JP2830009B2 - 復号装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は、例えば８ビットのディジタル画像信号を
２ビットに圧縮して伝送した場合に適応される復号装置
に関する。

〔従来の技術〕

ディジタル画像信号の２次元的な相関を理翁し、ディ
ジタル画像信号を小領域であるブロックに分割し、ブロ
ックに含まれる複数画素を元のビット数より短いビット
数のコード信号に符号化するブロック符号化が知られて
いる。

本願出願人は、特開昭61−144989号公報に記載されて
いるような、２次元ブロック内に含まれる複数画素の最
大値及び最小値の差であるダイナミックレンジを求め、
このダイナミックレンジに適応した符号化を行う適応符
号化装置を提案している。また、特開昭62−92620号公
報に記載されているように、複数フレームに各々含まれ
る領域の画素から形成された３次元ブロックに関してダ
イナミックレンジに適応した符号化を行う適応符号化装
置が提案されている。更に、特開昭62−128621号公報に
記載されているように、量子化を行った時に生じる最大
歪みが一定となるように、ダイナミックレンジに応じて
ビット数が変化する可変長符号化方法が提案されてい
る。

これらのダイナミックレンジに適応した符号化（ADRC
と称する）は、画質の劣化が少なく、また、効率が良い
ものである。ADRCの復号側では、量子化ビット数ｎの場
合に、ダイナミックレンジを2ⁿ個に分割してなるレベル
範囲の中央値を復号レベルとして出力していた。

しかしながら、ADRCの量子化ビット数が少ない場合、
伝送データをより圧縮するために、ADRCで得られたコー
ド信号の上位のビットのみを伝送する場合には、復元さ
れたデータと原データとの誤差（量子化歪）が大きくな
る問題が生じる。

本願出願人は、この問題を解決するために、特開平１
−200884号公報に記載されているように、注目画素と周
辺の画素との大小関係に応じた補正コードを形成し、こ
の補正コードを注目画素の符号化コードに加算し、加算
した結果を復号する復号装置を提案している。この復号
装置に依れば、何等の対策を行っていない場合に比し
て、より細分化された復号レベルを有する復号レベルが
得られ、量子化歪が低減される。

〔発明が解決しようとする課題〕

先に提案されている方式は、注目画素と周辺画素の大
小関係に注目しているので、ブロック内の画像が平坦な
場合に対して有効であっても、ブロック内に画像のエッ
ジが含まれているときには、誤差を充分に小さくできな
い問題があった。

従って、この発明の目的は、注目画素と周辺画素との
パターンに応じて補正コードを発生することで、伝送さ
れる各画素のビット数より多いビット数に相当する良質
な復元画像が得られる復号装置を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

この発明は、受信された第１のビット数を有する伝送
データを、第１のビット数より多いビット数である第２
のビット数を有する画素データに変換する復号装置にお
いて、注目画素の伝送データに基づいて、周辺画素を取
り出す手段と、注目画素の伝送データと、取り出された
複数の周辺画素の伝送データとからビットパターンを形
成する手段と、ビットパターンに基づいて、補正コード
を発生するメモリ手段と、注目画素の伝送データを上位
ビットとし、補正コードを下位ビットとして合成データ
を形成する手段とを有し、メモリ手段のビットパターン
に対応する各アドレスには、複数の補正コード内で所定
期間における発生頻度が最大のものが格納されることを
特徴とする復号装置である。

〔作用〕

受信側のメモリ25には、パターン分類に対応する答
（補正コードCR）が格納されている。復号しようとする
注目画素と周辺画素（例えば４個の画素）との受信され
たデータからなる10ビットでパターンが分類される。こ
のパターンがメモリ25にアドレス信号として供給され、
補正コードCRがメモリ25から読み出される。この補正コ
ードCRが注目画素の下位ビットとされ、受信された上位
ビットと合成回路26で合成される。合成回路26からの４
ビットのコードがADRCの復号回路27に供給され、８ビッ
トのコードが復元される。

