JPH0787586B2

JPH0787586B2 - 画像信号符号化制御方式

Info

Publication number: JPH0787586B2
Application number: JP10764990A
Authority: JP
Inventors: 真喜子此島; 喜一松田
Original assignee: Fujitsu Ltd
Current assignee: Fujitsu Ltd
Priority date: 1989-08-02
Filing date: 1990-04-25
Publication date: 1995-09-20
Anticipated expiration: 2010-09-20
Also published as: JPH047989A

Description

【発明の詳細な説明】〔概要〕テレビ会議やテレビ電話等に於ける画像信号を高能率符
号化する画像信号符号化制御方式に関し、符号化効率を向上させると共に、再生画質を考慮した符
号割当てを可能とすることを目的とし、入力画像信号又は該入力画像信号のフレーム間差分信号
に対して離散コサイン変換を施す離散コサイン変換部
と、該離散コサイン変換部からの変換係数又は該変換係
数のフレーム間差分信号を量子化する量子化部と、該量
子化部からの量子化出力信号を可変長符号化する符号化
部と、前記入力画像信号の性質を判定する画像判定部と
を備え、該画像判定部により、前記入力画像信号の複数
画素からなるブロック対応に、平坦部分，エッジ部分，
細かい文様部分の何れに相当するか判定し、判定結果に
基づいて前記量子化部の量子化ステップを制御するよう
に構成した。

〔産業上の利用分野〕

本発明は、テレビ会議やテレビ電話等に於ける画像信号
を高能率符号化する画像信号符号化制御方式に関するも
のである。

画像信号の高能率符号化方式は、既に各種の方式が提案
されており、最近は、その一つとして離散コサイン変換
（DCT:Discrete Cosine Transform）が注目されてい
る。この離散コサイン変換は、複数画素を１ブロックと
し、変換行列により変換係数に直交変換するものであ
り、画像の性質によっても異なるが、一般的には、変換
係数は低周波領域側に集中する傾向があり、この変換係
数を量子化して可変長符号化することにより、画像信号
の高能率符号化を行い、この符号化信号を伝送し、或い
は画像記録装置に記録するものである。そして、受信側
或いは画像記録装置からの再生時に、可変長復号化して
逆量子化し、更に逆離散コサイン変換して再生画像信号
を得るものである。

このような入力画像信号に離散コサイン変換を施して符
号化する方式に於いて、更に符号化効率を向上すること
が要望されている。

〔従来の技術〕

第15図は従来例のブロック図であり、送信部は、離散コ
サイン変換部60と量子化部61と走査部62と符号化部63と
を備え、受信部は、復号化部64と逆走査部65と逆量子化
部66と逆離散コサイン変換部67とを備えている。

入力画像信号は、動画像や図面等の静止画等をテレビカ
メラ等により撮像して得られた画像信号や画像記録装置
からの再生された画像信号或いはその画像信号にフレー
ム間差分処理等を施した信号を、図示しないAD変換器に
よりディジタル信号に変換した信号であり、離散コサイ
ン変換部60に加えられる。この離散コサイン変換部60に
於いては、例えば、第16図に示すように、１画面をＮ×
Ｎ画素からなるブロックに分割し、各ブロックの画像ｆ
（u,v）に離散コサイン変換を施し、変換係数Ｆ（i,j）
を個別に量子化部61に於いて量子化し、走査部62に於い
て水平方向，垂直方向或いはジクザグ方向の走査によ
り、二次元配列の量子化出力信号を一次元配列とし、符
号化部63に於いては、出現確率の高いものに短い符号を
割当て、出現確率の低いものに長い符号を割当てる可変
長符号化等によりエントロピー符号化する。

受信側では、復号化部64により符号化部63と逆の処理で
受信符号をエントロピー復号化し、逆走査部65に於いて
送信側の走査部62と逆の走査処理を行い、逆量子化部66
に於いて量子化部61と逆の処理を行い、逆離散コサイン
変換部67に於いて離散コサイン変換部60と逆の処理を行
って出力画像信号とし、図示しないディスプレイ装置に
加えることにより、送信側からの画像が表示される。

離散コサイン変換は次の（１），（２）式で表される。

この（１），（２）式に基づいて、１画面の中の各ブロ
ックの画素ｆ（u,v）を変換係数Ｆ（i,j）に変換する
と、i,jの値に対応して周波数成分を示すものとなり、
i,jの値が小さい程、低周波成分を示し、i,j＝０のＦ
（0,0）は直流成分を示すものとなる。例えば、第16図
の画面のＮ×Ｎ画素からなるブロックに於いて、Ｎ＝８
とすると、斜線を施したブロックは、その下方に拡大し
て示すものとなり、離散コサイン変換を施すことによ
り、矢印ａ方向が低周波領域、矢印ｂ方向が高周波領域
の変換係数となる。そして、一般的な画面の場合には、
離散コサイン変換を施すことにより、低周波成分の変換
係数の値は大きく、高周波成分の変換係数の値は小さ
く、０となるものが多くなる。

