JPH0898177A - 画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【構成】 入力画像データを複数のブロックに分割し、
このブロック化された画像データ毎に画像の状態を評価
する画像状態評価器３０と、ブロック化された画像デー
タに例えばＤＣＴ処理などの直交変換処理を施すＤＣＴ
回路１４と、所定の量子化ステップで量子化する量子化
器１５とを備え、量子化ステップ制御器１９では、上記
画像状態評価器３０による画像状態の評価に対応して量
子化器１５における所定の量子化ステップを制御するよ
うにしている。 【効果】 画像の圧縮効率を著しく低下させることなく
画質の劣化を低減させることを可能とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、例えば画像を圧縮符号
化する場合に用いて好適な画像符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来の例えば画像を圧縮符号化する場合
に用いて好適な画像符号化装置の構成例を図４に示す。

【０００３】この図４の画像符号化装置において、入力
端子１には、図５に示すように、 輝度成分(Y) 352(H)×240(V)×30フレーム クロマ成分(Cb) 174(H)×120(V)×30フレーム クロマ成分(Cr) 174(H)×120(V)×30フレーム のピクセル数にディジタル化された画像データが供給さ
れる。

【０００４】上記入力端子１に供給された入力画像デー
タは、当該入力画像データを一時的に蓄えて然るべき順
番に入れ替えるためのフレームメモリ１０を介して、動
き検出器２０とブロック分割器１１に送られる。

【０００５】当該ブロック分割器１１は、フレームメモ
リ１０から供給されたそれぞれのフレームを、図６に示
すように、輝度成分(Y) ，クロマ成分(Cr),(Cb) それぞ
れを８×８ピクセルのブロックに分割する。なお、輝度
成分(Y) の４つのブロック(Y0,Y1,Y2,Y3）と１つのクロ
マ成分(Cb)のブロックと、１つのクロマ成分(Cr)のブロ
ックからなる合計６つのブロック(Y0,Y1,Y2,Y3,Cb,Cr)
は、マクロブロック(MB)と呼ばれている。

【０００６】このブロック分割器１１からのマクロブロ
ック単位のデータは差分器１２に送られる。

【０００７】この差分器１２では、ブロック分割器１１
からのデータと後述するフレーム間予測画像データとの
差分をとり、その出力を後述するフレーム間予測符号化
がなされるフレームのデータとして切換スイッチ１３の
被切換端子ｂに送る。また、当該切換スイッチ１３の被
切換端子ａには、上記ブロック分割器１１からのデータ
が後述するフレーム内符号化がなされるフレームのデー
タとして供給される。

【０００８】上記切換スイッチ１３を介したブロック単
位のデータはＤＣＴ回路１４によって離散コサイン変換
（ＤＣＴ）処理され、そのＤＣＴ係数が量子化器１５に
送られる。当該量子化器１５では、所定の量子化ステッ
プ幅で上記ＤＣＴ出力を量子化し、この量子化した係数
がジグザグスキャン回路１６に送られる。

【０００９】当該ジグザグスキャン回路１６では、上記
量子化係数を図７に示すようにいわゆるジグザグスキャ
ンによって並べ換え、その出力を可変長符号化回路１７
に送る。この可変長符号化回路１７では、上記ジグザグ
スキャン回路１６の出力データを可変長符号化（ＶＬ
Ｃ）し、その出力を出力バッファ１８に送ると共に、当
該可変長符号化処理により発生した符号量を示す情報
を、量子化ステップ制御器１９に送る。量子化ステップ
制御器１９は、可変長符号化回路１７からの符号量を示
す情報に基づいて量子化器１５の量子化ステップ幅を制
御する。また、上記出力バッファ１８から出力されたデ
ータは圧縮符号化がなされた符号化出力として出力端子
２から出力される。

【００１０】また、上記量子化器１５からの出力は、逆
量子化器２７によって逆量子化され、さらに逆ＤＣＴ回
路２６によって逆ＤＣＴ処理される。当該逆ＤＣＴ回路
２６の出力は、加算器２５に送られる。

【００１１】この加算器２５には、フレーム間予測符号
化のフレームのときにオンとなる切換スイッチ２４を介
した動き補償器２１からのフレーム間予測画像データも
供給され、当該データと上記逆ＤＣＴ回路２６の出力デ
ータとの加算が行われる。この加算器２５の出力データ
は、フレームメモリ２２に一時的に蓄えられた後、動き
補償器２１に送られる。

【００１２】当該動き補償器２１は、上記動き検出器２
０によって検出された動きベクトルに基づいて動き補償
を行い、これによって得たフレーム間予測画像データを
出力する。

