JPH0879754A

JPH0879754A - 画像符号化装置及び画像復号化装置

Info

Publication number: JPH0879754A
Application number: JP6214971A
Authority: JP
Inventors: Yuji Kawamura; 裕二川村
Original assignee: Kawasaki Steel Corp
Current assignee: JFE Steel Corp
Priority date: 1994-09-08
Filing date: 1994-09-08
Publication date: 1996-03-22

Abstract

(57)【要約】【目的】ブロック符号化を行う装置において、原画像
データの劣化を防止しつつ、各隣接ブロック間の歪みを
減少させることが可能な画像符号化装置を得る。【構成】ライン毎に送られてくる画像データは、画像
データ変換部１０２においてブロック単位のデータに変
換され、圧縮部１０８において所定のブロック符号化が
行われる。一方、原画像データは付加情報抽出部１０４
においては、各ブロックの境界部分がエッジであるか否
かについて検査がなされ、エッジ情報が作成される。こ
のエッジ情報は符号化部１０６で符号化される。データ
付加部１１０は、この符号化されたデータを、上記ブロ
ック符号に付加し、圧縮データとして外部に出力する。
このエッジ情報に基づき、復号化の際にエッジ部分であ
る境界部分についてはフィルタリングをしないことによ
り、ブロック化歪みの低減化を図りつつ、原画像データ
のエッジ情報が損なわれてしまうことを防止できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像符号化装置及び画
像復号化装置に関する。特に、画像データを所定のブロ
ックに分割し、ブロック毎に符号化・復号化を行う装置
に関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、産業上の様々な分野においてのみ
ならず、一般家庭、種々の娯楽施設においても大容量の
画像情報を取り扱う必要が生じている。このような大容
量の画像情報をそのまま伝送・記憶等することは、通信
回線の容量を著しく消費し、また、大容量の記憶装置を
必要とする。

【０００３】そこで、一般に画像情報は、所定の圧縮符
号化方式によって圧縮符号化が施されてから伝送・記憶
される場合が多い。このような圧縮符号化方式として
は、静止画に対するＪＰＥＧ方式や、動画に対するＭＰ
ＥＧ方式など種々のものが提案されている。

【０００４】例えば、ＪＰＥＧ方式による圧縮符号化
は、ＤＣＴを基本にした符号化方式であり、例えば符号
化対象である画像情報を８×８の画素から成るブロック
に分割して各ブロック毎に符号化が行われる。このよう
な圧縮符号化方式の圧縮率は変換テーブルを設定するこ
とによって、コントロールされる。

【０００５】図６には、従来の典型的な画像符号化装置
の構成ブロック図の一例が示されている。図６に示され
ているように、従来の画像符号化装置１０によれば、原
画像データは、まず画像データ変換部１２に供給され
る。画像データ変換部１２においては、ライン毎に送ら
れてくる画像データがブロック単位のデータに変換され
る。ここで、ブロックとしては例えば８×８のブロック
が用いられる。

【０００６】変換された圧縮部１８において画像情報に
対するブロック符号化が行われる。このブロック符号化
は例えば、ＤＣＴ（ＤｉｓｃｒｅｔｅＣｏｓｉｎｅ
Ｔｒａｎｓｆｏｒｍ）等を用いたブロック符号化が適用
される。このようにして圧縮されたデータが最終的な圧
縮データとして画像符号化装置１０から出力される。次
に、図６に示された画像符号化装置によって作成された
圧縮データを復号化する画像復号化装置２０について説
明する。図７には、本実施例に係る画像復号化装置２０
の構成ブロック図が示されている。図７に示されている
ように、圧縮データはまず、伸長部２２において、もと
のデータに復号される。すなわち、原ブロック符号に対
してブロック復号化が行われ、復号画像が得られる。こ
の復号画像は、必要に応じて平滑部２４において所定の
ローパスフィルタが適用され、符号化に伴う種々の歪み
などが除去される。そして、この平滑部２４から最終的
な再生画像が出力されるのである。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
このブロック符号化方式によれば、隣接するブロック間
の相関には全く関知せず、ブロック毎に独立して符号化
が行われていた。換言すれば、隣接するブロックに亘る
連続性が失われてしまうわけである。そのため、ＪＰＥ
Ｇ方式として推奨されている変換テーブルを使用した場
合はともかく、こう圧縮率となるように変換テーブルを
設定した場合には、係るブロック符号化された画像情報
を復号化すると、前記ブロックのエッジ部分に歪みが生
じることが多い。すなわち、複合化された画像情報に上
記ブロック状に歪みが現れてしまうのである。このよう
な現象は、特に圧縮率が高くなるように変換テーブルが
設定されている場合に顕著に現れる。

