JPH08280014A - ビデオ信号符号化装置 - Google Patents

ビデオ信号符号化装置

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JPH08280014A
JPH08280014A JP9927096A JP9927096A JPH08280014A JP H08280014 A JPH08280014 A JP H08280014A JP 9927096 A JP9927096 A JP 9927096A JP 9927096 A JP9927096 A JP 9927096A JP H08280014 A JPH08280014 A JP H08280014A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 変形ＢＴＣ方法と輪郭線符号化方法とを用
いることによって、符号化されるビデオ信号のビット数
を更に減少させた装置を提供する。 【解決手段】 入力ビデオ信号の二進フレームを発生
させるマスキングブロック１１０と、二進フレームに対
する輪郭線情報と二進情報とを発生させる輪郭線符号化
ブロック１２０と、二進フレームから生成された各々の
二進ブロックに対する画素数Ｌと制御信号とを決定する
制御ブロック１３０と、入力ビデオ信号から生成された
各々のビデオブロックに対して、各々のビデオブロック
内のＫ×Ｋ個の画素の明るさ値と画素数Ｌとに基づい
て、平均値と２つの復元値とを生成し、前記制御信号に
応じて平均値及び２つの復元値のうちの１つを選択する
変形ＢＴＣブロック１４０とを含む。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はビデオ信号符号化装
置に関し、特に、変形されたブロックトランケーション
符号化（Ｂｌｏｃｋ Ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ Ｃｏｄｉ
ｎｇ：ＢＴＣ）及び輪郭線符号化（ｃｏｎｔｏｕｒ ｃ
ｏｄｉｎｇ）方法を用いて、ビデオ信号を符号化する装
置に関する。
【０００２】
【従来の技術】通常、多様なビデオシステムにおいて、
ビデオフレーム信号のビデオライン信号は画素値と呼ば
れる一連のディジタルデータを含むため、各ビデオフレ
ーム信号を規定するのに相当量のディジタルデータが必
要である。
【０００３】しかし、通常の伝送チャネルの使用可能な
周波数帯域幅は制限されているため、特に、テレビ電話
のような低伝送ビデオ信号符号化／復号化システムにお
いては、多様なデータ圧縮方法を通じて相当量のデータ
を減らす必要がある。
【０００４】ＢＴＣ方法はビデオ信号圧縮方法のうちの
１つであって、画質を保持しながらディジタルデータの
量を大幅に減少させ得る。
【０００５】ＢＴＣ方法を用いてビデオ信号を符号化す
るためには、ビデオ信号の１つのフレームが、大きさが
Ｋ×Ｋ（Ｋは１より大きい整数）の互いに重複しないブ
ロックに分割される。図１には、ＢＴＣ方法で符号化の
単位であるブロックの例が示されている。図１に示され
たブロックは１６個の画素からなり、各画素はｆ1から
ｆ16までのシンボルで示してされている
【０００６】１つのブロック内のＮ（＝Ｋ2）個の画素
は、各画素の明るさを閾値と比較することによって、更
に２つの群（明群と暗群）に分けられ、ブロックに含ま
れた画素の明るさ値は２つの復元値のうちの１つに変換
されるが、各々の復元値は各々明群と暗群に含まれた画
素の明るさの代表値である。図２において、ＡとＢとは
復元値である（Ａが暗群、Ｂが明群）。よって、ブロッ
クは２つの復元値とブロック内の各々の画素が２つの復
元値のうちの何れか１つで代表されるかを表すパターン
で表現される。このパターンは図３に示されたような二
進映像のブロックであるビットプレーンで更に表現され
る。
【０００７】２つの復元値はブロックの上述された閾値
とコントラストとをそれぞれ表す標本平均と標本分散か
ら決定される。図１に示されたブロックに含まれた画素
の明るさ値の標本平均ｆMと標本分散ｆVは次のように計
算される。
【０００８】
