JPH02913B2 - - Google Patents
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- JPH02913B2 JPH02913B2 JP58059514A JP5951483A JPH02913B2 JP H02913 B2 JPH02913 B2 JP H02913B2 JP 58059514 A JP58059514 A JP 58059514A JP 5951483 A JP5951483 A JP 5951483A JP H02913 B2 JPH02913 B2 JP H02913B2
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- H04N19/10—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding
- H04N19/134—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the element, parameter or criterion affecting or controlling the adaptive coding
- H04N19/142—Detection of scene cut or scene change
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- H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
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- H04N19/169—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding
- H04N19/179—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using adaptive coding characterised by the coding unit, i.e. the structural portion or semantic portion of the video signal being the object or the subject of the adaptive coding the unit being a scene or a shot
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- H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
- H04N19/503—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving temporal prediction
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- H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Signal Processing (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
この発明は多値画像信号を予測符号化復号化方
式及び装置、特に複数個の予測関数を画面の性質
に応じて適応的に切換える予測符号化復号化方式
及び装置に関する。
式及び装置、特に複数個の予測関数を画面の性質
に応じて適応的に切換える予測符号化復号化方式
及び装置に関する。
テレビジヨン信号などに代表される多値画像信
号の予測において、(1)一つの予測関数を固定的に
用いる場合のほかに、(2)複数個の予測を固定的に
組合せて用いる場合、(3)複数個の予測を画面の性
質に応じて適応的に切り換える場合などの各種の
方式が考えられている。
号の予測において、(1)一つの予測関数を固定的に
用いる場合のほかに、(2)複数個の予測を固定的に
組合せて用いる場合、(3)複数個の予測を画面の性
質に応じて適応的に切り換える場合などの各種の
方式が考えられている。
この第3の適応的に予測関数を切り換えて予測
を行なう適応型予測方式の中にも複数画素単位で
ブロツクを構成し、そのブロツク単位で最適な予
測関数を検出し、用いた最適な予測関数を示す符
号とその時の予測誤差とを一緒に伝送する方式
と、すでに符号化済みの画素に対応する情報のみ
を用いて画像信号の局所的性質を調べてつぎの画
素に対する最適予測関数を推定する方式とがあ
る。後者の場合には受信側でも同様の推定が可能
であるため、使用した予測関数を示す符号を伝送
する必要がなく、それだけ回路構成が簡単であ
る。この発明は、この後者の方式に属する。
を行なう適応型予測方式の中にも複数画素単位で
ブロツクを構成し、そのブロツク単位で最適な予
測関数を検出し、用いた最適な予測関数を示す符
号とその時の予測誤差とを一緒に伝送する方式
と、すでに符号化済みの画素に対応する情報のみ
を用いて画像信号の局所的性質を調べてつぎの画
素に対する最適予測関数を推定する方式とがあ
る。後者の場合には受信側でも同様の推定が可能
であるため、使用した予測関数を示す符号を伝送
する必要がなく、それだけ回路構成が簡単であ
る。この発明は、この後者の方式に属する。
もしつぎの画素時刻における最適予測関数を推
定するために現画素時刻における判定結果のみし
か使用しないものとすると、周囲の画素とは異質
な予測誤差、例えば周囲の予測誤差が小さいにも
かかわらず1点のみ大きな予測誤差が現われるい
わゆる独立点などにより、最適予測関数の推定が
狂うことになる。この現象はランダム雑音が重畳
された信号などで起り易い。このような場合にも
用いられた最適予測関数の発生状態を2次元的に
把握して居れば孤立点の存在に強く影響されるこ
となく正確な推定が可能となる。
定するために現画素時刻における判定結果のみし
か使用しないものとすると、周囲の画素とは異質
な予測誤差、例えば周囲の予測誤差が小さいにも
かかわらず1点のみ大きな予測誤差が現われるい
わゆる独立点などにより、最適予測関数の推定が
狂うことになる。この現象はランダム雑音が重畳
された信号などで起り易い。このような場合にも
用いられた最適予測関数の発生状態を2次元的に
把握して居れば孤立点の存在に強く影響されるこ
となく正確な推定が可能となる。
この点について第1図を参照して説明する。こ
こでは2種の予測関数()、()が用いられて
いるものとする。いま入力された画像信号の画面