【０００８】このようなブロック状の歪みを除去するた
めには、上述したように一般にローパスフィルタによる
空間フィルタリングが行われ、上記歪みを目立たないよ
うにすることが行われている。このようなフィルタリン
グによるいわば平滑化を行えば、エッジの歪みは除去で
きるが、原画像情報中に元来存在していたエッジも平滑
化されて失われてしまうという問題がある。例えば、こ
のようなエッジとしては文字の輪郭等が挙げられよう。
このように従来のブロック符号化方式では、隣接するブ
ロック間のエッジ部分に歪みが生じやすいという問題が
あった。

【０００９】ブロック歪みの低減のための技術として、
例えば特開昭６２−１９６９９０号公報には、ブロック
符号化された画像データを複合化する際に、２つのブロ
ックに亘って延びる画素列の各画素に関する複数の画像
データを用いて、一方のブロック内の画像データから、
他方のブロック内の画素列のブロック境界部の画素に関
する画像データを互いに外挿予測するように構成するこ
とが開示されている。

【００１０】また、特開平５−１７６１７６号公報にお
いては、ブロック符号化された画像データを複合化する
前に、ＤＣ成分のみをまず抽出し、画像データを複合化
した後、各ブロック毎のＤＣ成分の不連続を低減するた
めの補正値を前記ＤＣ成分に基づいて算出する構成が開
示されている。

【００１１】これらのブロック歪みの低減に関する技術
によればブロック歪みを低減することができるが、画像
データそのものに元来含まれているエッジ成分をも低減
してしまうため、画質の劣化が著しいという問題があ
る。

【００１２】本発明は上記課題に鑑みなされたものであ
り、その目的は、ブロック符号化を行う装置において、
原画像データの劣化を防止しつつ、各隣接ブロック間の
歪みを減少させることが可能な画像符号化装置を得るこ
とである。

【００１３】

【課題を解決するための手段】第一の本発明は、上記課
題を解決するために、画像情報を所定のブロックに分割
して符号化するブロック符号化手段を備えた画像符号化
装置において、隣接ブロックとの境界部分を抽出し、前
記境界部分がエッジであるか否かの情報を出力するエッ
ジ情報出力手段と、前記ブロック符号化手段が出力する
ブロック符号に、前記エッジ情報出力手段が出力するエ
ッジ情報を付加して出力する情報付加手段と、を含むこ
とを特徴とする画像符号化装置である。

【００１４】第二の本発明は、第一の本発明の画像符号
化装置が出力する符号を復号化する画像復号化装置にお
いて、入力した符号に含まれる前記エッジ情報及び前記
ブロック符号を複合化する復号化手段と、前記エッジ情
報に基づき、エッジではないブロック境界部分に対して
のみフィルタリングを行い、平滑化を行う平滑化手段
と、を含むことを特徴とする画像復号化装置である。

【００１５】第三の本発明は、第一の本発明の画像符号
化装置において、前記エッジ情報出力手段が出力するエ
ッジ情報を圧縮符号化するエッジ情報符号化手段、を含
み、前記情報付加手段は、前記圧縮符号化されたエッジ
情報を、前記ブロック符号化手段が出力するブロック符
号に付加することを特徴とする画像符号化装置である。

【００１６】

【作用】第一の本発明におけるエッジ情報出力手段は、
ブロック符号化におけるブロック間の境界部分が画像の
エッジであるか否かを検査する。そして、その情報がブ
ロック符号に付加されるので、このブロック符号によれ
ば、復号化の際、画像のエッジ部分とブロック間の境界
が一致していることをあらかじめ知ることができる。

【００１７】第二の本発明における平滑化手段は、ブロ
ックの境界部分が画像のエッジ部分である場合には、そ
の部分にはフィルタリングを行わない。そのため、画像
のエッジ部分を消失させてしまうことがない。

【００１８】第三の本発明におけるエッジ情報符号化手
段は、エッジ情報を圧縮符号化してそのデータ量を減少
させる。そのため、符号全体の圧縮率の低下を防止でき
る。

【００１９】

【実施例】以下、本発明の好適な実施例を図面に基づい
て説明する。

【００２０】図１は、本発明の好適な実施例である画像
符号化装置１００の構成を表す構成ブロック図である。
図１に示されているように、原画像データはまず、画像
データ変換部１０２、及び付加情報抽出部１０４に供給
される。画像データ変換部１０２においては、ライン毎
に送られてくる画像データがブロック単位のデータに変
換される。ここで、ブロックとしては例えば上述したよ
うに８×８のブロックが用いられる。一方、付加情報抽
出部１０４においては、各ブロックの境界部分がエッジ
であるか否かについて検査がなされ、この検査結果に基
づいて、付加情報が作成される。

【００２１】本実施例において特徴的な構成は、この付
加情報抽出部１０４である。この付加情報抽出部１０４
における動作を図２に基づいて詳細に説明する。図２に
は、原画像データが８×８の画素から成るブロックに分
割された場合の所定の注目ブロックＣを中心とした平面
模式図が示されている。図２に示されているように、注
目ブロックＣの画素はＣｉｊ（ｉ＝０〜７、ｊ＝０〜
７）で表されている。また、注目ブロックＣの上隣接ブ
ロックをブロックＢと呼び、左隣接ブロックをブロック
Ａと呼ぶ。本実施例に係る付加情報抽出部１０４におい
ては、注目ブロックＣに対する付加情報として、上隣接
ブロックＢとの間の境界部分及び左隣接ブロックＡとの
間の境界部分のそれぞれがエッジ部分であるか否かを抽
出するのである。尚、下隣接ブロックや、右隣接ブロッ
クに対しては係る情報は（注目ブロックＣに対しては）
抽出しない。例えば、下隣接ブロックとの間の境界部分
に関しては注目ブロックＣの下側にあるブロックに対す
る付加情報として抽出されるのである。

【００２２】左隣接ブロックＡとの間の境界部分につい
ての情報Ｈｎ（ｎ＝０〜７）は以下の式で算出される。

【００２３】

【数１】ｉｆ（｜Ｃｎ０−Ａｎ７）≦ＴｈＨｎ＝０ｅｌｓｅＨｎ＝１（ｎ＝０〜７）ここで、しきい値Ｔｈは、エッジであるか否かを判定す
るためのしきい値であり、画像の特性に応じて適当な値
が設定される。すなわち、このＨｎが１である場合と
は、隣接するブロックとの境界において画像の濃度差
（輝度差）が大きかったことを意味し、境界部分にエッ
ジが存在する可能性が高いことを意味する。一方、Ｈｎ
が０である場合とは、隣接するブロックとの境界におい
て画像の濃度差（輝度差）が小さかったことを意味し、
境界部分にはエッジが存在しないと判断されるのであ
る。また、上隣接ブロックＢとの間の境界部分について
の情報Ｖｍ（ｍ＝０〜７）も、上記Ｈｎと同様にして以
下の式で算出される。

【００２４】

【数２】ｉｆ（｜Ｃ０ｍ−Ｂ７ｍ）≦ＴｈＶｍ＝０ｅｌｓｅＶｍ＝１（ｍ＝０〜７）以上のようにして、注目ブロックＣに対する付加情報が
抽出される。尚、上隣接ブロック、左隣接ブロックがな
い場合は、上記付加情報Ｈｎ、Ｖｍはそれぞれ１とす
る。このようにして抽出された情報は、例えば、以下の
ように表される。

【数３】［Ｈｎ、Ｖｍ］＝００００００００００００１１１１ＨｎＶｍこのようにして、付加情報抽出部１０４において抽出さ
れた情報は符号化部１０６において符号化がなされる。
上記付加情報抽出部１０４において抽出された情報は０
または１のデータの列がランダムに現れることは少ない
ことが期待される。また、一般的には１よりも０が連続
する場合が多いと考えられる。すなわち、画像情報のエ
ッジがブロック符号のブロックの境界と一致する確立は
一般に少ないと考えられる。

【００２５】そこで、付加情報抽出部１０４が抽出した
情報は、圧縮符号化によって原データの情報量を損なわ
ずにそのデータ量を大きく削減できるものと期待され
る。符号化部１０６は、係る観点より設けられた構成で
あり、例えば、ハフマン符号化などによる符号化を上記
抽出情報に適用し、データ量の削減を図るものである。

【００２６】例えば、［Ｈｎ、Ｖｍ］＝０００００００
００００１１１１００００００１１１１１１０・・・の
ようにデータが表されている場合、まず、０データが１
１個連続し、次に１データが４個連続しているので、ぞ
れぞれの連続する長さを取ると、１１、４、６、６、・
・・となる。ＪＰＥＧの記載法によれば、これらは例え
ばＮＮＮＮ＝１１、ＳＳＳＳ＝４、ＮＮＮＮ＝６、ＳＳ
ＳＳ＝６のように表される。そして、これらのＮＮＮＮ
／ＳＳＳＳに対して、ハフマン符号化することによっ
て、データを圧縮している。尚、このＮＮＮＮ／ＳＳＳ
Ｓの発生頻度に適応したテーブルを使用すれば高圧縮率
の符号化が実現可能である。

【００２７】符号化部１０６において抽出情報の符号化
が行われるのと並行して、圧縮部１０８において画像情
報に対するブロック符号化が行われる。このブロック符
号化は従来のブロック符号化と全く同様に行われる。

【００２８】このように、本実施例においては、画像情
報は圧縮部１０８において、また、抽出情報は符号化部
１０６において、それぞれ別個独立の変換テーブルによ
って圧縮符号化を行った。これは、それぞれのデータに
応じた高い圧縮率を実現するためであるが、両データに
対し、共通の変換テーブルを用いることもハードウエア
の低減という観点からは好適であろう。

【００２９】上述した符号化部１０６において得られた
符号化された抽出情報は、圧縮部１０８において得られ
たブロック符号に付加される。この付加は、図１に示さ
れているように、データ付加部１１０において行われ
る。そして、抽出情報が付加されたデータが最終的な圧
縮データとして、外部に出力されるのである。

【００３０】このデータの付加は、単純には、ブロック
符号にそのままつけ加えることになるが、既存の規格に
適合させることも可能である。例えば、ＪＰＥＧ方式の
画像符号化方式においては、アプリケーションによって
用途を自由に決定できるセグメントが設けられている。
例えば、図３には、「ＩＳＯＤＩＳ１０９１８−１
ＲｅｑｕｉｒｅｍｅｎｔｓＡｎｄＧｕｉｄｅｌｉ
ｎｅｓ」の付属書類（Ａｎｎｅｘ）ＢのＢ−１６に示さ
れている図が記載されている。この図は、コメントセグ
メントにおけるマーカセグメントの構造を表す図であ
る。この図におけるマーカ及びパラメータは、以下のよ
うに定義されている。

【００３１】ＣＯＭ：コメントマーカ、コメントの開
始を示すマーカである。

【００３２】Ｌｃ：コメントセグメント長、コメン
トセグメントの長さを表すものである。

【００３３】Ｃｍ：コメントバイト、その意味内容
はアプリケーションに依存する。

【００３４】従って、このコメントバイトに抽出情報を
格納することにより、既存の画像フォーマットを用いつ
つ、本発明を実施することが可能である。

【００３５】抽出情報を格納できる位置は、他の部分に
もある。例えば図４には、上記文献のＢ−１７に示され
ている図が記載されている。この図は、アプリケーショ
ンデータセグメントにおけるマーカセグメントの構造を
表す図である。この図におけるマーカ及びパラメータ
は、以下のように定義されている。

【００３６】ＡＰＰｒ：アプリケーションデータマー
カ、アプリケーションデータセグメントの開始を示すマ
ーカである。

【００３７】Ｌｐ：アプリケーションデータセグメ
ント長、アプリケーションデータセグメントの長さを表
すものである。

【００３８】Ａｐ：アプリケーションデータバイ
ト、任意の８ビットの値である。

【００３９】従って、このアプリケーションデータバイ
トに抽出情報を格納することも好適である。

【００４０】本実施例において特徴的なことは、ブロッ
クとブロックとの境界部分がエッジであるか否かの情報
を抽出し、この情報をブロック符号に付加して最終的な
圧縮データを構成したことである。この圧縮データによ
れば、ブロックの境界部分がエッジであるか否かが判明
するため、復号する際により適切なフィルタリングによ
って、エッジの歪みを最小限度に抑えることが可能とな
る。

【００４１】次に、図１に示された画像符号化装置によ
って作成された圧縮データを復号化する画像復号化装置
１１２について説明する。図５には、本実施例に係る画
像復号化装置１１２の構成ブロック図が示されている。
図５に示されているように、圧縮データはまず、伸長部
１１４において、もとのデータに復号される。すなわ
ち、原ブロック符号に対しては従来の方式と同様にして
ブロック復号化が行われ、復号画像が得られる。また、
圧縮された付加情報についてはハフマン復号化を施すこ
とによりもとの付加情報が得られる。すなわち、境界部
分がエッジであるか否かについてのもとの［Ｈｎ、Ｖ
ｍ］のデータが得られる。

【００４２】本実施例において特徴的なことは、復号さ
れた復号画像を平滑化する際に、上記付加情報の内容に
基づいて、その平滑化が行われるか否かが決定されるこ
とである。すなわち、図５における平滑部１１６は、復
号画像に対して、ローパスフィルタを適用するわけであ
るが、境界部分の画素に対してローパスフィルタを適用
するか否かは、上記付加情報のＨｎ若しくはＶｍが０の
画素に対してのみ行われる。つまり、Ｈｎ若しくはＶｍ
が１である境界画素に対してはエッジを構成するものと
判断し、この画素へのフィルタリングは行わないのであ
る。これによって、本実施例によれば、原画像のエッジ
部分を消失させることなく、ブロック符号化に基づくブ
ロック歪みを低減させることが可能である。

【００４３】尚、フィルタリングは縦方向と横方向とに
分けて行うことが好適である。例えば、注目ブロックＣ
のＨ２が０であった場合には、注目ブロックＣの画素Ｃ
２０に対しては横方向のフィルタリングを適用する。同
様にして、注目ブロックＣのＶ２が０であった場合に
は、注目ブロックＣの画素Ｃ０２に対しては縦方向のフ
ィルタリングを適用する。このように、縦方向と横方向
とのフィルタリングの処理を独立に行い、それぞれの境
界部分に対応したエッジの方向に対応したフィルタリン
グのみを行えばより効率的なブロック歪みの低減が図れ
る。

【００４４】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、ブ
ロック境界部分が非エッジ部分である場合はそのブロッ
ク境界部分に対して平滑化を行い、ブロック境界部分が
エッジ部分である場合にはそのブロック境界部分に対し
て平滑化を行わないので、画質を不必要に劣化させるこ
となく、ブロック歪みを低減させることが可能な画像符
号化装置が得られるという効果を奏する。

【００４５】また、平滑化処理に使用するエッジ情報も
圧縮されるので、情報付加のために圧縮率が低下してし
まうことを防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の好適な実施例である画像符号化装置の
構成を表す構成ブロック図である。

【図２】本実施例に係る画像符号化装置の動作を説明す
る説明図である。

【図３】ＪＰＥＧ方式のフォーマットにおけるコメント
セグメントの説明図である。

【図４】ＪＰＥＧ方式のフォーマットにおけるアプリケ
ーションデータセグメントの説明図である。

【図５】本実施例の画像復号化装置の構成を表す構成ブ
ロック図である。

【図６】従来の画像符号化装置の構成ブロック図であ
る。

【図７】従来の画像復号化装置の構成ブロック図であ
る。

【符号の説明】

１００画像符号化装置１０２画像データ変換部１０４付加情報抽出部１０６符号化部１０８圧縮部１１０データ付加部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｎ 1/41 Ｂ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】画像情報を所定のブロックに分割して符
号化するブロック符号化手段を備えた画像符号化装置に
おいて、隣接ブロックとの境界部分を抽出し、前記境界部分がエ
ッジであるか否かの情報を出力するエッジ情報出力手段
と、前記ブロック符号化手段が出力するブロック符号に、前
記エッジ情報出力手段が出力するエッジ情報を付加して
出力する情報付加手段と、を含むことを特徴とする画像符号化装置。
【請求項２】請求項１記載の画像符号化装置が出力す
る符号を復号化する画像復号化装置において、入力した符号に含まれる前記エッジ情報及び前記ブロッ
ク符号を複合化する復号化手段と、前記エッジ情報に基づき、エッジではないブロック境界
部分に対してのみフィルタリングを行い、平滑化を行う
平滑化手段と、を含むことを特徴とする画像復号化装置。
【請求項３】請求項１記載の画像符号化装置におい
て、前記エッジ情報出力手段が出力するエッジ情報を圧縮符
号化するエッジ情報符号化手段、を含み、前記情報付加手段は、前記圧縮符号化されたエ
ッジ情報を、前記ブロック符号化手段が出力するブロッ
ク符号に付加することを特徴とする画像符号化装置。