JPH0270127A - 変換符号化方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ 本発明は、静止画、動画、音声等の各種の情報を変換符
号化して伝送する変換符号化方式に係わり、特に情報の
状況に応じて変換方式を適応的に切替える変換符号化方
式に関する。

（従来の技術） 近年、ＴＶ会議システムやＴＶ電話システムの開発に伴
って、通信システムや各種情報処理システムにおいて、
大皿の音声、画像等の情報を取吸う必要性が増大してい
る。このため、膨大な情報二を釘する音声、画像等のデ
ータの冗長性を排除して効率の良いデータ伝送を可能に
するデータ圧縮技術が開発されている。その一つとして
変換７コ号化方式が知られている。この変換符号化方式
は、伝送すべきデータを複数のブロックに分割し、各ブ
ロックに対し例えば離散的コサイン変換等の所定の変換
を施すとともに、その変換結果を量子化して伝送するも
のである。この方式によれば、パワーの小さな高次の基
底関数に対応した変換係数は伝送しない、或は量子化ビ
ット数を少なくすることにより効果的なデータ圧縮を行
なうことができる。

ところで、この種の変換符号化方式の一つとして、ブロ
ック内の画像の状況に応じて変換符号化方式を適応的に
切替える方式が知られている（特開昭６１−２８５８６
９号）。この方式によれば、各ブロックに適した変換符
号化方式が選択されるため、画像品質は向上するものの
、伝送効率という面からは必ずしも適切な評価がなされ
ておらず、伝送効率を十分に向上させることはできなか
った。

（発明が解決しようとする課′ＸＵ） このように、情報の状況に応じて変換方式を適応的に切
替える従来の変換符号化方式においては、伝送効率を十
分に向上させることはできなかった。

本発明は、上記問題点を解決し、伝送効率を十分に向上
させることが可能な変換符号化方式を提供することを目
的とする。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、伝送すべき情報を複数のブロックに分割する
ブロック分割手段と、このブロック分割手段で分割され
た各ブロックに対し複数種類の変換を施す変換手段と、
前記各ブロック内の情報のばらつきの程度を示すブロッ
ク分散情報を求める演算手段と、この演算手段で求めら
れたブロック分散情報に基づいて複数の量子化方法から
一つの量子化方法を選択して前記各変換結果を量子化す
る量子化手段と、この量子化手段の量子化結果の符号化
誤差が最小となる変換結果を検出する検出手段と、この
検出手段で検出された変換結果とそれを求めるのに使用
された変換の種類を示す情報とを多重化して伝送する手
段とを具備したことを特徴としている。

また、本発明は、伝送すべき情報を複数のブロックに分
割するブロック分割手段と、このブロック分割手段で分
割された各ブロックに対し複数種類の変換を施す変換手
段と、この変換手段で得られたｔ（数の変換結果のそれ
ぞれを量子化する量子化手段と、この量子化手段の各量
子化結果を可変長符号化する手段と、この手段で得られ
た各可変長符号の符号量が最小となる変換結果を検出す
る検出手段と、この検出手段で検出された変換結果とそ
れを求めるのに使用された変換の種類を示す情報とを多
重化して伝送する手段とを具備したことを特徴としてい
る。

（作用） 本発明によれば、ブロック内の情報のばらつきの程度を
示すブロック分散情報に基づいて複数の量子化方法の中
から１つの量子化方法が選択されるので、分散の小さな
ブロックについては少ないビット割当てが行われ、画質
の劣化を生じさせることなく伝送効率を向上させること
ができる。

また本発明によれば、複数の変換方法に基づく変換結果
を量子化した後、可変長符号化し、その結果、最も符号
量の少ない変換結果を選択して伝送するようにしている
ので、伝送効率を向上させることができる。

（実施例） 以下、図面に基づいて本発明の実施例について説明する
。

第１図は本発明の一実施例に係る変換符号化方式を適用
した画像伝送システムの構成を示す図である。

先ず、送信部１１に人力される静止画像は、ブロック分
割器１００にてブロック分割され、変換器１０１及び分
散計算回路１０２に与えられる。

分散計算回路１０２では、各ブロックの分散情報として
二乗和を求める。なお、この分散情報は厳密な意味での
分散である必要はなく、そのブロックの濃度のばらつき
の程度を示す例えば絶対値和のようなものであっても良
い。一方、変換器１０１に与えられたブロックには、係
数メモリ１０３から順次読出される複数種類の係数に基
づいて複数の変換処理が順次族される。変換処理として
は、例えば離散的コサイン変換の他、ＫＬ変換、バール
変換、フーリエ変換、アダマール変換等、例えば４ビツ
トで表される１６通りの変換手法が用意されている。こ
れらの変換手法は、後段の処理によって、最も誤差が少
なくなるものが選択されるようになっている。変換器１
０１で求められた各変換手法に基づく変換結果は、量子
化器１０４において量子化される。このとき各変換係数
にどのように量子化ビット数を割当てるかを示す量子化
ビットパターンとしては、例えば２ビツトで表わせる４
種類のビットパターンが備えられており、それらがビッ
トパターンテーブル１０５に格納されている。これら４
種類の量子化ビットパターンのうち、どのパターンを用
いるかは、分散計算回路１０２で求められる分散に応じ
て決定される。離散的コサイン変換係数を例にとると、
第２図（ａ）、（ｂ）、、（ｃ）　　　（ｄ）に示すよ
うに、分散が大きい稈、変換面における左上領域の“１
”を割当てる面積が大きくなるようなビットパターンを
選択する。分散に基づいて決定されたビットパターンに
て、各変換手法に基づく変換結果が量子化されると、そ
の量子化値は、メモリ１０６に格納されるとともに、逆
量子化器１０７に入力され逆量子化される。そして、量
子化前の変換結果と逆量子化された値とが誤差評価回路
で比較され、最小値検出器１０９で順次誤差が最小のも
のを求めていく。この間メモリ１０６内には常に誤差が
最小の変換手法により求められた符号化データが格納さ
れる。全ての変換手法について誤差が評価されると、最
終的にメモリ１０６に格納された符号化データが最小誤
差のデータとなる。