パターン分類により伝送されなかった下位ビットを復
元するので、復元画像の画質を向上できる。

〔実施例〕

以下、この発明の一実施例について図面を参照して説
明する。第１図は、この一実施例の送信側の構成を示
し、１で示す入力端子に、１サンプルが８ビットにディ
ジタル化されたディジタルビデオデータが供給される。
ビデオデータは、ブロック化回路２で、走査線の順序か
らブロックの順序にデータの配列が変換される。例えば
１フレームの画面が第２図に示すような（４ライン×４
画素）のブロックに細分化される。

ブロック化回路２の出力信号が最大値及び最小値検出
回路３及び遅延回路４に供給される。検出回路３は、ブ
ロックの最大値MAXと最小値MINとを検出する。遅延回路
４は、最大値MAX及び最小値MINを検出する時間、データ
を遅延させる。減算回路５で（MAX−MIN）の演算がさ
れ、減算回路５からダイナミックレンジDRが得られる。
ダイナミックレンジDRが割算回路６に供給され、ダイナ
ミックレンジDRが1/16とされる。割算回路６は、シフト
回路で構成できる。この割算回路６から量子化ステップ
Δが得られる。減算回路７では、遅延回路４からのビデ
オデータから最小値MINが減算され、減算回路７から最
小値が除去されたビデオデータが得られる。

減算回路７の出力データ及び量子化ステップΔが量子
化回路８に供給される。量子化回路８から元のビット数
（８ビット）より少ないビット数例えば４ビットの量子
化コードDTが得られる。この量子化コードDTが分離回路
９に供給され、上位の２ビットのコードDTuと下位の２
ビットのコードDTlとに分けられる。コードDTuがフレー
ム化回路10と補正コード発生回路11に供給され、コード
DTlが補正コード発生回路11に供給される。

量子化回路８は、ダイナミックレンジDRに適応した量
子化を行う。つまり、ダイナミックレンジDRを（2⁴＝1
6）等分した量子化ステップΔで、最小値が除去された
ビデオデータが除算され、商を切り捨てて整数化した値
が量子化コードDTとされる。量子化回路８は、除算回路
或いはROMで構成できる。

ダイナミックレンジDR、最小値MIN及びコードDTuがフ
レーム化回路10で伝送データに変換され、スイッチ回路
12に供給される。フレーム化回路10は、ダイナミックレ
ンジDR、最小値MIN及びコードDTuがバイトシリアルに配
列され、同期信号が付加された伝送データを形成する。
また、フレーム化回路10では、付加的コード（DR、MI
N）とコードDTuに対するエラー訂正符号の符号化がなさ
れる。上述のように、この実施例では、１画素が８ビッ
トの原データがADRCにより、４ビットの量子化コードに
圧縮され、更に、量子化コードの上位２ビットが選択さ
れて伝送される。

スイッチ回路12には、補正コード発生回路11で形成さ
れた補正コードCRが供給される。スイッチ回路12の出力
端子13に伝送データが取り出される。補正コードCRは、
各フレームで１回発生し、ブランキング期間等を利用し
て伝送データに先立って伝送される。伝送路は、例えば
磁気テープと回転ヘッドとで構成された記録及び再生の
過程である。

第３図は、受信側の構成を示し、21で示す入力端子に
受信データが供給される。受信データは、スイッチ回路
22に供給され、伝送データと補正データCRとに分けられ
る。伝送データは、フレーム分解回路23に供給され、補
正データCRがメモリ25に書き込まれる。

フレーム分解回路23では、エラー訂正符号の復号がさ
れ、また、ダイナミックレンジDR、最小値MIN及びコー
ドDTuが分離される。コードDTuが周辺画素検出回路24に
供給され、第４図に示すように、復号しようとする注目
画素データYuの上下左右に夫々位置する画素データAu、
Bu、Cu、Du（２ビット×４＝８ビット）が周辺画素検出
回路24から出力される。ブロックの境界付近の画素が注
目画素のために、４個の周辺画素が全て存在しない場合
には、注目画素を中心として周辺画素が折り返して使用
される。例えばブロックの左上の隅の画素が注目画素の
場合には、画素データAu及びBuが存在しないので、画素
データDuがAuの代わりに参照され、画素データCuがBuの
代わりに参照される。

