JPH05316360A - 画像信号の符号化復号装置 - Google Patents

画像信号の符号化復号装置

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JPH05316360A
JPH05316360A JP12207592A JP12207592A JPH05316360A JP H05316360 A JPH05316360 A JP H05316360A JP 12207592 A JP12207592 A JP 12207592A JP 12207592 A JP12207592 A JP 12207592A JP H05316360 A JPH05316360 A JP H05316360A
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image signal
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quantization
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Kazuhiro Suzuki
一弘 鈴木
Takeshi Umezawa
健 梅澤
Isao Uesawa
功 上澤
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Fuji Xerox Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 原稿を符号化する際の処理の冗長性を除去し
て符号化効率を向上させるとともに、復号処理の高速化
を図ること。 【構成】 画像信号をブロック分割器１０１により複数
の画素ブロックに分割し、直交変換器１０３により画素
ブロックごとに直交変換を行って変換係数を得、線形量
子化器１０５により変換係数を量子化マトリクス１１１
の各閾値で除算して量子化係数を得、シンボル構成器１
０７により量子化係数から符号化シンボルを構成し、符
号化器１０９により符号化シンボルをエントロピー符号
化して符号化情報を出力する画像信号の符号化装置にお
いて、画素ブロックごとの統計量に対応して予め定めら
れた符号化動作の一つを示す識別情報を出力するブロッ
ク分析器１２０と、識別情報に対応して前記各装置の実
行と停止及び量子化マトリクス１１１の閾値の変更を制
御する制御器１２１とを備えている。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、画像信号の符号化装置
及び復号装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】階調画像画像を取り扱う際には、画像情
報をそのままデジタル化すると情報量が非常に多くなる
ので、一般に画像情報を符号化することにより情報量を
圧縮することが一般的である。
【０００３】画像信号を符号化する手法としては種々あ
るが、階調画像の代表的な符号化手法として、橋本秀
雄：画像圧縮の手ほどき「画像符号化アルゴリズムＩＩ
−変換符号化−」，ＴＶ学会誌，Ｖｏｌ．４３，Ｎ
ｏ．１０（１９８９），ｐｐ１１４５〜１１５２や、Ｗ
ｉｌｌｉａｍ Ｋ． Ｐｒａｔｔ：“Ｄｉｇｉｔａｌ
Ｉｍａｇｅ Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ”，Ｗｉｌｅｙ−Ｉ
ｎｔｅｒｓｃｉｅｎｃｅに開示されているような変換符
号化方式が知られている。
【０００４】一般に画像信号では、隣接する画素どうし
が近い画素値をとる傾向があり、相関性の高いことが知
られている。
【０００５】このような相関性の高い信号は、周波数軸
上で見ると、ある特定の周波数成分に信号電力が集中的
に分布していることを意味する。この信号電力が集中し
て分布する成分の係数のみを符号化すれば、全体として
の情報量削減が可能となる。
【０００６】変換符号化では、変換係数がお互いに統計
的に独立となるような変換を施し、信号電力の偏りに応
じたビット配分で各々の係数を符号化することになる
（前述の、橋本秀雄：画像圧縮の手ほどき「画像符号化
アルゴリズムＩＩ −変換符号化−」，ＴＶ学会誌，Ｖ
ｏｌ．４３，Ｎｏ．１０（１９８９），ｐｐ１１４５〜
１１５２参照）。
【０００７】この変換符号化方式について、図１３に示
す基本ブロック図に従って構成を説明する。
【０００８】１０１は、画像信号１００を画素ブロック
１０２に分割するブロック分割器、１０３は画素ブロッ
ク１０２に直交変換を行い変換係数１０４として出力す
る直交変換器、１０５は変換係数１０４を量子化して量
子化係数１０６を出力する量子化器、１０７は量子化係
数１０６からエントロピー符号化される符号化シンボル
と付加情報１０８とを出力するシンボル構成器、１０９
は符号化シンボルをエントロピー符号化し付加情報と共
に符号化情報１１０を出力する符号化器、１１１は量子
化の閾値を登録した量子化マトリクス、１１２は符号化
シンボルを登録した符号化シンボルテーブルである。
【０００９】次に、図１３に示す符号化装置の符号化動
作について説明する。本構成による符号化処理は、変換
処理、情報削減処理、符号化シンボルの構成処理及び符
号割当て処理から成る。
【００１０】変換処理では、画像信号の場合、水平・垂
直方向の相関性を利用した２次元直交変換が利用され
