JP3217789B2 - ディジタル画像通信装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明はディジタル画像通信装置に関し、特にリーク
予測を用いて画面（フレーム）間符号化が行われた信号
を送受信するディジタル画像通信装置の符号化方式およ
び復号化方式に関する。

背景技術 一般に、帯域4MHzの動画テレビ信号を符号化してディ
ジタル伝送するには、約100Mbit/sの伝送速度が必要と
なる。一方、多重化ディジタル伝送網での１次群ビット
レートは、例えば1.5Mbit/s位であるから、多重化ディ
ジタル伝送網を使用して上記テレビ信号を送るには、当
然、高能率の符号化が要求される。

本発明に係るディジタル画像通信装置では、フレーム
間の画像変化分のみを符号化して伝送するフレーム間符
号化が行われる。

図１は、従来のディジタル画像通信装置の全体構成の
概略を示すブロック図であり、（Ａ）は送信装置を、
（Ｂ）は受信装置を示す。送信装置側において、前処理
部171は、入力画像信号に対してA/D変換、フィルタ処理
等を行い、次の情報源符号化部172は、画像の持つ冗長
度を抑圧する。可変長符号化部173では、発生頻度が高
いデータにビット長の短い符号を割り振る、所謂可変長
符号語の割当てを行い、最後に、マルチプレクス部174
で、可変長符号に音声等のデータを多重化してネットワ
ークへ出力する。

また、受信装置側においては、デマルチプレクス部17
5、可変長復号化部176、情報源復号化部177および後処
理部178を用いて、送信装置側と逆の処理を行い、再生
画像を出力する。

上記の情報源符号化部172では、画面の中で動いてい
ない部分についての伝送ビット数を減少させるために、
前画面（フレーム）を記憶しておき、新たな現画面を前
画面と比較し、変化のある領域のみを符号化するフレー
ム間符号化が行われるが、この方法では、受信側に前画
面と現画面との差（予測誤差）の情報しか届かないた
め、ネットワーク内でデータ誤りやデータ廃棄（セル損
失）が１回でも発生すると、受信側の再生画質の劣化が
いつまでも継続することになる。それを防ぐ目的でリー
ク予測が用いられる。リーク予測とは、前画面のデータ
にリーク係数α（０＜α＜１）を乗じた後に予測誤差を
求める手法であり、これにより、過去の再生画質の劣化
の影響が、時間経過に伴い０に収束し、再生画質の劣化
から自動復帰することが可能となる。

上記の情報源符号化部172および情報源復号化部177の
内部構成例を、図２を参照して更に詳述する。図２
（Ａ）は情報源符号化部172を、（Ｂ）は情報源復号化
部177を示す。情報源符号化部172は、動き補償リーク予
測を行なっている。

まず情報源符号化部172では、前処理部171からの現画
面データを基に、動きベクトル検出部181が、現画面を
構成する複数の領域の各領域毎に、前画面の各領域の中
で最も類似している領域を探索し、その結果発見された
前画面の類似領域と現画面の当該領域とのずれを、動き
ベクトルとして検出する。その動きベクトルは可変長符
号化部173へ出力されるとともに、メモリ部182へ出力さ
れる。メモリ部182は前画面のデータを領域毎に記憶し
ており、入力した動きベクトルで対応付けられる現画面
の領域に対する前画面の領域のデータを読み出して乗算
部183へ送る。乗算部183は、送られたデータにリーク係
数α（０＜α＜１）を乗じて減算部184へ出力する。減
算部184は、前処理部171からの現画面の領域データか
ら、乗算部183の出力データを減じて予測誤差を得る。
予測誤差は量子化部185において所定ステップで量子化
された後、可変長符号化部173へ出力される。

なお、量子化された予測誤差は、逆量子化部186で元
の予測誤差に戻され、加算部187で乗算部183の出力デー
タが加えられる。この加算により、前処理部171から入
力した現画面データが復元し、これがメモリ部182に、
前画面のデータとして新たに記憶され、次回の処理に備
えられる。メモリ部182には、量子化誤差を含んだ前画
面データが記憶され、受信側で記憶される前画面のデー
タと同一になるようにされている。

受信側の情報源復号化部177では、可変長復号化部176
から動きベクトルが入力し、メモリ部191が、動きベク
トルで対応付けられた現画面の領域に対する前画面の領
域のデータを読み出し、乗算部192が、その読み出され
たデータにリーク係数αを乗じる。一方、可変長復号化
部176から出力される量子化された予測誤差が、逆量子
化部193で元の予測誤差に戻され、加算部194で、この予
測誤差と、リーク係数αが乗算された前記画面データと
が加算される。この加算により、現画面の復号データが
得られ、後処理部178へ出力されるとともに、メモリ部1
91には、前画面のデータとして新たに記憶され、次回の
処理に備えられる。

