JPH01213084A

JPH01213084A - 画像符号化方式

Info

Publication number: JPH01213084A
Application number: JP63039823A
Authority: JP
Inventors: Tadashi Yoshida; 正吉田; Naoto Kawamura; 尚登河村; Yoshihiro Ishida; 良弘石田; Koji Hirabayashi; 平林　康二; Mitsuru Maeda; 充前田
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1988-02-22
Filing date: 1988-02-22
Publication date: 1989-08-25
Anticipated expiration: 2014-08-30
Also published as: JP2943925B2

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〕本発明は画像情報を複数画素からなる複数ブロックに分
割しブロック単位で符号化する画像符号化方式に関する
。

〔従来の技術〕

従来、画像データは他のコード化された記号データに比
して膨大なデータ量となるため、保管・蓄積及びデータ
の伝送に適する種々のデータ圧縮・符号化手法及び伝送
方式が提案されて来ている。

そして、それら符号化手法として中間調画像や多値画像
の高率圧縮を可能とすべく画像情報を複数画素からなる
複数ブロックに分割しブロック単位で符号化することが
提案されている。

特に、データの保管・蓄積の観点からは、画像を複数の
画素より成るブロック単位にベクトル量子化する画像符
号化方式が、原理的にレート・デイスト−ジョン限界に
近い性能を達成可能であることから、その高圧縮率で注
目されている。

通常ベクトル量子化を行う際、あらかじめ種々の画像を
用い、トレーニングを行うことにより再生ベクトルを設
計する。そして符号化時、入力画像に対してひずみが最
小となる再生ベクトルを求め、この再生ベクトルをコー
ドとして符号する。

したがって、いかに再生ベクトルを最適に設計するかが
ベクトル量子化には重要な点である。一般に再生ベクト
ルの設計にはＬＥＧ法と呼ばれるベク）・ル量子化アル
ゴリズムで再生ベクトルの最適解を求めている。

〔発明が解決しようとしている問題点〕しかしながら、
このアルゴリズムはトレーニング画像と再生ベクトルと
の平均距離を最小とならしめるため、平均的に多いパタ
ーンのトレーニングに偏った再生ベクトルが最適解とし
て得られてしまう。

また、一般的には周波数の異なる種々の画像によりトレ
ーニングを行いベクトル量子化器を設計するが、それて
も通常の画像には平担な部分が多く、符号化された画像
を復号すると、平担部での劣化は少ないが画像における
エツジ部等、周波数の高い部分の画像の劣化が大きくな
る。これはトレーニングに含まれるエツジ部の割合が少
ないのと、エツジ部での情報量は平担部でのそれより多
いからである。

もう一つの問題点はベクトル量子化を行う際に、ベクト
ルの次元が多（なると量子化器設計に必要な計算量が指
数関数的に増大する。また再生ベクトルが設計てきたと
しても入力画像に対し、ひずみが最小となるベクトルを
求める旧算量も指数関数的に増大する。

更にまた、ハードウェア実現しようとするとハードウェ
アの規模は膨大なものとなってしまう。とくに全探索型
のベクトル量子化は不可能なものとなる。

一般にベクトル量子化は、２次元画像をブロック化し、
そのブロックの構成であるＮ個のサンプルデータをまと
めてＮ次元ユークリッド空間ＲＮとし、有限個のザブセ
ットに対するＲＮのマツピング変換であると言える。従
ってザンプル画像が多くなればユークリッド空間の次元
数も巨大化し、この為ハードウェア化が１つの難点とさ
れていた。

前述した問題点を解決するために、ｌ・レーニング画像
にエツジ部を多く入れたり、人為的にトレーニングをイ
乍り出したりしていた。

しかしながら、このような方法で再生ベクトルを設計す
るとベクトル量子化した画像は不自然な画像となってし
まう。

また、画像をその性質側に分類し、分類毎に再生ベクト
ルを設計することも考えられるが、根本的な解決とはな
らない。これは前述したようにエツジ部の情報量が平担
部（高周波数部）に比べ多いためである。また、これら
の解決法は前述の第２の問題点である計算量やハードウ
ェア等の問題を解決することはできない。

〔問題点を解決するための手段〕

本発明は以上の点に鑑みてなされたもので、画像情報を
複数画素からなる複数ブロックに分割しブロック単位で
符号化を行う画像符号化方式であって、ブロック単位で
画像の周波数解析を行って各ブロックを周波数別の複数
のクラスに分類し、各ブロックの画像をクラス別に符号
化する画像符号化方式を提供するものであり、また、ブ
ロック単位で画像の周波数解析を行って各ブロックの周
波数成分を複数のハンドに分類し、各ブロックの画像を
ハント別に符号化する画像符号化方式を提供するもので
ある。