る。ブロック分割器１０１において、水平・垂直方向に
それぞれＭ画素、Ｎ画素からなる画素ブロック１０２を
構成し、直交変換器１０３において水平方向、垂直方向
に独立して１次元直交変換を行う。直交変換器１０３に
おいては、予め決められた式に基づき線形変換が行われ
る。
【００１１】８次の２次元直交変換を行った場合、変換
係数は８×８のマトリクスとして得られる。このうち、
マトリクスの最も左上に位置する要素は、画素ブロック
の平均輝度に相当する値をとり、直流成分と呼ばれる。
これに対し、マトリクス内の直流成分以外の要素は、交
流成分と呼ばれる。
【００１２】情報削減処理は、線形量子化器１０５によ
って行われる。量子化器１０５では、変換係数１０４を
線形量子化して、量子化係数１０６を得る。線形量子化
は、変換後の係数を、量子化マトリクス１１１として登
録した閾値によって除算し結果を丸める操作である。量
子化マトリクス１１１に設定する閾値によって量子化特
性が決まる。閾値は、係数マトリクス中の係数位置ごと
に設定されている。画像信号の場合は相関が高いので、
信号電力は低域の係数に集中する。このため低周波成分
に対応する係数の量子化には小さな閾値を設定すること
により精度の良い量子化を行い、高周波成分に対応する
係数の量子化には大きな閾値を設定して粗く量子化する
のが一般的である。
【００１３】符号化シンボルの構成処理は、シンボル構
成器１０７によって行われる。量子化係数１０６は、シ
ンボル構成器１０７によって、符号化器１０９における
符号化処理の単位となる符号化シンボル１０８となる。
【００１４】量子化係数と符号化シンボルの関係は、符
号化シンボルテーブル１１２に登録される。
【００１５】符号割当て処理は、符号化器１０９におい
て行われる。符号化器１０９は、符号化シンボルをエン
トロピー符号化し、付加情報をマルチプレクスすること
により符号情報１１０を構成する。
【００１６】上述の各処理により、画像情報を変換符号
化方式により符号化することができる。
【００１７】図１４は、従来方式の復号装置による符号
構成を示しており、符号情報１１０は、直流成分のエン
トロピー符号と直流成分の付加情報からなる１対の信号
の後に、交流成分のエントロピー符号と交流成分の付加
情報からなる対の信号が、複数対連続しており、１ブロ
ック毎にこの構造が繰り返される。
【００１８】次に復号方法について説明する。図１５に
示す基本ブロック図に従って構成を説明する。
【００１９】２００は、入力される符号化情報１１０を
エントロピー復号して復号シンボルと付加情報２０１を
出力する復号器、２０２は、復号シンボルと付加情報２
０１から量子化係数２０３を構成する係数ブロック構成
器、２０４は、量子化係数２０３に対して逆量子化操作
を行い、逆量子化係数２０５を出力する線形逆量子化
器、２０６は、逆量子化係数２０５に対して逆直交変換
を行い復号画像ブロック２０７を出力する逆直交変換
器、２０８は復号画像ブロック２０７から復号画像信号
２０９を再構成する画像構成器、２１０は復号シンボル
を登録する復号シンボルテーブル、２１１は量子化特性
を設定する量子化マトリクスである。
【００２０】復号時の動作については、符号化時の処理
と対称的な関係にあり、復号処理、係数構成処理、逆量
子化処理、変換処理から成る。
【００２１】復号処理は、復号器２００によって行わ
れ、符号化情報１１０から復号シンボルと付加情報２０
１を再現するものである。この復号シンボルは、符号化
動作における符号化シンボル１０８と一致するものであ
る。
【００２２】係数構成処理は、復号シンボルと付加情報
２０１から、８×８のマトリクスである量子化係数２０
３を再構成する。量子化係数２０３は、符号化動作にお
ける量子化係数１０６と同一の値である。
【００２３】さらに逆量子化処理は、線形逆量子化器２
０４において、符号化の際に用いられた量子化ステップ
値の各要素を量子化係数２０３の対応する要素に乗ずる
ものである。これにより逆量子化係数２０５が得られ
る。
【００２４】変換処理は、逆直交変換器２０６におい
て、逆量子化係数２０５から復号画像ブロック２０７を
求める処理である。
【００２５】最後に、画像構成器２０８において、復号
画像ブロック２０７をブロック順次に配置することによ
り、復号画像信号２０９が出力される。
【００２６】
【発明が解決しようとする課題】ここで、上述した画像
信号の符号化復号装置を使用して、原稿を読み取って得
た画像データを処理する場合について検討する。
【００２７】原稿上には、文字や写真が印刷されている
が、原稿全面が文字・写真等で埋め尽くされていること
は少なく、一般に図１６に示されるように、原稿Ａの一
部分に文字領域Ｂ，写真領域Ｃ等が存在しており、画像
領域の他に余白領域Ｄが含まれている場合が多い。ま
た、カラーの文書原稿においても、背景色として一定の
色の連続する領域Ｅが存在する場合がある。
【００２８】これらの原稿を、従来方式で符号化復号処
理する場合、以下のような問題があると考えられる。
【００２９】（１） 余白領域Ｄ、あるいは一定の色が
連続する領域Ｅにおいては、同一の処理が繰り返される
ことになり、処理として冗長である。
【００３０】（２） 余白領域Ｄでは、ほとんど情報が
無いにもかかわらず、符号情報が発生する。例えば、画
素ブロックが平坦で、直交変換後の係数のエネルギーが
