JP3006324B2 - Subband image encoding apparatus and method - Google Patents
Subband image encoding apparatus and methodInfo
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Description
【0001】[0001]
【産業上の利用分野】本発明は、画像を符号化し蓄積す
る装置に関するものである。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an apparatus for encoding and storing images.
【0002】[0002]
【従来の技術】画像情報を蓄積する場合には、一般にデ
ータ量を減少させるために符号化が行われる。この符号
化の際には、符号化された画像情報のデータ量は、画像
の内容に拘わらず一定である方が、信号処理の点から有
利である。そこで、画像の内容に拘わらず画像の符号量
を一定に制御するための幾つかの技術が提案されてい
る。2. Description of the Related Art When storing image information, encoding is generally performed to reduce the amount of data. At the time of this encoding, it is advantageous from the point of signal processing that the data amount of the encoded image information is constant regardless of the content of the image. Therefore, several techniques have been proposed for controlling the code amount of an image to be constant regardless of the content of the image.
【0003】従来の画像の符号量制御技術として、例え
ば、1989年信学秋季全大D−45に記載の技術が知
られている。以下、図15を用いて同文献に記載の画像
符号化装置の構成を説明する。入力画像201は、ブロ
ック化回路202において、N×Nのブロックに分割さ
れ、離散コサイン変換回路(図中DCT回路で示す)2
03で、ブロック毎に離散コサイン変換される。離散コ
サイン変換された変換係数は、一旦、メモリ回路204
に蓄えられ、複数の異なる量子化ステップ値により、量
子化回路205において量子化され、可変長符号化回路
206で可変長符号化される。これらの複数個の量子化
ステップ値による符号量より、量子化ステップ測定・推
定回路207で、設定符号量を満たす量子化ステップ値
を推定し、推定した量子化ステップ値を用いて量子化、
および、可変長符号化を行なう。さらに、この推定した
量子化ステップ値を用いて再度推定を行なうことによっ
て、精密な推定が可能になる。As a conventional image code amount control technique, for example, the technique described in D-45, 1989, IEICE Fall, 1989 is known. Hereinafter, the configuration of the image coding apparatus described in the document will be described with reference to FIG. The input image 201 is divided into N × N blocks by a blocking circuit 202, and a discrete cosine transform circuit (shown by a DCT circuit in the figure) 2
At 03, discrete cosine transform is performed for each block. The transform coefficient subjected to the discrete cosine transform is temporarily stored in the memory circuit 204
And is quantized by the quantization circuit 205 by a plurality of different quantization step values, and is variable-length coded by the variable-length coding circuit 206. The quantization step measurement / estimation circuit 207 estimates a quantization step value that satisfies the set code amount from the code amounts based on the plurality of quantization step values, and performs quantization using the estimated quantization step value.
And, variable length coding is performed. Further, by performing estimation again using the estimated quantization step value, accurate estimation becomes possible.
【0004】また、同様の符号量制御技術として、例え
ば、「画像の統計的性質に基づくレート適応型DCT符
号化方式」(信学論、B−I Vol.J75−B−
I,No.5,pp.353−361,1992年5
月)に記載の技術がある。以下、図16を用いて同文献
に記載の画像符号化装置の構成を説明する。入力画像2
11は、ブロック化回路212において、N×Nのブロ
ックに分割され、DCT回路213で、ブロック毎に離
散コサイン変換される。同時に、量子化ステップ推定回
路214で、各ブロックのアクティビティを求め、その
アクティビティに基づいて、各ブロックの量子化ステッ
プ値を予測する。なお、アクティビティとは、たとえ
ば、各ブロック内の信号の自乗和、絶対値の和等の画像
の複雑さを示す指標である。予測された量子化ステップ
値を用いて各ブロックの変換係数が量子化回路215で
量子化され、可変長符号化回路216で可変長符号化さ
れる。この方式においては、量子化ステップ推定回路2
14での処理時間と、DCT回路213での処理時間を
等しくすることが困難であるため、DCT回路213の
後段に変換係数を蓄えるメモリを持つ必要がある。ある
いは、入力画像を蓄えるメモリを持って、量子化ステッ
プ推定が終了後にDCT回路213で離散コサイン変換
を行なう必要がある。[0004] As a similar code amount control technique, for example, a "rate adaptive DCT coding method based on the statistical properties of an image" (IEICE, BI Vol. J75-B-).
I, No. 5, pp. 353-361, 1992 5
Month). Hereinafter, the configuration of the image coding apparatus described in the document will be described with reference to FIG. Input image 2
11 is divided into N × N blocks by a blocking circuit 212 and is subjected to discrete cosine transform for each block by a DCT circuit 213. At the same time, the quantization step estimation circuit 214 calculates the activity of each block, and predicts the quantization step value of each block based on the activity. The activity is an index indicating the complexity of an image, such as the sum of squares of signals in each block, the sum of absolute values, and the like. The transform coefficient of each block is quantized by the quantization circuit 215 using the predicted quantization step value, and is variable-length coded by the variable length coding circuit 216. In this method, the quantization step estimation circuit 2
Since it is difficult to make the processing time in the DCT circuit 213 equal to the processing time in the DCT circuit 213, it is necessary to have a memory for storing the transform coefficients in the subsequent stage of the DCT circuit 213. Alternatively, it is necessary to have a memory for storing the input image and to perform the discrete cosine transform by the DCT circuit 213 after the estimation of the quantization step is completed.
【0005】[0005]
【発明が解決しようとする課題】上記二つの従来技術の
画像符号化装置においては、共に、離散コサイン変換を
用いているため、符号化単位のブロック毎に独立に符号
化が行なわれる。そのため、ブロック歪が発生し、画質
が劣化するという問題点がある。In the above two conventional image coding apparatuses, since discrete cosine transform is used, coding is performed independently for each block of the coding unit. Therefore, there is a problem that block distortion occurs and image quality deteriorates.