〔実施例〕

本発明を以下に好ましいいくつかの実施例を用いて説明
する。

まず、実施例の具体的な説明の前に本発明に用いた符号
化の原理説明を行う。

第一に、このＮ次元ユークリッド空間を複数のサブ・ユ
ークリッド空間へ分割し、次元数を下げる事を試みる。

この方法は、例えば、ブロックの内部を更にサブ・ブロ
ックに分割し、個々にベクトル量子化する方法である。

従って、そのサブ・ブロック内のサンプル・データの構
成画素数はＮより小さいＭとなり、ＲＭのユークリッド
空間となる。Ｍを現実的にハードウェア化可能な値に設
定する事により、ベクトル量子化器のハードウェアが可
能となる。

このサブ・ブロックへの分割を行いやすくするために、
例えば、周波数空間へブロックデータを変換する。この
ためブロック単位に周波数空間への直交変換を行う。

一般に、画像などのような相関性の高い情報源は周波数
解析を行うと、低周波に電力が集中する性質がある。こ
のような性質を利用し、画像に直交変換を施こしたのち
、その変換係数を解析することにより、画像をその性質
すなわち周波数別にサブ・ブロック分けを行い、それぞ
れを独立にベクトル量子化する。かかるサブ・ブロック
への分割を周波数空間で行うため、これをバンド分けと
呼ぶ事にする。これにより膨大な計算量とハードウェア
を不要とする。

第二に、ｌブロックのバンド分けを行った後、そのブロ
ックが低周波数成分が強ければ低周波バンドのみしか伝
送しない事にする。これは画像の平坦部（低周波部）に
於ては高周波成分は伝送不要で低域のみ伝送すればよい
からである。これをクラス分けと称す。かかるクラス分
けは、そのブロック内の成分のみの情報により判別され
る。

これにより画像のエツジ部での画質の劣化の問題点を解
決する。

第三に、かかるハンド、クラス分けされた符号化データ
をフレーム単位に周波数の低域部から高域部に渡って伝
送する伝送方式形態をとることである。即ち、各ブロッ
クの低域部での符号化データを１フレ一ム分伝送し、続
いてより高周波の符号化データを１フレ一ム分伝送し、
更に高周波の符号化データを１フレ一ム分、・・・と順
次伝送していく事により、受信側では複合過程を順次繰
り返して行い、複合画像が低周波から高周波へと順次解
像度が向上していく。かかる伝送方式はプログレッシブ
な伝送方式と呼ばれ、粗い画像での伝送レスポンスは早
く、又途中での伝送打切り等も出来る。かかるプログレ
ッシブな伝送を画像の直交変換されたバンド単位で行い
、且つ後述のバンド毎に各種オペレーションを実行する
。

かかるプログレッシブな伝送に於ては前述の画像の平坦
部（低周波部）に多くのパワーが集中しており、低バン
ドの伝送のみにより画像の概略を見ることが出来ること
、更に低バンドの符号長をより短かいものを使用するこ
とにより、低バンド自体の高速伝送も可能である。

第四に、各バンド毎のプログレッシブな伝送に於いて、
各バンド毎に実空間、若しくは周波数空間に於いて、各
種変換を行うことである。この変換は例えば画像の周波
数補正（ＭＴＦ補正）、エツジ部抽出、アフィン変換ｅ
ｔｃ等の処理である。

以下、この様な符号化伝送方式を用いた本発明の実施例
を詳細に説明する。

本発明を適用した画像符号化装置の概略構成を第１図に
示す。

１は直交変換部で、信号線１０から入力される画像をブ
ロック毎（本実施例では単位ブロックを４×４画素とす
る）に直交変換を行う。本実施例では直交変換として４
×４画素のアダマール変換を用いている。このアダマー
ル変換により４×４画素を単位ブロックとする各ブロッ
ク画像は１６の変換係数（Ｙｌ＋、　　”＋２＋　・・
・、Ｙ４４）に変換される。１１はこれら変換係数の信
号ラインである。第２図はアダマール変換の概念図であ
る。第２図（ａ）の４×４画素データｘ１１．Ｘ１２．
・・・、ｘ４４をアダマール変換して、第２図（ｂ）の
”１１　＋　”＋２　＋　・・・、Ｙ４４のシーケンシ
−成分に変換を行う。Ｙｌｌ〜Ｙ４４は第３図の同位置
のシーケンシ−に対応する成分である。

図かられかる様にｙ＋ｊのＬ　Ｊ値が大きい程、高い周
波数成分を示している。

直交変換部ｌから出力される直交変換後の各成分Ｙ１１
〜Ｙ４４を、第４図の様にバンド分割する。第４図（ａ
）は４バンド分割、第４図（ｂ）は３バンド分割の例を
示す。第４図（ｂ）の３バンド分割を例にとると、Ｙ、
、　、　Ｙ、２．　　Ｙ２．の３成分はバンド１（低周
波バンド）として第１のサブ・ブロックを構成する。　
ＹＩ３１　ＹＩ４１　Ｙ２２１　Ｙ２３１　ｙ３．、　
”＋］２＋　Ｙ４１の７成分がバンド２（中間周波バン
ド）、他の成分がバンド３（高周波バンド）として同様
に第２゜第３のサブ・ブロックを構成する。

