JP2637973B2 - ブロツク符号化の復号装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、画像の持つ２次元的相関を利用し、原画
像データを圧縮して伝送することができるブロック符号
化の復号装置に関する。

〔従来の技術〕

画像情報の一つの特徴として、２次元的相関を有する
ことが挙げられる。この２次元的相関を利用した符号化
の一つとして、画像を多数の２次元ブロックに分割し、
ブロック毎に符号化を行うブロック符号化方法が知られ
ている。

一例として、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な、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により規定されるダイナ
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、複数フレームに夫々含まれる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が一定となるよ
うな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。

上述のダイナミックレンジに適応した符号化（ADRCと
称する）は、ブロック毎のダイナミックレンジ、最大値
及び最小値の内の２個のデータが付加コードとされ、元
のビット数に比して１画素当りのビット数が低減された
コード信号と上記の付加コードとが伝送される。

また、ブロック符号化方法の他の例として、ブロック
毎に平均値Avと標準偏差σとを伝送するものがある。ブ
ロック内の各画素は、平均値Avに対して大きいか小さい
かに応じて“0"又は“1"の１ビットに符号化される。例
えば平均値Av以上のレベルを持つデータが“1"とされ平
均値Avより小さいレベルを持つデータが“0"とされる。
この場合では、平均値Av及び標準偏差σがブロックを代
表するパラメータであって、付加コードとして伝送され
る。受信側では、“1"のデータが（Av＋σ）のレベルに
復号され、“0"のデータが（Av−σ）のレベルに復号さ
れる。

ブロック復号化において、ブロックを代表するパラメ
ータである付加コードが伝送過程で誤ると、復号側で
は、付加コードがエラーであるため、復号が不可能とな
り、１ブロックの全ての画素データがエラーデータとな
る。本願出願人は、例えば特開昭61−147690号公報に示
すように、付加コードがエラーデータのブロックは、誤
った付加コードに代えてその周囲近傍の８ブロックの付
加コードの平均値を使用する修整方法を提案している。

〔発明が解決しようとする問題点〕

上述のようなコンシールメントを行ったとしても、修
整に用いる周辺のブロックと注目ブロックとが離れてい
るために、相関が少なく、ブロック単位の歪を充分に除
去することができない問題があった。

従って、この発明の目的は、ブロックを代表するパラ
メータである付加コードが誤った場合、正しい付加コー
ドに頗る近いデータを得、このデータによって、ブロッ
ク内の各画素データの復号を可能としたブロック符号化
の復号装置を提供することにある。

〔問題点を解決するための手段〕

この発明は、ディジタル画像信号をブロックの構造を
有する信号に変換し、ブロック内の複数の画素値を演算
することで、ブロック内の複数の画素に対して共通のパ
ラメータを生成し、パラメータを使用してブロック内の
複数の画素を元のビット数より少ないビット数のコード
信号へ変換し、パラメータとコード信号とを伝送するよ
うにしたブロック符号化の復号装置において、 パラメータの誤りの有無を検出する手段と、 パラメータが誤っている復号しようとするブロック内
のコード信号の一部と、復号部のブロックに含まれ、且
つコード信号の一部と隣接する復元された複数の画素値
とを用い、最小自乗法により上記パラメータを復元する
手段と、 誤りが検出されないパラメータ、または復元されたパ
ラメータと、コード信号とから復元データを得るための
手段と を備えたことを特徴とするブロック符号化の復号装置で
ある。

〔作用〕

ADRCにおけるダイナミックレンジのような付加コード
がエラー検出及びエラー訂正符号によって訂正不能なエ
ラーを有すると判定された場合、注目ブロック（復元し
ようとするブロック）内の周辺画素とこの周辺画素に隣
接する復元されたデータとを用い、最小自乗法によって
付加コードが求められる。即ち、注目ブロックの周辺画
素と、この周辺画素との距離が最小である上記の復元さ
れた画素とは、非常に強い相関を有していることを利用
して、付加コードが同定される。この求められた付加コ
ードを用いて、ADRC等のブロック符号の復号がなされ
る。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について説明する。この一
実施例では、ディジタルビデオ信号の例えば１フレーム
が第３図に示すように、垂直方向にｎ分割されると共
に、水平方向にｍ分割され、（B11、B12、B13・・・・
・Bnm）で夫々示す（ｎ×ｍ）個のブロックが形成され
る。この１ブロックには、第２図に示すように、（８ラ
イン×８画素）の64画素が含まれる。１画素の量子化ビ
ット数が８ビットとされている。高能率符号の一つであ
るADRC（Adaptive Dynamicr−ange Coding）の符号化
は、１ブロック内の64個の画素のレベルの最大値MAX及
び最小値MINを夫々検出し、（MAX−MIN）によって、ダ
イナミックレンジDRを求め、このダイナミックレンジDR
を例えば2⁴個のレベル範囲に分割し、最小値が除去され
た画素データがどのレベル範囲に含まれるかに応じて、
４ビットのコード信号を形成するものである。伝送され
るデータは、ブロック毎の最大値MAX、最小値MIN及びダ
イナミックレンジDRの中の２個の付加コードと、画素毎
に各々が４ビットのコード信号である。

