JPS63198478A - 静止画像の符号化器 - 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】 〔概　　要〕 本発明は、静止画像を階層的に量子化して伝送するとい
う符号化方式において、伝送速度及び画質の向上のため
、原画と予測再生画面との誤差をベクトル量子化し、こ
のときマツチングしたコードが属する所定コードブック
領域をその性質に関して更に細分化したコードブックを
用意し、次のベクトル量子化に際して使用することによ
り誤差信号のデータ量及びベクトル量子化に伴う歪を減
少させたものである。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、静止画像の符号化方式に関し、特に原画をサ
ブサンプルし量子化し可変長符号化して伝送するととも
に、次段画面からは再生画面を予測して該次段画面との
サブサンプル誤差信号を量子化し可変長符号化して伝送
することを所定段数繰り返す静止画像の符号化方式に関
するものである。

画像伝送を画像データベースの検索やテレビ会議におけ
る静止画像伝送等に利用する場合、間引いた、即ち、サ
ブサンプルした低解像度の画像から徐々に高解像度の画
像が再生できるような階層的な伝送が可能であれば、画
像データベースの検索においては、不必要な画像は初期
の段階で捨てることができるため必要な画像を高速で検
索できるとともに、静止画伝送では初期の段階で見たい
画像の概要を知ることができるため、かかる階層的な符
号化が必要である。

〔従来の技術〕

従来から知られた静止画像の符号化方式の概略構成が第
８図に示されており、図の上半分は送信側を示し、下半
分は受信側を示している。

第８図において、１１．１４は送信側のサブサンプラー
、１９は受信側のサブサンプラー、１２及び２１はそれ
ぞれ送信側及び受信側のスカラ量子化器、１３及び１７
はそれぞれ送信側及び受信側のエントロピーコーダ（可
変長符号化器）、１５及び２０はそれぞれ送信側及び受
信側で再生画面を記憶するフレームメモリ、１６及び１
８はそれぞれ送信側及び受信側で再生画面を再生するた
めの補間器、を示している。

第９図は第８図で行うサブサンプルの動作を説明するた
めのもので、図中、（１）〜（６）はそれぞれ画像の１
段目〜６段目の伝送段階での画像全体の一部のブロック
（８×８画素）を示しており、Ｏは新たに伝送する画素
（サブサンプルする位置の画素）、・（斜線で示す黒丸
）は既に伝送した画素であることを示している。

また、第１０図は画面再生のための補間動作を説明する
ための図である。

次に、この従来例の動作を説明すると、まず、１段目に
伝送する画面では、静止原画を第９図（１）のように第
８図の送信側のサブサンプラー１１でサブサンプルした
後、スカラ量子化器１２で量子化した上、エントロピー
コーダ１３で可変長符号化して伝送路りに送出する。

伝送路りからのデータを受信側では送信側と逆の動作を
行う、即ち、エントロピーコーダ１７でデコードし、ス
カラ量子化器２１で逆量子化して第１０図（１）に・で
示す画面データが得られ、補間器１８で第１０図（１）
〜（３）に示す順に補間してフレーム画面全体を埋め、
再生画面を得るとともにフレームメモリ２０にその再生
画面を格納する。

一方、送信側でも、スカラ量子化器１２で量子化された
データは補間器１６に送られて受信側の補間器１８で行
われた補間動作と同じ補間が行われて第１０図（３）に
示す同様の再生画面がフレームメモリ１５に格納される
。

２段目に伝送する画面では、第９図（２）に示すように
サブサンプラー１１でＯ画素がサブサンプルされるが、
１段目と異なり、今度はこれと同期してサブサンプラー
１４でもフレームメモリ１５に予め格納された画面デー
タの同じ○画素がサブサンプルされる。

従って、スカラ量子化器１２では両サブサンプラー１１
と１４の補間誤差信号がスカラ量子化されエントロピー
コーダ１３を経て伝送されることになり、サブサンプラ
ー１４からの出力信号は再生画面を予測したものである
ので誤差信号が小さければ小さいほど伝送量は削減でき
る。

この２段目の画面の場合には、受信側においてもフレー
ムメモリ２０に既に格納されていた画面を送信側のサブ
サンプラー１１及び１４と同期してスカラ量子化器２１
の出力に加えて補間器１８により第１０図（２）及び（
３）に示す順に補間されて２段目の画面と返信したフレ
ーム画面全体が再生され、フレームメモリ２０に格納さ
れる。

