JPS6218190A - 画像符号化装置 - 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】 〔産業上の利用分野〕 本発明は画像符号化装置に係り、特に発生情報量を少な
くした動き補償方式画像符号化装置の画像信号のデジタ
ル符号化に関するものである。

〔従来の技術〕

第５図は、従来の動き補償方式画像符号化装置の構成を
示すブロック図である。図中１は、入力されたアナログ
の画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ変換器、２
は前記Ａ／Ｄ変換器１より出力されるデジタル信号系列
を画像上で近接したに個（Ｋは２以上の整数）毎にブロ
ック化して出力するプロ、り構成部、３は現入力信号よ
りも１フレーム前の画像信号を記憶しているフレームメ
モリ、４は現入力信号系列を含む入力ブロックと画像上
で同一位置にくるプロ・７りを含む複数のブロックの信
号系列を前記フレームメモリ３より読み出す参照信号生
成部、５は前記入力ブロックの信号系列と前記複数ブロ
ックの信号系列との歪を演算し、最小歪を与えるブロッ
クの位置情報及びその時の信号系列を出力する歪演算部
、６は前記入力ブロックの信号系列と前記最小歪を与え
るブロックの信号系列との差信号系列を得る為の減算器
、７は前記差信号系列のブロック内の平均値と偏差成分
を得る為の演笠部、８は前記平均値と偏差成分を所定の
しきい値と比較して、両者共にしきい値より小さい場合
を無意、そうでない場合を有意とする有意無意情報を得
る判別部、９は前記差信号系列を前記平均値と偏差成分
を用いて直流分離正規化する正規化部、１０は前記正規
化部９の出力を量子化符号化する量子化符号化部、１１
は前記最小歪を与えるブロックの位置情報、有意無意情
報、量子化符号化出力、平均値及び偏差成分を可変長符
号化して伝送路Ｔに出力する符号化制御部、１２は前記
量子化符号化された信号を復元する量子化復号化部、１
３は前記量子化復号化出力に平均値及び偏差成分を用い
て、平均値加算・重み付けをして前記差信号系列を再生
する差信号再生部、１４は前記差信号再生部１３の出力
と、前記最小歪を与えるブロックの信号系列を加算して
画像信号として再生し、前記フレームメモリ３に書き込
む加算器である。

次に動作について説明する。まず、アナログの画像信号
がＡ／Ｄ変換器１に入力されデジタル信号系列に変換さ
れる。この信号系列をブロック構成部２によって画像上
近接したに個毎にブロック化し、信号系列の並びを変換
して出力する。通常は画像上で長方形（又は正方形）を
成すようにブロックを構成する。一方、フレームメモリ
３には、現入力信号よりも１フレーム前の画像信号が記
憶されており、参照信号生成部４によって現入力ブロッ
クと画像上で同一位置にくるブロックを含む複数ブロッ
クの信号系列が入力信号系列と同期して読み出され、歪
演算部５に送られる。第６図にこの時の現入力ブロック
Ａ（同図（ａ））と、上記現入力ブロックＡと画像上で
同一位置にくるブロックａを含む読み出された複数ブロ
ックＭａ（同図（ｂ））との位置関係の例を示す。歪演
算部５では、入力ブロックの信号系列とフレームメモリ
３からの複数ブロックの信号系列との歪を計算する。歪
計算としては、例えばユークリッド歪や絶対値歪などが
使用される。この計算結果より、入力プロツクに対して
最小歪を与えるプロ、ツタが選び出される。計算対象と
なるブロックの数をＭ（ＩＮ（Ｍは２以上の整数）とし
、最小歪を与えるプロ、ツタがこの中のβ番目（ｊｌ！
＝１．　２．・・・Ｍ）のものだとすると、歪演算部５
ではこのρの値及びそのブロックの信号系列を出力する
。減算器６では、入力信号系列と、この最小歪を与える
信号系列との差信号系列を出力する。平均値、偏差演算
部７では、この差信号系列のブロック内の平均値と偏差
を演算する。判別部８では上記平均値及び偏差に対し、
各々所定のしきい値Ｔｈ＋　、Ｔｈ２を有しており、有
意無意情報−有意 なる判別を行なう。

