JPH07177516A - 任意形状の画像のブロック変換符号化方法 - Google Patents
任意形状の画像のブロック変換符号化方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 伝送用任意形状の画像のブロック変換符号化
方法の改良。 【構成】 （ａ）任意形状の画像に矩形の区域ブロック
を外接させて外部画素セットと内部画素セットとを生成
することと、画像内部画素値を外挿器５で外挿して外部
画素値を初期化することとにより当初の画素値を生成
し、（ｂ）順方向変換器７で画像を変換係数に変換する
ことと、変換係数セット生成器８で変換係数から変換係
数セットを生成することと、逆方向変換器９で変換係数
セットを、計算された画素値を有する計算された区域ブ
ロックに変換することと、置換器１０で内部画素セット
に対応する計算された画素値を当初の画素値に置換し
て、計算された区域ブロックの修正ブロックを形成する
ことと、これらの動作を最適変換係数が得られたと判断
されるまで反復することとにより最適変換係数を得るよ
うに変換符号化ユニット６を作動させて、最適変換係数
を得る。
方法の改良。 【構成】 （ａ）任意形状の画像に矩形の区域ブロック
を外接させて外部画素セットと内部画素セットとを生成
することと、画像内部画素値を外挿器５で外挿して外部
画素値を初期化することとにより当初の画素値を生成
し、（ｂ）順方向変換器７で画像を変換係数に変換する
ことと、変換係数セット生成器８で変換係数から変換係
数セットを生成することと、逆方向変換器９で変換係数
セットを、計算された画素値を有する計算された区域ブ
ロックに変換することと、置換器１０で内部画素セット
に対応する計算された画素値を当初の画素値に置換し
て、計算された区域ブロックの修正ブロックを形成する
ことと、これらの動作を最適変換係数が得られたと判断
されるまで反復することとにより最適変換係数を得るよ
うに変換符号化ユニット６を作動させて、最適変換係数
を得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、データ伝送用に画像を
符号化するための方法に関し、特に、標準的な「変換」
（トランスフォーム）を用いる、低ビットレート伝送用
の、不規則形状の画像についての最適変換係数を定める
方法、に関する。
符号化するための方法に関し、特に、標準的な「変換」
（トランスフォーム）を用いる、低ビットレート伝送用
の、不規則形状の画像についての最適変換係数を定める
方法、に関する。
【０００２】
【従来の技術】現行のビデオ符号化規格では、符号化が
非常に低い（極低）ビットレートで行われるようになっ
ているが、時間的分解能と空間的分解能との間のトレー
ドオフの結果、視覚的に不快な動きすなわち空間的な
「アーチファクト（望まれていない人工産物として生じ
る雑音信号）」が生じる。
非常に低い（極低）ビットレートで行われるようになっ
ているが、時間的分解能と空間的分解能との間のトレー
ドオフの結果、視覚的に不快な動きすなわち空間的な
「アーチファクト（望まれていない人工産物として生じ
る雑音信号）」が生じる。
【０００３】そのため国際標準化機構（ＩＳＯ）では、
極低ビットレートのＡ／Ｖ（視聴覚）符号化についての
新規格「ＩＳＯ／ＩＥＣ ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ１
１ＭＰＥＧ ９２／６９９「極低ビットレートのＡ／Ｖ
符号化についてのプロジェクト記述」（１９９２年１１
月５日）」の設定を考慮中である。本文書は、最新技術
を点検し将来の研究の方向を提案するものである。
極低ビットレートのＡ／Ｖ（視聴覚）符号化についての
新規格「ＩＳＯ／ＩＥＣ ＪＴＣ１／ＳＣ２９／ＷＧ１
１ＭＰＥＧ ９２／６９９「極低ビットレートのＡ／Ｖ
符号化についてのプロジェクト記述」（１９９２年１１
月５日）」の設定を考慮中である。本文書は、最新技術
を点検し将来の研究の方向を提案するものである。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】一般的な画像符号化シ
ステムにおいては、符号化される画像は通常、画像内容
とは無関係にＮ個×Ｎ個の画素ブロックを用いて処理さ
れる。しかしこの手法は、特に低ビットレートにおい
て、ブロッキング及びモスキート効果として知られる可
視歪みを生じる。
ステムにおいては、符号化される画像は通常、画像内容
とは無関係にＮ個×Ｎ個の画素ブロックを用いて処理さ
れる。しかしこの手法は、特に低ビットレートにおい
て、ブロッキング及びモスキート効果として知られる可
視歪みを生じる。
【０００５】これらの可視アーチファクト発生を防止す
るためには、画像を類似の動き又は紋様（テクスチャ）
を有する複数の区域（リジョン）に分割して、固定（矩
形）ブロックの代わりに任意形状の画像セグメントを生
成する、区域に基づいた（「区域準拠」）画像表現手法
が用いられる。
るためには、画像を類似の動き又は紋様（テクスチャ）
を有する複数の区域（リジョン）に分割して、固定（矩
形）ブロックの代わりに任意形状の画像セグメントを生
成する、区域に基づいた（「区域準拠」）画像表現手法
