JP2929591B2 - 画像符号化装置 - Google Patents
画像符号化装置Info
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Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は、画像符号化装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、画像信号を高能率に符号化する方法として、適
応型ダイナミック・レンジ符号化が知られている(例え
ば、特開昭61−144989)。この適応型ダイナミック・レ
ンジ符号化では、画面を構成する全画素を数画素からな
るブロックに分割し、そのブロック毎に、画素の最大値
と最小値との間で構成画素を線形量子化し、画素の最大
値、最小値及びそのダイナミック・レンジ値(最大値と
最小値の差)のうちの2つと、各画素の量子化値とを伝
送するようにしている。 この符号化法では、ブロック内のダイナミック・レン
ジが小さい場合には各画素の量子化ステップが細かくな
り、逆に、ダイナミック・レンジが大きい場合には量子
化ステップが粗くなるので、人間の視覚特性に応じた適
当的な量子化を行える。また、この従来の符号化法で
は、画像伝送ビット数を大幅に減少できる。例えば、8
ビットの画像データを3×6画素からなるブロック単位
で符号化する場合、ブロック内の各画素の量子化ビット
数を4ビットとすれば、圧縮(符号化)前では、1ブロ
ック当たりのビット数は144(=3×6×8)であるの
に対し、圧縮後では、各画素データが72(=3×6×
4)ビット、最大値及び最小値に16(=8×2)ビット
であり、合計88ビットになり、約半分に圧縮できる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、この従来の符号化法では、各ブロック内にお
いて、そのダイナミック・レンジ内を均等に分割して各
画素値を量子化するので、各画素値の分布が全く考慮さ
れておらず、従って、画像によっては、各画素の量子化
誤差が極めて大きくなってしまうことがある。 そこで本発明は、従来のブロック符号化法を改良し、
画素データの量子化誤差の低減を図る画像符号化装置を
提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係る画像符号化装置は、ディジタル画像デー
タを所定数のサンプルからなるブロックに分割するブロ
ック化手段と、前記ブロック化手段によりブロック化さ
れた画像データの最大値と最小値の間で、前記画像デー
タを量子化することにより符号化する符号化手段と、前
記符号化手段により符号化された符号化データを復号し
た復号値と前記ブロック化手段からの画像データの真値
との量子化誤差を前記ブロック単位で検出する誤差検出
手段と、前記誤差検出手段の検出結果に応じて、前記符
号化手段によって符号化された符号化データを、前記ブ
ロック単位で前記量子化誤差が小さくなるように変更す
る変更手段とを具備することを特徴とする。 〔実施例〕 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。第
1図は本発明の一実施例としての符号化装置の構成ブロ
ック図を示す。尚、本実施例において用いられるテレビ
ジョン信号はNTSC方式に準拠したものとするが、これ以
外の方式に準拠したテレビジョン信号を符号化する装置
に対しても、本発明を適用できる。 第1図において、入力端子9から入力されたNTSC方式
のテレビジョン信号は、A/D変換回路10により搬送周波
数fSCの4倍のサンプリング周波数4fSCでサンプリング
され、例えば1画素当たり8ビットで量子化されたディ
ジタル・テレビジョン信号を形成し、ブロック化回路11
に供給される。ブロック化回路11は、1フィールド画面
分の前記ディジタル・テレビジョン信号を記憶可能なメ
モリと、当該メモリの書込・読出制御回路などにより構
成されており、先ず、第2図に示す矢印Aの方向にS1,S
2,S3,S4,S17,S18,…の順にシリアルに供給されるディジ
タル・テレビジョン信号を一旦当該メモリに記憶し、次
に、当該メモリから各画素データをS1,S2,S3,S4,S5,S6,
…,S15,S16,S17,S18,…,S31,S32の順に読み出すことに
より、ディジタル・テレビジョン信号を第2図中、B,C
で示すように破線で囲む水平方向に4画素分、垂直方向
に4ライン分を1ブロック単位として分割し、ブロック
化され出力される。尚、第2図はインターレース走査の
場合であり、一点鎖線で示したラインは、他のフィール
ドの走査線を示す。 12は注目するブロック内の最大値及び最小値を算出す
る回路であり、ソフトウェア又はハードウェアとして容
易に実現できる。ハードウェアで実現する方法としては
比較回路とホールド回路とで構成され、例えば最大値算
出の場合、2つの入力の内の大きい方の値をホールドし