この変換係数Ｆ（i,j）を量子化部61に於いて量子化
し、走査部62に於いて走査するものであり、第16図の下
方のブロックに於いて、ｃはジクザグ走査、ｄ（実線）
は水平走査、ｅ（一点鎖線）は垂直走査を示し、それら
の何れかの走査により、低周波領域から高周波領域に向
かって、或いはその逆方向に向かって走査し、二次元配
列を一次元配列に変換し、符号化部63に於いて順次エン
トロピー符号化を行うものである。

前述のように、変換係数の高周波成分が０となることが
多いものであるから、高周波領域側から走査を行い、０
でなくなった位置にエンドオブバウンド符号EOBを付加
する。例えば、第17図に示す８×８画素のブロックの量
子化信号について、高周波領域側から矢印で示すように
ジクザグ走査を行い、０でなくなった位置（−７の値の
位置：左上の画素位置を１とし、右下の画素位置を64と
すると、「46」の画素位置）に、エンドオブバウンド符
号EOBを付加する。

そして、低周波領域側からジクザク走査を行うと、1031
（直流分），−9,−5,3,20,15,0,・・・0,−７（EOB）
の一次元配列の変換計数が得られ、符号化部63に於いて
エントロピー符号化し、エンドオブバウンド符号EOB以
降の変換係数については総て０であるから、符号化を省
略するもので、それにより、符号化効率を向上してい
る。

受信側に於いては、このエンドオブバウンド符号EOBを
検出することにより、ブロックの符号化信号の終了を識
別して、復号化を行うことができる。

〔発明が解決しようとする課題〕

入力画像信号をブロック対応に離散コサイン変換を施す
ことにより、低周波領域側に集中した変換係数が得ら
れ、高周波領域側には０が多くなるものであるから、こ
の高周波領域側のエンドオブバウンド符号EOB以降の０
を伝送しないようにして、符号化効率を向上している。

しかし、従来例の離散コサイン変換を用いて画像信号符
号化を行う方式に於いては、画像の性質に関係なく一律
に高能率符号化して伝送或いは記録するものであり、視
覚特性を考慮して高能率符号化を行うものではないの
で、単に符号化効率を更に向上させた時に、再生画質が
劣化する欠点があった。

本発明は、符号化効率を向上させると共に、再生画質を
考慮した符号割当てを可能とすることを目的とするもの
である。

〔課題を解決するための手段〕本発明の画像信号符号化制御方式は、入力画像信号の性
質を判定して量子化ステップを制御するものであり、第
１図を参照して説明する。

入力画像信号又は該入力画像信号のフレーム間差分信号
に対して離散コサイン変換を施す離散コサイン変換部１
と、この離散コサイン変換部１からの変換係数又はこの
変換係数のフレーム間差分信号を量子化する量子化部２
と、この量子化部２からの量子化出力信号を可変長符号
化する符号化部３と、入力画像信号の性質を判定する画
像判定部４とを備えており、画像判定部４は、入力画像
信号の複数画素からなるブロック対応に、平坦部分，エ
ッジ部分，細かい文様部分の何れに相当するかを判定
し、その判定結果に基づいて量子化部２の量子化ステッ
プを制御するものである。

更に、入力画像信号のフレーム間のブロック対応に動き
補償を行う動き補償部を備え、画像判定部４により量子
化部２を制御するものである。

又画像判定部４に於いて、平坦部分と判定された時は、
量子化部２の量子化ステップを細かくし、エッジ部分と
判定された時は、平坦部分の場合の量子化ステップと同
じか又はそれより粗くし、細かい文様部分と判定された
時は、エッジ部分の場合の量子化ステップと同じか又は
それより粗く設定するものである。

又画像判定部４は、ブロックの画素の値についての標準
偏差が、第１の閾値以下の時に平坦部分と判定し、第１
の閾値を超えて第２の閾値以下の時にエッジ部分と判定
し、第２の閾値を超えた時に細かい文様部分と判定する
ものである。

又画像判定部４は、ブロックの画素に対してラプラシア
ンのマスクをかけ、その結果、所定の閾値を超えた画素
数が、第３の閾値以下である時に平坦部分と判定し、こ
の第３の閾値を超えて第４の閾値以下の時にエッジ部分
と判定し、この第４の閾値を超えた時に細かい文様部分
と判定するものである。

又画像判定部４は、ブロック又はこのブロックを細分化
したサブブロックの画素の値の平均値を求め、この平均
値とブロック内又はサブブロック内の画素の値との差の
絶対値が所定の閾値を超えた画素数を計数し、画素数が
第５の閾値以下の時に平坦部分と判定し、又画素数が第
５の閾値を超え且つ第６の閾値以下の時にエッジ部分と
判定し、又画素数が第６の閾値を超えた時は細かい文様
部分と判定するものである。

