JPH0789648B2 - 画像信号の符号化装置 - Google Patents
画像信号の符号化装置Info
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- JPH0789648B2 JPH0789648B2 JP62135852A JP13585287A JPH0789648B2 JP H0789648 B2 JPH0789648 B2 JP H0789648B2 JP 62135852 A JP62135852 A JP 62135852A JP 13585287 A JP13585287 A JP 13585287A JP H0789648 B2 JPH0789648 B2 JP H0789648B2
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- 238000013139 quantization Methods 0.000 claims description 5
- 238000000926 separation method Methods 0.000 claims description 3
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 11
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 10
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 7
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 description 6
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 3
- 230000003044 adaptive effect Effects 0.000 description 2
- 230000006835 compression Effects 0.000 description 2
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 2
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
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Description
【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、画像信号を高能率に符号化する装置に関す
る。
る。
（従来の技術） 従来画像信号符号化方法とし代表的なものに、予測符号
化（Predictive Coding）と変換符号化（Transform Cod
ing）がある。予測符号化に関しては、ウイリアムケー
プラネツト（WillamK.Pratt）著、「デイジタルイメー
ジプロセツシング（Digital Image Processing）」（ジ
ヨンウイリーアンドサンズ社1978年刊）（以下文献１と
呼ぶ）pp637〜657,22.5節Predictive Codingに詳しく解
説されている。一方、変換符号化に関しては、文献1pp6
67〜699,23.2節Transform Codingに詳しく解説されてい
る。以下に文献１にもとづき、予測符号化と変換符号化
について説明する。
化（Predictive Coding）と変換符号化（Transform Cod
ing）がある。予測符号化に関しては、ウイリアムケー
プラネツト（WillamK.Pratt）著、「デイジタルイメー
ジプロセツシング（Digital Image Processing）」（ジ
ヨンウイリーアンドサンズ社1978年刊）（以下文献１と
呼ぶ）pp637〜657,22.5節Predictive Codingに詳しく解
説されている。一方、変換符号化に関しては、文献1pp6
67〜699,23.2節Transform Codingに詳しく解説されてい
る。以下に文献１にもとづき、予測符号化と変換符号化
について説明する。
第４図に予測符号化の基本ブロツク図を示す。なお以下
においては、画像信号を構成する各画素の位置座標を
（j,k）で示す。ｊは垂直方向の位置を示す座標、ｋは
水平方向の位置を示す座標とする。送信側では原画像信
号Ｆ（j,k）と予測信号Ｔ（j,k）の差分を減算器21に
よつて算出し、予測誤差信号Ｄ（j,k）を得る。Ｄ（j,
k）を量子器22によって量子化しレベル番号DN（j,k）を
得、伝送路26に送出する。DN（i,k）を逆量子化器24に
よつて逆量子化し、逆量子化予測誤差信号DQ（j,k）を
得る。加算器25はDQ（j,k）とＴ（j,k）を加算して局
部復号信号Ｌ（j,k）を得る。予測器23はすでに符号
化ずみの原画像信号に対応する局部復号信号にもとづき
今度符号化する原画像信号Ｆ（j,k）に対する予測信号
Ｔ（j,k）を発生する。受信側では、送信路からD
N（j,k）を受け取り、逆量子化器27は、DN（j,k）からD
Q（j,k）を得る。予測器29と加算器28は、送信側と全く
同じ動作をし、最終的に復号化画像信号Ｆ（j,k）を得
る。DN（j,k）の伝送誤りがなければ、送信側の
Ｌ（j,k）と受信側の（j,k）は全く同じ信号である。