これらの付加コード及びコード信号は、伝送時に生じ
るエラーを検出し、また、エラーを訂正するために、エ
ラー検出及び訂正符号により符号化される。エラー検出
及び訂正符号は、付加コードとコード信号とに別個に付
加される。

第５図は、ADRCを用いた送信側のシステムを示し、第
５図において、１で示す入力端子にディジタルビデオ信
号が供給される。このディジタルビデオ信号は、走査の
順序の信号であって、ブロック化回路２において、ブロ
ックの順序に変換される。第３図に示す例では、（B11
→B12→B13→・・・・・→Bnm）の順序のデータに変換
される。このブロック化回路２の出力信号がADRC符号化
回路３に供給され、前述のように、ブロック単位でADRC
符号化がなされる。ADRC符号化回路３により得られた付
加コード（ダイナミックレンジDR及び最小値MIN）とコ
ード信号DTとがフレーム化回路４に供給される。このフ
レーム化回路４において、フレーム構造を有するデータ
にADRC符号化回路３の出力データが変換されると共に、
エラー検出及び訂正符号の符号化がされ、出力端子５に
伝送データが得られる。

送信側システムと対応する受信側システムは、第６図
に示す構成を有している。第６図において、６で示す入
力端子に受信データが供給され、フレーム分解回路７に
おいて、エラー検出及び訂正符号の復号がされる。フレ
ーム分解回路７からの付加コード及びコード信号がADRC
復号化回路８に供給され、ADRC復号化回路８から復元さ
れたディジタルビデオ信号が得られる。ADRC復号化回路
８からの復元データがブロック分解回路９に供給され、
ブロックの順序がテレビジョン走査の順序に戻される。
ブロック分解回路９の出力データがエラー修整回路10に
供給される。エラー修整回路10では、フレーム分解回路
７において訂正できない誤った画素データが周辺の正し
い画素データによって補間される。付加データが誤って
いる場合には、後述するように、ADRC復号化回路８にお
いて、付加データの修整が行われる。エラー修整回路10
の出力端子11に復元データが得られる。

第１図は、この発明の一実施例を示し、第１図におい
て、21で示す入力端子にコード信号DTが供給され、22で
示す入力端子にダイナミックレンジDRが供給され、23で
示す入力端子に最小値MINが供給され、24で示す入力端
子に付加データDR、MINのエラーの有無を表すエラーフ
ラグが供給される。ダイナミックレンジDRがROM25にア
ドレス信号として供給され、ROM25により最小量子化幅
△が発生する。コード信号DT、最小量子化幅△及び最小
値MINが遅延回路26に供給される。遅延回路26からのコ
ード信号DTが乗算回路27の一方の入力端子に供給され
る。遅延回路26からの最小量子化幅△が選択回路28に供
給され、選択回路28の出力信号が乗算回路27に供給され
る。

この乗算回路27の出力には、最小量子化幅とコード信
号との積即ち、最小値除去後の復元データが得られる。
乗算回路27の出力信号が加算回路30の一方の入力端子に
供給される。加算回路30の他方の入力端子には、選択回
路29の出力信号が供給される。選択回路29を介された最
小値が加算回路30に供給され、加算回路30の出力端子31
に復元データが取り出される。