【0006】また、従来方式は、共に、符号量を左右す
るパラメータである変換係数の量子化ステップと、符号
量の関係を予め調べておき、これを用いて符号量を制御
する方式である。これらの方式では、可変長符号化を用
いており、画像の局所的な変動により、符号量の制御誤
差が必ず生じるため、符号量がオーバーフローしたと
き、割当て符号量内に強制的に符号量を抑えるため、画
質が劣化するという問題点を持つ。これを防止するため
には目標符号量に十分なマージンを持たせることが必要
となり、結果的に符号化性能が悪化するという問題が生
じる。In both of the conventional systems, the relationship between the quantization step of a transform coefficient, which is a parameter affecting the code amount, and the code amount is checked in advance, and the code amount is controlled using this. In these methods, variable-length coding is used, and a control error in the code amount always occurs due to local fluctuation of an image. Therefore, when the code amount overflows, the code amount is forcibly included in the allocated code amount. In order to suppress this, there is a problem that the image quality deteriorates. In order to prevent this, it is necessary to give a sufficient margin to the target code amount, and as a result, there is a problem that the coding performance is deteriorated.
【0007】また、前記1989年信学秋季全大D−4
5に記載の技術では、誤差が十分小さくなるまでパラメ
ータを変えて符号化を繰り返す必要がある。このため、
符号化処理時間の制御が困難となる。[0007] Also, the above-mentioned 1989 Dept.
In the technique described in No. 5, it is necessary to repeat the encoding by changing the parameters until the error becomes sufficiently small. For this reason,
It becomes difficult to control the encoding processing time.
【0008】更に、上記二つの従来技術の画像符号化装
置は、共に、可変長符号化を行なうため、符号化処理時
間の制御ができず、また、符号情報のままでの画像の切
り出し、回転等の編集処理が困難であるという問題があ
った。Further, since the above two conventional image coding apparatuses perform variable-length coding, the coding processing time cannot be controlled, and an image is cut out and rotated without changing the code information. And the like, there is a problem that editing processing is difficult.
【0009】そこで本発明は、符号化演算量が一定で、
符号化処理時間が予め予測、あるいは、設定可能である
画像符号化装置を提供することを目的とする。また本発
明は、符号量を一定にした上で、十分に能率が高く、符
号情報のままの画像の編集が容易である画像符号化装置
を提供することを目的とする。[0009] Therefore, the present invention provides a fixed encoding operation amount.
It is an object of the present invention to provide an image encoding device in which encoding processing time can be predicted or set in advance. It is another object of the present invention to provide an image coding apparatus which has a sufficiently high efficiency with a fixed code amount, and which can easily edit an image with the code information as it is.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明のサブバンド画像
符号化装置は、前記目的を達成するため、画像信号を記
憶する画像記憶手段と、前記画像記憶手段に記憶されて
いる画像に対して周波数分解を行い帯域信号に変換する
周波数分解手段と、前記周波数分解手段により周波数分
解された帯域信号毎に量子化後の符号量が一定の値をと
るようにパラメータを予め設定する量子化設定手段と、
前記量子化設定手段により設定されたパラメータに基づ
いて前記周波数分解手段により周波数分解された帯域信
号に対して量子化を行う量子化手段とを具備したことを
特徴とする。In order to achieve the above object, a subband image encoding apparatus according to the present invention comprises: an image storage means for storing an image signal; and an image storage means for storing an image signal in the image storage means. Frequency decomposing means for performing frequency decomposition and converting it into a band signal , and a code amount after quantization for each band signal frequency-decomposed by the frequency decomposing means has a constant value.
Quantization setting means for setting parameters in advance in so that,
A quantizing unit for quantizing a band signal frequency-decomposed by the frequency decomposing unit based on the parameter set by the quantization setting unit.
【0011】[0011]
【作用】本発明の作用を、図1に示す原理的ブロック図
を参照して具体的に例を挙げて説明する。The operation of the present invention will be described with a specific example with reference to the principle block diagram shown in FIG.
【0012】本発明の画像符号化装置は、図1に示すよ
うに、入力された画像信号1の一部を記憶する画像記憶
手段8と、この画像記憶手段8によって記憶された画像
信号を複数の第1の画像領域に分割する第1の画像領域
分割手段2と、この第1の画像領域分割手段によって分
割された画像領域を所定の2次元周波数帯域に分解する
周波数分解手段3と、この周波数分解手段3によって分
解された周波数帯域毎に複数の第2の画像領域に分割す
る第2の画像領域分割手段4と、この第2の画像領域分
割手段4によって分割された第2の画像領域をクラス分
けする画像領域分析手段5と、前記周波数分解手段3に
よって分解され、前記画像領域分析手段5によってクラ
ス分けされた周波数帯域、あるいは、画像領域毎に適応
した量子化手段を求める量子化器設計手段6と、前記周
波数分解手段3によって分解され、前記画像領域分析手
段5によってクラス分けされた周波数帯域、あるいは、
画像領域毎に量子化を行なう量子化手段7とを備えてい
る。As shown in FIG. 1, an image coding apparatus according to the present invention comprises an image storage means 8 for storing a part of an input image signal 1, and a plurality of image signals stored by the image storage means 8. A first image area dividing means 2 for dividing the image area into a first image area, a frequency decomposing means 3 for decomposing the image area divided by the first image area dividing means into a predetermined two-dimensional frequency band, A second image area dividing means 4 for dividing the image into a plurality of second image areas for each frequency band decomposed by the frequency decomposing means 3, and a second image area divided by the second image area dividing means 4 And an quantizing means which is decomposed by the frequency decomposing means 3 and classified by the image area analyzing means 5 or adapted for each image area. Mel quantizer design means 6, is decomposed by the frequency decomposition unit 3, the classification by the image area analysis means 5 frequency bands or,
A quantization means for performing quantization for each image area.
【0013】本発明においては、入力された画像が、第
1の画像領域分割手段2によって複数の第1の画像領域
に分割されることにより画像サイズが小さくなり、画像
領域記憶手段8に必要な画像記憶領域が削減される。ま
た、画像の局所的な構造に整合した量子化を行なえる。In the present invention, the input image is divided into a plurality of first image areas by the first image area dividing means 2 to reduce the image size. The image storage area is reduced. Further, quantization matching with the local structure of the image can be performed.
【0014】さらに、入力された画像が、周波数分解手
段3により複数の2次元周波数帯域に分解されることに
より、周波数構造に整合させた符号化を行なえる。Further, the input image is decomposed into a plurality of two-dimensional frequency bands by the frequency decomposing means 3, so that encoding can be performed in accordance with the frequency structure.
