JPS5961279A - 画像信号の適応形量子化方式 - 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】 このウド−明番よ、画像の狭帯域伝送又は蓄積を目的と
した符号化において、特に高能率な符号化を杓なうため
の可変長符号を採用する際に生じる圧縮率の変動を量子
化によって安定化する量子化方式画像信号が持っている
統計的性質から、冗長４Ｎ号を除くことによって伝送容
量を節約すること、つまり帯域圧縮が可能であることは
良（知られている。そして、画像信号は隣接する画素間
で空間的相関が強いことを第１１用して、何らかの変換
を施すことにより画像に偏りを持たせることができるな
らば、高能率な符号化が可能となる。ここに、画像に側
りを持たせる変換方式としては、線形予測変換方式及び
直交変換方式が広（知られている。

線形予測変換方式は、いわゆるＤＰＣＭ　（Ｄｉ　ｆｆ
ｅｒ　−ｅｎｔｉａｌ　　Ｐｕ１ｓｅ　Ｃｏｄｅ　Ｍｃ
ｘ石１ａｔｉｏｎ）と称されるもので画素を予測し、そ
の予３１１１誤差が統計的な偏りを持つことを利用して
ゴロす、直文変倶方≠：は、１０）１像を孕間周波数領
域へ変換したとき、イーの出力である各周波数成分のス
ペクトラムに偏りがあることを利用したものである。

一方、高能率な符号化を行なうために（・コ１、４ｊ！
＞：的にこれら変換成分に対して視覚的に許容さ牙７る
範囲で歪を与えるようにしているが、更にこオフら変換
成分の確率分布に偏りがある場合、エントロピーを小さ
くすることができることを利用１−１可変長打号を力え
ることが有効であることが知られている。しかし４ｃが
ら、この統計的偏りは画像によってかなり異なるもので
あり、清らがな画像は偏りが大きく、複雑な画像はバラ
ツキが大きいという性質があり、画像の入力速度及び出
力速度が一定の場合、これに可変長符号を与えると時間
軸に変動が生じて１７まう問題がある。この時間軸の変
動を補正するために、従来は大きなバッファメモリを必
要としていた。この発明は上述の如き点に鮪み、二ｍ子
化特性を制御して圧縮率の変動を安定化させ、バックア
メモリの容量を小さくする量子化方式を提供することを
目的とするものである。

以下にこの発明を説明する。

この発明は画像信号の量子化方式に関するもの→」 であり、入力画像を画素群ｍ（１，２）Ｘｎ（≧）で成
る互いにｌｌｉ接したブロック群に分割し、谷ブロック
内の画素群をアダマール変換によって周波数領域のシー
ケンスに変換して後に複数の量子化特性のうち現在選択
されている量子化特性を用い子化値に変換すると共に、
シーケンス量子化値を互いに比較することによりその組
合せを複数個形成し、これら各組合せに対応して各シー
ケンス量子化値を可変長符号化してバッファメモリに記
憶し、メモリから一定ビットレートで読出して出力する
と共に、メモリ内の符号量に応じて次ブロツクラインに
対する量子化特性を選択するようにしたものである。

まず、この発明方式を適用−１−ることかできる画像信
号の符号化方法を説明する。

第１図は画像を２×２のブロックＢｉｊ（ｉ＝１．２．
・・・、ｊ＝１．２．・・・）に分割した場合の様子を
示すものであり、画素１は走査ラインｈ　、　ｈ＋１・
・・で順次走査されるようになっている。なお、ｉ、（
ｉ＋１）、・・・をブロックラインとする。そして、ブ
ロックＪ３ｉｊの画素１に対する画素信号（濃度信号）
を図示の如（ｘｌ、Ｘ２．Ｘ３．Ｘ４とすれば、正規化
されたアダマール変換は２次又は４次のアダマール行列
を用いて次の（１）式のように表わすことができる。

ここにおいて、シーケンスＨｏ　、　Ｈｔ　、　Ｈ２、
Ｈ３はそれぞれアダマール変換によって周波数領域へ変
換された４次の周波数成分に対応し、ＨＯは直流成分を
、出は垂直成分を、Ｈ２は水平成分を、１−１３は傾斜
成分をそれぞれ示している。

ところで、一般的な画像では隣接する画素間の相関が強
いため、低次成分のエネルギーが高（、高次成分のエネ
ルギーが低く観測される。そして、各成分はそのエネル
ギーの大きさに応じた量子化レベルのピット数の配分を
受けることになるが、直流成分のエネルギーは他の成分
（垂直、水平。

傾斜）に比べて特に大きいので、直流成分のエネルギー
を低（するような変換手法を採用することによって、高
能率な符号化を実現する必要カリ）る。

このような変換手法として、アダマール変換によって得
られた各シーケンスを線形予測する方式が知られている
。

次”に、この線形子側方式ン説明する。

線形予測方式はブロックサイズがＩＸｎ又は２×ｎのど
きに６エ能なものであり、今、ブロックサイズが第２図
に示すように２Ｘｎの例として、先ず水平方向に各ブロ
ック毎にアダマール変換を施し、その後に垂直方向に各
ブロック毎に線形予測する場合を考える。そして、アダ
マール変換によって得られた各シーケンスを川ＯＩ　Ｈ
ｌｌとし、便宜上第２図のように配置する。ただしＩ＝
０．１、パ・、　（ｎ−１）である。

