JP2621421B2 - 画像データの量子化回路 - Google Patents

画像データの量子化回路

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JP2621421B2 JP24522988A JP24522988A JP2621421B2 JP 2621421 B2 JP2621421 B2 JP 2621421B2 JP 24522988 A JP24522988 A JP 24522988A JP 24522988 A JP24522988 A JP 24522988A JP 2621421 B2 JP2621421 B2 JP 2621421B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、画像データに圧縮符号化するのに適用さ
れる画像データの量子化回路に関する。
〔発明の概要〕
この発明では、画像データを所定のビット数の量子化
コードで表現するための画像データの量子化回路であっ
て、 注目画素の真値と、注目画素に対して時間的に先行
し、且つ空間的に対応する参照画素の真値とから時間的
な変化量を検出され、参照画素の量子化コードの復号値
に対する時間的な変化量が検出された差と最も近接した
復号代表値が求められ、復号代表値に対応する量子化コ
ードが選択されることにより、 復元画像において視覚的に目立つノイズの発生が防止
される。
〔従来の技術〕
ディジタル化された画像データの各画素(サンプル)
のビット数を画像信号の相関を利用して低減する符号化
方式が種々提案されている。本願出願人は、特願昭59−
266407号明細書に記載されているように、2次元ブロッ
ク内に含まれる複数画素の最大値及び最小値の差である
ダイナミックレンジを求め、このダイナミックレンジに
適応した符号化を行う高能率符号化装置を提案してい
る。また、特願昭60−232789号明細書に記載されている
ように、複数フレームに各々属する複数の領域の画素か
ら形成された3次元ブロックに関してダイナミックレン
ジに適応した符号化を行う高能率符号化装置が提案され
ている。更に、特願昭60−268817号明細書に記載されて
いるように、量子化を行った時に生じる最大歪みが一定
となるように、ダイナミックレンジに応じてビット数が
変化する可変長符号化方法が提案されている。
これらのダイナミックレンジに適応した符号化(以
下、ADRCと略す。)は、1画面を分割した小領域(ブロ
ック)では、画像が強い相関を有していることを利用し
て1画素当たりのビット数を低減する高能率符号化方法
である。即ち、ブロック内の最小値又は最大値と各画素
のレベルとの差が元のレベルより小さくなり、この差を
元のビット数より少ないビット数で量子化することが可
能となる。
この発明は、上述のADRCにおける最大値又は最小値で
正規化されたレベルの量子化に適用できるものである。
但し、この発明は、ADRCに限定されるものでなく、ディ
ジタル画像信号を所定のビット数で表現する量子化回路
であれば、ADRCと同様に適用できる。
第3図に示すように、2ビットの量子化を行うADRCで
は、最大値MAX及び最小値MINの差であるブロックのダイ
ナミックレンジDRが4個のレベル範囲に均等に分割さ
れ、最小値MINが除去された後の画素の値がレベル範囲
と夫々対応する2ビットの量子化コードで表現される。
復号側では、ダイナミックレンジDRと量子化コードから
各レベル範囲の中央の復号代表レベルI0〜I3の一つを復
号し、復号された値に最小値MINが加算されることで、
ブロック内の画素データが復元される。
第4図は、ADRCにおける量子化の一例を示す。第4図
は、時間方向に連続する6フレームの夫々に属し、且つ
空間的に対応する位置の画素の時間変化を示している。
簡単のため、これらの6個の画素が含まれる各ブロック
が互いに等しく最大値MAX及び最小値MINを有しているも
のとしている。○で示すデータが画素の真値であり、従
って、実線41で示される時間方向の変化を有している。
上述の2ビットのADRCで符号化された場合では、復号側
で×で示す復元レベルが得られ、復元画像において、破
線42で示す信号の変化が生じる。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来の量子化では、量子化誤差を小さくし、S/Nを良
好とするために、元の画素のレベルが最も近い復号代表
レベルに置換されている。しかしながら、定量的に良好
であっても、視覚的に目立つ劣化が復元画像に生じるこ
とがある。第4図に示す例では、元のなだらかな時間方
向の変化41が復元後には、激しい変化42となり、復元画
像において、視覚的に目立つノイズが発生する。このノ
イズは、弱電界時のテレビジョン受信画像に発生するス
ノーノイズを細かくしたようなもので、ジロジロしたノ
イズである。このような問題が発生するのは、人間が画
像を認識する時に、画像の微分特性に敏感なことに基づ
いている。
従って、この発明の目的は、定量的な誤差が増えると
しても、元の画像信号の時間的な変化を保存することが
でき、復元画像の画質を視覚的に良好とできる画像信号
