JPH0216887A - 画像符号化装置 - Google Patents

画像符号化装置

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JPH0216887A
JPH0216887A JP63166170A JP16617088A JPH0216887A JP H0216887 A JPH0216887 A JP H0216887A JP 63166170 A JP63166170 A JP 63166170A JP 16617088 A JP16617088 A JP 16617088A JP H0216887 A JPH0216887 A JP H0216887A
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JP
Japan
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image signal
frequency component
circuit
image
motion
Prior art date
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Application number
JP63166170A
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English (en)
Inventor
Hisashi Ibaraki
久 茨木
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NTT Inc
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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Publication date
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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〕 本発明け、画像を効率良く伝送するのに有効な画像符号
化装置に関し、特に、画像を符号化する際、符号化を縮
小画像サイズとオリジナルサイズとの複数段構成とする
ことにより、復号を途中の段階で打切れば低解像度の画
像を、また、復号を最終段階まで進めれば高解像度の画
像を再生可能とする画像符号化装置に関する。
〔従来の技術〕
従来、知られている画像符号化技術としては、下記の文
献に開示されたものが知られている。
(1)“Transmj、ss]on of HD T
 V signalSunder140 MbG/s 
usjng a 5ub−band Dcconlp。
sN、j、on  and  r)1screte  
Co5jne  TransformCodj ng”
(2nd Internatj、onal Works
hopon Signa] Processj、ng 
of F(D T V、vol、])(2)「階層構造
を有する直交変換符号化の一検討」(昭和60年度電子
通信学会情報・システム部門全国大会予稿201) 上記文献(1)に示されている技術は、両信号に水平、
垂直方向のフィルタを施し、画信号を、1)水平、垂直
方向ともに低周波成分 2)水平方向のみ低周波成分 3)垂直方向のみ低周波成分 4)水平、垂直方向ともに低周波成分 の4成分に分離して、水平、垂直方向ともに低周波な成
分についてはDCT符号化し、他の3成分についてはi
 子化、ランレングス符号化するものである。ここで、
rl C’rとは、離散コサイン変換(Djscret
CCosjr+eTransform)の略である。
また、−]二二叉文献2)に示されている技術は、画像
をnXn画素のブロックで直交変換し、その直交変換係
数の低周波成分にあたるmXm個の係数を逆変換して縮
小画像を得、その縮小画像を再度nXn画素のブロック
で直交変換し、低周波成分のmXm個の係数の逆変換を
定められた回数繰り返し、最後に、直交変換係数と途中
段階の画像の直交変換係数のIr1×m以外の高周波成
分にあたる係数を量子化し符号化するものである。
〔発明が解決しようとする課題〕
しかしながら、上記従来技術には、下記の如き問題点が
あった1゜ すなわち、1−記文献(1)に示されている技術では、
動き補償等の時間軸」―の相関を利用していないため、
符号化効率2両品質が充分でないという問題点があり、
また、高周波成分もランレングス符号化しているため、
符号化効率が充分」二がらないという問題かぁ−〕だ。
一方、」二叉文献(2)に示されている技術では、途中
段階の縮小画像は、直交変換係数の低周波にあたる部分
を逆変換したものであるため、ブロックノイズが発生し
やすく、また、上記文献(1)に示されている技術と同
様に、動き補償を利用していないため、充分な符号化効
率が得られないという問題があった。
本発明は」二叉事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、従来の技術における」二連の如き問題
点を解消し、縮小画像上で動き補償を行うことで時間軸
」二の相関を利用することによって、符号化効率を向上
させた画像符号化装置を提供することにある。また、他
の目的は、高周波成分についても直交変換符号化を施す
ことにより、符号化効率を向−]−させた画像符号化装
置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の上述の目的は、入力された画信号から低周波成
分画信号を生成し、該低周波成分画信号を予め定められ
た方法でサブサンプリングして縮小画信号を生成し、該
縮小画信号を離散直交変換して該直交変換係数を量子化
することにより、画信号を符号化する画像符号化装置に
おいて、時間的に連続する上記縮小画借りの2両像間で
、時間的に前の両信号から現在の両信号を予測して予測
側信じを生成し、現在の縮小画信号との動き差分を生成
する動き補償回路を設けて、該動き補償回路により生成
した動き差分画信号を離散直交変換し、まず、縮小画信
号の部分のみを可変長符号化回路により符号化し、その
後、」二叉縮小画信号を復号して内挿拡大処理を行って
得た拡大復号画信号と原画信号の差分に基づき高周波成
分画信号を生成し、該高周波成分画信号を離散直交変換
して」二叉1丁変長符号化回路により符号化する如く構
成したことを特徴とする画像符号化装置、または、」二
叉各手段に加えて、時間的に前の両信号から現在の両信
号を予測して予測両信号を生成し、現在の高周波成分両
信号との動き差分を生成する動き補償回路を設けて、高
周波成分画信号についても連続する2画信号間で動き補
償を行うことを特徴とする画像符号化装置によって達成
される。
〔作用〕
本発明に係る画像符号化装置においては、低周波成分画
信はもしくは低周波成分画信号と高周波成分画信号につ
いて、時間的に連続する2画信号間で動き補償を行って
動き差分画信月を生成し、この動き差分側信じを直交変
換・量子化して可変長符号化することにより、符は化効
率を大幅に向」ニさせるとともに、復し・の程度に対応
して、低解像度画像から高解像度画像までの多段階の画
像を得ることを可能としたものである。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明する
第1図は、本発明の一実施例を示す画像符号化装置のブ
ロック構成図である。図中、1−は画信号入力端子、2
はローパスフィルタ(LPF)、3は例えば、縦横2画
素に1画素を抽出する如きサブサンプリング回路(SS
)、4および1oは前述のDCT回路(DCT)、5お
よび11は量子化器(Q)、6はフレームメモリ(FM
)、7は詳細を後述する動き補償回路(MC)、8およ
び]2は可変長符号化回路(vr=c)、9は詳細を後
述する内挿拡大回路(TI〕)を示している。
動き補償は、例えば、両信号を予め定められた複数画素
から成るブロックに分割し、そのブロックに含まれる一
部の画素と符号化済みの過去の画像のブロックとの間で
、ある定められた範囲でブロックマツチングを行い、ブ
ロック間の誤差が最も小さくなるブロック間から、ブロ
ックが動いた方向を示す動きベクトルを求めるものであ
る。誤差の小さくなるブロックから、現在の画像の予測
画像が構成でき、この予測画像と現在の画像との差分画
像と、上記動きベクトルを符号化することで、動画像を
効率的に符号化することができる。
第2図は、」二叉動き補償回路7の具体的構成例を示す
図であり、2X2ブロツク、±1を検出範囲とする動き
補償回路を示すものである。図中、33〜46はシフ1
〜レジスタ(S R)、47〜64は差分の絶対値を求
める絶対値差分回路(DF)、65〜73および83〜
旧は加算回路(AD)、74〜82は遅延回路(+)L
)を示している。以下、本回路の動作を説明する。
31から、符号化済みの過去の両信号が3ラインずつ入
力され、シフトレジスタ33〜44に入力される。また
、32からは、現在の両信号のラインが入力され、シフ
l−レジスタ45.46に入力される。絶対値差分回路
47では、シフトレジスタ33とシフトレジスタ45の
内容の差分の絶対値が求められ、絶対値差分回路48で
は、シフ1−レジスタ34とシフトレジスタ46の内容
の差分の絶対値が求められる。
絶対値差分回路49〜64でも、同様である。
加算回路65では、絶対値差分回路47と絶対値差分回
路48の出力が加算される。加算回路66〜73でも、
同様である。M延回路74では、加算回路65の出力を
、1ライン分遅らせる。遅延回路75〜82でも、同様
である。加算回路83ては、加算回路65の出力とこれ
を1ライン遅延させた遅延回路74の出力とが加算され
、水平、垂直に−1ずつずれたブロックに対する絶対値
差分の和が求められる。加算回路84では、加算回路6
6の出力と遅延回路75の出力とが加算され、水平に○
、垂直に−1ずれたブロックに対する絶対値差分の和が
求められる。
同様に、加算回路85〜91でも、各ブロックに対する
絶対値差分和が求められる。動きベクトル検出部92で
は、この結果から、3X3=9個のブロックのうち、最
も絶対値差分和が小さくなるものを検出して、動きベク
トルの方向を93に出方する。
」二叉動き補償回路7により求められた動きバク1ヘル
の方向はフレームメモリ6に送られ、フレームメモリ6
では、これに基づいて、先にフレームメモリ6に蓄えら
れていた画像を並べ替え、現在の画像に近しものにする
。すなわち、第1図において、aを現在の画像、bを符
号化済みの画像とすれば、bをaに近くなるように変形
したものがCとなる。
第3図は、」二叉内挿拡大回路9の動作例を示す図であ
り、図において、口〜口がサブサンプルされ符号化され