次段に渡すようにすればよく、最小値算出の場合には逆
に、2つの入力の内の小さい方をホールドし次段に渡す
ようにすればよい。これにより最終的に最大値及び最小
値のデータが得られる。 14はブロック符号化回路、16は復号回路18は誤差計算
回路であり、ブロック化回路11から出力されるブロック
の各画素値はこれらの回路14,18にも印加される。ブロ
ック符号化回路14は最大値・最小値算出回路12により算
出された最大値及び最小値に基づき、最大値と最小値の
間をn(2以上の整数)分割し、各画素データがそのど
の区画に属するかを調べる。属する区画を示す数値をイ
ンデックスと呼ぶ。このようにして、例えば8ビット、
256レベルで量子化された画素データを、画素ブロック
単位に最大値、最小値及び2ビットの各画素情報で表現
できる。尚、ブロック符号化回路の詳細は後述する。従
来の伝送装置ではこれらのデータをそのまま伝送してい
たが、本実施例では更に以下の処理を行う。 即ち、復号回路16がブロック符号化回路14によるイン
デックスを復号し、誤差計算回路18が復号された各画素
データとブロック化回路11からの各画素データの真値と
の誤差を計算する。シフト量計算回路20は、誤差計算回
路18により計算された誤差量に従って、この誤差を打ち
消す方向に最大値及び最小値のシフト量を決定する。例
えば誤差の総和が大きな負数であれば、画素ブロック内
の最大値及び最小値をプラス側にシフトし、つまりシフ
ト量を正の値とし、逆に誤差の総和が大きな正値であれ
ば、最大値及び最小値をマイナス側へシフト、つまりシ
フト量を負の値とする。例えば表1に示すような入出力
値の対応関係を予め読出専用メモリに記憶させておけば
よい。但し表1は、1ブロック当たり4×4、即ち16個
の画素を含む場合の例である。この例では、1ブロック
中に16個の画素を含むので、最大値及び最小値のシフト
量を1にすると、1ブロック中の誤差の総和は16程度変
化すること、及び、最大値及び最小値のシフトにより境
界値が変化し、注目している画素が別の区画に属するよ
うになっても誤差が増加することがないことを考慮し
て、誤差の総和とシフト量の関係を決定している。 シフト量の決定に際しては、誤差の総和だけでなく、
ブロック内でどれだけの誤差を持った復号値が何個ある
かという情報により、また誤差の総和に加味してシフト
量を決定してもよい。そうすれば、より正確な符号を伝
送できる。 加算回路22は、最大値・最小値算出回路12により算出
された最大値及び最小値に当該シフト量を加算して修整
する。第3図はその修整の様子を例示したものである。
図中の小さな丸印が各画素値であり、復号時には、これ
が各分割領域の中間値に復号される。第3図(a)は修
整前であり、同(b)が修整後である。第3図(a)の
ように修整前で復号時の誤差の総和が正の値になってい
る場合、最大値及び最小値を第3図(b)に示すように
プラス側にシフトする。これにより、復号時の誤差の総
和が小さくなる。 ブロック符号化回路24は、加算回路22からの修整され
た最大値及び最小値に従い、ブロック符号化回路14と同
様にインデックスを計算して出力する。加算回路22から
出力される修整された最大値及び最小値、並びにブロッ
ク符号化回路24から出力されるインデックスが他の機
器、遠隔地に伝送される。 第4図はブロック符号化回路14の詳細を示す。但し説
明を簡単にするため、最大値と最小値との間の分割数n
が4の場合を示している。また、ブロック符号化回路24
も同じ構造でよい。30はブロック内の各画素データの入
力端子、32は最大値データの入力端子、34は最小値デー
タの入力端子である。減算回路36は当該最大値データか
ら当該最小値データを減算し、ダイナミック・レンジを
出力する。乗算回路38,40,42はそのダイナミック・レン
ジをそれぞれ3/4,2/4,1/4倍し、加算器44,46,48がその
乗算結果に最小値を加算する。これにより分割領域の境
界値が得られたことになる。比較回路50,52,54は入力端
子30からの画素データを各境界値と比較し、+端子の入
力が−端子の入力より大きい場合に“1"を、それ以外の
場合に“0"を出力する。エンコーダ56は、比較回路50,5
2,54の出力から、画素値の属する区画を示す2ビットの
インデックスを出力する。エンコーダ56の入出力特性を
表2に示す。第5図はまた、画素値とエンコーダ56の出
力の対応関係を示す。 第6図は復号回路16の具体例を示す。ここでも説明の
便宜上、前述のブロック符号化回路と同様、ダイナミッ
ク・レンジの分割数nを4とした。端子60は最大値デー
タの入力端子、62は最小値データの入力端子、64,66は
ブロック符号化回路14(エンコーダ56)からのインデッ
クスD1,D0の入力端子である。減算回路68は最大値から
最小値を減算し、乗算回路70,72,74,76は減算回路68の
出力をそれぞれ7/8,5/8,3/8,1/8倍する。乗算回路70〜7
6の出力は、4分割された各区画の中央相当値になって