これと同様の動作が送信側においても、サブサンプラー
１４及びスカラ量子化器１２の両出力を加えて補間器１
６で補間することにより行われ、フレームメモリ１５に
格納される。

以下、同様にして３段目から６段目までの静止画面が第
９図（３）〜（６）に示すようにサブサンプルして行く
、この場合、３段目は第１０図（４）及び（５）　、４
段目は第１０図（３）　、５段目は第１０図（５）の各
順序で補間され、６段目で１組の（実際は６枚の）静止
画面についての伝送処理が終了する。

〔発明が解決しようとする問題点〕

かかる従来の静止画像の符号化方式では、静止画像の歪
の大きい部分も小さい部分もサブサンプルした画素全て
についてスカラ量子化を行って伝送していたため、情報
量が大きくなってしまい伝送所要時間が長くなってしま
うという問題点があった。

一方、画像情報を低ビツトレートで符号化して伝送する
高能率な符号化方式として、ベクトル量子化を用いるこ
とが考えられる。

即ち、第１１図に示すように予め作成した固定的なベク
トル量子化コードブック３０（コード群から成る）を用
意しておき、誤差信号に応じてベクトル量子化１３１に
おいてコードブック３ｏの中から最も誤差が小さくなる
ものを選択（マツチング）シ、そのインデックスのみを
伝送しようとするものである。

しかしながら、この方式もコードブックが固定的である
ため、誤差を小さくできない不適切なコードブックを選
択せざるを得ないとともに、かかるベクトル量子化特有
の歪を伴うという問題点があった。

従って、本発明の目的は、伝送情報量を少なくすること
により伝送時間を削減でき歪の少ない静止画像の符号化
方式を実現することに在る。

〔問題点を解決するための手段〕

第１図は上記の目的を達成するための本発明に係る静止
画像の符号化方式を概念的に示した図で、原画を第１サ
ブサンプラー１１でサブサンプルし量子化器１で量子化
しエントロピーコーダ１３で可変長符号化して伝送する
とともに、次段画面からは再生画面を予測器２で作成し
第１サブサンプラー１１と同期して第２サブサンプラー
１４により前記再生画面をサブサンプルし、次段画面の
サブサンプル信号との誤差信号を量子化ａｌで量子化す
ることを所定段数繰り返す静止画像の符号化方式を改良
したものである。

即ち、本発明では、量子化器１が、上記誤差信号をブロ
ックコード化しベクトル量子化してそのインデックスを
送出するベクトル量子化器３と、ベクトル量子化のため
に使用される複数の性質の異なるコードブックを備えブ
ロックコードがその性質に関してコードブックのどの領
域に属するがを判定し、次段画面処理では該領域を更に
その性質に関して細分化して並べたコードブックを前記
ベクトル量子化の対象とするフードブック選択手段４と
、を含んでいる。

〔作　　　用〕

第１図において、原画をサブサンプルしたものと、再生
予測画面をサブサンプルしたものとの誤差信号がベクト
ル量子化器３でブロックコード化される。そして、その
コードとコードブック選択手段４に用意されたコードブ
ックの各コードとを比較し、最も誤差の小さなコードを
選択、即ちマツチングをとってそのコードのインデック
スのみを受信側に送出する。

この場合、コードブック選択手段４では、前段の画面送
出においてベクトル量子化器３でのマツチングで得られ
たコードが、予めその性質に応じて用意したコードブッ
クの中のどの領域に属しているかを判定し、次段の画面
処理においては、そのコードブック領域を更に細分化し
て並べたコードブックの中から最適なコードを選択して
ベクトル量子化器３でのマツチングの対象としている。

これにより、同一画面を所定段数送信する際、マツチン
グの対象となるコードブックはその性質において徐々に
木目細かなコードが選択されて行き、ベクトル量子化に
伴う歪を減少させる。

〔実　施　例〕

以下、本願発明に係る静止画像の符号化方式の実施例を
説明する。

第２図は、第１図に概念的に示した本発明の静止画像の
符号化方式の一実施例を示しており、第２図では、第１
図に示した予測器２は上記の従来例と同様に補間器１６
とフレームメモリ１５とで構成されており、また、コー
ドブック選択手段４は、−例として標準偏差値の順に並
べて記憶した複数のコードブック５と、前段において選
択されたコードに対応するコードブックを決定してベク
トル量子化器３に送る制御回路６と、で構成されている
。尚、コードブック５は以下に述べるように、その性質
の一つとして標準偏差値に基づき種々のコードブックを
備えている。

