JPH0364167A - 離散コサイン変換符号化制御方式 - Google Patents

離散コサイン変換符号化制御方式

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JPH0364167A
JPH0364167A JP1199359A JP19935989A JPH0364167A JP H0364167 A JPH0364167 A JP H0364167A JP 1199359 A JP1199359 A JP 1199359A JP 19935989 A JP19935989 A JP 19935989A JP H0364167 A JPH0364167 A JP H0364167A
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JP
Japan
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discrete cosine
section
cosine transform
quantization
block
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JP1199359A
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Makiko Konoshima
真喜子 此島
Kiichi Matsuda
松田 喜一
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Fujitsu Ltd
Original Assignee
Fujitsu Ltd
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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】 〔概要〕 入力画像信号をブロック対応に離散コサイン変換して符
号化する離散コサイン変換符号化制御方式に関し、 符号化効率を向上すると共に、再生画質を考慮した符号
割当てを可能とすることをB的とし、離散コサイン変換
部と、量子化部と、符号化部と、画像判定部とを備え、
入力画像信号の複数画素からなるブロック対応に、前記
離散コサイン変換部に於いて離散コサイン変換を施し、
前記量子化部に於いて離散コサイン変換出力の変換係数
を量子化し、前記画像判定部による前記入力画像信号の
前記ブロック内が平坦部分、エツジ部分、細かい文様部
分の何れに相当するかの判定結果により、前記量子化部
に於ける量子化ステップを制御するように構成した。
〔産業上の利用分野) 本発明は、入力画像信号をブロック対応に離散コサイン
変換して符号化する離散コサイン変換符労化制御方式に
関するものである。
テレビ会議やテレビ電話等に於いて、画像信号の帯域圧
縮を行う各種の高能率符号化方式が提案されており、最
近は、その一つとして離散コサイン変換(D tscr
ete Co51ne Transform)が注目さ
れている。この離散コサイン変換は、複数画素を1ブロ
ソクとし、変換行列により変換係数に直交変換するもの
であり、画像の性質によっても異なるが、一般的には変
換係数は低周波領域側に集中する。そして、この変換係
数をエントロピー符号化して伝送するものであり、受信
側に於いては、エントロピー復号化して逆量子化し、更
に逆離散コサイン変換を施して、再生画像信号を得るも
のである。
このような入力画像信号に離散コサイン変換を施して符
号化する方式に於いて、更に符号化効率を向上すること
が要望されている。
〔従来の技術〕
第13図は従来例のブロック図であり、送信部は、離散
コサイン変換部30と量子化部31と走・査部32と符
号化部33とを備え、受信部は、復号化部34と逆走査
部35と逆量子化部36と逆離散コサイン変換部37と
を備えている。
入力画像信号は、テレビカメラ等からの画像信号或いは
その画像信号にフレーム間差分処理等を施した信号をデ
