JPH0474063A - 画像の符号化方法 - 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】 産業上の利用分野 本発明は、ディジタル画像信号の画素当りの情報量を減
少させる高能率な画像の符号化方法に関するものである
。

従来の技術 従来この種の画像の符号化方法としては、適応型ダイナ
ミックレンジ符号化（テレビジョン学会技術研究報告Ｖ
Ｒ８０−４，８６／１２／１１　）　、多階調ブロック
符号化方式（画像電子学会研究会予稿８６−０２−０５
）や特開昭６３−３０６７６９号公報の符号化方法など
がある。

前者の符号化方法を例にとって説明する。

まず入力のディジタル画像信号を複数の画素からなるブ
ロック（例えば水平方向に４画素、垂直方向に４画素の
合計１６６画素ブロック）に分割する。ブロック内の最
大値ＭＡχと最小値ＭＩＮを検出して局所的なダイナミ
ックレンジＤＲ（前記最大値と前記最小値との差）を求
め、ブロック内の画素データをそれぞれ前記ダイナミッ
クレンジ内にのみ存在する代表階調に量子化し符号化す
るものである。

ブロック内の画素データはその強い相関性により近い値
をとることが多いので、ブロック内のダイナミックレン
ジは画像データの語長によっ；定まるダイナミックレン
ジ（画像信号は一般に８ビットで量子化されそのダイナ
ミックレンジはＯから２５５の２５６階調となる。）に
比べ小さくなり、ブロック内の画素を量子化するために
必要なビット数を削減できるという原理に基づいている
。さらに画像のエツジ部分などのダイナミックレンジが
大きいブロックではマスキング効果によって粗く量子化
しても劣化が目立たないので必要ビット数をより少なく
できる。

ダイナミックレンジ内をビット数ｎで量子化する場合に
おける代表階調は、例えばダイナミックレンジ内を２力
個に等分割した領域の中央の値である。代表階調値は前
記最大値と前記最小値から作成しているので、復号時に
代表階調を再生するため最大値、最小値、ダイナミック
レンジのいずれか２つを階調設定情報としてブロック毎
に伝送している。

ブロック毎に２つの階調設定情報と画素毎にｎピントの
量子化データを伝送するので、入力画像データのビット
数を８、前記ダイナミックレンジ内の量子化ビット数ｎ
を３、ブロック内の画素数を１６とすれば、最大値、最
小値、ダイナミックレンジは８ピントで表わせるのでブ
ロック毎の符号化出力のビット総数は ８　＋　８　＋　３　Ｘ１６＝６４ビツトとなる。これ
に対しブロック毎の入力のビット総数は ８　Ｘ１６＝　１２８ビツト であるので画像データは１／２に圧縮される。

発明が解決しようとする課題 しかしながらさらに符号化効率を向上することが要望さ
れているという課題があった。

課題を解決するための手段 本発明は、ディジタル画像信号を複数の画素からなるブ
ロックに分割し、前記画素のデータ語長によって定まる
階調数より少ない階調数からなる代表階調の設定を前記
ブロック毎に行い、前記ブロック内の複数の画素データ
をそれぞれ前記代表階調に量子化して得られる量子化デ
ータと、前記代表階調を決定するために必要な複数の階
調設定情報とを、伝送する画像の符号化方法であって、
前記複数の階調設定情報を少なくとも２つ以上まとめて
符号化することを特徴とする画像の符号化方法である。

作用 本発明の画像の符号化方法は前記の構成により、複数の
階調設定情報をまとめて符号化するので、複数の階調設
定情報の組合せの内、存在しない組合せを排除し、存在
する組合せにのみ符号を割当てることができ、これによ
り階調設定情報の符号量を低減でき、符号化効率を向上
させることができる。

実施例 第１図は本発明の画像の符号化方法の一実施例における
符号化装置と復号装置とを示すブロック構成図である。

第１図の符号化袋Ｗ１において、１０１はディジタル画
像信号（データ語調８ビツト）の入力端子、１０２はブ
ロック毎の画素データを出力するブロック分割器、１０
３はブロック内の最大値ＭＡＸ、最小値ＭＴＮを出力す
る最大最小検出器、１０４は減算器、１０５は前記最小
値、前記ダイナミックレンジを入力とし符号化を行って
階調設定情報符号を出力する階調設定情報符号化回路、
１０６は前記階調設定情報符号の出力端子、１０７はタ
イミング調整用の遅延器、１０Ｂは前記画素データより
前記最小値を減算して差分画素データより前記最小値を
減算して差分画素データを得る減算器、１０９はダイナ
ミックレンジに比例した量子化ステップで前記差分画素
データを量子化して量子化データを得る適応型量子化器
、１１０は前記量子化データの出力端子である。