〔作用〕

離散コサイン変換部１は、入力画像信号に離散コサイン
変換を施すか、又はフレーム間差分信号に離散コサイン
変換を施し、量子化部２は、変換係数について量子化す
る。この量子化部２は量子化ステップを切替える構成又
は複数の異なる量子化ステップの量子化器を切替える構
成を有し、画像判定部４によりその切替えが制御される
ものである。又符号化部３は、量子化出力信号をハフマ
ン符号等の可変長符号化を行うものである。

画像判定部４は、入力画像信号のブロック対応に、空や
壁等のような平坦部分と、物体の輪郭部分等のエッジ部
分と、模様等の細かい文様部分との何れに相当するか判
定して、量子化部２の量子化ステップを切替えるもので
ある。

又動き補償部は、現フレームの入力画像信号のブロック
と、前フレームの入力画像信号のブロックとの間の動き
ベクトルを検出し、画像信号に於ける動きの大きいブロ
ックについてのフレーム間差分信号が増大しないように
するものである。

又視覚特性は、平坦部分とエッジ部分とに対する感度が
良く、細かい文様部分にたいしては感度が比較的低く、
多少の歪があっても識別できないものである。又量子化
部２に於ける量子化ステップを粗くすると、再生画像が
ぼけることになり、又離散コサイン変換を施して得られ
る変換係数の高周波成分を強制的に零にすると、ブロッ
ク歪が発生する傾向がある。そこで、画像判定部４は、
入力画像信号のブロック毎に判定し、平坦部分の場合は
量子化ステップを細かく、エッジ部分の場合は量子化ス
テップを平坦部分と同様又はそれより粗く、細かい文様
部分の場合は量子化ステップをエッジ部分と同様又はそ
れより粗く設定するものである。それによって、再生画
質を劣化することなく、符号化効率を向上することがで
きる。

又画像判定部４は、入力画像信号のブロック対応に、ブ
ロックを構成する画素の値（輝度）を基に平坦部分とエ
ッジ部分と細かい文様部分との何れに相当するか判定す
るものであり、その一つの手段として、先ず、入力画像
信号のブロックの画素の値について標準偏差を求める。
この標準偏差について、第1,第２の閾値と比較し、第１
の閾値以下の時は比較的平均的な画素からなる場合であ
るから、空や壁等のような平坦部分、第２の閾値を超え
た時は異なる値の画素からなる場合であるから、縞模様
等のような細かい文様部分、第１の閾値を超え且つ第２
の閾値以下の時は平坦部分と細かい文様部分との中間的
な画素構成であり、文字，図形等の輪郭部分を含むもの
であるから、エッジ部分と判定する。

又画像判定部４に於ける他の一つの手段は、入力画像信
号のブロックの画素にラプラシアンのマスクをかける。
その結果、所定の閾値を超えた画素数を検出して計数す
る。即ち、エッジに相当する画素数を計数する。その画
素数が第３の閾値以下の時はエッジに相当する画素が少
ないので平坦部分、第４の閾値を超えた時はエッジに相
当する画素が多いので細かい文様部分、第３の閾値を超
え且つ第４の閾値以下の時は、平坦部分と細かい文様部
分との中間的な画素構成であるからエッジ部分と判定す
る。

又画像判定部４に於ける更に他の一つの手段は、ブロッ
ク又はサブブロックの画素の値の平均値を求める。そし
て、この平均値と各画素の値との差の絶対値が所定の閾
値を超えたか否か識別し、閾値を超えた画素数を計数す
る。この画素数が第５の閾値以下の時は、そのブロック
の画素の値の差異が小さいので、平坦部分と判定する。
又画素数が第６の閾値を超えた時は、そのブロックの画
素の値の差異が大きいので、細かい文様部分と判定す
る。又画素数が第５の閾値を超え且つ第６の閾値以下の
時は、そのブロックの画素の値の差異が平坦部分により
大きく、細かい文様部分より小さいので、エッジ部分と
判定する。

〔実施例〕

以下図面を参照して本発明の実施例について詳細に説明
する。

第２図は本発明の一実施例のブロック図であり、送信側
は、離散コサイン変換部11と、量子化部12と、走査部15
と、符号化部13と、送信部16と、画像判定部14とを備え
ている。又受信側は、受信部17と、復号化部18と、逆走
査部19と、逆量子化部20と、逆離散コサイン変換部21と
を備えている。

テレビカメラ等からの動画像信号等の入力画像信号に対
して、離散コサイン変換部11に於いてブロック対応に離
散コサイン変換を施し、量子化部12に於いて変換係数を
量子化し、走査部15に於いてジクザグ走査，水平方向走
査，垂直方向走査等により、ブロック対応の二次元配列
を一次元配列に変換し、符号化部13に於いて可変長符号
化し、送信部16に於いて変調等を行って符号化信号を受
信側へ送信する。

