JPH07322255A - ディジタル画像信号の階層符号化装置 - Google Patents

ディジタル画像信号の階層符号化装置

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JPH07322255A
JPH07322255A JP13796794A JP13796794A JPH07322255A JP H07322255 A JPH07322255 A JP H07322255A JP 13796794 A JP13796794 A JP 13796794A JP 13796794 A JP13796794 A JP 13796794A JP H07322255 A JPH07322255 A JP H07322255A
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JP
Japan
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circuit
signal
digital image
image signal
fractal
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JP13796794A
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English (en)
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Torajiyu Eburahimi
エブラヒミ・トラジュ
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Sony Corp
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Sony Corp
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00Image coding
    • G06T9/001Model-based coding, e.g. wire frame

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 相異なる解像度である、複数のレベルの画像
信号を原信号から形成する時に、フラクタル符号化の技
術を使用することによって、効率の向上と復元画像の画
質の向上を図る。 【構成】 入力ディジタル画像信号からフィルタ2およ
び間引き回路4によって、解像度が1/4のディジタル
画像信号が形成され、さらに、フィルタ5および間引き
回路7によって、解像度が1/16のディジタル画像信
号が形成される。解像度が1/16のディジタル画像信
号は、フラクタル分解回路21および符号化回路22を
介して出力される。符号化回路22の出力信号が復号回
路23およびフラクタルズーム回路24によって、ロー
カル復号され、原信号から形成されたディジタル画像信
号との差分が形成される。この差分信号が符号化回路2
6を介して出力される。また、フラクタルズーム回路2
5によって、解像度が入力ディジタル画像信号と同等の
信号が形成され、これと入力ディジタル画像信号との差
分が形成され、この差分信号が符号化回路27により符
号化される。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、例えばディジタル画
像信号を異なる解像度を表現する複数の信号へ分割し、
各信号を符号化して伝送するようにしたディジタル画像
信号の階層符号化装置に関する。
【0002】
【従来の技術】高解像度画像信号を第1のレベルとし
て、これより解像度が低い第2のレベルの画像信号、第
2のレベルの画像信号より解像度が低い第3のレベルの
画像信号、・・・・を形成する符号化(階層符号化と称
される)が提案されている。この符号化によれば、複数
の解像度のディジタル画像信号を一つの伝送路(通信
路、記録/再生プロセス)を介して伝送し、受信側で
は、複数のレベルとそれぞれ対応するテレビジョンモニ
タの何れか一つにより伝送画像データを再生することが
できる。
【0003】より具体的には、標準解像度ビデオ信号、
ハイビジョン信号等の高解像度ビデオ信号、コンピュー
タディスプレーの画像データ、画像データベースを高速
検索するための低解像度ビデオ信号等が異なる解像度の
ビデオ信号として存在している。また、解像度の高低以
外に、画像の縮小に対しても、かかる階層符号化を応用
することができる。
【0004】先に提案されている階層符号化装置の一例
を図4に示す。この例は、3レベルの符号化であり、第
1レベルの画像信号(入力ディジタル画像信号)に対し
て、画素数が1/4の第2レベルの画像信号、画素数が
1/16の第3レベル(最上位レベル)の画像信号を伝
送するものである。図4に示すように、1で示す入力端
子に対して、ディジタル画像信号が供給される。入力画
像信号が間引き用フィルタ2および減算回路3に供給さ
れる。フィルタ2に対して、間引き(ダウンサンプリン
グ)回路4が接続される。
【0005】間引き回路4に対して、間引き用フィルタ
5および減算回路6が接続される。フィルタ5には、間
引き回路7および量子化回路8が接続される。量子化回
路8は、再量子化によって、ビット数を減少させるもの
である。量子化回路8から出力端子9に、第3レベルの
出力信号が取り出される。
【0006】第3レベルの信号が逆量子化回路10、補
間(アップサンプリング)回路11およびフィルタ12
を介して減算回路6に供給される。これらの回路10、
11および12は、ローカル復号回路を構成する。従っ
て、減算回路6からは、第2レベルの原信号とローカル
復号で得られた第2レベルの信号との差分(残差)が発
生する。この差分信号が量子化回路13に供給され、量
子化回路13から出力端子14に第2レベルの差分信号
が取り出される。
【0007】出力端子14に得られる第2レベルの差分
信号は、逆量子化回路15に供給され、フィルタ12の
出力信号と回路15の出力信号とが加算回路16で加算
される。加算回路16の出力信号が補間回路17および
フィルタ18を介して減算回路3に供給される。回路1
6、17およびフィルタ18がローカル復号回路を構成
し、フィルタ18から第2レベルの信号に相当する信号
が得られる。
【0008】入力信号とフィルタ18の出力信号とが減
算回路3に供給され、減算回路3の出力信号が量子化回
路19に供給され、量子化回路19の出力信号が出力端
子20に第1レベルの差分信号として取り出される。間
引き回路4および7のそれぞれは、水平方向および垂直
方向において画素数を1/2に間引き、全体として画素
数を1/4に減少させるものである。補間回路11およ
び17は、これと逆に画素の補間を行なうものである。
【0009】上述のような符号化で得られた第1、第2
および第3レベルの信号が同一の伝送路を介して伝送さ
れる。復号側では、第3レベルの画像信号を復号し、こ
れに対して第2レベルの差分信号の復号出力を加算する
ことによって、第2レベルの画像信号を復号する。さら
に、第2レベルの復号信号に対して第1レベルの差分信
号の復号出力を加算することによって、第1レベルの画
像信号を復号する。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】上述の従来の階層符号
化装置では、フィルタおよびダウンサンプリングによっ
て、より低い解像度の画像信号を形成しているが、第3
レベルの画像信号に関しては、量子化処理によっては充
分にデータ量が減少しない。量子化ステップ幅を大きく
することによって、伝送データ量を少なくできるが、そ
の場合では、逆量子化した時の画像の品質が悪い問題が
ある。
【0011】従って、この発明の目的は、復元画像の品
質が良好で、また、符号化効率が良好なディジタル画像
信号の階層符号化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、入力画像データが供給され、この入力画像データを
異なる解像度を表現する、少なくとも二つのレベルのデ
ータへ分割し、二つのレベルのデータを符号化するよう
にしたディジタル画像信号の階層符号化装置において、
入力画像データからより低い解像度の画像データを生成
するための手段と、より低い解像度の画像データをフラ
クタル符号化するための符号化手段と、符号化手段の出
力データをローカル復号し、ローカル復号出力と入力画
像データとの差分信号を形成し、差分信号を符号化する
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
信号の階層符号化装置である。
【0013】
【作用】解像度がより低いレベルに対してフラクタル符
号化を適用することによって、高い圧縮率を実現でき、
また、復元画像の画質を向上することができる。
【0014】
【実施例】以下、この発明の一実施例について図1を参
照して説明する。この例は、3レベルの符号化であり、
第1レベルの画像信号(入力ディジタル画像信号)に対
して、画素数が1/4の第2レベルの画像信号、画素数
が1/16の第3レベル(最上位レベル)の画像信号を
形成するものである。1で示す入力端子に対して、ディ
ジタル画像信号が供給される。この入力画像信号が第1
のレベルの信号である。入力画像信号が間引き用フィル
タ2および減算回路3に供給される。フィルタ2に対し
て、間引き(ダウンサンプリング)回路4が接続され
る。なお、この発明は、4以上のレベルを有する階層符
号化に対しても適用できる。
【0015】間引き回路4に対して、間引き用フィルタ
5および減算回路6が接続される。フィルタ5には、間
引き回路7およびフラクタル分解回路21が接続され
る。フラクタル分解回路21に対して符号化回路22が
接続される。そして、符号化回路22から出力端子9
に、第3のレベルの出力信号が取り出される。フラクタ
ル分解回路21によって、演算子の集合が作成されて、
任意のフラクタル方式の技術によって、サイズが縮小さ
れた画像を近似する。
【0016】第3のレベルの信号が復号回路23に供給
される。この復号回路23に対して、フラクタルズーム
回路24および25が接続される。フラクタルズーム回
路24によって、解像度が第3のレベルから第2のレベ
ルへ戻され、このフラクタルズーム回路24の出力が減
算回路6に供給される。フラクタルズーム回路24によ
って、元のサイズにアップサンプリングされる。これら
の回路23および24は、ローカル復号回路を構成す
る。従って、減算回路6からは、第2のレベルの原信号
とローカル復号で得られた第2レベルの信号との差分
(フラクタル分解と符号化段階に起因する誤差を含む画
像)との差信号が得られる。この差分信号が符号化回路
26に供給され、符号化回路26から出力端子14に第
2レベルの差分信号が取り出される。
【0017】また、フラクタルズーム回路25の出力信
号が減算回路3に供給される。フラクタルズーム回路2
5は、2倍の画素数(第1のレベルに相当する解像度)
へ補間を行い、その出力信号を減算回路3に供給する。
減算回路3では、入力ディジタル画像信号との差分が求
められ、この差分信号が符号化回路27に供給される。
符号化回路27からは、第1のレベルの差分信号が得ら
れる。
【0018】ここで、フラクタル符号化は、例えば“Im
age coding based on a fractal theory of iterated c
ontractive image transformations"(IEEE trans.on Im
ageProcessing ,1(1):18-30,January 1992,A.Jacquin)
において説明されており、データ圧縮符号化の一つであ
る。フラクタル符号化は、任意の集合の可縮演算子に関
して、ある画像を、自己相似的な別の画像によって近似
できるという考えに基づいてたものである。
【0019】自己相似性とは、直感的には、適切な可縮
演算の後では、図形のどの領域も、同じ図形の別の領域
に相似していることを意味する。圧縮の目的では、画像
内の画素の値あるいは画素を変換したものの値を符号化
する代わりに、可縮演算子の集合を定義することによ
り、原画像から出発して、これらの演算子を連続的に適
用し、所望の画像の自己相似版に収束する。図2は、画
像中の二つの領域間の自己相似性の例としてのアフィン
変換を示す。
【0020】所望の画像の自己相似版を発生させるのに
必要な演算子の集合を自動的に抽出する方法がいくつか
提案されている。フラクタル分解に対する演算子の集合
を探索することは、計算上の複雑さにおいて非常に面倒
な作業である。なぜなら、演算子の空間内に非常に多数
の探索手順が存在するからである。しかし、復号化はは
るかに簡単である。なぜなら、自己相似的画像は、演算
子を収束に達するまで繰り返し適用するだけでよいから
である。
【0021】フラクタル符号化の非常に魅力的な特性
は、原画像の解像度に左右されないことである。演算子
の集合は、どのようなサイズのどのような画像にも、そ
してサイズと解像度が異なる同一画像にも適用すること
が可能である。しかし、ディジタル環境では、原画像の
サイズより大きなサイズの画像を完全な解像度で得るこ
とは不可能であることに注意しなければならない。しか
し、サイズ的に拡大した画像は、原画像のフラクタル的
ズーム版として見ることができる。フラクタル的ズーム
は、従来技術で問題になる処理上の副産物を発生しな
い。とくに、自然画像の場合、ズーミングの効果は、人
間の視覚系にとってより良好である。
【0022】フラクタル符号化の計算上の複雑さは、同
一画像をより小さくした画像に対してサーチアルゴリズ
ムを適用することにより、軽減することが可能である。
サイズ縮小により、サーチの複雑さは幾何級数的に減少
する。元のサイズの画像が必要な場合は、より小さい画
像を原画像にズーミングしたものと原画像との差を、別
のレベルで符号化する。図1中のフラクタルズーム回路
24および25と、減算回路3および6とがこの処理を
行なう。従来の階層符号化におけるフィルタ処理の代わ
りにフラクタルズーム回路24および25が使用され
る。
【0023】上述のズーム1に示すこの発明の一実施例
は、量子化誤差を完全には補償せず、より高いレベルの
差分信号には、すべてのより低いレベルの差分信号の情
報が含まれる。例えば第1レベルの差分信号には、第2
レベルの差分信号の情報が含まれる。この問題は、図3
に示す構成のこの発明の他の実施例によって解決するこ
とができる。
【0024】図3の例では、フィルタ2、5、間引き回
路4、7および符号化回路22によって、第1レベルの
画像データが形成される。そして、復号回路23および
フラクタルズーム回路28によって、第2レベルに相当
する信号が形成され、減算回路6によって、差分信号が
形成される。この差分信号が量子化回路13を介して出
力端子14に取り出される。
【0025】量子化回路13の出力信号が逆量子化回路
15を介して減算回路16に供給され、フラクタルズー
ム回路28の出力信号と加算される。これによって、第
2レベルの画像信号が得られる。この加算回路16の出
力信号が補間回路17およびフィルタ18を介して減算
回路3に供給される。減算回路3において、入力信号と
の差分が演算される。この第1レベルの差分信号が量子
化回路19を介して出力端子20に取り出される。
【0026】上述の一実施例および他の実施例におい
て、ハイビジョンテレビ静止画像のデータベースを構成
した場合、第1レベルの画像が原画像(ハイビジョン)
解像度の再生データであり、第2レベルの画像が標準テ
レビジョン相当の解像度の再生データであり、第3レベ
ルの画像が高速検索用の低解像度画像に相当する。
【0027】
【発明の効果】この発明は、フラクタル分解によってデ
ータ量の圧縮の効率を向上でき、また、復元した画像の
品質が劣化することが防止できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】この発明の一実施例の符号化装置の構成を示す
ブロック図である。
【図2】この発明に使用するフラクタル符号化を説明す
るための略線図である。
【図3】この発明の他の実施例のブロック図である。
【図4】従来の階層符号化装置の一例のブロック図であ
る。
【符号の説明】
1 入力端子 3、6 減算回路 21 フラクタル分解回路 24、25、28 フラクタルズーム回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 FI 技術表示箇所 H04N 1/41 B

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像データが供給され、この入力画
    像データを異なる解像度を表現する、少なくとも二つの
    レベルのデータへ分割し、上記二つのレベルのデータを
    符号化するようにしたディジタル画像信号の階層符号化
    装置において、 上記入力画像データからより低い解像度の画像データを
    生成するための手段と、 上記より低い解像度の画像データをフラクタル符号化す
    るための符号化手段と、 上記符号化手段の出力データをローカル復号し、ローカ
    ル復号出力と上記入力画像データとの差分信号を形成
    し、上記差分信号を符号化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の階層符号化装置。
  2. 【請求項2】 請求項1に記載のディジタル画像信号の
    階層符号化装置において、 入力画像データをフィルタリング処理およびサブサンプ
    リング処理によって、より低い解像度の画像データを生
    成することを特徴とする階層符号化装置。
JP13796794A 1994-05-27 1994-05-27 ディジタル画像信号の階層符号化装置 Pending JPH07322255A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998059495A1 (en) * 1997-06-20 1998-12-30 Sony Corporation Device and method for iterative conversion encoding of images, device and method for iterative conversion decoding of images, and providing medium
US6567563B2 (en) 1997-12-29 2003-05-20 Samsung Electronics Co., Ltd. Video image searching method and apparatus
CN103314584A (zh) * 2011-01-21 2013-09-18 汤姆逊许可公司 图像序列的编码方法和相应的重构方法

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