JPH06245199A - 画像符号化装置 - Google Patents

画像符号化装置

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JPH06245199A
JPH06245199A JP3007493A JP3007493A JPH06245199A JP H06245199 A JPH06245199 A JP H06245199A JP 3007493 A JP3007493 A JP 3007493A JP 3007493 A JP3007493 A JP 3007493A JP H06245199 A JPH06245199 A JP H06245199A
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JP
Japan
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quantization
block
multiplier
activity
quantization width
Prior art date
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Application number
JP3007493A
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English (en)
Inventor
Hiroyuki Katada
裕之 堅田
Hiroyuki Akagi
宏之 赤木
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Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
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Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 比較的平坦な部分にエッジが存在するブロッ
クで、小さな量子化幅乗数を用いることにより、視覚的
な歪みが発生しない画像符号化装置を提供する。 【構成】 各ブロックが平坦部中のエッジ部であるか否
かを判定して判定結果に基づいて量子化幅乗数または量
子化幅行列を選択するアクティビティ決定部13を備え
ている画像符号化装置によって達成される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ディジタル画像処理に
関し、特に画像データを高能率で符号化できる画像符号
化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の符号化方法としては、ディジタル
動画像を小さなブロックに分割し、各ブロックを変換し
た後、適応的に選択された量子化幅乗数によって量子化
を行う符号化方法が提案されている。
【0003】例えば、特願平3−260809号に述べ
られている符号化方法によれば、各ブロックをブロック
内の画素値の分散等によってビット配分する。その後、
各ビット配分に対して複数個用意されている変換係数へ
のビット割り当てパターンを適応的に選択する。更に、
量子化誤差を最小にする量子化幅乗数によって量子化幅
行列を定数倍して量子化する。
【0004】図6は、従来の符号化装置の一構成例を示
すブロック図である。
【0005】図6の符号化装置は、ブロック化部51、
ブロック化部51に接続された直交変換部52、直交変
換部52 に接続されたビット配分部53、ビット配分
部53に接続されたパターン選択部54、パターン選択
部54に接続された乗数選択部55、乗数選択部55に
接続された量子化部56、量子化部56に接続された符
号化部57によって構成されている。
【0006】ブロック化部51は、画像を小さなブロッ
ク(例えば、8画素×8ラインからなるブロック)に分
割する。
【0007】直交変換部52は、各ブロックを2次元直
交変換(離散フーリエ変換、アダマール変換、離散コサ
イン変換など)によって、符号化に適したデータに変換
する。
【0008】ビット配分部53は、ブロック内の画素値
のダイナミックレンジや分散など、ブロックの複雑さを
示す値に応じて、各ブロックにビット数を配分する。こ
れは、情報量の大きなブロックにビット数を多く、情報
量の小さなブロックにビット数を少なく配分することに
よって、平均のビット数を小さくする目的で行われる。
【0009】パターン選択部54は、配分されたビット
数に対して、複数個用意されている変換係数へのビット
割り当てパターンの中から、量子化の際のオーバーロー
ド歪みを最小にするパターンを選択する。ここで量子化
には、ビット割り当てパターンと、あらかじめ用意され
ている初期の量子化幅行列が用いられる。
【0010】乗数選択部55は、複数の量子化幅乗数の
中から、量子化歪みを最小にする乗数を選択する。ここ
で、量子化には、初期の量子化幅行列に量子化幅乗数を
乗じた行列と、パターン選択部54で選択されたビット
