JPH06113287A - 画像符号化装置と画像復号化装置 - Google Patents

画像符号化装置と画像復号化装置

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JPH06113287A
JPH06113287A JP26115392A JP26115392A JPH06113287A JP H06113287 A JPH06113287 A JP H06113287A JP 26115392 A JP26115392 A JP 26115392A JP 26115392 A JP26115392 A JP 26115392A JP H06113287 A JPH06113287 A JP H06113287A
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signal
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Shinya Sumino
眞也 角野
Shoichi Nishino
正一 西野
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 復号化画像を用いずに動き補償を行い、その
結果、複数画面をまとめて同時に符号化する場合にも動
き補償を可能とする画像符号化装置を提供する。 【構成】 ある一定の画面数単位に区切られた信号系列
の入力信号１はメモリ１０に記録される。動き補償器１
１はメモリ１０に記憶されている標準画面である所定画
面の信号と現画面信号を比較し、標準画面の画像と原画
面の画素値の差が小さくなるようなアフィン変換のパラ
メータを計算する。このアフィン変換のパラメータは画
面毎かもしくは入力信号系列の単位毎に計算される。所
望するアフィン変換を実現するタイミングでメモリ１０
から画像データが読みだし、符号化器１２で符号化す
る。符号化は入力信号系列単位でまとめて行われる。符
号化器１２では、例えば複数画面単位の直交変換や複数
画面単位で符号量一定値制御などが行われる。また、同
時にアフィン変換を表わすパラメータは符号化器１３で
符号化されて伝送される。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、長時間記録や低レート
伝送等のために画像信号のデータ量を削減する目的で使
用される画像符号化装置および画像復号化装置に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】従来の画像符号化装置としては、例えば
特開平３−０４９３７３号公報記載の画像符号化方式に
示されている。図８はこの従来の画像符号化装置のブロ
ック図である。同図において、１は入力信号、２は減算
器、３は符号化器、４は復号化器、５は加算器、６はメ
モリ、７はスイッチ、８は動き補償器、９は符号化器で
ある。
【０００３】以上のように構成された従来の画像符号化
装置において、以下その動作を説明する。この画像符号
化装置では、スイッチ７を切り替えることにより画面内
符号化と画面間符号化の一方の符号化を行うことができ
る。画面内符号化の場合はスイッチ７がオフになり、減
算器２は入力信号１をそのまま出力する。符号化器３は
減算器２の出力信号を符号化して画像符号化信号を出力
する。また、符号化器３の出力は復号化器４で復号化さ
れる。スイッチ７がオフになっているので、加算器５の
入力はそのまま出力されてメモリ６に記憶される。
【０００４】一方、画面間符号化の場合には入力信号１
とメモリ６に記憶されている前画面の復号化画像を用い
てパン・ズームの動き補償を行い、メモリ６の内容を動
き補償した画像信号をスイッチ７に出力する。減算器２
では入力信号１からスイッチ出力を減算し、その差信号
を符号化器３で符号化する。符号化器３の出力は復号化
器４で復号化され、加算器５でスイッチ７の出力と加算
されて画像信号が再生され、メモリ６に記憶される。な
お、動き補償器８の動き補償情報は符号化器９で符号化
されて動き補償信号として画像符号化信号と共に伝送さ
れる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
様な構成では、前画面の復号化画像を用いて動き補償を
行っており、前画面の復号化画像がなければ符号化する
ことができない。また、複数の画面を同時に符号化する
ことも不可能である。
【０００６】本発明はかかる点に鑑み、復号化画像を用
いずに動き補償を行い、その結果、複数画面をまとめて
同時に符号化する場合にも動き補償を可能とする画像符
号化装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明の画像符号化装置
は、所定の画面数単位で構成される入力画像信号系列を
入力とし、前記各入力画像系列毎に前記入力画像系列を
構成する画面と所定の位置の画面を用いてパンやズーム
の画面全体の動きを計算して画面間の画素値の差が小さ
くなるように被符号化画面全体にアフィン変換を施す動
き補償手段と、前記動き補償手段で補償された信号を前
記入力画像信号系列単位で符号化する第１の符号化手段
と、前記動き補償手段の動き補償手法を示すパラメータ
を符号化する第２の符号化手段を備え、前記第１の符号
化手段と前記第２の符号化手段の出力を伝送するもので
ある。
【０００８】また、本発明の画像複号化装置は、本発明
の画像符号化装置によって符号化された信号系列とアフ
ィン変換を表わす信号を入力とし、前記各入力系列を復
号化する復号化手段と、前記復号化手段で復号化した画
像信号に符号化装置と逆の作用を行うアフィン変換を施
す動き補償手段を備え、前記動き補償手段の出力を復号
化信号として伝送するものである。
【０００９】
【作用】本発明は前記した構成により、入力画像信号系
列単位で被符号化画面と所定の位置の画面との間の画面
全体の動きを計算し、被符号化画面にその動きをキャン
セルするアフィン変換を施して被符号化画面と所定の画
面の画素値の差が小さくする動き補償を行う。動き補償
されて所定の画面との差が小さくなった画面信号は画像
信号系列毎にまとめて符号化器で符号化される。その例
を、同じ画像信号系列の画像である図９（ａ）（ｂ）
（ｃ）を用いて説明する。
【００１０】同図（ａ）を基準となる画面とすると、同
図（ｂ）および同図（ｃ）は同図（ａ）を拡大したもの
である。従って、同図（ｂ）と同図（ｃ）を縮小演算に
よって同図（ｄ）および（ｅ）のように縮小し、図１０
のように図９（ａ），（ｄ），（ｅ）をまとめて符号化
する。まとめて符号化することにより、複数の画面単位
で固定長にすることができ、ＶＴＲの特殊再生の画質向
上や再生誤りによる画質劣化を小さくすることができ
る。また、アフィン変換のパラメータである動き手法は
符号化手法で符号化され、復号化装置に伝送される。ア
フィン変換は補間や間引きの変換誤差を除くと可逆な変
換であり、符号化信号は殆ど劣化なく復号化装置で復号
化可能である。従って、図９（ｄ），（ｅ）を拡大した
同図（ｂ），（ｃ）が符号化装置と逆の操作のアフィン
変換によって再現される。
【００１１】
【実施例】図１に本発明の画像符号化装置の第１の実施
例のブロック図を示す。同図において、１０はメモリ、
１１は動き補償器、１２は符号化器、１３は符号化器で
ある。
【００１２】以上のように構成された第１の実施例の画
像符号化装置について、以下その動作を説明する。入力
信号はある一定の画面数単位に区切られた信号系列であ
る。入力信号１はメモリ１０に記録される。動き補償器
１１はメモリ１０に記憶されている標準画面である所定
画面の信号と現画面信号を比較し、標準画面の画像と原
画面の画素値の差が小さくなるようなアフィン変換のパ
ラメータを計算する。このアフィン変換のパラメータは
画面毎かもしくは入力信号系列の単位毎に計算される。
アフィン変換を画素精度で実現するためにはメモリ１０
からデータを読みだす時刻を変更すればよい。従って、
所望するアフィン変換を実現するタイミングでメモリ１
０から画像データが読みだし、符号化器１２で符号化す
る。符号化は入力信号系列単位でまとめて行われる。ア
フィン変換によって画面間の相関が非常に大きくなるの
で、画面間符号化の符号化効率が高くなる。符号化器１
２では、例えば複数画面単位の直交変換や複数画面単位
で符号量一定値制御などが行われる。符号化処理単位は
入力信号系列の画面数単位で行うのが効率がよい。ま
た、同時にアフィン変換を表わすパラメータは符号化器
１３で符号化されて伝送される。
【００１３】以上のように、本実施例によれば、動き補
償器１１とメモリ１０でアフィン変換を行う動き補償手
段を構成することにより、複数画面間の相関を高め、符
号化効率を高めることができる。
【００１４】図２は本発明の画像符号化装置の第２の実
施例を示すブロック図である。同図に於て、１０はメモ
リ、１１は動き補償器、１２は符号化器、１３は符号化
器、２０は補間器である。同図において補間器２０以外
は第１の実施例と同じである。
【００１５】このように構成された第２の実施例につい
て、その動作を説明する。第１の実施例ではアフィン変
換を画素の遅延によって実現しているが、第１の実施例
の手法では画素精度よりも小さい精度での変換は不可能
である。また、アフィン変換を画素精度に丸める際に折
返し歪が発生し、視覚的に重要な劣化を引き起こすこと
がある。そこで、補間器２０を設置し、アフィン変換に
よる折返し歪を除去すると共に、アフィン変換を画素以
下の精度で行えるように、補間によって画素値を生成す
る。即ち、動き補償器１１でメモリ１０と補間器２０を
制御し、メモリ１０を用いて画素単位で変換して、補間
器２０を１画素以下の精度を実現するように制御するこ
とにより、アフィン変換の精度を高め、符号化効率を向
上させることができる。
【００１６】以上のように、本実施例によれば、補間器
２０でアフィン変換の精度を画素精度以下とすることが
でき、より符号化効率を高めることができる。
【００１７】以下、図３に本発明の画像復号化装置の第
１の実施例のブロック図を示す。同図において、３０は
復号化器、３１はメモリ、３２は復号化器、３３は動き
補償器である。
【００１８】以上のように構成された第１の実施例の画
像符号化装置について、以下その動作を説明する。画像
符号化装置で符号化された画像符号化信号は復号化器３
０で復号化され、動き補償信号は復号化器３２で復号化
される。復号化器３０で復号化された画像信号はメモリ
３１に記憶される。一方、復号化器３２で復号化された
アフィン変換のパラメータに従って、動き補償器３３は
画像符号化装置と逆変換のアフィン変換を行う。アフィ
ン変換はメモリ１０から画像データが読み出すタイミン
グを調節することによって行われる。アフィン変換は逆
変換を行えば、計算誤差を除くと元の画像に復元される
ので、メモリ３１から読み出された信号が復号化信号と
なる。
【００１９】以上のように、本実施例によれば、動き補
償器３３とメモリ３１で画像符号化装置の逆変換である
アフィン変換を行う動き補償手段を構成することによ
り、画像符号化装置で符号化された信号を首尾良く復号
化することができる。
【００２０】図４は本発明の画像復号化装置の第２の実
施例を示すブロック図である。同図に於て、３０は復号
化器、３１はメモリ、３２は復号化器、３３は動き補償
器、４０は補間器である。同図において補間器４０以外
は第３の実施例と同じである。
【００２１】このように構成された第２の実施例につい
て、その動作を説明する。上記実施例ではアフィン変換
を画素の遅延によって実現しているが、この手法では画
素精度よりも小さい精度での変換は不可能である。ま
た、アフィン変換を画素精度に丸める際に折返し歪が発
生し、視覚的に重要な劣化を引き起こすことがある。そ
こで、補間器４０を設置し、アフィン変換による折返し
歪を除去すると共に、アフィン変換を画素以下の精度で
行えるように、補間によって画素値を生成する。即ち、
動き補償器３３でメモリ３１と補間器４０を制御し、メ
モリ３１を用いて画素単位で変換を行い、補間器４０で
１画素以下の精度を実現することにより、アフィン変換
の精度を高め、復号化画質を向上させることができる。
【００２２】以上のように、本実施例によれば、補間器
４０でアフィン変換の精度を画素精度以下とすることが
でき、より復号化画質を向上させることができる。
【００２３】図５は本発明の画像符号化装置の第３の実
施例を示すブロック図である。同図に於て、１０はメモ
リ、１１は動き補償器、５０はブロック化器、１２は符
号化器、１３は符号化器、２０は補間器である。同図に
おいてブロック化器５０以外は第２の実施例と同じであ
る。
【００２４】このように構成された第３の実施例につい
て、その動作を説明する。第２の実施例では入力信号系
列単位で符号化しているが、空間的により小さな単位に
分割して符号化することも可能である。小さな単位に分
割することにより、空間方向の相関が小さくなり符号化
効率は少し低下するが、符号化器で一度に扱うデータ数
を減らしてハードウェアを簡単にすることができる。
【００２５】図６はブロックの構成を示す図である。入
力信号系列が４画面で構成されており、この４画面の同
じ位置の画素をまとめてブロックを構成する。このよう
に４画面をブロック化器５０でいくつかのブロックに分
割した後、各ブロックを符号化器１２で符号化する。ア
フィン変換を用いた動き補償によって画面間の相関が大
きくなっているので、各ブロックのデータは直交変換等
を用いて容易に圧縮することができる。
【００２６】以上のように、本実施例によれば、ブロッ
ク化器５０でブロック化して符号化単位を小さくするこ
とにより、符号化器１２の構成を簡単にすることができ
る。
【００２７】図７は本発明の画像復号化装置の第３の実
施例を示すブロック図である。同図に於て、３０は復号
化器、６０は逆ブロック化器、３１はメモリ、３２は復
号化器、３３は動き補償器、４０は補間器である。同図
において逆ブロック化器６０以外は第４の実施例と同じ
である。
【００２８】このように構成された第３の実施例につい
て、その動作を説明する。本実施例は上記第３の実施例
の画像符号化装置で符号化された信号を復号化する画像
復号化装置である。画像符号化信号は復号化器３０で復
号化された後、逆ブロック化器６０で上記第３の実施例
の画像符号化装置に係るブロック化器５０の逆の動作が
行われ、数画面が再構成される。こののようにして構成
された画面に対して、第２の実施例の画像複号化装置と
同じ手順で動き補償が行われ、復号化信号が生成され
る。
【００２９】以上のように、本実施例によれば、逆ブロ
ック化器６０で第３の実施例の画像符号化装置に係るブ
ロック化器５０の逆変換を行うことが出来、首尾良く復
号化することができる。
【００３０】なお、第１の実施例において、符号化は入
力信号系列単位でまとめて行われるものとしたが、動き
の大きな画像の様に画面間の相関が小さい場合にはより
少ない画面単位で符号化を行ってもよく、適応的に符号
化単位を切り替えてもよい。また、動きを検出する所定
画面として最初の画面を使用する必要はなく、第２番目
の画面や途中の画面を用いてもよい。
【００３１】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
複数画面をまとめて同時に符号化する場合にも動き補償
が可能であり、符号化効率が大幅に向上するので、その
実用的効果は大きい。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の第１の実施例の画像符号化装置のブロ
ック図
【図２】本発明の第２の実施例の画像符号化装置のブロ
ック図
【図３】本発明の第１の実施例の画像復号化装置のブロ
ック図
【図４】本発明の第２の実施例の画像復号化装置のブロ
ック図
【図５】本発明の第３の実施例の画像復号化装置のブロ
ック図
【図６】ブロック化の説明図
【図７】本発明の第３の実施例の画像復号化装置のブロ
ック図
【図８】従来の画像符号化装置のブロック図
【図９】動き補償（アフィン変換）の説明図
【図１０】動き補償を用いた符号化の説明図
【符号の説明】
１０、３１ メモリ １１、３３ 動き補償器 １２ 符号化器 １３ 符号化器 ２０、４０ 補間器 ３０ 復号化器 ３２ 復号化器

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】所定の画面数単位で構成される入力画像信
    号系列を入力とし、前記各入力画像系列毎に前記入力画
    像系列を構成する画面と所定位置の画面を用いてパンや
    ズームの画面全体の動きを計算して画面間の画素値の差
    が小さくなるように被符号化画面全体にアフィン変換を
    施す動き補償手段と、前記動き補償手段で補償された信
    号を前記入力画像信号系列単位で符号化する第１の符号
    化手段と、前記動き補償手段の動き補償手法を示すパラ
    メータを符号化する第２の符号化手段とを備え、前記第
    １の符号化手段および前記第２の符号化手段の出力を伝
    送することを特徴とする画像符号化装置。
  2. 【請求項２】所定の画面数単位で構成される入力画像信
    号系列を入力とし、前記各入力画像系列毎に前記入力画
    像系列を構成する画面と所定位置の画面を用いてパンや
    ズームの画面全体の動きを計算して画面間の画素値の差
    が小さくなるように被符号化画面全体にアフィン変換を
    施す動き補償手段と、前記動き補償手段で補償された信
    号を前記入力画像信号系列単位で水平および垂直方向に
    分割してブロック化するブロック化手段と、前記ブロッ
    ク化手段でブロック化された信号を符号化する第１の符
    号化手段と、前記動き補償手段の動き補償手法を示すパ
    ラメータを符号化する第２の符号化手段とを備え、前記
    第１の符号化手段および前記第２の符号化手段の出力を
    伝送することを特徴とする画像符号化装置。
  3. 【請求項３】画素遅延によって平行移動と拡大および縮
    小で構成されるアフィン変換を行う請求項１または請求
    項２記載の画像符号化装置。
  4. 【請求項４】画素の補間と画素の遅延によってアフィン
    変換を行う請求項１または請求項２記載の画像符号化装
    置。
  5. 【請求項５】請求項１記載の画像符号化装置によって符
    号化された信号系列とアフィン変換を表わす信号を入力
    とし、前記各入力系列を復号化する復号化手段と、前記
    復号化手段で復号化した画像信号に符号化と逆の作用を
    行うアフィン変換を施す動き補償手段を備え、前記動き
    補償手段の出力を復号化信号として伝送することを特徴
    とする画像復号化装置。
  6. 【請求項６】請求項２記載の画像符号化装置によって符
    号化された信号系列とアフィン変換を表わす信号を入力
    とし、前記各入力系列を復号化する復号化手段と、前記
    復号化手段で復号化した信号から画面を構成する逆ブロ
    ック化手段と、前記逆ブロック化手段で生成される画像
    信号に符号化装置と逆の作用を行うアフィン変換を施す
    動き補償手段を備え、前記動き補償手段の出力を復号化
    信号として伝送することを特徴とする画像復号化装置。
  7. 【請求項７】画素の遅延によって平行移動と拡大および
    縮小で構成されるアフィン変換を行う請求項５または請
    求項６記載の画像復号化装置。
  8. 【請求項８】画素の補間と画素の遅延によってアフィン
    変換を行う請求項５または請求項６記載の画像復号化装
    置。
JP26115392A 1992-09-30 1992-09-30 画像符号化装置と画像復号化装置 Pending JPH06113287A (ja)

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JP26115392A JPH06113287A (ja) 1992-09-30 1992-09-30 画像符号化装置と画像復号化装置
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KR1019930019369A KR940008498A (ko) 1992-09-30 1993-09-23 화상부호화장치와 화상복호화장치

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