプレクサに対していずれの符号化方式を選択したか
を示す符号化選択情報１０２を出力している。

【００４６】次に、図３（Ｂ）に示す符号化選択部４２
の第２例について説明する。

【００４７】上述したように、自然画などの画像は、そ
れを空間周波数に展開すると、主として周期関数を多く
含むものである。一方、平坦な背景の上にあるエッジや
文章中の人工的な線や文字などは、定数関数とステップ
関数との適当な線形和である。従って、ある画像に対し
て離散コサイン変換を適用させれば、その結果から、画
像がどのような性質を有するものであるかを判断するこ
とができる。すなわち、ある画像に対して離散コサイン
変換を適用した場合、その後の係数が特定の空間周波数
領域に集中すればその画像を例えば自然画等と判断で
き、一方、各係数が空間周波数領域上で広がればその画
像をエッジ等を多く含む画像と判断できる。 以上のよ
うな前提の下、この第２例においては、符号化選択部４
２にＤＣＴ回路５２が設けられ離散コサイン変換が行な
われている。

【００４８】そして、ＤＣＴ回路５２から出力された係
数列は、閾値処理回路５４に入力され、ここでまず各係
数が整数化された後、その整数化された係数のうち所定
の閾値Ｋ２以下の係数が０に置換されている。ここで、
その閾値Ｋ２としては、例えば１２が設定されている。
そして、整数化及び０置換が行われた係数列は、カウン
タ回路５６に入力され、ここで前記閾値Ｋ２以上の係
数、すなわち０以外の係数がカウントされている。この
カウント値があるサブブロックにおけるエッジ性を示す
ものである。

【００４９】そして、判定回路５８は、前記カウンタ５
６のカウント値を受け入れて、そのカウント値が所定の
２つの判定値α２及びβ２の間にあるか否かを判定す
る。この実施例において、α２としては例えば６が設定
され、β２としては例えば４５が設定されている。判定
回路５８は、その２つの判定値の間にカウント値が入っ
た場合、エッジと判定し、それ以外の場合には、エッジ
でないと判定する。

【００５０】すなわち、上述したように、画像中にエッ
ジが含まれると広い空間周波数領域上に係数が散在し、
これによってカウント値が増大するためである。なお、
β２が設定されているのは、ノイズを多く含むサブブロ
ックに対しては、画質の劣化がそれほど問題にならない
ため、データ圧縮を優先させるためである。

【００５１】図８には、判定回路５８において、エッジ
と判定される場合の例が示されており、ここにおいて
（Ａ）はサブブロックの各画素データが示されており、
（Ｂ）には閾値処理回路５４から出力されたデータが示
されている。

【００５２】また、図９には、上記カウンタ５６のカウ
ント値がα２より小さく、判定回路５６でエッジでない
と判定する場合の第１例が示されている。さらに、図１
０には、カウンタ５６のカウント値がβ２より大きく、
エッジでないと判定する場合の第２例が示されている。

【００５３】図３（Ｂ）において、判定回路５８は、前
記判定回路５０と同様に、前処理部４０に対して判定信
号１０１を出力し、また、マルチプレクサに対して符号
化選択情報１０２を出力している。

【００５４】図１に戻って、前処理部４０は、判定信号
１０１が圧縮優先モードを示している場合には、入力さ
れるサブブロックをそのまま出力し、一方、判定信号１
０１が画質優先モードを示している場合には、入力され
るサブブロックに対して以下に述べる冗長データの付加
を行って、その冗長データが付加された冗長型ブロック
を出力するものである。そして、この前処理部４０は、
コントローラ６０とデータ補間回路６２とで構成されて
いる。

【００５５】コントローラ６０は、サブブロックが入力
されるとそれを内蔵のメモリ６０ａに一旦格納する。こ
の場合に、前記判定信号１０１がエッジを含まないこと
を示している場合、すなわち圧縮優先モードを示してい
る場合には、メモリ６０ａに格納されたサブブロックを
そのまま後述するＤＣＴ回路に出力する。

