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JP2741695B2 - 適応形差分符号化方式 - Google Patents

適応形差分符号化方式

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Publication number
JP2741695B2
JP2741695B2 JP22163786A JP22163786A JP2741695B2 JP 2741695 B2 JP2741695 B2 JP 2741695B2 JP 22163786 A JP22163786 A JP 22163786A JP 22163786 A JP22163786 A JP 22163786A JP 2741695 B2 JP2741695 B2 JP 2741695B2
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JP
Japan
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value
quantization
color
encoding
component signal
Prior art date
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Expired - Lifetime
Application number
JP22163786A
Other languages
English (en)
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JPS6376684A (ja
Inventor
琢 山上
眞 高山
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Canon Inc
Original Assignee
Canon Inc
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Filing date
Publication date
Application filed by Canon Inc filed Critical Canon Inc
Priority to JP22163786A priority Critical patent/JP2741695B2/ja
Publication of JPS6376684A publication Critical patent/JPS6376684A/ja
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Priority to US08/132,687 priority patent/US5428394A/en
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Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

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  • Color Television Systems (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、カラー画像信号を符号化するカラー画像符
号化装置に関する。 〔従来の技術〕 近年、TV会議システムやフルカラー静止画像伝送を実
用化するために、ディジタル画像情報の圧縮伝送方式の
開発が活発化しており、狭帯域伝送路による画像情報の
ディジタル伝送に有効な方法として、差分パルス・コー
ド変調(DPCM)方式が注目されている。従来のDPCM方式
では、YIQ、Y・R−Y・B−Y、CIELAB、CIELUB等の
表色系でカラー画像を表現し、それぞれの表色系の3つ
のパラメータに対し、個々に差分をとり量子化してい
た。 〔発明が解決しようとする問題点〕 ところがこれらの表色系は、人間の視覚特性から考え
れて必ずしも均一な空間ではない。即ち、同一のノルム
を持つ色彩の変化に対し人間が知覚する色差は、表色系
に占める位置によって大きく異なる。従って従来のDPCM
方式では、人間の視覚特性に適合したデータ圧縮を行っ
ておらず、適切なものでは無かった。 そこで本発明は、カラー画像を表現している表色系の
各表色データに対する人間の視覚特性の許容量子化誤差
を考慮し、画質劣化の少ないカラー画像符号化装置を提
示することを目的とする。 〔問題点を解決するための手段〕 本発明に係るカラー画像符号化装置は、輝度成分信号
と色成分信号とにより構成されるカラー画像信号を符号
化するカラー画像符号化装置であって、輝度成分信号と
色成分信号とにより構成されるカラー画像信号を入力す
る入力手段と、前記入力手段により入力されたカラー画
像信号を前記成分信号毎に符号化する符号化手段とを有
し、前記符号化手段は、前記カラー画像信号を前記成分
信号毎に量子化する量子化手段を含み、前記符号化手段
が前記色成分信号を符号化する際に用いる前記量子化手
段の量子化特性を前記輝度成分信号の値に対する視覚許
容量子化誤差特性及び前記色成分信号の値に対する視覚
許容量子化誤差特性の双方に基づいて適応的に設定する
ことを特徴とする。 〔実施例〕 先ず、表色系に対する人間の視覚特性について検討す
る。画像データを量子化する場合、量子化雑音が視覚特
性にどのような影響を与えるかが重要な問題である。量
子化とは、ある値範囲内にある値をその範囲内の特定の
値で代表させ、連続量を離散化することであり、その離
散化の最小単位が量子化雑音と呼ばれ、平坦で制限され
た振幅の一様雑音と考えることが出来る。従って、量子
化雑音が人間の視覚特性に与える影響は、表色系のパラ
メータに対し振幅の制限された一様雑音を予め加算し、
その振幅に対する知覚検知表を調べればよく、それによ
り、色調によってどの程度の量子化誤差を許容出来るか
を知ることが出来る。 CIELABについてこの許容量子化誤差を調査した結果を
説明する。彩度C*及び色相H*は周知の如く式(1)に示
すように定義される。 C*=(a*2+b*21/2 H*=tan-1(b*/a*) (1) L*、a*及びb*2に対する雑音の検知眼をそれぞれδL
δa及びδbとする。δLは、L*には大きく依存するが、C
*及びH*の値には依存せず、第7図(1)に示すように
なる。このことから、L*に対する量子化は、a*及びb*
よらずにL*のみを考慮すればよい。これに対しδa及び
δbは、例えば第7図(2)(3)(4)のようにな
り、L*、C*及びH*に強く依存する。従って、a*及びb*
量子化は、L*,a*,b*空間の位置によって適応的に行わ
れるべきである。これらのδL、δa及びδbの値が、画
像データを量子化する際の一つの基準となる。 前値予測のDPCM方式では各画像信号を前画素の信号と
の差分後に量子化するが、画像の変化が激しい部分、即
ち、差分値が大きいところでは、量子化誤差が大きくて
も人間の眼でその量子化誤差を知覚出来ないことから、
非線形の量子化を行っても視覚上問題は無い。 先ず、L*について説明する。適応量子化として、前値
のL*に対するδLの値を参照し、差分値が−δLから+δ
Lの間にあるときには代表値を零にする非線形の差分量
子化を行う。第8図(1)及び(2)は、L*の前値が8