そして、ブロックＤｉ−ｘ、ｊＫおけるシーケンスＨ１
ｏ’　　からブロックＢｉｊにおけるシーケンス川０を
、次の（２）式に従って予測″′４−る。

−Ｈ−１ｏ　＝ＨＩｏ’　−０１ｔ’　−Ｈｌｔ　　　
・・・・・・・・・・・・（２）このときの予測誤差成
分ΔＨ１ｏを ΔＨ１ｏ　＝１４．Ｉｏ　−１−１１゜＝　ｌ１ｌｏ　
−Ｈ１ｏ’　−１−１１１１，’　−４−１−１１ｓ　
　・・曲・曲・（３）とすれば、この予測誤差成分ΔＨ
１ｏはブロック間の各１１０１素の距離を最も短が（す
るものである。なお、シーケンスＬＪ、＃　ｔは予測す
ることなくそのまま伝送する。

ここで、アダマール変換によって得た各シーケンスを線
形予測した場合の効果を示すために、伝送すべき画像の
総エネルギーと比較しながらＮ９明する。

メモリーレスガウス分布に従う画像Ｘの分散をσ２ＸＦ
各シーケンスｙの分散をσｙ、フロックサイズをＮ、一
部のシーケンスＶＣ線形予測を用いた場合の分散をσ２
Δｙとすれは、Ｒａｔｅ　ＤｉｓｔｏｒｔｉｏｎＴｈｅ
ｏｒｙに基づき伝送エネルギーの絶対値は平均値Ｐａ　
　として、それぞれ次のように与えられる。

又は そして、伝送エネルギーの相対値ＰｒはＰ　ｒ　＝　Ｉ
Ｑ　ｌｏｇ　　σ　−Ｐａ　　　　・・・・・・・・・
・・・（６）０ となる。上記（４）〜（６）式の計：痒から標準的な画
像において第３図に示すような結果を得た。

この第３図において、特性Ｉは１次元のアゲマール変換
のブロックサイズに対１６オるパワーの変化を示すもの
であり、特性１ｒは２次元のアダマー・ル変換のブロッ
クサイズに対応するｆム送ｆべき糖体パワーの変化を示
すものであり、Ｉｌｌ及びｒｖはぞれぞれ特性Ｉ及び■
を水平方向にアダマール変祷すると共に、垂直方向に線
形予測した」配合の特性を示している。なお、原画像の
総エネルギーは３５　、２．ｄ　Ｂ　（ｒｍｓ　）とな
っている。これから明らかなように特性Ｉ及び■はいず
れもブロックサイズを大きくするに従って伝送エネルギ
ーか小さくなっているのに対し、特性■及び■はブロッ
クサイズにほとんど関係なく一定の伝送エネルギー（約
１５ｄＩｊ）となっている。このことは、伝送エネルギ
ーの点から見」ｔば、ブロックサイズ４×１又は２×２
を選び、線形予測を行なうのが効率的であることを示し
ている。

このように水平方向にアダマール変換を行ない、垂直方
向にＦｉｌ形予泄を打力′うと効率的で」・ることか分
った。この噂イ（、前のブロックラインにおける全シー
ケンスを記憶するためのバッファメモリが必要になるが
、このバッファメモリの容量を節約するために、ブロッ
クサイズ２×２を用いて水平方向にアダマール変換を行
ない、同様に水平方向に線形予測を行なうことが考えら
れ得る。この場合、バッファメモリは４次のシーケンス
を記憶する容量があれは良（、第１図のブロックＢｉ、
ｊ−１及びＢｉｊのように、同一ブロックラインにおＶ
する前ブロックＢｉ、ｊ−Ｊの各シーケンスＨｏ’　、
　１−１１’　。

Ｈ２’　、　Ｈ３’から現−ブロックＢｉｊのシーケン
ス）ｌ。

、Ｈｌ　を予測することとなり、結局伝送すべきシーケ
ンスは、直流予測誤差成分Δ１−１０　、垂直予測誤差
成分ΔＨ１゜ 及び水平成分１−１２．傾斜底９Ｈ３となる。ここに、
垂直成分Ｈ１は既にブロックＢｉｊ内の和と差で構成さ
れており、伝送エネルギーも直流成分ＨＯに比べ非常に
小さいため、線形予測してもその効果は少ない。つまり
、垂直成分１−１ｔ　　とその予測誤差成分ΔＨ１では
伝送エネルギーの太ぎさにほとんど差がなく、直流成分
ＨＯたけについて線形予測を行ない、伝送すべきシーケ
ンスをΔ）ｔｏ　、　）ｉｌ、　Ｈ２及びＨ３とすれば
良い。