以上のような予測符号化が行われるディジタル画像通
信装置が伝送する画像は、画面内の画像の動きが限られ
ていることが前提となっており、そうした画像では前画
面のデータと現画面のデータとの予測誤差が、本来なら
ば０近傍に集中することを利用して符号化能率を上げて
いる。

しかし、リーク予測を行うと、予測誤差が必ずしも０
近傍に集中しない現象が発生する。これを図３を参照し
て説明する。図３は、前画面のデータと現画面のデータ
とが等しい（画像の動きがない）ときに、リーク係数α
の乗算によって生じる予測誤差を示すグラフである。

まず、図１の前処理部171でのA/D変換において、アナ
ログの入力画像信号を例えば８ビットのディジタルデー
タに変換したとする。すなわち、レベル数256、レンジ
（数値範囲）０〜255に変換したとする。

図３（Ａ）は、この場合に図２（Ａ）の減算部184で
得られる予測誤差を示す。すなわち、前画面のデータと
現画面のデータとが等しいのであるから、予測誤差は、
リーク係数αの乗算がなければ、データレベルの如何に
かかわらず０となるはずである。しかし、リーク係数α
の乗算があるために、予測誤差は、データレベル０以外
では０とならない。

つまり、予測誤差は次式のように表せる。

予測誤差＝現画面のデータレベル −前記画面のデータレベル×α 図３（Ｂ）は、A/D変換時のレンジをレンジ−128〜12
7に補正して（レベル数256は変えず）アナログの入力画
像信号を変換した場合の予測誤差を示す。

図３（Ａ），（Ｂ）のいずれの場合でも、リーク係数
を乗じられるデータ（前画面のデータ）のレベルが０か
ら離れるに従い、予測誤差が大きくなる。つまり、デー
タレベルが０から離れたデータが多い画像では、リーク
予測による符号化能率が大幅に低下するという問題点が
あった。

発明の開示 本発明はこのような点に鑑みてなされたものであり、
リーク予測に伴う符号化能率の低下を抑制したディジタ
ル画像通信装置を提供することを目的とする。

本発明ではこの目的を達成するために、データレンジ
を適切に設定してリーク予測に伴う予測誤差を減少させ
るディジタル画像通信装置の符号化方式を提供する。

すなわち、このディジタル画像通信装置の符号化方式
は、入力された前画面のディジタル画像データを記憶す
る記憶手段と、レンジ補正のための基準値を出力する基
準値出力手段と、記憶手段に記憶された前画面のディジ
タル画像データに対し、基準値出力手段から出力された
基準値に従い、レンジの補正を行うレンジ補正手段と、
レンジ補正手段で補正されたデータに所定のリーク係数
を乗算して出力するリーク係数乗算手段と、リーク係数
乗算手段から出力されたデータに対し、レンジ補正手段
で行なった補正を元に戻す逆補正を行う逆補正手段と、
現画面の入力ディジタル画像データと、逆補正手段で逆
補正されたデータとの差を検出し、予測誤差として出力
する予測誤差出力手段と、予測誤差出力手段から出力さ
れた予測誤差に所定の符号化を施して出力する予測誤差
符号化手段とを備える。

また、基準値出力手段は、記憶手段に記憶された前画
面のディジタル画像データのうちの、動きベクトルで対
応付けられる現画面の領域に対する前画面の領域のディ
ジタル画像データに応じて基準値を決定して出力し、レ
ンジ補正手段は、記憶手段に記憶された前画面のディジ
タル画像データのうちの、動きベクトルで対応付けられ
る現画面の領域に対する前画面の領域のディジタル画像
データに対し、基準値出力手段で決定された基準値に従
い、レンジの補正を行う。