が用いられる。
【０００６】このような区域準拠画像表現手法では、従
来の「ブロック準拠」画像表現手法に比べて、局部的な
画像特性への適応のような種々の利点が得られる。その
結果、区域準拠画像表現手法は、極低ビットレート符号
化のためのＭＰＥＧ４画像符号化基準作業においてかな
りの注目を集めている。
来の「ブロック準拠」画像表現手法に比べて、局部的な
画像特性への適応のような種々の利点が得られる。その
結果、区域準拠画像表現手法は、極低ビットレート符号
化のためのＭＰＥＧ４画像符号化基準作業においてかな
りの注目を集めている。
【０００７】区域準拠画像圧縮における基本的な問題
は、複数の任意形状の画像セグメントの符号化である。
１つの任意形状の画像セグメントｆ（ｘ、ｙ）は、符号
化すべき画像セグメントの形状について最適化された基
本関数のセットによって次式のように近似できる。
は、複数の任意形状の画像セグメントの符号化である。
１つの任意形状の画像セグメントｆ（ｘ、ｙ）は、符号
化すべき画像セグメントの形状について最適化された基
本関数のセットによって次式のように近似できる。
【０００８】
【数１】 ここに、ｘ、ｙは「Ｓ」の成分、「Ｓ」は画像セグメン
トの占める区域、ｆ（ｘ、ｙ）中のｆを斜体で表した式
は画像セグメントｆ（ｘ、ｙ）の近似、φi は基本関数
である。
トの占める区域、ｆ（ｘ、ｙ）中のｆを斜体で表した式
は画像セグメントｆ（ｘ、ｙ）の近似、φi は基本関数
である。
【０００９】しかし、このような形状適応変換手法は、
基本関数セットを記憶するために大量のメモリを必要と
する。その結果、これらの手法は小さな区域だけにしか
適さない。更に、新たなセグメント毎に新たな基本関数
セットを計算する必要があり、従って、大規模な計算を
伴う。そして、高速のアルゴリズムが存在しないため、
これらの手法は実用向けには魅力がない。
基本関数セットを記憶するために大量のメモリを必要と
する。その結果、これらの手法は小さな区域だけにしか
適さない。更に、新たなセグメント毎に新たな基本関数
セットを計算する必要があり、従って、大規模な計算を
伴う。そして、高速のアルゴリズムが存在しないため、
これらの手法は実用向けには魅力がない。
【００１０】よく用いられる他の手法の１つは、最も人
気のある画像圧縮手法の１つである「変換符号化」を用
いることである。変換符号化においては、画像が、符号
化と伝送とに先立ち画像強度領域（ドメイン）から新た
な領域に変換される。この新たな領域は、画像のエネル
ギーが新たな領域内の１個の小さな区域に集約された形
になるように選択される。
気のある画像圧縮手法の１つである「変換符号化」を用
いることである。変換符号化においては、画像が、符号
化と伝送とに先立ち画像強度領域（ドメイン）から新た
な領域に変換される。この新たな領域は、画像のエネル
ギーが新たな領域内の１個の小さな区域に集約された形
になるように選択される。
【００１１】種々の変換のうち、「離散的コサイン変
換」が最も広く用いられる変換手法である。この変換
は、ある種の画像について最適「カルーネンレーベ変
換」についてのよい近似が得られることと、高速アルゴ
リズムによって計算できることとから、業界の標準変換
手法となっている。
換」が最も広く用いられる変換手法である。この変換
は、ある種の画像について最適「カルーネンレーベ変
換」についてのよい近似が得られることと、高速アルゴ
リズムによって計算できることとから、業界の標準変換
手法となっている。
【００１２】ブロック変換符号化では、画像セグメント
は、画像に外接させた矩形ブロック「Ｂ」について定義
される２次元基本関数セットによって次式のように近似
することが可能である。
は、画像に外接させた矩形ブロック「Ｂ」について定義
される２次元基本関数セットによって次式のように近似
することが可能である。
【００１３】
【数２】 ここに、ｘ、ｙは「Ｓ」の成分、ψi はいずれも完全ブ
ロック「Ｂ」について定義される基本関数である。
ロック「Ｂ」について定義される基本関数である。
【００１４】画像セグメントｆ（ｘ、ｙ）の最良の近似
は、画像セグメントと近似との間の二乗誤差（次式で表
される）を最小にすることによって得られる。
は、画像セグメントと近似との間の二乗誤差（次式で表
される）を最小にすることによって得られる。
【００１５】
【数３】 これは、ガウスの正規方程式を解くのと同等である。
尚、総和は、画像セグメントによって定義される区域の
範囲内について行われ、区域外の画素は、廃棄される。
尚、総和は、画像セグメントによって定義される区域の
範囲内について行われ、区域外の画素は、廃棄される。
【００１６】画像セグメントの画素数は通常、基本関数
の数より少ないため、問題は解が不定で、いくつかの解
が可能である。問題の単一解を得ることは、連続して近
似化を行うことによって可能である。これには、基本関
数の小さなサブセットで作業を開始することと、最良解
を消耗的なほどに徹底的に探索することとが必要であ
る。連続作業で解は得られるが計算コストは高くなる。
更に、形状適応手法と同様に、実時間での実現を可能に
するような高速アルゴリズムが利用できない。
の数より少ないため、問題は解が不定で、いくつかの解
