JPS62230281A - 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】 ［発明の□目的］　　　　゛ （産業上の利用分野） □本発明は、画像信号を複数のブロックに分割し、各ブ
ロック毎に符号化し伝送する画像伝送方式に関する。

（従来の技術） ＴＶ電話やＴＶ会議等に使用される画像のディジタル伝
送方式の一つとして直交変換符号化方式が知られている
。この方式は、一画面を複数のブロックに分割するとと
もにブロック毎に標本値からなる数値列を直交変換し、
符号化して伝送するもので、受信側においては、逆変換
を行なってブロック毎の画面を再生し、さらにこれらを
組合わせて全体の画面を再生するものである　（文献１
；“画像のディジタル処理″日刊工業　吹抜敬彦著）。

この変換方式には、コサイン変換、アダマール変換、Ｋ
Ｌ変換、バール変換等が用いられるが、中でもコサイン
変換を用いた符号化が、最も効率が良いとされている。

例エバ、文献２（ＩＥＥＥ　　ＴＲＡＮＳ、ＯＮＣＯＭ
、ＶＯＬ、Ｃ０Ｍ−２５，Ｎｏ、１１゜ＮＯＶ、１９７
７“Ａｄａｐｔｉｖｅ　Ｃｏｄｉｎｇ　ｏｆＭｏｎｏｃ
ｈｒｏｍｅ　ａｎｄ　Ｃｏ１ｏｒ　　Ｉ　ｍａａｅｓ　
”　Ｗｅｎ　−Ｈ５ｉｕｎｓ　Ｃｈｅｎ　ａｎｄ　Ｈａ
ｒｒｉｓｏｎ　Ｓｍ１ｔｈ）には、コサイン変換を用い
て適応化を図った例が示されている。

この直交符号化の原理を概略すると、まず、入力画像信
号をＡ／Ｄ変換した後、メモリを用いて画像を例えば水
平８ｐｉｘｅｌ　、垂直８１ｉｎｅの６４画素からなる
ブロックに分割する。そして、ブロック毎にコサイン変
換を行ない、このコサイン変換係数を符号化して伝送す
る。受信側ではこの符号化変換係数を復号化し、逆コサ
イン変換を行ない、ブロック毎に画像信号を抽出し、ブ
ロック毎の画像をメモリを用いて統合する。そして、走
査変換を行ない１画面の画像情報に再生した後、Ｄ／Ａ
変換して元の画像信号を再生するようにしている。

この方式では、画像信号の統計的性質から変換後の特定
の成分く低次のコサイン係数）に電力が集中することを
利用し、視覚特性を考慮しつつ電力の大きな成分にビッ
トを多く割当て、低電力の成分には少ないビット数で粗
く量子化するようにしている。これによって伝送速度を
低くして、符号化の効率化を図っている。最近では１．
５Ｍｂｐｓの伝送速度のコープイックの例が報告されて
いる。

しかし、このような効率化によっても、画像伝送は未だ
音声信号やデータの伝送速度に比べ高速度であり、画像
通信コストが高いことは否めない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、画像伝送速度が依然として高速度である点に
鑑み、更に、高効率の画像伝送方式を提供しようとする
ものであり、伝送チャンネルの有効利用、伝送速度の短
縮化を図ることを目的とする。

［発明の構成コ （問題点を解決するための手段） 本発明では、画面を複数のブロックに分割し、ブロック
毎に画像情報を直交変換して変換信号を得た後、現在の
フレームの変換信号と過去のフレームの変換信号とをブ
ロック毎に比較するようにしている。つまり、変換領域
において比較を行なっている。そして、両変換信号の変
化分の大きなブロックのみを符号化して伝送し、変化分
の少ないブロックの変換信号は伝送しないようにしてい
る。なお、本発明の要旨の超えない範囲であれば、両変
換信号の変換分の大きなブロックと小さなブロックとを
異なる符号化としても良い。

（作用） 前フレームと現フレームの変換信号の変化分が少ない場
合には、符号化および伝送が行われないので、符号化速
度を低下させることができる。

したがって、伝送速度の低下が図れる。本発明では、変
換領域における比較を行なっているので、例えば、人間
の視覚特性上、重要な成分とそうでない成分とに異なる
重み付けをして変化分の検出を行なうこともでき、この
場合には、より伝送効率が増し、画像の再現性も向上す
る。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

第１図は、一実施例に係る画像伝送装置の構成を示すも
のである。Ａ／Ｄ変換回路１は、入力さ６一 れだ画像信号をＡ／Ｄ変換して例えば８ビツトの階調画
像情報を出力する。ブロック分割回路２は、上記画像情
報を、内部のフレームメモリを用いて例えば８×８の計
６４画素で構成されるブロック毎に分割する。コサイン
変換回路３は、ブロック分割回路２で分割されたブロッ
ク毎の画像情報を入力してコサイン変換を行なう。

変化分検出回路４は、コサイン変換回路３で変換された
現在のコサイン変換係数と１フレーム前のコサイン係数
とをブロック毎に比較してその変化分を出力する。この
変化分検出回路４は、具体的には第２図に示すように構
成できる。すなわち、コサイン変換係数と、フレームメ
モリ２）によって１フレーム遅延されたコサイン変換係
数とは、減算器２２によって係数毎に減算され、絶対値
回路２３を介して両者の差分の絶対値として出力される
。加算器２４は、各係数について上記差分を累積加算す
る。量子化器２５は、上記累積加算値を量子化し、変化
分信号として出力する。ここでの量子化が２値世子化で
ある場合には、一定のスレッシホールド値と比較するこ
とになる。なお、この変化分検出回路４は、画像の情報
量の有無又は送るべき大事な情報の有無を判断すること
が目的であるから、画像の視覚特性を考慮したうえでこ
れを判断することが望ましい。通常、人間の視覚特性は
、低次の成分ほど感度が良いため、低次の係数には高次
の係数よりも大きな重みをかけるのが望ましい。そこで
、例えば第３図に示すように、絶対値回路２３と加算器
２４との間に重み乗算回路２６を設け、低次の係数には
大きな値を、また高次の係数には小さな値をそれぞれか
けることにより、高周波ノイズの伝送を防止でき、より
妥当な変化分検出が可能となる。これに対し、単に、輝
度信号のフレーム間差分をとる場合には、このような重
み付けを行なうこと不可能である。

適応符号化回路５は、上記の変化分検出回路４で検出さ
れた変化分に基づいて、コサイン変換回路３で得られた
コサイン変換係数を適応的に符号化して伝送路６に出力
する。この適応符号化器５は、例えば第４図に示すよう
に符号化器３１の出力と、“０″データとを切替えスイ
ッチ３２で択一的に出力し得るごとく構成されている。

符号化器３１は、第５図に示すように、入力されたコサ
イン変換係数を必要があれば正規化回路４１によって正
規化し、量子化器４２によって量子化する。

この時、量子化のビット数は、ビット割当て回路４３に
より与えられる。ここでは、例えば低次に多くのビット
を割当てるようにする。この量子化された信号は、符号
化回路４４で符号化される。

ここではパラレル／シリアル変換及びエントロピーコー
ディング及びバッファリングや各種制御信号との多重化
を行なうようにしても良い。ここでの適応処理は、変化
分が大なる場合にはコサイン変換係数のビット割当てを
行ない、変化分の小なる場合は、ビット割当てを“０″
にする。即ち、変化分が大の時、符号化し、変化分が小
なるとき符号化を止める。

なお、ブロックアドレスは、画像情報やフレーム同期信
号と共に多重化され伝送されることは周知であり、図示
していない。

受信側の適応復号化回路７は、伝送路６を介して伝送さ
れたブロック毎の符号化画像情報を復号化するもので、
適応符号化回路５とは逆の動作を行なう。すなわち、コ
サイン変換係数の変化分が大きいときには、ブロックア
ドレスやビット割当て情報と共に画像情報が伝送される
ため、ビット割当て表により逆量子化を行ない、該アド
レスのコサイン変換係数を復号化する。伝送されないア
ドレスのコサイン変換係数は、過去に伝送された該アド
レスの変換係数を用いる。

逆コサイン変換回路８は、適応復号化回路７で復号化さ
れたブロック毎の画像情報に逆コサイン変換を行ない、
ブロック毎の再生画像情報を得る。

ブロック統合回路９は、逆コサイン変換回路８から出力
されるブロック毎の再生画像情報を内部のメモリを用い
て統合し、１画面の復号画像情報を生成する。Ｄ／Ａ変
換回路１０は、ブロック統合された画像情報をＤ／Ａ変
換して画像信号を再生する。

上記の実施例によれば、コサイン変換領域で変化分を求
め、この変化分が高い時のみ符号化伝送を行なうように
しているので、符号化効率を向上させることができる。

なお、変化分の大小の判断は、ブロック単位で行なって
いるため、伝送すべきアドレスも少なくできる。

また、上記実施例では各係数毎に変化分を求め、これを
ブロック全体について加算したが、係数を複数の領域に
分割し、各々の領域において変化分を求め、各々の領域
に関して異なる符号化を行なうことにより、さらに効率
化が図れる。複数の領域の分割は、動き画像の視覚特性
を考慮して行ない、例えば、低次に大きな重みをかける
ことが望ましい。コサイン変換の場合、この領域分割は
、ブロックの左上から右下にかけて、右上から左下に延
びる線によって斜めに複数分割するのが望ましい。

第６図に他の実施例を示す。この装置は第１図における
変化分検出回路４と適応復号化回路５とを他の回路で置
換えたもので、現在の変換信号と比較する信号を、１フ
レーム前の変換信号とはせず、過去に伝送された変換信
号とした例である。

ここで、過去に伝送された変換信号は、受信側止おける
復号化されたコサイン変換係数のうち最新のものと一致
する。

第６図において、コサイン変換係数は、減算器５１の一
方の入力に与えられる。減算器５１の他方の入力には、
過去に伝送された変換信号が与えられている。したがっ
て減ｉ器５１からは、両者の差の信号が出力される。こ
の差分信号は、適応符号化回路５２により符号化される
。差分信号は前述した第２図もしくは第３図と同様の構
成を有する比較器５３にも与えられ、この比較器５３に
おいて得られた変化分信号に応じて適応符号化回路５２
が適応的に符号化を行なう。符号化された信号は伝送路
側に出力されるとともに、適応復号化回路５４に入力さ
れる。適応復号化回路５４では、符号化された差分信号
を復号化し、加算器５５の一方の入力に与える。加算器
５５の他方の入力にはフレームメモリ５６に格納されて
いる１フレーム前の変換信号が与えられている。したハ
ラて、加算器５の出力は現在の変換信号となり、フレー
ムメモリ５６に格納される。したがって、あるブロック
については、現在の係数と１フレーム前の係数との差分
が伝送され、また、他のブロックについては現在の係数
と数フレーム前の係数との差分が伝送されることも有り
得る。フレームメモリ５６には、１フレーム前の係数と
該差分とを加えて得た係数が格納される。

適応符号化回路５２は、第４図および第５図と同様に構
成することができる。つまり、変化分が大であるときは
、切替えスイッチ３２は符号化を選択してビットが割当
てられ、変化分が小で敵るときには、ｉｔ　Ｏｕ入力側
が割当てられ、゛この場合には割当ては行われず、伝送
は行われない。この時は適応復号化回路５４の出力もｄ
Ｌ　ＯＩＩであり、フレームメモリ５６の該アドレスの
ブロックの係数は変化しないことになる。

この実施例では、変換係数を伝送しないブロックについ
ては、伝送停止時からの変換係数を保持するので、ブロ
ックの画像情報が僅かずつ変化している場合の変化の検
出精度を高めることができる。なお、この場合にお□い
て、受信側の適応復号化回路は、第６図中における適応
復号回路５４、加算器５５及びフレームメモリ５６によ
ら構成することができ、加算器５５の出力に再生コサイ
ン変換係数を得ることができる。

また、１つ前のフレームとの変化分を求めるとき、動き
補償、即ち、１フレ一ム間の平行移動量を求め′、その
逆方向に平行させて動きを補償し変化分を求めれ＆ｉ、
より変化分が減少するため効率化が図れる。第７図は、
これを実現する回路の構成例である。なお、この図にお
いて第６図と同一部分には同一符号を−付し、重複する
部分の説明は省略する。現在求められているコサイン変
換係数は、動きベクトル検出回路６１の一方の入力に与
えられている。動きベクトル検出回路６１窃他方の入力
にはフレームメモリ５６に格納されている過去の変換係
数が入力される。動きベクトル検出回路６１は、両変換
係数を比較し動きベクトルを生成する。この動きベクト
ルは、動き補償回路６２及び多重化回路６３に出力され
る。動き？［回路６２は、フレームメモリ５６から出力
される変換係数を動きベクトル分だけ平行移動し、減算
器５１の一方の入力に与える。この結果、例えば第８図
（ａ）に実線で示す画像についての変換係数がフレーム
メモリ５６に格納されていて、同図（ｂ）に示す画像に
ついての変換係数が新たに入力されたとすると、（ａｌ
）の画像は動きベクトルで示される分だけ平行移動して
（図中点線で示す位Ｍ）、この画像と（・ｂ）に画像と
の差分を求める。この結果、同図（Ｃ）に示すように変
化分を少なくできるので、さらに伝送効率が向上する。

なお、動きベクトルは多重化回路６３において画像情報
と多重化され伝送される。

上記各実施例では直交変換としてコサイン変換を用いた
が、本発明は、フーリエ変換、アダマール変換、スラン
ト変換、ＫＬ変換等他の変換方式を採用する場合にも同
様に適用できることは言うまでも無い。

［発明の効果コ 以上のように、本発明によれば、ブロック毎に変換信号
を過去の変換信号と比較して、その変化分が大きい時の
み変換係数の符号化を行なっているので、伝送効率を向
上させることができ、伝送チャンネルの有効利用を図る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る画像伝送装置の構成を
示すブロック図、第２図は同装置における変化分検出回
路の第１の構成例を示すブロック図、第３図は同変化分
検出回路の第２の構成例を示すブロック図、第４図は同
装置における適応符号化回路の構成を示すブロック図、
第５図は同適応符号化回路における符号化器の構成を示
すブロック図、第６図は本発明の他の実施例に係る画像
伝送装置の一部を示すブロック図、第７図は本発明の更
に他の実施例に係る画像伝送装置の一部を゛　示すブロ
ック図、第８図は同装置の作用を説明するための図であ
る。 １・・・Ａ／Ｄ変換回路、２・・・ブロック分割回路、
３・・・コサイン変換回路、４・・・変化分検出回路、
５・・・適応符号化回路、６・・・伝送路、７・・・適
応復号化回路、８・・・逆コサイン回路、９・・・ブロ
ック統合回路、１０・・・Ｄ／Ａ変換回路。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 １７一 第２図 第３図 第４図　　　　第５図 第６図 手続補正書６２．６．３０ 昭和　噛ａ４す１１日 特許庁長官　小　川　邦　夫　殿 １、事件の表示 特願昭６１−７２９７３号 ２、発明の名称 画像伝送方式 ３、補正をする者 事件との関係　特許出願人 （３０７）株式会社　東芝 ４、代理人 東京都千代田区霞が関３丁目７番２号　ＬＩＢＥビル５
、自発補正 ７、補正の内容 （１）　明細書の特許請求の範囲の欄を別紙の通り訂正
する。 （２）　明細書、第４頁第１２行に、「走査変換」とあ
るのを「走査」と訂正する。 （３）　同書、第７頁第１７行および同第１８行に、「
加算器２４は、各係数について上記差分を累積加算する
。」とあるのを、「加篩器２４は、得られた各係数の差
分を加算してブロック毎に上記差分の総和（累積加算値
）を求める。」と訂正する。 （４）　同書、第８頁第１５行に、「不可能である。」
とあるのを、「はハードウェアを大形化する。」と訂正
する。 （５）　同書、第１１頁第６行〜第１６行に「また、上
記実施例では〜望ましい。」とあるのを、下記の通り訂
正する。 記 上記実施例では前フレームと現フレームとの間の変換係
数の差をブロック毎に加算して所定のしきい値と比較し
、上記変化分の加算値が大なるときには、そのブロック
の全ての変換係数を符号化して伝送するようにしている
。これを固定領域伝送方式と呼ぶことにする。 符号化効率を更に改善するには、変換係数を複数の領域
に分割し、各々の領域において変化分を求め、各々の領
域に関して異なる符号化を行なうようにすれば良い。こ
れを選択領域伝送方式と呼ぶことにする。 以下、この選択領域伝送方式を更に具体的に説明する。 一一般に、コサイン変換では、ブロック内の２次元画像
情報の空間周波数スペクトルを抽出するため、例えば第
９図に示すようなパターンを用いる。 このパターンは４Ｘ４画素ブロックの１６基本パターン
の例を示したもので、斜線部は係数（＋１）、余白部は
係数（−１）を示している。 このパターンは、左上が直流（最体次）成分の抽出用パ
ターンで、右下が水平垂直共に最高次の成分を抽出する
ためのパターンである。そして、コサイン変換では、こ
のような各パターンで抽出された各成分（変換係数）を
第１０図に示すような変換係数マトリクス（４Ｘ４＞に
基づいて２次元的に配置する。第１０図の左上の変換係
数パターンは、第９図の左上のパターンよって抽出され
た最低次の変換係数が、１１１　＄１で示される左上位
置に配置されることを意味しており、また第１０図の右
下の変換係数パターンは、第９図の右下のパターンよっ
て抽出された最高次の変換係数が、“１′°で示される
右下位置に配置されることを意味している。したがって
、コサイン変換では、ブロックの左上から右下にかけて
順次次数が高くなるように変換係数が配置される。 そこで、第１１図に示すように、ブロックの左上（低次
）から右下〈高次）にかけて、右上から左下に延びる線
によってブロックをＲ１−Ｒ４の４つの領域に分割する
。そして、各領域Ｒ１〜Ｒ４に関して異なる符号化を行
なう。例えば、領域Ｒ１は輝度が直接制御される直流成
分であるから、常に符号化しく伝送し）、領域Ｒ４は高
次係数に対応するので符号化しない（伝送しない）。 領域Ｒ２とＲ３は、変換係数のフレーム間の変化分の総
和をそれぞれの領域Ｒ２、Ｒ３毎に得、その値が所定の
しきい値よりも大きいときに符号化して伝送する。 第１゛２図に８×８画素からなるブロックを左上（低次
）から右下・（高次）にかけて４つの領域■〜■に分割
した例を示す。この場合にも領域■がら領域■にかけて
順次高次の係数が配置され、各領域■〜■毎に異なる符
号・化を行なわせるようにする。このとき、人間の視覚
特性に基づいて低次の変換係数である領域■に最も多く
のビット数を別当てる゛ことが望ましい。 （６）　同書、第１１頁第２０行に、「１フレーム前の
変換信号」とあるのを、「１フレーム前の生の変換信号
」と訂正する。゛ （７）　同書、第１２頁第１行に、「過去に伝送された
」とあるのを、「過去に伝送されて量子化雑音の加わっ
た」と訂正する。 （８）　同書、第１２頁第１１行に、「第３図と同様の
」とあるのを、「第３図２３以降と同様の」と訂正する
。 （９）　同書、第１３頁第１行に、「加算器５」で」と
あるのを「平行移動させて」と訂正する。 （１１）　　同書、第１６頁第１７行及び第１８行に、
「第８図は同装置の作用を説明するための図である。」
とあるのを、［第８図は同装置の作用を説明するための
図、第９図はコサイン変換の基準画像パターンを示す図
、第１０図はコサイン変換係数マトリクスを示す図、第
１１図及び第１２図はブロックの領域分割の例をそれぞ
れ示す図で］ある。」と訂正する。 −”　、　（、、’−ｉ　２　）　　図面第９図、第１
０図、第１１図及び第１２図を追加する。 ２、特許請求の範囲 （１）　　画面を複数のブロックに分゛割し、′ソロツ
欠毎に゛画像情報を直交変換して変換信号を得゛、さら
にこの変換信号を′符号化して伝送する画像゛伝送方式
において、現在のフレームの変・換信号と過去のフレー
ムの変換信号とをブロック毎に比較して、再変換信号の
変化分の大きなブロッゲのみを′符号化して伝送するこ
、とを特徴とする画像伝送方式。 （２）・変化分は、再変換信号の差の絶対値の累積値で
ある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。　　　　　　　　　　　　□（３）変化分は
、変換信号の低次の係数ほど大きな重みをかけて求めた
ものであるこ玄工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。 （勾　再変換信号の差分信号を符号化して伝送するもの
である特許請求の範囲第１項艷載の画像伝送方式。 （５）現在のフレームの画像と過去のフレニムの画像と
の間で平行移動があった場合、該平行移動量を補償して
得たｗｌ換信号同士を比較する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。　　　　′ （６）□５サイン　　　　のマ　リ　スか　なるブロッ
クをさらに複数の領域に分割し、各領域の変化−分から
変・換信号゛の変化分を求める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。□（７）　　ブ
ロック゛を左上′から右下にかけて複数の領域に分割す
るこ′とを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の画像
伝送装置。 （８）二ブレーム前の変換信号を過去に伝送されている
変換信号とする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。　　　　　′出願人代理人　弁理
士　鈴江武彦 □、′ 第１１図 第１２図

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）画面を複数のブロックに分割し、ブロック毎に画
   像情報を直交変換して変換信号を得、さらにこの変換信
   号を符号化して伝送する画像伝送方式において、現在の
   フレームの変換信号と過去のフレームの変換信号とをブ
   ロック毎に比較して、両変換信号の変化分の大きなブロ
   ックのみを符号化して伝送することを特徴とする画像伝
   送方式。
2. （２）変化分は、両変換信号の差の絶対値の累積値であ
   る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。
3. （３）変化分は、変換信号の低次の係数ほど大きな重み
   をかけて求めたものであるこ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。
4. （４）両変換信号の差分信号を符号化して伝送するもの
   である特許請求の範囲第１項記載の画像伝送方式。
5. （５）現在のフレームの画像と過去のフレームの画像と
   の間で平行移動があった場合、該平行移動量を補償して
   得た変換信号同士を比較する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。
6. （６）ブロックをさらに複数の領域に分割し、各領域の
   変化分から変換信号の変化分を求めることを特徴とする
   特許請求の範囲第１項記載の画像伝送方式。
7. （７）ブロックを左上から右下にかけて複数の領域に分
   割することを特徴とする特許請求の範囲第６項記載の画
   像伝送方式。
8. （８）一フレーム前の変換信号を過去に伝送されている
   変換信号とする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。