JP4801778B2 - 映像圧縮符号化装置、映像復元装置、映像圧縮プログラム、及び、映像復元プログラム - Google Patents

Description

本発明は、車載用映像システムのようにデータ伝送容量に制限がある映像システム環境における、高画質かつ高効率な映像の圧縮復元技術に関する。

近年自動車業界では，前部座席モニタにドライバ向けの監視映像カメラ映像を表示させると共に、前部座席モニタ及び後部座席モニタの両方にＤＶＤ画像やカーナビゲーション画像（以下「ナビ画像」という）を任意に表示させたいというニーズが高まっている。

このように、複数の映像チャネルを前後の各モニタに任意に表示させるためには、車載ＬＡＮを用いて、ＤＶＤ画像などの自然画とナビ画像などのＣＧ画像・線画像の双方を高画質で表示させることが要求される。

これと同時に、現在の自動車に搭載される車載ＬＡＮは、せいぜい１チャネル分の映像信号の伝送容量しか持たず制限があるため、自然画とＣＧ画の双方の画像データを、画質を落とさずに高効率・低伝送遅延で圧縮することが要求される。

更に、車載システムとして、映像システムの回路規模が小さいことが要求される。
映像圧縮には種々の標準化方式があるが、ＤＶＤ画像のような自然画とナビ画像のようなＣＧ画像・線画像の両方で高画質を得ることは難しかった。ＪＰＥＧやＭＰＥＧ等の映像圧縮方式は、滑らかな階調変化を有する画像は効率良く表現できるが、エッジのような急峻な階調変化を有する画像を鮮明に表すためには多くの符号量が必要となり、画像圧縮効率が悪くなる。

ナビ画像のうち画質が最も問題になるのが、市松模様や不規則な胡麻塩ノイズのようなテクスチャパターンを背景に持つ画像である。一般に、テクスチャは周期性を持つが、不規則な形をしていて、圧縮がし難いために、符号量が大幅に増加する傾向がある。車載ＬＡＮのように帯域保証が必要な伝送路の場合、画像データを圧縮して一定の符号量に抑えることが必要となるが、テクスチャを表すために多くの符号量を割かれると、背景以外の対象物を表すために十分な符号量が取れなくなるため、その部分でのデータ圧縮率を高める必要が生じ、その結果画質を落として圧縮率を稼ぐ必要が出てくる。このため、テクスチャ領域でいかにして効率良く符号化できるようにするかが課題となる。 一方で、ＤＶＤ画像のような自然画を表現するためには、人間の視覚で感知しにくい程度の画像情報の損失を許容する非可逆符号化（Lossy Coding）が有効である。特に、隣接画素の値を既知として現画素を予測しその予測値と現画素との予測誤差値を量子化して可変長符号化する予測符号化方式は、回路規模も小さいため、自然画を表現する非常に有効な画像圧縮手法として知られている。

しかしながら、予測符号化方式は、前後数画素の隣接画素から現画素を予測する方式である。このため、ＣＧ画のテクスチャ背景のような、数十画素以上の周期できついエッジ(階調変化が急峻な画像領域)を有する画像では、予測が当たりにくくなる結果、予測誤差値が大きくなってしまい、その大きな予測誤差値を符号化するために多くの符号量が必要になってしまうという問題点を有している。

テクスチャパターンのように周期性のある画像パターンを圧縮する手法としては従来、網点写真画像やディザ画像を圧縮する技術が知られている。以下に、周期性のある画像パターンを圧縮する従来技術について説明する。

下記の非特許文献１は、予測符号化方式の応用技術であり、新聞画像等で網点写真の圧縮方式や、白黒２値画像圧縮の標準化方式JBIGにおいて、参照画素の網点周期に合わせた予測器を複数個備えて、一定区間ごとに予測誤差の最も少ない予測結果を選択するという技術である。しかし、この方式は予測器を複数個備えるため、回路規模が大きくなるという問題点を有していた。網点パターンはテクスチャパターンの一種ではあるが、大きさが変化するので、ナビ画像等におけるテクスチャパターンとは性格が異なる。このため、この従来技術は、ナビ画像等におけるテクスチャパターンを圧縮するための必ずしも有効な方式ではない。

下記の特許文献１は、過去に出現した繰返し系列を検出しその繰返しの一致位置と一致長を伝送することによって圧縮を行うユニバーサルな辞書型圧縮方式（ＬＺ７７型）である。この方式は、可逆符号化（Lossless Coding）方式であり、そのハードウェアは、ＣＡＭ（連想メモリ：Content Associative Memory）を用いて実現されており、周期性パターンに限らず汎用画像パターンを符号化できる。しかし、この方式は、回路規模及び処理負荷ともに大きいという問題点を有している。

下記の特許文献２及び３は、共に過去に現在と同じ系列が出現したか否かを検出し、一周期の個数Ｍとその繰返し回数Ｎを符号化する方式（特許文献２）、又は一致オフセット位置と一致長を符号化する方式（特許文献３）として実現されている。これらの方式は、可逆符号化方式で、ＬＺ７７辞書型圧縮手法を簡略化して実現した技術であるが、自然画のような周期性のない画像パターンの圧縮には向かないという問題点を有している。

上記特許文献１〜３に示される従来技術は何れも、可逆符号化方式であり、図１に示されるように、画像データが過去の系列のメモリ１０１に蓄積されながら、一致検出回路１０２にて、過去に出現した繰返し系列と現在出現している繰返し系列との一致が検出される。そして、可変長符号化回路１０３にて、その一致に関する情報が可変長符号化され、圧縮符号が出力される。この構成から理解されるように、上記何れの従来技術も、自然画の圧縮に適した、予測符号化を行うような構成は、採用されておらず、自然画とナビ画像などが混在し、車載ＬＡＮなどを想定した環境での、高効率な符号化は行うことができない。

下記の特許文献４は、ディザがかけられた後の画像に対する圧縮技術である。しかし、この方式もやはり、自然画像のような周期性のない画像パターンの圧縮には向かないという問題点を有している。

下記は、本発明の明細書において参照する公知例である。
「新聞の適応予測データ圧縮」（電子情報通信学会技術報告ＩＥ７８−５５） 特許２７１３３６９号 特開２００３−２６４７０３号公報 特開平１１−１６８３８９号公報 特開２００３−１７４５６４号公報

本発明の課題は、テクスチャパターンを含む画像と含まない画像の双方に対して、小規模な回路の追加のみで、高画質かつ高効率な圧縮及び復元を実現することにある。
本発明の第１の態様における映像圧縮符号化装置と映像復元装置は、以下の構成を有する。

本発明の第１の態様における映像圧縮符号化装置は、画像データから現在の入力画素値を予測する予測画素値を算出する予測部と、現在の入力画素値と選択部を通して入力する予測画素値との予測誤差値を算出する予測誤差算出部（例えば減算器）と、予測誤差値を量子化して予測誤差量子化値を算出する量子化部（例えば非線形量子化器）と、予測誤差量子化値を符号化して圧縮データとして出力する予測誤差符号化部（例えば可変長符号器）と、予測誤差量子化値と予測画素値とから復元側での復元画素値を復元して予測部に与える復元部（例えば、非線形逆量子化器と加算器）とを備え、画像データを予測符号化方式により圧縮符号化して圧縮データを出力する。

上記構成を前提として、本発明の第１の態様における映像圧縮符号化装置は、更に下記構成を有する。
過去復元画素値記憶部は、例えばシフトレジスタであり、復元部から出力される復元画素値を注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶する。

周期パターン領域検出部は、画像データに含まれる、走査方向に画素値が周期的に繰り返される周期パターン領域を、検出する。
周期パターン符号化部は、周期パターン領域が検出された場合に、その周期パターンに関する情報を符号化して圧縮データの一部として出力すると共に、予測誤差符号化部の出力を停止させる。

選択部は、周期パターン領域が検出された場合に、過去復元画素値記憶部から周期パターンに対応する周期前の復元画素値を読み出し、それを復元部から出力される復元画素値に代わって、予測部に与えると共に過去復元画素値記憶部に再度記憶させる。次に、本発明の第１の態様における映像復元装置は、上記映像圧縮符号化装置から送信され、例えば車載ＬＡＮ等を伝送されて受信した圧縮データについて、その圧縮データから予測誤差復元値を復元する予測誤差復元部と、現在の復元画素値を予測する予測画素値を算出する予測部と、予測画素値と予測誤差復元値とから復元画素値を算出し画像データとして出力すると共に前記予測手段に与える復元画素値算出部とを備え、予測符号化方式により圧縮符号化された圧縮データから画像データを復元する。

上記構成を前提として、本発明の第１の態様における映像復元装置は、更に下記構成を有する。
過去復元画素値記憶部は、例えばシフトレジスタであり、復元画素値算出部から出力される復元画素値を注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶する。

周期パターン復号部は、圧縮データから、入力画素値に含まれる周期パターンに関する情報を復号する。
選択部は、周期パターンに関する情報が検出された場合に、過去復元画素値記憶部から周期パターンに対応する周期前の復元画素値を読み出し、それを復元画素値算出部から出力される復元画素値に代わって、画像データとして出力すると共に過去復元画素値記憶部に再度記憶させ、予測手段に与える。

上記本発明の第１の態様による映像圧縮符号化装置及び映像復元装置の構成により、まず、映像圧縮符号化装置側において、画像データに周期パターンが含まれていないときには、予測誤差符号化部が、予測符号化によって生成される予測誤差量子化値の可変長符号を圧縮データとして出力し、画像データに周期パターンが含まれているときには、周期パターン符号化部が、周期パターンに関する情報のみを圧縮データとして出力し、予測誤差符号化部の出力は停止される。

一方、映像復元装置側では、圧縮データに周期パターンが含まれていない間は、予測符号化に対する通常の復元処理が実行される。そして、周期パターン復号部は、周期パターンに関する情報を検出すると、過去復元画素値記憶部に保持されている指定周期幅の１周期前の復元画素値を現在の復元画素値としてコピーして、選択部に選択させて復元された画像データとして出力させる。

このようにして、画像データにテクスチャ状の周期パターンが含まれている期間は、圧縮データを、指定周期の周期パターンのコピーを指示するための符号のみで表現することが可能となり、その区間の可変長符号列のデータ量を大幅に圧縮することが可能となり、伝送路に送出されるパケットデータ量を大幅に圧縮することが可能となる。

また、画像データに周期パターンが含まれていない期間では、通常の予測符号化方式により、効率的に圧縮された圧縮データを生成することができる。
次に、本発明の第２の態様は、以下の構成を有する。

まず、本発明の第２の態様における映像圧縮符号化装置は、本発明の第１の態様の場合と同様に、予測部と、予測誤差算出部と、量子化部と、予測誤差符号化部と、復元部とを含む。

この構成を前提として、本発明の第２の態様における映像圧縮符号化装置は、更に下記構成を有する。
まず、本発明の第１の態様の場合と同様に、過去復元画素値記憶部と、周期パターン領域検出部と、周期パターン符号化部を有する。

そして、選択部は、周期パターン領域が検出された場合に、過去復元画素値記憶部から周期パターンに対応する周期前の復元画素値を読み出し、それを予測部から出力される予測画素値に代わって、予測誤差算出部に与える。

