JPH0340557B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

［技術分野］ 本発明は濃淡画像を公衆電話回線などを利用し
て静止画像のデータを伝送する画像伝送方式に関
するものである。 ［背景技術］ 一般に文字コードの伝送路は８ビツト単位で構
成されるが、通常行われる前値予測（DPCM）
で非線形量子化された予測残差は、実用的な復元
画像を得るためにはどうしても４ビツト以上必要
とされるので、圧縮効果が低いという問題があつ
た。また前値予測残差をさらに可変標本密度符号
化方式によつて時間軸方向に圧縮して伝送する方
式は、圧縮効果を高める上できわめて有効である
が、その反面可変標本密度方式に伴なう誤差のた
めに画像の品質が低下するという問題があつた。 そこで本発明者らはフレーム内の２次元の予測
量子化方式において、現ラインの標本と前ライン
の復元画像による予測値とのライン間差分を可変
標本密度符号化で伝送する方式を提案（特願昭59
−130583号参照）した。この方式では求めた２次
元の予測残差の分布は零に集中するため、表２の
ように量子化特性で可変標本密度符号化した場
合、256×256画素で、１画素当たり８ビツト単位
の画像情報を、約３ビツト／画素程度に圧縮した
とき４ビツトのDPCMと同じ程度の復元画像が
得られるものであつた。また可変標本密度符号化
では時間差値を大きくすると、圧縮率を高くでき
るが、急激に変化するエツジではこの時間差値の
増分（表２では時間差値２と１の差である１が増
分）だけエツジ位置の検出誤差を生じることがあ
つた。 一方このエツジの位置誤差を無くすために表１
のように時間差値を総て１とすると、４ビツト／
画素しか圧縮できなかつた。