【００５６】一方、判定信号１０１がエッジを含むこと
を示している場合、すなわち画質優先モードの場合に
は、コントローラ６０は、メモリ６０ａに格納されたサ
ブブロックをデータ補間回路６２に送出する。

【００５７】データ補間回路６２は、入力されたサブブ
ロックにおける各画素データ間に冗長データを挿入す
る。具体的には、隣接画素データ間の平均を計算するこ
とにより冗長データの内挿を実行する。なお、最後の行
と列においては内挿が行えないので、前の２点のデータ
から外挿を行う。

【００５８】従って、以上のような冗長データの付加を
行うことにより、１６×１６のデータからなるブロック
が作成されることになる。そして、データ補間回路６２
は、そのブロックを水平方向及び垂直方向共に２つに分
割し、これによって作成される４つの冗長型ブロック
（８×８のデータからなる）を順次コントローラ６０へ
送出する。そして、コントローラ６０は、受け取った冗
長ブロックをＤＣＴ回路へ順次転送する。

【００５９】なお、コントローラ６０にてメモリ６０ａ
に格納されたサブブロックをまず分割して複数の分割ブ
ロックを作成し、それらの分割ブロックを順次データ補
間回路６２に渡して上述の補間処理を行っても好適であ
る。

【００６０】以上のように出力されたサブブロック又は
冗長型ブロックは、ＤＣＴ回路６４にて離散コサイン変
換が行われ、空間周波数領域上の係数列（係数行列）に
変換される。そして、ＤＣＴ回路６４から出力された係
数列は、量子化回路６６にて量子化が行われる。そし
て、量子化後の係数列のうちＡＣ成分は、ランレングス
符号化回路６８に送られここで所定のスキャンによりゼ
ロのランレングス符号化が行われる。そして、ハフマン
符号化回路７０にてさらに可変長符号化であるハフマン
符号化が行われる。

【００６１】一方、量子化回路６６にて量子化された後
の係数列のうちＤＣ成分（ＤＣ係数）は、差分符号化回
路７０にて差分符号化が行われた後、ハフマン符号化回
路７４にてハフマン符号化が行われている。そして、ハ
フマン符号化回路７０及び７４から出力された符号化デ
ータは、マルチプレクサ７６に送られている。

【００６２】マルチプレクサ７６は、伝送路７８に対し
て符号化データを送出すると共に、その送出にあたって
符号化データの先頭に前記符号化選択情報１０２を付加
している。

【００６３】従って、以上の符号化装置によれば、ＤＣ
Ｔ変換や量子化などの量子化ステップを固定化させて、
それらに入力されるサブブロックの内容調整を行うこと
により符号化方式の切換を実現することが可能となる。
すなわち、サブブロックにエッジ等が含まれ画質が維持
できないと判断された場合には、サブブロックに冗長デ
ータを付加して、量子化時における高い空間周波数領域
上の情報の消失を回避することが可能となる。

【００６４】次に、図２には、第１実施例の復号化装置
の構成が示されている。この復号化装置は、伝送路７８
を介して上記符号化装置と接続されるものである。

【００６５】図２において、先頭に符号化選択情報が付
加された符号化データは、マルチプレクサ８０によっ
て、それぞれのデータ成分に分離されている。

【００６６】マルチプレクサ８０から出力された上記Ａ
Ｃ成分の符号化データは、ハフマン復号化回路８２に
て、ハフマン復号化が行われた後、ランレングス復号化
回路８４にて、ゼロのランレングス復号化が行われる。

【００６７】一方、マルチプレクサ８０から出力される
上記ＤＣ成分の符号化データは、ハフマン復号化回路８
６にてハフマン復号化が行われた後、差分復号化回路８
８にて差分復号化が行われている。

【００６８】そして、ランレングス復号化回路８４及び
差分復号化回路８８から出力された復号化データ、すな
わち上記係数列は、逆量子化回路９０にて逆量子化が行
われ、さらに逆直交変換回路９２にて上記直交変換の逆
変換が実行されている。

