JPS61296864A - 画像伝送方式 - 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】 ［技術分野］ 本発明は濃淡画像を公衆電話回線などを利用して静止画
像のデータを伝送する画像伝送方式に関するものである
。

［背景技術］ 一般に文字コードの伝送路は８ビット単位で構成される
が、通常行われる前値予測（ＤＰＣＭ）で非線形量子化
された予測残差は、実用的な復元画像を得るためにはど
うしても４ビット以上必要とされるので、圧縮効果が低
いという問題があった。また前値予測残差をさらに可変
標本密度符号化方式によって時間軸方向に圧縮して伝送
する方式は、圧縮効率を高める上できわめて有効である
が、その反面可変標本密度方式に伴なう誤差のために画
像の品質が低下するという問題があった。

そこで本発明者らはフレーム内の２次元の予測量子化方
式において、現ラインの標本と前ラインの復元画像によ
る予測値とのライン間差分を可変標本密度符号化で伝送
する方式を提案（特願昭５９−１３０５８３号参照）し
た。この方式では求めた２次元の予測残差の分布は零に
集中するため、表２のように量子化特性で可変標本密度
符号化した場合、２５６Ｘ２５６画素で、１画素当たり
８ビット単位の画像情報を、約３ビツト／画素程度に圧
縮したとき４ビツトのＤＰＣＭと同じ程度の復元画像が
得られるものであった。また可変標本密度符号化では時
間差値を大きくすると、圧縮率を高くできるが、急激に
変化するエツジではこの時間差値の増分（表２では時間
差値２と１の差である１が増分）だけ二ツノ位置の検出
誤差を生じることがあった。

一方このエツジの位置誤差を無くすために表１のように
時間差値を総て１とすると、４ピクト／ｉｉ！ｌＩ素し
か圧縮できなかった。

表１ （圧縮率　４ビット／画素程度） 表２ （圧縮率　３ビット／画素程度） ［発明の目的］ 本発明は上記の問題点に鑑み為されたものであり、画像
圧縮において復元画像のデジタル値の下位ビットに振幅
誤差をある基準値程度許容して急激に変化する二ツノの
位置誤差を小さくでき、しかも圧縮率を高くできる画像
伝送方式を提供することを目的とするものである。

［発明の開示］ 本発明方式は、予測回路の内側の帰還ループ内のライン
バッファを設けてライン間の１次子測を行うとともに、
上記予測回路の外側の帰還ループ内に上記ライン間の１
次予測残差をライン方向に２次の符号化ないしは可変標
本密度符号化を行う圧縮量子化過程及び伸張再生過程を
含み、上記１次予測残差と直角方向に２次予測残差に圧
縮符号化するとともに、この２次の予測残差符号の残差
零の符号である零符号を符号数若しくは零符号ばかりの
ライン数にてランレングス符号化による符号圧縮して伝
送し、且つ最小の圧ｌＢ量子化の振幅差値の最小の刻み
値を標本のデジタル値の最小の刻み値よりも大きくした
ことを特徴とし、ライン間、ライン内の２次元予測の誤
差分布が零に集中し、しかもランレングス符号化による
符号化レベルでの情報圧縮を行なって可変標本密度符号
化の量子化特性の時間差値１の範囲を広くすることがで
き、可変標本密度符号化による急激なエツジの位置誤差
を小さくでき、更に復元画像のデジタル値の下位ビット
に振幅誤差を許容して零符号の割合を高くし圧縮率を高
くしたり、圧縮率よりも急激なエツジの位置誤差を小さ
くするように量子化特性の時間差値を小さくできるもの
である。

第１図は本発明方式を実施する装置の１例を示したもの
である。同図において、モノクロカメラ１から出力され
るコンポジットビデオ信号は同期分離回路２で同期信号
を分離されたのち、Ａ／Ｄコンバータ３でディジタル化
され、データセレクタ４により７レームメモリ５に記憶
される。このフレームメモリ５に記憶されるアドレスは
タイミング回路１２による７Ｆレスコントロールによっ
て制御されるアドレスコントロールセレクタ１３にて決
定される。フレームメモリ５に記憶されたデータは自動
的にマイクロコンピュータ６によって圧縮符号化され、
マイコンパス１９、モデムインターフェイス１６、モデ
ム７、ＮＣＵ２０を介して公衆電話回線αに送り出され
る。本装置はたとえば店舗と住宅との間で相互に異常を
監視する保安システムなどに用いられるもので、受信側
では同図と同様な装置を使用してＤ／Ａコンバータ８お
よび合成回路９により画像の復元を行ない、モニタＴＶ
ＩＯに表示する。尚１４はマイクロコンピュータ６のプ
ログラムＲＯＭ、１５はデータ処理用のＲＡＭであり、
１１はモード切換回路である。フレームメモリ５は１画
面分、すなわち２５６Ｘ２５６画素、８ビット階調の場
合は６４にバイトで構成され、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換も含
めて１画素当り２００ｎＳｅｃで読み書きを行う。

