JPH03295378A - 画像符号化装置 - Google Patents

画像符号化装置

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JPH03295378A
JPH03295378A JP2096195A JP9619590A JPH03295378A JP H03295378 A JPH03295378 A JP H03295378A JP 2096195 A JP2096195 A JP 2096195A JP 9619590 A JP9619590 A JP 9619590A JP H03295378 A JPH03295378 A JP H03295378A
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Yutaka Ueda
豊 植田
Shinji Kawaguchi
川口 伸二
Mitsuo Tsujikado
辻角 光夫
Kenichiro Hosoda
細田 賢一郎
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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、画像符号化装置が、画像で最も重要である入
力画像信号の低域成分に対してフレーム内符号化を行な
い、他の帯域成分に対してフレーム間符号化を行なって
出力した符号化画像信号を復号化する画像復号化装置に
関する。
[従来の技術] 第2図に従来の画像符号化装置を含む画像パケット符号
化装置、及び、従来の画像復号化装置を含む画像パケッ
ト復号化装置の概略図を示す(野村他著、rDCTを用
いたフレーム間符号化におけるセル廃棄の影響とその対
策についてJ 、1988年度画像符号化シンポジウム
、pp85−86 )。
第2図(A>は符号化装置を示している。第2図(A)
において、入力端子21より入力された画像信号Sは、
フレーム毎に幾つかのnXn画素よりなるブロックに分
割された後、離散コサイン変換器(DCT変換器)22
でブロック単位に離散コサイン変換される。得られた離
散コサイン係数から、減算器23によってフレームメモ
リ24に記憶されている1フレーム前の対応ブロックの
離散コサイン係数か減算され、これらの差分値dが得ら
れる。差分値dは量子化器25で符号iに変換されてス
キャン器26へ出力される。
また、この符号iは量子化器25の逆特性を有する逆量
子化器27へ送られ、逆量子化された後、加算器20に
よって、差分値dを得るのに用いた1フレーム前の離散
コサイン係数と加算されて局部再生離散コサイン係数に
変換されてフレームメモリ24へ出力される。この局部
再生離散コサイン係数は次フレームの符号化に用いられ
る。
このような処理系によって、離散コサイン係数に対して
予測符号化した符号iが得られる。
スキャン器26は、第3図に示すように、入力された符
号iをブロック単位に対角方向に繰返し往復しなから順
次スキャンする。なお、第3図は、8×8画素のブロッ
クの符号iのスキャンニング順序を示している。このと
き、スキャンを低周波数成分i[と高周波数成分iHに
2分割することによって符号iを階層化する。階層化さ
れた符号成分iL、iHはそれぞれ、対応する可変長符
号化器28.29に送られてランレングス・ハフマン符
号化された後、パケット組立部210で、それぞれ優先
セル、非優先セルに階層化されて同一種類のパケット(
セル)に組立てられ、伝送路に送出される。
すなわち、各セルにはヘッダ情報として優先/非優先を
示す情報を付加する。網に優先度を持つ階層構造を導入
し、網輻輪時に生じるセル廃棄に対して、画像信号にと
って重要な低域要素を含む優先セルを廃棄させずに、非
優先セルから廃棄させることとし、廃棄による画質劣化
を最小限に抑えている。
第2図(B)は復号化装置の構成を示している。
第2図(B)において、符号化装置から送られてきたセ
ルはパケット分解部211で分解され、符号化画像デー
タ及び復号化に必要となるパラメータに分けられる。優
先セル、非優先セルを構成していた符号化画像データ(
低域符号i[についてのデータ、高域符号iHについて
のデータ)はそれぞれ、対応する可変長復号化部212
.2〕−3でラン1.ンクス/′ハフマン復号化される
。その後、データ合成部214で優先/非優先に分割さ
れていた画像符号(低域符号i[、高域符号iH)か再
構成され、さらに、符号化装置でのスキャンの逆操作に
よって各ブロックごとの再生符号iSを得る。
再生符号isは、逆量子化器215で量子化器25の逆
処理である逆量子化か施され、その後、フレームメモリ
216に記憶されている1フレーム前の対応ブロックの
再生離散コサイン係数と加算器21−7で加算され、再
生離散コサイン係数に変換される。再生離散コサイン係
数に対して逆DCT変換器218で離散コサ′イン変換
の逆変換が行なわれ、これにより得られた再生画像信号
SSが出力端子219より出力されると共に、次フレー
ムの処理のためにフレームメモリ216に格納される。
[発明か解決しようとする課B] ところで、セルの伝送網として非同期転送モード(AT
M>網か検討されている。この非同期転送モード網での
信号劣化要因として、網輻較に起因するセル廃棄か生じ
ることか知られている。
以上述べた画像パケッlへ符号化/復号化装置では、セ
ル内のデータの重要度にしたかってセルに優先度をもな
せ、網についても優先チャネル/″非優先チャネルとい
った階層化された回線か用意されていることを前提とし
ている。これによって優先度の高いセルを廃棄から保護
することによって画質劣化を抑えようとするものである
が、そのための制御構成等が複雑になっていた。
また、優先概念を導入しているか、優先チャネルが容量
不足となることも場合によっては生じ、優先セルか廃棄
されることもあり得る。このときの再生画質に及ぼす影
響は非常に大きくなる。
さらに、セル廃棄等、伝送路で誤りが生じた場合には、
フレーム間符号化で用いられるフレームメモリ24とフ
レーム間復号化で用いられるフレームメモリ216の内
容が不一致となり、適切に復号できず、この状態が長時
間に渡って伝播するといった問題もある。
そこで、階層化された網を用いることを前提としないで
、しかも伝送系で誤りが生じた場合にも大きな悪影響が
長時間伝播することを防止できるように符号化する画像
符号化装置が、同一出願人によって別途提案されている
本発明は、このような画像符号化装置からの符号化画像
信号を、適切に復号化できる画像復号化装置を提供しよ
うとするものである。
[課題を解決するための手段] 本発明は、画像符号化装置が、画像で最も重要である入
力画像信号の低域成分に対してフレーム内符号化を行な
い、他の帯域成分に対してフレーム間符号化を行なって
出力した符号化画像信号を復号化する画像復号化装置に
関するものであり、以下の構成要素からなる。
すなわち、入力された符号化画像信号を低域成分と他の
帯域成分に分離する入力分離手段と、分離された符号化
画像信号の低域成分をフレーム内復号化するフレーム内
復号化手段と、符号化画像信号の低域成分以外の帯域成
分をフレーム間復号化するフレーム間復号化手段と、フ
レーム内復号化手段からの出力信号とフレーム間復号化
手段からの出力信号を合成して再生画像信号を得る合成
手段とを備えた。
ここで、フレーム内復号化手段は、フレーム内符号化方
法に対応して、フレーム内復号化と他の復号化とを組み
合わせた構成であることもあり、フレーム間復号化手段
は、フレーム間符号化方法に対応して、フレーム間復号
化と他の復号化とを組み合わせた構成であることもある
なお、フレーム間復号化手段における復号化された信号
から予測信号を形成するためのループに、リーク操作を
行なうリーケージ部を設けることが好ましい。
[作用] 本発明において、入力分離手段は、入力された符号化画
像信号を低域成分と他の帯域成分に分離し、それぞれフ
レーム内復号化手段及びフレーム間復号化手段に与える
。フレーム内復号化手段は、分離された符号化画像信号
の低域成分をフレーム内復号化し、フレーム間復号化手
段は、符号化画像信号の低域成分以外の帯域成分をフレ
ーム間復号化する。合成手段は、フレーム内復号化手段
からの出力信号とフレーム間復号化手段からの出力信号
を合成して再生画像信号を得る。
ここで、画像上重要な低域成分に対してフレーム内符号
化方法/復号化方法を採用しているのは、伝送系で符号
化画像信号に欠落等が生じた場合にも、その悪影響が1
フレーム内に止まるためである。
なお、フレーム間復号化手段における復号化された信号
から予測信号を形成するためのループに、リーク操作を
行なうリーケージ部を設けた場合には、このリーク操作
によって、情報欠落による画像劣化を時間経過と共に復
帰させることができるようになる。
[実施例] パケット 4   の 本発明の一実施例の画像復号化装置を内蔵する画像パケ
ット復号化装置の説明に先立ち、これに対応する画像パ
ゲッI〜符号化装置を説明する。
第4図はこの画像パケット符号化装置の構成を示すもの
であり、第5図及び第6図はそれぞれそのフレーム内符
号化部及びフレーム間符号化部の詳m構成を示すものて
゛ある。
第4図において、入力端子41より入力さhた画像信号
は、2次元帯域分割フィルタとしてのQMF (Qua
drature Mirror Filter)部42
によって、フレーム単位に水平方向及び垂直方向のそれ
ぞれについて高域成分と低域成分の2帯域ずつに分割さ
れ、フレーム全体として2次元空間周波数領域において
4帯域の信号成分に分割される。
分割されて得られた4帯域のそれぞれの画像信号成分は
、対応するデシメーション部(間引き部)43.44.
45.46に与えられ、水平方向及び垂直方向のそれぞ
れについてサンプルが172ずつ間引かれ、計1/4に
間引かれた画像信号成分SLL、 SLU、S叶、5U
U(添字は水平方向、垂直方向の順で、L、は低域成分
を、Uは高域成分を示す)が得られる。
水平方向及び垂直方向共に低域の周波数成分である画像
信号成分SLLは、第5図に詳細構成を示すフレーム内
符号化部47に与えられ、他の画像信号成分SLU、S
叶、8間はそれぞれ、第6図に詳細構成を示す対応する
動き補償フレーム間符号化部48.49.410に与え
られる。各符号化部47.48.49.410は与えら
れた画像信号成分を符号化し、その符号化値iLL、1
f−U、ill、1u(Jを対応する可変長符号化部4
11.412.413.414に与える。
各可変長符号化部411.412.413.414は、
入力符号値iLL、i団、i叶、illを例えばランレ
ングス/ハフマン符号化してMUX部(多重部)415
4こ出力する。
MUX部415は、入力符号を1系列の信号に多重して
パケット組立部416に与え、バケツ1へ組立部416
はこれをある一定の長さのセルに組み立てて、例えばA
TM伝送網に送信する。この際にはヘッダ情報としてセ
ル内の情報の種類(どの帯域の信号であるか等)及び復
号化に必要となるパラメータ(ブロック平均値りや動き
ベクトルMVLυ、MV叶、MVUU>等が付加される
ここで、水平方向及び垂直方向共に低域の周波数成分で
ある画像信号成分SLLに対してのみフレーム内符号化
を用いるようにしたのは、かかる画像信号成分S1.、
Lは画像にとって重要な成分であるため、この画像信号
成分SLLがセル廃棄等によって長期に渡って不安定で
あることはまずく、フレーム内符号化を採用することで
セル廃棄の影響をそのフレーム内にとどめ、次フレーム
に影響を及ぼさないようにしたなめである。
フレーム 、4  の舌。
次に、水平方向及び垂直方向共に低域の周波数成分であ
る画像信号成分SLLを符号化するフレーム内符号化部
47について説明する。
第5図において、入力画像信号成分SLLはブロック分
割部51に与えられる。ブロック分割部51は、フレー
ム単位にnXn画素からなるいくつかのブロックに分割
して、各ブロック毎の画像信号成分を平均値計算部52
及び減算器53に与える。平均値計算部52はブロック
内平均@hを計算して減算器53に与える。減算器53
は、画像信号成分からブロック内平均値りを減算しで得
られた澄分値dLLを例えは離散コサイン変換器てなる
直交変換部54に与える。直交変換部54は、差分値d
ll−を直交変換して量子化器55に与え、量子化器5
5はこの直交変換係数を量子化して出力符号iLLを得
る。
なお、平均値計算部52で得られたブロック内平均値り
は、上述したように、復号化処理に必要なパラメータと
して画像パケット復号化装置に伝送される。
フレーム岡羽」]」Lユ註団 次に、画像信号成分SLL以外の画像信号成分StU、
S肘、SUUを符号化するフレーム間符号化部48.4
9.410について説明する。
第6図において、入力画像信号成分S[υ、S叶又は8
皿はブロック分割部61に与えられる。ブロック分割部
61−は、入力画像信号成分を、フレーム単位にnXn
画素からなるいくつかのブロックに分割して減算器62
に与える9減算器62は、この(ス号成分から、動き補
償部63から与えられるこの信号成分の予測値を減算し
、差分値dLU、d(几又はdlJIJを例えば離散コ
サイン変換部でなる直交変換部6・4に与える。直交変
換部64は、差分値d団、d叶又はdUUをブロック毎
に直交変換し、て量子化器65に与え、量子化器65は
直交変換係数を量子化し、得られた符号i団、ill、
又はillを出力する。
この符号itυ、NJL又は5間は逆量子化部66に与
えられ、この逆量子化部66で量子化部65の逆処理が
行われて局部再生の直交変換係数に変換されて逆直交変
換部67に与えられる。逆直交変換部67は、この局部
再生直交変換係数に対して直交変換部64の逆処理を施