【表】

【表】

【表】 ［発明の目的］ 本発明は上記の問題点に鑑み為されたものであ
り、画像圧縮において復元画像のデジタル値の下
位ビツトに振幅誤差をある基準値程度許容して急
激に変化するエツジの位置誤差を小さくでき、し
かも圧縮率を高くできる画像伝送方式を提供する
ことを目的とするものである。 ［発明の開示］ 本発明方式は、予測回路の内側の帰還ループ内
のラインバツフアを設けてライン間の１次予測を
行うとともに、上記予測回路の外側の帰還ループ
内に上記ライン間の１次予測残差をライン方向に
２次の符号化ないしは可変標本密度符号化を行う
圧縮量子化過程及び伸張再生過程を含み、上記１
次予測残差と直角方向に２次予測残差に圧縮符号
化するとともに、この２次の予測残差符号の残差
零の符号である零符号を符号数若しくは零符号ば
かりのライン数にてランレングス符号化による符
号圧縮して伝送し、且つ最小の圧縮量子化の振幅
差値の最小の刻み値を標本のデジタル値の最小の
刻み値よりも大きくしたことを特徴とし、ライン
間、ライン内の２次元予測の誤差分布が零に集中
し、しかもランレングス符号化による符号化レベ
ルでの情報圧縮を行なつて可変標本密度符号化の
量子化特性の時間差値１の範囲を広くすることが
でき、可変標本密度符号化による急激なエツジの
位置誤差を小さくでき、更に復元画像のデジタル
値の下位ビツトに振幅誤差を許容して零符号の割
合を高くし圧縮率を高くしたり、圧縮率よりも急
激なエツジの位置誤差を小さくするように量子化
特性の時間差値を小さくできるものである。 第１図は本発明方式を実施する装置の１例を示
したものである。同図において、モノクロカメラ
１から出力されるコンポジツトビデオ信号は同期
分離回路２で同期信号を分離されたのち、Ａ／Ｄ
コンバータ３でデイジタル化され、データセレク
タ４によりフレームメモリ５に記憶される。この
フレームメモリ５に記憶されるアドレスはタイミ
ング回路１２によるアドレスコントロールによつ
て制御されるアドレスコントロールセレクタ１３
にて決定される。フレームメモリ５に記憶された
データは自動的にマイクロコンピユータ６によつ
て圧縮符号化され、マイコンバス１９、モデムイ
ンターフエイス１６、モデム７、NCU２０を介
して公衆電話回線ｌに送り出される。本装置はた
とえば店舗と住宅との間で相互に異常を監視する
保安システムなどに用いられるもので、受信側で
は同図と同様な装置を使用してＤ／Ａコンバータ
８および合成回路９により画像の復元を行ない、
モニタTV１０に表示する。尚１４はマイクロコ
ンピユータ６のプログラムROM、１５はデータ
処理用のRAMであり、１１はモード切換回路で
ある。フレームメモリ５は１画面分、すなわち
256×256画素、８ビツト階調の場合は64Kバイト
で構成され、Ａ／Ｄ、Ｄ／Ａ変換も含めて１画素
当り200nSecで読み書みを行う。 第２図ａ，ｂは本発明方式の１実施例の送信
側、受信側の要部を夫々ブロツク図で示したもの
である。同図ａにおいて、標本のデジタル値は乗
算回路２１により所定値Ｍ１でM1倍され、差分
回路２２によりライン間の予測残差が算出され、
更に予測回路２５の外側の帰還ループ内に設けた
可変標本密度圧縮回路２３により１次予測と直角
な方向にライン内の２次予測で振幅及び時間軸方
向に量子化され、この量子化されたライン間予測
残差のライン内の予測残差のライン内の予測誤差
符号は零符号圧縮回路２４で、零符号のラングレ
ングス符号化によつて圧縮伝送される。ここで予
測回路２５は予測係数を掛けるものであるが、予
測係数を1.0とすると乗算を要せず、マイクロコ
ンピユータによる処理に適する。予測回路２５の
内側の帰還ループ内にはラインバツフア２６が設
けられ、ライン間の１次予測を行う。予測回路２
５の外側の帰還ループ内には上記可変標本密度圧
縮回路２３と可変標本密度伸張回路２７が設けら
れている。可変標本密度圧縮回路２３はラインバ
ツフア２３ａと可変標本密度符号化回路２３とか
ら構成され、可変標本密度伸張回路２７はライン
バツフア２７ａと可変標本密度復号化回路２７ｂ
とから構成されている。そして可変標本密度伸張
回路２７は可変標本密度圧縮回路２３の出力符号
を伸張するためのものであり、その伸張出力は更
に補間合成回路２８により予測回路２５の内側の
ラインバツフア２６の値と合成され、次のライン
のための予測回路２５に入力するようになつてい
る。ここで補間合成回路２８は標本間隔が一定間
隔に間引かれた場合（例えば４画素ごとに間引い
て64×64画素とした場合）に間を補間して256×
256画素の画像として復元させるためのもので、
例えば標本が256×256画素の中でフレーム間で変
化した領域を４画素毎に間引いたものであると
き、変化部分を粗い画像で伝送し、背景の256×
256画素の細かい画像の上に合成表示する場合に
変化部分を補間するのである。第３図は可変標本
密度符号化方式の１例を図解したもので、標本化
の周期と標本値との関係を三角形で規定し、この
三角形を図示のように移動させて矢印で示した差
分を伝送することにより、受信側ではこの差分値
と三角形とから標本化間隔が求まり原波形が復元
される。標本値の変動が小さい程標本化間隔が伸
びデータが圧縮されるようになつている。 第２図ｂの受信側においては、受信した符号化
された画像信号を零符号の伸張を行う零符号伸張
回路２９と、ライン間の予測残差を復号するため
の可変標本密度復号化回路３０ａ及びラインバツ
フア３０ｂからなる可変標本密度伸張回路３０
と、送信側と同様に補間合成を行なう補間合成回
路３１と、予測回路３２及びラインバツフア３３
による復号化ループと除算回路３４とを備えて、
１ライン分の画像を復号するとともに、送信側の
スケールフアクタと同じ所定値Ｍ１により除算回
路３４で復号画像信号のデジタル値を除算して標
本を復元させる。ここでスケールフアクタを２の
べきにとると２進レジスタのシフト演算で済むの
で１画素６ビツトの画像の標本を４倍にして、１
画素８ビツトの標本と同じ精度で演算すること
で、演算精度が実質的に少数点以下になるので、
画質を向上させることができる。 しかして上記表１で示した可変標本密度符号化
の標準的な量子化特性を用いると256×256画素で
８ビツト／画素の標本を凡そ４ビツト／画素に圧
縮することができ、更に表５で示した零符号圧縮
回路２４の零符号圧縮の変換テーブルを用いると
例えば１ラインの内12画素が零画素（零符号）の
場合４ビツト×12＝48ビツトの符号を16進でF3
という８ビツトの符号に圧縮できる。しかしなが
らこれらの表の組み合わせでは、零符号圧縮回路
２４を用いた圧縮効果は期待できないが、本発明
では表３に示す量子化特性を用いるのである。つ
まり表３では量子化特性の振幅値の最小の刻み値
を標本のデジタル値の最小の刻み値の４倍にした
特性を示しており、この特性を用いて可変標本密
度方式による圧縮と表５による零符号圧縮を行な
つた結果、画像が凡そ３ビツト／画素に圧縮で
き、しかも振幅誤差は表３の振幅差値の最小の刻
み値の４より小さくできて、しかも時間差値が総
て１であるのでエツジの位置誤差が無くなり、表
１と表５による組み合わせに比して高い圧縮率が
得られた。 また時間差値を大きくした表４の量子化特性と
表５の零符号圧縮を組み合わせると、画像が約２
ビツト／画素に圧縮でき、振幅誤差は４より小さ
くでき、しかもエツジの位置誤差は２より小さく
できて表２と表５の組み合わせに比べて高い圧縮
率が得られた。また標本のデジタル値を所定値
M1倍してスケールアツプして、標本のデジタル
値の最小刻み値よりも細かい演算精度で予測圧縮
計算を行わせ、量子化特性の最小の振幅差値の刻
み値を振幅誤差をM1倍したもの以下で演算の最
小ビツトの刻み値よりも大きくすることにより、
圧縮率向上とエツジ位置誤差の縮小と共に演算精
度が向上し且つ画質が向上した。 第４図ａ，ｂは他の実施例を示したものであ
る。この実施例は第１図実施例の量子化特性の振
幅差値を総て１とした場合が前値予測（DPCM）
に相当することに鑑みて為されたものであり、同
図ａは送信側を示し、予測回路２５の外側の帰還
ループ内に前値予測（DPCM）の圧縮回路２
３′と伸張回路２７′とが設けられ、ライン間の１
次予測を行い、予測回路２５の内側の帰還ループ
内のラインバツフア２６の位置が予測回路２５と
同じ位置に設けられて１次予測と直角な方向にラ
イン内の２次予測を行う。第４図ｂの受信側では
可変標本密度伸張回路２７の代わりにDPCMの
伸張回路３０′を設けた点において第１図ｂの回
路と相違する。 しかして本実施例ではライン間予測残差のライ
ン内DPCMで符号化することと、零符号圧縮回
路２４による零符号圧縮とで、表３の量子化特性
を用いた場合３ビツト／画素相当の圧縮が行え
た。またDPCMを用いることにより使用ライン
バツフアを少なくし、ハード化も簡単で高速圧縮
も容易であるという利点もある。