又画像判定部14に於いて、入力画像信号のブロック対応
に平坦部分かエッジ部分か細かい文様部分かを判定し、
その判定信号を量子化部12と送信部16とに加え、量子化
部12に於ける量子化ステップを制御すると共に、その量
子化ステップを補助情報として送信部16から受信側へ送
出する。この場合、通常のエントロピー符号化伝送方式
に於ける場合と同様に、送信情報量を送信バッファの使
用量から判定して、送信バッファがオーバーフロー又は
アンダーフローしないように、量子化部12を制御する構
成を付加することもできる。

受信側に於いては、受信部17で符号化信号を受信し、復
号化部18に於いて復号し、逆走査部19に於いて一次元配
列の信号をブロック対応の二次元配列の信号に変換し、
逆量子化部20に於いて逆量子化する。この時、受信部17
に於いて分離した量子化ステップを示す補助情報を量子
化部20に加えて、送信側と同一の量子化ステップにより
逆量子化する。逆量子化出力信号を逆離散コサイン変換
部21により逆離散コサイン変換し、受信画像信号とし、
図示を省略したディスプレイ装置に加えて表示させるも
のである。

画像判定部14は、入力画像信号のブロック対応に、平均
値との差の閾値以上の画素数の大小，標準偏差の大小，
エッジの画素数の大小等を基に平坦部分，エッジ部分，
細かい文様部分の何れであるかを判定する。この判定信
号により、量子化部12の量子化ステップを、平坦部分に
対しては細かく、エッジ部分に対しては平坦部分と同じ
かそれよりも粗くし、細かい文様部分に対してはエッジ
部分と同じかそれより粗くするものである。

第３図は本発明の他の実施例のブロック図であり、31は
離散コサイン変換部（DCT）、32は量子化部（Ｑ）、33
は符号化部（VLC）、34は画像判定部、35は加算回路、3
6は高周波成分削除回路（HFC）、37は逆量子化部
（）、38は加算回路、39はフレームメモリ（FM）、40
はフレーム間符号化フレーム内符号化とを切替える切替
部である。

この実施例は、変換係数領域でフレーム間差分を求めて
符号化する場合を示し、離散コサイン変換部31により入
力画像信号に離散コサイン変換を施し、それによる変換
係数と、フレームメモリ39に蓄積された前フレームの変
換係数とを加算回路35に加えて差分を求め、量子化部32
により量子化し、高周波成分の変換係数を高周波成分削
除回路36により削除し、符号化部33により可変長符号化
して受信側へ送信する。或いは、画像記録装置へ加えて
記録する。

又高周波成分削除回路36により高周波成分を削除された
変換係数を、逆量子化部37により逆量子化し、フレーム
メモリ39に蓄積された前フレームの変換係数と加算回路
38に於いて加算し、今回のフレームの変換係数としてフ
レームメモリ39に蓄積する。

又フレーム間符号化とフレーム内符号化との発生情報量
を比較し、フレーム内符号化の場合の発生情報量が少な
い時に、切替部40を制御してフレームメモリ39側からア
ース側へ切替えることにより、フレーム内符号化を行わ
せることができる。

又画像判定部34は、入力画像信号をブロック対応に、平
坦部分かエッジ部分か細かい文様部分かの何れであるか
を判定するものであり、その判定信号により量子化部32
と逆量子化部37との量子化ステップを切替えるものであ
る。

又高周波成分削除回路36は、例えば、第16図のブロック
の二次元配列についてジクザグ走査ｃ、水平走査ｄ、垂
直走査ｅの何れかの走査により、直流分から所定数の低
周波成分、例えば、直流分を含めて（Ｎ×Ｎ）/2個の変
換係数の量子化出力信号を取り出し、それ以降の高周波
成分を除いて符号化部33に加えることにより、零又は零
に近い値の高周波成分の変換係数については符号化しな
いようにするもので、これによっても符号化効率を向上
することができる。なお、高周波成分削除回路36は、量
子化部32の前段に設けることもできる。

又画像判定部34は、前述の実施例と同様に、入力画像信
号のブロック対応に、平坦部分かエッジ部分か細かい文
様部分かを判定して、量子化部32と逆量子化部37との量
子化ステップを制御するものである。

前述の離散コサイン変換部31等の各部の機能は、それぞ
れ専用の集積回路により実現するか、或いはディジタル
・シグナル・プロセッサの演算機能により実現すること
ができるものである。

第４図は本発明の更に他の実施例のブロック図であり、
動き補償を行う場合を示す。同図に於いて、41は離散コ
サイン変換部（DCT）、42は量子化部（Ｑ）、43は符号
化部（VLC）、44は画像判定部、45は加算回路、46は高
周波成分削除回路（HFC）、47は逆量子化部（）、48
は加算回路、49はフレームメモリ（FM）、50は切替部、
51は逆離散コサイン変換部（IDCT）、52は動き補償部で
ある。