正規化部９では、差信号系列の各々の信号に対し、平均
値を引いて偏差で除算することによって正規化された差
信号系列を得る。

量子化符号化部１０では、この正規化された差信号系列
を量子化符号化する。この量子化符号化された信号と前
記平均値及び偏差、有意無意情報。

最小歪を与えるブロックの位置情報ρは符号化制御部１
１へ送られ、可変長符号化されて実際の伝送路Ｔ側へ送
出される。

なお、この際、有意無意情報が有意の場合には、符号化
制御部１１に入力される全ての情報を可変長符号化する
が、無意の場合には、発生情報量を少なくするために有
意無意情報及び位置情報ｌのみを可変長符号化して出力
する。

一方、量子化復号化部１２によって復号化された正規化
差信号系列は、差信号再生部１３で偏差を乗じて平均値
を加算することによって差信号系列として再生される。

但し、有意無意情報が無意となっている時には、差信号
系列は全てＯとする。

この着信号系列は、最小歪を与えるブロックの信号系列
と加算器１４によって加算され、画像信号として再生さ
れてフレームメモリ３に書き込まれる。

以上の様にして、入力された画像信号はブロック化され
、前フレームのどの位置のブロックと最も似かよってい
るかという情報と、そのブロックとの誤差成分を量子化
したものとに符号化される。

〔発明が解決しようとする問題点〕

従来の該画像符号化装置は、以上の様に構成されており
、入力される画像信号の性質が、画像上で同一位置にく
る参照ブロックを使用した場合には有意となるが、複数
の参照ブロックを用いることによって無意となる様なブ
ロックの出現頻度が高い場合には、情報量を減らすのに
有効であるが、逆に複数の参照ブロックを用いても有意
となる様なブロックの出現頻度が高い場合には、かえっ
て参照ブロックの位置情報の分、情報量の増加を生じて
しまうという問題点があった。

本発明は、上記の様な問題点を解消する為になされたも
ので、複数の参照ブロックを用いても有意となるブロッ
クの出現頻度が高い様な画像信号を入力した場合にも、
情報量の増加を招くことのない画像符号化装置を提供す
ることを目的とする。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明に係る画像符号化装置は、ブロック化手段を介し
て入力される最新の画像信号における人力プロ・ツクの
信号系列とこの入力ブロックに対応して読み出し手段に
より画像信号記憶手段から読み出される複数ブロックの
各信号系列との差信号系列を求める第１演算手段と、各
ブロック毎に上記差信号系列の平均値と偏差成分を求め
る第２演算手段と、上記各ブロックの差信号系列の平均
値と偏差成分とにもとづき、上記入力ブロックと最も近
似した最近似ブロックを判別してその位置情報を出力す
るとともに、上記平均値と偏差成分を所定のしきい値と
比較して入力ブロックの有意。

無意を判別して有意無意情報として出力する判別手段と
、上記第１演算手段からの同一位置ブロック対応の差信
号系列を量子化符号化する量子化符号化手段と、上記量
子化符号化出方を復号化する量子化復号化手段と、上記
有意無意情報が有意のときには上記読み出し手段で読み
出された同一位置ブロックの信号系列に上記量子化復号
化手段で復号化された差信号系列を加算した信号系列を
、無意のときには上記位置情報にもとづき読み出し手段
で読み出された最近似ブロックの信号系列を画像信号記
憶手段に書き込む画像信号再生手段と、上記量子化符号
化出力と位置情報と有意無意情報を入力し、上記有意無
意情報が有意のときには位置情報を除いて、無意のとき
には量子化符号化出力を除いて、各情報を可変長符号化
して伝送路に出力する符号化制御手段とを備えたもので
ある。

