JPH099266A - 画像符号化装置及び方法 - Google Patents

画像符号化装置及び方法

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JPH099266A
JPH099266A JP15614795A JP15614795A JPH099266A JP H099266 A JPH099266 A JP H099266A JP 15614795 A JP15614795 A JP 15614795A JP 15614795 A JP15614795 A JP 15614795A JP H099266 A JPH099266 A JP H099266A
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JP
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plane
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JP15614795A
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English (en)
Inventor
Koji Hirabayashi
康二 平林
Hiroshi Kajiwara
浩 梶原
Tadashi Yoshida
正 吉田
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Canon Inc
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    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T9/00Image coding
    • G06T9/004Predictors, e.g. intraframe, interframe coding

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
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  • 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】 ブロック単位の符号化、特に多値画像データ
の可逆符号化を効率良く行う。 【構成】 複数画素からなるブロック単位で符号化を画
像符号化装置において、ブロック内の画像データの勾配
に対する近似面を規定するパラメータを算出する算出手
段(201)と、該パラメータ及び該近似面からの画像
データの差分を符号化する符号化手段(206)とを有
することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は画像符号化装置及び方法
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来画像圧縮においてブロック符号は多
く用いられてきた。特に、その多くが非可逆符号化であ
る変換符号化では、ブロックを1符号化単位とする。
【0003】また平面によって画素値を予測するという
考えは一般的に用いられるDPCMにも取り入れられて
いる。例えば注目画素に対して左隣の画素をa、上の画
素をb、左上の画素をcとした時に、予測値としてa+
b−cを用いる方式がそれである。
【0004】一般に、画像の大部分は単純な輝度勾配に
よって構成されるため、前記の予測を用いることによる
効果は大きい。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ところで実際に取扱う
デジタル画像は、印刷原稿や銀塩写真をイメージスキャ
ナで取込んだり、またCCDセンサを用いて取込んだり
するものであり、画面全域にわたってランダムノイズの
乗ったものであることが多い。経験的には、8bit階
調の輝度データにおいて、最大振幅3程度のランダムな
ノイズが乗っている。
【0006】従来例に記したようなa+b−cといった
形の予測に基づいた場合、複数画素値の和算をとること
によって、ノイズの持つ分散値よりも大きな分散を持つ
ノイズが予測値に乗ることになり、符号化の効率が上が
らないという問題が有った。
【0007】そこで本発明は、かかる従来例の欠点を除
去し、ブロック単位の符号化、特に勾配画像データの可
逆符号化の効率良い符号化方法を提供することを目的と
する。
【0008】
【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するため、本発明の符号化装置は、複数画素からなるブ
ロック単位で符号化を行う際に、ブロック内の画像デー
タの勾配に対する近似面を規定するパラメータを算出す
る算出手段と、該パラメータ及び該近似面からの画像デ
ータの差分を符号化する符号化手段とを有することを特
徴とする。
【0009】
【実施例】本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明
する。
【0010】(第1の実施例)図1に本発明に係る第1
の実施例のブロック図を示す。同図に於いて100はイ
メージリーダー、テレビカメラやホストコンピュータ等
画像データを発生する画像入力部、101は入力された
画像データを格納するメモリ102は画素毎の画像デー
タをブロック化するブロック生成回路、103は平面符
号化回路、104はタイミング調整のためのバッファ、
105はブロック生成回路におけるブロックを更に小ブ
ロックに分割するサブブロック生成回路、106,10
7,108,109は夫々互いに異なる方法で予測符号
化を行う予測符号化回路、110はセレクタ、111は
情報付加回路、112はタイミング調整用のバッファ、
113はセレクタ、114は情報付加回路、115,1
16,117,118は信号線、119は符号データ等
を外部メモリや外部機器へ出力するための出力部であ
る。
【0011】また、図2に、予測符号化回路106,1
07,108,109で利用する周辺画素a,b,cの
位置を示す。同図においてxは着目画素を示しており、
このxに対する相対的位置によってa,b,cが定ま
る。
【0012】まず、画像入力部100からメモリ101
に符号化対象となる画像データが格納される。ブロック
生成回路102は16(画素)×16(画素)のブロッ
ク単位で画像データをメモリ101から順次取り出し格
納する。但し、このときに図3に示すように16×16
のブロックの左と上の一画素分のデータも合わせて取り
出し、保持しておく。平面符号化回路103はブロック
生成回路102に格納された16×16のブロックを近
似する平面αx+βy+γ,(x,y=0…15)を求
め、パラメータα,β,γの値、および、近似平面とブ
ロック内の各画素値との差分値をハフマン符号化し、バ
ッファ104に格納する。平面符号化回路103の詳細
については後述する。
【0013】一方、サブブロック生成回路105は、ブ
ロック生成回路102に、格納された16×16のブロ
ックから、8×8のサブブロックを順次取り出し、格納
する。このとき8×8のブロックの左と上の一画素分の
データも合わせて取り出し、保持しておく。予測符号化
回路106は、サブブロック生成回路105の保持して
いる8×8のサブブロック内の各画素についてx−aを
求め、これをハフマン符号化する。同様に、予測符号化
回路107はx−bを、予測符号化回路108はx−c
を、予測符号化回路109はx−a−b+cをハフマン
符号化する。セレクタ110は予測符号化器106,1
07,108,109から出力された符号データの中
で、もっとも符号量の少ないものを選択し、その符号列
を信号線116に出力するとともに、どの予測符号化回
路を選択したかを特定するための2ビットの識別データ
Iを信号線115に出力する。情報付加回路111は信
号線116の符号列の先頭に、信号線115からの識別
データIを付加し、バッファ112に格納する。8×8