【0015】さらに、複数の2次元周波数帯域毎に分解
された画像は、第2の画像領域分割手段4により、複数
の第2の画像領域毎に分割され、画像領域分析手段5に
よりクラス分けされ、クラスごとに、量子化器設計手段
6により量子化器が設計されることにより、画像の局所
的構造、かつ、周波数構造に整合した量子化を行なえ
る。Further, the image decomposed for each of the plurality of two-dimensional frequency bands is divided into a plurality of second image regions by a second image region dividing unit 4 and classified by an image region analyzing unit 5. The quantizer is designed by the quantizer design means 6 for each class, so that the quantization conforming to the local structure of the image and the frequency structure can be performed.
【0016】さらに、量子化器設計手段6によって設計
された量子化手段7により、量子化される。また、上記
の量子化手段7は、量子化後の符号量が、所定の第1の
画像領域毎に一定の値をとるように設定されており、符
号量が一定化される。Further, the image data is quantized by the quantization means 7 designed by the quantizer design means 6. The quantizing means 7 is set such that the quantized code amount takes a constant value for each predetermined first image area, and the code amount is fixed.
【0017】[0017]
【実施例】以下、図面を参照しながら実施例に基づいて
本発明の特徴を具体的に説明する。DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The features of the present invention will be specifically described below based on embodiments with reference to the drawings.
【0018】本発明の第1実施例を図2、図3、図4を
用いて説明する。第1実施例は、入力画像全体を周波数
分解して、入力画像の周波数構造に整合した量子化を行
なう方式である。A first embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. 2, 3 and 4. The first embodiment is a method in which the entire input image is frequency-decomposed and quantization adapted to the frequency structure of the input image is performed.
【0019】図2において、21は、入力画像情報、2
3は、入力画像情報21を複数の2次元周波数領域に分
解する周波数分解回路、26は、周波数分解回路23に
よって分解された周波数帯域毎に整合した量子化器を設
計する量子化器設計回路、27は、周波数分解回路23
によって分解された周波数帯域毎に、量子化器設計回路
26で設計された量子化器を用いて量子化を行なう量子
化器、29は符号情報である。In FIG. 2, reference numeral 21 denotes input image information;
3 is a frequency decomposition circuit for decomposing the input image information 21 into a plurality of two-dimensional frequency domains; 26 is a quantizer design circuit for designing a quantizer matched for each frequency band decomposed by the frequency decomposition circuit 23; 27 is a frequency decomposition circuit 23
A quantizer 29 performs quantization using the quantizer designed by the quantizer design circuit 26 for each frequency band decomposed by the above, and 29 is code information.
【0020】次に動作について説明する。例えば、入力
画像情報21は、図3に示されるようにラスタ情報とし
て入力される。メモリ回路28は、入力画像情報21が
周波数分解回路23において周波数分解されるまで入力
画像情報21を記憶する。メモリ回路28に記憶された
画像情報は、周波数分解回路23で、例えば、「Sub
band Coding of Images」(IE
EE Trans.on Acoustics, Sp
eech, and Signal Processi
ng,Vol.ASSP−34,No.5,Oct.1
986)に示されるように、1次元のQMF(Quad
rature mirror filter)を使用し
た、可分型4−サブバンドフィルタ(Separabl
e 4−subband filter)を用いて、2
次元周波数分解される。この可分型4−サブバンドフィ
ルタによって周波数分解された画像情報を図4で説明す
る。Next, the operation will be described. For example, the input image information 21 is input as raster information as shown in FIG. The memory circuit 28 stores the input image information 21 until the input image information 21 is frequency-decomposed by the frequency decomposition circuit 23. The image information stored in the memory circuit 28 is, for example, “Sub
band Coding of Images "(IE
EE Trans. on Acoustics, Sp
ech, and Signal Procedure
ng, Vol. ASSP-34, no. 5, Oct. 1
986), one-dimensional QMF (Quad
A separable 4-subband filter (Separabl) using a rattle mirror filter.
e 4-subband filter)
It is dimensionally frequency-decomposed. The image information frequency-decomposed by the separable 4-subband filter will be described with reference to FIG.
【0021】図4は、2次元周波数領域を表す図であ
る。図4に示されるように、可分型4−サブバンドフィ
ルタによって周波数分解された画像情報は、周波数帯1
から周波数帯4までの4つの2次元周波数帯に分解され
る。FIG. 4 is a diagram showing a two-dimensional frequency domain. As shown in FIG. 4, the image information frequency-decomposed by the separable 4-subband filter has frequency band 1
To four frequency bands 4 to 4.
【0022】ここで、例えば、入力画像信号をx(i,
j)とする。また、QMFのローパスフィルタの係数を
h0 (n)、ハイパスフィルタの係数をh1 (n)とす
る。例えば、図4に示される周波数帯1の信号をy
00(i,j)、周波数帯2の信号をy10(i,j)、周
波数帯3の信号をy01(i,j)、周波数帯4の信号を
y11(i,j)とすると、これらの信号は、Here, for example, the input image signal is represented by x (i,
j). Also, let the coefficient of the low-pass filter of the QMF be h 0 (n) and the coefficient of the high-pass filter be h 1 (n). For example, the signal of frequency band 1 shown in FIG.
Assuming that (i, j), the signal of frequency band 2 is y 10 (i, j), the signal of frequency band 3 is y 01 (i, j), and the signal of frequency band 4 is y 11 (i, j). , These signals
【数1】 となる。但し、u,vは0または1である。(Equation 1) Becomes Here, u and v are 0 or 1.
