JPS63122387A - 画像信号帯域圧縮方式 - 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】 （産業上の利用分野） 本発明は、画像信号の伝送あるいは記録に適用できる画
像信号帯域圧縮方式に関するものである。

（従来の技術） 従来、アナログ伝送用の帯域圧縮技術に関し、テレビジ
ョ学会技術報告ＴＥＢＳ９５−２　ｒ高品位テレビの衛
星１チャンネル伝送方式（ＭＵＳＥ）　Ｊに報告されて
いるＭＵＳＥ方式、電子通信学会通信方式研究会Ｃ８８
４−７ｒ高品位テレビ信号の時間軸変換帯域圧縮方式」
に報告されているＴＡＴ方式という技術が知られている
。

ＭＵＳＥ方式は、ＮＨＫにより開発された方式であり、
高品位テレビジョン信号の２０ＭＨｚの帯域を８゜１Ｍ
Ｈｚにまで圧縮し、衛星１チヤンネルにより高品位テレ
ビジョン放送を可能とする方式であるが、画像の動いて
いる部分の解像度が低下するという問題点がある。

ＴＡＴ方式は、まず粗いサブサンプリングによって画像
の基本構造を表す基本画素を取り出し、央に残りの画素
の中から画像の精細さを表すために必要な追加画素をと
り、これらを−様な時間間隔に並びかえてアナログ伝送
するものである。これは、画像を小さなブロックに分割
し、ブロック内の画像の細かさに応じて第６図（ａ）、
　（ｂ）に示すようにサンプリングパターンを変化させ
ることに相当する。即ち、１つのサンプリングパターン
を１つの間引きおよび補間方法として各ブロックに間引
きおよび補間方法を割り当て、割り当てられた間引きお
よび補間方法に従って画素を間引き帯域圧縮を行う。さ
らに、動静判定を行うことにより静止領域では１フレー
ム前の復元画像信号を用いて画像の補間を行う。ＴＡＴ
方式ではＭＵＳＥ方式に比較して動画像についての画像
品質が向上している。

（発明が解決しようとする問題点） 従来のＴＡＴ方式では各ブロックに対する間引きおよび
補間方法の決定において、１種類の間引きおよび補間方
法による補間誤差のヒストグラムを用いて全問引きおよ
び補間方法の決定を行っていた。しかし、同一ブロック
であっても間引きおよび補間方法が違えば多くの場合補
間誤差も異なる。従って３種類以上の間引き率の補間方
法がある場合には１種類の間引きおよび補間方法に対す
る補間誤差のみから間引きおよび補間方法の決定を行う
と、３種類以上の間引き率の間引きおよび補間方法を用
いても画面全体での歪み量は十分には減少しない。

本発明の目的は、このような従来の欠点を緩和し、特に
３種類の間引き率を持つ場合において、より正確な、即
ち画面全体での歪み量の総和をより小さくできる間引き
および補間方法の決定に基づいて画素を間引き圧縮を行
う画像信号帯域圧縮方式を提供することにある。