【数１】
【０００９】
【数２】
【００１０】ここで、Ｎ：１つのブロックに含まれた画
素の数 ｉ：１からＮまでの範囲を有する整数 ｆi：図１と同一のシンボルで示される画素の明るさ値
【００１１】２つの復元値は、図２の２つの色調を有す
るブロックの標本平均と標本分散が図１の元のブロック
に対する値と同一になるように決定される。よって、２
つの復元値、即ち、ＡとＢは次のように決定される。
【００１２】
【数３】
【００１３】
【数４】
【００１４】ここで、Ｌ：標本平均ｆMより明るさ値が
大きいか等しい画素の個数
【００１５】図２を参照するに、明るさ値がｆMより小
さい画素はＡで示され、それ以外の画素はＢで表され
る、一方、図３のビットプレーンにおいて、明るさ値が
ｆMより小さい画素は０で示され、残りの画素は１で示
される。
【００１６】符号化器で決定された２つの復元値とビッ
トプレーンとは対応する復号化器へ供給され、この際、
ビットプレーンはブロック内の各画素が明群に属するか
暗群に属するかを表し、２つの復元値は復号化器で各群
の復元された画素値を表す。
【００１７】１つのビデオ信号ブロックを２つの復元値
とビットプレーンで表すことによってチャネル上へ供給
されるデータの量が大幅に減少される。
【００１８】対応する復号化器においては、２つの復元
値とビットプレーンとが復号化されて、復元されたビデ
オ信号ブロックとなる。元のビデオ信号と復元されたビ
デオ信号との間には無視できない差が存在するが、これ
はＫ×Ｋ個の相異なる画素の明るさ値が２つの復元値に
より表されるためである。しかし、ＢＴＣ処理中各ブロ
ックに対する標本平均と標本分散が維持されるため、各
ブロックの明るさ、コントラスト及び著しい特徴はよく
保持される。１つのブロック内に大きい明るさ変化がな
い場合、小さい明るさ変化はよく維持される。これは人
間の視覚システムの応答特性ともよく一致するが、大き
い明るさ変化はその周辺の小さい明るさ変化を覆い隠す
傾向があるためである。従って、ＢＴＣの処理中に発生
するビット数の減少にもかかわらず、復元されたビデオ
信号は元のビデオ信号に近接する。
【００１９】一方、ビットプレーンの全ての二進画素が
さらに処理されずに供給される場合、ビットプレーンを
表現するためにＫ×Ｋビットを要すことになる。よっ
て、１つのフレームのビデオ信号を符号化するのに用い
られるビット数は、各々のブロックに対する復元値を符
号化するのに必要とされるビット数を１つのフレーム内
の画素数に加えた値になる。従来のＢＴＣ方法を用いる
ことによって、伝送すべきビット数が低減されたが、ま
だビットプレーンを伝送するには相当量のビット数が必
要であるため、ビデオ信号を符号化するのに用いられる
ビット数を更に減少させることが要求される。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の主な
目的は、変形されたブロックトランケーション符号化及
び輪郭線符号化方法を用いてビデオ信号を符号化する符
号化器を用いることによって、符号化されたビデオ信号
の伝送ビット数を減らし得る装置を提供することであ
る。
【００２１】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明によれば、各々が複数の画素からなる複数
のフレームを有するビデオ信号を符号化するビデオ信号
符号化装置であって、ビデオフレームを構成する各画素
の明るさ値を閾値と比較し、各画素の明るさ値と前記閾
値とを比較した結果に基づいて、各々の画素を２つの群
のうちの何れか１つに分類することによって、２つの群
のうちの１つに分類された連続する複数の画素から構成
された複数の領域を備える二進フレームを生じる手段
と、前記各々の領域の輪郭線上の画素の位置データを表
す輪郭線情報と、各領域に属する画素が分類される群を
表す二進情報とを備える領域情報を供給するように二進
フレームを符号化する手段と、前記二進フレームをＫ×
Ｋ個の画素よりなり（Ｋは１より大きい整数）かつ互い
に重複しない複数の二進ブロックに分ける手段と、各々
の二進ブロックに対して、各々の二進ブロックに属し、