すべて直流成分に集中している場合においても、直流成
分のグループ番号とブロックごとの符号化情報の終了を
示すＥＯＢ（End of Block）符号を符号化する必要があ
り、符号化効率が低下する。
【００３１】（３） 従来方式によって符号化された余
白領域Ｄの符号化情報を復号する場合、数ビットの符号
化情報から１ブロック分の係数が再現されることがあ
る。この場合、大部分の交流係数は０であるにもかかわ
らず、全係数に対して逆量子化、逆直交変換を行うの
は、処理の高速化に不都合である。
【００３２】（４） また、図１６に示すような、文字
・写真の混在する原稿においては、写真領域Ｃでは画素
値は緩やかに変動し、文字領域Ｂにおいては急激な変動
をするといった、統計的性質の局所的な変動が発生す
る。この点においても、従来方式では、画像信号中の局
所的な統計量の変動に対する適応化は考慮されていない
ため、画質を低下させることなく符号化効率を高めるこ
とが困難であるという問題があった。
【００３３】本発明では、上記問題点に鑑み、余白の多
い原稿、同一色の連続するカラー原稿や領域ごとに統計
量が変動する原稿を符号化する際の処理の冗長性を除去
して符号化効率を向上させるとともに、復号処理の高速
化を図ることを目的とする。
【００３４】
【課題を解決するための手段】本発明の画像信号の符号
化装置は、画像信号をＮ×Ｍ（Ｎ，Ｍは正整数）の画素
ブロックに分割するブロック分割手段と、前記分割され
た画素ブロックごとに直交変換を行って変換係数を得る
変換手段と、前記変換係数をＮ×Ｍの閾値からなる量子
化マトリクスの各閾値で除算して量子化係数を得る量子
化手段と、前記量子化係数から所定の手順に従って符号
化シンボルを構成するシンボル構成手段と、前記符号化
シンボルをエントロピー符号化して符号化情報を出力す
る符号化手段を備えた画像信号の符号化装置において、
前記画素ブロックごとの統計量を測定して前記統計量に
対応して予め定められた符号化動作の一つを示す識別情
報を出力する分析手段と、前記識別情報に対応して、前
記ブロック分割手段、前記変換手段、前記量子化手段、
前記シンボル構成手段、前記符号化手段の各々の実行と
停止及び前記量子化マトリクスの閾値の変更を制御する
制御手段とを備え、前記量子化係数から構成される符号
化シンボルの他に、前記識別情報に対応する符号化シン
ボルを予め符号化シンボルテーブル中に定義し、前記識
別情報に対応する符号化シンボルを前記符号化手段によ
って符号化することを特徴とする。
【００３５】また、本発明の画像信号の復号装置は、上
記画像信号の符号化装置によって符号化された符号化情
報を復号する画像信号の復号装置であって、前記符号化
情報を復号して復号シンボルを出力する復号手段と、前
記復号シンボルから所定の手順に従って前記量子化係数
を復元する手段と、前記量子化係数にＮ×Ｍの閾値から
なる量子化マトリクスの各閾値を乗算して逆量子化係数
を得る逆量子化手段と、前記逆量子化係数に対して逆直
交変換を行う逆変換手段と、得られたＮ×Ｍ（Ｎ，Ｍは
正整数）の復号画素ブロックから復号画像信号を構成す
る画像構成手段を備えた画像信号の復号装置において、
前記復号シンボルが符号化時の前記識別情報を示す符号
化シンボルのいずれと一致するかを判定する手段と、前
記復号シンボルが前記識別情報に対応する符号化シンボ
ルのいずれかと一致した場合に、前記識別情報によって
選択された符号化動作の内容に対応して、前記復号手
段、前記シンボル復元手段、前記逆量子化手段、前記逆
変換手段、前記画像構成手段及び前記量子化マトリクス
の各閾値を制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
る。
【００３６】
【作用】本発明においては、画像信号を符号化するに際
して、画素ブロックの統計量を算出し、統計量に応じて
適応的な処理が行われる。この適応的な処理のそれぞれ
は、変換係数から構成される符号化シンボルとは異なる
符号化シンボルとして符号化シンボルテーブル中に登録
され、適応的な処理が行われた時に、符号化される。
【００３７】また、本発明においては、画像信号を復号
するに際しては、復号された符号化シンボルが、変換係
数から構成される符号化シンボルと異なり、符号化時の
適応的な処理に割当てられた符号化シンボルのいずれか
である場合は、適応的な処理を実施する。
【００３８】
【実施例】図１は、本発明における符号化装置の一実施
例を示す構成図である。なお、図１３に示す従来例と対
応する部分については同一符号を付している。
【００３９】〔構成の説明〕図１において、１０１は、
画像信号１００を画素ブロック１０２に分割するブロッ
ク分割器、１０３は、画素ブロック１０２に直交変換を
行い変換係数１０４として出力する直交変換器、１０５
は、変換係数１０４を量子化して量子化係数１０６を出
力する量子化器、１０７は、量子化係数１０６に基づき
エントロピー符号化される符号化シンボルと付加情報１
０８を出力するシンボル構成器、１０９は、符号化シン
ボルをエントロピー符号化し付加情報とともに符号化情
報１１０を出力する符号化器、１１１は、量子化の閾値
を登録した量子化マトリクス、１１２は、符号化シンボ
ルを登録した符号化シンボルテーブル、１２０は、画素
ブロック１０２を分析して適応処理情報１２４と分析情
報１２３を出力するブロック分析器である。制御器１２
