JPS62248379A - 画像符号化方式 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、ファクシミリ、ビデオテックス、ファイリン
グ、コンピュータグラフィックス等の静止画や、ＴＶ信
号伝送、記録等の動画像の圧縮を行なう画像符号化方式
に関する。

（従来の技術） 多階調画像の符号化方法として画像をブロック分割し、
ブロック内の画゛像情報を階調を代表する−又は二つの
代表値と各画素がどの代表値に属すかを示すブロック内
の画素数の個数の分解能情報とに分けて符号化するブロ
ック符号化方式がある。

このブロック符号化方式は文書のような２値画像と写真
のような多値画像の両者に対応できる優れた符号化方式
として広く検討されている。ブロック符号化方式につい
ては、先願である特願昭６０−２０７９１１号にも述べ
られているが、以下に簡単に説明する。

ブロック符号化方式の原理を第２図を用いて説明する。

第２図（ａ）に示すように、原画像情報を例えば３Ｘ３
画素のブロックに分割し、そのブロック内の画素の平均
的な階調である閾値ＸＴを定める。　この閾値ＸＴと各
画素のＩＩＩｔ調（輝度レベル）Ｘｌ　（１＝Ｌ２ｔ”
・ｔ９）とを比較して、ＸＴよりＸ　ｔ　（Ｆ）方が大
きい（Ｘｔ≧ＸＴ）時φＬ＝１＊　ｘ、の方が小さい時
φ□＝０と定める。そして、階調が閾値Ｘアより小の画
素の平均階調を とし、閾値Ｘτより大の画素の平均階調をと定める。ａ
、ｂをブロック代表階調といい、ブロック内の各画素の
階調ｘ４はこれらのブロック代表階調ａ、ｂに置換えら
れ、ｘｌ′となる。また。

φ１（１＝１ｓＬ・・・、９）を分解能情報という、こ
れら代表階調情報ａ、ｂと分解能情報φｌとが適当な符
号化方式により伝送される。第２図（ａ）を具体的な数
値例で表おしたものが、第２図（ｂ）である。

なお、第２図（ｂ）の例では閾値ＸＴとしてブロッ値画
像の混在した画像を符号化できる特徴を有しているが１
階調情報と分解能情報の両方を符号化するため必ずしも
効率の良い符号化方式とは言えない面があった。又、ブ
ロック単位で階調情報を設定するため、ブロックの段差
が現われて画質劣（問題点を解決するための手段） 階調情報の符号化効率を向上させるため線形変換符号化
技術を用いる。まずブロック内の階調情報を代表する階
調代表値を演算する。次にこれを複数個をまとめてメモ
リに記憶しておく０次に、メモリに記憶された複数個の
階調代表値に対して一括に線形変換を行ない量子化する
。

（作用） ブロック内の階調代表値は複数サンプルの画像情報を一
つの値で表現したもので１例えばブロック内の平均レベ
ル等が用いられる。各ブロックの階調代表値をブロック
間にわたって複数個ずつブロック化し例えばコサイン変
換のような線形変換を行なう、線形変換はブロック間の
複数サンプルの相関を利用しているため符号化効率が向
上する。

線形変換を行なった後、低次の項から順にもとの階調代
表値より少ないビット配分で量子化する。

ブロックごとの階調代表値は、もともとの画像信号とは
異なる信号であるが１画像信号から、所定の規則により
生成された信号であり１画像の線形変換符号化と同様の
技術を用いることができる。

本発明ではこのように本来の画像信号とは異なるが、画
像と似た性質の階調代表値に対して線形変換符号化を適
用して効率的な符号化を行なっている。

又この階調代表値を線形変換符号化すると５階調代表値
の集合に対して低域通過フィルターを作用させる効果が
生じるためブロック間の継目が段差となって画質劣化を
引きおこす現象を低減する作用も生じて来る。

（実施例） 以下本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する。

第１図は本発明の一実施例に係る画像符号化方式の概要
を説明するための機能ブロック図である。入力画像信号
列ｘｉ（ｉ＝１．２・・・）は閾値設定手段１に入力さ
れ、ブロック内の画素の平均階調である閾値Ｘ　Ｔｎ　
（ｎ　＝ＬＬ・・・）が設定される。

この閾値ＸＴｎはブロック内の画素の平均階調によって
定めることができる。

こうして設定された閾値ＸＴｎは、入力画像信号列Ｘ（
とともにブロック代表階調算出手段２に与えられる。ブ
ロック代表階調算出手段２では、闇値ＸＴｎと各ブロッ
ク内の画素の階調（輝度レベル）Ｘｉとを比較して、前
記■、■式により、大小二つのブロック代表階調ａｎｙ
　ｋｉｎを算出し、また同時に分解能情報φ１を出力す
る。