図面の簡単な説明 図１（Ａ）は従来のディジタル画像通信装置の送信装
置の概略構成を示すブロック図である。

図１（Ｂ）は従来のディジタル画像通信装置の受信装
置の概略構成を示すブロック図である。

図２（Ａ）は情報源符号化部の内部構成図である。

図２（Ｂ）は情報源復号化部の内部構成図である。

図３（Ａ）は図２（Ａ）の減算部で得られる予測誤差
を示すグラフである。

図３（Ｂ）は、A/D変換時のレンジをレンジ−128〜12
7に補正してアナログの入力画像信号を変換した場合の
予測誤差を示すグラフである。

図３（Ｃ）はβを基準値としてレンジ（０−β）〜
（255−β）に補正した場合の予測誤差を示すグラフで
ある。

図４は本発明の原理説明図である。

図５（Ａ）は本発明のディジタル画像通信装置の第１
実施例の送信装置の概略構成を示すブロック図である。

図５（Ｂ）は本発明のディジタル画像通信装置の第１
実施例の受信装置の概略構成を示すブロック図である。

図６は情報源符号化部の第１の実施例の詳細な内部構
成を示すブロック図である。

図７はレンジ補正機能部で行われるレンジ補正を説明
する図である。

図８は基準値決定機能部の機能を示す図である。

図９は基準値決定機能部の構成を示す図である。

図10（Ａ）はROMに格納されるテーブルの第１の例の
算出方法を説明する図である。

図10（Ｂ）はROMに格納されるテーブルの第２の例の
算出方法を説明する図である。

図11（Ａ）は基準値の更新タイミングの第１の例を説
明する図である。

図11（Ｂ）は基準値の更新タイミングの第２の例を説
明する図である。

図11（Ｃ）は基準値の更新タイミングの第３の例を説
明する図である。

図12は帯域別のレンジ補正の説明図である。

図13は領域単位のレンジ補正の説明図である。

図14（Ａ）は符号器Ａのレンジ補正の説明図である。

図14（Ｂ）は符号器Ｂのレンジ補正の説明図である。

図15は情報源符号化部の第２の実施例の内部構成を示
すブロック図である。

図16は基準値決定機能部の機能を示す図である。

図17は基準値決定機能部の動作手順を示すフローチャ
ートである。

図18は情報源符号化部の第３の実施例の内部構成を示
すブロック図である。

図19は基準値決定機能部のスイッチを示す図である。

図20は図５の受信装置側の情報源復号化部の内部構成
を示すブロック図である。

図21（Ａ）は本発明のディジタル画像通信装置の第２
実施例の送信装置の概略構成を示すブロック図である。

図21（Ｂ）は本発明のディジタル画像通信装置の第２
実施例の受信装置の概略構成を示すブロック図である。

図22は送信装置側の情報源符号化部の内部構成を示す
ブロック図である。

図23は受信装置側の情報源復号化部の内部構成を示す
ブロック図である。

発明を実施するための最良の形態 まず、本発明の実施例を説明するに先立って、本発明
の原理を図４を参照して説明する。

すなわち、本発明に係るディジタル画像通信装置の符
号化方式は、入力された前画面のディジタル画像データ
を記憶する記憶手段１と、レンジ補正のための基準値を
出力する基準値出力手段２と、記憶手段１に記憶された
前画面のディジタル画像データに対し、基準値出力手段
２から出力された基準値に従い、レンジの補正を行うレ
ンジ補正手段３と、レンジ補正手段３で補正されたデー
タに所定のリーク係数を乗算して出力するリーク係数乗
算手段４と、リーク係数乗算手段４から出力されたデー
タに対し、レンジ補正手段３で行なった補正を元に戻す
逆補正を行う逆補正手段５と、現画面の入力ディジタル
画像データと、逆補正手段５で逆補正されたデータとの
差を検出し、予測誤差として出力する予測誤差出力手段
６と、予測誤差出力手段６から出力された予測誤差に所
定の符号化を施して出力する予測誤差符号化手段７とを
有する。

本発明は、前画面のデータレベルに応じてレンジ（数
値範囲）を補正し、リーク係数が乗算されるデータ（前
画面のデータ）のレベルが０となるようにしたものであ
る。すなわち、例えば図３（Ｃ）に示すように、βを基
準値としてレンジ（０−β）〜（255−β）に補正す
る。例えば、前画面の該当領域のデータレベル（平均値
または最大頻度データ）が128ならば、β＝128としてレ
ンジ−128〜127に補正する。これにより、予測誤差が低
下し、符号化能率の低下を抑止することができる。

図４に示す構成に沿って説明すると、レンジ補正手段
３が、記憶手段１に記憶された前画面のデータに対し、
基準値出力手段２から出力された基準値に従い、レンジ
の補正を行い、その後、リーク係数乗算手段４が所定の
リーク係数を乗算して出力する。

リーク係数乗算手段４から出力されたデータに対し、
逆補正手段５により、レンジ補正手段３で行なった補正
を元に戻す逆補正が行なわれ、予測誤差出力手段６が、
入力した現画面のディジタル画像データと、逆補正手段
５で逆補正されたデータとの差を検出し、予測誤差とし
て出力する。予測誤差符号化手段７は、予測誤差出力手
段６から出力された予測誤差に所定の符号化を施して出
力する。

つぎに、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。

図５は本発明のディジタル画像通信装置の第１実施例
の概略構成を示すブロック図であり、（Ａ）は送信装置
を、（Ｂ）は受信装置を示す。第１実施例では、送信装
置で決定されたレンジ補正用の基準値が受信装置に伝送
される方式を示す。