ィジタル化した信号であり、又その入力画像信号の1画
面分を、例えば、第14図に示すように、NXN画素か
らなるブロックに分割し、各ブロックの画素f  (u
、v)に離散コサイン変換部30に於いて離散コサイン
変換を施し、変換係数F(t、j)を個別に量子化部3
1に於いて量子化し、走査部32に於いて水平方向。
垂直方向或いはジグザグ方向の走査により、二次元配列
の量子化出力信号を一次元配列とし、符号化部33に於
いて順次エントロピー符号化を行って受信側に送信する
ものである。
又受信側では、復号化部34に於いてエントロピー復号
化を行い、逆走査部35に於いて送信側の走査部32と
逆の処理を行い、逆景子化部36に於いて量子化部31
と逆の処理の逆量子化を行い、逆離散コサイン変換部3
7に於いて離散コサイン変換部30と逆の処理を行って
画像信号を再生し、図示を省略した表示装置に加えるも
のである。
離散コサイン変換部30に於ける離散コサイン変換は、
次の+1)、 (21式で表される。
LLu+V  =0+L2+ ”  ” N−1この(
1)、 (21式を用いて、ブロックの画素f  (u
+  v)をF (i、j)に変換すると、この変換係
数F(i、j)は、i、jの値に対応して周波数成分を
示すものとなり、i、jの値が小さい程、低周波成分を
示し、F (0,0)は直流成分を示すものとなる。例
えば、第14図の画面のNXN画素からなるブロックに
於いて、N=8とすると、斜線を施したブロックは、そ
の下方に拡大して示すものとなり、離散コサイン変換を
施すことにより、矢印a方向が低周波領域、矢印す方向
が高周波領域の変換係数となる。そして、一般的な画面
の場合には、離散コサイン変換を施すことにより、低周
波成分の値は太き(、高周波成分の値は小さく、0とな
るものが多くなる。
ブロック対応の変換係数F (i、j)を量子化部31
に於いて量子化し、走査部32に於いて走査するもので
あり、第24図の下方のブロックに於いて、Cはジグザ
グ走査、dは水平方向走査、e(−点鎖線)は垂直方向
走査を示し、それらの何れかの走査方向により、低周波
領域から高周波領域に向かって、或いはその逆方向に向
かって走査し、二次元配列を一次元配列に変換して、符
号化部33に於いて順次エントロピー符号化を行うもの
である。
前述のように高周波成分が0となることが多いものであ
るから、高周波領域側から走査を行い、0でなくなった
位置にエンドオプバウンド符号EOB (End  O
f Bound)を付加する。例えば、第15図に示す
8×8画素(1)〜(64)のブロックの量子化信号に
ついて、高周波領域側からジグザグ走査を行い、0でな
くなった位置(−7の値の位置;画素番号(46〉の位
置)に、エンドオブバウンド符号EOBを付加する。そ
れにより、低周波領域側から1031  (直流分)、
−9−5,3,20,15,O,・・・、  O,−7
(EOB)のようにジグザグ走査により順次エントロピ
ー符号化を行い、エンドオブバウンド符号EOBの位置
以降の画素番号(4・7)〜(64)の高周波成分につ
いては総てOであるから、伝送しないでも済むことにな
り、符号化効率を向上することができる。
受信側では、このエンドオブバウンド符号EOBにより
、そのブロックの符号化信号の終了を識別して、復号化
処理を行うことができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
入力画像信号をブロック対応に離散コサイン変換を施す
ことにより、低周波領域側に集中した変換係数が得られ
、高周波領域側にはOが多くなるものであり、従って、
0は伝送しないように制御して符号化効率を向上するこ
とができるものである。
しかし、従来例の離散コサイン変換を行って符号化する
方式に於いては、視覚特性を考慮したのではないので、
再生画質を劣化させることなく、符号化効率を向上させ
ることは困難であった。
本発明は、符号化効率を向上すると共に、再生画質を考
慮した符号割当てを可能とすることを目的とするもので
ある。
〔課朋を解決するための手段〕
本発明の離散コサイン変換符号化制御方式は、入力画像