【００６９】従って、図１に示した符号化装置において
圧縮優先モードで符号化が行われた場合には、冗長デー
タが付加されていない通常のサブブロックが逆直交変換
回路９２から出力され、一方、画質優先モードで符号化
が行われた場合には、冗長データが付加された冗長型ブ
ロックが逆直交変換回路９２から出力されることにな
る。そして、それらのブロックは後処理部９４に入力さ
れている。

【００７０】この後処理部９４は、マルチプレクサ８０
から送出される符号化選択情報１０２に従って、逆直交
変換回路９２から出力されるブロックに対して選択的な
後処理を実行するものである。具体的には、符号化選択
情報１０２が圧縮優先モードによる符号化方式を示して
いる場合には、逆直交変換回路９２から出力されたサブ
ブロックは切換器９６を介してそのまま外部に出力され
ている。

【００７１】一方、符号化選択情報１０２が画質優先モ
ードによる符号化方式を示している場合には、切換器９
６は、逆直交変換回路９２から出力される前記冗長型ブ
ロックをメモリ９８に送出する。ここにおいて、メモリ
９８には、図１に示したデータ補間回路６２で４分割さ
れた一組の冗長型ブロックが格納される。

【００７２】そして、データ間引回路１００は、メモリ
９８に格納された一組の冗長型ブロックを読み出し、付
加された冗長データを間引くと共に、その冗長データが
間引かれた４つのブロックを元の配列順序で結合させ
る。すなわち、この結合により、データ補間回路６２で
分割された以前のサブブロックが再生されることにな
る。そして、再生されたサブブロックは切換器９６から
出力されるサブブロックと同様に外部に出力される。

【００７３】従って、以上の復号化装置によれば、符号
化選択情報１０２に従って、符号化装置における符号化
方式に対応したサブブロックの再生を行うことが可能と
なる。

【００７４】以上のような符号化及び復号化によれば、
サブブロックにエッジ等が含まれている場合には画質を
優先させて冗長データの付加による符号化を行えるの
で、元の画質を有効に維持しつつ全体としての符号化効
率を向上させることが可能となる。

【００７５】第２実施例 図１１には、第２実施例の符号化装置が示されており、
図１２には、第２実施例の復号化装置が示されている。
なお、第１実施例と同一の構成には同一符号を付けその
説明を省略する。

【００７６】この第２実施例において、前処理部１１０
は、圧縮優先モードの場合にサブブロックに対して直交
変換を行い、一方、画質優先モードの場合にサブブロッ
クに対して直交変換と同時に冗長データの付加を行うも
のである。これを具体的に説明する。

【００７７】コントローラ１１２には、メモリ１１２ａ
が設けられており、入力されるサブブロックはこのメモ
リ１１２ａに一旦格納される。そして、判定信号１０１
が圧縮優先モードを示している場合には、メモリ１１２
ａに格納されたサブブロックがそのまま行列演算回路１
１４に送出される。一方、判定信号１０１が画質優先モ
ードを示している場合には、メモリ１１２ａに格納され
たサブブロックが水平方向及び垂直方向にそれぞれ２分
割されて、４つの分割ブロックに分離されて行列演算回
路１１４に順次送出されている。

【００７８】この行列演算回路１１４には、行列演算の
ための行列を格納した２つのメモリ１１６及び１１８が
接続されている。なお、各メモリには、コントローラ１
１２から読出し制御信号１２０が送られている。

【００７９】メモリ１１６には、本実施例において図１
３に示される８行８列のＤＣＴ行列が格納されている。
なお、図における各係数は図の簡略化のため小数点以下
第３桁まで示す。

【００８０】この図１３に示されるＤＣＴ行列は一次元
のＤＣＴ行列（行演算行列）であり、二次元のＤＣＴを
行う際には、この図１３に示される行列に加えてそれの
転置行列（列演算行列）も用いられる。

【００８１】これを具体的に説明すると、圧縮優先モー
ドの場合には、行列演算回路１１４において、入力され
たサブブロックに対して図１３に示される行列が右から
掛けられ、その結果が行列演算回路１１４に設けられた
不図示のメモリに格納される。そして次に、そのメモリ
から格納された行列が読み出され、それに対して上述し
た転置行列が左から掛けられる。これによって、二次元
のＤＣＴが実行される。なお、前記転置行列は、行列演
算回路１１４にて計算により求めても良く、あるいはメ
モリ１１６に格納しても良い。

