JPH0638047A - 画像再生装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 逆量子化及び逆離散コサイン変換を行う過程
で量子化歪を修正し、再生画像における量子化ノイズを
軽減・排除する。 【構成】 逆量子化された係数ブロックに対し、輪郭方
向を検査し、第１の１次元逆離散コサイン変換を行う。
それにより得られた半変換ブロックの空間周波数上の各
ベクトルが、輪郭を表す所定の代表ベクトルと比較さ
れ、最も適合度の高い代表ベクトルが判定される。その
代表ベクトルを基準として、前記ベクトルの量子化歪が
修正される。その後、第２の１次元が逆離散コサイン変
換が行われ、再生画像が出力される。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像再生装置、特に、逆
量子化後の係数ブロックに対し逆離散コサイン変換を行
う過程において量子化歪を修正する画像再生装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来から、静止画像符号化の標準アルゴ
リズムとしてＪＰＥＧ（Joint Photographic Experts G
roup）が提唱した離散コサイン変換（ＤＣＴ）を用いた
符号化方式が知られている。

【０００３】図７には、従来の画像符号化装置が示され
ている。この図７を用いて、従来の方式を説明する。一
枚の画像は、８行８列の「画素ブロック」に区分され、
各画素ブロックに対して、ＤＣＴ回路１０にて、２次元
ＤＣＴが実行される。これにおいて、画素ブロックは、
８行８列の空間周波数上の係数（ＤＣＴ係数）からなる
「係数ブロック」に変換される。さらに、その係数ブロ
ックは、量子化回路１２、ゼロパック回路１４、及び２
次元ハフマン符号化回路１６に順次入力される。

【０００４】図６には、従来の符号化方式の取り扱うデ
ータの概念が示されている。図６の左側には、８行８列
の画素ブロックが示され、右側にはＤＣＴ（及び量子
化）が実行された後の８行８列の係数ブロックが示され
ている。この係数ブロックにおいて、ＤＣ成分から高周
波成分にかけて、ジグザグスキャンが実行され、周知の
ゼロパック及びハフマン符号化が行われる。

【０００５】人間の視覚特性によると、空間周波数の低
い係数の量子化歪と比べて、空間周波数の高い係数の量
子化歪の方がより目立ちにくい。したがって、ＤＣＴに
より画像を空間周波数上の係数に変換した後、それを量
子化する際に、空間周波数の高い係数ほど量子化ステッ
プを大きくすることにより（結果として、量子化歪を大
きくすることにより）、画像全体として良好な画質を保
ちつつ、大きな圧縮率を得ることができる。さらに、Ｄ
ＣＴ変換によって空間周波数上の係数が主として空間周
波数の低い領域に集中するために後段のゼロパックと２
次元ハフマン符号化の効率が著しく向上し、結果として
大きな圧縮率を達成している。

【０００６】図８には、画像再生装置（復号化装置）の
構成が示されている。ここにおいて、符号は上記手順と
逆の手順で復号化される。すなわち、入力された画像デ
ータは、まず２次元ハフマン復号化回路１８でハフマン
復号化が実行され、次にゼロパック復号化回路２０でゼ
ロを挿入しながら復号化され、さらに逆量子化回路２２
で逆量子化が実行され、空間周波数上の「係数ブロッ
ク」を得る。

【０００７】さらに、逆離散コサイン変換（以下、「Ｉ
ＤＣＴ」という）回路２４にて、ＩＤＣＴが実行され、
もとの「画素ブロック」が得られ、画像が再生される
（図６参照）。

【０００８】ここで、上述したように高い空間周波数成
分ほど大きな量子化誤差が混入する可能性が高いため、
もとの画像を完全には再生できないのであるが、自然画
像等では多少の歪があっても主観的な画質にはそれほど
影響がなく、結局、以上のような方式によれば、自然画
像等の画質を良好に保ちつつ、高い圧縮率を得ることが
できる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ポスタ
ーのような複数の平坦部からなる画像に対し従来の符号
化方式を適用すると、物体の輪郭の回りにもやもやとし
たノイズが発生し、主観評価を低下させるという問題が
あった。このような問題は特に看板に描かれた文字や図
形等といった画像を符号化する場合、あるいは図表のよ
うな人工的な画像を自然画像として符号化する際に顕著
に現れていた。

