JPH056397B2 - - Google Patents
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Landscapes
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Description
（産業上の利用分野）
本発明は、画像信号の伝送あるいは記録に適用
できる画像信号帯域圧縮方式に関するものであ
る。
（従来の技術）
従来、画像信号の帯域圧縮技術に関して、電子
通信学会通信方式研究会資料CS84−７「高品位テ
レビ信号の時間軸変換帯域圧縮方式」に報告され
ているTAT方式という技術が知られている。
TAT方式は、まず粗いサブサンプリングによ
つて画像の基本構造を表す基本画素を取り出し、
次に残りの画素の中から画像の精細さを表すため
に必要な追加画素をとるものである。
これは、画像を小さなブロツクに分割し、ブロ
ツク内の画像の細かさに応じて第６図ａ，ｂに示
すようにサンプリングパターンを変化させること
に相当する。即ち、１つのサンプリングパターン
を１つのモードとして複数のモードを設定し画像
の細かさに応じて各ブロツク毎にモードを切り替
えて割り当て、割り当てられたモードに従つて画
素を間引き帯域圧縮を行う。このようにすること
で、画像の精細な部分では画素を間引かずに、画
像の平坦な部分では画素を間引いて、全体として
補間誤差を小さくすることが可能である。TAT
方式におけるモードの決定では、モードの数が第
６図ａ，ｂに示す２種類の場合、第７図に示すよ
うに、第６図ｂのモード２に対する補間誤差の絶
対値のブロツク内総和であるブロツク毎の歪量Ｓ
のヒストグラムを用いて、Ｓの或る値Thを境界
にしてモードを決定している。即ち、Thを越え
たブロツクはモード１が、Th以下のブロツクは
モード２が割り当てられる。
（発明が解決しようとする問題点）
従来のTAT方式では原画像から画素を間引い
た画像信号を送信する。また、画素の間引きと補
間の方法を示すモードはその情報を受信側に伝送
する必要があるために、むやみにその種類を増や
すことはできない。従つて受信側で復元される画
像は、特に歪量Ｓが閾値Th近傍である画像領域
においてはブロツク毎に画質差の大きな限られた
種類のモードが複雑に入り組むことになり、これ
が画質劣化となつて現れる。
本発明の目的は、各モードの復元画像信号を重
み付け加算して修正画像信号とし、モードに従つ
て修正画像信号の画素の間引きに行ないこの信号
を送信することにより、上述した問題点を緩和し
た画像信号帯域圧縮方式を提供することにある。
（問題点を解決するための手段）
本発明の画像信号帯域圧縮方式は、画素の間引
き及び補間の方法を示すモードを複数種類用意し
て、送信側で前記モードを変えながら画素を間引
き、受信側で間引かれた画素を前記モードに従つ
て補間して画像を復元する画像信号帯域圧縮方式
において、送信側で入力画像信号に対して前記モ
ード毎に間引きおよび補間を行つて各モード毎の
復元画像信号を計算し、前記各モード毎の復元画
像信号を重み付け加算して修正画像信号とし、前
記修正画像信号から前記モードに従つて画素を間
引いて受信側に送信するものである。
（作用）
本発明では、送信側で画素を間引き、受信側で
間引かれた画素を補間して画像を復元する画像の
帯域圧縮における送信画像信号の計算方法がポイ
ントとなる。
第１図に本発明の画像信号帯域圧縮方式の送信
画像信号の計算方法の一例を示す。一例としてテ
レビジヨン信号を入力としてフイールドを４画素
×４画素の大きさのブロツクに分割し、フイール
ド毎に各ブロツクに対してモードの決定を行う場
合について考える。モードの種類は一例として第
６図ａ，ｂの２種類とする。従来TAT方式と全
く同様にしてモードを決定した後、モード２に対
するブロツク毎の歪量Ｄ２と閾値Thとの差分値
ａ＝D2−Thから計算されるモード１とモード２
の重み係数w1(a)、w2(a)を用いてモード１による
復元画像信号x1とモード２による復元画像信号x2