上での走査線(ライン)上における時刻をiとす
ると、現在考慮するライン上の画素時刻i−3、
i−2、i−1に対し予測方式()による予測
誤差が各々第1図Aにそれぞれ示すように5、
4、3であり、予測関数()による予測誤差が
第1図Bにそれぞれ示すように3、5、4であつ
たとする。このとき現ラインの画素時刻i−3、
i−2、i−1における最適関数方式は、両予測
関数()、()による予測誤差が少ない方であ
るから、符号化済みの画素についての最適予測関
数を示している第2図中の現ラインの行に示すよ
うにそれぞれ、、となる。
こでは2種の予測関数()、()が用いられて
いるものとする。いま入力された画像信号の画面
上での走査線(ライン)上における時刻をiとす
ると、現在考慮するライン上の画素時刻i−3、
i−2、i−1に対し予測方式()による予測
誤差が各々第1図Aにそれぞれ示すように5、
4、3であり、予測関数()による予測誤差が
第1図Bにそれぞれ示すように3、5、4であつ
たとする。このとき現ラインの画素時刻i−3、
i−2、i−1における最適関数方式は、両予測
関数()、()による予測誤差が少ない方であ
るから、符号化済みの画素についての最適予測関
数を示している第2図中の現ラインの行に示すよ
うにそれぞれ、、となる。
前の画素時刻i−1における最適予測関数が
()であるので、前画素時刻の判定結果しか用
いないとすると、この場合には、前画素時刻i−
1における最適予測すなわち()を現画素時刻
iで用いるという、予測関数の選択論理を用いる
ことになる。しかし1画素時刻以上の画素時刻や
1ライン前、2ライン前での最適予測関数の発生
状態が第2図に示されるものであるとすれば画素
時刻iにおける画面の垂直方向における()、
()からなるパターンを見ると、この図の例で
は、現画素時刻iに相当する画素位置に縦方向の
輪郭があり、この輪郭を境にして画像の性質が変
化したため、この輪郭を境として最適予測が
()から()に変わつていることがわかる。
()であるので、前画素時刻の判定結果しか用
いないとすると、この場合には、前画素時刻i−
1における最適予測すなわち()を現画素時刻
iで用いるという、予測関数の選択論理を用いる
ことになる。しかし1画素時刻以上の画素時刻や
1ライン前、2ライン前での最適予測関数の発生
状態が第2図に示されるものであるとすれば画素
時刻iにおける画面の垂直方向における()、
()からなるパターンを見ると、この図の例で
は、現画素時刻iに相当する画素位置に縦方向の
輪郭があり、この輪郭を境にして画像の性質が変
化したため、この輪郭を境として最適予測が
()から()に変わつていることがわかる。
このように最適予測関数が前画素時刻と現画素
時刻との間で変わる現象は通常輪郭部分で発生す
る。輪郭部分はいわば輝度が不連続となる部分で
あるから周囲との関連でもつて最適予測関数を推
定することが必要となる。また画像には非常に多
くの輪郭が含まれるのが普通であるので周囲の関
連を利用することはとくに重要となる。
時刻との間で変わる現象は通常輪郭部分で発生す
る。輪郭部分はいわば輝度が不連続となる部分で
あるから周囲との関連でもつて最適予測関数を推
定することが必要となる。また画像には非常に多
くの輪郭が含まれるのが普通であるので周囲の関
連を利用することはとくに重要となる。
このような最適予測の選択を実現したものとし
て、特開昭56−109085号公報(文献1)に記載の
ものがある。以下、文献1の記載の技術につき、
説明する。この技術においては、すでに符号化済
の画素すなわち参照画素における最適予測関数の
発生状態から、現画素に対する最適予測関数を推
定する。第3図及び第4図を用いてより具体的に
説明する。第3図は参照画素の配置例を示す図で
あり、Xが現画素、A、B、Cが参照画素の位置
を示している。以下においては予測方式は()、
()の2種類を用いるものとし、参照画素A、
B、Cにおける最適予測関数の発生状態(すなわ
ち参照画素状態)により、現画素Xに対する最適
予測関数を推定するものとして説明する。
て、特開昭56−109085号公報(文献1)に記載の
ものがある。以下、文献1の記載の技術につき、
説明する。この技術においては、すでに符号化済
の画素すなわち参照画素における最適予測関数の
発生状態から、現画素に対する最適予測関数を推
定する。第3図及び第4図を用いてより具体的に
説明する。第3図は参照画素の配置例を示す図で
あり、Xが現画素、A、B、Cが参照画素の位置
を示している。以下においては予測方式は()、
()の2種類を用いるものとし、参照画素A、
B、Cにおける最適予測関数の発生状態(すなわ
ち参照画素状態)により、現画素Xに対する最適
予測関数を推定するものとして説明する。
参照画素を3個とした場合には、第4図1〜8
に示したような8通りの状態が発生しうる。第4
図において「0」は予測関数()が、「1」は
予測関数()が各参照画素において最適予測関
数となつたことを示している。本発明において
は、この各状態において、予測関数()、()
が現画素において最適予測関数となる。(すなわ
ち他方よりも予測誤差が小となる)確率を前もつ
て測定しておく。すなわち各状態において、現画
素において予測関数()、()が最適予測関数
となつた画素数を個別にカウントしておく。
に示したような8通りの状態が発生しうる。第4
図において「0」は予測関数()が、「1」は
予測関数()が各参照画素において最適予測関
数となつたことを示している。本発明において
は、この各状態において、予測関数()、()
が現画素において最適予測関数となる。(すなわ
ち他方よりも予測誤差が小となる)確率を前もつ
て測定しておく。すなわち各状態において、現画
素において予測関数()、()が最適予測関数
となつた画素数を個別にカウントしておく。
以下ではこのような測定により、各状態におい
て予測関数()が最適予測関数となつた確率
が、たとえば第4図にPrで示した値となつたもの
として説明する。
て予測関数()が最適予測関数となつた確率
が、たとえば第4図にPrで示した値となつたもの
として説明する。
この場合には、RLが大となる(たとえばPI
0.5となる)参照画素の状態(第4図の例では1,
2,5)においては予測関数()が、その他の
場合には予測関数()が、現画素に対する最適
予測関数であると推定し、現画素に対する予測関
数として使用する。現画素に対して適用する予測
関数をこのようにして推定すれば、高い確率で最
適予測関数を推定することができる。
0.5となる)参照画素の状態(第4図の例では1,
2,5)においては予測関数()が、その他の
場合には予測関数()が、現画素に対する最適