【００１０】これは、平坦な領域に鋭い立上がりを示す
輪郭があると、大きな量子化誤差が混入し、これが平坦
なはずの領域で目立って見えてくるためである。

【００１１】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、文字や図形等を含むような画
像を離散コサイン変換と量子化により符号化した場合
に、その再生時に、混入した量子化誤差によるノイズを
軽減して、良質画像を形成できる画像再生装置を提供す
ることにある。

【００１２】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、画像データから抽出されるｎ行ｎ列の画
素ブロックに対し離散コサイン変換及び量子化を行い符
号化した符号を入力とし、それを復号化し、逆量子化を
行い、さらに逆離散コサイン変換を行って、前記画素ブ
ロックを再生する画像再生装置において、逆量子化後に
得られる空間周波数領域上の「係数ブロック」に内包さ
れる輪郭の方向が、水平方向又は垂直方向のいずれであ
るかを検査する輪郭方向検査手段と、前記「係数ブロッ
ク」に対して、前記判定された輪郭方向につき１次元の
逆離散コサイン変換を行って、半変換ブロックを出力す
る第１の逆離散コサイン変換手段と、前記半変換ブロッ
クにおける空間周波数を表すｎ個のベクトルそれぞれに
ついて、あらかじめ記憶しておいた輪郭パターンを表す
複数の代表ベクトルと比較し、最も適合する代表ベクト
ルを判定する最適合ベクトル判定手段と、前記判定され
た最も適合している代表ベクトルを基礎として、前記半
変換ブロックの内容を修正する歪修正手段と、前記修正
された半変換ブロックに対し、前記判定された輪郭方向
と直交する方向につき１次元逆離散コサイン変換を行っ
て、再生された画素ブロックを出力する第２の逆離散コ
サイン変換手段と、を含むことを特徴とする。

【００１３】

【作用】上記量子化歪を除去するためには、再生画像に
対し適切な修正を施さなければならない。本発明は、輪
郭パタンに１次元ＤＣＴを施したデータの特徴を利用し
て、簡単に輪郭と量子化ノイズを分離できることに注目
したものである。そこで、本発明では、２次元ＩＤＣＴ
を２回の１次元ＩＤＣＴに分解し、１回目のＩＤＣＴと
２回目のＩＤＣＴの間で、係数の修正を行う。

【００１４】したがって、上記構成によれば、まず、逆
量子化により得られた「係数ブロック」に対して、輪郭
方向が検査される。これは、最初の１次元ＩＤＣＴの方
向を決定するために行われるものであり、輪郭がなけれ
ば従来通り２次元ＩＤＣＴを行えばよい。

【００１５】一方、逆量子化された係数ブロックに対し
て、輪郭方向につき第１の１次元ＩＤＣＴが実行され
る。そしてこの状態で、半変換ブロックを構成する空間
周波数上の各ベクトルそれぞれが、輪郭パターンを表す
代表ベクトルと比較され、最も適合する代表ベクトルを
基準として、各ベクトル毎に量子化歪の修正が行われ
る。

【００１６】このように、修正が実行された後、第２の
逆離散コサイン変換が行われ、「画素ブロック」が再生
される。

【００１７】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００１８】画像データから抽出される画素ブロック
は、８行８列の画素データからなるものであり、これを
行列“Ｘ”、変換後のブロックを行列“Ｙ”で表すと、
２次元ＤＣＴはＹ＝ＤＸＤ^T で表される。ここで、
“Ｄ”は、８行８列のＤＣＴ行列であり、“Ｄ^T ”はＤ
の転置行列である。

【００１９】Ｘに対しＤを左からかけると、Ｘの各列毎
に１次元ＤＣＴを行うことに相当し、Ｄ^T を右からかけ
ると、Ｘの各行毎に１次元ＤＣＴを行うことに相当す
る。

【００２０】すなわち、２次元ＤＣＴ（あるいはＩＤＣ
Ｔ）は、１次元ＤＣＴ（ＩＤＣＴ）を２回、逐次行うこ
とによって実行されるものである。ゆえに、１次元ＩＤ
ＣＴを２回行う間に、係数の補填や修正を行うことが可
能である。

