JPH0759083B2 - 画像情報伝送方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 本発明は画像情報伝送方法に関し、特に時間的に相関性
を有する画面群を連続して伝送する画像情報伝送方法に
関する。

〈従来の技術〉 画像情報等の情報を伝送する場合、いかに伝送する情報
量を少なくして原情報を忠実に再現できる様にするかと
いうことが常にテーマとされ、そのために多種多様な伝
送方式が従来より提案されている。

上述のテーマに対してサンプリング密度、得ち伝送する
情報密度を適宜変化させる適応形可変密度サンプリング
方式がある。この方式の一例として既に発表されている
時間軸変換帯域圧縮方式（以下TAT;Time Axis Transfor
m）について以下簡単に説明する。

第６図はTATの基本的な考え方を説明するための図であ
る。原信号は点線にて示す如く所定の期間毎に分割さ
れ、分割されたブロツク毎に含まれる情報が粗であるか
密であるかを判別する。そして密と判断されたブロック
については原信号をサンプリングして得たデータの全て
を伝送データとして伝送し、粗と判断されたブロツクに
ついては全てのデータ中一部のみを伝送データとし、他
を間引きデータとして伝送しないものとする。

上述の如き考え方によつて単位時間当りに伝送されるデ
ータ数は減少することになり、伝送信号の帯域圧縮が可
能となる。この様にして伝送されたデータは受信側に於
いて、間引データに対応するデータの形成に用いられ
る。即ち伝送されてきたデータを用いて間引データに近
似する補間データを演算する。この補間データは情報が
粗な部分に対応しているので間引データに極めて近似し
たデータとなる。そのため全てのデータを伝送した場合
に比べて復元した信号の原信号に対応する忠実性につい
てはほとんど変化させず、伝送帯域については大幅に圧
縮できる。即ち伝送する情報量を減少させることができ
る。

一方、各ブロツクについて、全てのサンプリングデータ
を伝送するか、データの一部を伝送するかの判定は原信
号の詳細さを調べて行い、この判定情報も伝送モード情
報として何らかの形で同時に伝送する。

さて、上述の如き考え方を画像情報の伝送に対して適用
することを考える。画像情報は二次元的な拡がりを持
ち、水平垂直両方向に相関性を有するものであるから、
水平方向のサンプリング間隔だけでなく垂直方向のサン
プリング間隔も可変とすれば、より効果的な伝送が可能
となる。この考え方を以下２次元TATと称し、以下これ
について簡単に説明する。尚、この２次元TATについて
の考え方は既に本出願人に係る特願昭60-148112号等に
て開示している。

第７図は２次元TATに於けるデータ伝送パターンを示す
図である。２次元TATに於いては１つの画面をｍ×ｎの
画素よりなる画素ブロツクに分割し、この画素ブロツク
毎に伝送データの密度を変化せしめるものである。第７
図に於いては画素ブロツクが４×４の画素を有するもの
とし、２種類の伝送モードを示している。

図中○は伝送画素，×は間引画素を夫々示している。Ｅ
は図示の如く全画素データを伝送するパターンを示して
おり、Ｃは全画素データ中一部のみを伝送するパターン
を示している。以下、これらの伝送パターンによる伝送
モードを夫々Ｅモード,Cモードと称する。図より明らか
な如くＣモードはＥモードに対して1/4の情報密度で伝
送を行うことが分かる。

Ｃモードで伝送された画素ブロツクの間引画素について
は、受信側に於いて伝送された画素データ中それに近接
する画素データを用いて補間画素データを形成し、原画
面を復元する。

以下、この様な２次元TATによる伝送を実現するための
構成について説明する。第８図は２次元TATによる伝送
システムの送信側の概略構成例を示す図である。第８図
に示す例ではアナログ伝送系を例にとつて説明してい
る。

入力されたビデオ信号はアナログデイジタル変換器（A/
D）１で全画素についてサンプリングされ、全画素デー
タを発生する。この全画素データが間引き回路２に供給
されると、第７図のＣモードパターンに対応する間引き
が行われ、Ｃモード画素データを得る。このＣモード画
素データは補間回路３に供給され、間引画素データに対
応する補間画素データが演算される。

この補間画素データはA/D1より出力される全画素データ
と共にモード判別回路４に供給され、各画素ブロツクに
ついてＣモードで伝送するかＥモードで伝送するかが決
定される。モード判別回路４ではA/D1より出力される画
素データと補間画素データとの差を演算し、各画素ブロ
ツク毎にこの差の合計（以下ブロツク歪と称す）を演算
しこれを１フイールド分、メモリに蓄えておく。

