JPS63100875A - 画像信号の符号化復号化装置とその方法 - Google Patents
画像信号の符号化復号化装置とその方法Info
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- JPS63100875A JPS63100875A JP61246659A JP24665986A JPS63100875A JP S63100875 A JPS63100875 A JP S63100875A JP 61246659 A JP61246659 A JP 61246659A JP 24665986 A JP24665986 A JP 24665986A JP S63100875 A JPS63100875 A JP S63100875A
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- 238000007781 pre-processing Methods 0.000 abstract description 2
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Landscapes
- Image Processing (AREA)
- Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
(a)産業上の利用分野
本発明は、画像信号を高能率に符号化および復号化する
方1去およびその装置に関するものである。
方1去およびその装置に関するものである。
(b)従来の技術
従来画像信号符号化方式とし代表的なものに、予測符号
化(Predictive Coding)と変換符号
化(Transform Coding)がある。予測
符号化に関しては、ウィリアムケープラネット(Wil
liam K。
化(Predictive Coding)と変換符号
化(Transform Coding)がある。予測
符号化に関しては、ウィリアムケープラネット(Wil
liam K。
Pratt)著、「ディジタルイメージプロセッシング
(Digital Image Processing
) J (ジョンウィ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 Cod
ing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。
(Digital Image Processing
) J (ジョンウィ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 Cod
ing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6図に予測符号化の基本ブロック図を示す。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匂
、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)と予測信号内θ、k)の差分な減算器32
によって算出し、予測誤差信号D(j、k)を得る。D
(j、k)を量子器33によって量子化し量子化レベル
番号DN(i、k)を得、伝送路37に送出する。DN
(i、k)を逆量子化器38によって逆量子化し、逆量
子化予測誤差信号DQ(j、k)を得る。加算器35は
DQθ、k)とFT(j。
においては、画像信号を構成する各画素の位置座標を匂
、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)と予測信号内θ、k)の差分な減算器32
によって算出し、予測誤差信号D(j、k)を得る。D
(j、k)を量子器33によって量子化し量子化レベル
番号DN(i、k)を得、伝送路37に送出する。DN
(i、k)を逆量子化器38によって逆量子化し、逆量
子化予測誤差信号DQ(j、k)を得る。加算器35は
DQθ、k)とFT(j。
k)を加算して局部復号信号Ft、(j、k)を得る。
予測器36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Fr(i、k)を発生する。
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Fr(i、k)を発生する。
受信側では、送信路からDN(j、k)を受は取り、逆
量子化器38は、DN(j、k)からDQ(i、k)を
得る。予測器40と加算器39は、送信側と全く同じ動
作をし、最終的に復号化画像信号Fθ、k)を得る。D
N(i、k)の伝送誤りがなければ、送信側の?L(j
、k)と受信価の”?(j、k)は全く同じ信号である
。
量子化器38は、DN(j、k)からDQ(i、k)を
得る。予測器40と加算器39は、送信側と全く同じ動
作をし、最終的に復号化画像信号Fθ、k)を得る。D
N(i、k)の伝送誤りがなければ、送信側の?L(j
、k)と受信価の”?(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
量の削減を行っている。
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
量の削減を行っている。
第8図に変換符号化の基本ブロック図を示す。原画像信
号F(j、k)をNxN画素ごとのブロックに分割し、
変換器41において なる線形変換により、NXN個の変換係数F(u、υ)
を各ブロックごとに得る。(1)においてAc(j、u
)は原画像信号の垂直方向に沿っ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
って変換を行う行方向の変換行列である。係数選択器4
2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(u、υ)を得る。選択されなかった係数
の値はゼロとする。
号F(j、k)をNxN画素ごとのブロックに分割し、