かつ前記２つの群のうちの何れか１つに分類された画素
の個数Ｌを決定する手段と、各々の二進ブロックに対し
て、各々の二進ブロック内のＫ×Ｋ個の画素が全て２つ
の群のうちの何れか１つにのみ属するか否かを表す制御
信号を発生する手段と、前記ビデオフレームを、Ｋ×Ｋ
個の画素よりなり、互いに重複せず、各々が二進ブロッ
クのうちの何れか１つと対応する複数のビデオブロック
に分け、Ｋ×Ｋ個の前記画素の明るさ値と各々の前記ビ
デオブロックに対応する二進ブロックで決定された前記
画素数Ｌに基づいて各々の前記ビデオブロックに対する
平均値と２つの復元値とを生じる手段と、前記制御信号
に応答して、前記制御信号が前記対応する二進ブロック
内の全ての画素が２つの群の中の何れか１つに属するこ
とを表す場合には平均値を選択し、そうでない場合には
２つの復元値を選択することによって、各々の前記ビデ
オブロックに対して選択された出力を発生する手段を有
する。
【００２２】
【発明の実施の形態】以下、本発明の好適実施について
図面を参照しながらより詳しく説明する。
【００２３】図４には、マスキングブロック１１０、輪
郭線符号化ブロック１２０、制御ブロック１３０、変形
ＢＴＣブロック１４０及び符号化ブロック１５０を有す
る本発明のビデオ信号符号化装器１０のブロック図が示
されている。
【００２４】マスキングブロック１１０に印加された入
力ビデオ信号は画素から構成された一連のフレームを含
み、ビデオ信号のフレーム内の各々の画素の明るさ値は
マスキングブロック１１０で閾値と比較される。本発明
の一実施例によれば、前記閾値としてビデオ信号のフレ
ーム内に含まれている全ての画素の明るさ値の平均が用
いられる。１つの画素の明るさ値が閾値より小さい場
合、その画素は二進値、例えば、０で表され、そうでな
い場合は、二進値１で表される。よって、ビデオ信号の
フレームはマスキングブロック１１０で二進フレームで
表され、二進フレームは複数の領域を含み、各々の領域
は１または０の同一値により表される連続した複数の画
素から構成される。その後、二進フレームは輪郭線符号
化ブロック１２０と制御ブロック１３０へ伝達される。
【００２５】輪郭線符号化ブロック１２０は、二進フレ
ームに含まれた領域の輪郭線を、ＢーＳｐｌｉｎｅ近似
法や多角形の（polygonal）近似法のような従来の輪郭
線符号化方法を通じて符号化して領域情報を生じる。領
域情報は各領域に対する輪郭線情報と各領域に属する画
素の値、即ち、１または０を表す二進情報を含む。輪郭
線情報は各々の領域に対する輪郭線または境界（ｂｏｕ
ｎｄａｒｙ）を追跡するためのもので、境界上の画素の
位置データを含む。二進情報は輪郭線により画定される
領域内の画素の明るさ値が閾値より小さいか否かを表
す。その後、輪郭線情報と二進情報とは、送信のため送
信機（図示せず）へ伝達される。
【００２６】制御ブロック１３０において、マスキング
ブロック１１０から供給された二進フレームは、最初に
Ｋ×Ｋ個の画素を含み、互いに重複されない複数のブロ
ックに分割される（Ｋは１より大きい整数）。また、１
つのブロック内の全てのＫ×Ｋ個の画素が同一の値、即
ち、１または０を有する場合、ラインＬ１に制御信号Ｓ
１を出力し、そうでない場合、即ち、１つのブロックが
０及び１の画素を有する場合は、ラインＬ１へ制御信号
Ｓ２を出力する。制御ブロック１３０は各々のブロック
に対して、その明るさ値がマスキングブロック１１０に
おける閾値以上の画素の個数、即ち各ブロック内で１で
表される画素数Ｌを計算し、ラインＬ２を通じて変形Ｂ
ＴＣブロック１４０へ画素数Ｌを供給する。
【００２７】前記マスキングブロック１１０に供給され
た入力ビデオ信号は変形ＢＴＣブロック１４０へも供給
されて、ビデオ信号の各フレームは本発明による変形さ
れたＢＴＣ方法により処理される。
【００２８】図５を参照するに、図４に示された変形Ｂ
ＴＣブロック１４０の詳細なブロック図が示されてい
る。変形ＢＴＣブロック１４０は、ブロック決定ブロッ
ク１４１、ｆM及びｆV決定ブロック１４２、Ａ及びＢ演
算ブロック１４３、及び選択ブロック１４４を含む。
