JPH09261640A - 画像符号化装置 - Google Patents

画像符号化装置

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JPH09261640A
JPH09261640A JP6604796A JP6604796A JPH09261640A JP H09261640 A JPH09261640 A JP H09261640A JP 6604796 A JP6604796 A JP 6604796A JP 6604796 A JP6604796 A JP 6604796A JP H09261640 A JPH09261640 A JP H09261640A
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 符号化効率の良い符号化装置を提供する。 【解決手段】 入力画像信号s10がＤＣＴ手段21及びＷ
ＬＴ手段１１入力され、ＤＣＴ手段２１及びＷＬＴ手段
１１各々に接続される第１および第２のスキャン手段２
２および１２、第１および第２の量子化手段２３および
１３、第１および第２の符号化手段２４および１４を経
て符号量比較手段１５に出力される。符号量比較手段１
５はそれぞれの変換手段によって変換・符号化された、
第１および第２の符号化手段２４および１４から出力さ
れる符号量を比較する。切り替えスイッチ１６は符号量
の少ない方の第１および第２の符号化手段２４および１
４の内どちらかを外部端子に接続して出力させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、静止画像あるいは
動画像の符号化・復号化装置に用いられ、画像符号化の
高能率化に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来このような分野の技術として例え
ば、下記の文献に記載されるものがあった。文献名：安
田 浩著「MPEG／マルチメディア符号化の国際標準」平
成６年９月３０日・丸善株式会社発行、pp.60-75。前記
文献には、画像信号（ここで言う画像信号とは、静止画
の場合は画像データそのものを指し、動画の場合はフレ
ーム間の差分信号を指す）を符号化する方法が記載され
ている。
【０００３】図２は前記文献に記載されている画像符号
化装置のブロック図である。この従来の画像符号化装置
は、画像信号をｎ×ｎのブロックに分割し、ブロック単
位で離散余弦変換（以下ＤＣＴと記載する）するＤＣＴ
手段２１と、ＤＣＴされたブロック信号をあらかじめ決
められたスキャン順にスキャンして1次元化する第１の
スキャン手段２２と、1次元化された信号を線形量子化
する第１の量子化手段２３と、および量子化された信号
を符号化する第１の符号化手段２４とから構成されてい
る。
【０００４】入力画像信号s20がＤＣＴ手段２１に接続
され、ＤＣＴ手段の出力s21が第１のスキャン手段２２
に接続され、第１のスキャン手段２２の出力s22が第１
の量子化手段２３に接続され、第１の量子化手段２３の
出力s23が第１の符号化手段２４に接続され、第１の符
号化手段２４の出力s24が出力端子に出力される。
【０００５】図２の画像符号化手段において、ＤＣＴ手
段２１では外部入力画像信号ｘ(k,l)s20に対して、まず
ｎ×ｎのブロックに分割し、そして該ｎ×ｎのブロック
データに対して、(1)式のＤＣＴをし、ＤＣＴ係数F(u,
v)s21を出力する。 第１のスキャン手段２２では、入力される2次元のＤＣ
Ｔ出力s21に対して例えば表１のＺＩＧＺＡＧスキャン
順に従って順次1次元に出力する。
【０００６】
【表１】
【０００７】第１の量子化手段２３では、入力される1
次元化されたＤＣＴ係数s22に対して、例えば以下のよ
うな線形量子化を行う。フレーム内画像信号（現画像信
号をＤＣＴしたもの）が入力された場合に、その直流成
分F(0,0)に対しては、(2)式のような量子化をし、その
他の成分に対しては、(3)式のような量子化を行う。 ＱＦ＝（Ｆ(0,0)＋４）／８ ・・・(2) ＱＦ(u,v)＝Ｆ(u,v) ／（２×ｑ） ・・・(3) フレーム間の差分画像信号が入力された場合に、各ＤＣ