選択回路28は、受信されたダイナミックレンジDRが正
しい場合には、遅延回路26からの最小量子化幅△を選択
し、受信されたダイナミックレンジDRがエラーデータの
場合には、破線で囲んで示す付加情報復元部41からの最
小量子化幅△′を選択する。選択回路29は、受信された
最小値MINが正しい場合には、遅延回路26からの最小値M
INを選択し、受信された最小値MINがエラーデータの場
合には、破線で囲んで示す付加情報復元部41からの最小
値MIN′を選択する。これらの選択回路28及び29は、入
力端子からのエラーフラグにより制御される。

付加情報復元部41は、第２図において、黒いドットで
示す復元後のデータy1′、y2′、・・・・・y8′と付加
コードが誤っているブロックのコード信号x1、x2、・・
・・・x8との既知の値を用い、未知数である付加コード
△′及びMIN′を最小自乗法により求める。この一実施
例では、データy1′〜y8′として、上部の復号後のブロ
ック内の最も下のラインのデータが使用され、コード信
号x1〜x8として、付加コードが誤っているブロックに含
まれ、データy1′〜y8′と隣接する画素が使用される。
復元データy1′〜y8′とコード信号x1〜x8との両者の距
離が極めて近いので、両者の間には、強い相関があり、
従って共通の付加情報を両者が持っていると推定して
も、誤差が小さい。

復号しようとするブロックの付加コードを（△＝ａ）
（MIN＝ｂ）と置き換えると、次式が成立する。

但し、e1〜e8は、誤差である。

最小自乗法によれば、次式のように、誤差（e1〜e8）
の自乗和を最小とするａ及びｂの値を求めることができ
る。次式において、Σは、８個のデータの積算を意味す
る。例えば（Σｙ）は、（y1′＋y2′＋・・・・・y
8′）を意味する。また、（ｘ）、（x²）、（ｙ）、（x
y）は、ｘ、x²、ｙ′、xyの平均値を夫々意味する。

付加情報復元部41は、これらの演算を実行するための
構成とされている。復元データ（y1′〜y8′）は、メモ
リ40から付加情報復元部41に与えられる。メモリ40に
は、出力端子31に得られる復元データが入力される。

メモリ40には、メモリ制御回路（図示せず）からアド
レス信号及びR/W信号が供給される。メモリ40は、水平
方向のブロック数をｍとすると、少なくともｍライン分
の復元データを記憶できる容量を有している。

乗算回路42は、入力端子31からのコード信号DT（x1〜
x8）と復元データ（y1′〜y8′）との積xyを形成する。
積算回路43は、Σｙを形成し、積算回路44は、Σxyを形
成し、積算回路45は、Σｘを形成する。積算回路44の出
力信号が８倍回路46に供給され、８倍回路46の出力信号
が減算回路47に供給される。乗算回路48に積算回路43及
び45の出力信号が供給され、乗算回路48の出力信号が減
算回路47に供給される。この減算回路47の出力には、
式の分子の項が得られる。

２乗回路49及び積和回路50によって、Σx²の項が演算
され、積和回路50の出力信号が８倍回路51を介して減算
回路52に供給される。減算回路52には、２乗回路53から
の（Σｘ）^２が供給され、従って、減算回路52からは、
式の分母の項が得られる。減算回路47及び減算回路52
の夫々の出力信号が割算回路53に供給される。この割算
回路53からは、式で表されるａの値即ち、最小自乗法
により復元された最小量子化幅△′が得られる。

乗算回路54には、割算回路53の出力信号及び積算回路
45の２出力信号が供給され、この乗算回路54の出力信号
が減算回路55に供給される。減算回路55には、積算回路
43の出力信号が供給され、減算回路55の出力信号が（1/
8）倍回路56に供給される。この（1/8）倍回路56の出力
には、式で表されるｂの値即ち、最小自乗法により復
元された最小値MIN′が得られる。付加情報復元部41に
おいて形成された最小量子化幅△′及び最小値MIN′が
選択回路28及び29に夫々供給される。

第４図は、付加情報復元部41の動作を示すタイミング
チャートであって、第４図Ａが入力端子21からの受信コ
ードを示す。このコード信号は、各ブロックの第１番目
のライン（８個のコード信号）、第２番目のライン・・
・・・第８番目のラインの順序で入力される。第１番目
のラインには、付加コードの復元に用いるコード信号x1
〜x8の８画素分のデータが含まれている。

