JPH0222934A - ベクトル量子化符号化伝送装置 - 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］ 本発明はベクトル量子化符号化伝送装置、特にテレビ会
議又はテレビ電話等における画像符号化伝送方法の改良
に関するものである。

［従来の技術］ 一般に、テレビ会議又はテレビ電話等に用いられる画像
伝送は、画像情報量が膨大であるのに対して、送信時の
回線コスト及び送信速度等の点から、送信用画像情報量
の削減（圧縮）をする圧縮符号化方法が実用化されてい
る。

なかでも、情報量の圧縮方法として、動き補償を含むベ
クトル量子化方法は圧縮度の高いものとして知られてい
る。

以下、従来の画像符号化伝送方法を図面に基づいて説明
する。

第４図には従来の画像符号化伝送方法である動き補償を
含むベクトル量子化方式を用いたフレーム間符号化方法
を適用した画像符号化伝送装置が示されている。

同図に示されるように、該画像符号化伝送装置は、大別
すると、前処理部（１）と、動き補償部（２）と、ベク
トル量子化部（３）と、からなっている。

前処理部（１）は、所定位置で画像入力信号（１００）
を画像上近接した画素をに個ずつブロック化し、ブロッ
ク毎にに次元のベクトル信号（１０１）を作成する回路
であり、フレームメモリ（４）は現画像信号の１フレー
ム前のブロック化された画像信号を記憶する。

動き補償部（２）は、現ベクトル信号（１０１）と、該
現ベクトル信号（１０１）に対応するブロックと画像上
同一位置に当る前記フレームメモリに記憶されたブロッ
クを含む複数個のブロックを参照ブロックとして作成し
、該参照ブロックのブロック位置情報（１０２ａ　１）
及びベクトル信号（１０２ａ２）を算出する参照ブロッ
ク生成部（２ａ）と、現ベクトル信号（１０１）と前記
参照ベクトル信号（１０２ａ　２）との歪み（例えば、
ユークリッド歪み又は絶対値歪み等）演算を行い、参照
ブロックの中から最少歪みであるブロックを選択する歪
み演算部（２ｂ）と、からなっている。

減算器（５）は、現ベクトル信号（１０１）と前記動き
補償部（２）にて選択された選択ブロックのベクトル信
号（１０２ｂ２）との差演算を行い、差分ベクトル信号
（１０５）をベクトル量子化・符号化部（３）に送出す
る。

前記ベクトル量子化・符号化部（３）は、同図に示され
るように、平均値・分散演算部（３ａ）と、有効／無効
判別回路（３ｂ）と、正規化部（３Ｃ）と、コードブッ
ク（３ｄ）と、インデックス発生回路（３ｅ）と、歪演
算部（３ｆ）と、歪比較回路（３ｇ）と、ラッチ回路（
３ｈ）と、量子化回路（３１）と、多重化回路（３ｊ）
と、から成っている。

そして、前記平均値・分散演算部（３ａ）は前記差分ベ
クトル信号（１０５）の平均値ｍ及び分散σを算出し、
有効／無効判別回路（３ｂ）は、前記平均値ｍ１分散σ
及び情報量の圧縮量を制御するしきい値（ｔｈｌ）、（
ｔｈ２）から前記選択ブロックの有効／無効を判別し、
前記正規化部（３Ｃ）は差分ベクトル信号（１０５）を
正規化する。

また、コードブック（３ｄ）には複数個の正規化画像ベ
クトル信号のパターンが記憶されており、インデックス
発生回路（３ｅ）より出力されるインデックスデータに
対応するパターンベクトル信号を順次出力する。

そして、歪演算部（３ｆ）は前記正規化差分ベクトル信
号（１０３ｃ）と各パターンベクトル信号との歪演算を
行い、歪比較回路（３ｇ）は各パターンベクトル中最も
歪値の小さいパターンベクトルを選択してパターンベク
トルのインデックスデータ！を出力する。

前記量子化回路（３１）は前記平均値ｍ及び分散σを量
子化符号化し、前記多重化回路（３ｊ）は各ブロックｉ
毎にインデックスデータ１１と量子化符号化された平均
値ｍ　及び分散σ１を多重化してシリアルデータを生成
する。

次に、信号の流れについて説明する。

まず、画像入力信号（１００）は、前処理部（１）にて
ブロック化され、画素信号群であるベクトル信号（１０
１）を生成する。

そして、動き補償部（２）にて、参照ブロックが生成さ
れ、該参照ブロック中、前記ベクトル信号（１０１）と
の歪みの最も小さいブロックが選択され、選択ブロック
位置情報（１０２ｂｌ）及び選択ベクトル信号（１０２
ｂ２）が減算器（５）に出力される。