一方、受信側は第３図に示すように、上記の従来例にお
けるスカラ量子化器の代わりに、送信側と同様にベクト
ル量子化器３　ａ　ｓコードブック５ａ１及び制御回路
６ａによる閉ループを形成している。

次に、第２図に示した実施例における送信側（符号化側
）の動作を第４図及び第５図に示したコードブック変化
図並びに第６図に示したフローチャートを参照して説明
する。

まず、最初はサブサンプラー１１でサブサンプルして第
９図（１）の１段目の画面を送出するが、この場合、ベ
クトル量子化器３はそのインデックスを通過させるか、
或いはコードブック選択手段４のコードブック５に用意
されたコードブックＸをフルサーチして第５図に示すよ
うに最も誤差の小さなコード■を検出（マツチング）し
てそのインデックスａ　（標準偏差値に関するコードブ
ック番号に相当する）を伝送路に送出する。このとき、
第６図に示すように制御回路６はそのインデックスａを
入力し、このインデックスａが第５図に示された１〜ｎ
個のコードを標準偏差値順に並べたコードブックＸの標
準偏差における分割点ｒ（これは幾つ設けてもよい）よ
り標準偏差が小さいか否かを第６図に示すように判別す
る。そのインデックスａが分割点ｒより小さいとき、次
段のコードブックは分割点ｒより小さい標準偏差値を更
に細分化してやはり標準偏差値順に並べたコードブック
Ｙ＋　　（これも予め用意されておりコードブックＸに
含まれるコードの数とは特に関係無く、多（でも少なく
ても良い）をコードブック５から読み出して用意する。

同様に、インデックスａが分割点ｒより大きいときは、
コードブックＹ２を用意する。尚、このように順次細分
化したコードブックを用意するのは、同一画面において
は標準偏差の大きな変化が無いと予測されるからである
。

これと同時に、補間器１６を介してフレームメモリ１５
に受信側の画面を予測した画面が記憶される。

第４図（１）はサブサンプラー１１とサブサンプラー１
４との補間誤差信号が発生開始する第９図（２）の２段
目画面をサブサンプルするときの様子を示したもので、
図中、Ｑ印を付けた画素がサブサンプラー１１及び１４
でサブサンプルされ、その補間誤差としてベクトル量子
化器３に入力される。尚、図を見易くするため、以下、
サブサンプル点の信号レベル（適当に選択しである）の
みを示すこととする。

ベクトル量子化器３では第４図（１）のサブサンプル点
の信号レベルを第４図（２）に示すようにソフトウェア
概念的に詰め替えて４Ｘ４のプロツタにまとめ、コード
ブック５のデータ、即ち前段でマツチングしたコード■
が分割点ｒより小さければ、コードブックＹ１を参照し
て最も誤差の少ないベクトル量子化コードを第４図（３
）に示すように選択（マツチング）する。

そして、この段でマツチングしたコード■の標準偏差値
が第５図に示す如くコードブックＹ１の分割点ｒＹＩよ
りも大きい場合には、このコードブックＹ１の分割点ｒ
ｙ＋以上の標準偏差値を更に細分化したコードブックＺ
２を次の３段目の画面処理のために用意する。同様にし
て、前段でコードブックＹ２が選択された場合も第６図
に示すように更に細分化されたコードブックがそれぞれ
次段のために用意される。

このように決定されたベクトル量子化コードは３段目の
画面処理に使用されることとなる。尚、この第４図（３
）のベクトル量子化コードも適当に選択した数である。

同様にして、３段目の画面処理においては、第９図（３
）に示すようにサブサンプラー１１と１４によるサブサ
ンプル動作で得られた補間誤差がベクトル量子化器３に
入力されると、ベクトル量子化器３は用意されたコード
ブックを参照して最も誤差の小さいコードを選択し、そ
のコードのインデックスを受信側に送るとともに、制御
回路６に送って上記と同様にしてコードブックの性質に
応じた最も好ましい細分化されたコードブックを選択す
る。

このように、−組の静止画像伝送を完了するための６段
階の画面送信を行う度にコードブ・ツクのコードの標準
偏差値を小さくして行くことにより、送出するコードの
データ（予測誤差）を小さくして行くことができる。

尚、第３図に示した受信側のサブサンプル動作も全く同
様に行われるので、説明は省略する。

以上の実施例では、量子化器１としてベクトル量子化器
のみを用いる方式を説明したが、ベクトル量子化だけで
なく、スカラ量子化も採り入れたハイブリッド量子化が
第７図（１）及び（２）に示されている。第７図では量
子化器１の部分のみを示している。この場合は、スカラ
量子化コードの標準偏差値によっても次段でマツチング
すべき対象のコードブックを決定することとなる。

