JPS59185469A - 適応形画像圧縮方式 - 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】 本発明は画像信号の符号化において隣接し７ｃｍ２画累
の和成分および差成分の組合せによって適応的に可変長
符号を与える画像圧縮方式に関する画像の統計的性質か
ら冗長信号全除去する或いは視覚特性から不要信号を除
去することによって伝送容量の節約即ち帯域圧縮が可能
であることがよく知ら九ている。

画像信号は隣接する画素間で空間的に強い相関をもって
いることを利用して何らかの画像変換を施し一画像に偏
１１だせることができろならば＾能率な符号化が可能に
なる。画像に偏りをもたせるこれらの変換方式として線
形予測変換方式や直交変換方式がよく知られて騒る。線
形予測変換方式は隣接画素を予測し、その予測誤差成分
が統計的偏シをもつこと奮利用したものであｐ、直交変
換方式は画像を空間周波数領域へ変換したときその出力
である各周波数成分のスペクトラムに偏シがあること音
別用したものであり、高能率な符号化ケ行なうため、一
般にはこれら変換成分に対して視覚的に許容される範囲
で歪荀与えるすなわち量子化壬を与えることによって情
報量７に＃、らすことが行なわｎる。更にこｎら変換成
分の確率分布に偏りがある場合エントロピーは小さくな
りこれに通した可変長符号を与えるのが有効である。

一方この統計的な偏りは画像の釉耕によってがなシ異な
るものであり、なめらかな画像では偏りが大きく、複雑
な画像では逆にバラツキが大きいという性質があり、し
友がって可変長符号化は画像によって圧縮率すなわち圧
縮された画像の情報量が大巾に異なるという結果になる
。このことは／ 画像の入力および出力速度が一定のとき５　この系の中
で可変長符号化を与えることは伝送情報電に対して時間
軸のちがいが生ずることであり、シタかってこの時間軸
の変動を補正することが必要になってくる。

本発明は特にこの点に鑑みて、前記変換画像に対する能
率的な可変長符号化 ビツトレートに応じて圧縮率の変動を抑制する適応的な
符号化を行なう画像圧縮方式を提供するものである。

本発明は画像全空間周波数領域へ変換する手段としてア
ダマール変換を用い、ここで侍らｆ′した空間周波数成
分に対して更に線形予測変換を行なうことを基本系とし
ている。

アダマール変換は、変換マトリックスが［十句。

「−／」を要素としており、加減算器だけで構成でき、
ここで周波数餉域に変換さ几たシーケンスはフーリエ変
換における周波数軸に対応するものであり、０次のシー
ケンス１直流成分の量を、高次のシーケンスは高８波成
分の開−を表わすパランーターとみなすことができる。

こ、のため原両索間の相関が強けれはアダマール変換後
の信号エネルギーは低次シーケンスに集中し、−次シー
ケンスの方は次第顛少なくなるのでこれら各シーケンス
に適した量子化レベルのヒツト配分全行なって平均的情
報諷を減らすことができる。更に帝域圧ｍを目的とし友
アダマール変換符号化方式は特に低ビツトレートの符号
化として有効であり、各シーケンスの量子化による１１
１ｉＩ質劣化を視覚的に目立たないように分散すること
ができる。−ｔなわち、画質の清ら〃・な部分の量子化
ノイズは目につきやすいが、急峻な変化のある部分では
目につ＠にくいといつに視覚特性をオリ用して空間層ｅ
、数に応じた量子化が行なえるという利点がある。

このようにアダマール変換によって得られた各シーケン
スのスペクトラムの量に応じて適当な量子化レベル全配
分し、つまり視覚的に許容さｆ′Ｌる範囲で各スペクト
ラムに歪を与えることによって全体の情報量全滅らすこ
とにな９、各シーケンスのスペクトラムの童が少なけｎ
ばそれたけ配分すべき量子化レベルのビット数は少なく
て済む。

ところで、一般のｉＩ！Ｉｉ像では隣接ｌｌ！Ｉ＋累間
の相関が強−ため、シーケンスの低次成分のエネルギー
が高く、高次成分のエネルギーが低く観測される。

したがってこの低次特に直流成分のエネルギーを低くす
るような伺らかの変換方法があるならばそｎだけ配分す
べきビット数を減らすことができる。

このような変換方法としてアダマール変換によって得ら
１−だ各シーケンス全線形予測変換する方式％式％ 線形予測変換の説明を簡単にするためアダマール変換の
ブロックサイズ奮２×−とし、原画像が第１図の画業構
成になっているものとする。ｋ、ｋ＋ハ・・・は原Ｉｊ
Ｉｉｉ像の走★ライン査号を示し、コ走査ラインを７組
みとし／ブロックラインと名付けると１−１＋’％　・
・・はブロックライン番号を示す。水平方向には画素ご
とにｊ、ｊ＋／、・・・の番号をつけると原画像は／Ｘ
、２のブロックＢｉ、ｊ、Ｂ　ｉ　ａ　ｊ　＋ｌ、・・
・にブロック化される。ここでフロックＢ　ｉ　＊　ｊ
の画素（Ｕｊ；１．Ｕｊ、２）とブロックＢｉ、　ｊ＋
ｉの画業（Ｕｊ＋１・１・Ｕｊ＋１・２）をデータとす
るブロックサイズ２×＝の正規化さ九九アダマール変換
は２次またはグ次のアダマール行列ヲ用込て（１１式の
ように表わすことかで＠る。

ここでシーケンスＨＯ％）１１、Ｈ２、Ｈａ　ｔａ　７
ダマール変換によって周波数領域へ変換さＴ′Ｌだ周波
数成分に対応し、）１０は直流成分、Ｈｌは垂直成分、
Ｈ２は水平成分、Ｈｓは傾斜成分を示している。

い−ま前ｆ＆−２ブロック（Ｂｉ−ｊ−２、Ｂｉ、ｊ　
　１）の４′画素（Ｕｊ−２・１・ｔＪｊ〜２・２・Ｕ
ｊ　　１・１・Ｕｊ　１・２）をアダマール変換したと
きのシーケンス’）ｒ（Ｈｏ’、１１１′、Ｈ２’、Ｈ
３′）とし、功、コブロック（Ｂｉ　＊　ｊｂＢｉ−ｊ
＋ｔ）のび画素（Ｕｊ　ｅｌ−Ｕｊ　・２％　Ｕｊ＋１
　＠１゜Ｕｊ＋ｚ−２）１アゲマール変換したときのシ
ーケンスｋ　（Ｈｏ、　Ｈｌ、■・１２、Ｈｓ）とし、
第１図にし７ｖカって水平方向にブロックサイズ２×２
のアダマール変換を施Ｉ〜、ここで得ら′ｉ′Ｌだ各シ
ーケンス？同じく水平方向に線形予測変換することを考
える。

このとき現コブロック（Ｂｉ　−ｊｂ　Ｂｉ　＊　ｊ−
（−１）のシーケンスＨｏ、Ｈｌｋ（２）式で線形予測
するとこの予測誤差成分はブロック間の各画素の・距・
離全最も短かくするものであｐｌ　画素間に相関が強い
ときこの予測誤差成分のエネルギーを低くすることがで
きる。こ′ｎは画素間に相関が強いとき予測誤差成分ｔ
よその値がゼロの方向に集中するようになるからである
。

値全、ΔＨＯおよび△Ｈ１は予測差分変換値であり直流
予測誤差成分、垂直予測誤差成分子示しでいる。

以上のように変換してシーケンスへ）ｉ、、△ＨＩＨ２
、Ｈ３ｉ伝送すゐようにすればシーケンスＩ（０゜Ｈ，
・１（２・Ｈｓを直接伝送する場合に比べて伝送エネル
ギーを大巾に減らすことができ、きわめて高能率な符号
化方式であることが既に確認されている。

ところで（１）、（２）式からシーケンス△Ｉ（Ｏ，△
Ｈ１、Ｈ２、Ｈｓに画素に対応して示すと（３八（４）
式が得られる。

ここで（３）、　＜４３式の右辺會みると、゛にに二画
素（Ｕｊ−ｉ、Ｕ　ｊ−２）の和および差から前置２画
素（Ｕｊ−１・１、Ｕｊ−１・２）の和のよび差を引い
た値になっていることが分る。したがって（１）および
（２）式から得ら才りる各シーケンスと（３）および（
４）式から得られる各シーケンス全回路構成をもとに比
較すると第２図のようになる。