そして、減算器（５）にて、前記ベクトル信号（１０１
）と選択ベクトル信号（１０２ｂ２）と差演算され、差
分ベクトル信号（１０５）がベクトル量子化・符号化部
（３）に出力される。

そして、ベクトル量子化・符号化部（３）において、ま
ず、演算部（３ａ）にて該差分ベクトル信号Ｘ　　（１
０５）の平均値ｍ　及び分散σ１をし、前記有効／無効
判別回路（３ｂ）において、平均値用しきい値（Ｔｈｌ
　）及び分散用しきい値（Ｔｈ２　）により、次式のよ
うな有効／無効の判別を行う。

前記判別が無効の場合は、現ブロックと前記選択された
ブロックと同一であるとみなし、前記選択ブロック位置
情報（１０２ｂｌ）と無効であるという情報のみを符号
化伝送するように、後述する伝送用バッファ（６）にて
制御がなされる。

一方、有効の場合は、現ブロックは、要送信データとし
て、以下のようにベクトル量子化符号化により生成され
たシリアル符号化データの送信を行うよう制御がなされ
る。

以下、ベクトル量子化符号化の説明を行う。

まず、差分ベクトル信号（１０５）は正規化部（３Ｃ）
にて次式を元に正規化される。

ｙ　１　＝　（ｘ　１−１）／σ （但し、ｉ　　−１，２，・・・ｋ） そして、正規化された正規化差分ベクトル信号Ｙ（１０
３ｃ）は、歪演算部（３ｆ）に入力される。

一方、該歪演算部（３ｆ）には、前記コードブック（３
ｄ）から、インデックス発生回路（３ｅ）の出力に基づ
きパターンベクトル信号Ｐ１が順次出力される。

そして、歪比較回路（３ｇ）にて、歪値が最も小さいパ
ータンベクトル信号を選択、すなわち、前記コードブッ
ク（３ｄ）から正規化差分ベクトル信号（１０３ｃ）に
最も近似したパターンを選択し、該パターンのインデッ
クスデータを現ブロックｉのインデックスデータ１１と
して出力する。

一方、平均値ｍ及び分散σを量子化部（３１）にて量子
化符号化する。

そして、シリアル符号化データとして各ブロック毎に、
インデックスデータ１１、前記平均値ｍ　及び分散σ１
を多重化して伝送用バッファ（６）に−時記憶する。

そして、伝送用バッファ（６）は、前記有効／無効情報
（１０３ｂ）に基づき、各ブロック毎に、有効／無効情
報（１０３ｂ）、選択位置情報（１０２ｂｌ）、シリア
ル符号化データ（１０３ｊ）を多重化し、該多重化され
た画像符号化信号は一時記憶され、１フレーム毎に通信
回線へ送信される。

一方、前記しきい値（ｔ　ｈ　１）、（ｔｈ２）は、前
フレームの伝送バッファ（６）に記憶された画像符号化
信号量にて制御され、信号量の多いときは大きな値、符
号化信号量の少ないときは小さい値となるように制御さ
れ、フレーム毎に圧縮度が制御される。

また、前記コードブック（３ｄ）に記憶されるパターン
ベクトル信号は、該装置にて符号伝送する画像情報を予
測し、例えばテレビ会議に用いられる画像の場合は、人
物画像と背景画像とからなるトレーニングシーケンス画
像の入力ベクトル信号をクラスタリングすることにより
生成され、コードブック（３ｄ）のパターンベクトルと
して予め記憶される。

［発明が解決しようとする課題］ 従来のベクトル量子化符号化伝送装置は、コードブック
に記憶されるパターンベクトル群はトレーングシーケン
ス画像からクラスタリングにより最適化され生成されて
いた。このためトレーニングシーケンスに近似する画像
送信には量子化効率も良く量子化誤差が小さいという利
点を有するが、他の画像（トレーニングシーケンス画像
と異なる画像）送信の際には符号化効率が悪いという問
題点があった。

本発明は上記問題点を解消することを課題としており、
常に符号化効率の良いベクトル量子化符上記目的を達成
するために、本発明は、各パターンベクトルの所定入力
ブロック数当りの選択頻度を計測して、該選択頻度に応
じて重み付けされたパターンベクトル群から更新パター
ンベクトルを生成し、順次コードブックに記憶されるパ
ターンベクトルの書き替え更新を行うように構成したも
のである。