においては、画像信号を構成する各画素の位置座標を
（j,k）で示す。ｊは垂直方向の位置を示す座標、ｋは
水平方向の位置を示す座標とする。送信側では原画像信
号Ｆ（j,k）と予測信号Ｔ（j,k）の差分を減算器21に
よつて算出し、予測誤差信号Ｄ（j,k）を得る。Ｄ（j,
k）を量子器22によって量子化しレベル番号DN（j,k）を
得、伝送路26に送出する。DN（i,k）を逆量子化器24に
よつて逆量子化し、逆量子化予測誤差信号DQ（j,k）を
得る。加算器25はDQ（j,k）とＴ（j,k）を加算して局
部復号信号Ｌ（j,k）を得る。予測器23はすでに符号
化ずみの原画像信号に対応する局部復号信号にもとづき
今度符号化する原画像信号Ｆ（j,k）に対する予測信号
Ｔ（j,k）を発生する。受信側では、送信路からD
N（j,k）を受け取り、逆量子化器27は、DN（j,k）からD
Q（j,k）を得る。予測器29と加算器28は、送信側と全く
同じ動作をし、最終的に復号化画像信号Ｆ（j,k）を得
る。DN（j,k）の伝送誤りがなければ、送信側の
Ｌ（j,k）と受信側の（j,k）は全く同じ信号である。
予測符号化では、予測により原画像信号Ｆ（j,k）をよ
り振幅の小さな予測誤差信号Ｄ（j,k）に変換するこ
と、さらに予測誤差信号を量子化により、よりレベル数
の少い信号DN（j,k）に変換することにより情報の削減
を行つている。
り振幅の小さな予測誤差信号Ｄ（j,k）に変換するこ
と、さらに予測誤差信号を量子化により、よりレベル数
の少い信号DN（j,k）に変換することにより情報の削減
を行つている。
第６図に変換符号化の基本ブロツク図を示す。原画像信
号Ｆ（j,k）をＮ×Ｎ画素ごとのブロツクに分割し、変
換器30において なる線形変換により、Ｎ×Ｎ個の変換係数Ｆ（u,υ）を
各ブロツクごとに得る。（１）においてAC（j,u）は原
画像信号の垂直方向に沿つて変換を行う列方向の変換行
列、AR（k,υ）は原画像信号の水平方向に沿つて変換を
行う行方向の変換行列である。係数選択器31において変
換係数ｆ（u,υ）の一部のみを選択し選択変換係数f
T（u,υ）を得る。選択されなかつた係数の値はゼロと
する。
号Ｆ（j,k）をＮ×Ｎ画素ごとのブロツクに分割し、変
換器30において なる線形変換により、Ｎ×Ｎ個の変換係数Ｆ（u,υ）を
各ブロツクごとに得る。（１）においてAC（j,u）は原
画像信号の垂直方向に沿つて変換を行う列方向の変換行
列、AR（k,υ）は原画像信号の水平方向に沿つて変換を
行う行方向の変換行列である。係数選択器31において変
換係数ｆ（u,υ）の一部のみを選択し選択変換係数f
T（u,υ）を得る。選択されなかつた係数の値はゼロと
する。
量子化器32はfT（u,υ）を量子化し、変換係数量子化レ
ベル番号fTN（u,υ）を得、伝送路33に送出する。
ベル番号fTN（u,υ）を得、伝送路33に送出する。
受信側では、逆量子化器34によつて、伝送路から得たf
TN（u,υ）を逆量子化し、逆量子化変換係数ｆ（u,υ）
を得る。逆変換器35において、ｆ（u,υ）に対し、１ブ
ロツクごとに なる線形変換を行い、Ｎ×Ｎ画素の１ブロツクの復号化
画像信号を得る。（２）においてBC（j,u）は行列〔AC
（j,u）〕の逆行列、BR（k,υ）は行列〔AR（k,υ）〕
の逆行列である。
TN（u,υ）を逆量子化し、逆量子化変換係数ｆ（u,υ）
を得る。逆変換器35において、ｆ（u,υ）に対し、１ブ
ロツクごとに なる線形変換を行い、Ｎ×Ｎ画素の１ブロツクの復号化
画像信号を得る。（２）においてBC（j,u）は行列〔AC
（j,u）〕の逆行列、BR（k,υ）は行列〔AR（k,υ）〕
の逆行列である。
変換符号化では、全ての係数ｆ（u,υ）から一部の係数
fT（u,υ）を選び出すこと、さらに選び出された係数を
量子化により原画像信号より少いレベル数の信号f
TN（u,υ）に変換することにより伝送情報量の削減を行
つている。
fT（u,υ）を選び出すこと、さらに選び出された係数を
量子化により原画像信号より少いレベル数の信号f
TN（u,υ）に変換することにより伝送情報量の削減を行
つている。
（発明が解決しようとする問題点） 予測符号化において情報圧縮率を上げるには、適切な予
測器を設計して予測誤差信号Ｄ（j,k）の振幅を小さく
すればよい。このため従来、Ｆ（j,k）を予測するのに
Ｌ（j,k−１），Ｌ（ｊ−1,k），Ｌ（ｊ−1,k−
１），Ｌ（ｊ−1,k＋１）など、複数の局部復号信号
を用いる方法が提案されている。（文献1,pp650〜65
7）。第５図のごとく、So＝Ｆ（j,k）を中心に画素の配
置をS1からS12まで番号付けして記すことにすれば、た
とえばS1＝Ｌ（j,k−１）,S2＝Ｌ（ｊ−1,k）,S4＝
Ｌ（ｊ−1,k−１）,S6＝Ｌ（ｊ−1,k＋１）であ
る。Ｆ（j,k）を予測するのに用いる局部復号信号の数
を増加し、適切な予測式を用いれば予測誤差信号Ｄ（j,
k）の振幅を小さくできる。たとえば、S0＝Ｆ（j,k）の
予測信号S0＝FT（j,k）をS1からS12までの線形結合で作
成することが考えられる。０ ＝A0＋A1S1＋A2S2＋………＋A12S12 …（３） A0,A1…,A12は定数で画像信号の統計的性質からＤ（j,
k）の平均的振幅が小さくなるよう定めることができ
る。以下Ai（ｉ＝１〜12）のことを予測係数と称する。