【００１３】以下、上記図４の従来の画像符号化装置の
具体的な動作について詳細に説明する。ここで、説明の
ために以下のように各フレームの呼び名を定義する。

【００１４】先ず、表示順にフレームを並べたとき、そ
れぞれをＩ０，Ｂ１，Ｂ２，Ｐ３，Ｂ４，Ｂ５，Ｐ６，
Ｂ７，Ｂ８，Ｉ９，Ｂ１０，Ｂ１１，Ｂ１２，・・・・
・と呼ぶこととする。これらのフレームのうち、Ｉ，
Ｐ，Ｂは、後に説明するが、圧縮方法の種類を示し、こ
れらＩ，Ｐ，Ｂの次の数字は、単純に表示順を示してい
る。

【００１５】カラー動画像符号化方式の国際標準化作業
グループであるいわゆるＭＰＥＧ（Moving Picture Exp
ert Group)のうちＭＰＥＧ１では、この様な画像を圧縮
するために、以下のようにすることが規定されている。

【００１６】先ず、Ｉ０の画像を圧縮する。

【００１７】次に、Ｐ３の画像を圧縮するのだが、Ｐ３
そのものを圧縮するのではなく、Ｐ３とＩ０の画像との
差分データを圧縮する。

【００１８】その次に、Ｂ１の画像を圧縮するのだが、
Ｂ１そのものを圧縮するのではなく、Ｂ１とＩ０或い
は、Ｂ１とＰ３との差分データ或いはＩ０とＰ３の平均
値との差分（いずれか情報の少ない方）を圧縮する。

【００１９】その次に、Ｂ２の画像を圧縮するのだが、
Ｂ２そのものを圧縮するのではなく、Ｂ２とＩ０或い
は、Ｂ２とＰ３との差分データ或いはＩ０とＰ３の平均
値との差分（どちらか情報の少ない方を選んで）を圧縮
する。

【００２０】次に、Ｐ６の画像を圧縮するのだが、Ｐ６
そのものを圧縮するのではなく、Ｐ６とＰ３の画像との
差分データを圧縮する。

【００２１】上述したような処理を順番に並べて表す
と、 となる。このようにエンコード順は、Ｉ０，Ｐ３，Ｂ
１，Ｂ２，Ｐ６，Ｂ４，Ｂ５，Ｐ９，Ｂ７，Ｂ８，Ｉ
９，Ｐ１２，Ｂ１０，Ｂ１１，・・・・のように、表示
順とは順番が入れ替わる。圧縮後のデータ（符号化デー
タ）はこの順番に並ぶことになる。

【００２２】以下、上述したことを図４の構成の動作と
共にさらに詳しく述べる。

【００２３】１枚目の画像（すなわちＩ０）のエンコー
ドでは、先ず、上記フレームメモリ１０から１枚目に圧
縮すべき画像のデータが、ブロック分割器１１によって
ブロック化される。このブロック分割器１１からは、前
記Ｙ０，Ｙ１，Ｙ２，Ｙ３，Ｃｂ，Ｃｒの順にブロック
毎のデータが出力され、被切換端子ａ側に切り換えられ
た切換スイッチ１３を介してＤＣＴ回路１４に送られ
る。このＤＣＴ回路１４では、それぞれのブロックにつ
いて縦横２次元の離散コサイン変換処理を行う。これに
より、時間軸であったデータが周波数軸に変換される。

【００２４】このＤＣＴ回路１４からのＤＣＴ係数は、
量子化器１５に送られ、当該量子化器１５で所定の量子
化ステップ幅で量子化される。その後、ジグザグスキャ
ン回路１６によって図７のようにジグザグ順に並べ変え
られる。このようにジグザグ順に並べると、後ろへ行く
ほど、その係数は周波数成分の高い係数となるから、一
般的に係数の値は後ろの方が小さくなる傾向にある。し
たがって、ある値Ｓで量子化すると、後ろへ行くほど、
その結果は０になる頻度が増し、結果的に高域の成分が
切り落とされることになる。

【００２５】その後、この量子化後の係数は、可変長符
号化（ＶＬＣ）回路１７へ送られ、ここでいわゆるハフ
マンコーディングが施される。この結果得られる圧縮さ
れたビットストリームは、出力バッファ１８に一旦蓄え
られた後、一定のビットレートで送出される。当該出力
バッファ１８は、不規則に発生するビットストリームを
一定のビットレートで送出できるようにするための緩衝
のためのメモリである。