入力画像信号は、画像判定部44と、加算回路45と、動き
補償部52とに加えられる。切替部50が図示のように動き
補償部52側に切替えられていると、入力画像信号とフレ
ームメモリ49の前フレームに於ける画像信号とをブロッ
ク対応に比較して動きベクトルを検出し、フレーム間差
分が小さくなるように制御することになる。又切替部50
がアース側に切替えられると、フレーム内符号化が行わ
れ、又フレームメモリ49側に切替えられると、動き補償
を行わないフレーム間符号化が行われる。この切替部50
にる切替えの制御は、各符号化方式による発生情報量を
比較して、発生情報量が最も少なく符号化方式となるよ
うにすることもできる。

加算回路45により入力画像信号と前フレームの画像信号
との差分が求められ、この差分信号に対して離散コサイ
ン変換部41により離散コサイン変換を施し、量子化部42
により量子化し、高周波成分削除回路46により量子化さ
れた高周波成分の変換係数が削除され、符号化部43に於
いて可変長符号化され、量子化ステップや動きベクトル
等の補助情報を含めて符号化信号は、図示を省略した受
信側へ送出されるか又は画像記録装置に記録される。

又逆量子化部47により逆量子化された変換係数、逆離散
コサイン変換部51により逆離散コサインが施され、加算
回路48により前フレームの画像信号と加算されて、現フ
レームの画像信号としてフレームメモリ49に蓄積され
る。

又画像判定部44により、入力画像信号がブロック対応に
平坦部分かエッジ部分か細かい文様部分か判定し、量子
化部42と逆量子化部47との量子化ステップを制御するも
のである。

この実施例に於いては、動きの大きい動画像信号を入力
した場合に、動き補償により符号化効率を向上できるも
のであり、更に、その場合の画像の性質を判定して、再
生画質が劣化しないように量子化ステップを制御できる
ものである。

第５図及び第６図は、画像判定部に於ける標準偏差によ
る画像判定のフローチャートを示し、先ず、Ｆ（8,8）
で示すようにブロック８×８画素の大きさとし、標準偏
差をσ、第1,第２の閾値をTH1,TH2、平均値をＨとし（a
1）、最初に平均値Ｈを０（a2）とし、Ｉ＝１（a3）及
びＪ＝１（a4）（ブロックの最初の画素位置）とし、次
に平均値Ｈ＝Ｈ＋ｆ（I,J）を求め（a5）、次にＪ＝Ｊ
＋１として（a6）、Ｊ＞８か否か判定し（a7）、Ｊ＞８
でない場合はステップ（a5）に移行し、Ｊ＞８の場合
は、Ｉ＝Ｉ＋１とし（a8）、Ｉ＞８か否か判定し（a
9）、Ｉ＞８でない場合はステップ（a4）に移行し、Ｉ
＞８の場合は、８×８のブロック内に於ける累算処理が
終了したので、Ｈ＝H/64として（a10）、平均値Ｈを求
める。

次に、σ＝０とし（a11）、Ｉ＝１（a12）及びＪ＝１
（a13）として、標準偏差σを、σ＝σ＋（ｆ（I,J）−
Ｈ）^２として求める（a14）、即ち、画素の値と平均値
との差の二乗を累算する。そして、Ｊ＝Ｊ＋１とし（a1
5）、Ｊ＞８か否か判定し（a16）、Ｊ＞８でない場合は
ステップ（a14）に移行し、Ｊ＞８の場合は、Ｉ＝Ｉ＋
１とし（a17））、Ｉ＞８か否か判定し（a18）、Ｉ＞８
でない場合はステップ（a13）に移行し、Ｉ＞８の場合
は64画素のブロック内の累積値が得られたことになるか
ら、とし（a19）、これを標準値σとする。

そして、σ＜TH1か否か判定し（a20）、標準偏差σが第
１の閾値TH1により小さい場合は、ブロック内の画素の
値の差が少ないから、空や壁等のような平坦部分と判定
する。又標準偏差σが第１の閾値TH1以下でない場合
は、TH1≦σ≦TH2か否か判定し（a21）、標準偏差σが
第１の閾値TH1を超え且つ第２の閾値TH2以下の場合は、
ブロック内の画素の値のある程度のばらつきがあるか
ら、文字や図形の輪郭部分等を含むエッジ部分と判定す
る。又標準偏差σが第２の閾値TH2を超えた場合は、ブ
ロック内の画素の値のばらつきが多いので、縞模様等の
ような細かい文様部分と判定する。

第７図及び第８図はエッジ検出による画像判定のフロー
チャートを示し、ラプラシアンによりエッジ検出を行う
場合を示す。即ち、ラプラシアンの３×３の大きさのマ
スクＭ、８×８画素の大きさのブロックｆ（8,8）、ラ
プラシアンのマスクＭをかけた後のブロックｆ′（8,
8）、閾値THと第3,第４の閾値TH3,TH4、及びエッジ個数
のCOUNTを定め（b1）、Ｉ＝２（b2）、Ｊ＝２（b3）と
する。即ち、１ブロックの周辺の画素を除いた画素にラ
プラシアンのマスクＭをかけるものである。なお、ステ
ップ（b1）に於けるラプラシアンのマスクＭは、中心画
素を「４」、その上下左右の画素を「−１」、斜め上下
方向の画素を「０」とした場合を示すが、この構成以外
のマスクを用いることも可能である。