第１図の４がベクトル量子化器で、直交変換部１からの
出力を前述の３つのサブ・ブロックによる３つのバンド
毎にベクトル量子化する。３つのバンドに対するベクト
ル量子化器４ａ〜４ｃは全く独立に構成される。ベクト
ル量子化器は、この３つのバンドに分割される事により
、次元数が小さ（なり、量子化器の規模を小さくするこ
とが可能となる。

ベクトル量子化器４ａ〜４ｃは入力ベクトルが入力され
ると最適な再生ベクトルを選択する様にＲＯＭ等で構成
されたルック・アップ・テーブルから成る。ここではあ
らかじめ各バンドに分けたトレーニング・データにより
最適再生ベクトルが求まっているものとする。

第１図の２は直交変換部１からのＹｎ〜Ｙ４４を解析し
て周波数別に各ブロックを分類するクラス分類部である
。このクラス分類部２ては周波数別に４つのクラスにブ
ロックの分類を行い、その結果を信号線］２に２ヒツト
のデータからなるクラス分は情報として出力している。

第５図にクラス分類部２におけるクラス分類法を示す。

ここで次の様に定義する。

Ｅｌ、　＝−・［ｌＹ＋＋　ｌ　＋１Ｙ１２１　＋　１
Ｙ２１　ｌ）Ｅ２−二・ｆｌＹ＋３１＋１Ｙ１４　Ｈ−
ｌｙ２２１＋１Ｙ２３１＋ｌｙ３□１＋１Ｙ３２１＋１
Ｙ４１１］Ｅ”−［ＩＹ２４１　＋　１Ｙ３３１＋１Ｙ３４　ｌ＋
ｌＹ＜２ｌ−１−ｌＹ４３１＋　ｌ　Ｙ４４１］このＥｌ、、Ｅ２．Ｅ３は第４図（ｂ）に示した各バン
ド毎の平均値となっている。

第５図に示す様に、Ｅ１≧ＴＩ　（ＴＩはスレッショル
ド）なら低周波クラスとしてｃｌａｓｓｌ　（平坦部）
にクラス分けする。更にＥ２≧Ｔ２なら中周波クラスと
してｃｌａｓｓ２　（中エツジ）に、また、Ｅ３≧Ｔ３
ならば高周波クラスとしてｃｌａｓｓ３　（大エツジ）
にクラス分けする。Ｅ１≧ＴＩ、Ｅ２≧Ｔ２及びＥ３≧
Ｔ３を満たさぬものは全ハントのパワーが小さい事がら
Ｃ１ａｓｓｌの平坦部としてクラス分けする。

かかるクラス分けをした時、高周波成分のパワーの大き
いクラス、すなわち高周波クラス程伝送すべきデータの
バンド数を多くとる様に設定する。

即ち、第６図に示される様にｃｌａｓｓｌ　（平坦部）
に対してはデータ長βビットのバンド１の情報（低域成
分ベクトル量子化データ）のみ、ｃｌａｓｓ２　（中エ
ツジ）に対してはデータ長βビットのハンド１の情報及
びデータ長ｍビットのバンド２の情報（中域成分）、ｃ
ｌａｓｓ３に対してはデータ長がβ、ｍ、ｎビットのハ
ント】、バンド２．ハンド３の情報（高域成分）までを
取る様に構成する。

この様に直交変換後の各ブロックにクラス分け、ハンド
分けを施し、画質に応じて適応的に符号化を施すことに
より高い圧縮率が期待てきる。これは通常の画像情報は
短いデータ長で表わされるｃｌａｓｓｌの平坦部が多い
ためである。尚、第６図の如く、各クラスのデータには
インデックスとしてフラスコ−１・が頭に伺加される。

３つのクラスに分類する場合には２ヒツトのクラスコー
ドが必要となり、ｃｌａｓｓｌ　　　クラスコード−０
Ｏ（２進表示）ｃｌａｓｓ２：　　　　／ｌ　　　＝＝
０１（”　　）ｃｌａｓｓ３　：　　　　　　　　＝１
０　（／ｌ）なるインデックスで記述される。

尚、本明細書中の後述する実施例のい（つかは、便宜上
ｃｌａｓｓ３のクラスコードを［］１」と表わす場合も
ある。また、クラス分けの数によりそのクラスコードの
長さは対応して変わるものである。

第１図の６はシーケンサであり、次にシーケンサ６の機
能について説明する。

ベクトル量子化器４ａ〜４Ｃによって得られた、各バン
ドの再生ベクトル５ａ〜５Ｃはシーケンサ６により各バ
ント毎にまとめられてクラス分は情報１２に基づいてバ
ンド毎に伝送される。