【0023】周波数分解回路23で周波数分解された画
像情報は、量子化器設計回路26に送られ、量子化器が
設計される。例えば、本実施例では、量子化器27で線
形量子化を用いることとする。量子化器設計回路26で
は、まず、周波数帯iの信号の標準偏差σi を計算す
る。同時に周波数帯iの信号の絶対値の最大値Ui を求
める。周波数帯iの信号のサンプル数をmi 、入力画像
全体の符号量をBとしたとき、周波数帯iの量子化ステ
ップ値Si を、Si =A・Ui /σi と求める。ただ
し、Aは、The image information frequency-decomposed by the frequency decomposition circuit 23 is sent to a quantizer design circuit 26, where a quantizer is designed. For example, in this embodiment, the quantizer 27 uses linear quantization. First, the quantizer design circuit 26 calculates the standard deviation σ i of the signal of the frequency band i. At the same time, the maximum value U i of the absolute value of the signal in the frequency band i is obtained. Assuming that the number of samples of the signal in the frequency band i is m i and the code amount of the entire input image is B, the quantization step value S i in the frequency band i is obtained as S i = A · U i / σ i . Where A is
【数2】 を満たす値である。Bを所定の値に固定することによ
り、総符号量を一定にできる。さらに、量子化器27で
は、周波数分解回路23で分割された周波数毎に、量子
化器設計回路26で設計された量子化器を用いて量子化
され、符号情報29を得る。(Equation 2) Is a value that satisfies By fixing B to a predetermined value, the total code amount can be kept constant. Further, the quantizer 27 quantizes each frequency divided by the frequency decomposition circuit 23 using the quantizer designed by the quantizer design circuit 26 to obtain code information 29.
【0024】次に本発明の第2実施例を図5、図6を用
いて説明する。図5は、本発明の第2実施例の構成を示
すブロック図であり、図2に示す第1実施例の構成に、
入力画像情報を複数の第1の画像領域に分割する第1の
ブロック化回路22を加えたものである。以下に説明す
るように、この第1のブロック化回路22によりメモリ
回路28の容量の削減と、画像の局所的変動に整合した
量子化器の設計を行なうものである。Next, a second embodiment of the present invention will be described with reference to FIGS. FIG. 5 is a block diagram showing the configuration of the second embodiment of the present invention. The configuration of the first embodiment shown in FIG.
A first blocking circuit 22 for dividing input image information into a plurality of first image areas is added. As will be described below, the first blocking circuit 22 reduces the capacity of the memory circuit 28 and designs a quantizer that matches local fluctuation of an image.
【0025】次に、第2実施例の動作について説明す
る。Next, the operation of the second embodiment will be described.
【0026】例えば、入力画像情報21は、図3に示さ
れるようにラスタ情報として入力される。図6に示され
るように、ブロック化回路22は、入力画像が、例え
ば、Mライン入力された時点で(図6(a)参照)、入
力画像情報を第1の画像領域であるN画素×M画素の矩
形に分割する(図6(b)参照)。周波数分解回路23
における動作は、第1実施例と同じである。周波数分解
回路23で周波数分解された画像情報は、量子化器設計
回路26に送られ、第1のブロック化回路22において
分割された第1の画像領域内画像に対して、第1実施例
と同様に量子化器が設計される。このとき、各第1の画
像領域に対して、等しい符号量Bを割当てることによ
り、入力画像全体、かつ、局所的な第1の画像領域毎
に、固定長符号化を実現することができる。さらに、量
子化器27では、周波数分解回路23で分割された周波
数毎に、量子化器設計回路26で設計された量子化器を
用いて量子化され、符号情報29を得る。For example, the input image information 21 is input as raster information as shown in FIG. As shown in FIG. 6, when the input image is input, for example, with M lines (see FIG. 6A), the blocking circuit 22 converts the input image information into N pixels × the first image area. The image is divided into rectangles of M pixels (see FIG. 6B). Frequency decomposition circuit 23
Is the same as in the first embodiment. The image information frequency-decomposed by the frequency decomposition circuit 23 is sent to the quantizer design circuit 26, and the image in the first image area divided by the first blocking circuit 22 is compared with the first embodiment. Similarly, a quantizer is designed. At this time, by assigning the same code amount B to each first image area, fixed-length encoding can be realized for the entire input image and for each local first image area. Further, the quantizer 27 quantizes each frequency divided by the frequency decomposition circuit 23 using the quantizer designed by the quantizer design circuit 26 to obtain code information 29.
【0027】第2実施例においては、第1のブロック化
回路22を設けることにより、量子化器27が各周波数
帯、および、画像の局所領域に対して整合されることと
なり、符号化効率が向上する。符号化した結果を図7に
示す。図7の縦軸は、原画と横軸の符号量で復号した場
合の画像との2乗平均誤差を表している。第1実施例に
対して、第2実施例の符号化効率が向上していることが
示されている。In the second embodiment, by providing the first blocking circuit 22, the quantizer 27 is matched to each frequency band and the local region of the image, and the coding efficiency is reduced. improves. The result of encoding is shown in FIG. The vertical axis in FIG. 7 represents the root mean square error between the original image and the image decoded using the code amount on the horizontal axis. It is shown that the coding efficiency of the second embodiment is improved with respect to the first embodiment.
【0028】また、第2実施例においては、画像情報を
ブロックに分割して各ブロック毎に周波数分解を行って
いるので、メモリ回路28において入力画像全体を記憶
する必要がない。そのため、第1実施例と比較して、周
波数分解の際、メモリ容量を削減することができる。In the second embodiment, since the image information is divided into blocks and frequency decomposition is performed for each block, it is not necessary to store the entire input image in the memory circuit 28. Therefore, compared to the first embodiment, the memory capacity can be reduced during frequency decomposition.
【0029】次に、本発明の第3実施例について説明す
る。第3実施例においては、第2実施例に対して、クラ
ス分けを導入した方式を採用している。第3実施例で
は、第2実施例の処理に加えて、各周波数帯毎にクラス
分けを行うことにより、画像の局所的性質に整合した量
子化が行なわれることとなり、符号化効率が向上する。Next, a third embodiment of the present invention will be described. In the third embodiment, a method in which classification is introduced is adopted in the second embodiment. In the third embodiment, in addition to the processing of the second embodiment, by classifying each frequency band, quantization matching with the local property of the image is performed, and the coding efficiency is improved. .
【0030】第3実施例の構成を図8を参照して説明す
る。第3実施例は、図5に示す第2実施例の構成に第2
のブロック化回路24、および、画像領域分析回路25
を加えたものである。The configuration of the third embodiment will be described with reference to FIG. The third embodiment differs from the second embodiment shown in FIG.
Blocking circuit 24 and image area analysis circuit 25
Is added.
