JPH0622294A - 画像符号化装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 動き補償を含む可変長符号化、誤り検出、訂
正符号化を行う画像符号化装置において、符号誤りの影
響を少なくする。 【構成】 動き検出回路１２５で第１の分割領域単位で
検出された動き情報により、誤り訂正符号化回路７は、
誤り検出または訂正符号の検査ビットを生成し、データ
列に挿入する。さらに、ＩＤ１付加回路９により高能率
符号化回路５で圧縮時に用いたパラメータ等の付加情報
を第１の分割領域を複数集めた第２の分割領域ごとに挿
入し、第１のデータブロックが形成される。さらに、シ
ンクコード付加回路１１によりシンクコードが挿入さ
れ、境界情報作成回路１５により境界情報がデータ列に
挿入され、第２のデータブロックが形成される。 【効果】 境界情報を用いることにより、データブロッ
ク中の誤りが次のデータブロックに影響しない。また、
動き補償を含む符号化について誤りに対する保護が大き
い。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は画像符号化装置に関し、
特に、動き補償を含む可変長符号化を行い、複数の誤り
検出または訂正符号化を行う画像符号化装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、カラー画像のディジタル伝送の分
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においても良
好な画像を、伝送路を介して送受信することが可能とな
っている。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、誤り訂正符号等を付加することにより、伝送路
の符号誤りへの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を用いた場
合の如く、伝送品質の悪化が予想される伝送路を用いる
場合には、この符号誤りの対策には特に留意する必要が
ある。

【０００５】図７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。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Ａ／Ｄ（アナログ−ディジタル）変換器１０２
にてディジタル信号に変換される。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。

【０００６】高能率符号化回路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ビットが付加されて（誤り訂正
符号化されて）、伝送路１０５へ送出される。

【０００７】受信側において、伝送路１０５から送られ
たデータ列はメモリ１０６に一旦蓄えられ、メモリ１０
６にアクセスする誤り訂正部１０７において上述のパリ
ティビットを用いた符号の誤り訂正が行なわれる。メモ
リ１０６からは符号誤りの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。高能率
復号化回路１０８は上記高能率符号化回路１０３と反対
の処理を行なう。即ち情報量（帯域）を伸長して元のデ
ィジタル画像信号に復号する。この復号されたディジタ
ル画像信号はＤ／Ａ（ディジタル−アナログ）変換器１
０９にてアナログ化され、端子１１０からアナログ画像
信号として出力される。

【０００８】図７における高能率符号化回路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(199
0) 斎藤隆弘他「静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越智宏他「静止画像符号化
の国際標準動向」等において詳しく記載されている。

【０００９】上記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
率の良い圧縮が行なえる。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、圧縮効
率の良い圧縮、即ち高い圧縮率での情報圧縮を行なう
と、１つの符号誤りが画像に及ぼす影響は重大である。

【００１１】例えば、上述の如き可変長符号化を行なっ
た場合、誤りが発生すると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。

【００１２】また、一般的にこの様な高圧縮率の圧縮を
施した場合、復号時のキーとなる様な重要なデータ、例
えば動き補償を行って高圧縮を施した場合に「動き情
報」等に訂正不能の符号誤りが生じてしまうと、再生画
像に破綻をきたしてしまう。

【００１３】特に近年は、通信衛星のように伝送品質が
天候により変化して悪化する場合もある伝送路に対して
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。

【００１４】しかしながら、単に誤り対策を強化するだ
けでは、いたずらに符号の冗長度を上げる結果となり、
せっかく高効率の画像圧縮を行なってもその意味が失わ
れてしまうことになる。

【００１５】本発明は斯かる背景下になされたものであ
り、伝送路上での符号誤りが情報に及ぼす影響を最小限
に押え、かつデータの冗長度を小とすることのできる誤
り検出訂正符号化方式を備えた画像符号化装置を提供す
ることを目的とする。

