JPH0551235B2

JPH0551235B2 -

Info

Publication number: JPH0551235B2
Application number: JP26921386A
Authority: JP
Inventors: Minoru Ashibe; Kaoru Mihashi; Shichiro Tsuruta; Masayuki Tanimoto
Original assignee: Nippon Electric Co Ltd
Current assignee: NEC Corp
Priority date: 1986-11-11
Filing date: 1986-11-11
Publication date: 1993-08-02
Also published as: JPS63122387A

Description

【発明の詳細な説明】（産業上の利用分野）本発明は、画像信号の伝送あるいは記録に適用
できる画像信号帯域圧縮方式に関するものであ
る。

（従来の技術）従来、アナログ伝送用の帯域圧縮技術に関し、
テレビジヨ学会技術報告TEBS95−２「高品位テ
レビの衛星１チヤンネル伝送方式（MUSE）」に
報告されているMUSE方式、電子通信学会通信
方式研究会CS84−７「高品位テレビ信号の時間軸
変換帯域圧縮方式」に報告されているTAT方式
という技術が知られている。

MUSE方式は、NHKにより開発された方式で
あり、高品位テレビジヨン信号の20MHzの帯域を
8.1MHzにまで圧縮し、衛星１チヤンネルにより
高品位テレビジヨン放送を可能とする方式である
が、画像の動いている部分の解像度が低下すると
いう問題点がある。

TAT方式は、まず粗いサブサンプリングによ
つて画像の基本構造を表す基本画素を取り出し、
次に残りの画素の中から画像の精細さを表すため
に必要な追加画素をとり、これらを一様な時間間
隔に並びかえてアナログ伝送するものである。こ
れは、画像を小さなブロツクに分割し、ブロツク
内の画像の細かさに応じて第６図ａ，ｂに示すよ
うにサンプリングパターンを変化させることに相
当する。即ち、１つのサンプリングパターンを１
つの間引きおよび補間方法として各ブロツクに間
引きおよび補間方法を割り当て、割り当てられた
間引きおよび補間方法に従つて画素を間引き帯域
圧縮を行う。さらに、動静判定を行うことにより
静止領域では１フレーム前の復元画像信号を用い
て画像の補間を行う。TAT方式ではMUSE方式
に比較して動画像についての画像品質が向上して
いる。

（発明が解決しようとする問題点）従来のTAT方式では各ブロツクに対する間引
きおよび補間方法の決定において、１種類の間引
きおよび補間方法による補間誤差のヒストグラム
を用いて全間引きおよび補間方法の決定を行つて
いた。しかし、同一ブロツクであつても間引きお
よび補間方法が違えば多くの場合補間誤差も異な
る。従つて３種類以上の間引き率の補間方法があ
る場合には１種類の間引きおよび補間方法に対す
る補間誤差のみから間引きおよび補間方法の決定
を行うと、３種類以上の間引き率の間引きおよび
補間方法を用いても画面全体での歪み量は十分に
は減少しない。

本発明の目的は、このような従来の欠点を緩和
し、特に３種類の間引き率を持つ場合において、
より正確な、即ち画面全体での歪み量の総和をよ
り小さくできる間引きおよび補間方法の決定に基
づいて画素を間引き圧縮を行う画像信号帯域圧縮
方式を提供することにある。