【００２６】以上の様に１枚の画像だけ単独で圧縮する
ことをフレーム内（イントラ：Intra ）符号化と言い、
この画像をＩピクチャと呼ぶ。

【００２７】したがって、デコーダが上記のＩピクチャ
のビットストリームを受信した場合は、以上に述べたこ
とを逆にたどり、１枚目の画像を完成させる。

【００２８】次に、２枚目の画像（すなわちＰ３）のエ
ンコードでは、以下のようになされる。

【００２９】すなわち、この２枚目以降もＩピクチャと
して圧縮してビットストリームを作っても良いが圧縮率
を上げるには、連続する画像の内容には相関があること
を利用して、以下の様な方法で圧縮する。

【００３０】先ず、動き検出器２０では、２枚目の画像
を構成するマクロブロック毎に、１枚目の画像（Ｉ０）
の中からそれに良く似たパターンを捜し出し、それを動
きベクトルという（ｘ，ｙ）の相対位置の座標として表
現する。

【００３１】また、２枚目の画像ではそれぞれのブロッ
クを、上記Ｉピクチャの場合のようにそのままＤＣＴ回
路１４に送るのではなく、そのブロック毎の動きベクト
ルに従って一枚目の画像から引っ張ってきたブロックと
の差分のデータ（差分器１２による差分データ）を、Ｄ
ＣＴ回路１４へ送るようにする。なお、動きベクトルの
検出方法としては、ＩＳＯ／ＩＥＣ 11172-2 annex D.
6.2 に詳細に述べられているためここでは省略する。

【００３２】ここで、例えば上記動きベクトルによって
示された一枚目の画像のパターンと、これから圧縮しよ
うとするブロックのパターンとの間で、相関が非常に強
くなっていれば、その差分データは非常に小さくなり、
したがって、上記フレーム内（イントラ）符号化で圧縮
するよりも、上記動きベクトルと上記差分データとを符
号化した方が、圧縮後のデータ量は小さくなる。

【００３３】このような圧縮方法を、フレーム間（イン
ター：Inter)予測符号化と呼んでいる。ただし、常に差
分データが少なくなるわけではなく、絵柄（画像内容）
によっては、差分を取るよりも、上記フレーム内符号化
で圧縮した方が、圧縮率が上がる場合がある。このよう
な場合は、上記フレーム内符号化で圧縮する。フレーム
間予測符号化にするか、フレーム内符号化にするかは、
マクロブロック毎に異なる。

【００３４】以上のことを図４の画像符号化装置（エン
コーダ）に即して説明すると、先ず、フレーム間予測符
号化を行うためには、エンコーダ側でたえずデコーダ側
で作られる画像と同じ画像を作って置く必要がある。

【００３５】そのためにエンコーダ内には、デコーダと
同じ回路が存在する。その回路をローカルデコーダ（局
部復号器）と呼ぶ。図４の逆量子化器２７と逆ＤＣＴ回
路２６と加算器２５とフレームメモリ２２と動き補償器
２１が当該ローカルデコーダに対応し、フレームメモリ
２２内に記憶される画像のことをローカルデコーデッド
ピクチャ（Local decoded picture)又はローカルデコー
デッドデータ(Local decoded data)と呼ぶ。これに対し
て、圧縮前の画像のデータは、オリジナルピクチャ(Ori
ginal picture)又はオリジナルデータ(Original data)
と呼ぶ。

【００３６】なお、前述した１枚目のＩピクチャの圧縮
時にも、上記ローカルデコーダを通して復号化された１
枚目の画像が、上記フレームメモリ２２内に格納され
る。ここで、注意すべきことは、このローカルデコーダ
によって得られる画像は、圧縮前の画像ではなく、圧縮
後復元した画像であり、圧縮による画質劣化のある、デ
コーダが復号化する画像とまったく同じ画像であるとい
うことである。

【００３７】このような状態のエンコーダに２枚目の画
像（Ｐ３）のデータ(Original data）が入ってくるわけ
だが（この段階ですでに、動きベクトルは検出済でなけ
ればならない）、データはブロック毎に動きベクトルを
持ち、このベクトルが動き補償器（MC:Motion Compensa
tion）２１に与えられる。当該動き補償回路２１は、そ
の動きベクトルの示すローカルデコーデッドピクチャ上
のデータ（動き補償データ：MC data:１マクロブロッ
ク）を上記フレーム間予測画像データとして出力する。

