JPH05316364A

JPH05316364A - 画像の直交変換符号化方式

Info

Publication number: JPH05316364A
Application number: JP12055592A
Authority: JP
Inventors: Masaaki Date; 正晃伊達; Masahisa Yano; 雅久矢野
Original assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Current assignee: Oki Electric Industry Co Ltd
Priority date: 1992-05-13
Filing date: 1992-05-13
Publication date: 1993-11-26

Abstract

(57)【要約】【目的】再生画像の平坦部におけるブロック歪の発生
を抑えると共に、高圧縮時における再生画像の品質を向
上させ得る画像の直交変換符号化方式を提供する。【構成】適応化器３３はＤＣＴ変換器３２から得られ
るＤＣＴ係数を用いて画像の平坦部に属するマクロブロ
ックを判別し、平坦部に属するマクロブロックに対して
はマクロブロック内の画素データをサブサンプリングし
た後にＤＣＴ変換してＤＣＴ係数を量子化器３４に出力
し、平坦部に属さないマクロブロックに対しては、マク
ロブロック内のサブブロックのＤＣＴ係数を量子化器に
出力する。量子化器３４はマクロブロックが画像の平坦
部に属するか否かによって、量子化テーブルを切り替え
て量子化を行う。以上の構成により、画像の平坦部では
解像度を低下させて細かな量子化を行い、平坦部以外で
は解像度を維持して粗い量子化を行うことが可能とな
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、階調のあるカラー画像
を符号化して伝送する画像伝送装置に用いられる直交変
換符号化方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、この分野の技術として、例えばＪ
ＰＥＧ（Joint Photographic ExpertsGroup）において
カラー静止画符号化国際標準方式に採用されているＤＣ
Ｔ（Discrte Cosine Transform）方式（大町他，”カラ
ー静止画符号化国際標準方式（ＪＰＥＧ）の概説”，画
像電子学誌第20巻第1号（1991）参照）がある。図２は
従来のＤＣＴ方式の機能ブロック図を示したものであ
り、以下で符号化器10の各部の機能を説明する。

【０００３】(1)ＤＣＴ変換器11 入力画像Ｄ1を8×8画素のブロックに分割し、各ブロッ
クをＤＣＴ変換する。各ブロックのＤＣＴ係数（8×8
個）は1個のＤＣ係数と63個のＡＣ係数から成る。 (2)量子化器12 ＤＣＴ係数Ｄ2は、量子化テーブル13を用いて係数位置
毎に異なる量子化幅で線形量子化される。 (3)エントロピー符号化器14 量子化されたＤＣＴ係数Ｄ3はエントロピー符号化さ
れ、圧縮データＤ4が出力される。このとき、ＤＣ係数
に対しては、一つ前に符号化したブロックのＤＣ係数と
の差分がエントロピー符号化される。

【０００４】一方、複号化器20は圧縮データＤ4に対し
て、符号化器10の各部と逆の処理を施すことによって再
生画像Ｄ7を出力するものである。ＤＣＴ方式は量子化
を含むため、完全には元の画像が再現されない非可逆符
号化であるが、高い圧縮率で符号化することができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、以上述
べた従来方式では、圧縮率を高くすると再生画像にブロ
ック歪と呼ばれる符号化歪が発生するという問題があ
る。ブロック歪は視覚的に目立ちやすく、特に、画像の
平坦部（濃淡変化が緩やかな部分）に発生する場合は、
著しく再生画像の品質を低下させるという問題点があ
る。

【０００６】本発明は再生画像の平坦部におけるブロッ
ク歪の発生を抑え、高圧縮時における再生画像の品質を
向上させることを目的とする。

【０００７】

【課題を解決するための手段】この発明は前記課題を解
決するために、階調のあるカラー画像を符号化して伝送
する画像伝送装置において、入力画像をサブブロック
（Ｎ×Ｎ画素）に分割し、隣接する4サブブロックで１
つのマクロブロック（2Ｎ×2Ｎ画素）を構成するブロッ
ク化器と、マクロブロック内の画素データを各サブブロ
ック毎にＤＣＴ変換し、ＤＣＴ係数を出力するＤＣＴ変
換器と、得られたＤＣＴ係数を用いて画像の平坦部に属
するマクロブロックを判別し、平坦部に属するマクロブ
ロックに対しては、マクロブロック内の画素データをサ
ブサンプリングした後にＤＣＴ変換して、このＤＣＴ係
数を量子化器への入力とし、平坦部に属さないマクロブ
ロックに対しては、マクロブロック内のサブブロックの
ＤＣＴ係数をそのまま量子化器への入力とする適応化器
と、マクロブロックが画像の平坦部に属するか否かによ
って、量子化テーブルを切り換えてＤＣＴ係数を量子化
する量子化器を備え、画像の平坦部では解像度を低下さ
せて、その分細かい量子化を行い、平坦部以外では解像
度を維持して粗い量子化を行うことを可能としたことを
特徴とする。