［作用］ 以上のように本発明によれば、送信画像に応じた更新パ
ターンベクトルが生成されコードブックを書き替えるの
で符号化効率の良いベクトル量子化符号化伝送装置を得
ることができる。

［実施例］ 以下、本発明に係るベクトル量子化符号化伝送装置を図
面に基づいて説明する。

第１図は本発明方法を適用した画像伝送装置のブロック
構成図であり、第１図（Ａ）は送信側の構成図、第１図
（Ｂ）は受信側の構成図である。

図において、第４図従来例と同−又は相当部分には同一
符号を付し、説明を省略する。

まず、本実施例による送信について説明する。

第１図（Ａ）に示されるように、本実施例の送信側の特
徴事項は、フードブック（１０）と、選択頻度計測回路
（１１）と、更新パターンベクトル生成回路（１２）と
、コードブック制御回路（１３）と、を設けたことであ
る。

従って、前記選択頻度計測回路（１１）により、パター
ンベクトルの所定入力ブロック数当りの各選択頻度を計
測し、該前記更新パターンベクトル生成回路（１２）に
て前記計測された各選択頻度を読み込み、該各選択頻度
に応じて重み付けされたパターンベクトルから更新パタ
ーンベクトルを生成し、既パターンベクトルを所定の規
則で前記更新パターンベクトルに書き替えることが可能
となる。

本実施例では、１フレーム（ｎ個）のブロックに対して
１つの更新ベクトルを生成する例を説明する。

まず、第１フレームの符号化は前記コードブック（１０
）に予め記憶されているパターンベクトル、即ちトレー
ニングシーケンス画像をクラスタリングすることにより
生成されたパターンベクトルを用いて符号化を行う。

このとき、歪み比較（３ｆ）より出力されるインデック
スデータ各ブロックのインデックスデータを選択頻度計
測回路（１１）に入力される。

そして、読み込んだインデックスにより各パターンベク
トルの選択頻度の計測を行う。

そのために、第２図に示されるように、前記選択回路計
測回路（１１）は、送信コードブック（１０）に記憶さ
れている各パターンベクトルに対応するｊ！（−総パタ
ーンベクトル数）個の度数カウンタ（１１ａｌ　）、（
１１ａ２　）・・・　（１１ａＪり、と、入力したイン
デックスデータに対応する度数カウンタを１加算するイ
ンデックスデータ制御回路（ｆｌｂ）と、該インデック
データ制御回路（ｌｌｂ）と各度数カウンタ（１１ａｌ
　）、（１１ａ２）−（ｌｌａｊりと、をそれぞれ接続
する１本のイネーブル線と、から成っている。

そして、ｎ個（１フレ一ム分）のインデックスデータを
読み込むと、各度数カウンタ（１１ａｌ　）（１１ａ２
）、・・・　（ｌｌａｊりの計測結果を前記更新ベクト
ル生成回路（１２）に出力する。

そして、前記更新ベクトル生成回路（１２）は前記各パ
ターンベクトルの選択頻度に応じて次式のように更新ベ
クトルの生成を行う。

ｐＱ＝ ｐｃ、更新パターンベクトル ａｊ　：度数 一方、前記計測結果はコードブック制御回路（１３）に
も人力され、前記選択頻度の最も小さいパターンベクト
ルのアドレスへ新たに生成された前記更新パターンベク
トルの書き込みを行う。

また、上記コードブック制御回路（１３）は、選択頻度
の最も小さいベクトルが複数個ある時はインデックスデ
ータの若い順に入れ替えるように制御を行う。

従って、本実施例によれば、１フレーム毎に１つのベク
トルを更新していくので、送信フレーム数が大きくなる
と、入力画像に適したパターンベクトルを有するフード
ブックに仕上げることができる。

次に受信側の動作について説明する。

該実施例装置の受信側の構成は、第１図（Ｂ）に示され
るように、伝送バッファ（８）と、分離回路（９）と、
ベクトル量子化符号化部とからなっている。そして、本
実施例の特徴事項は、分離回路（９）より分離されたイ
ンデックスデータをｎ個のインデックスデータを読み込
むとＯクリアをされる選択頻度計測回路（２１）と更新
ベクトル生成回路と、受信コードブック用制御回路（２
３）を設けたことである。次に受信時の動作について説
明する。通信回線より伝送符号化画像信号を受信バッフ
ァ（８）にて受信し、有効／無効通信回線より伝送符号
化画像信号を受信し、前動／無効情報と、動き位置情報
と、シリアル符号化データとに分離を行う。

