JPH0670302A - 画像情報圧縮符号化装置及び画像情報伸長復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 バースト誤りに強い画像情報圧縮符号化装置
を提供する。 【構成】 時間的に連続した複数のフレームで構成され
る入力画像情報信号ａａを第１，第２の画像情報信号１
ａ，２ａに１フレーム毎に分割する分割手段１と、第
１，第２の画像情報信号１ａ，２ａをフレーム間符号化
する第１，第２の画像情報圧縮符号化手段２，４と、そ
れらの出力信号に誤り検出・訂正符号を夫々付加する第
１，第２の誤り訂正符号化手段と、時分割多重手段６と
を備えた画像情報圧縮符号化装置。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像を高能率符号化し
て伝送あるいは記録する画像情報圧縮符号化装置及び画
像情報伸長復号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、画像のディジタル化にともなって
高能率符号化技術が重要になってきている。さて、テレ
ビ会議やテレビ電話信号のように高い情報圧縮率が望ま
れる場合には、画像のフレーム間の相関を利用したフレ
ーム間符号化法を用いることが検討されている。フレー
ム間符号化の手法の一つとして、面内で直交変換をかけ
るとともに時間軸方向にも直交変換をかける方法が考え
られる。例えば、８枚のフレームのそれぞれ同じ位置の
縦８画素×横８画素×時間軸方向８画素を入力として３
次元のＤＣＴ（ディスクリート・コサイン・トランスフ
ォーメーション）をかけることが考えられる。

【０００３】別の手法の一つとして、原島博監修、テレ
ビジョン学会編、「画像情報圧縮」、オーム社（１９９
１）（以下では、文献１と呼ぶ）のｐ．２１１に述べら
れている方法がある。これは動き補償フレーム間予測と
ＤＣＴとを組み合わせたものである。すなわち、画像を
縦８画素×横８画素程度の集まりに分け、この集まり毎
にフレーム間で動きベクトルを求め、この動きベクトル
を符号化して伝送するとともに、この動きを補償した信
号との予測誤差をフレーム内で前記集まり毎にＤＣＴを
利用して高能率符号化するものである。

【０００４】また、文献１ｐ．２９７には蓄積用動画像
符号化標準としてＭＰＥＧ（モーション・ピクチュアー
・イメージコーディング・エキスパーツ・グループ）方
式が述べられている。ＭＰＥＧ方式は上記の動き補償フ
レーム間予測とＤＣＴとの組み合わせに加え、周期的に
フレーム内符号化を行うフレームを置くことを特徴とす
る。これは、蓄積された画像信号を途中から再生する際
に、最初のフレームから順番に途中を欠かすことなく復
号しなくても良いようにするためである。

【０００５】ところで、上記のような方法で圧縮符号化
した情報を伝送路誤りが発生する可能性のある伝送路で
伝送あるいは記録媒体に記録する場合には、誤り対策の
ために圧縮符号化の結果として得られた符号列をさらに
誤り検出・訂正符号化することが多い。誤り検出・訂正
符号には、テレビジョン学会誌ｖｏｌ．４４、Ｎｏ．８
（以下では、文献２と呼ぶ）、ｐｐ．１０１７に述べら
れているように、ブロック符号と畳み込み符号がある。
このうち、ブロック符号であるＲＳ（リード・ソロモ
ン）符号を積符号化（ＲＳ符号と積符号についてはそれ
ぞれ、テレビジョン学会誌ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．１、ｐ
ｐ．５３、テレビジョン学会誌ｖｏｌ．４５、Ｎｏ．
３、ｐｐ．３５３を参照）して用いている例が多い。伝
送路誤りには、文献２、ｐｐ．１０１６に述べられてい
るようにランダム誤りとバースト誤りがある。ランダム
誤りがビットに独立に発生する誤りであるのに対し、バ
ースト誤りは復数ビットにわたって集中して発生する誤
りである。積符号はランダム誤りとバースト誤りがとも
に発生するような伝送路にたいして用いられ、通常、ラ
ンダム誤りに対しては内符号で、バースト誤りに対して
は内符号と外符号の組み合わせによって、誤り検出・訂
正される。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】ところが、画像情報圧
縮伸長符号化装置の一つであるデジタルＶＴＲのように
記録媒体として磁気テープを用いる場合、磁気テープの
ドロップ・アウト等により相当に長期間にわたるバース
ト誤りが発生し、誤り検出・訂正符号語の誤り訂正能力
を越えてしまい、その結果データが欠落してしまうこと
がある。そのような場合、上記のようにフレーム間符号
化法により圧縮符号化しているものとすると、複数フレ
ームにわたって少なくとも縦８画素×横８画素程度の画
像情報が失われることになる。この情報の欠落は、複数
のフレームに渡って欠落しているので、その前後のフレ
ームを用いた修正が困難であり、また面内においても縦
８画素×横８画素の比較的大面積の欠落であるため、周
辺の画像情報等を用いて修正することが困難であり、視
覚的に大きな妨害となる。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するため以下の構成を提供するものである。