第一図（ａ）は前記（１）および（２）式から得らｎ、
るシーケンスを、但）はその逆変換を、（ｅ）は（３）
および（４）式から得らｒＬる谷シーケンス＊、（ａ）
はその逆変換金示す回路構成である。Ｑｉは電子化器、
２　　はｌブロックの遅延を示している。

ここで（ａ）および（ｂ）では回路を簡単にするため垂
直成分Ｈ，の予測誤差成分への変換は省略している。

第２図（Ｃ）において出カイ８号ΔＳＯとしてシーケン
スΔ）１．／、２および−Ｈ２が交互に出力され、出力
信号ΔＳ１としてシーケンス△Ｈ１／　２および−Ｈ３
が交互に出力さｎる。前述によっである程度の量子化歪
が視覚的に計容さ７′１．心ならば図から分るように（
Ｃ）および（ｄ）の回路構Ｍ、を用いる刀が有利である
ことが理解でき心・ 以上の説明から分かるように本発明では回路構成の簡単
な第２図（Ｃ）　Ｗ用いて画像変換を行なうことを％徴
としている。

以上のように画像変換を施して各シーケンスを得るが、
従来はこれら各シーケンスΔＨＯ５，ムＨ１、Ｈ２・Ｈ
３或いはΔＳＯ％ΔＳｌに対して適当な量子化レベルを
与え、ビット数の配分を行なって符号化するようにして
いた。この符号化は画像の窒間／ξワースペクトラムの
中で視覚的に劣化を生じない範囲で缶周波数成分に命そ
計容さぜることに対応しており、ζ几によって伝送に必
要な情報蓋を減らしている。

ここでシーケンスΔＳｏはシーケンス△Ｈｏ　／−２お
よび−Ｈ２，シーケンスΔＳ１はシーケンス△Ｈ１／２
および−Ｈ３に対応しておシ、たとえばシーケンスΔＳ
ｏ５ΔＳ１にそれぞれｊビット、３ビツトを配分すれば
ｌブロックＢｉｊに対して合計ｌビット（平均弘ビット
／ｉｉ累）を伝送するようになり圧縮率の点から云えば
あまり能率的な符号化になっていない。更に高圧縮する
には量子化レベルく与えることになシそれだけ再生画像
を劣化させることになってしまう。

本発明ｉ上記の方法において量子化歪を多く与えること
なく圧縮率を大巾に向上させようとするものであシ、従
来はシーケンス△ＳＯ１△Ｓｌの量子化値をそｎ（′几
伝送していたのに対し、本発明は上記シーケンス△ＳＯ
％ΔＳ１の量子化値の組合せを構成し、この組合せに別
して可変長符号を与えるようにしてお夕、たとえばシー
ケンスの量子化値が■△Ｓｏ−ΔＳ１：（７のとき（６
７％）この組合せコードのみ全伝送し、■ΔＳＯ＝±／
、△Ｓ１−θのと＠（２１％）この組合せコードとΔＳ
Ｏの正負符号のみを伝送し、■△Ｓｏ＼υ、士／、△５
１＝Ｏのとき（タチ）この組合せコードとΔＳｏの量子
化値のみを伝送し、■その他の条件のとき（２条）この
組合せコードと△ＳＯ５△Ｓ１の全量子化値を伝送する
ように符号化さ几る。

このようにすることはシーケンス△Ｓｏに比ベシーケン
スΔＳ１の量子化値が非常に小さくゼロになる確率が高
く、シたがって標準的な画像において視覚的劣化音生じ
ない程度にシーケン、スΔＳ　ｆｌｂΔＳ１に量子化し
たとき０内で示すような各組合せの発生確立が得ら２す
るからである。

さてこのように／ブロックＢｉｊ内のシーケンス△ＳＯ
，△Ｓ１の組合せによって可変長符号ケ与えることは非
常に能率的であり本発明の１つの特徴になっているが、
反面ブロックｌσに圧６６”４が可変になることであり
１ｕ述し１こ、ｌ：９な不そμ合が主しる。したがって
この場合は杓；劣化ビットレートと伝送ビットレートの
ちがい全吸収するため、すなわち時間軸の変動を補正す
るために十分なバツフアメモリを設ける必要がある。一
般の画像ではその種類によって圧縮率の変動がλ〜弘倍
にも異なるので大容量のバッファメモリが必要ＶＣなる
が回路量を減らす意味で少量のバックアメモリでも圧縮
率の変動′（ｌｌ−５まく吸収できめようにするため、
不発Ｆ３Ａは出力ビツトレートに応じてシーケンス△８
０％ΔＳ１に与える童子化特性を遂次選択するようにｍ
ｇし、少谷量のバッファメモリでも入力および出力ビツ
トレートのちがいケ十分に吸収で！！！心ように工夫し
てい６゜すなわち、画像は一般に隣接ラインビ」で相開
が強いのでライン間での圧縮率の変動はゆるやかであろ
うことに層目して、パンファメ七りの空き状態に応じて
次のブロックラインに対するシーケンスΔＳＯ％△Ｓ１
の甘子化特性ｆ：適応的に選択するものである。

以下本発明の実施例全図４Ｃよって説明丁ゐ。

第３図は本発明の全体？ｌｌ−説明丁ゐためのブロック
構成図の一例である。

第３図において、（＆）は画像圧縮装置、（ｂ）はｌ１
ｕｉ像再生装置のブロック図を示している。ｌは第１図
におけるブロックＢｉｊの入力画素群（Ｕｊｘ、Ｕｊｚ
）であ広２は和差変換器であって（５）式にしたがって
和成分Ｓｏと差成分Ｓ１を算出する。

５ｏ＝（Ｕｊ１＋Ｕ　ｊ２　）／２．５１＝（Ｕｊｘ　
Ｕｊｚ）／’２　（５）予測変換器３は（６）にしたが
って予測誤差成分ΔＳｏ會算出する。

△５ｏ＝Ｓｏｊ　　５ｏ−ｊ−ｉ、ΔＳｘ：＝Ｓｔｊ　
５ｔ−ｊ−１（ｅ）但し、ＳＯｊ、Ｓｌｊは現ブロック
Ｂｉｊの和成分および差成分を・　ＳＯ・ｊ−１・Ｓｌ
・ｊ−１は前置ブロックＢｉｊ　　、の前置ブロックＢ
ｉｊ　　、の和成分および差成分全示している。

このようにして得ら几た予測誤差成分ΔＳＯ１Δ５ＩＦ
１更に予測変換器３において量子化特性選択器♂で各ブ
ロックライン母に選択さｎた童子化特性を用いてそｎ（
’ｎＫ盆子化さｎ心。ここで適応的に量子化さｎた予測
誤差成分△８０％△Ｓ１は符号化器で可変長符号化さｔ
″Ｌるが、この可変長符号化は第≠図に示すように予測
誤差成分の緻子化値ΔＳｏ、ΔＳ１の組合せによって各
量子化特性毎に定まる符号構成が用いられる。

符号化器ケによって圧縮された可変長符号は遂次バッフ
ァメモリ！に入力芒れ、実時間処理の場合は同時にバッ
ファメモリｊからはある定めら九たビットレートで入力
とは非同期に読出され、誤り訂正符号化器乙によって伝
送路上で生ずる誤シを訂正できるような冗長符号を付加
して伝送路上に送られる。なお、画像のｌブロック・ラ
イン終了時に同期信号発生回路７から同期信号がバッフ
ァメモリｊに入力さｎるようになっている。

ここで量子化特性選択器ざはバッファメモリ！のアドレ
ス空間＝ｉＰ分割したアドレスポインタ全ＣＰ−／）個
保持しておシ、友とえばバッファメモリの容ｆｔをｊｌ
−２・くイトとし、を分割したアドレスポインタＬ１＝
Ｐ１、Ｉ、２＝／２Ｊｒ、Ｌ３＝ｌりλ、・・・Ｌ７−
≠グざｔもっている。アドレスカウンタ２は可変長符号
がバッファメモリｊへたとえばｇビット（／バイト）単
位で入力さｎるごとに＋／ｉ計数し、まπパンツアメモ
リｊから二定の出力ビツトレートのもとに？ヒツト単位
で出力されるごとに一／’（ｚ計数して、入力画像のｌ
ブロック・ラインの終了時にその時点におけるバッファ
メモリｊの空き状態全量子化特性選択器ざへて− 送るようにしている。このとき量子化特性選択器ｇ　Ｂ
　バッファメモリｊの空き状態がアドレスポインタＬｎ
のどの範囲に入っているかを識別して次のブロック中ラ
インに対する童子化特性を適π選択して予測変換器３内
のに子比容へ送る。