【００１６】

【課題を解決するための手段】本発明によれば画像符号
化装置は、可変長符号化を行う可変長符号化手段と、可
変長符号化されたデータと第１の付加情報とを含む第１
のデータブロックを形成する第１のデータブロック生成
手段と、第１のデータブロック列を所定のデータ量毎に
分割し、第２の付加情報を付加して第２のデータブロッ
クを形成する第２のデータブロック生成手段とを有し、
第１のデータブロック毎に第１の付加情報を含む符号語
を形成する第１の誤り検出または訂正符号の検査符号
を、第１のデータブロック中に付加すると共に、第２の
データブロック毎に符号語を形成する第２の誤り検出ま
たは訂正符号の検査符号を、第２のデータブロックに付
加する。

【００１７】

【作用】本発明によれば上述の如く構成することによ
り、訂正不能な符号誤りが生じたとしても境界情報が再
現できれば各画面上の第２の分割領域単位での復号が可
能となり、誤りが発生した以降の画像の乱れを軽減でき
る。

【００１８】また、画像データを再生する際に重要な情
報である「動き情報」については、第１の誤り検出また
は訂正符号、および第２の誤り検出または訂正符号によ
り、誤りの訂正または検出が行なわれる確率が高く、誤
った「動き情報」を用いて、可変長符号化された生成符
号を復号することがないため、人間の視覚上は符号誤り
の影響が殆んど問題とならない良好な画像を再生でき
る。

【００１９】さらに第２の誤り検出または訂正符号の符
号語には、生成符号が含まれないため、比較的短い符号
語で上記問題を解決することができる能力の符号が構成
でき、冗長度の増加、ハード規模の増大、更には処理速
度の低下等の問題が軽減できる。

【００２０】

【実施例】以下、本発明を上述の如き画像信号の可変長
符号化を行なう伝送装置に適用した場合の実施例に従
い、詳細に説明する。

【００２１】図１は本発明を適用した一実施例としての
画像送受信システムの概略構成を示すブロック図、図２
は図１の高能率符号化回路の概略構成を示すブロック
図、図３は量子化マトリクス要素の例を示す図、図４は
図２のジグザグ走査回路に於けるジグザグ走査の様子を
示す図、図５および図６は、図１で示したシステムのデ
ータ伝送フォーマットを示す図である。以下図１に従っ
て説明する。

【００２２】端子１より入力したアナログ画像信号はＡ
／Ｄ変換器３によりディジタル化され、高能率符号化回
路５にて動き補償を含む可変長圧縮符号化が施される。

【００２３】ここで、高能率符号化回路５の符号化方式
を図２を用いて説明する。図２は高能率符号化回路５の
構成を概略的に示すブロック図である。

【００２４】図中端子１１１に入力される画像信号とし
ては、図１のＡ／Ｄ変換器３を介して８ビット、すなわ
ち各色成分ごとに２５６階調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ＲＧ
Ｂ、ＹＵＶ、ＹPbPr、ＹＭＣＫ等の、３色もしくは４色
とする。

【００２５】入力されたディジタル画像信号はブロック
化回路１１２で（８×８）画素のサブブロックに分割さ
れる。そして、後述のように、動き補償回路１１３で、
符号化すべきディジタルデータがサブブロック単位で作
成され、該データに対しＤＣＴ変換器１１４においてサ
ブブロック単位で２次元の離散コサイン変換（以下、Ｄ
ＣＴと記す）が施される。

【００２６】ＤＣＴ変換された（８×８）ワードのデー
タ（以下変換係数と称する）は線形量子化回路１１５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１１６から発
生される（８×８）の量子化マトリクス要素に乗算器１
１７でデータ発生器１１８から送られるデータ２^S を乗
算した値とする。

【００２７】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の
要素の一例を図３に示す。

【００２８】一方、２^S のデータはデータ発生器１１８
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、
画質やデータ量が制御される。尚、前記スケーリングフ
ァクタに関する情報は、図１中のＩＤ１付加回路９にも
入力されている。

【００２９】量子化された各変換係数は、逆量子化器１
１９に送られて後述する局部復号が実施されるととも
に、直流分、即ち図３に示すような（８×８）のマトリ
クス中の変換係数の直流成分（以下ＤＣ成分と称する）
については、一次元予測差分回路１２０に供給され、一
次元予測差分回路１２０で得た予測誤差をハフマン符号
化回路１２１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わす。