第２図（ａ）（ｂ）は本発明方式の１実施例の送信側、
受信側の要部を夫々ブロック図で示したものである。同
図（ａ）において、標本のデジタル値は乗算回路２１に
より所定値Ｍ１でＭ１倍され、差分回路２２によりライ
ン間の予測残差が算出され、更に予測回路２５の外側の
帰還ループ内に設けた可変標本密度圧縮回路２３により
１次子測と直角な方向に２イン内の２次子測で振幅及び
時間軸方向に量子化され、この量子化されたライン間予
測残差のライン内の予測残差のライン内の予測誤差符号
は零符号圧縮回路２４で、零符号のラングレングス符号
化によって圧縮伝送される。ここで予測回路２５は予測
係数を掛けるものであるが、予測係数を１．０とすると
乗算を要せず、マイクロコンピュータによる処理に適す
る。予測回路２５の内側の帰還ループ内にはラインバッ
ファ２６が設けられ、ライン間の１次子測を行う。予測
回路２５の外側の帰還ループ内には上記可変標本密度圧
縮回路２３と可変標本密度伸張回路２７が設けられてい
る。可変標本密度圧縮回路２３はラインバッファ２３ａ
と可変標本密度符号化回路２３とから構成され、可変標
本密度伸張回路２７はラインバッファ２７ａと可変標本
密度復号化回路２７ｂとから構成されている。そして可
変標本密度伸張回路２７は可変標本密度圧縮回路２３の
出力符号を伸張するためのものであり、その伸張出力は
更に補間合成回路２８により予測回路２５の内側のライ
ンバッフ７２６の値と合成され、次のラインのための予
測回路２５に入力するようになっている。ここで補間合
成回路２８は標本間隔が一定間隔に間引かれた場合（例
えば４画素ごとに間引いて６４×６４画素とした場合）
に間を袖開口て２５６×２５６画素の画像として復元さ
せるためのもので、例えば標本が２５６Ｘ２５６画素の
中でフレーム間で変化した領域を４画素毎に間引いたも
のであるとき、変化部分を粗い画像で伝送し、背景の２
５６Ｘ２５６画素の細かい画像の上に合成表示する場合
に変化部分を補間するのである。第３図は可変標本密度
符号化方式の１例を図解したもので、標本化の周期と標
本値との関係を三角形で規定し、この三角形を図示のよ
うに移動させて矢印で示した差分を伝送することにより
、受信側ではこの差分値と三角形とから標本化間隔が求
まり原波形が復元される。標本値の変動が小さい程標本
化間隔が伸びデータが圧縮されるようになっている。

第２図（ｂ）の受信側においては、受信した符号化され
た画像信号を零符号の伸張を行う零符号伸張回路２９と
、ライン間の予測残差を復号するための可変標本密度復
号化回路３０ａ及びラインバッファ３０ｂからなる可変
標本密度伸張回路３０と、送信側と同様に補間合成を行
−なう補間合成回路３１と、予測回路３２及びラインバ
ッファ３３による復号化ループと除算回路３４とを備え
て、１ライン分の画像を復号するとともに、送信側のス
ケール７アクタと同じ所定値Ｍ１により除算回路３４で
復号画像信号のデジタル値を除算して標本を復元させる
。ここでスケール７Ｔクタを２のべきにとると２進レノ
スタのシフト演算で済むので１画素６ビツトの画像の標
本を４倍にして、１画素８ビツトの標本と同じ精度で演
算することで、演算精度が実質的に少数、α以下になる
ので、画質を向上させることができる。

しかして上記表１で示した可変標本密度符号化の標準的
な量子化特性を用いると２５６Ｘ２５６画素で８ビット
／画素の標本を凡そ４ビット／画素に圧縮することがで
き、更に表５で示した零符号圧縮回路２４の零符号圧縮
の変換テーブルを用いると例えば１ラインの内１２画素
が零画素（零符号）の場合４とッ）Ｘｉ　２＝４８ビツ
トの符号を１６進でＦ３という８ビツトの符号に圧縮で
きる。しかしながらこれらの表の組み合わせでは、零符
号圧縮回路２４を用いた圧縮効果は期待できないが、本
発明では表３に示す量子化特性を用いるのである。つま
り表３では量子化特性の振幅値の最小の刻み値を標本の
デジタル値の最小の刻み値の４倍にした特性を示してお
り、この特性を用いて可変標本密度方式による圧縮と表
５による零符号圧縮を行なった結果、画像が凡そ３ビッ
ト／画素に圧縮でき、しかも振幅誤差は表３の振幅差値
の最小の刻み値の４より小さくできて、しかも時間差値
が総て１であるのでエツジの位置誤差が無くなり、表１
と表５による組み合わせに比して高い圧縮率が得られた
。