【００３８】上記２枚目のオリジナルデータとこの動き
補償データ（フレーム間予測画像データ）のピクセル毎
の、差分器１２による差分データが、上記ＤＣＴ回路１
４に入力される。それからの後の圧縮方法は、基本的に
Ｉピクチャと同じである。上述のような圧縮方法によっ
て圧縮する画像をＰピクチャ（Predicted picture)と呼
ぶ。

【００３９】さらに詳しく説明すると、Ｐピクチャにお
いてすべてのマクロブロックがフレーム間予測符号化で
圧縮するとは限らず、フレーム内符号化で圧縮する方が
効率が良いと判断されるときは、そのマクロブロックは
当該フレーム内符号化で符号化を行う。

【００４０】すなわち、Ｐピクチャにおいても、マクロ
ブロック毎に、フレーム内符号化によるか（このマクロ
ブロックをイントラマクロブロックと呼ぶ）、又はフレ
ーム間予測符号化によるか（このマクロブロックをイン
ターマクロブロックと呼ぶ）のどちらかを選択して圧縮
を行う。

【００４１】上述のように、上記ローカルデコーダで
は、量子化器１５の出力が、逆量子化器２７で逆量子化
され、さらに逆ＤＣＴ回路２６で逆ＤＣＴ処理された
後、エンコード時に動き補償データ（MC data ）と足さ
れ最終的なローカルデコーデッドピクチャとなる。

【００４２】次に、３枚目の画像（すなわちＢ１）のエ
ンコードでは、以下のようになされる。

【００４３】上記３枚目の画像（Ｂ１）のエンコードで
は、Ｉ０，Ｐ３の２枚の画像それぞれに対する動きベク
トルを探索する。ここで、Ｉ０に対する動きベクトルを
フォワードベクトル（forward Vector）ＭＶｆ(x,y) と
呼び、Ｐ３に対する動きベクトルをバックワードベクト
ル（Backward Vector)ＭＶｂ(x,y) と呼ぶ。

【００４４】この３枚目の画像についても差分データを
圧縮するわけであるが、どのデータを圧縮するのかが、
問題である。この場合も一番情報量が少なくなるものと
の差分を取れば良い。このときの圧縮方法の選択肢とし
ては、 （１）フォワードベクトルＭＶｆ(x,y) の示すＩ０上の
データとの差分 （２）バックワードベクトルＭＶｂ(x,y) の示すＰ３上
のデータとの差分 （３）フォワードベクトルＭＶｆ(x,y) の示すＩ０上の
データとバックワードベクトルＭＶｂ(x,y) の示すＰ３
上のデータの平均値との差分 （４）差分データは使わない（フレーム内符号化） の４つである。マクロブロック毎にこの４種類の圧縮方
法から一つが選択される。上記圧縮方法の選択肢のうち
の（１），（２），（３）の場合は、それぞれの動きベ
クトルも動き補償器２１に送られ、差分器２１ではその
動き補償データとの差分をとり、これがＤＣＴ回路１４
に送られる。上記圧縮方法の選択肢のうちの（４）の場
合は、そのままのデータがＤＣＴ回路１４へ送られる。

【００４５】上述した１枚目、２枚目のエンコードの処
理の結果、ローカルデコーデッドピクチャを格納するフ
レームメモリ２２には、Ｉ０，Ｐ３の２枚のピクチャ
が、復元されているのでこのようなことが可能である。

【００４６】次に、４枚目の画像（すなわちＢ２）のエ
ンコードでは、以下のようになされる。

【００４７】上記４枚目の画像（Ｂ２）のエンコードで
は、上述した３枚目（Ｂ１）のエンコード方法のところ
の説明文で、Ｂ１をＢ２に置き換えたこと以外は、上記
３枚目のエンコードと同じ方法で圧縮する。

【００４８】次に、５枚目の画像（すなわちＰ６）のエ
ンコードでは、以下のようになされる。

【００４９】上記５枚目の画像（Ｐ６）のエンコードで
は、上述した２枚目（Ｐ３）のエンコード方法のところ
の説明文で、Ｐ３をＰ６に、Ｉ０をＰ３に置き換えただ
けで、他は同じ説明となる。

【００５０】６枚目以降は、上述の繰り返しとなるので
説明は省略する。

【００５１】また、ＭＰＥＧにおいては、ＧＯＰ（Grou
p Of Picture）と呼ばれるものが規定されている。

【００５２】すなわち、何枚かのピクチャの集まりがグ
ループオブピクチャ（ＧＯＰ）と呼ばれており、当該Ｇ
ＯＰは符号化データ（圧縮後のデータ）上で見て連続し
た画像の集まりでなくてはならないものである。また、
ＧＯＰはランダムアクセスを考慮したもので、そのため
には符号化データ上で見てＧＯＰの最初に来るピクチャ
は上記Ｉピクチャである必要がある。さらに、表示順
（ディスプレイ順）でＧＯＰの最後は、Ｉ又はＰピクチ
ャでなくてはならない。

