JPH0628444B2 - 画像符号化方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［技術分野］ 本発明は、原画像に直交変換を施すことにより得られる
変換係数の位置情報および振幅情報を圧縮して符号化す
る画像符号化方式に関するものである。

［背景技術］ 従来より画像信号の統計的性質を利用してデータ量を圧
縮する画像符号化としては、外挿予測サイン変換符号化
法（山根，森川，浜田：“２次元外挿予測−離散サイン
変換による画像の高能率符号化法”，第９回情報理論と
その応用シンポジウム予稿集，昭和６１年）が知られて
いる。この画像符号化方式は、第４図に示すように、離
散サイン変換を行なうサイン変換部１を有しており、原
画像を分割したブロックを符号化の後に復号化した再生
画像のブロックから外挿的に予測することによりブロッ
ク間の冗長度の除去を行なった後に、予測誤差に対して
離散サイン変換を行なって予測誤差のもつ冗長度を除去
するようにしたものである。すなわち、再生画像により
外挿予測された予測信号列 の各要素を、原画像の画素信号列｛Xij｝の各要素から
減算して得た予測誤差列｛yij｝をサイン変換部１で離
散サイン変換して変換係数｛Yij｝を得、さらに、変換
係数符号化部２を通して圧縮符号に変換するのである。
予測信号列 は次のようにして得られる。すなわち、圧縮符号を変換
係数復号化部３において変換係数列｛ij｝に復号化
し、さらに逆サイン変換部４で予測誤差列｛ij｝を得
た後に、予測誤差列｛ij｝と予測信号列 とが加算されるのであり、この値が再生画像ブロック内
の画素信号列｛ij｝に対応し、遅延メモリ５に格納さ
れることになる。遅延メモリ５に格納された画像信号列
｛ij｝は、外挿的に予測を行なう外挿予測部６に入力
されて予測信号列 に変換され、その後に入力される原画像の画素信号列
｛Xij｝と比較されるのである。一方、このようにして
得られた圧縮信号から再生画像を得るのは、圧縮符号を
得るために予測信号列 を得たのと同じ方法が適用できるのであって、第４図に
示すように、圧縮符号を変換係数復号化部３で復号して
変換係数列｛ij｝を得、これを逆サイン変換部４で逆
サイン変換して予測誤差列｛ij｝を求め、遅延メモリ
５に格納された再生済みの画像の画素信号列から外挿予
測部６で外挿的に予測に予測を行なった予測信号列 と各成分ごとに加算すれば、再生画像の画素信号列｛
ij｝を得ることができるのである。この画像符号化方式
では、外挿的な予測を行なうことによりブロック間の相
関（冗長度）を除去した後に、予測誤差の冗長度を除去
するから、符号化歪を考慮しても４×４画素程度のブロ
ックを用いることで、比較的小規模なハードウェアを用
い、比較的少ない計算量で優れた符号化特性（すなわ
ち、原画像の圧縮率）が得られるようになっている。

変換係数符号化部２としては、第６図に示すように、Sc
ene Adaptive Coding法（米国特許第４，３９４，７
７４号、米国特許第４，３０２，７７５号等）が用いら
れる。すなわち、１つのブロックＢ内の変換係数列｛Yi
j｝を、第７図に示すように、ジグザグ状に走査して２
次元情報である変換係数列｛Yij｝を１次元情報に変換
した後、係数判定部１１において予め設定されたしきい
値Ｔと各成分とを比較して、しきい値Ｔよりも大きい変
換係数は有意係数とし、それ以外を無意係数としたもの
であって、有意係数は量子化部１３で量子化された後
に、可変長符号化部１４において量子化値に対応する可
変長符号に変換されて、振幅圧縮符号Ｃ_Ａとして出力さ
れるのである。また、変換係数が無意係数として判定さ
れると、変換係数を０として扱い、無意係数のランレン
グスをカウンタ１５により求め、ランレングスの値は可
変長符号化部１６で符号化されて可変長のランレングス
圧縮符号Ｃ_RLが得られる。振幅圧縮符号Ｃ_Ａであるかラ
ンレングス圧縮符号Ｃ_RLであるかが識別できるように、
ランレングス圧縮符号Ｃ_RLにはランレングス前置符号Ｆ
_Ｐが前置して出力されるようになっている。また、ブロ
ック内で途中から終了までの間、無意係数が連続した場
合には、そのランレングスは符号化せずに、ブロック終
了符号Ｆ_Ｅを出力してそのブロックの符号化を打ち切
る。有意係数が１つも存在しないブロックでは、ブロッ
ク終了符号Ｆ_Ｅのみが出力されることになる。ランレン
グス前置符号Ｆ_Ｐやブロック終了符号Ｆ_Ｅの発生は制御
部１２により管理される。以上のようにして、振幅情報
が振幅圧縮符号Ｃ_Ａとして、また位置情報がランレング
ス圧縮符号Ｃ_RLとして圧縮されるのである。