（問題点を解決するための手段） 本発明の画像信号帯域圧縮方式は、送信側で、画像を定
められた大きさのブロックに分割し、ブロック内画素数
に対する間引き画素数の割合である間引き率をブロック
単位で変化させながら画素を間引き、受信側で間引かれ
た画素を補間して画像を復元させる帯域圧縮方式におい
て、前記ブロック毎の画素の間引き率を、間引き率の小
さな方から順に間引き率１、間引き率２、間引き率３の
３種類とし、各間引き率に対する間引きおよび補間を行
い、その補間誤差を計算し、間引き率１および間引き率
３に対する前記補間誤差を用いて画像全体の補間誤差の
総和が最小となるように、がっ、画像全体の圧縮率が所
望の値になるように、全ブロックを間引き率ｌと間引き
率３の２つのグループに分け、次に、前記画像全体の圧
縮率が変化しないようにしながら、前記補間誤差を用い
て前記画像全体の補間誤差の総和が減少するように、間
引き率１のブロックと間引き率３のブロックを間引き率
２に変えていき、次に、前記画像全体の圧縮率が変化し
ないようにしながら、前記補間誤差を用いて前記画像全
体の補間誤差の総和が減少するように間引き率１のブロ
ックを間引き率３に変え同時に間引き率３のブロックを
間引き率２に変えるか入れ換えか、間引き率１のブロッ
クを間引き率２に変え同時に間引き率３のブロックを間
引き率１に変える入れ換えかの少なくともどちらか一方
の入れ換えをしていき、最終的に全ブロックに対して間
引きおよび補間方法を決定し、画素の間引きと並べ変え
を行って、間引きおよび補間方法を示す情報と間引かれ
ずに残る画素を受信側に伝送し、受信側では送られてく
る前記情報を基に前記間引かれずに残る画素から画像を
復元するものである。　　　。

なお、前記各間引き率に対する間引きおよび補間の方法
として、過去のフレームの復元画像信号をも用いる間引
きおよび補間方法を含めて少なくとも１種類以上の間引
きおよび補間方法を使用してもよい。

（作用） 本発明においては、画像を定められた大きさのブロック
に分割し、ブロック毎の画素の間引き率として３種類を
用意し、ブロック毎に画素を間引いて画像の帯域圧縮を
行う場合について考える。

送信側の動作としては、第１図（ａ）、　（ｂ）、　（
Ｑにより接続する）に示すように、まず各間引きおよび
補間方法に対する補間誤差を計算し、間引き率１と間引
き率３の間引きおよび補間方法に対する補間誤差を用い
て画像全体での補間誤差の総和が最小となるように、か
つ、画像全体の圧縮率が所望の値になるように、全ブロ
ックを間引き率１と間引き率３の２つのグループに分け
る。

次に、画像全体の圧縮率が変化しないようにしながら、
各間引きおよび補間方法に対する補間誤差を用ν）て画
像全体での補間誤差の総和が減少するように、間引き率
１のブロックと間引き率３のブロックを間引き率２に変
えていく。

次に、画像全体の圧縮率が変化しないようにしながら、
各間引きおよび補間方法に対する補間誤差を用いて画像
全体での補間誤差の総和が減少するように、間引き率１
のブロックを間引き率３に変え同時に間引き率３のブロ
ックを間引き率２に変える入れ換えか、間引き率１のブ
ロックを間引き率２に変え同時に間引き率３のブロック
を間引き率１に変える入れ換えかの少なくともどちらか
一方の入れ換えをしていく。

最終的に全ブロックに対して間引きおよび補間方法を決
定する。

このようにすることにより、１種類の間引きおよび補間
方法に対する補間誤差のみを用いて全問引きおよび補間
方法の決定を行うよりも、画面全体での歪み量の総和を
より小さくできる間引きおよび補間方法の決定が可能と
なる。

（実施例） 次に第２図〜第５図を用いて本発明の実施例について説
明する。

第２図は本発明の一実施例であるテレビジョン信号帯域
圧縮方式の送信部（ａ）と受信部（ｂ）の処理の流れの
概略を示す図である。この実施例では一例としでフィー
ルド毎に間引きおよび捕間方法の決定を行い画素の数を
全体の１／２に間引く場合について示している。

また第３図は本実施例におけるブロック毎の間引きおよ
び補間方法を示しており、ブロックの大きさは一例とし
て４画素×４画素、間引き率は（ａ）０、（ｂ）１／２
、（ｃ）、（ｄ）３／４の３種類で、（ａ）、（ｂ）、
（ｃ）はフィールド内捕間、（ｄ）はｌフレーム前の復
元画像信号を用いるフレーム間補間を用いている。

即ち本実施例は、第３図（ａ）、（ｂ）、（ｃ）、（ｄ
）４種類の間引きおよび補間方法を各ブロックに割り当
て、それぞれに対応した間引きを行い、帯域圧縮を行う
ものである。以下では説明のため（ａ）をモード１、（
ｂ）をモード２、（ｃ）をモード３、（ｄ）をモード４
とする。

モード決定方法はまず、全ブロックを、各モードに対す
る補間誤差を用いて補間誤差の総和が最小となるように
、がっ、全体の圧縮率が所望の値になるように、間引き
率０と間引き率３／４の２つのグループに分ける。次に
、圧縮率が変化しないようにしながら、モード２、モー
ド３、モード４に対する補間誤差を用いて補間誤差の総
和が増加しないようにしながら、可能な限り、モード１
のブロックをモード２に変え同時にモード３またはモー
ド４のブロックをモード２に変える。さらに、補間誤差
の総和が増加しないようにしながら、可能な限り、モー
ド１のブロックをモード３またはモード４に変え−同時
にモード３またはモード４のブロックをモード２に変え
ていき、最終的に全ブロックに対してモードを決定する
。以下でその詳細な説明を述べる。

送信側では、まず画像信号が入力されると、各モードに
対する間引きおよび補間が行われる（■）。

次に、補間信号と原信号との差分の絶対値のブロック内
の総和即ちブロック毎の各モードに対する歪み量Ｄ２、
Ｄ３、Ｄ４が計算される。ここでモード３とモード４は
間引き率が３／４で等しいため、モード３とモード４で
はどちらのモードを選択しても画像全体の圧縮率には影
響がない。従ってモード３とモード４の２種類のモード
に対する歪み量Ｄ３、Ｄ４のうち、どちらか小さい方の
歪み量を待つモードを選択し、選択されたモードに対す
る歪み量を改めてＤ５と置く（■）。

次に、歪み量Ｄ５についてのヒストグラムであるＤ５ヒ
ストグラムを作成する（■）。

次に、第４図（ａ）に例示するように、Ｄ５ヒストグラ
ムの内容を歪み量の大きな方から次々に読み出して加算
していき、全ブロック数の１／３以上となったときの歪
み量の値をＴ１とする（■）。全ブロックは歪み量Ｄ５
がＴ１より小さいかＴ１以上かにより、間引き率３／４
と間引き率Ｏの２つのグループに分けられる。

次に、歪み量Ｄ５がＴ１より小さいブロックについて、
第４図（ｂ）に示すように、歪みｆＬＤ５と歪み量Ｄ２
との差分Δ（＝Ｄ５−Ｄ２）を計算し、ゼロ以上の値を
持つΔについてのヒストグラムである［Δ］３ヒストグ
ラムを作成する。また、歪み量Ｄ５がＴ１以上のブロッ
クについて、第４図（Ｃ）に示すように歪み量Ｄ２につ
いてのヒストグラムである［Ｄ２］１ヒストグラムを作
成する（■）。

さらに、次のようにしてＴ２、Ｔ３、Ｔ４を決定する。

まず［Ｄ２］１ヒストグラムを構成するブロックについ
て、歪み量の小さい方から順番をつけ、Ｄ２ｊ（ｊ＝１
，２，３．・・・）とし、［Δ］３ヒストグラムを構成
するブロックについて歪み量の大きな方から順番をつけ
、Δｉ（１”　Ｌ　２＋　３＋・・・）とし、Ｄ５ヒス
トグラムを構成するブロックのうち歪み量Ｄ５がＴ１以
上のブロックについて歪み量の小さい方から順番をつけ
、Ｄ５ｋ（ｋ　＝　１．２．３．・・・）とする。ｉ＝
１かつｊ＝ｌかつに＝１（■）から始めて、歪み量Ｄ２
ｊ、Δｉ、Δｉ＋１についてＤ２ｊ＜Δｉ＋Δｉ＋ｘ の関係があれば（■）、ｊを１加算し、ｉを２加算して
（■）、再度Ｄ２ｊ、Δｉ、Δｉ＋１を読込み（■）、
■の比較判定を繰り返して Ｄ２ｊ≧Δｉ＋Δｉ＋１ となった時点の歪み量Ｄ２ｊの値をＴ３とする。さらに
続けて、歪み量Ｄ２ｊ、Δｉ、Δｆ＋１、Δｉ＋２につ
いてＤ５にくΔｉ＋Δｆ＋１＋Δｉ＋２ の関係があれば（０）、ｋを１加算し、ｉを３加算して
（＠、再度Ｄ２ｊ、Δｉ、Δｉ＋１、Δｉ＋２を読込み
（［株］）、６辺比較判定を繰り返して Ｄ５に≧Δｉ＋Δｉ＋１＋Δｉ＋２ となった時点の歪み量Δｉの値をＴ２、歪み量Ｄ５にの
値をＴ４とする４）。第４図（ｂ）、（ｃ）にそれぞれ
Ｔ２、Ｔ３を示す。

次に、ＥＰｐ　Ｔ２、Ｔ３、Ｔ４と■でのモード選択の
結果を用いて、全ブロックに対するモードを決定する（
［相］。即ち、各ブロックについて、Ｄ５≧Ｔ４かつＤ
２≧Ｔ３ならばモード１を、Ｄ５≧Ｔ４かつＤ２＜Ｔ３
ならばモード２を、Ｄ５＜Ｔ４かつΔ＞Ｔ２ならばモー
ド２を、Ｄ５＜Ｔ４かつΔ≦Ｔ２ならば■におけるモー
ドの選択結果に従いモード３またはモード４を割り当て
る。

最後に、入力画像信号を、［Ｆ］で決定されたモードに
従ってブロック毎に画素を間引き（・、画素の並べ変え
を行ってその画素情報とモード情報を受信側に出力する
。なお、次のフレームでモード４に対応する補間を■で
行うために、ｒ決定されたモードに従って現フレームに
対する復元画像信号を作っておく必要がある。

受信側では、送信されてくるモード情報に基づき対応す
る画素の補間を行って画像を復元する［相］）。

なお、■および＠において、第３図に示される各間引き
および補間方法に対応して、折り返し歪み防止のために
信号帯域の制限を行ってもよい。

また、■において２種類のモードのうち一方を選択する
際に、固定的に与えた閾値と、２種類のモードに対する
歪み量Ｄ３、Ｄ４のうちの少なくともどちらか一方の歪
み量との大小比較によりどちらのモードを選択するかを
決定してもよい。

また、■においてＴ１を決定する際に、Ｄ５ヒストグラ
ムの内容の読み出しは歪み量の小さな方から行ってもよ
い。ただしその場合には、加算結果が全ブロック数の２
／３を越えた時の歪み量の値をＴ１とする。

また、■、０、＠において行われる間引き率の入れ換え
は、［Ｄ２］１ヒストグラムおよび［Δ］３ヒストグラ
ムの内容を補正しながら行ってもよい。

本実施例によればテレビジョン信号の信号帯域を１／２
に圧縮でき、伝送時に必要とする伝送路の帯域は１／２
になり、さらに画像品質が良い画像信号帯域圧縮方式が
可能となる。なお、画像信号の圧縮率はブロック毎の間
引き率あるいはＴ１の値を制御することにより可変とな
る。第５図に画像全体の圧縮率を１／４にする場合の画
素の間引き方法の一例を示す。間引き率は、（ａ）０、
（ｂ）３／４、（ｃ）？／８の３種類となっており、画
像全体の圧縮率を１／２にする場合と同様な方法により
信号帯域を１／４に圧縮できる。

（発明の効果） 以上述べてきたように、本発明によれば間引きおよび補
間方法を複数種類用意することにより、多くの場合にお
いて復元画像全体での歪み量を小さくでき画像の自然さ
を増すことが可能となる。

また、複数種類の間引きおよび補間方法に対する補間誤
差を用いて間引きおよび補間方法を決定することにより
、１種類の間引きおよび補間方法に対する補間誤差のみ
を用いて全問引きおよび補間方法の決定を行うよりも、
復元画像全体での歪み量が小さくなる間引きおよび補間
方法の決定が可能な画像信号帯域圧縮方式を提供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図（ａ）、（ｂ）は本発明の送信側の処理の流れを
示す図であり、第２図（ａ）、　（ｂ）は本発明の一実
施例の処理の流れを示す図であり、第３図（ａ）〜（ｄ
）は本発明の一実施例における間引きおよび補間方法を
示す説明図であり、第４図（ａ）、　（ｂ）、　（ｃ）
は本発明の一実施例における間引きおよび補間方法の決
定方法を示す説明図であり、第５図（ａ）、　（ｂ）、
　（ｃ）は本発明の一実施例における間引き方法の一例
を示す説明図であり、第６図（ａ）、（ｂ）はＴＡＴ方
式のサンプリングパターンを示第１図（ｂ） 第２図（ｂ） 實　ＯｘＯ× ぐ 八 〇〇〇Ｏ３ 開部 〜 ！凸 連部 ロ ヂ ｘ　　　ｘ　　　ｘ　　　ｘ ｘｘ（）ｘ− ×××× ○　××× ×××× 痛 ハ ト 八 訃−ｏＯＱＯ ｏｏｏｏ　　− ｏｏｏｏ　　″ ｏｏｏ。 第【 サンブリンク ｏｏｏ。 ○０ＯＯ ｏｏｏ。 ００ｏ。 （ａ） ×××× ○　×　○　× ×××× （ｂ）

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、送信側で、画像を定められた大きさのブロックに分
   割し、ブロック内画素数に対する間引き画素数の割合で
   ある間引き率をブロック単位で変化させながら画素を間
   引き、受信側で間引かれた画素を補間して画像を復元さ
   せる帯域圧縮方式において、前記ブロック毎の画素の間
   引き率を、間引き率の小さな方から順に間引き率１、間
   引き率２、間引き率３の３種類とし、各間引き率に対す
   る間引きおよび補間を行い、その補間誤差を計算し、間
   引き率１および間引き率３に対する前記補間誤差を用い
   て画像全体の補間誤差の総和が最小となるように、かつ
   、画像全体の圧縮率が所望の値になるように、全ブロッ
   クを間引き率１と間引き率３の２つのグループに分け、
   次に前記画像全体の圧縮率が変化しないようにしながら
   、前記補間誤差を用いて前記画像全体の補間誤差の総和
   が減少するように間引き率１のブロックと間引き率３の
   ブロックを間引き率２に変えていき、次に、前記画像全
   体の圧縮率が変化しないようにしながら、前記補間誤差
   を用いて前記画像全体の補間誤差の総和が減少するよう
   に間引き率１のブロックを間引き率３に変え、同時に間
   引き率３のブロックを間引き率２に変えるか入れ換えか
   、間引き率１のブロックを間引き率２に変え同時に間引
   き率３のブロックを間引き率１に変える入れ換えかの少
   なくともどちらか一方の入れ換えをしていき、最終的に
   全ブロックに対する間引きおよび補間方法を決定し、画
   素の間引きと並び変えを行って、間引きおよび補間方法
   を示す情報と間引かれずに残る画素を受信側に伝送し、
   受信側では送られてくる前記情報を基に前記間引かれず
   に残る画素から画像を復元する画像信号帯域圧縮方式。 ２、前記各間引き率に対する間引きおよび補間の方法と
   して少なくとも１種類以上の間引きおよび補間方法を使
   用することを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の画
   像信号帯域圧縮方式。 ３、前記各間引き率に対する間引きおよび補間の方法と
   して、過去のフレームの復元画像信号をも用いる間引き
   および補間方法を使用することを特徴とする特許請求の
   範囲第１項または第２項いずれか記載の画像信号帯域圧
   縮方式。