信号が平坦部分、エツジ部分1文様部分の何れに相当す
るかを判定して、量子化ステップを制御するものであり
、第1図を参照して説明する。
離散コサイン変換部1と量子化部2と符号化部3と画像
判定部4とを備え、入力画像信号の複数画素からなるブ
ロック対応に、離散コサイン変換部lに於いて離散コサ
イン変換を施し、量子化部2に於いて離散コサイン変換
出力の変換係数を量子化し、画像判定部4による入力画
像信号の平坦部分、エンジ部分、IBIかい文様部分の
何れに相当するかを判定した結果に基づいて、量子化部
2に於ける量子化ステップを制御するものである。
〔作用〕
画像判定部4は、入力画像信号について、ブロック中の
標準偏差の大小、エツジに相当する画素数の大小、平均
値と各画素の値の差の絶対値が闇値を超えた数の大小等
を基に、平坦部分、エツジ部分、細かい文様部分の何れ
であるか判定する。
視覚特性は、平坦部分とエツジ部分とに対する感度が良
く、細かい文様部分に対しては、感度が比較的低く、多
少の歪があっても識別できないものである。
又離散コサイン変換部1に於いて入力画像信号のブロッ
ク対応に離散コサイン変換を施し、量子化部2に於いて
量子化し、符号化部3に於いてエントロピー符号化を行
うものであるが、量子化ステップを粗くすると、再生画
像がぼけることになり、又高周波成分を強制的に0とす
ると、ブロック歪が発生する傾向がある。従って、平坦
部分に対しては量子化ステップを細かくし、エツジ部分
に対しては平坦部分と同様な量子化ステップとするか或
いはそれより少し粗くし、細かい文様部分に対しては、
量子化ステップをエツジ部分と同じか或いはそれより粗
くするように制御するものである。
〔実施例〕
以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。
第2図は本発明の実施例のブロック図であり、送信側は
、離散コサイン変換部11と、量子化部l2と、走査部
15と、符号化部13と、送信部16と、画像判定部1
4とを備え、受信側は、受信部17と、復号化部18と
、逆走査部19と、逆量子化部20と、逆離散コサイン
変換部21とを備えている。
離散コサイン変換部11に於いて入力画像信号のブロッ
ク対応に離散コサイン変換を施し、量子化部12に於い
て変換係数対応に量子化し、走査部15に於いてブロッ
ク対応の二次元配列を一次元配列とし、符号化部13に
於いてエントロピー符号化を行い、送信部16に於いて
変調等を行って符号化信号を受信側へ送信する。
又画像判定部14に於いて、入力画像信号のブロック対
応に平坦部分かエツジ部分か細かい文様部分かを判定し
、その判定信号を量子化部12と送信部16とに加え、
量子化部12に於ける量子化ステップを制御すると共に
、その量子化ステップの情報を送信部16から受信側に
通知するものである。
受信側に於いては、受信部I7で符号化信号を受信し、
復号化部I8に於いて復号化し、逆走査部19に於いて
一次元配列の信号をプ0.7り対応の二次元配列の信号
に変換し、逆量子化部20に於いて逆量子化する。この
時、受信部17に於いて分離した量子化ステップの情報
を量子化部20に加えて、送信側と同一の量子化ステッ
プにより逆量子化する。逆量子化出力信号を逆離散コサ
イン変換部21に於いて逆離散コサイン変換し、受信画
像信号とするものである。
画像判定部14は、入力画像信号のブロック対応に、標
準偏差の大小、エツジの画素数の大小。
平均値との差の闇値以上の画素数の大小等を基に平坦部
分、エツジ部分、細かい文様部分の何れであるかを判定
するものであり、例えば、標準偏差σが、第1の闇値以
下ならば平坦部分、第1と第2の闇値の間ならばエツジ
部分、第2の闇値以上ならば細かい文様と判定すること
になる。
この判定信号により、量子化部12の量子化ステップを
、平坦部分に対して細かく、エツジ部分に対して平坦部
分と同じかそれよりも粗くし、細かい文様部分に対して
エツジ部分と同じかそれよりも粗くするものである。
第3図及び第4図は、人力画像信号のブロック対応に、
画像判定部14に於いて標準偏差により画像判定を行う
