JPH0284895A - 画像符号化方式 - 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】 〔発明の属する分野の説明〕 本発明は、画像信号を高能率に符号化する画像符号化方
式に関し、特ｋ、画像信号を複数個一括して量子化する
ベクトル量子化に関するものである。

〔従来技術〕

ベクトル量子化は、理論的に画像の歪・レート限界を達
成しうる特性を持つものとして近年研究開発が盛んにな
ってきている。これは１画像信号を複数画素−括（これ
をブロックと呼び、ブロックがｎ×ｎ画素の場合、ｎ×
ｎ次元のベクトル量子化と呼ぶ。）し、予め設定されて
いる代表パタ−ンとの間の誤差を求め、もっとも誤差の
小さくなる代表パターンでそのブロックを置き換えるも
のである。画像信号にベクトル量子化を適用する場合に
は、画像信号の特性にあったベクトル次元を選択するこ
とが一つの問題となる。ベクトル量子化で信号の歪・レ
ート限界に近い特性を達成するためには、ベクトル次元
を十分大きくすることが必要となる。

しかし、ベクトル次元を大きくすると代表パターンとの
誤差を求めることや、また１代表パターン自体を設定す
るために膨大な処理が必要となり実現が困難である。ま
た、画像信号は１画面の部分的な統計量にも大きな異な
りがあるため、例えば、画像の背景部と輪郭部で適する
ブロックの大きさが異なる。これらの問題に対し、（ａ
）異なる次元のベクトル量子化器を複数個用意し、大き
なブロックによるベクトル量子化器が適する所には大き
なブロックのベクトル量子化を、また、小さなブロック
が適する所には小さなブロックのベクトル量子化を切り
換える。（ｂ）画像信号にローパスフィルタ、サブサン
プリングを施して縮小画像を生成し、その縮小画像を拡
大して原信号から差分を取る。この様にして得られた縮
小画像と差分画像を同じ次元のベクトル量子化する。こ
の様にすれば縮小画像では大きな次元のベクトル量子化
、差分画像では小さなベクトル量子化を施した効果が得
られる等がある。

〔発明が解決しようとする課題〕

しかしながら、前記（ａ）の方法では、異なる次元のベ
クトル量子化器を用意するため、膨大なメモリを必要と
し、さらに代表パターンを求めるため膨大な処理を必要
とするという問題があらた。

また、（ｂ）の方法では、同じ画像信号について複数回
処理を施す結果となり符号量が増大してしまうという問
題があった０例えば、縦横１／２の縮小画像と原画サイ
ズの差分画像を符号化する場合には、　１　＋（１／２
Ｘ１／２）＝　１　、２５倍の画像信号を処理する必要
があった。

本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
ある。

本発明の目的は、異なる次元のベクトル量子化器を複数
個用意する必要がなく、さらｋ、処理される画像信号数
の増大を招かない、次元ベクトル量子化を行うことがで
きる技術を提供することにある。

本発明の前記ならびにその他の目的と新規な特徴は、本
明細書の記述及び添付図面によって明らかになるであろ
う。

〔課題を解決するための手段〕

前記目的を達成するためｋ、本発明は、画像信号をｋ×
ｋ画素からなるブロックに分割するブロック分割部と、
前記ブロック単位ｋ、ブロック内の画像信号の変化量（
ａｃｔｉｖｉｔｙ）を求める変化量検出部と１画像信号
を１　／　ｍに縮小する縮小処理部と、ｎ×ｎ次元のベ
クトル量子化器を備えた画像符号化方式であって、ｋ＝
ｎ×２ｉ　を満たすようにブロック分割し、前記変化量
検出部でブロック単位に検出された変化量が予め設定さ
れた値より小さい場合には、前記縮小処理部で縦横ｎ　
／　ｋに縮小しｎ×ｎ画素からなるブロックを形成して
前記ベクトル量子化器により量子化し、変化量が予め設
定された値より大きい場合にはそのブロックを再度に／
２×ｋ／２画素からなるブロックに分割する第１段の処
理を施し、その後、再分割されたブロック単位に前記変
化量検出部でブロック内の変化量を検出し、前記第１段
の処理と同様に変化量を予め定められた値と比較して、
縮小した後にベクトル量子化するか、再度ブロック分割
するかの第２段の処理を施し、同様に第３〜ｉ−１段ま
での処理を施し、第１段の処理まで進みブロックの大き
さがｎ×ｎ画素になればそのままベクトル量子化する手
段を備え、前記ｉ、ｋ、ｍ、ｎは整数であることを最も
主要な特徴とする。

〔作用〕

前述の手段によれば、ｋ＝ｎ×２ｉ　　を満たすように
ブロック分割し、変化量検出部でブロック単位に検出さ
れた変化量が予め設定された値より小さい場合には、前
記縮小処理部で縦横ｎ　／　ｋに縮小しｎ×ｎ画素から
なるブロックを形成して前記ベクトル量子化器により量
子化し、変化量が予め設定された値より大きい場合には
そのブロックを再度に／２×ｋ／２画素からなるブロッ
クに分割する第１段の処理を施し、その後、再分割され
たブロック単位に前記変化量検出部でブロック内の変化
量を検出し、前記第１段の処理と同様に変化量を予め定
められた値と比較して、縮小した後にベクトル量子化す
るか、再度ブロック分割するかの第２段の処理を施し、
同様に第３〜ｉ−１段までの処理を施し、第１段の処理
まで進みブロックの大きさがｎ×ｎ画素になればそのま
まベクトル量子化するので、異なる次元のベクトル量子
化器を複数個用意する必要がなく、さらｋ、処理される
画像信号数の増大を招かない、次元ベクトル量子化を行
うことができる。

〔発明の実施例〕

以下１本発明の一実施例を図面を用いて具体的に説明す
る。

なお、実施例を説明するための全図において。

同一機能を有するものは同一符号を付け、その繰り返し
の説明は省略する。

第１図は１本発明の一実施例の画像符号化方式のシステ
ムの概略構成を示すブロック図である。

第１図において、１は入力端子、２はブロック分割部、
３はサブサンプリング部、４は最大値（＝ａｘ）検出部
、５は最小値（ｗｉｎ）検出部、６は比較部（Ｔｈ）、
７はサブサンプリング部、８は最大値（ｗａｘ）検出部
、９は最小値（ｗｉｎ）検出部、１０は比較部（Ｔｈ）
、１１は量子化データ設定部、１２は平均値算出部、１
３は量子化器（Ｑ）、１４は分散算出回路、１５は量子
化器（Ｑ）、１６は正規化処理部、１７はベクトル量子
化部（ＶＱ）、１８〜２１は出力端子である。

本実施例の画像符号化方式は、第１図に示すようｋ、入
力端子１から、ブロック分割部２に画像信号が入力され
る。ブロック分割部２では、画像信号をそれぞれ１６Ｘ
１６．８×８．４×４のブロックに分割する。縮小処理
部に対応するサブサンプリング部３のサブサンプル部で
は１６Ｘ１６画素をサブサンプルし、４×４のブロック
を生成する。変化量（ａｃｔｉｖｉｔｙ）検出部には最
大値検出部４と最小値検出部５が対応する。最大値検出
部４では、１６Ｘ１６ブロツク内の最大値、最小値検出
部５では、１６Ｘ１６ブロツク内の最小値がそれぞれ検
出される。比較部６では、予め定められた値と、最大検
出部４と最小値検出部５で求めた現ブロックの変化量（
ａｃｔｉｖｉｔｙ）の値とを比較する。

この変化量（ａｃｔｉｖｉｔｙ）の値は、背景等の平担
部では小さく、輪郭部では大きくなる。一般ｋ、平担部
は、大きなブロックで処理した方が効率的であるため、
比較部６における比較の結果、変化量（ａｃｔｉｖｉｔ
ｙ）の値が小さいと判定されたブロックは、サブサンプ
リング部３の出力データを量子化すればよい、同様ｋ、
サブサンプリング部７では８×８画素をサブサンプルし
、４×４のブロックを生成する。最大値検出部８では、
８×８ブロツク内の最大値が、最小値検出部９では、８
×８ブロツク内の最小値がそれぞれ検出される。比較部
１０では、予め定められた値と、最大値検出部８と最小
値検出部９で求めた現ブロックの変化量（ａｃｔｉｖｉ
ｔｙ）の値とを比較する。これらのサブサンプルされた
４×４ブロツクと原信号の４×４ブロツク、およびそれ
らのブロックの変化量（ａｃｔｉｖｉｔｙ）の検出結果
は、量子化データ設定部１１に送られ、量子化されるべ
きデータブロックを設定する。設定されたデータは、ま
ず、平均値算出部１２でブロック内の画像信号平均値が
求められ、量子化器１３で量子化される。量子化された
平均値を現ブロックの画像信号から引いた後、分散算出
部１４でブロック内画像信号の分散を求め、量子化器１
５で量子化する。量子化された分散の値を用いて正規化
処理部１６で画像信号を正規化し、その後、ベクトル量
子化部１？でベクトル量子化する。１２〜１６の部分は
、ベクトル量子化部１７で用いるベクトル量子化器を汎
用的にさせるものである。出力端子１８には平均値の量
子化結果が、出力端子１９には分散の量子化結果が、出
力端子２０にはベクトルインデックスが出力される。出
力端子２１には、ブロックの分割形態を示す信号が出力
される。

第２Ａ図（分割例）及び第２Ｂ図（データ順番）にブロ
ックの分割形態の例を示す。この場合、第２Ａ図のよう
な分割形態は、第２Ｂ図のデータ順序１．２，３．４を
用いれば、“１０００１”と示すことができる。ここで
分割形態を示すデータ上、最初の“１″は一番大きなブ
ロックが分割されたことを示し、２〜４番目の“Ｏ”は
再分割されたブロックの１〜３番目のブロックがこれ以
上分割されなかったことを示す。最初の“１”は再分割
されたブロックの４番目のものが再度分割されたことを
示し、本構成例のように分割が３段階までの場合には、
これ以上分割を示すためのデータは必要ない。

以上の説明かられかるようｋ、本実施例によれば、一種
類の次元のベクトル量子化器でそれ以上の次元のブロッ
クを処理でき、処理データ量の増加もみられない、また
、分割形態を示すデータは本実施例の場合、最大５ビツ
ト、最小１ビツト（１６Ｘ１６のブロックが再分割され
ないとき）と少ないビット数で表すことができる。例え
ば。

１６Ｘ１６のブロックが再分割されないとするし、ベク
トル量子化の代表パターン数が２５６個の場合には、−
ブロックを９ビツトで符号化することができる。これは
、単純に４Ｘ４次元のベクトルを用いた場合の１２８ビ
ツトに比べ、１／１４以下となっている。また、輪郭部
などでは小さなブロックで量子化が行われるため、画像
品質の劣化も小さい、従って、本発明を用いることによ
って画像信号を局所的な画像信号統計量に合わせベクト
ル量子化次元を変更し１画像品質良く、かつ、符号化効
率良く量子化することができる。

なお１本実施例では、ブロック分割として１６Ｘ１６，
８Ｘ８．４Ｘ４の３段階を用いたが、もちろんこれ以外
であってもよい。また、画像信号の縮小処理部としてサ
ブサンプリング処理を用いたが、もちろんこれ以外であ
ってもかまわない。

例えば、（ｋ／ｎ）Ｘ（ｋ／ｎ）画素で平均化した値を
用いたり、ラプラシアンフィルタを施してからサブサン
プリングを施す方法などを利用することもできる。さら
ｋ、変化量（ａｃｔｉｖｉｔｙ）検出部として最大値（
ｓ＋ａｘ）・最小値（ｗｉｎ）を求めるものを利用して
いるが、ブロック内の画像信号の分散などを利用しても
良い。また１本実施例を静止画像の符号化やフレーム内
符号化にそのまま用いても良いし、フレーム間符号化に
も、例えば、動き補償処理と組合せ、動き差分画像に本
発明を適応しても良い。

以上、本発明を実施例にもとづき具体的に説明したが、
本発明は、前記実施例に限定されるものではなく、その
要旨を逸脱しない範囲において種々変更可能であること
は言うまでもない。

〔発明の効果〕

以上、説明したようｋ、本発明によれば、異なる次元の
ベクトル量子化器を複数個用意する必要がなく、さらｋ
、処理される画像信号数の増大を招かない、次元ベクト
ル量子化を行うことができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の一実施例の画像符号化方式のシステ
ムの概略構成を示すブロック属、第２Ａ図（分割例）及
び第２Ｂ図（データ順番）は。 本発明の一実施例の画像符号化方式のブロックの分割形
態を示す図である。 図中、１・・・入力端子、２・・・ブロック分割部、３
゜７・・・サブサンプリング部、４，８・・・最大値検
出部、５．９・・・最小値検出部、６，１０・・・比較
部（Ｔｈ）、１１・・・量子化データ設定部、１２・・
・平均値算出部、１３゜１５・・・量子化器（Ｑ）、１
４・・・分散算出回路、１６・・・正規化処理部、１７
・・・ベクトル量子化部（ＶＱ）、１８〜２１・・・出
力端子。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）画像信号をｋ×ｋ画素からなるブロックに分割す
   るブロック分割部と、前記ブロック単位に、ブロック内
   の画像信号の変化量を求める変化量検出部と、画像信号
   を１／ｍに縮小する縮小処理部と、ｎ×ｎ次元のベクト
   ル量子化器を備えた画像符号化方式であって、ｋ＝ｎ×
   ２＾ｉを満たすようにブロック分割し、前記変化量検出
   部でブロック単位に検出された変化量が予め設定された
   値より小さい場合には、前記縮小処理部で縦横ｎ／ｋに
   縮小しｎ×ｎ画素からなるブロックを形成して前記ベク
   トル量子化器により量子化し、変化量が予め設定された
   値より大きい場合にはそのブロックを再度ｋ／２×ｋ／
   ２画素からなるブロックに分割する第１段の処理を施し
   、その後、再分割されたブロック単位に前記変化量検出
   部でブロック内の変化量を検出し、前記第１段の処理と
   同様に変化量を予め定められた値と比較して、縮小した
   後にベクトル量子化するか、再度ブロック分割するかの
   第２段の処理を施し、同様に第３〜ｉ−１段までの処理
   を施し、第ｉ段の処理まで進みブロックの大きさがｎ×
   ｎ画素になればそのままベクトル量子化する手段を備え
   、前記ｉ、ｋ、ｍ、ｎは整数であることを特徴とする画
   像符号化方式。