〔発明の効果〕

以上のように、本発明の静止画像の符号化方式によれば
、ベクトル量子化器のマツチングで得たコードの標準偏
差値に応じてコードブックを取り出して次段画面処理に
用いるので、スカラ量子化のように逐一サブサンプルデ
ータを伝送する必要がなく伝送時間を短縮でき、また固
定的なコードブックを用いたときのベクトル量子化によ
るベクトル量子化歪をも減少させることができるという
効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る静止画像の符号化方式の原理ブロ
ック図、 第２図は第１図に示した静止画像の符号化方式の一実施
例を示すブロック図、 第３図は第２図の送信側に対応する受信側の実施例を示
すブロック図、 第４図（１）〜（３）は本発明に用いるコードブックの
作成過程を説明するための図、 第５図はコードブックを選択して行く過程を示すブロッ
ク図、 第６図は本発明に用いる量子化器の手順を示すフローチ
ャート図、 第７図（１）及び（２）は本発明の別の実施例を示すブ
ロック図、 第８図は従来の静止画像の符号化方式の一例を示すブロ
ック図、 第９図（１）〜（６）は画面伝送の各段におけるサブサ
ンプルの方法を説明するための図、第１０図（１）〜（
５）は補間の方法を説明するための図、 第１１図はベクトル量子化と固定コードブックとを組み
合わせた場合のブロック図、である。 第１図、第２図及び第７図において、 １は量子化器、 ２は予測器、 ３はベクトル量子化器、 ４はコードブック選択手段、 ５はコードブック、 ６は制御回路、 １１．１４はサブサンプラー、 ８はスカラ量子化器、をそれぞれ示す。 尚、図中、同一符号は同−又は相当部分を示す。 特　許出願人　　富　士　通　株式会社代理人弁理士　
　森　１）寛　（外１名）本舟明の静止面像の符号化方
丈の原理凹地１図 鵬２図 ｆ＝　２　図し：ＪＣ５１ノ）ｉ三Ｔ’ｒ妥／ｆ＝ｔ’
ｌＨ＊に’ｉ！’ｊ５地３図 第４図 コードブックの＠択過程を示す図 第５図 嵐侶側 受　信　剣 本琵明の別の勉例図 尾７図 地８図 （１）１段目　　　　　　　　　　　　　（２）２段目
（３）３段目　　　　　　　　　　　　　Ｇ４）　４段
目＜５）５Ｆ１日　　　　　　　　（６）６段重捕間方
法を示す図 蔦１０図（その１） 硼沼几与法を示す図 旭１０図（￥の２）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）原画を第１サブサンプラー（１１）でサブサンプ
   ルし量子化器（１）で量子化しエントロピーコーダ（１
   ３）で可変長符号化して伝送するとともに、次段画面か
   らは再生画面を予測器（２）で作成し前記第１サブサン
   プラー（１１）と同期して第２サブサンプラー（１４）
   により前記再生画面をサブサンプルし、次段画面のサブ
   サンプル信号との誤差信号を前記量子化器（１）で量子
   化することを所定段数繰り返す静止画像の符号化方式に
   おいて、前記量子化器（１）が、 前記誤差信号をブロックコード化しベクトル量子化して
   そのインデックスを送出するベクトル量子化器（３）と
   、 前記ベクトル量子化のために使用される複数の性質の異
   なるコードブックを設け、前記ブロックコードがその性
   質に関して前記コードブックのどの領域に属するかを判
   定し、次段画面処理では該領域を更にその性質に関して
   細分化して並べたコードブックを前記ベクトル量子化の
   対象とするコードブック選択手段（４）と、 を備えたことを特徴とする静止画像の符号化方式。
2. （２）前記コードブック選択手段（４）が、標準偏差値
   の順に並べて記憶した複数個から成るコードブック（５
   ）と、前段において選択されたコードに対応する標準偏
   差の細分化されたコードブックを決定して前記ベクトル
   量子化器（３）に送る制御回路（６）と、で構成されて
   いる特許請求の範囲第１項記載の静止画像の符号化方式
   。
3. （３）前記量子化器（１）が、ベクトル量子化器（３）
   によるベクトル量子化とスカラ量子化器（８）によるス
   カラ量子化とを組み合わせた量子化を行うものである特
   許請求の範囲第１項記載の静止画像の符号化方式。