１は、適応処理情報１２４に基づき、制御信号１２２を
出力する。
【００４０】次に、図１に示される符号化装置の符号化
動作について説明する。本構成による符号化処理は、従
来例と同様に、変換処理、情報削減処理、符号化シンボ
ルの構成処理及び符号割当て処理が行われるが、更にこ
れに加えて、分析処理と適応処理が行われる。
【００４１】〔変換処理〕変換処理では、画像信号の場
合、水平・垂直方向の相関性を利用した２次元直交変換
が利用される。ブロック分割器１０１において、水平・
垂直方向にそれぞれＭ画素、Ｎ画素からなる画素ブロッ
ク１０２を構成し、直交変換器１０３において水平方
向、垂直方向に独立して１次元直交変換を行う。直交変
換器１０３においては、（１）式に示す線形変換が行わ
れる。
【００４２】
【数１】 ここで、ＸはそれぞれＮ行Ｍ列の画素ブロック１０２、
Ｙは変換係数１０４であり、ＡN 、ＡM はそれぞれＮ
次、Ｍ次の直交変換行列である。
【００４３】直交変換には種々の方式が存在するが、符
号化効率の点で離散コサイン変換（以下ＤＣＴと呼ぶ）
が用いられるのが一般的である。８次の２次元ＤＣＴの
変換は、（２）式で与えられ、逆変換は（３）式とな
る。
【００４４】
【数２】 ここで、
【数３】 但し、ｗはｕまたはｖである。
【００４５】また、Ｘ（ｊ，ｋ）は、画素ブロック１０
２の各要素を表し、ｉ，ｋは要素の位置を表す。Ｙ
（ｕ，ｖ）は、変換係数１０４の各要素を表し、ｕ，ｖ
は要素の位置を表す。
【００４６】図２に変換係数のマトリクスを示す。８次
の２次元直交変換を行った場合、変換係数は８×８のマ
トリクスとして得られる。このうち、マトリクスの最も
左上に位置する要素は、画素ブロックの平均輝度に相当
する値をとり、直流成分と呼ばれる。これに対し、マト
リクス内の直流成分以外の要素は、交流成分と呼ばれ
る。
【００４７】〔情報削減処理〕情報削減処理は、線形量
子化器１０５によって行われる。量子化器１０５では、
変換係数１０４を線形量子化して量子化係数１０６を得
る。線形量子化は、変換後の係数を、量子化マトリクス
１１１として登録した閾値によって除算し結果を丸める
操作である。量子化マトリクス１１１に設定する閾値に
よって量子化特性が決まる。閾値は、係数マトリクス中
の係数位置ごとに設定されている。画像信号の場合は相
関が高いので、信号電力は低域の係数に集中する。この
ため図３に示す例のように、低周波成分に対応する係数
の量子化には小さな閾値を設定することにより精度の良
い量子化を行い、高周波成分に対応する係数の量子化に
は大きな閾値を設定して粗く量子化するのが一般的であ
る。
【００４８】〔符号化シンボルの構成処理〕符号化シン
ボルの構成処理は、シンボル構成器１０７によって行わ
れる。量子化係数１０６は、シンボル構成器１０７によ
って符号化器１０９における符号化処理の単位となる符
号化シンボル１０８となる。
【００４９】以下、符号化シンボル構成処理について詳
細に説明する。
【００５０】図４は、量子化係数１０６を示す。同図中
の実線の矢印のように、係数マトリクス内をジグザグに
走査することによって１次元の係数列とし、この順番に
符号化処理が行われる。
【００５１】直流成分と交流成分の統計的性質の違いに
より、シンボルの構成は、成分ごとで個別に行われ、後
段の符号割当て処理においても、個別に符号化されるの
が一般的である。
【００５２】以下、直流成分の場合のシンボルの構成法
について説明する。直流成分の場合は、初めに前ブロッ
クと現在のブロックの直流成分の差分を求め、得られた
値を図５に従ってグループ分けする。この時のグループ
番号が、符号化シンボルとなる。また、求められた差分
がグループ中のどの数値に対応するかは、グループ番号
と同数のビット列（付加ビット）で表される。たとえ
ば、グループ番号「２」の中には、四つの情報「−
３」，「−２」，「２」，「３」が含まれているので、
これらを区別するために２ビットの付加情報が必要とな
る。
【００５３】続いて交流成分の場合のシンボルの構成法
について説明する。交流成分の場合、図４中の直流成分
を除く係数をジグザグに走査し、有効係数（値が０でな
い係数）が出現するまでの無効係数（ゼロ係数）の連続
する長さ（ゼロラン）と、有効係数を直流成分と同様に
グループ分け（ただしグループ０は使用しない）したと
きのグループ番号の組合せで符号化シンボルを構成す
る。
【００５４】ゼロランの最大の長さを１５に制限し、グ
ループ番号も最大１５までの場合、図６に示すような２
５６個の符号化シンボルのテーブルを構成できる。図６
において、ＲＵＮは、０から１５の無効係数のランを示
し、ＳＩＺＥは有効係数のレベル値のグループ番号を示
す。但し、ＳＩＺＥ＝０の場合には、ＲＵＮ＝０のとき
ＥＯＢ(End Of Block)とし、ＲＵＮ＝１５のとき１６の
無効係数ランとする（１６以上のランはこれを繰り返
す）。交流成分の場合も直流成分の場合と同様に、実際
の係数の値が、グループ中のどの数値に対応するかは、
付加ビットによって示される。
【００５５】以上で説明した量子化係数と符号化シンボ
ルの関係は、符号化シンボルテーブル１１２に登録され
る。
【００５６】〔符号割当て処理〕符号割当て処理は、符
号化器１０９において行われる。符号化器１０９は、符
号化シンボルをエントロピー符号化し、付加情報をマル
チプレクスすることにより符号情報１１０を構成する。