その符号化データは、分散計算回路１０２からの２ビツ
トのビットパターン情報と、最小値検出器１０９からの
４ビツトの変換種類情報とともに多重化されて伝送路１
２に伝送される。

受信部１３では、分割器１１１が受信信号から符号化デ
ータと、ビットパターン情報と、変換手法情報とを分割
する。符号化データは逆量子化器１１２に与えられ、ビ
ットパターン情報によって指定されたビットパターンに
基づいて逆量子化される。逆量子化されたデータは、逆
変換回路において変換手法情報に基づいて係数メモリ１
１５から与えられる係数情報に基づき逆変換される。逆
変換結果は、局部再生画像としてブロック合成器１１６
に与えられ、ここでブロック合成されて再生画像が得ら
れるようになっている。

このシステムによれば、誤差の少ない最良の変換方式に
て変換が行われることにより、良好な画像品質が得られ
ることに加え、分散計算回路１０２における計算結果に
基づいて最良のビットパターンが選択されるので、分散
の小さいブロックの符号化量が減少し、伝送効率を高め
ることかできる。

なお、以上のシステムでは、１つのブロックに対し分散
が求められ、それに対応して１つの量子化ビットパター
ンが選択され、それに最も適合した変換を選択するもの
であるが、一つの分散に対して段数の量子化ビットパタ
ーンを選択することも可能である。又、１つのブロック
に対し、等分散ではないが近似した複数の分散にそれぞ
れ対応した段数の量子化パターンを選択することもでき
る。その場合、それら選択された複数個の量子化パター
ンに対し、全ての変換を用いて誤差評価を行ない、最も
誤差の小さな変換と量子化の組合わせを選定すれば良い
。なお各ブロック内の情報のばらつきの程度をブロック
分散情報として、絶対値和を用いても良いことは前述し
た通りである。

第３図に本発明の別の実施例を示す。この実施例ではブ
ロック分散情報を求めずに、固定的に定められた量子化
方法により各変換変化を量子化し、可変長符号化を行な
ってその符号量が最小となる変換方式を選択している。

送信部２１に人力される入力画像は、ブロック分割器２
００にて例えば８×８にブロック分割され、変換器２０
１に与えられる。゛変換器２０１に与えられたブロック
には係数メモリ２０２から順次読出される変換係数に基
づいて複数の変換処理が順次施される。変換処理として
は、例えば予め設定された８ビツトで表される２５６種
類のＫＬ変換が用いられる。変換結果は、量子化器２０
３で線形量子化される。この量子化は、量子化テーブル
２０４に基づいて行われる。この量子化テーブル２０４
は、例えば第４図に示すように、８Ｘ８の各ブロックの
それぞれに設定された除数から構成される。量子化結果
は、変換器２０１の変換結果をこの除数で割った商であ
る。この際、各間の小数点以下は切捨てても四捨五入し
ても良い。第４図（ａ）は変換面における低次の項が集
中する右上の除数を小さくし、高次の項が集中する左下
の除数を大きく設定した例である。このようにすると、
情報として有効な低次の項に多くのビット数を割当てる
ことが可能になる。同図（ｂ）は除数を全て同じ値“１
６”に設定した例である。

この場合には、変換テーブル２０４は実質的に不要とな
る。量子化器２０３の量子化結果は、不定長であるため
、可変長符号化器２０５により可変長符号化される。符
号化結果は、符号量計数器２０６及びメモリ２０７に与
えられる。符号量計数器２０６は、可変長符号化器２０
５における２５６種類の符号化データのそれぞれの符号
化量を計数する。最小値検出器２０８は、計数された符
号化量のうち最小の符号化量を持つものを検出し、その
番号（変換の番号）を示す８ビツトのデータをメモリ２
０７に出力する。メモリ２０７は、このデータに基づい
て２５６種類の符号化データのうちから１つの符号化デ
ータを選択し、多重化器２０９に出力する。多重化器２
０９には、上記変換の種類を示す８ビツトのデータ（行
列インデックス）も与えられている。多重化器２０９は
、これら符号化データと行列インデックスとを多重化し
て伝送路２２を介して受信部２３に伝送する。