第１図の復号装置２において、１１１は前記階調設定情
報符号の入力端子、１１２は前記階調設定情報符号を入
力とし復号して前記最小値、前記ダイナミックレンジを
得る階調設定情報復号化回路、１１３は前記量子化デー
タの入力端子、１１４は復号された前記ダイナミックレ
ンジにより定まる代表階調に入力の前記量子化データを
逆量子化して差分画素データを出力する適応型逆量子化
器、１１５は復号された前記最小値を再生された前記差
分画素データに加算して画素データを再生する加算器、
１１６はブロック毎に並び換えられている画素データを
もとの順序に並び換えてディジタル画像信号を出力する
ブロック分解器、１１７は復号されたディジタル画像信
号の出力端子である。

以上のように構成された本実施例の符号化装置、復号化
装置について、以下その動作を説明する。

符号化装置において、端子１０１より入力されたディジ
タル画像信号はブロック分割器１０２により画素データ
が並び換えられてブロック毎に画素データが出力される
。

ブロック毎の画素データは最大最小検出器１０３により
ブロック毎に画素データの最大値ＭＡＸと最小値ＭＩＮ
が検出される。減算器１０４により前記最大４Ｍ　Ｍ　
Ａ　Ｘと前記最小値ＭＩＮとの差であるダイナミックレ
ンジＤＲが求まる。

従来例ではダイナミックレンジと最小値は階調設定情報
としてそのまま出力していたが（合計１６ビツト）、本
発明の構成では前記ダイナミックレンジと前記最小値と
を階調設定情報符号化回路１０５においてまとめて符号
化して階調設定情報符号（語長１５ビツト）を得、端子
１０６より出力している。

タイミング合わせのための遅延器１０７を経たブロック
毎の画素データは減算器１０８の入力となる。

画素データの最大値と最小値の範囲のみを量子化すれば
よいので画素データは減算器１０８により最小値ＭＩＮ
が減算されて差分画素データとなる。

前記差分画素データは適応型量子化器１０９においてブ
ロック毎の前記ダイナミックレンジＤＲに応じて所定ビ
ット数ｎに量子化され、量子化データは端子１１０より
出力される。

次に復号装置の動作について以下に説明する。

第１図（ｂ）において、端子１１１より入力された階調
設定情報符号は階調設定情報復号化回路１１２により前
記ダイナミックレンジＤＲと前記最小値ＭＩＮとが復元
される。

これ以降の処理は従来の適応ダイナミックレンジ符号化
の復号装置と同じである。

端子１１３より入力された量子化データは符号化装置に
おける適応量子化器と逆の処理を行う適応型量子化器１
１４に入力される。適応型逆量子化器１１４において前
記量子化データは復号された前記ダイナミックレンジに
応じて逆量子化されて差分画素データとなる。前記差分
画素データは加算器１１５において前記最小値が加えら
れて画素データとなる。前記画素データはブロック分解
器１１６においてブロックが分解されてディジタル画像
信号となり、端子１１７より出力される。

次に本発明の特徴である階調設定情報の符号化原理を第
２図を用いて説明する。

同図において縦軸、横軸はそれぞれ階調設定情報である
前記ダイナミックレンジＤＲと前記最小値ＭＩＮを表わ
している。８ビット語長のデータ２つの組合せは２５６
Ｘ　２５６＝　６５５３６通りであり、これは同図の領
域ａ、ｂを合わせた正方形の領域に相当する。

しかしながら８ビット語長の前記ダイナミックレンジＤ
Ｒ１前記最小値ＭＩＮの組合せにおいて実際に存在する
組合せは次の３式 ％式％ すべてを満足する領域すなわち同図の領域ａである。実
際に存在する組合せの数は前記組合せのほぼ半分（６５
５３６／　２　＋２５６）である。半分よりやや多いの
は領域ａが領域ａ、ｂの境界線上の組合せ（ＭＩＮ＋Ｄ
Ｒ＝２５５となる２５６通り）を含んでいるからである
。

ところで実際には発生頻度の極めて低い組合せや第２図
の領域内において近隣の組合せに置き換えても発生する
歪は極めて小さい組合せがあるので、これらを考慮すれ
ば上記存在する組合せを半分の６５５３６／　２以下に
することが可能である。例えば入力のディジタル画像信
号のダイナミックレンジはそのデータ語長によって定ま
るダイナミックレンジ（０から２５５）より小さく、例
えば１０から２２０の範囲であり、ダイナミックレンジ
の上下に余裕をもたせている。従って例えば入力の画像
データの０は１にクリップしても実用上信号劣化は無視
できる。本実施例ではこれにより存在する組合せの数を
丁度半分の６５５３６／　２としている。（但し第１図
においてはクリップ回路は省略し図示していない。） 従って階調設定情報符号化回路１０５の出力は１５ビツ
トでよく、従来のように階調設定情報であるダイナミッ
クレンジと最小値とをそれぞれ独立に伝送する場合に比
べ、１ビツト少なくできる。階調情報符号化回路１０５
は例えば１６ビツト入力１５ビツトのＲＯＭ　（リード
・オンリー・メモリ）で容易に実現できる。