【００５３】図８には、最初が４枚のピクチャからなる
ＧＯＰで、それ以降が６枚のピクチャからなるＧＯＰと
なる例を挙げる。なお、図８のＡはディスプレイ順を示
し、図８のＢは符号化データ順を示している。

【００５４】この図８において、ＧＯＰ２に注目する
と、Ｂ４，Ｂ５はＰ３，Ｉ６から形成されるため、例え
ばランダムアクセスでＩ６にアクセスされると、Ｐ３が
無いため、Ｂ４，Ｂ５は正しく復号化できない。このよ
うにＧＯＰ内だけで正しく復号化できないＧＯＰは、ク
ローズドＧＯＰ（Closed GOP）でないという。

【００５５】これに対し、もしＢ４，Ｂ５がＩ６だけし
か参照していないとしならば、例えばランダムアクセス
でＩ６にアクセスしても、Ｐ３は必要ないため、これら
Ｂ４，Ｂ５は正しく復号化できることになる。このよう
にＧＯＰ内だけの情報で、完全に復号化できるＧＯＰを
クローズドＧＯＰ（Closed GOP）と呼ぶ。

【００５６】以上のような圧縮方法の選択の中から一番
効率の良い方法で圧縮するわけであるが、その結果発生
する符号化データ（Coded data）の量は、入力画像にも
依存し、実際に圧縮してみないと判らない。

【００５７】しかし、圧縮後のデータのビットレートを
一定にするためにコントロールすることも必要である。
当該コントロールを行うためのパラメータは、量子化器
１５に与える前記符号量を表す情報としての量子化ステ
ップ（又は量子化スケール：Q-scale ）である。同じ圧
縮方法でも、上記量子化ステップを大きくすれば発生ビ
ット量は減り、小さくすれば増える。

【００５８】この量子化ステップの値は、次のようにし
て制御する。

【００５９】エンコーダには、圧縮後のデータを一定の
ビットレートにするために、出力に緩衝バッファ（出力
バッファ１８）が設けられており、これによって画像毎
のある程度のデータ発生量の差は吸収できるようになさ
れている。

【００６０】しかし、定められたビットレートを超える
ようなデータの発生が続けば、出力バッファ１８の残量
が増加し、ついにはオーバーフローを起こすことにな
る。逆にビットレートを下回るデータの発生が続けば出
力バッファ１８の残量は減少し、最後にはアンダーフロ
ーを引き起こすことになる。

【００６１】したがって、エンコーダは、出力バッファ
１８の残量をフィードバックすることにより、前記量子
化ステップ制御器１９が量子化器１５の量子化ステップ
をコントロールし、ここで出力バッファ１８の残量が少
なくなればあまり圧縮しないように量子化ステップを小
さくなるよう制御し、出力バッファ１８の残量が多くな
れば圧縮率を高くするように量子化ステップを大きくす
るようにコントロールを行うようにしている。

【００６２】また、前述した圧縮方法（前記フレーム内
符号化やフレーム間予測符号化）によって発生する符号
化データ量の範囲には、大きな差がある。

【００６３】特にフレーム内符号化方式で圧縮をすると
大量のデータが発生するため、出力バッフファ１８の空
き容量が小さい場合には量子化ステップサイズを大きく
しなければならず、場合によっては量子化ステップサイ
ズを最大にしてもバッファ１８のオーバーフローを招く
かもしれない。よしんばバッファ１８に収まったとして
も量子化ステップが大きければフレーム内符号化の画像
は後のフレーム間予測符号化の画質に影響するので、フ
レーム内符号化での圧縮を行う前には出力バッファ１８
に十分な空き容量が必要である。

【００６４】したがって、予め定められた順序の圧縮方
法を決めておき、フレーム内符号化の前には十分な出力
バッファ１８の空き容量を確保するように、量子化ステ
ップ制御器１９は量子化ステップサイズのフィードバッ
クコントロールを行うようにしている。

【００６５】以上のようにして一定レートの符号化デー
タに抑えることが可能となる。

【００６６】

【発明が解決しようとする課題】ところで、上述した従
来の画像符号化装置では、上述したように、例えば最終
的に可変長符号化処理された符号化された画像データの
符号量に基づいて、ＤＣＴ係数を量子化する量子化ステ
ップが制御されるようになっている。