いる。そして、各画素についてエンコーダ56から出力さ
れる2ビットのインデックスに従いスイッチ切換回路67
によりスイッチ78を切り換えて、4つの乗算回路70〜76
の何れか1つを選択する。選択結果に加算回路80で最小
値を加算すると、出力端子82に各画素データの復号値が
得られる。 上記実施例では、ブロック内の最大値データ及び最小
値データを伝送する場合について述べたが、その他に
も、ブロック内ダイナミック・レンジ(最大値と最小値
との差)と、最大値データ又は最小値データとの組み合
わせを伝送するようにしてもよい。 〔発明の効果〕 以上の説明から容易に理解できるように、本発明によ
れば、それほど複雑でない回路構成により、量子化誤差
の少ない画素データを伝送でき、受信側において、より
画質劣化の少ない画像を再生できる。
応型ダイナミック・レンジ符号化が知られている(例え
ば、特開昭61−144989)。この適応型ダイナミック・レ
ンジ符号化では、画面を構成する全画素を数画素からな
るブロックに分割し、そのブロック毎に、画素の最大値
と最小値との間で構成画素を線形量子化し、画素の最大
値、最小値及びそのダイナミック・レンジ値(最大値と
最小値の差)のうちの2つと、各画素の量子化値とを伝
送するようにしている。 この符号化法では、ブロック内のダイナミック・レン
ジが小さい場合には各画素の量子化ステップが細かくな
り、逆に、ダイナミック・レンジが大きい場合には量子
化ステップが粗くなるので、人間の視覚特性に応じた適
当的な量子化を行える。また、この従来の符号化法で
は、画像伝送ビット数を大幅に減少できる。例えば、8
ビットの画像データを3×6画素からなるブロック単位
で符号化する場合、ブロック内の各画素の量子化ビット
数を4ビットとすれば、圧縮(符号化)前では、1ブロ
ック当たりのビット数は144(=3×6×8)であるの
に対し、圧縮後では、各画素データが72(=3×6×
4)ビット、最大値及び最小値に16(=8×2)ビット
であり、合計88ビットになり、約半分に圧縮できる。 〔発明が解決しようとする問題点〕 しかし、この従来の符号化法では、各ブロック内にお
いて、そのダイナミック・レンジ内を均等に分割して各
画素値を量子化するので、各画素値の分布が全く考慮さ
れておらず、従って、画像によっては、各画素の量子化
誤差が極めて大きくなってしまうことがある。 そこで本発明は、従来のブロック符号化法を改良し、
画素データの量子化誤差の低減を図る画像符号化装置を
提供することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係る画像符号化装置は、ディジタル画像デー
タを所定数のサンプルからなるブロックに分割するブロ
ック化手段と、前記ブロック化手段によりブロック化さ
れた画像データの最大値と最小値の間で、前記画像デー
タを量子化することにより符号化する符号化手段と、前
記符号化手段により符号化された符号化データを復号し
た復号値と前記ブロック化手段からの画像データの真値
との量子化誤差を前記ブロック単位で検出する誤差検出
手段と、前記誤差検出手段の検出結果に応じて、前記符
号化手段によって符号化された符号化データを、前記ブ
ロック単位で前記量子化誤差が小さくなるように変更す
る変更手段とを具備することを特徴とする。 〔実施例〕 以下、図面を参照して本発明の実施例を説明する。第
1図は本発明の一実施例としての符号化装置の構成ブロ
ック図を示す。尚、本実施例において用いられるテレビ
ジョン信号はNTSC方式に準拠したものとするが、これ以
外の方式に準拠したテレビジョン信号を符号化する装置
に対しても、本発明を適用できる。 第1図において、入力端子9から入力されたNTSC方式
のテレビジョン信号は、A/D変換回路10により搬送周波
数fSCの4倍のサンプリング周波数4fSCでサンプリング
され、例えば1画素当たり8ビットで量子化されたディ
ジタル・テレビジョン信号を形成し、ブロック化回路11
に供給される。ブロック化回路11は、1フィールド画面
分の前記ディジタル・テレビジョン信号を記憶可能なメ
モリと、当該メモリの書込・読出制御回路などにより構
成されており、先ず、第2図に示す矢印Aの方向にS1,S
2,S3,S4,S17,S18,…の順にシリアルに供給されるディジ
タル・テレビジョン信号を一旦当該メモリに記憶し、次
に、当該メモリから各画素データをS1,S2,S3,S4,S5,S6,
…,S15,S16,S17,S18,…,S31,S32の順に読み出すことに
より、ディジタル・テレビジョン信号を第2図中、B,C
で示すように破線で囲む水平方向に4画素分、垂直方向
に4ライン分を1ブロック単位として分割し、ブロック
化され出力される。尚、第2図はインターレース走査の
場合であり、一点鎖線で示したラインは、他のフィール
ドの走査線を示す。 12は注目するブロック内の最大値及び最小値を算出す
る回路であり、ソフトウェア又はハードウェアとして容
易に実現できる。ハードウェアで実現する方法としては