ところで、このような処理を行なうと、無意係数は実際
にはなんらかの値を持っているにもかかわらず、０に丸
められるから、１つのブロックにおいて変換係数列｛Yi
j｝のすべての成分が無意変数であるとすれば、逆サイ
ン変換部４の出力である変換係数列｛ij｝の成分もす
べて０になるのであり、結局、再生画像の画素信号列
｛ij｝の成分は予測信号列 に一致することになる。しかるに、原画像に濃淡の変化
が非常に緩やかな領域が存在すると、この領域での予測
誤差列｛yij｝の各成分の値が小さくなり、変換係数列
｛Yij｝の成分がすべて無意係数である無意ブロックが
発生しやすくなる。無意ブロックは、予測信号列 と再生画像の画素信号列｛ij｝とが一致するから、無
意ブロックが連続して発生すると、外挿的に予測した値
を使って、さらに外挿的に予測することになり、予測誤
差が次第に蓄積され再生画像の濃淡レベルが原画像から
次第にずれていくことになる。予測誤差がある値を越え
ると、有意係数を含む有意ブロックとなるから、ここで
再生画像の濃淡レベルは原画像に近付くことになるが、
有意ブロックが発生した時点で濃淡レベルが急激に変化
することになるから、この変化が目に見える歪みとして
現われることがある。

［発明の目的］ 本発明は上述の点に鑑みて為されたものであって、その
目的とするところは、無意係数のみからなる無意ブロッ
クが連続的に発生する頻度を減少させることにより、外
挿的な予測による予測誤差の蓄積を抑制し、再生画像の
濃淡レベルの急減な変化による歪みを軽減するようにし
た画像符号化方式を提供することにある。

［発明の開示］ （構成） 本発明に係る画像符号化方式は、原画像を複数画素を有
するブロックに分割し、各ブロック内の画素信号列をそ
の時点までに符号化したブロックから外挿的に予測して
得られた予測信号列と比較し、予測誤差列に直交変換を
施して変換係数列を求め、変換係数列に含まれる各変換
係数をそれぞれしきい値と比較し、変換係数のうちしき
い値よりも大きい変換係数を有意係数とするとともにし
きい値よりも小さい変換係数を無意係数として判定し、
有意係数についてのみブロック内での位置と値とを符号
化する画像符号化方式において、符号化の対象となって
いるブロックの近傍に位置するとともにすでに符号化さ
れているブロックについて、有意係数を含む有意ブロッ
クであるか、無意係数のみからなる無意ブロックである
かを判定し、符号化の対象となっているブロックの近傍
の複数ブロックが無意ブロックを多く含むほど上記しき
い値を小さく設定するものであり、これにより、無意係
数のみからなる無意ブロックが連続的に発生する頻度を
減少させるようにしたものである。

（実施例） 本発明の基本構成は第４図の構成と同じであり、変換係
数符号化部２だけが第４図構成とは異なるから、以下の
説明では変換係数符号化部２についてのみ説明を行なう
ことにする。

第１図に示すように、原画像のブロックに対応する画素
信号列と外挿的に予測した予測信号列との差である誤差
信号列を直交変換することにより得た係数信号列｛Yi
j｝の各成分が、係数判定部１１でしきい値Ｔと比較さ
れ、成分の値がしきい値Ｔ以上であると有意係数、しき
い値Ｔよりも小さいと無意係数として判定される。しき
い値Ｔは、特定の条件に基づいて可変となっている。