次に、本発明の第２の態様における映像復元装置は、本発明の第１の態様の場合と同様に、予測誤差復元部と、予測部と、復元画素値算出部とを含む。
上記構成を前提として、本発明の第２の態様における映像復元装置は、更に下記構成を有する。

まず、本発明の第１の態様の場合と同様に、過去復元画素値記憶部と、周期パターン復号部を有する。
そして、選択部は、周期パターンに関する情報が検出された場合に、過去復元画素値記憶部から周期パターンに対応する周期前の復元画素値を読み出し、それを予測部から出力される予測画素値に代わって、復元画素値算出部に与える。

前述の本発明の第１の態様の構成では、画像データに周期パターンが含まれているときには、映像圧縮符号化装置の量子化部の出力は圧縮データとしては出力されず、１周期前の復元画素値のコピー指示を示す周期パターンに関する情報のみが圧縮データとして出力された。

これに対して、本発明の第２の態様の構成における映像圧縮符号化装置では、画像データに周期パターンが含まれているときには、過去復元画素値記憶部に保持される１周期前の復元画素値が選択部を介して新たな予測画素値として予測誤差算出部に供給され、これに基づいて予測動作が実行される。この結果得られる予測誤差値は、量子化器で量子化されて予測誤差量子化値とされ、予測誤差符号化部で符号化された後、圧縮データとして出力される。

このような構成により、画像データにテクスチャ状の周期パターンが含まれるような場合であっても、精度の高い予測符号化が可能となり、画質を落とさずに高い圧縮率を確保することができる。

一方、本発明の第２の態様における映像復元装置においては、画像データに周期パターンが含まれている期間では、周期パターン復号部が周期パターンに関する情報を検出し、選択部を制御することにより、過去復元画素値記憶部に記憶されている１周期前の復元画素値と、予測誤差復元部から出力される高い精度で予測符号化された予測誤差復元値とから復元画素値を得て、画像データを復元することができる。

上述の本発明の第１又は第２の構成において、映像復元装置内の周期パターン領域検出部は、例えば、入力画素値を注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶するシフトレジスタ等の過去入力画素値記憶部と、予め決めた所定周期のそれぞれについて、現在の入力画素値と、現在の入力画素値から所定周期に対応する画素数だけ離れて過去入力画素値記憶部に記憶されている入力画素値とが、所定一致回数連続して一致したことを検出する周期検出部と、各周期検出部のうち最も長い周期に対応するものの出力を選択して、その周期の周期パターン領域が検出されたことを示す信号として出力するエンコーダ部とを有するように構成できる。

或いは、周期パターン領域検出部は、予め決めた所定周期のそれぞれについて、現在の入力画素値と、現在の入力画素値から所定周期に対応する画素数だけ離れて過去復元画素値記憶部に記憶されている復元画素値との差が、所定一致回数連続して所定閾値以下であることを検出する周期検出回路と、各判定回路のうち最も長い周期に対応するものの出力を選択して、その周期の周期パターン領域が検出されたことを示す信号として出力するエンコーダ回路とを有するように構成できる。

なお、周期パターン領域検出部は、入力画素値又は復元画素値において、現在の処理画素値とその直前の画素値との最近の一致回数が所定値を超えたか否かによって平坦領域を検出し、周期パターン領域として検出した領域から除外するように構成することもできる。

従来技術の概念図である。 本発明の原理ブロック図である。 本発明の原理ブロック図である。 本発明の原理ブロック図である。 本発明の原理ブロック図である。 本発明の第１実施形態における圧縮符号化装置の回路構成図である。 本発明の第１及び第２の実施形態における復元装置の回路構成図である。 本発明の第２の実施形態における圧縮符号化装置の回路構成図である。 本発明の第３の実施形態における圧縮符号化装置の回路構成図である。 本発明の第３、第４、第５、及び第６の実施形態における復元装置の回路構成図である。 本発明の第４の実施形態における圧縮符号化装置の回路構成図である。 本発明の第５の実施形態における圧縮符号化装置の回路構成図である。 予測符号化方式における予測動作の説明図である。 圧縮データＹの符号化フォーマットの例を示す図である。 圧縮データＹの符号化フォーマットの別の例を示す図である。 本発明の各実施形態における符号化動作の説明図（その１）である。 本発明の各実施形態における符号化動作の説明図（その１）である。 本発明の各実施形態における符号化動作の説明図（その２）である。 本発明の各実施形態における符号化動作の説明図（その２）である。 本発明の各実施形態における符号化動作の説明図（その２）である。 本発明の第６の実施形態における圧縮符号化装置の回路構成図である。 本発明の各実施形態のプログラム機能を実行するコンピュータの構成図である。

以下、図面を参照しながら、本発明を実施するための最良の形態を詳細に説明する。

本発明の原理説明
図２Ａ、図２Ｂ、図２Ｃ、及び図２Ｄは、本発明の原理ブロック図である。

まず、図２Ａと図２Ｂは、本発明の第１の実現態様における圧縮符号化装置と復元装置の原理ブロック図のペアである。
まず、図２Ａは、画像データ２１０中の現在の入力画素値２１１を予測する予測画素値２１２を算出する予測部２０１と、現在の入力画素値２１１と選択部２０９を通して入力する予測画素値２１２との予測誤差値２１３を算出する予測誤差算出部２０２（例えば減算器）と、予測誤差値２１３を量子化して予測誤差量子化値２１４を算出する量子化部２０３（例えば非線形量子化器）と、予測誤差量子化値２１４を符号化して圧縮データ２１５として出力する予測誤差符号化部２０４（例えば可変長符号器）と、予測誤差量子化値２１４と予測画素値２１２とから復元側での復元画素値２１６を復元して予測部２０１に与える復元部２０５（例えば、非線形逆量子化器と加算器）とを備え、画像データ２１０を予測符号化方式により圧縮符号化して圧縮データ２１５を出力する映像圧縮符号化装置である。

上記構成を前提として、図２Ａに示される映像圧縮符号化装置は、更に下記構成を有する。
過去復元画素値記憶部２０６は、例えばシフトレジスタであり、復元部２０５から出力される復元画素値２１６を注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶する。

周期パターン領域検出部２０７は、画像データ２１０に含まれる、走査方向に画素値が周期的に繰り返される周期パターン領域を、検出する。
周期パターン符号化部２０８は、周期パターン領域が検出された場合に、その周期パターンに関する情報２１７を符号化して圧縮データ２１５の一部として出力すると共に、予測誤差符号化部２０４の出力を停止させる。

選択部２０９は、周期パターン領域が検出された場合に、過去復元画素値記憶部２０６から周期パターンに対応する１周期前の復元画素値２１８を読み出し、それを復元部２０５から出力される復元画素値２１６に代わって、予測部２０１に与えると共に過去復元画素値記憶部２０６に再度記憶させる。

また、図２Ｂは、図２Ａの圧縮符号化装置から送信され、例えば車載ＬＡＮ等を伝送されて受信した圧縮データ２２５について、その圧縮データ２２５から予測誤差復元値２２６を復元する予測誤差復元部２１９と、現在の復元画素値２２８を予測する予測画素値２２７を算出する予測部２２０と、予測画素値２２７と予測誤差復元値２２６とから復元画素値２２８を算出し画像データ２２９として出力すると共に前記予測手段に与える復元画素値算出部２２１とを備え、予測符号化方式により圧縮符号化された圧縮データ２２５から画像データ２２９を復元する映像復元装置である。

上記構成を前提として、図２Ｂに示される映像復元装置は、更に下記構成を有する。
過去復元画素値記憶部２２２は、例えばシフトレジスタであり、復元画素値算出部２２１から出力される復元画素値２２８を注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶する。

周期パターン復号部２２３は、圧縮データ２２５から、入力画素値に含まれる周期パターンに関する情報を復号する。
選択部２２４は、周期パターンに関する情報が検出された場合に、過去復元画素値記憶部２２２から周期パターンに対応する１周期前の復元画素値２３０を読み出し、それを復元画素値算出部２２１から出力される復元画素値２２８に代わって、画像データ２２９として出力すると共に過去復元画素値記憶部２２２に再度記憶させ、前記予測手段に与える。

図２Ａの圧縮符号化装置及び図２Ｂの復元装置の構成により、まず、図２Ａにおいて、画像データ２１０に周期パターンが含まれていないときには、予測誤差符号化部２０４が、予測符号化によって生成される予測誤差量子化値２１４の可変長符号を圧縮データ２１５として出力し、画像データ２１０に周期パターンが含まれているときには、周期パターン符号化部２０８が、周期パターンに関する情報のみを圧縮データ２１５として出力し、予測誤差符号化部２０４の出力は停止される。

一方、図２Ｂの復元装置では、圧縮データ２２５（＝図２Ａの２１５）に、周期パターンが含まれていない間は、予測符号化に対する通常の復元処理が実行される。そして、周期パターン復号部２２３は、周期パターンに関する情報を検出すると、過去復元画素値記憶部２２２に保持されている指定周期幅の１周期前の復元画素値２３０を現在の復元画素値としてコピーして、選択部２２４に選択させて復元された画像データ２２９として出力させる。

このようにして、画像データにテクスチャ状の周期パターンが含まれている期間は、圧縮データ２１５・２２５を、指定周期の周期パターンのコピーを指示するための符号のみで表現することが可能となり、その区間の可変長符号列のデータ量を大幅に圧縮することが可能となり、車載ＬＡＮに送出されるパケットデータ量を大幅に圧縮することが可能となる。

また、画像データに周期パターンが含まれていない期間では、通常の予測符号化方式により、効率的に圧縮された圧縮データ２１５・２２５を生成することができる。
次に、図２Ｃと図２Ｄは、本発明の第２の実現態様における圧縮符号化装置と復元装置の原理ブロック図のペアである。

まず、図２Ｃは、図２Ａの場合と同様に、予測部２０１と、予測誤差算出部２０２と、量子化部２０３と、予測誤差符号化部２０４と、復元部２０５とを含む。
上記構成を前提として、図２Ｃに示される映像圧縮符号化装置は、更に下記構成を有する。

まず、図２Ａの場合と同様に、過去復元画素値記憶部２０６と、周期パターン領域検出部２０７と、周期パターン符号化部２０８を有する。
そして、選択部２３１は、周期パターン領域が検出された場合に、過去復元画素値記憶部２０６から周期パターンに対応する１周期前の復元画素値２１８を読み出し、それを予測部２０１から出力される予測画素値２１２に代わって、予測誤差算出部２０２に与える。

次に、図２Ｄは、図２Ｂの場合と同様に、予測誤差復元部２１９と、予測部２２０と、復元画素値算出部２２１とを含む。
上記構成を前提として、図２Ｄに示される映像復元装置は、更に下記構成を有する。

まず、図２Ｂの場合と同様に、過去復元画素値記憶部２２２と、周期パターン復号部２２３を有する。
そして、選択部２３２は、周期パターンに関する情報が検出された場合に、過去復元画素値記憶部２２２から周期パターンに対応する１周期前の復元画素値２３０を読み出し、それを予測部２２０から出力される予測画素値２２７に代わって、復元画素値算出部２２１に与える。

前述の図２Ａの構成では、画像データ２１０に周期パターンが含まれているときには、図２Ａの量子化部２０３の出力は圧縮データ２１５としては出力されず、１周期前の復元画素値のコピー指示を示す周期パターンに関する情報２１７のみが圧縮データ２１５として出力された。