0,30の場合の量子化特性を示す。第8図から分かるよう
に、差分が小さく変化が小さい部分では、δLの値を下
限として量子化誤範囲を与えており、変化が大きい所で
は、δLの値に比してかなり大きな量子化幅を与えてい
る。このような非線形の量子化特性は、前画素値が或る
範囲内に存在する場合に限定した状況で、差分の大きさ
に対する許容量子化誤差を実際に画像の対して調べるこ
とにより、設計出来る。例えば、前画素値が80〜100の
範囲にある場合には、差分に対する許容量子化誤差は第
9図のようになり、従って、第10図にように代表値とそ
の代表範囲を決定すれば、視覚的に劣化のない量子化特
性を得る事が出来る。 次にa*,b*に対するDPCM方式について説明する。δa
及びδbを決定する際の一様雑音は最高周波数までを含
む雑音であるが、実際の画像では、a*,b*に関してそれ
程高周波の量子化雑音は生じない。変化の少ない画像に
DPCMを施すと、量子化された画像信号は少なからず段階
状となり、人間の眼は、その階段の段差部分に注目して
疑似輪郭を感じてしまう。従って、なだからに変化する
画像に対する許容量子化誤差は、実際にはa*,b*に対す
るδa,δbよりも少し小さくなる。そこでa*,b*に対す
る適応差分量子化法として、前画素のδa,δbを参照
し、差分代表値が零となる代表範囲を−δa/2〜+δa/
2,−δb/2〜+δb/2とする。 尚、L*については、δLの値が画像の差分値に較べて
かなり小さいので、非線形量子化によるマスク効果の程
度を容易に確認できるが、a*,b*については、δa,δb
の値が差分値と同じ程度の大きさを持つので、空間的変
化を生ずるマスク効果による許容量子化誤差と、その色
彩データに対する本来的に視覚的な許容量子化誤差とを
区別することは困難である。そこでa*,b*の差分量子化
特性を、δa,δbの値に応じて、変化の少ない所では量
子化誤差範囲を小さくし、変化の大きな所ではδa,δb
以上の大きな量子化誤差範囲を設定する。これを第11図
に示す。 このように、本発明では、表色データ及びその大きさ
に応じて量子化の範囲を変える、所謂非線形量子化を行
う差分符号化方式を採用するので、人間の眼にとって自
然な色を再現出来る。 以下、図面を参照して、本発明の一実施例を詳細に説
明する。 第1図は、本発明を適用した画像送受信系の概略構成
ブロック図を示す。先ず、L*の系列を説明する。送信系
において、加減算器10Lは、標本化されたL*と予測器12L
からの前画素の量子化された値(予測値)* iとの差を
計算する。量子化器14Lは、予測器12Lからの予測値* i
に従い、上述の方式で差分の量子化特性を切り換えて、
加減算器10Lからの差分値を量子化する。符号化器16L
は、入力信号の大きさに応じて適宜な長さの符号を割り
当てる符号表を具備し、量子化器14Lからの量子化代表
値を、その符号表に従い符号化して伝送路20Lに送出す
る。符合化器16Lは、例えば、差分の代表値に対して第
2図に示す3/7の可変長符号を割り当てる。また、量子
化器14Lから出力される代表値は、予測器12Lにも供給さ
れ、次の予測に用いられる。予測器12Lの一般的構成を
第3図に示す。 第3図において入力の差分量子化値は、加算器70及び
1画素分の時間遅延量の遅延回路72を通り、予測値とし
て出力される。遅延回路72の出力は、加算器70に戻され
加算器70の他の入力に加算される。この結果、加算器70
の出力は、差分値では無く該当画素の本来の値を示す。 第1図において、伝送路20Lを介して受信系に伝送さ
れた符合化差分信号は、復号器22Lで復号される。復号
器22Lは、受信系の予測器24Lの出力* iに従う復号特性
(送信系での符合化器16Lの符合化表に対応する)を持
つ。加算器26Lは復号器22Lからの復号信号に予測器24L
の予測値出力* iを加算し、本来の画素信号を出力す
る。加算器26Lの出力は予測器24Lにも供給され、予測器
24Lは、次の画素信号の復元用の予測信号* i+1を形成
する。 a*,b*に関しても、基本的にはL*の回路と同じであ
り、対応する回路には同じ符号の後にa,bを付加して示
した。但し、a*,b*については、前述のようにδa,δb
の値を参照して量子化特性を切り換えるため、送信側に
スイッチ回路30a,30bを設け、受信側に同様のスイッチ
回路32a,32bを設けてある点が異なる。δa,δbはL*,a
*,b*の3つのパラメータに依存するため、各スイッチ
回路30a,30b,32a,32bには予測値* i* i* iが入
力される。符号化器16a,16bにおける符号化についてはa
*,b*の差分代表値の数が少なくて済むので、例えば第
4図に示すようなハフマン型の可変長符号でよい。 次に、L*の差分代表値に対する適応型の符号割り当て
について説明する。L*の存在範囲は0〜100と決まって
いるので、例えば、前画素の値が90であった場合に第2
図のような符号化を行うと、第5図(1)に示すよう
に、破線で示す部分の代表値及び符号が無駄になるばか
りか、L*の存在範囲を完全にはカバーしきれない。そこ
で、第5図(2)に示すように代表値及び符号を割り当
てる。これによりL*の存在範囲を完全にカバー出来る。
これを表現する回路構成例を第6図に示す。この構成
は、基本的には第1図のL*の関係部分と同じであり、同
じ部材には同じ符号を付した。但し、この構成では、送
信系の符号化器40を、その符号特性を予測器12Lの予測
* iに応じて変えうるようにしてある。従って当然
に、受信系での復号器22Lでも、予測器24Lの出力* i
応じて、符号化に対応する復号特性を選択するようにし
てある。 〔発明の効果〕 以上説明したように、本発明によれば、色成分信号に
対する量子化特性を輝度成分信号の値に対する視覚許容
量子化誤差特性及び色成分信号の値に対する視覚許容量
子化誤差統制の双方に基づいて適応的に設定するので、
人間の視覚特性に合致した、画質劣化の少ない符号化を
行えるようになる。また、符号化効率も高められる。
【図面の簡単な説明】 第1図は本発明を適用した画像送受信系の一実施例の概
略構成ブロック図、第2図はL*に対する差分符号化の一
例、第3図は差分符号化方式の送信側における予測器の
構成例、第4図はa*,b*に対する差分符号化の一例、第
5図は前値の大きさに応じて符号の割り当てを変更する
符号割り当ての一例、第6図はその符号割り当てを行う
差分符号化方式の構成例、第7図は一様雑音に対する知
覚検知眼の特性図、第8図は非線形量子化特性の具体
例、第9図はL*差分に対する許容量子化誤差を示す図、
第10図は量子化誤差の設計法の概念図、第11図はa*,b*
に対する量子化特性を示す図である。 10L,10a,10b…加減算器 12L,12a,12b…予測器 14L,14a,14b…量子化器 16L,16a,16b…符号化器 20L,20a,20b…伝送路 22L,22a,22b…復号器 24L,24a,24b…予測器 26L,26a,26b…加算器 30a,30b,32a,32b…スイッチ回路 40…符号化器、70…加算器、72…遅延回路
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭60−33789(JP,A) IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS VOL.COM−25「11」(1977) P.1349〜1385 テレビジョン学会誌39「10」(1985) P.905〜911

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 1.輝度成分信号と色成分信号とにより構成されるカラ
    ー画像信号を符号化するカラー画像符号化装置であっ
    て、 輝度成分信号と色成分信号とにより構成されるカラー画
    像信号を入力する入力手段と、 前記入力手段により入力されたカラー画像信号を前記成
    分信号毎に符号化する符号化手段とを有し、 前記符号化手段は、前記カラー画像信号を前記成分信号
    毎に量子化する量子化手段を含み、前記符号化手段が前
    記色成分信号を符号化する際に用いる前記量子化手段の
    量子化特性を前記輝度成分信号の値に対する視覚許容量
    子化誤差特性及び前記色成分信号の値に対する視覚許容
    量子化誤差特性の双方に基づいて適応的に設定すること
    を特徴とするカラー画像符号化装置。
JP22163786A 1986-09-19 1986-09-19 適応形差分符号化方式 Expired - Lifetime JP2741695B2 (ja)

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US07/413,954 US5072290A (en) 1986-09-19 1989-09-28 Color image signal encoding device
US08/132,687 US5428394A (en) 1986-09-19 1993-10-07 Adaptive type differential encoding method and device

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JPS6376684A JPS6376684A (ja) 1988-04-06
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IEEE TRANSACTIONS ON COMMUNICATIONS VOL.COM−25「11」(1977)P.1349〜1385
テレビジョン学会誌39「10」(1985)P.905〜911

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