送信装置側において、前処理部21は、入力画像信号に
対してA/D変換、フィルタ処理等を行い、次の情報源符
号化部22は、画像の持つ冗長度を抑圧（データ圧縮）す
る。A/D変換は、アナログの入力画像信号を標本化し、
所定レンジ（例えば０〜255）のディジタルデータに変
換する。可変長符号化部23では、発生頻度が高いデータ
にビット長が短い符号語を割り振る、所謂可変長符号語
の割当てを行い、最後に、マルチプレクス部24で、可変
長符号に音声等のデータを多重化してネットワークへ出
力する。

情報源符号化部22は、リーク予測を含むフレーム間符
号化を行うが、さらに、情報源符号化部22は、後に詳述
する基準値決定機能とレンジ補正機能とを有する。マル
チプレクス部24では、情報源符号化部22の基準値決定機
能からの基準値データを、可変長符号や音声等のデータ
とともに多重化してネットワークへ出力する。

また、受信装置側においては、デマルチプレクス部2
5、可変長復号化部26、情報源復号化部27および後処理
部28を用いて、送信装置側と逆の処理を行い、再生画像
が出力される。

図６は、情報源符号化部22の第１の実施例の詳細な内
部構成を示すブロック図である。この第１の実施例で
は、動きベクトルを用いて動静適応の補正を行ってい
る。

前処理部21から送られた８×８画素を１領域とする現
画面の領域毎のデータを基に、動きベクトル検出部31
が、現画面を構成する複数の領域の各領域毎に、前画面
の領域の中で最も類似している領域を探索し、その結果
発見された前画面の類似領域と現画面の当該領域とのず
れを、動きベクトルとして検出する。その動きベクトル
は可変長符号化部23へ出力されるとともに、メモリ部32
および基準値決定機能部33へ出力される。メモリ部32は
前画面のデータを領域毎に記憶しており、入力した動き
ベクトルで対応付けられる現画面の領域に対する前画面
の領域のデータを読み出してレンジ補正機能部34および
基準値決定機能部33へ送る。

基準値決定機能部33は、メモリ部32からの前画面デー
タと、動きベクトル検出部31からの動きベクトルとに基
づき、量子化された基準値βを決定して、レンジ補正機
能部34、反転部35およびマルチプレクス部24へ送る。こ
の基準値決定機能部33での基準値βの決定方法について
は、図８〜図10を参照して後述する。

レンジ補正機能部34は、メモリ部32から読み出された
前画面のデータのレンジを基準値決定機能部33からの基
準値βで補正する。

図７はレンジ補正機能部34でのレンジ補正機能を示す
図である。すなわち、メモリ部32から読み出され、入力
する前画面のデータのレンジが、例えば０〜255である
とき、例えば基準値β＝255が入力すると、−255の加算
が行われ、補正されたレンジ−255〜０のデータが出力
される。レンジ補正機能部34は、入力に対して加算を行
うだけの簡単な構成で実現できる。

図６に戻って、レンジ補正機能部34からの出力が送ら
れる乗算部36は、送られたデータにリーク係数α（０＜
α＜１）を乗じてレンジ補正機能部37へ出力する。ま
た、レンジ補正機能部37へは、基準値βが反転部35で反
転されて−βとして入力する。レンジ補正機能部37は、
レンジ補正機能部34と同じ動作をする。すなわち、乗算
部36から送られたリーク係数乗算後のデータのレンジに
βを加算する。これにより、レンジ補正機能部34で補正
されたレンジが元のレンジに逆補正されたことになる。

レンジ補正機能部37の出力は減算部38および加算部41
へ送られる。減算部38は、前処理部21よりの現画面デー
タから、レンジ補正機能部37よりの出力データを減じて
予測誤差を得る。予測誤差は量子化部39において所定ス
テップで量子化された後、可変長符号化部23へ出力され
る。

なお、量子化された予測誤差は、逆量子化部40で元の
予測誤差に戻され、加算部41でレンジ補正機能部37の出
力データが加えられる。この加算により、前処理部21か
ら入力した現画面データが復元し、これがメモリ部32
に、前画面のデータとして新たに記憶され、次回の処理
に備えられる。

図８は基準値決定機能部33の機能を示す図である。ま
ず、画像に動きがあるときには前画面データと現画面デ
ータとの差が大きく、この場合には、リーク予測の欠点
による影響が小さいので、基準値の量子化を粗くして符
号化能率を高めるようにしても問題がない。この点に鑑
みて基準値決定機能部33では、画像の動きに応じて、基
準値の量子化の粗さを変えるようにしている。