場合のフローチャートを示し、先ず、F (8,8)で
示すようにブロックを8×8画素の大きさとし、標準偏
差をσ、第1.第2の閾値をTHI、Tl12、平均値
をHとしくal)、最初に平均値Hを0 (a2) 、
I=1 (a3)及びJ=1(a4)とし、次にH=H
+f(1゜J)を求め(a5)、次にJ’=J+1とし
て(a6) 、J>8か否か判定しくa?)、J>8で
ない場合はステップ(a5)に移行し、J>8の場合は
、I=1+1として(a8)、I>8か否か判定しく3
9)、I>8でない場合は、ステップ(a4)に移行し
、I>8の場合は、ブロック内に於ける累算処理が終了
したので、H=H/64として(a 10) 、平均値
を求める。
次にσ=Oとしくall)、I=1  (al2)、J
=1  (al3)として、a=a+ (f  (1゜
J) −H)!を求める(a 14)。即ち、画素の値
と平均値との差の自乗を累算する。そして、J−J+1
としくa 15) 、J>8か否か判定して(a 16
) 、J>8でない場合は、ステップ(al4)に移行
し、J>8の場合はI=1+1としくa 17) 、I
>8か否か判定して(a 18)、1>8でない場合は
、ステップ(al3)に移行し、I>8の場合は64画
素のブロック内の累算値が得られたことになるから、σ
=J77fTとしくal9)、これを標準偏差σとする
そして、σ<TH1か否か判定しくa20)、標準偏差
σが第1闇値THIより小さい場合は平坦部分と判定す
る。又T)11≦σ≦TH2か否か判定しくa21)、
標準偏差σが第1閾値THI以上で第2PA(lH2H
下の場合にエツジ部分と判定し、それ以外の場合は細か
い文様部分と判定する。
第5図及び第6図はエツジ検出による画像判定のフロー
チャートを示し、ラプラシアンによりエツジ検出を行う
場合を示す。即ち、ラブラシアンの3×3の大きさのマ
スクM、8X8画素の大きさのプロ・ノクf  (8,
8) 、ラプラシアンのマスクMをかけた後のブロック
f“ (8,8)、闇値THと第1及び第2閾値TH1
,TH2、及びエツジ個数C0UNTを定め(bl) 
、I=2  (b2)、J=2  (b3)とする。即
ち、ブロックf(8,8)の周辺の画素を除いてラプラ
シアンのマスクMをかけるものである。
そして、f  (2,2)の画素について、ステップ(
b4)に示す演算を施し、次に、J=J+1としくb5
) 、J>7か否か判定しくb6)、J〉7でない場合
は、ステップ(b4)に移行し、J>7の場合は、I=
1+1として(b7)、I〉7か否か判定しくb8)、
I>7でない場合はステップ(b3)に移行し、I>7
の場合は8×8画素のブロック内の6×6画素について
ラプラシアンのマスクMをかけたことになり、次にエツ
ジ個数を計数する。
即ち、初期状態のエツジ個数C0UNTを0としくb9
)、又1=2(blo)及びJ=2(bll)として、
マスクMをかけた後のf’(1゜J)の絶対値ABS 
(f ’  (I、J))が閾値THより大きいか否か
判定しくb 12) 、大きい場合はC0UNT=CO
UNT+1としくbl3)、エツジ個数をカウントアツ
プする。
そして、J=J+1  (bl4) 、J>7か否かの
判定(bl5) 、r=1+1  (bl6) 、I>
7か否かの判定(b 18)を行い、J>7且つI〉7
となると、ブロック内のエツジ個数の計数が終了するか
ら、C0UNT<TT(1か否か判定する(bl8)。
エツジ個数C0UNTが第1閾値THIより小さい場合
は平坦部分と判定する。そうでない場合は、THI≦C
0UNT≦TH2か否か判定しくbl9)、エツジ個数
C0UNTが第1閾値TH1以上、第2閾値TH2以下
の場合は、エツジ部分と判定し、エツジ個数C0UNT
が第2閾値TH2より大きい場合は細かい文様部分と判
定する。
第7図及び第8図は平均値による画像判定のフローチャ
ートを示し、8×8のブロックB (8゜8)、闇値T
H1H1及び第2の閾値TH1,TH2、カウント値C
0tJNT及び平均値Hを定め(cl)、ステップ(C
2)〜(clO)により8×8画素のブロックの平均値