のサブブロック4つに対してこの処理を行うことによ
り、バッファ112に16×16の1ブロック分の符号
が格納される。
【0014】セレクタ113は、バッファ104とバッ
ファ112の符号量を比較し、少ない方を取り出し信号
線118に出力する。また、信号線117にバッファ1
04とバッファ112のどちらから取り出したかを特定
するための1ビットの識別データIIを出力する。情報
付加回路114は、信号線118の符号列の先頭に信号
線117からの識別データIIを付加して出力部119
へ出力する。
【0015】以上のような処理をメモリ101に格納さ
れる画像の最後のブロックまで繰り返すことにより符号
を生成する。
【0016】図4に平面符号化回路103の構成を示
す。
【0017】図4において201は平面算出器、202
は平面データ生成器、203はバッファ、204は差分
器、205はパラメータ符号器、206はハフマン符号
器、207は多重化器である。
【0018】本実施例において、符号化対象の画像デー
タは、1画素8ビットの階調画像とする。
【0019】符号化はブロック単位で行われる。ブロッ
ク生成回路201からの16×16のブロックデータ
は、信号線208,209を介して、平面算出器201
及びバッファ203に送られる。
【0020】平面算出器201は後に述べる方法により
平面を定義するパラメータa,b,cθ及びmを算出
し、これを210,211,212を介して平面生成器
202及びパラメータ符号器205に送る。平面生成器
202は受け取ったパラメータに従い、平面データを生
成し、これを214に向け出力する。これと、213よ
りの入力ブロック画像データとの差分が差分器204に
よってブロック内の画素毎に演算され、平面予測誤差の
値が画素毎にハフマン符号器206に送られる。ハフマ
ン符号器206は内蔵するハフマンテーブルに従ってハ
フマンコードを割りふり、コードデータを217に出力
する。
【0021】一方信号線211よりパラメータ符号器2
05に入力されたパラメータは、適当なビット数で符号
化され、216より多重化器207に送られる。多重化
器207は、216より送られるパラメータ符号と、2
17より送られる差分符号とを予め定められた順に並
べ、一連のビットストリームとしてバッファ104へ出
力する。
【0022】次に平面算出器201の動作について説明
する。入力されるN×N(本実施例ではN=16)画素
の左上の画素値をまずCθとする。ブロック内の画素座
標(x,y)における画素値をdxyとするとき、以下
の統計をとる。
【0023】
【外1】 max( )は大きい方、min( )は小さい方を各
々表すものとする。これによりmは1〜16の値をと
る。さらにこのmを用いてa,bを正規化・量子化す
る。
【0024】
【外2】 は切り捨てを表すものとする。
【0025】これにより、a,b共に0〜255の値に
量子化される。
【0026】はじめに算出したmが16である場合に
は、a and/or bが0より小さいもしくは25
5を越える値となりうるのでこれらをクリッピングし、
0〜255のレンジを守るものとする。a,bがこのよ
うにして8bitの値になった後、mは1を減じられ、
0〜15の4bitの値にされる。
【0027】以上の操作によって得られるものは、ブロ
ックの左上画素を通る平面をZ=ax+by+Cθと書
き、左上画素位置を(0,0,Cθ)としたときの、最
小自乗誤差に基づくベストフィット面を与えるパラメー
タである。
【0028】全パラメータの算出が終ると、平面算出器
201は、これらの値、a,b,Cθ各8bit、及び
m4bitを出力する。
【0029】次に平面生成器202の動作について説明
する。
【0030】平面生成器202は、106より前に説明
した平面パラメータ、a,b,Cθ,mをうとけり、こ
れにより予測ブロックを生成する。すなわち、 a′=(m+1)(a−128)256、b′=(m+
1)(b−128)256 によりa′,b′を求め、これを用いて(i,j)座標
(i,j共0〜N−1の整数)の画素値dij
【0031】
【外3】 により生成するものである。このようにして生成された
ブロックデータは214に出力される。
【0032】なお上述の実施例に於いては、ブロック内
の全画素を符号化したが、ブロック内を更にサブブロ
ックに分割し、サブブロック毎に符号化対象か否かを示
す符号を付加してもよいし、1ビットのブロックに対
応したプレーンを持って、画素毎に符号化対象か否かを
決めてもよい。特にこの補足部分に簡単に記した方法
は、画像内の比較的複雑な部分に対して有効となる。
【0033】以上の平面符号化によれば実際の画像の大
部分を占める、ノイズの乗った単純輝度勾配部分に対
し、最も符号化効率の低下を招かない予測方法が得ら
れ、画像全体に対する符号化効率が従来のものと比べて
大幅に向上する。
【0034】(他の実施例)本発明は上述した実施例に
限定されるものではない。例えば、上述の実施例では予
測符号化で用いる予測値として、a,b,c,a+b−
cの4つを挙げたが、これは参照可能な画素から構成さ
れるものであれば、他の画素位置の組み合わせでも良
い。また、平面符号化、予測符号化ともに内部で、ハフ
マン符号化を用いているが、勿論これは算術符号等、他
のエントロピー符号化方式を用いてもよい。さらに、平
面符号化は、近似平面αx+βy+γのα,β,γを平
面特定情報として符号化するという実施例に限定される
ものではなく、平面を特定できるものであれば良い。あ
るいは平面に限らず、比較的簡単な曲面であってもよ
い。
【0035】以上説明したように本発明の実施例の画像
符号化装置は、画像データをいくつかのブロックに分割
するブロック分割手段と、分割された各ブロックについ
て近似平面を求め、近似平面を特定する情報と、近似平
面とブロックの差分値を符号化する平面符号化手段と、
ブロックを幾つかのサブブロックに再分割する手段と、
サブブロック毎に最適な予測方式を選択し、選択した予
測方式を特定する情報と、選択した予測方式による誤差
を符号化する予測符号化手段と、ブロック毎に平面符号
化手段と予測符号化手段の一方を選択する手段と、選択
した符号化手段を特定するための情報を付加する手段と
を備えることにより、平面的性質を有するブロックでは
平面符号化、そうでない場合にはサブブロック単位の予
測符号化を切り換えて符号化することができる。このた
め、発生符号量を抑制することが可能となるといった効
果がある。
【0036】上述の様に平面符号化のブロックサイズを
予測符号化のブロックサイズより大きくすることによ
り、平面符号化の特性を活かした効率の良い符号化が可
能となる。
【0037】また、近似面を特定する情報を演算式の係
数として抽出することにより、ブロック単位での符号化
効率を向上させることができる。
【0038】
【発明の効果】以上の様に本発明によれば、画像をブロ
ックに分割し、ブロック毎にブロックを近似する近似面
の式を算出し、面の式を記述するパラメータと、近似面
からのずれとを符号化することにより、実際のノイズを
除いた原画が平面で十分近似出来るときには、予測値に
乗るノイズの分散を、もともと原画にかぶさっていたノ
イズと同程度の大きさにとどめることができ、符号化効
率の低下を防止することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る第1の実施例の符号化装置のブロ
ック図。
【図2】着目画素に対する周辺画素a,b,cの位置を
示す図。
【図3】ブロック生成を説明する図。
【図4】平面符号化回路のブロック図。
【符号の説明】
101 画像データを格納するメモリ 102 ブロック生成回路 103 平面符号化回路 104 バッファ 105 サブブロック生成回路 106,107,108,109 予測符号化回路 110 セレクタ 111 情報付加回路 112 バッファ 113 セレクタ 114 情報付加回路 115,116,117,118 信号線 201 平面算出器 202 平面データ生成器 203 バッファ 204 差分器 205 パラメータ符号器 206 ハフマン符号器 207 多重化器