【００５７】なお、エントロピー符号化の方式として
は、出現頻度の高いシンボルに対して短い符号を割当
て、また、出現頻度の低いシンボルに対して長い符号を
割当てることによって統計的冗長度を抑圧するハフマン
符号化方式が知られている（Ｄ．Ａ．Ｈｕｆｆｍａｎ：
“Ａ Ｍｅｔｈｏｄ ｆｏｒ ｔｈｅ Ｃｏｎｓｔｒｕ
ｃｔｉｏｎ ｏｆ Ｍｉｎｉｍｕｍ Ｒｅｄｕｎｄａｎ
ｃｙ Ｃｏｄｅｓ”，Ｐｒｏｃ． ＩＥＥＥ，Ｖｏｌ．
４０，ｐｐ１０９８−１１０１，（１９５２）参照）。
【００５８】上述の各処理により、画像情報を変換符号
化方式により符号化することができる。
【００５９】本実施例においては、上述した変換処理、
情報削減処理、符号化シンボルの構成処理及び符号割当
て処理に加え、分析処理と適応処理が行なわれる。
【００６０】〔分析・適応処理〕図７に示すブロックラ
ン検出のフローチャートを用いて分析処理と適応処理に
ついて説明する。
【００６１】分析処理は、ブロック内画素の平均値と分
散の計算（１０−１）によって行われる。適応処理は、
分析処理によって求められた平均値と分散に基づく平坦
ブロックの検出（１０−２，１０−３）、及び連続する
平坦ブロック数（ブロックラン）のカウント（１０−
６）から成る。
【００６２】ブロック内画素値の平均値ｍ、ブロック内
分散σは、次式で求められる（１０−１）。
【００６３】 ｍ＝Σｘi ／Ｌ ・・・ （４） σ＝Σ｜ｘi −ｍ｜／Ｌ ・・・ （５） ここで、ｘi はブロック内の画素値であり、Ｌはブロッ
ク内の総画素数である。
【００６４】平坦ブロックは、ブロック内分散σが所定
の閾値以下であることによって検出される（１０−
２）。
【００６５】また、ブロックランは、平坦ブロックが連
続して検出され、かつ各々の平坦ブロックの平均値が等
しいか、または所定の変動の範囲にある間、加算され続
ける（１０−３，１０−６）。
【００６６】各ブロックランにおいては、最初のブロッ
ク（ブロックラン＝０）のみが通常の手順で符号化され
（１０−８）、その後のブロックについては符号化動作
を停止し、ブロックランのカウントのみが行なわれる
（１０−６）。なお、最初のブロックでもブロックラン
のインクリメントが行なわれる（１０−９）。
【００６７】ブロックランのカウント中に平均値の異な
るブロックが検出されると（１０−３）、ブロックラン
検出に対応付けた符号化シンボルと所定のビット数で表
されたブロックランの長さを符号化器に送出する（１０
−５）。このときブロックランのカウントはリセットさ
れ（１０−７）、通常の手順の符号化（１０−８）が行
われる。
【００６８】平坦でないブロックが検出されると（１０
−２）、ブロックランが０の場合には（１０−１０）、
通常の手順の符号化（１０−８）が行われる。ブロック
ランが０でない場合には（１０−１０）、ブロックラン
検出に対応付けた符号化シンボルと所定のビット数で表
されたブロックランの長さを符号化器に送出する（１０
−１１）。このとき、ブロックランのカウントはリセッ
トされ（１０−１２）、通常の通常の手順の符号化（１
０−８）が行われる。
【００６９】全ブロックが終了すると（１０−１３）、
ブロックランが０であるか否かが判別され（１０−１
４）、ブロックラン＝０である場合にはそのまま、そう
でない場合には、ブロックラン発生のシンボル，ブロッ
クラン値の符号化（１０−１５）を行った後に処理を終
了する。
【００７０】〔量子化特性の切り替え〕図７中の符号化
処理（１０−８）について、図８の量子化特性の切り替
えを示すフローチャートを用いて説明する。
【００７１】先に（５）式で求められた分散σと、予め
Ｔ２＞Ｔ１＞０なる関係で設定された閾値Ｔ１，Ｔ２を
比較することにより、量子化特性を切り替える。
【００７２】本発明において、量子化特性は、図３に示
したような量子化マトリクスとして設定されているもの
とする。
【００７３】先の閾値処理の結果、０≦σ＜Ｔ１なる分
散をもつブロックに対しては、図３に示したマトリクス
をそのまま量子化に用いる（２０−１，２０−３〜２０
−５，２０−１２）。また、Ｔ１≦σ＜Ｔ２なる分散を
もつブロックの場合には、図３のマトリクスの各要素に
一様に１／２を乗じる操作（スケーリング）が行われ
（２０−２，２０−６〜２０−８）、スケーリング後の
マトリクスが線形量子化に用いられる（２０−１２）。
Ｔ２＜σなるブロックの場合には、図３のマトリクスを
１／４にスケーリングして量子化に用いる（２０−９〜
２０−１１，２０−１２）。
【００７４】量子化特性の切り替えが発生した場合は、
量子化特性切り替えに対応する符号化シンボルが符号化
器に送出される。ただし、既に量子化特性が切り替わっ
ている場合は、量子化特性切り替えに対応する符号化シ
ンボルは符号化器に送出されない（２０−３，２０−
６，２０−９参照）。
【００７５】文字領域におけるエッジを含むブロックの
場合では、一般にブロック内分散が大きく、直交変換後
の係数では高周波成分が現れやすい。先の量子化特性の
切り替え処理により、分散の大きいブロックほど、図３
のマトリクスをそのまま量子化に用いる場合よりも細か
な量子化が行われ、エッジ部の画質が改善される。
【００７６】本実施例では、閾値処理の結果に応じて１
個の予め定められた量子化マトリクスをスケーリングし
て量子化特性を切り替える手法について説明したが、量
子化特性の切り替え方式はこれに限るものではない。