予測関数であると推定し、現画素に対する予測関
数として使用する。現画素に対して適用する予測
関数をこのようにして推定すれば、高い確率で最
適予測関数を推定することができる。
たとえば第4図に示した例において、第4図
1,2,5の状態において現画素に対して予測関
数()を用いるとすれば、最適予測関数を正し
く選択できる確率は各々0.97、0.75、0.80となる。
1,2,5の状態において現画素に対して予測関
数()を用いるとすれば、最適予測関数を正し
く選択できる確率は各々0.97、0.75、0.80となる。
また第4図3,4,6,7,8の各状態におい
て現画素に対して予測関数()を用いる場合に
は、最適予測関数を正しく選択できる確率は各々
0.80、0.75、0.55、0.85、0.98となる。仮に状態(1)
〜(8)が等確率で生起するものとすれば、この方法
により(0.97+0.75+0.80+0.80+0.75+0.55+
0.85+0.98)/8≒0.806すなわち80%以上の高い
確率で最適予測関数を正しく選択することができ
る。このようにして多値画像信号に対して高い能
率で予測符号化が行われる。
て現画素に対して予測関数()を用いる場合に
は、最適予測関数を正しく選択できる確率は各々
0.80、0.75、0.55、0.85、0.98となる。仮に状態(1)
〜(8)が等確率で生起するものとすれば、この方法
により(0.97+0.75+0.80+0.80+0.75+0.55+
0.85+0.98)/8≒0.806すなわち80%以上の高い
確率で最適予測関数を正しく選択することができ
る。このようにして多値画像信号に対して高い能
率で予測符号化が行われる。
第5図に最も簡単な場合として予測方式を2種
用いる場合についての装置構成を示す。入力端子
11より入力された多値画像信号は減算器12に
供給される。減算器12においては予測器13で
作られた2種の予測信号の中で選択器14によつ
て選択された予測信号を受けとり、端子11から
供給される入力多値画像信号との差をとる。この
差、即ち予測誤差は通常は発生情報量を軽減する
ために使用レベルを制限する量子化器15により
量子化された後に、符号変換器16及び加算器1
7へ供給される。加算器17においては選択器1
4から供給される予測信号と量子化器15から供
給される量子化された予測誤差信号との和をとる
ことにより局部復号信号を発生する。この局部復
号信号は予測器13へ供給され、予測器13では
この局部復号信号を用いて複数個の予測信号を発
生する。
用いる場合についての装置構成を示す。入力端子
11より入力された多値画像信号は減算器12に
供給される。減算器12においては予測器13で
作られた2種の予測信号の中で選択器14によつ
て選択された予測信号を受けとり、端子11から
供給される入力多値画像信号との差をとる。この
差、即ち予測誤差は通常は発生情報量を軽減する
ために使用レベルを制限する量子化器15により
量子化された後に、符号変換器16及び加算器1
7へ供給される。加算器17においては選択器1
4から供給される予測信号と量子化器15から供
給される量子化された予測誤差信号との和をとる
ことにより局部復号信号を発生する。この局部復
号信号は予測器13へ供給され、予測器13では
この局部復号信号を用いて複数個の予測信号を発
生する。
予測器13で行う2種の予測方式として1画素
時刻前の局部復号信号を用いて予測する前値予測
(DPCM)方式と、1フレーム前局部復号信号を
用いて予測するフレーム間予測方式とを用いるも
のとすればこの予測器13は1画素遅延素子と1
フレーム遅延素子とを並列に並べた回路にて実現
される。
時刻前の局部復号信号を用いて予測する前値予測
(DPCM)方式と、1フレーム前局部復号信号を
用いて予測するフレーム間予測方式とを用いるも
のとすればこの予測器13は1画素遅延素子と1
フレーム遅延素子とを並列に並べた回路にて実現
される。
つぎに選択器14に対する制御信号の発生方法
について説明する。予測器13により作られた2
種の予測方式による予測信号は選択器14へ供給
されると同時に最適予測関数の決定回路18にも
供給される。この決定回路18においては2種の
予測信号の中でいずれが加算器17から供給され
る多値画像信号の局部復号値に近いか、すなわち
差が小さいかを比較判定し、つまりその画素時刻
では何れの予測方式が適するかの順位付けを行
い、その結果(この例の場合は1ビツト信号)を
記憶回路19へ転送する。
について説明する。予測器13により作られた2
種の予測方式による予測信号は選択器14へ供給
されると同時に最適予測関数の決定回路18にも
供給される。この決定回路18においては2種の
予測信号の中でいずれが加算器17から供給され
る多値画像信号の局部復号値に近いか、すなわち
差が小さいかを比較判定し、つまりその画素時刻
では何れの予測方式が適するかの順位付けを行
い、その結果(この例の場合は1ビツト信号)を
記憶回路19へ転送する。
たとえば前述した予測方式()がフレーム内
予測、予測方式()がフレーム間予測であるも
のとすれば、フレーム内予測による予測信号の方
が局部復号信号値に近い場合には「0」を、そう
でない場合には「1」を出力する。記憶回路19
はたとえば1ライン(テレビジヨン信号の場合で
は1水平走査線)程度の記憶容量をもつ記憶素子
から構成されており、現画素時刻においては第3
図に示した例を用いると、前画素A、前ラインの
画素B、Cにおける最適予測関数を示す情報が信
号線52により並列に(この場合3ビツト並列)
に、判定回路21へ供給される。この判定回路2
1は、記憶回路19の出力である参照画素におけ
る最適予測関数の発生状況を示す信号から、すで
に説明した現画素に対する最適予測関数の推定法
にもとづいて、現画素に対してフレーム内予測、
フレーム間予測のいずれを使用するかを決定し、
選択器14の選択動作を制御する信号(たとえば
フレーム内予測を用いるべきものと判定すれば信
号値「0」、フレーム予約測を用いるべきと判定
すれば信号値「1」)を選択器14に供給する。
一方量子化器15により量子化された予測誤差信
号は符号変換器16に入力され、符号化、たとえ
ば可変長符号化されて伝送路あるいは記録媒体へ
供給される。
予測、予測方式()がフレーム間予測であるも
のとすれば、フレーム内予測による予測信号の方
が局部復号信号値に近い場合には「0」を、そう
でない場合には「1」を出力する。記憶回路19
はたとえば1ライン(テレビジヨン信号の場合で
は1水平走査線)程度の記憶容量をもつ記憶素子
から構成されており、現画素時刻においては第3
図に示した例を用いると、前画素A、前ラインの
画素B、Cにおける最適予測関数を示す情報が信