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数画素からなるブロック単位で符号化
    を行う画像符号化装置において、 ブロック内の画像データの勾配に対する近似面を規定す
    るパラメータを算出する算出手段と、 該パラメータ及び該近似面からの画像データの差分を符
    号化する符号化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】 前記近似面は、ブロック内の画像データ
    に基づく近似平面であることを特徴とする請求項1に記
    載の画像符号化装置。
  3. 【請求項3】 前記パラメータは、前記近似面を特定す
    る演算式の係数であることを特徴とする請求項1に記載
    の画像符号化装置。
  4. 【請求項4】 前記近似面は、ブロック内の画像データ
    を用いた所定の演算により得られる統計値に基づき決定
    されることを特徴とする請求項1に記載の画像符号化装
    置。
  5. 【請求項5】 複数画素からなるブロック単位で符号化
    を行う画像符号化方法において、 ブロック内の画像データの勾配に対する近似面を規定す
    るパラメータを算出し、 該パラメータ及び該近似面からの画像データの差分を符
    号化することを特徴とする画像符号化方法。
JP15614795A 1995-06-22 1995-06-22 画像符号化装置及び方法 Pending JPH099266A (ja)

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DE69631999T DE69631999T2 (de) 1995-06-22 1996-06-21 Bildverarbeitungsgerät und Verfahren
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