JPH0222983A - ダイナミック多段ベクトル量子化方式 - 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１ 本発明ダイナミック多段ベクトル量子化方式は、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式
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、動画像信号をブロック化して入力ベクトルを
生成し、該入力ベクトルを前フレームとの動きに注目し
て符号化を行うダイナミックベクトル量子化と、平均値
分離型正規化ベクトル量子化と、を多段接続して量子化
符号を行うダイナミック多段ベクトル量子化方式は、情
報圧縮度の高い高能率符号化手法として知られている。 前記ダイナミック多段ベクトル量子化化方式の一つであ
る動き補償方式のベクトル量子化方式を第２図について
説明する。 第２図には、従来の動き補償方式によるダイナミック多
段ベクトル量子化装置のブロック構成が示されている。 同図に示されるように、該ダイナミック多段ベクトル量
子化装置は、大別すると、前処理部（１）と、動き補償
によるダイナミックベクトル量子化部（以下、ＤＶＱと
略称す）（２）と、平均値分＃ｌ型ベクトル量子化部（
以下、ＤＶＱと略称す）（３）と、からなっている。 前処理部（１）は、動画像信号（１００）を画像フレー
ム周期で読み込み、該動画像信号（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
元の入力ベクトル（１０１）を作成する回路である。 フレームメモリ（４）は、動画像信号（１００）の再生
ベクトルをフレーム毎に記憶する。 ＤＶＱ　（２）は、現入力ブロックと画像上同一位置の
ブロックを含む複数個の参照ブロックを生成し、前記フ
レームメモリ（４）に記憶された再生ベクトル群に基づ
いて前記参照ブロックに対応する各参照ベクトルを算出
し、前記各参照ブロックナンバ（１０２ａｌ）と、前記
参照ベクトル（１０２ａ　２）を出力するダイナミック
コードブック（２ａ）と、現入力ベクトル（１０１）と
前記各参照ベクトル（１０２ａ２）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も歪み値の小さい参照ブロックを選
択し、該選択された参照ブロックのブロックナンバと参
照ベクトルをそれぞれダイナミックコード（１０２ｂｌ
）、ダイナミックベクトル（１０２ｂ２）として出力す
る歪み演算部（２ｂ）と、からなっている。 動画像信号はフレーム間の相関関係が高く、現入力ベク
トルが前フレームの画像信号中に存在する可能性が高い
ので、現入力ブロックの前フレームに対する動き情報の
みを伝送すれば、受信側で該動き情報を元に再生を行う
ことができる。 したがって、上述の様なりＶＱ　（２）によれば、テレ
ビ会議等のあまり動きの激しくない動画像伝送時に送信
情報を大幅に少なくできるという利点を有する。 次に、減算器（５）は、現入力ベクトル（１０１）と、
前記ＤＶＱ　（２）より出力されるダイナミックベクト
ル（１０２ｂ２）と、の差演算を行い、差分ベクトル（
１０５）を算出する。 前記ＡＶＱ　（３）は、前記差分ベクトル（１０５）の
平均値（ｍ）及び分散（σ）を算出する演算部（３ａ）
と、前記平均値（ｍ）、分散（σ）及び情報量の圧縮量
を制御するしきい値（ｔ　ｈ　１）（ｔｈ２）から前記
選択ブロックの有効／無効を判別する有効／無効判別回
路（３ｂ）と、差分ベクトル（１０５）を正規化する正
規化部（３ｃ）と、あらかじめ複数個の正規化差分ベク
トルのパターンを記憶するコードブック（３ｄ）と、コ
ードブック（３ｄ）のパターン中、前記正規化部（３Ｃ
）にて正規化された正規化差分ベクトル（１０３ｃ）と
同−又は近似したパターンを選択するベクトル量子化部
（３ｅ）と、前記平均値（ｍ）及び分散（σ）を符号化
する量子化部（３ｆ）と、選択されたパターンナンバと
量子化された平均値及び分散を符号化する可変長符号化