これに対して、図２Ｃの構成では、画像データ２１０に周期パターンが含まれているときには、過去復元画素値記憶部２０６に保持される１周期前の復元画素値２１８が選択部２３１を介して新たな予測画素値として予測誤差算出部２０２に供給され、これに基づいて予測動作が実行される。この結果得られる予測誤差値２１３は、量子化器２０３で量子化されて予測誤差量子化値２１４とされ、予測誤差符号化部２０４で符号化された後、圧縮データ２１５として出力される。

このような構成により、画像データ２１０にテクスチャ状の周期パターンが含まれるような場合であっても、精度の高い予測符号化が可能となり、画質を落とさずに高い圧縮率を確保することができる。

一方、図２Ｄの復元装置においては、画像データに周期パターンが含まれている期間でも、周期パターン復号部２２３が周期パターンに関する情報を検出し、選択部２３２を制御することにより、過去復元画素値記憶部２２２に記憶されている１周期前の復元画素値２３０と、予測誤差復元部２１９から出力される高い精度で予測符号化された予測誤差復元値とから復元画素値２３３を得て、画像データ２２９を復元することができる。

上述の構成において、図２Ａ又は図２Ｃに示される周期パターン領域検出部２０７は、例えば、入力画素値２１１を注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶するシフトレジスタ等の過去入力画素値記憶部と、予め決めた所定周期のそれぞれについて、現在の入力画素値２１１と、現在の入力画素値２１１から所定周期に対応する画素数だけ離れて過去入力画素値記憶部に記憶されている入力画素値２１１とが、所定一致回数連続して一致したことを検出する周期検出部と、各周期検出部のうち最も長い周期に対応するものの出力を選択して、その周期の周期パターン領域が検出されたことを示す信号として出力するエンコーダ部とを有するように構成できる。

或いは、周期パターン領域検出部２０７は、予め決めた所定周期のそれぞれについて、現在の入力画素値２１１と、現在の入力画素値２１１から所定周期に対応する画素数だけ離れて過去復元画素値記憶部２０６に記憶されている復元画素値２１６との差が、所定一致回数連続して所定閾値以下であることを検出する周期検出回路と、各判定回路のうち最も長い周期に対応するものの出力を選択して、その周期の周期パターン領域が検出されたことを示す信号として出力するエンコーダ回路とを有するように構成できる。

なお、周期パターン領域検出部２０７は、入力画素値２１１又は復元画素値２１６において、現在の処理画素値とその直前の画素値との最近の一致回数が所定値を超えたか否かを判定することによって平坦領域を検出し、その平坦領域を、周期パターン領域として検出した領域から除外するように構成することもできる。

本発明の第１の実施形態
図３及び図４は、本発明の第１の実施形態の構成図であり、図３は圧縮符号化装置の回路構成図、図４は復元装置の回路構成図である。

本実施形態は、画像データＸの原画の画素値系列から周期パターンを検出する機能を有し、周期パターンを検出した場合に、１周期前の画素値をコピーして出力する旨を指示するように符号化された圧縮データＹを出力する。一方、復元側では、圧縮データＹから１周期前の画素値のコピー指示を検出しない間は、通常の予測符号化方式における復元動作を実行し、一方、前述したその指示を検出すると、内部で保持している１周期前の画素値をコピーして出力する。

本実施形態における図３の圧縮符号化装置では、ナビ画像などに含まれる４画素、８画素、および１６画素のテクスチャ状の各周期パターンを検出することができる。もちろん、処理対象とするナビ画像等の特性を踏まえて、他の周期パターンが検出される構成にしてもよい。

まず、図３に示される、本発明の第１の実施形態の圧縮符号化装置につき説明する。
画像データＸは、その走査線方向１ライン分の８ビットデータが、１ラインメモリ３０１に記憶される。

１ラインメモリ３０１から出力される画像データＸの各８ビットの画素値は、減算器３０３にて、予測器３０２から出力される予測画素値が減算されることにより、予測誤差値が算出される。

その予測誤差値は、量子化器３０４にて例えば非線形量子化されて予測誤差量子化値とされ、更に可変長符号器３０５（＃１）にてハフマン符号等の可変長符号に変換され、マルチプレクサ（ＭＰＸ）３０６を介して、圧縮データＹとして出力される。この圧縮データＹは、特には図示しないネットワークインタフェース回路等を介してパケットされて車載ＬＡＮに出力されることになる。

ここで、量子化器３０４の出力は、その逆特性を有する逆量子化器３０７にて逆量子化され、その結果、予測誤差値の復元回路側での復元値が再生される。その予測誤差復元値は、加算器３０８にて、予測器３０２から出力される予測画素値に加算されることにより、入力画素値の復元回路側での復元値が復元画素値として再生される。

この復元画素値は、ＭＰＸ３０９を介して予測器３０２にフィードバックされる。
上述の予測器３０２、減算器３０３、量子化器３０４、可変長符号器３０５、逆量子化器３０７、及び加算器３０８からなる部分が、予測符号化システムを構成する。

予測器３０２において実現される予測方式としては、フレーム内における１次元の前置予測、即ち、図１０に示されるように、現在の画素値Ｘに対して、１画素過去の復元画素値Ａをそのまま現在の予測画素値Ｘ′として出力する方式、
Ｘ′＝Ａ
や、フレーム内における２次元の線形予測、即ち、図１０に示されるように、現在の画素値Ｘに対して、１画素及び１ライン前の復元画素値Ａ、Ｂ、Ｃなどの線形和として出力する方式、
Ｘ′＝Ａ／２＋Ｂ／４＋Ｃ／４
などを採用することができる。その他、一般的に知られている様々な予測方式を採用することができる。２次元予測の場合には、予測器３０２は、その内部に１ライン前の復元画素値を保持する。

本実施形態では、画像データＸが例えばＤＶＤによる自然画等であって、その中にテクスチャなどの周期パターンが含まれていないときには、プライオリティエンコーダ３１５の出力が例えば全ビット０となることにより、ＭＰＸ３０９が、加算器３０８から出力される復元画素値を選択して予測器３０２に入力させる。この結果、本実施形態は、通常の予測符号化装置として動作する。

次に、＃０〜＃１６の１７個の各８ビット幅のシフトレジスタ３１１は、１ラインメモリ３０１から出力される現在の８ビットの画素値（画像データ）と、ライン方向に現在の１個前から１６個前までの各８ビットの画素値を、各画素タイミング毎に順次シフトしながら保持する。
一致検出回路３１２（＃１）は、シフトレジスタ３１１（＃０）から出力される現在の入力画素値と、シフトレジスタ３１１（＃４）から出力される４画素前（ライン方向に４画素左）の入力画素値とが一致するか否かを検出する。この回路は、例えば、８ビットからなる各画素値の各ビット同士を入力とする８個のエクスクルーシブオア(排他論理和)回路と，それら８個のエクスクルーシブオア回路の出力を入力とする１個のアンド回路と、その出力とその出力の論理を反転した出力をそれぞれラッチする２つのラッチ回路とで構成される。一方のラッチ回路は、カウンタ３１３（＃１）の示す値をインクリメントするための論理値を出力し、他方のラッチ回路は、カウンタ３１３（＃１）とラッチ３１４（＃１）をリセットするための論理値を出力する。 カウンタ３１３（＃１）は、一致検出回路３１２（＃１）の出力が一致を示している場合に、カウンタ値をインクリメントし、不一致を示している場合に、カウンタ値をリセットする。そして、カウンタ３１３（＃１）は、カウンタ値が例えば８カウントに達した時点で、ラッチ３１４（＃１）に４周期パターンの検出を示すオーバーフロー値１を出力する。

なお、ラッチ３１４（＃１）の保持内容は、一致検出回路３１２（＃１）が不一致を検出した時点でリセットされ、それまではカウンタ３１３（＃１）から出力された値を保持する。

上述の＃０〜＃４のシフトレジスタ３１１、一致検出回路３１２（＃１）、カウンタ３１３（＃１）、及びラッチ３１４（＃１）からなる回路群によって、画像データＸがナビ画像等である場合に、それに含まれる４画素の周期パターンを検出することができる。

なお、カウンタ３１３（＃１）がオーバーフローを出力するまでのカウント数は、上述の例では８カウントであるが、これに限られるものではない。
同様に、一致検出回路３１２（＃２）は、シフトレジスタ３１１（＃０）から出力される現在の画素値と、シフトレジスタ３１１（＃８）から出力される８画素前（ライン方向に８画素左）の画素値とが一致するか否かを検出する。

カウンタ３１３（＃２）は、一致検出回路３１２（＃２）の出力が一致を示している場合に、カウンタ値をインクリメントし、不一致を示している場合に、カウンタ値をリセットする。そして、カウンタ３１３（＃２）は、カウンタ値が例えば８カウントに達した時点で、ラッチ３１４（＃２）に８周期パターンの検出を示すオーバーフロー値１を出力する。

なお、ラッチ３１４（＃２）の保持内容は、一致検出回路３１２（＃２）が不一致を検出した時点でリセットされ、それまではカウンタ３１３（＃２）から出力された値を保持する。

上述の＃０〜＃８のシフトレジスタ３１１、一致検出回路３１２（＃２）、カウンタ３１３（＃２）、及びラッチ３１４（＃２）からなる回路群によって、ナビ画像等に含まれる周期８画素の周期パターンを検出することができる。

同じく、一致検出回路３１２（＃３）は、シフトレジスタ３１１（＃０）から出力される現在の画素値と、シフトレジスタ３１１（＃１６）から出力される１６画素前（ライン方向に１６画素左）の画素値とが一致するか否かを検出する。

カウンタ３１３（＃３）は、一致検出回路３１２（＃３）の出力が一致を示している場合に、カウンタ値をインクリメントし、不一致を示している場合に、カウンタ値をリセットする。そして、カウンタ３１３（＃３）は、カウンタ値が例えば８カウントに達した時点で、ラッチ３１４（＃３）に１６周期パターンの検出を示すオーバーフロー値１を出力する。

なお、ラッチ３１４（＃３）の保持内容は、一致検出回路３１２（＃３）が不一致を検出した時点でリセットされ、それまではカウンタ３１３（＃３）から出力された値を保持する。

上述の＃０〜＃１６のシフトレジスタ３１１、一致検出回路３１２（＃３）、カウンタ３１３（＃３）、及びラッチ３１４（＃３）からなる回路群によって、ナビ画像等に含まれる周期１６画素の周期パターンを検出することができる。

ナビ画像に含まれる周期パターンは、ナビ画像のデザイナーの意図によって決まるが、４、８、１６、或いは３２といった固定パターンであることが多い。本実施形態では、その特性を利用してシフトレジスタ３１１の段数や、周期パターン検出回路群の数が決定されればよい。

次に、プライオリティエンコーダ３１５は、＃１〜＃３の各ラッチ３１４から出力されている各周期検出信号のうち、最も大きな周期の検出信号を優先して、その周期が検出されたことを示す複数ビットからなる周期検出信号を、可変長符号器３０５（＃２）及びＭＰＸ３０９に出力する。