たとえばA1の大きさは、統計的にみてS0とS1の相関が高
いと大きい。
測器を設計して予測誤差信号Ｄ（j,k）の振幅を小さく
すればよい。このため従来、Ｆ（j,k）を予測するのに
Ｌ（j,k−１），Ｌ（ｊ−1,k），Ｌ（ｊ−1,k−
１），Ｌ（ｊ−1,k＋１）など、複数の局部復号信号
を用いる方法が提案されている。（文献1,pp650〜65
7）。第５図のごとく、So＝Ｆ（j,k）を中心に画素の配
置をS1からS12まで番号付けして記すことにすれば、た
とえばS1＝Ｌ（j,k−１）,S2＝Ｌ（ｊ−1,k）,S4＝
Ｌ（ｊ−1,k−１）,S6＝Ｌ（ｊ−1,k＋１）であ
る。Ｆ（j,k）を予測するのに用いる局部復号信号の数
を増加し、適切な予測式を用いれば予測誤差信号Ｄ（j,
k）の振幅を小さくできる。たとえば、S0＝Ｆ（j,k）の
予測信号S0＝FT（j,k）をS1からS12までの線形結合で作
成することが考えられる。０ ＝A0＋A1S1＋A2S2＋………＋A12S12 …（３） A0,A1…,A12は定数で画像信号の統計的性質からＤ（j,
k）の平均的振幅が小さくなるよう定めることができ
る。以下Ai（ｉ＝１〜12）のことを予測係数と称する。
たとえばA1の大きさは、統計的にみてS0とS1の相関が高
いと大きい。
S0とS1は水平方向に隣接した画素なので統計的にみて、
水平方向に画像の相関が高いと、S0とS1の相関は高くな
り、A1の値は大きくなる。同様にA2の大きさは統計的に
みてS0とS2の相関が高いと大きい。S0とS2は、垂直方向
に隣接した画素なので統計的にみて垂直方向に画像の相
関が高いと、S0とS2の相関は高くなりA2の値は大きくな
る。
水平方向に画像の相関が高いと、S0とS1の相関は高くな
り、A1の値は大きくなる。同様にA2の大きさは統計的に
みてS0とS2の相関が高いと大きい。S0とS2は、垂直方向
に隣接した画素なので統計的にみて垂直方向に画像の相
関が高いと、S0とS2の相関は高くなりA2の値は大きくな
る。
（３）式ではAi（ｉ＝１〜12）を画像全体の統計的に性
質により定めることが多い。しかしあるS0を中心に画像
を局所的に観察すれば、水平方向に相関が強くS0とS1の
相関を示す係数A1を大きくした方がよい場合、または垂
直方向に相関が強くS0とS2の相関を示す係数A2を大きく
した方がよい場合、または左斜め上の方向に相関が強く
S0とS4の相関を示す係数A4を大きくした方がよい場合、
または右斜め上の方向に相関が強くS0とS6の相関を示す
係数A6を大きくした方がよい場合、などいろいろな場合
が考えられ、画像全体の統計的性質から定めた予測係数
Aiと画像の局所的性質から定めた予測係数Aiとでは異な
るのが普通である。
質により定めることが多い。しかしあるS0を中心に画像
を局所的に観察すれば、水平方向に相関が強くS0とS1の
相関を示す係数A1を大きくした方がよい場合、または垂
直方向に相関が強くS0とS2の相関を示す係数A2を大きく
した方がよい場合、または左斜め上の方向に相関が強く
S0とS4の相関を示す係数A4を大きくした方がよい場合、
または右斜め上の方向に相関が強くS0とS6の相関を示す
係数A6を大きくした方がよい場合、などいろいろな場合
が考えられ、画像全体の統計的性質から定めた予測係数
Aiと画像の局所的性質から定めた予測係数Aiとでは異な
るのが普通である。
従来の予測符号化方式においては（３）式において予測
係数Aiを画像全体に対して一定に定めるため、画像の局
所的な性質に適合した予測のできない欠点があつた。こ
の点を改善するため、各画素の位置（j,k）ごとにその
周囲の画像の局所的性質にもとづき予測係数Aiを決定し
てもよい。しかしそうすると予測係数の値を各画素の位
置（j,k）ごとに送信側から符号化して受信側に送る必
要があり送信符号量の増大する欠点があつた。
係数Aiを画像全体に対して一定に定めるため、画像の局
所的な性質に適合した予測のできない欠点があつた。こ
の点を改善するため、各画素の位置（j,k）ごとにその
周囲の画像の局所的性質にもとづき予測係数Aiを決定し
てもよい。しかしそうすると予測係数の値を各画素の位
置（j,k）ごとに送信側から符号化して受信側に送る必
要があり送信符号量の増大する欠点があつた。
一方、変換符号化において情報圧縮率を上げるには、適
切な係数選択器を設計して、統計的にみて振幅の小さな
変換係数ｆ（u,υ）を切捨てればよい。このため従来、
ｆ（u,υ）の振幅の分散を画像全体に渡つて統計的に求
め、分散の小さな変換係数ｆ（u,υ）は切捨てる方法が
提案されてる（文献1,P673）。さらに符号化効率を上る
ため各ブロツクを交流エネルギーの大きさによつて４通
りにクラス分けした後、各クラスごとに変換係数ｆ（u,
υ）の振幅の分散を求め、各クラス内で分散の小さな変
換係数ｆ（u,υ）を切り捨てる方法も提案されている
（ウエンシンチエン（Wein−Hsiung Chen）他「アダプ
テイブコーデイングオブモノクロームアンドカラーイメ
ージズ（Adaptive Coding of Monochrome amd Color Im
ages）」，（IEEE Transactions on Communications）
誌1977年11月号,pp1286−1292,以下では文献２と呼
ぶ）。文献１の係数切捨ての方法は、全ブロツクに対し