受信部２３では、分割器２１０が受信信号から符号化デ
ータと行列インデックスとを分割する。

符号化データは、復号化器２１１で復号化された後、逆
量子化器２１２で逆量子化される。この逆量子化は、復
号結果に、量子化テーブル２１３に格納された乗数を乗
じることにより求められる。

量子化テーブル２１３は送信部２１に設けられた量子化
テーブル２０４と同一内容となっている。

逆量子化結果は、逆変換器２１４において逆変換される
。この逆変換は、行列インデックスに基づき係数メモリ
２１５から読み出された係数を用いて行われる。逆変換
結果は、局部再生画像としてブロック合成器１１６に与
えられ、ここでブロック合成されて再生画像が得られる
ようになっている。

このシステムによれば、量子化テーブル２０４に基づく
線形量子化結果を可変長符号化し、その符号量が最小で
ある変換結果を送信するので、伝送効率を向上させるこ
とができる。

なお、この実施例では、量子化テーブルを固定的に設定
したが、量子化テーブル２０４の各除数を全体的に大き
くしたり、小さくすることを可能にすれば、符号量を全
体的に大きくたり小さくしたりすることができ、用途に
応じて画質を高めたり、伝送速度を速めたりすることが
可能である。

また、前述したシステムのように、ブロック分散情報に
基づいて量子化テーブル２０４を段階的に切替えるよう
にしても良い。この場合、送信部と受信部とで量子化テ
ーブルの内容を整合させるため、量子化テーブルの状態
を示す情報を伝送データとともに伝送する必要がある。

なお、上記実施例においては、画像の２次元変換につい
て説明したが、１次元変換符号化についても同様に適用
できる。又、音声信号についても同様の構成をとること
ができる。また変換手法については、代表的直交変換で
あるコサイン変換を用いてものの他、フーリエ変換、ア
ダマール変換、スラント変換、バール変換等の他の直交
変換はもとより、非直交の線形正則行列で表された変換
を用いても良い。又、逆変換の存在する非線形変換を用
いることもできる。

［発明の効果］ 以」二述べたように、本発明によれば、複数の変換方式
から最適な変換方式を適応的に選択する変換符号化方式
において、ブロック内の分散情報に基づいて量子化方法
を決定することで、また量子化後の可変長符号化結果の
符号量が最も小さい変換結果を選択することで２、伝送
効率を十分に高めることができるという効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る静止画像伝送システム
のブロック図、第２図は同システムにおけるビットパタ
ーンテーブルの内容を示す図、第３図は本発明の他の実
施例に係る静止画像伝送システムのブロック図、第４図
は同システムにおける量子化テーブルの内容を示す図で
ある。 １１．２１・・・送信部、１２．２２・・・伝送路、１
３．２３・・・受信部、１００，２００・・・ブロック
分割器、１０１，２０１・・・変換器、１０２・・・分
散ｚ１゛算回路、１０３，１１５，２０２，２１５・・
・係数メモリ、１０４．２０３・・・量子化器、１０５
゜１１３・・・ビットパターンテーブル、１０６゜２０
７・・・メモリ、１０７，１１２，２１２・・・逆口子
化器、１０８・・・誤差評価回路、１．０９，２０８・
・・最小値検出器、１１０，２０９・・・多重化器、１
１１．２１０・・・分割器、１１４，２１４・・・逆変
換器、１１６，２１６・・・ブロック合成器、０４゜２
１３・・・量子化テーブル、２０５・・・可変長符号化
器、２０６・・・符号量計数器、２１１・・・復号化器
。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 （ａ）　　００゜ （ｂ）　’ｏｔ。 （ｃ）＝１０ 」 （ｄ）１１Ｊ 第２ｒｌＡ 第１図 （ａ） （ｂ） 第４図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）伝送すべき情報を複数のブロックに分割するブロ
   ック分割手段と、 このブロック分割手段で分割された各ブロックに対し複
   数種類の変換を施す変換手段と、 前記各ブロック内の情報のばらつきの程度を示すブロッ
   ク分散情報を求める演算手段と、 この演算手段で求められたブロック分散情報に基づいて
   複数の量子化方法から一つの量子化方法を選択して前記
   各変換結果を量子化する量子化手段と、 この量子化手段の量子化結果の符号化誤差が最小となる
   変換結果を検出する検出手段と、 この検出手段で検出された変換結果とそれを求めるのに
   使用された変換の種類を示す情報とを多重化して伝送す
   る手段とを具備したことを特徴とする変換符号化方式。
2. （２）伝送すべき情報を複数のブロックに分割するブロ
   ック分割手段と、 このブロック分割手段で分割された各ブロックに対し複
   数種類の変換を施す変換手段と、 この変換手段で得られた複数の変換結果のそれぞれを量
   子化する量子化手段と、 この量子化手段の各量子化結果を可変長符号化する手段
   と、 この手段で得られた各可変長符号の符号量が最小となる
   変換結果を検出する検出手段と、 この検出手段で検出された変換結果とそれを求めるのに
   使用された変換の種類を示す情報とを多重化して伝送す
   る手段とを具備したことを特徴とする変換符号化方式。