JPH07162849A - ディジタル画像信号の処理装置 - Google Patents
ディジタル画像信号の処理装置Info
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- JPH07162849A JPH07162849A JP33954293A JP33954293A JPH07162849A JP H07162849 A JPH07162849 A JP H07162849A JP 33954293 A JP33954293 A JP 33954293A JP 33954293 A JP33954293 A JP 33954293A JP H07162849 A JPH07162849 A JP H07162849A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 サブサンプリング信号を復号する時に、間引
き画素の補間のみならず、伝送画素の値を予め学習によ
り求められた予測値に置き換えることによって、フィル
タリング処理で失われた高域成分を補償する。 【構成】 補正対象としての注目伝送画素とその周辺の
複数の伝送画素とを含むブロックが構成される。自分自
身の値と周辺の伝送画素の値とによって、注目伝送画素
のクラス分けがなされ、対応するクラスコードが発生す
る。このクラスコードがメモリ６に対して、アドレスと
して供給される。メモリ６には、予め学習によって、伝
送画素の予測値と真値の誤差を最小とするような係数が
クラス毎に蓄えられている。この係数と周辺の画素の値
との線形１次結合によって、補正値生成回路８が補正値
を生成する。
き画素の補間のみならず、伝送画素の値を予め学習によ
り求められた予測値に置き換えることによって、フィル
タリング処理で失われた高域成分を補償する。 【構成】 補正対象としての注目伝送画素とその周辺の
複数の伝送画素とを含むブロックが構成される。自分自
身の値と周辺の伝送画素の値とによって、注目伝送画素
のクラス分けがなされ、対応するクラスコードが発生す
る。このクラスコードがメモリ６に対して、アドレスと
して供給される。メモリ６には、予め学習によって、伝
送画素の予測値と真値の誤差を最小とするような係数が
クラス毎に蓄えられている。この係数と周辺の画素の値
との線形１次結合によって、補正値生成回路８が補正値
を生成する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】この発明は、サブサンプリング信
号を受け取って、間引き画素を補間するのに適用される
ディジタル画像信号の処理装置に関する。
号を受け取って、間引き画素を補間するのに適用される
ディジタル画像信号の処理装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】ディジタル画像信号を記録したり、伝送
する際の帯域圧縮あるいは情報量削減のための一つの方
法として、画素をサブサンプリングによって間引くこと
によって、伝送データ量を減少させるものがある。その
一例は、ＭＵＳＥ方式における多重サブナイキストサン
プリングエンコーディング方式である。このシステムで
は、受信側で間引かれ、非伝送の画素を補間する必要が
ある。
する際の帯域圧縮あるいは情報量削減のための一つの方
法として、画素をサブサンプリングによって間引くこと
によって、伝送データ量を減少させるものがある。その
一例は、ＭＵＳＥ方式における多重サブナイキストサン
プリングエンコーディング方式である。このシステムで
は、受信側で間引かれ、非伝送の画素を補間する必要が
ある。
【０００３】サブサンプリングの一例としてオフセット
サブサンプリングが知られている。図７は、オフセット
サブサンプリング回路の一例であって、６１で示す入力
端子にディジタルビデオ信号が供給され、プリフィルタ
６２を介してサブサンプリング回路６３に供給される。
サブサンプリング回路６３には、入力端子６４から所定
の周波数のサンプリングパルスが供給される。
サブサンプリングが知られている。図７は、オフセット
サブサンプリング回路の一例であって、６１で示す入力
端子にディジタルビデオ信号が供給され、プリフィルタ
６２を介してサブサンプリング回路６３に供給される。
サブサンプリング回路６３には、入力端子６４から所定
の周波数のサンプリングパルスが供給される。
【０００４】サブサンプリング回路６３でなされる２次
元のオフセットサブサンプリングの一例を図８に示す。
水平方向（ｘ方向）と垂直方向（ｙ方向）とのサンプリ
ング間隔（Ｔｘ，Ｔｙ）を原信号における画素間隔（Ｈ
ｘ，Ｈｙ）の２倍に設定し、１画素おきに間引く（間引
き画素を×で示す）とともに、垂直方向に隣合う伝送画
素（○で示す）をサンプリング間隔の半分（Ｔｘ／２）
だけオフセットするものである。このようなオフセット
サブサンプリングを行うことによる伝送帯域は、斜め方
向の空間周波数に対して水平あるいは垂直方向の空間周
波数成分を広帯域化することができる。
元のオフセットサブサンプリングの一例を図８に示す。
水平方向（ｘ方向）と垂直方向（ｙ方向）とのサンプリ
ング間隔（Ｔｘ，Ｔｙ）を原信号における画素間隔（Ｈ
ｘ，Ｈｙ）の２倍に設定し、１画素おきに間引く（間引
き画素を×で示す）とともに、垂直方向に隣合う伝送画
素（○で示す）をサンプリング間隔の半分（Ｔｘ／２）
だけオフセットするものである。このようなオフセット
サブサンプリングを行うことによる伝送帯域は、斜め方
向の空間周波数に対して水平あるいは垂直方向の空間周
波数成分を広帯域化することができる。
【０００５】サブサンプリング回路６３の出力信号がポ
ストフィルタ６５を介して出力端子６６に取り出され
る。プリフィルタ６２は、サンプリングされる画像信号
の帯域を制限し、ポストフィルタは、不要な、あるいは
悪影響を及ぼす信号成分を取り除く。サブサンプリング
によって伝送されるデータ量を減少でき、比較的低い速
度の伝送路を介してディジタルビデオ信号を伝送でき
る。また、受信されたオフセットサブサンプリングされ
た画像信号をモニタに表示したり、プリントアウトする
場合には、間引き画素が隣接画素を使用して補間され
る。
ストフィルタ６５を介して出力端子６６に取り出され
る。プリフィルタ６２は、サンプリングされる画像信号
の帯域を制限し、ポストフィルタは、不要な、あるいは
悪影響を及ぼす信号成分を取り除く。サブサンプリング
によって伝送されるデータ量を減少でき、比較的低い速
度の伝送路を介してディジタルビデオ信号を伝送でき
る。また、受信されたオフセットサブサンプリングされ
た画像信号をモニタに表示したり、プリントアウトする
場合には、間引き画素が隣接画素を使用して補間され
る。
【０００６】ところで、上述のようなオフセットサブサ
ンプリングは、サンプリングの前のプリフィルタが正し
くフィルタリング処理を行っている場合には、非常に有
効な方法であるが、例えばハードウエア上の制約によっ
てプリフィルタを充分にかけられない場合や、伝送帯域
の広帯域化をはかるためにプリフィルタを充分にかけな
い場合等では、折返し歪の発生による画質劣化という問
題が生じる。
ンプリングは、サンプリングの前のプリフィルタが正し
くフィルタリング処理を行っている場合には、非常に有
効な方法であるが、例えばハードウエア上の制約によっ
てプリフィルタを充分にかけられない場合や、伝送帯域
の広帯域化をはかるためにプリフィルタを充分にかけな
い場合等では、折返し歪の発生による画質劣化という問
題が生じる。
【０００７】上述の折返し歪の発生を軽減するために、
適応補間方法が提案されている。これは、サブサンプリ
ング時に最適な補間方法の判定を予め行っておき、その
判定結果を補助情報として伝送あるいは記録する方法で
ある。例えば、水平方向の１／２平均値補間と垂直方向
の１／２平均値補間の何れの方が真値により近いかをサ
ブサンプリング時に検出しておき、１画素当り１ビット
の補助情報として伝送し、補間時には、この補助情報に
従って補間処理を行うものである。
適応補間方法が提案されている。これは、サブサンプリ
ング時に最適な補間方法の判定を予め行っておき、その
判定結果を補助情報として伝送あるいは記録する方法で
ある。例えば、水平方向の１／２平均値補間と垂直方向
の１／２平均値補間の何れの方が真値により近いかをサ
ブサンプリング時に検出しておき、１画素当り１ビット
の補助情報として伝送し、補間時には、この補助情報に
従って補間処理を行うものである。
【０００８】上述の補助情報を使用する適応型補間方法
においては、伝送画素に加えて補助情報を伝送する必要
があり、データ量の圧縮率が低下する問題を生じる。ま
た、伝送、あるいは記録再生の過程において、補助情報
にエラーが生じた場合には、誤った補間がなされるため
に、再生画像の劣化が生じやすい欠点があった。
においては、伝送画素に加えて補助情報を伝送する必要
があり、データ量の圧縮率が低下する問題を生じる。ま
た、伝送、あるいは記録再生の過程において、補助情報
にエラーが生じた場合には、誤った補間がなされるため
に、再生画像の劣化が生じやすい欠点があった。
【０００９】この問題を解決する一つの方法として、本
願出願人の提案による特開昭６３−４８０８８号公報に
は、注目画素の値をその周辺の画素と係数の線形１次結
合で表し、誤差の二乗和が最小となるように、注目画素
の実際の値を使用して最小二乗法によりこの係数の値を
決定するものが提案されている。ここでは、線形１次結
合の係数を予め学習によって決定し、決定係数がメモリ
に格納されている。さらに、注目画素を補間する時に、
周辺の参照画素の平均値を計算し、平均値と各画素の値
との大小関係に応じて、各画素を１ビットで表現し、
（参照画素数×１ビット）のパターンに応じたクラス分
けを行い、注目画素を含む画像の局所的特徴を反映した
補間値を形成している。この方法は、補助情報を必要と
せずに、間引き画素を良好に補間することができる。
願出願人の提案による特開昭６３−４８０８８号公報に
は、注目画素の値をその周辺の画素と係数の線形１次結
合で表し、誤差の二乗和が最小となるように、注目画素
の実際の値を使用して最小二乗法によりこの係数の値を
決定するものが提案されている。ここでは、線形１次結
合の係数を予め学習によって決定し、決定係数がメモリ
に格納されている。さらに、注目画素を補間する時に、
周辺の参照画素の平均値を計算し、平均値と各画素の値
との大小関係に応じて、各画素を１ビットで表現し、
（参照画素数×１ビット）のパターンに応じたクラス分
けを行い、注目画素を含む画像の局所的特徴を反映した
補間値を形成している。この方法は、補助情報を必要と
せずに、間引き画素を良好に補間することができる。
【００１０】
【発明が解決しようとする課題】一方、伝送画素につい
て考えると、プリフィルタ３２およびポストフィルタ３
５を介して伝送されるために、高域成分が失われ、その
結果、信号波形がなまる問題が生じる。つまり、サブサ
ンプリングのために必要とされるフィルタリングの処理
は、伝送画素についても悪影響を与えている。
て考えると、プリフィルタ３２およびポストフィルタ３
５を介して伝送されるために、高域成分が失われ、その
結果、信号波形がなまる問題が生じる。つまり、サブサ
ンプリングのために必要とされるフィルタリングの処理
は、伝送画素についても悪影響を与えている。
【００１１】従って、この発明の目的は、サブサンプリ
ング信号を復号する時に、伝送画素についてフィルタ等
により失われた帯域を補償することが可能なディジタル
画像信号の処理装置を提供することにある。
ング信号を復号する時に、伝送画素についてフィルタ等
により失われた帯域を補償することが可能なディジタル
画像信号の処理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】請求項１に記載の発明
は、プリフィルタを介されたディジタル画像信号をサン
プリングし、サンプリングによって画素数が減少された
信号を受け取り、サンプリングにより間引かれた画素を
補間するようにしたディジタル画像信号の処理装置にお
いて、受け取ったディジタル画像信号中に存在する注目
伝送画素自身の値と、注目伝送画素の空間的および／ま
たは時間的に近傍の複数の伝送画素を使用して注目伝送
画素のクラスを決定するクラス分類手段と、入力ディジ
タル画像信号中に含まれ、注目伝送画素の空間的および
／または時間的に近傍の複数の伝送画素の値と係数の線
形１次結合によって、注目伝送画素の値を作成した時
に、作成された値と注目伝送画素の真値との誤差を最小
とするような、係数をクラス毎に発生する係数発生手段
と、係数と注目伝送画素の空間的および／または時間的
に近傍の複数の伝送画素の値との線形１次結合によっ
て、補正された注目伝送画素の値を生成するための演算
手段とからなることを特徴とするディジタル画像信号処
理装置である。
は、プリフィルタを介されたディジタル画像信号をサン
プリングし、サンプリングによって画素数が減少された
信号を受け取り、サンプリングにより間引かれた画素を
補間するようにしたディジタル画像信号の処理装置にお
いて、受け取ったディジタル画像信号中に存在する注目
伝送画素自身の値と、注目伝送画素の空間的および／ま
たは時間的に近傍の複数の伝送画素を使用して注目伝送
画素のクラスを決定するクラス分類手段と、入力ディジ
タル画像信号中に含まれ、注目伝送画素の空間的および
／または時間的に近傍の複数の伝送画素の値と係数の線
形１次結合によって、注目伝送画素の値を作成した時
に、作成された値と注目伝送画素の真値との誤差を最小
とするような、係数をクラス毎に発生する係数発生手段
と、係数と注目伝送画素の空間的および／または時間的
に近傍の複数の伝送画素の値との線形１次結合によっ
て、補正された注目伝送画素の値を生成するための演算
手段とからなることを特徴とするディジタル画像信号処
理装置である。
【００１３】請求項２に記載の発明は、プリフィルタを
介されたディジタル画像信号をサンプリングし、サンプ
リングによって画素数が減少された信号を受け取り、サ
ンプリングにより間引かれた画素を補間するようにした
ディジタル画像信号の処理装置において、受け取ったデ
ィジタル画像信号中に存在する注目伝送画素自身の値
と、注目伝送画素の空間的および／または時間的に近傍
の複数の伝送画素を使用して注目伝送画素のクラスを決
定するクラス分類手段と、予め学習により獲得された代
表値がクラス毎に貯えられ、クラス分類手段によって決
定されたクラスと対応する代表値を注目伝送画素の値と
して出力するメモリ手段とからなることを特徴とするデ
ィジタル画像信号の処理装置である。
介されたディジタル画像信号をサンプリングし、サンプ
リングによって画素数が減少された信号を受け取り、サ
ンプリングにより間引かれた画素を補間するようにした
ディジタル画像信号の処理装置において、受け取ったデ
ィジタル画像信号中に存在する注目伝送画素自身の値
と、注目伝送画素の空間的および／または時間的に近傍
の複数の伝送画素を使用して注目伝送画素のクラスを決
定するクラス分類手段と、予め学習により獲得された代
表値がクラス毎に貯えられ、クラス分類手段によって決
定されたクラスと対応する代表値を注目伝送画素の値と
して出力するメモリ手段とからなることを特徴とするデ
ィジタル画像信号の処理装置である。
【００１４】
【作用】伝送画素について、予め学習により獲得された
係数と周辺の伝送画素の値との線形１次結合によって補
正値、すなわち、予測された伝送画素の値を形成するこ
とができる。この補正値は、フィルタリング処理で失わ
れた解像度を補償することができる。また、予め学習に
よって伝送画素値の平均値、あるいは正規化された値を
求めておき、この平均値を補正値とすることもできる。
係数と周辺の伝送画素の値との線形１次結合によって補
正値、すなわち、予測された伝送画素の値を形成するこ
とができる。この補正値は、フィルタリング処理で失わ
れた解像度を補償することができる。また、予め学習に
よって伝送画素値の平均値、あるいは正規化された値を
求めておき、この平均値を補正値とすることもできる。
【００１５】
【実施例】以下、この発明をサブサンプリング信号補間
装置に対して適用した一実施例について説明する。図１
において、１は、オフセットサブサンプリングされたデ
ィジタルビデオ信号の入力端子である。具体的には、放
送などによる伝送、ＶＴＲ等からの再生信号が入力端子
１に供給される。伝送画素の値は、８ビットのコードで
表されている。２は、ラスター順序で到来する入力信号
をブロックの順に変換するための時系列変換回路であ
る。
装置に対して適用した一実施例について説明する。図１
において、１は、オフセットサブサンプリングされたデ
ィジタルビデオ信号の入力端子である。具体的には、放
送などによる伝送、ＶＴＲ等からの再生信号が入力端子
１に供給される。伝送画素の値は、８ビットのコードで
表されている。２は、ラスター順序で到来する入力信号
をブロックの順に変換するための時系列変換回路であ
る。
【００１６】時系列変換回路２の出力信号がクラス分類
回路３および４に供給される。クラス分類回路３は、補
間の対象の注目間引き画素のクラスを決定するもので、
そのクラスを指示するクラスコードがメモリ５に対して
アドレスとして供給される。クラス分類回路４は、補正
の対象の注目伝送画素のクラスを決定するもので、その
クラスを指示するクラスコードがメモリ６に対してアド
レスとして供給される。メモリ５から読出された予測係
数が補間値生成回路７に供給され、メモリ６から読出さ
れた予測係数が補正値生成回路８に供給される。
回路３および４に供給される。クラス分類回路３は、補
間の対象の注目間引き画素のクラスを決定するもので、
そのクラスを指示するクラスコードがメモリ５に対して
アドレスとして供給される。クラス分類回路４は、補正
の対象の注目伝送画素のクラスを決定するもので、その
クラスを指示するクラスコードがメモリ６に対してアド
レスとして供給される。メモリ５から読出された予測係
数が補間値生成回路７に供給され、メモリ６から読出さ
れた予測係数が補正値生成回路８に供給される。
【００１７】メモリ５および６には、後述のように、予
め学習により獲得された予測係数が格納されている。こ
の係数は、間引き画素の補間値と伝送画素の補正値をそ
れぞれ予測するために必要とされる。補間値および補正
値は、何れも予測値であるが、間引き画素に対する予測
値を補間値と称し、伝送画素に対する予測値を補正値と
称している。補間値生成回路７および補正値生成回路８
に対しては、注目画素の周囲の複数の画素の値が時系列
変換回路２から供給される。そして、補間値生成回路７
は、注目間引き画素の予測値をメモリ５からの係数と周
囲の伝送画素の値との線形１次結合によって生成する。
同様に、補正値生成回路８は、注目伝送画素の補正値を
メモリ６からの係数と周囲の伝送画素の値との線形１次
結合によって生成する
め学習により獲得された予測係数が格納されている。こ
の係数は、間引き画素の補間値と伝送画素の補正値をそ
れぞれ予測するために必要とされる。補間値および補正
値は、何れも予測値であるが、間引き画素に対する予測
値を補間値と称し、伝送画素に対する予測値を補正値と
称している。補間値生成回路７および補正値生成回路８
に対しては、注目画素の周囲の複数の画素の値が時系列
変換回路２から供給される。そして、補間値生成回路７
は、注目間引き画素の予測値をメモリ５からの係数と周
囲の伝送画素の値との線形１次結合によって生成する。
同様に、補正値生成回路８は、注目伝送画素の補正値を
メモリ６からの係数と周囲の伝送画素の値との線形１次
結合によって生成する
【００１８】生成された補正値と生成された補間値とが
合成回路９に供給され、出力端子１０に間引き画素が補
間され、また、フィルタ処理で失われた周波数成分を補
償されたディジタルビデオ信号が出力される。図示しな
いが、出力端子１０に対して時系列変換回路が接続さ
れ、ブロックの順序からラスター走査の順序へ変換され
たディジタルビデオ信号が形成される。
合成回路９に供給され、出力端子１０に間引き画素が補
間され、また、フィルタ処理で失われた周波数成分を補
償されたディジタルビデオ信号が出力される。図示しな
いが、出力端子１０に対して時系列変換回路が接続さ
れ、ブロックの順序からラスター走査の順序へ変換され
たディジタルビデオ信号が形成される。
【００１９】クラス分類回路３は、注目間引き画素の近
傍の伝送画素の値を使用して、この注目間引き画素のク
ラスを決定する。図２Ａに示すように、注目間引き画素
の上下左右の伝送画素（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）のレベル分布
のパターンをクラスとして決定する。一例として、この
参照される４画素の平均値Ａｖを求め、平均値Ａｖに対
する大小関係によって、周囲の画素を８ビットから１ビ
ットへ圧縮する。すなわち、図３に一例を示すように、
平均値Ａｖより大きい値の場合は、`1' を割り当て、平
均値Ａｖより小さい値の場合は、`0' を割り当てる。図
３の例では、（１０１０）のクラスコードがクラス分類
回路３から発生する。
傍の伝送画素の値を使用して、この注目間引き画素のク
ラスを決定する。図２Ａに示すように、注目間引き画素
の上下左右の伝送画素（Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ）のレベル分布
のパターンをクラスとして決定する。一例として、この
参照される４画素の平均値Ａｖを求め、平均値Ａｖに対
する大小関係によって、周囲の画素を８ビットから１ビ
ットへ圧縮する。すなわち、図３に一例を示すように、
平均値Ａｖより大きい値の場合は、`1' を割り当て、平
均値Ａｖより小さい値の場合は、`0' を割り当てる。図
３の例では、（１０１０）のクラスコードがクラス分類
回路３から発生する。
【００２０】クラス分類回路４も、同様に、注目伝送画
素のクラスを決定する。図２Ｂに示すように、注目伝送
画素（その値をｙとする）とその上下左右の伝送画素
ａ、ｂｃ、ｄとを使用してクラス分けを行う。間引き画
素と異なり、注目画素の値ｙが存在しているので、クラ
ス分けの場合では、この値ｙが使用される。例えば注目
画素の値ｙ（８ビット）を３ビットへ圧縮し、上下の画
素の値ａ、ｃをそれぞれ１ビットへ圧縮し、左右の画素
の値ｂ、ｄをそれぞれ２ビットへ圧縮する。そして、合
計の９ビットをクラスコードとする。
素のクラスを決定する。図２Ｂに示すように、注目伝送
画素（その値をｙとする）とその上下左右の伝送画素
ａ、ｂｃ、ｄとを使用してクラス分けを行う。間引き画
素と異なり、注目画素の値ｙが存在しているので、クラ
ス分けの場合では、この値ｙが使用される。例えば注目
画素の値ｙ（８ビット）を３ビットへ圧縮し、上下の画
素の値ａ、ｃをそれぞれ１ビットへ圧縮し、左右の画素
の値ｂ、ｄをそれぞれ２ビットへ圧縮する。そして、合
計の９ビットをクラスコードとする。
【００２１】このようにビット数を圧縮するのは、８ビ
ットの画素データをそのまま使用すると、クラス数が膨
大となり、メモリの容量、メモリの制御回路等のハード
ウエアの規模が大きくなりすぎるからである。適正なク
ラス数とするために、参照する伝送画素のビット数を圧
縮する具体的方法としては、平均値を使用するものに限
らず、種々の方法が可能である。
ットの画素データをそのまま使用すると、クラス数が膨
大となり、メモリの容量、メモリの制御回路等のハード
ウエアの規模が大きくなりすぎるからである。適正なク
ラス数とするために、参照する伝送画素のビット数を圧
縮する具体的方法としては、平均値を使用するものに限
らず、種々の方法が可能である。
【００２２】その一つは、ＡＤＲＣ(Adaptive Dynamic
Range Coding) による圧縮である。ＡＤＲＣは、画像の
ブロック内の相関を利用してレベル方向の冗長度を適応
的に除去するものである。すなわち、ブロック内のデー
タの最大値および最小値を検出し、最大値または最小値
からの各画素の値の差分をダイナミックレンジ（最大値
および最小値の差）に応じた量子化ステップ幅で再量子
化する。ＡＤＲＣにより所定のビット数へ各画素の値を
圧縮できる。例えば１ビットへ圧縮する時には、参照伝
送画素の値ａ〜ｄがダイナミックレンジで割算され、そ
の商が０．５と比較され、０．５以上のものが`1' 、そ
れより小さいものが`0' に符号化される。１ビットＡＤ
ＲＣを使用する時には、周囲の４個の画素の値ａ〜ｄと
対応する４ビットと、別の再量子化で圧縮された自分自
身の値の３ビットとの合計の７ビットがクラスコードと
される。
Range Coding) による圧縮である。ＡＤＲＣは、画像の
ブロック内の相関を利用してレベル方向の冗長度を適応
的に除去するものである。すなわち、ブロック内のデー
タの最大値および最小値を検出し、最大値または最小値
からの各画素の値の差分をダイナミックレンジ（最大値
および最小値の差）に応じた量子化ステップ幅で再量子
化する。ＡＤＲＣにより所定のビット数へ各画素の値を
圧縮できる。例えば１ビットへ圧縮する時には、参照伝
送画素の値ａ〜ｄがダイナミックレンジで割算され、そ
の商が０．５と比較され、０．５以上のものが`1' 、そ
れより小さいものが`0' に符号化される。１ビットＡＤ
ＲＣを使用する時には、周囲の４個の画素の値ａ〜ｄと
対応する４ビットと、別の再量子化で圧縮された自分自
身の値の３ビットとの合計の７ビットがクラスコードと
される。
【００２３】ＡＤＲＣに限らず、ＤＰＣＭ(Differentia
l Pulse Code Modulation)、ＢＴＣ(Block Trancation
Coding) 、ＶＱ(Vector Quantization) 等の圧縮符号化
を使用することができる。
l Pulse Code Modulation)、ＢＴＣ(Block Trancation
Coding) 、ＶＱ(Vector Quantization) 等の圧縮符号化
を使用することができる。
【００２４】補間値生成回路７は、メモリ５からの予測
係数と周辺画素の値との線形１次結合によって、補間値
を生成する。図２Ａに示すように、クラス分類のために
４個の画素が使用されているが、予測のためには、より
多くの画素の値（圧縮されない）が使用される。これと
同様に、補正値生成回路８は、メモリ６からの予測係数
の周囲の伝送画素の値の線形１次結合によって、補正値
を生成する。この予測のためには、自分自身の値ｙを使
用しない。また、予測のための画素数は、４画素より多
い周囲の画素が使用される。
係数と周辺画素の値との線形１次結合によって、補間値
を生成する。図２Ａに示すように、クラス分類のために
４個の画素が使用されているが、予測のためには、より
多くの画素の値（圧縮されない）が使用される。これと
同様に、補正値生成回路８は、メモリ６からの予測係数
の周囲の伝送画素の値の線形１次結合によって、補正値
を生成する。この予測のためには、自分自身の値ｙを使
用しない。また、予測のための画素数は、４画素より多
い周囲の画素が使用される。
【００２５】補正値は、複数の周辺画素の値と予測係数
とを使用して線形１次結合によって、注目伝送画素の補
正値が生成される。補間値生成回路７も、注目間引き画
素の補間値を上述と同様に、メモリ５から読出された予
測係数と周囲の伝送画素の値との線形１次結合によって
生成する。メモリ５および６に格納されている予測係数
は、予め学習により獲得されたものである。補正値を生
成するための係数に関する学習について以下に説明する
が、この学習の方法は、補間値を生成するための係数に
関する学習に対しても適用できるものである。
とを使用して線形１次結合によって、注目伝送画素の補
正値が生成される。補間値生成回路７も、注目間引き画
素の補間値を上述と同様に、メモリ５から読出された予
測係数と周囲の伝送画素の値との線形１次結合によって
生成する。メモリ５および６に格納されている予測係数
は、予め学習により獲得されたものである。補正値を生
成するための係数に関する学習について以下に説明する
が、この学習の方法は、補間値を生成するための係数に
関する学習に対しても適用できるものである。
【００２６】図４は、予測係数を決定するための学習時
の構成を示す。学習は、図１の入力端子１に供給される
ディジタルビデオ信号を原ディジタルビデオ信号から形
成する処理と同様の処理を行ない、注目伝送画素の真値
に対する誤差の二乗和を最小とするような係数を最小二
乗法により決定する。
の構成を示す。学習は、図１の入力端子１に供給される
ディジタルビデオ信号を原ディジタルビデオ信号から形
成する処理と同様の処理を行ない、注目伝送画素の真値
に対する誤差の二乗和を最小とするような係数を最小二
乗法により決定する。
【００２７】図４において、１１で示す入力端子に原デ
ィジタルビデオ信号が供給される。入力端子１１に対し
て、プリフィルタ１２、サブサンプリング回路１３およ
びポストフィルタ１５が接続される。サブサンプリング
回路１３には、入力端子１４からオフセットサブサンプ
リングを行うための所定の周波数のサンプリングパルス
が供給される。従って、ポストフィルタ１５の出力に
は、オフセットサブサンプリングされたディジタルビデ
オ信号が得られる。
ィジタルビデオ信号が供給される。入力端子１１に対し
て、プリフィルタ１２、サブサンプリング回路１３およ
びポストフィルタ１５が接続される。サブサンプリング
回路１３には、入力端子１４からオフセットサブサンプ
リングを行うための所定の周波数のサンプリングパルス
が供給される。従って、ポストフィルタ１５の出力に
は、オフセットサブサンプリングされたディジタルビデ
オ信号が得られる。
【００２８】ポストフィルタ１５に対して時系列変換回
路１６が接続され、ラスター走査の順序からブロックの
順序へ変換されたビデオデータがクラス分類回路１７お
よび１８に供給される。クラス分類回路１７は、上述の
クラス分類回路３と同様に、注目間引き画素の周辺の伝
送画素を使用して注目間引き画素のクラスを決定する。
クラス分類回路１８は、上述のクラス分類回路４と同様
に、注目伝送画素自身の値とその周辺の伝送画素を使用
して注目伝送画素のクラスを決定する。クラス分類回路
１７および１８からのクラスコードが係数決定回路１９
および２０にそれぞれ供給される。
路１６が接続され、ラスター走査の順序からブロックの
順序へ変換されたビデオデータがクラス分類回路１７お
よび１８に供給される。クラス分類回路１７は、上述の
クラス分類回路３と同様に、注目間引き画素の周辺の伝
送画素を使用して注目間引き画素のクラスを決定する。
クラス分類回路１８は、上述のクラス分類回路４と同様
に、注目伝送画素自身の値とその周辺の伝送画素を使用
して注目伝送画素のクラスを決定する。クラス分類回路
１７および１８からのクラスコードが係数決定回路１９
および２０にそれぞれ供給される。
【００２９】係数決定回路１９および２０は、線形１次
結合で生成される予測値ｙ´とその真値ｙとの誤差の二
乗和を最小とするような予測係数を決定する。入力端子
１１に供給される原データが時系列変換回路２３に供給
され、この回路２３から係数決定回路１９および２０に
対して注目間引き画素の真値および注目伝送画素の真値
が供給される。また、係数決定回路１９および２０に
は、予測のために使用される伝送画素が時系列変換回路
１６から供給される。
結合で生成される予測値ｙ´とその真値ｙとの誤差の二
乗和を最小とするような予測係数を決定する。入力端子
１１に供給される原データが時系列変換回路２３に供給
され、この回路２３から係数決定回路１９および２０に
対して注目間引き画素の真値および注目伝送画素の真値
が供給される。また、係数決定回路１９および２０に
は、予測のために使用される伝送画素が時系列変換回路
１６から供給される。
【００３０】各係数決定回路は、最小二乗法によって最
良の予測係数を決定する。決定された予測係数がメモリ
２１および２２にそれぞれ格納される。格納アドレス
は、クラス分類回路１９および２０からのクラスコード
で指示される。一例として、伝送画素の補正値に関する
係数決定の処理をソフトウェア処理で行う動作につい
て、図５を参照して説明する。ステップ４１から処理の
制御が開始され、ステップ４２の学習データ形成では、
既知の画像に対応した学習データが形成される。ステッ
プ４３のデータ終了では、入力された全データ例えば１
フレームのデータの処理が終了していれば、ステップ４
６の予測係数決定へ、終了していなければ、ステップ４
４のクラス決定へ制御が移る。
良の予測係数を決定する。決定された予測係数がメモリ
２１および２２にそれぞれ格納される。格納アドレス
は、クラス分類回路１９および２０からのクラスコード
で指示される。一例として、伝送画素の補正値に関する
係数決定の処理をソフトウェア処理で行う動作につい
て、図５を参照して説明する。ステップ４１から処理の
制御が開始され、ステップ４２の学習データ形成では、
既知の画像に対応した学習データが形成される。ステッ
プ４３のデータ終了では、入力された全データ例えば１
フレームのデータの処理が終了していれば、ステップ４
６の予測係数決定へ、終了していなければ、ステップ４
４のクラス決定へ制御が移る。
【００３１】ステップ４４のクラス決定は、上述のよう
に、注目伝送画素の値とその周辺画素の値のレベル分布
のパターンと対応してクラスを決定するステップであ
る。次のステップ４５の正規方程式生成では、後述する
正規方程式が作成される。
に、注目伝送画素の値とその周辺画素の値のレベル分布
のパターンと対応してクラスを決定するステップであ
る。次のステップ４５の正規方程式生成では、後述する
正規方程式が作成される。
【００３２】ステップ４３のデータ終了から全データの
処理が終了後、制御がステップ４６に移り、ステップ４
６の予測係数決定では、後述する式（８）を行列解法を
用いて解いて、係数を決める。ステップ４７の予測係数
ストアで、予測係数をメモリ２２にストアし、ステップ
４８で学習処理の制御が終了する。
処理が終了後、制御がステップ４６に移り、ステップ４
６の予測係数決定では、後述する式（８）を行列解法を
用いて解いて、係数を決める。ステップ４７の予測係数
ストアで、予測係数をメモリ２２にストアし、ステップ
４８で学習処理の制御が終了する。
【００３３】図５中のステップ４５（正規方程式生成）
およびステップ４６（予測係数決定）の処理をより詳細
に説明する。学習時には、注目伝送画素の真値ｙが既知
である。注目伝送画素の補正値をｙ´、その周囲の画素
の値をｘ1 〜ｘn としたとき、クラス毎に係数ｗ1 〜ｗ
n によるｎタップの線形１次結合 ｙ´＝ｗ1 ｘ1 ＋ｗ2 ｘ2 ＋‥‥＋ｗn ｘn （１） を設定する。学習前はｗi が未定係数である。
およびステップ４６（予測係数決定）の処理をより詳細
に説明する。学習時には、注目伝送画素の真値ｙが既知
である。注目伝送画素の補正値をｙ´、その周囲の画素
の値をｘ1 〜ｘn としたとき、クラス毎に係数ｗ1 〜ｗ
n によるｎタップの線形１次結合 ｙ´＝ｗ1 ｘ1 ＋ｗ2 ｘ2 ＋‥‥＋ｗn ｘn （１） を設定する。学習前はｗi が未定係数である。
【００３４】上述のように、学習はクラス毎になされ、
データ数がｍの場合、式（１）に従って、 ｙj ´＝ｗ1 ｘj1＋ｗ2 ｘj2＋‥‥＋ｗn ｘjn （２） （但し、ｊ＝１，２，‥‥ｍ）
データ数がｍの場合、式（１）に従って、 ｙj ´＝ｗ1 ｘj1＋ｗ2 ｘj2＋‥‥＋ｗn ｘjn （２） （但し、ｊ＝１，２，‥‥ｍ）
【００３５】ｍ＞ｎの場合、ｗ1 〜ｗn は一意には決ま
らないので、誤差ベクトルＥの要素を ｅj ＝ｙj −（ｗ1 ｘj1＋ｗ2 ｘj2＋‥‥＋ｗn ｘjn） （３） （但し、ｊ＝１，２，‥‥ｍ）と定義して、次の式
（４）を最小にする係数を求める。
らないので、誤差ベクトルＥの要素を ｅj ＝ｙj −（ｗ1 ｘj1＋ｗ2 ｘj2＋‥‥＋ｗn ｘjn） （３） （但し、ｊ＝１，２，‥‥ｍ）と定義して、次の式
（４）を最小にする係数を求める。
【００３６】
【数１】
【００３７】いわゆる最小自乗法による解法である。こ
こで式（４）のｗi による偏微分係数を求める。
こで式（４）のｗi による偏微分係数を求める。
【００３８】
【数２】
【００３９】式（５）を０にするように各ｗi を決めれ
ばよいから、
ばよいから、
【００４０】
【数３】
【００４１】として、行列を用いると
【００４２】
【数４】
【００４３】となる。この方程式は一般に正規方程式と
呼ばれている。この方程式を掃き出し法等の一般的な行
列解法を用いて、ｗi について解けば、予測係数ｗi が
求まり、クラスコードをアドレスとして、この予測係数
ｗi をメモリに格納しておく。
呼ばれている。この方程式を掃き出し法等の一般的な行
列解法を用いて、ｗi について解けば、予測係数ｗi が
求まり、クラスコードをアドレスとして、この予測係数
ｗi をメモリに格納しておく。
【００４４】図５は、学習のためのソフトウェア構成を
示しているが、ハードウエアの構成またはソフトウェア
およびハードウエアを併用した構成によって、学習を行
うこともできる。また、補間値および補正値を形成する
のに、予測係数による線形１次結合に限らず、データの
値そのものを学習によって予め作成し、この値を補間値
および補正値としても良い。
示しているが、ハードウエアの構成またはソフトウェア
およびハードウエアを併用した構成によって、学習を行
うこともできる。また、補間値および補正値を形成する
のに、予測係数による線形１次結合に限らず、データの
値そのものを学習によって予め作成し、この値を補間値
および補正値としても良い。
【００４５】図６は、データの値そのものを予め作成す
るための学習を説明するためのフローチャートである。
制御の開始のステップ５１、学習データ形成のステップ
５２、データ終了のステップ５３およびクラス決定のス
テップ５４は、上述の予測係数を決定するための学習に
おけるステップ４１、４２、４３および４４と同様の処
理を行うステップである。
るための学習を説明するためのフローチャートである。
制御の開始のステップ５１、学習データ形成のステップ
５２、データ終了のステップ５３およびクラス決定のス
テップ５４は、上述の予測係数を決定するための学習に
おけるステップ４１、４２、４３および４４と同様の処
理を行うステップである。
【００４６】代表値決定のステップ５５は、クラス毎に
真値の平均値を求め、この平均値を代表値として決定す
るステップである。すなわち、学習の過程で得られた真
値の累積値を累積度数で割算することによって、代表値
が得られる。この場合、データの値そのものを累算する
と、累積したデータ量が多くなるので、ブロック内の基
準値とブロックのダイナミックレンジＤＲで正規化した
値を代表値として求めても良い。
真値の平均値を求め、この平均値を代表値として決定す
るステップである。すなわち、学習の過程で得られた真
値の累積値を累積度数で割算することによって、代表値
が得られる。この場合、データの値そのものを累算する
と、累積したデータ量が多くなるので、ブロック内の基
準値とブロックのダイナミックレンジＤＲで正規化した
値を代表値として求めても良い。
【００４７】すなわち、ブロックの基準値をＢ（例えば
ブロック内の画素の最小値）とし、ダイナミックレンジ
をＤＲで表すと、正規化された代表値Ｇは、 Ｇ＝（ｙ−Ｂ）／ＤＲ で規定される。ステップ５６において、決定された代表
値がメモリに格納され、学習が終了する。
ブロック内の画素の最小値）とし、ダイナミックレンジ
をＤＲで表すと、正規化された代表値Ｇは、 Ｇ＝（ｙ−Ｂ）／ＤＲ で規定される。ステップ５６において、決定された代表
値がメモリに格納され、学習が終了する。
【００４８】なお、この発明におけるクラス分類あるい
は予測演算のために、空間的に注目画素の周囲の画素の
値を使用するものに限らず、時間方向で注目画素と近い
画素（例えば前フレームの同一の画素）も使用すること
ができる。また、この発明におけるクラス分類の方法
は、レベル分布のパターンに基づくものに限定されず、
注目画素が含まれるブロックの画像の相関の方向等に基
づくものでも良い。
は予測演算のために、空間的に注目画素の周囲の画素の
値を使用するものに限らず、時間方向で注目画素と近い
画素（例えば前フレームの同一の画素）も使用すること
ができる。また、この発明におけるクラス分類の方法
は、レベル分布のパターンに基づくものに限定されず、
注目画素が含まれるブロックの画像の相関の方向等に基
づくものでも良い。
【００４９】
【発明の効果】この発明は、サンプリングにより間引か
れた画素のみならず、伝送画素の値も補正しているの
で、サンプリングのためのフィルタリング処理によって
失われた高域成分を補償することができる。従って、復
号信号の波形のなまりを補償でき、復号画像の質を向上
できる。
れた画素のみならず、伝送画素の値も補正しているの
で、サンプリングのためのフィルタリング処理によって
失われた高域成分を補償することができる。従って、復
号信号の波形のなまりを補償でき、復号画像の質を向上
できる。
【図１】この発明の一実施例のブロック図である。
【図２】クラス分けのために参照する画素の位置を示す
ための略線図である。
ための略線図である。
【図３】クラス分けの方法の一例を説明するための略線
図である。
図である。
【図４】予測係数を求めるための構成の一例のブロック
図である。
図である。
【図５】予測係数を求めるための学習をソフトウェア処
理で行う時のフローチャートである。
理で行う時のフローチャートである。
【図６】代表値を求めるための学習をソフトウェア処理
で行う時のフローチャートである。
で行う時のフローチャートである。
【図７】オフセットサブサンプリングのための構成の一
例のブロック図である。
例のブロック図である。
【図８】２次元のオフセットサブサンプリングの構造を
示す略線図である。
示す略線図である。
３，４ クラス分類回路 ４，６ 予測係数が格納されたメモリ ７ 補間値生成回路 ８ 補正値生成回路
Claims (4)
- 【請求項１】 プリフィルタを介されたディジタル画像
信号をサンプリングし、上記サンプリングによって画素
数が減少された信号を受け取り、上記サンプリングによ
り間引かれた画素を補間するようにしたディジタル画像
信号の処理装置において、 受け取ったディジタル画像信号中に存在する注目伝送画
素自身の値と、上記注目伝送画素の空間的および／また
は時間的に近傍の複数の伝送画素を使用して上記注目伝
送画素のクラスを決定するクラス分類手段と、 上記入力ディジタル画像信号中に含まれ、上記注目伝送
画素の空間的および／または時間的に近傍の複数の伝送
画素の値と係数の線形１次結合によって、上記注目伝送
画素の値を作成した時に、作成された値と上記注目伝送
画素の真値との誤差を最小とするような、係数を上記ク
ラス毎に発生する係数発生手段と、 上記係数と上記注目伝送画素の空間的および／または時
間的に近傍の複数の伝送画素の値との線形１次結合によ
って、補正された注目伝送画素の値を生成するための演
算手段とからなることを特徴とするディジタル画像信号
処理装置。 - 【請求項２】 プリフィルタを介されたディジタル画像
信号をサンプリングし、上記サンプリングによって画素
数が減少された信号を受け取り、上記サンプリングによ
り間引かれた画素を補間するようにしたディジタル画像
信号の処理装置において、 受け取ったディジタル画像信号中に存在する注目伝送画
素自身の値と、上記注目伝送画素の空間的および／また
は時間的に近傍の複数の伝送画素を使用して上記注目伝
送画素のクラスを決定するクラス分類手段と、 予め学習により獲得された代表値が上記クラス毎に貯え
られ、上記クラス分類手段によって決定された上記クラ
スと対応する上記代表値を上記注目伝送画素の値として
出力するメモリ手段とからなることを特徴とするディジ
タル画像信号の処理装置。 - 【請求項３】 請求項１または請求項２に記載のディジ
タル画像信号の処理装置において、 間引かれた画素を補間するための補間回路は、 注目間引き画素の空間的および／または時間的に近傍の
複数の伝送画素を使用して上記注目間引き画素のクラス
を決定するクラス分類手段と、 上記入力ディジタル画像信号中に含まれ、上記注目間引
き画素の空間的および／または時間的に近傍の複数の伝
送画素の値と係数の線形１次結合によって、上記注目間
引き画素の値を作成した時に、作成された値と上記注目
間引き画素の真値との誤差を最小とするような、係数を
上記クラス毎に発生する係数発生手段と、 上記係数と上記注目間引き画素の空間的および／または
時間的に近傍の複数の伝送画素の値との線形１次結合に
よって、上記注目間引き画素の補間値を生成するための
手段とからなることを特徴とするディジタル画像信号処
理装置。 - 【請求項４】 請求項１または請求項２に記載のディジ
タル画像信号の処理装置において、 間引かれた画素を補間するための補間回路は、 注目間引き画素の空間的および／または時間的に近傍の
複数の伝送画素を使用して上記注目間引き画素のクラス
を決定するクラス分類手段と、 予め学習により獲得された代表値が上記クラス毎に貯え
られ、上記クラス分類手段によって決定された上記クラ
スと対応する上記代表値を上記注目画素の値として出力
するメモリ手段とからなることを特徴とするディジタル
画像信号の処理装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33954293A JP3271109B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | ディジタル画像信号処理装置および処理方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP33954293A JP3271109B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | ディジタル画像信号処理装置および処理方法 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001351050A Division JP3480461B2 (ja) | 2001-11-16 | 2001-11-16 | ディジタル画像信号処理装置および処理方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07162849A true JPH07162849A (ja) | 1995-06-23 |
| JP3271109B2 JP3271109B2 (ja) | 2002-04-02 |
Family
ID=18328464
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP33954293A Expired - Lifetime JP3271109B2 (ja) | 1993-12-03 | 1993-12-03 | ディジタル画像信号処理装置および処理方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3271109B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000057631A1 (fr) * | 1999-03-24 | 2000-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif de traitement d'images et procede de traitement associe |
| JP2001298736A (ja) * | 2000-02-10 | 2001-10-26 | Sony Corp | 情報処理装置および方法、学習装置および方法、並びに記録媒体 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4245310B2 (ja) | 2001-08-30 | 2009-03-25 | 忠正 藤村 | 分散安定性に優れたダイヤモンド懸濁水性液、このダイヤモンドを含む金属膜及びその製造物 |
-
1993
- 1993-12-03 JP JP33954293A patent/JP3271109B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2000057631A1 (fr) * | 1999-03-24 | 2000-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Dispositif de traitement d'images et procede de traitement associe |
| EP1083736A1 (en) * | 1999-03-24 | 2001-03-14 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Image processing device and processing method |
| KR100384269B1 (ko) * | 1999-03-24 | 2003-05-16 | 마쯔시다덴기산교 가부시키가이샤 | 화상처리장치 및 처리방법 |
| US6775418B1 (en) | 1999-03-24 | 2004-08-10 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Image processing device and processing method |
| EP1083736A4 (en) * | 1999-03-24 | 2006-11-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | IMAGE PROCESSING DEVICE AND ASSOCIATED PROCESSING METHOD |
| JP2001298736A (ja) * | 2000-02-10 | 2001-10-26 | Sony Corp | 情報処理装置および方法、学習装置および方法、並びに記録媒体 |
| JP4656356B2 (ja) * | 2000-02-10 | 2011-03-23 | ソニー株式会社 | 情報処理装置および方法、学習装置および方法、並びに記録媒体 |
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