【００６７】ここで、量子化により振幅が０にならなか
ったＤＣＴ係数だけが可変長符号化処理されて符号化さ
れるから、例えば可変長符号化処理されて符号化された
画像データのデータ量が増加した場合には、それを減少
させるために、ＤＣＴ係数を量子化する量子化ステップ
を大きくするように制御が行われるようになる。

【００６８】しかし、符号化されるＤＣＴ係数が少なけ
れば、後の復号画像にブロック歪みが生じ（すなわち画
像がモザイク状になる）、画像（復号画像）が劣化す
る。

【００６９】このような画像の劣化は、画像の状態とし
て例えば隣接する画素のレベル変化が小さい部分では人
間の目に知覚され易く、逆に画素のレベル変化が大きい
部分で人間の目に知覚され難い。しかしながら、量子化
ステップは画像の状態に無関係に制御されるものである
ため、場合によっては復号画像に生じたブロック歪みが
人間の目に知覚されることになり、画像（復号画像）の
劣化として認識される問題がある。

【００７０】そこで、本発明はこのような実情に鑑みて
なされたものであり、画像の圧縮効率を著しく低下させ
ることなく画質の劣化を低減させることを可能とする画
像符号化装置を提供することを目的とするものである。

【００７１】

【課題を解決するための手段】本発明の画像符号化装置
は、上述した目的を達成するために提案されたものであ
り、入力画像データを複数のブロックに分割し、各ブロ
ック毎に画像状態を評価する画像状態評価手段と、画像
データをブロック毎に直交変換して直交変換係数を生成
する直交変換手段と、上記直交変換手段により生成され
た直交変換係数を、所定の量子化ステップで量子化する
量子化手段と、上記画像状態評価手段によって得られた
画像状態を表す指標に対応して、上記量子化手段におけ
る所定の量子化ステップを制御する量子化ステップ制御
手段とを有することを特徴とするものである。

【００７２】ここで、上記画像状態評価手段は、上記分
割したブロックに対して、そのブロック内に定めた複数
の部分において隣接する画素同士のレベル差から画像の
状態を判定し、当該判定結果を集計したものを当該ブロ
ックの画像状態を表す指標とする。

【００７３】

【作用】本発明によれば、ブロック毎の画像データに直
交変換処理を施して直交変換係数を生成し、その交変換
係数を所定の量子化ステップで量子化するが、このとき
入力画像データの各ブロック毎に画像状態を評価し、こ
の画像状態を表す指標に基づいて、量子化手段における
所定の量子化ステップを制御するようにしているので、
画像状態によってブロック歪みが人間の目に知覚され易
くなる虞があるときにはそれを防止（量子化ステップ幅
を小さくする）でき、逆に画像の状態によってブロック
歪みが人間の目に知覚され難くなるときには圧縮率を高
める（量子化ステップ幅を大きくする）ことができるよ
うになる。

【００７４】また、ブロックの画像状態を表す指標に
は、ブロック内に定めた複数の部分において隣接する画
素同士のレベル差から画像の状態を判定し、この判定結
果を集計したものを用いているので、画像状態をより正
確に評価できるようになる。

【００７５】

【実施例】以下、図面を参照し、本発明の実施例につい
て詳述する。

【００７６】図１には本発明実施例の画像符号化装置の
概略構成を示す。なお、この図１において、前述した図
４と同じ構成については同一の指示符号を付してその説
明については省略する。

【００７７】本発明実施例の図１に示す画像符号化装置
において、前記図４の構成に追加されたのは、画像状態
評価器３０である。

【００７８】すなわち本実施例の画像符号化装置は、入
力画像データを複数のブロックに分割し、このブロック
化された画像データ毎に画像の状態を評価する画像状態
評価器３０と、ブロック化された画像データに例えばＤ
ＣＴ処理などの直交変換処理を施すＤＣＴ回路１４と、
所定の量子化ステップで量子化する量子化器１５とを備
え、さらに量子化ステップ制御器１９では、上記画像状
態評価器３０による画像状態の評価に対応して量子化器
１５における所定の量子化ステップを制御するようにし
ている。