【００３０】上記ＤＣ成分以外の変換係数、すなわち交
流変換係数（以下ＡＣ成分と称す）はジグザグ走査回路
１２２に供給され、図４に示すように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
てジグザグ走査回路１２２からは量子化出力が０ではな
い変換係数（以下、有意係数と称する）、および直前の
有意係数の間に存在する量子化出力が０の変換係数（以
下、無意係数と称する）の個数（ラン長）とを組にして
ハフマン符号化回路１２３に出力する。

【００３１】ハフマン符号化回路１２３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わす。

【００３２】一方、逆量子化器１１９に送られた変換係
数は、逆量子化された後、逆ＤＣＴ変換器１２４に入力
されて符号化前のディジタルデータとして局部復号され
る。この局部復号されたディジタルデータは、動き検出
回路１２５に入力され、ディジタル画像データに再生さ
れ、所定の期間（例えば１フレーム期間）保持される。
そして現在の入力値であるディジタル画像データと比較
を行ない動き検出を行なう。動き検出回路１２５は、検
出した動き情報に従って、動き補償を行なうための該当
部の画像データを動き補償回路１１３に送出する。動き
補償回路１１３では、現画像データと動き補償用画像デ
ータの差分値を取るなどして、動き補償されたディジタ
ルデータを作成し、前述のＤＣＴ変換器１１４に送出し
ている。

【００３３】また、動き検出回路１２５は、本発明にお
いて言うところの第１の分割領域（例えば８×８、ある
いは１６×１６のブロック）単位で動き検出を行ない動
き情報を発生するが、第１の分割領域毎に発生した動き
情報は、誤り訂正符号化回路７に送出される。ここで動
き情報とは、例えば動きベクトルか動き検出モード（例
えばフィールド間での動き検出かフレーム間での動き検
出かを示す情報）等を表す。誤り訂正符号化回路７で
は、本発明で言うところの第１の誤り検出または訂正符
号の検査ビットを生成し、データ列の所定の位置に挿入
する。ここで誤り訂正符号化回路７で生成する符号は、
圧縮符号化された生成符号は含まないものとする。

【００３４】さて、ハフマン符号化回路１２１、１２３
からの出力は、多重化回路１２６にて多重化され、符号
化出力として端子１２７より、後段の誤り訂正符号化回
路１７に供給される。

【００３５】圧縮符号化されたデータ列には、ＩＤ１付
加回路９によって、高能率符号化回路５に於て圧縮時に
用いたパラメータ等の付加情報を、本発明で言うところ
の第２の分割領域（例えば前述の８×８の第１の分割領
域を、１６個集めたもの）毎に所定の位置に挿入する。

【００３６】これらの処理により、図５に示した第１の
データブロックが生成される。ここでは、前述の動き情
報と誤り訂正符号の検査ビットおよびＩＤＩ（符号化パ
ラメータ等）が、本発明で言うところの第１の付加情報
に相当する。なお、第１のデータブロックは可変長符号
化データのため、ブロック毎にデータ量は異なってい
る。

【００３７】次に、第１のデータブロックとして構成さ
れたデータ列を伝送の都合上、図３に示したような第２
のデータブロックとして、固定長の伝送フォーマットに
再構成する処理を行なう。

【００３８】前述の第１のデータブロック列は、シンク
コード付加回路１１によって所定のデータ量毎に区切ら
れ、シンクコードが挿入され、ＩＤ２付加回路１３によ
って、本システムの伝送に関連する付属情報、例えば同
期ブロック番号等がこのデータ列に挿入される。

【００３９】そして境界情報作成回路１５により作成さ
れた境界情報がデータ列に挿入され、第２のデータブロ
ックが形成される。ここで、境界情報は第２のデータブ
ロックを形成した際に、図６で第１のデータブロック列
と表記したデータ部における、複数の第１のデータブロ
ック毎の境界位置を示す情報である。この情報を挿入す
ることにより、復号側では可変長符号化の復号処理を第
１のデータブロック単位で確実に行なうことが可能とな
る。即ち、データ伝送中に誤りが発生して可変長符号の
復号処理が一度破綻しても、次の第１のデータブロック
のデータに関しては、その先頭データの位置が確定出来
るため、確実に復号処理が行なえることとなる。