【0031】メモリ回路28、第1のブロック化回路2
2、周波数分解回路23の動作は第2実施例と同じであ
る。第3実施例においては、第2のブロック化回路24
では、周波数分解回路23で分割された周波数毎に、第
2の画像領域、例えば、n×nの領域に分割する。画像
領域分析回路25では、第2のブロック化回路24で分
割された第2の画像領域のクラス分けを行なう。例え
ば、本実施例では、この第2の画像領域内の信号の分散
の大小によりクラス分けを行なう。Memory circuit 28, first blocking circuit 2
2. The operation of the frequency decomposition circuit 23 is the same as in the second embodiment. In the third embodiment, the second blocking circuit 24
Then, each frequency divided by the frequency decomposition circuit 23 is divided into a second image area, for example, an n × n area. The image area analysis circuit 25 classifies the second image areas divided by the second blocking circuit 24. For example, in the present embodiment, the classification is performed according to the magnitude of the variance of the signal in the second image area.
【0032】いま、第2の画像領域内の信号の分散をs
とする。クラス数をKとすると、K+1個の閾値T0 〜
TK を設けて(ただし、T0 =0、TK は十分大きな値
とする)、Tp-1 ≦s<Tp ならば、第2の画像領域の
クラスは、pとしてクラス分けする。Now, let the variance of the signal in the second image area be s
And Assuming that the number of classes is K, K + 1 threshold values T 0 to
T K is provided (where T 0 = 0 and T K is a sufficiently large value), and if T p−1 ≦ s <T p , the class of the second image area is classified as p.
【0033】画像領域分析回路25でクラス分けされた
画像領域は、量子化器設計回路26に送られ、量子化器
が設計される。例えば、第3実施例では、第1実施例、
第2実施例と同様に、量子化器設計回路26で、線形量
子化を用いることとする。以下の説明では、第2実施例
と同様に、第1の画像領域内で量子化器の設計を独立に
行なう。量子化器設計回路26では、まず、周波数帯
i、かつクラスjの信号の標準偏差σijを計算する。同
時に周波数帯i、かつクラスjの信号の絶対値の最大値
Uijを求める。所定の符号量をB、周波数帯i、かつク
ラスjの信号のサンプル数をmijとしたとき、周波数帯
i、かつクラスjの量子化ステップ値Sijを、Sij=A
Uij/σijと求める。ただし、Aは、The image areas classified by the image area analysis circuit 25 are sent to a quantizer design circuit 26, where a quantizer is designed. For example, in the third embodiment, the first embodiment,
As in the second embodiment, the quantizer design circuit 26 uses linear quantization. In the following description, as in the second embodiment, the design of the quantizer is independently performed in the first image area. First, the quantizer design circuit 26 calculates the standard deviation σ ij of the signal of the frequency band i and the class j. At the same time, the maximum value U ij of the absolute value of the signal of the frequency band i and the class j is obtained. Assuming that the predetermined code amount is B, the frequency band i, and the number of samples of the signal of class j is m ij , the quantization step value S ij of frequency band i and class j is S ij = A
U ij / σ ij . Where A is
【数3】 を満たす値である。第2実施例と同様に、各第1の画像
領域に対して、等しい符号量Bを割当てることにより、
入力画像全体、かつ、局所的な第1のブロック毎に、固
定長符号化を実現することができる。さらに、量子化器
27では、周波数分解回路23で分割された周波数毎
に、量子化器設計回路26で設計された量子化器を用い
て量子化され、符号情報29を得る。(Equation 3) Is a value that satisfies As in the second embodiment, by assigning the same code amount B to each first image area,
Fixed-length coding can be realized for the entire input image and for each local first block. Further, the quantizer 27 quantizes each frequency divided by the frequency decomposition circuit 23 using the quantizer designed by the quantizer design circuit 26 to obtain code information 29.
【0034】第3実施例では、画像領域分析回路25を
設けることにより、量子化器が各クラスごとに整合され
る、すなわち、各第2の画像領域で整合されるため、符
号化効率が向上する。符号化した結果を図9に示す。図
9の縦軸は、原画と横軸の符号量で復号した場合の画像
との2乗平均誤差を表している。第2実施例に対して、
第3実施例の符号化効率が向上していることが示されて
いる。In the third embodiment, since the image area analysis circuit 25 is provided, the quantizer is matched for each class, that is, since it is matched for each second image area, the coding efficiency is improved. I do. The result of encoding is shown in FIG. The vertical axis in FIG. 9 represents the root mean square error between the original image and the image decoded with the code amount on the horizontal axis. For the second embodiment,
It is shown that the coding efficiency of the third embodiment is improved.
【0035】次に、第4実施例について説明する。Next, a fourth embodiment will be described.
【0036】先に説明した第2実施例、あるいは、第3
実施例では、第1のブロック化回路22において、分割
された画像領域毎に独立に周波数分解が行なわれたが、
図10に示すように、(N+a)画素×(M+a)画素
を分割してブロック化することも考えられる。これを第
4の実施例とする。なお、回路構成自体は図5に示す第
2実施例、あるいは、図8に示す第3実施例と同様であ
るが、第1のブロック化回路22におけるブロック化処
理の方法が異なっている。すなわち、図11(a)に示
すように、分割する際に、図10の網点領域は、オーバ
ーラップして分割する。ただし、aは周波数分解に用い
たフィルタのタップ数である。上記のようにブロック化
した後に、周波数分解回路23において、周波数分解を
行ない、周波数分解後の量子化器設計、および、量子化
は、中央の網のかかっていないN画素×M画素の部分に
ついてのみ行なう(図11(b)参照)。第4実施例に
おいては、符号化の際に隣接するブロックの情報も参照
されるので、第1の画像領域に分割することによるブロ
ック歪を軽減することができる。The second embodiment described above, or the third embodiment
In the embodiment, in the first blocking circuit 22, the frequency decomposition is independently performed for each of the divided image areas.
As shown in FIG. 10, it is conceivable to divide (N + a) pixels × (M + a) pixels into blocks. This is the fourth embodiment. The circuit configuration itself is the same as that of the second embodiment shown in FIG. 5 or the third embodiment shown in FIG. 8, but the method of blocking processing in the first blocking circuit 22 is different. That is, as shown in FIG. 11A, when dividing, the halftone dot area in FIG. 10 is overlapped and divided. Here, a is the number of taps of the filter used for frequency decomposition. After blocking as described above, frequency decomposition is performed in the frequency decomposition circuit 23, and the quantizer design and quantization after the frequency decomposition are performed on a portion of N pixels × M pixels without a central mesh. (See FIG. 11B). In the fourth embodiment, information of adjacent blocks is also referred to at the time of encoding, so that block distortion due to division into the first image area can be reduced.