（問題点を解決するための手段）本発明の画像信号帯域圧縮方式は、送信側で、
画像を定められた大きさのブロツクに分割し、ブ
ロツク内画素数に対する間引き画素数の割合であ
る間引き率をブロツク単位で変化させながら画素
を間引き、受信側で間引かれた画素を補間して画
像を復元させる帯域圧縮方式において、前記ブロ
ツク毎の画素の間引き率を、間引き率の小さな方
から順に間引き率１、間引き率２、間引き率３の
３種類とし、各間引き率に対する間引きおよび補
間を行い、その補間誤差を計算し、間引き率３に
対する前記補間誤差を用いて画像全体の補間誤差
の総和が最小となるように、かつ、画像全体の圧
縮率が所望の値になるように、全ブロツクを間引
き率１と間引き率３の２つのグループに分け、次
に、前記画像全体の圧縮率が変化しないようにし
ながら、間引き率２及び間引き率３の補間誤差を
用いて前記画像全体の補間誤差の総和が減少する
ように、少なくとも一部のブロツクの間引き率に
ついて、間引き率１のブロツクと間引き率３のブ
ロツクを間引き率２に変えていき、次に、前記画
像全体の圧縮率が変化しないようにしながら、間
引き率２及び間引き率３の補間誤差を用いて前記
画像全体の補間誤差の総和が減少するように、少
なくとも一部のブロツクの間引き率について、間
引き率１のブロツクを間引き率３に変え同時に間
引き率３のブロツクを間引き率２に変えるか入れ
換えか、間引き率１のブロツクを間引き率２に変
え同時に間引き率３のブロツクを間引き率１に変
える入れ換えかの少なくともどちらか一方の入れ
換えをしていき、最終的に全ブロツクに対して間
引きおよび補間方法を決定し、画素の間引きと並
べ変えを行つて、間引きおよび補間方法を示す情
報と間引かれずに残る画素を受信側に伝送し、受
信側では送られてくる前記情報を基に前記間引か
れずに残る画素から画像を復元するものである。

なお、前記各間引き率に対する間引きおよび補
間の方法として、過去のフレームの復元画像信号
をも用いる間引きおよび補間方法を含めて少なく
とも１種類以上の間引きおよび補間方法を使用し
てもよい。

（作用）本発明においては、画像を定められた大きさの
ブロツクに分割し、ブロツク毎の画素の間引き率
として３種類を用意し、ブロツク毎に画素を間引
いて画像の帯域圧縮を行う場合について考える。

送信側の動作としては、第１図ａ，ｂ（◎によ
り接続する）に示すように、まず各間引きおよび
補間方法に対する補間誤差を計算し、間引き率１
と間引き率３の間引きおよび補間方法に対する補
間誤差を用いて画像全体での補間誤差の総和が最
小となるように、かつ、画像全体の圧縮率が所望
の値になるように、全ブロツクを間引き率１と間
引き率３の２つのグループに分ける。

次に、画像全体の圧縮率が変化しないようにし
ながら、各間引きおよび補間方法に対する補間誤
差を用いて画像全体での補間誤差の総和が減少す
るように、間引き率１のブロツクと間引き率３の
ブロツクを間引き率２に変えていく。

次に、画像全体の圧縮率が変化しないようにし
ながら、各間引きおよび補間方法に対する補間誤
差を用いて画像全体での補間誤差の総和が減少す
るように、間引き率１のブロツクを間引き率３に
変え同時に間引き率３のブロツクを間引き率２に
変える入れ換えか、間引き率１のブロツクを間引
き率２に変え同時に間引き率３のブロツクを間引
き率１に変える入れ換えかの少なくともどちらか
一方の入れ換えをしていく。

最終的に全ブロツクに対して間引きおよび補間
方法を決定する。

このようにすることにより、１種類の間引きお
よび補間方法に対する補間誤差のみを用いて全間
引きおよび補間方法の決定を行うよりも、画面全
体での歪み量の総和をより小さくできる間引きお
よび補間方法の決定が可能となる。

（実施例）次に第２図〜第５図を用いて本発明の実施例に
ついて説明する。

第２図は本発明の一実施例であるテレビジヨン
信号帯域圧縮方式の送信部ａと受信部ｂの処理の
流れの概略を示す図である。この実施例では一例
としてフイールド毎に間引きおよび補間方法の決
定を行い画素の数を全体の1/2に間引く場合につ
いて示している。