そして次のフイールドのデータが入力されるまでの間
に、全ての画素ブロツクのブロツク歪の分布を求める。
ここでＣモードで伝送する画素ブロツク数と、Ｅモード
で伝送する画素ブロツク数とＥモードで伝送する画素ブ
ロツク数との比は常に一定とする必要がある。例えばＣ
モードで伝送する画素ブロツクを全体の2/3,Eモードで
伝送する画素ブロツクを全体の1/3に設定すれば、全体
として伝送するデータ数（圧縮率）は（2/3×1/4＋1/3
×１＝）1/2となる。そこで全画素ブロツクのブロツク
歪の分布により、どの程度のブロツク歪を境にＣモー
ド,Eモードの分配を行うかを決定するための歪閾値を求
めておく。

そして次のフイールドのビデオ信号が入力されるタイミ
ングで蓄えられたブロツク歪を順次読出し、歪閾値と比
較して伝送モードを決定する。読出されたブロツク歪が
歪閾値と一致した場合には、前述の如き所定の割合にＣ
モードで伝送される画素ブロツクと、Ｅモードで伝送さ
れる画素ブロツクとの比が一致する様伝送モードが決定
される。

上述の如くして得たモード判別信号はスイツチ７へ供給
され、Ｅモード画素データ用のバツフア５と、Ｃモード
画素データ用のバツフア６から択一的に画素データが読
出される。このスイツチ７の出力データは伝送データと
してデイジタルアナログ変換器（D/A）８に入力され、
ここで再度アナログビデオ信号とされ伝送路へ出力され
る。またモード判別信号もバツフア９を介してモード情
報として伝送路へ出力される。

第９図は２次元TAT伝送システムの受信側の概略構成例
を示す図である。伝送路を介して入力される前述の処理
の施されたビデオ信号にA/D10にてデイジタル信号に戻
される。A/D10の出力はＣモード補間回路11に供給さ
れ、Ｃモードによる間引画素データに対応する補間デー
タが演算される。

一方、伝送されたモード情報はスイツチ12を制御し、モ
ード情報がＥモードを示す時はＥ側に接続し、Ｃモード
を示す時はＣ側に接続する。これによつてＥモード画素
データ,Cモード画素データ及び補間画素データを含む全
画素データがフレームメモリ13に格納されていく。フレ
ームメモリ13からは例えばテレビジヨン信号に準拠した
順序で全画素データが読出され、D/A14を介して出力さ
れる。

上述の如く２次元TATの伝送システムに於いては、極め
て効果的に画像情報を伝送できる。

〈発明の解決しようとする問題点〉 ところで上述の如きテレビジヨン信号をデイスプレイし
た場合、再生画面中の動画領域に於いては解像度は悪く
とも気にならないが、静止領域については解像度の劣化
は目立ち易い。一方、画面上の静止領域については時間
軸方向の相関性が高いということになり、この時間軸方
向の相関性を利用したビデオ信号処理の手法は近年進み
つつあるものである。

ところが前述した２次元TATの伝送システムに於いては
時間的に相関性を有する画面群を連続して伝送する場合
に於いても、画面上の静止領域と動画領域とを特に区別
することはなかつた。そのため静止領域の再生画面がい
ま１つ物足りない場合がある。特に全画面が静止画の場
合にはＣモード伝送部分の画像度の劣化が目立つもので
あつた。

斯かる目的下において、本発明の画像情報伝送方法にお
いては、夫々複数の画素よりなるブロックに分割し、該
ブロック単位で伝送する際に、小なる情報量で画像情報
を伝送するブロックと、大なる情報量で画像情報を伝送
するブロックと、当該画面の画像情報の伝送を行わない
ブロックとを含む伝送形態で一画面の画像情報を伝送可
能とし、他の画面の対応するブロックとの各画素の差が
小さい当該画面のブロックを、当該画面の画像情報の伝
送を行わないブロックに選定すると共に、前記当該画面
の画像情報の伝送を行わないブロックの増加に伴って、
前記小なる情報量で画像情報を伝送するブロックの数に
対して前記大なる情報量で画像情報を伝送するブロック
の数を相対的に増加せしめ、一画面の画像情報の情報量
を規定の情報量として伝送するものである。

〈作用〉 上述の如き構成に於いて、画面上の静止領域に対応する
ブロツクを当該画面の画像情報の伝送を行わないブロッ
クとした際、直前に伝送した画面のデータを用いること
により、この部分の再現は可能である。しかも直前に伝
送した画面に於いてこのブロツクが大なる情報量で伝送
するブロックであれば、再現される画面の解像度は極め
て高いものとなる。

〈実施例〉 以下、本発明の一実施例について説明する。

本実施例に於いては前述の２次元TATによる伝送システ
ムに、更に画像情報の時間的な相関性を利用して伝送デ
ータ数を減らすもので、３次元TATとでも呼称すべきも
のである。即ち本実施例の３次元TATによる伝送システ
ムに於いては、画面の静止領域については受信側で画素
データの更新を行う必要がないことに着目して、２次元
TATによる伝送システムと同一量のデータを伝送した場
合には更に画質の向上を図ろうとするものである。

以下、本実施例の基本的な考え方について説明してい
く。静止領域内にある画素ブロツクについて、１度全画
素データを伝送すれば、以後の画面を伝送する際にはこ
の画素ブロツクについてはその画面の画素データは伝送
せずに、先に伝送してあるデータを繰り返し利用しよう
というものである。この様に伝送している画面の画素デ
ータについては伝送しない画素ブロツクを存在せしめ、
そのことを示す情報のみを伝送する。この伝送モードを
以下ｐモードと称し、２次元TATに於けるＥモード,Cモ
ードと対応する伝送モードを２次元TATの場合と区別す
るために夫々ｅモード,cモードと称する。

２次元TATの場合と同一量のデータを伝送することを考
えた時ｐモードの画素ブロツクが増加すると、ｐモード
で伝送しない画素ブロツクの数が減少する。その中で情
報密度の高い画素ブロツクをｅモードで伝送することが
できる。従つて静止領域が増加すればする程、受信側で
高解像度を得ることができる画素ブロツク数を増大させ
ることができ、再現画質は更に向上する。

第１図は本発明の一実施例としての伝送システムの送信
側の概略構成を示す図であり、本例に於いてもアナログ
伝送系を対象としている。

入力されたアナログビデオ信号はA/D100によりデイジタ
ル信号とされ、全画素データが出力される。この全画素
データは２次元TATの場合と同様に間引き回路101に供給
され、ｃモードパターンに対応する間引きが行われ、ｃ
モード画素データ（基本画素データ）を得る。ｃモード
画素データは補間回路３に供給され、間引画素データに
対応する補間画素データが演算される。

ここでe,c,p,3つのモードのいずれのモードを用いて画
素ブロツクを伝送するかを判定する過程について説明す
る。まず２次元TATの場合と同様にｅモードで伝送した
場合と、ｃモードで伝送した場合との再現画素データの
差をA/D100の出力と補間回路102の出力とを用いること
により演算し、各画素ブロツク毎にこの差の合計（以下
ブロツク歪Dcと称す）をブロツク歪Dc演算回路103にて
演算する。

他方、フレームメモリ104に格納されている過去の画面
に於ける各画素データと現画面の各画素データの差を演
算し、同様に各画素ブロツク毎にこの差の合計（以下ブ
ロツク歪Dpと称す）をブロツク歪みDp演算回路105にて
演算する。比較器106はこれらDcとDpとを比較してい
る。

即ち比較器106では各画素ブロツク毎に、ｃモードで伝
送した場合とｐモードで伝送した場合とで、いずれがｅ
モードで伝送した場合に対して忠実に画面を再現できる
かを検出していることになる。従つてDc＞Dpの場合には
ｃモードとはならず、Dc＜Dpの場合にはｐモードとはな
らない様にするものである。

比較器106からはDcとDpのいずれが大きいかを示すデー
タ（Dc/Dp）と共に、これらの小さい方の値を複合ブロ
ツク歪（Dm）としてモード判定回路107に供給する。

モード判定回路107に於いては、Dmの大きい順に所定数
の画素ブロツクに対しｅモードを割り当ててゆく、この
割当ての手順は前述の２次元TATに於ける場合と同様に
全画素ブロツクのDmの分布に基いてDmの閾値を求め、Dm
がこの閾値を超えるものについてはｅモード,Dmが閾値
より小さい場合にはｅモード以外のモードとする。Dmが
閾値より小さい場合には当然Dp＞Dcの時ｃモード,Dp＜D
cの時ｐモードが割り合てられる。これに従いモード判
定回路107からはｅモードかそれ以外かというデータ（e
/）と、Dp/Dcとが出力される。

本実施例の伝送システムに於いては、モード情報はe/
のみを伝送する。この時ｅモードではない画素ブロツク
の伝送モードがｃモードであるかｐモードであるかは以
下の如く画素データとして伝送する。

即ち、ｐモードで伝送する画素ブロツクについては受信
側で再現される前画面の基本画素データを伝送する様に
している。受信側で再現される前画面の全画素データは
フレームメモリ104に格納されており、これを間引き回
路108で間引き回路101と同様に間引くことにより前画面
の基本画素データが得られる。この様にして得た間引き
回路108の出力データを以後ｐモード画素データと称
す。受信側では後述する様に連続する画面に於いてある
画素ブロツクの基本画素データが同じものであれば、後
の画面の当該画素ブロツクについてはｐモードで伝送さ
れたものと判断する。

尚、フレームメモリ104に格納されているデータについ
ては、受信側で再現される前画面の全画素データとな
る。即ち前画面がｐモードの画素ブロツクの画素データ
についてはメモリ104のデータ書換えを禁止しなければ
ならない。また前画面がｃモードの画素ブロツクについ
てｐモードとしても画質改善効果は得られない。従つて
フレームメモリ104のデータの書換えはモード判定回路1
07によりｅモードと判定した時のみ行えばよい。そこで
本実施例に於いてはモード判定回路107より得られるe/
でメモリ104の書き換えを制御している。

バツフア109,110,111からはこの様にして夫々ｐモード
画素データ,eモード画素データ,cモード画素データが得
られ、スイツチ113はe/及びDc/Dpを用いてこれらを択
一的にD/A114に供給している。従つてD/A114は３次元TA
T伝送システムによるアナログビデオ信号を出力するこ
とになる。またe/もバツフア112を介してモード情報
として伝送される。

上述の実施例に於ける各モードの分配比率について以下
考察する。第２図はブロツク歪Dp及びDcに対するモード
分配の様子を示す図、第３図は画像の時間的な相関によ
る分配比率の変化を示す図である。

第２図に於いてある画素ブロツクのDc,Dpについて考察
するに動きの大きいブロツク程、Dp軸上で上方に行く。
また、精細度の高い部分即ち２次元的に周波数の高いブ
ロツク程、Dc軸上で右側に行く。DmはDcとDpの小さい方
の値をとるのであるから、図示の如くXcに位置するDc,D
pを持つ画素ブロツクのDmはDc軸に垂線をおろした時のD
c軸上の値となる。一方、Xpに位置するDc,Dpを持つ画素
ブロツクのDmはDp軸に垂線をおろし、この垂線と直線Dc
＝Dpとの交点から更にDc軸に垂線をおろした時のDc軸上
の値となる。

今第２図に於いてDm軸を設け、閾値T₁を考えた時、Dc,D
p座標に於いてはT₂の如く位置し、図示の如くｅモード
の領域が定まる。つまり、一般的には動きが激しくかつ
精細度の高い画素ブロツクがｅモードで伝送される。

各モードの分配比率については、１つの画面全体のデー
タ圧縮率を1/2に固定した場合の様子を第３図に示して
いる。ここではｐモードに於いて伝送する画素データは
全体の1/4で、ｃモードのそれと等しいと過程している
のでｅモードで伝送できる画素ブロツク数は常に全体の
1/3となる。

第３図に於いて右辺をなす直線部分は２次元TATの分配
比率を示していることになる。つまり３次元TATの伝送
システムで、前後の画面間に全く相関性がない場合には
２次元TATと同一の処理を行うことになる。これに反し
て完全静止画面を伝送する場合にはｃモードで伝送する
画素ブロツクはなくなつていき、再現画面は全ての画素
ブロツクをｅモードで伝送した場合と同じ解像度とな
る。ある画面に対するモード分配比率は図中Ａにて示す
点線上に於いて、e,c,p各領域と交わつている部分の線
分の長さで示される。この点線Ａの位置は上述の説明か
ら明らかな様に伝送する画像情報の時間的な相関性に依
存する。

第４図は本実施例による伝送システムの受信側の概略構
成を示す図である。第１図に示す送信側より伝送された
アナログビデオ信号はA/D200に於いてデイジタルデータ
に戻される。スイツチ205は伝送されてきたモード情報
によつて制御され、各画素ブロツクについて、ｅモード
で伝送されている場合にはそのまま全画素データを出力
する。それ以外のモードで伝送されている場合にはスイ
ツチ205の側より、補間回路204にて形成されている補
間画素データを出力する。この補間画素データは送信側
で間引かれた間引画素データに対応しているのは云うま
でもない。この様にしてスイツチ205よりは伝送されて
きた画素データに基く全画素データが出力される。

一方、スイツチ209はｅモードで伝送された画素ブロツ
クの基本画素データのみを間引き回路208を介して出力
し、それ以外のモードで伝送された画素ブロツクについ
てはそのまま基本画素データを出力する。このスイツチ
209も伝送されてきたモード情報により制御される。従
つてスイツチ209からは基本画素データが出力され、基
本画素用フレームメモリ201に供給される。

またスイツチ209より出力される基本画素データとフレ
ームメモリ201より得られる前画面の基本画素データと
の差が演算され、更に各画素ブロツク毎にこの差の合計
（以下ブロツク歪Dbと称す）をブロツク歪Db演算回路で
演算する。このブロツク歪Dbは比較器203に供給され、
このDbが閾値THより小さければ、その画素ブロツクはｐ
モードで伝送されてきたと判断する。これによつて出力
されるｐモードかそれ以外かというモード情報（p/）
はフレームメモリ201,206に供給される。これによりフ
レームメモリ201,206の書換えはｐモードで伝送された
画素ブロツクについて禁止されることになり、１画面前
のデータがそのまま残ることになる。この残されたデー
タがｅモード画素データであれば良好な再現画面が得ら
れるものである。

この様にして全画素用フレームメモリ206のデータ更新
が行われると共に、D/A207に対して読出すことによりD/
A207から高解像度のアナログビデオ信号が出力されるこ
とになる。

上述の如き実施例の伝送システムに於いては、静止領域
について高解像度のアナログビデオ信号が得られるのは
明らかであろう。

尚、上述の実施例の伝送システムに於いてはｐモードを
示すモード情報は伝送しなかつたが、これを伝送し、前
画面の画素データは伝送しない構成とすることも可能で
ある。この場合に於いて圧縮率を1/2に固定する場合の
各モードの分配比率を第５図にて示す。図より明らかな
様にこの場合に於いても前後の画面に全く相関性がなけ
れば２次元TATと同一の処理が行われる。またこの場合
時間軸方向の相関性が高ければｅモードで伝送する画素
ブロツク数が増加する。

〈発明の効果〉 以上説明した様に本発明によれば画像データの情報量を
規定の情報量とした状態で、特に静止領域の多い画像の
再現性を向上できる画像情報伝送方法を得るものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例としての伝送システムの送信
側の概略構成を示す図、 第２図は第１図の実施例に於いて各画素ブロツクの性質
に伴うモード分配の様子を示す図、 第３図は第１図の実施例に於いて画像の時間的な相関に
よるモード分配比率の変化を示す図、 第４図は本実施例による伝送システムの受信側の概略構
成を示す図、 第５図は前画面の画素データを伝送しない場合に於い
て、画像の時間的な相関によるモード分配比率の変化を
示す図、 第６図はTATの基本的な考え方を説明するための図、 第７図は２次元TATに於けるデータ伝送パターンを示す
図、 第８図は２次元TATによる伝送システムの送信側の概略
構成例を示す図、 第９図は第８図の送信側に対応する受信側の概略構成を
示す図である。 101は間引き回路,102は補間回路,104はフレームメモリ,
107はモード判定回路,113はスイツチである。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 笹谷 知彦 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 吉村 克二 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 高橋 宏爾 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (72)発明者 上月 進 神奈川県川崎市高津区下野毛770番地 キ ヤノン株式会社玉川事業所内 (56)参考文献 特開 昭60−158787（ＪＰ，Ａ) テレビジョン学会技術報告、ＩＣＳ67− ７（昭59−４−５）、Ｐ．47−54

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】時間的に相関性を有する画面群の画像情報
   を、１つの画面を夫々複数の画素よりなるブロックに分
   割し、該ブロック単位で伝送する方法であって、 小なる情報量で画像情報を伝送するブロックと、大なる
   情報量で画像情報を伝送するブロックと、当該画面の画
   像情報の伝送を行わないブロックとを含む伝送形態で一
   画面の画像情報を伝送可能とし、 他の画面の対応するブロックとの各画素の差が小さい当
   該画面のブロックを、当該画面の画像情報の伝送を行わ
   ないブロックに選定すると共に、 前記当該画面の画像情報の伝送を行わないブロックの増
   加に伴って、前記小なる情報量で画像情報を伝送するブ
   ロックの数に対して前記大なる情報量で画像情報を伝送
   するブロックの数を相対的に増加せしめ、一画面の画像
   情報の情報量を規定の情報量として伝送することを特徴
   とする画像情報伝送方法。