また時間差値を大きくした表４の量子化特性と表５の零
符号圧縮を組み合わせると、画像が約２とット／１７画
素縮でき、振幅誤差は４より小さくでき、しかもエツジ
の位置誤差は２より小さくできて表２と表５の岨み合わ
せに比べて高い圧縮率が得られた。また標本のデジタル
値を所定値Ｍ１倍してスケールアップして、標本のデジ
タル値の最小刻み値よりも細かい演算精度で予測圧縮計
算を行わせ、量子化特性の最小の振幅差値の刻み値を振
幅誤差をＭ１倍したもの以下で演算の最小ビットの刻み
値よりも大きくすることにより、圧縮率向上とエツジ位
置誤差の縮小と共に演Ｗ、Ｎ度が向上し且つ画質が向上
した。

第４図（ａ）（ｂ）は他の実施例を示したものである。

この実施例は第１図実施例の量子化特性の振幅差値を総
て１とした場合が前値予測（ＤＰＣＭ）に相当すること
に鑑みて為されたものであり、同図（、）は送信側を示
し、予測回路２５の外側の帰還ループ内に前値予測（Ｄ
ＰＣＭ）の圧縮回路２３゛と伸張回路２７゛とが設けら
れ、ライン間の１次予測インバッフ７２６の位置が予測
回路２５と同じ位置に設けられて１次予測と直角な方向
にライン内の２次予測を行う。第４図（ｂ）の受信側で
は可変標本密度伸張回路２７の代わりにＤＰＣＭの伸張
回路３０゛を設けた魚において第１図（ｂ）の回路と相
違する。

しかして本実施例ではライン間予測残差のライン内ＤＰ
ＣＭで符号化することと、零符号圧縮回路２４による零
符号圧縮とで、表３の量子化特性を用いた場合３ビット
／画素相当の圧縮が竹えた。

またＤＰＣＭを用いることにより使用ラインバッファを
少なくし、ハード化も簡単で高速圧縮も容表３ （圧縮率　３ビット／画素程度、但し零符号圧縮含み）
表４ （圧縮率　２ビット／画素程度、但し零符号圧縮含み）
表５ ［発明の効果］ 上述のように本発明においては、予測回路の内側の帰還
ループ内のラインバッファを設けてライン間の１次予測
を行うとともに、上記予測回路の外側の帰還ループ内に
上記ライン間の１次予測残差をライン方向に２次の符号
化ないしは可変標本密度符号化を行う圧縮量子化過程及
び伸張再生過程を含み、上記１次予測残差と直角方向に
２次予測残差に圧縮符号化するとともに、この２次の予
測残差符号の残差零の符号である零符号を符号数若しく
は零符号ばかりのライン数にてランレングス符号化によ
る符号圧縮して伝送し、且つ最小の圧縮量子化の振幅差
値の最小の刻み値を標本のデノタル値の最小の刻み値よ
りも大きくしたので、高い圧縮率を実現でき、しかも量
子化特性の時間差値を小さくし、振幅差値を大きくすれ
ば圧縮効果とともにエツジの位置誤差の縮小も同時に計
れるという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロック図、第２図（
ａ）（ｂ）は同上の要部のブロック図、第３図は同上の
動作を示す説明図、第４図（ａ）（ｂ）は他の実施例を
示す要部ブロック図である。 １はモノクロカメラ、２は同期分離回路、３はＡ／Ｄコ
ンバータ、４はデータセレクタ、５は７レームメモリ、
６はマイクロプロセッサ、７はモデム、８はＤ／Ａコン
バータ、９は合成回路、１０はモニタＴＶ、１１はモー
ド切換回路、２１は乗算回路、２５は予測回路、２２は
差分回路、２３は可変標本密度圧縮回路、２３゛はＤＰ
ＣＭの圧縮回路、２４は零符号圧縮回路、２６はライン
バッファ、２７は可変標本密度伸張回路、２７゛はＤＰ
ＣＭの伸張回路、２９は零符号伸張回路、３０は受信側
の可変標本密度伸張回路、３０’は受信側のＤＰＣＭの
伸張回路、３２は受信側の予測回路、３３は受信側のラ
インバッファ、３４は除算回路、Ｍｌは所定値。 代理人　弁理士　石　１）長　七 第４図 （（］） ６と　　６６

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）予測回路の内側の帰還ループ内のラインバッファ
   を設けてライン間の１次予測を行うとともに、上記予測
   回路の外側の帰還ループ内に上記ライン間の１次予測残
   差をライン方向に２次の符号化ないしは可変標本密度符
   号化を行う圧縮量子化過程及び伸張再生過程を含み、上
   記１次予測残差と直角方向に２次予測残差に圧縮符号化
   するとともに、この２次の予測残差符号の残差零の符号
   である零符号を符号数若しくは零符号ばかりのライン数
   にてランレングス符号化による符号圧縮して伝送し、且
   つ最小の圧縮量子化の振幅差値の最小の刻み値を標本の
   デジタル値の最小の刻み値よりも大きくしたことを特徴
   とする画像伝送方式。
2. （２）標本のデジタル値に予測回路の入力部で所定値を
   掛け合わせて標本の最小の刻み値を所定値倍とするとと
   もに、圧縮量子化の振幅差値の最小の刻み値を、上記標
   本の元の許容振幅誤差の所定値倍以下で上記標本の元の
   最小の刻み値よりも大きくしたことを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の画像伝送方式。