以下、しきい値Ｔの設定の基本原理を第２図に基づいて
説明する。第２図において斜線部はすでに符号化された
ブロックを示している。今、ブロックＥがこれから符号
化する対象であるとすると、このブロックＥに隣接する
ブロックＢ，Ｃが参照される。ブロックＢとブロックＣ
とについて、これらのブロックＢ，Ｃ内の成分が有意係
数を含むかどうかが設定基準となるのであって、有意係
数を含むブロックであれば有意ブロック、無意係数のみ
からなるブロックであれば無意ブロックと呼ばれる。し
かるに、両ブロックＢ，Ｃがともに無意ブロックである
場合には、１つ前のブロック（ここではブロックＢ）を
符号化したときりも、しきい値Ｔを一定量下げるように
する。しきい値Ｔが下がれば係数判定部１１として無意
係数が発生する頻度が低減し、無意ブロックが連続的に
発生するのを抑制することができるのである。一方、こ
のような処理を行なって、一方的にしきい値Ｔが低下す
ると、有意ブロックの発生頻度が増加して圧縮効率が低
下するから、符号化の対象となるブロックＥに隣接する
ブロックＢ，Ｃがともに有意ブロックであるときには、
１つ前のブロック（ブロックＢ）を符号化したときより
も、しきい値を一定量上げるようにする。もちろん、ブ
ロックＢ，Ｃのうちのいずれか一方だけが有意ブロック
であるときには、しきい値Ｔは変化しないようにする。
このように、符号化の対象となっているブロックＥに隣
接するブロックＢ，Ｃに合わせて、しきい値Ｔを調節す
るから、しきい値Ｔの調整量を適宜設定すれば、無意ブ
ロックばかりが連続したり、圧縮効率が極端に低下する
ことがなく、歪みの程度と圧縮効率との関係を最適化す
ることができる。また、符号化の対象となるブロックＥ
に隣接したブロックＢ，Ｃのみではなく、近隣のブロッ
クＡ，Ｄの情報を加味してしきい値Ｔを調節してもほぼ
同等の効果が得られる。

以上のしきい値Ｔの調節は、ハードウェアとしては、第
１図に示すように、記憶部１７としきい値設定部１８と
を用いて行なわれる。すなわち、制御部１２を通してブ
ロック内に有意係数が含まれるかどうかが判定され、ブ
ロック内に有意係数が１つも含まれていないと、そのブ
ロックは無意ブロックであるものとして記憶部１７に記
憶され、有意係数が１つでも含まれていると、そのブロ
ックは有意ブロックであるものとして記憶部１７に記憶
される。したがって、記憶部１７には、符号化の対象と
なるブロックの周囲に存在するブロックに関する位置情
報（記憶部１７内のメモリ番地で示す）と、そのブロッ
クが有意ブロックであるが無意ブロックであるかの情報
とが格納されるのである。しきい値設定部１８では、符
号化の対象となっているブロックの位置に応じて必要な
情報を記憶部１７から読み出し、上述のように係数判定
部１１のしきい値Ｔを設定するのである。こうして、こ
のしきい値Ｔを使う点を除いて、第５図従来例と同様
に、輝度情報に相当する振幅圧縮符号Ｃ_Ａ、位置情報に
相当するランレングス圧縮符号Ｃ_RL等が出力されるので
ある。１つのブロックについて符号化が終了すると、そ
のブロックが有意ブロックであるか無為ブロックである
かの情報が記憶部１７に格納され、次のブロックについ
て符号化が行なわれるのである。

ところで、記憶部１７において原画像のすべてのブロッ
クについての情報を格納すると、記憶容量の増大をきた
すから、必要な情報だけを格納するように工夫がなされ
ている。すなわち、今、原画像を縦横にマトリクス状に
分割して多数のブロックを形成し、符号化の対象となる
ブロックが第２図中の第Ｍ行、第Ｎ列に位置するブロッ
クＥであるとする。記憶部１７は、第３図に示すよう
に、１行分のブロックの識別情報が記憶できる大きさを
有していて、１番地から（N-1）番地までは、第Ｍ行の
情報が格納され、Ｎ番地以降には、第（M-1）行の情報
が記憶されている。したがって、第２図に示したＡ〜Ｄ
の情報は、第３図(a)に示すように、記憶部１７内では
（N-2）番地から（N+1）番地までに格納されることにな
る。このようにして、必要な位置の情報を使用して符号
化の対象としているブロックＥを符号化した後には、第
３図(b)に示すように、Ｎ番地の情報がブロックＣの情
報からブロックＥの情報に書き換えられるのであり、次
のブロックの符号化ができるようになるのである。この
ようにして、情報を順次更新することにより、１行分の
情報が記憶可能な記憶部１７を用いながらも、全画面に
ついてのしきい値Ｔの設定情報を順次得ることができる
のである。

