JP3425026B2 - 画像符号化方法および画像符号化回路 - Google Patents
画像符号化方法および画像符号化回路Info
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- JP3425026B2 JP3425026B2 JP00935596A JP935596A JP3425026B2 JP 3425026 B2 JP3425026 B2 JP 3425026B2 JP 00935596 A JP00935596 A JP 00935596A JP 935596 A JP935596 A JP 935596A JP 3425026 B2 JP3425026 B2 JP 3425026B2
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、低ビットデータ転
送帯域を有する信号線によって画像信号の転送を実現す
るための画像符号化技術に関する。
送帯域を有する信号線によって画像信号の転送を実現す
るための画像符号化技術に関する。
【0002】
【従来の技術】従来の画像符号化方法では、与えられた
画像信号に対して直交変換を行い符号化していた。動画
像の符号化を行うMPEG(Moving Picture Experts G
roup)方式では、画像信号の空間的冗長度を削減するた
め、画像信号を16×16画素程度の面要素単位に分割
し、面要素毎に離散コサイン変換(DCT変換)を行い
符号化していた。また、画像信号の時間的冗長度を削減
するため、フレーム間の動きベクトルを検出し、その動
きベクトルに対して周波数変換(直変変換)を行い符号
化していた。
画像信号に対して直交変換を行い符号化していた。動画
像の符号化を行うMPEG(Moving Picture Experts G
roup)方式では、画像信号の空間的冗長度を削減するた
め、画像信号を16×16画素程度の面要素単位に分割
し、面要素毎に離散コサイン変換(DCT変換)を行い
符号化していた。また、画像信号の時間的冗長度を削減
するため、フレーム間の動きベクトルを検出し、その動
きベクトルに対して周波数変換(直変変換)を行い符号
化していた。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の画像
符号化方法には、以下のような問題がある。
符号化方法には、以下のような問題がある。
【0004】例えば、352×288画素の画像信号を
圧縮率1/30で毎秒30枚転送するために要するデー
タ転送帯域は、約1.6Mbit/sである。同一サイ
ズの画像信号をデータ転送帯域が64kbit/sであ
る低速通信線によって毎秒30枚転送するためには、1
/760程度の高い画像圧縮率が必要になる。
圧縮率1/30で毎秒30枚転送するために要するデー
タ転送帯域は、約1.6Mbit/sである。同一サイ
ズの画像信号をデータ転送帯域が64kbit/sであ
る低速通信線によって毎秒30枚転送するためには、1
/760程度の高い画像圧縮率が必要になる。
【0005】しかし、従来の画像符号化方法によると、
画質が悪化しない画像圧縮率は1/60程度であり、1
/760程度の高い圧縮率で符号化された画像信号を再
生した場合、面要素毎にブロック歪みが発生して画質が
著しく悪化してしまう。
画質が悪化しない画像圧縮率は1/60程度であり、1
/760程度の高い圧縮率で符号化された画像信号を再
生した場合、面要素毎にブロック歪みが発生して画質が
著しく悪化してしまう。
【0006】前記の問題に鑑み、本発明は、電話線のよ
うな低ビット帯域を有する信号線でも、画質を悪化させ
ることなく画像信号の転送を可能にする画像符号化方法
および画像符号化回路を提供することを課題とする。
うな低ビット帯域を有する信号線でも、画質を悪化させ
ることなく画像信号の転送を可能にする画像符号化方法
および画像符号化回路を提供することを課題とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】前記の課題を解決するた
めに、請求項1の発明が講じた解決手段は、2次元画像
信号を符号化する画像符号化方法として、前記2次元画
像信号を複数の面要素に分割する第1ステップと、前記
分割された面要素毎に画像信号の値を近似する近似面を
構成する第2ステップと、前記近似面によって近似され
た画像信号の値と前記2次元画像信号の値との残差を各
画素において求める第3ステップと、前記残差を基にし
て前記分割された面要素毎に画像信号の特徴の多寡を示
す特徴量を求める第4ステップと、前記特徴量が、予め
設定された基準値以上であり、かつ、サイズが予め定め
られた所定サイズよりも大きな面要素があるとき、該面
要素をさらに分割して、前記第2,第3および第4ステ
ップを実行する第5ステップと、前記特徴量が前記基準
値未満の面要素に対して、第1の符号化処理によって符
号化を行う第6ステップと、前記特徴量が前記基準値以
上の面要素に対して、前記第1の符号化処理よりも符号
量が多い第2の符号化処理によって符号化を行う第7ス
テップとを備えているものである。
めに、請求項1の発明が講じた解決手段は、2次元画像
信号を符号化する画像符号化方法として、前記2次元画
像信号を複数の面要素に分割する第1ステップと、前記
分割された面要素毎に画像信号の値を近似する近似面を
構成する第2ステップと、前記近似面によって近似され
た画像信号の値と前記2次元画像信号の値との残差を各
画素において求める第3ステップと、前記残差を基にし
て前記分割された面要素毎に画像信号の特徴の多寡を示
す特徴量を求める第4ステップと、前記特徴量が、予め
設定された基準値以上であり、かつ、サイズが予め定め
られた所定サイズよりも大きな面要素があるとき、該面
要素をさらに分割して、前記第2,第3および第4ステ
ップを実行する第5ステップと、前記特徴量が前記基準
値未満の面要素に対して、第1の符号化処理によって符
号化を行う第6ステップと、前記特徴量が前記基準値以
上の面要素に対して、前記第1の符号化処理よりも符号
