JPH05207286A - 画像符号化方式 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 符号化性能の劣化を低減させる。 【構成】 原画像の画素値と予測値とを比較して予測誤
差値を求め、この予測誤差値を符号化する画像符号化方
式において、量子化インデクスを符号化する際に、予
め、量子化インデクスや配置パターンとそれらに割り当
てられた符号語との対応を示す符号テーブルＴ１、Ｔ２
を、量子化ステップ幅に応じて複数設けておき、量子化
インデクスを符号化する際に、実際の符号化に用いられ
る量子化ステップ幅に応じて前記符号テーブルＴ１、Ｔ
２を選択して使用するようにしている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像のもつ相関を利用
してデータ量を圧縮する画像符号化方式に関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】従来より、画像内の画素間の相関を利用
することにより画像データを圧縮して符号化する方式と
して外挿予測離散サイン変換符号化方式が提案されてい
る。

【０００３】この画像符号化方式では、原画像を水平方
向と垂直方向とにそれぞれ所定数の画素を含んだ複数個
のブロックに分割し、各ブロックごとに順次符号化する
のであって、符号化後にすでに再生されているブロック
の画素値に基づいて符号化対象となる画素値を外挿的に
予測した予測値と、原画像における符号化対象となる画
素値とを比較して予測誤差を求め、この予測誤差を符号
化する。

【０００４】即ち、図５に示すように、第１記憶手段１
に記憶された入力画像（原画像）を水平、垂直方向に所
定数の画素を含む２次元ブロックに分割し、予測手段８
により生成されたこのブロックの予測値と入力された真
の画素値との差分をとることにより予測誤差を生成した
後、予測誤差に対して２次元離散サイン変換手段２によ
り、水平、垂直方向に２次元離散サイン変換を行って変
換係数を得て、この変換係数を量子化手段３により量子
化し、量子化インデクスを得る。

【０００５】次いで、この量子化インデクスを符号化手
段４により符号化し、圧縮符号を得る。

【０００６】一方、量子化インデクスは逆量子化手段５
により逆量子化されて変換係数を再生し、再生された変
換係数は、２次元逆離散サイン変換手段６により２次元
逆離散サイン変換されて予測誤差が再生される。

【０００７】再生された予測誤差は、前記予測値に加算
されて２次元ブロック内の画素値が再生され第２記憶手
段７に記憶される。第２記憶手段７に記憶された画素値
を用いて予測手段８により次のブロックの予測値を生成
するのである。

【０００８】このように、上述の外挿予測離散サイン変
換符号化方式では符号化時に再生画像が同時に得られる
のである。

【０００９】また、圧縮符号より画像を再生する場合
は、図６に示すように、復号化手段１１により量子化イ
ンデクスを再生し、さらに量子化インデクスは逆量子化
手段１２により逆量子化されて変換係数を再生し、再生
された変換係数は２次元逆離散サイン変換手段１３によ
り２次元逆離散サイン変換され、予測誤差が再生され、
第１記憶手段１４および予測手段１５を介して出力され
る予測値に加算されることにより２次元ブロック内の画
素値が再生される。

【００１０】再生された画素値は第２記憶手段１６に記
憶される。ここで、量子化および符号化の方法として、
例えば、２次元離散サイン変換によって得られた変換係
数はそれぞれ２次元ブロック内の予測誤差信号の周波数
成分を代表しており、図７に示すように、２次元ブロッ
ク内の位置に応じて代表する水平および垂直方向の周波
数が異なっている。

【００１１】これらの変換係数の各々に対して、図８に
示すような量子化特性により量子化を行い、量子化イン
デクスが０となる変換係数（以下、無意係数と呼ぶ）と
量子化インデクスが０以外となる変換係数（以下、有意
係数と呼ぶ）に判別し、有意係数の量子化インデクス
に、第１の可変長符号を割り当て、また、それらのブロ
ック内での配置パターンに第２の可変長符号を割り当て
る方法が知られている。

【００１２】図８に示した量子化特性において、Ｓは量
子化ステップ幅であり、所望の圧縮率に応じて可変に設
定される。

【００１３】符号量を削減するために、高い圧縮率が所
望されるときはＳの値は大きく、低い圧縮率の場合はＳ
の値は小さく設定される。

【００１４】図９は前記第１の可変長符号の例である
が、一般に量子化インデクスの値が小さいほど１画面の
符号化において発生する頻度が高いので、短い符号後が
割り当てられ、発生頻度の低い量子化インデクスの大き
い値には長い符号後が割り当てられる。

【００１５】また、本来、変換係数は、正負の値をとる
ため、量子化インデクスも正負符号を考慮し、量子化イ
ンデクスを割り当てる符号語の末尾に正負符号を表す１
ビットを付加して用いられる。

【００１６】図１０は上記第２の可変長符号の例を示す
ものである。一般に、有意係数は低周波成分に多く発生
する傾向があり、配置パターンへの符号語の割り当て
は、そのような発生頻度の偏りに基づいて行われる。

【００１７】量子化インデクスや配置パターンに対する
可変長符号語の割り当ては、予め試行用のサンプル画像
に対して量子化インデクスや配置パターンの発生頻度を
測定し、測定された発生頻度に対して適切になるように
決定される。

【００１８】そして、前記の量子化インデクスや配置パ
ターンと、それらに割り当てられた符号語との対応は、
符号テーブルＴとして保存しておき、実際の符号化処理
に際して参照される。

【００１９】

【発明が解決しようとする課題】上記従来例において
は、量子化インデクスや有意係数の配置パターンに対す
る可変長符号語の割り当てを試行用のサンプル画像での
発生頻度に基づいて予め決定し、符号テーブルＴに保存
した後、これを参照しながら実際の符号化を行うのであ
るが、量子化インデクスや有意係数の配置パターンの発
生頻度は、試行用のサンプル画像と実際の符号化を行う
画像とで異なるため、ミスマッチによる符号化性能の劣
化が発生する。

【００２０】このようなミスマッチは、試行に用いるサ
ンプル画像をできるだけ実際の符号化を行うものに近い
ものから選択することにより軽減することができる。

【００２１】しかしながら、サンプル画像と全く同一の
画像を用いて符号化を行ったとしても、試行時の量子化
ステップ幅が実際の符号化時のステップ幅と異なってい
ると、量子化インデクスや有意係数の配置パターンの発
生頻度も異なるために符号化性能の劣化が発生してしま
うという問題があった。

【００２２】本発明は、上記の点に鑑みてなしたもので
あり、その目的とするところは、符号化性能の劣化を低
減させた画像符号化方式を提供することにある。

【００２３】

【課題を解決するための手段】本発明は、原画像をそれ
ぞれ所定数の画素を含む複数個のブロックに分割し、原
画像における符号化対象のブロック内の画素値とすでに
得られている予測値とを比較して予測誤差値を求め、前
記予測誤差値に対して直交変換を施して変換係数を求
め、得られた変換係数を所定の量子化ステップ幅を用い
て量子化し、得られた量子化インデクスを符号化すると
ともに、前記量子化インデクスを逆量子化して変換係数
を再生し、逆直交変換を施して予測誤差値を再生し、得
られた予測誤差再生値と前記予測値とを加算して２次元
ブロック内の予測値を再生し、再生された予測値を以降
の予測に備えて記憶しておくような画像符号化方式にお
いて、前記量子化インデクスの符号化は、量子化インデ
クスや配置パターンとそれらに割り当てられた符号語と
の対応を示す符号テーブルを用いて行うとともに、前記
符号テーブルを、前記量子化ステップ幅に応じて複数設
けておき、実際の符号化に用いられる量子化ステップ幅
に応じて前記符号テーブルを選択して使用するようにし
たことを特徴とする。

【００２４】

【作用】本発明では、原画像の画素値と予測値とを比較
して予測誤差値を求め、この予測誤差値を符号化する画
像符号化方式において、量子化インデクスを符号化する
際に、予め、量子化インデクスや配置パターンとそれら
に割り当てられた符号語との対応を示す符号テーブル
を、量子化ステップ幅に応じて複数設けておき、量子化
インデクスを符号化する際に、実際の符号化に用いられ
る量子化ステップ幅に応じて前記符号テーブルを選択し
て使用するようにしている。

【００２５】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面に基づき説明
する。

【００２６】本実施例における符号化方式の基本的構成
および動作に関しては、図５に示したものと同等である
ので、同一箇所には同一符号を付して説明は省略する。
図１は、本発明の一実施例を示すブロック図である。

【００２７】Ｔ１、Ｔ２は符号テーブルで、量子化イン
デクスや有意係数の配置パターンとそれらに割り当てら
れた符号語との対応を示すものであり、各々、量子化手
段３での異なる量子化ステップ幅に対応したものであ
る。

【００２８】つまり、符号テーブルＴ１、Ｔ２は、異な
った量子化ステップを用いて試行を行って得られた量子
化インデクスや有意係数の配置パターンの発生頻度に基
づいて決定され、保存されたものである。

【００２９】９はスイッチで、量子化手段３からの制御
信号により、符号化手段４で用いる符号化テーブルを切
り換えるものである。

【００３０】つまり、量子化手段３では、所望の圧縮率
に応じて適切な量子化ステップを用いて量子化が行われ
るが、この量子化ステップ幅に対して適切な符号テーブ
ルがどちらであるかを示す制御信号により、符号化手段
４に接続される符号テーブルＴ１、Ｔ２を選択的に切り
換えるのである。

【００３１】符号化手段４では、スイッチ９により選択
された符号テーブルＴ１あるいはＴ２を用いて、符号化
が行われる。

【００３２】以上のようにして符号化を行って得られた
圧縮符号列から画像を再生する場合は、図２に示すよう
な複号化方式が用いられる。

【００３３】図２においても、復号化の基本的構成、動
作は図６に示したものと同等であるので、同一箇所には
同一符号を付して説明は省略する。

【００３４】符号テーブルＴ１’、Ｔ２’は、図１に於
ける符号テーブルＴ１、Ｔ２に各々対応したものであ
る。

【００３５】スイッチ１７は、復号化手段１１で用いら
れる符号テーブルを選択的に切り換えるものである。

【００３６】つまり、逆量子化手段１２の逆量子化ステ
ップのステップ幅に応じて適切な符号テーブルＴ１’、
Ｔ２’を選択し、選択された符号テーブルＴ１’、Ｔ
２’を用いて複号化が行われるのである。

【００３７】ここで、前記逆量子化ステップは、符号化
時に用いられた量子化ステップと同一のものを用いるの
で、符号化手段４からこの量子化ステップ幅の値を、圧
縮符号列のヘッダ情報等に付加して、復号化手段１１に
送ればよい。

【００３８】復号化手段１１では、前記圧縮符号列のヘ
ッダ情報に含まれる量子化ステップ幅の値から適切な符
号テーブルＴ１’、Ｔ２’を選択するための制御信号を
出力できるのである。

【００３９】図３および図４は、ある１枚の画像Ｐに対
して３つの異なる条件で符号テーブルを決定し、それぞ
れの符号テーブルを用いて画像Ｐを符号化した場合の符
号化性能、つまり符号量（ＲＡＴＥ）対ＳＮ比（ＳＮ
Ｒ）を図示したものである。

【００４０】同図において、○印で示したのは、試行サ
ンプルとして画像Ｐ以外の複数の画像を使用し、小さな
幅の量子化ステップを用いて試行を行って決定した符号
テーブルを用いた場合、□印で示したのは、試行サンプ
ルとして画像Ｐ以外の複数の画像を使用し、大きな幅の
量子化ステップを用いて試行を行って決定した符号テー
ブルを用いた場合、×印で示したのは、試行サンプルと
して画像Ｐを使用し、実際の符号化で用いる量子化ステ
ップと同一のステップ幅を有する量子化ステップを用い
て試行を行い決定した符号テーブルを用いた場合、即ち
ミスマッチを起こさない場合の符号化性能を示すもので
ある。

【００４１】そして、図３は、実際の符号化に用いた量
子化ステップがステップ幅が比較的大きい場合の例であ
り、図４は、実際の符号化に用いた量子化ステップがス
テップ幅が比較的小さい場合の例である。

【００４２】図３のように、実際の符号化に用いた量子
化ステップがステップ幅が比較的大きい場合は、大きい
ステップ幅の量子化ステップを用いて試行を行って決定
した符号テーブルを用いると、試行サンプルとして画像
Ｐ以外の複数の画像を使用しているにもかかわらず、ミ
スマッチを起こさない場合の符号化性能にかなり近い
が、小さいステップ幅の量子化ステップを用いて試行を
行って決定した符号テーブルを用いると、ミスマッチに
よる性能劣化が大きくなる。

【００４３】また、図４のように、実際の符号化に用い
た量子化ステップがステップ幅が比較的小さい場合は、
小さいステップ幅の量子化ステップを用いて試行を行っ
て決定した符号テーブルを用いると、試行サンプルとし
て画像Ｐ以外の複数の画像を使用しているにもかかわら
ず、ミスマッチを起こさない場合の符号化性能にかなり
近いが、大きいステップ幅の量子化ステップを用いて試
行を行って決定した符号テーブルを用いると、ミスマッ
チによる性能劣化が大きくなる。

【００４４】従って、これらの関係が逆転する近傍のス
テップ幅を有する量子化ステップで符号テーブルを切り
換えるようにすれば、量子化ステップのステップ幅の大
小にかかわらず、ミスマッチによる劣化の少ない符号化
性能を達成することができるのである。

【００４５】なお、本実施例では、２つの符号テーブル
を切り換える場合の例を示したが、３つ以上の符号テー
ブルを設けて、切り換えるようにしてもよいことは言う
までもない。

【００４６】

【発明の効果】以上のように、本発明によれば、原画像
の画素値と予測値とを比較して予測誤差値を求め、この
予測誤差値を符号化する画像符号化方式において、量子
化インデクスを符号化する際に、予め、量子化インデク
スや配置パターンとそれらに割り当てられた符号語との
対応を示す符号テーブルを、量子化ステップ幅に応じて
複数設けておき、量子化インデクスを符号化する際に、
実際の符号化に用いられる量子化ステップ幅に応じて前
記符号テーブルを選択して使用するようにしているの
で、符号化性能の劣化を低減させた画像符号化方式が提
供できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例を示すブロック図である。

【図２】同上に係る画像復号化方式を示すブロック図で
ある。

【図３】同上の動作説明のための特性図である。

【図４】同上の動作説明のための特性図である。

【図５】従来例を示すブロック図である。

【図６】同上に係る画像復号化方式を示すブロック図で
ある。

【図７】同上に係る変換係数を示す模式図である。

【図８】同上に係る量子化特性を示す特性図である。

【図９】同上に係る可変長符号を示す図である。

【図１０】同上に係る第２の可変長符号を示す図であ
る。

【符号の説明】

１ 第１記憶手段 ２ ２次元離散サイン変換手段 ３ 量子化手段 ４ 符号化手段 ５ 逆量子化手段 ６ ２次元逆離散サイン変換手段 ７ 第２記憶手段 ８ 予測手段 ９ スイッチ Ｔ１ 符号テーブル Ｔ２ 符号テーブル

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 浜田 博 岡山県岡山市高島新屋敷164−４ (72)発明者 山根 延元 岡山県岡山市津島中１丁目３番ＲＢ棟103

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 原画像をそれぞれ所定数の画素を含む複
   数個のブロックに分割し、原画像における符号化対象の
   ブロック内の画素値とすでに得られている予測値とを比
   較して予測誤差値を求め、前記予測誤差値に対して直交
   変換を施して変換係数を求め、得られた変換係数を所定
   の量子化ステップ幅を用いて量子化し、得られた量子化
   インデクスを符号化するとともに、前記量子化インデク
   スを逆量子化して変換係数を再生し、逆直交変換を施し
   て予測誤差値を再生し、得られた予測誤差再生値と前記
   予測値とを加算して２次元ブロック内の予測値を再生
   し、再生された予測値を以降の予測に備えて記憶してお
   くような画像符号化方式において、前記量子化インデク
   スの符号化は、量子化インデクスや配置パターンとそれ
   らに割り当てられた符号語との対応を示す符号テーブル
   を用いて行うとともに、前記符号テーブルを、前記量子
   化ステップ幅に応じて複数設けておき、実際の符号化に
   用いられる量子化ステップ幅に応じて前記符号テーブル
   を選択して使用するようにしたことを特徴とする画像符
   号化方式。