て全く同様に行う。しかし、あるブロツクに注目すれば
変換係数ｆ（u,υ）の振幅は、画像全体に渡つて求めた
分散が小さいから小さいとは限らず、逆に大きな場合も
ある。分散は画像全体に渡つて求めた統計量にすぎず、
あるブロツクの変換係数ｆ（u,υ）の大きさはその分散
よりずつと大きい場合がままある。このように文献１に
よる従来の変換符号化方式においては、係数の切捨てを
全ブロツクに対して全く同様に行うため、画像の局所的
な性質に適合した係数の切捨てのできない欠点があつ
た。この点を改善するために、各ブロツクごとにどの係
数を切捨てるか決定してもよい。しかしそうするとどの
係数を切捨てたかを各ブロツクごとに符号化して、送信
側から受信側に送る必要があり送信符号量の増大する欠
点があつた。文献２では交流エネルギーによつて各ブロ
ツクを４クラスに分け、各クラスの中では切捨てる係数
を同一としている。したがつてどの係数を切捨てたかを
各ブロツクごとに符号化することは必要でなく、各クラ
スごとに符号化すればよいので、送信符号量はそう多く
はならない。しかし、なぜ交流エネルギーによつてクラ
ス分けすることが画像の局所的性質に適合した係数切捨
てに通じるのか、その合理的な理由が明らかでない欠点
があつた。
切な係数選択器を設計して、統計的にみて振幅の小さな
変換係数ｆ（u,υ）を切捨てればよい。このため従来、
ｆ（u,υ）の振幅の分散を画像全体に渡つて統計的に求
め、分散の小さな変換係数ｆ（u,υ）は切捨てる方法が
提案されてる（文献1,P673）。さらに符号化効率を上る
ため各ブロツクを交流エネルギーの大きさによつて４通
りにクラス分けした後、各クラスごとに変換係数ｆ（u,
υ）の振幅の分散を求め、各クラス内で分散の小さな変
換係数ｆ（u,υ）を切り捨てる方法も提案されている
（ウエンシンチエン（Wein−Hsiung Chen）他「アダプ
テイブコーデイングオブモノクロームアンドカラーイメ
ージズ（Adaptive Coding of Monochrome amd Color Im
ages）」，（IEEE Transactions on Communications）
誌1977年11月号,pp1286−1292,以下では文献２と呼
ぶ）。文献１の係数切捨ての方法は、全ブロツクに対し
て全く同様に行う。しかし、あるブロツクに注目すれば
変換係数ｆ（u,υ）の振幅は、画像全体に渡つて求めた
分散が小さいから小さいとは限らず、逆に大きな場合も
ある。分散は画像全体に渡つて求めた統計量にすぎず、
あるブロツクの変換係数ｆ（u,υ）の大きさはその分散
よりずつと大きい場合がままある。このように文献１に
よる従来の変換符号化方式においては、係数の切捨てを
全ブロツクに対して全く同様に行うため、画像の局所的
な性質に適合した係数の切捨てのできない欠点があつ
た。この点を改善するために、各ブロツクごとにどの係
数を切捨てるか決定してもよい。しかしそうするとどの
係数を切捨てたかを各ブロツクごとに符号化して、送信
側から受信側に送る必要があり送信符号量の増大する欠
点があつた。文献２では交流エネルギーによつて各ブロ
ツクを４クラスに分け、各クラスの中では切捨てる係数
を同一としている。したがつてどの係数を切捨てたかを
各ブロツクごとに符号化することは必要でなく、各クラ
スごとに符号化すればよいので、送信符号量はそう多く
はならない。しかし、なぜ交流エネルギーによつてクラ
ス分けすることが画像の局所的性質に適合した係数切捨
てに通じるのか、その合理的な理由が明らかでない欠点
があつた。
（問題点を解決するための手段） 本願の第１の発明によれば、画像のブロック毎にブロッ
クの最高レベルと最低レベルの差分値を計測する手段
と、前記差分値のヒストグラムに基づき画像をブロック
毎に背景領域と非背景領域に分離する手段と、領域分離
した結果を符号化する手段と、背景領域に対してはそれ
に合った符号化をする手段と、非背景領域に対してはそ
れに合った符号化を行う手段とを備え、前記すべての符
号化に変換符号化を用い、前記背景領域の変換係数を前
記非背景領域の変換係数より狭い範囲の係数とすること
を特徴とする画像信号の符号化装置が得られる。
クの最高レベルと最低レベルの差分値を計測する手段
と、前記差分値のヒストグラムに基づき画像をブロック
毎に背景領域と非背景領域に分離する手段と、領域分離
した結果を符号化する手段と、背景領域に対してはそれ
に合った符号化をする手段と、非背景領域に対してはそ
れに合った符号化を行う手段とを備え、前記すべての符
号化に変換符号化を用い、前記背景領域の変換係数を前
記非背景領域の変換係数より狭い範囲の係数とすること
を特徴とする画像信号の符号化装置が得られる。
また、本願の第２の発明によれば、画像のブロック毎に
ブロックの最高レベルと最低レベルの差分値を計測する
手段、前記差分値のヒストグラムに基づき画像をブロッ
ク毎に背景領域と非背景領域に分離する手段と、領域分
離した結果を符号化する手段と、背景領域に対してはそ
れに合った符号化をする手段と、非背景領域に対しては
それに合った符号化をする手段とを備え、前記すべての
符号化に変換符号化を用い、前記背景領域の変換係数に
対する量子化ステップサイズを前記非背領域の変換係数
に対する量子化ステップサイズより大きいサイズとする
ことを特徴とする画像信号の符号化装置が得られる。
ブロックの最高レベルと最低レベルの差分値を計測する