量が多い第2の符号化処理によって符号化を行う第7ス
テップとを備えているものである。
【0008】そして、請求項2の発明では、前記請求項
1における第2の符号化処理は、前記面要素の画像信号
を全ての画素の画像信号を周波数変換し且つ量子化して
符号化する処理とする。
1における第2の符号化処理は、前記面要素の画像信号
を全ての画素の画像信号を周波数変換し且つ量子化して
符号化する処理とする。
【0009】また、請求項3の発明では、前記請求項1
における第2の符号化処理は、前記面要素の画像信号を
前記残差を用いて符号化する処理とする。
における第2の符号化処理は、前記面要素の画像信号を
前記残差を用いて符号化する処理とする。
【0010】また、請求項4の発明では、前記請求項1
〜3のいずれか1項における第1の符号化処理は、前記
面要素の画像信号を端点における画像信号と該面要素の
サイズとを用いて符号化する処理とする。
〜3のいずれか1項における第1の符号化処理は、前記
面要素の画像信号を端点における画像信号と該面要素の
サイズとを用いて符号化する処理とする。
【0011】また、請求項5の発明では、前記請求項1
における特徴量を、面要素毎の前記残差の最大値、総和
及び平均値のうち少なくとも1つを用いて表すものとす
る。
における特徴量を、面要素毎の前記残差の最大値、総和
及び平均値のうち少なくとも1つを用いて表すものとす
る。
【0012】また、請求項6の発明が講じた解決手段
は、2次元画像信号を符号化する画像符号化方法とし
て、前記2次元画像信号をサブバンド分割し、低周波成
分からなる画像信号を抽出する第1ステップと、前記低
周波成分からなる画像信号を複数の面要素に分割する第
2ステップと、前記分割された面要素毎に画像信号の値
を近似する近似面を構成する第3ステップと、前記近似
面によって近似された画像信号の値と前記2次元画像信
号の値との残差を各画素において求める第4ステップ
と、前記残差を基にして前記分割された面要素毎に画像
信号の特徴の多寡を示す特徴量を求める第5ステップ
と、前記特徴量が、予め設定された基準値以上であり、
かつ、サイズが予め定められた所定サイズよりも大きな
面要素があるとき、該面要素をさらに分割して、前記第
3,第4および第5ステップを実行する第6ステップ
と、前記特徴量が前記基準値未満の面要素に対して第1
の符号化処理によって符号化を行う第7ステップと、前
記特徴量が前記基準値以上の面要素に対して前記第1の
符号化処理よりも符号量が多い第2の符号化処理によっ
て符号化を行う第8ステップとを備えたものである。
は、2次元画像信号を符号化する画像符号化方法とし
て、前記2次元画像信号をサブバンド分割し、低周波成
分からなる画像信号を抽出する第1ステップと、前記低
周波成分からなる画像信号を複数の面要素に分割する第
2ステップと、前記分割された面要素毎に画像信号の値
を近似する近似面を構成する第3ステップと、前記近似
面によって近似された画像信号の値と前記2次元画像信
号の値との残差を各画素において求める第4ステップ
と、前記残差を基にして前記分割された面要素毎に画像
信号の特徴の多寡を示す特徴量を求める第5ステップ
と、前記特徴量が、予め設定された基準値以上であり、
かつ、サイズが予め定められた所定サイズよりも大きな
面要素があるとき、該面要素をさらに分割して、前記第
3,第4および第5ステップを実行する第6ステップ
と、前記特徴量が前記基準値未満の面要素に対して第1
の符号化処理によって符号化を行う第7ステップと、前
記特徴量が前記基準値以上の面要素に対して前記第1の
符号化処理よりも符号量が多い第2の符号化処理によっ
て符号化を行う第8ステップとを備えたものである。
【0013】そして、請求項7の発明では、前記請求項
1又は6における2次元画像信号は、動画像の各フレー
ム間の差画像信号であるものとする。
1又は6における2次元画像信号は、動画像の各フレー
ム間の差画像信号であるものとする。
【0014】また、請求項8の発明が講じた解決手段
は、2次元画像信号を複数の面要素に分割して符号化す
る画像符号化回路として、前記複数の面要素の一部また
は全部に対して符号化を行う高画質符号器と、前記複数
の面要素の一部または全部に対して前記高画質符号器よ
りも符号量が少ない符号化を行う低画質符号器と、前記
2次元画像信号を複数の面要素に分割する面要素データ
制御器と、前記分割された面要素毎に近似面を求める面
要素近似演算器と、前記分割された面要素毎に2次元画
像信号の値と前記近似面によって近似された画像信号の
値との残差を各画素において求める近似残差演算器とを
備え、前記面要素データ制御器は、前記残差に基づく特
徴量が、予め設定された基準値以上であり、かつ、サイ
ズが予め定められた所定サイズよりも大きな面要素があ
るとき、該面要素をさらに分割して、前記面要素近似演
算器および近似残差演算器に与え、前記特徴量が予め定
められた基準値未満の面要素を前記低画質符号器に出力
する一方、前記特徴量が前記基準値以上の面要素を前記
高画質符号器に出力するものである。
は、2次元画像信号を複数の面要素に分割して符号化す
る画像符号化回路として、前記複数の面要素の一部また
は全部に対して符号化を行う高画質符号器と、前記複数
の面要素の一部または全部に対して前記高画質符号器よ
りも符号量が少ない符号化を行う低画質符号器と、前記
2次元画像信号を複数の面要素に分割する面要素データ
制御器と、前記分割された面要素毎に近似面を求める面
要素近似演算器と、前記分割された面要素毎に2次元画
像信号の値と前記近似面によって近似された画像信号の
値との残差を各画素において求める近似残差演算器とを
備え、前記面要素データ制御器は、前記残差に基づく特
徴量が、予め設定された基準値以上であり、かつ、サイ
ズが予め定められた所定サイズよりも大きな面要素があ
るとき、該面要素をさらに分割して、前記面要素近似演
算器および近似残差演算器に与え、前記特徴量が予め定
められた基準値未満の面要素を前記低画質符号器に出力
する一方、前記特徴量が前記基準値以上の面要素を前記
高画質符号器に出力するものである。
【0015】そして、請求項9の発明では、前記請求項