Ｔ係数に対して、(4)式の量子化を行う。このとき、 ｑ
は量子化ステップサイズであり任意に与えられる正の整
数である。また、Ｆ(u,v)を量子化したものをＱＦ(u,v)
と表わす。 ＱＦ(u,v)＝（Ｆ(u,v) −ｑ／２）／（２×ｑ）：Ｆ(u,v)≧０・・・(4) ＱＦ(u,v)＝（Ｆ(u,v) ＋ｑ／２）／（２×ｑ）：Ｆ(u,v)＜０・・・(4) 第１の符号化手段２４では、入力される量子化された画
像信号に対して、連続するゼロの数と非ゼロの値の複合
可変長符号化をし、該符号を外部端子に出力する。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら従来の画
像符号化装置には、次のような課題があった。あらゆる
種類の入力信号に対しても常に最高の符号化効率を示す
変換手段というものは未だ存在せず、従来良く用いられ
ている変換手段は、入力信号に対する符号化効率にバラ
ツキがあるものであった。このためある画像に対しては
符号化効率が良いが、別の画像に対しては符号化効率が
良くないということが起こり、画像毎の符号化効率が異
なる結果、全体としての符号化効率が悪化していた。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
【００１０】
【発明の実施の形態】
《具体例１》 ＜構成＞以下、本発明による具体例１を図面を参照して
詳細に説明する。図１は本発明による具体例１の画像符
号化装置のブロック図である。本発明の第１の具体例の
画像符号化装置は、従来の画像符号化装置において、Ｄ
ＣＴと特性が異なるウェーブレット変換（以下ＷＬＴと
も記載する）をするＷＬＴ手段１１、第２のスキャン手
段１２、第２の量子化手段１３、第２の符号化手段１
４、符号量比較手段１５、および切り替えスイッチ１６
を備えている。
【００１１】図１において、入力画像信号s10はＤＣＴ
手段２１及びＷＬＴ手段１１に接続される。 ＤＣＴ手
段２１、第１のスキャン手段２２、および第１の量子化
手段２３は前に説明した従来の画像符号化装置と同様な
機能を有し接続されているため、説明を省略する。
【００１２】第１の符号化手段２４の出力s24は符号量
比較手段１５及び切り替えスイッチ１６の一方に接続さ
れている。一方、ＷＬＴ手段１１の出力が第２のスキャ
ン手段１２に接続され、第２のスキャン手段１２の出力
s12が第２の量子化手段１３に接続され、第２の量子化
手段１３の出力s13が第２の符号化手段１４に接続さ
れ、第２の符号化手段１４の出力s14が符号量比較手段
１５及び切り替えスイッチ１６のもう一方に接続され、
符号量比較手段の出力s15が切り替えスイッチ１６の制
御端子に接続され、切り替えスイッチ１６の出力s16が
外部端子に出力される。
【００１３】＜動作＞ＤＣＴ手段２１、第１のスキャン
手段２２、第１の量子化手段２３、及び第１の符号化手
段２４は、前に説明した従来の画像符号化装置と同様な
機能を有し、同じ動作をするため、説明を省略する。
【００１４】ＷＬＴ手段１１では、入力される画像信号
に対してＤＣＴ手段２１と同様にｍ×ｍのブロックに分
割し、それぞれのブロックに対して、ウェーブレット変
換を行う。ウェーブレット変換は、例えば以下のように
実現できる。まず、（5）式及び（6）式を満たす一対の
ローパスフィルタｈ(k) とハイパスフィルタｇ(k)を用
意し、入力される画像信号に対して横方向及び縦方向に
それぞれ（7）式及び（8）式のウェーブレット変換をす
る。 ｜Ｈ(0)｜＝１ ・・・(5) ｜Ｈ(ω)｜2＋｜Ｇ(ω＋π)｜2＝１ ・・・ (6) (5) 式及び(6)式において、 Ｈ(ω)及びＧ(ω)は、それ
ぞれローパスフィルタｈ(k)及びハイパスフィルタｇ(k)
のフーリエ変換を表す。Ｓl及びＷlは、それぞれｌ階層
目の低周波成分及び高周波成分を表す。０階層目の低周
波成分は入力画像となる。また、０点を中心として−ｎ
からｍの長さを持つフィルタを用いている。
【００１５】上記ウェーブレット変換はローパス出力成
分（低周波成分）に対して繰り返し必要な回数分だけか