次に示す聚工は、標準的な画像を７ピツト／画素でサン
プリングし、ブロックサイズ２×２を用いて水平方向に
アダマール変換を行ない、得られたシーケア　スＨｏａ
　、　Ｈｌａ　、　Ｈ２ａ　、　Ｊ」３ａそれぞれに適
した量子化レベルを与え、シーケンス量子比値としてい
る。この量子化は、画像の空間パワースペクトラムの中
で視覚的に劣化を生じな（・範囲で各周波数成分ｙに歪
りを許容することであり、こノドキノ４ｉ　送ｆｃ　ｒ
ｆｌ　要な情報１ｆｉｌ、はｌもａｔｅ　ｌ＞１ｓｔｏ
ｒｔｉｏｎＴｈｅｏｒｙ　　から 几［ピット／１ｐｉＩ素］ ・・・・・・・・・・・・　（９） で与えも、１１ろ１、 画素信号Ｘ□〜ｘ４が７ビツト／画素で入力され、ブロ
ックザイズ２×２を用いた場合の正規化されたアダマー
ル変換の出力シーケンスＨＯａ〜Ｈ３ａ　５ｒ、、最大
８ビツト必要となる。しかしながら、視覚的にＷＩ谷さ
れる歪レベルとして、シーケンスＨＯａ　。

Ｈｌａ　、　Ｈ２ａ及びＨ３ａに対してたとえばそれぞ
れ１ビツト、２ビツト、２ビツト及び３ビツト相当のホ
ラ１′トノイズを与えるよう眞しても良く、ここではシ
ーケンスＬＩＯａ〜Ｈ３ａのそれぞＪｌのｈ′Ｊ下位ビ
ット（Ｌ８Ｂ　）　（ｉ４Ｎへ１ビツト、２ビツト、ニ
ジビット、３ビツト相当シフトすることによりビットＬ
■二縮し、量子化を行／仁うようにしている。こσ）ビ
ット圧縮量を量子化特性値とする。この後、直流成分Ｊ
ｉｏおよび水平成分Ｈ２に対して前記量子化圧縮値を伸
張して脚形予測を行ない、予測誤差成分Δ）Ｉｏを得て
からシーケンス量子化値Δ）ｌｏ　、　ｍ　。

ＩＪ２及びＨ３の刊合せに基づき、組合せ番号Ｃ。

〜Ｃ３を形成する。

表１において、たとえば組合せ番号Ｃ】は、直流子１ｔ
−１１，１誤差成分のＪ鉄子化値ΔＨＯだけが「１」又
は「−１」の値をとり、他のシーケンス量子化値Ｈ１〜
Ｈ３が４て「０」の値をとることを示しており、この組
合せの発生確率がン、９％であることを意味している。

また、±ｈはシーケンス量子化値が任意の匝をとり得る
ことを示しており、ブロックコードはブロック内の区切
りを示すコードであり、各組合せの発生確率に差が少な
いので全てのブロックに２ビツト割当てている。さらに
、データコードは組合せ番号ＣＯに関しては何らデータ
を伝送せず、組合せ番号Ｃ１に関してはシーケンス量子
化値Δトｌ（）の正負符号Ｓのみを伝送し、絹合ぜ番号
Ｃ２に関してはシーケンス量子化値Δ１４０の正負符号
Ｓの後ろに６ビツトのデータを送ることを示しており、
組合せ番号Ｃ３に関し、てはシーケンス量子化値Ｈ３，
１−１２、Ｈ，ｔ　、　ΔＨｏ　　ニそれぞれ正負符号
Ｓと共に３ビツト、５ビツト、５ビツト９７ビツトを割
当てて、シーケンス量子化値ΔＩ−１０〜Ｈ３の組合せ
に応じた可変長符号データを伝送することを示しても・
る。したがって、伝送する符号長は、組合せ番号ＣＯの
場合は２ビツト、組合ぜ番号Ｃ１の場合は３ビツト、組
合せ番号Ｃ２の場合は９ビツト、組合せ番号Ｃ３の場合
は２２ビツトである。なお、絹合せ発生確率は、ポート
レート等の２Ｓ間周波数の低い画像、風景写７１；のよ
うな空間周波数の、１１八・１ｌＩｌｌ像等を棟々テス
トし、平均的に求めたものである。

以上のように、画像の空間スペクトラムの中で侑子化時
に力えた歪レベル以下のデータは伝送せずに捨て、ン（
１の例ではシーケンス量子化値Ｈ３、１ｙ１２　、　ト
Ｊｔ　、ΔＨｏに対してそれぞれ３ビツト、５ビツト、
５ビツト、７ビツトに圧縮して伝送するようにしており
、平均伝送情報量が２．１ビット／画垢となり、′４′
ｔＬ／１７′）て効率的な符号化方式であることが分る
。

上達のように可変長符号を用いることは、入力される画
素毎に圧縮率が変化することであり、この符号化ビット
レートと伝送ビットレートとの違いを吸収するためにバ
ッファメモリを用いる。このバッファメモリは、入出力
ビットレートの変化を十分に吸収するだけの容量を持た
なければならす、この発明はこのバッファメモリの容量
を節約して小容量で済むようＫしている。