Hを求める。そして、ステップ(cll)〜(c 19
)により、画素の値B (I、J)と平均値Hとの差の
絶対値が閾値THより大きい場合にカウントアツプして
、ブロック内の平均値Hより大きい画素をカウントとす
る。
そして、カウント値C0UNTが第1閾値TH1より小
さいか否か判定しくC20)、小さい場合は平坦部分と
判定し、又TH1≦C0UNT≦TH2か否か判定しく
C21)、カウント値C0LINTが第1.第2閾値T
HI、TH2間にあればエツジ部分と判定し、第2PJ
値TH2より大きい場合は細かい文様部分と判定する。
第9図、第10図及び第11図は、小ブロツク平均値に
よる画像判定のフローチャートを示し、8×8画素のブ
ロック内の2×2画素の小ブロックについて平均値を求
めて、この平均値と画素の値との差が闇値を超えるもの
をカウントアンプするもので、8×8画素のブロックB
 (8,8)、閾値TH,第1.第2の闇値THI、T
H2、カウント値CoUNT、2X2画素の平均値Hを
定め(di)、大ブロツク内は1.J1小ブロック内は
II、JJとして、ステップ(d2)〜(di5)によ
り小ブロツク内の平均(iHを求め、次にステップ(d
i6)〜(d30)により、平均値Hと画素の値との差
の絶対値が閾値THより大きい場合にカウントアンプす
る(d 22)。
そして、C0UNT<THIか否か判定しくd31)、
カウント(直C0UNTが第1閾イ直THIより小さい
場合は平坦部分と判定し、THI≦C0UNT≦TH2
か否か判定しくd32)、カウント値C0UNTが第1
.第2闇値THI、TH2の間にある場合はエツジ部分
と判定し、第2閾値TH2より大きい場合は細かい文様
部分と判定するものである。
前述の各画像判定の実施例に於ける閾(iTH1第1.
第2の閾値TH1,TH2は、それぞれの画像判定手段
に対応して異なる値に設定するものであり、又第4図の
ステップ(a 19)に於ける1/64の処理を省略し
て、第1.第2の閾値TH1,TH2を大きな値に設定
することも可能である。
又第3図及び第4図に於ける標準偏差による画像判定に
於いて、標準偏差がO〜60の範囲に想定できる場合に
、例えば、第1閾値THIを10、第2闇値TH2を3
0とすることができる。又第5図及び第6図に於けるエ
ツジ検出による画像判定に於いて、エツジ個数が0〜6
4の範囲となるが、例えば、第1閾値THIを5、第2
閾値TH2を15に設定することができる。又第7図及
び第8図に於ける平均値による画像判定に於いては、カ
ウント数C0UNTが0〜40の範囲に想定できる場合
、例えば、第1閾値Tf(Iを5、第2閾値Tl(2を
10に設定することができる。
第12図は量子化ステップ制御のフローチャートを示し
、量子化部12に複数の量子化器A、 BCを設け、又
逆量子化部20に複数の逆量子化器A’ 、B’ 、C
”を設けて選択制御する場合に相当するものである。先
ず、8×8画素のブロックF’  (8,8)と、量子
化ステップが異なる量子化器A、 B、 C(送信側)
と逆量子化器Ao。
B”、C゛ (受信側)とを定め(e 1) 、画像の
判定信号が入力されて選択(SEL)を行う(e2)。
即ち、平坦部分か否か判定しくe3)、平坦部分の場合
は量子化ステップが最も小さい量子化器へを選択し、受
信側では量子化器Aに対応する逆量子化器A゛を選択す
る。
又平坦部分でない場合はエツジ部分か否か判定しくe 
4) 、エツジ部分の場合は量子化ステップが量子化器
Aと同一か又はそれより大きい量子化器Bを選択し、受
信側では量子化器Bに対応する逆量子化器B”を選択す
る。又エツジ部分でない場合は、量子化ステップが量子
化器Bと同一か又はそれより大きい量子化器Cを選択し
、受信側では量子化器Cに対応する逆量子化器Coを選
択する。
前述の量子化器A、B、Cの選択を行う代わりに、量子
化部12に於ける量子化ステップを切替制御する構成と
することも可能であり、同様に、逆量子化部20に於い
ても逆量子化ステップを切替制御する構成とすることが
できる。
前述のように、変化の少ない平坦部分に相当する画面ブ
ロックについては、離散コサイン変換により高周波成分
が少なくなると共に、視覚感度が高いので、小さい量子
化ステップで量子化して画質劣化を知覚できないように
する。又文字や図形の輪郭のエツジ部分に相当する画面
ブロックについては、高周波成分の量子化誤差による再
生画像の劣化を成る程度知覚できるから、平坦部分と同
一の量子化ステップ又はそれより小さい量子化ステップ
とし、又縞模様等の細かい文様部分に相当する画面ブロ
ックについては、離散コサイン変換により高周波成分を
多く含むことになるが、量子化誤差による再生画像の劣
化を殆ど知覚できないことになるから、量子化ステップ
を大きくして、エントロピー符号化に於いて割当てる符
号語を短くし、それにより符号化効率を向上させること
ができる。
本発明は、前述の実施例にのみ限定されるものではなく
、画像判定の闇値等は、画像の性質を考慮して最適に設
定するものであり、又#敗コサイン変換出力の変換係数
について、再生画質に殆ど影響を及ぼさない高周波成分
を強制的にOとする制御を付加することも可能である。
〔発明の効果〕
以上説明したように、本発明は、画像判定部4により、
入力画像信号のブロック対応に平坦部分かエツジ部分か
細かい文様部分かを判定し、その判定結果により量子化
部2に於ける量子化ステップを制御して、離散コサイン
変換部1に於いて入力画像信号をブロック対応に離散コ
サイン変換した変換係数を量子化し、その量子化出力信
号を符号化部3に於いてエントロピー符号化するもので
あり、視覚特性に従った変換係数の量子化ステップの制
御を行うことにより、再生画質の劣化を知覚できない程
度として符号化効率の向上を図ることができる利点があ
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の原理説明図、第2図は本発明の実施例
のブロック図、第3図及び第4図は標準偏差による画像
判定のフローチャート、第5図及び第6図はエツジ検出
による画像判定のフローチャート、第7図及び第8図は
平均値による画像判定のフローチャート、第9図乃至第
11図は小ブロツク平均値による画像判定のフローチャ
ート、第12図は量子化ステップ制御のフローチャート
、第13図は従来例のブロック図、第14図はブロック
の走査説明図、第15図は従来例の走査説明図である。 1は離散コサイン変換部、2は量子化部、3は符号化部
、4は画像判定部である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 離散コサイン変換部(1)と、量子化部(2)と、符号
    化部(3)と、画像判定部(4)とを備え、 入力画像信号の複数画素からなるブロック対応に、前記
    離散コサイン変換部(1)に於いて離散コサイン変換を
    施し、前記量子化部(2)に於いて離散コサイン変換出
    力の変換係数を量子化し、前記画像判定部(4)による
    前記入力画像信号の前記ブロック内が平坦部分、エッジ
    部分、細かい文様部分の何れに相当するかの判定結果に
    より、前記量子化部(2)に於ける量子化ステップを制
    御する ことを特徴とする離散コサイン変換符号化制御方式。
JP1199359A 1989-08-02 1989-08-02 離散コサイン変換符号化制御方式 Pending JPH0364167A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH05130433A (ja) * 1991-09-02 1993-05-25 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像符号化方法及び画像符号化装置
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JP2010118912A (ja) * 2008-11-13 2010-05-27 Canon Inc 画像符号化装置、制御方法、及びプログラム

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