但し、バッファメモリｊがアンダーフローになる危険を
避けるための本実施例ではＰｌは（出力ビツトレート）
×（ｌブロック優ライン）内の総画素数として与えてい
るがこの限りではない。

以上のようにすｎはバッファメモＩＪＪ−への符号化ピ
ットレートの変動がはげしくても小容量のバッファメモ
リでその変動金子ｒ汀化でき、安疋して一屋の速度で出
力することができる。テな２′）ち、ここでの制御はバ
ックアメモリｊの仝さエリアが多くな９アンダーフロー
の起ｐそうなときには次のブロック・ラインに対する各
予測誤差成分△Ｓ　ｔ）　％△Ｓ１の蓋子化全細かくす
るように、また空きエリアが少なくなＱオーバーフロー
の起りそうなときは次のブロック・ラインに対する量子
化を粗くするように量子化特性全選択するものである。

ところで、量子化を粗くすることはＳＮ比を悪くする方
向に拗くが、出力ビツトレートに比べて符号化ビットレ
ートが高いことにそのブロック番ラインの画像構成が複
雑であったことを意味してお９、したがって量子化をあ
る程度粗くしても視覚的には劣化がそれ程目立たない。

しかし出力ビットレ−ｊ［再生画像の画質設計値の目安
になるもので、ある画質目標として設定さｆした出力ビ
ツトレートより符号化ビットレートが高いとき、その符
号化ビットレート金工け／）ようにする訳であるから設
定した画質に比べて劣化づ−ることは当然である。しか
しその画質劣化が視覚的には自立ｌこない方向に作用す
るということである。

−力出力ビットレートに比べて符号化ビットレートが低
いことはそのブロック・ラインは滑らかな画像構成でめ
ったことｋｇ味しており、この場合は視覚的に劣化が目
立ちやすく、且つバッファメモリのアンダースローにな
る危険性もあるので量子化を細かくするものである。

以上の如く、再生画像の画質目標として設定さｆＬ、た
出力ビットレート−すなわち人力画素当りの平均出力ビ
ット長に合せて視覚特性ｒ利用しながら量子化特性を適
応的に変化させることによって符号化ビットレートの変
動全平滑化し多容量のバッファメモリでも過不足なく一
走の出刃ヒツトレートで伝送できるものでり）る。

尽でバッファメモリｊから読出さｎた可変長符号は一定
の出力ビツトレートで伝送はｎ６が、一般に情報全伝送
する際、信頼性の少ない伝送路において情報伝送の信頼
性を筒めろにはその情報に冗長度・すなわちゆと９（］
ｌ−持たせる必快がめる。

特に帯域圧縮でＩした悄４ｍはそｎ、だけゆと９が少な
くなっており、伝送路での誤りの影響を受はヤ丁〈なっ
ている。したがって画ｆ４！情報としてｉ”ｌ：　＋’
４次の圧縮がなさ几ても伝送路におけろ誤り特性に適し
た冗長信号を付加して伝送路の信頼性ｒ高める必要があ
る。こｎはす力わち誤り訂正技術であり、符号理論とし
て多くの方式が知ら庇ている。伝送路として磁気記録の
例において記録密度の増加に伴ないランダム誤り、・９
−スト誤り共に増大するのでとｎに適した誤り訂正符号
化方式７５玉必要になる。

一般にバースト誤りが長くなると罰正しにくくなるので
、バースト長を短かく或（へはランタ゛ム誤りになゐ工
うに並べ直す方法としてインターリ−ピング方式が知ら
れている。このような誤り訂正技術としては多くの方式
が確立しておシ、たとえばランダム瞑りや短や小／ζ−
スト誤りを内符−号で訂正し、内附号で訂正できなかつ
た長い／ζ−スト誤ムその他ば外符号で訂正下ゐという
鎖状符号がよく用いら后ており、この内符号、外符号と
して巡回符号、ファイヤ符号、ｌ’３　ＣＨ符号、ＩＪ
　−）’ソロモン符号などが誤り訂正、或いは検出に多
く用いらｔ’Ｌ　６　ｎいず几の方法全採用するにせよ
伝送路の瞑り特性に応じてその誤りからくる視覚的な劣
化が計容さｎる範囲で効率的な誤りｌ正或いは誤り修正
が行なわｉムけｎ、ばならない。

以上によって圧縮さオ゛シた画像信号は伝送路罠とえば
磁気記録系を介して第３図（ｂ）の画像再生装置で受信
さＩＬる。

受信さｎ、１こ信号は伝送１１コ上で生し、７こ；：・
機りτ吃り重圧回路ｉｏで多くの烏合ｈ１正きハ、心。

同期化分検出器ｌｌは一定ビットレートで入力さＩＬゐ
父偏信号群の中から同ル１ｊ信号も・伏出丁４）。この
ｌｂｊ期梠号の検出にＬつで、次に４火出−（５７’１
．　／）同期１４号ｔでの間を圧縮さｎ罠画像（Ｍ号と
みなして複劣化益／！へ送る。複劣比容１２で（は符号
化器弘で圧編行号１ヒさｎ−た可変長符号を第４を凶の
童子１ヒ特性に応じて伸張さｆＬだ固定長の予測誤差成
分鳶、子化１阪ΔＳｏｂ△Ｓ］を得るように複活化さ２
’Ｌる。予σ１１］逆変換器／３は（６）式からＳＯ３
−△ＳＯ＋８Ｏ−ｊ−１およびＳ１ｊ：△Ｓ１＋ｓ１．
＊ｊｒなゐ関係音用いて逆変換を行ない和成分Ｓミ、差
成分ＳＩケ複元丁ゐものである。ここで伯ら几ＩＵ；ｌ
Ｌｌ成分説、皮成分Ｓｘ＆ユ量子化枳差および伝送誤Ｑ
ｋ言ん７ζものでめり、和差変換！ａ２で得罠和成分Ｓ
　ｔ）、差成分Ｓ１と（・ゴ異なった値になる。

このようにして複元さ７１．た和成分ＳＯ１差成分Ｓｆ
　は和差逆変換７μに入力さ才Ｌ、ここで（方式にした
がってブロックＢｉｊの再生画素群（Ｕ、Ｈｔ、Ｕｊ　
２）を得ろ。以上によって得られた／フレームの再生画
像にのっているノイズ方（はエネルギーとして（８）式
で衣わ１−ことができ、振子化や伝送路上の誤、０など
によって生ずる画質劣化の目安ケ与えろものでめゐ。

Ｕ／ｊ１：Ｓｏ＋Ｓ、　、Ｕｊ２：５ｏ−８１（７Ｊ第
弘ｌＡはバッファメモリの箪さ状態によって選択さｎろ
量子化特性とそのとき使われる可変長符号の構成ケ示す
ものでるあうＺｓＦ−ＮｏはＺｏｎａｌ　　Ｆｉｌｔｅ
ｒ、ｉｎｇ　　丁なわち適応的に選択され／）童子化特
性番号を示し、Ｚ　−Ｆ−はＺｏｎａｌＦｉ　ｌ　ｔｅ
ｒ特性すなわち予測誤差成分ΔＳＯ１△Ｓ１に与える歪
量【示している。

たとえば荒コの特性１，２１ｉ予１Ｎｔｌ岨差成分△Ｓ
Ｏ５△Ｓ１それぞｆＬの値の下位ビット・絢／、ｌヒツ
トに歪量としてゼロ′）ｔｌｉｐ人するように量子化キ
ＩＬる。

この例では線形鴛子化が行なわ２’しているが、このよ
うにして得らｆｌた予測誤差取分量子化値△ＳＯ５△Ｓ
１の組合せが前述のようｅこ（０、θ）、Ｃ±八へ）、
（’ｈｂ　Ｏ）、（ｈ、ｈ）のいす１ｔかによって可変
長符号が割当てらｆＬシ、。

ここでｈは△ＳＯの場合０、士／以外の１葭、△Ｓ１の
場合Ｏ以外の値紫示す。コード長ニ鷲子化特性おまひ量
子化１１反の組合せによって可変長符号化さ７′１．る
符号長を示す。但し、バッファメモリｊがアンダーフロ
ーに＆９−ｆうになつ罠とき量子化ｅＰ！ｆ性番梠Ｚ・
Ｆ自べ０＝／が毛ｊ＋わ１゛１．ゐことからこのアンダ
ーフローを赴け０ためｎｌ、ｎ２は出力ビツトレートに
一致丁ゐような祠−媚に全設定しているが必らすしも七
の必貿はない。

