JPH01256285A - 画像信号帯域圧縮方式 - Google Patents

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、画像信号帯域圧縮方式に関するものであり、
特に画像信号の伝送あるいは記録に適用できる画像信号
帯域圧縮方式に関するものである。

（従来の技術〕 従来、画像信号の帯域圧縮技術に関して、電子通信学会
通信方式研究会資料Ｃ３８４−７ｒ高品位テレビ信号の
時間軸変換帯域圧縮方式」に報告されているＴＡＴ方式
という技術が知られている。

ＴＡＴ方式は、まず粗いサブサンプリングによって画像
の基本構造を表す基本画素を取り出し、次に残りの画素
の中から精細さを表すために必要な追加画素をとるもの
である。

これを第７図及び第８図を参照して説明する。

なお、ＴＡＴ方式のサンプリングパターンを示す説明図
である第７図中、符号ｐ＋、ｐｇはそれぞれサンプリン
グ点、間引き点を示し、また、矢印Ｍは補間方法を表す
。

ＴＡＴ方式における上記した処理は、画像を小さなブロ
ックに分割し、ブロック内の画像の細かさに応じて第７
図（ａ）、　　（ｂ）に゛示すようにすンプリングパタ
ーンを変化させることに相当する。

即ち、１つのサンプリングパターンを１つのモードとし
て複数のモードを設定し画像の細かさに応じて各ブロッ
ク毎にモードを切り替えて割り当て、割り当てられたモ
ードに従って画素を間引き帯域圧縮を行う。このように
することで、画像の精細な部分では画素を間引かずに、
画像の平坦な部分では画素を間引いて、全体として補間
誤差を小さくすることが可能である。ＴＡＴ方式におけ
るモードの決定では、モードの数が第７図（ａ）。

（ｂ）に示す２種類の場合、第８図に示すように、第７
図（ｂ）のモード２に対する補間誤差の絶対値のブロッ
ク内総和であるブロック毎の歪ｉｌＳのヒストグラムを
用いて、Ｓの成る値Ｔｈを境界にしてモードを決定して
いる。即ち、Ｔｈを越えたブロックはモード１が、Ｔｈ
以下のブロックはモード２が割り当てられる。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかし、かかる方式による帯域圧縮では、画像品質の点
でなお次のような問題がある。

即ち、従来のＴＡＴ方式では、各ブロックに対するモー
ドは、前述のように補間誤差の絶対値のブロック内総和
であるブロック毎の歪量の値を見て、成る闇値を境界に
して決定している。従って、ブロック毎の歪量が閾値Ｔ
ｈ近傍となる画像領域においてはブロック毎に画質差の
大きな限られた種類のモードが複雑に入り組むことにな
り、これが視覚的な画質劣化となって現れる。またこの
領域においては、雑音等の影響により時間方向に歪量が
わずかに変化しただけでも同一位置のブロックのモード
が画面毎にランダムに変化する可能性があり、これも視
覚的な画質劣化となって現れる。

本発明の目的は、ブロック毎の歪量を用いて決定された
モードに対して空間または時間方向にフィルタをかけて
モードが複雑に入り組んでいる部分のモードを修正する
ことにより上述した問題点を緩和した画像信号帯域圧縮
方式を提供することにある。

〔課題を解決するための手段〕

本発明の画像信号帯域圧縮方式は、 画像を定められた大きさのブロックに分割し、圧縮側で
前記ブロック毎に画素の間引き及び補間方法を示すモー
ドを決定して、そのモードに従って圧縮側で画素を間引
き、復元側で間引かれた画素を補間して復元する画像帯
域圧縮方式において、前記モードを決定する際に、画素
毎に各モードに対する補間誤差を計算し、少なくとも前
記補間誤差を用いてブロック毎の歪量を計算し、前記ブ
ロック毎の歪量を用いて決定されたモードに対して空間
または時間方向にフィルタをかけてこれを修正モードと
し、その修正モードに従って画素を間引き帯域を圧縮す
ることを特徴としている。

〔作用〕

本発明では、伝送の場合には送信側で画素を間引訃受信
側で間引かれた画素を補間して画像を復元する画像の帯
域圧縮処理におけるモードの決定および修正方法に特長
の一つがある。

本発明においては、まず、各モードに対する補間誤差を
計算しこれを用いて例えば補間誤差の絶対値のブロック
内総和を計算し、これをブロック毎の歪量とする。さら
に、このブロック毎の歪量を用いてモードを決定する。

このように決定した後、その−度決定されたモードに対
して空間または時間方向にフィルタをかけてモードを修
正する。

モード修正は、具体的には、さらにそのモードに対して
画面内で周囲に位置するまたは同一位置で時間の異なる
複数のブロックのモードを用いてフィルタをかけて行う
ことができる。上記のように　　−フィルタをかけてこ
れを修正モードとし、この修正モードに従って画像信号
から画素を間引き帯域を圧縮する。

ブロック毎の歪量を用いて決定したモードに対して、空
間あるいは時間方向にフィルタをかけてモードを修正す
ることにより、空間方向あるいは時間方向に同じモード
が割り当てられる可能性が高まるために、ブロック毎に
画質差の大きな限られた種類のモードが空間的に複雑に
入り組んだ雑音等により時間方向にモードがランダムに
変化することによる画質劣化を軽減できる。

〔実施例〕

次に、本発明について図面を参照して説明する。

第１図〜第６図は、本発明の実施例を示すもので、それ
ぞれ、基本部分の概略を示すブロック図、そのモード決
定回路の一例を示す図、フィルタに用いる空間領域を示
す図、フィルタの効果を示す図、並びに本発明を適用し
得るモードの種類の他の例（第７図の場合とは異なる他
の例）を示す図及びそのフィルタの効果を示す図である
。

まず、第１図〜第４図及び第７図、第８図を用いて本発
明の一実施例について説明する。

本実施例では一例として、テレビジョン信号を入力とし
てフィールドを４画素×４画素の大きさのブロックに分
割し、フィールド毎に各ブロックに対してモードの決定
を行い、画素の数を全体の１／２に間引く場合について
示している。また本実施例におけるモードは、二側とし
て第７図（ａ）。

（ｂ）に示すモード１．モード２の２種類とする。

各モードの圧縮率はモード１が１、モード２が１／４で
、モード２はフィールド内補間を用いている。

即ち本実施例は、第７図の（ａ）、（ｂ）２種類のモー
ドを各ブロックに割り当て、それぞれに対応した間引き
を行い、帯域圧縮を行うものであり、以下では特にその
モード決定方法について説明する。

第１図は本発明の一実施例であるテレビジョン信号帯域
圧縮方式の送信部の基本部分の機略を示すブロック図で
ある。

第１図に示す如く、送信部は、入力端子１００からの入
力画像信号（原信号）５０が供給されるモード２間引き
補間回路１と、この補間回路１からの補間信号５１と入
力画像信号５０とが加えられる差分回路２と、その差分
信号５２が供給される歪量計算回路３と、その出力歪量
信号５３が加えられるモード決定回路４とを備えている
。このモード決定回路４の詳細については後述する。

更に、送信部は、モード修正回路５と、遅延回路６と、
間引き回路７とを備えており、モード決定回路４からの
モード信号５４がモード修正回路５に供給され、モード
修正回路５により得られる修正モード信号５５が出力端
子１０２に送出される一方、間引き回路７に供給され、
遅延回路６を通して得られる遅延入力画像信号５６に対
する間引きが行われ、その出力として間引かれた画像信
号５７が出力端子１０１へ送出されるようになっている
。

さて、第２図以下をも参瞼して説明するに、入力端子１
００に画像信号５０が加えられると、入力端子１００か
ら入力される画像信号５０に対し、モード２間引き補間
回路１でモード２の間引き及び補間が行われ、その補間
信号５１は差分回路２に入力されて補間信号５１と原信
号即ち画像信号５０との差分が計算される。

その差分信号５２は歪量計算回路３に入力され、−例と
して差分信号５２の絶対値のブロック内の総和を計算し
これをブロック毎の歪量Ｄ２とする。

ブロック毎の歪量は歪量信号５３として出力される。

歪量信号５３はモード決定回路４に入力されて、第２図
に示すように従来のＴＡＴ方式と同様にしてモードを決
定する。

ここで、モード決定回路４は、第２図に示す如く、ヒス
トグラム作成回路８と、闇値決定回路９と、モード割り
当て回路１０と、遅延回路１１から成るでいる。この第
２図において、まず、歪量信号５３が与えられると、こ
れは′ヒストグラム作成回路８に入力されて、第８図に
示されるのと同様にして歪量Ｄ２のヒストグラムが作成
される。閾値決定回路９において、ヒストグラム作成回
路８で作成されたヒストグラムの内容をＤ２の大きな方
から次々に読み出しそ加算していき、全ブロック数の′
１／３以上となったときのＤ２の値を閾値Ｔｈとし、閾
値信号５９として出力する。さらに、歪量信号５３は、
闇値決定回路９でｉ値Ｔｈが決定されるまでの間遅延回
路１１で遅延される。モード割り当て回路１０では、遅
延された歪量信号５８と閾値信号５９を用いて全ブロッ
クに対するモードを決定する。即ち、各ブロックについ
て、歪量Ｄ２がＴｈ以上の値養持つブロックではモード
１を、Ｔｈより小さい値を持つブロックではモード２を
割り当ててモード信号５４を出力する。

第１図に戻り、モード決定回路４で決定されたモード信
号５４は、モード修正回路５に入力されて、モード信号
に対して空間あるいは時間方向にフィルタがかけられる
。例えば、第３図に示すように、符号３０を附した注目
ブロックを中心とした３ブロツク×３ブロツクの領域を
見て、注目ブロック３０以外の８個のブロック（ブロッ
クミルブロックｈ）の内例えば７個以上のブロックが同
一めモード（モードｉ）であり、注目ブロック３０が他
のモード（モードｊ：１≠ｊ）である場合には、注目ブ
ロック３０のモードはモードｉに置き換えられて、修正
モード信号５５として出力される。

この様子を第４図に示す。

上述したように、本方式においてはまず、各モードに対
する補間誤差を計算しこれを用いて例えば補間誤差の絶
対値のブロック内総和を計算し、これをブロック毎の歪
量とする。さらに、このブロック毎の歪量を用いて従来
技術のＴＡＴ方式と同様にしてモードを決定した後に、
さらにそのモード信号に対して画面内で周囲に位置する
または同一位置で時間の異なる複数のブロックのモード
を用いてフィルタをかけてこれを修正モードとし、そし
て、後述の如く、この修正モードに従って画像信号から
画素を間引き帯域を圧縮する。フィルタとして、例えば
第４図に示すように、注目ブロックの周辺部のモードが
同一で注目ブロックのみが周辺部と異なるモードとなっ
ている場合には、注目ブロックのモードを周辺部のモー
ドに修正する機作を持つフィルタを用いれば、画質差の
大きな限られた種類のモードが複雑に入り組む可能性が
小さくなる。また、モード変化を抑制するフィルタを時
間方向にかければ、雑音等の影響による時間方向のモー
ドのランダムな変化を抑えることができる。

このように、ブロック毎の歪量を用いて決定したモード
に対して、空間あるいは時間方向にフィールタをかけて
モードを修正することにより、空間方向あるいは時間方
向に同じモードが割り当てられる可能性が高まる。この
ため、ブロック毎に画質差の大きな限られた種類のモー
ドが空間的に複雑−に入り組んだり雑音等により時間方
向にモードがランダムに変化することによる画質劣化は
軽減される。

さて、一方、第１図の遅延回路６、間引き回路７の系に
おいては、入力画像信号５ｏが入力されてから上述のモ
ード修正回、路５でモードが修正されるまでの間、入力
画像信号５ｏは遅延回路６で遅延される。そして、遅延
された入力画像信号５６は間引き回路７において修正モ
ード信号５５に従って画素が間引かれ、間引かれた画像
信号５７とモード修正回路５で修正された修正モード信
号５５はそれぞれ出力端子１０１．１０２から受信側に
送信される。

以下に、更に本実施例を基にしたモード決定方法につい
て捕捉して説明する。

第１図の実施例では、フィールド毎にモードを決定して
いるが、複数フィールド分をまとめて行ってもよい。

また、第１図のモード２間引き補間回路１および間引き
回路７において間引きをする前に、モード２に対応して
、折り返し歪み防止のために信号帯域の制限を行っても
よい。

また、第２図の閾値決定回路９における閾値Ｔｈの決定
方法として、ヒストグラムの内容の読み出しは歪ｆｉＤ
２の小さな方から行ってもよい。たたしその場合には、
加算結果が全ブロック数の２／３を越えた時のＤ２の値
をＴｈと、する。

また、第１図のモード修正回路５におけるフィルタとし
て、第３図の注目ブロックを中心とした３ブロツク×３
ブロツクの領域の中で、注目ブロック以外の８個のブロ
ック（ブロックミルブロックｈ）の内、ブロックト１ブ
ロツクｄ、ブロックｆ、ブロックｈの４ブロツクが同一
のモード（モードｉ）であり、注目ブロックが他のモー
ド（モードｊ；ｉ≠ｊ）である場合には、注目ブロック
のモードをモードｉに置き換えるものでもよい。

さらには各ブロックに対してモードに対応した数を割り
当て（例えばモード１のブロックには１１モード２のブ
ロックには２）、割り当てられた数に対して低域通過型
フィルタをかけてそのフィルタ出力値により改めてモー
ドを割り当てて、これを修正モード信号としても同様の
効果が得られる。

また、例えば初めにモード１のブロックに対してのみフ
ィルタをかけてモード１からモード２になったブロック
の数を数えておき、次にモード２のブロックに対してフ
ィルタをかけて既にモード１からモード２に置き換えら
れたブロックの数だけモード１からモード２に置き換え
るようにすれば、モードの修正による圧縮率の変化を抑
えることができる。また、各ブロック個々に注目しなが
ら個々にフィルタをかけていくのではなく、例えばモー
ド１のみ集中している領域の中でｎ個のブロックがまと
まってモード２となっていてｎ個のモード２のブロック
が孤立してモード１のブロックの中に存在する場合には
、そのｎ個のモード２のブロックを全てモード１に置き
換えるようにしてもよい。さらにはフィルタとして、例
えば同一位置で時間の異なるブロックのモードを用いて
空間方向と全く同様にして時間方向にフィルタをかけて
もよい。

また、用いるモードの種類は第７図（ａ）。

（ｂ）と異なるものでもよく、例えば、第５図（ａ）、
　　（ｂ）、　　（ｃ）に示すモード１．モード２、モ
ード３の３種類を用いてもよい。各モードの圧縮率は第
５図（ａ）のモード１が１、第５図（ｂ）のモード２が
１／２、第５図（Ｃ）のモード３が１／４で、モード２
．モード３はフィールド内袖間を用いている。この場合
のモード修正の効果を第６図に示す。

本実施例によればテレビジョン信号の信号帯域を１／２
に圧縮でき、伝送時に必要とする伝送路の帯域は１／２
になり、さらに画像品質が良い画像信号帯域圧縮方式が
可能となる。なお、画像信号の圧縮率は各モードの圧縮
率あるいはＴｈＯ値を制御することにより可変となる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、−度決定された
モードに対して空間または時間方向にフィルタをかけて
モードを修正することにより、空間あるいは時間°方向
に隣接するブロック間で画質差の大きな限られた種類の
モードが複雑に入り組むことによる画質劣化を軽減でき
る。従って、従来のＴＡＴ方式より視覚的に高画質な画
像の帯域圧縮が可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例に係る画像信号帯域圧縮方式
を説明するための送信部の基本部分の概略のブロック図
、 第２図は第１図の実施例におけるモード決定回路の一例
を示す図、 第３図は第１図の実施例におけるフィルタに用いる空間
領域を示す図、 第４図は第１図の実施例におけるフィルタの効果を示す
図、 第５図はモードの種類の他の例を示す図、第６図はその
場合のフィルタの効果を示す図、第７図はＴＡＴ方式の
サンプリングパターンを示す図、 第８図はＴＡＴ方式におけるモード決定方法を示す図で
ある。 １・・・・・モード２間引き補間回路 ２・・・・・差分回路 ３・・・・・歪量計算回路 ４・・・・・モード決定回路 ５・・・・・モード修正回路 ６・・・・・遅延回路 ７・・・・・間引き回路 ８・・・・・ヒストグラム作成回路 ９・・・・・閾値決定回路 ｌＯ・・・・・モード割り当て回路 １１・・・・・遅延回路 代理人　弁理士　　岩　佐　　義　幸 ３ゾロツク 第３図 ×　　×　　×　　× 斯 べ ごζ−ｏｏ○○ ＯＯＯ○　　　　　　　×　×　×　×モード１　　　
　　　　　　　モード２（ａ）　　　　　　　　　　　
（１））第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像を定められた大きさのブロックに分割し、圧
   縮側で前記ブロック毎に画素の間引き及び補間方法を示
   すモードを決定して、そのモードに従って圧縮側で画素
   を間引き、復元側で間引かれた画素を補間して復元する
   画像帯域圧縮方式において、 前記モードを決定する際に、画素毎に各モードに対する
   補間誤差を計算し、少なくとも前記補間誤差を用いてブ
   ロック毎の歪量を計算し、前記ブロック毎の歪量を用い
   て決定されたモードに対して空間または時間方向にフィ
   ルタをかけてこれを修正モードとし、その修正モードに
   従って画素を間引き帯域を圧縮することを特徴とする画
   像信号帯域圧縮方式。