適応型量子化器１０９は従来例と同じであり、ＲＯＭ等
で構成できる。第３図に量子化ビット数ｎ＝２とした場
合の適応型量子化器１０９の量子化特性と入力画素デー
タとの関係を示す。

適応型逆量子化機１１４もＲＯＭ等で構成できる。

以上のように、本実施例によれば階調設定情報である前
記ダイナミックレンジと前記最小値とをまとめて符号化
することにより、無駄な符号割当をなくすことができる
ので、伝送符号量を１ビ・ント低減でき、符号化効率を
向上できる。

削減した１ビツトの利用方法は各種考えられる。

例えば各種データの伝送用として、適応型サブサンプリ
ング等の符号化方式と組み合わせる場合の適応化情報の
フラグとして、量子化器をさらに適応化するためのフラ
グとして、適応型量子化器の量子化ビット数ｎを適応的
に切り換える場合のしきい値伝送用として、誤り検出用
のパリティとして、利用することなどが考えられる。

上記実施例においては階調設定情報としてダイナミック
レンジ、最小値の２つを伝送している場合であったが、
ダイナミックレンジと最大値、または最小値と最大値を
伝送する場合においても同様に本発明を実施できる。

また従来の符号化方式の一つとして適応型ダイナミック
レンジ符号化を取り上げ、これに本発明を適用したが、
従来の各種符号化方法にも適用できものである。伝送す
る階調設定情報の数も２つの場合に限定されるものでは
ない。

複数の階調設定情報をまとめて符号化する点が本発明の
特徴であり、上記実施例においては存在しない組合せを
排除することによって伝送する符号量を１ビツト低減で
きた。

本発明の特徴である複数の階調設定情報をまとめて符号
化する方法は、符号化効率の向上以外の目的にも有効で
ある。

例えば伝送符号量は従来通りの１６ビ・ントとし、１ビ
ット誤り発生時には存在しない組合せコードになるよう
に符号割当を行えば、誤り検出が行えるといった効果を
もたせることも可能である。

また符号の割当方法にも各種方法が考えられ、１ビット
誤りが発生しても復号値に大きな歪を与えないようにす
ることも可能である。これは第２図の領域ａ内のすぐ隣
り合った位置にある階調設定情報の組合せに割り当てる
符号の符号間距離が小さくなるようにすればよい。

上記機能は階調設定情報符号化回路１０５をＲＯＭで構
成しておけば、ＲＯＭの内容を変更するだけで実現でき
る。

発明の詳細 な説明したように本発明によれば、複数の階調設定情報
をまとめて符号化することにより、存在しない階調設定
情報の組合せを排除できるので、符号化効率の向上を実
現することができ、その実用的価値は大きい。

【図面の簡単な説明】

第′１図は本発明の一実施例における符号化装置と復号
装置を示すブロック構成図、第２図は本発明における階
調設定情報の符号化方法の説明図、第３図は適応ダイナ
ミックレンジ符号化における適応型量子化器の特性の説
明図である。 １０１・・・・・・ディジタル画像信号の入力端子、１
０２・・・・・・ブロック分解器、１０３・・・・・・
最大最小検出器、１０４・・・・・・減算器、１０５・
・・・・・階調設定情報符号化回路、１０６・・・・・
・階調設定情報符号の出力端子、１０７・・・・・・遅
延器、１０８・・・・・・減算器、１０９・・・・・・
適応型量子化器、１１０・・・・・・量子化データの出
力端子、１１１・・・・・・階調設定情報復号化回路、
１１３・・・・・・量子化データの入力端子、１１４・
・・・・・適応型逆量子化器、１１５・・・・・・加算
器、１１６・・・・・・ブロック分解器、１１７・・・
・・・ディジタル画像信号の出力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. ディジタル画像信号を複数の画素からなるブロックに分
   割し、前記画素のデータ語長によって定まる階調数より
   少ない階調数からなる代表階調の設定を前記ブロック毎
   に行い、前記ブロック内の複数の画素データをそれぞれ
   前記代表階調に量子化して得られる量子化データと、前
   記代表階調を決定するために必要な複数の階調設定情報
   とを、伝送する画像の符号化方法であって、前記複数の
   階調設定情報を少なくとも２つ以上まとめて符号化する
   ことを特徴とする画像の符号化方法。