8における低画質符号器は、前記面要素の画像信号を端
点における画像信号と該面要素の形状とを用いて符号化
するものとする。
8における低画質符号器は、前記面要素の画像信号を端
点における画像信号と該面要素の形状とを用いて符号化
するものとする。
【0016】また、請求項10の発明では、前記請求項
8における特徴量は、面要素毎の前記残差の最大値、総
和及び平均値のうち少なくとも1つを用いて表されるも
のとする。
8における特徴量は、面要素毎の前記残差の最大値、総
和及び平均値のうち少なくとも1つを用いて表されるも
のとする。
【0017】
【発明の実施の形態】(第1の実施形態)
本発明の第1の実施形態に係る画像符号化方法につい
て、図面を参照しながら説明する。
て、図面を参照しながら説明する。
【0018】本実施形態では、まず、与えられた画像信
号を複数の面要素に分割し、面要素毎に構成した近似面
による画像信号の近似値と原画像信号の値との残差によ
り、画像信号に特徴のある領域と特徴のない領域とを識
別する。次に、画像信号に特徴のある領域と特徴のない
領域とに応じて、符号化に用いる符号量を制御する。
号を複数の面要素に分割し、面要素毎に構成した近似面
による画像信号の近似値と原画像信号の値との残差によ
り、画像信号に特徴のある領域と特徴のない領域とを識
別する。次に、画像信号に特徴のある領域と特徴のない
領域とに応じて、符号化に用いる符号量を制御する。
【0019】図1は、本実施形態に係る画像符号化方法
における画像信号の近似面を説明するための図である。
図1において、(a×b)画素の画像信号が与えられて
いるものとする。
における画像信号の近似面を説明するための図である。
図1において、(a×b)画素の画像信号が与えられて
いるものとする。
【0020】与えられた画像信号の各辺を1/nに分割
した面要素をS(n)とする。面要素S(n)上におけ
る局所座標(u,v)を画像信号の座標(x,y)を用
いて表すと次のようになる。 u=mod(x,an ) ・・・(1) v=mod(y,bn ) ・・・(2) ただし、an =a/n、bn =b/nとする。
した面要素をS(n)とする。面要素S(n)上におけ
る局所座標(u,v)を画像信号の座標(x,y)を用
いて表すと次のようになる。 u=mod(x,an ) ・・・(1) v=mod(y,bn ) ・・・(2) ただし、an =a/n、bn =b/nとする。
【0021】面要素S(n)内の任意の点q(u,v)
における画像信号φを、面要素S(n)の頂点p1 、p
2 、p3 ,p4 の画像信号α1 、α2 、α3 、α4 を用
いて、式(3)のように近似する。ここで、画像信号
は、RGB信号、輝度信号又は色差信号であるとする。 φ(u,v)=α1 ×f1 +α2 ×f2 +α3 ×f3 +α4 ×f4 ・・・(3) 式(3)において、 f1 =(an −u)×(bn −v)/an bn f2 =u×(bn −v)/an bn f3 =(an −u)×v/an bn f4 =u×v/an bn である。図1では、面要素S(1)の近似面を示してい
る。
における画像信号φを、面要素S(n)の頂点p1 、p
2 、p3 ,p4 の画像信号α1 、α2 、α3 、α4 を用
いて、式(3)のように近似する。ここで、画像信号
は、RGB信号、輝度信号又は色差信号であるとする。 φ(u,v)=α1 ×f1 +α2 ×f2 +α3 ×f3 +α4 ×f4 ・・・(3) 式(3)において、 f1 =(an −u)×(bn −v)/an bn f2 =u×(bn −v)/an bn f3 =(an −u)×v/an bn f4 =u×v/an bn である。図1では、面要素S(1)の近似面を示してい
る。
【0022】本実施形態では、式(3)に示す近似面上
の画像信号φと原画像信号αとの残差eに着目して、画
像の符号化を行う。残差eは、 e(u,v)=α(u,v)−φ(u,v) ・・・(4) で求められ、この残差を基にして、画像信号の特徴の多
寡を示す特徴量を面要素毎に求める。ある面要素におけ
る特徴量が所定の基準値以上であるとき、この面要素を
繰り返し分割する。
の画像信号φと原画像信号αとの残差eに着目して、画
像の符号化を行う。残差eは、 e(u,v)=α(u,v)−φ(u,v) ・・・(4) で求められ、この残差を基にして、画像信号の特徴の多
寡を示す特徴量を面要素毎に求める。ある面要素におけ
る特徴量が所定の基準値以上であるとき、この面要素を
繰り返し分割する。
【0023】図2は、本実施形態に係る画像符号化方法
における面要素の分割の例を示す図であり、図1に示し
た面要素S(1)を分割の対象にしている。
における面要素の分割の例を示す図であり、図1に示し
た面要素S(1)を分割の対象にしている。
【0024】面要素の分割は、以下のように行う。ま
ず、面要素毎に近似面を求め、各画素における残差を計
算する。次に、面要素の特徴量として残差の最大値、総
和又は平均値を求める。面要素の特徴量が所定の基準値
以上であるときは、この面要素を各辺を1/2にした4
つの面要素に分割する。分割によって得られた面要素に
対して新たに近似面を求め、上と同様の手順を行う。こ
のような手順を、面要素の大きさが予め指定された最小
サイズになるまで繰り返す。
ず、面要素毎に近似面を求め、各画素における残差を計
算する。次に、面要素の特徴量として残差の最大値、総
和又は平均値を求める。面要素の特徴量が所定の基準値
以上であるときは、この面要素を各辺を1/2にした4
つの面要素に分割する。分割によって得られた面要素に
対して新たに近似面を求め、上と同様の手順を行う。こ
のような手順を、面要素の大きさが予め指定された最小
サイズになるまで繰り返す。
【0025】図2において、まず、面要素S(1)を分
割して得られた面要素Sj (2)(j=1〜4)に対し
て各画素における残差を計算する。次に、各画素におけ
る残差から各面要素の特徴量を求める。ここで、面要素
S1 (2)の特徴量が基準値以上であり、それ以外の面
要素では特徴量が基準値を下回るものとする。
割して得られた面要素Sj (2)(j=1〜4)に対し
て各画素における残差を計算する。次に、各画素におけ
る残差から各面要素の特徴量を求める。ここで、面要素
S1 (2)の特徴量が基準値以上であり、それ以外の面
要素では特徴量が基準値を下回るものとする。
【0026】次に、特徴量が基準値以上である面要素S
1 (2)を分割して、面要素S1j(4)(j=1〜4)
を得る。各面要素S1j(4)に対して各画素における残
差eを計算し、各画素における残差から各面要素の特徴
量を求める。ここで、面要素S14(4)の特徴量が基準
値以上であり、それ以外の面要素では特徴量が基準値を
下回るものとする。
1 (2)を分割して、面要素S1j(4)(j=1〜4)
を得る。各面要素S1j(4)に対して各画素における残
差eを計算し、各画素における残差から各面要素の特徴
量を求める。ここで、面要素S14(4)の特徴量が基準
値以上であり、それ以外の面要素では特徴量が基準値を
下回るものとする。
【0027】次に、特徴量が基準値以上である面要素S
14(4)を分割して、面要素S14j(8)(j=1〜
4)を得る。
14(4)を分割して、面要素S14j(8)(j=1〜
4)を得る。
【0028】図3は、実際の画像信号における面要素の
分割結果を示す図である。図3では、与えられた256
×192画素の画像信号に対して、面要素の特徴量が所
定の基準値を下回るまで画像信号が逐次分割され、32
×32画素、16×16画素及び8×8画素の面要素が
得られている。斜線で示された面要素は、特徴量が基準
値以上である8×8画素の面要素である。
分割結果を示す図である。図3では、与えられた256
×192画素の画像信号に対して、面要素の特徴量が所
定の基準値を下回るまで画像信号が逐次分割され、32
×32画素、16×16画素及び8×8画素の面要素が
得られている。斜線で示された面要素は、特徴量が基準
値以上である8×8画素の面要素である。
【0029】特徴量が基準値を下回る面要素の場合、面
要素のサイズ(32×32画素,16×16画素,8×
8画素)を示す符号及び面要素の端点における画像信号
をベクトル量子化した符号を用いて、画像信号を符号化
する。
要素のサイズ(32×32画素,16×16画素,8×
8画素)を示す符号及び面要素の端点における画像信号
をベクトル量子化した符号を用いて、画像信号を符号化
する。
【0030】特徴量が基準値以上である面要素(図3に
おいて斜線で示された面要素)の場合、画像信号を周波
数変換(直変変換)して符号化する。周波数変換の方法
としては、ハフ変換、ウェーブレット変換、離散コサイ
ン変換等があるが、ここでは、例として離散コサイン変
換を用いる。画像信号の値をα(u,v)とすると、次
式によってa(p,q)を求める。 a(p,q)を量子化した後、ハフマン符号化して符号
Ψ(a(p,q))を得る。ただし、p,q=0のと
き、Cp ,Cq =1/2、p≠0又はq≠0のとき、C
p ,Cq =1である。
おいて斜線で示された面要素)の場合、画像信号を周波
数変換(直変変換)して符号化する。周波数変換の方法
としては、ハフ変換、ウェーブレット変換、離散コサイ
ン変換等があるが、ここでは、例として離散コサイン変
換を用いる。画像信号の値をα(u,v)とすると、次
式によってa(p,q)を求める。 a(p,q)を量子化した後、ハフマン符号化して符号
Ψ(a(p,q))を得る。ただし、p,q=0のと
き、Cp ,Cq =1/2、p≠0又はq≠0のとき、C
p ,Cq =1である。
【0031】画像信号を復号化する際には、まず、符号
Ψ(a(p,q))をハフマン復号化と逆量子化してa
(p,q)を求める。次に、逆離散コサイン変換によ
り、a(p,q)から原画像信号の復号値α(u,v)
を得る。 また、各面要素の近似面を基底関数を用いて構成しても
良い。
Ψ(a(p,q))をハフマン復号化と逆量子化してa
(p,q)を求める。次に、逆離散コサイン変換によ
り、a(p,q)から原画像信号の復号値α(u,v)
を得る。 また、各面要素の近似面を基底関数を用いて構成しても
良い。
【0032】図4は、本実施形態に係る画像符号化方法
において用いる基底関数を示す図である。本図中、
(a)は区分線形関数fi (t)、(b)は半径関数g
i (t)を示している(i=1〜5)。区分領域(t
i-1 ≦t≦ti )において、 fi (t)+fi+1 (t)=1 ・・・(7) gi (t)+gi+1 (t)=1 ・・・(8) となる。
において用いる基底関数を示す図である。本図中、
(a)は区分線形関数fi (t)、(b)は半径関数g
i (t)を示している(i=1〜5)。区分領域(t
i-1 ≦t≦ti )において、 fi (t)+fi+1 (t)=1 ・・・(7) gi (t)+gi+1 (t)=1 ・・・(8) となる。
【0033】図5は、基底関数による近似を説明するた
めの図である。本図中、(a)は近似する対象となる曲
線、(b)は図5(a)に示す曲線を区分線形関数fi
(t)を用いて近似した曲線h(t)を示している。h
(t)は次式であらわされる。 h(t)=β1 ×f1 +β2 ×f2 +β3 ×f3 +β4 ×f4 +β5 ×f5 ・・・(9) 図5(b)に示す破線は、式(9)の各項が示す関数を
表している。
めの図である。本図中、(a)は近似する対象となる曲
線、(b)は図5(a)に示す曲線を区分線形関数fi
(t)を用いて近似した曲線h(t)を示している。h
(t)は次式であらわされる。 h(t)=β1 ×f1 +β2 ×f2 +β3 ×f3 +β4 ×f4 +β5 ×f5 ・・・(9) 図5(b)に示す破線は、式(9)の各項が示す関数を
表している。
【0034】図6は、本実施形態に係る画像符号化方法
に区分線形関数による近似を用いた場合を説明するため
の図であり、図3における32×32画素の面要素
A1 、A2 及びA3 上の水平方向の走査線X上の画像信
号の分布を近似する場合を例にとっている。
に区分線形関数による近似を用いた場合を説明するため
の図であり、図3における32×32画素の面要素
A1 、A2 及びA3 上の水平方向の走査線X上の画像信
号の分布を近似する場合を例にとっている。
【0035】本図中、(a)は走査線X上における原画
像信号の分布V0 (u)を示している。原画像信号の分
布V0 (u)に対し、面要素A1 、A2 及びA3 の領域
毎に区分線形関数によって近似を行う。(b)は分布V
0 (u)の近似曲線を示しており、各面要素毎に区分線
形関数β(1) m (u)(m=1〜3)が与えられること
を示している。
像信号の分布V0 (u)を示している。原画像信号の分
布V0 (u)に対し、面要素A1 、A2 及びA3 の領域
毎に区分線形関数によって近似を行う。(b)は分布V
0 (u)の近似曲線を示しており、各面要素毎に区分線
形関数β(1) m (u)(m=1〜3)が与えられること
を示している。
【0036】(c)は、原画像信号V0 (u)と近似曲
線β(1) m (u)(m=1〜3)との残差ε(1) を示し
ている。面要素A1 の領域では残差はほとんど0になっ
ている。面要素A2 及びA3 の領域をそれぞれ分割し、
さらに近似を行う。(d)は残差ε(1) の近似曲線を示
しており、区分線形関数β(2) m (u)(m=1〜4)
が与えられることを示している。
線β(1) m (u)(m=1〜3)との残差ε(1) を示し
ている。面要素A1 の領域では残差はほとんど0になっ
ている。面要素A2 及びA3 の領域をそれぞれ分割し、
さらに近似を行う。(d)は残差ε(1) の近似曲線を示
しており、区分線形関数β(2) m (u)(m=1〜4)
が与えられることを示している。
【0037】(e)は、残差ε(1) と近似曲線β(2) m
(u)(m=1〜4)との残差ε(2) を示している。あ
る基準値と比較して各領域の残差がまだ無視できない値
であるので、各領域をそれぞれ分割し、さらに近似を行
う。(f)は残差ε(2) の近似曲線を示しており、区分
線形関数β(3) m (u)(m=1〜8)が与えられるこ
とを示している。
(u)(m=1〜4)との残差ε(2) を示している。あ
る基準値と比較して各領域の残差がまだ無視できない値
であるので、各領域をそれぞれ分割し、さらに近似を行
う。(f)は残差ε(2) の近似曲線を示しており、区分
線形関数β(3) m (u)(m=1〜8)が与えられるこ
とを示している。
【0038】(g)は、残差ε(2) と近似曲線β(3) m
(u)(m=1〜8)との残差ε(3) を示している。1
つの領域を除き残差はほとんど0になっているのが分か
る。(h)は、(b)、(d)及び(f)に示す区分線
形関数を合わせた近似曲線である。図6(g)に示す残
差ε(3) に対してのみ符号量の多い符号化を行うことに
よって、画像信号全体の符号化に要する符号量を削減す
ることができる。
(u)(m=1〜8)との残差ε(3) を示している。1
つの領域を除き残差はほとんど0になっているのが分か
る。(h)は、(b)、(d)及び(f)に示す区分線
形関数を合わせた近似曲線である。図6(g)に示す残
差ε(3) に対してのみ符号量の多い符号化を行うことに
よって、画像信号全体の符号化に要する符号量を削減す
ることができる。
【0039】図7は、本実施形態に係る画像符号化方法
を行うために用いる画像符号化回路の構成を示すブロッ
ク図である。
を行うために用いる画像符号化回路の構成を示すブロッ
ク図である。
【0040】面要素データ制御器11は、与えられた2
次元画像データV0 を、少なくとも1種類の多角形の面
要素を単位として分割し、各面要素の端点における画像
信号の値を面要素近似演算器12に出力する。面要素近
似演算器12は、各面要素内の任意の座標における画像
信号を各面要素の端点における画像信号の値を用いて近
似し、近似残差演算器13に出力する。
次元画像データV0 を、少なくとも1種類の多角形の面
要素を単位として分割し、各面要素の端点における画像
信号の値を面要素近似演算器12に出力する。面要素近
似演算器12は、各面要素内の任意の座標における画像
信号を各面要素の端点における画像信号の値を用いて近
似し、近似残差演算器13に出力する。
【0041】近似残差演算器13は、面要素近似演算器
12から出力された画像信号の近似値及び2次元画像信
号V0 を入力とし、各画素毎に近似画像信号と原画像信
号との残差を演算する。各面要素の特徴量として残差の
最大値、総和又は平均値を求め、外部から与えられた基
準値ηと比較し、比較した結果を面要素データ制御器1
1に出力する。
12から出力された画像信号の近似値及び2次元画像信
号V0 を入力とし、各画素毎に近似画像信号と原画像信
号との残差を演算する。各面要素の特徴量として残差の
最大値、総和又は平均値を求め、外部から与えられた基
準値ηと比較し、比較した結果を面要素データ制御器1
1に出力する。
【0042】面要素データ制御器11は、特徴量が基準
値ηを下回る面要素の画像信号を低画質符号器15に出
力する。低画質符号器15は、入力された画像信号に対
して符号量の少ない符号化を行う。例えば、面要素の端
点における画像信号の値をベクトル量子化して符号化す
る。
値ηを下回る面要素の画像信号を低画質符号器15に出
力する。低画質符号器15は、入力された画像信号に対
して符号量の少ない符号化を行う。例えば、面要素の端
点における画像信号の値をベクトル量子化して符号化す
る。
【0043】特徴量が基準値η以上である面要素の画像
信号に対して、面要素データ制御器11は面要素を分割
する処理を行い、面要素近似演算器12及び近似残差演
算器13によって再度特徴量を求める。最小単位の面要
素においても特徴量が基準値η以上である場合には、面
要素データ制御器11は画像信号を高画質符号器14に
出力する。高画質符号器14は、入力された画像信号に
対して符号量の多い符号化を行う。例えば、面要素毎に
周波数変換を行い、量子化及び可変長符号化を行う。
信号に対して、面要素データ制御器11は面要素を分割
する処理を行い、面要素近似演算器12及び近似残差演
算器13によって再度特徴量を求める。最小単位の面要
素においても特徴量が基準値η以上である場合には、面
要素データ制御器11は画像信号を高画質符号器14に
出力する。高画質符号器14は、入力された画像信号に
対して符号量の多い符号化を行う。例えば、面要素毎に
周波数変換を行い、量子化及び可変長符号化を行う。
【0044】符号多重器16は、面要素データ制御器1
1から出力される面要素の形状及び符号化方式に関する
符号データ、高画質符号器14から出力された符号デー
タ、及び低画質符号器15から出力された符号データを
近似残差演算器13からの制御信号に従って統合し、符
号画像データV1 として出力する。
1から出力される面要素の形状及び符号化方式に関する
符号データ、高画質符号器14から出力された符号デー
タ、及び低画質符号器15から出力された符号データを
近似残差演算器13からの制御信号に従って統合し、符
号画像データV1 として出力する。
【0045】図8は、本実施形態に係る画像符号化方法
を行うために用いる画像復号化回路の構成を示すブロッ
ク図である。
を行うために用いる画像復号化回路の構成を示すブロッ
ク図である。
【0046】符号分配器21は、与えられた符号画像デ
ータV1 を、面要素の形状及び符号化方式に関する符号
データ、高画質符号器14から出力された符号データ、
低画質符号器15から出力された符号データに分離して
出力する。
ータV1 を、面要素の形状及び符号化方式に関する符号
データ、高画質符号器14から出力された符号データ、
低画質符号器15から出力された符号データに分離して
出力する。
【0047】高画質符号器14から出力された第1の符
号データとしての符号データは、高画質復号器22によ
って逆変換される。また、低画質符号器15から出力さ
れた第2の符号データとしての符号データは、低画質復
号器23によって逆変換され、面要素の端点における画
像信号の値が求められる。画像近似演算器24は、低画
質符号器15から出力された第2の画像信号としての画
像信号の値から画像信号を再構成する。画像データ制御
器25は、高画質復号器22によって生成された第1の
画像信号及び画像近似演算器24から出力された画像信
号を、符号分配器21から出力された第3の符号データ
としての符号データに従って合成し、2次元画像信号V
0 として出力する。
号データとしての符号データは、高画質復号器22によ
って逆変換される。また、低画質符号器15から出力さ
れた第2の符号データとしての符号データは、低画質復
号器23によって逆変換され、面要素の端点における画
像信号の値が求められる。画像近似演算器24は、低画
質符号器15から出力された第2の画像信号としての画
像信号の値から画像信号を再構成する。画像データ制御
器25は、高画質復号器22によって生成された第1の
画像信号及び画像近似演算器24から出力された画像信
号を、符号分配器21から出力された第3の符号データ
としての符号データに従って合成し、2次元画像信号V
0 として出力する。
【0048】(第2の実施形態)
第1の実施形態に係る画像符号化方法を従来の画像圧縮
方法と組み合わせることによって、さらに大きな効果を
上げることができる。
方法と組み合わせることによって、さらに大きな効果を
上げることができる。
【0049】図9及び図10は、本実施形態に係る画像
信号の符号化及び復号化の方法を示す図である。
信号の符号化及び復号化の方法を示す図である。
【0050】まず、画像信号の符号化の手順を示す。5
12×512画素の画像信号が与えられたとする。画像
信号を水平及び垂直方向に走査して、高域通過フィルタ
31(図9では「H」で示している)又は低域通過フィ
ルタ32(図9では「L」で示している)を通過させ、
ダウンサンプラ33によって水平及び垂直方向に1画素
おきに間引きすることによって、256×256画素の
画像信号HH、HL、LH、LLを得る。画像信号HH
は水平方向及び垂直方向に高周波帯域を持つ画像、画像
信号HLは水平方向に高周波帯域を持ち且つ垂直方向に
低周波帯域を持つ画像、画像信号LHは水平方向に低周
波帯域を持ち且つ垂直方向に高周波帯域を持つ画像、画
像信号LLは水平方向及び垂直方向に低周波帯域を持つ
画像である。
12×512画素の画像信号が与えられたとする。画像
信号を水平及び垂直方向に走査して、高域通過フィルタ
31(図9では「H」で示している)又は低域通過フィ
ルタ32(図9では「L」で示している)を通過させ、
ダウンサンプラ33によって水平及び垂直方向に1画素
おきに間引きすることによって、256×256画素の
画像信号HH、HL、LH、LLを得る。画像信号HH
は水平方向及び垂直方向に高周波帯域を持つ画像、画像
信号HLは水平方向に高周波帯域を持ち且つ垂直方向に
低周波帯域を持つ画像、画像信号LHは水平方向に低周
波帯域を持ち且つ垂直方向に高周波帯域を持つ画像、画
像信号LLは水平方向及び垂直方向に低周波帯域を持つ
画像である。
【0051】さらに、画像信号LLを水平及び垂直方向
に走査して、高域通過フィルタ31又は低域通過フィル
タ32を通過させ、ダウンサンプラ33によって水平及
び垂直方向に1画素おきにに間引きすることによって、
128×128画素の画像信号LLHH、LLHL、L
LLH及びLLLLを得る。
に走査して、高域通過フィルタ31又は低域通過フィル
タ32を通過させ、ダウンサンプラ33によって水平及
び垂直方向に1画素おきにに間引きすることによって、
128×128画素の画像信号LLHH、LLHL、L
LLH及びLLLLを得る。
【0052】画像信号LLLLに対して、第1の実施形
態に示したような手順で符号化を行う。それ以外の画像
信号に対しては、それらの分布が狭い範囲に分布してい
るので、LBGアルゴリズム法により、画像のデータ分
布を分類し、そのクラスをベクトル量子化により符号化
する。もしくは、ピラミッドベクトル量子化法により、
符号化する(“A Pyramid Vector Q
uantizer”,THOMAS R.FISHE
R,IEEE TRANSACTION ONINFO
RMATION THEORY,VOL rr−32,
NO.4,JULY,1986,p568〜583)。
態に示したような手順で符号化を行う。それ以外の画像
信号に対しては、それらの分布が狭い範囲に分布してい
るので、LBGアルゴリズム法により、画像のデータ分
布を分類し、そのクラスをベクトル量子化により符号化
する。もしくは、ピラミッドベクトル量子化法により、
符号化する(“A Pyramid Vector Q
uantizer”,THOMAS R.FISHE
R,IEEE TRANSACTION ONINFO
RMATION THEORY,VOL rr−32,
NO.4,JULY,1986,p568〜583)。
【0053】画像信号の復号化は次のように行う。第1
の実施形態に示したような手順で画像信号LLLLを復
号する。また、それ以外の画像信号も復号する。画像信
号LLHH、LLHL、LLLH、LLLLを基にし
て、逆高域通過フィルタ34(図10では「H-1」で示
している)、逆低域通過フィルタ35(図10では「L
-1」で示している)及びアップサンプラ36を用いて画
像信号LLを構成する。さらに、画像信号HH、HL、
LH、LLを基にして、原画像信号を再構成する。
の実施形態に示したような手順で画像信号LLLLを復
号する。また、それ以外の画像信号も復号する。画像信
号LLHH、LLHL、LLLH、LLLLを基にし
て、逆高域通過フィルタ34(図10では「H-1」で示
している)、逆低域通過フィルタ35(図10では「L
-1」で示している)及びアップサンプラ36を用いて画
像信号LLを構成する。さらに、画像信号HH、HL、
LH、LLを基にして、原画像信号を再構成する。
【0054】
【発明の効果】本発明によると、与えられた画像信号に
対して、画像に特徴のない領域において符号量の少ない
符号化を行う一方、画像に特徴のある領域において符号
量の多い符号化を行うことができるので、画質を悪化さ
せることなく高い画像圧縮率が実現できる。したがっ
て、電話線のような低ビット帯域を有する信号線でも、
画質を悪化させることなく画像信号を転送することがで
きる。
対して、画像に特徴のない領域において符号量の少ない
符号化を行う一方、画像に特徴のある領域において符号
量の多い符号化を行うことができるので、画質を悪化さ
せることなく高い画像圧縮率が実現できる。したがっ
て、電話線のような低ビット帯域を有する信号線でも、
画質を悪化させることなく画像信号を転送することがで
きる。
【図1】本発明の実施形態における画像信号の近似面の
説明図である。
説明図である。
【図2】本発明の実施形態における面要素の分割の例を
示す図である。
示す図である。
【図3】実際の画像信号における面要素の分割結果を示
す図である。
す図である。
【図4】本発明の実施形態において用いる基底関数を示
す図であり、(a)は区分線形関数、(b)は半径関数
である。
す図であり、(a)は区分線形関数、(b)は半径関数
である。
【図5】基底関数による近似を説明するための図であ
る。
る。
【図6】本発明の実施形態において区分線形関数による
近似を用いた場合を説明するための図である。
近似を用いた場合を説明するための図である。
【図7】本実施形態に係る画像符号化方法を行うために
用いる画像符号化回路の構成を示すブロック図である。
用いる画像符号化回路の構成を示すブロック図である。
【図8】本実施形態に係る画像符号化方法を行うために
用いる画像復号化回路の構成を示すブロック図である。
用いる画像復号化回路の構成を示すブロック図である。
【図9】本発明の第2の実施形態に係る画像信号の符号
化の方法を示す図である。
化の方法を示す図である。
【図10】本発明の第2の実施形態に係る画像信号の復
号化の方法を示す図である。
号化の方法を示す図である。
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 昭62−48887(JP,A)
特開 昭60−96079(JP,A)
特開 平4−35269(JP,A)
特開 昭62−101183(JP,A)
入江一成、岸本了造,素材伝送用サブ
バンド映像符号化方式の一検討,電子情
報通信学会技術研究報告,社団法人電子
情報通信学会,1990年 5月24日,VO
L.90 No.56,p.61−68(IE90
−9)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H04N 7/24 - 7/68
H04N 1/41 - 1/419
Claims (10)
- 【請求項1】 2次元画像信号を符号化する画像符号化
方法であって、 前記2次元画像信号を複数の面要素に分割する第1ステ
ップと、 前記分割された面要素毎に、画像信号の値を近似する近
似面を構成する第2ステップと、 前記近似面によって近似された画像信号の値と前記2次
元画像信号の値との残差を各画素において求める第3ス
テップと、 前記残差を基にして、前記分割された面要素毎に、画像
信号の特徴の多寡を示す特徴量を求める第4ステップ
と、前記特徴量が、予め設定された基準値以上であり、か
つ、サイズが予め定められた所定サイズよりも大きな面
要素があるとき、該面要素をさらに分割して、前記第
2,第3および第4ステップを実行する第5ステップ
と、 前記特徴量が前記基準値未満の面要素に対して、第1の
符号化処理によって符号化を行う第6ステップと、 前記特徴量が前記基準値以上の面要素に対して、前記第
1の符号化処理よりも符号量が多い第2の符号化処理に
よって符号化を行う第7ステップとを備えていることを
特徴とする画像符号化方法。 - 【請求項2】 請求項1記載の画像符号化方法におい
て、 前記第2の符号化処理は、前記面要素の画像信号を、全
ての画素の画像信号を周波数変換し且つ量子化して符号
化する処理であることを特徴とする画像符号化方法。 - 【請求項3】 請求項1記載の画像符号化方法におい
て、 前記第2の符号化処理は、前記面要素の画像信号を、前
記残差を用いて符号化する処理であることを特徴とする
画像符号化方法。 - 【請求項4】 請求項1〜3のいずれか1項記載の画像
符号化方法において、 前記第1の符号化処理は、前記面要素の画像信号を、端
点における画像信号と該面要素のサイズとを用いて符号
化する処理であることを特徴とする画像符号化方法。 - 【請求項5】 請求項1記載の画像符号化方法におい
て、 前記特徴量を、面要素毎の前記残差の最大値、総和及び
平均値のうち少なくとも1つを用いて表すことを特徴と
する画像符号化方法。 - 【請求項6】 2次元画像信号を符号化する画像符号化
方法であって、 前記2次元画像信号をサブバンド分割し、低周波成分か
らなる画像信号を抽出する第1ステップと、 前記低周波成分からなる画像信号を複数の面要素に分割
する第2ステップと、 前記分割された面要素毎に、画像信号の値を近似する近
似面を構成する第3ステップと、 前記近似面によって近似された画像信号の値と前記2次
元画像信号の値との残差を各画素において求める第4ス
テップと、 前記残差を基にして、前記分割された面要素毎に、画像
信号の特徴の多寡を示す特徴量を求める第5ステップ
と、前記特徴量が、予め設定された基準値以上であり、か
つ、サイズが予め定められた所定サイズよりも大きな面
要素があるとき、該面要素をさらに分割して、前記第
3,第4および第5ステップを実行する第6ステップ
と、 前記特徴量が前記基準値未満の面要素に対して、第1の
符号化処理によって符号化を行う第7ステップと、 前記特徴量が前記基準値以上の面要素に対して、前記第
1の符号化処理よりも符号量が多い第2の符号化処理に
よって符号化を行う第8ステップとを備えたことを特徴
とする画像符号化方法。 - 【請求項7】 請求項1又は6記載の画像符号化方法に
おいて、 前記2次元画像信号は、動画像の各フレーム間の差画像
信号であることを特徴とする画像符号化方法。 - 【請求項8】 2次元画像信号を複数の面要素に分割し
て符号化する画像符号化回路であって、 前記複数の面要素の一部または全部に対して、符号化を
行う高画質符号器と、 前記複数の面要素の一部または全部に対して、前記高画
質符号器よりも符号量が少ない符号化を行う低画質符号
器と、 前記2次元画像信号を複数の面要素に分割する面要素デ
ータ制御器と、 前記分割された面要素毎に、近似面を求める面要素近似
演算器と、 前記分割された面要素毎に、2次元画像信号の値と前記
近似面によって近似された画像信号の値との残差を各画
素において求める近似残差演算器とを備え、 前記面要素データ制御器は、前記残差に基づく特徴量が、予め設定された基準値以上
であり、かつ、サイズが予め定められた所定サイズより
も大きな面要素があるとき、該面要素をさらに分割し
て、前記面要素近似演算器および近似残差演算器に与
え、 前記 特徴量が予め定められた基準値未満の面要素を前記
低画質符号器に出力する一方、前記特徴量が前記基準値
以上の面要素を前記高画質符号器に出力することを特徴
とする画像符号化回路。 - 【請求項9】 請求項8記載の画像符号化回路におい
て、 前記低画質符号器は、前記面要素の画像信号を、端点に
おける画像信号と該面要素の形状とを用いて符号化する
ことを特徴とする画像符号化回路。 - 【請求項10】 請求項8記載の画像符号化回路におい
て、 前記特徴量は、面要素毎の前記残差の最大値、総和及び
平均値のうち少なくとも1つを用いて表されることを特
徴とする画像符号化回路。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00935596A JP3425026B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 画像符号化方法および画像符号化回路 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP00935596A JP3425026B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 画像符号化方法および画像符号化回路 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09200775A JPH09200775A (ja) | 1997-07-31 |
JP3425026B2 true JP3425026B2 (ja) | 2003-07-07 |
Family
ID=11718167
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP00935596A Expired - Fee Related JP3425026B2 (ja) | 1996-01-23 | 1996-01-23 | 画像符号化方法および画像符号化回路 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3425026B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2004075556A1 (ja) * | 2003-02-19 | 2004-09-02 | Ishikawajima-Harima Heavy Industries Co., Ltd. | 画像圧縮装置、画像圧縮方法、画像圧縮プログラム、及び圧縮符号化方法、圧縮符号化装置、圧縮符号化プログラム、並びに復合化方法、復合化装置、復合化プログラム |
-
1996
- 1996-01-23 JP JP00935596A patent/JP3425026B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (1)
Title |
---|
入江一成、岸本了造,素材伝送用サブバンド映像符号化方式の一検討,電子情報通信学会技術研究報告,社団法人電子情報通信学会,1990年 5月24日,VOL.90 No.56,p.61−68(IE90−9) |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09200775A (ja) | 1997-07-31 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |