JPH06113291A - 画像符号化及び復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は、２次元的な図形の画像を高能率，高
解像度に画像処理を行う画像符号化及び復号化装置を提
供することを目的とする。 【構成】本発明は、入力した原画像を画像記憶部１が一
時的に記憶し、前記原画像に基づき、予測情報を画像予
測部２が予測し、その予測情報で予測画像作成部３が予
測画像を作成し、予測誤差検出部４が前記原画像と前記
予測画像間の画像予測誤差を求め、画像情報圧縮部５
が、原画像，予測画像，画像予測誤差により、前記原画
像の画像情報を高能率に符号化する画像符号化装置と、
前記圧縮された画像情報を圧縮情報伸張部６で伸張し、
予測画像作成部７が復号画像を予測して、復号画像作成
部８が伸張した画像情報と予測した復号画像とにより原
画像に関する復号画像を作成する画像復号化装置とで構
成される画像符号化及び復号化装置である。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像を符号化及び復号化
する装置に係り、特に２次元的な図形の画像を高効率，
高解像度に画像処理を行う画像符号化及び復号化装置に
関する。

【０００２】

【従来の技術】一般に、画像を符号化する場合、文書画
像を白および黒の２値画像化した画像データに変換した
後、ゼロランレングス符号化やハフマン符号化等の方法
により、画像情報を圧縮する技術が利用されている。例
えば、ファクシミリ装置による画像の符号化及び復号化
においては、ＬＳＩ技術の発展のみならず、ファクシミ
リ画像に関する符号化技術を国際標準化し、装置間の通
信を円滑に行なうために、“ＣＣＩＴＴ ＢＬＵＥ Ｂ
ｏｏＫ ＶＯ＋ＵＭＥ ＶII ＦＡＳＣＩＣＬＥＶII−
３，勧告Ｔ−４，勧告Ｔ−６”に記載されるＧ３（グル
―プ３），Ｇ４（グル―プ４）と称される標準化を採用
したことも、高効率や高解像度に寄与している。

【０００３】また、風景や人物が代表的である自然画象
においても、効率よく画像情報を符号化するための技術
検討も行なわれてきた。例えば、ＣＣＤに代表される固
体撮像装置等により撮像された画像信号をメモリカ―
ド，磁気ディスクあるいは、磁気テ―プ等の記憶装置に
ディジタルデ―タとして記録する場合、そのデ―タ量は
膨大なものとなるため、多くのフレ―ム画像を限られた
記録容量の範囲で記録するには、得られた画像信号のデ
―タに対し、何らかの圧縮を行なうことが必要となる。
ディジタル電子スチルカメラにおいては、撮影した画像
を銀塩フィルムの代わりに、メモリカ―ドや磁気ディス
ク等のデ―タ記録媒体にディジタルデ―タとして保存す
るため、１枚のメモリカ―ドあるいは磁気ディスク装置
に記録できる画像の枚数は、保証されなければならな
い。

【０００４】同様に、ディジタルＶＴＲ（ビデオテ―プ
レコ―ダ）等の場合もフレ―ム当たりの画像のデ―タ量
に影響されることなく、所定量のフレ―ムを記録できな
ければならない。すなわち、静止画像，動画像問わず要
求されるコマ数分を確実に記録できる必要がある。

【０００５】このような条件に対処するための画像デ―
タの符号化方法として、直交変換符号化とエントロピ―
符号化を組み合せた符号化方式が広く知られている。そ
の代表的な例として、国際標準化方式において、静止画
像符号化についてはＪＰＥＧ方式、また、動画像符号化
についてはＭＰＥＧ方式があげられている。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】このように前述した従
来の符号化及び復号化技術においては、文書画像ではＧ
３，Ｇ４等の符号化方式，自然画像ではＪＰＥＧ，ＭＰ
ＥＧ等の符号化方式が採用されている。

【０００７】一方、符号化処理を要求される画像として
は、前述した画像だけでなく、イラスト画像，アニメ―
ション画像あるいはコンピュ―タグラフィックス画像
（以下、ＣＧ画像と略記）等の２次元的な図形の画像
（以下、本発明では図形画像と称する）もあげられる。
もし、これらの図形画像をＧ３，Ｇ４方式で符号化を行
なうと、２値画像符号化方式であるために、画像の輝度
に関する階調情報が著しく失なわれ、かつ、色情報につ
いても白もしくは黒のいずれかの色に変換されることに
なり、好適する符号化方式ではない。

【０００８】同様に、直交変換の一種である離散コサイ
ン変換（以下、ＤＣＴと略記）を採用しているＪＰＥ
Ｇ，ＭＰＥＧ方式により図形画像について符号化を行な
うと、図形画像が自然画像と比較するとエッジ成分が多
いことから、モスキ―トノイズが発生しやすくなり、圧
縮率の低下をもたらすことになる。

【０００９】すなわち、ＤＣＴ係数が高周波成分にまで
非ゼロの値が存在してしまい、これらの係数値を符号化
時に失なうとエッジ情報が劣化し、自然画像と同一の圧
縮率では画像品質の著しい低下をもたらすこととなる。
そこで本発明は、２次元的な図形の画像を高能率，高解
像度に画像処理を行う画像符号化及び復号化装置を提供
することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、フレ―ム画像内またはフィ―ルド画像内を
所定画素毎にブロック分割し、符号化すべき注目ブロッ
クに対してブロック符号化処理を行なう画像符号化装置
において、原画像を記憶する画像記憶手段と、前記画像
記憶手段から読出された原画像について、フレ―ム内予
測或いは、フィ―ルド内予測或いは、フィ―ルド間予測
のいずれかにより、所定ブロック単位で予測する画像予
測手段と、前記画像予測手段からの予測情報に基づき、
前記原画像に関する予測画像を作成する予測画像作成手
段と、前記原画像と前記予測画像との間における画像予
測誤差を求める予測誤差検出手段と、前記原画像、前記
予測画像及び、前記画像予測誤差により前記原画像の画
像情報を高能率に符号化する画像情報圧縮手段とで構成
された画像符号化装置を提供する。

【００１１】また、前記画像符号化装置により符号化さ
れた画像情報を復号化する圧縮情報伸張手段と、前記圧
縮情報伸張手段の出力により復号画像を予測する予測画
像作成手段と、前記圧縮情報伸張手段からの出力と前記
予測画像作成手段からの出力により復号画像を作成し同
画像を出力する復号画像作成手段とにより構成される画
像復号化装置を提供する。

【００１２】

【作用】以上のような構成の符号化装置および復号化装
置において、符号化装置では、入力した原画像に基づき
予測情報が予測され、その予測情報で予測画像が作成さ
れ、前記原画像と前記予測画像間の画像予測誤差が求め
られ、原画像，予測画像，画像予測誤差により、前記原
画像の画像情報が符号化される。

【００１３】また復号化装置においては、前記画像符号
化装置により圧縮された画像情報が伸張されて、復号画
像が予測され、伸張した画像情報と予測した復号画像と
により復号画像が作成される。

【００１４】

【実施例】以下、図面を参照して本発明の実施例を詳細
に説明する。図１を参照して、本発明の画像符号化及び
復号化装置の概念を説明する。

【００１５】図１（ａ）に示す本発明の画像符号化装置
においては、画像記憶部１が入力した原画像（フレ―ム
画像またはフィ―ルド画像）情報を記憶する。そして画
像予測部２は、前記画像記憶部１から読出された原画像
に基づき、新たに入力する原画像の注目領域の予測情報
を予測する。

【００１６】前記画像予測部２からの予測情報に基づ
き、予測画像作成部３は前記原画像に関する予測画像を
作成し、前記原画像と前記予測画像との間における画像
予測誤差を求める予測誤差検出部４に出力する。そし
て、画像情報圧縮部５は、これらの構成部から出力され
た原画像，予測画像，画像予測誤差により、前記原画像
の画像情報を高能率に符号化する。

【００１７】また図１（ｂ）に示す本発明の画像復号化
装置においては、前述した画像符号化装置により圧縮さ
れた画像情報を圧縮情報伸張部６で伸張し、予測画像作
成部７と復号画像作成部８に出力する。

【００１８】前記予測画像作成部７は、前記圧縮伸情報
張部６の出力により復号画像を予測し、前記復号画像作
成部８は、前記圧縮伸情報張部６からの出力と前記予測
画像作成部７からの出力により復号画像を作成し出力す
る。

【００１９】図２には、本発明による第１実施例として
の符号化装置を具体的に示し説明する。まず、フレ―ム
メモリ部１１には、入力した原画像入力信号が記憶され
る。前記フレ―ムメモリ部１１から読出された画像信号
は、ブロック分割部１２，パタ―ンマッチング画像作成
部１４及び、誤差成分検出部１５にそれぞれ出力され
る。

【００２０】前記ブロック分割部１２は、フレ―ムメモ
リ部１１からの画像信号をｍ×ｎ画素のブロックに分割
する。そして、前記ブロック分割部１２からフレ―ム内
パタ―ンマッチング部１３に出力され、該フレ―ム内パ
タ―ンマッチング部１３では、ブロックすなわち符号化
処理が施される注目ブロックと、すでに前記パタ―ンマ
ッチング画像作成部１４においてコピ―ブロックの位置
を示すアドレス情報および該ブロックのコピ―により作
成されている予測画像との間において、パタ―ンマッチ
ングを行い、最適なブロックパタ―ンを予測画像の中か
ら選び出し、予測画像コピ―用のアドレス情報を出力す
るように処理される。

【００２１】つまり、図３に示されるように、注目ブロ
ックについてパタ―ンマッチングすることにより、最適
なブロックを選択する場合、すでに予測が終了している
既予測領域にある画像との間すなわち、フレ―ム画像内
において同画像から注目ブロックと同一サイズのブロッ
クを任意に切り出し、同一画素位置の画素値の差分絶対
値和，差分を乗和等の評価関数により、最も誤差の少な
いブロックを選び、その結果から、同ブロックと注目ブ
ロックとの間の位置を示すアドレス情報を求める。

【００２２】尚、図４に示されるように、予測画像にお
いて、少なくとも同画像内の最初となる注目ブロックＡ
については、フレ―ムメモリ部１１から出力される同一
位置の原画像からのブロックをそのままコピ―するアド
レス情報を出力する。また、同様に、ブロックＢ，ブロ
ックＣのように予測画像の任意の位置に原画像からブロ
ックコピ―を行なってもよい。

【００２３】このように、任意の位置に同ブロックコピ
―動作の制御を行なうことで、符号誤差なりの伝搬およ
び予測画像の高品質化を保持することができる。もし、
原画像からブロックコピ―を行なった場合、既予測領域
との間でパタ―ンマッチング処理を行なっていないこと
を示す情報である非マッチグフラグ“１”の出力がなさ
れる。一方、パタ―ンマッチング処理を行なった場合に
ついては、マッチングフラグ“０”を出力する。

【００２４】前記誤差成分検出部１５においては、原画
像と予測画像との間における予測誤差成分εを、ブロッ
クごとに同一画素位置の減算処理を行なうことにより検
出する。そして量子化部１６は、前記誤差成分検出部１
５からの誤差成分εをあるステップサイズの大きさで量
子化を行ないブロックごとに量子化デ―タとして出力す
る。

【００２５】前記フレ―ム内パタ―ンマッチング部１３
から出力されるマッチングあるいは非マッチングを示す
フラグ信号及び、同マッチングが行なわれた場合のブロ
ックコピ―用のアドレス情報、さらに、前記量子化部１
６から出力される各ブロックの量子化デ―タが、マルチ
プレクサ１７へ入力されると、このマルチプレクサ１７
は、各信号を順次切り換えられながら各ブロック単位で
好適するタイミングで出力する動作を行う。

【００２６】次にＶＬＣ部１８は、前記マルチプレクサ
１７からの出力される前記フラグ信号，前記アドレス情
報，前記量子化デ―タのそれぞれについて、可変長符号
の一種である例えばハフマン符号あるいはワイル符号等
により符号化処理される。

【００２７】そしてバッファメモリ部１９において、前
記ＶＬＣ部１８から出力される長さの一定でない符号語
が一時的に記憶され、符号語が一定の速度で伝送される
ように制御される。

【００２８】また、図５に、本発明による第１実施例の
復号化装置を具体的に示し説明する。この復号化装置
は、図２に示した符号化装置により符号化されたデ―タ
を復号化して復号画像を得る装置である。

【００２９】前記復号化装置において、入力する符号語
をバッファメモリ部２１は、復号化部へ入力する符号語
を一時的に記憶し、以降の復号化処理がスム―ズに行な
われるように、タイミングよく順次符号語をＶＬＣ復号
化部２２に出力する。

【００３０】前記ＶＬＣ復号化部２２は、前記符号語
を、図２に示したＶＬＣ部１８で符号化時に利用した符
号化テ―ブルと同一のテ―ブルを用いて、順次復号化
し、前記フラグ信号，前記アドレス情報，前記量子化デ
―タを得る。

【００３１】そして、前記ＶＬＣ復号化部２２から出力
された量子化デ―タに対して、逆量子化部２３により逆
量子化処理し予測誤差成分の復号値ε′を得て、加算部
２４において、すでに復号化された前記フラグ信号，前
記アドレス情報，前記予測誤差成分ε′およびフレ―ム
ストア部２５から出力されるすでに復号化された画像の
領域により構成されるフレ―ム画像等から、現在処理を
行なっている注目ブロックを復号化しブロック単位の復
号画像を得る。図６を参照して、この復号化について説
明する。

【００３２】第１に、注目ブロックの前記フラグで読み
フラグがマッチングフラグ“０”を示すとき、既復号領
域から注目ブロック（あるいは復号化ブロック）の位置
へアドレス情報に従がいブロックをコピ―する。

【００３３】第２に、コピ―することにより作成された
注目ブロックに対し、前記逆量子化部２３から出力され
た同ブロックの予測誤差デ―タを加算することによりブ
ロック単位で復号画像が得られる。或いは、前記フラグ
が非マッチングフラグ“１”を示す時、既復号領域から
のブロックコピ―が行なわれず、予測誤差デ―タε′の
みで復号画像が得られる。但し、この場合、予測誤差デ
―タε′が実際には、誤差デ―タではなく符号化時の原
画像デ―タである。

【００３４】以上の処理が各ブロックごとに行なわれ、
フレ―ム画像作成の処理が完了するまで、同フレ―ム画
像が表示用バッファメモリ部２６へ入力され、一時的に
記憶される。さらに、同フレ―ム画像作成の処理が完了
すると、図示しないＣＲＴ等の画像表示装置へ出力さ
れ、復号画像を視覚的にとらえることができる。

【００３５】このように、第１実施例に示された画像符
号化および復号化装置によれば、同一画像内に数多く類
似性の高い画像領域を有するイラスト画像，アニメ―シ
ョン画像，ＣＧ画像（例えば、背景などのべた画領域）
について、極めて高能率な符号化を高品質な画像の状態
で行なうことができる。次に図７には本発明による第２
実施例としての符号化装置の具体的な構成を示し説明す
る。

【００３６】この符号化装置に入力されたフレ―ム画像
は、フィ―ルド変換部３１において、第１フィ―ルド画
像および第２フィ―ド画像に分離され、第１フィ―ルド
画像が第１フィ―ルドメモリ部３２，第２フィ―ルド画
像が第２フィ―ルドメモリ部３３においてそれぞれ記憶
される。

【００３７】そしてパタ―ンマッチング部３４において
は、前記第１フィ―ルドメモリ部３２および前記第２フ
ィ―ルドメモリ部３３からｍ×ｎ画素により構成される
ブロックに分割された状態で、第１フィ―ルドにおける
注目ブロックについて、パタ―ンマッチングが行なわれ
る。ここでは、前述した第１実施例の符号化装置におけ
るフレ―ム内マッチングと同様な手法で、第１フィ―ル
ド内マッチングによるブロックの検出、および第１フィ
―ルドの注目ブロックと第２フィ―ルドの参照ブロック
との間で行なわれるフィ―ルド間マッチングの両者が処
理され、最適な評価関数値を得るブロックをフィ―ルド
内，フィ―ルド間を問わず選択する。

【００３８】その結果として、パタ―ンマッチング部３
４から、マッチングフラグ“０”，非マッチングフラグ
“１”のいずれかのフラグ情報、およびマッチングフラ
グ“０”のときコピ―すべきブロックのアドレス情報が
出力される。ここで、前記フラグには、第１フィ―ル
ド，第２フィ―ルドのいずれの画像からコピ―するのか
区別する情報も付加するため、例えば、２ビットでフラ
グを構成し、上位ビットをフィ―ルドの種類を判別する
ビット，下位ビットをマッチングの有無を判別するビッ
ト構成としてもよい。

【００３９】そして、パタ―ンマッチング画像作成部３
５において、前記パタ―ンマッチング部３４で求められ
たアドレス情報，フラグ情報に基づき、すでに作成され
ている第１フィ―ルドに関する予測画像領域，第１フィ
―ルド画像のいずれかのブロックをコピ―することによ
り、注目ブロックの予測画像が作成される。

