JPH033494A - 画像情報伝送方式 - 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〕 本発明は画像情報伝送方式に関し、特に高能率符号化を
可能とした画像情報伝送方式に関するものである。

〔従来の技術〕

従来から、この種の画像情報伝送方式として、例えばテ
レビジョン信号の高能率符号化方式が知られている。こ
のテレビジョン信号高能率符号化方式では、伝送帯域を
狭くする必要性から、１画素当りの平均ビット数を小さ
くする所謂ＭＩＮ−ＭＡＸ法が採られている。以下、こ
のＭＩＮ−ＭＡＸ法について説明する。

テレビジョン信号は強い時空間の相関を有している。そ
して、画像を微小なブロックに分割すると、各ブロック
は局所的相関により、小さなダイナミックレンジしか持
たないことが多い。従って、各ブロックでダイナミック
レンジを求め、適応的に符号化することにより非常に効
率の良い圧縮ができることになる。

そこで、この符号化について具体的に図面を参照して説
明していく。

第３図は、従来技術の一例としての画像情報伝送システ
ムの概略構成を示す図である。図中の１０１は入力端子
であり、例えばテレビジョン信号等のラスタースキャン
されたアナログ画像信号を所定の周波数で標本化し、１
サンプル当りｎビットのデータにディジタル化されたデ
ィジタル画像データが入力される。この２″階調のディ
ジタル画像データは、画素ブロック分割回路１０２に供
給される。

第４図は一画面分の全画素データを画素ブロックに分割
する様子を示す図である。画素ブロック分割回路１０２
においては、−旦、一画面分の全画素データをメモリ等
に記憶し、第４図に示すように、水平方向（以下、Ｈ方
向と称す）に１画素、垂直方向（以下、■方向と称す）
にｍ画素の（ＩＸｍ）個の画素より構成される画素ブロ
ック単位で画素データを読み出す。即ち、この各画素ブ
ロックのデータ毎に出力が行われる。

第５図は各画素ブロックの構成を示す。図中、Ｄ　！、
　ｌ”　Ｄ　ｍ、　ｔは各画素データを示している。画
素ブロック分割回路１０２より出力される画像データは
最大値検出部１０３、最小値検出部１０４並びにタイミ
ング調整部１０５に入力される。これによって各画素ブ
ロック内の全画素データ（Ｄ　１．　ｒ〜Ｄｍ、１）中
、最大値を有するもの（Ｄ　ｍａｘ　）と最小値を有す
るもの（Ｄｍｌｎ　）が検出部１０３．　１０４により
検出され、出力される。

一方、タイミング調整部１０５においては最大値検出部
１０３並びに最小値検出部１０４でＤ　ｍａｘ　、　Ｄ
　ｍｉｎを検出するのに必要な時間だけ全画素データを
遅延させ、各画素ブロック毎に予め定められた順序で画
素データを分割値変換部１０６に送出する。例えば、各
画素ブロック毎に、Ｄ　ｒ、　ｌ、　Ｄ　２．　ｌ、　
Ｄ　３．ｒ　。

・・・＋　Ｄ　Ｒ１ｅ　Ｄｌ、２　ｇ・・・　Ｄ、２．
・・・、　Ｄ　１．　（ｊ−１）　＊・・・Ｄ　ｍ、　
（ｚ−＋）　、　　Ｄ　Ｉ、ｚ・・・、Ｄｒｎ、＊とい
う具合に送出する。

このようにして各画素ブロック内の全画素データ（Ｄ　
ｒ、　ｌ−Ｄ　ｍ、　ｔ　）及びこれらの最大値（Ｄ　
、、、　）及び最小値（Ｄ　ｍｉｎ　）は分割値変換部
１０６に入力され、各画素データについて、Ｄｍａｘと
Ｄ　ｍｉｎの間を２に分割した量子化レベルと比較され
たにビットの分割符号（Δ１，１〜Δｍ、ｚ）を得る。

ここでｋはｎより小さい整数であり、その量子化の様子
を第６図（ａ）に示す。

第６図（ａ）にて示したようにΔＩｄはにビットの２値
符号として出力される。このようにして得たにビットの
分割符号ΔＬｌ及びｎビットのＤ　ｍａｘ及びＤ　ｍｉ
ｎはそれぞれパラレル−シリアル（ｐ−ｓ）変換器１０
７゜１０７’　　　１０７’　にてシリアルデータとさ
れ、データセレクタ１０８において、第７図に示す如き
シリアルデータとされる。なお、第７図においては１つ
の画素ブロックに対する伝送データを示している。

データセレクタ１０８より出力されたデータはファース
トイン・ファーストアウト・メモリ（ＦＩＦＯメモリ）
１０９にて一定のデータ伝送レートとなるように時間軸
処理され、更に同期付加部１１０により同期信号が付加
され、出力端子１１１より伝送路（例えばＶＴＲ等の磁
気記録再生系）に送出される。

ここで同期信号の付加については、各画素ブロック毎、
複数の画素ブロック毎に行えばよい。なお、上述各部の
動作タイミングはタイミングコントロール部１１２より
出力されるタイミング信号に基づいて決定される。

第８図は、第３図に示したデータ送信側に対応する受信
側の概略構成を示すブロック図である。第８図において
、１２１は前述した送信側にて高能率符号化された伝送
データが入力される端子である。

入力された伝送データ中の同期信号は同期分離部１２２
により分離され、タイミングコントロール部１２３へ供
給される。このタイミングコントロール部は、同期信号
に基づいて、この受信側の各部の動作タイミングを決定
している。

他方、データセレクタ１２４においては前述の伝送デー
タ中ｎビットのデータＤ　ｎｕｘ　、　Ｄ　ｍｉｎと、
各画素データをＤｍ、ｘ、ＤＩＴＩＩｎ間でにビット量
子化した符号ΔＬｌとに振り分けられる。これはそれぞ
れシリアル−パラレル（ｓ−ｐ）変換器１２５．　１２
５’　　にてパラレルデータに変換される。Ｓ−Ｐ変換
器１２５にてパラレルデータとされた各画素ブロック内
の最大値データＤ　＋Ｔｌａｘ　ｓ及び最小値データＤ
　ｍｉｎはそれぞれラッチ回路１２６，１２７にてラッ
チされ、ラッチされた最大値データＤ　ｍａｗ及び最小
値データＤ　ｍｌｎはそれぞれ分割値逆変換部１２８に
出力される。他方、各画素ブロック内の各画素データに
係る分割符号Δ１，１は前述したような所定の順序でｓ
−ｐ変換器１２５′　により出力され、分割値逆変換部
１２８に供給される。

第６図（ｂ）は分割符号ΔＬ１及びＤ　ｍａｘ　、　Ｄ
　ｍｌｎから元の画素データに係る代表値データＤ’ｔ
ｌを復号する様子を示す図で、図示の如く、代表値は例
えばＤ　ｍａ！、　Ｄ　ｍ＋。を２に分割した各量子化
レベルの中間に設定する。このようにして分割値逆変換
部１２８より得たｎビットの代表値データ（Ｄ’　ｌ、
ｔｍＤ’　ｒａ、ｊ　）は、前述の順序で各画素ブロッ
ク毎に出力されることになる。スキャンコンバータ部１
２９においては分割値逆変換部１２８の出力データを、
ラスタースキャンに対応する順序に変換し、復号画像デ
ータとして出力端子１３０に出力することになる。

〔発明が解決しようとする問題点〕

しかしながら、上記従来例では、画像の２次元窓間のみ
の相関性を利用している。そのため、静止画像または動
きの少ない画像を伝送する場合、伝送情報に時間軸の冗
長度が生じ、同じ情報を繰り返し伝送することとなり、
伝送効率を悪化させているという欠点がみられる。

よって本発明の目的は、上述の点に鑑み、高品位の画像
情報を効率よ（伝送することができる画像伝送方式を提
供することにある。

〔問題点を解決する為の手段〕

本発明に係る画像情報伝送方式では、一画面分が複数の
画素データにより構成されている画像情報を伝送する方
式であって、前記一画面分の複数の画素データを所定数
の画素データ毎に複数の画素ブロックに分割し、各画素
ブロック毎に当該画素ブロックが画面内の動画領域に属
するか静止画領域に属するかを判定し、該判定結果に基
づいて、動画領域に属する画素ブロック内の画素データ
は同一画素ブロック内の画素データのみを用いて第１の
符号化方式に基づき符号化して伝送し、静止画領域に属
する画素ブロック内の画素データは同一画素ブロック内
の画素データと他の画素ブロックの画素データとを用い
て第２の符号化方式に基づき符号化して伝送する。

〔作用〕

上述に示すように、本発明の画像情報伝送方式により画
像情報の状態に応じて適応的な伝送を行うことにより、
高能率な画像情報の伝送を行うものである。

〔実施例〕

以下、本発明を本発明の一実施例を用いて説明する。

第１図および第２図は、本発明の一実施例としての画像
情報伝送システムの概略構成を示す図である。ここで、
第１図は送信系を、第２図は受信系を示す。なお、第１
図および第２図において前記第３図および第８図と同様
の構成については同じ符番を付し詳細な説明を省略する
。

以下の説明においては、従来例と異なる所のみを説明す
る。

第１図において、１は画素ブロック分割回路１０２の出
力からフレームメモリ１０の出力を減算する減算器、２
は減算器１の出力の最大値を求めるフレーム間最大値検
出部、３は同じく最小値を求めるフレーム間最小値検出
部、４はフレーム間最大値検出部２からフレーム間分割
値変換部５への伝達時間を調整するタイミング調整部、
６はフレーム間最大値検出部２およびフレーム間最小値
検出部３の出力より動きを判定する動き検出部、７は上
記各部２．　３．　５それぞれの出力を切り換える切り
換え器、８はフレーム間分割値逆変換部１２８とフレー
ムメモリ１０の出力を加算する加算器、９はフレームメ
モリｌＯへの入力として加算器８の出力／分割値逆変換
部１３１の出力を切り換える切り換え器、１０は切り換
え器９からの信号を記憶する上記フレームメモリ、１１
は最大値検出部１０３、最小値検出部１０４、分割値変
換部１０６それぞれの出力を切り換える切り換え器、１
２は切り換え器７，１１どちらかの信号をＰ−８変換器
１３に入力するための切り換え器、１３は切り換え器１
２からの信号をパラレル−シリアル変換し、動き検出部
６の出力を付加する上記ｐ−ｓ変換器、１４は各回路の
タイミングをコントロールするタイミングコントロール
部である。

第２図において、２０は入力部１２１からの信号をシリ
アル−パラレル変換するＳ−Ｐ変換器、２１は分割値逆
変換部１２８の出力とフレームメモリ２３の出力を加算
する加算器、２２はスキャンコンバータ１２９の入力と
して分割値逆変換部１２８あるいは加算器２１の出力を
選択する切り換え器、２３は切り換え器２２からの信号
を記憶するフレームメモリ、２４はＳ−Ｐ変換器２０の
出力から動き信号を分離する動き信号分離部、２５は同
期分離部１２２の出力から各回路のタイミングをコント
ロールするタイミングコントロール部である。

次に、第１図に示した送信系の動作を説明する。

第１図の入力端子１０１より入力された画像デジタルデ
ータは、画素ブロック分割回路１０２によりブロック単
位に並びかえられ、フレーム間差ＤＰＣＭとＭＩＮ−Ｍ
ＡＸ法を用いる信号処理部と、ＭＩＮ−ＭＡＸ法のみを
用いる信号処理部とに入力される。前記信号処理部では
フレームメモリ１０を有し、前フレームの復号値と現フ
レームとの差分値を減算器ｌにより求め、得られた値を
フレーム間最大値検出部２、フレーム間最小値検出部３
、タイミング調整部４、フレーム間分割値変換部５及び
切り換え器７より成るＭＩＮ−ＭＡＸ法符号器により再
符号化する。再符号化された信号は、フレーム間分割値
逆変換部１２８によりデコードされ、フレームメモリ１
０の出力と加算器８により加算される。さらに、切り換
え器９を介してフレームメモリｌＯに新しい画素データ
が書き換えられる。

このデコード・書き換え操作によりフレームメモリの内
容を更新し、また、受信側フレームメモリと内容を一致
させることができる。これらの信号処理により、フレー
ム間差ＤＰＣＭとＭＩＮ−ＭＡＸ法符号化が行われる。

動き検出は、動き検出部６によりフレーム間最大値検出
部２．フレーム間最小値検出部３の差分を求め、得られ
た値をしきい値と比較することで得られる。このしきい
値を大きくすると、伝送効率は向上するが、再生画像に
おいて、動きのある画像の画質劣化、ジャーキネス等が
生じる。逆に小さくすると、画質劣化等は改善されるが
、伝送効率が低下することとなるので、両者を考慮し適
切値に設定する必要がある。

次に、ＭＩＮ−ＭＡＸ法のみによる信号処理は、最大値
検出部１０３．最小値検出部１０４．タイミング調整部
１０５１分割値変換部１０６９分割時逆変換部１３１、
切り換え器１１より成るＭＩＮ−ＭＡＸ法符号器により
処理される。

これらの２つの信号処理出力は、動き検出器６の出力に
よりブロック単位で切り換えられる。画像が静止画に近
い時は、フレーム間差ＤＰＣＭとＭＩＮ−ＭＡＸ法を用
いた信号処理を、また動画である時はＭＩＮ−ＭＡＸ法
だけによる信号処理を切り換え器１２を用いて行う。こ
の切り換えと同時に、切り換え器９によりフレームメモ
リｌＯへの入力を動画時にフレーム間差ＤＰＣＭ、ＭＩ
Ｎ−ＭＡＸ法デコード信号からＭＩＮ−ＭＡＸ法のみの
分割値逆変換部１３１の信号に切り換えることで、フレ
ームメモリｌＯの内容を書き換え、符号化誤差が蓄積さ
れるのを防止することができる。

ｐ−ｓ　（パラレル−シリアル）変換器１３では、入力
されたパラレルデータをシリアルデータに変換し、さら
に動き検出器６からのブロック毎の動きデータ１ビツト
を付加して出力する。以下、従来例。

と同様に処理され出力される。

次に、第２図に示した受信系の動作を説明する。

第２図の入力端子１２１には、前述した送信側にて高能
率符号化された伝送データが入力される。入力されたデ
ータ中の同期信号は同期分離１２２により分離され、タ
イミングコントロール部２５へ供給される。このタイミ
ングコントロール部２５は、同期信号に基づいて、各部
の動作タイミングを決定する。

他方、５−ｐ（シリアル−パラレル）変換器２０では、
入力されたシリアルデータをパラレルデータに変換する
。動き情報は、動き信号分離部２４により分離される。

パラレルデータとされた各画素ブロックデータは最大値
ラッチ回路１２６．最小値ラッチ回路１２７１分割値逆
変換部１２８によりデコ−ドされる。

動画の時は、動き信号分離部２４の出力により、切り換
え器２２はデコードされた信号をスキャンコンバータ１
２９に直接人力スル。静止画時は、加算器２１により、
フレームメモリ２３の出力と加算され、入力される。フ
レームメモリ２３には、スキャンコンバータ１２９と同
じ信号が入力される。このフレームメモリ２３の動作に
より、静止画時に送られてきたフレーム差分値は元の画
素データにデコードされる。以下、従来例と同様に処理
される。

ここで、フレーム間差ＤＰＣＭ＆ＭＩＮ−ＭＡＸ法を併
用することにより、伝送ビット数が減少することについ
た説明する。

画像の時間軸の冗長性を利用して、画素データのフレー
ム間差分をとると、得られるデータのダイナミックレン
ジは減少する。冗長性が強い程、つまり静止両種この傾
向は強く表われる。本実施例の動き検出部によると、静
止画と判断する条件は、時間軸の相関性（前者）と２次
元空間の相関性（後者）のトレードオフとなる。つまり
、時間軸の相関性（前者）が非常に強い場合には２次元
空間の相関性（後者）は適度にあればよく、逆に前者が
弱い場合は後者は非常に強い時である。この条件下にお
ける有効ビット数は、非常に少ない値でよいことがわか
る。上記条件を基に最大値・最小値の必要ビット数が、
また動き検出部しきい値により分割値変換部の必要ビッ
ト数が求められる。

以上の説明より明らかなように、フレーム間差ＤＰＣＭ
とＭＩＮ−ＭＡＸ法を併用するときデータ圧縮率は大幅
に向上する。例えば、各画素ブロック内の原データｎ＝
８．　　ｌ　＝ｍ＝３．静止モード時ｎ＝３．に＝２と
すると、各画素ブロック内の原データは（８Ｘ３Ｘ３＝
）７２ビツト、伝送データは（３Ｘ２＋２Ｘ３Ｘ３＝）
２４ビツトとなり、１／３のデータ圧縮率が得られるこ
とになる。

上述した画像情報伝送システムにあっては、画像が静止
画である場合等の情報量の少ない時は圧縮率を高め、動
画の場合は通常の圧縮率と適応的にすることにより、過
剰な情報を伝送せず伝送効率を向上させることができる
。

なお、上述の実施例にあってはラスタースキャンされた
画像データを伝送する場合についてのみ述べたが、画像
情報を伝送する場合には原信号の信号形態に拘りなく、
本発明を適用可能である。この場合、画素ブロック分割
回路１０２．スキャンコンバータ部１２９等の構成を適
宜変化させるだけでよい。

〔発明の効果〕

以上説明したように本発明によれば、画像情報の持つ時
間方向の冗長度を除去し、高品位の画像情報を能率よ（
伝送できる画像情報伝送方式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としての画像情報伝送システ
ムの送信側の概略構成図、 第２図は本発明の一実施例としての画像情報伝送システ
ムの受信側の概略構成図、 第３図は従来技術による画像情報伝送システムの送信側
の概略構成図、 第４図は全画像データを画素ブロック群に分割する様子
を示す図、 第５図は各画素ブロックのデータ配置を示す図、第６図
（ａ）は第３図における分割値変換部の変換特性を示す
図、 第６図（ｂ）は第８図における分割値逆変換部の変換特
性を示す図、 第７図は伝送されるデータを説明するための図、第８図
は第３図に示した画像情報伝送システムの送信側に対応
する受信側の概略構成を示す図である。 ｌ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・聞曲間曲
・量減算器２・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・　・・フレーム間最大値検出部３・　・・　・
・・・・・・・・・　　フレーム間最小値検出部４．１
０５・・　・・・・・　　・　曲間タイミング調整部５
・・・・・・・・　・・・・・・・・・・・・・・　・
フレーム間分割値変換部６・・　　・　・・・　　・・
・　・・曲間・・・動き検出部７、９．　１１．　１２
・・・・・・・・　聞　・・曲切り換え器８・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・曲間・・・・・・間開・間加算器１
０　・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・フレームメモリ１
３・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・パラレル−シリアル変換器タイミングコントロール
部 画素ブロック分割回路 最大値検出部 最小値検出部 ・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・分
割値変換部・・・・・・・・・・・・・・・・・・・・
・・・・フレーム間分割値逆変換部分割値逆変換部 １４　・・・・・・・・・・・・・・・川・・・・・・
・・・０２ ０３ ０４ ０６ ２８ ３１ １＝３０

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 一画面分が複数の画素データにより構成されている画像
   情報信号を伝送する方式であって、前記一画面分の複数
   の画素データを所定数の画素データ毎に複数の画素ブロ
   ックに分割し、各画素ブロック毎に当該画素ブロックが
   画面内の動画領域に属するか静止画領域に属するかを判
   定し、 該判定結果に基づいて、動画領域に属する画素ブロック
   内の画素データは同一画素ブロック内の画素データのみ
   を用いて第１の符号化方式に基づき符号化して伝送し、
   静止画領域に属する画素ブロック内の画素データは同一
   画素ブロック内の画素データと他の画素ブロックの画素
   データとを用いて第２の符号化方式に基づき符号化して
   伝送することを特徴とする画像情報伝送方式。