【００８２】従って、圧縮優先モードの場合には、以上
のＤＣＴ変換が実行されて、その結果である８行８列か
らなる係数行列がコントローラ１１２を介して量子化回
路６６に送出される。

【００８３】なお、図１４（Ａ）には、メモリ１１６に
格納されるＤＣＴ行列における各係数のアドレスが示さ
れ、（Ｂ）には各アドレス上の係数を求めるためのＤＣ
Ｔ行列定義式が示されている。

【００８４】一方、メモリ１１８には、補間型ＤＣＴ行
列が格納され、本実施例においては、図１５に示す８行
４列のＤＣＴ行列が格納されている。

【００８５】すなわち、画質優先モードの場合には、行
列演算回路１１４にて、上述した４×４のデータからな
る分割ブロックに対して図１５に示されるＤＣＴ行列が
右から掛けられ、その結果が一旦メモリに格納された後
に、そのメモリから読み出された行列に対して図１５に
示される行列の転置行列が左から掛けられる。これによ
って、二次元ＤＣＴが実行され、８行８列の係数行列が
得られることになる。図１５の行列の意味は、８×８の
サブブロックの列要素をｘ０、ｘ１、……、ｘ７とした
ときに、４×４の分割ブロックの列要素ｕ０、ｕ１、ｕ
２、ｕ３を次のように対応させることを意味する。

【００８６】 ｘ（２ｉ） ＝ｕ（ｉ） ｘ（２ｉ＋１）＝ｕ（ｉ） つまり入力の４つのデータを８つのデータに補間するた
めに同じデータを並べるのである。このようにすると図
１７に示される補間型ＤＣＴ行列ｂijは図１４（Ｂ）の
行列ａijを用いてつぎのように簡単に表すことができ
る。

【００８７】ｂij＝ａi （２ｊ）＋ａｉ（２ｊ＋１） 尚、前値補間によらずとも平均値を用いて補間すること
もできる。

【００８８】 ｂij＝（ａ i（２ｊ）＋ａi （２ｊ＋１））／２ 従って、以上のように、画質優先モードの場合には、行
列演算回路１１４にて各分割ブロックに対して直交変換
と共に冗長データの付加を行って、補充された冗長デー
タの情報を含む係数列が量子化回路６６に出力される。
すなわち、各分割ブロックに対しては新しい情報を付け
加えたわけではないがデータ量は４倍になっており、情
報の保存特性が向上している。これにより、エッジを含
むブロックにおいても、量子化時における高い空間周波
数領域でのデータ消失を回避して、画質を良好に保った
まま符号化を行うことが可能となる。このことは第１実
施例と同様であるが、この第２実施例によれば、回路の
簡易化を図れると共に処理時間の短縮化を図れるという
利点がある。

【００８９】図１２には、第２実施例の復号化装置が示
されている。

【００９０】後処理回路１２０は、符号化選択情報１０
２に従って、逆直交変換、または逆直交変換及び前記冗
長データの間引きを選択的に実行するものである。これ
を具体的に説明する。

【００９１】逆量子化回路９０から出力された再生され
た係数列（８×８）は、コントローラ１２２を介して行
列演算回路１２４に送出されている。

【００９２】この行列演算回路１２４には、前記直交変
換の逆変換を行うための行列を格納する２つのメモリ１
２６及び１２８が接続されている。そして、各メモリに
は、コントローラ１２２から読出し制御信号１３０が出
力されている。

【００９３】メモリ１２６には、図１３に示した行列ま
たはその転置行列あるいはその両者が格納されている。

【００９４】そして、符号化選択情報１０２が圧縮優先
モードを示している場合には、行列逆演算回路１２４に
て、コントローラ１２２から送出された係数行列に対し
て図１３に示す行列の転置行列が右から掛けられ、その
結果に対して図１３に示される行列が左から掛けられる
ことになる。これによって、二次元の逆直交変換（ＩＤ
ＣＴ）が実行される。