割り当てパターンが用いられる。ただし、直交交換の直
流成分の量子化は、常に初期の量子化幅で行う。
【0011】量子化部56は、初期の量子化幅行列、パ
ターン選択部54で選択されたビット割り当てパター
ン、乗数選択部55で選択された量子化幅乗数を用いて
量子化を行う。ただし、直交変換の直流成分の量子化は
初期の量子化幅で行う。
【0012】符号化部57は、各ブロック毎に発生し
た、ブロックへのビット配分情報、ビット割り当てパタ
ーン情報、量子化幅乗数の情報及び、量子化インデック
ス情報を記録や伝送に適した符号に変換する。
【0013】上記従来の符号化装置は、細かい絵柄やエ
ッジを含むブロックでは、直交変換の高周波成分にも大
きな値が存在し、配分されたビット数のビット割り当て
パターンと初期の量子化幅乗数では、大きなオーバーロ
ード歪みが発生する(オーバーロード歪みとは、量子化
器への入力が、ビット数によって決まる量子化可能な範
囲を越える時に発生する量子化歪みを示す。入力が量子
化可能な範囲内の時に発生する歪みはグラニュラー雑音
と呼ばれる)。これを抑制するために、大きな量子化幅
乗数が選択される。
【0014】従って、細かい絵柄を含むブロックや、画
素値の変化が急駿なエッジを含むブロック等で、大きな
量子化幅乗数が選択される。
【0015】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た従来の符号化装置では、オーバーロード歪みは減少す
るが、逆にグラニュラー雑音が増加して、細かい絵柄の
場合には、視覚的なマスキングの効果により、歪みはさ
ほど目立たないが、比較的平坦な部分にエッジが存在す
るときに、大きな乗数を用いて量子化すると、エッジか
ら離れた平坦な部分に歪みが発生して視覚的には大きな
劣化としてとらえられるという問題点があった。
【0016】本発明の目的は、上記従来の符号化装置に
おける問題点に鑑み、比較的平坦な部分にエッジが存在
するブロックで、小さな量子化幅乗数を用いることによ
り、視覚的な歪みが発生しない画像符号化装置を提供す
ることにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】本発明の目的は、各ブロ
ックが平坦部中のエッジ部であるか否かを判定して判定
結果に基づいて量子化幅乗数または量子化幅行列を選択
する手段を備えている画像符号化装置によって達成され
る。
【0018】
【作用】本発明の画像符号化装置では、各ブロックが平
坦部中のエッジ部であるか否かを判定して判定結果に基
づいて量子化幅乗数または量子化幅行列を選択する。
【0019】
【実施例】以下、図面を参照して本発明の画像符号化装
置の実施例を詳細に説明する。
【0020】図1は、本発明の画像符号化装置の第1実
施例の構成を示すブロック図である。
【0021】図1の画像符号化装置は、ブロック化部1
1、ブロック化部11に接続された直交変換部12、直
交変換部12に接続された量子化幅乗数または量子化幅
行列を選択する手段であるアクティビティ決定部13、
アクティビティ決定部13に接続されたビット配分部1
4、ビット配分部14に接続されたパターン選択部1
5、パターン選択部15に接続された乗数選択部16、
乗数選択部16に接続された量子化部17、量子化部1
7に接続された符号化部18によって構成されている。
【0022】次に、上記各構成部分を説明する。
【0023】ブロック化部11は、画像を小さなブロッ
ク(例えば、8画素×8ラインからなるブロック)に分
割する。
【0024】直交変換部12は、各ブロックを2次元直
交変換(離散フーリエ変換、アダマール変換、離散コサ
イン変換など)によって、符号化に適したデータに変換
する。
【0025】アクティビティ決定部13は、現ブロック
のアクティビティと、隣接ブロックのアクティビティと
の比較によって平坦部中のエッジを検出し、現ブロック
のアクティビティを決定する。
【0026】ビット配分部14は、ブロック内の画素値
のダイナミックレンジや分散など、ブロックの複雑さを
示す値に応じて、各ブロックにビット数を配分する。こ
れは、情報量の大きなブロックにビット数を多く、情報
量の小さなブロックにビット数を少なく配分することに
よって、平均のビット数を小さくする目的で行われる。
【0027】パターン選択部15は、配分されたビット
数に対して、複数個用意されている変換係数へのビット
割り当てパターンの中から、量子化の際のオーバーロー
ド歪みを最小にするパターンを選択する。ここで量子化
には、ビット割り当てパターンと、あらかじめ用意され
ている初期の量子化幅行列が用いられる。
【0028】乗数選択部16は、複数の量子化幅乗数の
中から、量子化歪みを最小にする乗数を選択する。ここ
で、量子化には、初期の量子化幅行列に量子化幅乗数を
乗じた行列と、パターン選択部15で選択されたビット
割り当てパターンが用いられる。ただし、直交交換の直
流成分の量子化は、常に初期の量子化幅で行う。
【0029】量子化部17は、初期の量子化幅行列、パ
ターン選択部15で選択されたビット割り当てパター
