JPH0879755A - 画像信号伝送方法及び画像信号伝送装置 - Google Patents

画像信号伝送方法及び画像信号伝送装置

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JPH0879755A
JPH0879755A JP27011294A JP27011294A JPH0879755A JP H0879755 A JPH0879755 A JP H0879755A JP 27011294 A JP27011294 A JP 27011294A JP 27011294 A JP27011294 A JP 27011294A JP H0879755 A JPH0879755 A JP H0879755A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】本発明は画像信号伝送方法及び画像信号伝送装
置において、画像信号をウエーブレツト変換して量子化
して伝送する際の画像の特性によらず画質の劣化を未然
に防止する。 【構成】画像信号(S25)をウエーブレツト変換によ
つて複数帯域の成分に分割し、量子化して伝送する際
に、入力画像信号(S25)の変換後の各帯域の係数値
(S26〜S29)の分布状況に応じて、効果的と思わ
れるときには各帯域の再分割を再帰的に行なうことによ
り、入力画像内の画素値の分布状況に応じて、その分布
状況に適した変換基底を構成し得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【目次】以下の順序で本発明を説明する。 産業上の利用分野 従来の技術(図14〜図16) 発明が解決しようとする課題 課題を解決するための手段(図1) 作用(図1) 実施例(図1〜図13) 発明の効果
【0002】
【産業上の利用分野】本発明は画像信号伝送方法及び画
像信号伝送装置に関し、例えば限られた伝送容量を持つ
伝送媒体による画像信号の遠隔地伝送や、テープレコー
ダ/デイスクレコーダ等への記録及び再生を行なうもの
に適用して好適なものである。
【0003】
【従来の技術】従来、例えばテレビ会議システムなどの
ように画像信号を遠隔地に伝送するいわゆる画像信号伝
送システムや、画像信号をデイジタル化してビデオテー
プレコーダやビデオデイスクレコーダに記録し再生する
装置においては、伝送路や記録媒体を効率よく利用する
ため、デイジタル化した画像信号の相関を利用して有意
情報を効率的に符号化することにより伝送情報量や記録
情報量を削減し、伝送効率や記録効率を高めるようにな
されている。相関を利用する符号化方法としては、離散
コサイン変換(DCT)やウエーブレツト変換等を用い
て原信号を変換した後、量子化して伝送するという変換
符号化方法が一般的である。
【0004】図14にDCTやHaar関数を用いるウ
エーブレツト変換等の変換符号化を用いる画像信号符号
化装置1を示す。この画像信号符号化装置1において、
入力画像信号S1は変換回路2に入力され、DCTやウ
エーブレツト変換等で変換されて係数S2となる。係数
S2は量子化器3で量子化されて係数S3となる。係数
S3はスキヤンパス変換回路4に入力されてスキヤンパ
ス順に並び換えられ係数S4となる。係数S4は可変長
符号化回路5に入力され、例えばハフマン符号化と零の
ランレングス符号化を組み合わせた可変長符号化を適用
され係数S5となり、この係数S5が画像信号符号化装
置1の出力として送出される。
【0005】この画像信号符号化方法において、量子化
は一般に人間の視覚特性を考慮して低次係数は細かく、
高次係数を粗く量子化して伝送情報量が削減されるよう
に行われる。変換回路の例として3段階のウエーブレツ
ト変換でなる2次元ウエーブレツト変換回路の構成を図
15に示す。またこの2次元ウエーブレツト変換回路の
1段階分は図16のウエーブレツト変換回路で実現され
る。図16のウエーブレツト変換回路において、入力信
号S6は、水平方向のローパスフイルタ(LPF)と水
平方向のハイパスフイルタ(HPF)によつてフイルタ
リングされた後、サブサンプルされて係数S7、S8に
なる。係数S7、S8は、それぞれ垂直方向のローパス
フイルタと垂直方向のハイパスフイルタによつてフイル
タリングされた後サブサンプルされて係数S9〜S12
となり、この係数S9〜S12がウエーブレツト変換回
路の出力として送出される。このようにして1段階の変
換で入力信号S6は4つの帯域の係数S9〜S12に分
割される。
【0006】このウエーブレツト変換回路を3段階分組
み合わせて、2次元ウエーブレツト変換回路2が構成さ
れる。2次元ウエーブレツト変換回路2において、入力
画像信号S1は1段階目のウエーブレツト(W)変換回
路2Aに入力され、4つの帯域に分割されて係数S13
〜S16が出力される。係数S13〜S16のうち水平
及び垂直共に低次の帯域の係数S13は2段階目のウエ
ーブレツト変換回路2Bに入力され、再び4つの帯域に
分割されて係数S17〜S20が出力される。係数S1
7〜S20のうち水平及び垂直共に低次の帯域の係数S
17は3段階目のウエーブレツト変換回路2Cに入力さ
れ、さらに4つの帯域に分割されてS21〜S24が出
力される。最後に係数S14〜S16、S18〜S2
0、S21〜S24が多重化回路(MUX)2Dで多重
化されて係数S2となり、係数S2が変換回路2の出力
として送出される。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながらDCTや
ウエーブレツト変換のような変換符号化では、変換方法
の基底の形に向かない画像、例えばDCTにとつては鋭
いエツジのある画像、Haar基底によるウエーブレツ
ト変換にとつては滑らかな画像を変換しようとした際
に、変換後も電力を集中できずに係数が一様に分布し、
量子化を行なうと著しく画質が劣化してしまうという問
題があつた。
【0008】本発明は以上の点を考慮してなされたもの
で、画像信号をウエーブレツト変換して量子化して伝送
する際に画像の特性によらず画質の劣化を未然に防止し
得る画像信号伝送方法及び画像信号伝送装置を提案しよ
うとするものである。
【0009】
【課題を解決するための手段】かかる課題を解決するた
め本発明においては、画像信号(S25)をウエーブレ
ツト変換によつて複数帯域の成分に分割し、量子化して
伝送する画像信号伝送方法において、入力画像信号(S
25(S26、S27、S28、S29))の変換後の
各帯域の係数値(S26〜S29(S31〜S34、S
36〜S39、S41〜S44、S46〜S49))の
分布状況に応じて、再分割の効果の有無を判断して各帯
域を再帰的に再分割するようにした。
【0010】画像信号(S25)をウエーブレツト変換
によつて複数帯域の成分に分割し、量子化して伝送する
画像信号伝送装置において、入力画像信号(S25(S
26、S27、S28、S29))の変換後の各帯域の
係数値(S26〜S29(S31〜S34、S36〜S
39、S41〜S44、S46〜S49))の分布状況
に応じて、再分割の効果の有無を判断する再分割判定手
段(12(17、18、19、20))と、その再分割
判定手段(12(17、18、19、20))の判断結
果に応じて各帯域を再帰的に再分割する再分割手段(1
1(13、14、15、16))とを設けるようにし
た。
【0011】
【作用】画像信号(S25)をウエーブレツト変換によ
つて複数帯域の成分に分割し、量子化して伝送する際
に、入力画像信号(S25)の変換後の各帯域の係数値
(S26〜S29)の分布状況に応じて、効果的と思わ
れるときには各帯域の再分割を再帰的に行なうことによ
り、入力画像内の画素値の分布状況に応じて、その分布
状況に適した変換基底を構成し得る。これによりどのよ
うな原画像に対しても、効果的な変換を行なうことがで
き、また量子化を行なつた後も目立つた劣化は起こり難
くなる。
【0012】
【実施例】以下図面について本発明の一実施例を詳述す
る。
【0013】図1において、10は全体として本発明の
実施例による変換回路を示し、従来について上述した図
14の画像信号符号化装置1の変換回路2に適用するこ
とで本発明による画像信号伝送方法及び画像信号伝送装
置を実現する。図1において入力画像信号S25は、図
15について上述したウエーブレツト変換回路によつて
実現される1段階のウエーブレツト(W)変換回路11
に入力され、4つの帯域に分割されて係数S26〜S2
9になる。この係数S26〜S29と入力画像信号S2
5とは、判定回路12に入力される。判定回路12はウ
エーブレツト変換回路11でのウエーブレツト変換が有
効な変換であつたか否か判断し制御信号S30を出力す
る。
【0014】ウエーブレツト変換回路11から出力され
る係数S26は、ウエーブレツト変換回路11と同じウ
エーブレツト(W)変換回路13に入力され、4つの帯
域に分割されて係数S31〜S34になる。またこの係
数S31〜S34と係数S26が判定回路17に入力さ
れる。判定回路17ではウエーブレツト変換回路13で
の変換が有効な変換であつたか否かを判断し、制御信号
S35を出力する。係数S31〜S34は多重化回路
(MUX)21に入力され、多重化されて係数S51と
なる。係数S26と係数S51はウエーブレツト変換回
路13での変換が有効な変換であつたか否かの制御信号
S35の値に応じて、選択回路25で選択されて係数S
55となる。
【0015】係数S27、S28、S29についても、
それぞれウエーブレツト(W)変換回路14、15、1
6、判定回路18、19、20、多重化回路(MUX)
22、23、24、選択回路26、27、28で同様の
操作が行なわれる。この結果得られた係数S55〜S5
8は多重化回路(MUX)29で多重化されて係数S5
9となる。係数S25と係数S59は制御信号S30の
値に応じて、選択回路30で選択されて係数S60とな
り、変換回路10の出力として送出される。この変換回
路10によつて実現できる17種類の分割形態を、図2
に列挙して示す。この変換回路10ではウエーブレツト
変換を2段階までとしたが、変換回路を3段階以上に増
やしていくことも容易に可能であり、この場合分割形態
の種類もさらに多くなる。
【0016】変換回路10の判定回路12(17〜2
0)の構成を図3に示す。変換回路10のウエーブレツ
ト変換の基底としてHaar基底などの正規直交変換を
選んだときに有効な手段として、変換の前後の係数の絶
対値和を比較することで分割又は非分割の判定を行なつ
ている。この判定回路12(17〜20)では変換後の
係数S26〜S29(S31〜S34、S36〜S3
9、S41〜S44、S46〜S49)と変換前の係数
S25(S26、S27、S28、S29)とを比較す
ることにより変換の有効性を評価する。
【0017】実際上判定回路12において、変換後の係
数S26〜S29は多重化回路(MUX)31に入力さ
れ、多重化されて係数S61となる。この係数S61は
逐次絶対値和計算回路32に入力される。絶対値和計算
回路32は係数S61の絶対値和を計算し、係数S62
として出力する。一方変換前の係数S25は逐次絶対値
和計算回路33に入力される。絶対置和計算回路33は
係数S25の絶対値和を計算し、係数S63として出力
する。係数S62とS63は比較回路34に入力され
る。比較回路34ではどちらが小さいかを判定し、その
結果を「0」又は「1」の制御信号でなる係数S64と
して出力する。
【0018】この実施例の内容を4×4画素の画像に対
するHaar基底によるウエーブレツト変換を例として
説明する。4×4画素の画像に対するHaar基底ウエ
ーブレツト変換の変換基底は、図4の示すようになる。
ウエーブレツト変換の基底構成の形は、この1種類しか
ない。それに対して入力画像信号の各帯域の再分割を再
帰的に行なういわゆるウエーブレツトパケツト変換と呼
ばれる変換では、帯域2〜4に対して、さらに分割を進
めたり帯域1の分割を行なわなかつたりする変換の中か
ら、効果的な変換を選ぶということを行なう。
【0019】例えば帯域2に対して、さらに分割を進め
るということは、図5(A)の形の基底で表されていた
画像を、図5(B)の形の基底で表すということに他な
らない。このような分割は、例えば帯域2の中に同じよ
うな値の係数が一様に分布している場合には有効な分割
である。なぜならこのような場合には、変換後の形の基
底の方が特定の基底、この場合には左上の基底に電力を
集中できるからである。例として、帯域2の中の係数分
布が図6(A)の左側であつた場合と図6(B)の左側
であつた場合を考える。正規化されたHaar基底によ
る変換によつて、それぞれその右側のように変換され
る。
【0020】ここで図3について上述した判定回路12
によれば、図6(A)の変換は有効となり、図6(B)
の変換は無効になる。これは正規直交のウエーブレツト
パケツト変換の前後でエネルギーは保存されていること
を利用した方法である。変換の前後でエネルギーは保存
されているにもかかわらず、変換後の係数の絶対値和が
小さくなるということは特定の基底への電力集中が進ん
でいるということであり、変換後の係数の絶対値和が大
きくなるということは特定の基底への電力集中が失われ
ているということから、このような判断を行なつてい
る。
【0021】なお判定回路12は図3について上述した
回路構成のほかにも、図3との対応部分に同一符号を付
した図7に示すように、閾値上下判定回路35A、35
B及びカウント回路36A、36Bによつて、分割の前
後で閾値以下の絶対値を持つ係数の数を比べるものや、
図3との対応部分に同一符号を付した図8に示すよう
に、エントロピー計算回路37A、37Bによつて、分
割の前後で係数のエントロピーを比べるものを用いるこ
ともできる。
【0022】ここで図9に、画像信号をブロツク分解し
てブロツク毎にウエーブレツトパケツトの分割を切り替
える画像信号符号化装置40を示す。この画像信号符号
化装置40においては、入力画像信号S71はマクロブ
ロツク変換回路41に入力され、マクロブロツク順に並
び換えられて係数S72となる。係数S72は図1の変
換回路10によつて実現されるウエーブレツトパケツト
変換回路42に入力され、ブロツク毎にウエーブレツト
パケツト変換されて係数S73となる。係数S73は量
子化器43で量子化されて係数S74となる。
【0023】係数S74はスキヤンパス変換回路44に
入力され、スキヤンパス順に並び換えられて係数S75
となる。係数S75は可変長符号化回路45に入力さ
れ、例えばハフマン符号化と零のランレングス符号化を
組み合わせた可変長符号化を適用され係数S76とな
り、この係数S76が画像信号符号化装置40の出力と
して送出される。この場合分割をブロツク毎に切り替え
ることで基底の最適化をさらに高め、より効率の良い符
号化が可能となる。
【0024】スキヤンパス変換回路44を図10に示
す。このスキヤンパス変換回路44では、8×8の画像
ブロツクに対するスキヤンパスとして、ペアノ曲線を用
いるようになされている。実際上8×8画像ブロツクの
量子化された64画素は、ブロツクの左上から1ライン
毎にスキヤンパス変換回路44に係数S74として入力
される。係数S74はカウンタ47の発生する出力S8
0を書き込みアドレスとして、一旦スキヤンパス変換用
RAM46に蓄えられ、アドレスデコーダROM48の
発生させた読み出しアドレスS81に従つて順次係数S
75として出力される。ここでアドレスデコーダROM
48のメモリマツプを図11に示す。
【0025】またペアノ曲線によるスキヤンパスの効果
を、8×8の画像を例として説明する。8×8の離散点
に対するペアノ曲線は図12に示すようになる。8×8
の画像に対して、図1に上述した変換回路10によつて
2段階までのウエーブレツトパケツト変換を行なう場合
を考える。変換回路10によつて実現できる分割方法は
図2に上述した17種類であるが、図12に示したペア
ノ曲線は、図13に示すようにこの17種類の全てに対
してパスが帯域内で完結していることが分かる。
【0026】パスが帯域を跨らないので、この1つのパ
スだけでどのような分割に対してもある程度は効率良く
符号化が出来る。この性質は8×8画素のブロツクに対
する3段階までのウエーブレツトパケツト変換に限るこ
とではなく、あらゆる正方ブロツクの何段階のウエーブ
レツトパケツト変換に対しても成り立つ性質である。ま
たスキヤンパスによる符号化をさらに高めたいときに
は、分割毎にスキヤンを切り替えるという方法も可能で
ある。この方法ではハード構成は多少大きくなるが、各
分割に対して最も効率的なスキヤンパスを適用できるの
で、ペアノ曲線によるスキヤンパスのみの場合よりも効
率的な符号化が可能になる。
【0027】以上の構成によれば、画像信号をウエーブ
レツト変換によつて複数帯域の成分に分割し、量子化し
て伝送する際に、入力画像の変換後の各帯域の係数の値
の分布状況に応じて、効果的と思われるときには各帯域
の再分割を再帰的に行なうようにしたことにより、入力
画像内の画素値の分布状況に応じて、その分布状況に適
した変換基底を構成して、どのような原画像に対しても
効果的な変換を行なうことができる。
【0028】なお上述の実施例においては、画像ブロツ
クとして4×4画素あるいは8×8画素の画像を取り上
げて説明したが、画像のサイズはこれに限定されている
わけではなく、例えば16×16画素の画像ブロツクに
分解して変換することも可能であるし、720×496
画素の画像全体を変換することも可能である。
【0029】また上述の実施例においては、分割の制御
を2次元ウエーブレツト変換を1つの単位として行なつ
ているが、水平方向のみあるいは垂直方向のみを再帰的
に分割するようにしても上述の実施例と同様の効果を実
現できる。
【0030】
【発明の効果】上述のように本発明によれば、画像信号
をウエーブレツト変換によつて複数帯域の成分に分割
し、量子化して伝送する際に、入力画像の変換後の各帯
域の係数の値の分布状況に応じて、効果的と思われると
きには各帯域の再分割を再帰的に行なうようにしたこと
により、入力画像内の画素値の分布状況に応じて、その
分布状況に適した変換基底を構成して、どのような原画
像に対しても効果的な変換を行なうことができ、また量
子化を行なつた後も目立つた劣化は起こり難くなる。か
くして画像の特性によらず伝送の際の画質の劣化を未然
に防止し得る画像信号伝送方法及び画像信号伝送装置を
実現できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明による画像信号伝送方法及び画像信号伝
送装置の一実施例の変換回路の構成を示すブロツク図で
ある。
【図2】図1の変換回路によつて実現できる17種類の
分割形態の説明に供する略線図である。
【図3】図1の変換回路内の判定回路の構成を示すブロ
ツク図である。
【図4】4×4画素についてのHaar基底によるウエ
ーブレツト変換の基底の説明に供する略線図である。
【図5】分割による基底の形の変化の説明に供する略線
図である。
【図6】分割による係数値の変化の説明に供する略線図
である。
【図7】図1の変換回路内の判定回路の他の構成を示す
ブロツク図である。
【図8】図1の変換回路内の判定回路のさらに他の構成
を示すブロツク図である。
【図9】ブロツクに分解してからウエーブレツトパケツ
ト変換を行なう画像信号符号化装置の構成を示すブロツ
ク図である。
【図10】図9の画像信号符号化装置のスキヤンパス変
換回路の構成を示すブロツク図である。
【図11】スキヤンパス変換回路内のスキヤンパス変換
用アドレスデコーダROMの内容を示す図表である。
【図12】ペアノ曲線によるスキヤンパスの説明に供す
る略線図である。
【図13】17種類の分割形態に対応するペアノ曲線ス
キヤンパスを示す略線図である。
【図14】変換を用いる画像信号符号化装置の構成を示
すブロツク図である。
【図15】変換回路として2次元ウエーブレツト変換回
路の構成を示すブロツク図である。
【図16】2次元ウエーブレツト変換の1段階分のウエ
ーブレツト変換回路の構成を示すブロツク図である。
【符号の説明】
1、40……画像信号符号化装置、2、10……変換回
路、3、43……量子化器、4、44……スキヤンパス
変換回路、5、45……可変長符号化回路、11、13
〜16……ウエーブレツト(W)変換回路、12、17
〜20……判定回路、21〜24、29、31……多重
化回路(MUX)、25〜28、30……選択回路、3
2、33……絶対値計算回路、34……比較回路、35
A、35B……閾値上下判定回路、36A、36B……
カウント回路、37A、37B……エントロピー計算回
路、41……マクロブロツク変換回路、42……ウエー
ブレツトパケツト変換回路、46……スキヤンパス変換
用RAM、47……カウンタ、48……アドレスデコー
ダ。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (14)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像信号をウエーブレツト変換によつて複
    数帯域の成分に分割し、量子化して伝送する画像信号伝
    送方法において、 入力画像信号の変換後の上記各帯域の係数値の分布状況
    に応じて、再分割の効果の有無を判断して上記各帯域を
    再帰的に再分割するようにしたことを特徴とする画像信
    号伝送方法。
  2. 【請求項2】上記各帯域の再分割についての効果の有無
    の判断として、上記再分割の前後での係数の絶対値和を
    比較するようにしたことを特徴とする請求項1に記載の
    画像信号伝送方法。
  3. 【請求項3】上記各帯域の再分割についての効果の有無
    の判断として、上記再分割の前後で所定の閾値以下の絶
    対値を持つ係数の数を比較するようにしたことを特徴と
    する請求項1に記載の画像信号伝送方法。
  4. 【請求項4】上記各帯域の再分割についての効果の有無
    の判断として、上記再分割の前後での係数のエントロピ
    ーを比較するようにしたことを特徴とする請求項1に記
    載の画像信号伝送方法。
  5. 【請求項5】請求項1に記載の画像信号伝送方法におい
    て、 入力画像をマクロブロックに分解し、分割の選択を画像
    内のブロツク毎に行なうようにしたことを特徴とする請
    求項1に記載の画像信号伝送方法。
  6. 【請求項6】分割後のスキヤンパスとしてペアノ曲線を
    用いるようにしたことを特徴とする請求項1又は請求項
    5に記載の画像信号伝送方法。
  7. 【請求項7】分割後のスキヤンパスを分割状況に応じて
    切り替えるようにしたことを特徴とする請求項1又は請
    求項5に記載の画像信号伝送方法。
  8. 【請求項8】画像信号をウエーブレツト変換によつて複
    数帯域の成分に分割し、量子化して伝送する画像信号伝
    送装置において、 入力画像信号の変換後の上記各帯域の係数値の分布状況
    に応じて、再分割の効果の有無を判断する再分割判定手
    段と、 当該再分割判定手段の判断結果に応じて各帯域を再帰的
    に再分割する再分割手段とを具えることを特徴とする画
    像信号伝送装置。
  9. 【請求項9】上記再分割判定手段は、上記各帯域の再分
    割についての効果の有無の判断として、上記再分割の前
    後での係数の絶対値和を比較するようにしたことを特徴
    とする請求項8に記載の画像信号伝送装置。
  10. 【請求項10】上記再分割判定手段は、上記各帯域の再
    分割についての効果の有無の判断として、上記再分割の
    前後で所定の閾値以下の絶対値を持つ係数の数を比較す
    るようにしたことを特徴とする請求項8に記載の画像信
    号伝送装置。
  11. 【請求項11】上記再分割判定手段は、上記各帯域の再
    分割についての効果の有無の判断として、上記再分割の
    前後での係数のエントロピーを比較するようにしたこと
    を特徴とする請求項8に記載の画像信号伝送装置。
  12. 【請求項12】入力画像をマクロブロツクに分解し、分
    割の選択を画像内のブロツク毎に行なうようにしたこと
    を特徴とする請求項8に記載の画像信号伝送装置。
  13. 【請求項13】分割後のスキヤンパスとしてペアノ曲線
    を用いるようにしたことを特徴とする請求項8又は請求
    項12に記載の画像信号伝送装置。
  14. 【請求項14】分割後のスキヤンパスを分割状況に応じ
    て切り替えるようにしたことを特徴とする請求項8又は
    請求項12に記載の画像信号伝送装置。
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