コードは童子化嬉ｒｔπ予世１１課を成分△ＳＯ１△Ｓ
１、を伝送丁／）ためのフォーマットｒツバす。こ２こ
℃Ｘ５Ｙはそ１１．そｎ予測誤差成分△Ｓ、）、ΔＳ、
ｒｋ示しその添字はその値のヒツト位置を、またＳ工、
Ｓｙはそれぞ庇の値の正負符号を示している。最後にＢ
Ｃはブロック・コートであり、各量子化値の組合せによ
って与えらｎ、る組合せを示すコード−Ｃある。（複活
化のときこのコードによってどの可変長符号が使ｖｉｃ
罠かｔ識別すゐものである）４５図は画像圧縮装置全史
に具体的にボす７ζめの一実施例である。原画像の窓空
間／×１から抽出された第７図に示す画素（Ｕ、ｉｌ、
Ｕｊ２）が加減算器で構成さｎる斗Ｏ差笈換器コを介し
て（５）式にしたがって演算さｎ和成分ＳＯ１差成分Ｓ
ｌを得ろ。

ここで加減算の結果は（５）式のようＶＣ／　／　、２
さｎるがこｆ′Ｌ、は回路的には全く不要のものであり
、上記加減算結果を下位側に／ビッドシントし７こ値と
して次のステージであゐ予測変換器３へ転送すｎ。

ばよい。

予測変換器３はＤＰＣＭ（ＤｉｆｆｅｒｅｎｔｉａｌＰ
ｕｌｌｓ　Ｃｏｄｅ、、　Ｍｏ、ｄｕｌａｔ　ｉ　ｏ　
ｎ　）方式の基本系で構成されており、予測誤差成分△
ＳＯ１△Ｓ１を得るものである。たとえば現フロックＢ
ｉｊの和成分とその予測値′９ｏとの差が予測誤差成分
△ＳＯとして算出される。ここで予測値Ｓｏは前置ブロ
ックＢｉｅｊ−１において再生さ７１−タ和成分５ｏ−
ｊ−ｔｔ用いている。このようにして得らｎ、た予測誤
差成分△Ｓｏ５ΔＳｉはそｎぞｆＬ量子化器２１ａ、λ
ｌｂによって量子化さする。

たとえば現ブロック争ラインで便用さ几ている量・子化
特性番号Ｚ−Ｆ−ＮＯが２であｎばそのフィルタ特性Ｚ
−Ｆは４５図から予測誤差成分ΔＳＯ１ΔＳｌ（ルぞｎ
に対して／、コであり、したがって予測誤差成分Δ８０
、△Ｓｌそ几ぞ几の下位ヒツト側ｌ、、２ビットにｆｆ
１−ｍとしてゼロが挿入さｎゐようにして量子化さｊ、
る。ｚ−１はｌブロックの延遅索子であり、（６）式に
おける前ブロックＢｉ、ｊ−１の和成分ＳＯ・ｊ−１・
差成分Ｓ１・ｊ−ｚ全保持するものである。

また各ブロック・ラインごとに初期イ１１としてｚＴＪ
ｌには３２、Ｚ□　にはＯが挿入さ几ていゐ。

ここで予測誤差成分△ＳＯ５△Ｓ１は後述丁ゐように第
１／図から侍ゐこともでさる。

以上によって得られた予測誤差成分Δ８０％ΔＳ１は次
のようにして可変長符号化される。すなわち、第弘図に
示す量子化特性番号Ｚ−Ｆ−Ｎｏ。

ｌのコード・フォーマットにしたがって予測誤差成分△
Ｓｏが（Ｓ　ｚ　Ｘ　４　Ｘ　３　Ｘ　２　Ｘ　Ｉ　Ｘ
　ｏ　）の朧にシフトレジスターλへ、また予測誤差成
分△Ｓｏ。

△Ｓ１が（５ＸＸ４Ｘ３５ｙｘ２Ｙ２ｘｌ　’Ｙｉ　Ｘ
ｏＹｏ　）の順にシフトレジスタ、２３へそｎぞｆＬ、
、ｔ！ラレルに入力さｎる。一方向時にこれらの予測誤
差成分Δｓｏ１△ｓ１、現ブ。ツ、グラインで使用され
ているフィルタ信号Ｆ１〜Ｆ４および同期信号５ＹＮＣ
がロジック會アレイλ！に入力さｎｌ　ここでは第７図
に示す論理構造によって第弘図に示すブロック・コード
ＢＣおよびコード長ＣＬを出力する。

ブロック・コードＢＣｕシフトレジスタ２２、λ３およ
び信号選択回路、２７へ入力され、コード長ＣＬはカウ
ンタ、２６へ入力される。ここでフィルタ信号Ｆ１〜Ｆ
４は量子化特性番号Ｚ−Ｆ・１＼０・に対するフラッグ
であり、Ｆｌ−／はＺ１１Ｆ＠Ｎ。

＝ｌを、Ｆ２＝／ｕＺ−Ｆ＠Ｎｏ・：＝−２’ｚ、Ｆａ
：ｌばＺ争ＦＩＩＮｏｓ＝３金、ｋ’　４　：　／　ｕ
ｚ　＊　Ｆ　ｅＮｏ、ｅ＝ニブ意味している。

と几らフィルタ信号Ｆ　、　−Ｆ　４はＭ述の如く、現
ブロック・ラインの符号化終了時点でのバッファメモリ
よの空き状況によって選択さｎる次ブロック・ラインに
対する量子化特性の状態を与えるものであり、この評細
に後述する。

さてコード長ＣＬがカウンタ２乙に入力さｌｒＬると、
カウンタ２　ｔ　ｎ　１６号Ｐｉゝｌ　“にセットしク
ロックパルスＵＰＫよってダウンカウント全開始し、カ
ウンタ２乙がゼロになると信号Ｐはリセットさ几る。し
たがって信号Ｐが“ｌ　“の状態のときたけクロックパ
ルスＣＰの駆動によってシフトレジスタλλ、２３．お
よびシフトレジスタａｔが／ビットつつシフト動作勿行
なう。ここで、シフトレジスタ、、ｚｒＫはｌブロック
拳ラインの符号化開始ｑｖｃ必らず同期信号パターン５
ＰＴＮ（この例では３２ビツト）とそのブロックのライ
ンに対するフィルタ（ｉ号１”　１〜Ｆ４が）ξラレル
に入力さｎており、ｌブロック・ラインに対する同期１
６号５ＹＮＣが９１　“のときクロックパルスＣＰによ
ってカウンター乙に入っている同期パターン用コード長
ＣＬがゼロになるまでシフト動作？行なう同期信号５Ｙ
ＮＣはカウンタλ６がゼロになつπとき′θ″にリセッ
トさ１゛Ｌゐ。ここでシフトレジスタコλ２３．２♂は
パラレル−イン／シリアル−アウト型のシフトレジスタ
でする。

このようにしてシフトレジスタ２２．２３、λＩｒから
シフトさ几た出力信号はシフトレジスタ３０に入力さｆ
Ｌるが、まず信号選択回路２７２Ｌびコタに工ってブロ
ック・コードＢＣが（／／　）のトキのみシフトレジス
タコ３の出力信号ＳＧがシフトレジスタ３０へ入力され
、ブロックコードＢＣが（００）、（ｏｉ　）、（１０
）のときｔニジ７トレジスタ２２の出力４ＭＭ５Ｇがシ
フトレジスタ３０へ入力され、同期信号５ＹＮＣが′ｌ
″のときのみシフトレジスタｉｔの出力信号がシフトレ
ジスタ３０へ入力される。ここでシフトレジスタ３０は
シリアル−イン／パラレル−アウト型のシフトレジスタ
である。

以上の如くに、クロック・パルスＣＰを駆動源としてシ
フトレジスタ２λ１．２３．２ｇのいずｎからシフトし
てくゐ出力信号がシフトレジスタ３０へ入力さｆｉ小こ
とになる。シフトレジスタ３０へ遂次入力さ几る信号は
たとえば８゛ビツト単にバッファメモリｊへ転送され、
その都度カウンタ３１はカウント−アップする。