比較回路とホールド回路とで構成され、例えば最大値算
出の場合、2つの入力の内の大きい方の値をホールドし
次段に渡すようにすればよく、最小値算出の場合には逆
に、2つの入力の内の小さい方をホールドし次段に渡す
ようにすればよい。これにより最終的に最大値及び最小
値のデータが得られる。 14はブロック符号化回路、16は復号回路18は誤差計算
回路であり、ブロック化回路11から出力されるブロック
の各画素値はこれらの回路14,18にも印加される。ブロ
ック符号化回路14は最大値・最小値算出回路12により算
出された最大値及び最小値に基づき、最大値と最小値の
間をn(2以上の整数)分割し、各画素データがそのど
の区画に属するかを調べる。属する区画を示す数値をイ
ンデックスと呼ぶ。このようにして、例えば8ビット、
256レベルで量子化された画素データを、画素ブロック
単位に最大値、最小値及び2ビットの各画素情報で表現
できる。尚、ブロック符号化回路の詳細は後述する。従
来の伝送装置ではこれらのデータをそのまま伝送してい
たが、本実施例では更に以下の処理を行う。 即ち、復号回路16がブロック符号化回路14によるイン
デックスを復号し、誤差計算回路18が復号された各画素
データとブロック化回路11からの各画素データの真値と
の誤差を計算する。シフト量計算回路20は、誤差計算回
路18により計算された誤差量に従って、この誤差を打ち
消す方向に最大値及び最小値のシフト量を決定する。例
えば誤差の総和が大きな負数であれば、画素ブロック内
の最大値及び最小値をプラス側にシフトし、つまりシフ
ト量を正の値とし、逆に誤差の総和が大きな正値であれ
ば、最大値及び最小値をマイナス側へシフト、つまりシ
フト量を負の値とする。例えば表1に示すような入出力
値の対応関係を予め読出専用メモリに記憶させておけば
よい。但し表1は、1ブロック当たり4×4、即ち16個
の画素を含む場合の例である。この例では、1ブロック
中に16個の画素を含むので、最大値及び最小値のシフト
量を1にすると、1ブロック中の誤差の総和は16程度変
化すること、及び、最大値及び最小値のシフトにより境
界値が変化し、注目している画素が別の区画に属するよ
うになっても誤差が増加することがないことを考慮し
て、誤差の総和とシフト量の関係を決定している。 シフト量の決定に際しては、誤差の総和だけでなく、
ブロック内でどれだけの誤差を持った復号値が何個ある
かという情報により、また誤差の総和に加味してシフト
量を決定してもよい。そうすれば、より正確な符号を伝
送できる。 加算回路22は、最大値・最小値算出回路12により算出
された最大値及び最小値に当該シフト量を加算して修整
する。第3図はその修整の様子を例示したものである。
図中の小さな丸印が各画素値であり、復号時には、これ
が各分割領域の中間値に復号される。第3図(a)は修
整前であり、同(b)が修整後である。第3図(a)の
ように修整前で復号時の誤差の総和が正の値になってい
る場合、最大値及び最小値を第3図(b)に示すように
プラス側にシフトする。これにより、復号時の誤差の総
和が小さくなる。 ブロック符号化回路24は、加算回路22からの修整され
た最大値及び最小値に従い、ブロック符号化回路14と同
様にインデックスを計算して出力する。加算回路22から
出力される修整された最大値及び最小値、並びにブロッ
ク符号化回路24から出力されるインデックスが他の機
器、遠隔地に伝送される。 第4図はブロック符号化回路14の詳細を示す。但し説
明を簡単にするため、最大値と最小値との間の分割数n
が4の場合を示している。また、ブロック符号化回路24
も同じ構造でよい。30はブロック内の各画素データの入
力端子、32は最大値データの入力端子、34は最小値デー
タの入力端子である。減算回路36は当該最大値データか
ら当該最小値データを減算し、ダイナミック・レンジを
出力する。乗算回路38,40,42はそのダイナミック・レン
ジをそれぞれ3/4,2/4,1/4倍し、加算器44,46,48がその
乗算結果に最小値を加算する。これにより分割領域の境
界値が得られたことになる。比較回路50,52,54は入力端
子30からの画素データを各境界値と比較し、+端子の入
力が−端子の入力より大きい場合に“1"を、それ以外の
場合に“0"を出力する。エンコーダ56は、比較回路50,5
2,54の出力から、画素値の属する区画を示す2ビットの
インデックスを出力する。エンコーダ56の入出力特性を
表2に示す。第5図はまた、画素値とエンコーダ56の出
力の対応関係を示す。 第6図は復号回路16の具体例を示す。ここでも説明の
便宜上、前述のブロック符号化回路と同様、ダイナミッ
ク・レンジの分割数nを4とした。端子60は最大値デー
タの入力端子、62は最小値データの入力端子、64,66は
ブロック符号化回路14(エンコーダ56)からのインデッ
クスD1,D0の入力端子である。減算回路68は最大値から
最小値を減算し、乗算回路70,72,74,76は減算回路68の