号線52により並列に(この場合3ビツト並列)
に、判定回路21へ供給される。この判定回路2
1は、記憶回路19の出力である参照画素におけ
る最適予測関数の発生状況を示す信号から、すで
に説明した現画素に対する最適予測関数の推定法
にもとづいて、現画素に対してフレーム内予測、
フレーム間予測のいずれを使用するかを決定し、
選択器14の選択動作を制御する信号(たとえば
フレーム内予測を用いるべきものと判定すれば信
号値「0」、フレーム予約測を用いるべきと判定
すれば信号値「1」)を選択器14に供給する。
一方量子化器15により量子化された予測誤差信
号は符号変換器16に入力され、符号化、たとえ
ば可変長符号化されて伝送路あるいは記録媒体へ
供給される。
次に判定回路21について詳細に説明する。こ
の判定回路21は通常は読出し専用メモリ
(Read Only Memory、ROM)を用いて構成す
ることができる。すなわち上記の例では3bitの信
号がROMの入力アドレスに供給されるが、この
時の3bitのヒツトパターンに対応するアドレスに
予め種々の画像に対して統計的な判定を行つた結
果を書き込んでおく。たとえばこの統計的な判定
結果が第4図に示した如くであつたとする。説明
の便宜上、入力アドレスの下位ビツト目に参照画
素A、下位2bit目に参照画素B、最上位ビツトに
参照画素Cに対する最適予測関数を示す信号が入
力されるものとすれば、たとえば第4図の7に示
されている参照画素状態に対応する入力アドレス
は「110」であり、この場合にはPI<0.5であるた
め、この参照画素状態においては、予測関数
()すなわちフレーム間予測が現画素に対して
適用される。したがつて入力アドレス「110」に
対するROMに書き込まれる値は「1」となる。
他の入力アドレスに対しても書き込まれる値は同
様にして定められ、結局第4図に示した例におい
ては、ROMの各入力アドレスに対しては第7図
の出力の欄に示した値が書き込まれることとな
る。このようにしてROMに書き込まれたテーブ
ルにより、判定回路21が構成される。
の判定回路21は通常は読出し専用メモリ
(Read Only Memory、ROM)を用いて構成す
ることができる。すなわち上記の例では3bitの信
号がROMの入力アドレスに供給されるが、この
時の3bitのヒツトパターンに対応するアドレスに
予め種々の画像に対して統計的な判定を行つた結
果を書き込んでおく。たとえばこの統計的な判定
結果が第4図に示した如くであつたとする。説明
の便宜上、入力アドレスの下位ビツト目に参照画
素A、下位2bit目に参照画素B、最上位ビツトに
参照画素Cに対する最適予測関数を示す信号が入
力されるものとすれば、たとえば第4図の7に示
されている参照画素状態に対応する入力アドレス
は「110」であり、この場合にはPI<0.5であるた
め、この参照画素状態においては、予測関数
()すなわちフレーム間予測が現画素に対して
適用される。したがつて入力アドレス「110」に
対するROMに書き込まれる値は「1」となる。
他の入力アドレスに対しても書き込まれる値は同
様にして定められ、結局第4図に示した例におい
ては、ROMの各入力アドレスに対しては第7図
の出力の欄に示した値が書き込まれることとな
る。このようにしてROMに書き込まれたテーブ
ルにより、判定回路21が構成される。
次に第6図を参照してこのように符号化された
情報を復号する復号化装置について詳しく説明す
る。伝送されて来た、または記録媒体から読み出
された符号化された多値画像信号は端子22を通
じてまず符号逆変換器23に供給される。符号逆
変換器23においては符号化された多値画像信号
より予測誤差信号をとり出し、不等長符号の等長
符号への逆変換を行ない、以下の復号化に備え
る。符号逆変換器23で等長符号に逆変換された
予測誤差信号は加算器24へ供給される。加算器
24においては、予測器25で作られた2種の予
測信号の中で選択器26によつて選択された予測
信号を受け、この予測誤差信号と符号逆変換器2
3の出力との加算が行なわれて復号された多値画
像信号が得られる。この復号された多値画像信号
は外部への画像信号出力端子27、予測器25及
び最適予測方式の決定回路28へそれぞれ同時に
供給される。
情報を復号する復号化装置について詳しく説明す
る。伝送されて来た、または記録媒体から読み出
された符号化された多値画像信号は端子22を通
じてまず符号逆変換器23に供給される。符号逆
変換器23においては符号化された多値画像信号
より予測誤差信号をとり出し、不等長符号の等長
符号への逆変換を行ない、以下の復号化に備え
る。符号逆変換器23で等長符号に逆変換された
予測誤差信号は加算器24へ供給される。加算器
24においては、予測器25で作られた2種の予
測信号の中で選択器26によつて選択された予測
信号を受け、この予測誤差信号と符号逆変換器2
3の出力との加算が行なわれて復号された多値画
像信号が得られる。この復号された多値画像信号
は外部への画像信号出力端子27、予測器25及
び最適予測方式の決定回路28へそれぞれ同時に
供給される。
この復号された画像信号を用いて予測器25は
複数個の予測信号を発生する。最適予測方式の決
定回路28ではこの復号画像信号と予測器25か
らの複数個の予測信号(この例では2種)とを用
いて第5図について説明した符号化装置の決定回
路18の場合と同一の規則に従つて最適予測方式
を決定し、その結果を記憶回路29へ転送する。
記憶回路29は第3図の符号化装置における記憶
回路19と同様にこの例の場合3画素時刻分の最
適予測方式を示す3ビツトの情報を判定回路31
へ供給する。判定回路31では符号化装置の判定
回路21と同一の規則で選択器26の選択を制御
する。なお、予測器25、選択器26、最適予測
方式の決定回路28、記憶回路29、判定回路3
1の構成はそれぞれ符号化装置における予測器1
3、選択器14、最適予測方式の決定回路18、
記憶回路19、判定回路21と同一であり、また
これら相互の接続関係も同一である。
複数個の予測信号を発生する。最適予測方式の決
定回路28ではこの復号画像信号と予測器25か
らの複数個の予測信号(この例では2種)とを用
いて第5図について説明した符号化装置の決定回
路18の場合と同一の規則に従つて最適予測方式
を決定し、その結果を記憶回路29へ転送する。
記憶回路29は第3図の符号化装置における記憶
回路19と同様にこの例の場合3画素時刻分の最
適予測方式を示す3ビツトの情報を判定回路31
へ供給する。判定回路31では符号化装置の判定
回路21と同一の規則で選択器26の選択を制御
する。なお、予測器25、選択器26、最適予測
方式の決定回路28、記憶回路29、判定回路3