第４図はこの発明の一実施１夕１１を示イブロック本＾
成図であり、ブロック毎の画素信号Ｘ１〜Ｘ４はアダマ
ール変換５１０に入力され、周波数領域のシーケンスに
変換された後に量子化器２０に人力され、量子化特性値
ＱＣに従ってシーケンス量子化値１−■θ〜Ｈ３に量子
化される。そして、直６ｔｔ、厄分σ）シーケンス量子
化値１１ｏは、腕形予測器３０で垂ｉｏ成分のシーケン
ス量子化値Ｈ１を用（・て脚形予＜ｄＱされ、その予測
誤差成分ΔＨａと垂直成１分のシーケンス量子化値Ｈ１
と、水平成分のシーケンス量子化値Ｈ２と、傾斜成分の
シーケンス量子化値Ｈ３とはそれぞれ後述するような符
号化器４０に入力さハ、各シーケンス量子化値ΔＨ３〜
Ｈ３の糾合せに応じた可変長符号ＶＣを形成する。符号
化器４０で形成された可変長符号ＶＣは一時バツファメ
モＩ７５０に記憶された後、一定ビツトレートで画像信
号１）Ｄとして出力されると共に、メモリコントローラ
６０がバッファメモリ印の符号量を逐次側数しその泪数
結果に基づ＜　ｔｌｉｌＪ御信号ＣＮを量子化特性選択
器７０に入力する。そして、を子化特性番号ＺＩ”を後
述する処理フローに従って求め符号化器４０に入力する
と共に、量子化特性値出力用のＨＯＭ　８０　　に入力
し、こσ）ＩＬＬａＯ２ら量子化特性番号ＺＦに対応す
る拐、子化’Ｉ−１’Ｆ　４９：　（ｉｉ　ＱＣを読出
して出力し、その伍子化特性値ＱＣで赦子化器かにおけ
る１１量子化を行なう。）、（お、ＩｆＯＭ　８０及ヒ
ｔ−、＋　号化ｉ　４０内）ＲＯ［Ｖｌの内容は次頁の
表２のようになっている。

すなわち、ＰＣ）Ｍ　８０は求められた量子化特性番号
ＺＦ（０〜３）に対応して所定の量子化ｌＩＦ性値Ｑ、
Ｃ（ｌ−１ｏ〜Ｉ」３）を出力し、杓゛号化器４０内の
■翔は量子化特性番号ＺＦ（０〜３）におけるシーケン
ス精子比値１１３〜ΔＨＯから求められた組合せ番号Ｃ
ｏ−、−Ｃ３に応じて、所定の可変長符号ＶＣを出力す
る。たとえは、端子化特性選択器７０で求めらｊ　Ｌ　
ｆ、：　ＨｆｆｆＨ子化ｌｒテ性ｉ１′１′号ＺＦ　ｂ
”　２“の場合、１（ｅ１８０カ・ら出力される童子化
特性値ＱＣは、シーケンスＩ−１，ｏ　、　Ｈｌ　、　
）４２　、　Ｈ３に対してそれぞれ１２“。

ＳＳ　３　／／　、　％　３　／７．ゝ４“となり、符
号化器４０内のｉ［）Ｍからは表１で上述した如く組合
せ番号ＣＯ〜Ｃ３に応じて、符号長２ピツト、３ビツト
、８ピツ）　、　１８ビツトのデータＶＣが出力される
ことになる。

このように、この発明ではブロックライン毎に圧縮率を
変えるようにしているが、これは１量子化器加の量子化
特性値ＱＣを変えることによって可能である。視覚的に
許容される圧縮率（出力ビツトレート）を規足し、先ず
現ブロック９−（ンの符号長から次に入って（るブロッ
クラインの符月長を量子化特性選択器７０で後述する第
６図に従って予測しているが、これは画像は空間的に相
関が強いので予測しやすいのである。次に、この予測イ
１σが入り得るだけバッファメモリ５０に空エリアがあ
るか否かを検出し、もし空エリアがなけメ′シは次のブ
ロックラインに対してはふ量子化を粗くするような量子
化特性を用いるようにする。量子化特性を粗くすること
はＳＮ比を悪くする方向に作用するが、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から、そのブ
ロックラインの画像構成が複雑であったことを意味して
おり、こσ）とき量子化を粗くしても視覚的には劣化が
それ程目立たない。一方、出力ビツ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あったことを意味しており、この場
合視覚的に劣化が目立ちやす（、且つバッファメモリも
アンダーフローになる危険がＬＧ）るの和 で量子化を祖か（する必要がある。

なお、バッファメモリ（資）はた−とえは２５６バイト
８度のＩｔＡＤ、１（１もａｎｄｒｍ　Ａｃｃｅｓｓ　
Ｍｅ＋ｎｏｒｙ　　）で構成することができ、ネ」号化
器４０から出力されろ可変長符号ＶＣはピッ１３位で−
Ｈレジスタへ入力された後、たとえば８ビット単位で並
列にバッファメモリ５０に入力さ：ｌする。バッファメ
モリ５０からは一定速度で抗出さう１、たとえばＤＭＡ
　（ＤｉｒｅｃｔＭａｎｏｒｙ　Ａｃｃｅｓｓ　）を通
して４１３４気記録装置等にデータとして記録される。

また、伝送路にシリアルに出力し、なげわ７ばｌ「らな
い場合は、バッファメモリ５（）はノリアル−人力／シ
リアルー出力のレジスタで厘き換えることができる。結
局原画素の入力及びバッファメモリ５０からの出力が一
定ビットレートであるのに幻し、バッファメモリ５０へ
の入力は用度ビットレートになっており、この過不足を
吸収するためにバッファメモリ５０が設けられている。

メモリコントローラ６０は１ブロツクライン毎にバッフ
ァメモリ５０を管理し　今画像の１ブロツクの画素群が
入力される間に、バッファメモリ（３）の符号量を計数
し、次ブロツクラインに対する量子化特性を指示するよ
うになっている。