【0037】本構成をとることにより、符号化効率が向
上する。向上結果を図12に示す。図12の縦軸は、原
画と横軸の符号量で復号した場合の画像との2乗平均誤
差を表している。すなわち、図12は等しい符号量で比
較した図であるので、同じ画質を得るためにはオーバー
ラップ有りの方が符号量が少なくて済むことが判る。With this configuration, the coding efficiency is improved. FIG. 12 shows the improvement results. The vertical axis in FIG. 12 represents the root mean square error between the original image and the image decoded with the code amount on the horizontal axis. That is, since FIG. 12 is a diagram comparing the same code amount, it can be seen that the code amount is smaller when there is overlap in order to obtain the same image quality.
【0038】なお、上述した第1実施例、第2実施例で
は、第1の画像領域をN×Mの矩形であるとしたが、矩
形に限られるものではない。In the first and second embodiments described above, the first image area is an N × M rectangle, but is not limited to a rectangle.
【0039】また、上記のすべての実施例では、周波数
分解回路23において、入力画像領域は図4に示される
ように4つの周波数帯に分解されるとしたが、各周波数
帯をさらに分解しても良い。例えば、図13に示すよう
に、各周波数帯をさらに4分解して、16分解にしても
よい。また、さらに4分解して4n 分解しても良い。ま
た、特定の周波数帯のみ分解することも構わない。例え
ば、図14に示すように、最も低域の周波数帯のみ再度
分解してもよい。また、分解の回数、周波数帯は、以上
に述べた方法には限らない。In all of the above embodiments, in the frequency decomposition circuit 23, the input image area is decomposed into four frequency bands as shown in FIG. 4, but each frequency band is further decomposed. Is also good. For example, as shown in FIG. 13, each frequency band may be further decomposed into four parts to make 16 parts. Further, it may be further decomposed into four and decomposed into 4 n . Further, only a specific frequency band may be decomposed. For example, as shown in FIG. 14, only the lowest frequency band may be decomposed again. Further, the number of times of decomposition and the frequency band are not limited to the methods described above.
【0040】また、上記第3実施例では、第2の画像領
域を矩形としたがこれに限らないことは自明である。Further, in the third embodiment, the second image area is rectangular, but it is obvious that the present invention is not limited to this.
【0041】また、上記各実施例では、周波数分解に用
いるフィルタはQMFであるとしたが、一般にサブバン
ド符号化で用いられているフィルタであれば適応可能で
あり、QMFに限るものではない。さらに、上記の実施
例では、1次元のフィルタを水平、垂直に掛けて、2次
元周波数分解を行なっていたが、2次元のサブバンドフ
ィルタを用いても、同様の効果を得ることができる。Further, in each of the above embodiments, the filter used for frequency decomposition is QMF. However, any filter generally used for subband coding can be applied, and is not limited to QMF. Furthermore, in the above embodiment, the one-dimensional filter is applied horizontally and vertically to perform two-dimensional frequency decomposition. However, the same effect can be obtained by using a two-dimensional sub-band filter.
【0042】また、上記各実施例では、単純な線形量子
化を用いたが、量子化方式はこれに限るものではなく、
量子化方式によらず、同様の効果を得ることができる。In each of the above embodiments, simple linear quantization is used. However, the quantization method is not limited to this.
Similar effects can be obtained regardless of the quantization method.
【0043】また、上記各実施例では、すべての周波数
帯域に対して、適応的に量子化ステップ値を与えるとし
たが、特定の周波数帯域に対しては、予め量子化方式を
決定しておいても良い。例えば、最も低域の周波数帯域
の視覚に与える影響が大きいことから、その帯域に対し
ては、8ビットの情報を与える等としてもよい。In each of the above embodiments, the quantization step value is adaptively given to all frequency bands. However, a quantization method is determined in advance for a specific frequency band. May be. For example, since the lowest frequency band has a large effect on vision, 8-bit information may be given to the band.
【0044】また、上記各実施例では、入力画像領域毎
に、量子化器を設計したが、事前に典型的な画像を用い
て量子化器を設計しておいても良い。この場合、図1の
画像領域分析手段を省略することが可能になり、ハード
ウェアを簡単化できるという効果がある。In each of the above embodiments, a quantizer is designed for each input image area. However, a quantizer may be designed in advance using a typical image. In this case, it is possible to omit the image area analyzing means in FIG. 1, and there is an effect that hardware can be simplified.
【0045】また、上記各実施例では、量子化のみによ
る符号化であったが、量子化を行なった後、エントロピ
ー符号化を行なう、また、各周波数帯ごとに、DPCM
(差分パルス符号変調)や、DCT(離散コサイン変
換)、BTC(ブロックトランケーション符号化)等の
従来から存在する符号化を行なうこにより、各周波数帯
域に残存する冗長度を抑圧することが可能である。この
場合には、符号化効率が更に向上する。In each of the above embodiments, the encoding is performed only by quantization. However, after quantization, entropy encoding is performed. Also, DPCM is performed for each frequency band.
By performing conventional encoding such as (differential pulse code modulation), DCT (discrete cosine transform), and BTC (block truncation encoding), it is possible to suppress the redundancy remaining in each frequency band. is there. In this case, the coding efficiency is further improved.
【0046】[0046]
【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、 (1)符号量が変化するエントロピー符号化を用いる必
要がないため、符号化における演算量は、ブロック化回
路、周波数分解回路、画像領域分析回路、量子化器設計
回路、および、量子化回路のそれぞれにおいて、常に一
定の値をとることができる。そのため、符号化処理時間
を予め、設定、あるいは、予測することができる。As described above, according to the present invention, (1) it is not necessary to use entropy coding in which the code amount changes, so that the amount of calculation in the coding is reduced by a block circuit, a frequency decomposition circuit, image area analysis circuit, quantizer design circuits, and, Oite to, respectively that of the quantization circuit, can always take a constant value. Therefore, the encoding processing time can be set or predicted in advance.