第７図は、２次元画像データをＢｏｏ〜Ｂ　ｍｎにブロ
ック分けした各ブロックに対し前述のクラス分けを行っ
た結果を示す。（ａ）は各ブロックの番号、（ｂ）はそ
のブロックのクラス分けした結果を示す。

第８図は第７図（ａ）の画像を符号化したデータの伝送
手順を示したものである。５ＴＥＰＩては一画面を構成
する全ブロックＢ　ｏｏ−Ｂ　ｍｍのノ＼ンド１の情報
を伝送する。そして、５ＴＥＰ２てバンド２の情報を伝
送し、５ＴＥＰ３でハント３の情報を伝送する。

５ＴＥＰ２，３に於いては、一画面を構成する複数ブロ
ック全てのバンド情報を送る必要はない。このため必要
な箇所のブロックに対してのみ、即ち、ｃｌａｓｓ２と
ｃｌａｓｓ３のブロックに対するバンド２の情報及びｃ
ｌａｓｓ３のブロックに対するバント３の情報を伝送す
る。

かかる各ブロックに対し、ステップ２，３によるハント
２．バント３の情報の伝送が必要か否かの情報は、５Ｔ
ＥＰＩにおけるバンド１の情報の伝送時にクラスコード
を各ブロックのバンド１の情報に付加して全ブロック数
分伝送する。そして、このクラスコードを受信側で各ブ
ロック毎に記憶しておき参照する事により高域バンド情
報を必要とする箇所（ブロック）のみで、バンド２の情
報及びバント３の情報をピックアップする。

第９図は受信側の信号処理方法について記したものであ
る。受信信号２０としては各ブロックのノくント毎の情
報が第８図に示した５ＴＥＰ順に入力してくる。

５ＴＥＰＩでハンドｌの情報とともにクラスコードが伝
送されて来た時、そのクラスコードはクラスコードメモ
リ２１へ一時記憶される。受信コード２０は逆アダマー
ル変換器２２により実空間データへの変換がなされ実デ
ータ出力２３として出力される。

この実データ出力２３は例えば、画像メモリ２４等に供
給される。メモリ２４に格納された画像データに基づ（
画像はデイスプレィ２５にて表示される。

５ＴＥＰ２及び３ではクラスコードメモリ２１の内容に
従って受信信号２０に対する処理が異なる。

クラスコードの内容によって処理される内容は以下の通
り： ■クラスコードー１のとき（２進で００）そのブロック
のハイバンド成分はないので、従ってスキップされる。

■クラスコードー２のとき（２進で０１）バンド２の情
報のみ逆アダマール変換する。

■クラスコードー３のとき（２進で１０）バンド３及び
バンド２の情報が逆アダマール変換従って、順次送られてくるバイバンドの符号（バンド１
及びバンド３の情報）はこのクラスコードメモリ２１の
内容と照合する事により目的とするブロックの情報とし
て認識される。

以上の如くして、各バンド毎に伝送されてくる情報を各
バンド毎に独立に逆変換し、各ブロック毎に順次数にメ
モリ２４に格納されている前の逆変換の値にたし込んで
ゆくことで、最終的な復号画像を得ることが可能である
。

以上説明したように、画像データを直交変換を用いるこ
とにより、低周波成分、中周波成分。

高周波成分にバンド分割をし、各バンドを独立に伝送す
ることにより、圧縮効率に良い、かつ画像伝送レスポン
スの良い伝送を可能ならしめる効果をもつ。

画像伝送レスポンスが良いことは、階調及び鮮鋭度は粗
いが画像の全体像がいち速く伝送されることを言ってい
る。その後に伝送されて（るデータを重畳してゆ（こと
により、画像の階調及び鮮鋭度は向上されるが、全体像
をまずいち速く構成が可能であり、状況によっては伝送
を途中で打ち切ってもそれなりの画質の画像を得ること
が可能である。

この様なレスポンスの速さは、動画像の伝送には特に適
する。また、静止画においても画像の検索用には、全体
像がいち速（見られることは、検索を画像を目視で行う
ことが一般的であることからきわめて重要である。

また、圧縮効率が高いことは、伝送時間を短縮させ、か
つ保存・蓄積に要する容量を減らしコストの点で多大な
価値をもつものである。

以上の毎く各バンド毎に情報伝送する過程に於ては、各
種変換が可能となる。ここでは高周波成分を強調してＭ
ＴＦ補正を行う例にて説明する。

一般にシステムの伝達特性としては高域側の信号成分が
入力器、アナログ処理系等の伝達特性によりなまり、画
像のシャープさが失われる事が多い。このため高域での
周波数成分を送信又は受信側で多少ゲインを上げ補正す
る事が必要となる。

第１０図は各種変換を必要とするときのデータ伝送形成
を示し、各バンドの情報を送る前に各バンドの情報の夫
々に対する補正のための係数（パラメータ１．　２．　
３）をあらかじめ送信する。

このパラメータ１．　２．　３はバンド毎に送信せずに
予め前もって各バンドの係数を全部送っておいてもよい
。第１０図の例では各バンド毎に順次送るものとする。

かかるパラメータは各バンドの情報に対するゲインに相
当する係数を与える。例えばバンド１でのゲインをα３
、バント２でのゲインをα２、バント３てのゲインをα
３とすると復元される信号のアダマール変換値Ｙ′　はＹ′＝　　α１・（バンドｌの値）＋α２・（バンド２
の値）十α３・（バント３の値）て与えられる。尚、α１＜１．α２〉１．α３〉１とす
る事により復元画像の高域をもちあげる事が出来る。

又、逆にα１〉】、α２．α３〈１とする事により低域
強調を行う事ができる。

かかる変換操作に於て、各ハンド単位にゲイン（α１）
＊（バンドｉの値）を伝送する。これは各バンド毎の加算が成立しく線形結
合となっているので）又アダマール変換（逆変換）が線
形変換であるので各バンド毎に逆アダマール変換をし、
実データの重ね合わせが可能となる。

シーケンサ６による符号化データの伝送手順の他の方式
を第１１図に示す。尚、クラス分け、ノ＼ンド分けは第
７図（ａ）の画像に対し前述の実施例と全く同様に行う
。即ち、５ＴＥＰＩでまず一画面を構成する各ブロック
のクラスコートのみを全て伝送する。５ＴＥＰ２ではバ
ンド１の情報を、５ＴＥＰ３ではバンド２の情報を、５
ＴＥＰ４ではパンＦ’　３の情報を伝送する。

５ＴＥＰ３，４に於ては、一画面を構成する複数ブロッ
ク全てのハンド情報を送る必要はない。このため必要な
箇所のブロックに対してのみノーンド２及びバンド３の
情報を伝送する。

かかるステップ３，４によるパンｌ’２．３の情報の伝
送が必要か否かの情報は５ＴＥＰＩの伝送時にクラスコ
ートを全ブロック数分伝送しているため、このクラスコ
ートを受信側で記憶しておき参照する事により高域バン
ド情報を必要とする箇所（ブロック）のみバンド２及び
バンド３の情報をピックアップする。

受信側に於ては、５ＴＥＰＩの時のデータをそっくり第
９図のクラスコードメモリ２１に記憶し、５ＴＥＰ２の
時には全てのブロックに対し順次に逆アダマール変換器
２２で処理されてゆ＜　、５ＴＥＰ３及び５ＴＥＰ４に
関しては、前述の実施例における５ＴＥＰ２及び５ＴＥ
Ｐ３と全（同様である。

この伝送方式の場合は、５ＴＥＰ１のデータの伝送が完
了するまで画像データが転送されないため、若干の画像
伝送レスポンスの遅れを生ずるが、５ＴＥＰＩにおける
クラスコードとバンドデータの切り分けの処理が不要と
なるだけ復号器の負荷を軽減させることができる。

第１］図に示したデータ伝送手順方式におけるデータ変
換について説明する。

即ち、第１２図に示す如（５ＴＥＰＩにおけるクラスコ
ートの伝送に続けて補正係数を表わすパラメータ１．　
２．　３を伝送する。

ここでは直交変換されたデータを受信側で逆変換を施し
、再び元の実データに変換した後、空間フィルター操作
を行う処理を各バント毎に（又は第１０図（Ｂ）の各５
ＴＥＰ毎に）行ってい（例を説明する。

第１３図に変換処理のフローチャー１・を示す。

２５は第１２図示の５ＴＥＰＩの伝送てこの時クラスコ
ード列と変換パラメータを送る。このパラメータは変換
を行うためのパラメータで、例えば輪郭強調の場合には
第１４図（ａ）、　　（ｂ）に示される５×５又は３×
３のエツジ検出用のラプラシアンフィルタの選択、輪郭
強調処理を施す時のたたみ込み計算（コンポルーノヨン
計算）における〔出力データー中心画素データ＋β・（
Ｌａｐｌａｃｉａｎ出力）〕での係数βの設定等々を指
示する。

２６は５ＴＥＰ２〜４ての各バントデータの伝送を示す
。受信されたバントデータに対する逆アダマール変換を
２７にて行う。この時の結果は画像メモリへ加算されて
い（ものとする。又、クラスコード情報からバンドデー
タを必要としないブロックは飛ばされる（ＳＫＩＰされ
る）ものとする。

この様にして逆変換されて元に戻されたデータに対して
空間フィルター操作が２８で加えられる。

これは前述のパラメータに従って行われる。場合によっ
てはこのパラメータは受信側で設定してもよい。

以」二の操作をバンドの数だけ繰り返して行う。

この様にしてＭＴＦ補正用変換を行う事が出来る。

シーケンサ−６による符号化データの伝送手順の更に他
の方式を説明する。

即ち、第１１図における５ＴＥＰ２の処理をまず先に行
い、次に５ＴＥＰＩ、５ＴＥＰ３，５ＴＥＰ４で行う。

これにより、低シーケンシ−成分のデータ（バント１）
を全て伝送してから、順次クラスコードと中シーケンシ
ー９高シーケンシー成分のデータを伝送する。これによ
り第１１図示の伝送手順を行った場合に比して、より画
像レスポンスが早まり、低シーケンシ−成分データのみ
で表現された画像をいち速く得ることができる。

尚、第８図または第１１図に示したデータ伝送手順にお
いて、クラスコードをランレングス符合して伝送するこ
とにより、より効率のよい圧縮効率が得られることが期
待できる。この場合、符号器部。

復号器部にそれぞれこのランレングス符号化用の符号器
、復号器を要する。

シーケンサ６による符号化データの伝送手順の更に他の
方式を説明する。

本実施例ではクラス分け、バンド分けは前述の実施例と
蚕く同様に行う。しかし、バンド２及びバンド３の情報
のあるクラスコード３を「１１」で表わし、また、デー
タの伝送手順を第１５図に示すような手順で行う。

即ち、５ＴＥＰＩでまず画像を構成する全てのブロック
のバンド１のデータを伝送する。５ＴＥＰ２で画像を構
成する全てのブロックがそれぞれバンド２のデータを持
つか否かを各１ビツトで表現したビットデータを転送す
る。０はバンド２がなく、１がバンド２が有ることを意
味する。次に、５ＴＥＰ３でバンド２のデータを送る。

５ＴＥＰ４では、画像を構成する全てのブロックが各々
バンド３のデータを持つか否かを各１ビツトで表現した
ビットデータを転送する。０はバンド３がなく、１はバ
ンド３が有ることを意味する。次に、５ＴＥＰ３でバン
ド３のデータを送る。

受信側に於いては、５ＴＥＰＩのデータはそのまま順次
復号処理を行い、５ＴＥＰ２ではデータを第９図のクラ
スコードメモリ２１に記憶し、５ＴＥＰ３ではこのクラ
スコードメモリ２１に保持されたデータを基に、バンド
２のデータを対応するブロックの値として復号する。５
ＴＥＰ４ではデータを第９図のクラスコードメモリ２１
に記憶し、５ＴＥＰ５ではこのクラスコードメモリ２１
に保持されたデータを基に、バンド３のデータを対応す
るブロックの値として復号する。

本実施例では、伝送５ＴＥＰ数はふえるが、復号器の第
９図のクラスコードメモリ２１の容量が前述の実施例に
比して減らすことが可能となる。

また、第１５図の実施例に於ける５ＴＥＰ４において、
バンド３が送られるのは、バンド２が送られたブロック
のうちの一部もしくは全部となることから、第１６図の
如（５ＴＥＰ２のデータが１であった部分のみに対して
、０もしくは１送る。即ち、バンド３がさらにつけ加え
られるか否かの情報を送るものである。尚、第１５図の
ものに比して、５ＴＥＰ４の処理は若干複雑にはなるが
、圧縮効率はさらに向上する。

符号化データの更に他の伝送手順を第１７図に示す。

クラス分け、バンド分けは、第８図示の手順の場合と全
く同様に行う。しかし、データの伝送の手順を第１７図
に示す様に行う。

即ち、５ＴＥＰＩにおいては、画像中の全てのブロック
のバンドｌの情報を全て伝送する。５ＴＥＰ２において
は、画像中の各ブロックがバンド２をもつか否かを１ヒ
ツトで表わし、０が持たないことを、■が持つことを意
味づけ、持つ場合にはその”１′′の直後にバント２の
データを付加した形態で伝送する。５ＴＥＰ３において
は、５ＴＥＰ２と同様にハンド３のデータを伝送する。

受信側は、５ＴＥＰ２及び３ではこのブロックがバンド
２及びバンド３のデータを持つか持たないかのデータを
見て容易にハンド２を持つデータの位置を決定でき、順
次ハンド２及びバンド３のデータを復号してゆくことが
可能となる。

また、第１８図の伝送手順に於いて、５ＴＥＰ２及び５
ＴＥＰ３の中で、バンド２もしくはハンド３が存在しな
いブロックが続く場合に、０のヒツトが長く続くことに
なる。この０のビットの連続ストリングを第１８図の如
くランレングス符号化する。

これにより、第】７図の手順に比べて、より高能率な圧
縮を期待できる。

次に、バント分けとクラス分けのザブブロックを異らし
めた実施例構成を説明する。尚、バンド分けは前述の実
施例と同じであるとする。

クラス分けについては、アダマール変換係数を用いて解
析しクラス分けするため、第９図（ａ）。

（ｂ）、　　（ｃ）のような３つのエツジ量を定義する
。

第１９図のフロック中の各要素は第２図（ｂ）に対応す
る。（ａ）はエツジＴＩＥＤを求める計算例である。エ
ツジのある画像をアダマール変換すると　この部分に電
力が集中し、Ｅｌ）＝　ｌ　ＹＩ２　ｌ　＋ｌ　Ｙ１３
　ｌ十１Ｙ２１１　＋　１Ｙ２２１＋　ｌ　Ｙ３１　ｌ
なる値ＥＤが大きくなる。

従って、この性質を利用し、第２０図に示すようにＥＤ
＜Ｔｌ、（Ｔｌはスレッショルド）ならｃ　］　ａ　ｓ
　ｓ’　］（平坦部ンとクラス分けする。また、画像が
たてエツジを有するものは、（ｂ）の部分に電力が集中
し、ＶＥ＝ｌＹ＋２１＋ｌＹ＋３１＋ｌＹ、＋４１なる
たテｆｆ−’１７　シｉＶＥが大きく、また、画像がよ
こエツジを有するものは、（Ｃ）の部分に電力が集中し
、ＨＥ＝　ｌ　Ｙ２＋　１　＋ｌ　Ｙ３＋　ｌ　＋　ｌ
　Ｙｌｌ　ｌなるよこエツジＨＥが大きい性質を利用し
クラス分けを行う。また、たてエツジ量■Ｅとよこエツ
ジＳＨＥの差ＩＶＥ−１１ＥＩが小さい場合はななめエ
ツジであることが多いという性質を利用して、第２０図
のようにｃｌａｓｓ２　（たてエツジ）　ｃｌａｓｓ３
　（よこエツジ）　ｃｌａｓｓ４　（ななめエツジ）と
クラス分けする。図中、Ｔ２はななめエツジの判定用ス
レッショルドである。

各クラス分けによる符号形態を第２１図に示す。

ｃｌａｓｓｌの平坦部に対する符号化データはバンド１
の情報のみで、ｃｌａｓｓ２〜４のエツジ部に対する符
号化データはハンド］〜バンド３までの全情報から成る
。これはたてエツジ、よこエツジ、ななめエツジ共にエ
ツジ成分の周波数としては高い周波数を有するからであ
る。

クラスコートとしては４クラスを表わすために２ビット
となる。これは各クラス毎に各バンドのベクトル量子化
器による再生ベクトルを異らしめているからであり、こ
れが又前述の全探索型のベクトル量子化を部分探索型に
変えている。

第２２図は画像符号化装置の構成例を示す。即ち、第２
２図に於いて直交変換部５１からの各ブロック出力を符
号化するベクトル量子化器５４へ前述のクラス分けを示
すクラス分は用の出力信号５３が入っている。このクラ
ス分は用の入力信号によりベクトル量子化器５４のルッ
ク・アップ・テーブルのチーフル空間が切り換えられ、
各々のクラスに適応した再生ベクトルを得る事が出来る
。

シーケンサ５６による処理は前述の実施例におけるシー
ケンサ６と同様に、クラス分類部５２からのクラス分は
信号に従って第２１図示の手順による符号化データの伝
送を行う。また、直交変換部５１に関しては前述の実施
例と同じ様にブロック毎にアダマール変換が行われ、ま
た、ベクトル量子化器５４では各バンド毎の量子化器５
４−　ａ〜５４ｃを用いてハンド別にベクトル量子化が
なされる。

次に、バンド分割が各クラス分けに応じて適応的に決定
される例を示す。クラス分けに対しては第１９図、第２
０図に示したものと同じである。

第２３図で６３はバンド分割部である。クラス分類部６
２で分類された４つのクラスを示す２ビツトの信号が信
号線７２を介し、バンド分割部６３に入力している。こ
のバンド分割部６３はクラス分類信号に応じてＹｌｌ〜
Ｙ、１４を第２４図のように平坦部（ｃｌａｓｓｌ、）
、たてエツジ部（ｃｌａｓｓ２）、よこエツジ部（ｃｌ
ａｓ３３）、斜めエツジ部（ｃｌａｓｓ４）としてバン
ド分割する。図中ＤＣはＹｌｌで画像のＤＣ成分、１，
２はそれぞれハンド番号、斜線部は量子化せずマスクす
る（０とする）部分である。

この斜線部分は非常にパワーが小さいからである。一般
に画像の平坦部はエツジ部より情報量が少ない。本実施
例ではこの点を利用し平坦部（ｃｌａｓｓｌ）はＤＣと
バンド１のみに、エツジ部（ｃｌａｓｓ２．３．４）で
はＤＣとバンド１及びバンド２に分割する。これにより
平坦部の冗長性を除去する。すなわち、周波数の高い画
像により多（のバンドを持たせるようにする。また、各
バンドの次元数を７，８次元に制限することにより、ベ
クトル量子化の規模を小さくし、全探索を可能としてい
る。

各クラスに与える符号化ビット数をたとえば第２５図の
ようにとれば、エツジ部に多（の情報量を与えることが
できると同時に符号化圧縮率も上げることができる。

第２５図ではｃｌａｓｓｌはＤＣに６ビツト、バンド１
に８ビツトを、ｃ　ｌ　ａ　ｓ　ｓ　２〜４はＤＣに６
ヒツト、バントｌ及びハンド２にそれぞれ８ビツトを与
えた例である。各クラスバンド１及びバンド２はベクト
ル量子化器６４．．６５によりそれぞれ独立にベクトル
量子化する。

第２３図で７３の信号線はバンド分割部６３て分割した
ＤＣ成分（６ビツト）を符号器６６へ送る信号線である
。７４．７５はそれぞれバンド分割部６３で分割された
バンドｌ及びバンド２のアダマール変換係数をベクトル
量子化器６４及び６５に送る信号ラインである。ベクト
ル量子化器６４．　６５には入力ベクトル（ハンド１及
びバンド２）が入力されると最適な再生ベクトルを選択
するようなルックアップテーブルが書き込まれている。

ここではあらかじめ種々の周波数の異なる画像について
上記と同一のクラス分類及びバンド分割処理を行い、バ
ンド１．バンド２について独立にトレーニングを行い最
適再生ベクトルを求めてルックアップテーブルを構成し
ている。バンド１．バンド２は共に２５６種（８ビツト
）の再生ベクトルを求めている。ただしｃｌａｓｓｌに
ついてはバンドｌのベクトル量子化のみを行う。また、
量子化器６４及び６５には信号線７２を介し、２ビツト
のクラス分類信号が入力されており、ルックアップテー
ブルの内容をクラス別に選択する。

符号器６６ではクラス分類信号７２、ＤＣ成分７３、バ
ンド１及びバンド２に対するベクトル量子化結果７６．
７７を符号化して、第２５図で示した形式にコード化す
る。ここでコード化された画像は信号線７８を介し、メ
モリ或いは通信回線へ送ることができる。

以上説明した実施例では、周波数解析としてアダマール
変換を用いたが、他の直交変換たとえばコザイン変換、
に−Ｌ変換等を用いても実施できる。

またベクトル量子化器においてはルックアップテーブル
を用いたが、マイクロプロセッサで構成し、最適再生ベ
クトルを計算してもよい。

また、符号化の単位ブロックの大きさや形も本実施例の
ものに限らず、符号化すべき画像密度等に応じ適宜選択
されるものであり、クラス分けの数やハント数も同様に
最適な数に設定されることは言う迄もない。

〔効　果〕

以上説明した様に、本発明によると画像情報を複数画素
からなる複数ブロックに分割しブロック単位で符号化を
行う画像符号化方式であって、ブロック単位で画像の周
波数解析を行って各ブロックを周波数別の複数のクラス
に分類し、各ブロックの画像をクラス別に符号化するの
で、ブロックを構成する画像内容に適した符号化を実行
することが可能となり、また、ブロック単位で画像の周
波数解析を行って各ブロックの周波数成分を複数のバン
ドに分類し、各ブロックの画像をバンド別に符号化する
ので、ブロックを構成する画像の再現性を欠落すること
のない符号化を実行することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明を適用した符号化装置の構成例を示すブ
ロック図、第２図はアダマール変換の概念図、第３図はシーケンシ−成分を示す図、第４図はバンド分割例を示す図、第５図はクラス分は手順を示す図、第６図は符号化データを示す図、第７図は画像のクラス分けの例を示す図、第８図は符号
化データの伝送形式を示す図、第９図は受信側の処理ブ
ロック例を示す図、第１０図及び第１２図はパラメータ
の何加された符号化データの伝送形式を示す図、第１１図、第１５図、第１６図、第１７図、第１８図、
第２］図及び第２５図は符号化データの他の伝送形式を
示す図、第１３図は変換処理の手順を示ず図、第１４図はラプラシアンフィルタの一例を示す図、第１
９図及び第２４図はクラス分けの他の方式を示す図、第２０図は他のクラス分は手順を示す図、第２２図及び
第２３図は符号化装置の他の構成例を示すブロック図で
ある。１は直交変換部、２はクラス分類部、４はベクトル景子化器、６はシーケンサ、２１はクラスコードメモリ、２２は逆アダマール変換部、２４はメモリである。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）画像情報を複数画素からなる複数ブロックに分割
しブロック単位で符号化を行う画像符号化方式であって
、ブロック単位で画像の周波数解析を行って各ブロック
を周波数別の複数のクラスに分類し、各ブロックの画像
をクラス別に符号化することを特徴とする画像符号化方
式。
（２）画像情報を複数画素からなる複数ブロックに分割
しブロック単位で符号化を行う画像符号化方式であって
、ブロック単位で画像の周波数解析を行って各ブロック
の周波数成分を複数のバンドに分類し、各ブロックの画
像をバンド別に符号化することを特徴とする画像符号化
方式。