以上のようにして出力ビツトレート、つまり入力画素当
りの平均出力ビット長に対応して、視覚特性を利用しな
がら量子化特性を変化させることによって小Ｓ　ｆｊｔ
のバッファメモリでも過不足１ｃ　（、一定の出力ピッ
トレートで伝送することが可能となる。なお、次のブロ
ックラインで使用すべき量子化特性番号ＺＦは、ブロッ
クライン同期信号ＢＬの次に符号化して伝送するように
すれば良く、そのフォーマット例は第５図のようになる
。

ここで、量子化特性番号Ｚｆｉ’を決定するメモリコン
トローラ６０及び量子化特性選択器７ｏの様子を、第６
図のフローチャートを参照して説明する。

１ブロツクラインにおり゛るバッファメモリ（２）への
入力ビット長をＩＬ、出力ビット長をＯＬ、バッファメ
モリ印の答量を■、バッファメモリ５ｏの空エリアをＥ
Ｐとし、次のブロックラインに対する入力ビット長の予
測値をＩＬとする。そして、前ブロツクラインの終了後
にバッファメモリ５０内に残っていぢビット長をＰＫｉ
−ｘとすれは、曳ブロックライン終了後におけるバッフ
ァメモリ５ｏの残ビット長ＰＫｉは ＰＫｉ＝ＰＫｉ−１＋ＩＬ−ＯＬ　　　　　・・・・・
・・・・・・・（１０）であり、この時点のパックアメ
モリ印の空エリアＥｌ’は ＥＰ　＝　Ｖ　−ＰＫｉ　　　　　　　・・曲回・・（
１１）である７、メモリコントローラ６０はブロックラ
イン終了毎に上記演算を行ない、次のブロックラインで
バッファメモリ５０に入力されるビット長ＩＬを予測し
、ＬＬ　、　ｌ）Ｋ　、　ＥＰ　、　ＯＬ　、　ＬＬの
関係から次のブロックラインに対して使用すべき（ｒ４
ｆ子化特性番号ＺＦを決定するのである。

すなわち、量子化特性番号ＺＦを決定するための処理ル
ーチンがスタートすると（ステップＳ１）、ブロックラ
インＢＬが′Ｉ′であるか否かの判断を行ない（ステッ
プＳ２）、フ頴ツクラインＢＬが′１“の場合には残ビ
ット長ＰＫを入力ビット長ＩＬとしくステップＳ４）、
ブロックラインＢＬが１１Ｎでない場合には１．煎ブロ
ックにおける残ビット長ＰＫに入力ビット長ＩＬを加算
して、１′、ｌＪ、力ビット長ＯＬを減算した値を眉［
たな炊ビット長ＰＫとしくステップＳ３）、次にバッフ
ァメモリ艶の容−３１Ｖから上述の如くして求められた
残ビット長ＰＫを減算して空エリアＥＰを求める（ステ
ップＳ５’）。そして、残ビット長ＰＫが出力ビット長
ＯＬ以下であるか否かの判断を行ない（ステップ８６）
、残ピット長ＰＫが出力ビット長ＯＬよりも大きい場合
には、入力ビット長ＩＬとブロック間の予測値ＩＬとし
くステップＳ７）、空エリアｈｉＰ７ンタこの人力ビッ
ト長の予測値ＩＬ以下でｋ・ろか否かの４４Ｊ断を行な
う（ステップＳ８）。空エリアＢＰが入力ビット長の予
測値ＩＬ以下である場合にＱ」、ｒ＋ＩＪした値を量子
化特性番号ＺＦ’としくステの新たな予測値ＩＬとしく
ステップＳ］０）、空エリアＥＰが入力ビット長の予測
値ＩＬよりも小さいか否かの判断を行なう（ステップ５
１１）。空エリアＥＰが予測値Ｉｆ、よりも小さい場合
には更に「＋１」の演算を行ない（ステップ５１２）、
その後に、また、空エリアＩＰが予測値ＩＬ以上である
場合にも入力ビット長ＩＮの１を新たな予測値ｉＬとす
る（ステップ５１３）。そして、更に空エリアＢＪ）が
この予測値ＩＬよりも小さいか否かの判断を行ない（ス
テップＳ］４）、小さい場合には「＋１」の演算を行な
って（ステップ５１５）リターン処理とし、空エリアＥ
Ｐが予測値ＩＬ以上の場合にはそのままリターン処理と
する。な・お、上記処理ステップＳ８において、空エリ
アＤｉ）が予測イ１σＩＬよりも大きい場合にもリター
ンとなる。