【0047】(2)量子化器設計回路で、総符号量が一
定になるように量子化器を設計できるため、符号量を一
定に制御できる。(2) Since the quantizer can be designed by the quantizer design circuit so that the total code amount is constant, the code amount can be controlled to be constant.
【0048】(3)入力画像を2次元周波数に分解し、
その周波数帯域ごとに整合した量子化を行なうことがで
きるため、本発明で示した量子化のみによる符号化でも
十分な符号化効率を上げることができる。(3) The input image is decomposed into two-dimensional frequencies,
Since quantization can be performed for each of the frequency bands, sufficient coding efficiency can be improved even by coding using only the quantization shown in the present invention.
【0049】(4)本発明では、サブバンド符号化によ
って、入力画像情報をフィルタによって帯域分割し、量
子化するだけであるので、符号情報中には入力画像情報
の位置情報が保持されている。そのため、符号情報のま
までの画像の編集が容易である。(4) In the present invention, since the input image information is merely divided into bands by a filter and quantized by sub-band coding, the position information of the input image information is held in the code information. . Therefore, it is easy to edit the image without changing the code information.
【図1】 本発明の作用を説明するための原理的ブロッ
ク図である。FIG. 1 is a basic block diagram for explaining the operation of the present invention.
【図2】 本発明の第1実施例を示すブロック図であ
る。FIG. 2 is a block diagram showing a first embodiment of the present invention.
【図3】 入力画像情報の説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of input image information.
【図4】 周波数分解回路における分解形態を示す説明
図である。FIG. 4 is an explanatory diagram showing a decomposition form in a frequency decomposition circuit.
【図5】 本発明の第2実施例を示すブロック図であ
る。FIG. 5 is a block diagram showing a second embodiment of the present invention.
【図6】 ブロック化回路の動作説明図である。FIG. 6 is an explanatory diagram of the operation of the blocking circuit.
【図7】 量子化器を局所領域で整合させた結果を示す
グラフである。FIG. 7 is a graph showing a result of matching a quantizer in a local region.
【図8】 本発明の第3実施例を示すブロック図であ
る。FIG. 8 is a block diagram showing a third embodiment of the present invention.
【図9】 量子化器をクラス毎に整合させた結果であ
る。FIG. 9 shows a result of matching a quantizer for each class.
【図10】 本発明の第2実施例におけるブロックを示
す説明図である。FIG. 10 is an explanatory diagram showing blocks in a second embodiment of the present invention.
【図11】 隣接するブロックがオーバーラップしてい
る状態を示す説明図である。FIG. 11 is an explanatory diagram showing a state in which adjacent blocks overlap.
【図12】 オーバーラップしてブロック化した場合の
効果を示すグラフである。FIG. 12 is a graph showing the effect when overlapping and blocking are performed.
【図13】 周波数分解回路における他の分解形態を示
す説明図である。FIG. 13 is an explanatory diagram showing another decomposition mode in the frequency decomposition circuit.
【図14】 周波数分解回路における更に他の分解形態
を示す説明図である。FIG. 14 is an explanatory diagram showing still another decomposition mode in the frequency decomposition circuit.
【図15】 符号量制御を行う従来の符号化装置の構成
例を示すブロック図である。FIG. 15 is a block diagram illustrating a configuration example of a conventional encoding device that performs code amount control.
【図16】 符号量制御を行う従来の符号化装置の他の
構成例を示すブロック図である。FIG. 16 is a block diagram illustrating another configuration example of a conventional encoding device that performs code amount control.
1…入力画像信号、2,4…画像領域分割手段、3…周
波数分解手段、5…画像領域分析手段、6…量子化器設
計手段、7…量子化手段、8…画像記憶手段、21…入
力画像情報、22…ブロック化回路、23…周波数分解
回路、24…ブロック化回路、25…画像領域分析回
路、26…量子化器設計回路、27…量子化回路、28
…メモリ回路、29…符号情報、201…入力画像情
報、202…ブロック化回路、203…DCT回路、2
04…メモリ回路、205…量子化回路、206…可変
長符号化回路、207…量子化ステップ測定・推定回
路、211…入力画像情報、212…ブロック化回路、
213…DCT回路、214…量子化ステップ推定回
路、215…量子化回路、216…可変長符号化回路DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input image signal, 2, 4 ... Image area division means, 3 ... Frequency decomposition means, 5 ... Image area analysis means, 6 ... Quantizer design means, 7 ... Quantization means, 8 ... Image storage means, 21 ... Input image information, 22: Blocking circuit, 23: Frequency decomposition circuit, 24: Blocking circuit, 25: Image area analysis circuit, 26: Quantizer design circuit, 27: Quantization circuit, 28
... memory circuit, 29 ... code information, 201 ... input image information, 202 ... blocking circuit, 203 ... DCT circuit, 2
04: memory circuit, 205: quantization circuit, 206: variable length coding circuit, 207: quantization step measurement / estimation circuit, 211: input image information, 212: blocking circuit,
213 DCT circuit, 214 quantization step estimation circuit, 215 quantization circuit, 216 variable length encoding circuit
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平4−181887(JP,A) ・J.W.Woods and S. D.O’Neil,“Subband Coding of Images”, IEEE Transactions on Acoustics,Speec h and Signal Proce ssing,1986 Oct.,Vol. ASSP−34,No.5,pp.1278− 1288 ・如澤 裕尚.渡辺 裕,“等分割サ ブバンド符号化における動き補償フレー ム間予測の周波数領域実現”,電子情報 通信学会技術研究報告,1991年11月22 日,Vol.91,No.336,pp.9 −16(IE91−82) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419 JICSTファイル(JOIS)Continuation of front page (56) References JP-A-4-181887 (JP, A) W. Woods and SD O'Neil, "Subband Coding of Images", IEEE Transactions on Acoustic's, Speed and Signal Processing, 1986 Oct. , Vol. ASSP-34, no. 5, pp. 1278- 1288 ・ Hirohisa Nyozawa. Hiroshi Watanabe, "Frequency-domain realization of motion-compensated interframe prediction in equal-division subband coding," IEICE Technical Report, November 22, 1991, Vol. 91, No. 336, pp. 9-16 (IE91-82) (58) Fields surveyed (Int. Cl. 7 , DB name) H04N 7/ 24-7/68 H04N 1/41-1/419 JICST file (JOIS)
Claims (5)
像領域がオーバーラップする態様で、複数の画像領域に
分割する画像ブロック化手段と、 前記画像ブロック化手段により分割された画像領域の画
像 に対して周波数分解を行い帯域信号に変換する周波数
分解手段と、 前記周波数分解手段により周波数分解された帯域信号で
あって、オーバーラップを除いた上記分割された画像領
域に対応するものに基づいて一定量に量子化できるパラ
メータを設定する量子化設定手段と、 前記量子化設定手段により設定されたパラメータに基づ
いて前記周波数分解手段により周波数分解された帯域信
号であって、オーバーラップを除いた上記分割された画
像領域に対応するものに対して量子化を行う量子化手段
とを具備したことを特徴とするサブバンド画像符号化装
置。An image storage means for storing an image signal and an image stored in the image storage means are stored in an adjacent image storage means.