周辺画素検出回路24からの８ビットとコードDTu（注
目画素データYu）の計10ビットがメモリ25にアドレスと
して供給される。この10ビットがブロックの大きさの局
所的パターンを示し、メモリ25からは、２ビットの補正
コードCRが読み出される。コードDTuと補正コードCRと
が合成回路26に供給され、コードDTuを上位ビットと
し、補正コードCRを下位ビットとして４ビットのコード
信号が合成回路26で形成される。

合成回路26からの４ビットのコード信号が復号回路27
に供給される。復号回路27には、フレーム分解回路23か
らのダイナミックレンジDRが供給され、ADRCの復号がさ
れる。復号回路27の出力信号とフレーム分解回路23から
の最小値MINとが加算回路28に供給され、加算回路28か
ら８ビットの復元データが得られる。この復元データが
ブロック分解回路29に供給され、ブロックの順序が走査
の順序に戻される。ブロック分解回路29の出力端子30に
復元データが得られる。

送信側に設けられている補正コード発生回路11の一例
を第５図に示す。分離回路９からの量子化コードDTの上
位２ビットDTuが周辺画素検出回路41及びセレクタ42に
供給され、下位２ビットDTlがセレクタ42に供給され
る。周辺画素検出回路41により、注目画素データYu（DT
u）の周辺の４個のコードAu、Bu、Cu、Du（第４図参
照）が取り出され、これらのコードがセレクタ42に供給
される。セレクタ42は、（２ビット×６＝12ビット）の
コードとリードアドレス発生回路43で形成された12ビッ
トのアドレスとの一方を選択的にメモリ45に供給する。

メモリ45から読み出されたデータがスイッチ回路46に
よりレジスタ47（スイッチ回路46が出力端子ａを選択し
ている状態）又は最大値検出回路50（スイッチ回路46が
出力端子ｂを選択している状態）に選択的に供給され
る。レジスタ47の出力とデータ発生回路49からの＋１と
が加算回路48で加算される。加算回路48の出力データが
メモリ45に入力データとして供給される。

リードアドレス発生回路43で発生したリードアドレス
が検出回路51及びセレクタ52に供給される。検出回路51
は、12ビットのアドレスの上位10ビットが変化したこと
を検出し、検出回路51の出力信号で最大値検出回路50が
リセットされる。セレクタ52は、最大値検出回路50によ
り検出された最大値と対応するリードアドレスを選択す
る。セレクタ52の出力に補正コードCRが得られる。伝送
データを少なくするために、セレクタ52は、リードアド
レスの12ビット全てでなく下位２ビットを補正コードCR
として選択する。

第６図は、メモリ45に記憶されているデータの一例で
ある。注目画素データYuと周辺画素データAu、Bu、Cu、
Duとの10ビットがメモリ45のアドレスの上位順とされ、
Yl（補正コードCR）に相当する２ビット（00、01、10又
は11）がアドレスの下位側とされる。

補正コードCRを形成するために、最初に１フレームの
量子化コードの夫々を注目画素とした時に、注目画素デ
ータの下位２ビットYlの（00）（01）（10）（11）の夫
々の発生度数が調べられる。このために、１フレームの
最初の初期状態でメモリ45のデータが全て０にクリアさ
れ、また、スイッチ回路46が出力端子ａを選択し、メモ
リ45の読み出しデータの値が＋１されてメモリ45の同じ
アドレスに書き込まれる。例えばYu、Au、Bu、Cu、Duの
全てが（00）であり、Ylが（01）の時には、メモリ45の
アドレス（000000000001）のデータが読み出され、読み
出されたデータが＋１されて上記のアドレスに書き込ま
れる。この処理が１フレーム内の全画素を夫々注目画素
としてなされる。その結果、第６図に示すように、アド
レスの上位10ビットで定まる（2¹⁰＝1024個）のパター
ンの夫々に関する下位２ビットYlの発生度数の分布表が
メモリ45に形成される。

