JPS62193381A - 画像信号符号化復号化方式とその装置 - 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） 本発明は画像信号の伝送時間を短縮する、あるいは蓄積
記憶容量を削減するための画像信号符号化装置、復号化
装置、およびその方法に関する。

（従来の技術） 従来から利用されている画像信号、特に多値の画像信号
の符号化には情報保存型の符号化と情報非保存型の符号
化がある。情報保存型の符号化とは符号化の過程に量子
化を含まないものをさし、符号化・復号化の処理によっ
て原画像とまったく同一の画像を再生することが可能で
ある。この方法としては画像信号を複数のビットプレー
ンあるいはレベルプレーンに分割して各プレーンごとに
ランレングス符号化等の２値信号に対する符号化を施す
ものや、量子化処理を含まないＤＰＣＭ符号化等がある
が、いずれも高い圧縮率は得られない。一方情報非保存
型の符号化とは符号化の過程でなんらかの量子化処理を
含むものを指し、符号化・復号化の処理によって再生画
像は量子化雑音を含み、画品質の劣化をともなう。この
方法としては一般に予測符号化や直交変換符号化が利用
される。予測符号化では予測信号と画像信号の差である
予測誤差信号を量子化して符号化する。直交変換符号化
では画像信号を直交変換し、その変換係数を量子化して
符号化する。このように情報非保存型の符号化では量子
化を施すことによって大幅な情報量の圧縮が可能である
が、一般に量子化によって画像信号の高域成分はカット
され、信号レベルが急激に変化するエツジでは信号レベ
ルの変化が緩やかになりエツジが不明瞭になる。この問
題を解決するため、画像信号を２進数表現したときのＭ
ＳＢをランレングス符号化し、残りＭＳＢ以外のビット
を予測符号化か直交変換符号化する方法が提案された。

その詳細についてはアイ・イー・イー・イーアイ・シー
・ニー・ニス・ニス、ピー８５（ＩＥＥＥ　ＩＣＡＳＳ
Ｐ　８５）、第４．１０．１頁から第４．１０．４頁に
千ャールズエフホール（Ｃｈａｒｌｅｓ　Ｆ、Ｈａｌｌ
）により発表された論文［アバイブリッドイメージコム
プレッションテクニック（ＡＨｙｂｒｉｄ　Ｉｍａｇｅ
　Ｃｏｍｐｒｅｓｓｉｏｎ　Ｔｅｃｈｎｉｑｕｅ）Ｊに
記載されている。この方法は多くのエツジはその位置が
ＭＳＢの信号変化点に対応していることに注目し、ＭＳ
Ｂをランレングス符号化によって歪無しで符号化するこ
とにより、エツジをできるだけ正確に符号化しようとす
るものである。復号化するときは、ＭＳＢをランレング
ス復号化によって得、ＭＳＢ以外のビットは予測復号化
か直交変換復号化によって得、ＭＳＢとＭＳＢ以外のビ
ットを加算することにより画像信号を得る。ＭＳＢ以外
のビットには量子化によって歪が生じるが、ＭＳＢに対
しては量子化を行なわないので全く歪は生じない。従っ
て多くのエツジが不明瞭にならずに復号化される。

（発明が解決しようとする問題点） しかし画像信号が０〜２５５の２５６レベル（８ｂｉｔ
）をとり得るとした場合、第２図（ａ）に示すようなＭ
ＳＢに対応する１２８レベルを越えて変化するエツジに
対して第２図（ｂ）に示す如＜ＭＳＢを分離すると、Ｍ
ＳＢ以外（下位７ｂｉｔ）の信号には第２図（ｃ）に示
すような急激に変化する不連続点を含んでしまう。この
不連続性のためにエツジの分離により逆に高域成分が増
えてしまうこととなり、圧縮効率が十分にあがらないと
いう問題点があった。

本発明の目的は画像信号の中で急激にレベルの変化する
エツジ部分を分離し、かつエツジを分離した残りの信号
に不連続な変化が発生することを妨げることにより、エ
ツジ部分を正確に再現可能な高能率な画像信号の符号化
復号化方式と装置を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の画像信号符号化復号化方式は画像信号を量子化
して第１の信号を発生し、前記第１の信号に対して情報
保存型の符号化を行なうことによって第１の符号を発生
し、前記第１の信号に対して低域通過型のフィルター処
理を施し、前記画像信号と前記フィルター処理出力との
差分からなる第２の信号を発生し、前記第２の信号に対
して情報非保存型の符号化を行なうことによって第２の
信号を発生し、受信側では前記第１の符号に対し情報保
存型の復号化を行なうことによって前記第１の信号を求
め、前記第１の信号に対して低域通過型のフィルター処
理を施し、前記第２の符号に対し情報非保存型の復号化
を行なうことによって前記第２の信号を求め、前記フィ
ルター処理出力と前記第２の信号の加算を行うことを特
徴とする。

また本発明の画像信号符号化装置は画像信号を量子化し
て第１の信号を発生する手段と、前記第１の信号に対し
て情報保存型の符号化を行なうことによって第１の符号
を発生する手段と、前記第１の信号に対して低域通過型
のフィルター処理を施す手段と、前記画像信号と前記フ
ィルター処理出力との差分からなる第２の信号を発生す
る手段と、前記第２の信号に対して情報非保存型の符号
化を行なうことによって第２の符号を発生する手段を有
することを特徴とする。

また本発明の画像信号復号化装置は画像信号を量子化し
て第１の信号を発生し、前記第１の信号に対して情報保
存型の符号化を行なうことによって第１の符号を発生し
、前記第１の信号に対して低域通過型のフィルター処理
を施し、前記画像信号と前記フィルター処理出力との差
分からなる第２の信号を発生し、前記第２の信号に対し
て情報非保存型の符号化を行なうことによって第２の符
号を発生する画像信号符号化装置から前記第１の符号と
第２の符号を入力し、これらの符号を復号化して画像信
号を得る復号化装置において、第１の符号に対し、情報
保存型の復号化を行なうことによって第１の信号を求め
る手段と、前記第１の信号に対して低域通過型のフィル
ター処理を施す手段と、第２の符号に対し情報非保存型
の復号化を行なうことによって第２の信号を求める手段
と、前記フィルター処理出力と前記第２の信号の加算を
行なうことによって画像信号を得る手段を有することを
特徴とする。

（実施例） 以下に図面を参照して、本発明の詳細な説明する。第１
図（ａ）は本発明の画像信号符号化復号化方式を実現す
る符号化装置の一例を示すブロック図であり、第１図（
ｂ）は復号化装置の一例を示すブロック図である。

以下の説明ではまずエツジ部分を分離するための量子化
としては２レベルの量子化、量子化出力信号の情報保存
型符号化としてはランレングス符号化、エツジを分離し
た残差信号の情報非保存型符号化としては直交変換符号
化（ディスクリートコサイン変換やアダマール変換等）
を用いた場合について行なうが、後で説明するように一
般性をそこなうものではない。まず符号化装置において
は、８ｂｉｔの画像信号は量子化器４で２レベルに量子
化される。

第３図に量子化特性を示す。

これは従来の方式と同様にＭＳＢを分離し、０〜１２７
のレベルはＯに、１２８〜２５５のレベルは１２８に量
子化するものである。このようにして設定された量子化
特性に従ってブロック内の画像信号は量子化器４で量子
化され量子化出力ｑ（ｉ、ｊ）が出力される。

量子化出力ｑ（ｉ、ｊ）は情報保存型符号器５で符号化
される。量子化出力の０レベルと１２８レベルのそれぞ
れ連続する長さをランレングス符号器を用いて符号化を
行う。このランレングス符号化におけるランのカウント
は各ブロック内で終結させてもよいしブロック間でつな
げてもよい。

このようにしてエツジ部を抽出した量子化出力ｑ（ｉ、
ｊ）を従来の方式と同様に直接画像信号ｆ（ｉ、ｊ）と
の差分をとると残差信号には、量子化出力の変化点で大
きな不連続点が生じ、残差信号の符号化効率を悪くする
。例えば第４図（ａ）の画像信号ｆ（ｉ、ｊ）に対する
量子化出力ｑ（ｉ、ｊ）は第４図（ｂ）のようになり、
ｆ（ｉ、ｊ）−ｑ（ｉ、ｊ）を残差信号とすると第４図
（Ｃ）に示すような不連続点が生じてしまう。これをさ
けるために第１図（ａ）に示すように量子化出力ｑ（ｉ
、ｊ）をフィルタ一部６でローパスフィルターを通した
後に差分器７で画像信号ｆ（ｉ、ｊ）との差分をとる。

フィルタ一部の出力をｈ（ｉ。

ｊ）とすると第４図（ｄ）に示すように高域が削られた
信号となる。このため残差信号をｄ（ｉ、ｊ）とすると
ｄ（ｉ、ｊ）＝　ｆ（ｉ　、ｊ）−ｈ（ｉ、ｊ）は第４
図（ｅ）に示すように急激な不連続的な変化を含まない
信号となるため、後に位置する情報非保存型符号器での
符号化効率が高くなる。フィルタ一部６でのフィルター
処理としては、例えば第５図に示すように量子化出力ｑ
（ｉ、ｊ）の各画素の値を、自分の画素（ａ）、左右の
画素（ｂ、ｃ）、上下のまた他のローパス特性をもつ１
次元あるいは２次元のデジタルフィルターを使用するこ
ともできるし、複数の画素の中央値を出力とするメディ
アンフィルターを用いることもできる。

差分器７の出力ｄ（ｉ、ｊ）は情報保存型符号器８にお
いて直交変換符号化が施される。第６図に直交変換を用
いた情報非保存型符号器８のブロック図を示す。

まずディスクリートコサイン変換やアダマール変換等の
直交変換を行う直交変換器８１で入力された信号を直交
変換係数に変換する。次に係数量子化器８２において微
小な係数成分の切捨ておよびその他の係数成分の量子化
を行う。最後に係数符号器８３において各係数の大きさ
をその発生頻度に応じた符号（例えばハフマン符号等）
を用いて符号に変化する。情報保存型符号器５で作成さ
れた第１の符号と情報非保存型符号器８で作成された第
２の符号は合成部９において合成されて伝送路あるいは
蓄積装置等に出力される。合成においては第１の符号と
第２の符号を分離可能なように分離用の同期符号を付加
する。

次に第１図（ｂ）のブロック図に従って復号化装置の説
明を行う。

まず伝送路あるいは蓄積装置から入力された符号は分離
部１０において同期信号に従って第１の符号（情報保存
型符号器５の出力符号）と第２の符号（情報非保存型符
号器８の出力符号）に分離される。分離後の第１の符号
は情報保存型復号器１１で復号され、量子化出力（１（
ｉ、ｊ）が再生される。また分離後の第２の符号は情報
非保存型復号器Ｂで復号され量子化処理を施された残差
信号ｄ’（ｉ、ｊ）が再生される。情報保存型復号器１
１ではランレングス符号を復号しＯレベルと１２８レベ
ルのランを再生し、ｑ（ｉ、ｊ）を再生する。また情報
非保存型復号器１３では、ブロック単位に符号化された
量子化後の直交変換係数を復号し、逆直交変換を施すこ
とにより量子化処理を施された残差信号ｄ’（ｉ、ｊ）
を再生する。再生された量子化出力ｑ（ｉ。

ｊ）はフィルタ一部１２において符号化装置内のフィル
タ一部６と同じフィルター処理が施され、フィルター出
力ｈ（ｉ、ｊ）が再生される。フィルター出力ｈ（ｉ、
ｊ）と量子化処理を施された残差信号ｄ’（ｉ、ｊ）は
ブロック単位に加算器１４で加算されて復号画像信号ｆ
’（ｉ、ｊ）が生成される。（ｆ’（ｉ、ｊ）＝　ｈ（
ｉ、ｊ）＋　ｄ’（ｉ、ｊ））以上説明した画像信号の
符号化・復号化装置を用いることによって画像信号の圧
縮・伸張によるコッジ部のぼけの発生を軽減し、かつ圧
縮効率の高い圧縮・伸張処理を実現することができる。

以上の説明では、エツジ部を分離するための量子化とし
ては、２レベルの量子化を例にとって説明したが、３レ
ベル以上の量子化を用いるこもできる。例えば３レベル
の量子化の場合には第７図に示すように０゜１２８、２
５５を量子化出力レベルとし、いずれか近いレベルに量
子化する量子化特性を用いることができる。ｎレベル（
３レベル以上）の量子化を行なった場合には情報保存型
符号器ではｎ個のレベルプレーンの内ｎ−１個のレベル
プレーンをランレングス符号化して第１の符号を作成す
る。また２ｍがｎまたは（ｎ＋１）となるｍｂｉｔの自
然２進数あるいは交番２進数にｎレベルの信号を変換し
た後に各ビットプレーンをランレングス符号化すること
もできる。

さらに情報保存型符号器としてはランレングス符号器だ
けでなく、他の量子化を含まない符号器、例えば予測誤
差を量子化を施さずに符号化する予測符号化を用いるこ
ともできる。情報非保存型符号器も直交変換符号化のみ
ならず量子化を含む予測符号化等も用いることができる
。

（発明の効果） 本発明を用いることによって、画像信号の圧縮・伸張に
よるエツジ部のぼけの発生を軽減し、かつ圧縮効率の高
い圧縮・伸張処理を実現することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）は本発明の符号化装置の一実施例を示すブ
ロック図、第１図（ｂ）は復号化装置の一実施例を示す
ブロック図、第２図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）は従来
の方式の問題点を示す図、第３図は２レベルの量子化特
性の一例を示す図、第４図（ａ）〜（ｅ）はフィルター
処理の効果を示す図、第５図はフィルター処理に用いる
画素の位置を示す図、第６図は情報非保存型符号器の一
例としての直交変換符号器のブロック図、第７図は３レ
ベルの量子化特性の一例を示す図である。 図において ４・・・量子化器、 ５・・・情報保存型符号器、　６・・・フィルタ一部、
７・・・差分器、　　　　　８・・・情報非保存型符号
器、９・・・合成部、　　　　　１０・・・分離部、１
１・・・情報保存型復号器、　　１２・・・フィルタ一
部、１３・・・情報非保存型復号器、１４・・・加算器
、８１・・・直交変換器、　　　８２・・・係数量子化
器、８３・・・係数符号器、 ７２図 ７３　図 （ＭＳＢ） 入力 升４図 ｑ（１，Ｊ）　　　　　　　　　　　ｆ（１，Ｊ）−ｑ
（１，Ｊ）（ｂ）　　　　　　　　　　　　　　　　（
Ｃ）（ｄ）　　　　　　　　　　　　　　　　　（ｅ）
升　５図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像信号を量子化して第１の信号を発生し、前記
   第１の信号に対して情報保存型の符号化を行なうことに
   よって第１の符号を発生し、前記第１の信号に対して低
   域通過型のフィルター処理を施し、前記画像信号と前記
   フィルター処理出力との差分からなる第２の信号を発生
   し、前記第２の信号に対して情報非保存型の符号化を行
   なうことによって第２の信号を発生し、受信側では前記
   第１の符号に対し情報保存型の復号化を行なうことによ
   って前記第１の信号を求め、前記第１の信号に対して低
   域通過型のフィルター処理を施し、前記第２の符号に対
   し情報非保存型の復号化を行なうことによって前記第２
   の信号を求め、前記フィルター処理出力と前記第２の信
   号の加算を行うことによって画像信号を得る画像信号符
   号化復号化方式。
2. （２）画像信号を量子化して第１の信号を発生する手段
   と、前記第１の信号に対して情報保存型の符号化を行な
   うことによって第１の符号を発生する手段と、前記第１
   の信号に対して低域通過型のフィルター処理を施す手段
   と、前記画像信号と前記フィルター処理出力との差分か
   らなる第２の信号を発生する手段と、前記第２の信号に
   対して情報非保存型の符号化を行なうことによって第２
   の符号を発生する手段を有することを特徴とする画像信
   号符号化装置。
3. （３）画像信号を量子化して第１の信号を発生し、前記
   第１の信号に対して情報保存型の符号化を行なうことに
   よって第１の符号を発生し、前記第１の信号に対して低
   域通過型のフィルター処理を施し、前記画像信号と前記
   フィルター処理出力との差分からなる第２の信号を発生
   し、前記第２の信号に対して情報非保存型の符号化を行
   なうことによって第２の符号を発生する画像信号符号化
   装置から前記第１の符号と第２の符号を入力し、これら
   の符号を復号化して画像信号を得る復号化装置において
   、第１の符号に対し、情報保存型の復号化を行なうこと
   によって第１の信号を求める手段と、前記第１の信号に
   対して低域通過型のフィルター処理を施す手段と、第２
   の符号に対し情報非保存型の復号化を行なうことによっ
   て第２の信号を求める手段と、前記フィルター処理出力
   と前記第２の信号の加算を行なうことによって画像信号
   を得る手段を有することを特徴とする画像信号復号化装
   置。