図１１Ａに示されるように、可変長符号器３０５（＃２）は、今までプライオリティエンコーダ３１５から周期検出信号が出力されていない状態から周期ｎ（ｎ＝４、８、１６の何れか）の周期検出信号が出力されるようになった場合には、まず、可変長符号器３０５（＃１）に対して量子化器３０４から出力される予測誤差量子化値の符号化を停止させた上で、周期ｎ検出符号をまずハフマン符号等の可変長符号により出力する。続いて、可変長符号器３０５（＃２）は、周期ｎ検出符号に続いて、各画素値の出力タイミングでプライオリティエンコーダ３１５から同じ周期ｎの周期検出信号が出力されている間は、各画素値の出力タイミング毎に一致画素符号１を出力する。その後、可変長符号器３０５（＃２）は、プライオリティエンコーダ３１５から周期ｎの周期検出信号が出力されなくなった時点で、不一致画素符号０を出力する。その後、可変長符号器３０５（＃２）は、可変長符号器３０５（＃１）に対して、量子化器３０４から出力される予測量子化誤差値の符号化を再開させる。

上述のプライオリティエンコーダ３１５及び可変長符号器３０５（＃２）の動作によって、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれていないときには、可変長符号器３０５（＃１）が、予測符号化によって生成される予測誤差量子化値の可変長符号を圧縮データＹとして出力し、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれているときには、可変長符号器３０５（＃２）が、周期ｎ検出符号と一致画素符号１の符号列を圧縮データＹとして出力する。この間、可変長符号器３０５（＃１）の出力は停止される。

後述する復元回路では、圧縮データＹに、周期ｎ検出符号が含まれていない間は、予測符号化に対する通常の復元処理を実行し、周期ｎ検出符号を検出すると、それに続いて一致画素符号１を検出する毎に、復元回路内に保持されている周期ｎ幅の１周期前の復元画素値を現在の復元画素値としてコピーして出力する。

このようにして、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれている期間は、圧縮データＹを、周期ｎの周期パターンのコピーを指示するための、周期ｎ検出符号と一致画素符号１の符号列のみで、表現することが可能となり、その区間の可変長符号列のデータ量を大幅に圧縮することが可能となり、車載ＬＡＮに送出されるパケットデータ量を大幅に圧縮することが可能となる。

また、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれていない期間では、通常の予測符号化方式により、効率的に圧縮された圧縮データＹを生成することができる。
図３において、＃１〜＃１６のシフトレジスタ３１０は、ＭＰＸ３０９から出力される復元画素値を、現在の画素値に対して１〜１６画素過去までの画素値を、各画素タイミング毎に順次シフトしながら保持する。

そして、ＭＰＸ３０９は、プライオリティエンコーダ３１５が周期４の周期検出信号を出力しているときには、シフトレジスタ３１１（＃４）に保持されている４画素前（ライン方向に４画素左）の復元画素値を選択して予測器３０２に入力させ、同時に＃１のシフトレジスタ３１０に戻す。同じく、ＭＰＸ３０９は、プライオリティエンコーダ３１５が周期８の周期検出信号を出力しているときには、シフトレジスタ３１１（＃８）に保持されている８画素前（ライン方向に８画素左）の復元画素値を選択して、予測器３０２に入力させ、同時に＃１のシフトレジスタ３１０に戻す。同じく、ＭＰＸ３０９は、プライオリティエンコーダ３１５が周期１６の周期検出信号を出力しているときには、シフトレジスタ３１１（＃１６）に保持されている１６画素前（ライン方向に１６画素左）の復元画素値を選択して予測器３０２に入力させ、同時に＃１のシフトレジスタ３１０に戻す。

つまり、予測器３０２は、画像データＸに周期ｎ（ｎ＝４、８、１６の何れか）の周期パターンが含まれていないときには、加算器３０８から出力される復元画素値に基づいて通常の予測動作を実行し、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれているときには、＃ｎのシフトレジスタ３１０に保持されている周期ｎ幅で繰り返し流用される復元画素値に基づいて予測動作を継続的に実行する。画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれているときには、量子化器３０４の出力は圧縮データＹとしては出力されないが、この期間でも予測器３０２が繰り返し流用される復元画素値に基づいて予測動作を継続的に実行するのは、周期パターンが終了したときの予測動作の再開に備えて、復元側と同じ条件で、復元画素値が復元されそれに基づいて予測動作が継続されるようにするためである。

次に、図４に示される、本発明の第１の実施形態の復元装置につき説明する。
図４において、可変長復号器４０１、逆量子化器４０２、予測器４０３、加算器４０４、及び＃１〜＃１６のシフトレジスタ４０６は、予測符号化方式による復元回路構成を示しており、可変長復号器４０１を除く部分は、図３における、逆量子化器３０７、予測器３０２、加算器３０８、及び＃１〜＃１６のシフトレジスタ３１０と全く同じ動作を実現するものである。

即ちまず、可変長復号器４０１は、特には図示しない車載ＬＡＮ等からネットワークインタフェース回路で受信されたパケットより抽出される圧縮データＹ（図３参照）の符号を復号する。このときの圧縮データＹの符号フォーマットは、前述した図１１Ａに示されるものである。

可変長復号器４０１は、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれておらず、受信した圧縮データＹに図１１Ａに示される周期ｎ検出符号が含まれていない間は、圧縮データＹから予測誤差量子化値を取り出して逆量子化器４０２に入力させると共に、マルチプレクサ（ＭＰＸ）４０５に対して、加算器４０４の出力を選択させる。

この結果、圧縮データＹから取り出された予測誤差量子化値が逆量子化器４０２にて逆量子化され、その結果、予測誤差復元値が得られる。
この予測誤差復元値は、加算器４０４にて、予測器４０３から出力される予測画素値に加算されることにより、復元画素値が再生される。

そして、その復元画素値がＭＰＸ４０５にて選択され、復元画像データＸ′として出力される。この復元画像データＸ′は、例えば自動車の後部座席側に設置されたディスプレイ装置に表示される。

この復元画素値は、ＭＰＸ４０５を介して予測器４０３にフィードバックされ、次の画素の予測動作のための入力とされる。また、復元画素値は、＃１〜＃１６のシフトレジスタ４０６に、１６画素過去分の復元画素値として、各画素タイミング毎に順次シフトされながら保持される。

一方、可変長復号器４０１は、画像データＸに周期ｎ（ｎ＝４、８、１６の何れか）の周期パターンが含まれており、受信した圧縮データＹから図１１Ａに示される周期ｎ検出符号を検出すると、それに続いて一致画素符号１を検出する毎に、ＭＰＸ４０５に対して、＃ｎのシフトレジスタ４０６に保持されている周期ｎ幅の１周期前の復元画素値を、現在の復元画素値に対応する復元画像データＸ′としてコピーして出力させる。

なお、この周期ｎ幅の１周期前の復元画素値は、再び＃１のシフトレジスタ４０６に戻されて周期ｎが続く間繰り返し流用されると共に、予測器４０３にフィードバックされる。画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれているときには、加算器４０４の出力は復元画像データＸ′としては出力されないが、この期間でも予測器４０３が繰り返し流用される復元画素値に基づいて予測動作を継続的に実行するのは、周期パターンが終了したときの予測動作の再開に備えるためである。

可変長復号器４０１は、受信した圧縮データＹから図１１Ａに示される一致画素符号１に続いて不一致画素符号０を検出すると、それに続いて圧縮データＹから予測誤差量子化値を取り出して逆量子化器４０２に入力させる動作を再開すると共に、ＭＰＸ４０５に対して加算器４０４の出力を選択させることにより、通常の予測動作に戻る。

本発明の第２の実施形態
図５は、本発明の第２の実施形態における圧縮符号化装置の回路構成図である。本実施形態における復元装置は、本発明の第１の実施形態と同じく、図４の回路構成図で示される。

前述の本発明の第１の実施形態における圧縮符号化装置は、画像データＸの原画の画素値系列から周期パターンを検出する機能を有していたが、本発明の第２の実施形態では、原画ではなく復元画素値から周期パターンを検出する機能を有する点が異なる。

図５に示される、本発明の第２の実施形態の圧縮符号化装置につき説明する。
図５において、図３と同じ符号が付された部分は、図３の場合と同じ機能を有する。
図５の構成が図３の構成と異なる点は、図３の構成では、プライオリティエンコーダ３１５に入力される各周期検出信号が、１ラインメモリ３０１から出力される原画の過去複数画素分を保持するシフトレジスタ３１１を介して、一致検出回路３１２、カウンタ３１３、及びラッチ３１４によって生成されるのに対して、図５の構成では、プライオリティエンコーダ３１５に入力される各周期検出信号が、復元画素値の過去複数画素分を保持するシフトレジスタ３１０を介して、比較回路５０１、閾値回路５０２、カウンタ５０３、及びラッチ５０４によって生成される点である。

このような構成により、原画の過去複数画素分を保持するシフトレジスタ３１１が不要となり、回路規模を縮小することが可能となる。
図５において、比較回路５０１（＃１）は、１ラインメモリ３０１から出力される現在の入力画素値と、シフトレジスタ３１０（＃４）から出力される４画素前（ライン方向に４画素左）の復元画素値とを比較する。この回路は、例えば、８ビットからなる各画素値同士を減算する減算回路で構成される。

閾値回路５０２（＃１）は、現在の入力画素値と４画素前の復元画素値とがほぼ一致し上記減算結果が所定の閾値よりも小さいときに、カウンタ５０３（＃１）の示す値をインクリメントするための論理値を出力し、現在の入力画素値と４画素前の復元画素値とが一致せず上記減算結果が所定の閾値よりも大きいときに、カウンタ５０３（＃１）及びラッチ５０４（＃１）をリセットするための論理値を出力する。

なお、上述の比較回路５０１と閾値回路５０２は、現在の入力画素値とシフトレジスタ３１０（＃４）から出力される復元画素値とについて、それぞれ所定の上位ビットのみで論理比較を行って一致／不一致の判定を行うような回路で代替されてもよい。

カウンタ５０３（＃１）は、閾値回路５０２（＃１）の出力が現在の入力画素値と４画素前の復元画素値のほぼ一致を示している場合に、カウンタ値をインクリメントし、不一致を示している場合に、カウンタ値をリセットする。そして、カウンタ５０３（＃１）は、カウンタ値が例えば８カウントに達した時点で、ラッチ５０４（＃１）に４周期パターンの検出を示すオーバーフロー値１を出力する。

なお、ラッチ５０４（＃１）の保持内容は、閾値回路５０２（＃１）の出力が現在の入力画素値と４画素前の復元画素値の不一致を検出した時点でリセットされ、それまではカウンタ５０３（＃１）から出力された値を保持する。

このようにして、比較回路５０１（＃１）、閾値回路５０２（＃１）、カウンタ５０３（＃１）、及びラッチ５０４（＃１）からなる回路群によって、画像データＸがナビ画像等である場合に、それに含まれる４画素の周期パターンを検出することができる。

同様に、比較回路５０１（＃２）は、１ラインメモリ３０１から出力される現在の入力画素値と、シフトレジスタ３１０（＃８）から出力される８画素前（ライン方向に８画素左）の復元画素値とを比較する。

