JPH03106126A - 変換符号化装置 - Google Patents

変換符号化装置

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JPH03106126A
JPH03106126A JP1241978A JP24197889A JPH03106126A JP H03106126 A JPH03106126 A JP H03106126A JP 1241978 A JP1241978 A JP 1241978A JP 24197889 A JP24197889 A JP 24197889A JP H03106126 A JPH03106126 A JP H03106126A
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JP
Japan
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pixel
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Application number
JP1241978A
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English (en)
Inventor
Taizo Kinoshita
木下 泰三
Tomoko Nakabashi
中橋 知子
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Hitachi Ltd
Original Assignee
Hitachi Ltd
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Publication date
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Publication of JPH03106126A publication Critical patent/JPH03106126A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H04ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04NPICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/40Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using video transcoding, i.e. partial or full decoding of a coded input stream followed by re-encoding of the decoded output stream

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Multimedia (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

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Eの利用分野〕 本発明は、画像の尚能率符号化方式に係り、特に画像デ
ータの高精細さに依存して生じるブロック歪を除去し、
適応的に符号化すると共にA T M伝送に整合した変
換符号化装置に関する。
〔従来の技術〕
従来の”A同においては,通常例えば直交変換符号化の
代表例であり,低ビットレート画像CODEC( 6 
4 kbps−1 5 Mbps)の標準アルゴリズム
となッテイる離散コサイン変換(Discrefe C
osineTransform : D C T )の
場合には、ブロックサイズ(8画素×8ライン)は固定
となっており,ブロック内の量子化ビットアロケーショ
ンも固定であった。画像内容によって適応化させる方法
もあるが、例えば、アイー・イー・イー・イー トラン
ザクション オン シーオーエム第25巻(I[EEE
1’raIIIs. on COM − 2 5) 1
 9 7 7年の文献に示した例の場合には、第2r祠
(a)に示したように、41でD C T 食換した後
の交流1戊分の”社力(分散)を42でブDツク単位に
計算してその大きさで43に示したいくつかのカテゴリ
ー分類をして各カテゴリー毎に異った量子化を行うもの
である。
ただし、この場合レこは、1度固定ブロックサイズでD
CT変換を計算した後,情報発生量を量子化で削減する
ため、装置において,最キノ多くの規模と時間を要する
DCT変換の演算量を削減することはできないという問
題があった。
さらには,例えば上記信学会CS86−20の文献に示
される例の場合には、第2図(b)に示したようにサブ
ナイキストサンプリングの一手法として、いくつかのグ
ループ単位で、可蛮密度のサブサンプリングを行うもの
であるが.この手法では7工でサブサンプルを試行した
後72で一度周部復号を行ってみて、復号後の補間歪の
大きさによって73で巽った密度のサブサンプリングを
行うものである。この場合には上記グループがDCT変
換を施すブロックにするという眼定は全くない。またこ
の方式をO C T変換の前処理に用いるとしても局部
復号を行った後の歪でモードを選択するため装置として
はフィードバック系の複雑なものとなるという問題点が
あった,〔発明が解決しようとする課題〕 上記従来技術は、例えば量子化を適応化させる場合には
、OCT変換の演算量そのものは削減することがないの
で、ハード量の削減を期待できるものではなかった。ま
た、可変密度サブナイキヌトサンプリングをDCT変換
の前処理としてブロック生成に用いる場合には、従来法
では送信側で一度局部復号を行ってみて、復号後の歪(
誤差)盪でブロック内のサンプリング密度を変えるため
、局部復号化が必要となってくる.これもまた装置とし
てはフィートバンク系となり,複雑でハード規模が大き
くなるという問題点があった。
〔課題を解決するための手段〕
上記目的を達成するために、本発明は、基本ブロックサ
イズから、画像データの精細さを表わす統計量を元に,
より小さなサイズのブロックを生成する。精細な画像は
ブロック内のn×mすべての画素を用いて変換符号化を
行い、また比較的変化の少ない画像は、ブロック内画素
を平均化したより小さなサイズのブロックで或いは一定
ブロックサイズの数を変化させて変換符号化を行うもの
であり、これによってより簡単なハード構成で,ブロッ
ク歪の少ない変換符号化装置を実現するものである。さ
らには.従来のA TM伝送の場合を考慮し、局所的ビ
ットレートの変動はあるものの、ある一定時間内では平
均ビットレートは同定されるようにモード選択を制御す
ることにより上記目的を達成するものである. 〔作用〕 第1図に本発明の概念図を示す。
まず入力された画像データは.n×mブロック分割部1
で、n×m画素から成る基本分割部に入力される。次に
モード選択部2において画像データを用いて分散或いは
エン1〜ロピーなどの画像の精細さを表わす統計量が計
算され,その値がいく柿類かの閾値と比較され、統計量
が大きいfi.Q×kii!j索のうち、サイズの大き
いブロックが選択されるように制御する。この時複数種
類設けられた12iXkt,UzXkz等のブロックサ
イズはn×m画素から或る基本ブロックサイズ以下であ
るものとする.また、n×mブロックからQXkブロッ
クの生成法はサブナイキス1−サンプリング或いはブロ
ック内複数両素から1画素を代表させる手法を用いるこ
ととする。
選択されたモードにより、上記手法によりブロツク生成
部3でQXkブロックが生成された後、量子化部4でそ
のブロック単位で変換符号化、及び、量子化が施され、
データ選択合威部5で複数種類に分割・選択されたデー
タが合成されることになる。ここで同等に選択されたモ
ードの種類を示すモード選択信号6もデータ部オーバヘ
ッドとして付加されて出力される。また,モード選択部
2では、もちろん一定時間内に選択されるモードの稲類
が偏らないように、即ち、ある一定時間内の平均ビット
レートが一定となるように制御することが可能となる。
〔実施例〕
以下、本発明の一実施例を第3図に示す。
第3図において,例えば今、変換符号化としてDCT直
交変換を、n×m=8X8を用いたとする。また、l×
kブロックのモード選択法として、即ち画像データの統
計量として輝度信号の分散を用いたとする。
入力画像データは、まずブロック分割部1で8×8画素
の基本ブロックに分割され、次に輝度分散計算部21で
8×8ブロック内での輝度イg号の分散σ2が計算され
る。上記輝度分散計算部21は輝度信号の分散を64画
素の2乗平均として計算する同路である。次いでモード
選択部22で得られた分散値をある閾領と比較し、モー
ドを選択する6 モード選択の結果flIXkuブロックが選ばれたもの
とすれば、このブロックサイズでL’) C T変換が
施こされることになる。モードの数はnXrnより小さ
なブロックサイズであれば、N 11 神fff用,係
しておけばよい.例えばモード数を3棟類とした場合に
は、QtXkt=8X8,12zXkz=4X4,Qs
Xk3=2X2としておけばよい。閾イ,,!jは1′
旧,TH2と2種類あればT H 1以上は8 X 8
 , 団1と”l’ H 2の間は4X4,’I’82
以下は2X2ということになる。この時、各基本ブロッ
クがどういうサブブロックにモード選択されたかは、2
bjtでのモード情報6として、各ブロックのオーバヘ
ッドに対加して伝送すればよい。
n×m,QXkは上述の例のように正方形ではなくて、
4×8や2×3などの長方形のブロックサイズであって
もよいことはもちろんである。
さらには、統計量計算部21としては、輝度信号につい
てのみならず、輝度と色差信号の分散の和などを用いて
もよいし、或いは分散の代りに情報吐エントロピー専を
用いてもよいことは明らかである。即ち、両像の精細さ
を表わす統計量であればなんでもよい。
次に第4同に本発明の別の一実施例を示す。
本実施例は,第3図に示したモード選択手法を改良した
+』ので、輝度の分散計算を各ブロック毎に行った後、
一旦一定時間内、例えば1フレーム内のブロック数分に
ついて計算を行い,23で分敗ヒストブラムを作成し、
分散値の大きいイ直から一定の比率で8X8,4X4,
2X2のブロックを選択し,lフレーム内では常に情報
発生量が一定となるようにモード選択同路22を制御す
る。
例えば六ノJ{市1像データがl 1j1i7 ,,H
,:当り8ビツ1〜とし、符号化後の情報を1画素当り
平均2ビット、即ち1/4に圧縮する場合を考える。8
X8のDCTで出力は256ビット、4X4のD C 
”1”で出力64ビット,2×2のDCTで呂力16ビ
ットとすると、次式が戒立するようにブロック数n,m
,Qを調整すればよい。
256 ・n+64 ・m+16 ・12=128(n
+m−1−Q)例えばn:m:12=8:9:4、n 
+ m + Q =21となる。従ってこの場合には1
フレーム内の分散値の大きなブロックから8/21は8
X8,9/21は4X4,4/21は2×2のブロック
にモード割当てを行なえば、フレーム内の↑11?報発
生量を常に一定に制御することができる訳である。
次に第5図には、本発明による別の一実施例を示す。
本実施例においては,2或いは22でモード選択をした
後、各モードのブロックサイズQXkを、基本ブロック
サイズn×mからどのように生成するかを示したもので
ある。上述のようにnΣQ,mΣkであるので何らかの
形で情報を削減する必要がある。第5図中、31は前置
フィルタ、32はサブナイキストサンプリングによりΩ
×kサイズのブロックを3種類を生成するもの、或いは
.31では画素平均化,32で代表値生或することによ
り,同心<QXkサイズのブロックを3種類生成するも
のである7 最後に第6図には本発明の別の一実施例を示す.本実施
例は、第3図〜第5図のように、モード選択した後,異
ったブロックサイズでOCT変換符号化を行う点が違う
.即ち、異ったブロックサイズのDCT演算を別々のハ
ードで行なわなければならない。この問題点を解決する
ため、本実施例においては、8×8ブロックを、さらに
4X4={6ビット分をマクロブロック8として分散値
を計算する。第4図23と同様にヒス1一グラムを作成
し、第4図の例と同様の比率でブロック数の配分を行う
。従って、分散埴の大きい値から8/21マクロブロッ
クについては8 X 8 DCTが工6ブロック、次の
9/21マクロブロックについては同じく8×8DCT
が4ブロック、最後の4/21マクaブロックは8 X
 8 D C, Tがlブロック分生成されることにな
る,第5図に示した場合には分散値の大きいブロックの
周辺ブロックも又分敗値が大きいであろうという性質を
用い、1)CTのブロックサイズを8×8の1通りにし
、ハードを簡酩化ができるという長所がある。
〔発明の効果〕
本発明を要約すると、サブナイキストサンプリングと変
換符号化と組み合わせたアルゴリズムであり、サブナイ
キストサンプリングの密度を蛮換符号化を施すブロック
車位に可変とするため,ブロック構成を保ったまま処理
することが可能となる。また、通常の可変密度サブサン
プリングのように局部復号を行わずに信号レベルの分散
のみを稍細さを表わす指標とするため,フィードバック
系がなく、ハードも簡単化できる。さらには,基子化す
る前にブロック数,即ち変換符号化の演算量を低減して
いるので,量子化は固定でよい。ブロックサイズの縮少
法は、どんなものでも使用でき、さらに、一定時間内で
固定ビットレートするにも,簡単なヒストグラム作成の
みでモード制御できるので、将来のATM伝送にも適し
ている。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の変換符号化装置の原理的構成を示すブ
ロック図、第2図(a),(b)はそれぞれ従来例によ
る適応符号化装置の例を示すブロック図、第3図乃至第
6図は本発明の尖施例の変換符号化装置の要部を示すブ
ロック図である。 工・・・n×mブロック分割部、2・・・データの統計
量計算・モード選択部、3・・・QXkブロック生或部
、4・・・食換符号化・量子化部、5・・・データ選択
・合成部、6・・・モード選択(Fi号,8・・・n×
mブロックの整数倍で或るマクロブロック、21・・・
輝度の分散計算部、22・・・モード選択部、23・・
・分散のヒストグラム生成部、3l・・・前置フィルタ
或いは画素平均化部、32・・・サブナイキストサンプ
リング或いは代表値生成部、41・・・DCT部、42
・・・D C T変換係数の交流分敗計算部、43・・
・量子化部、71・・・サブナイキストサンプリング試
行部,72・・・局部後号・歪計算部、73・・・サブ
サンプリング部. 冨 )  国 華 切 Cb) 葛 4 図 第 3 図 冨 5 図 葛 6

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1、画像データをn×m画素にブロック化し、該ブロッ
    ク単位に変換符号化する装置において、上記ブロック内
    のn×m画素を用いて複数種類のl×k画素(l≦n、
    k≦m)ブロックを生成する機能を設けたことを特徴と
    する変換符号化装置。 2、請求項1記載の装置において、n×m画素ブロック
    から1種類のl×k画素ブロックを選択生成する手法と
    して、n×m画素データの統計量、即ちエントロピー或
    いは分散(標準偏差)などを元にl、kの値を選択する
    ことを特徴とする変換符号化装置。 3、請求項1もしくは記載の装置において、上記選択の
    手法が、一定時間内で常に情報発生量が一定となるよう
    に、複数種類のブロックの中から1つを選択することを
    特徴とする変換符号化装置。 4、請求項1もしくは2記載の装置において、n×m画
    素ブロックからl×kに画素ブロックを生成する手法と
    して、ブロック内の複数画素から間引いてサブナイキス
    トサンプリング)、或いは近似させて1個の代表値を生
    成することを特徴とする変換符号化装置。 5、上記第1〜第4項請求項1乃至4記載の装置におい
    て、n×m画素の整数倍をマクロブロックとして上記統
    計量を求め、該統計量を元に1マクロブロック内に存在
    するn×m画素ブロック数の異なるモードを複数種類設
    けることを特徴とする変換符号化装置。
JP1241978A 1989-09-20 1989-09-20 変換符号化装置 Pending JPH03106126A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0684738A3 (en) * 1994-05-23 1998-05-13 Canon Kabushiki Kaisha Image encoding apparatus
US6504540B1 (en) 1995-06-19 2003-01-07 Canon Kabushiki Kaisha Method and apparatus for altering one or more attributes of one or more blocks of image data in a document

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0684738A3 (en) * 1994-05-23 1998-05-13 Canon Kabushiki Kaisha Image encoding apparatus
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