【００４０】なおここでは、シンクコードおよびＩＤ
２、境界情報が本発明で言うところの第２の付加情報に
相当する。

【００４１】第２のデータブロック形成後、このデータ
列は誤り訂正符号化回路１７にて、誤り訂正符号化が行
なわれる。ここでは圧縮符号化された画像データ（生成
符号）を含む第１のデータブロックのデータに対して誤
り訂正用のパリティビットを付加する、本発明で言う第
１の誤り検出または訂正符号が形成される。

【００４２】なお、上記境界情報と、圧縮符号化された
画像データ（生成符号）を含む第１のデータブロックの
データに対して誤り訂正用のパリティビットを付加する
ようにしてもよい。

【００４３】以上述べた、第１のデータブロック形成お
よび第２のデータブロック形成により、圧縮符号化され
た画像データに対して、または圧縮符号化された画像デ
ータおよび境界情報に対しては、本発明で言うところの
第２の誤り検出または訂正符号化が行なわれ、動き情報
に関しては、本発明で言うところの第１および第２の誤
り検出または訂正符号化が行なわれることとなる。

【００４４】誤り訂正符号化回路１７から出力されたデ
ータは、伝送路１９を介して受信側に伝送される。伝送
路１９は、即時伝送としては光ファイバ・衛星・マイク
ロ波等の地上電波・光空間等の伝送媒体が想定でき、蓄
積伝送としては、ディジタルＶＴＲやＤＡＴ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が想
定出来る。

【００４５】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され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。

【００４６】伝送路１９を介して受信側で受信されたデ
ータ列は、シンクコード検出回路２１に供給され、前述
したシンクコードが分離、検出される。また、ＩＤ２検
出回路２３では前述のＩＤ２即ち本システムの伝送に関
する付属情報が検出され、各シンクブロックの属性の検
出等が行なわれる。

【００４７】境界情報検出回路２５は前述した境界情報
を分離検出する。メモリ２７は上記シンクコード、ＩＤ
２に従いデータ列を格納する。

【００４８】誤り訂正部２９はメモリ２７にアクセスし
て、第２のデータブロック内のデータに対して符号誤り
の訂正を行なう。なお、符号化された画像データに加え
て境界情報に対しても誤り検出または訂正符号化が行わ
れた場合には、誤り訂正部２９はメモリ２７および境界
情報検出回路２５内のメモリにアクセスして、第２のデ
ータブロック内のデータに対して符号誤りの訂正を行な
う。これらの訂正は、前述の誤り訂正符号化回路１７で
付加された検査ビットを用いて、本発明で言う第１の誤
り検出または訂正符号の復号を行なうものとする。

【００４９】境界情報検出回路２５では、前述の第２の
データブロック内での、複数の第１のデータブロック毎
の境を検出して、この情報をメモリ２７及び動き情報検
出回路３１、ＩＤ１検出回路３５へ供給する。

【００５０】動き情報検出回路３１では、境界情報に従
って、第２のデータブロック内の所定位置にある動き情
報を検出する。この動き情報は、誤り訂正回路３３にお
いて前述の誤り訂正符号化回路７で付加された検査ビッ
トを用いて、第２の誤り検出または訂正符号の復号を実
施する。ここで動き情報に関しては、前述の第１の誤り
検出または訂正符号を用いた訂正も既に実施されてい
る。したがって本実施例では動き情報に対しては２重に
誤りの検出、訂正が行なわれるため、受信側で復元され
る動き情報の信頼性を向上させることができ、これによ
り後述の高能率符号化データの復号の信頼性も向上させ
ることができる。

【００５１】一方、ＩＤ１検出回路３５では、前述の境
界情報に従って、第２のデータブロック内の所定位置に
あるＩＤ１、即ち符号化時に設定した各種符号化パラメ
ータを検出し、高能率復号化回路３７に供給する。