そして、Ｉ＝2,J＝２の画素ｆ（2,2）についてステップ
（b4）に示す演算を施してマスクＭをかけるものであ
り、次に、Ｊ＝Ｊ＋１とし（b5）、Ｊ＞７か否か判定し
（b6）、Ｊ＞７でない場合はステップ（b4）に移行し、
Ｊ＞７の場合は、Ｉ＝Ｉ＋１とし（b7）、Ｉ＞７か否か
判定し（b8）、Ｉ＞７でない場合はステップ（b3）に移
行し、Ｉ＞７の場合は８×８画素のブロック内の６×６
画素についてラプラシアンのマスクＭをかけたことにな
り、次にエッジの個数を計数する。

即ち、初期状態のエッジ個数COUNTを０とし（b9）、Ｉ
＝２（b10）及びＪ＝２（b11）として、マスクＭをかけ
た後のブロックｆ′（I,J）の絶対値ABS（ｆ′（I,
J））が閾値THより大きいか否か判定し（b12）、大きい
場合はエッジ個数をCOUNT＝COUNT＋１として（b13）カ
ウントアップする。

そして、Ｊ＝Ｊ＋１とし（b14）、Ｊ＞７か否か判定し
（b15）、Ｉ＝Ｉ＋１とし（b16）、Ｉ＞７か否か判定し
（b17）、Ｊ＞７且つＩ＞７となると、ブロック内のエ
ッジ個数の計数が終了するから、COUNT＜TH3か否か判定
する（b18）。そして、エッジ個数COUNTが第３の閾値TH
3以下の場合は、エッジ個数が少ないので平坦部分と判
定する。次にTH3≦COUNT≦TH4か否か判定し（b19）、エ
ッジ個数COUNTが第３の閾値TH3を超え且つ第４の閾値TH
4以下の時は、比較的エッジ個数が多いのでエッジ部分
と判定し、エッジ個数COUNTが第４の閾値TH4を超えた場
合は、エッジ個数がエッジ部分と判定する場合に比較し
て多いので、細かい文様部分と判定する。

第９図及び第10図は平均値による画像判定のフローチャ
ートを示し、８×８のブロックＢ（8,8）、閾値THa、第
５及び第６の閾値TH5,TH6、カウント値COUNT及び平均値
Ｈを定め（c1）、第５図に示すステップ（a2）〜（a1
0）と類似したステップ（c2）〜（c10）により、８×８
画素のブロックの平均値Ｈを求める。そして、ステップ
（c11）〜（c19）により、画素の値Ｂ（I,J）と平均値
Ｈとの差の絶対値が閾値THaより大きい場合（|B（I,J）
−H|＞THa）〔ステップ（c14）〕に、COUNT＝COUNT＋１
（c15）とする。

次に、COUNT＜TH5か否か判定し（c20）、第５の閾値TH5
以下の場合は、ブロック内の各画素の値が平均値に近い
場合であるから平坦部分と判定する。次にTH5≦COUNT≦
TH6か否か判定し（c21）、カウント値COUNTが第５の閾
値TH5により大きく且つ第６の閾値TH6以下の場合は、平
均値Ｈに対して差のある画素の数が比較的多い場合であ
るから、エッジ部分と判定し、第６の閾値TH6より大き
い場合は、平均値Ｈに対して差のある画素の数がエッジ
部分と判定する場合に比較して多い場合であるから、細
かい文様部分と判定する。

第11図，第12図及び第13図は、小ブロック平均値による
画像判定のフローチャートを示し、８×８画素のブロッ
クを細分割し、例えば、２×２画素の小ブロック（サブ
ブロック）について平均値を求め、この平均値と画素の
値との差が閾値を超えるものをカウントアップするもの
であり、８×８画素のブロックＢ（8,8）、閾値THb、第
5,第６の閾値TH5,TH6、カウント値COUNT、２×２画素の
平均値Ｈを定め（d1）、大ブロックはI,J、小ブロック
の４個の画素位置をII,JJ（II＝0,1,JJ＝0,1）として、
ステップ（d2）〜（d15）により小ブロック内の平均値
Ｈを求め、次にステップ（d16）〜（d30）により、平均
値Ｈと画素の値との差の絶対値が閾値THbより大きい場
合に、COUNT＝COUNT＋１（d22）で示すようにカウント
アップする。

次に、COUNT＜TH5か否か判定し（d31）、第５の閾値TH5
以下の場合は平均値Ｈに近い値の画素が多い場合である
から平坦部分と判定し、次に、TH5≦COUNT≦TH6か否か
判定し（d32）、第６の閾値TH6以上の場合は、平均値Ｈ
に対して差の大きい画素が多い場合であるから細かい文
様部分と判定し、第５の閾値TH5を超え且つ第６の閾値T
H6以下の場合は、平均値Ｈに対して差の大きい画素が、
小ブロック内に或る程度存在するから細かい文様部分と
判定する。この小ブロックによる判定の場合の第5,第６
の閾値TH5,TH6は、大ブロックによる判定の場合の第5,
第６の閾値TH5,TH6と異なる値に設定することも可能で
ある。

前述の各画素判定の実施例に於ける閾値TH,THa,THb、第
１乃至第６の閾値TH1〜TH6は、入力画像信号が静止画が
多い場合と動画が多い場合等の適用条件に対応して設定
することができるものである。又第６図の標準偏差σを
求める為のステップ（a19）に於いて、1/64の除算処理
を省略し、第1,第２の閾値TH1,TH2を大きな値に設定し
ても同様な作用，効果が得られる。

又第５図及び第６図に於ける標準偏差による画像判定に
於いて、標準偏差σが０〜60の範囲に想定できる場合
に、例えば、第１の閾値TH1を10、第２の閾値TH2を30と
することができる。又第７図及び第８図に於けるエッジ
検出による画像判定に於いて、エッジ個数が０〜64の範
囲となるが、例えば、第３の閾値TH3を５、第４の閾値T
H4を15に設定することができる。又第９図及び第10図に
於ける平均値による画像判定に於いては、第５の閾値TH
5を５、第６の閾値TH6を10に設定することができる。

第14図は量子化ステップ制御のフローチャートを示し、
量子化部12,32,42に複数の量子化器A,B,Cを設け、又受
信側の逆量子化部20又はフレーム間符号化の為の逆量子
化部37,47に複数の逆量子化器Ａ′,B′,C′を設けて切
替制御する場合に相当し、先ず、８×８画素のブロック
Ｆ′（8,8）と、量子化ステップが異なる量子化器A,B,C
と、逆量子化器Ａ′,B′,C′とを定め（e1）、画像の判
定信号が入力されて選択（SEL）を行う（e2）。即ち、
判定信号が平坦部分を示すものであるか否か判定し（e
3）、平坦部分の場合は量子化ステップが小さい量子化
器Ａを選択し、同様に受信側又はフレームメモリの前段
に於いて、この量子化器Ａに対応する逆量子化器Ａ′を
選択する。

又平坦部分でない場合は、エッジ部分か否か判定し（e
4）、エッジ部分の場合は量子化ステップが量子化器Ａ
と同一か又はそれより大きい量子化ステップの量子化器
Ｂを選択し、受信側又はフレームメモリの前段に於い
て、それに対応する逆量子化器Ｂ′を選択する。又エッ
ジ部分でない場合は、量子化ステップが量子化器Ｂと同
一か又はそれより大きい量子化ステップの量子化器Ｃを
選択し、受信側又はフレームメモリの前段に於いて、そ
れに対応する逆量子化器Ｃ′を選択する。

このような量子化器A,B,Cの選択を行う代わりに、量子
化部12,32,42に於ける量子化ステップを切替制御する構
成とすることも可能であり、同様に、逆量子化部20,37,
47に於いても、逆量子化ステップを切替制御する構成と
することができる。

平坦部分と判定されたブロックは、画素の値の変化が少
ないブロックであり、離散コサイン変換による変換係数
の高周波成分が一層少なくなり、高周波成分を削除して
も再生画質の劣化は少なくなる。又量子化ステップを細
かくするものであるから、視覚感度が高い平坦部分の再
生画質の劣化は少なくなる。又文字や図形の輪郭等のエ
ッジ部分と発定されたブロックは、高周波成分の量子化
誤差による再生画質の劣化を或る程度知覚できるが、平
坦部分に比較して視覚感度が低いので、量子化ステップ
を平坦部分の場合と同一又はそれより粗くし、又縞模様
等の細かい文様部分と判定されたブロックは、離散コサ
イン変換による変換係数の高周波成分を比較的多く含む
ことになるが、視覚感度が低いので、量子化誤差による
再生画質の劣化を殆ど知覚できないことになり、従っ
て、量子化ステップをエッジ部分の場合と同一又はそれ
より粗くし、符号化効率を向上させるものである。

本発明は、前述の各実施例にのみ限定されるものではな
く、画像判定の閾値等は、画像の性質を考慮して最適に
設定するものである。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明は、画像判定部４により、
入力画像信号のブロック対応に平坦部分かエッジ部分か
細かい文様部分かを判定し、その判定結果により量子化
部２に於ける量子化ステップを制御し、離散コサイン変
換部１に於いてブロック対応に離散コサイン変換を施し
た入力画像信号の変換係数を量子化し、その量子化出力
信号を符号化部３に於いて可変長符号化するものであ
り、視覚特性に従った変換係数の量子化ステップの制御
により、再生画質の劣化を知覚できない程度として、符
号化効率の向上を図ることができる利点がある。