が可能である。問題の単一解を得ることは、連続して近
似化を行うことによって可能である。これには、基本関
数の小さなサブセットで作業を開始することと、最良解
を消耗的なほどに徹底的に探索することとが必要であ
る。連続作業で解は得られるが計算コストは高くなる。
更に、形状適応手法と同様に、実時間での実現を可能に
するような高速アルゴリズムが利用できない。
【００１７】より効率的な手法の１つは、ブロック全体
について変換を行う手法である。この手法による近似は
次式で表される。
について変換を行う手法である。この手法による近似は
次式で表される。
【００１８】
【数４】 ここに、ｘ、ｙは「Ｂ」の成分、「Ｂ」はブロックの面
積である。変換は、ブロック変換用に設計された専用チ
ップによって実時間で行うことができる。しかし、この
手法は、変換の前に、画像セグメントよりも外側にある
外部画素を初期化する必要がある。外部画素は、式
（３）で表される、画像セグメント全体にわたっての二
乗誤差の和が最小になるように選択される。この手法を
用いると、画像セグメントよりも外側にある適切な画素
値を選択することによって変換スペクトルを最適化する
ことができる。
積である。変換は、ブロック変換用に設計された専用チ
ップによって実時間で行うことができる。しかし、この
手法は、変換の前に、画像セグメントよりも外側にある
外部画素を初期化する必要がある。外部画素は、式
（３）で表される、画像セグメント全体にわたっての二
乗誤差の和が最小になるように選択される。この手法を
用いると、画像セグメントよりも外側にある適切な画素
値を選択することによって変換スペクトルを最適化する
ことができる。
【００１９】この目的には、外部画素初期化方法として
外部画素をゼロ化するのが手軽である。しかし、この手
法は画像セグメントの境界に不連続が生じ、符号化性能
を低下させる高周波成分が発生する。
外部画素をゼロ化するのが手軽である。しかし、この手
法は画像セグメントの境界に不連続が生じ、符号化性能
を低下させる高周波成分が発生する。
【００２０】この問題を軽減するためには、よりスムー
ズな変換が得られるように鏡像処理（ミラーイング）又
は画素反復によって境界外において画像セグメントを外
挿する処理が可能である。しかし、この特別な手法で
は、一貫した、満足のできる結果が得られない。
ズな変換が得られるように鏡像処理（ミラーイング）又
は画素反復によって境界外において画像セグメントを外
挿する処理が可能である。しかし、この特別な手法で
は、一貫した、満足のできる結果が得られない。
【００２１】その結果として、より有望な方法が必要と
されている。本発明はこの必要を満たすものである。
されている。本発明はこの必要を満たすものである。
【００２２】本発明は、「凸集合（セット）への逐次連
続投影」理論を利用している。パトリック・Ｌ・コンベ
ッツ（Patrick L. Combettes）の論文「セットの理論的
推定の基礎」（ＩＥＥＥ会報、第８１巻、第２号（１９
９３年２月））にこの理論が理論的観点で記述されてい
る。本発明は、この理論を実際的な観点から、画像符号
化に適用したものである。
続投影」理論を利用している。パトリック・Ｌ・コンベ
ッツ（Patrick L. Combettes）の論文「セットの理論的
推定の基礎」（ＩＥＥＥ会報、第８１巻、第２号（１９
９３年２月））にこの理論が理論的観点で記述されてい
る。本発明は、この理論を実際的な観点から、画像符号
化に適用したものである。
【００２３】
【課題を解決するための手段】本発明の方法は、データ
伝送用に、任意形状の画像についての最適変換係数を定
めるものである。本発明においては、任意形状の画像セ
グメントを有効的に符号化するために、周波数領域の区
域ゼロ化動作及び空間領域の区域強化動作を包含するブ
ロック変換手法を用いる。
伝送用に、任意形状の画像についての最適変換係数を定
めるものである。本発明においては、任意形状の画像セ
グメントを有効的に符号化するために、周波数領域の区
域ゼロ化動作及び空間領域の区域強化動作を包含するブ
ロック変換手法を用いる。
【００２４】ブロック変換は、この画像の有する任意形
状に外接させた矩形ブロックの全体にわたって計算され
る。選択された変換係数のグループについての最良値を
見出すために、本発明においては、「凸セットへの逐次
連続投影」理論に基づく反復手法を用いる。
状に外接させた矩形ブロックの全体にわたって計算され
る。選択された変換係数のグループについての最良値を
見出すために、本発明においては、「凸セットへの逐次
連続投影」理論に基づく反復手法を用いる。
【００２５】
【実施例】反復作業により最適解への収斂が得られるこ
とは、凸セットへの逐次連続投影理論によって保証され
る。本手法は、凸セットへの逐次連続投影理論の範中で
２個の画像セットを用いて記述できる。
とは、凸セットへの逐次連続投影理論によって保証され
る。本手法は、凸セットへの逐次連続投影理論の範中で
２個の画像セットを用いて記述できる。
【００２６】第１の画像セットは、変換符号化の基本的
前提である、変換係数のエネルギー圧縮特性に基づいて
定義される。この特性から、大量のエネルギーが変換係
数のうちの小部分に集中し、画像符号化のためにはこれ