ン、乗数選択部16で選択された量子化幅乗数を用いて
量子化を行う。ただし、直交変換の直流成分の量子化は
初期の量子化幅で行う。
【0030】符号化部18は、各ブロック毎に発生し
た、ブロックへのビット配分情報、ビット割り当てパタ
ーン情報、量子化幅乗数の情報及び、量子化インデック
ス情報を記録や伝送に適した符号に変換する。
【0031】次に、図2のフローチャートを参照して図
1のアクティビティ決定部13の動作を説明する。
【0032】アクティビティ決定部13では、現ブロッ
クのアクティビティaを求める(ステップS1)。アク
ティビティとして直交変換係数の二乗の重みつき和を用
いるとすれば、アクティビティaは次式によって求めら
れる。
【0033】
【数1】
【0034】ここで、(i,j)(i=0,…,M−
1;j=0,…N−1)は2次元変換の各変換係数のシ
ーケンシー番号、Mはブロックの横方向の画素数、Nは
ブロックの縦方向の画素数、g(i,j)は変換係数、
w(i,j)は重みをそれぞれ表している。視覚特性を
考慮するため、高周波成分程小さな値をとるように重み
w(i,j)を設定する。ただし、直流成分を考慮しな
いときには重みw(0,0)=0とする。
【0035】隣接ブロックのアクティビティを求めてそ
の最小値をamin とする(ステップS2)。隣接ブロッ
クとして、例えば図3に示すようなブロックをとる。
【0036】正規化されたアクティビティの差Aを次式
にしたがって求める(ステップS3)。
【0037】
【数2】
【0038】現ブロック及び隣接ブロックが平坦な場
合、アクティビティa及びアクティビティの最小値a
min は共に小さな値となり、アクティビティの差Aは小
さな値となる。同様に、現ブロック及び隣接ブロックが
細かい絵柄を含む場合、アクティビティa及びアクティ
ビティの最小値aminは共に大きな値となり、アクティ
ビティの差Aはやはり小さな値となる。現ブロックがエ
ッジを含み、隣接ブロックの一つが平坦なブロックであ
る場合には、アクティビティaが大きく、アクティビテ
ィの最小値amin が小さくなるため、アクティビティの
差Aが大きくなる。従って、適当なしきい値T(0<T
<1)を設定すれば、アクティビティの差Aがしきい値
T以上のとき、平坦部にエッジが存在するブロックであ
ると判定することができる。
【0039】アクティビティの差Aとしきい値Tを比較
し(ステップS4)、上記ステップS4でアクティビテ
ィの差A<しきい値Tであれば処理を終了し、そうでな
ければ後述するステップS5に進む。
【0040】アクティビティaの大きさをc1倍(c1
1)して(ステップS5)、処理を終了する。ここで、
1は1より大きな定数なので、アクティビティaは大
きめの値に修整される。
【0041】上述したように、図1のアクティビティ決
定部13では、平坦部中にエッジが存在するブロックの
アクティビティaが大きめに設定されるため、ビット配
分部14で大きなビット数が配分され、乗数選択部16
で小さな乗数が選択される。なぜなら、ビット配分部1
4ではアクティビティaの大きなブロックに多くのビッ
ト数が配分され、乗数選択部16では、多くのビット数
が配分されたブロックほどオーバーロード歪みの発生量
が少なくなり、小さい乗数が選択されるからである。
【0042】図4は、本発明の画像符号化装置の第2実
施例の構成を示すブロック図である。
【0043】図4の画像符号化装置は、ブロック化部2
1、ブロック化部21に接続された直交変換部22、直
交変換部22に接続されたアクティビティ決定部23、
アクティビティ決定部23に接続された乗数選択部2
4、乗数選択部24に接続された量子化部25、量子化
部25に接続された符号化部26によって構成されてい
る。
【0044】次に、上記各構成部分の動作を説明する。
【0045】ブロック化部21は、画像を小さなブロッ
クに分割する。
【0046】直交変換部22は、各ブロックを2次元直
交変換によって、符号化に適したデータに変換する。
【0047】アクティビティ決定部23は、アクティビ
ティaを決定する。
【0048】乗数選択部24は、アクティビティaの値
に基づいて、量子化幅乗数を決定する。例えば、次式に
よって乗数fを計算する。
【0049】
【数3】
【0050】ここで、kは定数である。アクティビティ
aが0のときに乗数fは1となり、初期の量子化幅行列
が使用される。
【0051】量子化部25は、初期の量子化幅行列及び
乗数選択部24で決定された量子化幅乗数を用いて量子
化を行う。ここでは量子化ビット数を制限しないため、
オーバーロード歪みは発生しない。
【0052】符号化部26は、各ブロック毎に発生した
量子化幅乗数の情報及び量子化インデックス情報や記録
や伝送に適した符号に変換する。
【0053】次に、図5のフローチャートを参照して、
図4のアクティビティ決定部23の動作を説明する。
【0054】アクティビティ決定部23では、現ブロッ
クのアクティビティaを求める(ステップT1)。アク
ティビティとして直交変換係数の二乗の重みつき和を用
いるとすれば、アクティビティaは上記式(1)によっ
て求められる。
【0055】隣接ブロックのアクティビティを求めてそ
の最小値をamin とする(ステップT2)。隣接ブロッ
クとして、例えば図3に示すようなブロックをとる。
【0056】正規化されたアクティビティの差Aを上記
式(2)にしたがって求める(ステップT3)。
【0057】現ブロック及び隣接ブロックが平坦な場
合、アクティビティa及びアクティビティの最小値a
min は共に小さな値となり、アクティビティの差Aは小
さな値となる。同様に、現ブロック及び隣接ブロックが
細かい絵柄を含む場合、アクティビティa及びアクティ
ビティの最小値aminは共に大きな値となり、アクティ
ビティの差Aはやはり小さな値となる。現ブロックがエ
ッジを含み、隣接ブロックの一つが平坦なブロックであ
る場合には、アクティビティaが大きく、アクティビテ
ィの最小値amin が小さくなるため、アクティビティの
差Aが大きくなる。従って、適当なしきい値T(0<T
<1)を設定すれば、アクティビティの差Aがしきい値
T以上のとき、平坦部にエッジが存在するブロックであ
ると判定することができる。
【0058】アクティビティの差Aとしきい値Tを比較
し(ステップT4)、上記ステップT4でアクティビテ
ィの差A<しきい値Tであれば処理を終了し、そうでな
ければ後述するステップT5に進む。
【0059】平坦部中のエッジ部であると判定されたブ
ロックに対し、アクティビティaを小さめに設定する
(ここではアクティビティaを1より大きい定数c2
割ることによって修整される)。従って、式(3)によ
って量子化幅乗数も小さめに設定される。
【0060】従来の方法では、平坦部中のエッジ部であ
るか否かにかかわらず、量子化幅乗数を決めるため、視
覚的に適切でない乗数が使用されることがあったが、本
発明によれば、平坦部中のエッジ部で乗数が小さめに選
ばれ、視覚的に歪みが発生しないように符号化すること
ができる。
【0061】ここでは、初期の量子化幅行列に乗数をか
けることによって、複数の量子化幅行列を作成する符号
化方法に、本発明を適用した実施例について述べてき
た。しかしながら本発明は、全く異なる量子化幅行列を
複数個用い、これをブロック毎に適応的に選択する符号
化方法にも応用することができる。即ち、視覚実験によ
ってあらかじめ平坦部中のエッジ部を量子化するのに適
した量子化幅を求めておき、本発明によって検出された
エッジ部に対し、この量子化幅行列を選択するようにす
れば、視覚的に劣化の少ない符号化が実現できる。
【0062】
【発明の効果】本発明の画像符号化装置は、各ブロック
が平坦部中のエッジ部であるか否かを判定して判定結果
に基づいて量子化幅乗数または量子化幅行列を選択する
手段を備えているので、平坦部のなかにエッジが存在す
るブロックを検出し、そのブロックに対して小さめの量
子化幅乗数を選択することができるので、視覚的に劣化
の少ない符号化が実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の画像符号化装置の第1実施例の構成を
示すブロック図である。
【図2】図1のアクティビティ決定部の動作を説明する
ためのフローチャートである。
【図3】現ブロックとその隣接ブロックの位置の説明図
である。
【図4】本発明の画像符号化装置の第2実施例の構成を
示すブロック図である。
【図5】図5のアクティビティ決定部の動作を説明する
ためのフローチャートである。
【図6】従来の符号化装置の一構成例を示すブロック図
である。
【符号の説明】
11 ブロック化部 12 直交変換部 13 アクティビティ決定部 14 ビット配分部 15 パターン選択部 16 乗数選択部 17 量子化部 18 符号化部

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 画像をブロックに分割し変換を行って、
    初期の量子化幅行列と適応的に選択された量子化幅乗数
    あるいは複数個の異なる量子化幅行列によって量子化を
    行う画像符号化装置であって、各前記ブロックが平坦部
    中のエッジ部であるか否かを判定して当該判定結果に基
    づいて量子化幅乗数または量子化幅行列を選択する手段
    を備えていることを特徴とする画像符号化装置。
JP3007493A 1993-02-19 1993-02-19 画像符号化装置 Pending JPH06245199A (ja)

Priority Applications (1)

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JP3007493A JPH06245199A (ja) 1993-02-19 1993-02-19 画像符号化装置

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JP3007493A JPH06245199A (ja) 1993-02-19 1993-02-19 画像符号化装置

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