【００９５】一方、メモリ１２８には、間引型ＩＤＣＴ
行列が格納されており、本実施例において、図１６に示
す行列（あるいはその行列に加えて転置行列）が格納さ
れている。

【００９６】そして、符号化選択情報１０２が画質優先
モードを示している場合には、行列逆演算回路１２４に
て、コントローラ１２２から送られた係数行列に対して
図１６に示した行列が右から掛けられ、その結果に対し
て図１６に示す行列の転置行列が左から掛けられる。こ
れによって、上述同様に、二次元のＩＤＣＴが実行され
る。そして、その行列演算の結果、すなわち上記分割ブ
ロックは、コントローラ１２２に設けられたメモリ１２
２ａに送出される。このメモリ１２２ａには、符号化装
置で分割された４つの分割ブロックが格納された後、そ
れらが一体化されサブブロックとなって外部へ出力され
る。なお、４つの分割ブロックの結合は、行列逆演算回
路１２４で行っても良い。

【００９７】なお、図１６の行列に対応する図１８の行
列ｄijは図１４の行列ａijを用いて次のように簡単に表
すことができる。

【００９８】ｄij＝ａ（２ｊ）ｉ 以上のように、この第２実施例の符号化復号化装置によ
れば、第１実施例同様に、量子化回路における量子化ス
テップなどの変更を行うことなく、高い空間周波数領域
上の情報の消失を有効に回避することが可能となる。そ
して、サブブロック毎にそれに含まれるエッジ等の判断
を行っているので、符号化効率を向上させることがで
き、再現性の良い画像符号化装置及び画像復号化装置を
提供できるという利点がある。

【００９９】そして、この第２実施例によれば、第１実
施例に比べ回路を簡易化できると共に迅速処理を図れる
という利点がある。

【０１００】

【発明の効果】以上説明したように本発明に係る画像符
号化装置及び画像復号化装置によれば、静止画像を高い
圧縮率で符号化しても良好な画質を保つことができる。
すなわち、変換符号化において現れがちであったエッジ
周辺のノイズや平坦な背景の上の図形や文字などの回り
に現れるノイズを取り除いて視覚的に高画質を維持する
ことが可能となる。

【０１０１】すなわち、本発明によれば量子化回路にお
ける量子化ステップなどの変更を行うことなくサブブロ
ックに対して冗長データの付加を行って高い空間周波数
領域上の情報の消失等を有効に防止することが可能とな
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】第１実施例の符号化装置を示すブロック図であ
る。

【図２】第１実施例の復号化装置の構成を示すブロック
図である。

【図３】符号化選択部の具体的な構成を示すブロック図
である。

【図４】勾配計算にあたってのサブブロック内の領域分
けを示す説明図である。

【図５】エッジでと判定される場合の勾配計算結果等を
示す説明図である。

【図６】エッジでないと判定される場合（１）の勾配計
算結果等を示す説明図である。

【図７】エッジでないと判定される場合（２）の勾配計
算結果等を示す説明図である。

【図８】エッジであると判定される場合の離散コサイン
変換後の係数列等を示す説明図である。

【図９】エッジでないと判定される場合（１）の離散コ
サイン変換後の係数列等を示す説明図である。

【図１０】エッジでないと判定される場合（２）の離散
コサイン変換後の係数列等を示す説明図である。

【図１１】第２実施例の符号化装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１２】第２実施例の復号化装置の構成を示すブロッ
ク図である。

【図１３】離散コサイン変換を行うためのＤＣＴ行列を
示す説明図である。

【図１４】図１３に示した行列の各要素と計算式を示す
説明図である。

【図１５】補間ＤＣＴ行列を示す説明図である。

【図１６】データ間引型ＩＤＣＴ行列を示す説明図であ
る。

【図１７】図１５に示したＤＣＴ行列の各要素を示す説
明図である。

【図１８】図１６に示したＩＤＣＴ行列の各要素を示す
説明図である。

【図１９】従来の画像符号化装置及び画像復号化装置を
示すブロック図である。

【符号の説明】

４０ 前処理部 ４２ 符号化選択部 ６０ コントローラ ６２ データ補間部 ９４ 後処理部 ９６ 切換器 １００ データ間引回路 １１２ コントローラ １１４ 行列演算回路 １２２ コントローラ １２４ 行列逆演算回路