部（３ｇ）とからなっている。 したがって、ＡＶＱ　（３）によれば、要送信データで
ある有効ブロックの符号化に際して、差分ベクトルを正
規化し、コードブック（３ｄ）から正規化差分ベクトル
に最も近似するパターンをパターンマツチングによって
選択し、該選択されたパターンナンバと、量子化された
平均値及び分散値と、を多重符号化伝送するので、コー
ドブック（３ｄ）にあらかじめ記憶するパターン数を正
規化せずにパターンマツチングを行う場合よりも少なく
できるという利点を有する。 次に、信号の流れについて説明する。 まず、前処理部（１）は、動画像信号（１００）を入力
し、入力ベクトル（１０１）を生成して出力する。 そして、ＤＶＱ　（２）は、前記入力ベクトル（１０１
）を前記歪演算部（２ｂ）にて入力し、ダイナミックベ
クトル生成部（２ａ）にてダイナミックブロックを生成
する。 次に、前記歪演算部（２ｂ）にてダイナミックブロック
中、前記人力ベクトル（１０１）との歪み値の最も小さ
いブロックが選択され、ダイナミックコード（１０２ｂ
ｌ）及びダイナミックベクトル（１０２ｂ２）が減算器
（５）に出力される。 そして、前記ダイナミックベクトル（１０２ｂ２）は、
前記減算器（５）にて、前記入力ベクトル（１０１）と
差演算され、差分ベクトル（１０５）としてＡＶＱ　（
３）に出力される。 そして、ＡＶＱ　（３）は、演算部（３ａ）にて前記差
分ベクトル（１０５）の平均値（ｍ）及び偏差値（σ）
を算出し、前記有効／無効判別回路（３ｂ）に人力する
。 次に、前記有効／無効判別回路（３ｂ）は、平均値用し
きい値（Ｔｈｌ　）及び偏差値用しきい値（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、現入力ブロックと前記ダイナ
ミックベクトルと同一であるとみなし、前記ダイナミッ
クコード（１０２ｂｌ）と無効であるという情報のみを
符号化し、伝送用バッファ（６）に−時記憶する。 一方、有効の場合は、要送信データとして、前記差分ベ
クトル（１０５）は、ＡＶＱ　（３）の正規化部（３Ｃ
）にて次式を元に正規化される。 ｙ　　−（ｘｔ　−ａ）／σ そして、ベクトル量子化部（３ｅ）は、正規化差分ベク
トル（１０３ｃ）に、最も近似するパターンベクトルを
選択する。 一方、平均値（ｍ）及び分散（σ）は、量子化部（３ｆ
）にて量子化される。 そして、有効ブロックの伝送用情報は、前記選択された
パターンベクトルのコードブック上のアドレスであるイ
ンデックスと、選択ブロック位置情報（１０２ｂｌ）と
、前記量子化された平均値（ｍ）及び偏差値（σ）あり
、これらの各情報は、可変長符号化部（３ｇ）にて多重
化符号化され、伝送用バッファ（６）−時記憶する。 そして、伝送用バッファ（６）に−時記憶された画像符
号化信号は、１フレーム毎に送信される。 一方、前記しきい値（Ｔｈｌ）、（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。

【発明が解決しようとする課題】

従来のダイナミック多段ベクトル量子化方式は、以上説
明したように、差分ベクトルのＭＳＥ減少、有効ブロッ
クの減少等の符号化効率の向上という効果を有するが、
要送信データである有効ブロックは正規化差分ベクトル
に変換された後あらかじめ記憶されるコートブックに記
憶された正規化パターンに置換されるので、エツジ成分
の量子化誤差が多くなり、エツジ成分の符号化効率が悪
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為さ
れたものであり、エツジ成分の量子化効率の向上した多
段ベクトル量子化符号化方式を得ることを目的とする。 ［課題を解決するための手段］ 上記目的を達成するために、本発明によるダイナミック
多段ベクトル量子化方式は、現入力ベクトルと前フレー
ムの再生ベクトルとの差分ベクトルである１次差分ベク
トルを、初段のＤＶＱへの入力信号である入力ベクトル
に代わってＤＶＱへ入力し、ＤＶＱより出力されるダイ
ナミック差分ベクトルと入力ベクトルとの差分ベクトル
である２次差分ベクトルを次段ＡＶＱへダイナミックベ