〔作用〕

本発明に係る画像符号化装置は、複数の参照ブロックと
入力ブロックとの近似度の判定に、従来は有意、無意の
判別にしか用いられなかった差信号系列の平均値と偏差
成分を用い、判別手段で有意、無意の判別とともに近似
度の判別も行ない、最も近似度の高いブロックでさえ無
意とならない場合には、入力ブロックと画像上で同一位
置に（る同一位置ブロックの差信号系列を量子化符号化
したものを用い、参照ブロックの位置情報は伝送せずに
済む様にしたものである。

〔実施例〕

以下、本発明を第１図ないし第４図に示す実施例にもと
づき説明する。

第１図は本発明の一実施例の動き補償方式画像符号化装
置の構成を示すプロ、ツタ図である。図中１は入力され
たアナログの画像信号をデジタル信号に変換するＡ／Ｄ
変換器、２は前記Ａ／Ｄ変換器１より出力されるデジタ
ル信号系列を画像上で近接したに個（Ｋは２以上の整数
）毎にブロック化して出力するブロック化手段としての
ブロック構成部、３は現入力信号よりも１フレーム前の
データを記憶している画像信号記憶手段としてのフレー
ムメモリ、４は現入力信号系列を含む入力ブロックと画
像上で同一位置にくるプロ・ツクを含む複数のブロック
の信号系列を前記フレームメモリ３より読み出す読み出
し手段としての参照信号生成部、１５は前記入力ブロッ
クの信号系列と、前記複数ブロックの信号系列との差信
号系列を出力する第１演算手段としての減算部、１６は
前記複数の差信号系列の各ブロック内の平均値と偏差成
分を演算する第２演算手段としての平均・偏差演算部、
１７は前記各ブロックの平均値と偏差成分から、所定の
手続きにもとづいて、入力ブロックの信号系列と最も近
似度の高いブロック（最近似ブロック）を選び出し、そ
の位置情報を出力するとともに、最近似ブロックの平均
値と偏差成分を所定のしきい値と比較して入力プロツク
の有意。

無意を判別し、有意無意情報として出力する判別手段と
しての判別部、９は入力ブロックと画像上で同一位置に
くるブロック（同一位置ブロック）に対応する前記減算
器１５の出力と、同様に同一位置ブロックに対応する前
記平均・偏差演算部１６の出力を用いて同一位置ブロッ
ク対応の差信号系列を直流分離正規化する正規化部、１
０は前記正規化部９の出力を量子化符号化する量子化符
号化手段としての量子化符号化部、１１は前記量子化符
号化部１０の量子化符号化出力、前記平均・偏差演算部
１６の出力する同一位置ブロックの平均値と偏差成分、
前記判別部１７の出力する最近似ブロックの位置情報と
有意無意情報を可変長符号化して出力する符号化制御手
段としての符号化制御部、１２は前記量子化符号化され
た信号を復元する量子化復号化手段としての量子化復号
化部、１３は前記量子化復号化出力に平均値及び偏差成
分を用いて平均値加算・重み付けをし、前記同一位置ブ
ロック対応の差信号系列を再生する差信号再生部、１８
は前記有意無意情報の制御のもとに、前記再生された同
一位置ブロック対応の差信号系列に前記参照信号生成部
４の出力の内、同一位置ブロックに対応する参照信号系
列を加算したもの、もしくは、前記参照信号生成部４の
出力の内、位置情報が示す最近似ブロックに対応する参
照信号系列そのものを前記フレームメモリ３に書き込む
画像信号再生手段としての画像信号再生部である。