変換器41において なる線形変換により、NXN個の変換係数F(u、υ)
を各ブロックごとに得る。(1)においてAc(j、u
)は原画像信号の垂直方向に沿っ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
って変換を行う行方向の変換行列である。係数選択器4
2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(u、υ)を得る。選択されなかった係数
の値はゼロとする。
量子化器43はf’p(u、t+)を量子化し、変換係
数量子化レベル番号frNcu、v)を得、伝送路に送
出する。
数量子化レベル番号frNcu、v)を得、伝送路に送
出する。
受信側では、逆量子化器45によって、伝送路がら得た
f’rN(u、υ)を逆量子化し、逆量子化変換係数f
(u。
f’rN(u、υ)を逆量子化し、逆量子化変換係数f
(u。
V)を得る。逆変換器−46において、f(u、υ)に
対し、1ブロックごとに なる線形変換を行い、NXN画素の1ブロックの復号化
画像信号を得る。(2)においてBc(j、u)は行列
[Ac(j、u月の逆行列、BR(k、v)は行列[A
R(k、0月の逆行列である。
対し、1ブロックごとに なる線形変換を行い、NXN画素の1ブロックの復号化
画像信号を得る。(2)においてBc(j、u)は行列
[Ac(j、u月の逆行列、BR(k、v)は行列[A
R(k、0月の逆行列である。
変換符号化では、全ての係数f(u、υ)から一部の係
数f’r(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fTN(u、υ)に変換することにより伝送情報量の
削減を行っている。
数f’r(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fTN(u、υ)に変換することにより伝送情報量の
削減を行っている。
(c)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FLθ+に−1)tFL(J−1+k)、”L(j
”+に−”)tFL(] Lk+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.p
p650〜657)。第7図のごとく、5o=F(j、
k)を中心に画素の配置を81から812まで番号付け
して記すことにすれば、たとえばSl:F、θ。
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FLθ+に−1)tFL(J−1+k)、”L(j
”+に−”)tFL(] Lk+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.p
p650〜657)。第7図のごとく、5o=F(j、
k)を中心に画素の配置を81から812まで番号付け
して記すことにすれば、たとえばSl:F、θ。
k−1)、52=FL(j−1,k)、54=FL(j
−1,に−1)、56=FL(j−1゜に+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、5o=F(j
、k)の予測信号5o−J’r(j、k)をSlから8
12までの線形結合で作成することが考えられる。
−1,に−1)、56=FL(j−1゜に+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、5o=F(j
、k)の予測信号5o−J’r(j、k)をSlから8
12までの線形結合で作成することが考えられる。
S□=A□+Al51+A252+・=・+A12S1
2 (3)Ao、A1.・・・・・、A1
2は定数で画像信号の統計的性質がら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A
i(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S。とSlの相関
が高いと大きい。Soと81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、
Soと81の相関は高くなり、A1の値は大きくなる。
2 (3)Ao、A1.・・・・・、A1
2は定数で画像信号の統計的性質がら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A
i(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S。とSlの相関
が高いと大きい。Soと81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、
Soと81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Soと82の相関が
高いと大きい。Soと82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、S
oと82の相関は高くなりA2の値は大きくなる。
高いと大きい。Soと82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、S
oと82の相関は高くなりA2の値は大きくなる。
(3)式ではAH(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so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Soと81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S。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S。とS4の相関を示す係数A
4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S。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A1と画像の局所