クトルに代わって人力し、ＡＶＱより出力される符号化
データを伝送路を介して相手装置に送信し、ＤＶＱのダ
イナミックコードは、参照ベクトルを復号化１次ベクト
ルに基づいて生成するようにしたものである。 ［作用］ 前述したように本発明によれば、初段ＤＶＱへの入力信
号を一次差分ベクトルとしているので、１次差分ベクト
ルの各要素は相対画素レベルであるので、絶対画素レベ
ルからなる入力ベクトルよりＤＶＱから出力されるダイ
ナミック差分ベクトルの分散値が小さくなる。 さらに、次段ＡＶＱへの入力信号をダイナミック差分ベ
クトルと１次差分ベクトルとの差分信号による２次差分
ベクトルとしているので、該２次差分ベクトルの各要素
の画素レベルは、０に近くなるので、分散値も小さくな
る。 したがって、本発明方式によれば、量子化の際にはエツ
ジ成分をできるだけ取り除いて符号化し、復号化時に除
去したエツジ成分を加算するので、エツジ成分の量子化
効率は向上する。 ［実施例］ 以下、本発明に係るダイナミック多段ベクトル量子化方
式の好適な実施例を図面に基づいて説明する。 第１図は本発明方式を適用した画像符号化伝送装置のブ
ロック構成図である。 図において、第２図従来例と同一部分には同一符号を付
し説明を省略する。 本実施例における特徴事項は、前処理回路（１）より出
力される入力ベクトル（１０１）とフレームメモリに記
憶されている前フレームの再生ベクトル（１０４）とを
差演算して１次差分ベクトルを出力する減算器（１０）
と、加算器（９）より出力されるダイナミック差分復号
化ベクトルを記憶するフレームメモリ（１１）と、復号
化ダイナミック差分ベクトル（１０９）に前フレームの
再生差分ベクトルを加算する加算器（１２）と、を設け
たことである。 したがって、本実施例装置は、ＤＶＱ　（２）への入力
される信号である入力ベクトルに代わって、現入力ベク
トルと前フレームの再生ベクトルとの差分ベクトルであ
る一次差分ベクトルを入力し、ダイナミックコードブッ
ク（２ａ）はフレームメモリ（１１）に記憶された前フ
レームの復号化−次差分ベクトルに基づいて参照ベクト
ルを生成する。 そして、ＡＶＱ　（３）に入力される入力信号をダイナ
ミック差分ベクトルと一次差分ベクトルの差分ベクトル
である２次差分ベクトルとすることができる。 次に本実施例の動作について説明する。 まず、前処理部（１）にて、動画像信号（１００）を入
力し、入力ベクトル（１０１）が生成出力される。 そして、前記入力ベクトル（１０１）は、減算器（１０
）にて、現入力ブロックと画像上同一位置にある前フレ
ームの再生ベクトル（１０４）と差演算、され、−次差
分ベクトル（１１０）として出力される。 このとき、該−次差分ベクトル（１１０）は、ＤＶＱ　
（２）の歪み演算部（２ｂ）に入力される。 また、ダイナミックコードブック（２ａ）は、フレーム
メモリ（１１）に記憶されている前フレームの復号化−
次差分ベクトルから現入力ブロックと同一位置のブロッ
クを含む複数の参照ブロックを生成され、前記歪み演算
部（２ｂ）に入力する。 そして、歪み演算部（２ｂ）にて、前記各ダイナミック
ベクトルは、前記−次差分ベクトルとの歪み演算が為さ
れ、最も小さい歪み値を与えるダイナミックブロックが
選択され、該選択された参照ブロックのブロックナンバ
をダイナミックコード（１０２）として、参照ベクトル
をダイナミックベクトル（１０２ｂ２）として出力され
る。 そして、減算器（５）にて、前記１次ベクトルと、該ダ
イナミック差分ベクトルと、を差演算して２次差分ベク
トルが生成し、ＡＶＱ　（３）に出力する。 そしてＡＶＱ　（３）にて、前記２次差分ベクトルは、
従来のＡＶＱと同様に、正規化ベクトルを生成し、該正
規化ベクトルに最も近似するパターンベクトルの選択が
行われ、従来と同様に符号化データの生成が行われ送信
バッファに出力される。 一方、ＡＶＱ　（３）より出力されるパターンベクトル
のインデックスデータは、符号化部（８）へ入力され、
復号化２次ベクトル（０８）として、加算器（９）に出
力される。そして、加算器（９）は、該復号化２次ベク
トル（１０８）と前記ダイナミック差分ベクトル（１０