シフトレジスタ３０からバックアメモリｊへ符号群がた
とえばｔビット単位で入力さｎるのとは非同期にバック
アメモリｊＥｘらは符号群がたとえば了ビット単位で出
力さｒｔろことになるが、この出力ごとにカウンタ３１
はカウント拳ダウンするように構成さ几ゐ。

バッファメモリｊから符号群が出力さｎるタイミングは
後述のフラッグ３弘がゝ／　“の状態であって、且つ一
定の出力ヒツトレートにし罠がって発せら１１．る読み
とり信号ＢｉＱｌｆｔｅａｄ？ｒ受けたときでめゐ。

ロジック・アレイ３２は前述の如く、バッファメモリ！
のをき状態がカウンタ３１で計数したアドレスポインタ
Ｌｎのどの範囲に入っているかを識別して次のブロック
・ラインに対する量子化特性（フィルタ信号Ｆｘ−Ｆａ
）ｒ選択するものであり、第２図に示す論理構造によっ
てフィルタ信号Ｆ　１−Ｆ　４　ｋ出力する。すなわち
、ロジックアレイ３コにはカウンタ３１からバッファメ
モリｊのアドレスポインタＢＡが遂次入力さｎ２更にフ
ラッグ３μの出力信号ＦＳＷとバックアメモリｊからの
出力ビツトレートを示すコードｏｂｒが常時入力されて
いる。フラッグ３ｊはフリップ・フロ゛ツブ回路であり
初期値線０になっている。ここでロジックアレイ３コは
北２図に示すように、前述したアドレスポインタＬにＰ
、なる条件すなわち、この例ではアドレスポインタＢＡ
が初めてコｊＡＫ、Ｉ！！Ｉ、友ときのみフラッグ３≠
が１１　”にセットされ、それ以降バッファメモリｊか
ら一建ヒットレートで出力かり能となる〇 通常は予め定めらｆ′Ｌ、７Ｃ出力ビツトレー）ｏｂｒ
に応じてアドレスポインタＢＡが現在どの範囲を指して
いるかによって決めらｎ　７ｊ　フィルタ信号Ｆ１〜Ｆ
４のいずｎ７＞を′ｌ″にセットするように出力する。

ここで出力さｎたフィルタ信号Ｆ１〜Ｆ４はバッファレ
ジスタ３３に貯えらｎるが、こｆＬは同期信号５ＹＮＣ
ｉ受けたときのみである。すなわち、現ブロック・ライ
ンの終了時におけるカウンタ３／からのアドレスポイン
タＢＡに応じて次ブロックΦラインに対するフィルタ信
号Ｆ　、　−Ｆ　４がバッファレジスタ３３にセット爆
几ることになる。

勿論、ロジック・プレイ７．２　ｉ；［／ブロック・ラ
インの終了時のみ動作させてもよい。

以上説明してきたようにして和差変換および予測変換さ
ｎた予測誤差成分ΔＳＯ１△Ｓｌのに子化値がその組合
せによって可変長符号化されて小容量の−くラフアメモ
リ！に貯えらｆＬｌ　　この人力ビットレート（符号化
ヒツトレート）とは非同期にバッファメモ＋７３から可
変長符号が予め定められた出力ビツトレートで読出さｎ
て伝送路或いは謁３図に示す誤り訂正符号化器２へ送ら
：ｒＬゐ。

尚、バッファメモリｊからの出力ビツトレートは第１０
図に示すように伝送路に応て任意に設定することができ
、この設定さｎた出力ビツトレートのコードｏｂｒｔロ
ジック−プレイ３コヘ与えるだけで所望の出力ビツトレ
ートを得ることができる。すなわち、画像の圧縮率を画
質設計に応じて任意に選択できることであり、本発明の
１つの特徴になっている。

上記に説明した第３図の画像圧縮装置において、予測誤
差成分の量子化回路の具体例を第を図に示す０ 第を図は予測誤差成分ΔＳＯＫ対する童子化器コ／ａ（
第３図）の−例を示すものであり、−２１ａ−／は予測
誤差成分ΔＳｏが負値のときその値を反転させる回路（
本来なら予測誤差成分ΔＳｏの絶体値を算出するとζろ
であるが簡単のために上記のようにし７Ｃ）である。２
／ａ−ｊｖ、ｉレベル制限回路であ夛、たとえば予測誤
差成分ΔＳＯに配分されたビット数がｔビットの場合そ
のレベル値は−３２〜＋３１に制限され、仮シにΔ３ｇ
＝−３ｔであれはへＳｏコニ−２に制限され、Δ５Ｏ＝
Ｊ４であればΔＳｇ＝Ｊ／に制限さｒする。

２／ａ−Ｊは量子化のために量子化特性に応じて予測誤
差成分ΔＳｏの下位側ビットにゼロを挿入する回路であ
る。３５はそのゼｏ＝６挿入すべきビット位置をフィル
タ信号Ｆ１％　　）　２％　Ｆａによって適応的に制御
する回路であシ、たとえばフィルタ信号Ｆ２が′／　Ｉ
のとき予測誤差成分△Ｓ。

は最下位ビットにだけゼロが挿入される。、２／ａ−≠
は回路コ／ａ−／で負値を反転して込るので、そ′ｎを
元に戻す回路である。

尚、ＤＰＣＭにおける童子化器は、予測誤差成分がラプ
ラス分布に近い形になることを利用して一般には視覚的
な画質劣化を最少にするような非線形童子化を行なうが
、特に複雑な画像では予測誤差成分の分散が大きく、滑
らかな画像と同じように施こさｎる非線形量子化ではか
えって１實劣化が目につきやすくなる。このような非線
形量子化はルック・アップテーブルを用いれば容易に実
現できるが、一方線形量子化は前述実施例のようにして
予測誤差成分の下位ビットを一様に捨てるだけであり更
に容易に実現でき、圧縮率が一定のとき両者によって視
覚的には殆んど画質の差は認められないものであり、し
たがって本発明の実施例では線形量子化を用いて説明し
たがこの限りではない。

第３図の量子化器コ／ｂの回路例も同様にして実現でき
心ので説明は省略する。

また第５図において量子化さｎた予測誤差成分ΔＳｏ１
△ＳｉおよびブロックコードＢＣをシフトレジスタ２，
１．５．２３へ／ξラレルに転送する際のビット配列は
第に図に示すように構成さ九ろ。この配列は後に述べろ
画像再生装置で複劣化全やりやすくするためである。

第７７図は予測変換缶３のもう１つの実施例であり、主
なちがいは第３図のＤＰＣＭの系に対して第１／図では
和成分Ｓｏ１差成分Ｓｘｋ量子化し７Ｃ後に予測誤差成
分△Ｓｏ、△ｓｉに変換している点であり、予測誤差成
分の分布はわずかながら前者の方がよりゼロの方に分布
が集中しており、したがって圧縮率の点では前者の方が
’ｄｉｎでいることになるが、しかし本発明の方式によ
って圧縮率を一定としたとき再生画像上のノイズ量は両
者でほとんど差がなく、シたがっていずｎｆ用いてもよ
いことになるが、後者を用い６場合は和成分Ｓｏｋ蓋子
化する前にその量子化に応じた１−！るめ”操作金施し
ておく必要がある。

さて本実施例ではバランアメモリへの出力が夫時間で行
なわれる場合について説明してきたが、この場合バッフ
ァメモＩＪ　ｊの容量は圧縮率の変動を吸収できるだけ
の容量が必要であり、その出力ビツトレートが平均Ｏ０
ｊ〜３．０ビット／画索のとき原画像の（／ブロック・
ラインの画素数）□バイトあれば十分であることが確認
さ几ており、本実施例ではバッフアメ七り３の′８嵐ｒ
　ｊ”　／　２バイトにしている。一方、画像ｌフレー
ム分の可変長符号ｋ　バランアメモリｊへ人力した礫に
バッファメモリ！から所属のビットレートで出力して伝
送路へ転送する場合も同じ考えで実現できる。この場合
はバッファメモリｊからの出力ビツトレートに合せてｌ
フレー゛ムに必要な容量のバッフ７メモリを設けておき
、たとえば出力ビット１／−トが平均／、ｊビット／画
索でめｒｌ、ば１．ｊ×（／フレームの画素数）ビット
だけの容量を設けておき、各ブロック・ラインごとに上
記出力ビツトレートでバッファメモリから出力さｎてい
くと仮定して次のブロック・ラインに対する量子化特性
ｒ選択するように考えＩＬばより０ 以上説明してきた画像圧縮装置によって可変長符号化さ
Ｔした予測誤差成分△Ｓ６ｂΔＳ１は伝送路を通して画
像再生装置へ入力さ：ｒＬゐ。以下にその具体的回路例
會示しながら説明す心。