出力をそれぞれ7/8,5/8,3/8,1/8倍する。乗算回路70〜7
6の出力は、4分割された各区画の中央相当値になって
いる。そして、各画素についてエンコーダ56から出力さ
れる2ビットのインデックスに従いスイッチ切換回路67
によりスイッチ78を切り換えて、4つの乗算回路70〜76
の何れか1つを選択する。選択結果に加算回路80で最小
値を加算すると、出力端子82に各画素データの復号値が
得られる。 上記実施例では、ブロック内の最大値データ及び最小
値データを伝送する場合について述べたが、その他に
も、ブロック内ダイナミック・レンジ(最大値と最小値
との差)と、最大値データ又は最小値データとの組み合
わせを伝送するようにしてもよい。 〔発明の効果〕 以上の説明から容易に理解できるように、本発明によ
れば、それほど複雑でない回路構成により、量子化誤差
の少ない画素データを伝送でき、受信側において、より
画質劣化の少ない画像を再生できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例としての符号化装置の構成ブ
ロック図、第2図はブロック化の説明図、第3図は最大
値データ及び最小値データの修整作用の説明図、第4図
はブロック符号化回路14の具体例、第5図はブロック符
号化回路14のエンコーダ56の出力例、第6図は復号回路
16の具体例である。 12……最小値・最大値算出回路、14,24……ブロック符
号化回路、16……復号回路、18……誤差計算回路、20…
…シフト量計算回路
ロック図、第2図はブロック化の説明図、第3図は最大
値データ及び最小値データの修整作用の説明図、第4図
はブロック符号化回路14の具体例、第5図はブロック符
号化回路14のエンコーダ56の出力例、第6図は復号回路
16の具体例である。 12……最小値・最大値算出回路、14,24……ブロック符
号化回路、16……復号回路、18……誤差計算回路、20…
…シフト量計算回路
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 1.ディジタル画像データを所定数のサンプルからなる
ブロックに分割するブロック化手段と、 前記ブロック化手段によりブロック化された画像データ
の最大値と最小値の間で、前記画像データを量子化する
ことにより符号化する符号化手段と、 前記符号化手段により符号化された符号化データを復号
した復号値と前記ブロック化手段からの画像データの真
値との量子化誤差を前記ブロック単位で検出する誤差検
出手段と、 前記誤差検出手段の検出結果に応じて、前記符号化手段
によって符号化された符号化データを、前記ブロック単
位で前記量子化誤差が小さくなるように変更する変更手
段 とを具備することを特徴とする画像符号化装置。
Priority Applications (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29740887A JP2929591B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 画像符号化装置 |
US07/440,490 US4953019A (en) | 1987-11-27 | 1989-11-22 | Image signal encoding apparatus |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP29740887A JP2929591B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 画像符号化装置 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH01140879A JPH01140879A (ja) | 1989-06-02 |
JP2929591B2 true JP2929591B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=17846118
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP29740887A Expired - Fee Related JP2929591B2 (ja) | 1987-11-27 | 1987-11-27 | 画像符号化装置 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2929591B2 (ja) |
-
1987
- 1987-11-27 JP JP29740887A patent/JP2929591B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH01140879A (ja) | 1989-06-02 |
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