閾値回路５０２（＃２）は、現在の入力画素値と８画素前の復元画素値とがほぼ一致し上記減算結果が所定の閾値よりも小さいときに、カウンタ５０３（＃２）の示す値をインクリメントするための論理値を出力し、現在の入力画素値と８画素前の復元画素値とが一致せず上記減算結果が所定の閾値よりも大きいときに、カウンタ５０３（＃２）及びラッチ５０４（＃２）をリセットするための論理値を出力する。

カウンタ５０３（＃２）は、閾値回路５０２（＃２）の出力が現在の入力画素値と８画素前の復元画素値のほぼ一致を示している場合に、カウンタ値をインクリメントし、また不一致を示している場合に、カウンタ値をリセットする。そして、カウンタ５０３（＃２）は、カウンタ値が例えば８カウントに達した時点で、ラッチ５０４（＃２）に８周期パターンの検出を示すオーバーフロー値１を出力する。

なお、ラッチ５０４（＃２）の保持内容は、閾値回路５０２（＃２）の出力が現在の入力画素値と８画素前の復元画素値の不一致を検出した時点でリセットされ、それまではカウンタ５０３（＃２）から出力された値を保持する。

このようにして、比較回路５０１（＃２）、閾値回路５０２（＃２）、カウンタ５０３（＃２）、及びラッチ５０４（＃２）からなる回路群によって、画像データＸがナビ画像等である場合に、それに含まれる８画素の周期パターンを検出することができる。

同じく、比較回路５０１（＃３）は、１ラインメモリ３０１から出力される現在の入力画素値と、シフトレジスタ３１０（＃１６）から出力される１６画素前（ライン方向に１６画素左）の復元画素値とを比較する。

閾値回路５０２（＃３）は、現在の入力画素値と１６画素前の復元画素値とがほぼ一致し上記減算結果が所定の閾値よりも小さいときに、カウンタ５０３（＃３）の示す値をインクリメントするための論理値を出力し、現在の入力画素値と１６画素前の復元画素値とが一致せず上記減算結果が所定の閾値よりも大きいときに、カウンタ５０３（＃３）及びラッチ５０４（＃３）をリセットするための論理値を出力する。

カウンタ５０３（＃３）は、閾値回路５０２（＃３）の出力が現在の入力画素値と１６画素前の復元画素値のほぼ一致を示している場合に、カウンタ値をインクリメントし、不一致を示している場合に、カウンタ値をリセットする。そして、カウンタ５０３（＃３）は、カウンタ値が例えば８カウントに達した時点で、ラッチ５０４（＃３）に１６周期パターンの検出を示すオーバーフロー値１を出力する。

なお、ラッチ５０４（＃３）の保持内容は、閾値回路５０２（＃３）の出力が現在の入力画素値と１６画素前の復元画素値の不一致を検出した時点でリセットされ、それまではカウンタ５０３（＃３）から出力された値を保持する。

このようにして、比較回路５０１（＃３）、閾値回路５０２（＃３）、カウンタ５０３（＃３）、及びラッチ５０４（＃３）からなる回路群によって、画像データＸがナビ画像等である場合に、それに含まれる１６画素の周期パターンを検出することができる。

本発明の第３の実施形態
図６及び図７は、本発明の第３の実施形態の構成図であり、図６は圧縮符号化装置の回路構成図、図７は復元装置の回路構成図である。

前述の本発明の第１の実施形態では、圧縮符号化装置において画像データＸから周期パターンが検出された場合に、復元装置では１周期前の画素値がコピーされて出力されるように動作したが、本発明の第３の実施形態では、圧縮符号化装置及び復元装置において、画像データＸから周期パターンが検出された場合に、１周期前の復元画素値を現画素に対する予測画素値として使用して予測符号化及び復元を行うように動作する点が異なる。

まず、図６に示される、本発明の第３の実施形態の圧縮符号化装置につき説明する。
図６において、図３と同じ符号が付された部分は、図３の場合と同じ機能を有する。
前述の図３の構成では、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれているときには、量子化器３０４の出力は圧縮データＹとしては出力されず、ＭＰＸ３０９を介して過去の復元画素値が＃１〜＃１６のシフトレジスタ３１０に繰り返し保持されて流用された。

これに対して、図６の構成では、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれているときには、＃１〜＃１６のシフトレジスタ３１０に保持される１周期前の復元画素値がＭＰＸ６０１を介して新たな予測画素値として減算器３０３に供給され、これに基づいて予測動作が実行される。この結果得られる予測誤差値は、量子化器３０４で量子化されて予測誤差量子化値とされ、可変長符号器３０５（＃１）で可変長符号化された後、ＭＰＸ３０６を介して圧縮データＹとして出力される。

このような構成により、画像データＸにテクスチャ状の周期パターンが含まれるような場合であっても、精度の高い予測符号化が可能となり、画質を落とさずに高い圧縮率を確保することができる。

図１１Ｂに示されるように、可変長符号器３０５（＃２）は、今までプライオリティエンコーダ３１５から周期検出信号が出力されていない状態から周期ｎ（ｎ＝４、８、１６の何れか）の周期検出信号が検出されるようになった場合には、現時点で可変長符号器３０５（＃１）から出力されている予測誤差量子化値の圧縮符号に続いて、周期ｎ検出符号を可変長符号により出力する。続いて、可変長符号器３０５（＃２）は、可変長符号器３０５（＃１）に対して再び予測誤差量子化値の符号化を実行させる。これ以降出力される符号化された予測誤差量子化値は、周期ｎ幅の１周期前の復元画素値に基づいて予測動作が実行された結果得られるものである。可変長符号器３０５（＃２）は、プライオリティエンコーダ３１５から周期ｎの周期検出信号が出力されなくなった時点で、周期終了信号を可変長符号化して出力する。その後、可変長符号器３０５（＃２）は、可変長符号器３０５（＃１）に対して、量子化器３０４から出力される予測量子化誤差値の符号化を再開させる。これ以降出力される符号化された予測誤差量子化値は、通常の予測符号化により得られるものである。

ＭＰＸ６０１は、プライオリティエンコーダ３１５が周期４の周期検出信号を出力しているときには、＃４のシフトレジスタ３１０に保持されている４画素前（ライン方向に４画素左）の復元画素値を選択して減算器３０３に予測値として与え、また、プライオリティエンコーダ３１５が周期８の周期検出信号を出力しているときには、＃８のシフトレジスタ３１０に保持されている８画素前（ライン方向に８画素左）の復元画素値を選択して減算器３０３に予測値として与え、また、プライオリティエンコーダ３１５が周期１６の周期検出信号を出力しているときには、＃１６のシフトレジスタ３１０に保持されている１６画素前（ライン方向に１６画素左）の復元画素値を選択して減算器３０３に予測値として与える。

このようにして、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれている期間でも、１周期前の復元画素値に基づいて高い精度で予測符号化を実行することができ、高画質と高圧縮率を同時に実現することが可能となる。

次に、図７に示される、本発明の第３の実施形態の復元装置につき説明する。
図７において、可変長復号器７０１、逆量子化器７０２、予測器７０３、ＭＰＸ７０４、加算器７０５、及び＃１〜＃１６のシフトレジスタ７０６は、予測符号化方式による復元回路構成を示しており、可変長復号器７０１を除く部分は、図６における、逆量子化器３０７、予測器３０２、ＭＰＸ６０１、加算器３０８、及び＃１〜＃１６のシフトレジスタ３１０と全く同じ動作を実現するものである。

即ちまず、可変長復号器７０１は、特には図示しない車載ＬＡＮ等からネットワークインタフェース回路で受信されたパケットより抽出される圧縮データＹ（図６参照）の符号を復号する。このときの圧縮データＹの符号フォーマットは、前述した図１１Ｂに示されるものである。

可変長復号器７０１は、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれておらず、受信した圧縮データＹに図１１Ｂに示される周期ｎ検出符号が含まれていない間は、圧縮データＹから符号化された予測誤差量子化値を取り出して復号し、その結果を逆量子化器７０２に入力させると共に、マルチプレクサ（ＭＰＸ）７０４に対して、予測器７０３の出力を選択させる。

加算器７０５は、逆量子化器７０２から入力される予測誤差復元値を、予測器７０３からＭＰＸ７０４を介して入力される予測画素値に加算する。
この結果、復元画素値が再生され、復元画像データＸ′として出力される。この復元画像データＸ′は、例えば自動車の後部座席側に設置されたディスプレイ装置に表示される。

この復元画素値は、予測器７０３にフィードバックされ、次の画素の予測動作のための入力とされる。また、復元画素値は、＃１〜＃１６のシフトレジスタ７０６に、１６画素過去分の復元画素値として、各画素タイミング毎に順次シフトされながら保持される。

一方、可変長復号器７０１は、画像データＸに周期ｎ（ｎ＝４、８、１６の何れか）の周期パターンが含まれており、受信した圧縮データＹから図１１Ｂに示される周期ｎ検出符号を検出すると、圧縮データＹから図１１Ｂに示される周期終了信号を検出するまで、ＭＰＸ７０４に対して、＃ｎのシフトレジスタ４０６に保持されている周期ｎ幅の１周期前の復元画素値を選択させる。これに続いて、可変長復号器７０１は、圧縮データＹから図１１Ｂに示される周期ｎ検出符号に続いて検出される符号化された予測誤差量子化値を取り出して復号し、その結果を逆量子化器７０２に入力させる。

この結果、ＭＰＸ７０４は、＃ｎのシフトレジスタ４０６に保持されている周期ｎ幅の１周期前の復元画素値を選択し、それを加算器７０５に与える。
このようにして、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれている期間でも、１周期前の復元画素値と高い精度で予測符号化された予測誤差復元値とから復元画素値を得て、復元画像データＸ′を復元することができる。

本発明の第４の実施形態
図８は、本発明の第４の実施形態における圧縮符号化装置の回路構成図である。本実施形態における復元装置は、本発明の第３の実施形態と同じく、図７の回路構成図で示される。

前述の本発明の第３の実施形態における圧縮符号化装置は、画像データＸの原画の画素値系列から周期パターンを検出する機能を有していたが、本発明の第４の実施形態では、図５に示される本発明の第２の実施形態の場合と同様に、原画ではなく復元画素値から周期パターンを検出する機能を有する点が異なる。

図８に示される、本発明の第４の実施形態の圧縮符号化装置につき説明する。
図８において、図６及び図５と同じ符号が付された部分は、図６及び図５の場合と同じ機能を有する。

即ち、予測符号化を実行する３０１〜３０８、及び６０１の各部分の構成及び動作は、図６の場合と全く同様であり、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれているときには、＃１〜＃１６のシフトレジスタ３１０に保持される１周期前の復元画素値がＭＰＸ６０１を介して新たな予測画素値として減算器３０３に供給され、これに基づいて予測動作が実行され、この結果得られる予測誤差値は、量子化器３０４、可変長符号器３０５（＃１）、ＭＰＸ３０６を介して、圧縮データＹとして出力される。

一方、周期パターンを検出する５０１〜５０４の各部分の構成及び動作は、図５の場合と全く同様であり、プライオリティエンコーダ３１５に入力される各周期検出信号は、復元画素値の過去複数画素分を保持するシフトレジスタ３１０を介して、比較回路５０１、閾値回路５０２、カウンタ５０３、及びラッチ５０４によって生成される。