【００７９】上記画像状態評価器３０は、以下のように
動作するものである。

【００８０】この画像状態評価器３０には、フレームメ
モリ１０からの画像データが供給される。ここで、当該
画像状態評価器３０では、入力された画像データを例え
ば図２のＡに示すように８×８画素（ピクセル）のブロ
ック毎に分け、この分割された各ブロック毎の画像デー
タに対して、図２のＡの図中○で示すように６×６箇所
の画像状態を評価する各ポイント（評価点）を定める。
そして、図２のＢに示すように、ある一つのポイント
（ＰＹ）に隣接する３×３画素（ＰＹも含めたＰ１，Ｐ
２，Ｐ３，Ｐ４，ＰＹ，Ｐ５，Ｐ６，Ｐ７，Ｐ８の各画
素）を用いて、当該ポイント（ＰＹ）の画素の勾配を求
め、これにより画像状態を評価するようにしている。

【００８１】より具体的に説明すると、上記画像状態の
評価では、先ず、上記ポイント（ＰＹ）の周囲の勾配、
すなわち画素のレベル変化を表すパラメータを図２の図
中に示す式(1) によって求める。

【００８２】このようにして求めた勾配と所定閾値とを
比較し、上記勾配が閾値以下ならその周囲で画像のレベ
ルが小さい、すなわち平坦（フラット）な状態であると
し、その点（ポイント）における評価を１とする。ま
た、上記勾配が上記閾値よりも大きければそのポイント
の周囲で画像のレベル変化が大きい、すなわち画像は平
坦でないとし、当該ポイントにおける評価を０とする。

【００８３】上記画像状態評価器３０において、以上の
評価を上記６×６箇所の全てのポイントに対して行って
その結果を集計し、これを全ポイント数で正規化したも
のをそのブロックの画像状態を表す指標とする。

【００８４】したがって、この指標の値が大きければ当
該ブロック内の画像は平坦な部分が多く、逆に小さけれ
ば変化に富んだ部分が多いことになる。

【００８５】上記画像状態評価器３０で求めた画像状態
を表す指標値は、量子化ステップ制御器１９に送られ
る。

【００８６】当該量子化ステップ制御器１９は、基本的
には前述したように符号量、出力バッファ１８の残量な
どに応じて量子化ステップ幅を制御するが、本発明実施
例では、これらと共に上記画像状態評価器１９の出力す
るブロック毎の画像状態の指標値によって量子化ステッ
プをさらに制御する。

【００８７】このとき、量子化ステップ制御器１９は、
画像状態が平坦な部分が多いブロックでは、前述したよ
うに量子化歪み（ブロック歪み）が発生したときにこの
量子化歪みが人間の目に目立ち易くなると考えられるの
で、量子化器１５における量子化ステップ幅を小さくな
る方へ、逆に平坦な部分が少ないブロックでは量子化歪
み（ブロック歪み）が目立ち難いと考えられるので符号
化効率を高めるために量子化ステップ幅を大きくなる方
へ制御するようにしている。

【００８８】なお、本発明は、前述したように画像デー
タをブロック化してこのブロック毎にＤＣＴ処理などの
直交変換処理を施してから量子化を行うもの（すなわち
ブロック歪みが発生するような圧縮符号化を行うもの）
であれば、その構成は図１の構成に限定されるものでは
なく、また、例えば、フレーム内符号化のみの装置や、
逆にフレーム間予測符号化のみ行う装置にも適用するこ
とができる。

【００８９】また、上述の図２の例では、一つのブロッ
クに対して６×６箇所の各ポイントを設定して、各ポイ
ント毎に３×３画素データを用いて画像状態の判定を行
っているが、例えば、図２同様に示す図３においてＢに
示すように、一つのブロックに対して図中○で示す７×
７箇所のポイントを設定し、各ポイント毎に２×２の画
素（Ｐ１，Ｐ２，Ｐ３，Ｐ４）データを用いて画像状態
の判定を行うようにすることもできる。この図３の例の
場合の図中○で示すポイント（評価点）に対する勾配
は、図中の式（２）に示すように、画素Ｐ４とＰ１の差
の絶対値と、画素Ｐ３とＰ２の差の絶対値とを加算した
ものとなる。

【００９０】上述したように、本発明実施例装置によれ
ば、入力画像データにＤＣＴ等の直交変換処理を施して
ＤＣＴ係数を生成し、そのＤＣＴ係数を量子化器１５で
所定の量子化ステップで量子化するが、このとき、画像
状態評価器３０によって画像状態を評価し、この評価値
（指標）を用いて量子化器１５における量子化ステップ
幅を量子化ステップ制御器１９がコントロールすること
で、画像状態が平坦な部分が多くブロック歪みが目立ち
易くなると考えられるときには、量子化ステップ幅を小
さくでき、逆に平坦な部分が少なくブロック歪みが目立
ち難くなると考えられるときには、量子化ステップ幅を
大きくして符号化効率を高めるようにできる。