そして更に、分離回路（９）にてシリアル符号化データ
は、受信インデックスデータと、分散及び平均値符号化
データと、に分離される。

そして、１フレーム目から、前記分離回路（９）にて分
離されたインデックデータは選択頻度計測回路（２１）
に入力され、各パターンベクトルの受信頻度を計測する
。

そして、更新ベクトル生成回路（２２）にて上記送信側
の更新ベクトル生成と同様にして更新ベクトルの生成が
行われる。

そして、受信側コードブック制御回路（２３）にて、選
択頻度の最も少ないパターンベクトルと前記更新ベクト
ルとの書き替えが行われる。

従って、受信側と送信側でインデックス度数は同じにな
るので、送信した画像情報と復元側の画像情報が異なっ
てしまうということはなく、復元側画像との整合性を取
ることができる。

従って、本実施例によれば、量子化誤差も少なく更に符
号化効率は良いという効果を得る。

なお、上記実施例ではコードブック更新の際に、選択頻
度の最も小さいパターンベクトルと入れ替える方法を示
したが、パターンベクトルを予め近似するグループに分
け、該グループ内で順番に１つずつベクトル更新を行っ
て行くように構成しても同様の効果を得る。

また、あらかじめパターンベクトル群を互いに近似する
（距離が小さい）ものどうしにグループ分けをし、各パ
ターンベクトルの度数又はグループの度数に基づき、頻
度の多いグループに多くのパターンベクトルを割り当て
るように更新しても同様の効果を奏する。

なお、上記実施例では、動き補償を含むベクトル量子化
の例を示したが、木探索によるベクトル量子化ベクトル
量子化等のコードブックに記憶されたパターンベクトル
を用いてベクトル量子化符号化を行う装置に適用しても
、同様の効果を奏する。

［発明の効果］ 以上のように本発明によれば、パターンベクトルの選択
度数から新たな更新パターンベクトルを生成しコードブ
ックの書き替えを行うように構成したので、コードブッ
クに記憶する予め記憶するパターンベクトル群の生成時
に使用するトレーニングシーケンス画像と異なる画像の
送信の際にもコードブック内のパターンベクトルは送信
画像に適したパターンベクトル群に更新されるので、量
子化効率を大幅に向上する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明によるベクトル量子化符号化伝送装置の
一実施例を適用した画像符号化伝送装置のブロック構成
図、第２図は選択頻度計測回路の詳細ブロック図、第３
図はコードブックの更新の説明図、第４図は従来のベク
トル量子化符号化伝送装置のブロック構成図である。 図において、（１）は前処理回路、（２）は動き保障部
、（３）はベクトル量子化符号化部、（３ｄ）はコード
ブック、（１０）は送信側コードブック、（１１）は送
信側選択頻度計測回路、（１２）は送信側更新ベクトル
生成回路、（１３）は送信側コードブック制御回路、（
２０）は受信側コードブック、（２１）は受信側選択頻
度計測回路、（２２）は受信側更新ベクトル生成回路、
（２３）は受信側コードブック制御回路である。 なお、図中同一符号は同−又は相当部分を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 入力した画像情報の画像上近接する位置にある複数個の
   画素をブロック化し、各ブロック毎にベクトル信号を生
   成し、該ベクトル信号のパターンベクトルがあらかじめ
   複数個記憶されているコードブックから、前記ベクトル
   信号に最も近似するパターンベクトルのインデックスデ
   ータを出力するベクトル量子化符号化回路と、 前記各インデックスデータを１フレーム毎に一時記憶し
   、送信データとして通信回線に送出する送信制御回路と
   、 通信回線より送信データを１フレーム毎に受信する受信
   制御回路と、 前記インデックスデータに基づき前記コードブックを用
   いて復号化するベクトル復号化回路と、を含む、ベクト
   ル量子化伝送装置において、送信側及び受信側に、それ
   ぞれ、送信用コードブック、受信用コードブックを設け
   、 送信及び受信側に、 前記パターンベクトルの所定入力ブロック数当たりの各
   選択頻度を計測する選択頻度計測回路と、前記各選択頻
   度に応じて重み付けされたパターンベクトルから更新パ
   ターンベクトルを生成する更新パータンベクトル生成回
   路と、 前記コードブックに記憶されている既パターンベクトル
   を所定の規則で前記更新パターンベクトルに書き替える
   コードブック制御回路と、 を設け、入力した画像情報に応じて、パターンベクトル
   更新を行うことを特徴とするベクトル量子化符号化伝送
   装置。