的性質から定めた予測係数A1とでは異なるのが普通で
ある。
計的に性質により定めることが多い。しかしあるso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Soと81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S。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S。とS4の相関を示す係数A
4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S。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A1と画像の局所
的性質から定めた予測係数A1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A、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った。
係数A、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った。
この点を改善するため、各画素の位置θ、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。しがしそうすると予測係数の値を各画素
の位置0.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った。
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。しがしそうすると予測係数の値を各画素
の位置0.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った。
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。
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
渡って統計的に求め、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いる(文献1.P673
)。さらに符号化効率を上るため各ブロックを交流エネ
ルギーの大きさによって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(ウエンシンチェン(W
ein−Hsiung Chen)他[アダプティプコ
ーディングオブモノクロームアンド力う−イメージズ誌
1977年11月号、pp1285−1292.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
ロックに対して全く同様に行う。しかし、あるブロック
に注目すれば変換係数f(u、υ)の振幅は、画像全体
に渡っ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って求めた統
計量にすぎず、あるブロックの変°換係数f(u。
渡って統計的に求め、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いる(文献1.P673
)。さらに符号化効率を上るため各ブロックを交流エネ
ルギーの大きさによって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(ウエンシンチェン(W
ein−Hsiung Chen)他[アダプティプコ
ーディングオブモノクロームアンド力う−イメージズ誌
1977年11月号、pp1285−1292.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
ロックに対して全く同様に行う。しかし、あるブロック
に注目すれば変換係数f(u、υ)の振幅は、画像全体
に渡っ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って求めた統
計量にすぎず、あるブロックの変°換係数f(u。
υ)の大きさはその分散よりずっ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ッ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った。この点を改善するために、各
ブロックごとにどの係数を切捨てるが決定してもよい。
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ッ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った。この点を改善するために、各
ブロックごとにどの係数を切捨てるが決定してもよい。
しがしそうするとどの係数を切捨てたかを各ブロックご
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った。文献2では交流エネ
ルギーによって各ブロックを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。
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った。文献2では交流エネ
ルギーによって各ブロックを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。
したがってどの係数を切捨てたがを各ブロックごとに符
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っ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った。