次に動作について詳細に説明する。アナログの画像信号
が入力されるとＡ／Ｄ変換器１によりデジタル信号系列
に変換され、さらにブロック構成部２によって、画像上
近接したに個毎にプロ、ツタ化される。ブロック化によ
って信号系列の並びが変換される様子の例を第２図に示
す。第２図は信号系列の順序を矢印で示したものであり
、同図（りはブロック化前、同図（ｂ）はブロック化後
を示し、Ａはブロック化された入力ブロックである。一
方、フレームメモリ３には、現入力信号よりも１フレー
ム前の画像信号が記憶されており、参照信号生成部４に
よって現入力ブロックと画像上で同一位置にくるブロッ
クを含む複数ブロックの信号系列が入力信号系列に同期
してフレームメモリ３より読み出され、減算部１５に送
られる。

ここで、減算部１５の詳細構成例を第３図に示す。同図
において、入力信号系列と複数ブロックの参照信号系列
は、同期して各減算器に入力され、各参照ブロック対応
の差信号系列が得られる。複数ブロックの参照信号系列
の内には、同一位置ブロックの参照信号系列も含まれて
おり、これに対応する差信号系列は、他の参照ブロック
の場合と同様に、第１図に示す平均・偏差演算部１６へ
送られると同時に正規化部９へも送られる。

次に、平均・偏差演算部１６の詳細構成例を第４図に示
す。同図において、２０は入力される信号系列をブロッ
ク内で累算する累算器、２１は入力される信号を、ブロ
ック内の要素の数にで割る除算器、２３はε、６ｍ　／
ｌｔの減算を行なう減算器、２２は絶対値演算を行なう
演算器である。ここで、参照ブロックの数をＭ個（Ｍは
２以上の整数）とし、Ｍ個のブロックの各々に対応する
差信号系列を１０，１′、・・・、土６．・・・、土Ｍ
−７と表わすものとする。但し、土０は同一位置プロ、
りに対応する差信号系列とする。

平均・偏差演算部１６では、差信号系列上４＝（ε７．
ε？・・・・・・、εコ）に対して以下の演算を行ない
平均値ｍ′と偏差成分σ′を得る。

この平均・偏差演算部１６より出力された各参照ブロッ
ク対応の平均値ｍ〜と偏差成分σ１は、判別部１７へ送
られ、最近似ブロックの選出と、そのブロックの有意無
意判別が行なわれることとなる。

最近似ブロックの選出方法としては、最終的に有意無意
情報が無意になる様にすることが目的となっていること
から、次の様な方式を用いる。

（ｉ）入力される（　ｍ　′７−　、　　σ〜）のＭｉ
ｌＨの組の内、ｍ偽ＸＴｈ１かつσ”　＜　Ｔ　ｈ：Ｌ
を満足するものを選び出す。なお、Ｔｈ１及びＴｈ、Ｚ
は有意無意判別用のしきい値である。

（ｉｉ　）この条件を満足するものがない場合には、有
意無意情報を有意として出力する。

（ｉｉｉ　）満足するものがある場合には、有意無意情
報は無意として出力されることになるが、それらの中か
ら最近似ブロックを選ぶ為に、以下の様な評価関数を設
定する。

γヮ＝α１ｍ′１＋βσ″（α、βは定数）このγが最
小となる（ｍ６．σ４′−）に対応するブロックを最近
似ブロックと定める。今、ｎ＝Ｊ（ｌは１〜Ｍのいずれ
かの整数）の時のＴ１が最小値をとったとすると、最近
似ブロックの位置情報としてｌを出力する。

以下では有意になる場合と無意になる場合に分けて、動
作説明を続ける。

（ａ）無意になる場合 この場合は、有意無意情報と最近似ブロックの位置情報
のみが符号化制御部１１で、可変長符号化されて伝送路
Ｔ側へ送出される。同時に画像信号再生部１８では、前
記参照信号生成部４から位置情報で示される最近似ブロ
ックの参照信号系列を読み出して、前記フレームメモリ
３に書き込み、次のフレームの画像信号の入力に備える
ことになる。