1の構成はそれぞれ符号化装置における予測器1
3、選択器14、最適予測方式の決定回路18、
記憶回路19、判定回路21と同一であり、また
これら相互の接続関係も同一である。
以上説明した文献1記載の技術によれば、参照
画素における最適予測関数の発生状況から、現画
素に対する最適予測関数を高い確率で推定するこ
とができ、多値画像信号と非常に効率良く符号化
することができる。
画素における最適予測関数の発生状況から、現画
素に対する最適予測関数を高い確率で推定するこ
とができ、多値画像信号と非常に効率良く符号化
することができる。
しかしながら、この文献1記載の技術には、以
下に述べるような欠点が残されている。この技術
においては、以下に述べる実施例も実現可能であ
る。
下に述べるような欠点が残されている。この技術
においては、以下に述べる実施例も実現可能であ
る。
以上の説明においては、現画素における最適予
測関数を推定するためのテーブルは実験等によ
り、たとえば第4図に示した様なあらかじめ得ら
れた測定結果を用いて決定されていた。すなわち
現画素における最適予測関数を推定するためのテ
ーブルは固定されていたわけである。ここで第4
図を再び参照する。第4図に示した参照画素の状
態では、すでに述べたように、長時間統計により
予測、の中で最適予測となる確率が最も高く
なる方の予測が選ばれる。すると、第4図6のよ
うに、複数の予測の中でどの予測が最適であるか
が定めにくい参照画素状態が現れる場合もある。
この第4図6のような状態は、画像の性質により
最適となる予測が変化することが少なくない。ま
た、参照画素数をさらに増加させてゆくと、この
ような状態も増えてくる。このような問題を解決
できれば、さらに符号化能率を改善することが可
能である。
測関数を推定するためのテーブルは実験等によ
り、たとえば第4図に示した様なあらかじめ得ら
れた測定結果を用いて決定されていた。すなわち
現画素における最適予測関数を推定するためのテ
ーブルは固定されていたわけである。ここで第4
図を再び参照する。第4図に示した参照画素の状
態では、すでに述べたように、長時間統計により
予測、の中で最適予測となる確率が最も高く
なる方の予測が選ばれる。すると、第4図6のよ
うに、複数の予測の中でどの予測が最適であるか
が定めにくい参照画素状態が現れる場合もある。
この第4図6のような状態は、画像の性質により
最適となる予測が変化することが少なくない。ま
た、参照画素数をさらに増加させてゆくと、この
ような状態も増えてくる。このような問題を解決
できれば、さらに符号化能率を改善することが可
能である。
本発明においては、たとえば第3図に示したよ
うな参照画素を用い、予測としてフレーム間予
測、フレーム内予測を用いるものとして説明すれ
ば、符号化復号化を実行しつつ、第4図1〜8に
示した参照画素における参照画素パターンの各々
において、フレーム間、フレーム内予測が最適関
数となる発生確率を測定しながら、最適予測関数
を推定するためのテーブルを更新してゆく(これ
を学習機能と称する)。この場合の実施例につい
て以下に説明する。なおこの実施例においてすで
に説明した従来技術と異なる部分は判定回路21
及び31のみであり、また判定回路21と31は
構成、機能が全く同一であるため、判定回路21
についてのみ説明する。この実施例において用い
られる判定回路21の構成が第8図に示されてい
る。
うな参照画素を用い、予測としてフレーム間予
測、フレーム内予測を用いるものとして説明すれ
ば、符号化復号化を実行しつつ、第4図1〜8に
示した参照画素における参照画素パターンの各々
において、フレーム間、フレーム内予測が最適関
数となる発生確率を測定しながら、最適予測関数
を推定するためのテーブルを更新してゆく(これ
を学習機能と称する)。この場合の実施例につい
て以下に説明する。なおこの実施例においてすで
に説明した従来技術と異なる部分は判定回路21
及び31のみであり、また判定回路21と31は
構成、機能が全く同一であるため、判定回路21
についてのみ説明する。この実施例において用い
られる判定回路21の構成が第8図に示されてい
る。
第8図において、第5図の記憶回路19の出力
である参照画素状態を示す並列3ビツト信号は信
号線52によりヒストグラムカウンタ60及びテ
ーブルメモリ65に入力される。テーブルメモリ
65はランダムアクセスメモリにより構成されて
おり、その入力アドレス、出力は5図の判定回路
21を構成するROMと全く同様である。テーブ
ルメモリ65には、現画素に対する参照画素状態
を示す信号が入力される以前の時刻までに、更新
されてきた、現画素に対する最適予測関数を推定
するためのテーブルが書き込まれている。信号線
52により入力される参照画素状態を示す信号が
テーブルメモリ65の入力アドレスに供給され、
テーブルメモリ65は現画素において用いられる
べき予測関数を示す信号を信号線53に出力す
る。すなわちフレーム間予測を使用する場合には
「1」を、フレーム内予測を使用する場合には
「0」を出力する。ヒストグラムカウンタ60は、
信号線52により入力される参照画素状態を示す
信号から、参照画素状態の各々(この場合は第4
図1〜8の8状態)についてフレーム間予測、フ
レーム内予測が最適予測関数となつた画素数をそ
れぞれカウントし、参照画素状態の各々について
フレーム間予測、フレーム内予測のいずれが最適
予測関数となる確率が高いかを判定するためのヒ
ストグラムを作成する。またヒストグラムカウン
タ60には、アドレス発生器66から信号線67
により参照画素状態のいずれか1つを示すアドレ
ス信号が供給されており、定められた時間単位の
カウント後このアドレス信号により指定された参
照画素状態においてフレーム間予測が最適予測関
数となつた頻度を示す信号を信号線61に、フレ
ーム内予測が最適予測関数となつた頻度を示す信
号を信号線62に出力する。信号線61,62に
出力された信号は、比較器63に入力される。比
較器63は入力された両信号値を比較し、信号線
61の信号の方が大であれば(アドレス発生器6
6により指定された参照画素状態ではフレーム間
予測が最適予測関数となつた頻度が高いことに対
応する)信号値「1」を、そうでない場合には
「0」を信号線64を介してテーブルメモリ65
に与える。テーブルメモリ65は信号線67によ
り供給されるアドレスに信号線64により入力さ
れる値を書き込むことにより、最適予測関数を推
定するためのテーブルを更新する。この信号線6
7が供給するアドレスをたとえばNフレーム(N
>1)時刻毎に第7図に例示したように000〜111
まで順次変化させることによりテーブルメモリ6
5の全内容は定期的に更新することができる。ま
たテーブルメモリを構成するランダムアクセスメ
モリに、書込み読出しの両動作を独立に行わせる
ことにより、符号化動作を実行しつつテーブルを
更新することができる。またテーブル更新直後に
ヒストグラムカウンタ60の内容はクリアされ、
次のテーブル更新時刻に用いられるヒストグラム
の作成が開始される。
である参照画素状態を示す並列3ビツト信号は信
号線52によりヒストグラムカウンタ60及びテ
ーブルメモリ65に入力される。テーブルメモリ
65はランダムアクセスメモリにより構成されて
おり、その入力アドレス、出力は5図の判定回路
21を構成するROMと全く同様である。テーブ
ルメモリ65には、現画素に対する参照画素状態
を示す信号が入力される以前の時刻までに、更新
されてきた、現画素に対する最適予測関数を推定
するためのテーブルが書き込まれている。信号線
52により入力される参照画素状態を示す信号が
テーブルメモリ65の入力アドレスに供給され、
テーブルメモリ65は現画素において用いられる
べき予測関数を示す信号を信号線53に出力す
る。すなわちフレーム間予測を使用する場合には
「1」を、フレーム内予測を使用する場合には
「0」を出力する。ヒストグラムカウンタ60は、
信号線52により入力される参照画素状態を示す
信号から、参照画素状態の各々(この場合は第4
図1〜8の8状態)についてフレーム間予測、フ
レーム内予測が最適予測関数となつた画素数をそ
れぞれカウントし、参照画素状態の各々について
フレーム間予測、フレーム内予測のいずれが最適
予測関数となる確率が高いかを判定するためのヒ
ストグラムを作成する。またヒストグラムカウン
タ60には、アドレス発生器66から信号線67
により参照画素状態のいずれか1つを示すアドレ
ス信号が供給されており、定められた時間単位の
カウント後このアドレス信号により指定された参
照画素状態においてフレーム間予測が最適予測関
数となつた頻度を示す信号を信号線61に、フレ
ーム内予測が最適予測関数となつた頻度を示す信
号を信号線62に出力する。信号線61,62に
出力された信号は、比較器63に入力される。比
較器63は入力された両信号値を比較し、信号線
61の信号の方が大であれば(アドレス発生器6
6により指定された参照画素状態ではフレーム間
予測が最適予測関数となつた頻度が高いことに対
応する)信号値「1」を、そうでない場合には
「0」を信号線64を介してテーブルメモリ65
に与える。テーブルメモリ65は信号線67によ
り供給されるアドレスに信号線64により入力さ
れる値を書き込むことにより、最適予測関数を推
定するためのテーブルを更新する。この信号線6
7が供給するアドレスをたとえばNフレーム(N
>1)時刻毎に第7図に例示したように000〜111
まで順次変化させることによりテーブルメモリ6
5の全内容は定期的に更新することができる。ま
たテーブルメモリを構成するランダムアクセスメ
モリに、書込み読出しの両動作を独立に行わせる
ことにより、符号化動作を実行しつつテーブルを
更新することができる。またテーブル更新直後に
ヒストグラムカウンタ60の内容はクリアされ、
次のテーブル更新時刻に用いられるヒストグラム
の作成が開始される。
次に第9図及び第10図を参照してヒストグラ
ムカウンタ60の構成及び動作について説明す
る。第9図はヒストグラムカウンタ60を説明す
るためのブロツク図であり、第10図はヒストグ
ラムカウンタ60の一構成要素であるアキユムレ
ータ部の構成、動作を説明するためのブロツク図
である。
ムカウンタ60の構成及び動作について説明す
る。第9図はヒストグラムカウンタ60を説明す
るためのブロツク図であり、第10図はヒストグ
ラムカウンタ60の一構成要素であるアキユムレ
ータ部の構成、動作を説明するためのブロツク図
である。
信号線52により入力される参照画素状態を示
す信号はレジスター70に入力される。なお前述
した通り信号線52は、参照画素A、B、Cにお
ける最適予測関数を示す3ビツト並列信号である
が、第9図においては信号線52−1〜3の3本
の1ビツト信号として示されている。現画素時刻
を基準とする時信号線52−1が参照画素C、5
2−2が参照画素B、52−3が参照画素Aの最
適予測関数を示すものとして説明する。
す信号はレジスター70に入力される。なお前述
した通り信号線52は、参照画素A、B、Cにお
ける最適予測関数を示す3ビツト並列信号である
が、第9図においては信号線52−1〜3の3本
の1ビツト信号として示されている。現画素時刻
を基準とする時信号線52−1が参照画素C、5
2−2が参照画素B、52−3が参照画素Aの最
適予測関数を示すものとして説明する。
レジスター70により信号線52−1〜3の信
号は1サンプル時刻遅延されて、各々信号線71
−1〜3に並列に出力される。したがつて信号線
71−1,71−2,71−3には各々参照画素
Cより1画素左、参照画素Bより1画素左、参照
画素Aより1画素左の画素に対する最適予測関数
を示す信号が現われることとなる。また前述した
通り信号線52−3には参照画素Aに対する最適
予測関数を示す信号が現われている。換言すれば
信号線52−3、信号線71−1〜3には、1サ
ンプル前の画素(前画素)における最適予測関数
と、前画素に対する参照画素における最適予測関
数が現われている。したがつて信号線52−3、
信号線71−1〜3の信号から前述のヒストグラ
ムを作成することができる。
号は1サンプル時刻遅延されて、各々信号線71
−1〜3に並列に出力される。したがつて信号線
71−1,71−2,71−3には各々参照画素
Cより1画素左、参照画素Bより1画素左、参照
画素Aより1画素左の画素に対する最適予測関数
を示す信号が現われることとなる。また前述した
通り信号線52−3には参照画素Aに対する最適
予測関数を示す信号が現われている。換言すれば
信号線52−3、信号線71−1〜3には、1サ
ンプル前の画素(前画素)における最適予測関数
と、前画素に対する参照画素における最適予測関
数が現われている。したがつて信号線52−3、
信号線71−1〜3の信号から前述のヒストグラ
ムを作成することができる。
信号線71−1〜3の信号はラインデコーダ7
2に入力される。ラインデコーダ72は信号線7
3−1〜8のいずれか1つのみを0としてアキユ
ムレータ部()74及びアキユムレータ()
75に与える。ここでアキユムレータ部()、
()の構成は全く同一である。アキユムレータ
部()74は、第10図に示した通り各々が信
号線73−1〜8に接続された参照数字81〜88の
8ケのカウンターから構成されている。またアキ
ユムレータ部()には信号線52−3の信号が