In a manner in which the image areas overlap, the
Image blocking means for dividing, the field of the divided image areas by the image blocking means
Frequency decomposition means for performing frequency decomposition on the image and converting it to a band signal ;
And the divided image area excluding the overlap
Parameters that can be quantized to a certain amount based on
A quantization setting unit for setting a meter; and a band signal frequency-decomposed by the frequency decomposition unit based on the parameters set by the quantization setting unit, wherein the divided image excluding the overlap is removed.
A subband image encoding apparatus, comprising: a quantization unit that performs quantization on an image corresponding to an image area .
像領域がオーバーラップする態様で、複数の画像領域にIn a manner in which the image areas overlap, the
分割する画像ブロック化手段と、Image blocking means for dividing; 前記画像ブロック化手段により分割された画像領域の画The image of the image area divided by the image blocking means
像に対して周波数分解を行い帯域信号に変換する周波数Frequency to perform frequency decomposition on image and convert to band signal
分解手段と、Disassembly means; 所定のパラメータに基づいて前記周波数分解手段によりBy the frequency decomposition means based on predetermined parameters
周波数分解された帯域信号であって、オーバーラップをA frequency-resolved band signal that overlaps
除いた上記分割された画像領域に対応するものに対してFor those corresponding to the above divided image area
量子化を行う量子化手段とを具備したことを特徴とするAnd a quantization means for performing quantization.
サブバンド画像符号化装置。Subband image encoding device.
像領域がオーバーラップする態様で、複数の画像領域に
分割する画像ブロック化手段と、 前記画像ブロック化手段により分割された画像領域の画
像 に対して周波数分解を行い帯域信号に変換する周波数
分解手段と、 前記周波数分解手段により周波数分解された帯域信号で
あって、オーバーラップを除いた上記分割された画像領
域に対応するものに対して複数の領域に分割する帯域信
号ブロック化手段と、 前記帯域信号ブロック化手段により分割された帯域信号
に対してクラス分けする帯域信号分析手段と、 前記帯域信号分析手段によりクラス分けされた帯域信号
に基づき、前記帯域信号ブロック化手段により分割され
た領域毎に一定量で量子化するパラメータを設定する量
子化設定手段と、 前記量子化設定手段により設定されたパラメータに基づ
いて前記帯域信号ブロック化手段により分割された帯域
信号に対して量子化を行う量子化手段とを具備したこと
を特徴とするサブバンド画像符号化装置。3. An image storage means for storing an image signal, and an image stored in the image storage means is stored in an adjacent image storage means.
In a manner in which the image areas overlap, the
Image blocking means for dividing, the field of the divided image areas by the image blocking means
Frequency decomposition means for performing frequency decomposition on the image and converting it to a band signal ;
And the divided image area excluding the overlap
Band signal blocking means for dividing a signal corresponding to a band into a plurality of areas; band signal analyzing means for classifying band signals divided by the band signal blocking means; and the band signal analyzing means On the basis of the band signals classified according to the following, quantization setting means for setting a parameter to be quantized by a fixed amount for each region divided by the band signal blocking means , and a parameter set by the quantization setting means And a quantizing means for performing quantization on the band signal divided by the band signal blocking means based on the band signal.
像領域がオーバーラップする態様で、複数の画像領域にIn a manner in which the image areas overlap, the
分割する画像ブロック化手段と、Image blocking means for dividing; 前記画像ブロック化手段により分割された画像領域の画The image of the image area divided by the image blocking means
像に対して周波数分解を行い帯域信号に変換する周波数Frequency to perform frequency decomposition on image and convert to band signal
分解手段と、Disassembly means; 前記周波数分解手段により周波数分解された帯域信号でWith the band signal frequency-decomposed by the frequency decomposition means
あって、オーバーラップを除いた上記分割された画像領And the divided image area excluding the overlap
域に対応するものに対して複数の領域に分割する帯域信Band signals that are divided into multiple areas for those corresponding to the area
号ブロック化手段と、No. blocking means, 前記帯域信号ブロック化手段により分割された帯域信号Band signal divided by the band signal blocking means
に対してクラス分けする帯域信号分析手段と、Band signal analysis means for classifying against 所定のパラメータに基づいて前記帯域信号ブロック化手The band signal blocking means based on a predetermined parameter;
段により分割された帯域信号に対して量子化を行う量子Quantizer that performs quantization on band signals divided by stages
化手段とを具備したことを特徴とするサブバンド画像符Subband image code, comprising:
号化装置。Encryption device.
と、When, 前記画像記憶ステップで記憶された画像を、隣接する画The image stored in the image storing step is replaced with an adjacent image.
像領域がオーバーラップする態様で、複数の画像領域にIn a manner in which the image areas overlap, the
分割する画像ブロック化ステップと、An image blocking step for dividing; 前記画像ブロック化ステップにより分割された画像領域The image area divided by the image blocking step
の画像に対して周波数分解を行い帯域信号に変換する周Frequency resolution for the image of
波数分解ステップと、A wave number decomposition step; 所定のパラメータに基づいて前記周波数分解ステップにThe frequency decomposition step based on a predetermined parameter;
より周波数分解された帯域信号であって、オーバーラッThis is a frequency-resolved band signal that
プを除いた上記分割された画像領域に対応するCorresponding to the above divided image area excluding the ものに対For things
して量子化を行う量子化ステップとを有することを特徴And a quantization step for performing quantization.
とするサブバンド画像符号化方法。Subband image encoding method.
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