すなわち、動静判定機能部33aは、動きベクトル検出
部31からの動きベクトルに基づき、画像の動静を判定す
る。動静判定機能部33aの判定結果に従い、動領域量子
化機能部33bまたは静領域量子化機能部33cが選択され
る。一方、メモリ部32で読み出されたデータが平均値算
出部33dで平均化され、動領域量子化機能部33bおよび静
領域量子化機能部33cに送れている。動領域量子化機能
部33bまたは静領域量子化機能部33cは、前画面のデータ
の平均値を粗く、または細かく量子化して基準値βとし
て出力する。

図９は、基準値決定機能部33の構成を示す図である。
前画面の領域内のデータ数をｎとしている。加算器33d2
〜33dnおよび乗算器33d0は、図８の平均値算出部33dに
相当する。

加算器33d2〜33dnがそれぞれ、前画面のデータ１〜ｎ
を順次加算して総和を求め、乗算器33d0がその総和に1/
nを乗算して、前画面のデータ１〜ｎの平均値を算出
し、ROM33eへ出力する。ROM33eは、図８の動静判定機能
部33a、動領域量子化機能部33bおよび静領域量子化機能
部33cに相当し、ROM33eには予め、平均値および動きベ
クトルに対する量子化基準値のテーブルが格納されてい
て、入力した平均値および動きベクトルに応じて、量子
化された基準値が読み出される。

図10はROM33eに格納されるテーブルの２つの例の算出
方法を説明する図である。いずれの例も、動きベクトル
が０であるか否かで基準値の量子化の粗さを区別してい
る。ROM33eには、以下に説明する計算方法で算出された
具体的な数値から成るテーブルが予め格納され、動きベ
クトル及び平均値の各実数に応じた基準値の実数が読み
出されるものである。

テーブルの第１の例の算出方法では、動きベクトルが
０でなければ（図８の動領域量子化機能部33bが作動）
入力した平均値ｘを64ステップ幅で量子化し、一方、動
きベクトルが０であれば（図８の静領域量子化機能部33
cが作動）入力した平均値ｘを32ステップ幅で量子化す
る。したがって、画像の動きがなく、動きベクトルが０
であるとき（静領域）、基準値の量子化は細かくなる。
図中「／」は、除算し、余りを四捨五入することを表
す。

テーブルの第２の例の算出方法では、動領域の基準値
を一定の値にしている。すなわち、動きベクトルが０で
なければ、基準値を−128に固定し、動きベクトルが０
であれば、入力した平均値ｘを32ステップ幅で量子化す
る。

以上のように、画像に動きがあるときは、基準値の量
子化の粗さを大きくし、一方、画像に動きがないとき
は、基準値の量子化の粗さを小さくして、基準値を受信
装置へ伝送することによる情報量の増加を抑制してい
る。

上記基準値決定機能部33では、動きベクトルに応じて
基準値の量子化の粗さを変えたが、フレーム間／フレー
ム内判定情報を用いて画像の動きを判別して、基準値の
量子化の粗さを変えるようにしてもよい。

また、上記基準値決定機能部33では、基準値を常時、
決定してレンジ補正を行うようにしているが、基準値の
更新回数を減らして符号化能率を高める観点から、図11
に示す方法によることもできる。

図11は、基準値の更新タイミングの３つの例を示す図
である。（Ａ）では、通信開始時にのみ基準値を更新
し、その後、基準値を一定に保持する。（Ｂ）では、毎
回更新を行わず、所定回数（ここでは３回）おきに基準
値を更新し、更新回でないときは譬え基準値に変化があ
っても前回値を保持する。（Ｃ）では、毎回基準値の更
新を行う。

図12は、帯域別のレンジ補正の説明図である。１つの
画面のデータに対し、ローパスフィルタ91を通すことに
より輪郭のぼやけた画面を得、また、ハイパスフィルタ
92を通すことにより輪郭だけを表す画面を得るようにし
たディジタル画像通信装置があるが、そうした装置の場
合には、ローパスフィルタ91を通った画像データに対し
ては基準値β１を、ハイパスフィルタ92を通った画像デ
ータに対してはβ１とは異なる基準値βｈを設定するよ
うにしてもよい。勿論、この帯域別のレンジ補正におい
て、図11に示す変更タイミングによって基準値を更新す
るようにしてもよい。

図13は、領域単位のレンジ補正の説明図である。すな
わち、１画面を複数領域に、例えば16領域に分割して、
各領域毎に基準値βを決定する。領域数を増やすと、リ
ーク予測に伴う予測誤差の増加を抑制でき、予測誤差を
伝送するビット数を減らせる一方、基準値βを多く伝送
するためのビット数の増加が発生することになるから、
高能率符号化を達成できるように両者のバランスをとっ
て領域数を設定する必要がある。１画面１領域という場
合もあり得る。なお、この領域単位のレンジ補正におい
て、図11に示す変更タイミングによって基準値を更新す
るようにしてもよく、また、図12に示す帯域別のレンジ
補正を行ってもよい。