あ／、２図は第３図（ｂ）で説明した画像圧縮装置全更
に具体的に示す実施例であジ、画像圧縮さｎ可変長符号
化さｆ′Ｌ友画像画像信号送路１ことえは磁気記録系を
介してシフトレジスタ！ｌへｌビラトラつ入力さＩＬｌ
その出力信号はシフトレジスタｊ２へ入力さ几る。同様
にシフトレジスタｊコの出力信号はシフトレジスタｊ３
へ入力され、その出力信号はシフトレジスタ！≠へ入力
さｎ、ｂ。

ここでシフトレジスタ！１７、ｊｉ、ｊ、３、ｊ４’、
は共にシリアル−イン／パラレル−アウト型のシフトレ
ジスタである。フリップ！フロップ素子で構成Ｉｎ、；
フラッグｊ６、ｊりは最初リセット状態Ｖｃ口少、シフ
トレジづりｓｉへ入力信号ＩＮが７ビツトづつ人力さ４
４ごとにシフトレジスタｊ３からパラレルにとり出さｎ
た信号＃は同期信号検出回路ｓｒにおいて同期信号を俣
出丁な。この同期信号の検出ｑたとえばシフトレジスタ
ｊ３のデータ１ｇビットがある定めらｎだ同期１ｇ号パ
ターンと一致丁小とき同ｗＪ１ｇ方とみなす・　などに
よって検出することができる。　。

しかし、シフトレジスタｊ３Ｖｃぼ刻々と入力信号ＩＮ
が入ってくるので同期１６号の検出−ξターンは画像・
ｆｇ考群とは必らず分呼で＠々。或いは伝送路上での誤
りなどによって画諌侶＋ｙ相゛・の中で偶然に同期信号
パターンと一双する場合が存在してもその鉋率がきわめ
て小芒くな６ように設訂さｒしていなけｔｌ−ばｌらな
い。

同期信号の検出によって信号５ＹＮＣは７ツツグｓｔ２
ナツトし、フラッグｊＹ７７リセツトする。

フラッグｓｔがセット状態にあるとき７ビツトづつ入力
さｎる入力信号ＩＮと同期したシフトノξルスＳＰによ
ってシフトレジスタｊｌの内容がバッファレジスタｊ　
７　Ｋ保持さｎＡターン検出回路ｊざによって同期信号
に続く特定７ｇターンの検呂會行なう。たとえばフラッ
グｊｔがセット状態にあるときシフトレジスタ！ｌのデ
ータパターンが’、００’／１０１０／　　“である場
合？検出する。なおバッファレジスタよ７はＡ　Ｎ、Ｄ
ゲート群であってもよい。

このように特定パターンを検出し罠と＠信号Ｓ■によっ
てフラッグｊＡをリセットし、フラッグ！９をセットす
る。また信号ＳＶによってシフトレジスタ！／のデータ
グビットがパツンアレジスタ６０に保持さｒＬ、　　こ
几が前述のフィルタ信号１゛１〜Ｆ４であり、次に入力
さ几ゐ円像信号粗ミに対する電子化特性を決定するもの
である。

フラッグｊりがセット状態にめゐときはシフトレジスタ
ｊ３のデータグビットが画像１６号とみなされて復号化
さｎることになゐが、信号ＳＶが出さｌｆ′した時点で
はシフトレジスタ！３にはまだ同期信号ノＱターンが入
ったままになっており、し友がってこの時点では信号Ｓ
Ｖが後ｖｒｃ説明するロジックφアレイ１．２に入力さ
１１、ロジック・アレイ６２から信号ＣＬとしてこの例
では値３．２がとり出さｎ、カウンタｔ≠Ｖこ入力さｆ
Ｌ、　　カウンタ６弘が入力信号ＩＮと同期してタウン
カウントと開姑し、カウンタ２≠の埴がゼロになつ罠と
きシフトレジスタよ≠には第Ｖ図で示し罠ブロック・コ
ードＢＣが入っていることになる。

ここで、８３図の画像圧縮装置に２いて、同期信号パタ
ーン５ＰＴＮ′（ｉ−例として３２ビツトで説ψ４Ｌ７
このに対して、第１２図の画泳丹生装置では＋５ＪＭｉ
ｔ号検出回路ｊｊ−でｌｌビット、）ξターン検出回路
ｊざでｌビット、合６↑２ｔヒツトしか検出用に使って
いないのは伝送路でこｆＬらの／ξターンに誤１７か生
じたとき、その誤りの影４ｖをやわらげ／）ためである
。丁なわち、同期信号３２ビット中６ヒツト以内に誤り
が生じたとさでも回ル」信号パターンが商い確立で検出
可能に丁ゐためでろゐ。

同期信号の検出が不能になるとそれ以降の画像信号の復
号化が困難になり、画質を大巾に劣化させることになる
ので伝送路の信頼性を考慮して十分な冗長性をもたせた
り、十分な誤り訂正全席したり、或いは別の手段を用い
るなど同期信号の信頼性を高めておく必要がある。

さてブロック・コードＢｃがシフトレジスタよ弘に入力
さ几ると、そのときカウンタｚ４′はゼ０になっており
、したがってこのときのカウンタ６グからの出力信号Ｂ
ＳＫよってシフトレジスタよ参内のブロック・コードＢ
Ｃ（２ビツト）とシフトレジスタｊ３の最上位ｔＫある
データ５ｘ（ｌビット）がバッファレジδりｔｌＫ保持
さｎる。

ここでシフトレジスタよ参内のブロックコードＢＣが１
θθ”のときはシフトレジスタｊ３の最上位置にあるデ
ータＳＸは次のブロック会コードの先ＩＲビットであり
５　ブロック・コードＢＣがゝＯＯ“以外のときりデー
タＳＸは第Ｖ図に示すように予測誤差成分△ＳＯの正ら
符号を指していることになる。

バッファレジスタ６１の内容ｆｌｉ［ちにロジックＱア
レイ６．２に入力さ扛、ロジック−アレイｚ２〃）らは
ゲート信号ＧＳと可変長符号のコード長信号ＣＬが出力
さｎる。

ロジック◆アレイ６２はフィルり信号Ｆ１〜Ｆ４、ブロ
ック−コードＢＣおよびそ几に絖〈信号Ｓ　ｚ　％カウ
ンタ６４′がゼロを計数したときのブロック信号ＢＳの
状態によってゲートＧＳお工びコード長信号ＣＬを出力
するが、その調理偽造は第１３図に示芒扛ている。

ゲート信号ＧＳが出力され罠ときシフトレジスタｊ３に
は第Ｖ図に示すデータコードが入っておす、シ罠がって
シフトレジスタｊ３の内容はケート信号ＧＳに応じてゲ
ート・アレイｌ、Ｊｆ通過しバッファレジスタ乙ｊに入
力嘔ＩＬフロック毎号ＢＳの足めらｌｆ″Ｌ罠遅蝙１ぎ
号によって保ｉ守さｎゐ。

ゲート・アレイｔ３の詳細は第１≠図にボ丁ＡＮＤゲー
トお工ひＯＩｔゲートによって構成さ７″Ｌ／）。

ここでブロックコードＢＣが“υＯｌ′のときはゲヘト
イｇ号ＧＳ　（ａ−ｈｂ　　ｒＱ　〜ｒ４）が全てＯで
あシ、シたがってバッファレジスタｔｊにに値Ｏが保持
さｎ１ブロツクコードＢＣが１０７”のときはゲート信
号ＧＳのうちｒＱ−ｒ４の状態によって予測誤差成分△
Ｓｏの１＋／＃又は％　　７’＝’”が保持される。こ
のようにゲート信号ＧＳ　（ａ−ｈｂ　　ｒｏ”−ｒ４
　）によって予測誤差成分ΔＳ６ｓ△Ｓｌが第ｉｓ図に
示すフォーマットでバッファレジスタｌよに保持される
。

バッファレジスタ６よｐ内容は書込信号ＷＴによってバ
ッファメモリｔｚの所定アドレスに記憶さｎるが、との
畳込信号ＷＴはフラッグ！りの出力信号ＤＥがセット状
態にあり、且つブロック信号ＢＳの定めらＴ′した延遅
後に出さＴ′Ｌ心。