【０００８】時間的に連続したフレームで構成される入
力画像情報信号を、一の画像情報信号に係るフレーム間
に他の画像情報信号に係るフレームが少なくとも１フレ
ーム介挿されるよう複数の画像情報信号にフレーム単位
で分割する分割手段と、該複数の画像情報信号を夫々フ
レーム間符号化する画像情報圧縮符号化手段と、該複数
の画像情報信号に係る該画像情報圧縮符号化手段の出力
信号に誤り検出・訂正符号を夫々付加する誤り訂正符号
化手段とを有することを特徴とする画像情報圧縮符号化
装置。

【０００９】所定の伝送路を介して請求項１に記載した
画像情報圧縮符号化装置の出力信号が入力される画像情
報伸長復号化装置であって、上記複数の画像情報信号に
係る一の画像情報信号が訂正不能の場合、他の画像情報
信号を用いて該一の画像情報信号を補正する補正手段を
有することを特徴とする画像情報伸長復号化装置。

【００１０】

【実施例】図１は本発明に係る画像情報圧縮伸長符号化
装置の一実施例のブロック図、図２は高能率符号化の対
象となる時間的に連続するフレームを説明するための概
念図、図３は第１の画像情報信号１ａを説明するための
概念図、図４はＲＳ符号の構成を説明するための概念
図、図５はＲＳ符号の積符号の構成を説明するための概
念図、図６はフィールド画面をフレームとした場合のフ
レーム間の走査線の関係を説明するための概念図であ
る。以下図面を参照しつつ実施例を説明する。

【００１１】［実施例１］図１において、画像情報圧縮
伸長符号化装置は構成１〜６よりなる画像情報圧縮符号
化部Ａと画像情報伸長復号化部Ｂと伝送路７とによりな
る。

【００１２】画像情報圧縮符号化部Ａより説明するに、
入力画像情報信号ａａが分割手段１に供給され、ここで
第１，第２の画像情報信号１ａ，２ａに分割される。こ
の分割について図２，３を用いて説明するに、図２中に
図示したフレームは以下の意味を持つ。一般に、ＮＴＳ
Ｃ方式のＴＶ信号等では、１枚の画像信号を飛び越し走
査により２枚の画像（以下では、それぞれ奇数フィール
ド、偶数フィールドと呼ぶ）に分けて伝送していると考
えることができる。その場合、各１フィールドの画面を
１フレームの画面と見なしても良いし、あるいは奇数フ
ィールドと偶数フィールドを合わせて順次走査の状態と
した、通常、フレームと呼ばれる１画面を前記１フレー
ムの画面と見なしても良い。

【００１３】さて、図２は高能率符号化の対象となる入
力画像情報信号ａａのうち時間的に連続するｉ＋１番目
〜ｉ＋８番目のフレームを表したものである（ｉは自然
数）。分割手段１は同図中の奇数番目のｉ＋１番目、ｉ
＋３番目、ｉ＋５番目、ｉ＋７番目のフレームを抜き出
し図３に図示する第１の画像情報信号１ａとし、また、
偶数番目のフレームを抜き出し第２の画像情報信号２ａ
とする。そして、第１，第２の画像情報信号１ａ，２ａ
を第１，第２の画像圧縮符号化手段２，４に供給する。

【００１４】この第１の画像圧縮符号化手段２はフレー
ム間符号化法を用いて符号化する。一例として、３次元
で直交変換して符号化するものとする。先ず各フレーム
内で画像を縦８画素×横８画素の集まりに分ける。図３
の各フレーム内でハッチした部分がこの集まりの一つで
ある。次に、ｉ＋１番目からｉ＋７番目の各フレーム内
で同じ位置の縦８画素×横８画素の集まりを集めて、縦
８画素×横８画素×時間方向４画素の集まりとする。こ
の集まりに対して３次元ＤＣＴをかけ、結果として得ら
れた変換係数を低周波成分の係数については細かく、高
周波成分の係数は粗く、再量子化する。そして再量子化
された係数をハフマン符号等の可変長符号を用いて符号
化する。このような符号化をフレーム内で適当に離れた
位置の複数の縦８画素×横８画素×時間方向４画素の集
まりについても施して得た信号を第１の誤り訂正符号化
手段３に供給する。

【００１５】一方、第２の画像圧縮符号化手段４は第２
の画像情報信号２ａに対して第１の画像圧縮符号化手段
２と同様の処理を施して得た信号を第２の誤り訂正符号
化手段５に供給する。ただし、第１，第２の画像情報信
号１ａ，２ａでは、フレーム内から縦８画素×横８画素
の集まりを仮想的に取り出して符号化する際の縦８画素
×横８画素の集まりのフレーム内の位置と取り出す順序
の関係を変えるものとする。これは、後述する伝送路７
が、例えば、磁気テープ上にヘリカル記録を行なうディ
ジタルＶＴＲでは、テープ長手方向のドロップ・アウト
によって複数トラックに渡ってテープ端からほぼ同じ位
置の情報が失われることがあるので、奇数番目のフレー
ムと偶数番目のフレームのフレーム内の同じ位置の画像
情報が失われることを避けるためである。

【００１６】第１，第２の誤り訂正符号化手段３，５で
は入力符号列に対し誤り検出・訂正符号化を行なう。誤
り検出・訂正符号としては、ＲＳ符号の積符号を用いる
ものとする。この符号化を図４、５を用いて説明する。

【００１７】図４はＲＳ符号の一般的な構成を示したも
のであり、図示する如く情報点数としてｋシンボル（１
シンボルは、例えば８ビットの情報を集めたものとす
る。）、パリティーとしてｍ−ｋシンボルで計ｍシンボ
ルを持つ。一方、ＲＳ符号の積符号は、ｋ・ｎ個の情報
点を図５に図示する如くｋ行ｎ列の２次元配列に配置
し、各列のｋ個の情報点にｍ−ｋ個のパリティーを付加
して符号化する。次にｍ行ｎ列の各行をｎ個の情報点と
し、ｐ−ｎ個のパリティーを付加して符号化する。全体
として、長さｍ・ｐシンボルの符号語となる（ｋ、ｍ、
ｎ、ｐはそれぞれ自然数）。以上が積符号の構成であ
る。このようにして得られた第１，第２の符号化信号１
ｂ，２ｂが時分割多重手段６に供給される。

【００１８】時分割多重手段６は第１，第２の符号化信
号１ｂ，２ｂを時分割多重して得た符号化信号ｃｃを伝
送路７に供給する。この伝送路７は画像情報圧縮伸長符
号化装置がデジタルＶＴＲである場合は磁気テープ記録
再生系であり、また、光磁気記録再生装置である場合は
光記録再生系である。尚、画像情報圧縮伸長符号化装置
を画像情報圧縮符号化装置と画像情報伸長復号化装置に
分けて考えても良く、係る場合、記録・再生専用機であ
っても良い。また、伝送路は電波であっても良い。

【００１９】次に、画像情報伸長復号化部Ｂを説明す
る。伝送路７を介して符号化信号ｃｃが時分割分離手段
８に供給され、ここで第１，第２の符号化信号１ｂ，２
ｂに係る第１，第２の再生符号化信号１ｃ，２ｃに分離
して、これらを第１，第２の誤り訂正復号化手段９，１
１に供給し、誤り訂正を施した後、第１，第２の画像情
報伸長手段１０，１２に供給する。

【００２０】そして、第１，第２の画像情報圧縮手段
２，４と相補的な関係にある第１，第２の画像情報伸長
手段１０，１２で所定の伸長処理を施して得た第１，第
２の復号化信号１ｄ，２ｄを合成手段１３に供給し、そ
こで両信号を合成して得た復号化信号ｄｄを補正手段１
４に供給する。

【００２１】さてここで、伝送路７がデジタルＶＴＲの
磁気テープ記録再生系であって、ここでバースト誤りが
発生し、符号語の１つが誤り訂正不能になった場合を想
定して、補正手段１４を説明する。この時、例えば第１
の画像情報信号中の４つのフレームの複数の縦８画素×
横８画素×時間方向４画素の集まりについては画像情報
が失われてしまう。一方、失われた集まりと画面内で同
じ位置の、第２の画像情報信号中の４つのフレームの複
数の縦８画素×横８画素×時間方向４画素の集まりを符
号化した符号語については、テープ上でかなり離れた位
置にあるためバースト誤りに含まれず、正しく復号され
る確率が高い。そこで、この補正手段１４は情報が失わ
れたフレームの前後のフレームの画像情報を利用して、
視覚的に目立たないように誤りを修正して出力画像情報
信号ｅｅを得て、これを図示せぬ伝送路に出力する。

【００２２】このように情報が失われたフレームの前後
のフレームの情報によって誤りを修正できるため視覚的
に目立たないように修正することが容易にできる。一
方、本施例のように、１つ置きのフレームを用いてフレ
ーム間符号化を行なう方法に比べ、従来例のように連続
するフレームを用いてフレーム間符号化を行なったほう
が符号化効率が良くなるので、その分だけ誤り検出・訂
正符号のパリティーを増やして訂正能力を上げれば良
い、という考え方もある。

【００２３】しかしながら、従来の方法では誤り訂正が
できない場合に誤りの発生が視覚的に目だってしまうの
に対し、本実施例では第１の画像情報信号中のフレーム
の情報が符号化された符号語と第２の画像情報信号中の
フレームの情報が符号化された符号語とのいずれか一方
が誤っても、その誤りが検出できさえすれば視覚的に目
立ちにくいように修正できる。通常、誤り検出・訂正符
号語の誤り訂正能力は誤り検出能力に比べずっと小さい
ことから、符号化効率が上がった分だけパリティーを増
やしても、本実施例のような効果は得られないと言え
る。

【００２４】［実施例２］実施例２では、ＮＴＳＣ方式
のＴＶ信号等で、１枚の画像信号を飛び越し走査により
２枚の画像（以下では、それぞれ奇数フィールド、偶数
フィールドと呼ぶ）に分けた、各１フィールドの画面を
１フレームの画面とみなす。即ち、図２、図３の各１画
面は１フィールドの画面とする。また、奇数フィールド
の画面を第１の画像情報信号とし、偶数フィールドの画
面を第２の画像情報信号とする。更に、本実施例では、
第１，第２の画像情報圧縮手段２，４で行うフレーム間
符号化法として動き補償フレーム間予測とＤＣＴとを組
み合わせた方法を用いる。以下にその方法を図３を用い
て説明する。

【００２５】先ず、図３のｉ＋１番目のフィールドをフ
レーム内符号化する。これは、画像を縦８画素×横８画
素の集まりに分け、その集まりに対し２次元ＤＣＴを行
なって、実施例１と同様に再量子化、可変長符号化する
ものである。次に、ｉ＋３番目のフィールドについて
は、縦８画素×横８画素の集まりごとに図３で一つ前の
フレームであるｉ＋１番目のフィールドに対する動きベ
クトルを求め、この動きベクトルについても符号化す
る。更に求めた動きベクトルを利用してｉ＋１番目のフ
ィールドの縦８画素×横８画素の集まりを仮想的に移動
させ、前記縦８画素×横８画素の集まりの各画素値から
それぞれ差し引いて、その結果に対して２次元ＤＣＴを
行なう。続いて再量子化、可変長符号化するのは同様で
ある。これをｉ＋３番目のフィールドの画面全体に対し
て行なう。さらにこの操作をｉ＋５番目とｉ＋７番目の
フィールドに対して行なう。以上の結果として得られた
符号を誤り検出・訂正符号化して複数の符号語としてテ
ープ上に記録する。誤り検出・訂正符号としては、実施
例１と同様にＲＳ符号の積符号を用いる。次に、図２の
偶数番目のｉ＋２番目、ｉ＋４番目、ｉ＋６番目、ｉ＋
８番目フィールドを仮想的に抜き出して、以上と同様の
操作を行なう。

【００２６】本実施例の場合、連続するフィールドの走
査線が飛び越し走査の結果として図６のように交互に位
置するようになっている。図６は、奇数フィールドと偶
数フィールドを位置を若干ズラして描いたもので、一点
鎖線と破線でそれぞれのフィールドの走査線を示してい
る。従って、例えば奇数番目のフィールドに訂正不能の
誤りが発生した場合には偶数番目のフィールドの、誤り
が発生した走査線の上下の走査線を用いて誤り修正する
ことができる。

【００２７】尚、前フレームの画像情報の代わりに前フ
レームの画像情報にＤＣＴを施してその結果の変換係数
を再量子化し、これを復号側と同様に逆量子化し逆ＤＣ
Ｔを施した結果の画像情報を用いて動き補償フレーム間
予測を行なうようにしても良い。

【００２８】尚、上述した実施例において、画像情報伸
長復号化部Ｂ中の時分割分離手段８に記憶手段を設け、
伝送路７より供給される符号化信号ｃｃを一旦記憶手段
に格納し、先ず第１の復号化信号１ｄを読み出し、その
後，第２の復号化信号２ｄを読み出すよう構成して第２
の誤り訂正復号化手段１１と第２の画像伸長復号化手段
１２とを省略しても良い。また、画像情報圧縮符号化部
Ａについても同様である。

【００２９】尚、上述した実施例において、分割手段１
は時間的に離れた第１，第２の画像情報信号１ａ，２ａ
を分割出力するためのものであるため、１フレーム毎交
互に入力画像情報信号ａａを分割するものに限定される
ものではなく、入力画像情報信号を一の画像情報信号に
係るフレーム間に他の画像情報信号に係るフレームが少
なくとも１フレーム介挿されるようフレーム単位で分割
する分割手段であっても良いことは勿論であり、更に、
複数の画像情報信号に分割しても良いことも勿論であ
る。

【００３０】

【発明の効果】上述したように本発明の構成によれば、
入力画像情報信号を一の画像情報信号に係るフレーム間
に他の画像情報信号に係るフレームが少なくとも１フレ
ーム介挿されるようフレーム単位で分割した複数の画像
情報信号を夫々フレーム間符号化し、誤り検出・訂正符
号を夫々付加したため、誤り訂正符号化手段の出力信号
をそれぞれ離間せしめて伝送路に出力でき、伝送路にお
いて一の画像情報信号に訂正不能のバースト誤りが発生
した場合にでも他の画像情報信号に影響しない信号を出
力できる画像情報圧縮符号化装置を提供できるという効
果がある。

【００３１】また、上述したように本発明の構成によれ
ば、特に、複数の画像情報信号に係る一の画像情報信号
が訂正不能の場合、他の画像情報信号を用いて該一の画
像情報信号を補正する補正手段を有するので、伝送路に
おいて一の画像情報信号に訂正不能のバースト誤りが発
生した場合にも例えばそのフレームの前後の正しく復号
された画像情報を利用して修正するできる画像情報伸長
復号化装置を提供できるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る画像情報圧縮伸長符号化装置の一
実施例のブロック図である。

【図２】高能率符号化の対象となる時間的に連続するフ
レームを説明するための概念図である。

【図３】第１の画像情報信号１ａを説明するための概念
図である。

【図４】ＲＳ符号の構成を説明するための概念図であ
る。

【図５】ＲＳ符号の積符号の構成を説明するための概念
図である。

【図６】フィールド画面をフレームとした場合のフレー
ム間の走査線の関係を説明するための概念図である。

【符号の説明】

１ 分割手段 ２，４ 第１，第２の画像情報圧縮符号化手段（画像情
報圧縮符号化手段） ３，５ 第１，第２の誤り訂正符号化手段（誤り訂正符
号化手段） ７ 伝送路 １４ 補正手段 ａａ 入力画像情報信号 １ａ，２ａ 第１，第２の画像情報信号（画像情報信
号）

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】時間的に連続したフレームで構成される入
   力画像情報信号を、一の画像情報信号に係るフレーム間
   に他の画像情報信号に係るフレームが少なくとも１フレ
   ーム介挿されるよう複数の画像情報信号にフレーム単位
   で分割する分割手段と、 該複数の画像情報信号を夫々フレーム間符号化する画像
   情報圧縮符号化手段と、 該複数の画像情報信号に係る
   該画像情報圧縮符号化手段の出力信号に誤り検出・訂正
   符号を夫々付加する誤り訂正符号化手段とを有すること
   を特徴とする画像情報圧縮符号化装置。
2. 【請求項２】所定の伝送路を介して請求項１に記載した
   画像情報圧縮符号化装置の出力信号が入力される画像情
   報伸長復号化装置であって、 上記複数の画像情報信号に係る一の画像情報信号が訂正
   不能の場合、他の画像情報信号を用いて該一の画像情報
   信号を補正する補正手段を有することを特徴とする画像
   情報伸長復号化装置。