JPH0481916B2 - - Google Patents
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- JPH0481916B2 JPH0481916B2 JP62159332A JP15933287A JPH0481916B2 JP H0481916 B2 JPH0481916 B2 JP H0481916B2 JP 62159332 A JP62159332 A JP 62159332A JP 15933287 A JP15933287 A JP 15933287A JP H0481916 B2 JPH0481916 B2 JP H0481916B2
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- G06T9/004—Predictors, e.g. intraframe, interframe coding
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Multimedia (AREA)
- Physics & Mathematics (AREA)
- General Physics & Mathematics (AREA)
- Theoretical Computer Science (AREA)
Description
(a) 産業上の利用分野
本発明は、多数の画像を高能率に符号化および
復号化する方法およびその装置に関するものであ
る。 (b) 従来の技術 従来画像信号符号化方式として代表的なもの
に、予測符号化（Predictive Coding）と変換符
号化（Transform Coding）がある。予測符号化
に関しては、ウイリアムケープラツト（William
K.Pratt）著、「デイジタルイメージプロセツシ
ング（Digital Image Processing）」（ジヨンウ
イリーアンドサンズ社1987年刊）（以下文献１と
呼ぶ）pp637〜657，22.5節Predictive Codingに
詳しく解説されている。一方、変換符号化に関し
ては、文献1pp667〜699，23.2節Transform
Codingに詳しく解説されている。以下に文献１
にもとづき、予測符号化と変換符号化について説
明する。 第１１図に予測符号化の基本ブロツク図を示
す。なお以下においては、画像信号を構成する各
画素の位置座標を（ｊ，ｋ）で示す。ｊは垂直方
向の位置を示す座標、ｋは水平方向の位置を示す
座標とする。ｉ番目に送信する原画像信号をFi
（ｊ，ｋ）とする。Fi（ｊ，ｋ）（ｊ＝１〜Ｍ，ｋ
＝１〜Ｌ）は１枚の画像に対応する。ここではＭ
は垂直方向の画素数、Ｌは水平方向の画素数であ
る。以後ｉを画像番号と呼ぶことにする。送信側
では原画像信号Fi（ｊ，ｋ）と予測信号F^Ti（ｊ，
ｋ）の差分を減算器３６によつて算出し、予測誤
差信号Di（ｊ，ｋ）を得る。Di（ｊ，ｋ）を量子化
器３７によつて量子化し量子化レベル番号DNi
（ｊ，ｋ）を得、伝送路８に送出する。DNi（ｉ，
ｋ）を逆量子化器３８によつて逆量子化し、逆量
子化予測誤差信号DQi（ｊ，ｋ）を得る。加算器４
０はDQi（ｊ，ｋ）とF^Ti（ｊ，ｋ）を加算して局部
復号信号FLi（ｊ，ｋ）を得る。予測器３９はすで
に符号化ずみの原画像信号に対する局部復号信号
にもとづき次に符号化する原画像信号F^i（ｊ，ｋ）
に対する予測信号FTi（ｊ，ｋ）を発生する。受信
側では、送信路からDNi（ｊ，ｋ）を受け取り、逆
量子化器４１は、DNi（ｊ，ｋ）からDQi（ｊ，ｋ）
を得る。予測器４３と加算器４２は、送信側と全
く同じ動作をし、最終的に復号化画像信号F^i（ｊ，
ｋ）を得る。DNi（ｊ，ｋ）の伝送誤りがなければ
送信側のFLi（ｊ，ｋ）と受信側のF^Ri（ｊ，ｋ）は
全く同じ信号である。 予測符号化では、予測により原画像信号Fi（ｊ，
ｋ）をより振幅の小さな予測誤差信号Di（ｊ，ｋ）
に変換すること、さらに予測誤差信号を量子化に
より、よりレベル数の少ない信号DNi（ｊ，ｋ）に
変換する情報量の削減を行つている。 第１３図に変換符号化の基本ブロツク図を示
す。原画像信号Fi（ｊ，ｋ）をＮ×Ｎ画素ごとの
ブロツクに分割し、変換器において fi(u,v)＝N 〓j=1 N 〓K=1 Fi(j,k)Ac(j,u)AR(k,v) (1) なる線形変換により、Ｎ×Ｎ個の変換係数Fi（ｕ，
ｖ）を各ブロツクごとに得る。(1)においてAc
（ｊ，ｕ）は原画像信号の垂直方向に沿つて変換
を行う列方向の変換行列、AR（ｋ，ｖ）は原画像
信号の水平方向に沿つて変換を行う行方向の変換
行列である。係数選択器３０において変換係数fi
（ｕ，ｖ）の一部のみを選択し選択変換係数fTi
（ｕ，ｖ）を得、選択されなかつた係数の値がゼ
ロとする。 量子化器３１はfTi（ｕ，ｖ）を量子化し、変換
係数量子化レベル番号fTNi（ｕ，ｖ）を得、伝送路
８に送出する。 受信側では、逆量子化器３４によつて伝送路か
ら得たfTNi（ｕ，ｖ）を逆量子化し、逆量子化変換
係数fi（ｕ，ｖ）を得る。逆変換器３５において、
fi（ｕ，ｖ）に対し、１ブロツクごとに Fi(j,k)＝N 〓u=1 N 〓V=1 f^i(u,v)Bc(j,u)BR(k,v) (2) なる線形変換を行い、Ｎ×Ｎ画素からなる１ブロ
ツクに対する復号化画像信号を得る。(2)において
Bc（ｊ，ｕ）は行列［Ac（ｊ，ｕ）］の逆行列、BR
（ｋ，ｖ）は行列［AR（ｋ，ｖ）］の逆行列であ
る。 変換符号化では、全ての係数fi（ｕ，ｖ）から
一部の係数fTi（ｕ，ｖ）を選び出すこと、さらに
選び出された係数を量子化により原画像信号より
少ないレベル数の信号fTNi（ｕ，ｖ）に変換するこ
とにより伝送情報量の削減を行つている。 (c) 発明が解決しようとする問題点 予測符号化において情報圧縮率を上げるには、
適当な予測器を設計して予測誤差信号Di（ｊ，ｋ）
の振幅を小さくすればよい。このため従来、Fi
（ｊ，ｋ）を予測するのにF^Li（ｊ，ｋ−１），F^Li
（ｊ−１，ｋ），F^Li（ｊ−１，ｋ−１），FLi（ｊ−
１，ｋ＋１）など、複数の局部復号信号を用いる
方法が提案されている（文献１，pp650〜657）。
第１２図のごとく、S0＝Fi（ｊ，ｋ）を中心に画
素の配置をS1からS12まで番号付けして記すこと
にすれば、たとえばS1＝F^Li（ｊ，ｋ−１），S2＝
F^Li（ｊ−１，ｋ），S4＝F^Li（ｊ−１，ｋ−１），S3
＝F^Li（ｊ−１，ｋ＋１）である。Fi（ｊ，ｋ）を
予測するのに用いる局部復号信号の数を増加し、
適当な予測式を用いれば予測誤差信号Di（ｊ，ｋ）
の振幅を小さくできる。たとえば、S^0＝F^i（ｊ，
ｋ）の予測信号S0＝FTi（ｊ，ｋ）をS1からS12ま
での線形結合で作成することが考えられる。 S^0＝ADi＋A1iS1＋A2iS2＋……＋A12iS12 (3) A0i，A1i，……，A12iは定数で画像信号に統計的
性質からDi（ｊ，ｋ）の平均的振幅が小さくなる
よう定めることができる。以下Ani（ｍ＝１〜12）
のことを予測係数と称する。たとえばA1iの大き
さは、統計的にみてS0とS1の相関が高いと大き
い。S0とS1水平方向に隣接した画素なので統計的
にみて、水平方向に画像の相関が高いと、S0とS1
の相関は高くなり、A1iの値は大きくなる。同様
にA2iの大きさは統計的にみてS0とS2の相関が高
いと大きい。S0とS2は、垂直方向に隣接した画素
なので統計的にみて垂直方向に画像の相関が高い
と、S0とS2の相関は高くなりA2iの値は大きくな
る。 (3)式ではAni（ｍ＝１〜12）を多数の画像の統計
的に性質により定めることが多い。しかしあるS0
を中心に画像を局所的に観察すれば、水平方向に
相関が強くS0とS1との相関を示す係数A1iを大き
くした方がよい場合、または垂直方向に相関が強
くS0とS2の相関を示す係数A2iを大きくした方が
よい場合、または左斜め上の方向に相関が強くS0
とS4の相関を示す係数A4iを大きくした方がよい
場合、または右斜め上の方向に相関が強くS0とS3
の相関を示す係数A3iを大きくした方がよい場合、
などいろいろな場合が考えられ、画像全体の統計
的性質から定めた予測係数Aniと画像の局所的性
質から定めた予測係数Aniとでは異なるのが普通
である。従来の予測符号化方式においては(3)式に
おいて予測係数Aniを全ての画像に対して一定に
定める。すなわち画像番号ｉによらず一定に定め
る。それゆえ１枚ごとの画像の性質に適合した予