して局部再生の差分値を得て加算器68に与える。加算
器68には、動き補償部63から出力された、動き補償
された1フレーム前の局部再生直交変換係数(予測値)
が与えられており、加算器68は局部再生直交変換係数
とこの予測値とを加算して局部再生の画像信号成分を得
、この局部再生の画像信号成分をリーケージ部69に与
える。リーケージ部6つは、局部再生の画像信号成分に
リーク係数α(1より小さい)を乗じた後、フレームメ
モリ610に与えて格納させる。
フレームメモリ610に格納された画像信号成分は、次
フレームの処理に用いられるものであり、動き補償部6
3を介して動き補償されて上述したように予測値として
減算器62に与えられる。
なお、動き補償部63には、信号線の図示は省略してい
るがブロック分割部61からの画像信号成分が与えられ
ており、この画像信号成分とフレームメモリ610に格
納されている1フレーム前の信号とから動きベクトル(
例えば、水平方向及び垂直方向の一対の動きベクトルで
なる)を検出し、この動きベクトルに基づいて動き補償
を行なっている。上述したように、この動きベクトル情
報MVLU、 MVUL、M V UULt、復号化処
理4.:8要なパラメータとして画像パケット復号化装
置に伝送される。
パケット 1   の 次に、本発明の一実施例の画像復号化装置を内蔵する画
像パケット復号化装置を説明する。
第1図はこの画像パケット復号化装置の構成を示すもの
であり、第7図及び第8図はそれぞれそのフレーム内復
号化部及びフレーム間復号化部の詳細構成を示すもので
ある。
第1図において、伝送路からのセルはパケット分解部1
1に与えられて分解される。パケット分解部11は、ま
た、セル廃棄位置の検出も行なう。
パケット分解部11で分解されたデータはDEMUX部
(多重分離部)]−2に与えられる。
DEMUX部12は、これを符号化画像情報と復号化に
必要となるパラメータ(動きベクトル等)に分け、さら
に、各帯域の信号成分に分けて、それぞれ対応する可変
長復号化部13.14.15.16に与える。
可変長復号化部13.14.1−5.16は、上述した
可変長符号化部411.412.413.414の逆処
理を行なって再生符号YLL、Y[U、Y叶、YUU(
それぞれi[1−1i 11.i Ul−i LJU4
こ対応)を得て対応する復号化部17.18.19.1
10に与える。水平方向及び垂直方向共に低域の画像信
号成分に係る再生符号YLLは、第7図に詳細構成を示
すフレーム内復号化部17に与えられ、・他の再生符号
YLIJ、Y叶、YUUは、第8図に詳細構成を示すフ
レーム間復号化部18.19.110に与えられる。
各復号化部17.1−8.19.110は、後述t る
ように、再生符号YLL、YLU、 YUL、yuuに
対する復号化を行ない、これにより得た再生画像信号成
分S′[[、s’ tu、 s’叶、s’uuをそれぞ
れ、対応するインターポレーション部(サンプル補間部
)111.112.113、]14に与える。
各インターポレーション部111.112.113.1
14はそれぞれ、与えられた再生画像信号成分S′LL
、 S’ LU、 S′叶、s’uuを水平方向及び垂
直方向に2倍ずつの計4倍アップサンプリングして0M
1部115に与える。0M1部115はアップサンプリ
ングされた各画像信号成分をフィルタリンク”し、その
後、4帯域の信号を合成して出力端子1−16から再生
画像信号を出力する。
二以二ム灼臘号北]司zm世 次に、再生符号Y)−[−を復号化する上述したフレー
ム内復号化部17の詳細を説明する。
第7図において、再生符号YLLはスイッチ回路71に
与えられ、セル廃棄時以外はこのスイッチ回路71て選
択されて逆量子化部72に与えられる。この再生符号Y
LLは、逆量子化部72で量子化部55(第5図)の逆
処理が行われて再生直交変換係数に変換されて逆直交変
換部73に与えられる。逆直交変換部73は、この再生
直交変換係数に対して直交変換部54の逆処理を施して
再生差分値d′[[を得て加算器74に与える。加算器