入力され、アキユムレータ部()には、信号線
52−3の信号がインバーター77により反転さ
れた信号が入力される。これらの信号はアキユム
レータ部()、()のセレクト信号として使用
されている。すなわち信号線52−3の信号が
「1」の場合(前画素の最適予測関数がフレーム
間予測である場合)には、アキユムレータ部
()のみが動作し、「0」である場合にはアキユ
ムレータ部()のみが動作する。たとえば信号
線52−3の信号が「1」の場合にはアキユムレ
ータ部()に内蔵され、各々信号線73−1〜
8の信号が供給される8ケのカウンターの中で0
が入力信号として供給されたカウンタのみが1だ
けカウントアツプされる。アキユムレータ部
()も、信号線76の信号が「1」(この場合信
号線52−3は0となつている)の時に同様の動
作を行う。このようにして、参照画素状態の各々
について、フレーム間予測が最適予測関数となつ
た画素数がアキユムレータ部()74において
カウントされ、フレーム内予測が最適予測関数と
なつた画素数がアキユムレータ部()において
カウントされる。
2に入力される。ラインデコーダ72は信号線7
3−1〜8のいずれか1つのみを0としてアキユ
ムレータ部()74及びアキユムレータ()
75に与える。ここでアキユムレータ部()、
()の構成は全く同一である。アキユムレータ
部()74は、第10図に示した通り各々が信
号線73−1〜8に接続された参照数字81〜88の
8ケのカウンターから構成されている。またアキ
ユムレータ部()には信号線52−3の信号が
入力され、アキユムレータ部()には、信号線
52−3の信号がインバーター77により反転さ
れた信号が入力される。これらの信号はアキユム
レータ部()、()のセレクト信号として使用
されている。すなわち信号線52−3の信号が
「1」の場合(前画素の最適予測関数がフレーム
間予測である場合)には、アキユムレータ部
()のみが動作し、「0」である場合にはアキユ
ムレータ部()のみが動作する。たとえば信号
線52−3の信号が「1」の場合にはアキユムレ
ータ部()に内蔵され、各々信号線73−1〜
8の信号が供給される8ケのカウンターの中で0
が入力信号として供給されたカウンタのみが1だ
けカウントアツプされる。アキユムレータ部
()も、信号線76の信号が「1」(この場合信
号線52−3は0となつている)の時に同様の動
作を行う。このようにして、参照画素状態の各々
について、フレーム間予測が最適予測関数となつ
た画素数がアキユムレータ部()74において
カウントされ、フレーム内予測が最適予測関数と
なつた画素数がアキユムレータ部()において
カウントされる。
このようにして参照画素状態の各々についてフ
レーム間予測、フレーム内予測のいずれが最適予
測関数となる確率が高いかを判定するためのヒス
トグラムが作成される。
レーム間予測、フレーム内予測のいずれが最適予
測関数となる確率が高いかを判定するためのヒス
トグラムが作成される。
内蔵された8ケのカウンターのカウント結果は
各々信号線77−1〜8に読み出されて選択器7
9に入力され、アキユムレータ部()75に内
蔵された8ケのカウンターのカウント結果は各々
信号線78−1〜8に読み出された選択器80に
入力される。選択器79,80は信号線67によ
り入力されるアドレス信号を応じて、各々の8入
力の中の1つを選択し、各々信号線61,62に
出力する。すなわち指定され参照画素状態に対し
てフレーム間予測が最適予測関数となつた頻度が
信号線61に、フレーム内予測が最適予測関数と
なつた頻度が信号線62に出力される。
各々信号線77−1〜8に読み出されて選択器7
9に入力され、アキユムレータ部()75に内
蔵された8ケのカウンターのカウント結果は各々
信号線78−1〜8に読み出された選択器80に
入力される。選択器79,80は信号線67によ
り入力されるアドレス信号を応じて、各々の8入
力の中の1つを選択し、各々信号線61,62に
出力する。すなわち指定され参照画素状態に対し
てフレーム間予測が最適予測関数となつた頻度が
信号線61に、フレーム内予測が最適予測関数と
なつた頻度が信号線62に出力される。
以上の様にして学習機能を有する最適予測関数
判定回路を提供することができる。
判定回路を提供することができる。
以上、実施例をもつて本発明を説明したが、本
発明によれば時々刻々と変化する画像の性質に追
随させて最適予測関数を推定することができ、よ
り効率の良い符号化を行うことができる。なお以
上の説明においては、予測関数2ケを適応的に切
かえる場合を例にとり説明したが、本発明は3ケ
以上の予測関数を用いる場合にも同様に適用する
ことができる。また以上では参照画素を第3図に
示した如く、現画素と同一フレーム内に設定する
ものとして説明したが、参照画素として現画素と
時間的に近傍に位置する前フレームの画素等を用
いることも同様に可能である。
発明によれば時々刻々と変化する画像の性質に追
随させて最適予測関数を推定することができ、よ
り効率の良い符号化を行うことができる。なお以
上の説明においては、予測関数2ケを適応的に切
かえる場合を例にとり説明したが、本発明は3ケ
以上の予測関数を用いる場合にも同様に適用する
ことができる。また以上では参照画素を第3図に
示した如く、現画素と同一フレーム内に設定する
ものとして説明したが、参照画素として現画素と
時間的に近傍に位置する前フレームの画素等を用
いることも同様に可能である。
第1図は2種の予測方式による予測誤差の例を
示す図、第2図は最適予測関数の空間分布の例を
示す図、第3図は参照画素の配置例を示す図、第
4図は参照画素における最適予測関数の組合せの
各々に対してある予測関数が現画素において最適
予測関数となる確率の測定例を示す図、第5図、
第6図は従来技術の装置構成例を示す図であり、
第5図、第6図において11,22:入力端子、
12:減算器、13,25:予測器、14,2
6:選択器、16:符号変換器、17,24:加
算器、18,28:最適予測方式の決定回路、2
3:符号逆変換器、27:出力端子をそれぞれ示
す。第7図は判定回路21,31の入出力論理の
例を示す図である。第8図、第9図、第10図は
本発明の実施例に使用される判定回路21,31
の構成及び動作を説明するためのブロツク図であ
る。
示す図、第2図は最適予測関数の空間分布の例を
示す図、第3図は参照画素の配置例を示す図、第
4図は参照画素における最適予測関数の組合せの
各々に対してある予測関数が現画素において最適
予測関数となる確率の測定例を示す図、第5図、
第6図は従来技術の装置構成例を示す図であり、
第5図、第6図において11,22:入力端子、
12:減算器、13,25:予測器、14,2