【００４０】この第２実施例による処理の動作方法に関
し、第１実施例で述べたフレ―ム画像を第１フィ―ルド
画像に置き変え、さらに、第１フィ―ルド画像内だけで
なく、第２フィ―ルド画像を用いフィ―ルド間予測をも
包括している点が、第１実施例におけるパタ―ンマッチ
ング画像作成部１４と異なり、第１実施例とは別の特徴
を有する。

【００４１】そして、前記パタ―ンマッチング画像作成
部３５から、第１フィ―ルド画像の予測画像が誤差成分
検出部３６に出力される。この誤差成分検出部３６にお
いて、前記第１フィ―ルドメモリ部３２に記憶されてい
る第１フィ―ルド画像の原画像と、第１フィ―ルド画像
の予測画像との間で減算処理がブロックごとに行なわれ
第１フィ―ルド画像の予測誤差デ―タとして量子化部３
７に出力される。

【００４２】前記量子化部３７は、入力された予測誤差
デ―タを所定ステップサイズでブロックごとに量子化を
行い、第１フィ―ルド画像の量子化デ―タとして、局部
復号画像作成部３８及びマルチプレクサ４２に出力され
る。

【００４３】前記局部復号画像作成部３８は、前記量子
化デ―タ及び、前記パタ―ンマッチング画像作成部３５
から出力する第１フィ―ルド予測画像により、符号化装
置内で第１フィ―ルド画像の復号画像が作成される。具
体的には、第１フィ―ルド画像の量子化デ―タについて
逆量子化を行なうことで同フィ―ルド画像の予測誤差デ
―タと、同フィ―ルド画像の予測画像とを加算処理する
ことで容易に作成することができる。

【００４４】次に内挿画像作成部３９は、前記局部復号
画像作成部３８より出力される第１フィ―ルド画像の局
部復号画像から、第２フィ―ルド画像に関する内挿画像
を作成する。図８には、内挿画像を作成する処理例を示
す。

【００４５】図８（ａ）は、内挿すべき第２フィ―ルド
ラインの前後にある第１フィ―ルドラインの水平方向に
関し同一画素位置にある２つの画素からの平均値を内挿
画素としたものである。図８（ｂ）は、前後の第１フィ
―ルドラインの傾め方向の４つの画素からの平均値を内
挿画素としたものである。図８（ｃ）、同図（ａ）およ
び（ｂ）図において述べたすべての着目画素から内挿画
素を作り出す状態を示している。

【００４６】そして第２フィ―ルド画像の内挿画像と、
前記第２フィ―ルドメモリ部３３から出力される原画像
である第２フィ―ルド画像とが誤差成分検出部４０へ入
力される。この誤差成分検出部４０は、画像間でブロッ
クごとに減算処理を行ない、第２フィ―ルド画像の予測
誤差デ―タを量子化部４１に出力する。前記量子化部４
１は、入力された予測誤差デ―タを所定ステップサイズ
でブロックごとに量子化を行ない、第２フィ―ルド画像
の量子化デ―タとして、マルチプレクサ４２に出力す
る。

【００４７】前記マルチプレクサ４２は、前記パタ―ン
マッチング部３４から出力されるフラグ信号およびアド
レス情報，量子化部３７から出力される第１フィ―ルド
画像に関する量子化デ―タ，量子化部４１から出力され
る第２フィ―ルド画像に関する量子化デ―タを順次、切
り換えながら各ブロック単位で好適するタイミングでＶ
ＬＣ部４３に出力する。

【００４８】前記ＶＬＣ部４３は、前記フラグ信号，前
記アドレス情報，前記第１フィ―ルド及び第２フィ―ル
ドに関する量子化デ―タのそれぞれについて、可変長符
号の一種である例えばハフマン符号あるいはワイル符号
等により符号化処理を行い、長さの一定でない符号語を
バッファメモリ部４４に書き込む。前記バッファメモリ
部４４は、長さの一定でない符号語を一時的に記憶し、
符号語が一定の速度で伝送する。また図９には、前述し
た図７に示した符号化装置により、符号化されたデ―タ
を復号化し、復号画像を得る符号化装置の具体的な構成
を示し説明する。

【００４９】この復号化装置において、バッファメモリ
部５１は、入力した符号語を一時的に記憶し、以降の復
号化処理がスム―ズに行なわれるように好適するタイミ
ングで順次、符号語をＶＬＣ復号化部５２に出力する。

【００５０】前記ＶＬＣ復号化部５２は、前記バッファ
メモリ部５１から出力される符号語を図７に示したＶＬ
Ｃ部４３で符号化時に利用した符号化テ―ブルと同一の
テ―ブルを用いて、順次、復号化し得た前記フラグ信号
及び、前記アドレス情報を加算部５４に出力し、前記量
子化デ―タを逆量子化部５３に出力する。

【００５１】前記逆量子化部５３では、入力された量子
化デ―タを逆量子化処理し、第１フィ―ルドあるいは第
２フィ―ルドにおける各画像の予測誤差成分の復号値
ε′を得る。

【００５２】また前記加算部５４においては、前記フラ
グ信号，前記アドレス情報，前記第１フィ―ルド画像の
予測誤差成分ε′およびフィ―ルドストア部５５から出
力されるすでに復号化された画像の領域により構成され
る第１フィ―ルド画像等から、現在処理を行っている注
目ブロックを復号化しブロック単位の第１フィ―ルドに
関する復号画像を得て、フレ―ム変換部５９に出力す
る。この復号処理の動作は、すでに第１実施例で述べた
フレ―ム画像を第１フィ―ルド画像に置き変えたものと
同様に行なわれる。

【００５３】そして、前記フィ―ルドストア部５５は、
第１フィ―ルド画像の復号画像の作成が終了した後、内
挿フィ―ルド作成部５６では、前記第１フィ―ルド画像
から符号化時と同様な内挿手法により、第２フィ―ルド
画像に関する内挿画像が作成される。その後、フィ―ル
ドストア部５７へ同第２フィ―ルド内挿画像が送られ記
憶される。