一方、上記処理ステップＳ６において、残ビット長ＰＫ
が出力ビット長ＯＬ以下である場合には、Ｉｔｋビット
長ＰＫにブロック間のビット長のバラツキαを加算した
値を入力ビット長の予測値ＩＬとしくステップ５２ｆ）
）、この予測値ＩＬが出力ビット長ＯＬよりも大ぎいか
否かを判断する（ステップ５２１）。そして、予測値Ｉ
Ｌが出力ビット長ＯＬよりも大きい場合にはリターン処
理となり、予ｉｉ＊＋ｊ値ＩＩ、が出力ビット長ＯＬ以
下の場合には現在の量子化特性番号ＺＦからｒ−ＩＪＬ
、た値を新たな量子化特性番号ＺＦとしくステップ５２
２）、次妊人カビット長ＩＬと残ビット長ＰＫとの加算
値を入力ビット長の予測値ＩＬとしくステップ５２３）
、この予測値ＩＬが出力ビット長ＯＬよりも小さいか否
かの判断を行なう（ステップＳ　２４　）　ｔ’１予測
値ＩＬが出力ビット長ＯＬ以上である場合には、入力ビ
ット長ＩＬを２倍して残ビット長ＰＫを加算した値を新
たな予測値ＩＬとする（ステップ８２６）。また、処理
ステップ８２４において、予測値ＩＬが出力ビット長Ｏ
Ｌよりも小さい場合には、現在の量子化特性番号ＺＦか
ら「−１」の演算を行なって（ステップ５２５）から上
記ステップ８２６に進む。そして、更にこの予測値ＩＬ
が出力ビット長ＯＬよりも小さいか否かの判断を行ない
（ステップ８２７）、予測値ＩＬが出力ビット長ＯＬ以
上である場合にはリターン処理となり、予測値ＩＬが出
力ビット長ＯＬよりも小さい場合には、現在の量子化特
性番号ｒ−ＩＪした値を新たな量子化特性番号ＺＦとし
て（ステップ５２８）すターン処理に移る。

次に、アダマール変換器１０．量子化器加、予測器加及
０ミ符号化器４０の具体的な回路例を第７図及び第８図
に示し２て酸１明すると、走査ラインによって読出され
た画素信号Ｘ１〜Ｘ４はアダマール変換器１０に入力さ
れ、周波数領域に変換されたシーケンスＨＯａ〜ト１３
ａが量子化部２１）に入力され、量子化部側を構成する
量子化器２２で量子化された水平成分のシーケンス鉗子
化値Ｈ２、量子化５２３で量子化された垂直成分のシー
ケンス量子化値０１、−Ｊｉ子特性ｎで量子化された傾
斜成分のシーケンス量子化値Ｈ３はそれぞれ後段の可変
長符号変換回路４０に入力される。また、量子化器２１
の出力である直流成分のシーケンス量子化値ＨＯはシー
ケンス弁ｓ子比値Ｈ２と共に第８図に示すような予測器
間に入力され、予測器３０で予測された予測誤差成分Δ
１」０が可変長符号化器４０に入力されろ。ブＺお、量
子化器２１〜列はそれぞれパラレルシフタ又はシフトレ
ジスタで構成されており、アダマール変換器１０で変換
されたシーケンスｌ−１０ａ〜）ｉ３ａに対して、ＲＯ
Ｍ８０から伝送されて来る量子化ＩＩ’ｊｒ性値ＱＣに
従ったビット数だけ下位ビット側に同時にシフトされる
ようになっている。たとえば量子化特性選択器７０１Ｃ
よって量子化特性番号ＺＦ’が１１′とされた場合、Ｉ
弧）Ｍ２Ｏからは表２に従って量子化特性値ＱＣが、シ
ーケンスＨＯ〜Ｈ３に対して１′。

ＩＡ　２　Ｎ　、　％　２　ＩＩ　、　”ｋ　３１が出
力され、直流成分ＨＯａに対しては１ビツト、垂直成分
Ｊｌｌａに対しては２ビツト、水平成分Ｈ２ａに対して
は２ビツト、傾斜成分■“１３ａに対しては３ビツトだ
けそれぞれ下位ビット側にシフトするようになっている
。また、予測４３０の伸張器３１はたとえばパラレルシ
フタで構成されており、入力される直流成分のシーケン
ス量子化値ＨＯと水平成分のシーケンス量子化値Ｈ２と
のレベルが異なるために、水平成分Ｈ２のレベルを変え
て両者のレベルを一致させるようにしており、遅延口Ｉ
Ｉｔｉ４３２及び３３はそれぞれ１ブロック分だけ時間
的に遅延させるためのものである１、一方、符号化器４
０はＰ’ＬＡ　（Ｐｒｏｇｒａｒ′ｒｍａｂｌｅ　Ｌｏ
ｇｉｃＡｒｒａｙ　）で構成された比較器４１を有して
おり、この比較器４１で判別された紹合せ番号ＣＯ〜Ｃ
３がＲＯＭ　（Ｈ，ｅ、ａｄ　０ｎｌｙ　Ｍｅｍｏｒｙ
　　）　４２にアドレス信号として人力される。そして
、量子化特性選択器７０から１７り送されて来る量子化
特性番号ＺＦに従って、１（０Ｍ４２から読出された符
号長ＣＬがカウンタ４３にセットされ、ブロックコード
ＢＣがシフトレジスタ４５にセットされる。カウンタ４
３に符号長ＣＬがセットさｈろと信号Ｐがセット状態に
なり、クロックパルスＣｉ）によってダウンカウントを
開始し、カウンタ４３が０になった時（、Ｗ号Ｐはリセ
ット状態にｔ「る。信号Ｐがセット状態にあるとき、ク
ロックパルスＣＰおよび信号Ｐは１品■）ゲート４イ１
を介してシフト信号ＳＳをシフトレジスタ４４ヘジ−る
。ここで、シフトレジスタ４４　、４５はパラレル−イ
ン／シリアル−アウト型のシフトレジスタである。また
、量子化部旬からの水平成分Ｈ２、垂直成分Ｆ■１、傾
斜成分Ｈ３および予測器３０からの予測誤差成分ΔＨｏ
がシフトレジスタ４４へ入力されるようになっており、
シフトレジスタ４４からシフト出力されるシフトデータ
はブロックコードＢＣを記憶して（・るシフトレジスタ
４５に入力され、シフトレジスタ４５の出力はシリアル
−イン／パラレル−アウト型のｔ／レジスタ８に入力さ
れる。レジスタ４８は一足長のビット数が入力されると
全体が並列に読出され、バッファメモリ印に一旦記憶さ
れた後、画像信号１）Ｄとして他の装置へ伝送されたり
、蓄積される。

このような構成において、２走食ラインの同時読出し、
または１走査ラインの読出しと１走査線分の遅延とで読
出された画素信号Ｘ１〜Ｘ４がアダマール変換器ＩＯに
入力されると、これら画素イｈ号Ｘ１〜ｘ４が周波数領
域のシーケンスＩ４０ａ〜Ｈ３ａに変換されて量子化部
側に入力される。そして、量子化特性番号ＺＦがたとえ
ば１３″となっている場合は、表２から量子化部側の童
子化器２１は直流成分１１０ａを３ビツトだけ下位（［
＋１１に７フトし、量子化器２２は水平成分Ｈ２ａを４
ピツトだけ下位側にシフトし、同様に量子化器るは垂直
成分１−Ｈａを４ビツトだけ下位ｆＩ＋にシフトし、量
子化８ｇ％は俤か・１成分Ｈ３ａを５ピツトだけ、下位
側にシフトする。ここで、（・ずれも上位ビット側から
は正・負のＦ、１号がシフトされてくる。このようにし
て得られたシーケンス量子化値１１０〜Ｉ−Ｊ　３のう
ら、Ｈ１〜１１３を可変長符号化莞４０の比軟器４１に
入力すると共に、シフトレジスタ４４に人力する。そし
て、直流成分１１０は予測器ｊＯに入力され、この予測
器３０で水平成分１」２　と共に直流成分Ｈ，ｏ　の予
測誤差成分Δｌ−１ｏを形成し、この予測誤差成分Δ１
−１０を比較ａ４１に入力すると共に、シフトレジスタ
４４に入力する。ここに、比較器４１は円請でプログラ
ミング構成さオ′１ており、入力さＡするシーケンス量
子化値ΔＨｏ　、　Ｈｔ　、　Ｈ２゜■（３のイ］θ、
に基−″：３（・て前述の表１に従った組合せ番号ＣＯ
〜Ｃ３を１１」別し、絹合せ番号ＣＯ〜Ｃ３のいずれか
１つを２１直４４号７ことえは１１′とする。たとえば
予測誤差成分ΔＨＯが「１」で、他のシーケンス山〜Ｈ
３がいずれも［０」の場合べも゛よ、組合ゼ３ニーｉ：
ｊｃ１　の、みがゝ１“となり、他の組合せ番号ＣＯ及
びＣ２、Ｃ３は（・すれも“０′となって（・る。

こうして、比較器４１で判別された組合せ番号ＣＯ〜Ｃ
３がＩ（ｆｆ、４４２に人力されると、Ｉ（ＩＪＭ４２
はこの組合せ番号ＣＯ〜Ｃ３の′１′をアドレスイぎ号
として、量子化特性番号Ｚｌ”に対応して該当アドレス
に、記憶されている符号長データＣＬおよびブロックコ
ードＢＣを読出し、この符号長データＣＬをカウンタ４
３にセットすると共に、ブロックコードｌをシフトレジ
スタ４５にセットする。したかつて、たとえば量子化特
性番号Ｚｌ”７！］’＝１２Ｎで組合そ番号Ｃ２が判別
されてＨＯＭ　４２に入力されろと、ｉｔＯＭ４２から
符号長（９」がカウンタ４３にセットされ、かつシフト
レジスタ４５に「１０」かセットさ」１、カウンタ４３
のカウントダウンに対応してシフトレジスタ４４および
４５の内容をシフト出力する。したがって、シフトレジ
スタ４８には１ｌＯＪ以下９ビツトが人力されることに
なる。また、比較器４１か組合ぜ番号ＣＯと判別した場
合には、カウンタ４３ニは符号長「２」がセットされ、
かつシフトレジスタ４５に１００」　がセットされるこ
とに）【す、シフトレジスタ４８には「００」　だけか
入力される。このようにしてシフトレジスタ４８に直列
に入力されたデータは、並列に変換されてたとえは８ビ
ット単位でバッファメモリ□□□に記憶され１時間軸の
補正を行なった俵に画像信号ＰＩ）として出力される、
。

以上＠　Ｉ／１．１　＜、例えば但ｆットレートデジタ
ルＶ’Ｊ’ｌ（、を想定し、て、１９画１象の入力速度
を！・、６Ｍ画素／秒伝送路又は記録装置への転送速度
を１４へ４ビット／秒の実時間処理をするためには、）
（ラフアメモリ５０からは帯域圧動された信号か２．５
ヒツト／１ｌｊｌｌ素のビットレートで出力１−ること
になるか、雨氷によるＬｆ：　Ａｈ率の変動でバッファ
メモリ■）へσ）入力が２．５ビット／画素以下あるし
・は以上になイ・と、バッファメモリ５０のアンターフ
ローある（・はメ一バーフローが生じる可能性がある。