ブロック代表階調ａｎｙ　ｂｎはグループバッファ３に
与えられ、相続く複数個、例えば８個ずつグループ化さ
れ ａｍ＝Ｃａｌｔａ２ｅ”’９８ｍ）９　　ｂｍ＝Ｃｂｌ
ｅｂ＊ｅ”’ｔｂｍ）一般には ａ　ｍ＝　Ｃａ　ｎｙ　ａ　ｎ＋１ｍ・・’ｐ　ａ　ｎ
＋、ＩＬ　ｂ　ｍ＝（ｂｎ＊ｂｎ＋ｘ　ｍ”・ｅ　ｂ　
ｎｅｔ）の形となる。グループ化されたブロック代表階
調ａｍｌ　ｂ＋ａは、線形変換符号化部４へ与えられる
。

線形変換符号化部４では、グループ化されたブロック代
表階調ａｌｌｌ　ｂｍに対して、グループの大きさの変
換行列Ｈが ｃ、＝ａｌｌ−■（・−・■ のように乗じられる。

ここで線形変換としては例えばアダマール行列又は、コ
サイン変換行列、又は、サイン変換行列又はフーリエ変
換行列等を用いればよい。ここでは８×８次の縦アダマ
ル行列の例を第３図に示す。

但しαは正規化のための定数である。線形変換された変
換信号は、低域より、つまり０式の横ベクトルｃ、ｍの
左端の成分より順次右へ向かって減少するビット配分に
より量子化される。第４図にその量子化ビット配分の例
を示す、高域成分程配分ビット数が低減している。この
量子化データが線形変換符号化部４の符号出力となる。

一方弁解能情報φｌは、分解能情報符号化部５へ与えら
れる０分解能情報φｌは、０と１の２値信号系列である
ためランレングス符号化を用いればよい。例えばＣＣＩ
ＴＴ国際標準方式のＭＨ（モディファイド・ハフマン符
号）、　　ＭＲ（モディファイドリード符号）、ＭＭＲ
（モディファイドＭＲ符号）等で符号化すればよい。

受信側では、逆量子化により復号された変換系列ｃ、′
　に対し線形逆変換Ｈ−”が施されブロック代表階調が
再生される。前記アダール行列Ｈに対する逆変換はその
転置行列Ｈ−１＝Ｈｔを用いればよい。

上記実施例においてブロック代表階調としてａｎｔｂｎ
の二つの値を用いたが、ブロック内平均値ｘｔｎの一つ
の値で代用することもできる。その場合、グループバッ
ファは一つの系列ＸＴｎに対して存在すればよく、又、
線形変換符号化も−っの系列に対してだけ行なえばよい
。

また上記実施例において、ブロック代表階調のグループ
化は８個の例で説明したが、４個とか１６個、３２個等
他の個数でもよく、又２のベキ乗の個数である必要もな
い、またグループ化は１次元ベクトルとなるようなやり
方で説明したが、２次元的な行列形式のグループ化を行
なうこともできる。

（ｎは横方向１ラインのブロックの数）として ｃ＠”：Ｈ’Ａ−Ｈ なる２次元線形変換を行なえばよい。

又上記実施例では線形変換を行なった後、スカラー量子
化を行なう符号化すなわち線形変換スカラー量子化符号
化を行なった場合について説明したが、変換成分を複数
個′まとめて、量子化するベクトル量子化を用いる符号
化、すなわち、線形変換ベクトル量子化符号化を行なう
こともできる。

次に第５図を用いて別の実施例について述べる。

第１図において、グループ化されたブロック代表階調ａ
ｎｙ　））１１は、線形変換符号化部４で、線形変換符
号化される。ここでは、ベクトル量子化部６でベクトル
量子化されるｍａＨの次元を例えば８としたとき、ａｆ
ｉはａｎ＝（ａｌｔ　ａｌｅ・・・、ａ８）なる（横）
ベクトルで表わされるが、Ｋ個の代表ベクトルＶ１．Ｖ
、、・・・、Ｖにのうちａｎに最もふされしいベクトル
ｖＰを選択しその１ｎｄｅｘｙ　ｐ　　が出力となる。

ＶＰの選択法として、　　ａｎとＶＰどの距離ｄ、即ち
ｄｘ　（ａｎｔ　ｖｐ）＝　（ａｘ−Ｖｔ）”＋　（ａ
ｘ−ｖｚ）”＋・・・＋（ａ、−Ｖ、）”が最小となる
ベクトルＶ　ｐ　ｔｔ選択するようにすればよい、ここ
で距離として他の尺度、例えば絶対値和ｄａ（ａｎ＊Ｖ
ｐ）＝ｌａｘ　　ｖｔｌ十ｌａ＊−ｖｚｌ＋・＋Ｉａ＊
−Ｖ＊ｌを用いてもよい。