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っ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った。
(d)問題を解決するための手段
本発明によれば、符号化側において画像信号の方向を示
す方向データを1ブロックごとに検出し、方向データに
もとづき各ブロックの画像信号に対して2次元的なリン
グシフトを行うことにより方向正規化画像信号を得、方
向正規化画像信号を符号化して、符号化方向正規化画像
信号を得、方向データ符号化して符号化方向データを得
、符号化方向データを復号化して復号化方向データを得
、復号化側において符号化正規画像信号を復号化して復
号化方向正規化画像信号を得、復号化方向データにもと
づき各ブロックの復号化方向正規化画像信号に対し符号
化側とは逆の2次元的なリングシフトを行うことにより
復号化画像信号を得ることを特徴とする画像信号符号化
復号化方法、および画像信号の方向を示す方向データを
1ブロックごとに検出する手段と、方向データにもとづ
き各ブロックの画像信号に対して2次元的なリングシフ
トを行うことにより、方向正規化画像信号を得る手段と
、方向正規化画像信号を符号化して符号化方向正規化画
像信号を得る手段と、方向データを符号化して符号化方
向データを得る手段を有することを特徴とする画像信号
符号化装置、および符号化方向データを復号化して復号
化方向データを得る手段と、符号化方向正規化画像信号
を復号化して復号化正規化画像信号を得る手段と、復号
化方向データにもとづき各ブロックの復号化方向正規化
画像信号に対して、符号化側とは逆の2次元的なリング
シフトを行うことにより、復号化画像信号を得る手段を
有することを特徴とする画像信号符号化装置が得られる
。
す方向データを1ブロックごとに検出し、方向データに
もとづき各ブロックの画像信号に対して2次元的なリン
グシフトを行うことにより方向正規化画像信号を得、方
向正規化画像信号を符号化して、符号化方向正規化画像
信号を得、方向データ符号化して符号化方向データを得
、符号化方向データを復号化して復号化方向データを得
、復号化側において符号化正規画像信号を復号化して復
号化方向正規化画像信号を得、復号化方向データにもと
づき各ブロックの復号化方向正規化画像信号に対し符号
化側とは逆の2次元的なリングシフトを行うことにより
復号化画像信号を得ることを特徴とする画像信号符号化
復号化方法、および画像信号の方向を示す方向データを
1ブロックごとに検出する手段と、方向データにもとづ
き各ブロックの画像信号に対して2次元的なリングシフ
トを行うことにより、方向正規化画像信号を得る手段と
、方向正規化画像信号を符号化して符号化方向正規化画
像信号を得る手段と、方向データを符号化して符号化方
向データを得る手段を有することを特徴とする画像信号
符号化装置、および符号化方向データを復号化して復号
化方向データを得る手段と、符号化方向正規化画像信号
を復号化して復号化正規化画像信号を得る手段と、復号
化方向データにもとづき各ブロックの復号化方向正規化
画像信号に対して、符号化側とは逆の2次元的なリング
シフトを行うことにより、復号化画像信号を得る手段を
有することを特徴とする画像信号符号化装置が得られる
。
(e)作用
本発明においては、画像の局所的な性質であるところの
方向性に着目し、原画像信号を符号化する前に、2次元
的なリングシフトによって原画像信号に対しその方向性
が水平になるような前処理を行い、その後の符号化にお
いて高能率な符号化を容易にする。
方向性に着目し、原画像信号を符号化する前に、2次元
的なリングシフトによって原画像信号に対しその方向性
が水平になるような前処理を行い、その後の符号化にお
いて高能率な符号化を容易にする。
(f)実施例
第1図に本発明による画像信号符号化復号化装置のブロ
ック図の一例を示す。送信側では、端子100より原画
像信号F(j、k)を入力し、2次元リングシフタ3お
よび方向検出器1へ加える。方向検出器1では原画像信
号F(j、k)のNXN画素ごとの局所的な方向性を調
べその結果を方向データとして方向データ符号器および
2次元リングシフタ3へ加える。2次元リングシフタ3
では、方向データにもとづき、原画像信号F(j、k)
に対しnXN画素ごとに2次元的なリングシフトを行い
、水平方向の方向性を有する方向正規化画像信号G(j
、k)を得る。画像信号符号器4は、方向正規化画像信
号Gす、k)を符号化して符号化方向正規化画像信号を
得、マルチプレクサ5に加える。方向データ符号器2は
方向データを符号化し。
ック図の一例を示す。送信側では、端子100より原画
像信号F(j、k)を入力し、2次元リングシフタ3お
よび方向検出器1へ加える。方向検出器1では原画像信
号F(j、k)のNXN画素ごとの局所的な方向性を調
べその結果を方向データとして方向データ符号器および
2次元リングシフタ3へ加える。2次元リングシフタ3
では、方向データにもとづき、原画像信号F(j、k)
に対しnXN画素ごとに2次元的なリングシフトを行い
、水平方向の方向性を有する方向正規化画像信号G(j
、k)を得る。画像信号符号器4は、方向正規化画像信
号Gす、k)を符号化して符号化方向正規化画像信号を
得、マルチプレクサ5に加える。方向データ符号器2は
方向データを符号化し。
て符号化方向データを得、マルチプレクサ5に加える。
マルチプレクサ5は符号化方向データと符号化方向正規
化画像信号を合せて伝送路7へ送出する。
化画像信号を合せて伝送路7へ送出する。
符号器制御回路6は各回路へ同期信号およびクロックを
供給し、制御する。受信側では、デイマルチプレクサ8
が伝送路7より送信符号を受信し、符号化方向データと
符号化方向正規化画像信号に分離し、それぞれ方向デー
タ復号器9および画像信号復号器11へ加える。方向デ
ータ復号器9は符号化方向データを復号化して復号化方
向データを得、逆2次元リングシック10へ加える。画
像信号復号器11は、符号化方向正規化画像信号を復号
化して復号化方向正規化画像信号G(j、k)を得、:
&2次元1ノングシフタ10へ加える。逆2次元リング
シフタ10は、復号化方向データにもとづき、復号化方
向正規化画像信号Gθ、k)に対し、送信側とは逆の2
次元的なリングシフトを行い、復号化画像信号F(j、
k)を得、端子101へ出力する。復号器制御回路12
は、各回路へ同期信号およびクロックを供給し制御する
。
供給し、制御する。受信側では、デイマルチプレクサ8
が伝送路7より送信符号を受信し、符号化方向データと
符号化方向正規化画像信号に分離し、それぞれ方向デー
タ復号器9および画像信号復号器11へ加える。方向デ
ータ復号器9は符号化方向データを復号化して復号化方
向データを得、逆2次元リングシック10へ加える。画
像信号復号器11は、符号化方向正規化画像信号を復号
化して復号化方向正規化画像信号G(j、k)を得、:
&2次元1ノングシフタ10へ加える。逆2次元リング
シフタ10は、復号化方向データにもとづき、復号化方
向正規化画像信号Gθ、k)に対し、送信側とは逆の2
次元的なリングシフトを行い、復号化画像信号F(j、
k)を得、端子101へ出力する。復号器制御回路12
は、各回路へ同期信号およびクロックを供給し制御する
。
方向検出器1はたとえば水平、垂直に画像パターンをシ
フトするシフトレジスタからなりその構成に関しては、
火照、小林、加藤、土山、野田−゛指紋パターン自動識
別″、電子通信学会、画像工学研究会資料、IT73−
4(1973−04X以下において文献3と呼ぶ)に詳
しい。ただし文献3では、方向検出器は指紋画像用に設
計されているので、一般の画像用には以下の点を変更す
るとよい。すなわち文献3ではシフトレジスタ内の画像
に対しシフトパルスを加えて傾けた後、シフトと直角方
向の黒画素の数がカウントされている。これに対し一般
の画像では、画素の値は多レベルであるので、シフトと
直角方向の画素の値の総和をとることにすればよい。文
献3では、指紋の方向性を調べるため水平方向にシフト
方向を持った48ビット24列のレジスタと垂直方向に
シフト方向を持った40ビット24列のレジスタを用い
、24 X 24画素を1ブロックとして方向を検出し
ている。これに対し一般の画像では、方向性を調べるの
に適切なブロックサイズは、一般に指紋とは異なるのが
普通なのでシフトレジスタのサイズは対象画像に合せて
決ればよい。
フトするシフトレジスタからなりその構成に関しては、
火照、小林、加藤、土山、野田−゛指紋パターン自動識
別″、電子通信学会、画像工学研究会資料、IT73−
4(1973−04X以下において文献3と呼ぶ)に詳
しい。ただし文献3では、方向検出器は指紋画像用に設
計されているので、一般の画像用には以下の点を変更す
るとよい。すなわち文献3ではシフトレジスタ内の画像
に対しシフトパルスを加えて傾けた後、シフトと直角方
向の黒画素の数がカウントされている。これに対し一般
の画像では、画素の値は多レベルであるので、シフトと
直角方向の画素の値の総和をとることにすればよい。文
献3では、指紋の方向性を調べるため水平方向にシフト
方向を持った48ビット24列のレジスタと垂直方向に
シフト方向を持った40ビット24列のレジスタを用い
、24 X 24画素を1ブロックとして方向を検出し
ている。これに対し一般の画像では、方向性を調べるの
に適切なブロックサイズは、一般に指紋とは異なるのが
普通なのでシフトレジスタのサイズは対象画像に合せて
決ればよい。
2次元リングシフタ3の一例を第2図に示す。第2図の
例では8×8画素を1ブロックとしている。原画像信号
F(j、k)は8×8画素のブロックごとに分割され、
デイマルチプレクサ13を介して1行目のF(1,k)
(k=1〜8)、2行目のF(2,k) (k = 1
〜8)、から8行目のF(8,k) (k = 1〜8
)まで順に8行8列の2次元シフトレジスタ19へ入力
される。方向、検出器1よりの方向データは端子107
より入力される。水平方向シフトパルス発生器17およ
び垂直方向シフトパル発生器18は方向データにもとづ
きそれぞれシフトパルスp1〜p8およびシフトパルス
q1〜q8を発生し、画像パターンが水平あるいは、垂
直になるようにシフトする。たとえば第3図(a)の左
方に示したように原画像信号F(j、k)が2次元シフ
トレジスタ19へ入力されたとする。このときは垂直方
向シフトパルスq1〜q8が第4図(a)のごとく時刻
煽〜t7において発生され、シフトレジスタ内の各列の
画像データはシフトパルスが1個加わるごとに下方向に
1画素リングシフトされ、第3図(a)の右方に示した
水平の方向性を有するパターンとなる。なお、第4図(
a)のシフトパルスは、方向検出器1で、原画像信号に
対し、右上方に1/2の傾きを有するパターンであるこ
とを示す方向データが発生された後、その方向データに
もとづき発生される。もう一つ具体例を上る。たとえば
第3図(b)の左方に示したように原画像信号F匂、k
)が2次元シフトレジスタ19へ入力されたとする。こ
のときは、水平方向シフトパルスp1〜p8が第4図(
b)のコト< 時刻to〜t7において発生され、シフ
トレジスタの各行の画像データはシフトパルスが1個加
わるごとに右方向に1画素リングシフトされ、第3図(
b)の右方に示した垂直の方向性を有するパターンとな
る。なお、第4図(b)のシフトパルスは、方向検出器
1で、原画像信号に対し、右下方に2の傾きを有するパ
ターンであることを示す方向データが発生された後、そ
の方向データにもとづき発生される。
例では8×8画素を1ブロックとしている。原画像信号
F(j、k)は8×8画素のブロックごとに分割され、
デイマルチプレクサ13を介して1行目のF(1,k)
(k=1〜8)、2行目のF(2,k) (k = 1
〜8)、から8行目のF(8,k) (k = 1〜8
)まで順に8行8列の2次元シフトレジスタ19へ入力
される。方向、検出器1よりの方向データは端子107
より入力される。水平方向シフトパルス発生器17およ
び垂直方向シフトパル発生器18は方向データにもとづ
きそれぞれシフトパルスp1〜p8およびシフトパルス
q1〜q8を発生し、画像パターンが水平あるいは、垂
直になるようにシフトする。たとえば第3図(a)の左
方に示したように原画像信号F(j、k)が2次元シフ
トレジスタ19へ入力されたとする。このときは垂直方
向シフトパルスq1〜q8が第4図(a)のごとく時刻
煽〜t7において発生され、シフトレジスタ内の各列の
画像データはシフトパルスが1個加わるごとに下方向に
1画素リングシフトされ、第3図(a)の右方に示した
水平の方向性を有するパターンとなる。なお、第4図(
a)のシフトパルスは、方向検出器1で、原画像信号に
対し、右上方に1/2の傾きを有するパターンであるこ
とを示す方向データが発生された後、その方向データに
もとづき発生される。もう一つ具体例を上る。たとえば
第3図(b)の左方に示したように原画像信号F匂、k
)が2次元シフトレジスタ19へ入力されたとする。こ
のときは、水平方向シフトパルスp1〜p8が第4図(
b)のコト< 時刻to〜t7において発生され、シフ
トレジスタの各行の画像データはシフトパルスが1個加
わるごとに右方向に1画素リングシフトされ、第3図(
b)の右方に示した垂直の方向性を有するパターンとな
る。なお、第4図(b)のシフトパルスは、方向検出器
1で、原画像信号に対し、右下方に2の傾きを有するパ
ターンであることを示す方向データが発生された後、そ
の方向データにもとづき発生される。
第3図(a)のごとく、垂直方向のリングシフトにより
水平方向の方向性を有するパターンになったときはマル
チプレクサ16を介して1行目から8行目までのデータ
が順に読み出されマルチプレクサ15を介して、方向正
規化画像信号G(j、k)として端子106へ出力され
る。このときG(j、k) (k = 1〜8)はレジ
スタ内のj行目のデータに対応するよう出力される。一
方、第3図(b)のごとく水平方向のリングシフトによ
り垂直方向の方向性を有するパターンになったときは、
マルチプレクサ14を介して1列目から8列目までのデ
ータが順に読み出されマルチプレクサ15を介して方向
正規化画像信号G(j、k)として端子106へ出力さ
れる。このときG(j、k) (k :1〜8)はレジ
スタ内のj列目のデータに対応するよう出力されるその
結果方向正規化画像信号G(j、k)は水平方向(行方
向)に極めて相関の高い信号となる。
水平方向の方向性を有するパターンになったときはマル
チプレクサ16を介して1行目から8行目までのデータ
が順に読み出されマルチプレクサ15を介して、方向正
規化画像信号G(j、k)として端子106へ出力され
る。このときG(j、k) (k = 1〜8)はレジ
スタ内のj行目のデータに対応するよう出力される。一
方、第3図(b)のごとく水平方向のリングシフトによ
り垂直方向の方向性を有するパターンになったときは、
マルチプレクサ14を介して1列目から8列目までのデ
ータが順に読み出されマルチプレクサ15を介して方向
正規化画像信号G(j、k)として端子106へ出力さ
れる。このときG(j、k) (k :1〜8)はレジ
スタ内のj列目のデータに対応するよう出力されるその
結果方向正規化画像信号G(j、k)は水平方向(行方
向)に極めて相関の高い信号となる。
第5図(a)に画像信号符号器4の1例を示す。本例は
予測符号化と変換符号化のハイブリッド方式である。方
向正規化画像信号Gθ、k)を端子107より入力し、
減算器20によりG(j、k)の予測信号GT(i、k
)との差分をとり、予測誤差信号E(j、k)を得、変
換器21へ加える。変換器21はEθ、k)に対し水平
方向(行方向)について1次元の線形変換を行い変換係
数εθ、υ)を得る。
予測符号化と変換符号化のハイブリッド方式である。方
向正規化画像信号Gθ、k)を端子107より入力し、
減算器20によりG(j、k)の予測信号GT(i、k
)との差分をとり、予測誤差信号E(j、k)を得、変
換器21へ加える。変換器21はEθ、k)に対し水平
方向(行方向)について1次元の線形変換を行い変換係
数εθ、υ)を得る。
G(j、k)は水平方向く行方向)に相関が高いのでそ
の予測誤差信号E(j、k)も水平方向に相関が高いと
期待され、E(j、k)に対する水平方向の線形変換を
行うと、少数の係数のみが大きな振幅を有することとな
る。したがって係数選択器22によってεθ、υ)から
選ばれる選択係数εT(Jlυ)の数は少なく、高い圧
縮率が容易に実現できるεTθ、υ)は量子化器23に
よって量子化され量子化レベル番号εTN(j、t+)
が端子108へ出力される。逆量子化器24はεTN(
j、υ)を逆量子化して量子化係数εQ(j、υ)を得
、逆変換器25はEQ(j、υ)を逆変換して量子化予
測誤差信号EQθ、k)を得る。予測信号GT(j、k
)とEQ(j、k)の和を加算器27によって計算し局
部復号信号GL(j、k)を得る。予測器としては、た
とえばG(j、k) = Gt、(j −1,k)
(5)を用い、前ラインのデー
タから現ラインのデータを予測する。この予測によりG
(j、k)の垂直方向の相関も除去できる。
の予測誤差信号E(j、k)も水平方向に相関が高いと
期待され、E(j、k)に対する水平方向の線形変換を
行うと、少数の係数のみが大きな振幅を有することとな
る。したがって係数選択器22によってεθ、υ)から
選ばれる選択係数εT(Jlυ)の数は少なく、高い圧
縮率が容易に実現できるεTθ、υ)は量子化器23に
よって量子化され量子化レベル番号εTN(j、t+)
が端子108へ出力される。逆量子化器24はεTN(
j、υ)を逆量子化して量子化係数εQ(j、υ)を得
、逆変換器25はEQ(j、υ)を逆変換して量子化予
測誤差信号EQθ、k)を得る。予測信号GT(j、k
)とEQ(j、k)の和を加算器27によって計算し局
部復号信号GL(j、k)を得る。予測器としては、た
とえばG(j、k) = Gt、(j −1,k)
(5)を用い、前ラインのデー
タから現ラインのデータを予測する。この予測によりG
(j、k)の垂直方向の相関も除去できる。
画像信号符号器4の他の例としては、第8図の変換符号