【００７７】分散の閾値判定の結果ごとに複数の量子化
マトリクスを用意しておき、これらを切り替えて使用す
ることも可能である。また、分散の閾値処理によって切
り替えられる量子化特性も３種に限るものではない。
【００７８】〔適応処理の識別子の符号化〕これまで説
明してきたように、本発明では適応的な処理が発生した
際には、適応処理に対応する符号化シンボル１０８が符
号化器１０９に送出される。
【００７９】図９に示すように、これらの適応処理に対
応づけられた符号化シンボルは直流成分用の符号化シン
ボルテーブル中に設定される。
【００８０】入力される画像信号の精度が画素あたり８
ビットの場合、（２）式による離散コサイン変換後の係
数精度は、１１ビットとなる。このため、前ブロックの
直流成分との差分は、１２ビットで表される。図９に示
すように直流成分のグループ番号としては「１１」まで
あれば良いことになる。したがって、直流成分のグルー
プ番号で「１２」以上のものを、特定の適応処理に対応
づけられた符号化シンボルとすることが可能である。
【００８１】符号化側、復号側で共通の符号化（復号）
シンボルテーブルを用いることによって、符号化側か
ら、復号処理の切り替えを指示することが可能となる。
【００８２】図９における符号化シンボルテーブルで
は、グループ番号「１２」をブロックランの検出に対応
する符号化シンボルとし、ブロックの連続する数を１２
ビットで表す設定となっている。また、グループ番号１
３〜１５は量子化特性の切り替えに対応づけられてい
る。
【００８３】図１０は、本発明の符号化装置による符号
構成を示しており、符号情報１１０は、直流成分のエン
トロピー符号と直流成分の付加情報からなる１対の信号
の後に、交流成分のエントロピー符号と交流成分の付加
情報からなる対の信号が、複数対連続して１ブロック分
の符号が構成される。１ブロック毎にこの構造が繰り返
される。そして、適応処理が発生した場合には、適応処
理が行われるブロックの符号の直前に適応処理を示すシ
ンボルのエントロピー符号が付加される。
【００８４】上述した分析処理と適応処理は、図１に示
すブロック分析器１２０と制御器１２１により実現され
る。
【００８５】ブロック分析器１２０では、画素ブロック
１０２のブロック内平均値と、ブロック内分散が求めら
れる。ブロック分析器１２０では、これらを閾値処理す
ることにより、平坦なブロックのランの検出と量子化特
性の切り替えが決定される。
【００８６】平坦ブロックが連続して検出された場合
は、ブロックラン検出を示す適応処理情報１２４を制御
器１２１に送出する。制御器１２１は、最初のブロック
を符号化した後は、直交変換器１０３、線形量子化器１
０５の動作を停止する。
【００８７】平坦ブロックが連続して検出されている
間、ブロック分析器１２０では連続する個数のカウント
が行われる。平坦でないブロックが検出された時点で、
ブロックランの終了を示す適応処理情報１２４が制御器
１２１に送出される。制御器１２１は、シンボル構成器
１０７に対し、符号化シンボルテーブル中のブロックラ
ン検出に対応する符号化シンボルと、ブロック分析器１
２０より分析情報１２３として出力されるブロックラン
のカウントを符号化シンボルと付加情報１０８として、
符号化器１０９に送出する指示をだす。
【００８８】ブロック分析器１２０から、量子化特性の
切り替えを示す適応処理情報１２４が制御器１２１に送
出された場合は、線形量子化器１０５に対してスケーリ
ングの指示が出力される。線形量子化器１０５では、量
子化マトリクス１１１に対してスケーリングを行い、以
後の量子化処理に用いる。制御器１２１は、シンボル構
成器１０７に対し、符号化シンボルテーブル中の量子化
特性の切り替えに対応する符号化シンボルを符号化器１
０９に送出する指示をだす。
【００８９】〔復号装置〕図１１は、本発明における復
号装置の一実施例を示す構成図である。なお図１５に示
す従来例と対応する部分については同一符号を付してい
る。
【００９０】〔復号装置の構成〕２００は、入力される
符号化情報１１０をエントロピー復号して復号シンボル
と付加情報２０１を出力する復号器、２０２は、復号シ
ンボルと付加情報２０１から量子化係数２０３を構成す
る係数ブロック構成器、２０４は量子化係数２０３に対
して逆量子化操作を行い逆量子化係数２０５を出力する
線形逆量子化器、２０６は、逆量子化係数２０５に対し
て逆直交変換を行い復号画像ブロック２０７を出力する
逆直交変換器、２０８は、復号画像ブロック２０７から
復号画像信号２０９を再構成する画像構成器、２１０
は、復号シンボルを登録した復号シンボルテーブル、２
１１は、量子化の閾値を設定した量子化マトリクス、２
２０は、適応処理情報２２２により、係数ブロック構成
器２０２、線形逆量子化器２０４、逆直交変換器２０
６、画像構成器２０８への制御信号２２１を出力する制
御器である。
【００９１】本実施例の復号装置においては、従来例と
同様に、復号処理、係数構成処理、逆量子化処理、変換
処理を行い、これに加えて、適応処理を行う。
【００９２】〔復号処理〕復号処理は、復号器２００に
よって行われ、符号化情報１１０から復号シンボルと付
加情報２０１を再現するものである。この復号シンボル
は、符号化動作における符号化シンボル１０８と一致す
るものである。
【００９３】〔係数構成処理〕係数構成処理は、復号シ
ンボルと付加情報２０１から、８×８のマトリクスであ
る量子化係数２０３を再構成する。量子化係数２０３
は、符号化動作における量子化係数１０６と同一の値で
ある。
【００９４】〔逆量子化処理〕逆量子化処理は、線形逆
量子化器２０４において、符号化の際に用いられた量子
化ステップ値（図２）の各要素を量子化係数２０３の対
応する要素に乗ずるものである。これにより逆量子化係
数２０５が得られる。
【００９５】〔変換処理〕変換処理は、逆直交変換器２
０６において、先の（３）式を用いて逆量子化係数２０
５から復号画像ブロック２０７を求める処理である。
【００９６】最後に、画像構成器２０８において、復号
画像ブロック２０７をブロック順次に配置することによ
り、復号画像信号２０９が出力される。
【００９７】本実施例においては、上述した、復号処
理、係数構成処理、逆量子化処理、変換処理に加えて適
応処理が行われる。
【００９８】〔適応処理〕図１２に復号時の適応処理の
フローチャートを示す。
【００９９】図１１中、復号器２００によって復号され
た復号シンボル２０１は、係数ブロック構成器２０２に
おいて、復号シンボルテーブル２１０中に登録された直
流成分の符号化シンボルと比較される（３０−１）。係
数ブロック構成器２０２で、復号シンボルが「０」〜
「１１」であれば直流成分の差分が復号されたとして、
係数ブロックの構成処理を行う（３０−２）。復号され
たシンボルが復号側での適応処理を指示するものであれ
ば、制御器２２０に対して適応処理情報２２２を送出す
る。制御器２２０は、適応処理情報２２２の指示する内
容に応じて、復号器２２０、係数ブロック構成期２０
２、線形逆量子化器２０４、逆直交変換器２０６、画像
構成器２０８のそれぞれに対して所定の制御を行う。
【０１００】例えば、量子化特性の切り替えに対応する
復号シンボルが得られた場合（３０−３）、制御器２２
０は、線形逆量子化器２０４に対し、量子化マトリクス
２１１に登録された閾値のスケーリングを行って、以後
のブロックの逆量子化処理に用いる量子化特性を変更す
る（３０−４）。
【０１０１】また、係数ブロック構成器２０２におい
て、ブロックラン発生を意味するシンボルが検出された
場合（３０−５）、符号化情報中に含まれるブロックラ
ンの長さを読み込む（３０−６）。制御器２２０は、適
応処理情報２２２の指示により、画像構成器２０８に対
しては、直前に復号された再現画素ブロックをブロック
ランの長さだけ繰り返して再現画像中に書き込む制御を
行う（３０−７）。上記処理は、全ブロックの処理が終
了するまで繰り返される（３０−８）。また、上記処理
の行われている間、線形逆量子化器２０４、逆直交変換
器２０６は停止される。ブロックランが連続している間
は、画素ブロックの転送処理のみで済むので、従来方式
のようにブロック順次に復号処理を行うのに比較して、
高速に実行できることになる。
【０１０２】
【発明の効果】本発明では、画像の局所的な性質に対し
て適応的な符号化処理を行うので、符号化効率、画質を
改善できる。また、復号動作の高速化ができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の符号化装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。
【図２】 符号化処理の際に使用される変換係数マトリ
クスを示す説明図である。
【図３】 符号化処理の際に使用される量子化マトリク
スの例を示す説明図である。
【図４】 符号化処理の際に使用される量子化係数を示
す説明図である。
【図５】 直流成分の符号化シンボル構成手順を示す説
明図である。
【図６】 交流成分の符号化シンボルテーブルを示す説
明図である。
【図７】 ブロックラン検出のフローチャートである。
【図８】 量子化特性の切り替えを示すフローチャート
である。
【図９】 本発明における直流成分の符号化シンボル構
成手順を示す説明図である。
【図１０】 本発明の符号化装置による符号構成を示す
説明図である。
【図１１】 本発明の復号装置の一実施例を示すブロッ
ク図である。
【図１２】 復号時の適応処理のフローチャートであ
る。
【図１３】 従来技術の符号化装置を示すブロック図で
ある。
【図１４】 従来方式の符号構成を示す説明図である。
【図１５】 従来技術の復号装置を示すブロック図であ
る。
【図１６】 符号化の対象となる原稿の一例を示す説明
図である。
【符号の説明】
１００：画像信号、１０１：ブロック分割器、１０２：
画素ブロック、１０３：直交変換器、１０４：変換係
数、１０５：量子化器、１０６：量子化係数、１０７：
シンボル構成器、１０８：符号化シンボルと付加情報、
１０９：符号化器、１１０：符号化情報、１１１：量子
化マトリクス、１１２：符号化シンボルテーブル、１２
０：ブロック分析器、１２１：制御器、１２２：制御信
号、１２３：分析情報、１２４：適応処理情報、２０
０：復号器、２０１：復号シンボルと付加情報、２０
２：係数ブロック構成器、２０３：量子化係数、２０
４：線形逆量子化器、２０５：逆量子化係数、２０６：
逆直交変換器、２０７：復号画像ブロック、２０８：画
像構成器、２０９：復号画像信号、２１０：復号シンボ
ルテーブル、２１１：量子化マトリクス、２２０：制御
器、２２１：制御信号、２２２：適応処理情報