このような構成により、原画の過去複数画素分を保持するシフトレジスタ３１１が不要となり、回路規模を縮小することが可能となる。

本発明の第５の実施形態
図９は、本発明の第５の実施形態における圧縮符号化装置の回路構成図である。本実施形態における復元装置は、本発明の第３の実施形態と同じく、図７の回路構成図で示される。

本発明の第１〜第４の実施形態における圧縮符号化装置では、周期パターンが検出された後に、カウンタ３１３や５０３において例えば８カウント分が判定された後に周期モードに切り替えられて符号化が行われていた。従って、処理の切替えがその分遅延することになる。

そこで、図９に示される本発明の第５の実施形態では、図６に示される本発明の第３の実施形態の構成を一例として、その遅延をなくす構成、及び周期パターンのない平坦画像を周期パターン画像と誤判定してしまうことを防止する構成について開示する。なお、他の実施形態についても同様の考え方が適用できる。

図９において、図６と同じ参照番号が付された部分は、図６の場合と同じ機能を有する。
図９の実施形態では、＃１〜＃３のカウンタ３１３がオーバーフローするカウント値は４として説明する。

まず、減算器３０３に入力される画素値は、１ラインメモリ３０１から出力される現在値のものではなく、＃１〜＃３のカウンタ３１３のオーバーフロー値＝４に対応して、現在の画素値よりも４画素値分前の＃１のシフトレジスタ３１０の出力である。

これに合わせて、プライオリティエンコーダ３１５から出力される周期検出信号（複数ビット）も、現在のラッチ分も含めて＃０〜＃４のシフトレジスタ９０４に保持されてから可変長符号器３０５（＃２）及びＭＰＸ６０１に与えられる。

そして、プライオリティエンコーダ３１５は、周期パターンの開始時、即ち、１画素値分前に対応する＃１のシフトレジスタ９０４に保持されている周期検出信号がゼロを示している場合に、新たに検出された周期ｎの周期検出信号を、＃１〜＃４の全てのシフトレジスタ３１０にプリセットし、周期判定を４画素値分さかのぼらせる。

これにより、＃１〜＃３のカウンタ３１３がオーバーフローするカウント値分の処理遅延を補償することが可能となる。
次に、一致検出回路９０１、カウンタ９０２、及びラッチ９０３は、周期パターンのない平坦画像部分を検出するための回路群である。

まず、一致検出回路９０１は、シフトレジスタ３１１（＃０）から出力される現在の入力画素値と、シフトレジスタ３１１（＃１）から出力される１画素前（ライン方向に１画素左）の入力画素値とが一致するか否かを検出する。この回路は、一致検出回路３１２と同じ構成として実現できる。

カウンタ９０２は、一致検出回路９０１の出力が一致を示している場合に、カウンタ値をインクリメントし、不一致を示している場合に、カウンタ値をデクリメントする。
そして、カウンタ９０２の所定の上位ビット値（１ビット）が、ラッチ９０３にラッチされる。

この構成により、直前の画素値と（多少の不一致を許して）同じ画素値を持つ領域では、カウンタ９０２のカウント値がアップしてゆき、ラッチ９０３に１がセットされ、この論理値により平坦部を判定することができる。

プライオリティエンコーダ３１５は、ラッチ９０３に論理値１がセットされている場合には、＃１〜＃３のラッチ３１４が周期検出信号を出力していても、＃０のシフトレジスタ９０４には、周期が検出されていないことを示す全ビット０のデータを出力する。

以上の構成により、平坦部が除外された、厳密に周期パターンからなる領域を検出して符号化することが可能となる。
なお、＃１〜＃３のカウンタ３１３のカウント値は、図６の場合と同様に８でもよいが、その場合には、＃８のシフトレジスタ３１１の出力が減算器３０３に入力され、シフトレジスタ９０４の段数は＃１〜＃８の８段となる。

符号化に関する具体的考察
上述した本発明の実施形態の具体的な動作を説明するために、符号化の実際について説明する。

図１２Ａは、画像データＸ[i] の画素値列の例であり、５画素目から周期４画素のテクスチャ領域が存在すると仮定する。
この画像データに対して、前置予測を行い、図１２Ｂに示される区間と代表値を用いて１５レベルの量子化を行った場合について考察する。

図１３Ａは、図１２Ａの画像データＸ[i] に対して、通常の前置予測量子化のみを行った場合の復元画素値Ｘ[i]’の例を示す図である。テクスチャ領域で階調変化が大きい場合、予測誤差Ｅ[i] に量子化器の出力Ｅ[i]’において量子化器の最大値が追いつけず、原画との差異が大きくなって、画質が劣化する。また、この場合には、最大の量子化番号が使用されるため、符号量が最大まで増加する。

これに対して、本発明の第１及び第３の実施形態を適用した場合について説明する。
テクスチャ領域の検出については、１周期が終わって、２周期目で４画素周期の連続一致が２回起こったら、テクスチャ領域に入ったと判定する場合について考察する。判定結果を符号化にどう反映するかについては、２通りの考え方がある。

（１）２周期目で連続一致の検出後、判定画素数分だけ遅れて反映させる。
（２）２周期目で連続一致の検出後、２周期目の先頭にさかのぼって反映させる。
上記（２）は、本発明の第５の実施形態に対応しているが、ここでは理解し易いように、判定画素数分（ここでは２画素分）の遅延を要する（１）の考え方を採用する。

図１３Ｂは、本発明の第１の実施形態に対応しており、原画より周期パターン（テクスチャ領域）を検出し、１周期前の復元画素値をコピーして復元した場合の復元画素値Ｘ[i]’の例を示す図である。この場合には、テクスチャ領域が検出された後、１周期前の復元画素値が出力されるように符号化される。このため、テクスチャ領域が続く分、画素毎にそれを１ビットで符号化できるので（図１１Ａ参照）、符号量は増えない。しかし、１周期前の復元値が繰返し使用されるため、画質は若干劣化する。

図１３（ｃ）は、本発明の第３の実施形態に対応しており、原画より周期パターン（テクスチャ領域）を検出し、１周期前の予測画素値で予測符号化した場合の復元画素値Ｘ[i]’の例を示す図である。この場合には、テクスチャ領域が検出された後、２周期目以降は予測が逐次正確になり、最終的に最小量子化誤差に復元画素値が収束することになる。収束するまで数周期かかるものの、量子化番号は逐次小さくなり、符号量が抑えられる。符号量と画質の双方を改善する場合は、この方法が最適である。

前述した本発明の第２又は第４の実施形態のように、復元画素値から周期パターンが検出される場合には、図１３Ａに示されるように、予測誤差量子化値Ｅ[i]’が、テクスチャ領域において毎回最大量子化レベルとなって復元画素値に元々存在しない周期性が生じる可能性があり、画質が劣化する可能性がある。しかし、特に本発明の第４の実施形態では、復元画素値が原画の入力画素値に逐次収束するため、原画と異なる周期から本来の周期に復帰するようになる。図１３Ａの例では、最初、２画素周期として検出されるが、数周期後に、その復元画素値から４画素周期として検出されるようになる。このように、本発明の実施形態をうまく構成することにより、符号量と画質の双方を改善した映像圧縮復元装置を構築することが可能となる。

本発明の第６の実施形態
図１４は、本発明の第６の実施形態における圧縮符号化装置の回路構成図である。本実施形態における復元装置は、本発明の第３の実施形態と同じく、図７の回路構成図で示される。

前述した本発明の第１〜第５の実施形態では、パターンが完全一致した場合に周期モードに切り替えられて符号化が行われていた。周期モードの切り替えには周期検出符号が必要となるため、ある一定区間（ブロック）内においては、かえって検出符号を必要としない予測器による予測符号化のほうが効率が良い場合がある。本発明の第６の実施形態では、圧縮符号化装置側において、ブロック毎（例えば縦１画素×横８画素単位）に周期検出符号による発生符号量の増加を考慮しながら４、８、１６周期および予測器の中で最も符号化効率が良い予測符号化を選択させることができる。

この場合、圧縮符号化装置において、ブロック単位に周期を検出する手段によって、周期ｎ（ｎ＝４、８、１６の何れか）による１周期前の予測誤差が算出されると共に、もう一つの予測器１４０５による予測誤差が算出され、各ブロック区間におけるこれら予測誤差の結果が比較される。具体的には、ブロック内の全画素に対してブロック単位で、各周期における予測誤差の絶対和がそれぞれ累算され、１周期前の予測誤差絶対和が極端に小さい場合は周期パターン検出とみなされ（完全一致の場合は絶対和が０となる）、逆に、いずれの予測誤差絶対和も予測器１４０５による予測誤差絶対和と比較して有意に大きくない場合は、周期検出符号によるオーバーヘッドを考慮して、予測器３０２による予測符号化が実行される。この場合、周期検出符号は出力されない。

図１４において、図６と同じ符号が付された部分は、図６の場合と同じ機能を有する。図１４において、まず図６と同様に、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれているときには、シフトレジスタに保持される１周期前の復元画素値がＭＰＸ６０１を介して新たな予測画素値として減算器３０３に供給され、これに基づいて予測動作が実行される。この結果得られる予測誤差値は、量子化器３０４で量子化されて予測誤差量子化値とされ、可変長符号３０５（＃１）で可変長符号化された後、ＭＰＸ３０６を介して圧縮データＹとして出力される。

図６の構成と異なる点として、図１４の構成は、パターン検出において、周期ｎ（ｎ＝４、８、１６の何れか）の1周期前の画素に対する差分を取って絶対値を算出する差分絶対値算出器１４０２（＃１〜＃３）及び、この絶対値をブロック（４画素）単位で累算して予測誤差絶対値和を算出する加算器１４０３（＃１〜＃３）及びラッチ１４０４（＃１〜＃３）を有する。また図１４の構成は、予測器に対して有意差があるかどうかを示すために、原画の系列に対して予測を行う予測器１４０５と、周期ｎ（ｎ＝４、８、１６の何れか）の場合と同様に、その予測値に対する差分を取って絶対値を算出する差分絶対値算出器１４０６、更にこの絶対値をもとにブロック（４画素）単位の予測誤差絶対値和を算出する加算器１４０７及びラッチ１４０８を有する。この予測器１４０５は、予測器３０２と完全に同一かほぼ同じ予測方法を採用する。予測器３０２では量子化後の値が入力として使用されるのに対し、予測器１４０５では原画の系列が入力として使用される。

１ブロック分の各周期の予測誤差絶対値和と予測期３０２に基づく予測誤差絶対値和が算出されたら、これらの値は各ラッチ１４０４（＃１〜＃３）及び１４０８を介してプライオリティエンコーダ３１５に送られる。これと共に、加算器１４０３（＃１〜＃３）、１４０７、及びラッチ１４０４（＃１〜＃３）、１４０８が、画素値カウンタ１４０９の出力によってリセットされて次のブロックの処理に備えられる。

プライオリティエンコーダ３１５は、周期ｎ（ｎ＝４、８、１６）の各予測誤差絶対値和及び予測器１４０５からの予測誤差絶対値和に基づいて、周期パターンを検出する。プライオリティエンコーダ３１５は、周期ｎの各予測誤差絶対値和が極端に小さい場合は、周期が検出されたとみなして（完全一致の場合は絶対和が０となる）、対象となるブロックの期間中その周期ｎの周期検出信号を出力し続ける。

例えば、１ブロック＝４画素の場合を考えると、予測誤差絶対値和が４以下の周期パターンがある場合は、画素あたりの平均誤差が１程度となり、この程度の小さな差では人間の目には周期パターンとして判別されるため、プライオリティエンコーダ３１５は、そのブロック中は、その周期パターンでの符号化処理を、ＭＰＸ６０１及び可変長符号器３０５（＃２）に指示する。また、各周期パターンの予測誤差絶対値和が予測器１４０５による予測誤差絶対値和と比較して有意に小さくない場合は、周期検出符号によるオーバーヘッドを考慮して、プライオリティエンコーダ３１５は、そのブロック期間中は、周期検出信号が出力されないような動作を、ＭＰＸ６０１及び可変長符号器３０５（＃２）に指示する。

予測誤差絶対値和が有意に小さくないかどうかは、予測誤差の値と周期検出符号の長さに依存する。例えば、周期検出符号の長さが４である場合、周期パターンによる符号化結果による符号長が、予測器による符号化結果による符号長より４以上短い必要がある。このため、予測誤差が８以上あるたびに１ビット増えるような符号が採用されている場合には、周期パターンの予測誤差絶対値和が予測器１４０５による予測誤差絶対値和より、８×４（１ブロック＝４画素の場合）＝３２以上小さい必要がある。

本実施形態における図１４の圧縮符号化装置では、ナビ画像などに含まれる４画素、８画素、および１６画素のテクスチャ状の各周期パターンを検出することができる。もちろん、処理対象とするナビ画像等の特性を踏まえて、他の周期パターンが検出される構成にしてもよい。

可変長符号器３０５（＃２）は、ブロックの切れ目ごとにプライオリティエンコーダ３１５から周期検出信号が出力されていない状態から周期ｎ（ｎ＝４、８、１６の何れか）の周期検出信号が出力されたかどうかを確認し、出力された場合には、図１１Ｂに示されるように、現時点で可変長符号器３０５（＃１）から出力されている予測誤差量子化値の圧縮符号に続いて、周期ｎ検出符号を可変長符号により出力する。続いて、可変長符号器３０５（＃２）は、可変長符号器３０５（＃１）に対して再び予測誤差量子化値の符号化を実行させる。これ以降出力される符号化された予測誤差量子化値は、周期ｎ幅の１周期前の復元画素値に基づいて予測動作が実行された結果得られるものとなる。

その後、可変長符号器３０５（＃２）は、ブロックの切れ目ごとにプライオリティエンコーダ３１５から周期ｎの周期検出信号が出力されなくなったかどうかを確認して、出力されなかった時点で、周期終了信号を可変長符号化して出力する。その後、可変長符号器３０５（＃２）は、可変長符号器３０５（＃１）に対して、量子化器３０４から出力される予測量子化誤差値の符号化を再開させる。これ以降出力される符号化された予測誤差量子化値は、通常の予測符号化により得られるものとなる。

ＭＰＸ６０１は、プライオリティエンコーダ３１５が周期４の周期検出信号を出力しているときには、シフトレジスタ３１０（＃４）に保持されている４画素前（ライン方向に４画素左）の復元画素値を選択して減算器３０３に予測値として与える。またＭＸＰ６０１は、プライオリティエンコーダ３１５が周期８の周期検出信号を出力しているときには、シフトレジスタ３１０（＃８）（特には図示しない）に保持されている８画素前（ライン方向に８画素左）の復元画素値を選択して減算器３０３に予測値として与える。更にＭＸＰ６０１は、プライオリティエンコーダ３１５が周期１６の周期検出信号を出力しているときには、シフトレジスタ３１０（＃１６）に保持されている１６画素前（ライン方向に１６画素左）の復元画素値を選択して減算器３０３に予測値として与える。

このようにして、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれている期間でも、１周期前の復元画素値に基づいて高い精度で予測符号化を実行することができ、高画質と高圧縮率を同時に実現することが可能となる。

次に、本発明の第６の実施形態の復元装置につき、図７に基づいて説明する。この復元装置の動作は、第３の実施例の場合と完全に同じで、周期ｎ検出符号が含まれているかどうかで処理が切り替えられる。

図７において、可変長復号器７０１、逆量子化器７０２、予測器７０３、ＭＰＸ７０４、加算器７０５、及びシフトレジスタ７０６（＃１〜＃１６）は、予測符号化方式による復元回路構成を示している。

本実施形態では、まず可変長復号器７０１は、特には図示しない車載ＬＡＮ等からネットワークインタフェース回路で受信されたパケットより抽出される圧縮データＹ（図６参照）の符号を復号する。このときの圧縮データＹの符号フォーマットは、前述した図１１Ｂに示されるものである。

可変長復号器７０１は、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれておらず、受信した圧縮データＹに図１１Ｂに示される周期ｎ検出符号が含まれていない間は、圧縮データＹから符号化された予測誤差量子化値を取り出して復号し、その結果を逆量子化器７０２に入力させると共に、ＭＰＸ７０４に予測器７０３の出力を選択させる。

加算器７０５は、逆量子化器７０２から入力される予測誤差復元値を、予測器７０３からＭＰＸ７０４を介して入力される予測画素値に加算する。
この結果、復元画素値が再生され、復元画像データＸ′として出力される。この復元画像データＸ′は、例えば自動車の後部座席側に設置されたディスプレイ装置に表示される。

この復元画素値は、予測器７０３にフィードバックされ、次の画素の予測動作のための入力とされる。また、復元画素値は、＃１〜＃１６のシフトレジスタ７０６に、１６過去画素分の復元画素値として、各画素タイミング毎に順次シフトされながら保持される。

一方、可変長復号器７０１は、画像データＸに周期ｎ（ｎ＝４、８、１６の何れか）の周期パターンが含まれており、受信した圧縮データＹから図１１Ｂに示される周期ｎ検出符号を検出すると、圧縮データＹから図１１Ｂに示される周期終了信号を検出するまで、ＭＰＸ７０４に対して、シフトレジスタ４０６（＃ｎ）に保持されている周期ｎ幅の１周期前の復元画素値を選択させる。これに続いて、可変長復号器７０１は、圧縮データＹから図１１Ｂに示される周期ｎ検出符号に続いて検出される符号化された予測誤差量子化値を取り出して復号し、その結果を逆量子化器７０２に入力させる。

この結果、ＭＰＸ７０４は、シフトレジスタ４０６（＃ｎ）に保持されている周期ｎ幅の１周期前の復元画素値を選択し、それを加算器７０５に与える。
このようにして、本実施形態では、画像データＸに周期ｎの周期パターンが含まれている期間でも、１周期前の復元画素値と高い精度で予測符号化された予測誤差復元値とから復元画素値を得て、復元画像データＸ′を復元することができる。これに加えて、本実施形態では、あるブロック区間で、周期検出符号による発生符号量の増加を考慮しながら、各周期の１周期前の復元画素値及び予測器の出力のうち最も符号化効率が良い出力を選択することができる。

なお、図９に示される本発明の第５の実施形態では、図６に示される本発明の第３の実施形態の構成を一例として、その遅延をなくす構成、及び周期パターンのない平坦画像を周期パターン画像と誤判定してしまうことを防止する構成について開示されているが、この実施形態についても同様の構成を適用することが可能である。

本発明の各実施形態に関する補足
上述の各実施形態において、シフトレジスタ３１０、３１１、４０６、７０６、９０４等は、ＦＩＦＯ（ファーストインファーストアウト）タイプのメモリやＲＡＭ（ランダムアクセスメモリ）等によって同じ働きをするように実現することも可能である。

本発明の各実施形態のコンピュータプログラムによる実現
図１５は、図３〜図９に示される本発明の各実施形態の装置が実現する機能と同等の機能を実現できるコンピュータのハードウェア構成の一例を示す図である。

図１５に示されるコンピュータは、例えば自動車の車載用コンピュータとして実現され、ＣＰＵ１５０１、メモリ１５０２、入力装置１５０３、出力装置１５０４、外部記憶装置１５０５、可搬記録媒体１５０９が挿入される可搬記録媒体駆動装置１５０６、及びネットワーク接続装置１５０７を有し、これらがバス１５０８によって相互に接続された構成を有する。同図に示される構成は上記システムを実現できるコンピュータの一例であり、そのようなコンピュータはこの構成に限定されるものではない。

ＣＰＵ１５０１は、当該コンピュータ全体の制御を行う。メモリ１５０２は、プログラムの実行、データ更新等の際に、外部記憶装置１５０５（或いは可搬記録媒体１５０９）に記憶されているプログラム又はデータを一時的に格納するＲＡＭ等のメモリである。ＣＵＰ１５０１は、プログラムをメモリ１５０２に読み出して実行することにより、全体の制御を行う。

入力装置１５０３は、例えば、キーボード、タッチパネル等及びそれらのインタフェース制御装置とからなる。入力装置１５０３は、ユーザによるキーボードやタッチパネル等による入力操作を検出し、その検出結果をＣＰＵ１５０１に通知する。

出力装置１５０４は、表示装置、印刷装置等及びそれらのインタフェース制御装置とからなる。出力装置１５０４は、ＣＰＵ１５０１の制御によって送られてくるデータを表示装置や印刷装置に出力する。

外部記憶装置１５０５は、例えばハードディスク記憶装置である。主に各種データやプログラムの保存に用いられる。
可搬記録媒体駆動装置１５０６は、光ディスクやＳＤＲＡＭ、コンパクトフラッシュ（登録商標）等の可搬記録媒体１５０９を収容するもので、外部記憶装置１５０５の補助の役割を有する。

ネットワーク接続装置１５０７は、例えば車載ＬＡＮの通信回線を接続するための装置である。
図１５に示されるシステムは、図３〜図９の構成によって実現される機能と同等の機能を搭載したプログラムをＣＰＵ１５０１が実行することで実現される。そのプログラムは、例えば外部記憶装置１５０５や可搬記録媒体１５０９に記録して配布してもよく、或いはネットワーク接続装置１５０７によりネットワークから取得できるようにしてもよい。

Claims (13)

1. 画像データから現在の入力画素値を予測する予測画素値を算出する予測手段と、前記現在の入力画素値と前記予測画素値との予測誤差値を算出する予測誤差算出手段と、該予測誤差値を量子化して予測誤差量子化値を算出する量子化手段と、該予測誤差量子化値を符号化して圧縮データとして出力する予測誤差符号化手段と、前記予測誤差量子化値と前記予測画素値とから復元側での復元画素値を復元して前記予測手段に与える復元手段とを含んで、前記画像データを予測符号化方式により圧縮符号化して前記圧縮データを出力する映像圧縮符号化装置において、
   前記復元手段から出力される復元画素値を入力画素の内の注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶する過去復元画素値記憶手段と、
   前記画像データに含まれる、走査方向に画素値が周期的に繰り返される周期パターン領域を、検出する周期パターン領域検出手段と、
   該周期パターン領域が検出された場合に、その周期パターンに関する情報を符号化して前記圧縮データの一部として出力すると共に、前記予測誤差符号化手段の出力を停止させる周期パターン符号化手段と、
   前記周期パターン領域が検出された場合に、前記過去復元画素値記憶手段から前記周期パターンに対応する１周期前の復元画素値を読み出し、それを前記復元手段から出力される復元画素値に代わって、前記予測手段に与えると共に前記過去復元画素値記憶手段に再度記憶させる選択手段と、
   を含むことを特徴とする映像圧縮符号化装置。
2. 受信した圧縮データから予測誤差復元値を復元する予測誤差復元手段と、現在の復元画素値を予測する予測画素値を算出する予測手段と、該予測画素値と前記予測誤差復元値とから前記復元画素値を算出し画像データとして出力すると共に前記予測手段に与える復元画素値算出手段とを含んで、予測符号化方式により圧縮符号化された圧縮データから前記画像データを復元する映像復元装置において、
   前記復元画素値算出手段から出力される復元画素値を復元画素の内の注目画素の直前の画素値について所定画素数分記憶する過去復元画素値記憶手段と、
   前記圧縮データから、入力画素値に含まれる周期パターンに関する情報を復号する周期パターン復号手段と、
   該周期パターンに関する情報が検出された場合に、前記過去復元画素値記憶手段から前記周期パターンに対応する１周期前の復元画素値を読み出し、それを前記復元画素値算出手段から出力される復元画素値に代わって、前記画像データとして出力すると共に前記過去復元画素値記憶手段に再度記憶させ、前記予測手段に与える選択手段と、
   を含むことを特徴とする映像復元装置。
3. 画像データから現在の入力画素値を予測する予測画素値を算出する予測手段と、前記現在の入力画素値と前記予測画素値との予測誤差値を算出する予測誤差算出手段と、該予測誤差値を量子化して予測誤差量子化値を算出する量子化手段と、該予測誤差量子化値を符号化して圧縮データとして出力する予測誤差符号化手段と、前記予測誤差量子化値と前記予測画素値とから復元側での復元画素値を復元して前記予測手段に与える復元手段とを含んで、前記画像データを予測符号化方式により圧縮符号化して前記圧縮データを出力する映像圧縮符号化装置において、
   前記復元手段から出力される復元画素値を入力画素の内の注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶する過去復元画素値記憶手段と、
   前記復元手段から出力される復元画素値を入力画素の内の注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶する過去復元画素値記憶手段と、
   前記画像データに含まれる、走査方向に画素値が周期的に繰り返される周期パターン領域を、検出する周期パターン領域検出手段と、
   該周期パターン領域が検出された場合に、その周期パターンに関する情報を符号化して前記圧縮データの一部として出力する周期パターン符号化手段と、
   前記周期パターン領域が検出された場合に、前記過去復元画素値記憶手段から前記周期パターンに対応する１周期前の復元画素値を読み出し、それを前記予測手段から出力される予測画素値に代わって、前記予測誤差算出手段に与える選択手段と、
   を含むことを特徴とする映像圧縮符号化装置。
4. 受信した圧縮データから予測誤差復元値を復元する予測誤差復元手段と、現在の復元画素値を予測する予測画素値を算出する予測手段と、該予測画素値と前記予測誤差復元値とから前記復元画素値を算出し画像データとして出力すると共に前記予測手段に与える復元画素値算出手段とを含んで、予測符号化方式により圧縮符号化された圧縮データから前記画像データを復元する映像復元装置において、
   前記復元画素値算出手段から出力される復元画素値を復元画素の内の注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶する過去復元画素値記憶手段と、
   前記圧縮データから、入力画素値に含まれる周期パターンに関する情報を復号する周期パターン復号手段と、
   該周期パターンに関する情報が検出された場合に、前記過去復元画素値記憶手段から前記周期パターンに対応する１周期前の復元画素値を読み出し、それを前記予測手段から出力される予測画素値に代わって、前記復元画素値算出手段に与える選択手段と、
   を含むことを特徴とする映像復元装置。
5. 前記周期パターン領域検出手段は、
   前記入力画素値を入力画素の内の注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶する過去入力画素値記憶手段と、
   予め決めた所定周期のそれぞれについて、現在の入力画素値と、該現在の入力画素値から前記所定周期に対応する画素数だけ離れて前記過去入力画素値記憶手段に記憶されている入力画素値とが、所定一致回数連続して一致したことを検出する周期検出手段と、
   前記各周期検出手段のうち最も長い周期に対応するものの出力を選択して、その周期の周期パターン領域が検出されたことを示す信号として出力するエンコーダ手段と、
   を含むことを特徴とする請求項１又は３の何れか１項に記載の映像圧縮符号化装置。
6. 前記周期パターン領域検出手段は、
   予め決めた所定周期のそれぞれについて、現在の入力画素値と、該現在の入力画素値から前記所定周期に対応する画素数だけ離れて前記過去復元画素値記憶手段に記憶されている復元画素値との差が、所定一致回数連続して所定閾値以下であることを検出する周期検出回路と、
   前記各判定回路のうち最も長い周期に対応するものの出力を選択して、その周期の周期パターン領域が検出されたことを示す信号として出力するエンコーダ回路と、
   を含むことを特徴とする請求項１又は３の何れか１項に記載の映像圧縮符号化装置。
7. 前記周期パターン領域検出手段は、前記入力画素値又は前記復元画素値において、検出する周期パターン領域が複数存在する場合、現在の処理対象の前記入力画素値又は前記復元画素値と各周期パターン領域の１周期前の画素値との差分絶対値を走査線方向に一定区間内で累算して予測誤差絶対和を算出し、各周期パターン領域に対する予測誤差絶対和の中で累算結果が小さいものをその区間内での周期パターン領域とする、
   ことを特徴とする請求項１、３、５、又は６の何れか１項に記載の映像圧縮符号化装置。
8. 前記周期パターン領域検出手段は、前記画像データから現在の入力画素値を予測する予測画素値を算出する第２の予測手段を更に含み、走査線方向に一定区間で前記第２の予測手段から出力される予測誤差絶対和を累算し、前記各周期パターン領域の各予測誤差絶対和と前記第２の予測手段による予測誤差絶対和とを比較して、何れかの前記周期パターン領域の予測誤差絶対和のほうが小さい場合はその区間内は該周期パターン領域とし、一方前記第２の予測手段による予測誤差絶対和のほうが小さい場合はその区間内は周期パターン領域を検出しない、
   ことを特徴とする請求項７に記載の映像圧縮符号化装置。
9. 前記周期パターン領域検出手段は、前記入力画素値又は前記復元画素値において、入力画素値の内の現在の処理画素値とその直前の画素値との最近の一致回数が所定値を超えたか否かによって平坦領域を検出し、前記周期パターン領域として検出した領域から除外する、
   ことを特徴とする請求項１、３、５、６、７、又は８の何れか１項に記載の映像圧縮符号化装置。
10. 画像データから現在の入力画素値を予測する予測画素値を算出する予測機能と、前記現在の入力画素値と前記予測画素値との予測誤差値を算出する予測誤差算出機能と、該予測誤差値を量子化して予測誤差量子化値を算出する量子化機能と、該予測誤差量子化値を符号化して圧縮データとして出力する予測誤差符号化機能と、前記予測誤差量子化値と前記予測画素値とから復元側での復元画素値を復元して前記予測機能に与える復元機能とを実行するコンピュータに、
    前記復元機能から出力される復元画素値を入力画素の内の注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶する過去復元画素値記憶機能と、
    前記画像データに含まれる、走査方向に画素値が周期的に繰り返される周期パターン領域を、検出する周期パターン領域検出機能と、
    該周期パターン領域が検出された場合に、その周期パターンに関する情報を符号化して前記圧縮データの一部として出力すると共に、前記予測誤差符号化機能の出力を停止させる周期パターン符号化機能と、
    前記周期パターン領域が検出された場合に、前記過去復元画素値記憶機能から前記周期パターンに対応する１周期前の復元画素値を読み出し、それを前記復元機能から出力される復元画素値に代わって、前記予測機能に与えると共に前記過去復元画素値記憶機能に再度記憶させる選択機能と、
    を実行させて、前記画像データを予測符号化方式により圧縮符号化して前記圧縮データを出力させることを特徴とする映像圧縮プログラム。
11. 受信した圧縮データから予測誤差復元値を復元する予測誤差復元機能と、現在の復元画素値を予測する予測画素値を算出する予測機能と、該予測画素値と前記予測誤差復元値とから前記復元画素値を算出し画像データとして出力する復元画素値算出機能とを実行するコンピュータに、
    前記復元画素値算出機能から出力される復元画素値を復元画素の内の注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶する過去復元画素値記憶機能と、
    前記圧縮データから、入力画素値に含まれる周期パターンに関する情報を復号する周期パターン復号機能と、
    該周期パターンに関する情報が検出された場合に、前記過去復元画素値記憶機能から前記周期パターンに対応する１周期前の復元画素値を読み出し、それを前記復元画素値算出機能から出力される復元画素値に代わって、前記画像データとして出力すると共に前記過去復元画素値記憶機能に再度記憶させる選択機能と、
    を実行させて、予測符号化方式により圧縮符号化された圧縮データから前記画像データを復元させることを特徴とする映像復元プログラム。
12. 画像データから現在の入力画素値を予測する予測画素値を算出する予測機能と、前記現在の入力画素値と前記予測画素値との予測誤差値を算出する予測誤差算出機能と、該予測誤差値を量子化して予測誤差量子化値を算出する量子化機能と、該予測誤差量子化値を符号化して圧縮データとして出力する予測誤差符号化機能と、前記予測誤差量子化値と前記予測画素値とから復元側での復元画素値を復元して前記予測機能に与える復元機能とを実行するコンピュータに、
    前記復元機能から出力される復元画素値を入力画素の内の注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶する過去復元画素値記憶機能と、
    前記画像データに含まれる、走査方向に画素値が周期的に繰り返される周期パターン領域を、検出する周期パターン領域検出機能と、
    該周期パターン領域が検出された場合に、その周期パターンに関する情報を符号化して前記圧縮データの一部として出力する周期パターン符号化機能と、
    前記周期パターン領域が検出された場合に、前記過去復元画素値記憶機能から前記周期パターンに対応する１周期前の復元画素値を読み出し、それを前記予測機能から出力される予測画素値に代わって、前記予測誤差算出機能に与える選択機能と、
    を実行させて、前記画像データを予測符号化方式により圧縮符号化して前記圧縮データを出力することを特徴とする映像圧縮プログラム。
13. 受信した圧縮データから予測誤差復元値を復元する予測誤差復元機能と、現在の復元画素値を予測する予測画素値を算出する予測機能と、該予測画素値と前記予測誤差復元値とから前記復元画素値を算出し画像データとして出力する復元画素値算出機能とを実行するコンピュータに、
    前記復元画素値算出機能から出力される復元画素値を復元画素の内の注目画素の直前の画素について所定画素数分記憶する過去復元画素値記憶機能と、
    前記圧縮データから、入力画素値に含まれる周期パターンに関する情報を復号する周期パターン復号機能と、
    該周期パターンに関する情報が検出された場合に、前記過去復元画素値記憶機能から前記周期パターンに対応する１周期前の復元画素値を読み出し、それを前記予測機能から出力される予測画素値に代わって、前記復元画素値算出機能に与える選択機能と、
    を実行させて、予測符号化方式により圧縮符号化された圧縮データから前記画像データを復元することを特徴とする映像復元プログラム。

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