次に、スイッチ回路46が出力端子ｂを選択する状態と
され、メモリ45に格納されている度数のデータが順次読
み出され、度数のデータが最大値検出回路50に供給され
る。アドレスの上位10ビットの夫々で度数が最大の２ビ
ットのコードが最大値検出回路50で検出される。例えば
アドレスの上位10ビットが（0000000000）の場合には、
度数n1,n2,n3,n4の中で最大のものと対応する下位２ビ
ットのアドレスが検出される。最大値検出回路50の検出
信号により、セレクタ52は、度数が最も多い下位２ビッ
トのアドレスを補正コードCRとして選択する。従って、
補正コードCRは、各パターンで度数が最大である下位２
ビットを意味している。

前述のように、補正コードCRは、受信側のメモリ25
（第３図参照）にフレーム毎に格納される。周辺画素検
出回路24からの８ビットの出力信号と注目画素のコード
の上位２ビットとがメモリ25にアドレスとして供給され
るので、パターンに応じた最適な補正コードCRが読み出
される。この補正コードCRが受信された上位２ビットと
合成されるので、原データに良く似た４ビットのコード
が復元できる。このコードを復元するので、良好な画質
の復元画像が得られる。

なお、上述の実施例と異なり、代表的な絵柄の複数枚
の画像から予め最適な下位２ビットの補正コードを求
め、この補正コードを受信側のメモリに貯える簡略的な
方式を使用しても良い。

また、パターン分類のために、周辺画素のコードに対
して、ブロックのダイナミックレンジDRの情報例えばダ
イナミックレンジDRの上位４ビットを付加することで精
度をより高くしても良い。

更に、この発明は、ADRC以外に、ブロック毎に上位ビ
ットの平均値及び下位ビットの平均値を伝送したり、平
均値と標準偏差とを伝送するようなブロック符号化に対
しても適用できる。

〔発明の効果〕

この発明では、伝送される各画素のビット数が少なく
ても、復号側でパターンに応じてビット数を増やすの
で、良好な画質の復元画像が得られ、従って、伝送され
るデータ量を大幅に圧縮することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例の送信側のブロック図、第
２図はブロックの一例を示す略線図、第３図はこの発明
の一実施例の受信側のブロック図、第４図は注目画素と
周辺画素の配列を示す略線図、第５図及び第６図は補正
コード発生回路のブロック図及びその説明のための略線
図である。 図面における主要な符号の説明 1:ディジタル画像データの入力端子、3:最大値及び最小
値検出回路、8:量子化回路、9:上位ビットと下位ビット
を分離する分離回路、11:補正コード発生回路、24:周辺
画素検出回路、25:メモリ、26:上位ビットと下位ビット
を合成する合成回路、27:復号回路。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】受信された第１のビット数を有する伝送デ
   ータを、上記第１のビット数より多いビット数である第
   ２のビット数を有する画素データに変換する復号装置に
   おいて、 注目画素の上記伝送データに基づいて、周辺画素を取り
   出す手段と、 上記注目画素の伝送データと、上記取り出された複数の
   上記周辺画素の上記伝送データとからビットパターンを
   形成する手段と、 上記ビットパターンに基づいて、補正コードを発生する
   メモリ手段と、 上記注目画素の伝送データを上位ビットとし、上記補正
   コードを下位ビットとして合成データを形成する手段と
   を有し、 上記メモリ手段の上記ビットパターンに対応する各アド
   レスには、 複数の補正コードの内で所定期間における発生頻度が最
   大のものが格納されることを特徴とする復号装置。