またバックアメモリｔ６へデータを入力するにめのアド
レス信号は水平アドレスカウンタｔ７（ブロックカウン
タ）および垂直アドレスカウンタｔｒ（ブロック・ライ
ンカウンタ）Ｋよって生成さ几る。

一方ロシック・アレイ２コから出力さＡ７（コード長信
号ＣＬが前記と同様にカウンタ７４に入力さ：ｒ１．ゐ
とカウンタ６グは入力信号ＩＮと同期してダウンカウン
トを開始し、カウンタ６≠の値がゼロになったときブロ
ック信号ＢＳ’に出力子ゐ。このときシフトレジスタ！
弘には次のブロックコードが入っている。

以上説明してきた動作？くり返しながらブロックごとの
予測誤差成分ΔＳｏ、ΔＳｉが信号化さｎバッファメモ
１ＪＪ４に遂次入力さｎていく。

九とえは第３図（ａ）の画像圧縮装置から伝送さ扛てく
る信号群が「・・・・・・’　Ｓ　ＹＮＣ’θθ／１０
１０／　　０１００’０／／’００’／１０１０／／１
０１　’／　ｂ／１００１　’・川−・Ｊ　０ＩＩＩＩ
ＵＣ／ヒツ）つつ入力さｎたとする。

この入力信号群において、先ず同期信号全検出しπ時点
から説明丁ゐ。同期信号の検出後パターン検出回路ｊ１
１′でデータパターン゛ゝθｏｉｉｏｌＯ／　“を検出
するとこのときシフトレジスタｊ／に入ってい７）フィ
ルタ信号’０１００’が信号ＳＶ［ｊってバッファレジ
スタ１．、ＯＶｃ保持さ几る。

すなわちこのブロック・ラインに対してフィルタ信号Ｆ
２：ｌ：／（第μ図における量子化特注番号Ｚ・Ｆ−Ｎ
ｏが、２）全使用すること全意味する。一方信号ＳＵに
よってロジック・プレイ１．２ｆｐラコ一ド長イ言号と
して値３λが出力さＩＬ、カウンタ６弘がダウンカウン
トによってゼロ倉計数するとこのときシフトレジスタｊ
４ｔｉｃｉｊブロックコード′Ｏ１″が入ってお９、し
たがってＢＣ＝’ｏｔ　“、Ｓｘ＝ゝ／”、Ｆ　２　＝
＝’　／　’（Ｄ入力ＶＣｊ　ツ”Ｃ口’）ツク・アレ
イ＆、２からゲート信号ＧＳ（ｒｚ〜ｒ４が′／　“）
とコード長信号ＣＬ＝ｊ１に出力する〇このときシフト
レジスタｊ３の内容は第伴図にもとすくゲートアレイ６
３を介してバッファレジスタｔｊＫＪ１’　／／／１１
０．０ＯＯＯ＃が入力さｎる。すなわち予測誤差成分Δ
３ｏ＝＝−２、△Ｓに〇が再生さｎ、る。

一方コード長伯′号ＣＬ＝３がカラ／りｔ４ｔに入力き
れダウンカウントによってゼロｒＨｆ数してブロック信
号ＢＳｒ出力し罠ときシフトレジスタよ≠には次のブロ
ックコード１００”が人ってお９、し罠がってＢＣ＝’
ｏｏ’、Ｈ８＝’／　“、Ｆ２＝ｖｋｌ′の条件によっ
てロジックアレイｔ２からゲート信号ＧＳ（全て“Ｏ＃
）とコード長信号ＣＬ＝コが出力す几る。このときシフ
トレジスタｊ３の内容はゲートアレイ６３ｒ：１１１１
過せす、し罠がってバッファメモリ６！の同各は全て１
０′でめり△５ｏ＝Ｏ，Δ５１＝Ｏが再生さｎる。次に
シフトレジスタよｌＮよ≠の内容が２ビツトシフト（Ｃ
Ｌ＝λ）すると、このときシフトレジスタよ弘には次の
ブロックコード１１／“が入っており、したがってＢｃ
＝’ｔｉ　　“、ＢＳ＝’／　　“、Ｆ２＝１１　”［
ｆ）てゲート信号ＧＳ（ａ、ｅ４　ｆｂ　　ｇが％　ｉ
　＃　）とコード長信号ｃＨ，＝ｉｏ全得心。このとき
シフトレジスタ！３の内Ｍｕケート１ｄ号ａ＝ｅ　：　
ｆ　：ｇ　：’　／　　“によってバッフアレシスタル
ｊへ’　ｏｉｏｉｏｏ、／／／θ“として入力され、△
Ｓ　ｇ　＝＝　２０．Δ５１＝−，２が＋＋庄さｒｔ６
゜史にシフトレジスタＪ／、ｊｌｉｔの内容がｌθピッ
トシフト（ＣＬ＝：／Ｑ）丁ゐと、シフトレジスタ５４
ＡｌＣｔ４久のブロックコード１１θ”が人っておム　
し罠がってＢＣ：’／θ”、ＢＳ＝＝’／　”ｐ　２＝
＝’　７　　＃によってゲート信号ＧＳ（ａ、ｂ。

Ｃが′ｌＩ′）トコード長倍号ＣＬ＝Ｊ’が得らｎ、シ
フトレジスタ！３の内容はバッファレジスタｔｊへ’１
１００１０、ｏｏｏｏ　“として入力式ｎ。

ΔＳｏニー／４４、Δ５１＝Ｏが再生さｒＬイ。

以上のくり返しは入カイ８°号ｒＣ同期して動作し、再
生さｒｔた予測誤差成分ΔＳ６、ΔＳ１はブロックごと
にバックアメモリ６乙に記憶−ｇｆＬる。

このときバッファメモリＪｊへの入力アドレスは水平ア
ドレスカウンタ６７（ブロックカウンタ）および垂直ア
ドレスカウンタ＋ｒ（ブロックラインカウンタ）によっ
て制御さｎる。水平アドレスカウンタｔ７−はバックア
メモリｔ６の誉込信号ＷＴによってｌブロックづつ加算
され、ｌブロックライン相当のブロック数を計数したと
き信号ＳＨを出力する。同期信号５ＹＮＣを検出する前
に７ブロツクラインの終了會示すこの信号ＳＨが発生す
ることは伝送路上で生じ７ｃ誤りによって画像信号であ
る可変長符号構成が乱ｆ’Ｌ７ｃ７ｃめであムそのブロ
ックラインに対して本来存在すべき残シズロックの画像
信号の入力を無視するためフラッグ！りをリセットして
次の同規信号が検出さｔ′Ｌるのを待つ状態になる。

また上記によって可変長符号構成が乱ｎてｌブロックラ
イシ相当のブロック数を計数する前に次の同期信号を検
出したときも同期信号５ＹＮＣによってフラッグよりが
リセットされる。このときはバッファメモリ６乙にはそ
のブロックラインに対する残ジブロックの画像信号が欠
如することになる。−ずｎにおいても上記によって画像
信号が乱ｎ７Ｃ場合はバックアメモリｊＡ内の現ブロッ
クラインに対する各ブロックの予測誤差成分△Ｓｏ、Δ
Ｓ１は曲ブロックラインの該轟する予測誤差成分によっ
て置きかえるような処置が心機になってくる。垂直アド
レスカウンタ６ｔ（ブロックラインカウンタ）は信号Ｓ
Ｖ、Ｓ）１のいす１かによってブロックラインの刀口其
を行なう。

さて、以上によって復号化さｎ７ｒ−各ブロックの予６
１ＩＪＩｇ４差成分△Ｓｏ％ΔＳ１がバッファメモリ乙
ｔへ順次入力される一方で、この入力とは非同期にバッ
ファメモリｔぶからは読取信号ＲＤによって各ブロック
の予測誤差成分ΔＳｏ、Δｓｌが順次読出される。ここ
では省略したが誉込み用のアドレスカウンタ６７、ｔ♂
と同様に読取シ用のアドレスカウンタが必要なことは当
然のことである。

バックアメモリｔぶから読出された予測誤差成分ΔＳＯ
ｓΔｓｌは前述の如く子側逆変換器１３におりて（６）
式にしたがって逆変換全行ない和成分Ｓ□、葺成゛分Ｓ
曾全複元し、更に和差変換器ｌ弘において（７）式にし
たがって再生画集群（Ｕｊｌ、Ｕｊｚ）を得ることがで
きる。

ここで、今迄述べたロジックアレイ２１，３２゜ｔ３す
なわち第７図、第２図ｂｈｉ、ｉ図の論理構造は、その
フォーマットに対応して第１！図に示すように入力側が
ＡＮＤゲートアレイ、出力側がＯＲゲートアレイで′４
ＩＩＩ成さｆ’して２シ、たとえはＰＬＡ　（Ｐｒｏｇ
ｒａｍａｂｌｅ　　Ｌｏｇｉａ　　Ａｒｒａｙ）ｔ＋用
いて容易に実現することができる。

以上本発明はカラー画像の圧縮および再生についても同
じ構成で実現することができ；ｂ。

たとえばカラー画像の画素配列例として第１図の画素Ｊ
ｊ（Ｕｌ−Ｕｚ）Ｂｉ、ｉ＋ｔ（Ｕｔ、Ｕ２）に対応し
て、輝度信号Ｙ１色差信号Ｒ−Ｙ、Ｂ−Ｙ。

青色信号Ｂ、赤色佃号Ｒ１緑色信号Ｇ１オレンジ・シア
ン系信号工、緑・マゼンタ系信号Ｑなど全適宜配列する
ことによってカラーｉｉ！１Ｉ（ｌ’の圧縮・再生を実
現することができる。

以上本発明にかかる画像圧縮装置およびその再生装置に
おいて一実施例をもとに詳細に説明してきたが、本発明
によｎば、原画素群の和Ｍ変換およびその予測変換によ
って得らｆ′Ｌ７Ｃ各成分の組合せに対して可変長符号
化しているため各成分に与える歪ｉを大きくすることな
く高能率な符号化が可能になっており、したがって圧縮
率が高い割には再生画像の劣化が少ないという特１ａｒ
もっている。また可変長符号化したことによって生ずる
圧ｍ率の変動すなわち符号化ビットレートとその伝送ビ
ットレート間の時間軸のちがいは少答麓のバッファメモ
リで吸収できるように制御しており、こｎ、が’１７を
視覚特性に適応した冒能率な圧縮方式仁しても寄与して
いる。

更にまた伝送路へ送出すべき伝送ビットレートや或いは
伝送すべき情報量など目的に応じて種々使い分けること
があるが、これに対しても前記バックアメモリからの出
力ビツトレートを指だするだけで画像の圧縮率全任意に
選択できるという特徴をもっている。

【図面の簡単な説明】

第１図は原画像を互に隣接したコ画累ごとにブロック化
しπ例を示す図、第２図は画像変換手段を比較する友め
の図であって、（ａ）はブロックサイズλ×−のアダマ
ール変換と予測変換を用いたときの構成図、（ｃ）は和
差変換と予測変換を用いたときの構成図、（ｂ）、（ａ
）は（ａ）、（ｂ）それぞ几の逆変換の構成図、第３図
は本発明の詳細な説明するための画像圧縮装置（、）お
よび画像再生装置０３）を示すブロック構成図、第５図
は複数個の量子化特性と量子化値の組合せによって与え
られる可変長符号を示す図、第５図は第３図（ａ）に示
す画像圧縮装置の具体的回路構成図、第６図は画像圧縮
における童子化器の具体例を示す回路図、第７図は第５
図のロジック・アレイ（４）の論理構成図、第ｇ図は第
５図における伝送情報のビット配列図、第り図に第５図
のロジック・プレイ（ト）の論理何ｆｆ、図、第１Ｏ図
はバックアメモリからの出力ピットレー）ｆ規定するコ
ードガス、第１／図は予測変換の他の実施ｔ／ｊｌ忙示
す回路構成図、第１．２図は第３図（ｂ）に示す画像再
生装置の具体的回路＃ｊ構成図第１３図は第１．２図の
ロジック・アレイの論理構成図、第ｌ≠図は第７．２図
のゲート−アレイの具体例ｒ示す回路図、第１ｊ図は第
７、り、７３図の論理構造を説明する図である。 ２・・・和差変換器、３・・・予測変換器、弘・・・符
号化器、３°、６６・・・バッファメモリ、２・・・誤
り訂止狩−ケ比容、７・・・同期信号発生器、ざ・・・
量子化特性選ツ〈器、り・・・アドレスカウンタ、ＩＯ
・・・誤りｈＪ止回路、ｌｌ・・・回ル」信号恢出器、
１２・・・復号化器、／３・・・予測逆変換器、ｌ≠・
・・オｌ差逆′Ｒ換器１．２／Ｂ・Ｊ／ｂ・・・ｔｆ（
ｔ、器、２２．２．３，２ざ・・・パラレル−イン／シ
リアル−アウト型シフトレジスタ、３０、　　よ／、！
コ、ｊ・３、！弘・・・シリアル−イン／／ｅラレルー
アウト型シフトレジスタ１．２ｊ、３２、ｔ２・・・ロ
ジック・プレイ、Ｚ　　・・・ｌブロック遅延原子、ｔ
３・・・ゲートアレイ回路、コｔ５３／、Ａ≠・・・カ
ウンタ、ｔ７・・・ブロックアドレスカウンタ、６ｇ・
・・ブロック・ラインアドレスカウンタ、３３、ｊ７、
ｔｏ、ｔｌ、ｔｌ・・・バッファレジスタ、３４Ａ１　
　よｔｌ　ｊり・・・ンリッゾ・ンロック素子、３Ｊ′
・・・量子化制御回路、２７、コタ・・・信号選択回路 特許出願人　富士写真フィルム株式会社３ 第７図 第８図 第９図 Ａ 第１５図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、画像を互に隣接したコ画素ごとにブロック化し、ｌ
   ブロック内の２画素の和成分および差成分に変換し、該
   和成分および差成分全そｎぞＷイ測誤差成分に変換する
   と共に、予め設けらｆ′Ｌ？ｃ複数個の量子化特性のう
   ちいずｎかを選択して前記各予測誤差成分を量子化し、
   ｌブロック内の前記各予測誤差成分の量子化値を互に比
   較して複数組の量子化値の組合せを形成し、こｔｔら量
   子化値の各組合せに対して予め定めらｎた可変長符号を
   与えることを特徴とする適応形画像圧縮方式。 λ、前記和成分および差成分を前記複数個の量、　　　
   　子化特性のうちいず几かを選択して童子化、しかる後
   前記各予測誤差成分を得るようにしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第７項で記載した適応形画像圧縮方式。 ３．７ブロツク内の前記予測誤差成分の童子化値の組合
   せに対して与えらｎた可変長符号をパックアメモリへ入
   力すると共に、該バッファメモリへの入力ビットレート
   とは非同期に該バッファメモリから予め定めらｆ′Ｌ１
   こ出力ビツトレートで前記可変長符号を読出すように前
   記バッファメモリを構成し、予め定めた複数ブロック内
   の前記可変長符号が前記パックアメモリへ人力された後
   に該バックアメモリ内に残さｎている前記可変長符号の
   量に応じて予め定めた次の複数ブロックにおける前記和
   成分、差成分あるいは予測誤差成分の童子化に使用すべ
   き量子化製性金選択することを特徴とする特許請求の範
   囲第１項および第２項で記載し九適応形画像圧縮方式。 １、前記パックアメモリへ前記可変長符号を入力するご
   とにその符号長を加算し、前ａピバツファメモリから前
   記可変長符号を出力するごとにその符号長を減算するア
   ドレスカウンタ紫膜け、＠記バッファメモリを複数個の
   アドレス空間に分割したアドレスポインタＬｌ、Ｌ２・
   ・・、Ｌｐ’に有し、予め定めた複数ブロック内の前記
   可変長符号が前記パックアメモリへ入力さＴ′Ｌだ仮に
   その時点における該パンツアメモリ内に残されている前
   記可変・長符号の量が前記アドレスポインタＬ１、Ｌ２
   、・・・、Ｌｐのどの範囲に入っているか全識別するこ
   とによって予め定めに次の複数ブロックにおける前記各
   成分の量子化に使用する量子化特性全選択することを特
   徴とする特許請求の範囲第３項で記載した適応影画像圧
   縮方式。 ｊ、前記パックアメモリのアドレス空間においてアドレ
   スポインタ■、ｓ′ｊｋ設け、前記パックアメモリに入
   力された前記可変長符号の量が前記アドレスポインタＬ
   ｓＫ達したときはじめて前記バッファメモリから前記可
   変長符号の出力全開始すること全特徴とＪる特許請求の
   範囲第３項および第μ項で記載した適応影画像圧縮方式
   。