けることができる。例えば、８×８のＤＣＴに対して３
回ウェーブレット変換を行った結果のウェーブレット変
換の出力順を図３に示す。黒丸はブロック内のデータを
表わす。１回目のウェーブレット変換ではＬＬ１、ＨＬ
１、ＬＨ１、ＨＨ１が出力され、 ＬＬ１に対する２回
目のウェーブレット変換ではＬＬ２、ＨＬ２、ＬＨ２、
ＨＨ２が出力され、 ＬＬ２に対する３回目のウェーブ
レット変換ではＬＬ３、ＨＬ３、ＬＨ３、ＨＨ３が出力
される。
【００１６】第２のスキャン手段１２では、例えば図３
のように並べられたウェーブレット変換の出力s11に対
して、表２に示すウェーブレット変換係数用スキャン順
のような順序でスキャンをして1次元化して出力する。
【００１７】
【表２】
【００１８】第２の量子化手段１３では、入力される1
次元化されたウェーブレット変換信号に対して、例えば
第１の量子化手段２３と同様な量子化をして量子化デー
タs13を出力する。また、第２の量子化手段１３は、第
１の量子化手段２３と異なる量子化方法を用いることも
可能である。また第２の符号化手段１４では、入力され
る量子化データに対して、例えば第１の符号化手段２４
と同様な符号化を行って該符号s14を出力する。また、
第２の符号化手段１４は、第１の符号化手段２４と異な
る符号化方法を用いることも可能である。また符号化方
法は第１の符号化手段２４と同様な方法を用いて、コー
ド表を異なったものとすることも可能である。
【００１９】符号量比較手段１５では、第１の符号化手
段２４より入力される量子化されたＤＣＴ係数の符号s2
4の符号量と、第２の符号化手段１４より入力される量
子化されたウェーブレット変換係数の符号s14の符号量
とを比較し、符号量の少ない方の符号が出力されるよう
に切り替えスイッチ１６に制御信号s15を出力する。
【００２０】切り替えスイッチ１６では、入力される制
御信号に従って符号量の少ない方の第１の符号化手段２
４および第２の符号化手段１４の内どちらかの符号化手
段の出力符号を外部端子に出力する。
【００２１】＜効果＞以上説明したように本発明の第１
の具体例によれば、従来のＤＣＴをベースとした符号化
装置にウェーブレット変換をベースとした符号化方法を
追加し、 ＤＣＴ及びウェーブレット変換の双方の符号
量を比較して符号量の少ない方を選択・採用することが
できるため、符号化効率を大きくすることができる。
【００２２】また、第２の量子化手段１３は、第１の量
子化手段２３と異なる量子化方法を用いることも可能で
あり、変換方法に適した量子化方法をとることによっ
て、より効率の良い符号化を行うことが可能になる。
また、第２の符号化手段１４も、第１の符号化手段２４
と異なる符号化方法を用いることが可能である。これも
同様に、より効率の良い符号化を行うことが可能にな
る。さらに、符号化方法は第１の符号化手段２４と同様
な方法を用いて、コード表を異なったものとすることも
可能であるため、変換方法に応じた種々の手段をとるこ
とができる。
【００２３】《具体例２》 ＜構成＞以下、本発明による具体例２を図面を参照して
詳細に説明する。本発明の第２の具体例の画像符号化装
置は、本発明の第１の具体例の画像符号化装置におい
て、符号量比較手段の代わりに量子化結果比較手段３５
を備え、符号化手段を1つに減らしている。
【００２４】図４は、この発明の第２の具体例の画像符
号化装置のブロック図である。図４において、図１と同
じ符号を付したものは同様の構成・動作であるため説明
を省略する。第１の量子化手段の出力s23が量子化結果
比較手段３５及び切り替えスイッチ１６の一方に接続さ
れている。一方、 第２の量子化手段の出力s13が、量子
化結果比較手段３５及び切り替えスイッチ１６のもう一
方に接続され、量子化結果比較手段の出力s35が、切り
替えスイッチ１６の制御端子に接続され、切り替えスイ
ッチの出力s16が、符号化手段２４に接続され、符号化
手段の出力s24が、外部端子に出力される。
【００２５】＜動作＞図４の本発明の第２の具体例の符
号化装置において、量子化結果比較手段３５では、入力
される量子化されたＤＣＴ係数s23及び量子化されたウ
ェーブレット変換係数s13に対して、それぞれ非ゼロの
数を数えて該非ゼロの数の少ない方の量子化結果を出力
するよう切り替えスイッチに制御信号を出力する。切り
替えスイッチ１６では、量子化結果比較手段３５より入
力される制御信号に従って、該当する量子化結果s16を
符号化手段２４に出力する。
【００２６】＜効果＞以上説明したように、本発明の第
２の具体例によれば、本発明の第１の具体例において、
符号量比較手段１５の代わりに量子化結果比較手段３５
を用いることによって、直接符号化を行わずにＤＣＴあ
るいはウェーブレット変換のどちらが符号化効率が良い
かを推定し、使用する量子化結果を切り替える。このこ
とによって、符号化処理過程を１つ減らすことができ、
本発明の第１の具体例で説明した効果を保ちつつシステ
ムを簡略化することができる。本発明はＤＣＴ係数及び
ＷＬＴ係数を同一の符号化手段で符号化する画像符号化
装置の場合に特に有効である。
【００２７】《具体例３》 ＜構成＞本発明の第３の具体例の画像符号化装置は、本
発明の第２の具体例の画像符号化装置において、量子化
結果比較手段の代わりに、エネルギー比較手段４５を備
え、量子化手段を1つ減らしている。
【００２８】図５は、この発明の第３の具体例の画像符
号化装置のブロック図である。図５において、図１と同
じ符号を付したものは同様の構成・動作であるため説明
を省略する。
【００２９】第１のスキャン手段の出力s22がエネルギ
ー比較手段４５及び切り替えスイッチ１６の一方に接続
されている。一方、 第２のスキャン手段の出力s12がエ
ネルギー比較手段４５及び切り替えスイッチ１６のもう
一方に接続され、エネルギー比較手段の出力s45が切り
替えスイッチ１６の制御端子に接続される。切り替えス
イッチの出力s16は量子化手段２３に接続され、量子化
手段の出力s23が符号化手段２４に接続され、符号化手
段の出力s24が外部端子に出力される。
【００３０】＜動作＞図５の本発明の第３の具体例の符
号化装置において、エネルギー比較手段４５では、入力
されるＤＣＴ係数s22及びウェーブレット変換係数s12に
対して、それぞれエネルギーの収束効率を比較し、該収
束効率の高い方を出力するよう切り替えスイッチに制御
信号を出力する。エネルギーの収束効率の比較は、例え
ばＤＣＴ係数及びＷＬＴ係数の自乗をそれぞれ大きい順
に並べ、どちらがより少ない数で、より大きい和が得ら
れるかを比較することによって、どちらがよりエネルギ
ーの収束効率が良いかが分かる。
【００３１】切り替えスイッチ１６では、エネルギー比
較手段４５より入力される制御信号に従って、該当する
量子化結果s36を符号化手段２４に出力する。
【００３２】＜効果＞以上説明したように、本発明の第
３の具体例によれば、本発明の第２の具体例において、
量子化結果比較手段３５の代わりに、エネルギー比較手
段４５を用いることによって、直接量子化及び符号化を
行わずに、ＤＣＴあるいはウェーブレット変換の内どち
らが符号化効率が良いかを推定して切り替える。このこ
とによって、符号化処理過程だけでなくさらに量子化過
程をも１つ減らすことができ、本発明の第２の具体例で
説明した効果を保ちつつシステムをさらに簡略化するこ
とができる。本発明はＤＣＴ係数及びＷＬＴ係数を同一
の量子化手段及び符号化手段で符号化する画像符号化装
置に特に有効である。
【００３３】以上の具体例は、すべてＤＣＴ手段とＷＬ
Ｔ手段の二者択一で説明しているが、ＤＣＴ及びウェー
ブレット変換に変換手段を限定するものではない。他の
変換手段に対しても、同様に扱うことができる。また、
二者択一に限るものでもなく、複数の手段から符号化効
率の最も良いものを一つ選択することもできる。図６
は、変換手段をＮ段選択可能に拡張した画像符号化装置
のブロック図である。図６において、各変換手段はすべ
て異なる特性を持つものとする。
【００３４】
【発明の効果】本発明によれば、符号量を比較する手段
を設けたため画像に適した符号化を行うことが可能にな
る。例えば従来の画像符号化装置のＤＣＴ手段は、余弦
関数をベースにしているので、周期的に変化する信号に
対しては非常に符号化効率が高いが、画像信号特に差分
信号に関していえば、エッジなど突発的に発生する信号
に対しては決して符号化効率がよくない。これに対し、
ウェーブレット変換ではエッジなど突発的に発生する信
号に対する符号化効率が優れている。このように如何な
る画像信号に対しても常に最高の符号化効率を持つ変換
方法が存在していなくても、本発明によれば、より符号
化効率の高い符号化の方法を選択することができるとい
う効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による具体例１の、画像符号化装置のブ
ロック図である。
【図２】従来技術の画像符号化装置のブロック図であ
る。
【図３】ウェーブレット変換の出力順を示す図である。
【図４】本発明による具体例２の画像符号化装置のブロ
ック図である。
【図５】本発明による具体例３の画像符号化装置のブロ
ック図である。
【図６】本発明による具体例４の画像符号化装置のブロ
ック図である。
【符号の説明】
１１ ＷＬＴ手段 １２ 第２のスキャン手段 １３ 第２の量子化手段 １４ 第２の符号化手段 １５ 符号量比較手段 １６ 切り替えスイッチ ２１ ＤＣＴ手段 ２２ 第１のスキャン手段 ２３ 第１の量子化手段 ２４ 第１の符号化手段

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 入力される画像信号を変換して各々出力
    するＮ（Ｎ＞＝２）段の異なる特性を持つ変換手段と、 前記Ｎ段の変換手段から出力される変換された前記画像
    信号を各々１次元に並べかえて出力するＮ段のスキャン
    手段と、 前記Ｎ段のスキャン手段から出力される前記１次元に並
    べられた画像信号を各々量子化して出力するＮ段の量子
    化手段と、 前記Ｎ段の量子化手段から出力される前記量子化された
    画像信号を各々符号化して出力するＮ段の符号化手段
    と、 前記Ｎ段の符号化手段から出力される前記画像信号の符
    号量を比較して最も符号量の少ない符号化手段の出力を
    符号化結果として出力する符号量比較手段と、を備えた
    ことを特徴とする画像符号化装置。
  2. 【請求項２】 入力される画像信号を変換して各々出力
    するＮ（Ｎ＞＝２）段の異なる特性を持つ変換手段と、 前記Ｎ段の変換手段から出力される変換された前記画像
    信号を各々１次元に並べかえて出力するＮ段のスキャン
    手段と、 前記Ｎ段のスキャン手段から出力される前記１次元に並
    べられた画像信号を各々量子化して出力するＮ段の量子
    化手段と、 前記Ｎ段の量子化手段から出力される前記量子化された
    画像信号を比較して最も非ゼロの信号の数が少ない量子
    化手段の出力を量子化結果として出力する量子化比較手
    段と、 前記量子化比較手段によって出力された前記量子化結果
    を符号化する符号化手段と、を備えたことを特徴とする
    画像符号化装置。
  3. 【請求項３】 入力される画像信号を変換して各々出力
    するＮ（Ｎ＞＝２）段の異なる特性を持つ変換手段と、 前記Ｎ段の変換手段から出力される変換された前記画像
    信号を各々１次元に並べかえて出力するＮ段のスキャン
    手段と、 前記Ｎ段のスキャン手段から出力される前記１次元に並
    べられた画像信号を比較して最もエネルギーの収束率の
    高い前記Ｎ段のスキャン手段の出力をスキャン結果とし
    て出力するエネルギー比較手段と、 前記エネルギー比較手段から出力される前記スキャン結
    果を量子化する量子化手段と、 前記量子化手段から出力される前記量子化されたスキャ
    ン結果を符号化して出力する符号化手段と、を備えたこ
    とを特徴とする画像符号化装置。
  4. 【請求項４】 前記変換手段は、ブロック離散余弦変換
    あるいはブロックウェーブレット変換を用いることを特
    徴とする請求項１〜３に記載の画像符号化装置。
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