又画像判定部４は、標準偏差σを第1,第２の閾値TH1,TH
2と比較することにより、又はエッジ検出個数と第3,第
４の閾値TH3,TH4と比較することにより、又は平均値と
の差分の画素数と第5,第６の閾値TH5,TH6と比較するこ
とにより、平均部分かエッジ部分か又は細かい文様部分
かの画像判定を行うもので、この画像判定処理は、離散
コサイン変換部１に於けるブロック対応の処理の期間に
於いて容易に実行できる。従って、ブロック毎の判定信
号に基づいて量子化部２の量子化ステップを制御し、再
生画質を劣化させることなく、符号化効率を向上させる
ことができる利点がある。又動き補償等の処理を含める
ことにより、更に符号化効率の向上を図ることも可能で
ある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図、第２図，第３図及び第４
図は本発明のそれぞれ異なる実施例のブロック図、第５
図及び第６図は標準偏差による画像判定のフローチャー
ト、第７図及び第８図はエッジ検出による画像判定のフ
ローチャート、第９図及び第10図は平均値による画像判
定のフローチャート、第11図，第12図及び第13図は小ブ
ロック平均値による画像判定のフローチャート、第14図
は量子化ステップ制御のフローチャート、第15図は従来
例のブロック図、第16図はブロックの走査説明図、第17
図は従来例の走査説明図である。１は離散コサイン変換部、２は量子化部、３は符号化
部、４は画像判定部である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献特開昭64−4186（ＪＰ，Ａ) ＩＥＥＥＴＲＡＳＡＣＴＩＯＮＳＯＮＣＯＭＭＵＮＩＣＡＴＩＯＮＳＶＯＬ．ＣＯＭ29［12］（1981）Ｐ．1799− 1808 電子通信学会通信部門全国大会522 Ｐ. １−201（昭61)

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】入力画像信号又は該入力画像信号のフレー
ム間差分信号に対して離散コサイン変換を施す離散コサ
イン変換部（１）と、該離散コサイン変換部（１）から
の変換係数又は該変換係数のフレーム間差分信号を量子
化する量子化部（２）と、該量子化部（２）からの量子
化出力信号を可変長符号化する符号化部（３）と、前記
入力画像信号の性質を判定する画像判定部（４）とを備
え、該画像判定部（４）は、前記入力画像信号の複数画素か
らなるブロック対応に、該ブロックの画素の値について
の標準偏差が、第１の閾値以下の時に平坦部分と判定
し、該第１の閾値を超えて第２の閾値以下の時にエッジ
部分と判定し、該第２の閾値を超えた時に細かい文様部
分と判定し、判定結果に基づいて前記量子化部（２）の
量子化ステップを制御することを特徴とする画像信号符号化制御方式。
【請求項２】入力画像信号又は該入力画像信号のフレー
ム間差分信号に対して離散コサイン変換を施す離散コサ
イン変換部（１）と、該離散コサイン変換部（１）から
の変換係数又は該変換係数のフレーム間差分信号を量子
化する量子化部（２）と、該量子化部（２）からの量子
化出力信号を可変長符号化する符号化部（３）と、前記
入力画像信号の性質を判定する画像判定部（４）とを備
え、該画像判定部（４）は、前記入力画像信号の複数画素か
らなるブロック対応に、該ブロックの画素に対してラプ
ラシアンのマスクをかけた結果について所定の閾値を超
えた画素数を計数し、該画素数が、第３の閾値以下の時
に平坦部分と判定し、該第３の閾値を超えて第４の閾値
以下の時にエッジ部分と判定し、該第４の閾値を超えた
時に細かい文様部分と判定し、判定結果に基づいて前記
量子化部（２）の量子化ステップを制御することを特徴とする画像信号符号化制御方式。
【請求項３】入力画像信号又は該入力画像信号のフレー
ム間差分信号に対して離散コサイン変換を施す離散コサ
イン変換部（１）と、該離散コサイン変換部（１）から
の変換係数又は該変換係数のフレーム間差分信号を量子
化する量子化部（２）と、該量子化部（２）からの量子
化出力信号を可変長符号化する符号化部（３）と、前記
入力画像信号の性質を判定する画像判定部（４）とを備
え、該画像判定部（４）は、前記入力画像信号の複数画素か
らなるブロック対応に、該ブロック又は該ブロックを細
分化したサブブロックの画素の値の平均値を求め、該平
均値と該ブロック又はサブブロック内の各画素の値との
差の絶対値が所定の閾値を超えた画素数を計数し、該画
素数が、第５の閾値以下の時に平坦部と判定し、該第５
の閾値を超えて第６の閾値以下の時にエッジ部分と判定
し、該第６の閾値を超えた時に細かい文様部分と判定
し、判定結果に基づいて前記量子化部（２）の量子化ス
テップを制御すること特徴とする画像信号符号化制御方式。