た画素とすれば、 ■=(口十口)/2 ■=(口十口)/2 ■=(ロ十ロ十口十m)/4 の如く、内挿拡大を行う機能を有する。
上述の如く構成された本実施例の画像符号化装置の動作
は、下記の通りである。
画信号入力端子1から入力された両信号は、順次、ロー
パスフィルタ2に送られ、低周波画像を生成する。その
後、サブサンプリング回路3て。
例えば、前述の如く、縦横2画素に1画素ずつ抽出する
というようなサブサンプルが行われる。このとき、既に
、画信号から高周波成分が除かれているので、モアレ等
の劣化は生しない。
例えば、HD T Vと普通のゴ■を考慮すれば、HD
 T Vではライン数1125.サンプル数2200で
あり、普通のTVではライン数525.サンプル数85
8程度となる。本サブサンプリング回路3で、垂直方向
には1125→525変換、水平方向には2200→8
58変換を行うようにすれば、I−I D T V画信
号を符号化して得られたビット系列の途中までを復号化
することにより、普通のTVirlii像を再生できる
ことになる。
このような1125→525変換、 2200→858
変換は、直接サブサンプリングにより行っても良いし、
また、1゛1「述の如く、縦横172にサブサンプリン
グして得られた562 X ] Ionの画像の中央部
分の525×858の部分を切出して縮小画像を生成し
、残りの部分を高周波成分画像を符号化する前に符号化
するようにして実現しても良い。
」二叉サブサンプリング回路3で生成された縮小画像は
、フレー11メモリ6に菩えられている動き予測の結果
と差分がとられ、DCT回路4に送られる。、DCT回
路4では、画信号を複数画素から成るブロックに分割し
て離散直交変換し、変換係数が量子化器5て量子化され
る。量子化された値は、可変長符号・化回路8で符号化
される。量子化器器5の出力は、動き予測値との和がと
られ、復号器側で復号されろ画像と同じ復号画像が生成
され、フレームメモリ6と内挿拡大回路9に送られる。
動き補償回路7ては、前述の如く、フレームメモリ6に
記憶されている一画面前の画像と現在の画像から予測画
像が生成され、フレームメモリ6に蓄えられる。
内挿拡大回路9に送られた第1段目の復号画像は、内挿
拡大され、原画サイズに拡大される。拡大された第1段
目の復号信号と原画像との差分信号は、DCT回路10
で部数直交変換され、変換係数が量子化器11で量子化
される。量子化された値は、可変長符号化回路12で符
号化され、第2段目の符号化が行われる。動き補償回路
7では両信号をブロックに分割し、2画像間で、2画像
間の近傍のブロックでブロック単位で差分誤差を求め、
誤差が最小となるものを選択するようなマツチングを行
うようにすれば効果的な動き補償が実施できる。
縮小画像の動き補償、量子化、可変長符号化等を、通常
のTV信シー二を符号化するものと同じとすれば、通常
のTVの符号化とコンパチビリティが確保される。更に
は、縮小画像で動き補償を実施しているため、オリジナ
ルサイズで実施するよりも動き補償の処理量の削減が図
れ、また、ノイズの影響も小さくなるというメリッ1〜
もある。
使用される直交変換としては、前述のDCT以外にも種
々のものが考えられるが、DCTが一般的であり、特性
的にも優れている。このように、2段階の符号化構成に
することにより、1段目まで復号すれば、通常1゛■、
2段目まで復号すればHD T V画像が復号化できる
上述の如く、動き補償を用いることにより、符号量を大
幅に削減でき、高効率の符号化が可能となる。例えば、
従来のTI D TVの場合は、通常のTVと同じだけ
の動きの大きさを検出するためには、ブロックマツチン
グを行う範囲を拡大する必要があり、画素数も多いため
、膨大かつ高速な処理が必要となり、そのままでは動き
補償を利用することが困難であったが、」二記実施例に
よれば、HD T V画像に対しても、動き補償を直接
用いるのと同等の特性を得ろことができる。
なお、」二叉実施例においては、2段階の処理について
のみ示したが、3段階以上の多段階処理も同様に実施す
ることができる。
第4図は、本発明の他の実施例を示す画像符号化装置の
ブロック構成図であり、特許請求の範囲第2項に対応す
るものである。
先に示した実施例では、2段目の符号化にJ:9いて直
交変換のみを利用していたが、高周波成分でも若干のフ
レー11相関が残っているため、動き差分についても、
動き補償を行う。
本実施例においては、記号1〜9は先に第1図に示した
と同じ構成要素を示し、動作についても同様である。本
実施例の動作の特徴は、内挿拡大回路9の出力と原画像
との差分を求め、フレームメモリ口に蓄えられている動
き予測の結果と差分がとられ、DCT回路回路上0られ
て、DCT変換処理される点にある。DCT回路回路上
0、両信号を複数画素から成るブロックに分割し、離散
直交変換し、変換係数が量子化器]1で量子化される。
量子化された値は、可変長符号化回路12て符号化され
る。
本実施例によれば、高周波成分についても、処理は多少
複屑fになるが、伝送のためには効率良く符号化するこ
とができる。
第5図は、本発明の更に他の実施例を示す画像符号化装
置のブロック構成図であり、第4図に示した実施例と同
しく、特許請求の範囲第2項に対応するものである。
本実施例においても、記号」〜9は先に第1図に示した
と同じ構成要素を示し、動作についても同様である。本
実施例の特徴とするところは、サブサンプリング回路3
ば1125→288.2200→360の変換回路、サ