２ｂ２）とを加算して復号化１次差分ベクトル（１０９
）を算出し、フレームメモリ（１１）に記憶する。 また、前記復号化１次差分ベクトル（Ｉ　Ｑ　９）は、
算器（１２）へ入力され、前フレームの再生ベクトル（
１０４）と加算され、現ブロックの再生ベクトル（１１
２）としてフレームメモリ（４）に記憶される。 したがって、本実施例装置によれば、入力ベクトル（１
０１）の各要素である画素レベルは、減算器（１０）に
て差分されるので、各画素レベルの平均値及び各要素の
分散値は小さくなり、ＤＶＱ（２）の量子化効率は向上
する。 さらに、本実施例装置は、ＤＶＱ　（２）にて出力され
るダイナミック差分ベクトル（１０２）と前記１次差分
ベクトルとを差演算し、２次差分ベクトルを生成した後
にＡＶＱ　（３）にて入力するので、前記２次差分ベク
トルの要素の平均値及び分散値は、従来よりさらに０に
近付き、量子化効率が向上する。 一方、再生時においては、前記ＡＶＱ　（３）より出力
される符号化データ（１０３）を復号化し、２つの加算
器（９）、　　（１２）にて前記両減算器（１０）、（
５）にて平滑化されたエツジ成分を加算するので、従来
よりエツジ成分のきいた画像が得られる。 以上のように、本実施例によれば、通信回線に送出され
る符号化データは従来よりも平滑度が高い符号化データ
となり、再生時において、両減算器（１０）、（５）に
て除去したエツジ成分を両論算器（９）、（１２）にて
加算するので、再生ベクトル（１１２）は、従来よりエ
ツジ成分の強いベクトルとなり、現入力ベクトル（１０
１）に近似した量子化誤差の少ない画像を得られるとい
う効果を奏する。 ［発明の効果］ 以上説明したように、本発明に係るダイナミック多段ベ
クトル量子化方式によれば、伝送路に送出される符号化
データは、２次差分によりエツジ成分を平滑化されたデ
ータなので、圧縮度の高いデータとなり、再生時におい
て、平滑除去されたエツジ成分を加算することにより再
生ベクトルが生成されるので、量子化効率が良くかつ量
子化誤差の小さい入力画像に近い画像が得られるという
効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の好適な一実施例によるダイナミック多
段ベクトル量子化方式を適用した画像伝送装置のブロッ
ク構成図、第２図は従来のダイナミック多段ベクトル量
子化方式を適用した画像伝送装置のブロック構成図であ
る。 図ニオイテ、（２）はＤＶＱ、（３）　はＡＶＱ。 （３ａ）は演算部、（３ｂ）は有効／無効判別回路、（
３Ｃ）は正規化部、（３ｅ）はベクトル量子化部、（３
ｆ）は量子化部である。 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】 動画像信号を画像フレーム周期で読み込み、各フレーム
   動画画像信号をブロック化して入力ベクトルを生成し、 フレームメモリから現入力ブロックと画像上同一位置に
   ある前フレームの再生ベクトルを前再生ベクトルとして
   読出し、該前再生ベクトルと、入力ベクトルと、を差演
   算して１次差分ベクトルを生成して出力し、 該１次差分ベクトルをダイナミックコードブックに基づ
   いてダイナミックベクトル量子化してダイナミック差分
   ベクトルを生成出力し、 前記１次差分ベクトルと、前記ダイナミック差分ベクト
   ルと、を差演算して２次差分ベクトルを算出し、 該２次差分ベクトルをベクトル量子化して符号化データ
   を生成して送信バッファに供給し、前記符号化データを
   復号化して復号化２次差分ベクトルを出力し、 前記復号化２次差分ベクトルと、前記ダイナミック差分
   ベクトルを加算して復号化ダイナミック差分ベクトルを
   出力し、 該復号化ダイナミック差分ベクトルと、前記前再生ベク
   トルと、を加算して現入力フレームの再生ベクトルとし
   てフレームメモリに記憶し、前記復号化ダイナミック差
   分ベクトルをダイナミックコードブック生成用信号とし
   て一時記憶することを特徴とするダイナミック多段ベク
   トル量子化方式。