［発明の効果］ 本発明は上述のように、原画像を複数画素を有するブロ
ックに分割し、各ブロック内の画素信号列をその時点ま
でに符号化したブロックから外挿的に予測して得られた
予測信号列と比較し、予測誤差列に直交変換を施して変
換係数列を求め、変換係数列に含まれる各変換係数をそ
れぞれしきい値と比較し、変換係数のうちしきい値より
も大きい変換係数を有意係数とするとともにしきい値よ
りも小さい変換係数を無意係数として判定し、有意係数
についてのみブロック内での位置と値とを符号化する画
像符号化方式において、符号化の対象となっているブロ
ックの近傍に位置するとともにすでに符号化されている
ブロックについて、有意係数を含む有意ブロックである
か、無意係数のみからなる無意ブロックであるかを判定
し、符号化の対象となっているブロックの近傍の複数ブ
ロックが無意ブロックを多く含むほど上記しきい値を小
さく設定するものであり、符号化の対象となっているブ
ロックの周囲に無意ブロックが多いほど、無意係数か有
意係数かを判定するしきい値を下げるので、無意係数の
みからなる無意ブロックが連続的に発生する頻度を減少
させることができ、その結果、外挿的な予測による予測
誤差の蓄積を抑制し、再生画像の濃淡レベルの急激な変
化による歪みを軽減することができる利点を有するので
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示す要部ブロック図、第２
図は同上の原理説明図、第３図は同上に用いる記憶部の
動作説明図、第４図は本発明に係る画像符号化方式の基
本構成を示すブロック図、第５図は第４図に対応する画
像再生部のブロック図、第６図は従来例を示す部分ブロ
ック図、第７図は同上の動作説明図である。 １はサイン変換部、２は変換係数符号化部、３は変換係
数復号化部、４は逆サイン変換部、５は遅延メモリ、６
は外挿予測部、１１は係数判定部、１２は制御部、１３
は量子化部、１４は可変長符号化部、１５はカウンタ、
１６は可変長符号化部、１７は記憶部、１８はしきい値
設定部である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 藤井 寿隆 大阪府門真市大字門真1048番地 松下電工 株式会社内 (72)発明者 浜田 博 岡山県岡山市高島新屋敷164―４ (72)発明者 森川 良孝 岡山県赤磐郡瀬戸町江尻旭ケ丘３丁目１― 18 (72)発明者 山根 延元 岡山県岡山市津島中１丁目３番ＲＢ棟103 (56)参考文献 特開 昭62−195989（ＪＰ，Ａ) 特開 昭56−136093（ＪＰ，Ａ) 特公 昭49−31808（ＪＰ，Ｂ１)

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原画像を複数画像を有するブロックに分割
   し、各ブロック内の画素信号列をその時点までに符号化
   したブロックを復号化して得られた再生画像のブロック
   から外挿的に予測を行なった予測信号列と比較し、予測
   誤差列に直交変換を施して変換係数列を求め、変換係数
   列に含まれる各変換係数をそれぞれしきい値と比較し、
   変換係数のうちしきい値よりも大きい変換係数を有意係
   数とするとともにしきい値よりも小さい変換係数を無意
   係数として判定し、有意係数についてのみブロック内で
   の位置と値とを符号化する画素符号化方式において、符
   号化の対象となっているブロックの近傍に位置するとと
   もにすでに符号化されているブロックについて、有意係
   数を含む有意ブロックであるか、無意係数のみからなる
   無意ブロックであるかを判定し、符号化の対象となって
   いるブロックの近傍の複数ブロックが無意ブロックを多
   く含むほど上記しきい値を小さく設定することを特徴と
   する画像符号化方式。