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ｍ行ｎ列の画素データからなるサブブロッ
   クに対して直交変換を行う直交変換回路と、 前記直交変換後の係数行列を符号化する符号化回路と、 を含む画像符号化装置において、 前記サブブロックのデータ内容に応じて、画質優先モー
   ドまたは圧縮優先モードの選択を行う符号化モード選択
   部と、 前記画質優先モードが選択された場合に、前記サブブロ
   ックの各画素データ間に補間によって冗長データを挿入
   すると共に所定数に分割することによって、サブブロッ
   クと同一サイズの冗長型サブブロックを作成するデータ
   補間回路と、 を含み、 前記符号化選択部で、前記圧縮優先モードが選択された
   場合には、前記サブブロックが前記直交変換回路にその
   まま入力され、前記画質優先モードが選択された場合に
   は、前記冗長型サブブロックが前記直交変換回路に入力
   されることを特徴とする画像符号化装置。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像符号化装置から送出さ
   れる符号化データの復号化を行う復号化装置であって、 前記符号化データの復号化を行う復号化回路と、 前記復号化回路からの復号化データを逆直交変換する逆
   直交変換回路と、 前記画質優先モードの場合には、前記逆直交変換回路か
   ら前記所定数の復号化データを受け入れ、それらの結合
   と共に前記冗長データの間引きを行って再生されたサブ
   ブロックを出力するデータ間引回路と、 を含み、 前記圧縮優先モードの場合には、前記逆直交変換回路か
   らの前記復号化データがそのままサブブロックとして外
   部に出力され、前記画質優先モードの場合には、前記デ
   ータ間引回路にて再生されたサブブロックが外部に出力
   されることを特徴とする画像復号化装置。
3. 【請求項３】ｍ行ｎ列の画素データからなるサブブロッ
   クを入力して、そのサブブロックを直交変換によってｍ
   行ｎ列の係数行列に変換し、その係数行列を符号化して
   出力する画像符号化装置において、 前記サブブロックのデータ内容に応じて、画質優先モー
   ドまたは圧縮優先モードを選択する符号化モード選択部
   と、 前記画質優先モードが選択された場合に、前記サブブロ
   ックを複数の分割ブロックに分けてアクセスするための
   アドレスコントロール回路と、 前記圧縮優先モードが選択された場合には、前記入力さ
   れたサブブロックに通常直交変換行列を掛けてｍ行ｎ列
   の係数行列を作成し、前記画質優先モードが選択された
   場合には、直交変換と同時に画素データ間に冗長データ
   の挿入が行える補間型直交変換行列を前記分割ブロック
   に掛けてｍ行ｎ列の係数行列を作成する行列演算回路
   と、 前記係数行列の符号化を行う符号化回路と、 を含むことを特徴とする画像符号化装置。
4. 【請求項４】請求項３記載の画像符号化装置から送出さ
   れる符号化データの復号化を行う画像復号化装置であっ
   て、 前記符号化データの復号化を行って復号化データである
   前記係数行列を出力する復号化回路と、 前記圧縮優先モードで符号化が行われた場合には、前記
   復号化回路からの係数行列に逆直交変換が行える通常逆
   直交変換行列を掛けて再生されたサブブロックを出力
   し、前記画質優先モードで符号化が行われた場合には、
   逆直交変換と同時に前記冗長データの間引きが行える間
   引型逆変換行列を前記復号化回路からの係数行列に掛け
   て再生された分割ブロックを出力する行列逆演算回路
   と、 前記行列逆演算回路からの分割ブロックを前記所定数結
   合させてサブブロックを形成して出力するアドレスコン
   トロール回路と、 を含むことを特徴とする画像復号化装置。