ら小部分の変換係数だけを保持しさえすればよい、とい
うことになる。選択された変換係数グループを用いて表
すことのできる画像セットが第１の画像セットを構成す
る。これを変換係数セットと呼ぶこととする。
前提である、変換係数のエネルギー圧縮特性に基づいて
定義される。この特性から、大量のエネルギーが変換係
数のうちの小部分に集中し、画像符号化のためにはこれ
ら小部分の変換係数だけを保持しさえすればよい、とい
うことになる。選択された変換係数グループを用いて表
すことのできる画像セットが第１の画像セットを構成す
る。これを変換係数セットと呼ぶこととする。
【００２７】このセットは全ての線形変換といくつかの
非線形変換とについて凸である。このセットへの任意形
状の画像ブロックの投影は、ブロック変換を計算し高エ
ネルギー係数を選択して保持することによって定められ
る。残りの、選択されなかった前記変換係数はゼロ化さ
れる（周波数領域における区域ゼロ化）。
非線形変換とについて凸である。このセットへの任意形
状の画像ブロックの投影は、ブロック変換を計算し高エ
ネルギー係数を選択して保持することによって定められ
る。残りの、選択されなかった前記変換係数はゼロ化さ
れる（周波数領域における区域ゼロ化）。
【００２８】第２の画像セットは、任意形状の区域より
も外側にある画素値が符号化に無関係であるという事実
から導かれる。すなわち、第２の画像セットは、任意形
状の区域の内部におけるその画像の画素値が、符号化す
べき画像によって特定されるような画像のセットとな
る。このセットを、サポート区域セットと呼ぶこととす
る。
も外側にある画素値が符号化に無関係であるという事実
から導かれる。すなわち、第２の画像セットは、任意形
状の区域の内部におけるその画像の画素値が、符号化す
べき画像によって特定されるような画像のセットとな
る。このセットを、サポート区域セットと呼ぶこととす
る。
【００２９】このセットは凸である。このセットへの任
意形状の画像ブロックの投影は、画像の内部画素に対応
する画素値を当初の画素値に置換することによって得ら
れる（空間領域における区域強化）。この理論が本発明
の基本となる。
意形状の画像ブロックの投影は、画像の内部画素に対応
する画素値を当初の画素値に置換することによって得ら
れる（空間領域における区域強化）。この理論が本発明
の基本となる。
【００３０】本発明は基本的に２個の部分から構成され
る。図１に、そのうちの第１の部分を示す。この部分で
は符号化すべきデータの生成及び準備が行われる。この
ステップにおいて、任意形状の画像２に矩形の区域ブロ
ック１を外接させる。この動作によって、任意形状の画
像２の内部にあり且つ矩形の区域ブロック１の内部にあ
る内部画素セット３と、任意形状の画像２よりも外側に
あり且つ矩形の区域ブロック１の内部にある当初の外部
画素セット４とが定義される。
る。図１に、そのうちの第１の部分を示す。この部分で
は符号化すべきデータの生成及び準備が行われる。この
ステップにおいて、任意形状の画像２に矩形の区域ブロ
ック１を外接させる。この動作によって、任意形状の画
像２の内部にあり且つ矩形の区域ブロック１の内部にあ
る内部画素セット３と、任意形状の画像２よりも外側に
あり且つ矩形の区域ブロック１の内部にある当初の外部
画素セット４とが定義される。
【００３１】外部画素セット４の画素値を初期化するた
めに、外挿器５が内部画素セット３の画素値を外挿す
る。外挿法の例としては、内部画素３のセグメントの鏡
像処理（ミラーイング）又は画素反復の手法がある。外
部画素セットの画素値が初期化されると、本発明の第２
の部分における画像データの操作が可能となる。
めに、外挿器５が内部画素セット３の画素値を外挿す
る。外挿法の例としては、内部画素３のセグメントの鏡
像処理（ミラーイング）又は画素反復の手法がある。外
部画素セットの画素値が初期化されると、本発明の第２
の部分における画像データの操作が可能となる。
【００３２】本発明の第２の部分は、画像データについ
て「凸セットへの逐次連続投影」理論に基づく反復ルー
プを実行する変換符号化ユニット６を有する。図２に、
変換符号化ユニット６を示す。変換符号化ユニット６
は、実時間で動作し画像を画像領域３０から変換領域３
１に変換する順方向変換器７を有する。
て「凸セットへの逐次連続投影」理論に基づく反復ルー
プを実行する変換符号化ユニット６を有する。図２に、
変換符号化ユニット６を示す。変換符号化ユニット６
は、実時間で動作し画像を画像領域３０から変換領域３
１に変換する順方向変換器７を有する。
【００３３】次に、変換係数セット生成器８が複数の変
換係数から変換係数セットを生成する。この生成には２
つの方法がある。第１の方法は、変換係数セット生成器
８が量子化器を有し、この量子化器が変換係数を量子化
することにより変換係数セットを生成する方法である。
しかしこの方法では、収斂の保証がない。より好ましい
実施例においては、変換係数のエネルギー圧縮特性を利
用する。
換係数から変換係数セットを生成する。この生成には２
つの方法がある。第１の方法は、変換係数セット生成器
８が量子化器を有し、この量子化器が変換係数を量子化
することにより変換係数セットを生成する方法である。