図14は、符号器単位のレンジ補正の説明図である。テ
レビ電話、テレビ会議等においては、カメラの設置場所
がほとんど変わらずに、画像の変化が少ない。したがっ
て、複数のカメラと、それらカメラ用の符号器があった
場合に、符号器間では、入力する画像の性質が異なって
いても、同一の符号器に、入力する画像の時間的変化は
少ないと考えて差し支えない。このような場合、各符号
器では基準値を時間的に一定値に固定しておいてもよ
い。すなわち、符号器毎に、例えば符号器Ａでは図14
（Ａ）に示すように、領域別に基準値βを決定して固定
し、符号器Ｂでは図14（Ｂ）に示すように、領域別に基
準値βを決定して固定する。このようにしておけば、基
準値βを受信側に常時送る必要がなく、符号化能率を高
められる。勿論、この符号器単位のレンジ補正におい
て、図12に示す帯域別のレンジ補正を行ってもよい。

図15は、図５の情報源符号化部22の第２の実施例の内
部構成を示すブロック図である。この第２の実施例で
は、画像符号化で用いた量子化（図６の量子化部39で実
行）の粗さに基づき、基準値の量子化の粗さを制御して
いる。図中、図６に示す情報源符号化部22の第１の実施
例と同一の構成部分には同一の符号を付し、それらの説
明も省略する。

ステップ幅検出部121は、量子化部39で行われた量子
化のステップ幅を検出し、基準値決定機能部122へ送
る。基準値決定機能部122にはメモリ部32から読み出さ
れた前画面のデータが入力するが、情報源符号化部22の
第１の実施例のように、動きベクトル検出部31からの動
きベクトルの入力はない。

図16は基準値決定機能部122の機能を示す図である。
すなわち、量子化器選択機能部122aは、図15の量子化部
39で行われた量子化のステップ幅に応じ、基準値の量子
化のステップ幅を決定する。そして、量子化機能部122
b,122c・・の中から、その決定されたステップ幅の量子
化が実行され得る量子化機能部を選択する。一方、メモ
リ部32で読み出されたデータの中から、最大頻度データ
検出部122dで、最大頻度のデータを検出し、このデータ
を基準値として量子化機能部122b,122c・・に送る。量
子化機能部122b,122c・・のうちの選択された量子化機
能部が、このデータの量子化を行い、量子化された基準
値βとして出力する。

図17は、基準値決定機能部122で行われる作動を示す
フローチャートである。図中、Ｓに続く数字はステップ
番号を表す。ステップS1,S2は、図16の最大頻度データ
検出部122dでの作動であり、ステップS3は、量子化器選
択機能部122aでの作動であり、ステップS4は、量子化機
能部122b,122c・・での作動である。

〔S1〕メモリ部32で読み出された領域内データのヒスト
グラムを作成する。

〔S2〕ヒストグラムから、頻度が最大であるデータを求
める。

〔S3〕量子化部39で行われた量子化のステップ幅を基
に、例えば２倍して、基準値の量子化のステップ幅を算
出する。

〔S4〕ステップS2で求めたデータを、ステップS3で算出
したステップ幅によって量子化して基準値を得る。

以上のように、量子化部39での画像符号化の量子化の
粗さが大きいときには、基準値の量子化の粗さも大きく
するようにして、符号化能率を高めている。

上記情報源符号化部22の第２の実施例では、最大頻度
のデータに基づいて基準値を決定したが、データの平均
値を算出して、量子化機能により量子化して基準値を決
定するようにしてもよい。あるいは、上記情報源符号化
部22の第１の実施例で、平均値ではなく、最大頻度のデ
ータに基づいて基準値を決定してもよい。

図18は、図５の情報源符号化部22の第３の実施例の内
部構成を示すブロック図である。この第３の実施例で
は、カメラの設置場所を固定しているような場合の画像
を扱い、基準値をオペレータが手動で設定できる装置を
示す。図中、図６に示す情報源符号化部22の第１の実施
例と同一の構成部分には同一の符号を付し、それらの説
明も省略する。

基準値決定機能部151には、情報源符号化部22の第１
の実施例のように、メモリ部32から読み出された前画面
のデータや、動きベクトル検出部31からの動きベクトル
の入力はない。基準値決定機能部151には、図19に示す
ような、オペレータによって操作されるスイッチSW1〜S
Wnが接続される。スイッチSW1〜SWnは、領域１〜領域ｎ
に対応して設けられ、各スイッチSW1〜SWnをオンするこ
とによって、対応する領域の基準値を設定することが可
能になるように構成される。