測のできない欠点があつた。この点を改善するた
め、各画素の位置（ｊ，ｋ）毎にその周囲の画像
の局所的性質に基づき予測係数Aniを決定しても
よい。しかしそうすると予測係数の値を各画素の
位置（ｉ，ｋ）ごとに送信側から符号化して受信
側に送る必要があり送信符号量の増大する欠点が
あつた。 一方、変換符号化において情報圧縮率を上げる
には、適切な係数選択器を設計して、統計的にみ
て振幅の小さな変換係数fi（ｕ，ｖ）を切り捨て
ればよい。このため従来、fi（ｕ，ｖ）の振幅の
分散を多数の画像に渡つて統計的に求め、分散の
小さな変換係数fi（ｕ，ｖ）は切り捨てる方法が
提案されている（文献１，P673）。更に符号化効
率を上げるため各ブロツクを交流エネルギーの大
きさによつて４通りにクラス分けした後、各クラ
スごとに変換係数Fi（ｕ，ｖ）の振幅の分散を求
め各クラス内で分散の小さな変換係数fi（ｕ，ｖ）
を切り捨てる方法も提案されている（ウエンシン
チエン（Wein−Hsiung Chen）他「アダプテイ
ブコーデイングオブモノクロームアンドカラーイ
メージズ、Adaptive Coding of Monochrome
and Color Images ，IEEE Transactions on
Communications 誌」1977年11月号、pp1285〜
1292、以下では文献２と呼ぶ）。文献１の係数切
り捨ての方法は、全ブロツクに対して全く同様に
行う。しかし、あるブロツクに注目すれば変換係
数fi（ｕ，ｖ）の振幅は、画像全体に渡つて求め
た分散が小さいから小さいとは限らず、逆に大き
な場合もある。分散は画像全体に渡つて求めた統
計量にすぎず、あるブロツクの変換係数fi（ｕ，
ｖ）の大きさはその分散よりずつと大きい場合が
ままある。このように文献１による従来の変換符
号化方式においては、係数に切り捨てを全ブロツ
クに対して全く同様に行うため、画像に局所的な
性質に適合した係数の切り捨てのできない欠点が
あつた。この点を改善するために、各ブロツクご
とにどの係数を切り捨てるか決定してもよい。し
かしそうすると、どの係数を切り捨てたかを各ブ
ロツクごとに符号化して、送信側から受信側に送
る必要があり送信符号量の増大する欠点があつ
た。文献２では交流エネルギーによつて各ブロツ
クを４クラスに分け、各クラスの中では切り捨て
る係数を同一としている。従つてどの係数を切り
捨てたかを各ブロツクごとに符号化することは必
要ではなく、各クラスごとに符号化すればよいの
で、送信符号量はそう多くはならない。しかしな
がら、文献２における交流エネルギーによるブロ
ツクのクラス分けおよび係数の切り捨ての基本的
な考えは、レイトデイストーシヨン理論（rate
distortion theory）に基づいている。レイトデ
イストーシヨン理論を画像の符号化に適用するに
は、符号化歪を定量的に定義しなければならな
い。理論的な取り扱いをしやすくするため多くの
場合平均２乗誤差を符号化歪と定義するが、文献
２でもレイトデイストーシヨン関数（rate
distortion function）を求める時、平均２乗誤差
を符号化歪とすることを前提としている。しか
し、平均２乗誤差が符号化歪として適切かという
と必ずしもそうでない。画像の符号化において最
も重要なことは、できるだけ少ない情報量で画像
を符号化しかつ、人間が符号化画像をみた時でき
るだけ歪みが見えないようにする、すなわち主観
的な画質を向上させることである。このように人
間を中心に考え、人の資格特性を考慮に入れ主観
的な画質を向上させることを考えると、平均２乗
誤差は符号化歪を定義する尺度として適切でない
場合が多い。従つて文献２の方法に対する基本的
な疑問はなぜ交流エネルギーによつてクラス分け
し、係数の切り捨てを平均２乗誤差が小さくなる
よう行うことが画像に適合した符号化方法である
のかということである。このように文献２の方法
は、複雑にもかかわらず、平均２乗誤差を小さく
するという前提を用いており、人間の視覚特性を
十分考慮しているとは言い難く、主観的画質が不
十分であるという欠点があつた。 (d) 問題点を解決するための手段 本発明によれば、符号化側では、入力画像を複
数のブロツクに分割し、各ブロツク内に属する画
素の輝度頻度分布を用いて入力画像のコントラス
トをブロツクごとに分析し、コントラストによつ
て入力画像をブロツクごとに複数のタイプに分類
し、この分類結果を符号化し、各タイプごとにそ
れぞれ予め定めた量子化ステツプサイズ、係数選
択に関するパラメータ、予測係数を選び、画像符
号化を行い、復号化側では、符号化された分類結
果を復号化し、各タイプに属する復号化画像信号
に対し予め定めた量子化ステツプサイズ、予測係
数を用い復号化を行う画像信号符号復号化方法お
よび、符号化側では、入力画像を複数のブロツク
に分割し、各ブロツク内に属する輝度頻度分布を
用いて入力画像のコントラストをブロツクごとに
分析する手段と、ブロツクごとのコントラストに
よつて入力画像をブロツクごとに複数のタイプに
分類する手段と、この分類結果を符号化する手段
と、各タイプごとにそれぞれ予め定めた量子化ス
テツプサイズ、係数選択に関するパラメータ、予
測係数を選び画像符号化を行う手段と、復号化側
では、符号化された分類結果を復号化する手段
と、各タイプに属する復号化画像信号に対し予め
定めた量子化ステツプサイズ、予測係数を用い復
号化を行う手段を有することを特徴とする、画像
信号符号化復号化装置が得られる。 (e) 作用 本発明においては、符号化側では、符号化をす
る前に予め入力画像を複数のブロツクに分割した
後、各ブロツクに属する画素の輝度頻度分布を解
析して各ブロツクのコントラストを求め、ブロツ
クごとのコントラストによつて画像をブロツクご
とに複数のタイプに分類した後、各タイプにあつ
た高能率な符号化を行い、復号化側では、各タイ
プにあつたパラメータを用いて、復号化を行う。 (f) 実施例 第１図に本発明による画像信号符号化復号化装
置のブロツク図の一例を示す。送信側では、端子
１００よりｉ番目の原画像信号Fi（ｊ，ｋ）を入
力し、コントラスト検出器１および高コントラス
ト画像符号器２および中コントラスト画像符号器
３を低コントラスト画像符号器４に加える。コン
トラスト検出器１では、ｉ番目に入力した原画像
信号Fi（ｊ，ｋ）に対しブロツクごとにコンスト
Ci（ｊ，ｋ）を定め、高コントラスト画像符号器
２、中コントラスト画像符号器３、低コントラス
ト画像符号器４、画像コントラスト符号器５をマ
ルチプレクサ６に加える。Ci（ｊ，ｋ）の値は画
像が高コントラストのとき０、中コントラストの
とき１、低コントラストのとき２である。画像コ
ントラスト符号器５はCi（ｊ，ｋ）および領域信
号Bi（ｊ，ｋ）をハフマン符号化あるいはランレ
ングス符号化などで不等長符号化しマルチプレク
サ７に加える。領域信号Bi（ｊ，ｋ）については
後に詳しく説明する。高コントラスト画像符号器
２は、Ci（ｊ，ｋ）が０のとき高コントラスト画
像にあつた符号化をｉ番目に入力したFi（ｊ，ｋ）
に対し行い、その結果をマルチプレクサ６に加え
る。中コントラスト符号器３は、Ci（ｊ，ｋ）が
１のとき中コントラスト画像にあつた符号化をｉ
番目に入力したFi（ｊ，ｋ）に対し行い、その結
果をマルチプレクサ６に加える。低コントラスト
画像符号器４はCi（ｊ，ｋ）が２のとき低コント
ラスト画像に合つた符号化をｉ番目に入力したFi
（ｊ，ｋ）に対し行い、その結果をマルチプレク
サ６に加える。マルチプレクサ６は、Ci（ｊ，ｋ）
＝０のとき高コントラスト画像符号器２の出力を
選択し、Ci（ｊ，ｋ）＝１のとき中コントラスト画
像符号器３の出力を選択し、Ci（ｊ，ｋ）＝２のと
き低コントラスト画像符号器４の出力を選択し、
マルチプレクサ７に加える。マルチプレクサ７
は、画像コントラスト符号器５の出力をまず選択
し、次にマルチプレクサ６の出力を選択し伝送路
８へ出力する。 受信側では、伝送路８より、符号化された画像
コントラスト信号、符号化された領域信号、符号
化された画像信号を受け取り、デイマルチプレク
サ９によつて、符号化された画像コントラスト信
号および領域信号と、符号化された画像信号は分
離され、符号化された画像コントラスト信号およ
び符号化された領域信号は画像コントラスト復号
器１４、符号化された画像信号はデイマルチプレ
クサ１０に加えられる。画像コントラスト復号器
は、画像コントラスト符号器５に対応したもので
あり、復号化によりｉ番目の画像の各ブロツクに
対する画像コントラスト信号Ci（ｊ，ｋ）および
領域信号Bi（ｊ，ｋ）を得、マルチプレクサ１５、
高コントラスト画像復号器１１、中コントラスト
画像復号器１２、低コントラスト画像復号器１３
に加える。高コントラスト画像復号器１１は、Ci
（ｊ，ｋ）＝０のとき高コントラスト画像符号器２
に対応した復号化動作を行つて復号画像信号を
得、マルチプレクサ１５に加える中コントラスト
画像復号器１２は、Ci（ｊ，ｋ）＝１のとき中コン
トラスト画像符号器１２に対応した復号動作を行
つて復号画像信号を得、マルチプレクサ１５に加
える。低コントラスト画像復号器１３はCi（ｊ，
ｋ）＝２のとき低コントラスト画像符号器１３に
対応した復号化動作を行つて復号化画像信号を
得、マルチプレクサ１５に加える。マルチプレク
サ１５はCi（ｊ，ｋ）＝０のとき高コントラスト画
像復号器１１に出力を、Ci（ｊ，ｋ）＝１のとき中
コントラスト画像復号器１２の出力を、Ci（ｊ，
ｋ）＝２のとき低コントラスト画像復号器１３の
出力をそれぞれ選択しｉ番目の復号化画像信号Fi
（ｊ，ｋ）を出力端子１０１へ出力する。 第２図に、本発明による画像信号符号化復号化
装置のブロツク図の他の一例を示す。送信側で
は、端子１００よりｉ番目の原画像信号Fi（ｊ，
ｋ）を入力コントラスト検出器１および画像符号
器１６に加える。コントラスト検出器１では、ｉ
番目に入力した画像信号Fi（ｊ，ｋ）に対しコン
トラストCi（ｊ，ｋ）を定め、画像コントラスト
符号器４に加える。Ci（ｊ，ｋ）の値は、画像が
高コントラストのとき０、中コントラストのとき
１、低コントラストのとき２である。画像コント
ラスト符号器５はCi（ｊ，ｋ）および領域信号Bi
（ｊ，ｋ）をハフマン符号化あるいはランレング
ス符号化などで不等長符号化しマルチプレクサ１
８に加える。領域信号Bi（ｊ，ｋ）については後
に詳しく説明する。画像符号化パラメータ設定器
１７は、Ci（ｊ，ｋ）およびBi（ｊ，ｋ）の値に応
じて量子化ステツプサイズ、係数切り捨ての基準
を示すパラメータ、予測係数などの符号化パラメ
ータを定め画像符号器１６に加える。画像符号器
１６は、定められた符号化パラメータに従つてｉ
番目の画像信号Fi（ｊ，ｋ）を符号化しマルチプ
レクサ１８に加える。マルチプレクサ１８は、ま
ず画像コントラスト符号器５の出力を選択し、次
に画像符号器１６の出力を選択し、伝送路８へ出
力する。 受信側では、伝送路８により、符号化された画
像コントラスト信号および領域信号と、符号化さ
れた画像信号を受け取り、デイマルチプレクサ１
９によつて、符号化された画像コントラスト信号
および領域信号と、符号化された画像信号は分離
され、符号化された画像コントラスト信号および
符号化された領域信号Bi（ｊ，ｋ）は画像コント
ラスト復号器１４、符号化された画像信号は画像
復号器２０に加える。画像コントラスト復号器１
４は、画像コントラスト符号器５に対応したもの
であり、復号化によりｉ番目の画像の各ブロツク
に対する画像コントラスト信号Ci（ｊ，ｋ）およ
び領域信号Bi（ｊ，ｋ）を得、画像復号化パラメ
ータ設定器２１に加える。画像復号化パラメータ
設定器２１は、画像復号器２０に対し、Ci（ｊ，
ｋ）およびBi（ｊ，ｋ）の値に応じて量子化ステ
ツプサイズ、係数切捨ての基準を示すパラメー
タ、予測係数などの符号化パラメータを定め画像
復号器２０に加える。画像復号器２０は、定めら
れた符号化パラメータに従つて画像符号器１６に
対応した動作を行い、符号化された画像信号を復
号化し、ｉ番目の復号化画像Fi（ｊ，ｋ）を得、
出力端子１０１に出力する。 次にコントラスト検出器１の一例を、第３図に
示す。ｉ番目の原画像信号Fi（ｊ，ｋ）を端子１
００より入力し、最高レベル検出器２２でＮ×Ｎ
画素を１ブロツクとし、ブロツク内での最高レベ
ルMAXを検出する。一方最低レベル検出器２３
でブロツク内での最低レベルMINを検出する。
減算器２８で、MAX−MINを各ブロツクで計算
しヒストグラム測定器２４へ加える。ヒストグラ
ム測定器２４では、MAX−MINの頻度分布を１
枚の画像当たりに求め、例えば第４図のような結
果を得る。印鑑あるいは、指紋の押捺像のような
画像を考えればわかるように、画像の背景部分で
はレベル変動は少なく、従つてMAX−MINは小
さいと考えられる。非背景部分ではその逆で、レ
ベル変動は大きく、従つてMAX−MINは大きい
と考えられる。それゆえ第４図のようなMAX−
MINの頻度分布が得られたときは、頻度分布の
谷を与える点dBを境界として、それよりMAX−
MINが小さい領域は非背景領域、それよりMAX
−MINが小さい領域は背景領域とする。第３図
では、谷検出器２６が、差分ヒストグラム測定器
２４より差分頻度分布を受け取り、差分頻度分布
の谷を与えるMAX−MINの値dBを求め、背景検
出器２８へ加える。背景検出器２８は、各ブロツ
クのレベル差MAX−MINがdBより小さいか否か
を判定し、小さいときBi（ｊ，ｋ）＝１すなわち背
景とし、大きいときBi（ｊ，ｋ）＝０すなわち非背
景とする。以後Bi（ｊ，ｋ）を領域信号と呼ぶこ
とにする。第２図の背景分離器の場合Ｎ×Ｎ画素
のブロツクごとに拝啓と非拝啓の分離を行うの
で、Bi（ｊ，ｋ）は各ブロツクごとに一定の値を
とる。制御回路２７は各部に同期信号、クロツク
信号を供給し制御する。 コントラスト測定器２５は、例えばヒストグラ
ム測定器４４よりＮ×Ｎ画素ごとの原画像信号の
輝度頻度分布を受け取り、輝度頻度分布の頻度値
が予め定められた値n1より大になる最低輝度が
dB1、頻度値が予め定められた値n1より小になる
最高輝度がdB2のとき、Ｗ＝（dB2−dB1）／（dB2＋
dB1）が予め定められた値W1より大なるときCi
（ｊ，ｋ）＝０コントラスト大、Ｗが予め定められ
た値W2より小なるときCi（ｊ，ｋ）＝２コントラ
スト小、その他のときCi（ｊ，ｋ）＝１コントラス
ト中とする。但しW1＞W2とする。第５図に輝度
頻度分布とn1，Ｗ，dB1，dB2の一例を図示する。
Ci（ｊ，ｋ）は１ブロツク（Ｎ×Ｎ画素）で一定
の値をとる。 第６図に、第２図の画像符号器１６、画像符号
化パラメータ設定器１７、画像復号器２０、画像
符号化パラメータ設定器２１の一例を示す。第６
図において送信側では、変換器２９は、端子１０
０よりｉ番目の画像信号Fi（ｊ，ｋ）を入力し、
Ｎ×Ｎ画素のブロツクごとに分割して、(1)式に従
つて線形変換を行い、変換係数fi（ｕ，ｖ）を得、
係数選択器３０へ加える。係数選択器３０は、画
像符号化パラメータ設定器１７より係数選択の基
準を示すパラメータθi（ｊ，ｋ）を受け取り、θi
（ｊ，ｋ）に基づき係数を選択し選択した係数fTi
（ｕ，ｖ）を量子化器３１に加える。また、θi
（ｊ，ｋ）に基づき係数選択範囲を示すパラメー
タkc，lcを求め、不等長符号化器３２へ加える。
量子化器３１は、画像符号化パラメータ設定器１
７より量子化ステツプサイズΔi（ｊ，ｋ）を受け
取り、量子化ステツプサイズΔi（ｊ，ｋ）で係数
選択３０から受け取つた係数fTi（ｕ，ｖ）を量子
化し、量子化レベル番号fTNi（ｕ，ｖ）を得、不等
長符号化器３２へ加える。不等長符号化器３２
は、ハフマン符号化などを用いて量子化された係
数号fTNi（ｕ，ｖ）およびkc，lcを圧縮符号化し、
圧縮符号を得、端子１０４へ加える。端子１０４
は第２図のマルチプレクサ１８に接続されてい
る。第６図において受信側では、不等長復号化器
３３は、不等長符号化器３２に対応した動作を行
い圧縮符号を復号化し量子化された係数fTNi（ｕ，
ｖ）およびkc，lcを得、逆量子化器３４に加え
る。逆量子化器３４は、画像復号化パラメータ設
定器２１より量子化ステツプサイズΔi（ｊ，ｋ）
を受け取り、量子化された係数を逆量子化しfi
（ｕ，ｖ）を得、逆変換器３５に加える。逆変換
器３５は、逆量子化された係数を受け取り、(2)式
に従つて線形変換を行つてｉ番目の復号化画像信
号Fi（ｊ，ｋ）を得、端子１０１に出力する。 第７図は１枚の画像サイズが256画素×320画素
のとき、Ｎ×Ｎ＝16×16画素のブロツクに分割し
たときの分割の様子を示す図である。第８図は16
×16画素のブロツク内の画像を(1)式に従つて線形
変換したとき得られた係数を、係数選択器３０で
選択する方法の一例を示す図であり、第８図で
は、斜線で示した垂直方向kc次以下、水平方向lc
次以下の係数が選択されることを示している。
kc，lcの定め方はいろいろ考えられるが、例え
ば、kcについては、符号化パラメータθi（ｊ，ｋ）
に基づき、16 〓u=kc+1 16 〓v=1 fi（ｕ，ｖ）2 ≦θi（ｊ，ｋ）＜16 〓u=kc 16 〓v=1 fi（ｕ，ｖ）2 (4) なるよう定めることができる。すなわち第９図に
示す斜線部の係数がまず選択される。次にlcにつ
いては、16 〓u=1 16 〓v=lc+1 fi（ｕ，ｖ）2 ≦θi（ｊ，ｋ）＜16 〓u=1 16 〓v=lc fi（ｕ，ｖ）2 (5) なるように定めることができる。そして第９図の
斜線部の係数のうち水平方向lc次以下の係数が選
択される。 第１０図に、第２図の画像符号器１６、画像符
号化パラメータ設定器１７、画像復号器２０、画
像復号化パラメータ設定器２１の他の一例を示
す。 第１０図と、第１１図に示した予測を用いた、
従来の画像信号符号化復号化装置と異なる点は、
量子化ステツプサイズΔi（ｊ，ｋ）、予測係数Ani
（ｊ，ｋ）が固定でなく、画像ごとに、そのコン
トラスト信号Ciおよび領域信号Bi（ｊ，ｋ）によ
つて制御可能な点である。画像符号化パラメータ
設定器１７および画像復号化パラメータ設定器２
１によつてこの制御を行う。 Δi（ｊ，ｋ），θi（ｊ，ｋ），Ani（ｊ，ｋ）をCi
（ｊ，ｋ）およびBi（ｊ，ｋ）によつて定める方法
について説明する。まず第６図においてΔi（ｊ，
ｋ），θi（ｊ，ｋ）を定める方法について説明し、
次に第１０図においてΔi（ｊ，ｋ），Ani（ｊ，ｋ）
を定める方法について説明する。 第６図においてΔi（ｊ，ｋ）は、例えば表１の
ごとく定めることができる。
復号化する方法およびその装置に関するものであ
る。 (b) 従来の技術 従来画像信号符号化方式として代表的なもの
に、予測符号化（Predictive Coding）と変換符
号化（Transform Coding）がある。予測符号化
に関しては、ウイリアムケープラツト（William
K.Pratt）著、「デイジタルイメージプロセツシ
ング（Digital Image Processing）」（ジヨンウ
イリーアンドサンズ社1987年刊）（以下文献１と
呼ぶ）pp637〜657，22.5節Predictive Codingに
詳しく解説されている。一方、変換符号化に関し
ては、文献1pp667〜699，23.2節Transform
Codingに詳しく解説されている。以下に文献１
にもとづき、予測符号化と変換符号化について説
明する。 第１１図に予測符号化の基本ブロツク図を示
す。なお以下においては、画像信号を構成する各
画素の位置座標を（ｊ，ｋ）で示す。ｊは垂直方
向の位置を示す座標、ｋは水平方向の位置を示す
座標とする。ｉ番目に送信する原画像信号をFi
（ｊ，ｋ）とする。Fi（ｊ，ｋ）（ｊ＝１〜Ｍ，ｋ
＝１〜Ｌ）は１枚の画像に対応する。ここではＭ
は垂直方向の画素数、Ｌは水平方向の画素数であ
る。以後ｉを画像番号と呼ぶことにする。送信側
では原画像信号Fi（ｊ，ｋ）と予測信号F^Ti（ｊ，
ｋ）の差分を減算器３６によつて算出し、予測誤
差信号Di（ｊ，ｋ）を得る。Di（ｊ，ｋ）を量子化
器３７によつて量子化し量子化レベル番号DNi
（ｊ，ｋ）を得、伝送路８に送出する。DNi（ｉ，
ｋ）を逆量子化器３８によつて逆量子化し、逆量
子化予測誤差信号DQi（ｊ，ｋ）を得る。加算器４
０はDQi（ｊ，ｋ）とF^Ti（ｊ，ｋ）を加算して局部
復号信号FLi（ｊ，ｋ）を得る。予測器３９はすで
に符号化ずみの原画像信号に対する局部復号信号
にもとづき次に符号化する原画像信号F^i（ｊ，ｋ）
に対する予測信号FTi（ｊ，ｋ）を発生する。受信
側では、送信路からDNi（ｊ，ｋ）を受け取り、逆
量子化器４１は、DNi（ｊ，ｋ）からDQi（ｊ，ｋ）
を得る。予測器４３と加算器４２は、送信側と全
く同じ動作をし、最終的に復号化画像信号F^i（ｊ，
ｋ）を得る。DNi（ｊ，ｋ）の伝送誤りがなければ
送信側のFLi（ｊ，ｋ）と受信側のF^Ri（ｊ，ｋ）は
全く同じ信号である。 予測符号化では、予測により原画像信号Fi（ｊ，
ｋ）をより振幅の小さな予測誤差信号Di（ｊ，ｋ）
に変換すること、さらに予測誤差信号を量子化に
より、よりレベル数の少ない信号DNi（ｊ，ｋ）に
変換する情報量の削減を行つている。 第１３図に変換符号化の基本ブロツク図を示
す。原画像信号Fi（ｊ，ｋ）をＮ×Ｎ画素ごとの
ブロツクに分割し、変換器において fi(u,v)＝N 〓j=1 N 〓K=1 Fi(j,k)Ac(j,u)AR(k,v) (1) なる線形変換により、Ｎ×Ｎ個の変換係数Fi（ｕ，
ｖ）を各ブロツクごとに得る。(1)においてAc
（ｊ，ｕ）は原画像信号の垂直方向に沿つて変換
を行う列方向の変換行列、AR（ｋ，ｖ）は原画像
信号の水平方向に沿つて変換を行う行方向の変換
行列である。係数選択器３０において変換係数fi
（ｕ，ｖ）の一部のみを選択し選択変換係数fTi
（ｕ，ｖ）を得、選択されなかつた係数の値がゼ
ロとする。 量子化器３１はfTi（ｕ，ｖ）を量子化し、変換
係数量子化レベル番号fTNi（ｕ，ｖ）を得、伝送路
８に送出する。 受信側では、逆量子化器３４によつて伝送路か
ら得たfTNi（ｕ，ｖ）を逆量子化し、逆量子化変換
係数fi（ｕ，ｖ）を得る。逆変換器３５において、
fi（ｕ，ｖ）に対し、１ブロツクごとに Fi(j,k)＝N 〓u=1 N 〓V=1 f^i(u,v)Bc(j,u)BR(k,v) (2) なる線形変換を行い、Ｎ×Ｎ画素からなる１ブロ
ツクに対する復号化画像信号を得る。(2)において
Bc（ｊ，ｕ）は行列［Ac（ｊ，ｕ）］の逆行列、BR
（ｋ，ｖ）は行列［AR（ｋ，ｖ）］の逆行列であ
る。 変換符号化では、全ての係数fi（ｕ，ｖ）から
一部の係数fTi（ｕ，ｖ）を選び出すこと、さらに
選び出された係数を量子化により原画像信号より
少ないレベル数の信号fTNi（ｕ，ｖ）に変換するこ
とにより伝送情報量の削減を行つている。 (c) 発明が解決しようとする問題点 予測符号化において情報圧縮率を上げるには、
適当な予測器を設計して予測誤差信号Di（ｊ，ｋ）
の振幅を小さくすればよい。このため従来、Fi
（ｊ，ｋ）を予測するのにF^Li（ｊ，ｋ−１），F^Li
（ｊ−１，ｋ），F^Li（ｊ−１，ｋ−１），FLi（ｊ−
１，ｋ＋１）など、複数の局部復号信号を用いる
方法が提案されている（文献１，pp650〜657）。
第１２図のごとく、S0＝Fi（ｊ，ｋ）を中心に画
素の配置をS1からS12まで番号付けして記すこと
にすれば、たとえばS1＝F^Li（ｊ，ｋ−１），S2＝
F^Li（ｊ−１，ｋ），S4＝F^Li（ｊ−１，ｋ−１），S3
＝F^Li（ｊ−１，ｋ＋１）である。Fi（ｊ，ｋ）を
予測するのに用いる局部復号信号の数を増加し、
適当な予測式を用いれば予測誤差信号Di（ｊ，ｋ）
の振幅を小さくできる。たとえば、S^0＝F^i（ｊ，
ｋ）の予測信号S0＝FTi（ｊ，ｋ）をS1からS12ま
での線形結合で作成することが考えられる。 S^0＝ADi＋A1iS1＋A2iS2＋……＋A12iS12 (3) A0i，A1i，……，A12iは定数で画像信号に統計的
性質からDi（ｊ，ｋ）の平均的振幅が小さくなる
よう定めることができる。以下Ani（ｍ＝１〜12）
のことを予測係数と称する。たとえばA1iの大き
さは、統計的にみてS0とS1の相関が高いと大き
い。S0とS1水平方向に隣接した画素なので統計的
にみて、水平方向に画像の相関が高いと、S0とS1
の相関は高くなり、A1iの値は大きくなる。同様
にA2iの大きさは統計的にみてS0とS2の相関が高
いと大きい。S0とS2は、垂直方向に隣接した画素
なので統計的にみて垂直方向に画像の相関が高い
と、S0とS2の相関は高くなりA2iの値は大きくな
る。 (3)式ではAni（ｍ＝１〜12）を多数の画像の統計
的に性質により定めることが多い。しかしあるS0
を中心に画像を局所的に観察すれば、水平方向に
相関が強くS0とS1との相関を示す係数A1iを大き
くした方がよい場合、または垂直方向に相関が強
くS0とS2の相関を示す係数A2iを大きくした方が
よい場合、または左斜め上の方向に相関が強くS0
とS4の相関を示す係数A4iを大きくした方がよい
場合、または右斜め上の方向に相関が強くS0とS3
の相関を示す係数A3iを大きくした方がよい場合、
などいろいろな場合が考えられ、画像全体の統計
的性質から定めた予測係数Aniと画像の局所的性
質から定めた予測係数Aniとでは異なるのが普通
である。従来の予測符号化方式においては(3)式に
おいて予測係数Aniを全ての画像に対して一定に
定める。すなわち画像番号ｉによらず一定に定め
る。それゆえ１枚ごとの画像の性質に適合した予
測のできない欠点があつた。この点を改善するた
め、各画素の位置（ｊ，ｋ）毎にその周囲の画像
の局所的性質に基づき予測係数Aniを決定しても
よい。しかしそうすると予測係数の値を各画素の
位置（ｉ，ｋ）ごとに送信側から符号化して受信
側に送る必要があり送信符号量の増大する欠点が
あつた。 一方、変換符号化において情報圧縮率を上げる
には、適切な係数選択器を設計して、統計的にみ
て振幅の小さな変換係数fi（ｕ，ｖ）を切り捨て
ればよい。このため従来、fi（ｕ，ｖ）の振幅の
分散を多数の画像に渡つて統計的に求め、分散の
小さな変換係数fi（ｕ，ｖ）は切り捨てる方法が
提案されている（文献１，P673）。更に符号化効
率を上げるため各ブロツクを交流エネルギーの大
きさによつて４通りにクラス分けした後、各クラ
スごとに変換係数Fi（ｕ，ｖ）の振幅の分散を求
め各クラス内で分散の小さな変換係数fi（ｕ，ｖ）
を切り捨てる方法も提案されている（ウエンシン
チエン（Wein−Hsiung Chen）他「アダプテイ
ブコーデイングオブモノクロームアンドカラーイ
メージズ、Adaptive Coding of Monochrome
and Color Images ，IEEE Transactions on
Communications 誌」1977年11月号、pp1285〜
1292、以下では文献２と呼ぶ）。文献１の係数切
り捨ての方法は、全ブロツクに対して全く同様に
行う。しかし、あるブロツクに注目すれば変換係
数fi（ｕ，ｖ）の振幅は、画像全体に渡つて求め
た分散が小さいから小さいとは限らず、逆に大き
な場合もある。分散は画像全体に渡つて求めた統
計量にすぎず、あるブロツクの変換係数fi（ｕ，
ｖ）の大きさはその分散よりずつと大きい場合が
ままある。このように文献１による従来の変換符
号化方式においては、係数に切り捨てを全ブロツ
クに対して全く同様に行うため、画像に局所的な
性質に適合した係数の切り捨てのできない欠点が
あつた。この点を改善するために、各ブロツクご
とにどの係数を切り捨てるか決定してもよい。し
かしそうすると、どの係数を切り捨てたかを各ブ
ロツクごとに符号化して、送信側から受信側に送
る必要があり送信符号量の増大する欠点があつ
た。文献２では交流エネルギーによつて各ブロツ
クを４クラスに分け、各クラスの中では切り捨て
る係数を同一としている。従つてどの係数を切り
捨てたかを各ブロツクごとに符号化することは必
要ではなく、各クラスごとに符号化すればよいの
で、送信符号量はそう多くはならない。しかしな
がら、文献２における交流エネルギーによるブロ
ツクのクラス分けおよび係数の切り捨ての基本的
な考えは、レイトデイストーシヨン理論（rate
distortion theory）に基づいている。レイトデ
イストーシヨン理論を画像の符号化に適用するに
は、符号化歪を定量的に定義しなければならな
い。理論的な取り扱いをしやすくするため多くの
場合平均２乗誤差を符号化歪と定義するが、文献
２でもレイトデイストーシヨン関数（rate
distortion function）を求める時、平均２乗誤差
を符号化歪とすることを前提としている。しか
し、平均２乗誤差が符号化歪として適切かという
と必ずしもそうでない。画像の符号化において最
も重要なことは、できるだけ少ない情報量で画像
を符号化しかつ、人間が符号化画像をみた時でき
るだけ歪みが見えないようにする、すなわち主観
的な画質を向上させることである。このように人
間を中心に考え、人の資格特性を考慮に入れ主観
的な画質を向上させることを考えると、平均２乗
誤差は符号化歪を定義する尺度として適切でない
場合が多い。従つて文献２の方法に対する基本的
な疑問はなぜ交流エネルギーによつてクラス分け
し、係数の切り捨てを平均２乗誤差が小さくなる
よう行うことが画像に適合した符号化方法である
のかということである。このように文献２の方法
は、複雑にもかかわらず、平均２乗誤差を小さく
するという前提を用いており、人間の視覚特性を
十分考慮しているとは言い難く、主観的画質が不
十分であるという欠点があつた。 (d) 問題点を解決するための手段 本発明によれば、符号化側では、入力画像を複
数のブロツクに分割し、各ブロツク内に属する画
素の輝度頻度分布を用いて入力画像のコントラス
トをブロツクごとに分析し、コントラストによつ
て入力画像をブロツクごとに複数のタイプに分類
し、この分類結果を符号化し、各タイプごとにそ
れぞれ予め定めた量子化ステツプサイズ、係数選
択に関するパラメータ、予測係数を選び、画像符
号化を行い、復号化側では、符号化された分類結
果を復号化し、各タイプに属する復号化画像信号
に対し予め定めた量子化ステツプサイズ、予測係
数を用い復号化を行う画像信号符号復号化方法お
よび、符号化側では、入力画像を複数のブロツク
に分割し、各ブロツク内に属する輝度頻度分布を
用いて入力画像のコントラストをブロツクごとに
分析する手段と、ブロツクごとのコントラストに
よつて入力画像をブロツクごとに複数のタイプに
分類する手段と、この分類結果を符号化する手段
と、各タイプごとにそれぞれ予め定めた量子化ス
テツプサイズ、係数選択に関するパラメータ、予
測係数を選び画像符号化を行う手段と、復号化側
では、符号化された分類結果を復号化する手段
と、各タイプに属する復号化画像信号に対し予め
定めた量子化ステツプサイズ、予測係数を用い復
号化を行う手段を有することを特徴とする、画像
信号符号化復号化装置が得られる。 (e) 作用 本発明においては、符号化側では、符号化をす
る前に予め入力画像を複数のブロツクに分割した
後、各ブロツクに属する画素の輝度頻度分布を解
析して各ブロツクのコントラストを求め、ブロツ
クごとのコントラストによつて画像をブロツクご
とに複数のタイプに分類した後、各タイプにあつ
た高能率な符号化を行い、復号化側では、各タイ
プにあつたパラメータを用いて、復号化を行う。 (f) 実施例 第１図に本発明による画像信号符号化復号化装
置のブロツク図の一例を示す。送信側では、端子
１００よりｉ番目の原画像信号Fi（ｊ，ｋ）を入
力し、コントラスト検出器１および高コントラス
ト画像符号器２および中コントラスト画像符号器
３を低コントラスト画像符号器４に加える。コン
トラスト検出器１では、ｉ番目に入力した原画像
信号Fi（ｊ，ｋ）に対しブロツクごとにコンスト
Ci（ｊ，ｋ）を定め、高コントラスト画像符号器
２、中コントラスト画像符号器３、低コントラス
ト画像符号器４、画像コントラスト符号器５をマ
ルチプレクサ６に加える。Ci（ｊ，ｋ）の値は画
像が高コントラストのとき０、中コントラストの
とき１、低コントラストのとき２である。画像コ
ントラスト符号器５はCi（ｊ，ｋ）および領域信
号Bi（ｊ，ｋ）をハフマン符号化あるいはランレ
ングス符号化などで不等長符号化しマルチプレク
サ７に加える。領域信号Bi（ｊ，ｋ）については
後に詳しく説明する。高コントラスト画像符号器
２は、Ci（ｊ，ｋ）が０のとき高コントラスト画
像にあつた符号化をｉ番目に入力したFi（ｊ，ｋ）
に対し行い、その結果をマルチプレクサ６に加え
る。中コントラスト符号器３は、Ci（ｊ，ｋ）が
１のとき中コントラスト画像にあつた符号化をｉ
番目に入力したFi（ｊ，ｋ）に対し行い、その結
果をマルチプレクサ６に加える。低コントラスト
画像符号器４はCi（ｊ，ｋ）が２のとき低コント
ラスト画像に合つた符号化をｉ番目に入力したFi
（ｊ，ｋ）に対し行い、その結果をマルチプレク
サ６に加える。マルチプレクサ６は、Ci（ｊ，ｋ）
＝０のとき高コントラスト画像符号器２の出力を
選択し、Ci（ｊ，ｋ）＝１のとき中コントラスト画
像符号器３の出力を選択し、Ci（ｊ，ｋ）＝２のと
き低コントラスト画像符号器４の出力を選択し、
マルチプレクサ７に加える。マルチプレクサ７
は、画像コントラスト符号器５の出力をまず選択
し、次にマルチプレクサ６の出力を選択し伝送路
８へ出力する。 受信側では、伝送路８より、符号化された画像
コントラスト信号、符号化された領域信号、符号
化された画像信号を受け取り、デイマルチプレク
サ９によつて、符号化された画像コントラスト信
号および領域信号と、符号化された画像信号は分
離され、符号化された画像コントラスト信号およ
び符号化された領域信号は画像コントラスト復号
器１４、符号化された画像信号はデイマルチプレ
クサ１０に加えられる。画像コントラスト復号器
は、画像コントラスト符号器５に対応したもので
あり、復号化によりｉ番目の画像の各ブロツクに
対する画像コントラスト信号Ci（ｊ，ｋ）および
領域信号Bi（ｊ，ｋ）を得、マルチプレクサ１５、
高コントラスト画像復号器１１、中コントラスト
画像復号器１２、低コントラスト画像復号器１３
に加える。高コントラスト画像復号器１１は、Ci
（ｊ，ｋ）＝０のとき高コントラスト画像符号器２
に対応した復号化動作を行つて復号画像信号を
得、マルチプレクサ１５に加える中コントラスト
画像復号器１２は、Ci（ｊ，ｋ）＝１のとき中コン
トラスト画像符号器１２に対応した復号動作を行
つて復号画像信号を得、マルチプレクサ１５に加
える。低コントラスト画像復号器１３はCi（ｊ，
ｋ）＝２のとき低コントラスト画像符号器１３に
対応した復号化動作を行つて復号化画像信号を
得、マルチプレクサ１５に加える。マルチプレク
サ１５はCi（ｊ，ｋ）＝０のとき高コントラスト画
像復号器１１に出力を、Ci（ｊ，ｋ）＝１のとき中
コントラスト画像復号器１２の出力を、Ci（ｊ，
ｋ）＝２のとき低コントラスト画像復号器１３の
出力をそれぞれ選択しｉ番目の復号化画像信号Fi
（ｊ，ｋ）を出力端子１０１へ出力する。 第２図に、本発明による画像信号符号化復号化
装置のブロツク図の他の一例を示す。送信側で
は、端子１００よりｉ番目の原画像信号Fi（ｊ，
ｋ）を入力コントラスト検出器１および画像符号
器１６に加える。コントラスト検出器１では、ｉ
番目に入力した画像信号Fi（ｊ，ｋ）に対しコン
トラストCi（ｊ，ｋ）を定め、画像コントラスト
符号器４に加える。Ci（ｊ，ｋ）の値は、画像が
高コントラストのとき０、中コントラストのとき
１、低コントラストのとき２である。画像コント
ラスト符号器５はCi（ｊ，ｋ）および領域信号Bi
（ｊ，ｋ）をハフマン符号化あるいはランレング
ス符号化などで不等長符号化しマルチプレクサ１
８に加える。領域信号Bi（ｊ，ｋ）については後
に詳しく説明する。画像符号化パラメータ設定器
１７は、Ci（ｊ，ｋ）およびBi（ｊ，ｋ）の値に応
じて量子化ステツプサイズ、係数切り捨ての基準
を示すパラメータ、予測係数などの符号化パラメ
ータを定め画像符号器１６に加える。画像符号器
１６は、定められた符号化パラメータに従つてｉ
番目の画像信号Fi（ｊ，ｋ）を符号化しマルチプ
レクサ１８に加える。マルチプレクサ１８は、ま
ず画像コントラスト符号器５の出力を選択し、次
に画像符号器１６の出力を選択し、伝送路８へ出
力する。 受信側では、伝送路８により、符号化された画
像コントラスト信号および領域信号と、符号化さ
れた画像信号を受け取り、デイマルチプレクサ１
９によつて、符号化された画像コントラスト信号
および領域信号と、符号化された画像信号は分離
され、符号化された画像コントラスト信号および
符号化された領域信号Bi（ｊ，ｋ）は画像コント
ラスト復号器１４、符号化された画像信号は画像
復号器２０に加える。画像コントラスト復号器１
４は、画像コントラスト符号器５に対応したもの
であり、復号化によりｉ番目の画像の各ブロツク
に対する画像コントラスト信号Ci（ｊ，ｋ）およ
び領域信号Bi（ｊ，ｋ）を得、画像復号化パラメ
ータ設定器２１に加える。画像復号化パラメータ
設定器２１は、画像復号器２０に対し、Ci（ｊ，
ｋ）およびBi（ｊ，ｋ）の値に応じて量子化ステ
ツプサイズ、係数切捨ての基準を示すパラメー
タ、予測係数などの符号化パラメータを定め画像
復号器２０に加える。画像復号器２０は、定めら
れた符号化パラメータに従つて画像符号器１６に
対応した動作を行い、符号化された画像信号を復
号化し、ｉ番目の復号化画像Fi（ｊ，ｋ）を得、
出力端子１０１に出力する。 次にコントラスト検出器１の一例を、第３図に
示す。ｉ番目の原画像信号Fi（ｊ，ｋ）を端子１
００より入力し、最高レベル検出器２２でＮ×Ｎ
画素を１ブロツクとし、ブロツク内での最高レベ
ルMAXを検出する。一方最低レベル検出器２３
でブロツク内での最低レベルMINを検出する。
減算器２８で、MAX−MINを各ブロツクで計算
しヒストグラム測定器２４へ加える。ヒストグラ
ム測定器２４では、MAX−MINの頻度分布を１
枚の画像当たりに求め、例えば第４図のような結
果を得る。印鑑あるいは、指紋の押捺像のような
画像を考えればわかるように、画像の背景部分で
はレベル変動は少なく、従つてMAX−MINは小
さいと考えられる。非背景部分ではその逆で、レ
ベル変動は大きく、従つてMAX−MINは大きい
と考えられる。それゆえ第４図のようなMAX−
MINの頻度分布が得られたときは、頻度分布の
谷を与える点dBを境界として、それよりMAX−
MINが小さい領域は非背景領域、それよりMAX
−MINが小さい領域は背景領域とする。第３図
では、谷検出器２６が、差分ヒストグラム測定器
２４より差分頻度分布を受け取り、差分頻度分布
の谷を与えるMAX−MINの値dBを求め、背景検
出器２８へ加える。背景検出器２８は、各ブロツ
クのレベル差MAX−MINがdBより小さいか否か
を判定し、小さいときBi（ｊ，ｋ）＝１すなわち背
景とし、大きいときBi（ｊ，ｋ）＝０すなわち非背
景とする。以後Bi（ｊ，ｋ）を領域信号と呼ぶこ
とにする。第２図の背景分離器の場合Ｎ×Ｎ画素
のブロツクごとに拝啓と非拝啓の分離を行うの
で、Bi（ｊ，ｋ）は各ブロツクごとに一定の値を
とる。制御回路２７は各部に同期信号、クロツク
信号を供給し制御する。 コントラスト測定器２５は、例えばヒストグラ
ム測定器４４よりＮ×Ｎ画素ごとの原画像信号の
輝度頻度分布を受け取り、輝度頻度分布の頻度値
が予め定められた値n1より大になる最低輝度が
dB1、頻度値が予め定められた値n1より小になる
最高輝度がdB2のとき、Ｗ＝（dB2−dB1）／（dB2＋
dB1）が予め定められた値W1より大なるときCi
（ｊ，ｋ）＝０コントラスト大、Ｗが予め定められ
た値W2より小なるときCi（ｊ，ｋ）＝２コントラ
スト小、その他のときCi（ｊ，ｋ）＝１コントラス
ト中とする。但しW1＞W2とする。第５図に輝度
頻度分布とn1，Ｗ，dB1，dB2の一例を図示する。
Ci（ｊ，ｋ）は１ブロツク（Ｎ×Ｎ画素）で一定
の値をとる。 第６図に、第２図の画像符号器１６、画像符号
化パラメータ設定器１７、画像復号器２０、画像
符号化パラメータ設定器２１の一例を示す。第６
図において送信側では、変換器２９は、端子１０
０よりｉ番目の画像信号Fi（ｊ，ｋ）を入力し、
Ｎ×Ｎ画素のブロツクごとに分割して、(1)式に従
つて線形変換を行い、変換係数fi（ｕ，ｖ）を得、
係数選択器３０へ加える。係数選択器３０は、画
像符号化パラメータ設定器１７より係数選択の基
準を示すパラメータθi（ｊ，ｋ）を受け取り、θi
（ｊ，ｋ）に基づき係数を選択し選択した係数fTi
（ｕ，ｖ）を量子化器３１に加える。また、θi
（ｊ，ｋ）に基づき係数選択範囲を示すパラメー
タkc，lcを求め、不等長符号化器３２へ加える。
量子化器３１は、画像符号化パラメータ設定器１
７より量子化ステツプサイズΔi（ｊ，ｋ）を受け
取り、量子化ステツプサイズΔi（ｊ，ｋ）で係数
選択３０から受け取つた係数fTi（ｕ，ｖ）を量子
化し、量子化レベル番号fTNi（ｕ，ｖ）を得、不等
長符号化器３２へ加える。不等長符号化器３２
は、ハフマン符号化などを用いて量子化された係
数号fTNi（ｕ，ｖ）およびkc，lcを圧縮符号化し、
圧縮符号を得、端子１０４へ加える。端子１０４
は第２図のマルチプレクサ１８に接続されてい
る。第６図において受信側では、不等長復号化器
３３は、不等長符号化器３２に対応した動作を行
い圧縮符号を復号化し量子化された係数fTNi（ｕ，
ｖ）およびkc，lcを得、逆量子化器３４に加え
る。逆量子化器３４は、画像復号化パラメータ設
定器２１より量子化ステツプサイズΔi（ｊ，ｋ）
を受け取り、量子化された係数を逆量子化しfi
（ｕ，ｖ）を得、逆変換器３５に加える。逆変換
器３５は、逆量子化された係数を受け取り、(2)式
に従つて線形変換を行つてｉ番目の復号化画像信
号Fi（ｊ，ｋ）を得、端子１０１に出力する。 第７図は１枚の画像サイズが256画素×320画素
のとき、Ｎ×Ｎ＝16×16画素のブロツクに分割し
たときの分割の様子を示す図である。第８図は16
×16画素のブロツク内の画像を(1)式に従つて線形
変換したとき得られた係数を、係数選択器３０で
選択する方法の一例を示す図であり、第８図で
は、斜線で示した垂直方向kc次以下、水平方向lc
次以下の係数が選択されることを示している。
kc，lcの定め方はいろいろ考えられるが、例え
ば、kcについては、符号化パラメータθi（ｊ，ｋ）
に基づき、16 〓u=kc+1 16 〓v=1 fi（ｕ，ｖ）2 ≦θi（ｊ，ｋ）＜16 〓u=kc 16 〓v=1 fi（ｕ，ｖ）2 (4) なるよう定めることができる。すなわち第９図に
示す斜線部の係数がまず選択される。次にlcにつ
いては、16 〓u=1 16 〓v=lc+1 fi（ｕ，ｖ）2 ≦θi（ｊ，ｋ）＜16 〓u=1 16 〓v=lc fi（ｕ，ｖ）2 (5) なるように定めることができる。そして第９図の
斜線部の係数のうち水平方向lc次以下の係数が選
択される。 第１０図に、第２図の画像符号器１６、画像符
号化パラメータ設定器１７、画像復号器２０、画
像復号化パラメータ設定器２１の他の一例を示
す。 第１０図と、第１１図に示した予測を用いた、
従来の画像信号符号化復号化装置と異なる点は、
量子化ステツプサイズΔi（ｊ，ｋ）、予測係数Ani
（ｊ，ｋ）が固定でなく、画像ごとに、そのコン
トラスト信号Ciおよび領域信号Bi（ｊ，ｋ）によ
つて制御可能な点である。画像符号化パラメータ
設定器１７および画像復号化パラメータ設定器２
１によつてこの制御を行う。 Δi（ｊ，ｋ），θi（ｊ，ｋ），Ani（ｊ，ｋ）をCi
（ｊ，ｋ）およびBi（ｊ，ｋ）によつて定める方法
について説明する。まず第６図においてΔi（ｊ，
ｋ），θi（ｊ，ｋ）を定める方法について説明し、
次に第１０図においてΔi（ｊ，ｋ），Ani（ｊ，ｋ）
を定める方法について説明する。 第６図においてΔi（ｊ，ｋ）は、例えば表１の
ごとく定めることができる。
【表】
表１において、例えば
Δ1＜Δ4＜Δ3＜Δ2 (6)
である。この考え方は、コントラストの低いとき
ほど量子化ステツプサイズΔi（ｊ，ｋ）を小さく
しようというものである。この考え方は、コント
ラストの低いほどブロツク歪みなどの符号化歪み
が人間の目につきやすいことに着目している。但
し、Ciの値いかんにかかわらず背景領域すなわち
Bi（ｊ，ｋ）＝１なるときはコントラストが低いの
でΔi（ｊ，ｋ）を最も小なるΔ1に設定した。非背
景領域すなわちBi（ｊ，ｋ）＝０なるときはCi＝０
のとき高コントラスト、Ci＝１のとき中程度のコ
ントラスト、Ci＝２のとき低コントラストなので
Δi（ｊ，ｋ）をそれぞれに対応してΔ2，Δ3，Δ4と
大から小に設定した。このようにすれば、ブロツ
ク歪みなどの符号化歪みが目につきにくくなり、
良好な画質で画像を符号化できる。 第６図においてθi（ｊ，ｋ）は、例えば表２の
ごとく定めることができる。表２において θ1＜θ2＜θ3＜θ4 (7)
ほど量子化ステツプサイズΔi（ｊ，ｋ）を小さく
しようというものである。この考え方は、コント
ラストの低いほどブロツク歪みなどの符号化歪み
が人間の目につきやすいことに着目している。但
し、Ciの値いかんにかかわらず背景領域すなわち
Bi（ｊ，ｋ）＝１なるときはコントラストが低いの
でΔi（ｊ，ｋ）を最も小なるΔ1に設定した。非背
景領域すなわちBi（ｊ，ｋ）＝０なるときはCi＝０
のとき高コントラスト、Ci＝１のとき中程度のコ
ントラスト、Ci＝２のとき低コントラストなので
Δi（ｊ，ｋ）をそれぞれに対応してΔ2，Δ3，Δ4と
大から小に設定した。このようにすれば、ブロツ
ク歪みなどの符号化歪みが目につきにくくなり、
良好な画質で画像を符号化できる。 第６図においてθi（ｊ，ｋ）は、例えば表２の
ごとく定めることができる。表２において θ1＜θ2＜θ3＜θ4 (7)
【表】
である。この考え方は、コントラストの低いとき
ほどθi（ｊ，ｋ）を小さくとり、切捨てる係数の
数を少なくしようというものである。この考え方
は、コントラストの低いほどブロツク歪みなどの
符号化歪みが人間の目につきやすいことに着目し
ている。ただし背景領域すなわちBi（ｊ，ｋ）＝１
のときは極端にコントラストが低くほぼ一定の輝
度を有するので、θi（ｊ，ｋ）を最も大きな値θ4
に設定し、ほぼ直流成分すなわちブロツクの平均
輝度によつて背景領域を表現することができると
考えた。このようにすれば、ブロツク歪みなどの
符号化歪みが目につきにくくなり、良好な画質で
画像を符号化できる。 第１０図において、Δi（ｊ，ｋ）は、例えば表
１のごとく定めることができる。この考え方は、
コントラストの低いときほど量子化ステツプサイ
ズΔi（ｊ，ｋ）を小さくしようというものである。
この考え方は、コントラストの低いときほどグラ
ニユラーノイズなどの符号化歪みが人間の目につ
きやすいことに着目している。Ciの値いかんにか
かわらず背景領域すなわちBi（ｊ，ｋ）＝１なると
きはコントラストが低いのでΔi（ｊ，ｋ）を最も
小なるΔiに設定した。このようにすればグラニユ
ラーノイズなどの符号化歪みが目につきにくくな
り良好な画質で画像を符号化できる。
ほどθi（ｊ，ｋ）を小さくとり、切捨てる係数の
数を少なくしようというものである。この考え方
は、コントラストの低いほどブロツク歪みなどの
符号化歪みが人間の目につきやすいことに着目し
ている。ただし背景領域すなわちBi（ｊ，ｋ）＝１
のときは極端にコントラストが低くほぼ一定の輝
度を有するので、θi（ｊ，ｋ）を最も大きな値θ4
に設定し、ほぼ直流成分すなわちブロツクの平均
輝度によつて背景領域を表現することができると
考えた。このようにすれば、ブロツク歪みなどの
符号化歪みが目につきにくくなり、良好な画質で
画像を符号化できる。 第１０図において、Δi（ｊ，ｋ）は、例えば表
１のごとく定めることができる。この考え方は、
コントラストの低いときほど量子化ステツプサイ
ズΔi（ｊ，ｋ）を小さくしようというものである。
この考え方は、コントラストの低いときほどグラ
ニユラーノイズなどの符号化歪みが人間の目につ
きやすいことに着目している。Ciの値いかんにか
かわらず背景領域すなわちBi（ｊ，ｋ）＝１なると
きはコントラストが低いのでΔi（ｊ，ｋ）を最も
小なるΔiに設定した。このようにすればグラニユ
ラーノイズなどの符号化歪みが目につきにくくな
り良好な画質で画像を符号化できる。
【表】
【表】
【表】
第１０図において、Ani（ｊ，ｋ）（ｍ＝１〜12）
は、例えば、表３、表４、表５のごとく定めるこ
とができる。この考え方は、コントラストの低い
ときほど注目画素S0から離れた画素からの予測係
数の値も比較的大きく設定し、予測的中率を高め
ようとするものである。コントラストの高いとき
は注目画素S0から離れた画素からの予測係数の値
を大きく設定すると、予測的中率は低下する恐れ
がある。 (g) 発明の効果 本発明によれば画像のコントラストに合つた符
号化を行うことができ、画像信号を良好な画質で
高能率に圧縮符号化できる。
は、例えば、表３、表４、表５のごとく定めるこ
とができる。この考え方は、コントラストの低い
ときほど注目画素S0から離れた画素からの予測係
数の値も比較的大きく設定し、予測的中率を高め
ようとするものである。コントラストの高いとき
は注目画素S0から離れた画素からの予測係数の値
を大きく設定すると、予測的中率は低下する恐れ
がある。 (g) 発明の効果 本発明によれば画像のコントラストに合つた符
号化を行うことができ、画像信号を良好な画質で
高能率に圧縮符号化できる。
第１図は、本発明の符号化復号化装置のブロツ
ク図の一例を示す図、第２図は本発明の符号化復
号化装置のブロツク図の他の一例を示す図、第３
図はコントラスト検出器の一例を示す図、第４図
はブロツクごとのレベル差の頻度分布を用いての
背景を分離する方法を説明する図、第５図はブロ
ツクごとのレベル差の頻度分布を用いてコントラ
ストを測定する方法を説明する図、第６図は画像
符号器、画像符号化パラメータ設定器、画像復号
器、画像復号化パラメータ設定器の一例を示す
図、第７図は１枚の画像をブロツクに分割した一
例を示す図、第８図はブロツクごとの係数選択の
方法の一例を説明する図、第９図はブロツクごと
の係数選択のプロセスの一例を説明する図、第１
０図は画像符号器、画像符号化パラメータ設定
器、画像復号器、画像復号化パラメータ設定器の
他の一例を示す図、第１１図は予測を用いた従来
の符号化復号化装置のブロツク図一例を示す。第
１２図は予測の方法を説明する図、第１３図は変
換を用いた従来の符号化復号装置のブロツク図の
一例を示す図である。 図において、１……コントラスト検出器、２…
…高コントラスト画像符号器、３……中コントラ
スト画像符号器、４……低コントラスト画像符号
器、５……画像コントラスト符号器、６，７，
８，１５，１８……マルチプレクサ、９，１０，
１９……デイマルチプレクサ、１１……高コント
ラスト画像復号器、１２……中コントラスト画像
復号器、１３……低コントラスト画像復号器、１
４……画像コントラスト画像復号器、１６……画
像符号器、１７……画像符号化パラメータ設定
器、２０……画像復号器、２１……画像復号化パ
ラメータ設定器、２２……最高レベル検出器、２
３……最高レベル検出器、２４……差分ヒストグ
ラム測定器、２５……コントラスト測定器、２６
……谷検出器、２７……制御回路、２８……背景
検出器、２９……変換器、３０……係数選択器、
３１，３７……量子化器、３２……不等長符号化
器、３３……不等長復号化器、３４，３８……逆
量子化器、３５……逆変換器、３６……減算器、
３９……予測器、４０，４２……加算器、４１…
…逆量子化器、４３……予測器、４４……ヒスト
グラム測定器。
ク図の一例を示す図、第２図は本発明の符号化復
号化装置のブロツク図の他の一例を示す図、第３
図はコントラスト検出器の一例を示す図、第４図
はブロツクごとのレベル差の頻度分布を用いての
背景を分離する方法を説明する図、第５図はブロ
ツクごとのレベル差の頻度分布を用いてコントラ
ストを測定する方法を説明する図、第６図は画像
符号器、画像符号化パラメータ設定器、画像復号
器、画像復号化パラメータ設定器の一例を示す
図、第７図は１枚の画像をブロツクに分割した一
例を示す図、第８図はブロツクごとの係数選択の
方法の一例を説明する図、第９図はブロツクごと
の係数選択のプロセスの一例を説明する図、第１
０図は画像符号器、画像符号化パラメータ設定
器、画像復号器、画像復号化パラメータ設定器の
他の一例を示す図、第１１図は予測を用いた従来
の符号化復号化装置のブロツク図一例を示す。第
１２図は予測の方法を説明する図、第１３図は変
換を用いた従来の符号化復号装置のブロツク図の
一例を示す図である。 図において、１……コントラスト検出器、２…
…高コントラスト画像符号器、３……中コントラ
スト画像符号器、４……低コントラスト画像符号
器、５……画像コントラスト符号器、６，７，
８，１５，１８……マルチプレクサ、９，１０，
１９……デイマルチプレクサ、１１……高コント
ラスト画像復号器、１２……中コントラスト画像
復号器、１３……低コントラスト画像復号器、１
４……画像コントラスト画像復号器、１６……画
像符号器、１７……画像符号化パラメータ設定
器、２０……画像復号器、２１……画像復号化パ
ラメータ設定器、２２……最高レベル検出器、２
３……最高レベル検出器、２４……差分ヒストグ
ラム測定器、２５……コントラスト測定器、２６
……谷検出器、２７……制御回路、２８……背景
検出器、２９……変換器、３０……係数選択器、
３１，３７……量子化器、３２……不等長符号化
器、３３……不等長復号化器、３４，３８……逆
量子化器、３５……逆変換器、３６……減算器、
３９……予測器、４０，４２……加算器、４１…
…逆量子化器、４３……予測器、４４……ヒスト
グラム測定器。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 符号化側では、入力画像を複数のブロツクに
分割し、各ブロツク内に属する画素の輝度頻度分
布を用いて入力画像のコントラストをブロツクご
とに分析し、ブロツクごとのコントラストによつ
て入力画像をブロツクごとに複数のタイプに分類
し、この分類結果を符号化し、各タイプごとにそ
れぞれ予め定めた量子化ステツプサイズ、係数選
択に関するパラメータ、予測係数を選び画像符号
化を行い、復号化側では、符号化された分類結果
を復号化し、各タイプに属する復号化画像信号に
対し予め定めた量子化ステツプサイズ、予測係数
を用い復号化を行う画像信号符号復号化方法。 ２ 符号化側では、入力画像を複数のブロツクに
分割し、各ブロツク内に属する輝度頻度分布を用
いて入力画像のコントラストをブロツクごとに分
析する手段と、ブロツクごとのコントラストによ
つて入力画像をブロツクごとに複数のタイプに分
類する手段と、この分類結果を符号化する手段
と、各タイプごとにそれぞれ予め定めた量子化ス
テツプサイズ、係数選択に関するパラメータ、予
測係数を選び画像符号化を行う手段と、復号化側
では、符号化された分類結果を復号化する手段
と、各タイプに属する復号化画像信号に対し予め
定めた量子化ステツプサイズ、予測係数を用い復
号化を行う手段を有することを特徴とする、画像
信号符号化復号化装置。
Priority Applications (5)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62159332A JPS644173A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Device and method for coding/decoding picture signal |
| EP88110105A EP0296608B1 (en) | 1987-06-25 | 1988-06-24 | Encoding of a picture signal in consideration of contrast in each picture and decoding corresponding to the encoding |
| DE3854846T DE3854846T2 (de) | 1987-06-25 | 1988-06-24 | Kodierung eines Bildsignals mit Berücksichtigung des Kontrasts in jedem Bild und Dekodierung analog zur Kodierung |
| CA000570387A CA1318969C (en) | 1987-06-25 | 1988-06-24 | Encoding of a picture signal in consideration of contrast in each picture and decoding corresponding to the encoding |
| US07/210,836 US5038389A (en) | 1987-06-25 | 1988-06-24 | Encoding of a picture signal in consideration of contrast in each picture and decoding corresponding to the encoding |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62159332A JPS644173A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Device and method for coding/decoding picture signal |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS644173A JPS644173A (en) | 1989-01-09 |
| JPH0481916B2 true JPH0481916B2 (ja) | 1992-12-25 |
Family
ID=15691509
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62159332A Granted JPS644173A (en) | 1987-06-25 | 1987-06-25 | Device and method for coding/decoding picture signal |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS644173A (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5136377A (en) * | 1990-12-11 | 1992-08-04 | At&T Bell Laboratories | Adaptive non-linear quantizer |
-
1987
- 1987-06-25 JP JP62159332A patent/JPS644173A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS644173A (en) | 1989-01-09 |
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