【００５２】高能率復号化回路３７は、前述のメモリ２
７から誤り訂正後の可変長符号化データを境界情報に従
って取り込み、動き検出回路３１より供給される第１及
び第２の誤り訂正を行なった動き情報と、ＩＤ１検出回
路３５より供給される符号化パラメータをもとに、可変
長符号の復号を行ない、元の情報量（帯域）に戻したデ
ィジタル画像信号をＤ／Ａ変換器３９へ送出する。こう
して出力端子４１からは、アナログ画像信号が出力され
ることになる。

【００５３】ここで、高能率復号化回路３７における可
変長データの伸長復号に際しては、動き情報を用いた動
き補償を含む処理が行なわれるが、この動き情報を誤っ
て使用した場合には可変長符号の復号自体に誤りがない
場合においても、正確な画像データの復元ができなくな
るが、本実施例では前述のように動き情報に対しては、
２重に誤り訂正が行なえるため、受信側で正確な動き情
報を用いて画像データが再生できるようになっている。

【００５４】また、可変長符号の復号に関しても、本実
施例では第１データブロック毎の境界情報を第２データ
ブロック内の所定位置に挿入して伝送していることか
ら、ある第１データブロック中に訂正しきれなかった誤
りが残った場合においても、その影響が次の第１データ
ブロックに影響することがなく、より高い確率で画像デ
ータが再生できることとなる。

【００５５】なお、本発明は上述の実施例の如きシステ
ムの符号化装置にのみ適用されるものではなく、一般に
伝送される画像信号を画面上の領域単位で可変長符号化
し、かつ動き補償を含む符号化を行なう装置に適用して
効果の大なるものである。

【００５６】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、該
可変長符号化されたデータと第１の付加情報とを含む第
１のデータブロックを形成し、前記第１のデータブロッ
ク列を所定のデータ量毎に分割し、第２の付加情報を付
加して第２のデータブロックを形成し、前記第１のデー
タブロック毎に前記第１の付加情報を含む符号語を形成
する第１の誤り検出または訂正符号の検査符号を、前記
第１のデータブロック中に付加すると共に、前記第２の
データブロック毎に符号語を形成する第２の誤り検出ま
たは訂正符号の検査符号を、前記第２のデータブロック
に付加することにより、誤りに対する保護を強力にして
おり、符号誤りの発生に伴う再生画像への悪影響を極め
て小さくすることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による画像符号化装置を適用した画像送
受信システムの一実施例の概略構成を示すブロック図で
ある。

【図２】図１の高能率符号化回路の概略構成を示すブロ
ック図である。

【図３】量子化マトリクス要素の例を示す図である。

【図４】図２のジグザグ走査回路に於けるジグザグ走査
の様子を示す図である。

【図５】図１のシステムにおけるデータ伝送フォーマッ
トを示す図である。

【図６】図１のシステムにおけるデータ伝送フォーマッ
トを示す図である。

【図７】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。

【符号の説明】

５ 高能率符号化回路 ７ 誤り訂正符号化回路 ９ ＩＤ１付加回路 １１ シンクコード付加回路 １３ ＩＤ２付加回路 １５ 境界情報作成回路 １７ 誤り訂正符号化回路 １９ 伝送路 ２１ シンクコード検出回路 ２３ ＩＤ２検出回路 ２５ 境界情報検出回路 ２７ メモリ ２９ 誤り訂正回路 ３１ 動き情報検出回路 ３３ 誤り訂正回路 ３５ ＩＤ１検出回路 ３７ 高能率復号化回路

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 可変長符号化を行う可変長符号化手段
   と、 該可変長符号化されたデータと第１の付加情報とを含む
   第１のデータブロックを形成する第１のデータブロック
   生成手段と、 前記第１のデータブロック列を所定のデータ量毎に分割
   し、第２の付加情報を付加して第２のデータブロックを
   形成する第２のデータブロック生成手段とを有し、 前記第１のデータブロック毎に前記第１の付加情報を含
   む符号語を形成する第１の誤り検出または訂正符号の検
   査符号を、前記第１のデータブロック中に付加すると共
   に、 前記第２のデータブロック毎に符号語を形成する第２の
   誤り検出または訂正符号の検査符号を、前記第２のデー
   タブロックに付加することを特徴とする画像符号化装
   置。