化が考えられる。このときG(j、k)が水平方向に相
関が強いことを考慮すれば、係数選択器42において水
平方向の高周波数成分の振幅は小さい傾向が極めて強い
ので、多数の水平方向高周波成分を切捨てることができ
、高い圧縮率を容易に得ることができる。
化が考えられる。このときG(j、k)が水平方向に相
関が強いことを考慮すれば、係数選択器42において水
平方向の高周波数成分の振幅は小さい傾向が極めて強い
ので、多数の水平方向高周波成分を切捨てることができ
、高い圧縮率を容易に得ることができる。
画像信号符号器4のもう一つの例としては、第6図の予
測符号化が考えられる。このときG(j、k)が水平方
向に相関が強いことを考慮にすれば、予測器36で81
に対する予測係数A1の値を太き(とれば、高い予測連
中率が期待でき、高い圧縮率を容易に得ることができる
。
測符号化が考えられる。このときG(j、k)が水平方
向に相関が強いことを考慮にすれば、予測器36で81
に対する予測係数A1の値を太き(とれば、高い予測連
中率が期待でき、高い圧縮率を容易に得ることができる
。
方向データ符号器2の一例としては、たとえば予測順位
符号化(水野、飯温;0中間調画像の予測順位符号化″
、電子通信学会画像工学研究会、IE81−68.19
81年10月、以下これを文献4と呼ぶ)を用いるとよ
い。予測順位符号化では、16レベル程度にレベル数の
限られた信号を高能率に圧縮できる。方向データは、1
6方向程度に限られていることが多いので、予測順位符
号化は、方向データの符号化に適切である。
符号化(水野、飯温;0中間調画像の予測順位符号化″
、電子通信学会画像工学研究会、IE81−68.19
81年10月、以下これを文献4と呼ぶ)を用いるとよ
い。予測順位符号化では、16レベル程度にレベル数の
限られた信号を高能率に圧縮できる。方向データは、1
6方向程度に限られていることが多いので、予測順位符
号化は、方向データの符号化に適切である。
本発明では、画像信号そのものの他に方向データを符号
化して伝送しなければならないが、方向データは1ブロ
ックごとにしか発生しないので1画素当りで考えればそ
の符号量は小さいこと、また、方向データを高能率に圧
縮符号化する方法が存在することから、方向データの符
号量は画像信号そのものの符号量に比べ極めて小さい。
化して伝送しなければならないが、方向データは1ブロ
ックごとにしか発生しないので1画素当りで考えればそ
の符号量は小さいこと、また、方向データを高能率に圧
縮符号化する方法が存在することから、方向データの符
号量は画像信号そのものの符号量に比べ極めて小さい。
画像信号そのものの符号量もその局所的な方向性を利用
して高能率に圧縮するので極めて小さい。したがって全
体の符号量も極めて小さい。
して高能率に圧縮するので極めて小さい。したがって全
体の符号量も極めて小さい。
第5図(b)に画像信号復号器11の一例を示す。これ
は、第5図の符号器と対になるものである。入力端子1
09より量子化レベル番号εTN(11v)を入力し、
逆量子化器28はこれを逆量子化して量子化係数εQ(
j、υ)を得、逆変換器29は、EQ(j、υ)を逆変
換して量子化誤差信号Eq(j、t+)を得る。予測信
号GH(i、k)とEq(j、k)の和を加算器30に
よって計算し、復号信号G(j、k)を得る。
は、第5図の符号器と対になるものである。入力端子1
09より量子化レベル番号εTN(11v)を入力し、
逆量子化器28はこれを逆量子化して量子化係数εQ(
j、υ)を得、逆変換器29は、EQ(j、υ)を逆変
換して量子化誤差信号Eq(j、t+)を得る。予測信
号GH(i、k)とEq(j、k)の和を加算器30に
よって計算し、復号信号G(j、k)を得る。
予測器31には予測器36と同じ構成のものを用いる。
画像信号復号器11の他の例としては、第8図の変換符
号化第6図の予測符号化に対応するものも考えられる。
号化第6図の予測符号化に対応するものも考えられる。
これらの復号器については第8図、第6図を用いてすで
に詳しく説明したのでここでは説明を省略する。
に詳しく説明したのでここでは説明を省略する。
逆2次元リングシフタ10の構成は、2次元リングシフ
タ3と全く同様でよい。ただ符号化側と逆のシフトを行
うように、水平方向シフトパルスあるいは垂直方向シフ
トパルスをシフトレジスタに加えることにすればよい。
タ3と全く同様でよい。ただ符号化側と逆のシフトを行
うように、水平方向シフトパルスあるいは垂直方向シフ
トパルスをシフトレジスタに加えることにすればよい。
(g)発明の効果
本発明によれば、画像の局所的な性質である方向性を利
用して、極めて少ない符号量で画像信号を符号化復号化
できる。
用して、極めて少ない符号量で画像信号を符号化復号化
できる。
第1図は、本発明の符号化復号化装置のブロック図、第
2図は2次元リングシックの一例を示す図、第3図(a
)、(b)は2次元リングシフターの動作を説明する図
、第4図(a)、(b)は2次元リングシフターにおけ
るシフトパルスの発生の一例を示す図、第5図(a)、
(b)は方向正規化画像信号に対する符号器、復号器の
一例を示す図、第6図は予測符号化の符号器、復号器の
一例を示す図、第7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−例を示す図、第
8図は変換符号化の符号器、復号器の一例を示す図であ
る。 図において、 1・・・方向検出器、 20.・方向データ符号器、
3・・・2次元リングシフター、4・・・画像信号符号
器、5.14,15.16・・・マルチプレクサ、6・
・・符号器制御回路、7,37.44・・・伝送路、8
.13・・・デイマルチプレクサ、 9・・・方向データ復号器、 10・・・逆2次元リングシック、 11・・・画像信号復号器、 12・・・復号器制御回
路、17・・・水平方向シフトパルス発生器、18・・
・垂直方向シフトパルス発生器、19・・・2次元シフ
トレジスタ、 20.32・・・減算器、21.41・
・・変換器、 22.42・・・係数選択器、23.