【００５４】前記加算部５８は、前記フィ―ルドストア
部５７から出力される第２フィ―ルド内挿画像と、前記
逆量子化部５３から出力される逆量子化が終了した第２
フィ―ルド画像の予測誤差信号ε′が、ブロック単位で
各画素ごとに加算されて第２フィ―ルド画像の復号画像
が得られ、再び前記フィ―ルドストア部５７へ入力され
再記憶される。

【００５５】前記フレ―ム変換部５９では、前記加算部
５４より出力される第１フィ―ルド画像の復号画像と、
前記加算部５８より出力される第２フィ―ルド画像の復
号画像とにより、各フィ―ルドをマ―ジさせフレ―ム画
像を作成し、さらに、表示用バッファメモリ部６０にお
いて、前記フレ―ム画像作成の処理が完了するまで一時
的に同フレ―ム画像が記憶される。その後、完成した同
フレ―ム画像は、前記表示用バッファメモリ部６０より
出力され、ＣＴＲなどの画像表示装置により視覚的にと
らえることができる。

【００５６】このように第２実施例によれば、第１フィ
―ルド画像についてはフィ―ルド内あるいはフィ―ルド
間マッチングによる画像情報圧縮，第２フィ―ルド画像
につては復号化された第１フィ―ルド画像からの内挿に
よる画像情報圧縮を行なうことにより、フィ―ルド画像
内およびフィ―ルド画像間に数多く類似性の高い画像領
域を有する図形画像（イラスト画像，アニメ―ション画
像，ＣＧ画像等）について、極めて高能率な符号化を、
高品質な画像の状態を保持しながら行なうことができ
る。次に図１０には、本発明による第３実施例としての
符号化装置の具体的な構造を示し説明する。

【００５７】この符号化装置において、フィ―ルド変換
部６１は、入力されたフレ―ム画像を第１フィ―ルド画
像及び第２フィ―ド画像に分離し、第１フィ―ルド画像
を第１フィ―ルドメモリ部６２，第２フィ―ルド画像を
第２フィ―ルドメモリ部６３に記憶させる。

【００５８】そして階層的符号化部６４では、前記第１
フィ―ルドメモリ部６２より出力される画像デ―タを階
層的に符号化する。例えば、階層的符号化の一種である
ビットプレ―ン符号化方式を採用する場合、各画素値が
８ビットデ―タにより設定されているならば、まず始め
に、最上位ビットから最下位ビットへと順に同ビットの
“０”あるいは“１”のビット情報で構成される２値化
されたビットプレ―ン画像を各位ビットごとに８枚作成
する。上位ビットプレ―ン画像ほど画素間相関があるこ
とから、ランレングス符号化により情報圧縮が可能とな
り、また、下位ビットプレ―ン画像ほどノイジ―な画像
となりでグレイコ―ド（交番２進符号あるいは反射２進
符号など）を適用することにより、やはり情報圧縮が可
能となる。あるいは、前記階層的符号化部６４での符号
化例として、帯域分割符号化方式，ＧＢＴＣ方式さらに
ＧＢＴＣ方式において、ビットプレ―ン画像を１枚の方
として考えたＤＢＴＣ方式などを利用してもよい。

【００５９】前記階層的符号化部６４から圧縮された第
１フィ―ルド画像に関する画像デ―タが、局部復号画像
作成部６５へ入力され、該局部復号画像作成部６５は前
記階層的符号化部６４で処理された方法と全く逆の順序
で、第１フィ―ルド画像の復号画像が得られ、ベクトル
検出部６６及び画像予測部６７に出力される。

【００６０】前記ベクトル検出部６６では前記第１フィ
―ルド画像の復号画像を前記第２フィ―ルドメモリ部６
３から出力される第２フィ―ルド画像との間でブロック
単位で第２フィ―ルド画像内の注目ブロックにつてパタ
―ンマッチングが行なわれる。その結果として、最適な
評価関数値を得るブロックとの相対的な位置情報を示す
ベクトルが同部６６より出力される。

【００６１】画像予測部６７においては、前記ベクトル
および前記第１フィ―ルド画像の復号画像が入力され、
これらの情報に基づき、第２フィ―ルド画像に関する予
測画像が作成される。前記画像予測部６７から第２フィ
―ルド画像の予測画像が出力されると、誤差成分検出部
６８において、前記第２フィ―ルドメモリ部６３に記憶
されている第２フィ―ルド画像の原画像と第２フィ―ル
ド画像の予測画像との間で減算処理がブロック単位に行
なわれ第２フィ―ルド画像の予測誤差デ―タとして出力
される。同予測誤差デ―タが階層的符号化部６９へ入力
されると、ビットプレ―ン符号化，帯域分割符号化，Ｇ
ＢＴＣ，ＤＢＴＣなどのいずれかの方式により、同予測
誤差デ―タの符号化が行なわれる。

【００６２】前記階層的符号化部６４から出力された第
１フィ―ルド画像に関する符号化デ―タと、前記ベクト
ル検出部６６から出力されたベクトルデ―タと、前記階
層的符号化部６９から出力された第２フィ―ルド画像に
関する符号化デ―タがマルチプレクサ７０へ入力される
と、各デ―タが順次切り換えられながら各ブロック単位
でタイミングよく出力する処理がなされる。さらに、Ｖ
ＬＣ部７１で、前記第１フィ―ルド，第２フィ―ルドの
画像符号化デ―タおよびベクトルデ―タのそれぞれにつ
いて、可変長符号の一種である例えばハフマン符号ある
いはワイル符号等により同符号化装置から出力される符
号語を作成する処理がなされる。最後に、バッファメモ
リ部７２において、前記ＶＬＣ部７１から出力される長
さの一定でない符号語がいったん一時的に記憶され、符
号語が一定の速度で伝送されるように制御される。ま
た、図１１には、図１０に示した符号化装置により符号
化されたデ―タを復号化し、復号画像を得る復号化装置
の具体的な構成を示し説明する。