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 画像信号をＮ×Ｍ（Ｎ，Ｍは正整数）の
    画素ブロックに分割するブロック分割手段と、前記分割
    された画素ブロックごとに直交変換を行って変換係数を
    得る変換手段と、前記変換係数をＮ×Ｍの閾値からなる
    量子化マトリクスの各閾値で除算して量子化係数を得る
    量子化手段と、前記量子化係数から所定の手順に従って
    符号化シンボルを構成するシンボル構成手段と、前記符
    号化シンボルをエントロピー符号化して符号化情報を出
    力する符号化手段を備えた画像信号の符号化装置におい
    て、 前記画素ブロックごとの統計量を測定して前記統計量に
    対応して予め定められた符号化動作の一つを示す識別情
    報を出力する分析手段と、 前記識別情報に対応して、前記ブロック分割手段、前記
    変換手段、前記量子化手段、前記シンボル構成手段、前
    記符号化手段の各々の実行と停止及び前記量子化マトリ
    クスの閾値の変更を制御する制御手段とを備え、 前記量子化係数から構成される符号化シンボルの他に、
    前記識別情報に対応する符号化シンボルを予め符号化シ
    ンボルテーブル中に定義し、前記識別情報に対応する符
    号化シンボルを前記符号化手段によって符号化すること
    を特徴とする画像信号の符号化装置。
  2. 【請求項２】 請求項１に記載された画像信号の符号化
    装置によって符号化された符号化情報を復号する画像信
    号の復号装置であって、前記符号化情報を復号して復号
    シンボルを出力する復号手段と、前記復号シンボルから
    所定の手順に従って前記量子化係数を復元する手段と、
    前記量子化係数にＮ×Ｍの閾値からなる量子化マトリク
    スの各閾値を乗算して逆量子化係数を得る逆量子化手段
    と、前記逆量子化係数に対して逆直交変換を行う逆変換
    手段と、得られたＮ×Ｍ（Ｎ，Ｍは正整数）の復号画素
    ブロックから復号画像信号を構成する画像構成手段を備
    えた画像信号の復号装置において、 前記復号シンボルが符号化時の前記識別情報を示す符号
    化シンボルのいずれと一致するかを判定する手段と、 前記復号シンボルが前記識別情報に対応する符号化シン
    ボルのいずれかと一致した場合に、前記識別情報によっ
    て選択された符号化動作の内容に対応して、前記復号手
    段、前記シンボル復元手段、前記逆量子化手段、前記逆
    変換手段、前記画像構成手段及び前記量子化マトリクス
    の各閾値を制御する制御手段とを備えたことを特徴とす
    る画像信号の復号装置。
  3. 【請求項３】 前記統計量とは、類似する画素分布をも
    つ画素ブロックの連続する個数であり、類似する画素分
    布の画素ブロックが複数個連続する場合には、まず先頭
    のブロックを符号化し、これに続く画素ブロックについ
    てはブロック数の加算のみを行い、前記変換手段、前記
    量子化手段、前記シンボル構成手段を停止するように制
    御し、類似する画素ブロックの連続を示す符号化シンボ
    ルと連続する画素ブロックの個数を符号化することによ
    り適応的に符号化することを特徴とする請求項１に記載
    の画像信号の符号化装置。
  4. 【請求項４】 前記統計量とは、前記画素ブロックのブ
    ロック内分散であり、前記ブロック内分散に基づいて前
    記量子化手段の量子化特性の切り替えを制御し、量子化
    特性の切り替えを示す符号化シンボルを符号化すること
    により適応的に符号化することを特徴とする請求項１に
    記載の画像信号の符号化装置。
  5. 【請求項５】 請求項３に記載された画像信号の符号化
    装置によって適応的に符号化された画像信号を復号する
    画像信号の復号装置であって、前記符号化情報を復号し
    て得られた復号シンボルが、類似する画素ブロックの連
    続を表すものである場合は、前記符号化情報より類似す
    る画素ブロックの連続する個数を読み込み、後続するブ
    ロックの復号処理を行わず、前記画像構成手段において
    直前に復号された画素ブロックを前記類似する画素ブロ
    ックの連続する個数だけ繰り返して再現することを特徴
    とする請求項２に記載の画像信号の復号装置。
  6. 【請求項６】 請求項４に記載された画像信号の符号化
    装置によって適応的に符号化された画像信号を復号する
    画像信号の符号化装置であって、前記符号化情報を復号
    して得られた復号シンボルが、量子化特性の切替えを表
    すものである場合は、前記逆量子化手段の逆量子化特性
    を対応する量子化特性に切り替えた後に復号処理を行う
    ことを特徴とする請求項２に記載の画像信号の復号装
    置。
  7. 【請求項７】 前記符号化シンボルテーブルとは、直流
    成分の符号化シンボルテーブルであることを特徴とする
    請求項１に記載の画像信号の符号化装置。
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Cited By (4)

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