手段、前記差分値のヒストグラムに基づき画像をブロッ
ク毎に背景領域と非背景領域に分離する手段と、領域分
離した結果を符号化する手段と、背景領域に対してはそ
れに合った符号化をする手段と、非背景領域に対しては
それに合った符号化をする手段とを備え、前記すべての
符号化に変換符号化を用い、前記背景領域の変換係数に
対する量子化ステップサイズを前記非背領域の変換係数
に対する量子化ステップサイズより大きいサイズとする
ことを特徴とする画像信号の符号化装置が得られる。
（作 用） 本願発明においては、画像の局所的な性質であるところ
の、背景か非背景かに注目し、原画像信号を符号化する
前に、背景と非背景の分離を行い、その後の符号化にお
いて高率的な符号化を容易にする。
の、背景か非背景かに注目し、原画像信号を符号化する
前に、背景と非背景の分離を行い、その後の符号化にお
いて高率的な符号化を容易にする。
（実施例） 第１図に本願の第２及び第３の発明による画像信号符号
復号化装置の一実施例をブロツク図で示す。以下には、
この実施例により本願の第１の発明も併せて説明する。
送信側では、端子100より原画像信号Ｆ（j,k）を入力し
背景分離器１および背景符号器２、非背景符号器３に加
える。背景分離器１では、原画像信号Ｆ（j,k）の各画
素が背景に属するか否かを定め背景領域ではＢ（j,k）
＝１、非背景領域ではＢ（j,k）＝０なる領域信号を発
生し、背景符号器２、非背景符号器３、領域符号器４、
マルチプレクサ５を加える。背景符号器２は、Ｂ（j,
k）＝１に対応する背景領域に属する画像信号Ｆ（j,k）
に対しその性質に合つた符号化を行いその結果をマルチ
プレクサ５に加える。非背景符号器３は、Ｂ（j,k）＝
０に対応する非背景領域に属する画像信号に対しその性
質に合つた符号化を行いその結果をマルチプレクサ５に
加える。領域符号器４は、Ｂ（j,k）をランレングス符
号などしてできるだけ少ない符号量で符号化じマルチプ
レクサ６に加える。マルチプレクサ５はＢ（j,k）＝１
のとき背景符号器２の出力を選択し、Ｂ（j,k）＝０の
とき非背景符号器３の出力を選択し、マルチプレクサ６
に加える。マルチプレクサ６は、領域符号器４の出力を
まず選択し、次にマルチプレクサ５の出力を選択し伝送
路７へ出力する。
復号化装置の一実施例をブロツク図で示す。以下には、
この実施例により本願の第１の発明も併せて説明する。
送信側では、端子100より原画像信号Ｆ（j,k）を入力し
背景分離器１および背景符号器２、非背景符号器３に加
える。背景分離器１では、原画像信号Ｆ（j,k）の各画
素が背景に属するか否かを定め背景領域ではＢ（j,k）
＝１、非背景領域ではＢ（j,k）＝０なる領域信号を発
生し、背景符号器２、非背景符号器３、領域符号器４、
マルチプレクサ５を加える。背景符号器２は、Ｂ（j,
k）＝１に対応する背景領域に属する画像信号Ｆ（j,k）
に対しその性質に合つた符号化を行いその結果をマルチ
プレクサ５に加える。非背景符号器３は、Ｂ（j,k）＝
０に対応する非背景領域に属する画像信号に対しその性
質に合つた符号化を行いその結果をマルチプレクサ５に
加える。領域符号器４は、Ｂ（j,k）をランレングス符
号などしてできるだけ少ない符号量で符号化じマルチプ
レクサ６に加える。マルチプレクサ５はＢ（j,k）＝１
のとき背景符号器２の出力を選択し、Ｂ（j,k）＝０の
とき非背景符号器３の出力を選択し、マルチプレクサ６
に加える。マルチプレクサ６は、領域符号器４の出力を
まず選択し、次にマルチプレクサ５の出力を選択し伝送
路７へ出力する。
背景分離器１の一具体例を第２図のブロツク図で示す。
原画像信号Ｆ（j,k）を端子100より入力し、最高レベル
検出器14でNXN画素を１ブロツクとし、ブロツク内での
最高レベルMAXを検出する。一方最低レベル検出器でブ
ロツク内での最低レベルMINを検出する。減算器20で、M
AX−MINを各ブロツクで計算しヒストグラム測定器16へ
加える。ヒストグラム測定器16では、MAX−MINの頻度分
布を１枚の画像あたりに求め、たとえば第３図のような
結果を得る。印鑑あるいは指紋の押捺像のような画像を
考えればわかるように、画像の背景部分ではレベル変動
は少く、従つてMAX−MINは小さいと考えられる。非背景
部分ではその逆で、レベル変動は大きく、従つてMAX−M
INは大きいと考えられる。それゆえ第３図のようなMAX
−MINの頻度分布が得られたときは、頻度分布の谷を与
える点dBを境界として、それよりMAX−MINが小さい領域
は非背景領域、それよりMAX−MINが小さい領域は背景領
域とする。第２図では、谷検出器17が、ヒストグラム測
定器16より頻度分布を受け取り、頻度分布の谷を考える
MAX−MINの値dBを求め、背景検出器18へ加える。背景検
出器18は、各ブロツクのレベル差MAX−MINがdBより小さ
いか否かを判定し、小さいときＢ（j,k）＝１すなわち
背景とし、大きいときＢ（j,k）＝０すなわち非背景と
する。第２図の背景分離器の場合NXN画素のブロツクご
とに背景と非背景の分離を行うので、Ｂ（j,k）は各ブ
ロツクごとに一定の値をとる。制御回路19は各部に同期
信号、クロツク信号を供給し制御する。
原画像信号Ｆ（j,k）を端子100より入力し、最高レベル
検出器14でNXN画素を１ブロツクとし、ブロツク内での
