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JP2577898B2 - 画像伝送方法および装置 - Google Patents

画像伝送方法および装置

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JP2577898B2
JP2577898B2 JP61500883A JP50088386A JP2577898B2 JP 2577898 B2 JP2577898 B2 JP 2577898B2 JP 61500883 A JP61500883 A JP 61500883A JP 50088386 A JP50088386 A JP 50088386A JP 2577898 B2 JP2577898 B2 JP 2577898B2
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JP
Japan
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JP61500883A
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ヒユー スプリツグス
チヤールズ ナイチンゲーール
ロジヤー・デイー ターキントン
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British Telecommunications PLC
Original Assignee
British Telecommunications PLC
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
    • H04N19/00—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals
    • H04N19/50—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding
    • H04N19/593—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using predictive coding involving spatial prediction techniques
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
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    • G06T9/40—Tree coding, e.g. quadtree, octree
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    • H04—ELECTRIC COMMUNICATION TECHNIQUE
    • H04N—PICTORIAL COMMUNICATION, e.g. TELEVISION
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    • H04N19/90—Methods or arrangements for coding, decoding, compressing or decompressing digital video signals using coding techniques not provided for in groups H04N19/10-H04N19/85, e.g. fractals
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  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔技術分野〕 本発明は画像符号化および画像伝送に利用する方法よ
おび装置に関する。
本発明は静止画および動画の双方の符号化に適し、特
に、光ビデオテックスおよびテレビ会議に利用される低
ビット速度の映像符号化に適するが、これらに限定され
るものではない。
〔発明の開示〕
本発明は、符号変換にともなう問題点を削減し、この
一方で、所望の画質を得るために従来と同等以上のデー
タ圧縮を行うことを目的とする。
本発明の第一の発明は実際の標本値により表される複
数の画素を含む画像を伝送する画像伝送方法であり、 （ａ）ひとつの画像領域に対して複数の標本点を選択
し、 （ｂ）これらの複数の標本点の実際の標本値から二次元
内挿によりその画像領域内の各画素の推定標本値を求
め、これらの推定標本値を対応する画素の実際の標本値
と比較してそれらの差があらかじめ定められたしきい値
より小さいか否かを確認し、 （ｃ）差がしきい値より小さいときには（ａ）のステッ
プにおいて選択された標本点の標本値を表す画データを
送信し、しきい値より大きいときには送信のためにさら
に多くの標本点を用いる 画像伝送方法において、差がしきい値より大きいときに
は、 （１）問題となっている画像領域を論理的に複数の細分
領域に分割してその分割に関する情報を送信し、 （２）分割された各細分領域について個々に（ａ）およ
び（ｂ）の処理を行い、その細分領域における推定標本
値と実際の標本値との差がしきい値より小さいときには
選択された標本点の標本値を表す画データを送信し、 送信すべき画データが得られなかった細分領域について
は、最小の細分領域となるまでさらに分割して処理を繰
り返す ことを特徴とする。
本発明の第二の発明はこのような方法を実施する装置
であり、ひとつの画像領域から選択された複数の標本点
の実際の標本値を用いて二次元内挿によりその画像領域
の各画素の推定標本値を求め、それらの推定標本値を対
応する画素の実際の標本値と比較してそれらの差があら
かじめ定められたしきい値より小さいか否かを確認する
内挿比較手段と、差がしきい値より小さいときには内挿
比較手段において選択された標本点の標本値を表す画デ
ータを送信し、しきい値より大きいときには送信のため
にさらに多くの標本点を用いる制御手段とを備えた画像
伝送装置において、制御手段は、問題となっている画像
領域を論理的に複数の細分領域に分割してその分割に関
する情報を送信する分割手段と、分割された各細分領域
について個々に内挿比較手段による処理を行わせ、その
細分領域における推定標本値と実際の標本値との差がし
きい値より小さいときには選択された標本点の標本値を
表す画データを送信する手段と、送信すべき画データが
得られなかった細分領域については、最小の細分領域と
なるまでさらに分割して処理を繰り返す手段とを含むこ
とを特徴とする。
標本群部分集合としては領域の４個の角点を要素とす
るものを用い、内挿プロセスとしては単純な二次元線形
内挿を用いることができるが、これは本発明の本質では
ない。
細分領域に分割するには、実質的に４等分することが
便利である。
送信データは、対応する領域の分割の有無をそれぞれ
示す分割符号のシーケンスを含み、各分割符号に続い
て、対応する部分を示す符号を含む。望ましい構成例と
して、それぞれの領域の送信されていない選択された標
本に対応するデータをまとめ、これらのデータのシーケ
ンスを、対応する領域が分割されていないことを示して
いる分割符号のシーケンスと同じに構成して、標本点の
画データを一以上の標本群についてまとめて送信する構
成とし、この一方で、他の画データについて、分割によ
り生成された選択された標本に対応するデータをまと
め、これらのデータのシーケンスを、対応した分割を示
している分割符号のシーケンスと同じに構成して、標本
点画データをまとめて送信する。
このようにして、本発明を個々の画像の符号化に直接
に利用できる。また、さらに送信コストを削減するため
に、本発明にフレーム間差分符号化を組み合わせ、本符
号化方法に（予想ループを用いて）差分信号を供給する
こともできる。
この方法の要点は、転送されなかった画素を内挿する
非均一標本構造にある。
これは、無関係なブロック構造および存在理由（rais
ons d'etre）が不適当な数学的モデル（マルコフ過程）
となる周波数変換の使用を防ぐ着想を基本とする。
〔図面の簡単な説明〕
本発明の一実施例を添付図面を参照して説明する。
第１図、第２図および第３図は符号化手続きの種々の
段階における画像領域の概略を示す図。
第４図は符号器の動作のフローチャート。
第５図は符号器のブロック構成図。
第６図は複号器の動作のフローチャート。
第７図は復号器のブロック構成図。
第８図は典型的な符号化シーケンスを示す図。
第９図はフレーム間符号器のブロック構成図。
〔発明を実施するための最良の形態〕
動作１ 第１図には、角点がABCDであるブロックを模式的に示
す。符号化の最初のステップで新しいブロックを計算す
るが、この新しいブロックのすべての画素は、点Ａ、
Ｂ、ＣおよびＤにおける角値から線形に内挿した値によ
り表現される。この新しいブロックを元のブロックと比
較し、あるしきい値ｔを越える差がない場合には動作２
に移行する。
動作２ 点Ａ、Ｂ、ＣおよびＤのアドレスおよびその値を送信
する。受信機では、これらの４点から作られるブロック
が元のブロックの良い近似となることから、これらの点
を内挿してブロック全体を再構成する。画像に一以上の
ブロックを含む場合には、新しいブロックについて動作
１を繰り返す。最初のブロックとしてフレーム全体の処
理から開始することにより、大きな無効ブロックがある
場合にこれをそのまま送信することができ、また、初期
の小さい区画から処理を開始することもできる。
動作１の間に、新しいブロックと元のブロックとの差
がしきい値ｔを越えた場合には、動作３を実行する。
動作３ ブロックABCDを第２図のように分割し、新しく得られ
た細分ブロックのひとつ、例えばブロックAPQRを選択し
て、動作１からの処理を繰り返す。
処理の実行につれて第３図に示したような構造が現
れ、輪郭の部分または微細な部分では多数の細分区画が
生じる。
この処理を分割の必要なくなるまで、または分割する
ことができなくなるまで続行するが、必要ならば最小の
ブロックサイズを定義しておく。
このような方法を実行するには、アドレッシングのオ
ーバヘッドが非常に大きく、望ましくないと考えられる
かもしれない。しかし、実際にはこれは問題とはなら
ず、処理の再帰性が非常に高いことを利用し、アドレス
データを二つに削減し、角点あたりほぼ１ビットで表す
ことができる。このような装置について以下に示す。
フレーム全体、すなわちブロックABCD（第１図）から
開始し、受信機では角点のアドレスをあらかじめ知って
おく（知らない場合にはあらかじめ送信しておく）。こ
のとき動作１を実行する。その角値からそのブロックを
内挿により再現できると判断した場合には「０」を送信
する。ブロックを細分しなければならないと判断した場
合には「１」を送信する。水平方向および鉛直方向で半
分に切ることによりブロックを４分割する。したがっ
て、細分区画において必要な５個の新しい点のアドレス
を決定するには、「１」を送信するだけで十分である。
（ブロックの辺の長さを２で割る必要はなく、送信機と
受信機とで同じルールを用いることにより、等分以外の
割合で分割することもできる）。４個の新しいブロック
の角点のアドレスを、「スタック」上に、あらかじめ定
められた順番に積み重ねる（例えば第２図に示したブロ
ックを「４、３、２、１」の順番に積み重ねる。ここで
「４」がスタックの一番上とする）。スタックの各層に
は一つのブロックの情報、その角点およびそれらの点に
おける値を含む。
スタックの一番上のブロックを正確に同じように処理
する。ブロックを内挿できたときには、このブロックに
関する情報をスタックから単純に除去し、その次のブロ
ックの処理を行う。そのブロックを分割する必要がある
場合には、それをスタックから除去し、四つの新しいブ
ロックで置き換える。
受信機は、上述のようにして伝送された「０」および
「１」から、すべての標本点のアドレスおよびこれらを
受信した順序を計算することができる。この計算は、標
本点あたりほぼ１ビットのアドレス情報から行うことが
できる。
実際の標本データを伝送するには、「１」および
「０」の細分情報シーケンスを分散させてもよい。上述
したアドレッシング方法で、ブロックの優先順を設定
し、この順に標本データを続けることが便利である。
細分されていない各ブロックの角についての標本デー
タ（すなわちシーケンスのそれぞれの「０」に対するデ
ータの組）を伝送することも一つの可能な方法である。
多くの場合には、各ブロックが（与えられたスタック
優先シーケンスにおける）左のブロックおよび上のブロ
ックに接しており、そのデータはすでに伝送されまたは
蓄えられているので、送信する必要がある標本値は一
つ、すなわち左下の角の値だけである。
また、この代わりに、データがブロックの４分割の動
作に関連しているとし、シーケンスの各「１」に対して
一つのデータの組が得られるとする。点Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ
に関してはすでに送信され、点Ｐ、Ｑ、Ｒ、Ｓ、Ｔが必
要であるが、点ＰおよびＲに関しては、通常は前のブロ
ックの点ＳまたはＴとして送信されている（または受信
機で内挿されている）。
これらの方法による符号化を行う送信機は、フレーム
記憶回路、画像標本を入力する手段および符号化を実行
する構成の処理手段を備える。上述の第二の処理を実行
するためのフローチャートを第４図に示す。この処理
は、適当にプログラムされたマイクロプロセッサにより
実行できるが、動画の実時間処理を行うには、所望の動
作速度を得るために専用のハードウェアが必要となる場
合もある。
第５図は、（アドレス制御を備えた）ディジタル・ア
ナログ変換器10、フレーム記憶回路12、プロセッサ14お
よびディジタル出力ポート16を備えた符号器を示す。
第６図は画像領域を符号化出力とともに示す。SA、S
B、……はそれぞれ点Ａ、Ｂ、……に対する標本値を示
す。カッコ内の文字は分割符号「１」、「０」の対応し
ている領域を示す。受信機ではこの情報を推論できるの
で、送信する必要はない。
第７図は受信機を示し、この受信機は、データ入力ポ
ート20、プロセッサ22、フレーム記憶回路24および出力
ディジタル・アナログ変換器26（アドレス制御機能をも
つ）を備える。受信機の動作を第８図のフローチャート
に示す。
所望のデータ圧縮率を達成するまたは偏光するには多
くの方法がある。
（ａ） しきい値を増加させると、より大きなブロック
で送信条件を満足する。これにより、送信するブロック
数を削減し、送信すべき角点を削減できる。
（ｂ） ブロックの最小の大きさを決めておくことによ
り、多数の微小ブロックを作り出すことを防ぎ、この結
果、送信される点を削減することができる。
（ｃ） 内挿による方法では輪郭（輝度の急激な段差）
の符号化ができないので、送信する角値を示すために使
用するビット数を削減できる。
（ｄ） ある値については、すでに送信された値から内
挿できるので、あらためて送信する必要がない。
（ｅ） 他の実際に送信する必要のある値については、
実際の値と内挿された値との差で置き換え、これにより
変動を削減し、ある角点の送信のために必要なビット数
を減少させることができる。
これらのうち（ｄ）の項目以外については、すべて画
質の低下が導入され、利用時には実際の実験により調整
しなければならない。本方法が新規の方法であるため、
観測された画質低下のタイプがそれ自体新しいものであ
り、独自の効果およびフレーム間符号化の効果はまだよ
く分かっていない。
上述の（ｄ）および（ｅ）の項目の可能性を明確にす
るために、これらを用いた差動符号化方法を説明する。
ブロックABCDを分割しなければならないと決定したとき
に、５個（通常は３個）の新しい点の値が必要となる。
それぞれの新しい点について、その値を既知の点から内
挿により推定できるか否か、例えば点Ｐにおける内挿値
が点Ａにおける値と点Ｂにおける値との間にあるかを試
験する。内挿された値が十分に正確なときには「０」を
送信する。不十分のときには「１」を送信し、適切な符
号化を行って実際の値を送信する。現時点では、望まし
い符号化方法として、実際の値と内挿された値との間の
差を送信している。これは、通常、「０」を中心とする
小さな変位内に分布する値として得られ、標本値あたり
の送信に必要なビット数の平均を削減するために、エン
トロピィ符号化を利用できる。
受信機では、単純に、送信された各細分領域に対し
て、その領域の標本値を単純な内挿により求め、その値
をフレーム記憶回路に記憶し、このようにしてすべての
画像が構築されたときに、これらの値を読み出すことが
できる。
第９図は本発明方法を用いてフレーム間の差を送信す
る送信機のブロック構成図を示し、復号器および再生器
が上述のように動作する。破線より下の回路部分は実際
の受信機（入力Ａ、出力Ｂ）である。実際的には、送信
機の再生器で内挿信号を再生するのではなく、符号器か
ら引き出すことができる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 ナイチンゲーール チヤールズ 英国サフオーク・フエリクストーエ・ク イルタロード39番地 (72)発明者 ターキントン ロジヤー・デイー 英国アイピー14 ６アールイー・サフオ ーク・ストウマーケツト・デベンハム・ グレースチヤーチストリート35番地 シ カモア (56)参考文献 特開 昭54−99514（ＪＰ，Ａ) Ｐｒｏｃｅｅｄｉｎｇｓ ｏｆ ＩＥ ＥＥ，68［３］（1980），Ｐ．397

Claims (12)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】実際の標本値により表される複数の画素を
    含む画像を伝送するため、 （ａ）ひとつの画像領域に対して複数の標本点を選択し
    てそれぞれの標本値を表す画データを送信し、 （ｂ）これらの複数の標本点の実際の標本値から二次元
    内挿によりその画像領域内の各画素の推定標本値を求
    め、これらの推定標本値を対応する画素の実際の標本値
    と比較してそれらの差があらかじめ定められたしきい値
    以下であるか否かを確認し、 （ｃ）前記差が前記しきい値より大きいときにはさらに
    多くの標本点についてその標本値を表す画データを送信
    する 画像伝送方法において、 前記差が前記しきい値より大きいとき（ｃ）には、 （１）問題となっている画像領域を論理的に複数の細分
    領域に分割してその分割に関する情報の送信およびその
    分割により得られた新たな標本点の標本値を表す画デー
    タの送信を行い、 （２）分割された各細分領域について個々に（ｂ）の処
    理による推定標本値と実際の標本値との差の確認を行
    い、 （３）この差が前記しきい値より大きいときには、その
    細分領域について、最小の細分領域となるまでさらに
    （１）および（２）の処理を繰り返す ことを特徴とする画像伝送方法。
  2. 【請求項２】前記画像領域および前記細分領域は長方形
    または正方形であり、 この長方形または正方形の領域の４個の角点の画素の実
    際の標本値からその領域内の各画素の推定標本値を求め
    る 請求の範囲第１項に記載の画像伝送方法。
  3. 【請求項３】前記画像領域および前記細分領域の論理的
    な分割は実質的に４等分となるように行う請求の範囲第
    １項または第２項に記載の画像伝送方法。
  4. 【請求項４】選択された標本点に対する画データとして
    実際の標本値と推定標本値との差を送信する請求の範囲
    第１項ないし第２項のいずれかに記載の画像伝送方法。
  5. 【請求項５】ひとつの画像領域または細分領域に対して
    複数の標本点を選択してその標本点に関する画データを
    送信し、 その画像領域または細分領域をそれ以上に分割していな
    いときには分割していないことを示す情報を送信し、 その画像領域または細分領域を分割したときには、分割
    を示す情報に続けて、それぞれの細分領域についての同
    様の画データおよび分割に関する情報を送信する 請求の範囲第１項ないし第４項のいずれかに記載の画像
    伝送方法。
  6. 【請求項６】実際の標本値は、送信しようとする絵の画
    素と前に送信された絵の画素との差を表す値である請求
    の範囲第１項ないし第５項のいずれかに記載の画像伝送
    方法。
  7. 【請求項７】実際の標本値により表される複数の画素を
    含む画像を伝送するため、ひとつの画像領域から選択さ
    れた複数の標本点の実際の標本値を用いて二次元内挿に
    よりその画像領域の各画素の推定標本値を求め、それら
    の推定標本値を対応する画素の実際の標本値と比較して
    それらの差があらかじめ定められたしきい値以下である
    か否かを確認する内挿比較手段と、 前記差が前記しきい値以下のときには前記内挿比較手段
    において選択された標本点の標本値を表す画データをそ
    の画像領域の送信データとし、前記しきい値より大きい
    ときにはさらに多くの標本点から得られる画データをそ
    の画像領域の送信データとする制御手段と、 を備えた画像伝送装置において、 前記制御手段は、 前記内挿比較手段により求めた推定標本値と実際の標本
    値との差が前記しきい値より大きいときにはその画像領
    域を論理的に複数の細分領域に分割する分割手段と、 分割された各細分領域について個々に前記内挿比較手段
    による処理を行わせ、その細分領域における推定標本値
    と実際の標本値との差が前記しきい値より大きい細分領
    域については最小の細分となるまで前記分割手段による
    分割および前記内挿比較手段による処理を繰り返す手段
    と、 前記分割手段により分割される前の画像領域の標本値を
    表す画データに加え、前記分割手段による分割毎に、そ
    の画像領域または細分領域が前記分割手段により分割さ
    れていることを表す情報と、その分割により前記内挿比
    較手段において新たに選択された標本点の標本値を表わ
    す画データとをその画像領域の送信データとする手段と を含む ことを特徴とする画像伝送方装置。
  8. 【請求項８】前記画像領域および前記細分領域は長方形
    または正方形であり、 前記内挿比較手段は、この長方形または正方形の領域の
    ４個の角点の画素の実際の標本値からその領域内の各画
    素の推定標本値を求める手段を含む 請求の範囲第７項に記載の画像伝送装置。
  9. 【請求項９】前記分割手段は、前記画像領域および前記
    細分領域を実質的に４等分に論理的に分割する手段を含
    む請求の範囲第７項または第８項に記載の画像伝送装
    置。
  10. 【請求項１０】前記制御手段は、選択された標本点に対
    する画データとして実際の標本値と推定標本値との差を
    求める手段を含む請求の範囲第７項ないし第９項のいず
    れかに記載の画像伝送装置。
  11. 【請求項１１】前記送信データとする手段は、ひとつの
    画像領域または細分領域に対して選択した複数の標本点
    に関する画データと、その画像領域または細分領域をそ
    れ以上に分割していないときには分割していないことを
    示す情報と、その画像領域または細分領域を分割したと
    きには、分割を示す情報に続けて、それぞれの細分領域
    についての同様の画データおよび分割に関する情報とを
    送信データとする構成である範囲第７項ないし第10項の
    いずれかに記載の画像伝送装置。
  12. 【請求項１２】送信しようとする画像の画素と前に送信
    した画像の画素との差を生成することより実際の標本値
    を生成する手段を備えた請求の範囲第７項ないし第11項
    のいずれかに記載の画像伝送装置。
JP61500883A 1985-02-05 1986-02-03 画像伝送方法および装置 Expired - Lifetime JP2577898B2 (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
GB858502924A GB8502924D0 (en) 1985-02-05 1985-02-05 Image encoding
GB8502924 1985-02-05

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Publication Number Publication Date
JPS62501670A JPS62501670A (ja) 1987-07-02
JP2577898B2 true JP2577898B2 (ja) 1997-02-05

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Application Number Title Priority Date Filing Date
JP61500883A Expired - Lifetime JP2577898B2 (ja) 1985-02-05 1986-02-03 画像伝送方法および装置

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US (1) US4791486A (ja)
EP (1) EP0211857B1 (ja)
JP (1) JP2577898B2 (ja)
DK (1) DK473986A (ja)
GB (1) GB8502924D0 (ja)
HK (1) HK60596A (ja)
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