また第３図は本実施例におけるブロツク毎の間
引きおよび補間方法を示しており、ブロツクの大
きさは一例として４画素×４画素、間引き率は
a0、ｂ1/2、ｃ，ｄ3/4の３種類であり、間引き
率１が０、間引き率２が1/2、間引き率３が3/4と
なる。ここでａ，ｂ，ｃはフイールド内補間、ｄ
は１フレーム前の復元画像信号を用いるフレーム
間補間を用いている。

即ち本実施例は、第３図ａ，ｂ，ｃ，d4種類
の間引きおよび補間方法を各ブロツクに割り当
て、それぞれに対応した間引きを行い、帯域圧縮
を行うものである。以下では説明のためａをモー
ド１、ｂをモード２、ｃをモード３、ｄをモード
４とする。

モード決定方法はまず、全ブロツクを、各モー
ドに対する補間誤差を用いて補間誤差の総和が最
小となるように、かつ、全体の圧縮率が所望の値
になるように、間引き率０と間引き率3/4の２つ
のグループに分ける。次に、圧縮率が変化しない
ようにしながら、モード２、モード３、モード４
に対する補間誤差を用いて補間誤差の総和が増加
しないようにしながら、可能な限り、モード１の
ブロツクをモード２に変え同時にモード３または
モード４のブロツクをモード２に変える。さら
に、補間誤差の総和が増加しないようにしなが
ら、可能な限り、モード１のブロツクをモード３
またはモード４に変え同時にモード３またはモー
ド４のブロツクをモード２に変えるか、又はモー
ド１のブロツクをモード２に変え同時にモード３
またはモード４のブロツクをモード１に変えてい
き最終的に全ブロツクに対してモードを決定す
る。以下でその詳細な説明を述べる。

送信側では、まず画像信号が入力されると、各
モードに対する間引きおよび補間が行われる
（）。

次に、補間信号と原信号との差分の絶対値のブ
ロツク内の総和即ちブロツク毎の各モードに対す
る歪み量Ｄ２，Ｄ３，Ｄ４が計算される。ここで
モード３とモード４は間引き率が3/4で等しいた
め、モード３とモード４ではどちらのモードを選
択しても画像全体の圧縮率には影響がない。従つ
てモード３とモード４の２種類のモードに対する
歪み量Ｄ３，Ｄ４のうち、どちらか小さい方の歪
み量を持つモードを選択し、選択されたモードに
対する歪み量を改めてＤ５と置く（）。

次に、歪み量Ｄ５についてのヒストグラムであ
るＤ５ヒストグラムを作成する（）。

次に、第４図ａに例示するように、Ｄ５ヒスト
グラムの内容を歪み量の大きな方から次々に読み
出して加算していき、全ブロツク数の1/3以上と
なつたときの歪み量の値をＴ１とする（）。全
ブロツクは歪み量Ｄ５がＴ１より小さいかＴ１以
上かにより、間引き率3/4と間引き率０の２つの
グループに分けられる。

次に、歪み量Ｄ５がＴ１より小さいブロツクに
ついて、第４図ｂに示すように、歪み量Ｄ５と歪
み量Ｄ２との差分Δ（＝Ｄ５−Ｄ２）を計算し、
ゼロ以上の値を持つΔについてのヒストグラムで
ある［Δ］₃ヒストグラムを作成する。また、歪み
量Ｄ５がＴ１以上のブロツクについて、第４図ｃ
に示すように歪み量Ｄ２についてのヒストグラム
である［Ｄ２］₁ヒストグラムを作成する（）。

さらに、次のようにしてＴ２，Ｔ３，Ｔ４を決
定する。まず［Ｄ２］₁ヒストグラムを構成するブ
ロツクについて、歪み量の小さい方から順番をつ
け、Ｄ２_j（ｊ＝１、２、３、…）とし、［Δ］₃ヒ
ストグラムを構成するブロツクについて歪み量の
大きな方から順番をつけ、Δ_i（ｉ＝１、２、３、
…）とし、Ｄ５ヒストグラムを構成するブロツク
のうち歪み量Ｄ５がＴ１以上のブロツクについて
歪み量の小さい方から順番をつけ、Ｄ５_k（ｋ＝
１、２、３、…）とする。ｉ＝１かつｊ＝１かつ
ｋ＝１（）から始めて、歪み量Ｄ２_j、Δ_i、Δ_i+1
についてＤ２_j＜Δ_i＋Δ_i+1 の関係があれば（）、ｊを１加算し、ｉを２加
算して（）、再度Ｄ２_j、Δ_i、Δ_i+1を読込み
（）、の比較判定を繰り返してＤ２_j≧Δ_i＋Δ_i+1 となつた時点の歪み量Ｄ２_jの値をＴ３とする。
さらに続けて、歪み量Ｄ２_j、Δ_i、Δ_i+1、Δ_i+2につ
いてＤ５_k＜Δ_i＋Δ_i+1Δ_i+2 の関係があれば（）、ｋを１加算し、ｉを３加
算して（）、再度Ｄ２_j、Δ_i、Δ_i+1、Δ_i+2を読込
み（）、の比較判定を繰り返してＤ５_k≧Δ_i＋Δ_i+1＋Δ_i+2 となつた時点の歪み量Δ_iの値をＴ２、歪み量Ｄ５
_ｋの値をＴ４とする（）。第４図ｂ，ｃにそれぞ
れＴ２，Ｔ３を示す。

次に、Ｔ２，Ｔ３，Ｔ４とでのモード選択の
結果を用いて、全ブロツクに対するモードを決定
する（）。即ち、各ブロツクについて、Ｄ５≧Ｔ４かつＤ２≧Ｔ３ならばモード１を、Ｄ５≧Ｔ４かつＤ２＜Ｔ３ならばモード２を、Ｄ５＜Ｔ４かつΔ＞Ｔ２ならばモード２を、Ｄ５＜Ｔ４かつΔ≦Ｔ２ならばにおけるモー
ドの選択結果に従いモード３またはモード４を割
り当てる。

最後に、入力画像信号を、で決定されたモー
ドに従つてブロツク毎に画素を間引き（）、画
素の並べ変えを行つてその画素情報とモード情報
を受信側に出力する。なお、次のフレームでモー
ド４に対応する補間をで行うために、で決定
されたモードに従つて現フレームに対する復元画
像信号を作つておく必要がある。

受信側では、送信されてくるモード情報に基づ
き対応する画素の補間を行つて画像を復元する
（）。

なお、およびにおいて、第３図に示される
各間引きおよび補間方法に対応して、折り返し歪
み防止のために信号帯域の制限を行つてもよい。

また、において２種類のモードのうち一方を
選択する際に、固定的に与えた閾値と、２種類の
モードに対する歪み量Ｄ３，Ｄ４のうちの少なく
ともどちらか一方の歪み量との大小比較によりど
ちらのモードを選択するのかを決定してもよい。

また、においてＴ１を決定する際に、Ｄ５ヒ
ストグラムの内容の読み出しは歪み量の小さな方
から行つてもよい。ただしその場合には、加算結
果が全ブロツク数の2/3を越えた時の歪み量の値
をＴ１とする。

また、、、において行われる間引き率の
入れ換えは、［Ｄ２］₁ヒストグラムおよび［Δ］₃
ヒストグラムの内容を補正しながら行つてもよ
い。

本実施例によればテレビジヨン信号の信号帯域
を1/2に圧縮でき、伝送時に必要とする伝送路の
帯域は1/2になり、さらに画像品質が良い画像信
号帯域圧縮方式が可能となる。なお、画像信号の
圧縮率はブロツク毎の間引き率あるいはＴ１の値
を制御することにより可変となる。第５図に画像
全体の圧縮率を1/4にする場合の画素の間引き方
法の一例を示す。間引き率は、a0、ｂ3/4、ｃ7/
８の３種類となつており、画像全体の圧縮率を1/2
にする場合と同様な方法により信号帯域を1/4に
圧縮できる。

（発明の効果）以上述べてきたように、本発明によれば間引き
および補間方法を複数種類用意することにより、
多くの場合において復元画像全体での歪み量を小
さくでき画像の自然さを増すことが可能となる。
また、複数種類の間引きおよび補間方法に対する
補間誤差を用いて間引きおよび補間方法を決定す
ることにより、１種類の間引きおよび補間方法に
対する補間誤差のみを用いて全間引きおよび補間
方法の決定を行うよりも、復元画像全体での歪み
量が小さくなる間引きおよび補間方法の決定が可
能な画像信号帯域圧縮方式を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂは本発明の送信側の処理の流れを
示す図であり、第２図ａ，ｂは本発明の一実施例
の処理の流れを示す図であり、第３図ａ〜ｄは本
発明の一実施例における間引きおよび補間方法を
示す説明図であり、第４図ａ，ｂ，ｃは本発明の
一実施例における間引きおよび補間方法の決定方
法を示す説明図であり、第５図ａ，ｂ，ｃは本発
明の一実施例における間引き方法の一例を示す説
明図であり、第６図ａ，ｂはTAT方式のサンプ
リングパターンを示す説明図である。

Claims

【特許請求の範囲】１送信側で、画像を定められた大きさのブロツ
クに分割し、ブロツク内画素数に対する間引き画
素数の割合である間引き率をブロツク単位で変化
させながら画素を間引き、受信側で間引かれた画
素を補間して画像を復元させる帯域圧縮方式にお
いて、前記ブロツク毎の画素の間引き率を、間引
き率の小さい方から順に間引き率１、間引き率
２、間引き率３の３種類とし、各間引き率に対す
る間引きおよび補間を行い、その補間誤差を計算
し、間引き率３に対する前記補間誤差を用いて画
像全体の補間誤差の総和が最小となるように、か
つ、画像全体の圧縮率が所望の値になるように、
全ブロツクを間引き率１と間引き率３の２つのブ
ロツクに分け、次に前記画像全体の圧縮率が変化
しないようにしながら、間引き率２及び間引き率
３の補間誤差を用いて前記画像全体の補間誤差の
総和が減少するように、少なくとも一部のブロツ
クの間引き率について、間引き率１のブロツクと
間引き率３のブロツクを間引き率２に変えてい
き、次に、前記画像全体の圧縮率が変化しないよ
うにしながら、間引き率２及び間引き率３の補間
誤差を用いて前記画像全体の補間誤差の総和が減
少するように、少なくとも一部のブロツクの間引
き率について、間引き率１のブロツクを間引き率
３に変え同時に間引き率３のブロツクを間引き率
２に変える入れ換えか、間引き率１のブロツクを
間引き率２に変え同時に間引き率３のブロツクを
間引き率１に変える入れ換えの少なくともどちら
か一方の入れ換えをしていき、最終的に全ブロツ
クに対する間引きおよび補間方法を決定し、画素
の間引きと並べ変えを行つて、間引きおよび補間
方法を示す情報と間引かれずに残る画素を受信側
に伝送し、受信側では送られてくる前記情報を基
に前記間引かれずに残る画素から画像を復元する
画像信号帯域圧縮方式。２前記各間引き率に対する間引きおよび補間の
方法として少なくとも一種類以上の間引きおよび
補間方法を使用することを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載の画像信号帯域圧縮方式。３前記各間引き率に対する間引きおよび補間の
方法として、過去のフレームの復元画像信号をも
用いる間引きおよび補間方法を使用することを特
徴とする特許請求の範囲第１項または第２項記載
の画像信号帯域圧縮方式。