【００２１】図１には、本実施例の再生装置の構成がブ
ロック図で示されている。

【００２２】入力された符号は、まず、従来例と同様に
２次元ハフマン復号化回路２６及びゼロパック復号化回
路２８によって、ハフマン復号化及びゼロパック復号化
が順次実行される。次に逆量子化回路３０によって逆量
子化され、これにより、入力された符号は８行８列の
「係数ブロック」に変換される。

【００２３】この「係数ブロック」に対して２次元ＩＤ
ＣＴが実行されるが、それとともに量子化歪の修正を行
うため、回路１００が設けられている。

【００２４】この回路１００において、輪郭方向検査回
路３２は、係数ブロックを入力として、その係数ブロッ
クに内包される輪郭の方向を検査する。これはすなわ
ち、当該係数ブロックを復号化した画像に含まれている
輪郭のことであるが、これを周波数領域上で判定し修正
するのである。もちろん係数ブロックは、空間周波数上
の係数により構成されているが、輪郭があると各係数の
並びに特定のパターンが生じるため、これを利用して輪
郭の方向を判断し、かつ輪郭を修正する。このように輪
郭の方向を検査するのは、輪郭の修正が１次元方向に行
われるため、その効果をよく引き出すためである。

【００２５】ここで、この輪郭方向の検査方法を図２を
参照しながら説明する。図２には、８行８列の係数ブロ
ックＹの概念が示されている。Ｙの１列〜４列の係数の
絶対値の和を“ｈｏｒｉｚ”とし、Ｙの１行〜４行の係
数の絶対値の和を“ｖｅｒｔ”とする。そして、ある不
感帯ａ（例えば、４．０）を用いて、ｈｏｒｉｚ−ｖｅ
ｒｔ＞ ａの場合には、「水平に走る輪郭」とし、ｈｏ
ｒｉｚ−ｖｅｒｔ＜−ａの場合には、「垂直に走る輪
郭」とし、以上の条件に入らない場合には、「輪郭な
し」と判断する。 …（１） これは、輪郭が水平方向に走ると、図２に示す領域１０
４に存在する各係数の絶対値が大きくなり、逆に、輪郭
が垂直方向に走ると、図２に示す領域１０２に存在する
各係数の絶対値が大きくなることに基づく。

【００２６】以上のように輪郭が検査された結果、「輪
郭がない」と判断された場合には、図１に示す２次元Ｉ
ＤＣＴ回路３４において、従来同様の２次元逆離散コサ
イン変換が行われる。これにより、輪郭を含まない係数
ブロックについては、迅速に２次元ＩＤＣＴが実行され
る。

【００２７】１次元ＩＤＣＴ回路３６は、輪郭があると
判断された係数ブロックに対して１次元ＩＤＣＴを実行
する。ここで、前記輪郭方向検査回路３２から輪郭方向
指示信号が供給されており、１次元ＩＤＣＴ回路３６
は、輪郭が「垂直方向」に走っている場合には、係数ブ
ロックＹに対して、左から上記ＤＣＴ行列“Ｄ^T ”をか
け、一方、輪郭が「水平方向」に走っている場合には、
係数ブロックＹに対して、右から“Ｄ”をかける。

【００２８】したがって、１次元ＩＤＣＴ回路３６か
ら、１次元についてだけＩＤＣＴが施された変換中途状
態の「半変換ブロック」が出力される。この場合、水平
方向に走る輪郭の時には、半変換ブロックは水平方向に
実空間のデータ、垂直方向に空間周波数のデータとなっ
ている。一方、垂直方向に走る輪郭の時には、半変換ブ
ロックは水平方向に空間周波数のデータ、垂直方向に実
空間のデータとなっている。

【００２９】その半変換ブロックは、適合度算出回路３
８に入力され、その半変換ブロックを構成する８個の空
間周波数上のベクトル（空間周波数のデータからなる列
ベクトル又は行ベクトル）ｙ毎に、以下の複数の「係数
代表ベクトル」と比較される。

【００３０】図３及び図４において、左側（Ａ１〜Ａ
７）には、７個の１次元「実空間代表ベクトル」ｖ
_i （ｉ＝１〜７）が示されている。各実空間代表ベクト
ルｖi は、実空間上における各輪郭パターンを示すもの
である。一方、右側（Ｂ１〜Ｂ７）には、左側の実空間
代表ベクトルｖ_i に１次元ＤＣＴをかけて、空間周波数
領域上の係数データに変換し、更に、最も低周波数の交
流係数が１になるように適当に規格化した「係数代表ベ
クトル」ｗ_i ’が示されている。なお、これらのベクト
ルの作成方法については、後に詳述する。

【００３１】各係数代表ベクトルｗ_i ’は予め作成さ
れ、図１に示す代表ベクトル記憶部４０に保持され、適
合度算出回路３８及び後述する修正回路４４によって参
照される。

【００３２】適合度算出回路３８は、半変換ブロックを
構成する空間周波数上の各ベクトルｙに対し、前記係数
代表ベクトルｗ_i ’との比較を同じスケールで比較する
ため前記代表ベクトルと同様に正規化を行い、その正規
化後の各ベクトルｙ’と上記各係数代表ベクトルｗ_i ’
とを比較し、適合度を算出する。この場合、空間周波数
上のベクトルｙ_i は８個あり、また、係数代表ベクトル
ｗ_i ’は７個あるため、本実施例では、結果として１つ
の半変換ブロック当たり５６個の適合度を算出すること
になる。

【００３３】次に、最適合判定回路４２は各ベクトルｙ
毎に算出された７個の適合度の最小値を求めることによ
り、そのベクトルｙに最も適合する係数代表ベクトルｗ
_i ’を判定する。この判定によって、ベクトルｙがどの
位置に輪郭を含むか判定されることになる。その最も適
合している適合度が所定のしきい値よりも小さければ、
後段の修正回路４４に修正の許可信号が送られ、そのし
きい値より大きければ不許可の信号が送られる。これ
は、輪郭形態が代表ベクトルｗ_i ’から外れるに従って
適合度χ² が大きくなるためである。

【００３４】修正回路４４は、半変換ブロックの各ベク
トルｙについて、前記判定された最適合係数代表ベクト
ルｗ_min ’を基本型として係数の修正を行う。具体的に
は、ベクトルを構成する各係数値が係数代表ベクトルｗ
_min ’の各係数の値に近くなるように、係数が失われて
いれば係数を補填し、係数が量子化誤差を含んでいる場
合は修正し、または、係数代表ベクトルの値そのものと
置換する。

【００３５】その後処理された半変換ブロックは第２の
ＩＤＣＴ回路４６に入力される。ＩＤＣＴ回路４６は輪
郭方向検査部の指示により指定される方向にＩＤＣＴを
施し、完全な復号化画像の画素ブロックを得る。

【００３６】図５には、もとの画像と従来の２次元ＤＣ
Ｔをそのまま行った量子化歪を含む画像が、１次元デー
タとして対比されている。このようにもとの画像に輪郭
があると、符号化により高周波側の係数に量子化ノイズ
が入り易く、これが復号化された画像の平坦な領域でコ
サイン波状のノイズとなって見える。

【００３７】図１に示した修正回路４４は、このノイズ
を排除するように補填または修正を行うものであり、こ
れにより図７において従来破線のように再生されていた
画像が実線のように再生される。すなわち図７ではほと
んど違いが分からない程に、量子化誤差が軽減される。

【００３８】なお、実空間上の８個のデータを用いて、
その形状が階段状に変化しているかどうかを計算するた
めには、８個のデータ全てを用いる必要があるが、本実
施例では８個の空間周波数のうち、平均値を表すデータ
を除いた７個のデータから計算することができるため、
その分だけ効率のよい装置を構成できる。また実際の空
間周波数は量子化により、高周波数の係数が０に帯域制
限されている場合が多いため、７個よりももっと少ない
データから、そのデータが輪郭を表すかどうかを判定す
ることができる。

【００３９】さて、本発明の原理を明らかにするために
１次元ＤＣＴについて具体的に説明する。８点での１次
元ＤＣＴは次の式で表される。

【００４０】ＤＣＴ Ｆ（ｕ）＝ Ｃu ／２Σ ｆ（ｉ）ｃｏｓ（（２ｉ＋１）ｕπ／１６） …（２） （但し、Σの計算はｉ＝０から７）ＩＤＣＴ ｆ（ｉ）＝ １／２ΣＣu Ｆ（ｕ）ｃｏｓ（（２ｉ＋１）ｕπ／１６） …（３） （但し、Σの計算はｕ＝０から７）ここで、Ｃu は ｕ
＝０の時Ｃu ＝１／√２、ｕ≠０の時Ｃu ＝１とする。

【００４１】与えられた画像が輪郭を含むかどうかを判
別するための実空間の代表ベクトルを次のように７個用
意する。

【００４２】 １１１１１１１ ０１１１１１１ ００１１１１１ ｖ1 ｖ2 ｖ3 ｖ4 ｖ5 ｖ6 ｖ7 ＝ ０００１１１１ ００００１１１ ０００００１１ ００００００１ ０００００００ ｖ_i （ｉ＝１〜７）はそれぞれ落差１の輪郭が各種の場
所で存在するベクトルである。このベクトルにＤＣＴを
施してその結果のベクトルをｗi とする。

【００４３】ｗ_i ＝Ｄ ｖ_i ｗ_i は８行１列のベクトルであり、その要素を、ｗ
_i ［０］〜ｗ_i ［７］と記すことにする。すると、ｗ_i
［０］は直流成分を表しており、そのベクトルが輪郭で
あるかどうかの情報は含んでいない。ｗ_i ［１］〜ｗ_i
［７］を用いて代表ベクトルを作るのであるが、輪郭の
落差による違いを考慮しないで済むようにベクトルｗ_i
をｗ_i ［１］で除し、正規化する。

【００４４】ｗ_i ’＝ ｗ_i ／ｗ_i ［１］ ここで、ｗ_i ［１］≠０である。

【００４５】さて画像データを表すベクトルｘ［０］〜
ｘ［７］が与えられたとすると、符号化器においてはこ
れにＤＣＴを施して、ベクトルｙを得る。また復号化器
では先にｙが得られて、これにＩＤＣＴを施してｘを得
ることになる。

【００４６】ｙ＝Ｄｘ ｙ［１］が０でないときｙをｙ［１］で除してｙ’を得
る。

【００４７】 ｓ＝ｙ［１］として …（７） ｙ’＝ｙ／ｓ …（８） ｙ’がどの位置に輪郭を含むかを次のようにして判定す
る。

【００４８】各ｗi ’とｙ’とを順に比べて、最も似て
いるものを探す。似ているかどうかを次のように判定す
る。

【００４９】 χ² i ＝ Σ （ｗ_i ’［ｊ］−ｙ’［ｊ］）² ／（Ｌ−１） …（９ ）（但し、Σの計算はｊ＝２からＬ−１） ここでＬはベクトルｙ’のゼロでない値の存在する長さ
であり、すなわち、ｙ’［Ｌ］〜ｙ’［７］は全て０で
あることを示す。

【００５０】ｉを１から７まで動かして計算することに
より、最小値χ2 _min を示す代表ベクトルｗ_min ’が求
められる。このときχ2 _min がある基準値以下であれ
ば、これは、代表ベクトルｗ_min ’で表せるものである
と判定できる。よって、入力ベクトルｙは次のベクトル
で近似できるはずである。

【００５１】 ｙ［ｋ］＝ｓ ｗ_min ’［ｋ］（ただしｋ＝１〜８） …（１０） （但しｋ＝１〜８であり、等号はほぼ等しいの意味であ
る）ｙ［ｋ］はｋ≧Ｌのとき０に帯域カットされていた
ものであるから、ｓ ｗ_{mi n} ’［ｋ］で補填してあげれ
ば良い。また１≦ｋ＜Ｌについても、必要ならば、ｓ
ｗ_min ’［ｋ］に近づけることによって、修正を行えば
良い。

【００５２】この輪郭推定方式は、元の画像ブロックが
ステップ関数だけを含む場合は、三つの係数すなわち、
ｙ［０］、ｙ［１］、ｙ［２］だけでも、完全に元の形
を復元することができる。これはステップ関数の表現が
初期値、立ち上がり位置、立ち上がり高さ、の三つのデ
ータで表せることが理由であり、ほとんど最小限の情報
で形を伝えることができ、非常に高効率な符号化を行う
ことができる。またもとの画像が１ブロック内に二つ以
上の輪郭を含んだり他の様々なパターンを示す場合に
は、前述のχ² _min が大きくなるため、これを判別する
ことができる。この場合、補填・修正処理を省略しても
輪郭周囲のコサイン波状のノイズはあまり目立たない。

【００５３】これは、ポスターや図形を電子カメラで撮
影する場合などに有効であり、輪郭の劣化を修復して再
生することができ、また符号化側でも特別の考慮をする
ことなく自然画像と同様の量子化を行っても、量子化誤
差が軽減された元の画像に近い画像を再生することがで
きる。

【００５４】本発明の実施例は上に述べたとおりである
がその原理をさらに詳しく次に述べる。

【００５５】本方式を分かりやすくするために、次の実
関数のフーリエ余弦変換から説明する。関数ｇ（ｔ）を
ｔ≧０で定義された関数とする。

【００５６】 ｇ（ｔ）＝ ２∫ Ｇ（ｆ）ｃｏｓ（２πｆｔ） ｄｆ …（１１） （但し、積分範囲は０から∞） Ｇ（ｆ）＝ ２∫ ｇ（ｔ）ｃｏｓ（２πｆｔ） ｄｔ …（１２） （但し、積分範囲は０から∞）今、関数ｇ（ｔ）として
０≦ｔ＜Ｅで１、Ｅ＜ｔ で０をとるステップ関数とす
る。

【００５７】 Ｇ（ｆ）＝ ２∫ ｃｏｓ（２πｆｔ） ｄｔ （但し、積分範囲は０からＥ） ＝１／（πｆ） ｓｉｎ（２πｆＥ） …（１３） このように、輪郭の位置Ｅは空間周波数領域上ではＧ
（ｆ）の周期となって表れるため、Ｇ（ｆ）の周期を計
算できれば、逆に輪郭の位置を確定する事ができるので
ある。

【００５８】ところが、実際のデータは離散値であり、
帯域が制限されており、Ｇ（ｆ）もエイリアジングの効
果すなわち折り返し歪が入っているため、上式をそのま
ま用いることはできない。次にｇ（ｔ）が離散的に与え
られる場合を示す。

【００５９】関数ｇ（ｔ）は周波数がｆN 以下に帯域制
限されているとすると、ｇ（ｔ）はサンプリング間隔τ
でサンプリングでき、Ｇ（ｆ）は０≦ｆ≦ｆ_N にのみ存
在し、周期ｆ₀ ＝２ｆ_N で繰り返す周期関数ゆえ、フー
リエ余弦級数に展開できる。ただしｆ_N ＝１／（２τ） Ｇ（ｆ）＝ Σ ｃ_n ｃｏｓ（２πｎｆ／ｆ0 ） …（１４） （但し、Σの計算はｎ＝０から∞） ｃ_n ＝ （１／ｆ_N ）∫ Ｇ（ｆ）ｃｏｓ（−２πｎｆ／ｆ₀ ）ｄｆ …（１５） （但し、積分範囲は０からｆ_N ）ここで、（１１）式と
比べて、 ｃn ＝ （１／２ｆ_N ）ｇ（−ｎτ） ＝ τ ｇ（−ｎτ）…（１６） よって、 Ｇ（ｆ）＝ Σ τｇ（−ｎτ）ｃｏｓ（２πｎｆ／ｆ0 ） …（１７） （但し、Σの計算はｎ＝０から∞）ただしｇ（）は偶関
数ゆえ、ｇ（−ｎτ）＝ｇ（ｎτ）である。

【００６０】今、エッジ落差Ｈを考慮にいれて、ｎ＝０
〜Ｅまでがｇ（ｎτ）＝Ｈで、ｎ＞Ｅでｇ（ｎτ）＝０
であるとすると、 Ｇ（ｆ）＝ Σ Ｈτ ｃｏｓ（２πｎτｆ） …（１８） （但し、Σの計算はｎ＝０からＥ）ＤＣＴは空間のサン
プリングにおいて位相をずらしてサンプリングしている
ため、次の式を用いれば良い。

【００６１】 Ｇ（ｆ）＝ Σ Ｈτｃｏｓ（２π（２ｎ＋１）τｆ／２） …（１９） （但し、Σの計算はｎ＝０からＥ）この関数は上述の帯
域制限していない関数と比べて変形しているが、減衰し
ながら振動していく様子はよく似ており、その振動の形
から元の輪郭位置を確定することができるのである。

【００６２】つまり、離散コサイン変換によってベクト
ルｘがｙ＝Ｄｘに変換されたとき、ｘが輪郭であるかど
うかを判定するために、ｘに一対一に対応するｙの特徴
を求めることによって行うのである。ベクトルｘが似て
いるかどうかは、ベクトル空間上のユークリッド距離
√（ Σ（ｘ［ｉ］−ｘ’［ｉ］）² ） を用いるこ
とができる。これは二つのベクトル、ｘとｘ’の差を表
すベクトル（ｘ−ｘ’）の長さである。

【００６３】ｘを写像したｙについても二つのベクトル
が似ているかどうかは、二つのベクトルの差を表すベク
トル（ｙ−ｙ’）の長さで表せる、 （ｙ−ｙ’）^T ・（ｙ−ｙ’） ＝ （Ｄ（ｘ−ｘ’））^T ・（Ｄ（ｘ−ｘ’） ） ＝ （ｘ−ｘ’）^T Ｄ^T Ｄ（ｘ−ｘ’） ＝ （ｘ−ｘ’）^T ・（ｘ−ｘ’ ） …（２０ ） しかし、復号時には空間周波数に応じて量子化ステップ
が異なるため、不確かさに差がある。すなわち、低周波
数側の係数は誤差が少なく、高周波数側は不確かさが大
きい。このため、なるべく周波数の低い係数を重視して
二つのベクトルが似ているかどうかをはかるべきであ
る。これは、特に高い圧縮率を稼ぐために、高周波側の
係数を切り捨てて帯域制限をしてしまった場合に問題と
なる。もし、もともと８個あったＤＣＴ係数が低周波側
から６個しか復号化時に無かった場合、代表ベクトルと
の類似度を評価するには、代表ベクトルも６個のみを考
慮するのである。手順を次に示す。

【００６４】（１）空間周波数領域上の係数のうち、直
流分は形の判定に関係ないから、１〜７の７個の係数を
用いる。

【００６５】（２）入力ベクトルの大きさは主に輪郭落
差に応じて大きくなるから、輪郭位置を知るためには輪
郭落差の影響を除きたい。これにはベクトルの各係数を
最も確からしいｙ［１］との比で表せば良い。

【００６６】なぜなら空間周波数上の関数を表す式（１
９）を離散化すると、（ｆ＝ｕ △ｆ、△ｆ＝ｆ_N ／Ｎ
として） Ｇ（ｕ△ｆ）＝Σ Ｈτｃｏｓ（２π（２ｎ＋１）τｕ△ｆ／２） （但し、Σの計算はｎ＝０からＥ） ＝Σ Ｈτｃｏｓ（π（２ｎ＋１）ｕ／（２Ｎ）） …（２１ ） （但し、Σの計算はｎ＝０からＥ）となって、ｙが輪郭
を表すならば ｙ［ｉ］／ｙ［１］（ｉ＝２〜７）はＨ
によらない値となるのである。

【００６７】（３）入力ベクトルにおいて、高周波側か
ら０でない値が表れる位置をさがし、入力ベクトルの実
効的な長さをもとめ、これをＬとする。

【００６８】（４）係数の２〜Ｌ−１について差の２乗
の和を求め、それをＬ−１で除し、これをもって、輪郭
形状がどれぐらい似ているかの判定を行う。前掲の式を
再掲する。

【００６９】 χ² i ＝ Σ （ｗ_i ’［ｊ］−ｙ’［ｊ］）² ／（Ｌ−１） …（２２） （但し、Σの計算はｊ＝２からＬ−１）この判定値は、
統計学で適合度の判定に用いられるχ平方量に相当して
おり、その有効性を裏付けることができる。

【００７０】実際のところ、もとの関数がステップ関数
であることが保証されれば、その関数形を知るために
は、空間周波数領域のＤＣＴ係数は０、１、２の係数３
つだけで知ることができるのである。すなわち、ステッ
プ関数は初期値、立ち上がり位置、落差の３つのデータ
で表現できるが、係数では、ｙ［０］が平均値を表し、
ｙ［１］が落差の情報を持ち、ｙ［２］／ｙ［１］が立
ち上がり位置を示すのである。

【００７１】このようにして輪郭かどうかが判定される
と、入力ｙを代表ベクトルの形に修正する。すなわち、
帯域制限されていた係数を復活させ、あるいわ、混入し
ている量子化誤差を除いて純粋な輪郭に近づけるのであ
る。

【００７２】 ｙ［ｋ］ ＝ ｓ ｗ_min ’［ｋ］ …（２３） （但し、ｋ＝１〜８であり、等号はほぼ等しいの意味で
ある）高周波側の係数が帯域制限されたものであるか、
それとも元々の画像に高周波成分が無かったのかを判定
するためには、復活させた係数が量子化誤差の範囲内に
あるかどうか、あるいは修正量が量子化誤差の範囲内に
あるかどうかをチェックすると良い。

【００７３】なお、ＣＣＤなどにより撮像し、この画像
信号をデジタルデータに変換し、さらにこれを符号化し
て記録あるいは出力するデジタル電子スチルカメラと、
その符号を再生する再生装置と、からなる電子スチルカ
メラシステムに、本発明を応用することもできる。その
場合には、ノーマルモードとポスターモードとを選択で
きるようにし、その選択したモードの情報を画像の符号
と共に記録し、画像再生装置において前記モード情報に
基づいて、標準化された復号化方法を用いるか上記実施
例による画像修正を行うかを選択させる。

【００７４】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ポスターのような平坦部を含む画像を離散コサイン変換
を用いて符号化した場合に、その再生時に生ずる量子化
ノイズを軽減して、良質画像を形成できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像再生装置の全体構成を示すブ
ロック図である。

【図２】輪郭方向の検査における領域分けを示す説明図
である。

【図３】実空間代表ベクトル（Ａ）と係数代表ベクトル
（Ｂ）を示す説明図（その１）である。

【図４】実空間代表ベクトル（Ａ）と係数代表ベクトル
（Ｂ）を示す説明図（その２）である。

【図５】従来の符号化方式による量子化歪を混入した再
生画像と、もとの画像とを１次元データとして対比して
示す図である。

【図６】ＤＣＴとＩＤＣＴにおけるデータの構造を示す
説明図である。

【図７】従来の画像符号化装置の構成を示すブロック図
である。

【図８】従来の画像符号化装置（画像再生装置）の構成
を示すブロック図である。

【符号の説明】

３６，４６ １次元逆離散コサイン変換回路 ３２ 輪郭方向検査回路 ３８ 適合度算出回路 ４２ 最適合ベクトル判定回路 ４４ 修正回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 画像データから抽出されるｎ行ｎ列の画
   素ブロックに対し離散コサイン変換及び量子化を行い符
   号化した符号を入力とし、それを復号化し、逆量子化を
   行い、さらに逆離散コサイン変換を行って、前記画素ブ
   ロックを再生する画像再生装置において、 逆量子化後に得られる空間周波数領域上の「係数ブロッ
   ク」に内包される輪郭の方向が、水平方向又は垂直方向
   のいずれであるかを検査する輪郭方向検査手段と、 前記「係数ブロック」に対して、前記判定された輪郭方
   向につき１次元の逆離散コサイン変換を行って、半変換
   ブロックを出力する第１の逆離散コサイン変換手段と、 前記半変換ブロックにおける空間周波数を表すｎ個のベ
   クトルそれぞれについて、あらかじめ記憶しておいた輪
   郭パターンを表す複数の代表ベクトルと比較し、最も適
   合する代表ベクトルを判定する最適合ベクトル判定手段
   と、 前記判定された最も適合している代表ベクトルを基礎と
   して、前記半変換ブロックの内容を修正する歪修正手段
   と、 前記修正された半変換ブロックに対し、前記判定された
   輪郭方向と直交する方向につき１次元逆離散コサイン変
   換を行って、再生された画素ブロックを出力する第２の
   逆離散コサイン変換手段と、 を含むことを特徴とする画像再生装置。