の量子化回路を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
この発明では、画像データを所定のビット数の量子化
コードで表現するための画像データの量子化回路であっ
て、 注目画素の真値と、注目画素に対して時間的に先行
し、且つ空間的に対応する参照画素の真値とから時間的
な変化量を検出する回路9と、 参照画素の量子化コードの復号値に対する時間的な変
化量が検出された時間的な変化量と最も近接した復号代
表値を求め、復号代表値に対応する量子化コードを選択
する回路10〜13、14、15、16〜19、2〜28と が備えられている。
〔作用〕
注目画素の真値x1と参照画素例えば1フレーム前で、
空間的に対応する位置の画素の真値x10との差(時間方
向の変化量)Δt(=x1−x10)が減算回路9で検出さ
れる。画素x10の復号レベルX10がローカルデコーダ28と
遅延回路29とにより生成される。また、4個の復号代表
レベル(I0+MIN、I1+MIN、I2+MIN、I3+MIN)がロー
カルデコーダ24、25、26、27で生成される。減算回路16
〜19において、復号代表レベルと復号レベルX10との差
(予測変化量)Δ00、Δ01、Δ02、Δ03が演算される。
即ち、 Δ00=(I0+MIN)−X10 Δ01=(I1+MIN)−X10 Δ02=(I2+MIN)−X10 Δ03=(I3+MIN)−X10 これらの4個の差の中で、元の画像データが有していた
変化量Δtと最も近接した変化量が検出される。このた
め、減算回路10〜13において、(γ0=Δt−Δ00)
(γ1=Δt−Δ01)(γ2=Δt−Δ02)(γ3=Δ
t−Δ03)の減算処理がされ、最小の減算出力が検出さ
れ、この検出に応じた量子化コードがコード選択回路15
で選択される。つまり、Δ00との差分が最小の場合に
は、(00)の量子化コードが選択され、以下、同様にし
て(01)(10)(11)の量子化コードが選択される。
上述のように、元の画像データの持つ時間的な変化量
と最も近い変化量を復元された画像信号が持つように、
量子化を行うので、復元画像の画質の視覚的な劣化を防
ぐことができる。
〔実施例〕
以下、この発明の一実施例について、図面を参照して
説明する。
第1図において、1で示す入力端子には、例えば1画
素(1サンプル)が8ビットに量子化されたディジタル
ビデオ信号が供給される。ブロック化回路2により、入
力ディジタルビデオ信号のデータの順序が走査順序から
ブロックの順序に変換される。例えば1フレームの画面
が細分化され、第2図に示すように、(4×4=16画
素)のブロックが構成される。第2図において、N−1
は、前のブロックを示し、Nが符号化しようとする注目
ブロックを示している。ブロック内では、図面に向かっ
て見て左端の一番上の画素のデータが最初に伝送され、
次に、水平方向に並ぶ3個の画素のデータが伝送され、
更に、2番目のラインにおいて、同様にデータが伝送さ
れ、最後に右端の一番下の画素のデータが伝送される。
ブロック化回路2の出力信号が最大値及び最小値検出
回路3に供給され、各ブロックに含まれる画素の最大値
及MAX及び最小値MINが夫々検出される。最大値MAX及び
最小値MINか減算回路4に供給され、両者の差であるダ
イナミックレンジDRが算出される。ダイナミックレンジ
DR及び最小値MINがフレーム化回路5に供給される。フ
レーム化回路5では、ダイナミックレンジDR、最小値MI
N及び後述する量子化コードDTがフレーム構成の信号形
態に変換され、また、必要に応じてエラー訂正符号化の
処理がなされる。フレーム化回路5の出力端子6に送信
データが得られる。
ブロック化回路2の出力信号が遅延回路7及び8を介
して減算回路9の一方の入力端子に供給される。遅延回
路7の遅延量DL1は、最大値及び最小値が検出されるの
に必要な時間と対応している。遅延回路8の遅延量DL2
は、1フレーム期間と対応している。遅延回路7の出力
信号が減算回路9の他方の入力端子に供給される。元の
画素データ(真値)の時間方向の差分Δtが算出され
る。注目画素の真値をx1とし、1フレーム前の参照画素
の真値をx10とすると、(Δt=x1−x10)と表される。
減算回路9からの画像データの真値の差分Δtが減算
回路10、11、12、13に供給される。これらの減算回路10
〜13の出力信号γ0、γ1、γ2、γ3が最小値検出回
路14に供給され、最小の出力信号が検出される。最小値
検出回路14の検出信号がコード選択回路15に供給され、
2ビットの量子化コードDTがコード選択回路15から発生
する。量子化コードDTは、フレーム化回路5を介して伝
送される。コード選択回路15では、復号代表レベルI0、
I1、I2、I3の夫々対応する2ビットの量子化コード(0
0)(01)(10)(11)の一つが選択される。
コード選択回路15の選択動作は、下記のものである。
γ0が最小の場合、量子化コードDTとして、(00)が
選択される。
γ1が最小の場合、量子化コードDTとして、(01)が
選択される。
γ2が最小の場合、量子化コードDTとして、(10)が
選択される。