を重み付け加算しこれを修正画像信号xMとして、
この修正画像信号からモード決定結果に従つて画
素を間引き送信画像信号とする。すなわち、
xM＝w1(a)・x1＋w2(a)・x2
となる。
このように各モードの復元画像信号を重み付け
加算して送信画像信号とすることにより、受信側
で画像を復元する際にブロツク毎の歪量Ｄ２が閾
値Th近傍である画像領域の画質はモード１によ
る復元画像信号とモード２による復元画像信号の
中間的な画質となり、モード１とモード２のブロ
ツクが複雑に入り組んでも視覚的に画質劣化とし
て感じにくくなり、滑らかで自然な復元画像信号
を得ることが可能となる。
（実施例）
次に第１図〜第６図を用いて本発明の実施例に
ついて説明する。
本実施例では一例として、テレビジヨン信号を
入力としてフイールドを４画素×４画素の大きさ
のブロツクに分割し、フイールド毎に各ブロツク
に対してモードの決定を行い、画素の数を全体の
１／２に間引く場合について示している。また本実
施例におけるモードは、一例として第６図ａ，ｂ
に示すモード１、モード２の２種類とする。各モ
ードの圧縮率はモード１が１、モード２が1/4で、
モード２はフイールド内補間を用いている。
即ち本実施例は、第６図のａ，b2種類のモー
ドを各ブロツクに割り当て、それぞれに対応した
間引きを行い、帯域圧縮を行うものであり、以下
では特にそのモード決定方法と修正画像信号の計
算方法について説明する。
第２図は本発明の一実施例であるテレビジヨン
信号帯域圧縮方式の送信部の基本部分の概略を示
すブロツク図である。
入力端子から入力される画像信号５０に対し、
モード２間引き補間回路１でモード２の間引きお
よび補間が行われ、その出力である補間信号５１
は差分回路２に入力され、補間信号と原信号との
差分が計算される。
その差分信号は歪量計算回路３に入力され、差
分信号の絶対値のブロツク内の緩和であるブロツ
ク毎の歪量Ｄ２が計算され、これを歪量信号５２
として出力する。
歪量信号５２はヒストグラム作成回路４に入力
されて、第１図に示されるような歪量Ｄ２のヒス
トグラムが作成される。閾値決定回路５におい
て、ヒストグラム作成回路４で作成されたヒスト
グラムの内容をＤ２の大きな方から次々に読み出
して加算していき、全ブロツク数の1/3以上とな
つたときのＤ２の値を閾値Thとし、閾値信号５
３として出力する。
歪量信号５２は閾値決定回路５で閾値Thが決
定されるまで遅延回路６で遅延される。
モード決定回路８では、遅延された歪量信号５
５と閾値信号５３を用いて全ブロツクに対するモ
ードを決定する。即ち、各ブロツクについて、歪
量Ｄ２がTh以上の値を持つブロツクではモード
１を、Thより小さい値を持つブロツクではモー
ド２を割り当ててモード信号６０を出力する。
重み係数計算回路７では、遅延された歪量信号
５５と閾値信号５３を用いて第１図に示すように
歪量Ｄ２と閾値Thとの差分ａを計算し（aa＝D2
−Th）、ａを用いてモード１による復元画像信号
に対する重み係数w1とモード２による復元画像
信号に対する重み係数w2を計算し、w1、w2を重
み係数信号５４として出力する。ここでw1、w2
の値は、例えば加算して１となるように（w1＋
w2＝１）かつａが増加するとw1が単調に増加す
る（減少しない）ようにすればよい。w1(a)、w2
(a)の一例を第３図に示す。
入力画像信号５０が入力されてから重み係数計
算回路７で重み係数が計算されるまでの間、入力
画像信号５０は遅延回路１１で、また補間信号５
１は遅延回路１２でそれぞれ遅延される。
遅延された入力画像信号５６と遅延された補間
信号５７と重み係数信号５４は画像信号修正回路
９に入力され、モード１に対する復元画像信号
（ここでは入力画像信号そのものとなる）とモー
ド２に対する復元画像信号が重み係数w1、w2に
より重み付け加算されて修正画像信号５８として
出力される。
修正画像信号５８は、間引き回路１０において
モード信号６０を基に画素が間引かれ、間引かれ
た修正画像信号５９とモード決定回路８で決定さ
れたモード信号６０はそれぞれ出力端子から受信
側に送信される。
以下に、本実施例を基にしたモード決定方法に
ついて説明する。
第２図の実施例では、フイールド毎にモードを
決定しているが、複数フイールド分をまとめて行
つてもよい。
また、第２図のモード２間引き補間回路１にお
いて間引きをする前に、モード２に対応して折り
返し歪み防止のために信号帯域の制限を行つても
よい。
また、第２図の閾値決定回路５における閾値
Thの決定方法として、ヒストグラムの内容の読
み出しは歪量Ｄ２の小さな方から行つてもよい。
ただしその場合には、加算結果が全ブロツク数の
２／３を越えた時のＤ２の値をThとする。
また、用いるモードの種類は第６図ａ，ｂと異
なるものでよく、例えば第４図ａモード１、ｂモ
ード２、ｃモード３に示す３種類のモードを用い
てもよい。ｂ，ｃはフイールド内補間を用いてい
る。この場合のモード決定方法としては、例え
ば、電子通信学会通信方式研究会資料CS86−77
「HDTV信号における多モード適応サブサンプリ
ング方式の検討」の中で述べられているモード決
定方法を用いればよい。即ち、第５図に示すよう
に第４図のモード２、モード３それぞれに対する
歪量Ｄ２，Ｄ３を用いて、
D3≧T1かつD2≧T2ならばモード１
D3≧T1かつD2＜T2ならばモード２
D3＜T1かつD3−D2＞T3ならばモード２
D3＜T1かつD3−D2≦T3ならばモード３
をそれぞれ割り当てる。また、この場合の合修正
画像信号の計算方法としては、第５図に示されよ
うにＤ２とＤ３の２次元空間内でモード決定の閾
値Ｔ１，Ｔ２，Ｔ３によつて引かれる３本の直線
（D3＝T1、D2＝T2、D3−D2＝T3）と当該ブロ
ツクのＤ２，Ｄ３の値との距離ａ，ｂ，ｃから重
み係数w1、w2、w3を計算し、各モードの復元画
像信号を重み付け加算して修正画像信号とすれば
よい。
本実施例によればテレビジヨン信号の信号帯域
を1/2に圧縮でき、伝送時に必要とする伝送路の
帯域は1/2になり、さらに画像品質が良い画像信
号帯域圧縮方式が可能となる。なお、画像信号の
圧縮率は各モードの圧縮率あるいはThの値を制
御することにより可能となる。
（発明の効果）
以上述べてきたように、本発明によれば、各モ
ードの復元画像信号を重み付け加算して修正画像
信号としこの修正画像信号の画素を間引いて受信
側に送信することにより、受信側で画像を復元す
る際にモード決定時に歪量が閾値近傍であつた画
像領域において画質差の大きな複数のモードが各
ブロツクに複雑に入り組んで割り当てられても視
覚的に画質劣化として感じにくくなり、滑らかで
自然な復元画像信号を得ることが可能となる。従
つて、従来のTAT方式より視覚的に高画質な画
像の帯域圧縮が可能となる。
(Industrial Application Field) The present invention relates to an image signal band compression method that can be applied to image signal transmission or recording. (Prior art) Conventionally, regarding band compression technology for image signals, a technology called TAT method reported in IEICE Communications System Study Group Material CS84-7 "Time axis conversion band compression method for high-definition television signals" has been known. It is being The TAT method first uses coarse subsampling to extract basic pixels that represent the basic structure of the image.
Next, additional pixels necessary to express the fineness of the image are selected from the remaining pixels. This corresponds to dividing the image into small blocks and changing the sampling pattern as shown in FIGS. 6a and 6b depending on the fineness of the image within each block. That is, a plurality of modes are set with one sampling pattern as one mode, the mode is switched and assigned to each block according to the fineness of the image, and pixels are thinned out and band compression is performed according to the assigned mode. By doing so, it is possible to reduce the interpolation error as a whole by thinning out pixels in flat parts of the image without thinning out pixels in fine parts of the image. TAT
In determining the mode in the method, if the number of modes is two types as shown in Figure 6a and b, as shown in Figure 7, the intra-block sum of the absolute values of interpolation errors for mode 2 in Figure 6b is Distortion amount S for each block
The mode is determined using a histogram of , with a certain value Th of S as a boundary. That is, blocks exceeding Th are assigned mode 1, and blocks below Th are assigned mode 2. (Problems to be Solved by the Invention) In the conventional TAT method, an image signal obtained by thinning out pixels from an original image is transmitted. Further, since the mode indicating the pixel thinning and interpolation method requires the information to be transmitted to the receiving side, the number of modes cannot be increased unnecessarily. Therefore, the image restored on the receiving side, especially in the image area where the amount of distortion S is close to the threshold Th, will be a complex mixture of limited types of modes with large differences in image quality for each block, which will cause image quality deterioration. It appears. An object of the present invention is to alleviate the above-mentioned problems by weighting and adding restored image signals of each mode to obtain a modified image signal, thinning out pixels of the modified image signal according to the mode, and transmitting this signal. An object of the present invention is to provide an image signal band compression method. (Means for Solving Problems) The image signal band compression method of the present invention provides a plurality of modes indicating pixel thinning and interpolation methods, and thins out pixels while changing the modes on the transmitting side, and then In an image signal band compression method that restores an image by interpolating the pixels thinned out on the side according to the mode, the transmitting side performs thinning and interpolation on the input image signal for each mode, and A restored image signal is calculated, the restored image signals for each mode are weighted and added to obtain a modified image signal, and pixels are thinned out from the modified image signal according to the mode and transmitted to the receiving side. (Function) The key point of the present invention is a method of calculating a transmitted image signal in image band compression in which pixels are thinned out on the transmitting side and the thinned out pixels are interpolated on the receiving side to restore the image. FIG. 1 shows an example of a method for calculating a transmitted image signal using the image signal band compression method of the present invention. As an example, consider a case in which a television signal is input, a field is divided into blocks each having a size of 4 pixels by 4 pixels, and a mode is determined for each block for each field. As an example, there are two types of modes shown in FIG. 6 a and b. After determining the mode in exactly the same way as the conventional TAT method, mode 1 and mode 2 are calculated from the difference value a=D2-Th between the distortion amount D2 for each block for mode 2 and the threshold Th.
Using the weighting coefficients w1(a) and w2(a), the restored image signal x 1 in mode 1 and the restored image signal x 2 in mode 2 are
Add weights and correct this as image signal x M ,
From this modified image signal, pixels are thinned out in accordance with the mode determination result to generate a transmission image signal. That is, x M =w 1 (a)・x 1 +w 2 (a)・x 2 . In this way, by weighting and adding the restored image signals of each mode to obtain the transmitted image signal, when restoring the image on the receiving side, the image quality of the image area where the distortion amount D2 for each block is close to the threshold Th is set to mode 1. The image quality is intermediate between that of the restored image signal in mode 1 and the restored image signal in mode 2, and even if the blocks of mode 1 and mode 2 are complicated, it is difficult to visually perceive image quality deterioration, and a smooth and natural restored image signal can be obtained. becomes possible. (Example) Next, an example of the present invention will be described using FIGS. 1 to 6. In this embodiment, as an example, a television signal is input, the field is divided into blocks each having a size of 4 pixels x 4 pixels, the mode is determined for each block for each field, and the number of pixels is reduced to 1 of the total. The case of thinning out to /2 is shown. In addition, the modes in this embodiment are shown in Fig. 6 a and b as an example.
There are two types, Mode 1 and Mode 2, shown in Figure 1. The compression ratio of each mode is 1 for mode 1 and 1/4 for mode 2.
Mode 2 uses intra-field interpolation. That is, in this embodiment, two types of modes a and b in Fig. 6 are assigned to each block, and corresponding thinning is performed to perform band compression.The method for determining the mode and the corrected image signal will be explained below. The calculation method will be explained. FIG. 2 is a block diagram schematically showing the basic part of a transmitting section of a television signal band compression system according to an embodiment of the present invention. For the image signal 50 input from the input terminal,
Mode 2 decimation and interpolation are performed in the mode 2 decimation interpolation circuit 1, and its output is an interpolation signal 51.
is input to the difference circuit 2, and the difference between the interpolated signal and the original signal is calculated. The difference signal is input to the distortion amount calculation circuit 3, which calculates the distortion amount D2 for each block, which is the relaxation of the absolute value of the difference signal within the block.
Output as . The distortion amount signal 52 is input to the histogram creation circuit 4, and a histogram of the distortion amount D2 as shown in FIG. 1 is created. In the threshold determination circuit 5, the contents of the histogram created in the histogram creation circuit 4 are read out one after another from the larger D2 and added up, and the value of D2 when the value of D2 becomes 1/3 or more of the total number of blocks is set as the threshold. Th, threshold signal 5
Output as 3. The distortion amount signal 52 is delayed by the delay circuit 6 until the threshold value Th is determined by the threshold value determination circuit 5. In the mode determining circuit 8, the delayed distortion amount signal 5
5 and the threshold signal 53 are used to determine the mode for all blocks. That is, for each block, mode 1 is assigned to blocks whose distortion amount D2 is greater than or equal to Th, and mode 2 is assigned to blocks whose distortion amount D2 is smaller than Th, and the mode signal 60 is output. The weighting coefficient calculation circuit 7 uses the delayed distortion amount signal 55 and the threshold value signal 53 to calculate the difference a between the distortion amount D2 and the threshold Th as shown in FIG.
-Th), a to calculate the weighting coefficient w1 for the restored image signal in mode 1 and the weighting coefficient w2 for the restored image signal in mode 2, and output w1 and w2 as the weighting coefficient signal 54. Here w1, w2
For example, the value of (w1 +
w2=1) and w1 monotonically increases (does not decrease) as a increases. w1(a), w2
An example of (a) is shown in Figure 3. During the period from when the input image signal 50 is input until the weighting coefficient is calculated by the weighting coefficient calculation circuit 7, the input image signal 50 is processed by the delay circuit 11, and the interpolation signal 5
1 are each delayed by a delay circuit 12. The delayed input image signal 56, the delayed interpolation signal 57, and the weighting coefficient signal 54 are input to the image signal modification circuit 9, and the restored image signal for mode 1 (here, the input image signal itself) and the restored image signal for mode 2 are input. The image signals are weighted and added using weighting coefficients w1 and w2 and output as a modified image signal 58. The pixels of the corrected image signal 58 are thinned out in the thinning circuit 10 based on the mode signal 60, and the thinned out corrected image signal 59 and the mode signal 60 determined by the mode determining circuit 8 are sent from the output terminal to the receiving side. Sent. A mode determination method based on this embodiment will be described below. In the embodiment shown in FIG. 2, the mode is determined for each field, but the mode may be determined for a plurality of fields at once. Further, before thinning out in the mode 2 thinning interpolation circuit 1 of FIG. 2, the signal band may be limited in order to prevent aliasing distortion in correspondence with mode 2. Furthermore, the threshold value in the threshold value determination circuit 5 in FIG.
As a method for determining Th, the contents of the histogram may be read starting from the one with the smallest distortion amount D2.
However, in that case, the value of D2 when the addition result exceeds 2/3 of the total number of blocks is set as Th. Further, the types of modes to be used may be different from those shown in FIGS. 6a and 6b, and for example, three types of modes shown in FIG. 4, a mode 1, b mode 2, and c mode 3, may be used. b and c use intra-field interpolation. In this case, the mode determination method is as follows, for example, IEICE communication method study group material CS86-77
The mode determination method described in "Study of multi-mode adaptive subsampling method for HDTV signals" may be used. That is, as shown in FIG. 5, using the distortion amounts D2 and D3 for modes 2 and 3 in FIG. 2 If D3<T1 and D3-D2>T3, mode 2 If D3<T1 and D3-D2≦T3, mode 3 is assigned. In addition, as a method of calculating the corrected image signal in this case, as shown in FIG. Weighting coefficients w1, w2, w3 are calculated from the distances a, b, c between (D3=T1, D2=T2, D3-D2=T3) and the values of D2, D3 of the block, and the restored image signal of each mode is calculated. The corrected image signal may be obtained by weighted addition. According to this embodiment, the signal band of the television signal can be compressed to 1/2, the band of the transmission path required for transmission is reduced to 1/2, and an image signal band compression method with even better image quality is possible. . Note that the compression rate of the image signal can be controlled by controlling the compression rate of each mode or the value of Th. (Effects of the Invention) As described above, according to the present invention, the restored image signals of each mode are weighted and added together to form a modified image signal, and the pixels of this modified image signal are thinned out and transmitted to the receiving side. When restoring an image on the receiving side, even if multiple modes with large differences in image quality are assigned to each block in a complicated manner in an image area where the amount of distortion is close to the threshold when the mode is determined, it is difficult to visually perceive the image quality as deteriorating. This makes it possible to obtain a smooth and natural restored image signal. Therefore, it is possible to perform image band compression with visually higher quality than the conventional TAT method.
第１図は本発明の一実施例における修正画像信
号の計算方法の一例を示す図、第２図は本発明の
一実施例における送信部の基本部分の概略を示す
ブロツク図、第３図は本発明の一実施例における
重み付け方法の一例を示す図、第４図は本発明の
一実施例におけるモードパターンを示す図、第５
図は本発明の一実施例における修正画像信号の計
算方法の一例を示す図、第６図ａ，ｂはTAT方
式のサンプリングパターンを示す説明図、第７図
はTAT方式におけるモード決定方法を示す説明
図である。
図において、１……モード２間引き補間回路、
２……差分回路、３……歪量計算回路、４……ヒ
ストグラム作成回路、５……閾値決定回路、６，
１１，１２……遅延回路、７……重み係数計算回
路、８……モード決定回路、９……画像信号修正
回路、１０……間引き回路。
FIG. 1 is a diagram showing an example of a method for calculating a corrected image signal in an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram schematically showing the basic part of a transmitter in an embodiment of the present invention, and FIG. FIG. 4 is a diagram showing an example of a weighting method in an embodiment of the present invention. FIG. 4 is a diagram showing a mode pattern in an embodiment of the present invention.
The figure shows an example of a method for calculating a corrected image signal in an embodiment of the present invention, Figures 6a and b are explanatory diagrams showing sampling patterns of the TAT method, and Figure 7 shows a mode determination method in the TAT method. It is an explanatory diagram. In the figure, 1...Mode 2 thinning interpolation circuit,
2...Differential circuit, 3...Distortion amount calculation circuit, 4...Histogram creation circuit, 5...Threshold value determination circuit, 6,
11, 12...delay circuit, 7...weighting coefficient calculation circuit, 8...mode determining circuit, 9...image signal modification circuit, 10... thinning circuit.
Claims (1)
複数種類用意して、送信側で前記モードを変えな
がら画素を間引き、受信側で間引かれた画素を前
記モードに従つて補間して画像を復元する画像信
号帯域圧縮方式において、送信側で入力画像信号
に対して前記モード毎に間引きおよび補間を行つ
て各モード毎の復元画像信号を計算し、前記各モ
ード毎の復元画像信号を重み付け加算して修正画
像信号とし、前記修正画像信号から前記モードに
従つて画素を間引いて受信側に送信することを特
徴とする画像信号帯域圧縮方式。1 Prepare multiple types of modes that indicate pixel thinning and interpolation methods, thin out pixels while changing the mode on the transmitting side, and restore the image by interpolating the thinned out pixels according to the mode on the receiving side. In the image signal band compression method, on the transmitting side, the input image signal is thinned out and interpolated for each of the modes, a restored image signal for each mode is calculated, and the restored image signals for each of the modes are weighted and added. An image signal band compression method characterized in that a corrected image signal is obtained by thinning out pixels from the corrected image signal according to the mode and transmitted to a receiving side.
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|---|---|---|---|
| JP63008934A JPH01183979A (en) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | System for compressing image signal band |
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| JP63008934A JPH01183979A (en) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | System for compressing image signal band |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JPH01183979A JPH01183979A (en) | 1989-07-21 |
| JPH056397B2 true JPH056397B2 (en) | 1993-01-26 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63008934A Granted JPH01183979A (en) | 1988-01-18 | 1988-01-18 | System for compressing image signal band |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01183979A (en) |
-
1988
- 1988-01-18 JP JP63008934A patent/JPH01183979A/en active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01183979A (en) | 1989-07-21 |
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