33.43・・・量子化器、24,28,34,38.
45・・・量子化器、25.29.46・・・逆変換器
、26,31,36.40・・・予測器、27.30.
39・・・加算器。 :。 J 、)、 +
2図は2次元リングシックの一例を示す図、第3図(a
)、(b)は2次元リングシフターの動作を説明する図
、第4図(a)、(b)は2次元リングシフターにおけ
るシフトパルスの発生の一例を示す図、第5図(a)、
(b)は方向正規化画像信号に対する符号器、復号器の
一例を示す図、第6図は予測符号化の符号器、復号器の
一例を示す図、第7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−例を示す図、第
8図は変換符号化の符号器、復号器の一例を示す図であ
る。 図において、 1・・・方向検出器、 20.・方向データ符号器、
3・・・2次元リングシフター、4・・・画像信号符号
器、5.14,15.16・・・マルチプレクサ、6・
・・符号器制御回路、7,37.44・・・伝送路、8
.13・・・デイマルチプレクサ、 9・・・方向データ復号器、 10・・・逆2次元リングシック、 11・・・画像信号復号器、 12・・・復号器制御回
路、17・・・水平方向シフトパルス発生器、18・・
・垂直方向シフトパルス発生器、19・・・2次元シフ
トレジスタ、 20.32・・・減算器、21.41・
・・変換器、 22.42・・・係数選択器、23.
33.43・・・量子化器、24,28,34,38.
45・・・量子化器、25.29.46・・・逆変換器
、26,31,36.40・・・予測器、27.30.
39・・・加算器。 :。 J 、)、 +
Claims (3)
- (1)符号化側において、画像信号の方向を示す方向デ
ータを1ブロックごとに検出し、方向データにもとづき
各ブロックの画像信号に対して2次元的なリングシフト
を行うことにより方向正規化画像信号を得、方向正規化
画像信号を符号化して符号化方向正規化画像信号を得、
方向データを符号化して符号化方向データを得、復号化
側において、符号化方向データを復号化して復号化方向
データを得、符号化正規化画像信号を復号化して復号化
方向正規化画像信号を得、復号化方向データにもとづき
各ブロックの復号化方向正規化画像信号に対し符号化側
とは逆の2次元的なリングシフトを行うことにより復号
化画像信号を得ることを特徴とする画像信号符号化復号
化方法。 - (2)画像信号の方向を示す方向データを1ブロックご
とに検出する手段と、方向データにもとづき、各ブロッ
クの画像信号に対して2次元的なリングシフトを行うこ
とにより方向正規化画像信号を得る手段と、方向正規化
画像信号を符号化して符号化方向正規化画像信号を得る
手段と、方向データを符号化して符号化方向データを得
る手段を有することを特徴とする画像信号符号化装置。 - (3)符号化方向データを復号化して復号化方向データ
を得る手段と、符号化方向正規化画像信号を復号化して
復号化方向正規化画像信号を得る手段と、復号化方向デ
ータにもとづき各ブロックの復号化方向正規化画像信号
に対して符号化側とは逆の2次元的なリングシフトを行
うことにより復号化画像信号を得る手段を有することを
特徴とする画像信号復号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61246659A JPS63100875A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 画像信号の符号化復号化装置とその方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61246659A JPS63100875A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 画像信号の符号化復号化装置とその方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63100875A true JPS63100875A (ja) | 1988-05-02 |
| JPH0477501B2 JPH0477501B2 (ja) | 1992-12-08 |
Family
ID=17151707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61246659A Granted JPS63100875A (ja) | 1986-10-17 | 1986-10-17 | 画像信号の符号化復号化装置とその方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63100875A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006523340A (ja) * | 2003-03-14 | 2006-10-12 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 2次元データメモリ |
-
1986
- 1986-10-17 JP JP61246659A patent/JPS63100875A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006523340A (ja) * | 2003-03-14 | 2006-10-12 | コーニンクレッカ フィリップス エレクトロニクス エヌ ヴィ | 2次元データメモリ |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0477501B2 (ja) | 1992-12-08 |
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