γ3が最小の場合、量子化コードDTとして、(11)が
選択される。
減算回路10〜13に対して、減算回路16、17、18、19か
ら信号Δ00、Δ01、Δ02、Δ03が供給される。これらの
信号Δ00〜Δ03は、参照画素の復号レベル(X10)と4
個の復号代表レベルとの夫々の差であり、予測変化量で
ある。減算回路10〜13及び最小値検出回路14は、信号Δ
00〜Δ03の中で、画像データの真値の時間方向の差分Δ
tと最も近いものを検出している。即ち、元の画像信号
の1フレーム期間の信号変化と最も近い変化を生じさせ
る復号代表レベルと対応する量子化コードDTが注目画素
に関して選択される。
減算回路16〜19には、ローカルデコーダ24、25、26、
27で形成された復号代表レベル(MIN+I0)(MIN+I1)
(MIN+I2)(MIN+I3)が供給される。これらの復号代
表レベルを発生させるために、ローカルデコーダ24〜27
に、ダイナミックレンジDR及び最小値MINが供給され、
また、端子20、21、22、23から2ビットの量子化コード
(00)(01)(10)(11)が夫々供給される。ローカル
デコーダ24〜27及び28は、ダイナミックレンジDR及び量
子化コードDTがアドレスとして供給されるROMで構成さ
れ、ROMから読み出されたデータに対して最小値MINが加
算される。
参照画素と復号レベルX10がローカルデコーダ28と1
フレーム期間の遅延量DL2を有する遅延回路29により形
成される。ローカルデコーダ28には、コード選択回路15
からの量子化コードDTが供給され、ローカルデコーダ28
から注目画素の復号レベルが発生する。この復号レベル
が遅延回路29を介されることにより、参照画素の復号レ
ベルX10が得られる。
この復号レベルが減算回路16〜19に供給される。従っ
て、減算回路16〜19から夫々発生する信号Δ00〜Δ03
は、下記のように、4個の復号代表レベルと参照画素の
復号レベルX10との予測された差分である。
Δ00=(I0+MIN)−X10 Δ01=(I1+MIN)−X10 Δ02=(I2+MIN)−X10 Δ03=(I3+MIN)−X10 減算回路10〜13では、 γ0=Δt−Δ00 γ1=Δt−Δ01 γ2=Δt−Δ02 γ3=Δt−Δ03 の出力信号が形成される。最小値検出回路14により、γ
0〜γ3の中で最小のものが検出されるので、予測変化
量が真値の変化量Δtに最も近い量子化コードがコード
選択回路15により選択される。
この発明は、可変長のADRC、3次元ブロックのADRC等
の他の高能率符号における量子化回路に対して適用でき
る。
〔発明の効果〕
この発明は、元の画像信号の時間的な変化を保存する
ことができるので、復元画像で視覚的に目立つノイズが
発生することを防止できる。
【図面の簡単な説明】
第1図はこの発明の一実施例のブロック図、第2図はブ
ロックの一例の略線図、第3図は量子化の説明に用いる
略線図、第4図は量子化の一例の説明に用いる略線図で
ある。 図面における主要な符号の説明 1:ディジタルビデオ信号の入力端子、 9:真値の変化量を発生する減算回路、 14:最小値検出回路、 15:コード選択回路、 16、17、18、19:予測変化量を発生する減算回路、 24、25、26、27、28:ローカルデコーダ。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像データを所定のビット数の量子化コー
    ドで表現するための画像データの量子化回路であって、 注目画素の真値と、上記注目画素に対して時間的に先行
    し、且つ空間的に対応する参照画素の真値とから時間的
    な変化量を検出する手段と、 上記参照画素の量子化コードの復号値に対する時間的な
    変化量が上記検出された時間的な変化量と最も近接した
    復号代表値を求め、上記復号代表値に対応する量子化コ
    ードを選択する手段と を備えたことを特徴とする画像データの量子化回路。
JP24522988A 1988-09-29 1988-09-29 画像データの量子化回路 Expired - Lifetime JP2621421B2 (ja)

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US07/407,753 US4953023A (en) 1988-09-29 1989-09-15 Coding apparatus for encoding and compressing video data
CA000612054A CA1324435C (en) 1988-09-29 1989-09-20 Highly efficient coding apparatus
EP89309707A EP0368460B1 (en) 1988-09-29 1989-09-25 Coding apparatus
DE68917260T DE68917260T2 (de) 1988-09-29 1989-09-25 Kodiergerät.

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