したがって、オペレータが、領域毎に任意の基準値を
設定して、その値が保持される。基準値を受信側に常
時、送信する必要がなく、符号化能率が高められる。

図20は図５の受信装置側の情報源復号化部27の内部構
成を示すブロック図である。

情報源復号化部27では、可変長復号化部26から動きベ
クトルが入力し、メモリ部51が、動きベクトルで対応付
けられた現画面の領域に対する前画面の領域のデータを
読み出し、レンジ補正機能部52へ出力する。レンジ補正
機能部52および反転部53へは、送信装置側の基準値決定
機能部33からマルチプレクス部24およびデマルチプレク
ス部25を介して基準値βが伝送される。

レンジ補正機能部52は、メモリ部51から読み出された
前画面のデータのレンジを、伝送された基準値βで補正
する。ここで行われるレンジ補正は、図６に示す送信装
置側のレンジ補正機能部34でのレンジ補正と同じように
行われる。レンジ補正機能部52からの出力が送られる乗
算部54は、送られたデータにリーク係数α（０＜α＜
１）を乗じてレンジ補正機能部55へ出力する。また、レ
ンジ補正機能部55へは、基準値βが反転部53で反転され
て−βとして入力される。レンジ補正機能部55は、レン
ジ補正機能部52と同じ作動をする。すなわち、乗算部54
から送られたリーク係数乗算後のデータのレンジにβを
加算する。これにより、レンジ補正機能部52で補正され
たレンジが元のレンジに逆補正されたことになる。

一方、可変長復号化部26から出力される量子化された
予測誤差が、逆量子化部56で元の予測誤差に戻され、加
算部57で、この予測誤差と、レンジ補正機能部55から出
力された前記画面データとが加算される。この加算によ
り、現画面の復号データが得られ、後処理部28へ出力さ
れるとともに、メモリ部51には、前画面のデータとして
新たに記憶され、次回の処理に備えられる。

つぎに、本発明のディジタル画像通信装置の第２実施
例を説明する。第２実施例では、送信装置で決定された
レンジ補正用の基準値が受信装置に伝送されず、受信装
置が独自に基準値を作成して受信側のレンジ補正を行う
方式を示す。

図21は本発明のディジタル画像通信装置の第２実施例
の概略構成を示すブロック図であり、（Ａ）は送信装置
を、（Ｂ）は受信装置を示す。第２実施例の構成は第１
実施例の構成と基本的には同じであるので、同一部分に
は同一符号を付して説明を省略し、相違点だけを説明す
る。

ディジタル画像通信装置の第２実施例では、送信装置
側の情報源符号化部22aの基準値決定機能部33で決定さ
れる基準値が受信装置側には伝送されず、一方、受信装
置側の情報源復号化部27aには基準値決定機能部61が設
けられる。

図22は送信装置側の情報源符号化部22aの内部構成を
示すブロック図である。第２実施例における情報源符号
化部22aは、第１実施例における情報源符号化部22と基
本的には同一の構成となっており、情報源符号化部22a
では、単に基準値決定機能部33で決定された基準値が受
信装置側には伝送されないだけである。

図23は受信装置側の情報源復号化部27aの内部構成を
示すブロック図である。第２実施例における情報源復号
化部27aは第１実施例における情報源復号化部27と基本
的には同じ構成であるので、同一構成部分には同一符号
を付して説明を省略し、相違点だけ説明する。

第２実施例の情報源復号化部27aでは基準値決定機能
部61が設けられる。基準値決定機能部61は、動きベクト
ルおよびメモリ部51からの前画面のデータに基づき、送
信装置側での基準値とは別個に基準値を独自に設定し、
これをレンジ補正機能部52および反転部53へ出力する。

これにより、第２実施例の情報源復号化部27aでは若
干のハードウェア規模の増加があるものの、送信装置側
から受信装置側へ基準値を伝送する必要がなくなり、伝
送すべき情報量が削減されることになる。

以上説明したように本発明では、リーク予測を用いて
フレーム間符号化を行うディジタル画像通信装置におい
て、入力ディジタル画像データのレンジを適切な基準値
で補正するようにした。したがって、リーク予測に伴う
符号化能率の低下を抑制することが可能となった。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−92595（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−323989（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68