又、上記実施例においては、ブロック代表階調として、
ブロック内輝度信号の平均値を用いて示したが、ブロッ
ク内の画像情報を表わすものならば、他の形式の信号を
用いても構わない０例えば入力としてカラー画像信号が
与えられた場合５、画素は三つの成分によって表わされ
るベクトルｕｌ＝（Ｘｉ、ｙｉｔ　ｚｔ）の形式で表わ
される。このベクトル形式でブロック内で二つの代表階
調ベクトルａ　ｔ＝　（ａ　ｘｌｅ　ａ　ｙｌｅ　ａ　
ｚｌ）ｂｔ”　（ｂｙｔｅ　ｂｙｔｔ　ｂｚｉ）を選び
、どちらに近いかを分解能情報φｊとして、表現すれば
前記実施例とほぼ同様の符号化が行なえる０例えば、ブ
ロック内の平均階調の代わりに平均ベクトルｘｔｎ＝　
（ｘ　＋　ｙ　ｖ　Ｚ　）、と選びこの平均ベクトルの
三つの成分についてそれぞれ、ブロック内の入力ベクト
ルの三つの成分の大小を比較し、大小二つのグループに
分け、大小それぞれのグループ内での平均を求め、大の
平均三成分と小の平均三成分をそれぞれブロック内の二
つの代表階調ベクトルａｌｅ　ｌ）ｌと決定すればよい
。

次に分解能情報は、各入力画像信号ベクトルＵ工＝（ｘ
ｔｔ　ｙｉｓ　ｚｔ）が前記代表階調ベクトルａｉｔ　
ｂえのどちらにより近いかにより選別する。。

即ちａｌに近ければ１そうでなければ０（またはその逆
でもよい）とすればよい。近さの測定は例えば三成分の
差の２乗和又は絶対値和を用いればより）。

このようにして決定された、代表階調ベクトルａｉｙ　
ｂｉについて、それらをグループ化するやり方として、
例えば ａｎ＝（ａＷｉ＋ａＶｔ＋ａＺｉｙ　ａｌ＋２＋ａｙ２
＋ａＺ２＋　”→又は ａｎ＝（ａｌ（ｔ＋ａＸｚｔａＫ３ｔ　”’＋　ａＶｘ
＋ａＷ２＋　”’１ａＺｚｔａＺｚ＋　”’）又は ａＸｎ＝（ａｂｌｅ　ａＸｉ＊　ａｌ（３＋　”’）ａ
ｙｎ＝（ａｙｔｔ　ａＶｚｙｏｏｏ）ａＺｎ＝（ａＺｌ
ｅ　ａＺｌｅ　”’　　　）などがある、又、２次元的
に と行列の形に配置してもよい。

又入力画像信号のとり込みの段階で２次元的配列にして
もよく、又色信号三成分を第３の次元にとって３次元（
立体的）配列としてもよい。

以上、実施例においてはブロックは第２図の３×３の例
で説明したが４Ｘ４，２Ｘ２，８Ｘ８等、他の大きさで
もよくまた２Ｘ４，４Ｘ８等の様に正方形以外の長方形
の様に設定してもよい。

〔発明の効果〕

このように本発明によれば、符号化効率の向上と画像の
段差をとり除くという効果を奏する。従来ブロック代表
階調は、効率の高い符号化がなされていなかったため、
全体として圧縮率が低かった。これに対し本発明ではブ
ロック代表Ｎ調という画像とは異なる信号に対し、グル
ープバッファによりグループ化し、グループ化したもの
を線形変換又はベクトル量子化することにより高い効率
の符号化を行なうことができるようになった。又、グル
ープ化し一括して線形変換又はベクトル量子化を行なう
ことによりブロック代表値に対して。

低域通過フィルターを施した形となり、ブロックごとの
段差が自然にとり除かれ再生画の画質が向上する。また
グループ代表階調をベクトル量子化した場合には、ベク
トルのコードブロックの設定のやり方によって低域通過
特性の他に画質上有利な特性に設計することも可能とな
る。この様な符号化は、いわば符号化と信号処理を送信
側で同時に行なった効果があるため受信側で再生画に対
して整形フィルターを施こす必要がなくなるという効果
も生じる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例のブロック図、第２図は従来
のブロック符号化方式を説明するための図、第３図は本
発明に係る画像符号化方式において用いられる線形変換
行列の一例である縦アダマール行列、第４図は本発明に
係る画像符号化方式において用いられる量子化ビット配
分の一例、第５図は本発明の別の実施例のブロック図。 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　竹花喜久男 第　　３　図 （ａ６．　ｌＡ、２．ｏ、ｏ、ｏ、ｏン第　　４　図 第２図

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像信号をブロックに分割し、各ブロック内の画
   素の画像情報を代表する二つの代表値を求め、該ブロッ
   ク内の各画素を前記代表値のどちらかに分類し、分解能
   情報として二値信号符号化を行ない、前記代表値は複数
   個一括して多値信号符号化することを特徴とする画像符
   号化方式。
2. （２）代表値の複数個に対して一括して線形変換符号化
   を施すことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画
   像符号化方式。
3. （３）代表値の複数個に対して一括してベクトル量子化
   を施すことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画
   像符号化方式。