（ｂ）有意になる場合 本発明は、有意になる場合に、最近似ブロックを用いず
に、同一位置ブロックを対象とすることを大きな特徴と
している。まず、減算部１５より出力される差信号系列
の内、同一位置ブロックに対応すξげと平均・偏差演算
部１６より出力されるｍ′、σ０を正規化部９に入力し
、そこで１０に対して以下の演算を行ない、正規化され
た信号系列ユ！を得る。

こうして得られた工０は量子化符号化部１０へ送られて
、情報量が圧縮されるわけであるが、本実施例では、こ
の量子化符号化部１０にベクトル量子化を用いている。

ここで、ベクトル量子化について簡単に説明する。今、
入力信号系列をに個まとめて入力ベクトル１＝（χ７．
χ２．・旧・・、χＫ）とする。この時、Ｋ次元ユーク
リッド信号空間Ｒｋ　（χこＲＩ’Ｃ）のＮ個の代表点
（これを出力ベクトルと呼ぶ）Ｌ／、＝（ｙ４１．ｙ７
Ｌ□、・・・・・・、ｙつｋ）のセットをＹ＝　（ｙ）
、ｙｚ、・・・・・・、ｙＮ）とする。出力ベクトルＬ
、を代表点（例えば重心）とするＲＫの各分割をＲ，、
Ｒ２，・・・・・・、ＲＮとし、ｌオのインデックスセ
ットをＩ＝　（１，Ｚ、・・・・・・。

Ｎ）とすると、ベクトル量子化Ｑは符号化Ｃと復号化り
の縦続接続として、次のように表わされる。

Ｑ＝　（１）　＝Ｊ−、ｐ　　　ｉ　ｆ　　ＺβＲ心Ｃ
：、Ｌ−４± １ｆｄ（工、、Ｌ、４．）＜ｄ（工、ＬＬ）ｆｏｒ　　
Ｖｊ Ｄ：　ｉ→Ｌオ ここで、歪ｄ　（ｘ、１＝）は入出力ベクトル間の距離
を表わし、絶対値歪で定義すると となる。

以上のベクトル量子化符号化により、量子化符号化部１
０に入力された信号系列工　は、インデックス■に量子
化符号化され、出力される。

符号化制御部１１では、上述した有意無意情報、同一位
置ブロックを参照信号として求めた平均値。

偏差成分及び量子化符号化出力の４種の信号を、可変長
符号化して伝送路Ｔ側に出力する。この際、最近似ブロ
ックの位置情報は、不要となる。

一方、量子化復号化部１２では、量子化符号化部１０よ
り出力されるインデックスＩをベクトル量子化復号化し
て信号系列−Ｌ’　＝　（ｙ　Ｑ　、　　ｙ　′。

・・・・・・　ｙ　’　）を得る。差信号再生部１３で
は土＝σＯ工！十ｍ０ なる平均値加算・重み付けの演算を行なって、同一位置
ブロックに対応する差信号系列を再生して出力する。画
像信号再生部１８では、参照信号生成部４から同一位置
ブロックの参照信号系列を読み出し、上記差信号再生部
１３で再生された差信号系列を加算してフレームメモリ
３に書き込み、次のフレームの画像信号に備えることに
なる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明による画像符号化装置は、ブロッ
ク化手段を介して入力される最新の画像信号における入
力ブロックの信号系列とこの入力ブロックに対応して読
み出し手段により画像信号記憶手段から読み出される複
数ブロックの各信号系列との差信号系列を求める第１演
算手段と、各ブロック毎に上記差信号系列の平均値と偏
差成分を求める第２演算手段と、上記各ブロックの差信
号系列の平均値と偏差成分とにもとづき、上記入力ブロ
ックと最も近似した最近似ブロックを判別してその位置
情報を出力するとともに、上記平均値と偏差成分を所定
のしきい値と比較して入力ブロックの有意、無意を判別
して有意無意情報として出力する判別手段と、上記第１
演算手段からの同一位置ブロック対応の差信号系列を量
子化符号化する量子化符号化手段と、上記量子化符号化
出力を復号化する量子化復号化手段と、上記有意無意情
報が有意のときには上記読み出し手段で読み出された同
一位置ブロックの信号系列に上記量子化復号化手段で復
号化された差信号系列を加算した信号系列を、無意のと
きには上記位置情報にもとづき読み出し手段で読み出さ
れた最近似ブロックの信号系列を画像信号記憶手段に書
き込む画像信号再生手段と、上記量子化符号化出力と位
置情報と有意無意情報を入力し、上記有意無意情報が有
意のときには位置情報を除いて、無意のときには量子化
符号化出力を除いて、各情報を可変長符号化して伝送路
に出力する符号化制御手段とを備えて、有意無意情報が
有意の場合に、入力ブロックと対応する同一位置ブロッ
クを用いて位置情報を不用としたので、画像の性質上、
有意となる入力ブロックが多い様な場合にも情報量の増
加を抑圧できるという優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、この発明の一実施例による動き補償方式画像
符号化装置のブロック構成図、第２図は、この発明の一
実施例によるブロック構成部の動作説明図、第３図、第
４図は同じ〈実施例の減算部及び平均・偏差演算部の構
成図、第５図は従来の動き補償方式画像符号化装置のプ
ロ・ツク構成図、第６図は入力ブロックと読み出された
複数プロ・ツクとの位置関係図である。 図中１はＡ／Ｄ変換器、２はプロ・ツク構成部（ブロッ
ク化手段）、３はフレームメモリ　（画像信号記憶手段
）、４は参照信号生成部（読み出し手段）、９は正規化
部、１０は量子化符号化部（手段）、１１は符号化制御
部（手段）、１２は量子化復号化部（手段）、１３は差
信号再生部、１５は減算部（第１演算手段）、１６は平
均・偏差演算部（第２演算手段）、１７は判別部（手段
）１８は画像信号再生部（手段）、Ｔは伝送路である。 なお図中、同一符号は、同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 画像信号を常時少なくとも１フレーム分記憶する画像信
   号記憶手段と、入力信号系列を複数個毎にまとめてブロ
   ック化するブロック化手段と、上記ブロック化手段を介
   して最新の画像信号が入力された時、該入力ブロックに
   画像上で対応する同一位置ブロックを含む複数ブロック
   の信号系列を上記画像信号記憶手段から読み出す読み出
   し手段と、該入力ブロックの信号系列と上記複数ブロッ
   クの各信号系列との差信号系列を求める第１演算手段と
   、各ブロック毎に上記差信号系列の平均値と偏差成分を
   求める第２演算手段と、上記各ブロックの差信号系列の
   平均値と偏差成分とにもとづき、上記入力ブロックと最
   も近似した最近似ブロックを判別してその位置情報を出
   力するとともに、上記平均値と偏差成分を所定のしきい
   値と比較して入力ブロックの有意、無意を判別して有意
   無意情報として出力する判別手段と、上記第１演算手段
   からの同一位置ブロック対応の差信号系列を量子化符号
   化する量子化符号化手段と、上記量子化符号化出力を復
   号化する量子化復号化手段と、上記有意無意情報が有意
   のときには上記読み出し手段で読み出された同一位置ブ
   ロックの信号系列に上記量子化復号化手段で復号化され
   た差信号系列を加算した信号系列を、無意のときには上
   記位置情報にもとづき読み出し手段で読み出された最近
   似ブロックの信号系列を画像信号記憶手段に書き込む画
   像信号再生手段と、上記量子化符号化出力と位置情報と
   有意無意情報を入力し、上記有意無意情報が有意のとき
   には位置情報を除いて、無意のときには量子化符号化出
   力を除いて、各情報を可変長符号化して伝送路に出力す
   る符号化制御手段とを備えたことを特徴とする画像符号
   化装置。