第４図Ｂは、メモリ40の動作モードを示しており、受
信コード信号の第１番目のラインの８画素分のデータと
同期してメモリ40から上部のブロックの隣接しているラ
インの復元データy1′〜y8′が読み出される。例えばＮ
番目のブロックがB22である場合、ブロックB12の第８番
目のラインの復元データがメモリ40から読み出される。
これらのコード信号x1〜x8と復元データy1′〜y8′とを
用いて、付加情報復元部41は、前述のように、最小量子
化幅△′及び最小値MIN′（第４図Ｃ）を復元する。

付加情報復元部41が復元動作に要する時間遅延回路26
によって、第４図Ｄに示すように、受信コードが遅延さ
れ、Ｎ番目のブロックのコード信号が乗算回路27に供給
されるタイミングより前で、最小量子化幅△′及び最小
値MIN′が復元される。この復元データの中で、各ブロ
ックの第８番目のラインが第４図Ｅに示すように、メモ
リ40に書き込まれる。このメモリ40に書き込まれた復元
データが次の行のブロックの付加情報を復元するために
使用される。

なお、１フレームの最上部に位置するブロックB11、B
12、・・・・・B1mに関しては、前のフレームの最下部
に位置するブロックの第８番目のラインの復元データが
付加情報の復元に使用される。また、付加情報を復元す
るのに、上述のように、〔注目ブロックの第１番目のラ
インのコード信号及び上方のブロックの第８番目のライ
ンの復元データ〕を用いる他に、復号の順序、メモリの
容量等に応じて、下記のような組み合わせのデータを使
用することが可能である。

〔注目ブロックの第８番目のラインコード信号及び下方
のブロックの第１番目のラインの復元データ〕 〔注目ブロックの第１番目のサンプリング位置のコード
信号及び左側のブロックの第８番目のサンプリング位置
の復元データ〕 〔注目ブロックの第８番目のサンプリング位置のコード
信号及び右側のブロックの第１番目のサンプリング位置
の復元データ〕 更に、上述の組み合わせを単独ではなく、２個３個又
は全てを用いるようにしても良い。

この発明は、２次元ブロック毎に画素データを固定長
のデータに変換するADRCに限らず、可変長のデータに変
換する可変長ADRCに対して適用できる。また、ブロック
を代表する平均値及び標準偏差を付加コードとし、ブロ
ック内の画素を１ビットのコード信号に夫々符号化する
ブロック符号化のようなADRC以外の符号化に対しても適
用することができる。

〔発明の効果〕

この発明は、ブロック符号化により得られたブロック
を代表するパラメータである付加コードと画素に対応す
るコード信号を伝送する次に、付加コードがエラーデー
タとなった場合、非常に相関が強い復元データを使用し
て、付加コードを復元する。従って、この発明に依れ
ば、正しいデータに非常に近い付加情報が復元され、復
元画素の画質を良好とすることができる。

【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図及び
第３図はこの発明の一実施例におけるブロックの説明に
用いる略線図、第４図はこの発明の一実施例の動作説明
に用いるタイミングチャート、第５図はこの発明を適用
することができるブロック符号化の送信側システムのブ
ロック図、第６図はこの発明を適用することができるブ
ロック符号化の受信側システムのブロック図である。 図面における主要な符号の説明 21:受信されたコード信号の入力端子、22及び23:受信さ
れた付加コード（DR、MIN）の入力端子、28、29:選択回
路、27、30:復号用の乗算回路及び加算回路、40:メモ
リ、41:付加情報復元部。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】ディジタル画像信号をブロックの構造を有
   する信号に変換し、上記ブロック内の複数の画素値を演
   算することで、上記ブロック内の複数の画素に対して共
   通のパラメータを生成し、上記パラメータを使用して上
   記ブロック内の複数の画素を元のビット数より少ないビ
   ット数のコード信号へ変換し、上記パラメータと上記コ
   ード信号とを伝送するようにしたブロック符号化の復号
   装置において、 上記パラメータの誤りの有無を検出する手段と、 上記パラメータが誤っている復号しようとするブロック
   内の上記コード信号の一部と、復号後のブロックに含ま
   れ、且つ上記コード信号の一部と隣接する復元された複
   数の画素値とを用い、最小自乗法により上記パラメータ
   を復元する手段と、 誤りが検出されないパラメータ、または復元されたパラ
   メータと、上記コード信号とから復元データを得るため
   の手段と を備えたことを特徴とするブロック符号化の復号装置。