Claims (11)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】リーク予測を用いて画面間符号化を行うデ
   ィジタル画像通信装置の符号化式において、 入力された前画面のディジタル画像データを記憶する記
   憶手段と、 レンジ補正のための基準値を前記記憶手段に格納された
   前フレームの画像の平均値あるいは最大頻度データから
   計算する基準値出力手段と、 前記記憶手段に記憶された前画面のディジタル画像デー
   タに対し、前記基準値出力手段から出力された基準値に
   従い、レンジの補正を行うレンジ補正手段と、 前記レンジ補正手段で補正されたデータに所定のリーク
   係数を乗算して出力するリーク係数乗算手段と、 前記リーク係数乗算手段から出力されたデータに対し、
   前記レンジ補正手段で行った補正を元に戻す逆補正を行
   う逆補正手段と、 現画面の入力ディジタル画像データと、前記逆補正手段
   で逆補正されたデータとの差を検出し、予測誤差として
   出力する予測誤差出力手段と、 前記予測誤差出力手段から出力された予測誤差に所定の
   符号化を施して出力する予測誤差符号化手段と、 を有することを特徴とするディジタル画像通信装置の符
   号化方式。
2. 【請求項２】前記基準値出力手段は、前記記憶手段に記
   憶された前画面のディジタル画像データのうちの、動き
   ベクトルで対応付けられる現画面の領域に対する前画面
   の領域のディジタル画像データの平均値あるいは最大頻
   度データから基準値を決定して出力し、前記レンジ補正
   手段は、前記記憶手段に記憶された前画面のディジタル
   画像データのうちの、動きベクトルで対応付けられる現
   画面の領域に対する前画面の領域のディジタル画像デー
   タに対し、前記基準値出力手段で決定された基準値に従
   い、レンジの補正を行うことを特徴とする請求項１記載
   のディジタル画像通信装置の符号化方式。
3. 【請求項３】前記基準値出力手段は、前記記憶手段に記
   憶された画面単位の前画面のディジタル画像データの平
   均値あるいは最大頻度データから基準値を決定して出力
   し、前記レンジ補正手段は、前記基準値出力手段で決定
   された基準値に従い、前記記憶手段に記憶された前画面
   のディジタル画像データに対し、画面毎にレンジの補正
   を行うことを特徴とする請求項１記載のディジタル画像
   通信装置の符号化方式。
4. 【請求項４】前記基準値出力手段は、前記記憶手段に記
   憶された前画面のディジタル画像データの平均値を量子
   化した値を基準値として出力し、 動きベクトルを検出して動き補償を行う動き補償手段を
   さらに有し、前記基準値出力手段は、前記平均値の量子
   化に際し、前記動き補償手段で検出される動きベクトル
   に応じて、量子化の粗さを決定することを特徴とする請
   求項１記載のディジタル画像通信装置の符号化方式。
5. 【請求項５】前記基準値出力手段は、前記記憶手段に記
   憶された前画面のディジタル画像データの平均値を量子
   化した値を基準値として出力し、前記予測誤差符号化手
   段は、予測誤差を量子化する誤差量子化手段を有し、前
   記基準値出力手段は、前記平均値の量子化に際し、前記
   誤差量子化手段で行われる量子化の粗さに応じて、量子
   化の粗さを決定することを特徴とする請求項１記載のデ
   ィジタル画像通信装置の符号化方式。
6. 【請求項６】前記基準値出力手段は、前記記憶手段に記
   憶された前画面のディジタル画像データの中で最大頻度
   のデータを基準値として出力することを特徴とする請求
   項１記載のディジタル画像通信装置の符号化方式。
7. 【請求項７】前記基準値出力手段は、前記記憶手段に記
   憶された前画面のディジタル画像データの中で最大頻度
   のデータを量子化した値を基準値として出力することを
   特徴とする請求項１記載のディジタル画像通信装置の符
   号化方式。
8. 【請求項８】動きベクトルを検出して動き補償を行う動
   き補償手段をさらに有し、前記基準値出力手段は、前記
   最大頻度のデータの量子化に際し、前記動き補償手段で
   検出される動きベクトルに応じて、量子化の粗さを決定
   することを特徴とする請求項７記載のディジタル画像通
   信装置の符号化方式。
9. 【請求項９】前記予測誤差出力手段から出力された予測
   誤差を量子化する誤差量子化手段をさらに有し、前記基
   準値出力手段は、前記最大頻度のデータの量子化に際
   し、前記誤差量子化手段で行われる量子化の粗さに応じ
   て、量子化の粗さを決定することを特徴とする請求項７
   記載のディジタル画像通信装置の符号化方式。
10. 【請求項１０】前記基準値出力手段から出力された基準
    値を受信装置へ伝送する伝送手段をさらに有することを
    特徴とする請求項１記載のディジタル画像通信装置の符
    号化方式。
11. 【請求項１１】リーク予測を用いて画面間符号化が行わ
    れた信号を受信して復号化するディジタル画像通信装置
    の復号化方式において、 送信装置でレンジ補正用に使用される基準値とは独立し
    て動きベクトル及び前フレームの画像の平均値あるいは
    最大頻度データから基準値を決定する基準値決定手段
    と、 前記基準値決定手段が決定した基準値に基づき受信ディ
    ジタル画像データに対してレンジ補正を行うレンジ補正
    手段と、 を有することを特徴とするディジタル画像通信装置の復
    号化方式。