しかしこの方法では、収斂の保証がない。より好ましい
実施例においては、変換係数のエネルギー圧縮特性を利
用する。
【００３４】この特性によれば、大量のエネルギーが変
換係数の小部分に集中する。従って、変換係数セット生
成器８は、画像符号化のためにこれら小部分の変換係数
だけを選択して保持しさえすればよい。残りの変換係数
はゼロ化される。
換係数の小部分に集中する。従って、変換係数セット生
成器８は、画像符号化のためにこれら小部分の変換係数
だけを選択して保持しさえすればよい。残りの変換係数
はゼロ化される。
【００３５】もしエネルギー圧縮特性が変換係数セット
を生成するために用いられる場合、保持すべき係数の数
を設立する必要がある。この設立は、レート制御器１２
を介して行われる。レート制御器１２は、保持すべき変
換係数のエネルギーレベルのしきい値を、任意形状の画
像のサイズと、最終的に変換係数を符号化する符号器の
ビット使用枠（符号器に割り当てられるビット使用可能
枠（バジェット））とに基づいて設立する。
を生成するために用いられる場合、保持すべき係数の数
を設立する必要がある。この設立は、レート制御器１２
を介して行われる。レート制御器１２は、保持すべき変
換係数のエネルギーレベルのしきい値を、任意形状の画
像のサイズと、最終的に変換係数を符号化する符号器の
ビット使用枠（符号器に割り当てられるビット使用可能
枠（バジェット））とに基づいて設立する。
【００３６】代わりに、保持すべき変換係数の数を、各
反復の開始時に変換係数セットリミッタ１３を介して他
と無関係に設立してもよい。これら両方の手法を組み合
わせて用いることも同様に可能である。
反復の開始時に変換係数セットリミッタ１３を介して他
と無関係に設立してもよい。これら両方の手法を組み合
わせて用いることも同様に可能である。
【００３７】もし変換係数セットが最適変換係数を表す
場合、変換係数セット生成器８は、変換係数セットを変
換符号化ユニット６から出力する。もしそうでない場
合、変換係数セット生成器８は、変換係数セットを逆方
向変換器９に送る。逆方向変換器９は、変換係数セット
を変換領域から画像領域に変換し、これにより、計算さ
れた画素値を有する計算された区域ブロックを生成す
る。
場合、変換係数セット生成器８は、変換係数セットを変
換符号化ユニット６から出力する。もしそうでない場
合、変換係数セット生成器８は、変換係数セットを逆方
向変換器９に送る。逆方向変換器９は、変換係数セット
を変換領域から画像領域に変換し、これにより、計算さ
れた画素値を有する計算された区域ブロックを生成す
る。
【００３８】置換器１０は、内部画素セットに対応する
これらの計算された画素値を当初の画素値に置換し、こ
れにより、計算された区域ブロックの修正ブロックを形
成する。そして、計算された区域ブロックの修正ブロッ
クは、反復順方向変換器を通して反復処理される。
これらの計算された画素値を当初の画素値に置換し、こ
れにより、計算された区域ブロックの修正ブロックを形
成する。そして、計算された区域ブロックの修正ブロッ
クは、反復順方向変換器を通して反復処理される。
【００３９】図２及び図３に示す好ましい実施例におい
ては、反復順方向変換器と順方向変換器７とは同じであ
る。すなわち、計算された区域ブロックの修正ブロック
が、同じ変換符号化ユニットによって反復処理されるこ
ととなる。
ては、反復順方向変換器と順方向変換器７とは同じであ
る。すなわち、計算された区域ブロックの修正ブロック
が、同じ変換符号化ユニットによって反復処理されるこ
ととなる。
【００４０】しかし、反復順方向変換器と順方向変換器
７とは異なってもよい。例えば、図４は、変換符号化ユ
ニット２０１〜２０４を逐次連続接続した例を示す。こ
の構成において、変換符号化ユニット２０１の反復順方
向変換器は、これに続く変換符号化ユニット２０２の順
方向変換器である。従って、この場合、計算された区域
ブロックの修正ブロックは、異なる変換符号化ユニット
によって反復処理され、直列の変換符号化ユニットの数
によって反復動作の実行回数が定まる。
７とは異なってもよい。例えば、図４は、変換符号化ユ
ニット２０１〜２０４を逐次連続接続した例を示す。こ
の構成において、変換符号化ユニット２０１の反復順方
向変換器は、これに続く変換符号化ユニット２０２の順
方向変換器である。従って、この場合、計算された区域
ブロックの修正ブロックは、異なる変換符号化ユニット
によって反復処理され、直列の変換符号化ユニットの数
によって反復動作の実行回数が定まる。
【００４１】図４の実施例においては反復の回数は、逐
次連続する変換符号化ユニットの数に依るが、図２及び
図３の実施例においては反復の回数は可変である。その
結果として、両実施例において反復制御器１１が用いら
れる。
次連続する変換符号化ユニットの数に依るが、図２及び
図３の実施例においては反復の回数は可変である。その
結果として、両実施例において反復制御器１１が用いら
れる。
【００４２】図２だけについて述べれば、反復制御器１
１は、第１の位置１９と第２の位置２０とを有する切換
器１５を制御する。第１の位置１９は、変換係数セット
が最適変換係数を表さない場合に、変換係数セットを変
換係数セット生成器８から逆方向変換器９に向ける位置
である。又、第２の位置２０は、変換係数セットが最適
変換係数を表す場合に、変換係数セットを変換係数セッ
ト生成器８から量子化器に向ける位置である。
１は、第１の位置１９と第２の位置２０とを有する切換
器１５を制御する。第１の位置１９は、変換係数セット
が最適変換係数を表さない場合に、変換係数セットを変
換係数セット生成器８から逆方向変換器９に向ける位置
である。又、第２の位置２０は、変換係数セットが最適
変換係数を表す場合に、変換係数セットを変換係数セッ
ト生成器８から量子化器に向ける位置である。
【００４３】反復制御器１１は、いくつかの機構を介し
て切換器１５の切り換えを制御する。その機構の１つと
して、図２に示すように反復回数を計数するために反復
カウンタ１４を用いてもよい。予め定められた回数に到
達すると、反復カウンタ１４が反復制御器１１にその旨
の信号を送り、これに応じて反復制御器１１が切換器１
５を第１の位置１９から第２の位置２０へ切り換える。
て切換器１５の切り換えを制御する。その機構の１つと
して、図２に示すように反復回数を計数するために反復
カウンタ１４を用いてもよい。予め定められた回数に到
達すると、反復カウンタ１４が反復制御器１１にその旨
の信号を送り、これに応じて反復制御器１１が切換器１
５を第１の位置１９から第２の位置２０へ切り換える。
【００４４】図２は更に、切換器１５の別の制御機構と
して、変換符号化ユニット６の画像領域をモニタする例
を示す。この場合、収斂検出器２１とフレ−ムバッファ
１７とが用いられる。
して、変換符号化ユニット６の画像領域をモニタする例
を示す。この場合、収斂検出器２１とフレ−ムバッファ
１７とが用いられる。
【００４５】フレ−ムバッファ１７は、前回の反復時の
計算された画素値を記憶する。フレ−ムバッファ１７に
記憶されている前回の反復時の計算された画素値と今回
の反復時の計算された画素値との間の差の平均二乗値が
予め定められたレベルに到達したときに、収斂検出器２
１が、切換器１５を第１の位置１９から第２の位置２０
へ切り換える。
計算された画素値を記憶する。フレ−ムバッファ１７に
記憶されている前回の反復時の計算された画素値と今回
の反復時の計算された画素値との間の差の平均二乗値が
予め定められたレベルに到達したときに、収斂検出器２
１が、切換器１５を第１の位置１９から第２の位置２０
へ切り換える。
【００４６】図３は、切換器１１５の制御機構として、
収斂検出器１２１とフレ−ムバッファ１１７とを用いて
変換符号化ユニット１０６の変換領域をモニタする場合
の例を示す。
収斂検出器１２１とフレ−ムバッファ１１７とを用いて
変換符号化ユニット１０６の変換領域をモニタする場合
の例を示す。
【００４７】フレ−ムバッファ１１７は、前回の反復の
変換係数セットを記憶する。フレ−ムバッファ１１７に
記憶されている前回の反復の変換係数セットと今回の反
復の変換係数セットとの間の差の平均二乗値が予め定め
られたレベルに到達したときに、収斂検出器１２１が、
切換器１１５を第１の位置１１９から第２の位置１２０
へ切り換える。
変換係数セットを記憶する。フレ−ムバッファ１１７に
記憶されている前回の反復の変換係数セットと今回の反
復の変換係数セットとの間の差の平均二乗値が予め定め
られたレベルに到達したときに、収斂検出器１２１が、
切換器１１５を第１の位置１１９から第２の位置１２０
へ切り換える。
【００４８】以上の説明は、本発明の単なる実施例に関
するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の
種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の
技術的範囲に包含される。
するもので、この技術分野の当業者であれば、本発明の
種々の変形例を考え得るが、それらはいずれも本発明の
技術的範囲に包含される。
【００４９】
【発明の効果】以上述べたごとく、本発明によれば、デ
ータ伝送用の、任意形状の画像のブロック変換方法にお
いて、「凸セットへの逐次連続投影」理論に基づく反復
手法を用い、この理論を実際的な観点から、画像符号化
に適用したので、反復作業により単一の最適解への収斂
が得られることが保証され、従来の変換方法よりも効率
的な方法が得られる。
ータ伝送用の、任意形状の画像のブロック変換方法にお
いて、「凸セットへの逐次連続投影」理論に基づく反復
手法を用い、この理論を実際的な観点から、画像符号化
に適用したので、反復作業により単一の最適解への収斂
が得られることが保証され、従来の変換方法よりも効率
的な方法が得られる。
【００５０】又、本発明は、現存するブロック変換符号
化用のハードウエア（例えば離散的コサイン変換チッ
プ）及びソフトウエアを利用して行うことができる利点
を有する。従ってこの手法は、現存する符号化復号化装
置（コーデック）を用いて僅かなコストで実現が可能と
なり、従来の方法よりも経済的にも有利である。
化用のハードウエア（例えば離散的コサイン変換チッ
プ）及びソフトウエアを利用して行うことができる利点
を有する。従ってこの手法は、現存する符号化復号化装
置（コーデック）を用いて僅かなコストで実現が可能と
なり、従来の方法よりも経済的にも有利である。
【図１】任意形状の画像とこの形状に外接させた矩形の
区域とを示す説明図である。
区域とを示す説明図である。
【図２】本発明の一実施例で、画像領域における収斂を
検出するような変換符号化ユニットの例を示すブロック
図である。
検出するような変換符号化ユニットの例を示すブロック
図である。
【図３】本発明の別の実施例で、変換領域における収斂
を検出するような変換符号化ユニットの例を示すブロッ
ク図である。
を検出するような変換符号化ユニットの例を示すブロッ
ク図である。
【図４】本発明の更に別の実施例で、多数の変換符号化
ユニットが直列に接続された実施例を示すブロック図で
ある。
ユニットが直列に接続された実施例を示すブロック図で
ある。
１ 矩形の区域ブロック ２ 任意形状の画像 ３ 内部画素セット ４ 外部画素セット ５、１０５ 外挿器 ６、１０６、２０１、２０２、２０３、２０４ 変換符
号化ユニット ７、１０７ 順方向変換器 ８、１０８ 変換係数セット生成器 ９、１０９ 逆方向変換器 １０、１１０ 置換器 １１、１１１ 反復制御器 １２、１１２ レート制御器 １３、１１３ 変換係数セットリミッタ １４、１１４ 反復カウンタ １５、１６、１１５、１１６ 切換器 １７、１１７ フレ−ムバッファ １９、１１９ 第１の位置 ２０、１２０ 第２の位置 ２１、１２１ 収斂検出器 ３０、１３０ 画像領域 ３１、１３１ 変換領域
号化ユニット ７、１０７ 順方向変換器 ８、１０８ 変換係数セット生成器 ９、１０９ 逆方向変換器 １０、１１０ 置換器 １１、１１１ 反復制御器 １２、１１２ レート制御器 １３、１１３ 変換係数セットリミッタ １４、１１４ 反復カウンタ １５、１６、１１５、１１６ 切換器 １７、１１７ フレ−ムバッファ １９、１１９ 第１の位置 ２０、１２０ 第２の位置 ２１、１２１ 収斂検出器 ３０、１３０ 画像領域 ３１、１３１ 変換領域
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 メフメット アール．シバンラー アメリカ合衆国、07701 ニュージャージ ー、レッド バンク、コウルマン アベニ ュー 85 (72)発明者 バリン ジィー．ハスケル アメリカ合衆国、07724 ニュージャージ ー、チントン フォールズ、グレンウッド ドライブ 82
Claims (9)
- 【請求項１】 データ伝送用に、任意形状の画像を最適
変換係数に変換する、任意形状の画像のブロック変換符
号化方法において、 ａ．当初の画素値を生成するステップであって、 （ｉ）前記任意形状の画像に矩形区域ブロックを外接さ
せることにより、前記任意形状の画像の内部にあり且つ
前記矩形区域ブロックの内部にある内部画素セットと、
前記任意形状の画像よりも外側にあり且つ前記矩形区域
ブロックの内部にある外部画素セットとを生成するサブ
ステップと、 （ｉｉ）前記内部画素セットの画素値を外挿することに
よって前記外部画素セットの画素値を初期化するサブス
テップと、 からなる、当初の画素値を生成するステップと、 ｂ．最適変換係数を計算する変換符号化ユニット、を作
動させるステップであって、 （ｉ）変換係数を生成するために前記区域ブロックに対
して順方向変換器を作動させて順方向変換を行うるサブ
ステップと、 （ｉｉ）前記変換係数から変換係数セットを生成するサ
ブステップと、 （ｉｉｉ）前記変換係数セットに対して逆方向変換器を
作動させて逆方向変換を行うことにより、計算された画
素値を有する計算された区域ブロックを生成するサブス
テップと、 （ｉｖ）前記計算された区域ブロックの修正ブロックを
形成するために、前記内部画素セットに対応する前記計
算された画素値を当初の画素値に置換するサブステップ
と、 （ｖ）前記変換係数セットが前記最適変換係数を表すか
どうかを判断するサブステップと、 （ｖｉ）前記変換係数セットが前記最適変換係数を表す
場合に、前記計算された区域ブロックの前記修正ブロッ
クに対して、前記サブステップ（ｉ）及び（ｉｉ）を反
復して前記変換係数セットを出力するサブステップと、 （ｖｉｉ）前記変換係数セットが前記最適変換係数を表
さない場合に、前記計算された区域ブロックの前記修正
ブロックに対して、前記サブステップ（ｉ）から（ｖｉ
ｉ）までを反復するサブステップと、 からなる変換符号化ユニット、を作動させるステップ
と、 から構成されることを特徴とする任意形状の画像のブロ
ック変換符号化方法。 - 【請求項２】 前記方法のステップｂのサブステップ
（ｉ）において、 前記順方向変換器は、離散的コサイン変換チップを使用
する、 ことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項３】 前記方法のステップｂのサブステップ
（ｉｉ）において、 前記変換係数セットを生成する前記サブステップが、前
記変換係数を量子化するサブステップからなる、 ことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項４】 前記方法のステップｂのサブステップ
（ｉｉ）において、 前記変換係数セットを生成する前記サブステップが、 変換係数のエネルギー圧縮特性に基づき高エネルギーを
有する前記変換係数を選択して保持するサブステップ
と、 選択されなかった前記変換係数をゼロ化するサブステッ
プと、 からなることを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項５】 前記変換係数を選択するサブステップ
が、変換係数を保持すべきエネルギーレベルしきい値を
設立するためにレート制御器を使用するサブステップか
らなり、 このレート制御器が、符号器のビット使用枠と前記任意
形状の画像のサイズとに基づいて前記しきい値を設立す
る、 ことを特徴とする請求項４の方法。 - 【請求項６】 前記変換係数を選択するサブステップ
が、保持すべき前記変換係数の数を他と無関係に設立す
ることを特徴とする請求項４の方法。 - 【請求項７】 前記方法のステップｂのサブステップ
（ｖ）において、 前記変換係数セットが前記最適変換係数を表すかどうか
を判断するサブステップが、行うべき反復の数を自主的
に設立する、 ことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項８】 前記方法のステップｂのサブステップ
（ｖ）において、 前記変換係数セットが前記最適変換係数を表すかどうか
を判断するサブステップが、 前記計算された区域ブロックの前記修正ブロックのうち
の、或る反復による前記修正ブロックとその次の反復に
よる前記修正ブロックとの間の差の平均二乗値が予め定
められたしきい値に到達する時点を計算するサブステッ
プからなる、 ことを特徴とする請求項１の方法。 - 【請求項９】 データ伝送用に、任意形状の画像を最適
変換係数に変換する、任意形状の画像のブロック変換符
号化方法において、 ａ．当初の画素値を生成するステップであって、 （ｉ）前記任意形状の画像に矩形区域ブロックを外接さ
せることにより、前記任意形状の画像の内部にあり且つ
前記矩形区域ブロックの内部にある内部画素セットと、
前記任意形状の画像よりも外側にあり且つ前記矩形区域
ブロックの内部にある外部画素セットとを生成するサブ
ステップと、 （ｉｉ）前記内部画素セットの画素値を外挿することに
よって前記外部画素セットの画素値を初期化するサブス
テップと、 からなる、当初の画素値を生成するステップと、 ｂ．最適変換係数（ＯＴＣ）を計算する変換符号化ユニ
ット、を作動させるステップであって、 （ｉ）変換係数を生成するために前記区域ブロックに対
して順方向変換器を作動させて順方向変換を行うるサブ
ステップと、 （ｉｉ）前記変換係数から変換係数セットを生成するサ
ブステップと、 （ｉｉｉ）前記変換係数セット（ＴＣＳ）が前記最適変
換係数（ＯＴＣ）を表すかどうかを判断するサブステッ
プと、 （ｉｖ）前記ＴＣＳが前記ＯＴＣを表しているときに、
前記ＴＣＳを出力するステップと、 （ｖ）前記ＴＣＳが前記ＯＴＣを表していないときに、
前記変換係数セットに対して逆方向変換器を作動させて
逆方向変換を行うことにより、計算された画素値を有す
る計算された区域ブロックを生成するサブステップと、 （ｖｉ）前記計算された区域ブロックの修正ブロックを
形成するために、前記内部画素セットに対応する前記計
算された画素値を当初の画素値に置換するサブステップ
と、 （ｖｉｉ）前記計算された区域ブロックの前記修正ブロ
ックに対して、前記サブステップ（ｉ）から（ｖｉｉ）
を反復して前記変換係数セットを出力するサブステップ
と、 からなる変換符号化ユニット、を作動させるステップ
と、 から構成されることを特徴とする任意形状の画像のブロ
ック変換符号化方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US08/138,295 US5422963A (en) | 1993-10-15 | 1993-10-15 | Block transform coder for arbitrarily shaped image segments |
| US138295 | 1993-10-15 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07177516A true JPH07177516A (ja) | 1995-07-14 |
| JP3078460B2 JP3078460B2 (ja) | 2000-08-21 |
Family
ID=22481384
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP06274273A Expired - Lifetime JP3078460B2 (ja) | 1993-10-15 | 1994-10-14 | 任意形状の画像のブロック変換符号化方法 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5422963A (ja) |
| EP (1) | EP0649258B1 (ja) |
| JP (1) | JP3078460B2 (ja) |
| CA (1) | CA2124712C (ja) |
| DE (1) | DE69420662T2 (ja) |
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