JPH05115010A - 画像復号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 複数画素からなるブロック単位で可変長符号
化した画像情報を復号するに際し、伝送する情報の冗長
度を上げることなく符号誤りの検出が可能な画像復号化
装置を提供すること。 【構成】 符号化部３において複数画素からなるブロッ
ク単位で可変長符号化した画像情報を伝送路６を介して
復号化部１０に入力し、ＥＯＢ数検出回路により所定期
間単位で検出された復号化部１０を介した符号化ブロッ
クの数が所定数か否かを比較部１２にて比較し、この比
較結果を論理和回路１３を介して画像メモリ１６，１７
の制御端子に供給し、画像の書き換えを禁止することに
より画像情報の修正を行う。これにより、エラー検出訂
正回路９にて誤訂正が発生しても、画像の大幅な劣化が
防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像復号化装置に関し、
特に複数画素からなるブロック単位で可変長符号化した
画像情報を復号する装置に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年カラー画像のデジタル伝送の分野に
あっては、情報の高能率符号化技術が進み、高圧縮化が
実現されつつある。

【０００３】これに伴い低いデータレートでも良好な画
像を伝送路を介して送受信することが可能となる。とこ
ろが一方では、伝送路上の１ワードの誤りが画像に与え
る影響も大きくなる。そのため誤り検出符号、誤り訂正
符号等により伝送路の符号誤りに対する対策を施す必要
がある。

【０００４】特に磁気記録媒体や通信衛星等の如く、伝
送器質の悪化が予想される伝送路を用いる場合には、こ
の符号誤りに対する対策には特に留意する必要がある。

【０００５】図５は従来の画像送受信システムの概略構
成を示すブロック図である。

【０００６】図中１０１は画像信号が入力される端子で
あり該端子１０１から入力された画像信号はアナログ−
ディジタル（以下Ａ／Ｄと記す）変換器１０２にてディ
ジタル化される。ディジタル化された画像信号は高能率
符号化回路１０３にて符号化されその情報量（帯域）が
圧縮される。

【０００７】該回路１０３で圧縮された画像情報は誤り
訂正符号化回路１０４に供給され、符号誤りの訂正のた
めのパリティ検査ビットが付加されて（誤り訂正符号化
されて）後、伝送路１０５へ送出される。

【０００８】受信側に於て、伝送路１０５を介したデー
タ列は、メモリ部１０６に一旦蓄えられ、このメモリ部
１０６にアクセスする誤り訂正部１０７において上述の
パリティ検査ビットを用いた符号誤り訂正が行われる。
メモリ部１０６からは符号誤り訂正が施された画像情報
が出力され、高能率復号化回路１０８へ入力される。該
回路１０８は上記高能率符号化回路１０３と反対の処理
を行う、即ち情報量（帯域）を伸長して元のディジタル
画像信号に戻す。このディジタル画像信号はディジタル
−アナログ（以下Ｄ／Ａと記す）変換器１０９にてアナ
ログ化され、端子１１０からアナログ画像信号として出
力する。

【０００９】図５中、高能率符号化回路１０３の構成、
即ち画像の圧縮方式については数々の方式が提案されて
いるが、カラー画像符号化方式の代表的なものとして、
所謂ＡＤＣＴ方式が提案されている。このＡＤＣＴ方式
に関しては、テレビジョン学会誌Ｖｏｌ．４４，Ｎｏ．
２（１９９０）斉藤隆弘氏ら、“制止画像の符号化方
式”、昭和６３年度画像電子学会全国大会予稿１４ 越
智宏氏ら、“制止画像符号化の国際標準動向”等におい
て詳しく記載されている。

【００１０】図６は上記のＡＤＣＴ方式を用いた画像の
高能率符号化回路の構成を概略的に示すブロック図であ
る。

【００１１】図中、端子１１１に入力される画像信号と
しては、図６のＡ／Ｄ変換器１０２を介して８ビット即
ち２５６階調／色に変換されたディジタルデータ列であ
るものとする。また、色数については、ＲＧＢ、ＹＵ
Ｖ、ＹＰｂＰｒ、ＹＭＣＫ等の３色もしくは４色とす
る。

【００１２】入力されたディジタル画像信号には直ちに
（８×８）画素のサブブロック単位で２次元の離散コサ
イン変換（以下ＤＣＴと記す）がＤＣＴ変換器１１２で
施される。

【００１３】ＤＣＴ変換された（８×８）ワードのデー
タ（以下変換係数と称す）は線形量子化回路１１３に
て、量子化されるが、その量子化ステップサイズは各変
換係数毎に異なる。即ち、各変換係数に対する量子化ス
テップサイズは量子化マトリクス発生回路１１４からの
（８×８）の量子化マトリクス要素を乗算器１１６で２
^S倍した値とする。

【００１４】上記量子化マトリクス要素は（８×８）ワ
ードの変換係数毎に量子化雑音に対する視感度が相違す
ることを考慮して定められる。この量子化マトリクス要
素の一例を表１に示す。

【００１５】

【表１】

【００１６】一方、２^Sのデータはデータ発生器１１５
より得られるが、このＳは０または正負の整数であり、
スケーリングファクタと呼ばれる。このＳの値により、
画質や発生データ量が制御される。

【００１７】量子化された各変換係数中の直流分、即ち
（８×８）のマトリクス中の直流変換係数（以下ＤＣ成
分と称す）については、一次元予測差分回路１１７に供
給され、該回路１１７で得た予測誤差をハフマン符号化
回路１１８でハフマン符号化する。具体的には、予測誤
差の量子化出力をグループに分け、まず予測誤差の所属
するグループの識別番号をハフマン符号化し、続いてグ
ループ内のいずれの値であるかを等長符号で表す。

【００１８】上記ＤＣ成分以外の変換係数、即ち交流変
換係数（以下ＡＣ成分と称す）は、ジグザグ走査回路１
１９に供給され、図７に示す様に２次元周波数で低周波
成分から高周波成分へとジグザグ走査される。そして該
回路１１９からは量子化出力が０ではない変換係数（以
下、有意係数と称す）及び直前の有意係数間に存在する
量子化出力が０の変換係数（以下、無意係数と称す）の
個数（ラン長）とを組にしてハフマン符号化回路１２０
に出力する。

【００１９】ハフマン符号化回路１２０では有意係数の
値によりグループに分類し、そのグループ識別番号と上
記ラン長を組にしてハフマン符号化し、続いてグループ
内のいずれの値であるかを等長符号で表す。

【００２０】ハフマン符号化回路１１８、１２０からの
出力は多重化回路１２１にて多重化され、符号化出力と
して端子１２２より後段の誤り訂正符号化回路１０４に
供給される。

【００２１】上述のごとき高能率符号化によれば情報量
を数分の１に圧縮しても全く画像の劣化が認められず極
めて効率の良い圧縮が行える。

【００２２】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述の
如き圧縮効率の良い圧縮即ち高い圧縮率での情報圧縮を
行うと、１つの符号誤りが画像に及ぼす影響は重大とな
る。

【００２３】例えば、上述の如き可変長符号化を行った
場合その後の復号が全くできなくなり、その結果、誤り
が発生した以降の画像が乱れ、大変見苦しい状態になる
ことがあった。

【００２４】特に近年は、通信衛星の様に伝送品質が天
候により変化して、悪化する場合もあるような伝送路に
対しても、この種の装置が使用されるようになってきて
おり、伝送路上での誤りの発生に対してデータを保護す
る対策が要求されている。

【００２５】本発明は、斯かる背景下に複数画素からな
るブロック単位で可変長符号化した画像情報を復号する
に際し、伝送する情報の冗長度を上げることなく符号誤
りの検出が可能な画像復号化装置を提供することを目的
とする。

【００２６】

【課題を解決するための手段】斯かる目的下に、本発明
の画像復号化装置では、複数画素からなるブロック単位
で可変長符号化した画像情報を復号する装置において、
前記ブロック単位で画像情報を復号する復号手段と、所
定期間内に前記復号手段を介した前記ブロック数を計数
する計数手段と、該検出手段の出力を用いて前記復号手
段により復号された画像情報の修正を行う修正手段とを
有する構成とした。

【００２７】

【作用】上述の如き構成によれば、符号誤りが発生して
いるブロックが存在する場合については、その期間にお
いて本来復号されるべきブロック数と復号手段を介する
ブロック数とが異なるためこれを検出することにより符
号誤りの発生を検出でき、この検出結果に従い画像情報
の修正を行えば、画像の大幅な劣化を防ぐことができ
る。

【００２８】

【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。

【００２９】図１は本発明の一実施例としての画像送受
信システムの概略構成を示すブロック図である。以下該
図１に従って説明する。

【００３０】入力端子１より入力したアナログ画像信号
はＡ／Ｄ変換器２によりディジタル化され、符号化部３
にて図６を用いて説明した如き可変長圧縮符号化が施さ
れ、送信バッファメモリ４に供給される。

【００３１】図２は伝送する画素の１画面分の情報を模
式的に示す図であり、１画面を横１２８０画素、縦１０
８８画素でサンプリングし、各画素を８ビットでＡ／Ｄ
変換するものとする。ここで、１画面当たりのデータ容
量は １２８０×１０８８×８＝１１，１４１，１２０ビット となる。本実施例では動画伝送を行うものとし、上記１
画面分のデータを１秒間に３０画面ずつ伝送すると、１
秒当たりのデータ容量は １１，１４１，１２０×３０＝３３４，２３３，６００
ビット／秒 となる。今この様な動画像情報を先に説明したＡＤＣＴ
方式により約１／１０に圧縮符号化して伝送する場合を
想定する。

【００３２】ここで、（横８画素）×（縦８画素）をＤ
ＣＴサブブロックとし、図２に示す如く４０個のＤＣＴ
サブブロックで１つのリシンクブロックが構成される。
そして、１画面をこのリシンクブロック単位で領域分割
すると、１画面につき（横４）×（縦１３６）の計５４
４個の領域に分割されることになる。

【００３３】ここで、１リシンクブロック当たりの容量
は ４０×８×８×８＝２０，４８０ビット となる。

【００３４】符号化部３に於ては図６を用いて説明した
様に、ＤＣ成分とＡＣ成分とが別々に符号化されるが、
ＡＣ成分の処理に於いて、ＩＤＣＴサブブロック内で最
後の有意係数の次にブロック符号化終了コード（以下Ｅ
ＯＢと称する）を付加し、このＤＣＴサブブロックの符
号化を終了する。

【００３５】この様な動作が４０個のＤＣＴサブブロッ
クに対して順次行われ、１つのリシンクブロックに対す
る符号化が完了する。そして、こうして得られたビット
単位の可変長符号を８ビットで構成されるシンボルにま
とめ、更に所定数のシンボル毎に伝送同期ブロックを形
成する。

【００３６】また、この様に処理されたリシンクブロッ
ク間の境界を示す境界情報が、上記伝送同期ブロックの
ヘッダ部に付与される。この境界情報は具体的にはリシ
ンクブロック間の境界に対応するシンボルの伝送同期ブ
ロック中の位置を示す情報である。

【００３７】同様に次の４０個のＤＣＴサブブロックを
次のリシンクブロックとして処理する。

【００３８】２５は誤り訂正符号符号化回路であり、送
信バッファメモリ４に格納されている圧縮されたディジ
タル画像情報を用い、該ディジタル画像情報に対してパ
リティ検査ビットを付加することにより、誤り訂正符号
を形成する。

【００３９】送信バッファメモリから読出されたデータ
に対し、ヘッダ付加部５は、伝送同期ブロック毎にシン
クコード、伝送ＩＤ等を更に付加する。ヘッダ付加回路
５で各種コードが付加されたデータ列は伝送路６へ送出
される。

【００４０】６は伝送路で、即時伝送であれば光ファイ
バ・衛星・マイクロ波等の地上電波・光空間等の伝送媒
体であるし、蓄積伝送であれば、ディジタルＶＴＲやＤ
ＡＴ等のテープ状の媒体・フロッピーディスクや光ディ
スク等の円盤状の媒体・半導体メモリ等の固体の媒体等
の記憶媒体である。

【００４１】また伝送レートについては、元の画像の情
報量と圧縮率と要求する伝送時間とにより決定され、数
十キロビット／秒から数十メガビット／秒まで様々であ
る。

【００４２】一方、伝送路６から受信したデータは先ず
ヘッダ検出部８において前述したシンクコードにより同
期をつかみ、次に伝送ＩＤにより伝送同期の属性を検出
し、受信バッファメモリ部７に蓄えられる。エラー検出
・訂正部９は受信バッファメモリ部７にアクセスし伝送
路で混入したエラーをパリティ検査ビットを用いて検出
し、訂正する。

【００４３】エラー検出・訂正部９ではエラー検出・訂
正の結果、訂正不能の符号誤りが生じた場合、訂正不能
フラグを“１”とし、訂正不能フラグ遅延部２３によっ
て、１リシンクブロックの出力がメモリ７からなされる
期間遅延される。

【００４４】受信バッファメモリ７から読み出された圧
縮画像データは、復号化部１０に供給され、該復号化部
１０はビデオタイミング発生部１８により管理されてい
る期間内に受信したスケーリングファクタＳを用いて符
号化部３と逆の処理によりこの圧縮画像データを伸長復
号し、元の画像データを得る。この復号化部１０から出
力される画像データの時間軸が元の画像データと一致し
ているのはいうまでもない。

【００４５】この時、ＥＯＢ検出部１１において、各Ｄ
ＣＴサブブロック単位で出力されるＥＯＢが計数され、
１リシンクブロック中のＥＯＢの数が検出される。ここ
で、正常な復号が行われているとすると１リシンクブロ
ック分のデータの復号に要する時間は常に所定期間（１
リシンク期間）となるので、１リシンク期間内に検出さ
れるＥＯＢの数は必ず４０となる筈である。

【００４６】ビデオタイミング発生部１８は１リシンク
ブロック毎にパルスを比較部１２に供給し、１リシンク
ブロック内のＥＯＢの数が所定数（４０）であるか否か
を検出する。１リシンクブロック内のＥＯＢの数が所定
数（４０）でなければ、比較部１２はエラーフラグＥを
“１”とする。

【００４７】論理和回路１３に於てはエラー検出・訂正
部９からのエラーフラグＣと比較部１２からのエラーフ
ラグＥとの論理和をとり、その出力をスイッチ１４に入
力する。

【００４８】ここで、１４，１５，１９は夫々１フレー
ム期間毎にａ側とｂ側とに交互に接続されるデータセレ
クタであり、上記論理和回路１３の出力がデータセレク
タ１４に、復号部１０からの画像データを１リシンク期
間遅延する画像遅延部２２の出力する画像データがデー
タセレクタ１５に入力される。

【００４９】画像メモリ１６，１７は夫々データセレク
タ１５のａ，ｂ端子からの１フレーム分の画像データを
記憶するためのもので、データセレクタ１４ａ，ｂ端子
から入力される論理和回路１３の出力によりその書き込
みが制御される。即ち、論理和回路１３の出力が“１”
の場合には、画像データのメモリ１６，１７への書き込
みが禁止され、エラーフラグＣ，Ｅの一方でも“１”で
あれば新たな画像データの書き込みを行わない。従っ
て、データセレクタ１９から出力される画像データは過
去に記憶された画像データとなり、その更新が禁止され
ることになる。

【００５０】即ち、本実施例の画像送受信システムに於
ては、誤り訂正符号にて誤り訂正不能な符号が発生した
リシンクブロック及び復号後のＥＯＢの数が元の数と一
致しないリシンクブロックについては、共にエラーが発
生したものと判断し、過去の画像により補間（エラー修
正）を行う。

【００５１】図３は本実施例の画像送受信システムの受
信部の動作タイミングを説明するためのタイミングチャ
ートであり、ＩＤＣＴサブブロックの再生期間は６４ク
ロックサイクルであり、１リシンクブロックの再生期間
は２５６０サイクルであるものとしている。

【００５２】まず、符号誤りが発生せず、正常な復号化
が行われている場合には、図３（Ａ）に示されるように
ＥＯＢは各ＤＣＴサブブロックの再生期間、即ち６４ク
ロックサイクル内に必ず１回出力される。従って、この
場合２５６０クロックサイクルの間に発生するＥＯＢの
数は必ず４０となり、比較部１２からのエラーフラグＥ
は“０”となる。

【００５３】ここで、図３のｔに示すタイミングでエラ
ー検出・訂正部に於て誤訂正を行い、エラーフラグＣが
“０”であるにも拘らず、符号誤りの生じている符号が
復号化部１０の供給された場合には、このタイミングｔ
以後のＥＯＢの発生は６４クロックサイクルに１回とは
限らなくなる。即ち、図３（Ｂ），図３（Ｃ）に示す様
に１つの（第２）ＤＣＴサブブロック内にＥＯＢが発生
しなかったり、２回以上発生することがある。

【００５４】そのため、この場合には１リシンク期間
（２５６０クロックサイクル）に４０のＥＯＢが得られ
ることは稀であり、ＥＯＢ数検出部１１の出力が４０と
はならず、比較部１２の出力するエラーフラグＥは
“１”となる。

【００５５】ここで、このエラーフラグＥは１リシンク
期間遅れて得られることになるので、画像データを画像
遅延部２２に於て１リシンク期間遅延すると共に、エラ
ー検出・訂正部９からのエラーフラグＣについても遅延
部２３にて１リシンク期間遅延する。

【００５６】即ち、データセレクタ１９からは各ブロッ
クの復号が正確に行われていないリシンクブロック及び
エラー検出・訂正回路９にて訂正不能の符号誤りが発生
したリシンクブロックの画像については、リシンクブロ
ック単位で過去の同一位置のリシンクブロックの画像に
よって補間したデジタル画像信号が出力されることにな
る。このデータセレクタ１９から出力されるデジタル画
像信号はＤ／Ａ変換器２０にてアナログビデオ信号に戻
されて出力端子２１から出力される。

【００５７】図４は本発明の他の実施例のデジタル画像
送受信システムの構成を示す図であり、図中、図１と同
様の構成要件については同一番号を付し、詳細な説明は
省略する。

【００５８】図４における復号化部１０は符号化部３と
逆の処理を行うことが前述の実施例においても説明し
た。ここで、この処理をもう少し詳しく見ると、ランレ
ングスハフマン復号化、逆量子化、逆ＤＣＴ変換の３つ
の処理が順次なされることになる。ここで、逆ＤＣＴ変
換は本来上述したＤＣＴサブブロックごとに行われるこ
とになるが、ブロック復号検出回路３１は１つのＤＣＴ
サブブロックがこの逆ＤＣＴ変換により元の画像データ
に戻される毎にパルスを出力し、カウンタ３２はこのパ
ルスをカウントする。

【００５９】ビデオタイミング発生回路３４からは１フ
レーム毎にカウンタ３２をリセットするためのリセット
パルスＲＰがカウンタ３２のリセット端子に入力され、
各フレームに於て復号化されたＤＣＴサブブロック数が
このカウンタ３２によって検出される。このカウンタの
計数値が各フレームの終了時に所定の値であるか否かを
比較部３３にて検出し、比較部３３からエラーフラグ
Ｅ′が１フレームごとに出力される。

【００６０】ここで、本実施例に於ては１フレーム内に
復号されたＤＣＴサブブロックの数が所定の値でなけれ
ば、エラー検出・訂正回路９にて誤訂正等が発生するこ
とにより正常な再生画像が得られてないと判断し、エラ
ーフラグＥ′を“１”としている。このエラーフラグ
Ｅ′は１フレーム期間遅れて得られることになるので、
エラーフラグＣ及び画像データは夫々遅延部２３′，２
２′にて１フレーム期間遅延される。

【００６１】以後の動作は、図１の実施例と同様であ
り、本実施例に於てもエラー検出・訂正回路９に於て誤
訂正が発生した場合に於ても、この誤訂正が発生したリ
シンクブロックの画像を再生出力とすることはなく、過
去の画面を用いて修正することができる。

【００６２】上述の如き各実施例のシステムにあって
は、符号誤りが発生しているリシンクブロックもしくは
フレームについては、その期間において本来復号される
べきブロック数と復号部を介するブロック数とが異なる
ため、これを利用することにより特に伝送符号の冗長度
を上げることなく符号誤りの発生を検出でき、この検出
結果に従い画像情報の修正を行っているので、画像の大
幅な劣化を防ぐことができた。

【００６３】尚、上述の各実施例に於ては画像信号とし
ては１種類の信号として説明したが、カラー画像信号を
取り扱う場合、輝度信号以外に色信号の処理も同様に行
えば同様の効果が得られるのはもちろんである。

【００６４】また、上述の各実施例に於ては本発明を誤
り訂正符号と共にデータを伝送し、エラー検出・訂正部
を有するシステムに適用した例について説明したが、光
ファイバーの様に極稀にしか符号誤りの発生しない伝送
路を用いるシステムに於て、誤り訂正符号を用いずエラ
ー検出・訂正部を有さないものについての適用も可能で
ある。また、取扱う信号としては動画のみでなく、準動
画や静止画であっても同様に適用できる。更に、符号化
の手法としてはいわゆるＡＤＣＴ方式に限られる必要は
なく、ブロック単位で可変長符号化を行うシステムに対
して同様に本発明を適用可能である。

【００６５】

【発明の効果】以上の説明から明らかなように、本発明
の画像復号化装置によれば、伝送側で冗長度を付加する
ことなく復号側で符号誤りの発生を検出できる、これに
従い画像の修正を行うので、劣悪な伝送路を介した画像
情報についての画像の大幅な劣化を抑えることができ
る。例えば、誤り訂正符号による誤訂正の発生時等の画
質の劣化を最小限に抑えることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例の画像送受信装置の概略構成を
示すブロック図である。

【図２】図１の画像送受信装置において伝送する画像の
１画面分の情報を模式的に示す図である。

【図３】図１の画像送受信装置の動作を説明するための
タイミングチャートである。

【図４】本発明の他の実施例の画像送受信装置の概略構
成を示すブロック図である。

【図５】従来の画像送受信システムの概略構成を示すブ
ロック図である。

【図６】ＡＤＣＴ方式を用いた画像の高能率符号化回路
の構成を概略的に示すブロック図である。

【図７】図６のジグザグ走査回路におけるジグザグ走査
の様子を示す図である。

【符号の説明】

３ 符号化部 ４ 送信バッファメモリ ５ ヘッダ付加回路 ６ 伝送路 ７ 受信バッファメモリ ９ エラー検出訂正回路 １０ 復号化部 １１ 符号化終了コード（ＥＯＢ）数検出回路 １２ 比較部 １３ 論理和回路 １６，１７ 画像メモリ １８ ビデオタイミング発生回路

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数画素からなるブロック単位で可変長
   符号化した画像情報を復号する装置において、 前記ブロック単位で画像情報を復号する復号手段と、 所定期間内に前記復号手段を介した前記ブロック数を計
   数する計数手段と、 該検出手段の出力を用いて前記復号手段により復号され
   た画像情報の修正を行う修正手段とを有する画像復号化
   装置。
2. 【請求項２】 前記画像情報は、前記ブロック単位で符
   号化の終了を示す符号化終了コードと共に伝送されてお
   り、前記検出手段は前記符号化終了コードを計数するこ
   とを特徴とする請求項１の画像復号化装置。
3. 【請求項３】 前記検出手段は前記復号手段にて復号で
   きたブロック数を計数することを特徴とする請求項１の
   画像復号化装置。
4. 【請求項４】 前記画像情報は所定数の前記ブロックご
   とにグループ化されており、前記所定期間は各グループ
   の復号期間に対応することを特徴とする請求項１の画像
   復号化装置。
5. 【請求項５】 前記所定期間は１画面の復号期間に対応
   することを特徴とする請求項１の画像復号化装置。