【００６３】この復号化装置において、バッファメモリ
部８１は入力された符号語を一時的に記憶し、以降の復
号化処理がスム―ズに行なわれるように、好適するタイ
ミングで順次、符号語をＶＬＣ復号化部８２に出力す
る。

【００６４】前記ＶＬＣ復号化部８２は、前記バッファ
メモリ部８１から出力される符号語を、図１０に示され
たＶＬＣ部７１で符号化時に利用した符号化テ―ブルと
同一のテ―ブルを用いて、順次復号化し、前記第１フィ
―ルド，第２フィ―ルド画像に関する階層的符号化処理
直後と同等な逆ＶＬＣデ―タおよびベクトルデ―タを得
る。

【００６５】画像復号化部８３では、前記第１フィ―ル
ド画像に関する逆ＶＬＣデ―タが入力されると、図１０
に示されている階層的符号化部６４と同様な符号化方式
により、符号化処理とは全く逆の順序に従がい処理さ
れ、第１フィ―ルド画像の復号画像が得られる。同復号
画像の作成処理が完了すると、予測画像作成部８４にお
いて、同復号画像およびＶＬＣ復号化部８２から出力さ
れるベクトルにより、ブロック単位で第２フィ―ルド画
像に関する予測画像が作成され、加算部８６に出力され
る。

【００６６】前記ＶＬＣ復号化部８２より出力された第
２フィ―ルド画像に関する逆ＶＬＣデ―タは、画像復号
化部８５へ入力されると、図１０に示されている階層的
符号化部６９と同様な符号化方式により、符号化処理と
は全く逆の順序に従がい、第２フィ―ルド画像の予測誤
差デ―タの復号値が得られ、加算部８６に出力される。
なお、前記画像復号化部８５は、前記画像復号化部８３
とかならずしも同一の復号方式をとらなくともよく、図
１０に示す階層的符号化部６９と同様な方式であればよ
い。例えば、画像復号化部８３ではビットプレ―ン方
式，画像復号化部８５では帯域分割方式などのように異
なった方式を採用してもよい。

【００６７】前記加算部８６は、前記予測画像作成部８
４から出力される第２フィ―ルド画像の予測画像と、前
記画像復号化部８５から出力される第２フィ―ルド画像
の予測誤差デ―タの復号値とが、ブロック単位で各画素
ごとに加算され、第２フィ―ルド画像の復号画像が作成
され、フレ―ム変換部８７に出力される。

【００６８】前記フレ―ム変換部８７は、前記画像復号
化部８３より出力される前記第１フィ―ルド画像の復号
画像と、前記加算部８６より出力される前記第２フィ―
ルド画像の復号画像とにより、各フィ―ルドをマ―ジさ
せてフレ―ム画像を作成し、表示用バッファメモリ部８
８に出力される。前記表示用バッファメモリ部８８にお
いては、前記フレ―ム画像作成の処理が完了するまで一
時的に同フレ―ム画像が記憶される。その後、完成した
同フレ―ム画像は、前記表示用バッファメモリ部８８よ
り出力され、図示しないＣＲＴなどの画像表示装置によ
り視覚的にとらえることができる。

【００６９】このように第３実施例によれば、第１フィ
―ルド画像については、フィ―ルド内において階層的符
号化による画像情報圧縮，第２フィ―ルド画像について
は復号化された第１フィ―ルド画像との間におけるフィ
―ルド間相関を利用したパタ―ンマッチング方式を利用
した画像情報圧縮を行なうことにより、フィ―ルド画像
内およびフィ―ルド画像間に数多く類似性の高い画像領
域を有するイラスト画像，アニメ―ション画像，ＣＧ画
像等について、極めて高能率な符号化を高品質な画像の
状態を保持しながら行なうことができる。次に図１２に
は、本発明による第４実施例としての符号化装置の具体
的な構成を示し説明する。

【００７０】この符号化装置へ入力されたフレ―ム画像
は、フィ―ルド変換部９１において、第１フィ―ルド画
像および第２フィ―ルド画像に分離され、第１フィ―ル
ド画像が第１フィ―ルドメモリ部９２，第２フィ―ルド
画像が第２フィ―ルドメモリ部９３で、それぞれ記憶さ
れる。

【００７１】前記第１フィ―ルドメモリ部９２及び前記
第２フィ―ルドメモリ部９３から読出された各フィール
ド画像がパタ―ンマッチング部９４に入力され、該パタ
―ンマッチング部９４において、各フィールド画像がｍ
×ｎ画素により構成されるブロックに分割され、第１フ
ィ―ルドにおける注目ブロックについてパタ―ンマッチ
ングが行なわれる。ここでは、第１実施例の符号化装置
におけるフレ―ム内マッチングと同様な手法により、第
１フィ―ルド内マッチングによるブロックの検出および
第１フィ―ルドの注目ブロックと第２フィ―ルドの参照
ブロックとの間で行なわれるフィ―ルド間マッチングの
両者が処理され、最適な評価関数値を得るブロックをフ
ィ―ルド内，フィ―ルド間を問わず選択する。

【００７２】その結果として、前記パタ―ンマッチング
部９４から、マッチングフラグ“０”，非マッチングフ
ラグ“１”のいずれかのフラグ情報，およびマッチング
フラグ“０”の時にコピ―すべきブロックのアドレス情
報が出力される。ここで、前記フラグには、第１フィ―
ルド，第２フィ―ルドのいずれの画像からコピ―するの
か区別する情報も付加するため、例えば、２ビットでフ
ラグを構成し、上位ビットをフィ―ルドの種類を判別す
るビット，下位ビットをマッチングの有無を判別するビ
ット構成でもよい。

【００７３】そしてパタ―ンマッチング画像作成部９５
において、前記パタ―ンマッチング部９４で求められた
アドレス情報，フラグ情報に基づき、すでに作成されて
いる第１フィ―ルドに関する予測画像領域，第１フィ―
ルド画像，第２フィ―ルド画像のいずれかのブロックを
コピ―し、注目ブロックの予測画像が作成され、誤差成
分検出部９６及び局部復号画像作成部９８に出力され
る。

【００７４】前記誤差成分検出部９６は、第１フィ―ル
ド画像の予測画像が入力されると、前記第１フィ―ルド
メモリ部９２に記憶されている第１フィ―ルド画像の原
画像の予測画像との間で、減算処理がブロック単位で行
なわれ、第１フィ―ルド画像の予測誤差デ―タが量子化
部９７に出力される。

【００７５】前記量子化部９７へ予測誤差デ―タが入力
されると、所定のステップサイズでブロック単位毎に量
子化が行なわれ、第１フィ―ルド画像の量子化デ―タと
して局部復号画像作成部９８及びマルチプレクサ１０３
に出力される。

【００７６】前記局部復号画像作成部９８において、前
記量子化デ―タおよび前記パタ―ンマッチング画像作成
部９５から出力された第１フィ―ルド予測画像により、
符号化装置内で第１フィ―ルド画像の復号化画像が作成
される。すなわち、前記局部復号画像作成部９８では、
第１フィ―ルド画像の量子化デ―タについて、逆量子化
を行い、第１フィ―ルド画像の予測誤差デ―タを得て、
第１フィ―ルド画像の予測画像と加算処理することによ
り復号画像が作成される。第１フィ―ルド画像の前記復
号画像と前記第２フィ―ルドメモリ部９３から出力され
る第２フィ―ルド画像の原画像は、ベクトル検出部９９
へ入力される。

【００７７】前記ベクトル検出部９９では、両フィ―ル
ド画像の間において、第２フィ―ルド画像内の注目ブロ
ックについてパタ―ンマッチングが行なわれる。その結
果、最適な評価関数値を得るブロックとの相対的な位置
情報を示すベクトル（位置情報ベクトル）が、該ベクト
ル検出部９９より画像予測部１００へ出力される。

【００７８】前記位置情報ベクトルおよび、前記第１フ
ィ―ルド画像に関する復号画像は画像予測部１００へ入
力される。前記画像予測部１００は、第２フィ―ルド画
像に関する予測画像をブロック単位で作成し、該予測画
像と前記第２フィ―ルドメモリ部９３より出力される原
画像とが誤差成分検出部１０１を出力する。

【００７９】前記誤差成分検出部１０１は、両画像間で
差分をとり、第２フィ―ルド画像の予測誤差デ―タを求
める。この予測誤差デ―タは、量子化部１０２におい
て、所定ステップサイズでブロックごとに量子化が行な
われ、第２フィ―ルド画像の量子化デ―タとして、量子
化部１０２に出力される。

【００８０】前記マルチプレクサ１０３では、パタ―ン
マッチング部９４から出力されるフラグ信号およびアド
レス情報，量子化部９７から出力される第１フィ―ルド
画像に関する量子化デ―タ，ベクトル検出部９９から出
力されるベクトル，量子化部１０２から出力される第２
フィ―ルド画像に関する量子化デ―タを順次、切り換え
られながら各ブロック単位で好適するタイミングで処理
がなされる。

【００８１】さらにＶＬＣ部１０４では、前記マルチプ
レクサ１０３より出力されるデ―タのそれぞれについ
て、可変長符号の一種である例えばハフマン符号あるい
はワイル符号等により符号化処理される。最後にバッフ
ァメモリ部１０５において、前記ＶＬＣ部１０４から出
力される長さの一定でない符号語がいったん一時的に記
憶され、符号語が一定の速度で伝送されるように制御さ
れる。また図１３には、前記図１２に示した符号化装置
により符号化されたデ―タを復号化し、復号画像を得る
復号化装置の具体的な構成を示し説明する。

【００８２】この復号化装置において、バッファメモリ
部１１１は、入力した符号語を一時的に記憶し、以降の
復号化処理がスム―ズに行われるように、好適するタイ
ミングで順次、符号語をＶＬＣ復号化部１１２に出力す
る。

【００８３】前記ＶＬＣ復号化部１１２は、前記バッフ
ァメモリ部１１１から出力された符号語を、図１２に示
したＶＬＣ部１０４で符号化時に利用した符号化テ―ブ
ルと同一のテ―ブルを用いて、順次復号化し、前記フラ
グ信号，前記アドレス情報，前記第１フィ―ルド画像の
量子化デ―タおよび前記第２フィ―ルド画像の量子化デ
―タを得て、逆量子化部１１３に出力する。

【００８４】前記逆量子化部１１３は、前記第１フィ―
ルド画像および前記第２フィ―ルド画像それぞれの量子
化デ―タについて、逆量子化処理し、第１フィ―ルドあ
るいは第２フィ―ルドにおける各画像の予測誤差成分の
復号値ε′を得て、加算部１１４，１１７に出力する。

【００８５】前記加算部１１４においては、すでに復号
化された前記フラグ信号，前記アドレス情報，前記第１
フィ―ルド画像の予測誤差成分ε′およびフィ―ルドス
トア部１１５から復号化され出力された画像の領域によ
り、構成される第１フィ―ルド画像等から、現在処理を
行なっている注目ブロックを復号化し、ブロック単位の
第１フィ―ルドに関する復号画像を得る。この処理の動
作は、第１実施例ですでに述べたフレ―ム画像を第１フ
ィ―ルド画像に置き変えたものと同様に行なわれる。

【００８６】次に前記フィ―ルドストア部１１５で第１
フィ―ルド画像の作成の終了した復号画像が得られ、画
像予測部１１６に出力される。前記画像予測部１１６
は、前記復号画像および前記ＶＬＣ復号化部１１２から
出力されるベクトルに基づき、第２フィ―ルド画像に関
する予測画像を作成し、加算部１１７に出力する。