【００９１】このように、本実施例装置では、画像状態
評価器３０において、ブロック化した画像データからブ
ロック歪みが目立ち易い画像なのかそれともブロック歪
みが目立ち難い画像なのかを判定し、それによって量子
化器１５における所定の量子化ステップを量子化ステッ
プ制御器１９が制御することで、画像の圧縮効率をいた
ずらに低下させることなく、画質の劣化を低減させるこ
とが可能となっている。

【００９２】また、画像状態評価器３０は、ブロック化
された画像データに対して、定められた部分毎に隣接す
る画素データのレベル差を測定し、そのレベル差からそ
の部分が変化の小さい所であるかそれとも大きい所であ
るかを判定し、ブロック内の全ての定められた部分の判
定結果を集計してそのブロックの画像状態の指標を求め
るようにしているため、画像状態の判定を比較的簡単な
方法で評価できる。

【００９３】また、例えば、勾配の値をそのまま加算集
計する方法では、大部分が平坦であるにもかかわらず極
端に勾配が大きい点が若干あるだけで大部分が平坦であ
るということが隠されてしまうことになり易いが、本実
施例の画像状態評価器３０では、画像状態の判定を平坦
な部分の割合によって行うため、そのようなことがない
と考えられる。

【００９４】

【発明の効果】本発明においては、ブロック毎の入力画
像データに直交変換処理を施して直交変換係数を生成
し、その直交変換係数を量子化手段で所定の量子化ステ
ップで量子化するが、このとき、画像状態評価手段にお
いて、ブロック化した画像データからブロック歪みが目
立ち易い画像なのかそれともブロック歪みが目立ち難い
画像なのかを判定し、それによって量子化手段における
所定の量子化ステップを量子化ステップ制御手段が制御
することで、画像の圧縮効率を著しく低下させることな
く画質の劣化を低減させることが可能である。

【００９５】また、ブロック化された画像データに対し
て、定められた部分毎に隣接する画素データのレベル差
を測定し、そのレベル差からその部分が変化の小さい所
であるかそれとも大きい所であるかを判定し、ブロック
内の全ての定められた部分の判定結果を集計してそのブ
ロックの画像状態の指標を求め、これに基づいて、量子
化ステップ制御手段が量子化手段における所定の量子化
ステップを制御することで、画像状態の評価をより正確
化でき、画像の圧縮効率を向上させると共に、画質の劣
化を低減させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明実施例の画像符号化装置の概略構成を示
すブロック回路図である。

【図２】画像と６×６箇所のポイント（評価点）の関係
及び計算方法について説明するための図である。

【図３】画像と７×７箇所のポイント（評価点）の関係
及び計算方法について説明するための図である。

【図４】従来の画像符号化装置の概略構成を示すブロッ
ク回路図である。

【図５】画像の解像度と構成について説明するための図
である。

【図６】マクロブロックとブロックについて説明するた
めの図である。

【図７】ジグザグスキャンについて説明するための図で
ある。

【図８】ＧＯＰの一例について説明するための図であ
る。

【符号の説明】

１０，２２ フレームメモリ １１ ブロック分割器 １２ 差分器 １３，２４ スイッチ １４ ＤＣＴ回路 １５ 量子化器 １６ ジグザグスキャン回路 １７ 可変長符号化回路 １８ 出力バッファ １９ 量子化ステップ制御器 ２０ 動き検出器 ２１ 動き補償器 ２５ 加算器 ２６ 逆ＤＣＴ回路 ２７ 逆量子化器 ３０ 画像状態評価器

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像データを複数のブロックに分割
   し、各ブロック毎に画像状態を評価する画像状態評価手
   段と、 画像データをブロック毎に直交変換して直交変換係数を
   生成する直交変換手段と、 上記直交変換手段により生成された直交変換係数を、所
   定の量子化ステップで量子化する量子化手段と、 上記画像状態評価手段によって得られた画像状態を表す
   指標に対応して、上記量子化手段における所定の量子化
   ステップを制御する量子化ステップ制御手段とを有する
   ことを特徴とする画像符号化装置。
2. 【請求項２】 上記画像状態評価手段は、上記分割した
   ブロックに対して、そのブロック内に定めた複数の部分
   において隣接する画素同士のレベル差から画像の状態を
   判定し、当該判定結果を集計したものを当該ブロックの
   画像状態を表す指標とすることを特徴とする請求項１記
   載の画像符号化装置。