6:選択器、16:符号変換器、17,24:加
算器、18,28:最適予測方式の決定回路、2
3:符号逆変換器、27:出力端子をそれぞれ示
す。第7図は判定回路21,31の入出力論理の
例を示す図である。第8図、第9図、第10図は
本発明の実施例に使用される判定回路21,31
の構成及び動作を説明するためのブロツク図であ
る。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 1 複数(M)個の予測関数により発生される予
測信号の中から1個の最適と推定される予測信号
を画素毎に適応的に選択し選択された予測信号を
用いて多値画像信号の予測符号化を行う多値画像
信号の適応予測符号化装置であり、M個の予測信
号を発生する手段と、このM個の予測信号の中か
ら1個の予測信号を選択指示信号にもとづいて選
択する手段と、前記選択された予測信号と前記多
値画像信号との予測誤差信号を符号化する手段
と、前記予測誤差信号と前記選択された予測信号
とから多値画像信号を局部復号する手段と、前記
多値画像信号に対するM個の予測信号の中で前記
局部復号された多値画像信号との差が小となる予
測関数である最適予測関数を示す信号を発生する
手段と、この発生する手段の出力を記憶する記憶
手段と、この記憶手段出力にもとづいて、前記選
択指示信号を出力する判定手段とからなる多値画
像信号の適応予測符号化装置において、前記判定
手段は下記(a)〜(d)から構成されることを特徴とす
る多値画像信号の適応予測符号化装置。 (a) 前記記憶手段出力から、すでに符号化済のN
個の参照画素において、前記M個の予測信号で
あつたかを示す参照画素状態信号が供給され、
現画素時刻における前記予測選択信号を出力す
るテーブルメモリ、 (b) 前記参照画素状態信号が供給され、この信号
が示すMN通りの状態の各々につき、前記N個
の予測信号に対応するN個のカウンタを有し、
入力された参照画素状態信号の下での最適予測
に対応するカウンタをカウントするヒストグラ
ム生成手段、 (c) 定期的に前記ヒストグラム生成手段内のカウ
ンタの値を読み出すためのアドレス信号であ
り、前記MN通りの状態を識別するためのアド
レス信号を発生するアドレス発生手段、 (d) 前記アドレス信号により読み出された各参照
状態におけるN個のカウンタの値の中でどの予
測信号に対する値が大であるかを検出し、その
結果を前記アドレス信号を用いて前記テーブル
メモリに書き込む、テーブルメモリ更新手段。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58059514A JPS59185487A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | 多値画像信号の適応予測符号化装置 |
| CA000451224A CA1203910A (en) | 1983-04-05 | 1984-04-03 | Method and apparatus for adaptive predictive encoding/decoding of multi-level picture signals |
| US06/596,742 US4591908A (en) | 1983-04-05 | 1984-04-04 | Method and apparatus for adaptive predictive encoding/decoding of multi-level picture signals |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58059514A JPS59185487A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | 多値画像信号の適応予測符号化装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1019159A Division JPH01220989A (ja) | 1989-01-27 | 1989-01-27 | 多値画像信号の適応予測復号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59185487A JPS59185487A (ja) | 1984-10-22 |
| JPH02913B2 true JPH02913B2 (ja) | 1990-01-09 |
Family
ID=13115442
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58059514A Granted JPS59185487A (ja) | 1983-04-05 | 1983-04-05 | 多値画像信号の適応予測符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59185487A (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61114677A (ja) * | 1984-11-09 | 1986-06-02 | Nec Corp | 動画像信号の適応予測符号化復号化方式及びその装置 |
| JPH01220989A (ja) * | 1989-01-27 | 1989-09-04 | Nec Corp | 多値画像信号の適応予測復号化装置 |
| JP3002019B2 (ja) * | 1991-07-04 | 2000-01-24 | 富士通株式会社 | セル廃棄補償機能を有する画像符号化伝送方式 |
| DE69231481T2 (de) * | 1991-07-10 | 2001-02-08 | Fujitsu Ltd., Kawasaki | Bilderzeugungsgerät |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS56109085A (en) * | 1980-01-31 | 1981-08-29 | Nec Corp | Decoder for adaptive prediction for picture signal |
-
1983
- 1983-04-05 JP JP58059514A patent/JPS59185487A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59185487A (ja) | 1984-10-22 |
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