ブサンプリング回路16は]125→525゜2200
−+858の変換回路とすれば、384Kbi、t/s
ee VTDEOC0DEC(動画像符号化装置)で利
用されているCTドフォーマッ1〜→通常TVフォーマ
ット→I−T D T Vフォーマットの画像を包括す
ることになり、可変長符号化回路8からの出力のみを復
号すればCT F両像、可変長符号化回路8と同12か
らの出力を復号すれば通常TV両画像可変長符号化回路
8,12.20からの出力を復号すればI(1) T 
V画像が復号できる。
本実施例によれば、HD T V−通常TVの間のコン
パチビリティのみてなく、各種フォーマット画像間のコ
ンパチビリティが実現できる。
】5 なお、」二叉実施例は、本発明の一例どして示したもの
であり、本発明はこれらに限定されるへきものではない
〔発明の効果〕
以」二連へた如く、本発明によれば、入力された画信号
から低周波成分画信号を生成し、該低周波成分画信号を
予め定められた方法でサブサンプリングして縮小画信号
を生成し、該縮小両信号を離散直交変換して該直交変換
係数を量子化することにより、画信号を符号化する画像
符号化装置において、時間的に連続する前記縮小画信号
の2画像間で、時間的に前の両信号から現在の両信号を
予測して子?l1l1画信号を生成し、現在の縮小画信
号との動き差分を生成する動き補償回路を設けて、該動
き補償回路により生成した動き差分画信号を離散直交変
換し、まず、縮小画信号の部分のみを可変長符号化回路
により符号化し、その後、前記縮小画信号を復号して内
挿拡大処理を行って得た拡大復号画信号と原画信号の差
分に基づき高周波成分画信号を生成し、該高周波成分画
信号を離散直交変換して前記可変長符号化回路により符
号化する如く構成したので、符号化効率を向上させた画
像符号化装置を実現できるという顕著な効果を奏するも
のである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の−・実施例を示す画像符号化装置の構
成図、第2図はその要部である動き補償回路の構成例を
示す図、第3図は内挿拡大回路の動作例を示す図、第4
図、第5図は本発明の他の実施例を示す構成図である。 に画信号入力端子、2:ローパスフィルタ、3:サブサ
ンプリング回路、4.、.10.18 : D CT 
回路、5 、II、I9:量子化器、6,13,2]:
フレー11メモリ、7 、I/1,22 :動き補償回
路、R,12,20:可変長符号化回路、9..1.7
:内挿拡大回路。 特許出願人 日本電信電話株式会社

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)入力された画信号から低周波成分画信号を生成し
    、該低周波成分画信号を予め定められた方法でサブサン
    プリングして縮小画信号を生成し、該縮小画信号を離散
    直交変換して該直交変換係数を量子化することにより、
    両信号を符号化する画像符号化装置において、時間的に
    連続する前記縮小画信号の2画像間で、時間的に前の画
    信号から現在の画信号を予測して予測画信号を生成し、
    現在の縮小画信号との動き差分を生成する動き補償回路
    を設けて、該動き補償回路により生成した動き差分画信
    号を離散直交変換し、まず、縮小画信号の部分のみを可
    変長符号化回路により符号化し、その後、前記縮小画信
    号を復号して内挿拡大処理を行って得た拡大復号画信号
    と原画信号の差分に基づき高周波成分画信号を生成し、
    該高周波成分画信号を離散直交変換して前記可変長符号
    化回路により符号化する如く構成したことを特徴とする
    画像符号化装置。
  2. (2)前記各手段に加えて、時間的に前の画信号から現
    在の画信号を予測して予測画信号を生成し、現在の高周
    波成分画信号との動き差分を生成する動き補償回路を設
    けて、高周波成分画信号についても、連続する2画信号
    間で動き補償を行うことを特徴とする特許請求の範囲第
    1項記載の画像符号化装置。
JP63166170A 1988-07-04 1988-07-04 画像符号化装置 Pending JPH0216887A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02272972A (ja) * 1989-04-14 1990-11-07 Sony Corp 画像伝送装置及び画像伝送方法並びに画像復号装置及び画像受信方法
JPH02274083A (ja) * 1989-04-17 1990-11-08 Nec Corp 動ベクトル検出装置
US5633684A (en) * 1993-12-29 1997-05-27 Victor Company Of Japan, Ltd. Image information compression and decompression device
JP2005341076A (ja) * 2004-05-26 2005-12-08 Nippon Telegr & Teleph Corp <Ntt> 画像通信システム,通信会議システム,階層符号化装置,サーバ装置,画像通信方法,画像通信プログラムおよび画像通信プログラム記録媒体

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