これを避り゛るため、従来は太浮薪のバッファメモリを
性徴としていたが、上述した如きこの発明方式を用（・
れば小モー量のバッファメモリでも過不足なく−５，１
ビツトレートで出カイることか可能となる。

なお、出７図θ）Ｖ、４７Ｊ例では、アダマール変換器
の演舞を行なうようにするのが一般的である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の原理を詣、明するための図、第２図
はこの発明に用いる線形予測方式を説明するための図、
第３図はブロックサイズとアダマール変換の関係を説明
するための図、第４図はこの発明の一実施例を示すブロ
ック構成図、第５図はデータ伝送のフォーマット図、第
６図はこの発明における張子化特性値の選択の動作例を
示すフローチャート、第７図及び第８図は第４図θ）詳
細を示イブロック構成図である。 １・・・画素、１０・・・アダマール変換器、２１〜２
・１・・・量子化器、加・・・予＋ＭＩＩ器、３工・・
・伸張器、３２　、３３・・・遅延回路、４０・−・可
変長符号化回路、４１・・・比較器、４２．８０・・・
几（ＪＭ、４３・・・カウンタ、４４　、４５　、４８
・・・シフトレジスタ、５０・・・バッファメモリ、６
０・・・メモリコントローラ、７０・・・量子化特性選
択器。 出願人代理人　　　安　　形　　雄　　三手　　続　　
補　　正　　書 昭和５８年　３月　８日 ｒ′ １、事件の表示 昭和５７年特許願第１７０７４８号 ３、補正をする者 事件との関係　　特詐出願人 神奈川県南足柄市中招２１０番地 （５２０）富士写真フィルム株式会社 ４、代　理　人 東京都新宿区西新宿区−丁目１８番１８号野村ビル７Ｆ
　電話（３４８）７７０５７８７７　　弁　　理　　士
　　　　安　　形　　雄　　三５、補正の対象 明細書の「発明の詳細な説明」の欄並びに図面 ６、補正の内容 （１）明細書、第１Ｏ頁第９行に「対応するパワー」と
あるを「対応する伝送すべき絶対パワー」と訂正する。 （２）本願添イ１の第２図を別紙の通り補正する。 第　２　図 ＝４３３−

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、入力画像を画素群ｍ（１，２）Ｘｎ（≧２）で成る
   互いに隣接したブロック群に分割し、前記唱ブロック内
   の画素群をアダマール変換によって周波数領域のシーケ
   ンスに変換して後に複数の量子化ＩＰ！ｆ性のうち現在
   選択されている量子化特性を用いて量子化し、このシー
   ケンス量子化値のうちの少な（とも直流成分を線形予測
   して予ａｔ＋＋誤差成分の量子化値に変換すると共に、
   前記シーケンス童子化値を互いに比較することによりそ
   の組合せを複数個形成し、こ」１ら各組合せに対応して
   前記各シーケンス量子化値を可変長符号化してバッファ
   メモリに記憶し、前記メモリから一定ビットレートで読
   出して出力すると共に、別記メモリ内の符号量に応じて
   次ブロツクラインに対する前記量子化特性を選択１−る
   ようにしたことを特徴とする画像信号の適応形量子化方
   式。 ２、入力画像を画素群２×２で成る互いに隣接したブロ
   ック群に分割し、前記谷ブロック内の画素群をアダマー
   ル変換によって周波数領域の直流成分、垂直成分、水平
   成分及び傾斜成分に変換して後、複数の量子化特性のう
   ち現在選択されている量子化特性を用いて童子化し、当
   該シーケンス量子化値のうち少な（とも直流ル２ｉ分は
   線形予し１すして直流予測誤差成分の量子化１１１１に
   変換すると共に、１ブロツク内の前記各シーケンス量子
   化値を互いに比較することによりその組合せを複数個形
   成し、これら各組合せに対して予め定められた可変長符
   号を与えてバッファメモリに記憶し、前記メモリから一
   定ビツトレートで読出して出力すると共に、前記１ブロ
   ツクラインにおける前記バッファメモリへの入力ビット
   長をＩＬ、前記バッファメモリからの出力ビット長をＯ
   Ｌ、前記バッファメモリの存知及び空エリアをＶ及びＢ
   Ｐ、次ブロツクラインに対する前記入力ピット長ＩＬの
   予測値をｉｉＪとし、 Ｖ−ＢＰ≦ＯＬ　、ＩＬ≦ＯＬ の第１条件を満すときに量子化を細かくするような、触
   子・化特性を選択し、 ＢＰ≦ＩＬ の第２ｑシ件を洒寸ときに量子化を和（１−るような量
   子化特性を選択し、前記第１条件及び第２灸件Ｊ−ソ、
   外のときには、現ブロックラインの量子化に使用した童
   子化特性を次ブロツクラインの量子化に対してもそのま
   ま用いるようにしたことを特徴とする画１４°佃号の適
   応形量子化方式。