【００２９】ブロック決定ブロック１４１において、入
力ビデオ信号の各々のフレームは、制御ブロック１３０
で分割されたのと同様にＫ×Ｋ個の画素を有する複数の
ブロックに分割され、ブロック単位でｆM及びｆV決定ブ
ロック１４２へ伝達される。ｆM及びｆV決定ブロック１
４２においては、各々のブロックに含まれたＫ×Ｋ個の
画素の標本平均値ｆM及び標本分散ｆVが前述した（式
１）及び（式２）により決定される。その後、標本分散
はＡ及びＢ演算ブロック１４３へ供給され、標本平均値
はＡ及びＢ演算ブロック１４３、及び選択ブロック１４
４へ伝達される。
【００３０】Ａ及びＢ演算ブロック１４３においては、
２つの復元値Ａ及びＢが、標本平均値、標本分散、ライ
ンＬ２を通じて伝達された画素数Ｌ、及びブロック内の
全体画素数Ｎ（＝Ｋ×Ｋ）に基づいて（式３）によっ
て、ラインＬ１の制御信号Ｓ２に対応する各々のブロッ
クに対してのみ計算される。言い替えれば、復元値はブ
ロックに対応する制御信号がＳ２であるときのみに、ブ
ロックに対して計算される。従って、制御信号Ｓ１がＡ
及びＢ演算ブロック１４３へ供給されれば復元値の計算
は行われない。前記したように計算された２つの復元値
は選択ブロック１４４へ伝達される。前記から得られた
復元値を用いることによって、本発明による閾値により
定められた輪郭線を有するブロックに対する画素の明る
さ値の平均と分散とが保持され得ることが当業者には明
らかである。本発明による輪郭線は従来のＢＴＣ方法に
用いられたブロックの平均画素値によらず、一つのフレ
ーム内の全ての画素の明るさ値の平均により決定される
ことが認知されなければならない。
【００３１】選択ブロック１４４はラインＬ１から供給
された制御信号に応じて、１つのブロックに対する標本
平均値と２つの復元値とのうちのいずれか一方を選択す
る。即ち、制御信号Ｓ１が選択ブロック１４４へ供給さ
れれば、該当ブロックに対して標本平均値が選択され、
制御信号Ｓ２が供給されれば２つの復元値が選択され
る。
【００３２】再び図４を参照するに、前記変形されたＢ
ＴＣブロック１４０内の選択ブロック１４４で各々のブ
ロックに対して選択された値は符号化ブロック１５０へ
供給されて、適当な符号化方法、例えば、ＤＰＣＭ（差
分パルス符号化変調）法によって符号化されて、その結
果の符号化値は送信のための送信機（図示せず）へ出力
される。
【００３３】前述するように、符号化器１０から出力さ
れた、輪郭線情報と二進情報とを含む二進フレームの領
域情報と、各々のブロックに対して決定された符号化値
は受信側の対応する復号化器へ送信される。対応する復
号化器において、領域情報は図４に示した符号化器１０
のマスキングブロック１１０から発生された二進フレー
ムを再構成するように復号化される。一方、送信された
符号化値は一連の復号化された標本平均値と復元値とに
復号化される。その後、復元された二進フレームは符号
化器１０内の制御ブロック１３０で行われたようにＫ×
Ｋ個の画素を有する複数のブロックに分割される。前記
において、１つまたは２つの復号化された値が各ブロッ
クの画素値によって順番にＫ×Ｋ個の画素を有する各ブ
ロックに割り当てられる。特に、１つのブロック内の全
てのＫ×Ｋ個の画素が同一の値、即ち、１または０を有
する場合、１つの決定された値（図５に示されたｆM及
びｆV決定ブロック１４２で定められた標本平均値）が
該当ブロック内の全ての画素に対する代表的な画素値と
して割り当てられる。１つのブロック内の全ての画素が
同一の値を有しない場合、即ち、一部の画素の画素値が
１であり、他の画素の画素値が０である場合は、２つの
復号化された値（図５に示されたＡ及びＢ演算ブロック
１４３から供給された２つの復元値Ａ及びＢ）が該当ブ
ロックに対する代表的な画素値として割り当てられ、こ
の時、０を有する各々の画素は復元値Ａに置き換えら
れ、１を有する各々の画素は復元値Ｂに置き換えられ
る。
【００３４】上記において、本発明の特定の実施例につ
いて説明したが、本明細書に記載した特許請求の範囲を
逸脱することなく、当業者は種々の変更を加え得ること
は勿論である。
【００３５】