最高レベルMAXを検出する。一方最低レベル検出器でブ
ロツク内での最低レベルMINを検出する。減算器20で、M
AX−MINを各ブロツクで計算しヒストグラム測定器16へ
加える。ヒストグラム測定器16では、MAX−MINの頻度分
布を１枚の画像あたりに求め、たとえば第３図のような
結果を得る。印鑑あるいは指紋の押捺像のような画像を
考えればわかるように、画像の背景部分ではレベル変動
は少く、従つてMAX−MINは小さいと考えられる。非背景
部分ではその逆で、レベル変動は大きく、従つてMAX−M
INは大きいと考えられる。それゆえ第３図のようなMAX
−MINの頻度分布が得られたときは、頻度分布の谷を与
える点dBを境界として、それよりMAX−MINが小さい領域
は非背景領域、それよりMAX−MINが小さい領域は背景領
域とする。第２図では、谷検出器17が、ヒストグラム測
定器16より頻度分布を受け取り、頻度分布の谷を考える
MAX−MINの値dBを求め、背景検出器18へ加える。背景検
出器18は、各ブロツクのレベル差MAX−MINがdBより小さ
いか否かを判定し、小さいときＢ（j,k）＝１すなわち
背景とし、大きいときＢ（j,k）＝０すなわち非背景と
する。第２図の背景分離器の場合NXN画素のブロツクご
とに背景と非背景の分離を行うので、Ｂ（j,k）は各ブ
ロツクごとに一定の値をとる。制御回路19は各部に同期
信号、クロツク信号を供給し制御する。
これに対し、特開昭60−218991号公報では、画素毎の差
分をとり、そのヒストグラムに基づき、できるだけ正確
に領域分離するので、一般にはその形状はその特開昭60
−218991号の第３図に示すように滑らかなものとなる。
また例えば、第７図に示したような指紋画像（１指256
画素×320画素、点線は32×32画素のブロックの境界を
示し、実線で囲まれた領域が実指紋部分）では、実指紋
部分と背景の部分に分けて符号化すると良いが、上記特
開昭60−218991号のように正確に実指紋部分と背景を分
離するようにするときは、一番外側の隆線に沿って分離
すると良いが、その境界線は滑らかな線画像となり、そ
れを符号化した時の符号量は決して少なくない。これに
対しここで示した本発明の実施例では、ブロック毎に実
指紋部分か背景部分かを決定していくので、１ブロック
（32×32画素）当り１ビットで境界を符号化できる。１
ブロックの大きさは、例えば実指紋部分に対しブロック
符号化（２次元離散コサイン変換等）を用いるときに
は、そのブロックサイズと同じかその倍数あるいは約数
にとると符号化制御がしやすくて良い。
分をとり、そのヒストグラムに基づき、できるだけ正確
に領域分離するので、一般にはその形状はその特開昭60
−218991号の第３図に示すように滑らかなものとなる。
また例えば、第７図に示したような指紋画像（１指256
画素×320画素、点線は32×32画素のブロックの境界を
示し、実線で囲まれた領域が実指紋部分）では、実指紋
部分と背景の部分に分けて符号化すると良いが、上記特
開昭60−218991号のように正確に実指紋部分と背景を分
離するようにするときは、一番外側の隆線に沿って分離
すると良いが、その境界線は滑らかな線画像となり、そ
れを符号化した時の符号量は決して少なくない。これに
対しここで示した本発明の実施例では、ブロック毎に実
指紋部分か背景部分かを決定していくので、１ブロック
（32×32画素）当り１ビットで境界を符号化できる。１
ブロックの大きさは、例えば実指紋部分に対しブロック
符号化（２次元離散コサイン変換等）を用いるときに
は、そのブロックサイズと同じかその倍数あるいは約数
にとると符号化制御がしやすくて良い。
本願発明においては、背景符号器２として、変換符号化
を用いる。このときは、画像信号が背景領域ではレベル
変動が小さいことに着目し、第６図に示した係数選択器
31で選択する係数をごく少なくし低域成分に対応するも
のだけにするか、又は量子化器32のステップサイズを大
きくとり、振幅の小さい高域成分を切り捨てる。
を用いる。このときは、画像信号が背景領域ではレベル
変動が小さいことに着目し、第６図に示した係数選択器
31で選択する係数をごく少なくし低域成分に対応するも
のだけにするか、又は量子化器32のステップサイズを大
きくとり、振幅の小さい高域成分を切り捨てる。
この他に、背景符号器２として、１枚の画像に対し背景
領域における画像信号のレベルの平均値を求めそれを符
号化結果として出力すること、予測符号化を適用するこ
とが考えられる。予測符号化のときは予測係数A1の値を
レベル変動が少ないという背景領域の統計的性質に適合
するものを選択するとよい。その他種々の背景符号器が
考えられようが、背景領域では画像信号のレベル変動が
少いという性質を利用したものが有利である。
領域における画像信号のレベルの平均値を求めそれを符
号化結果として出力すること、予測符号化を適用するこ
とが考えられる。予測符号化のときは予測係数A1の値を
レベル変動が少ないという背景領域の統計的性質に適合
するものを選択するとよい。その他種々の背景符号器が
考えられようが、背景領域では画像信号のレベル変動が
少いという性質を利用したものが有利である。
本願発明においては、非背景符号器３として、変換符号
化を用いる。このときは、画像信号のレベル変動が、非
背景領域では背景領域より大きいことに着目し、第６図