【０００８】

【作用】この発明は、「画像の平坦部では標本化を多少
粗くしても量子化を細かくした方が視覚的には再生画像
の品質が良く感じられる。また、濃淡変化が激しい部分
では、逆に量子化を多少粗くしても標本化を細かくした
方が再生画像の品質が良く感じられる。」という原理に
基づいてなされたものである。

【０００９】本発明の直交変換符号化方式によれば、画
像の平坦部に属するマクロブロックに対しては、マクロ
ブロック内の画素データをサブサンプリングした後にＤ
ＣＴ変換して、このＤＣＴ係数を量子化器への入力と
し、平坦部に属さないマクロブロックに対しては、マク
ロブロック内のサブブロックのＤＣＴ係数をそのまま量
子化器への入力とすることにより、マクロブロックが画
像の平坦部に属するか否かによって、画像の平坦部では
解像度を低下させて、その分細かい量子化を行い、平坦
部以外では解像度を維持して粗い量子化を行えるように
している。こうすることによって圧縮性能が従来より向
上し、さらに圧縮率の大幅な低下をまねくことなく、画
像の平坦部にブロック歪を発生させないようにすること
ができるため、高圧縮時における再生画像の品質が向上
し、前記課題が解決される。

【００１０】

【実施例】図１は本発明符号化方式の機能ブロック図で
ある。図１において、30は入力画像Ｄ11を各色成分毎に
符号化して、圧縮データＤ21を出力する符号化器であ
る。また、40は符号化器30から出力される圧縮データＤ
21を各色成分毎に復号化して、再生画像Ｄ27を出力する
復号化器である。以下、符号化器30の各部の機能を説明
する。

【００１１】(A1)ブロック化器31 入力画像Ｄ11（の色成分）をＮ×Ｎ画素で構成されるサ
ブブロックに分割し、隣接する4サブブロックで１つの
マクロブロック（2Ｎ×2Ｎ画素）を構成する（図3参
照）。そして、マクロブロック内の画素データＤ12をサ
ブブロック単位に出力する。マクロブロックは例えば図
４に示す矢印の順に処理するものとする。

【００１２】(A2)ＤＣＴ変換器32 ブロック化器31から出力されるマクロブロック内の画素
データＤ12を各サブブロック毎にＤＣＴ変換して、ＤＣ
Ｔ係数Ｄ13を出力する。

【００１３】(A3)適応化器33 ＤＣＴ変換器32から出力されるサブブロック毎のＤＣＴ
係数Ｄ13を用いて、各サブブロックが画像の平坦部に属
するか否かを(1)式より判定する。そして、マクロブロ
ック内の4サブブロックがすべて平坦部に属すると判定
された場合は、マクロブロック内の画素データＤ15を水
平・垂直方向にそれぞれサブサンプリングして、Ｎ×Ｎ
画素の新しいサブブロックを作成する。得られたサブブ
ロックの画素データＤ16をＤＣＴ変換し、ＤＣＴ係数Ｄ
17を量子化器34に出力する。一方、マクロブロック内の
サブブロックが１つでも平坦部以外に判定された場合
は、各サブブロックのＤＣＴ係数Ｄ14をそのまま量子化
器34に出力する。このとき、マクロブロックがサブサン
プリングされたか否かを表す識別情報Ｄ20を、量子化器
34及び圧縮データ構成器36に出力する。

【００１４】Ａ ≦ Ｔならばサブブロックは画像の平坦部に属す
るＡ＞Ｔならばサブブロックは画像の平坦部に属さ
ないここでＦ（ｕ,ｖ）ｕ,ｖ＝0,1,…N-1：サブブロックのＤＣＴ
係数Ｔ：入力画像の解像度や出力装置の特性等に合わせて決
定するしきい値

【００１５】(A4)量子化器34 ＤＣＴ変換器32から出力される（マクロブロックをサブ
サンプリングして作成したサブブロックの）ＤＣＴ係数
Ｄ17を、量子化テーブル(a)37に設定された量子化幅で
線形量子化する。また、適応化器33から出力されるサブ
ブロックのＤＣＴ係数Ｄ14を、量子化テーブル(b)38に
設定された量子化幅で線形量子化する。このとき、量子
化テーブルの切り換えは識別情報Ｄ20を用いて行う。量
子化テーブル(a)37に設定する量子化幅は、入力画像の
解像度や出力装置の特性等に合わせて、再生画像の平坦
部にブロック歪が発生しない程度の値，もしくはそれ以
下の値にする。そして、量子化テーブル(b)38に設定す
る量子化幅を変化させることによって圧縮率を制御す
る。

【００１６】(A5)エントロピー符号化器35 量子化されたＤＣＴ係数Ｄ18を従来方式と同様にエント
ロピー符号化する。ＤＣ係数のエントロピー符号化は、
マクロブロックをサブサンプリングして作成したサブブ
ロックであるか否かに無関係に、１つ前に符号化したサ
ブブロックのＤＣ係数との差分を符号化する。

【００１７】(A6)圧縮データ構成器36 エントロピー符号化器35から出力される符号化データＤ
19と識別情報Ｄ20をいっしょにして圧縮データＤ21を構
成する。次に復号化器40の各部の機能を説明をする。

【００１８】(B1)圧縮データ分解器41 圧縮データＤ21を符号化データＤ22と識別情報Ｄ26に分
解する。符号化データＤ22をエントロピー復号化器42
に，識別情報Ｄ26を逆量子化器43及び再生化器45に出力
する。

【００１９】(B2)エントロピー復号化器42 符号化データＤ22をエントロピー復号化して、復号化デ
ータＤ23を出力する。

【００２０】(B3)逆量子化器43 復号化データＤ23をサブブロック毎に逆量子化する。こ
のとき、使用する量子化テーブルは識別情報に基づいて
選択する。量子化テーブル(a)46及び(b)47は符号化器の
ものと同一とする。

【００２１】(B4)逆ＤＣＴ変換器44 逆量子化データＤ24をサブブロック毎に逆ＤＣＴ変換し
て、再生データＤ25を出力する。

【００２２】(B5)再生化器45 識別情報Ｄ26を用いて、再生データＤ25のうちマクロブ
ロックをサブサンプリングして作成したサブブロックの
データを識別し、このデータ（Ｎ×Ｎ画素）を拡大補間
して2Ｎ×2Ｎ画素のデータとする。各サブブロックの再
生データＤ25，あるいは拡大補間して作成したデータを
画像の対応する位置に配置して再生画像Ｄ27を出力す
る。

【００２３】

【発明の効果】以上、詳細に説明したように本発明によ
れば、画像の平坦部では解像度を低下させて、その分細
かい量子化を行い、平坦部以外では解像度を維持して粗
い量子化を行うことを可能としたので、圧縮性能が従来
より向上しする。さらに圧縮率の大幅な低下をまねくこ
となく、画像の平坦部にブロック歪を発生させないよう
にすることができるため、高圧縮時における再生画像の
品質が向上する。本発明は、特に、高解像度画像の符号
化に有効である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の画像の直交変換符号化方式の機能ブロ
ック図である。

【図２】従来の符号化方式の機能ブロック図である。

【図３】サブブロックとマクロブロックの構成図であ
る。

【図４】マクロブロックの処理の順番の一例を示した図
である。

【符号の説明】

３０符号化器３１ブロック化器３２ＤＣＴ変換器３３適応化器３４量子化器３５エントロピー符号化器３６圧縮データ構成器３７量子化テーブル(a) ３８量子化テーブル(b) ４０復号化器４１圧縮データ分解器４２エントロピー復号化器４３逆量子化器４４逆ＤＣＴ変換器４５再生化器４６量子化テーブル(a) ４７量子化テーブル（ｂ）

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁵ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 11/04 Ｚ 7337−5Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】階調のあるカラー画像を符号化して伝送
する画像伝送装置において、入力画像をサブブロック（Ｎ×Ｎ画素）に分割し、隣接
する4サブブロックで１つのマクロブロック（2Ｎ×2Ｎ
画素）を構成するブロック化器と、マクロブロック内の画素データを各サブブロック毎にＤ
ＣＴ変換し、ＤＣＴ係数を出力するＤＣＴ変換器と、得られたＤＣＴ係数を用いて画像の平坦部に属するマク
ロブロックを判別し、平坦部に属するマクロブロックに
対しては、マクロブロック内の画素データをサブサンプ
リングした後にＤＣＴ変換して、このＤＣＴ係数を量子
化器への入力とし、平坦部に属さないマクロブロックに
対しては、マクロブロック内のサブブロックのＤＣＴ係
数をそのまま量子化器への入力とする適応化器と、マクロブロックが画像の平坦部に属するか否かによっ
て、量子化テーブルを切り換えてＤＣＴ係数を量子化す
る量子化器を備え、画像の平坦部では解像度を低下させ
て、その分細かい量子化を行い、平坦部以外では解像度
を維持して粗い量子化を行うことを可能としたことを特
徴とする画像の直交変換符号化方式。