【発明の効果】従って、本発明によれば、変形されたＢ
ＴＣ方法と輪郭線符号化方法とを併合して用いることに
よって、ビデオ信号を符号化するに用いられるビット数
は従来のＢＴＣ方法により減少される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＢＴＣ方法で用いられた１つのブロック
のビデオ信号の例示図。
【図２】従来のＢＴＣ方法で用いられ、図１に対応する
２つの色調を有するブロックの例示図。
【図３】従来のＢＴＣ方法で用いられたビットプレーン
の例示図。
【図４】本発明のビデオ信号符号化器のブロック図。
【図５】図４に示された変形ＢＴＣブロックの詳細ブロ
ック図。
【符号の説明】
１０ 符号化器 １１０ マスキングブロック １２０ 輪郭線符号化ブロック １３０ 制御ブロック １４０ 変形ＢＴＣブロック １４１ ブロック決定ブロック １４２ ｆM及びｆV決定ブロック １４３ Ａ及びＢ演算ブロック １４４ 選択ブロック １５０ 符号化ブロック

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 各々が複数の画素からなる複数のフレ
    ームを有するビデオ信号を符号化するビデオ信号符号化
    装置であって、 ビデオフレームを構成する各画素の明るさ値を閾値と比
    較し、各画素の明るさ値と前記閾値とを比較した結果に
    基づいて、各々の画素を２つの群のうちの何れか１つに
    分類することによって、２つの群のうちの１つに分類さ
    れた連続する複数の画素から構成された複数の領域を備
    える二進フレームを生じる手段と、 前記各々の領域の輪郭線上の画素の位置データを表す輪
    郭線情報と、各領域に属する画素が分類される群を表す
    二進情報とを備える領域情報を供給するように二進フレ
    ームを符号化する手段と、 前記二進フレームをＫ×Ｋ個の画素よりなり（Ｋは１よ
    り大きい整数）かつ互いに重複しない複数の二進ブロッ
    クに分ける手段と、 各々の二進ブロックに対して、各々の二進ブロックに属
    し、かつ前記２つの群のうちの何れか１つに分類された
    画素の個数Ｌを決定する手段と、 各々の二進ブロックに対して、各々の二進ブロック内の
    Ｋ×Ｋ個の画素が全て２つの群のうちの何れか１つにの
    み属するか否かを表す制御信号を発生する手段と、 前記ビデオフレームを、Ｋ×Ｋ個の画素よりなり、互い
    に重複せず、各々が二進ブロックのうちの何れか１つと
    対応する複数のビデオブロックに分け、Ｋ×Ｋ個の前記
    画素の明るさ値と各々の前記ビデオブロックに対応する
    二進ブロックで決定された前記画素数Ｌに基づいて各々
    の前記ビデオブロックに対する平均値と２つの復元値と
    を生じる手段と、 前記制御信号に応答して、前記制御信号が前記対応する
    二進ブロック内の全ての画素が２つの群の中の何れか１
    つに属することを表す場合には平均値を選択し、そうで
    ない場合には２つの復元値を選択することによって、各
    々の前記ビデオブロックに対して選択された出力を発生
    する手段を有することを特徴とするビデオ信号符号化装
    置。
  2. 【請求項２】 前記閾値はビデオフレーム内の画素の
    明るさ値の平均であることを特徴とする請求項１に記載
    のビデオ信号符号化装置。
  3. 【請求項３】 前記２つの復元値は、前記制御信号が
    前記対応する二進ブロック内の全ての画素が２つの群の
    中の何れか１つのみに属するものではないことを表す場
    合にのみビデオブロックに対して生じることを特徴とす
    る請求項２に記載のビデオ信号符号化装置。
  4. 【請求項４】 各々の前記ビデオブロックに対して決
    定された前記選択された出力を符号化する手段を更に有
    することを特徴とする請求項１に記載のビデオ信号符号
    化装置。
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