JP3006324B2 - サブバンド画像符号化装置および方法 - Google Patents
サブバンド画像符号化装置および方法Info
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- JP3006324B2 JP3006324B2 JP34473992A JP34473992A JP3006324B2 JP 3006324 B2 JP3006324 B2 JP 3006324B2 JP 34473992 A JP34473992 A JP 34473992A JP 34473992 A JP34473992 A JP 34473992A JP 3006324 B2 JP3006324 B2 JP 3006324B2
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Description
【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。
る装置に関するものである。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
を参照して具体的に例を挙げて説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
本発明の特徴を具体的に説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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、
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、
【数1】 となる。但し、u,vは0または1である。
【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、
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、
【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。
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。
【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。
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。
【0025】次に、第2実施例の動作について説明す
る。
る。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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、
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、
【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。
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。
【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。
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。
【0035】次に、第4実施例について説明する。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
域を矩形としたがこれに限らないことは自明である。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
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。
【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。
ク図である。
【図2】 本発明の第1実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図3】 入力画像情報の説明図である。
【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。
図である。
【図5】 本発明の第2実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図6】 ブロック化回路の動作説明図である。
【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。
グラフである。
【図8】 本発明の第3実施例を示すブロック図であ
る。
る。
【図9】 量子化器をクラス毎に整合させた結果であ
る。
る。
【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。
す説明図である。
【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。
る状態を示す説明図である。
【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。
効果を示すグラフである。
【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。
す説明図である。
【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。
を示す説明図である。
【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。
例を示すブロック図である。
【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。
構成例を示すブロック図である。
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
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
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)
Claims (5)
- 【請求項1】 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を、隣接する画
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。 - 【請求項2】 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を、隣接する画
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、 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
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。 - 【請求項3】 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を、隣接する画
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。 - 【請求項4】 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を、隣接する画
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、 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
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。 - 【請求項5】 画像信号を記憶する画像記憶ステップ
と、 前記画像記憶ステップで記憶された画像を、隣接する画
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ステップと、 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
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
波数分解ステップと、 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
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ステップとを有することを特徴
とするサブバンド画像符号化方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34473992A JP3006324B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | サブバンド画像符号化装置および方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34473992A JP3006324B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | サブバンド画像符号化装置および方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH06197324A JPH06197324A (ja) | 1994-07-15 |
JP3006324B2 true JP3006324B2 (ja) | 2000-02-07 |
Family
ID=18371604
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34473992A Expired - Fee Related JP3006324B2 (ja) | 1992-12-24 | 1992-12-24 | サブバンド画像符号化装置および方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3006324B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8747179B2 (en) | 2012-01-31 | 2014-06-10 | Tomy Company, Ltd. | Robot toy |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP3213584B2 (ja) | 1997-09-19 | 2001-10-02 | シャープ株式会社 | 画像符号化装置及び画像復号装置 |
JP5218318B2 (ja) * | 2009-07-27 | 2013-06-26 | 日本電気株式会社 | ウェーブレット変換符号化方法および装置 |
-
1992
- 1992-12-24 JP JP34473992A patent/JP3006324B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (2)
Title |
---|
・J.W.Woods and S.D.O’Neil,"Subband Coding of Images",IEEE Transactions on Acoustics,Speech and Signal Processing,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) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US8747179B2 (en) | 2012-01-31 | 2014-06-10 | Tomy Company, Ltd. | Robot toy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH06197324A (ja) | 1994-07-15 |
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