に示した係数選択器31で選択する係数をより高域の成分
に対するものも含むようにするか、又は量子化器32のス
テップサイズを小さくとり、振幅の小さい高域成分もで
きるだけ忠実に符号化する。
化を用いる。このときは、画像信号のレベル変動が、非
背景領域では背景領域より大きいことに着目し、第６図
に示した係数選択器31で選択する係数をより高域の成分
に対するものも含むようにするか、又は量子化器32のス
テップサイズを小さくとり、振幅の小さい高域成分もで
きるだけ忠実に符号化する。
この他に、非背景符号器３としては、予測符号化を適用
することが考えられる。このときは予測係数Aiの値をレ
ベル変動が多いという非背景領域の統計的性質に適応す
るものを選択するとよい。その他種種の非背景符号器が
考えられようが、非背景領域では画像信号のレベル変動
が多いという性質を利用したものが有利である。
することが考えられる。このときは予測係数Aiの値をレ
ベル変動が多いという非背景領域の統計的性質に適応す
るものを選択するとよい。その他種種の非背景符号器が
考えられようが、非背景領域では画像信号のレベル変動
が多いという性質を利用したものが有利である。
第１図に戻つて、画像信号符号化復号化装置の受信側の
説明を行う。受信側では、伝送路７より、符号化された
領域信号、符号化された背景領域の信号、符号化された
非背景領域の信号を受け取り、デイマルチプレクサ８に
よつて符号化された領域信号は分離された領域復号器12
に加えられる。領域復号器12は、復号化された領域信号
を復号化し、領域信号Ｂ（j,k）を得る。もちろん領域
復号器12は、領域符号器４がランレングス符号器のとき
はランレングス復号器というように、領域符号器４に対
応したものとなる。デイマルチプレクサ９は符号化され
た背景領域の信号、符号化された非背景領域の信号をデ
イマルチプレクサ８から受け取り、領域信号Ｂ（j,k）
にもとづき、符号化された背景領域の信号を背景復号器
10に加え、符号化された非背景領域の信号を背景復号器
11に加える。背景復号器10は、背景符号器２に対応した
復号化動作を行つて、背景領域の信号を得、画像合成器
13に加える。たとえば背景符号器２が変換符号器のと
き、背景復号器10は逆変換復号器、背景符号器２が予測
符号器のとき、背景復号器10は予測復号器である。同様
に非背景復号器11は、非背景符号器３に対応した復号化
動作を行つて、非背景領域の信号を得、画像合成器13に
加える。画像合成器13は、領域信号Ｂ（j,k）にもとづ
き、背景領域の信号と非背景領域の信号を合成して復号
化画像信号（j,k）を得、端子101に出力する。
説明を行う。受信側では、伝送路７より、符号化された
領域信号、符号化された背景領域の信号、符号化された
非背景領域の信号を受け取り、デイマルチプレクサ８に
よつて符号化された領域信号は分離された領域復号器12
に加えられる。領域復号器12は、復号化された領域信号
を復号化し、領域信号Ｂ（j,k）を得る。もちろん領域
復号器12は、領域符号器４がランレングス符号器のとき
はランレングス復号器というように、領域符号器４に対
応したものとなる。デイマルチプレクサ９は符号化され
た背景領域の信号、符号化された非背景領域の信号をデ
イマルチプレクサ８から受け取り、領域信号Ｂ（j,k）
にもとづき、符号化された背景領域の信号を背景復号器
10に加え、符号化された非背景領域の信号を背景復号器
11に加える。背景復号器10は、背景符号器２に対応した
復号化動作を行つて、背景領域の信号を得、画像合成器
13に加える。たとえば背景符号器２が変換符号器のと
き、背景復号器10は逆変換復号器、背景符号器２が予測
符号器のとき、背景復号器10は予測復号器である。同様
に非背景復号器11は、非背景符号器３に対応した復号化
動作を行つて、非背景領域の信号を得、画像合成器13に
加える。画像合成器13は、領域信号Ｂ（j,k）にもとづ
き、背景領域の信号と非背景領域の信号を合成して復号
化画像信号（j,k）を得、端子101に出力する。
（発明の効果） 本発明によれば、画像の局所的な性質である背景か、非
背景かに注目し、それぞれの領域にあたつた符号を行う
ことにより、極めて少ない符号量で画像信号の符号化お
よび復号化ができる。
背景かに注目し、それぞれの領域にあたつた符号を行う
ことにより、極めて少ない符号量で画像信号の符号化お
よび復号化ができる。
第１図は本願の第２および第３の発明を適用した符号化
復号化装置の一実施例を示すブロツク図、第２図は第１
図実施例における背景分離器の一具体例を示すブロツク
図、第３図はブロツクごとのレベル差の頻度分布の一例
を示す図、第４図は予測符号化の符号器および復号器の
一例を示すブロツク図、第５図は予測符号化における予
測に用いる参照画素と被予測画素の位置関係の一例を示
す図、第６図は変換符号化の符号器および復号器の一例
を示すブロツク図である。第７図は本発明の領域分割の
例を示す図である。 １……背景分離器、２……背景符号器、３……非背景符
号器、４……領域符号器、5,6……マルチプレクサ、7,2
6,33……伝送路、８……デイマルチプレクサ、９……デ
イマルチプレクサ、10……背景復号器、11……非背景復
号器、12……領域復号器、13……画像合成器、14……最
高レベル検出器、15……最低レベル検出器、20,21……
減算器、16……ヒストグラム測定器、17……谷検出器、
18……背景検出器、19……制御回路、22,32……量子化
器、23,29……予測器、24,34……逆量子化器、25,28…
…加算器、30……変換器、31……係数選択器、35……逆
変換器。
復号化装置の一実施例を示すブロツク図、第２図は第１
図実施例における背景分離器の一具体例を示すブロツク
図、第３図はブロツクごとのレベル差の頻度分布の一例
を示す図、第４図は予測符号化の符号器および復号器の
一例を示すブロツク図、第５図は予測符号化における予
測に用いる参照画素と被予測画素の位置関係の一例を示
す図、第６図は変換符号化の符号器および復号器の一例
を示すブロツク図である。第７図は本発明の領域分割の
例を示す図である。 １……背景分離器、２……背景符号器、３……非背景符
号器、４……領域符号器、5,6……マルチプレクサ、7,2
6,33……伝送路、８……デイマルチプレクサ、９……デ
イマルチプレクサ、10……背景復号器、11……非背景復
号器、12……領域復号器、13……画像合成器、14……最
高レベル検出器、15……最低レベル検出器、20,21……
減算器、16……ヒストグラム測定器、17……谷検出器、
18……背景検出器、19……制御回路、22,32……量子化
器、23,29……予測器、24,34……逆量子化器、25,28…
…加算器、30……変換器、31……係数選択器、35……逆
変換器。
Claims (2)
- 【請求項１】画像のブロック毎にブロックの最高レベル
と最低レベルの差分値を計測する手段と、前記差分値の
ヒストグラムに基づき画像をブロック毎に背景領域と非
背景領域に分離する手段と、領域分離した結果を符号化
する手段と、背景領域に対してはそれに合った符号化を
する手段と、非背景領域に対してはそれに合った符号化
を行う手段とを備え、前記すべての符号化に変換符号化
を用い、前記背景領域の変換係数を前記非背景領域の変
換係数より狭い範囲の係数とすることを特徴とする画像
信号の符号化装置。 - 【請求項２】画像のブロック毎にブロックの最高レベル
と最低レベルの差分値を計測する手段、前記差分値のヒ
ストグラムに基づき画像をブロック毎に背景領域と非背
景領域に分離する手段と、領域分離した結果を符号化す
る手段と、背景領域に対してはそれに合った符号化をす
る手段と、非背景領域に対してはそれに合った符号化を
する手段とを備え、前記すべての符号化に変換符号化を
用い、前記背景領域の変換係数に対する量子化ステップ
サイズを前記非背景領域の変換係数に対する量子化ステ
ップサイズより大きいサイズとすることを特徴とする画
像信号の符号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62135852A JPH0789648B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 画像信号の符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62135852A JPH0789648B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 画像信号の符号化装置 |
Related Child Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4304700A Division JPH06141189A (ja) | 1992-10-16 | 1992-10-16 | 画像信号復号化装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63299680A JPS63299680A (ja) | 1988-12-07 |
| JPH0789648B2 true JPH0789648B2 (ja) | 1995-09-27 |
Family
ID=15161275
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62135852A Expired - Fee Related JPH0789648B2 (ja) | 1987-05-29 | 1987-05-29 | 画像信号の符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0789648B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3072776B2 (ja) * | 1990-12-19 | 2000-08-07 | キヤノン株式会社 | 画像処理装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60218991A (ja) * | 1984-04-16 | 1985-11-01 | Hitachi Ltd | 復号可能な画像デ−タ圧縮方式 |
-
1987
- 1987-05-29 JP JP62135852A patent/JPH0789648B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63299680A (ja) | 1988-12-07 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |