JPH07506707A - 画像伝送システムにおける画像圧縮符号化方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるため要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 画像伝送システムにおける画像圧縮符号化方法本発明は、画像伝送処理システム における画像圧縮符号化のための特許請求の範囲第１項の導入文において定義さ れた方法に関し、特にディジタル画像伝送システムにおける圧縮符号化方法に関 する。

従来の画像圧縮符号化方法としては、ベクトル量子化（ＶＱ）法が知られている 。このＶＱ法は、参考刊行物（１）において詳細に説明されている。かかるＶＱ プロセスにおいては、伝送さるべき画像はいくつかのブロックに分割される。各 ブロックについては、特定ブロックに最も良く対応する符号ベクトルがコードブ ック（ｃｏｄｅｂｏｏｋ）内においてサーチされる。この符号ベクトルのベクト ルインデックスすなわちコードブック内の位置が伝送される。受信側においては 、符号ベクトルのベクトルインデックスに基づいて、対応するコードブック内に おいて当該ベクトルの抽出（ルックアップ）がなされる。伝送された画像は、上 記した符号ベクトルによってブロック毎に再横築される。

該コードブックは、前置てトレーニング用画像及び適当なコードブック設計アル ゴリズムを用いて設計される。対応する態様において、トレーニング用画像は、 用いられるブロックサイズに分割されて、コードブックが生成される。

上記したＶＱ法の欠点は、ブロックサイズに制限があることである。このプロセ スの効率は、ブロックにおける全ての統計的依存性が考慮されるという事実に依 っている。

ブロック境界を越える番口関関係は未だ使用されていない。

標準的なベクトル量子化法においては、大スケールの相関を用いてより大なるブ ロックを用いることによってより高い圧縮を達成することが出来る。しかし乍ら 、このことは、固定画質に対して、コードブックのサイズをべき乗的に増大させ ることに帰結する。また、コードブック内において、最良の？：Ｔａベクトルを 発見するための比較回数も増大する。

よって、かかるＶＱ法は、大なるブロックサイズの故に、コンピュータ的には実 用的でない。通常、ブロックサイズは４×４ピクセルのオーダーに制限され、こ れによって、この方法の限界を越えて多数の統計的依存数を生ずる。

ＶＱ法における大なるブロックサイズに伴なう問題は、２重になっている。一方 において、コードブックの絶対的なサイズは、メモリ容量の問題を生ずる。他方 において、最良の符合ベクトルを発見するために要する演算時間が余分となる。

これらの問題を克服せんとして、ＶＱ法のいくつかの変形が開発された。

改良されたＶＱプロセス、すなわちツリーサーチ（Ｌｒｃｅｓｅａｒｃｈ　）　 ＶＱ　（Ｔ　Ｓ　ＶＱ）法においては、演算時間の問題が、最良のＰａベクトル を発見するために２進サーチ処理を用いることにより取り扱われた。しかし乍ら 、ＴＳＶＱ法は標準ＶＱ法に比して、画質面において、劣っている。

他の改良ＶＱプロセスすなわちカスケードＶＱ法は、標’？ｉＶＱ法の主たる問 題点すなわちブロックサイズの問題の解決をせんとしている。このカスケードＶ Ｑ法においては、比較的大なるブロックサイズが選ばれて大なるスケールの相関 を１１ようとしている。この方法においては、用いられるコードブックのサイズ が小さいので取り扱いが容易になっている。また、不可避的な精度の低下を補う ために、この方法においては、順次符号化ステージに適用される。これにより、 後段のステージにおいて、前段において生ずるｎ帰化エラーが量子化される。し かし乍ら、欠点は、連続する符号ベクトルの間に存在し得る相関が失われてしま うことである。

次に、カスケードＶＱ法の改良である第３の改良ＶＱプロセスにおいては、第１ 符号化ステージから次のステージへ移るときにブロックサイズが変更せしめられ る。画像の微細情報を含む符号化エラーは、サブブロックを用いて符号化される 。この方法を用いれば、微細情報を表わすために必要なコードブック内の符号ベ クトルの数が小なるブロックサイズと共に減少する。

次に、クラス分け（分類）ＶＱ法である第４の改良ＶＱプロセスにおいては、符 号化前に、ブロックが分類（クラス分け）される。この分類は、部分画像特徴に 基づいている。この方法は、標準ＶＱ法においてやや不鮮明である工ッジ部分が 改善される。そして、同−分類内の画像プロ・ツクは多少なりとも類似のキャラ クタ（文字等）を含んでいる故、小なるコードブックで十分である。また、もし 、分類プロセスがブロック境界内に限定されないのであれば、ブロック間相関を ある程度用いることが出来る。

有限状態（ｆｉｎｉｔｅ−ｓｔａｌｅ）　Ｖ　Ｑ法（ＦＳＶＱ法）と呼ばれる第 ５の改良ＶＱプロセスにおいては、プロ・ツク間相関が、上記した分類に基づい て用いられる。よって、より大なる画像情報のためにブロックの分類（クラス） が定められる。この画像情報は、既に符号化されて伝送された多数の隣接ブロッ クを含んでいる。この方法における欠点は、分類エラーによって、画像中の工・ ソジの符号化出力の品質が低下することである。

アドレスＶＱ法と呼ばれる第６の改良ＶＱ法においては、ブロック群のベクトル インデックスの連結分布（ｊｏｉｎｔ　ｄｉｓｔｒｉｂｕＬｉｏｎ）を活用して いる。アドレスコードブ・ツクと呼ばれるコードブック内に保持される特別の符 号語がベクトルインデックスの最も確率の高い組み合せのために用いられる。そ の他の組み合せについては、ベクトルインデ・クラスは、別々に伝送される。ア ドレスコードブ・ツクを更新する際に隣接ブロック間のベクトルインデックスの 異なる組み合せの検出された組み合せ確率が用いられる。アドレスコードブック は、標準ＶＱ法のトップの無歪ポストコーディング構成として形成される。

本発明の目的は、画像伝送における画像圧縮符号化の新しい方法であって、ブロ ックサイズの問題を少なくともある程度まで改善する方法を提供することである 。

本発明による方法は、請求項１に羅列された新規な特徴を有する。

画像伝送システムにおける画像圧縮符号化法特にディジタル画像伝送システムに おける画像圧縮法である本発明方法においては、発信側において画像をブロック に分割し、各ブロックについて、最良対応の符号ベクトルをコードブロック内に おいてサーチし、その位置情報を受信側に伝送して、受信側においては、δ符号 ベクトルが、ベクトルインデックスに基づいて同一のコードブックにおいて抽出 （ルックアップ）されて、符号ベクトルのためにブロック毎に画像が再構築され るＶＱ法が用いられており、上記したコードブックは予めトレーニング画像を用 いて設計され、当該画像は所りのブロックサイズのブロックに分割されるのであ る。そして、本発明によるＶＱ法においては、−受信側において符号化さるべき ブロックが４分割ブロックすなわちサブブロックに分割され；−各サブブロック はクラス分けされたコードブックによってＶＱ処理され（このクラスは元のブロ ックのベクトルインデックス及びサブブロックの分割ラベルに基づいて画定され る）； −このクラス分けされたコードブックに関し、サブブロックのベクトルインデッ クスは受信側に伝送され；−受信側においては、伝送された元のブロックのベク トルインデックス及びサブブロックの分割ラベルに基づいて選択されるクラス分 はコードブックが用いられ；−受信側においては、送信側のクラス分はコードブ ックに等しい選択されたクラス分はコードブックにおいて、伝送されたサブブロ ックのベクトルインデックスに基づいて問題の符号ベクトルが抽出されてサブブ ロックの再構築がなされる。なお、本発明による方法においては、各クラス分は コードブックを生成する際に用いられるトレーニング画像材す１は各クラスに属 する元のトレーニング画像の一部すなイ〕もそのコードブックのクラスに対応す るクラスインデックスをおけるトレーニング画像セットの分割サイズのサブブロ ックであり、上記方法はそのトレーニング画像セットに適用される。

本発明による方法においては、適当に選択されたブロックサイズをもってスター トしその分割ブロックに進むことによってＶＱ処理が順に行なわれる。後段のス テージにおいて実行されるＶＱ処理はいわゆるクラス分けによってより大なるブ ロックサイズを用いて既に符号化された情報を用いる。あるクラスの定義される インデックスは第１のＶＱ処理及び分割ラベルによって得られるベクトルインデ ックスである。

本発明の更に改善された実施例においては分割ブロックすなわちサブブロックが 更に分割サブブロックに分割され、これらの分割サブブロックはさらに同様な原 理によって更に小なるサブブロックに分割されて各サブブロックはクラス分はコ ードブックによって符号化される。符号化されるべきサブブロックが属するサブ ブロックの全ての親ブロックのベクトルインデックス及びサブブロック及び親ブ ロックの分割ラベルであり、分類されたコードブックは予め上記した方法によっ て設＝１されている。

上記した方法におけるＶＱ処理は適当に選択されたブロックすなわちブロックサ イズからその分割ブロックに互って処理されて、更に所望の深さに達するまでそ の分割ブロックについてさらに処理がなされる。各ブロックレベルにおいてＶＱ 処理が実行され、そのＶＱ処理においてはより大なるブロックサイズにおいて既 に符号化された情報がクラス分けによって利用される。クラスの決定インデック スは先のＶＱ処理及び対応する分割ラベルの結果ＩＪられたベクトルインデック スである。符号化は用いられる伝送チャンネルに許容されるビットレート又は十 分な画質が得られる深さまで継続される。本発明による階級的にクラス分けされ たＶＱ処理において、画像が、特別な情報あまり必要とせずに段階的に鮮明にな るのである。

本発明の他のより改善された実施例においては、画像ブロックの特徴的な分割に 先だって、符号化情報に基づいて画像ブロックが再構築されて、元の画像ブロッ クと再構築された画像ブロックとの間の相違が形成され、この相違ブロックは先 に実行された符号化ステップの符号化エラーを含み、本発明による方法は、こう して形成される相違ブロックに画像ブロックに代えて適用される。この相違ブロ ックは、分割ブロックに分割され、この分割ブロックはクラス分けによってより 大なるブロックサイズにおいて既に符号化された情報を用いてＶＱ処理される。

クラス分けされたコードブックは、本発明によって、この相違ブロックの考えら れるサブブロックとして対応するクラスインデックスを得る相違ブロックのサブ ブロックをトレーニング画像材料として用いることにより設＝ｌされる。

上記した実施例の利点は、相違信号がよりコンパクトであることであり、すなわ ち相違ブロックに含まれる値が画像信号自体の値に比してより狭い範囲において 変動する。

これは符号化をより効率的にするのである。しかしながら、より大なるブロック サイズによって符号化した情報はｔ口達ブロックの特徴について乏しい記述を与 え、このことは本発明の特徴である符号化効率を減少せしめる。相違信号を４号 化する応用の実現もより）１雑となる。

本発明による他の改善された実施例においては画像の各ブロックに含まれるビク セルの灰色レベルの平均値を、符号化に先だって、分離しかつ送信側から受信側 に別々に平均値を伝送することによって、第１ブロツクレベルにおける４号化が より効率的になるのである。

本発明による方法のより改善された実施例においては、画像が送信側において低 域濾波されて、この濾波された画像が別々に受信側に送信されて上記したいずれ かの方法あるいは変形が画像の高周波成分すなわち元の画像と低域濾波された画 像の相違にのみ適用される。この低域成分は画像の差異の重要な部分を含みその 伝送のためには情報量及びチャンネル容量があまり大きく必要とされないのであ る。

よって画像のプロツキネス（ｂｌｏｃｋｉｎｅｓｓ）が“円滑”な領域すなわち 変化の少ない領域において特に減少するのである。

本発明による方法の他の改善された実施例においては、サブブロック及びこれに 続くより小なるサブブロックの符号化において用いられるコードブックのサイズ が符号化されるブロックの画像の内容に基づいてケースバイケースに変化し、あ まり詳細な点を必要としないブロックの符号化においては詳細な画像を含むブロ ックを符号化する場合に比してより小なるサイズのコードブックが用いられる。

このような場合には、コードブックのサイズの情報が別な情報として伝送される 。

本発明による他の改Ｓされた実施例においては、サブブロック及びこれに続くよ り小なるサブブロックの符号化に用いられるコードブックのサイズは符号化され るブロックの画像内容に応じて変化し、あまり詳細な画像を含まないブロックの 符号化においてはより詳細な画像を含むブロックを符号化する場合に比してより 小なるサイズのコードブ・ツクが用いられ、このコードブックのサイズはクラス インデックスに基づいて画定される。この場合、付加的な情報は伝送されずコー ドブックの選択が自動的になされるのである。

本発明のｆす点については以下の点が指摘される。まず、本発明による方法にお いては画像のより大なるスケールの相関が（り川されている。これは適当に選択 された大なる初期ブロックサイズに基づいている。再生画像の精確度については 本発明による方法は望ましい対応の下で変形することができる。なんとなれば、 本発明においては、比較的大なるブロックからスタートしてより小なるサブブロ ックに分割されるブロックについていくつかのステージにおいて符号化がなされ るからである。より進んだサブブロックが４号化されれば、各々の領域における 画像の精確度が増大する。本発明の他の利点は、非常に効率的であること及び符 号化された画像の画質が良いということである。さらに他の利点は、本発明の方 法が容易に適用されることであり、伝送レートが低く出来ることでもある。

本発明及びその利点は添付の図面を参照して以下に説明する。

図１はベクトル符号化（ＶＱ）方法の概念フロー図である。

図２ａ、２ｂ、２ｃは本発明による画像圧縮符号化方法における画像ブロックの サブブロックへの分割の対応を示す概念図である。

図３は本発明による圧縮符号化方法によるエンコーダを示すブロック図である。

図４はデコーダを示すブロック図である。

図５は本発明による圧縮符号化方法による他のエンコーダを示す図である。

本発明によるＶＱ方法の原理が図１のブロック図に示されている。画像１はビデ オカメラの如きカメラに含まれ、画像メモリに記憶される。画像１はｎＸｍビク セル（ｎ　＋ｎｌ”整数）からなっている。適当な処理ユニット３によって画像 メモリ２に保持された画像１はブロック４すなわちベクトルに分割される。ブロ ック４の標準的なサイズは４ｘ４ピクセルである。各ビクセルは灰色調の情報を 所定の灰色スケール上に含んでいる。処理ユニット３においては、画像の各ブロ ック４についてコードブックメモリ５に保持されたコードブック６から最良に対 応する符号ベクトル７ａが抽出される。コードブック６は、予め、トレーニング 画像を用いてかつ適当なコードブック設計アルゴリズム例えば参考文献で（２） に開示されたいわゆるＬＢＧアルゴリズムを用いて設計される。コードブック６ における符号ベクトル７ａのオーダ数ａすなわちそのベクトルインデックスは送 信ユニットＡから受信ユニットＢに伝送チャンネル８を介して伝送される。

受信ユニットＢの画像メモリにおいて、画像処理ユニット】０によって、コード ブックのメモリ１１に記憶されたコードブック１２におけるベクトルインデック スａに対応するｎ号ベクトル７ａが抽出されて、画像が再構築される。

画ｌ！１′に属するブロック４′の全てが符号ベクトルとして画像メモリ９内に おいて編集されると画像はモニターに表示される。

本発明による画像伝送システムにおける画像圧縮符号化す法は上記したＶＱ処理 を活用している。このことは図３のブロック図に示されている。図から明らがな ように標準ＶＱよりも人なるブロックサイズが選択されている。理想的には、ブ ロック１３のサイズ（図２ａ参照）は、例えば、８Ｘ８ビクセルである。最初の ステージ（段階）においては、プロ・）りが第１のコードブック１７を用いて第 １サブコーダ１６において比較的小数の４号ベクトルによって符号化される。第 １符号ベクトル１８の数は例えば６４である。ｎ号ベクトル１８のサイズはブロ ック１３のサイズに幻応し、例えば、８×８ピクセルである。このことは、この ？Ｔ号化ステージにおいて画像がおおまかにすなわち画像に含まれる低域成分に 含まれる基本的特徴のみが識別されるのである。

次のステージにおいて、ブロック１３は、図２ｂに示したように、４分割ブロッ ク１４すなわちサブブロック１４Ａ’　、１４Ｂ’　、１４Ｃ’　、１４Ｄ’　 に分割される。各サブブロック１４のサイズは、例えば４Ｘ４ピクセルである。

第２サブコーダ１９において各サブブロック１４が第２コードブツク２０によっ て符号化される。この第２コードブツク２０は多数のクラス分けされたコードブ ックがらなり元のブロック１３のベクトルインデックスｉ及びサブブロック１４ の分割ラベルＡ’　、　Ｂ’　、　Ｃ’　、　Ｄ’が元のブロック１３の中ての 位置を示すクラス分は標識として用いられる。従って、サブブロック１４の符号 化においては、クラス分けされたコードブック２ｏの中から元のブロック１３の 分割ブロック１４のラベル及び元のブロック１３各々のベクトルインデックスｉ によって画定されるコードブックが用いられる。元のブロック１３に基づいて発 見された第１符号ベクトル１８は各ブロックにおける画像のおおまかな輪郭を画 定し第２コードブツク２ｏがらの第２符号ベクトル２１はサブブロック１４の画 像より鮮明にする。第２７’Ｔ号ベクトル２１のサイズはサブブロック１４のサ イズに対応し例えば４Ｘ４ピクセルの大きさである。よって、精細な画像を符号 化するためのものであっても付加的な情報量はあまり必要としない。なんとなれ ば比較的少数の符号ベクトルが分類されたコードブック２ｏにおいては十分であ るからである。

本発明の方法は、さらに、上記した符号化プロセスにおい”’Ｃ１’Ｌられたサ ブブロック１４Ａ’　、１４Ｂ’　、１４Ｃ’　。

１４Ｄ′の各々を次のステージにおいて新しい最初のブｂツクと仮定して、サブ ブロック１４の各分割ブロック１５Ａ、１５Ｂ、１５Ｃ及び１５Ｄを同様な処理 （図２ｃ）を適用することによって更に展開できるのである。これらの新しいサ ブブロック１５の各々は例えば２Ｘ２ビクセルを含む。第３サブコーダ２２にお いては、小なるサブブロック１５がＶＱプロセスを用いて符号化され、多数のク ラス分けされたコードブックからなる第３のコードブック２３において適当な第 ３の符号ベクトル２４が抽出される。元のブロック１３（８Ｘ８ビクセル）及び そのサブブロック１４（４Ｘ４ピクセル、新しいサブブロック１５Ａ、１５Ｂ、 １５Ｃ及び１５Ｄか属している）のベクトルインデックスｉ、ｊはサブブロック １５及びサブブロック１４の分割ラベルと共に符号ベクトル２４を発見するため に前記コードブック２３のどれが用いられるかを画定する。これらのクラスイン デックスはブロックの画像内容から抽出される全ての情報を含んでいる。第３コ ードブツク２３の各々は、比較的小数の符号ベクトルを含み、それらの数は選考 する符号化レベルにおいて用いられたコードブック１７及び２０のサイズよりよ り制限されるのが通常である。よって元の比較的大なる画像ブロックがステップ バイステップ的に増大する精度によって表現される階級的符号化手順が実現され るのである。符号化されてさらに送信側から伝送される画像は受信側において図 ４におけるブロック図によって示される単純な逆復号プロセスによって復号され る。

受信側の組合せコードブック２４は送信側のコードブック１７．２０．２２に等 しいコードブックを含んでいる。画像の実際の編集のために最低レベルのコード ブック２３のｎ号ベクトル２４が用いられる。画像は再構築ユニット２５におい てブロック毎に編集され、さらに伝送されて既に知られている対応によって各ブ ロックを再構築して画像を形成する。各符号ベクトル２３は分類ベクトルインデ ックスＪ、ｉによって示されるコードブックにおけるそのベクトルインデックス ｋによって完全に定められる。ここで指摘されることは階級的ベクトルインデッ クスｉ、ｊのみが伝送されるべきてあり、分割ラベルすなわち分割ブロックの１ インデツクスはコーグとデコーダの間の同期によって自動的に示唆されるのであ る。あるレベルで伝送されるベクトルインデックスはその４つのサブブロック及 びそれらの全ての子孫ブロックによって共Ｈされる。

図３及び４は平均することによって符号化及び復号がいかに改舌されるかを破線 のブロックによって示している。

図３の送信側において第１ブロツクレベルにおいて、例えば８Ｘ８ビクセルの当 初ブロックの平均値…が平均ユニット２６において＝１算され、さらに微分ユニ ット２７においてろ伝送可能ブロックから分離される。この平均値は各ブロック に含まれるピクセルの灰色トーンの平均を示す。この平均値市ディジタルメツセ ージとして伝送経路に供給されて更に受信側に伝送される。ブロック間）０違す なわち相違ブロックは符号化されそして本発明による方法によって復号される。

図４の受信側においては、平均値によるブロックは平均値ブロック再構築ユニッ ト３０において再構築されて、加算ユニット２９において加算されて復号形態の 相違ブロックとなる。

図５において、本発明による圧縮符号化方法の応用例が示されている、この応用 例においては、図２ａ、図２ｂ及び図２ｃにおいて示された本発明の典型的な例 である４分割処理に先立って、符号化情報に基づいてザブコーダ１６゜１９の中 で画像ブロックがまず再構築されるである。画像ブロックとこの再構築された画 像ブロックとの相違すなわち相違ブロックは微分ユニット２８．２９において形 成される。よってこの相違ブロックは前の符号化ステージの符号化エラーを含ん でいる。そして、本発明による方法が画像ブロックに代えて上記した態様におい て相違ブロックに適用される。図５においては、図３において示したエンコーダ の別々のユニットについて用いられた参照符が用いられる。受信側において、復 号は符号化プロセスの逆の処理をすることによって実現される。

図５から明らかなように上記した本発明の方法に平均化を適用することもできる 。平均ユニット２６及び微分ユニット２７が上記したプロセスにおける符号化構 成に先だって符号化システムに調整される。復号は図４の応用例において示され たと同＋、責な対応にて実現できる。

標準ＶＱ方法においては、多数の統計的トレーニング画像を用いて設計される。

コードブックを設計する場合、よく知られたＬＢＧアルゴリズムが用いられる。

一方、本発明による圧縮符号化方法においては、コードブック１７゜２０及び２ ３が階級的な処理によって生成され、従って、クラス分けされたコードブックの 設計においては、元のトレーニング画像材料の一部であって該当するクラスに属 するトレーニング画像材料が用いられるのである。

最上レベルの第１コードブツク１７は、最初のブロックサイズすなわち８Ｘ８ビ クセルのトレーニングブロックの全てのセットを用いて標準的な方法で設計され る。次のレベルにおいては、各コードブロックが、上記第１コードブツクによっ てまず量子化されて得られるベクトルインデックスによって異なるセットに区分 された元のトレーニング画像のブロックを用いて設計される。各セットにおいて は、ブロックが４分割されて例えば４×４ビクセルのサブブロックに分割されて 別々の４つのサブセットＡ’　、Ｂ’　、Ｃ′、Ｄ′を形成する。サブセットＡ ′内のサブブロックの全ては等しいクラス分はベクトル及び分割インデックスを 有する。こうして得られたサブセットは前記コードブ・ツク２０の為のトレーニ ング画像材料として用いられる。

上記したコードブックの設計プロセスは既に得られたトレーニング画像のサブセ ットを更に分割して既に得られたコードブック及び４つの分割ブロックに更に分 割することによって同様なサブセットを得ることによって継続してなされる。新 しいサブセットの谷々は次の低いレベルにおける新しいコードブックの為のトレ ーニングセットとして用いられる。

以下の説明は本発明による圧縮符号化方法の分析となる。

ここで最も低いレベルのブロックをベーンツクブロックと呼ぶように定義する。

またこのベーシックブロックのサイズはＮＸＮピクセルとする。ブロックの階級 的レベルはインデックスｈによってラベル付けされる。このインデックスｈは１ すなわち最低レベルからしすなわち最上レベルまでの値をとりｉｒｌる。レベル ｈ　（ｈ−１，・・・、Ｌ）のブロックは次の一段高いレベルｈ＋１のブロック にサブブロックとして属する。ラベルａ、によって示される分割ブロックは４つ の値Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤ（図２）のいずれかの値をとり得る。

符号化は、トリー状形式において進められる。レベルｈにおいては以前の量子化 インデックス及び分割ラベルの組合せは次の（１）式によって表わされる。すな わち、Ｃｈ　＝（ＩＬ　；ａＬ　ｌ　＋　１Ｌ−１”’：ｆｆｈ　）このＣゎは 組合せクラスインデックスを形成する。レベルｈのブロックはクラスｃ７のコー ドブックを用いてＶＱ処理される。ｉすられるインデックスｉ、とクラスインデ ックスｃ７は１１合せベクトルインデックスを画定し、この組合せベクトルイン デックスは次の（２）式によって示される。すなわち、 ｋｂ−（ｉＬ　；αＬ−１・　ｉ　Ｌ−１；　−；α−・　ｉｍ）この式はこの レベルにおける符号化結果を完全に特定する。サブブロックのこの組合せベクト ルインデックス及び次の低いレベルにおけるサブブロックの分割ラベルはこの次 のサブブロックの為のクラス分は標識ｃｈ−＋　とじて作用する。

レベルｈのクラス分はコードブックのサイズをｌｂ　（すなわち１ｈ−１，・・ ・、ｌ、）とする。そうすると、ｂｂ−１ｏｇ２　（Ｉｈ）ビットが送信側から 伝送路を経て受信側にインデックスｉ、の値を伝送するために必要とされる。

上述した如く、分割ラベルは伝送されない。なんとなればこの分割ラベルは送信 側の符号化ユニットと受信側の復号ユニットとの間の同期によって示唆され得る からである。

レベルｈのブロックのインデックスｉ、の値はそのサブブロック及びそれらの子 孫のブロックの全てによって共有されるのである。従って、最低レベルへの全て のプロセスのビットレートは、ＮＸＮピクセルのベーシックブロック毎のビット として計算をすると以下の（３）式によって表される。すなわち、 ベクトルインデックスｉｈの全ての値は必ずしも等しくないので、実際の情報伝 送レートはエントロピーコーディングによって更に減少せしめられ得る。エント ロピーコーディングは符号調をを次の（４）式によって表わされると仮定して計 算される。すなわち ｂｍ　（Ｋｂ　）　−−１０ｇ２Ｐ　（ｉ　ｈ　Ｉ　Ｃｈ　）上記した式（４） はクラスＣ１におけるインデックステーブルｉ、に関連づけられる。ここでＰ　 （ｉｂ　ｌｃ、）は、このクラスにおけるベクトルインデックスｉｈの（条件付 き）確率を与える。ここで注意すべきは各レベルにおいて、ブロックのベクトル インデックスを伝送するために必要とされる付加的な情報は、インデックスそれ 自身及びブロックのクラスすなわちそのブロックの組合せインデックスｋｈによ っているということである。

ｋｌを最低レベルのブロックの組合せインデックスであるとする。そうするとこ のブロックのために必要な情報の送料は次の（５）式によって示される。即ち、 ここで、ｋ、はレベルｈて切り取られたに、を意味する。

（式２参照）そうすると平均の全ビットレート（エントロピー）は次の（６）式 によって示される。すなわち、Ｒ０＝ΣＰ　（Ｋ、）　Ｒ，（Ｋ、） 最低レベルの組合せベクトルインデックスに、の確率分布Ｐ（ｋ＋）はこの方法 によって符号化されたトレーニングセットにおける生起確率によって評価するこ とができる。

本発明による圧縮符号化方法は、最初の画像ブロック（例えば８×８ビクセル） の内部において実際の符号化フェーズに組合されたクラス分はプロセスであると 理解できる。

この実際の符号化フェーズは例えば４×４又は２×２サブブロツクの最低レベル のサブブロックのベクトル量子化法である。本発明による圧縮符号化方法は先の ＶＱ法の結果を自然な方法で用いる。すなわち、異なるクラスを分離するための 特別な基準を必要としない。

本発明による圧縮符号化方法はトリーサーチＶＱ　（ＴＳＶＱ）と同様な特徴を 有する。ＴＳＶＱにおいては、順々の符号化結果（トリーの枝）が次のステージ において用いられるコードブックを定める。本発明による方法と前記トリーサー チＶＱｈ法との本質的なｅｌｌ違点はＴＳＶＱ法においてはブロックサイズが固 定されてプロセス全体に亘ってそれは維持されるのに対し、本発明による方法に おいては各ステージ毎により小さいサブブロックになるように技別れをさせる点 である。

ＴＳＶＱ法はより大なるブロックサイズに対して高品質の画像を得るために非常 に大なるコードブックを必要としつつ符号化時間の長さの問題も有する。しかし 乍ら、本発明による方法の（り点はその速度にあり、これは階級的レベルに基づ く符号化により達成されるのである。他の利点は、画像の精確な画定のために階 級的に減少するブロックサイズを用いたことにより、コードブックの符合ベクト ルの数が妥当なレベルに維持されるということである。異なる観点から見れば、 本発明による圧縮符号化方法はより大なるブロックサイズからスタートして画像 内の大なるスケールの相関を括用しているということもできる。

上記した説明においては、１つの好ましい応用について本発明が説明されている が本発明はその請求項に記載されている範囲において種々変更できることは明ら かである。

７考文献 （１）　Ｉ＋、＾ｂｕＬ氏編−Ｖｅｃｔｏｒ　Ｑｕａｎｔｉｚａｔｉｏｎ”　、 　ＩＥＥＥＰｒｅｓｓ、　＋９９０ （２）　Ｙ、　ｌ１ｎｄｃ、　Ａ、　Ｂｕｚｏ、　Ｒ，Ｍ、　Ｇｒａｙ″Ａｎ　 Ａｌｇｏｒｉｔｈｍｆｏｒ　ＶｃｃＬｏｒ　ＱｔｌａｎｔｉＺａｔｉＯｎ　ｆｏ ｒ　Ｉｍａｇｅ　Ｃｏｄｉｎｇ−。

１１：１シＥ　Ｔｒａｎｓ、　Ｃｏ５５．＋　ｖｏｌ、　Ｃ０Ｍ−２８，ｐｐ、 　２３０１−２３０４、１９９１ 区１３

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ディジタル画像伝送システムにおける圧縮符号化をなす画像圧縮符号化方 法であって、ベクトル量子化（ＶＱ）プロセスを用い、送信側において送信さる べき画像がブロックに分割され、各ブロックについて、コードブック内で最良の 対応符号ベクトルが抽出され、コードブック内の符号ベクトルの位置すなわちベ クトルインデックスが受信側に送信され、この送信されたベクトルインデックス に基づいて各符号ベクトルが各コードブック内で抽出され、前記画像はこの符号 ベクトルを用いてブロック毎に再構築され、前記コードブックはトレーニング画 像によって予め設計され、前記画像は使用されるブロックサイズに応じて同様に ブロックに分割される方法であって、−送信側において、符号化さるべきブロッ クがサブブロック（１４Ａ′，１４Ｂ′，１４Ｃ′，１４Ｄ′）に分割され； −このサブブロックはクラス分けされたコードブック（２０）によってＶＱ処理 が施され、このクラス分けは元のブロックのベクトルインデックス（ｉ）及び前 記サブブロックの分割ラベル（Ａ′，Ｂ′，Ｃ′，Ｄ′）に基づいて画定され； −このクラス分けされたコードブック（２０）に関するサブブロックのベクトル インデックス（ｊ）は受信側に伝送され； −受信側において、元のブロックのベクトルインデックス（ｉ）及びサブブロッ クの分割ラベルに基づいてクラス分けされたコードブック選択されてこれが用い られ；−受信側において、該選択されたクラス分けコードブック（２４）は送信 側におけるクラス分けコードブックに等しく、前記符号ベクトルは伝送されたサ ブブロックのベクトルインデックスに基づいて抽出され、サブブロックの再構築 がなされ； −さらに、上記方法において、各クラス分けコードブックを設計する際に用いら れるトレーニング画像材料は各クラスの属する元のトレーニング画像セットの一 部であり、すなわち、上記した方法がトレーニング画像セット自身に適用される 場合トレーニング画像セットめ分割されたサブブロックはそのクラスのコードブ ックに対応するクラスインデックスを受けることを特徴とする方法。
2. （２）請求項１記載の方法であって、前記サブブロックは更に分割ブロックに分 割され、同様にこれらのサブブロックはさらにより小なるサブブロックに分割さ れ、各サブブロックは分類されたコードブックによって符号化され、この時のク ラス分け標識は各サブブロックの属する親サブブロックの全てのベクトルインデ ックスであり、さらには前記サブブロックのみならず前記親ブロックの分割ラベ ルでもあり、クラス分けされたコードブックは予め上記した方法によって設計さ れていることを特徴とする方法。
3. （３）請求項１又は２記載の方法であって、各サブブロックの分割の前に、画像 ブロックが符号化情報に基づいて再構築されて、元の画像ブロックと再構築され た画像ブロックとの相違が生成され、待られる相違ブロックは先の符号化ステー ジの符号化エラーを含み、この得られる相違ブロックに画像ブロックに代えて適 用される事を特徴とする方法。
4. （４）請求項１又は２記載の方法であって、最初のブロックレベルにおいて、符 号化の前に、前記画像の各ブロックに含まれるピクセルの灰色レベルトーンの平 均値を分離することによって符号化がより効率的になされ、この平均値が別々に 送信側から受信側に伝送されることを特徴とする方法。
5. （５）請求項１，２又は３記載の方法であって、送信側において前記画像は低域 濾波処理されて、低域濾波処理された画像は受信側に別々に送信され、画像の高 周波成分すなわち元の画像と低域濾波された画像との相違画像にのみ適用される ことを特徴とする方法。
6. （６）請求項１乃至５のいずれか１に記載の方法であって、サブブロック及びこ れに続く子孫のより小なるサブブロックに用いられるコードブックのサイズは含 まれる画像によって異なり、従って詳細な部分を含まない符号ブロックはより詳 細な部分を含むブロックの符号化におけるより小なるコードブックが用いられコ ードブックのサイズの情報は特別な情報として伝送されることを特徴とする方法 。
7. （７）請求項１乃至５記載の方法であって、サブブロック及びこれに続くより小 なるサブブロックの符号化において用いられるコードブックのサイズはコードブ ックの画像内容に基づいて変動し、従って、詳細な部分の少ないブロックの符号 化においては詳細な部分の多いブロックの符号化におけるより小なるコードブッ クが用いられ前記コードブックのサイズはそのクラスインデックスに基づいて固 定的に画定されていることを特徴とする方法。