【００８７】そして、第２フィ―ルド画像に関する同予
測画像および前記逆量子化部１１３より出力される前記
第２フィ―ルド画像に関する予測誤差成分の復号化ε′
が、前記加算部１１７へ入力されると、同一画素位置に
おいて各画素値が加算され、第２フィ―ルド画像に関す
る復号画像が作成され、フレ―ム変換部１１８に出力さ
れる。

【００８８】前記フレ―ム変換部１１８では、加算部１
１４より出力される前記第１フィ―ルド画像の復号画像
と、加算部１１７より出力される前記第２フィ―ルド画
像の復号画像とにより、各フィ―ルドをマ―ジさせフレ
―ム画像を作成し、さらに、表示用バッファメモリ部１
１９により、前記フレ―ム画像作成の処理が完了するま
で一時的に前記フレ―ム画像が記憶される。その後、完
成した同フレ―ム画像は、前記表示用バッファメモリ部
１１９より出力され、図示しないＣＲＴなどの画像表示
装置により視覚的にとらえることができる。

【００８９】このように、第４実施例によれば、第１フ
ィ―ルド画像についてはフィ―ルド内あるいはフィ―ル
ド間マッチングによる画像情報圧縮，第２フィ―ルド画
像については復号化された第１フィ―ルド画像との間に
おけるフィ―ルド間相関を利用したパタ―ンマッチング
方式を利用した画像情報圧縮を行なうことにより、フィ
―ルド画像内およびフィ―ルド画像間に数多く類似性の
高い画像領域を有するイラスト画像，アニメ―ション画
像，ＣＧ画像等について、極めて高能率な符号化を高品
質な画像の状態を保持しながら行なうことができる。

【００９０】以上説明したように、本実施例の符号化装
置および復号化装置によれば、イラスト画像，アニメ―
ション画像，ＣＧ画像等について、効率のよい符号化お
よび復号化処理を高画質を保持しながら行なうことがで
きる。また本発明は、前述した実施例に限定されるもの
ではなく、他にも発明の要旨を逸脱しない範囲で種々の
変形や応用が可能であることは勿論である。

【００９１】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、同
一画像内に数多く類似性の高い画像領域を有するイラス
ト画像，アニメ―ション画像，ＣＧ画像（例えば、背景
などのべた画領域）等の２次元的な図形の画像を、極め
て高能率な符号化を高品質な画像の状態で行なう画像符
号化及び復号化装置を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、本発明の画像符号化及び復号化装置の
概念的な構成を示す図である。

【図２】図２は、本発明による第１実施例の符号化装置
を具体的に示す図である。

【図３】図３は、図２に示した復号化装置による符号化
を説明するための図である。

【図４】図４は、予測画像内における注目ブロックにつ
いて説明するための図である。

【図５】図５は、本発明による第１実施例としての復号
化装置の具体的な構成を示す図である。

【図６】図６は、図５に示した復号装置による画像の復
号化を説明するための図である。

【図７】図７は、本発明による第２実施例としての符号
化装置の具体的な構成を示す図である。

【図８】図８は、内挿画像を作成する処理例を示す図で
ある。

【図９】図９は、図７に示した符号化装置により、符号
化されたデ―タを復号化し、復号画像を得る符号化装置
の具体的な構成を示す図である。

【図１０】図１０は、本発明による第３実施例としての
符号化装置の具体的な構造を示す図である。

【図１１】図１１は、図１０に示した復号化装置によ
り、符号化されたデ―タを復号化し、復号画像を得る復
号化装置の具体的な構成を示す図である。

【図１２】図１２は、本発明による第４実施例としての
符号化装置の具体的な構成を示す図である。

【図１３】図１３は、図１２に示した符号化装置により
符号化されたデ―タを復号化し、復号画像を得る復号化
装置の具体的な構成を示す図である。

【符号の説明】

１…画像記憶部、２…画像予測部、３…予測画像作成
部、４…予測誤差検出部、５…画像情報圧縮部、６…圧
縮情報伸張部、７…予測画像作成部、８…復号画像作成
部、１１…フレ―ムメモリ部、１２…ブロック分割部、
１３…フレ―ム内パタ―ンマッチング部、１４…パタ―
ンマッチング画像作成部、１５…誤差成分検出部、１６
…量子化部、１７…マルチプレクサ、１８…ＶＬＣ部、
１９，２１…バッファメモリ部、２２…ＶＬＣ復号化
部、２３…逆量子化部、２４…加算部、２５…フレ―ム
ストア部、２６…表示用バッファメモリ部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 フレ―ム画像内またはフィ―ルド画像内
   を所定画素毎にブロック分割し、符号化すべき注目ブロ
   ックに対してブロック符号化処理を行なう画像符号化装
   置において、 原画像を記憶する画像記憶手段と、 前記画像記憶手段から読出された原画像について、フレ
   ―ム内予測或いは、フィ―ルド内予測或いは、フィ―ル
   ド間予測のいずれかにより、所定ブロック単位で予測す
   る画像予測手段と、 前記画像予測手段からの予測情報に基づき、前記原画像
   に関する予測画像を作成する予測画像作成手段と、 前記原画像と前記予測画像との間における画像予測誤差
   を求める予測誤差検出手段と、 前記原画像、前記予測画像及び、前記画像予測誤差によ
   り前記原画像の画像情報を高能率に符号化する画像情報
   圧縮手段とを具備す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記載の前記画像符号化装置によ
   り符号化された画像情報を復号化する圧縮情報伸張手段
   と、 前記圧縮情報伸張手段の出力により復号画像を予測する
   予測画像作成手段と、 前記圧縮情報伸張手段からの出力と前記予測画像作成手
   段からの出力により復号画像を作成し同画像を出力する
   復号画像作成手段とを具備することを特徴とする画像復
   号化装置。