74には、符号化装置の平均値計算部52から出力され
て当該復号化装置に与えられた平均値りが与えられてお
り、加算器74は再生差分値dllとこの平均値りとを
加算して再生画像信号成分S′[[を得て、この再生画
像信号成分S′[1−をインターポレーション部111
に出力する。
このようにして通常受信時のフレーム内復号化処理は行
なわれる。
セル廃棄検出時には、上述したスイッチ回路71は他方
の入力端子側に切り替えられ、セル廃棄により失われた
ブロック情報(再生符号)を0とする。このときには、
逆直交変換器73から加算器74に与えられる差分値も
0となるので、平均値りがそのまま補償された再生画像
信号成分S′LLとして出力され、最低限の再生画質を
確保させる。
フレームa′1  の舌゛2 次に、再生符号YLU、Y叶又はYUuに対するフレー
ム間復号化部18.19又は110の詳細を説明する。
第8図において、再生符号ytυ、Y叶又はYUUはス
イッチ回fiJ81に与えられ、セル廃棄時以外はこの
スイッチ回路81で選択されて逆量子化部82に与えら
れる。この再生符号YLU、 Y叶又はYUUは、逆量
子化部82で量子化部65(第6図)の逆処理が行われ
て再生直交変換係数に変換されて逆直交変換部83に与
えられる。逆直交変換部83は、この再生直交変換係数
に対して直交変換部64の逆処理を施して再生差分値d
’LU、d’叶又はd’UUを得て加算器84に与える
。加算器84には、符号化装置の動き補償部63から出
力されて当該復号化装置に与えられた動きベクトル情報
MVLU、MV叶又はMVUUに基づいて、動き補償部
85が動き補償した1フレーム前の再生直交変換係数(
予測値)が与えられている。加算器84は再生差分値d
′LU、d’叶又はd’UUとこの予測値とを加算して
再生画像信号成分s’tu、S′叶又はS’UUを得て
、この再生画像信号成分s′tu、 s’叶又はS’U
LIをインターポレーション部112.113又は11
4に出力する。
再生画像信号成分S′団、S′叶又はs′uuは、リー
ケージ部86に与えられる。リーケージ部86は、再生
画像信号成分S′団、S′叶又はS′間に符号化装置で
のリーク係数と等しいリーク係数αを乗じた後、フレー
ムメモリ87に与えて格納させる。
フレームメモリ87に格納された信号成分は、次のフレ
ームの処理に用いられるものであり、動き補償部85を
介して動き補償されて上述したように予測値として加算
器84に与えられる。
このようにして通常のフレーム間復号化処理は行なわれ
る。
セル廃棄検出時には、上述したスイッチ回B81は他方
の入力端子側に切り替えられ、セル廃棄により失われた
ブロック情報(再生符号)を0とする。このときには、
逆直交変換器83から加算器84に与えられる差分値も
0となるので、動き補償部85を介した1フレーム前の
再生画像信号成分がそのまま補償された再生画像信号成
分S′団、S′叶又はS’tJtJとして出力される。
ところで、一般にフレーム間符号化において伝送中に誤
りが生じると、符号化器内のフレームメモリ610と復
号化器内のフレームメモリ87が非同期状態ζこなり、
誤りか時間経過と共に伝播するという問題かある。そこ
て、この実施例では、上述したリーケージ部69.86
を付加することより時間経過と共に符号化器と復号化器
のフし・−ムメモリを同期させることかできるようにし
ている。なお、リーケージ部69、S6を付加すること
て予測誤差か増加して符号化効率が低下することか考え
られるか、リーケージ部を設けるのは、ベースバンド以
外の帯域の画像信号成分5LIJ、SUし又は5(JI
Jに対しててあり、比較的パワーか小さいので、実用上
問題はない。
丈胞■凶皇Σ 画像上重要成分である低域成分に対してフレーム内符号
化/復号化を適用しているので、セル廃棄の影響をその
フレーム内にとどめることができ、次フレームに影響を
及ぼさないようにすることができる。また、セルが廃棄
されたフレームに対しても、平均値を用いて補償してい
るので、画質低下を最小限に止どめることができる。
このような符号化/復号化方法を採用していることによ
って、各セルを階層化する必要がなくなり、また、伝送
路上で優先制御を行なう必要がなくなる。
制ム去差丘 画像符号化装置から画像復号化装置への伝送形態は、パ
ケット伝送に限定されない。例えば、記録媒体に対する
記録再生という伝送形態であっても良い。
動きベクトルやブロック平均値等のパラメータの伝送方
法は、種々のものを適用できる。
また、帯域分割フィルタとしてはQMF以外のものを適
用しても良く、また、2次元ではなく1次元の帯域分割
フィルタを適用するようにしても良い。
フレーム内符号化方法は、上述した平均値を求めて行な
うものの他、ライン相関を利用するものや隣接画素との
相関を利用するものであっても良い し発明の効果] 以上のように、本発明によれば、画像符号化装置が、画
像で最も重要である入力画像信号の低域成分に対してフ
レーム内符号化を行ない、他の帯域成分に対してフレー
ム間符号化を行なって出力した符号化画像信号を各帯域
成分に応じて適切に復号化するようにしたので、高品質
の再生画像を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例に係る画像パケット復号化装
置を示すブロック図、第2図は従来の画像パケット符号
化装置/復号化装置を示すブロック図、第3図はその装
置における低域成分及び高域成分の取出し方法を示す説
明図、第4図は上記実施例に係る画像パケット復号化装
置に対応する画像パケット符号化装置を示すブロック図
、第5図は第4図のフレーム内符号化部を示すブロック
図、第6図は第4図のフレーム間符号化部を示すブロッ
ク図、第7図は上記実施例に係る画像パケノ[・復号化
装置におけるフレーム内復号化部を示すブロック図、第
8図はフレーム間復号化部を示すブロック図である。 11・・・パケット分解部、12・・・DEMUX部、
13〜1−6・・・可変長復号化部、17・・・・・・
フレーム内復号化部、18.19.110・・フレーム
間復号化部、115・・・QMF部、86・・・リーケ
ージ部。 477レ一ム6符号化部 フレーム内符号化会じの7′ロック図 第5図 ルー五間符号化部の7゛財り図 第6図

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)画像符号化装置が、画像で最も重要である入力画
    像信号の低域成分に対してフレーム内符号化を行ない、
    他の帯域成分に対してフレーム間符号化を行なって出力
    した符号化画像信号を復号化する画像復号化装置におい
    て、 入力された符号化画像信号を低域成分と他の帯域成分に
    分離する入力分離手段と、 分離された符号化画像信号の低域成分をフレーム内復号
    化するフレーム内復号化手段と、 符号化画像信号の低域成分以外の帯域成分をフレーム間
    復号化するフレーム間復号化手段と、上記フレーム内復
    号化手段からの出力信号と上記フレーム間復号化手段か
    らの出力信号を合成して再生画像信号を得る合成手段と
    を備えたことを特徴とする画像復号化装置。
  2. (2)上記フレーム間復号化手段における復号化された
    信号から予測信号を形成するためのループに、リーク操
    作を行なうリーケージ部を設けたことを特徴とする請求
    項1に記載の画像復号化装置。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH0630401A (ja) * 1992-07-09 1994-02-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 画像データ圧縮装置
JP2002058032A (ja) * 2000-08-09 2002-02-22 Sony Corp 画像符号化装置および方法、画像復号装置および方法、ならびに画像処理装置

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