【表】

【表】

【表】

【表】

【表】 ［発明の効果］ 上述のように本発明においては、予測回路の内
側の帰還ループ内のラインバツフアを設けてライ
ン間の１次予測を行うとともに、上記予測回路の
外側の帰還ループ内に上記ライン間の１次予測残
差をライン方向に２次の符号化ないしは可変標本
密度符号化を行う圧縮量子化過程及び伸張再生過
程を含み、上記１次予測残差と直角方向に２次予
測残差に圧縮符号化するとともに、この２次の予
測残差符号の残差零の符号である零符号を符号数
若しくは零符号ばかりのライン数にてランレング
ス符号化による符号圧縮して伝送し、且つ最小の
圧縮量子化の振幅差値の最小の刻み値を標本のデ
ジタル値の最小の刻み値よりも大きくしたので、
高い圧縮率を実現でき、しかも量子化特性の時間
差値を小さくし、振幅差値を大きくすれば圧縮効
果とともにエツジの位置誤差の縮小も同時に計れ
るという効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例を示すブロツク図、
第２図ａ，ｂは同上の要部のブロツク図、第３図
は同上の動作を示す説明図、第４図ａ，ｂは他の
実施例を示す要部ブロツク図である。 １はモノクロカメラ、２は同期分離回路、３は
Ａ／Ｄコンバータ、４はデータセレクタ、５はフ
レームメモリ、６はマイクロプロセツサ、７はモ
デム、８はＤ／Ａコンバータ、９は合成回路、１
０はモニタTV、１１はモード切換回路、２１は
乗算回路、２５は予測回路、２２は差分回路、２
３は可変標本密度圧縮回路、２３′はDPCMの圧
縮回路、２４は零符号圧縮回路、２６はラインバ
ツフア、２７は可変標本密度伸張回路、２７′は
DPCMの伸張回路、２９は零符号伸張回路、３
０は受信側の可変標本密度伸張回路、３０′は受
信側のDPCMの伸張回路、３２は受信側の予測
回路、３３は受信側のラインバツフア、３４は除
算回路、Ｍ１は所定値。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 予測回路の内側の帰還ループ内のラインバツ
   フアを設けてライン間の１次予測を行うととも
   に、上記予測回路の外側の帰還ループ内に上記ラ
   イン間の１次予測残差をライン方向に２次の符号
   化ないしは可変標本密度符号化を行う圧縮量子化
   過程及び伸張再生過程を含み、上記１次予測残差
   と直角方向に２次予測残差に圧縮符号化するとと
   もに、この２次の予測残差符号の残差零の符号で
   ある零符号を符号数若しくは零符号ばかりのライ
   ン数にてランレングス符号化による符号圧縮して
   伝送し、且つ最小の圧縮量子化の振幅差値の最小
   の刻み値を標本のデジタル値の最小の刻み値より
   も大きくしたことを特徴とする画像伝送方式。 ２ 標本のデジタル値に予測回路の入力部で所定
   値を掛け合わせて標本の最小の刻み値を所定値倍
   とするとともに、圧縮量子化の振幅差値の最小の
   刻み値を、上記標本の元の許容振幅誤差の所定値
   倍以下で上記標本の元の最小の刻み値よりも大き
   くしたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記
   載の画像伝送方式。