(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
画像データを蓄積し、Ｍ×Ｎ画素（Ｍ、Ｎは自然数）のブロック毎に出力するメモリと、前記メモリが出力する画像データを離散コサイン変換して離散コサイン変換係数を出力する離散コサイン変換回路と、前記メモリが出力する画像データによりエッジ強度を表すパラメータＥ[n]（ｎはブロックの番号）をブロック毎に求めて出力するエッジ強度算出回路と、前記パラメータＥ[n]と量子化テーブルを設定するスケールファクタＳの対数の関係と、前記スケールファクタＳとブロック毎の発生符号量Ｂ[n]の対数の関係がそれぞれ直線近似できることを利用し、予め設定した目標符号量と前記パラメータＥ[n]からスケールファクタＳを算出するスケールファクタ算出回路と、予め設定した基本量子化テーブルと前記スケールファクタＳとの積から量子化テーブルを設定して出力する量子化テーブル設定回路と、前記量子化テーブルを用いて前記離散コサイン変換係数を量子化して出力する量子化回路と、前記量子化回路で量子化された離散コサイン変換係数を可変長符号化して出力する符号化回路とを具備する画像符号化復号装置。
【請求項２】
前記目標符号量と前記パラメータＥ[n]によりブロック毎に符号量配分値Ａ[n]を割り当てる符号量配分回路と、前記符号化回路が出力する符号の符号長を計数し、ブロック毎の前記発生符号量Ｂ[n]を出力する計数回路と、前記発生符号量Ｂ[n]を前記符号量配分値Ａ[n]とブロック毎に比較し、前記Ｂ[n]が前記Ａ[n]に達するとともに当該ブロックの符号化動作を停止させる比較回路とをさらに具備する請求項１記載の画像符号化復号装置。
【請求項３】
前記スケールファクタ算出回路は、前記パラメータＥ[n]と量子化テーブルを設定するスケールファクタＳの対数の関係と、前記スケールファクタＳと発生符号量Ｂ[n]の対数の関係がそれぞれ直線近似できることを利用し、予め設定した目標符号量と前記パラメータＥ[n]から算出したスケールファクタＳと、前フレームの発生符号量Ｇ[i-1]（ｉはフレームの番号）と前フレームのスケールファクタＳ[i-1]により算出した修正された前フレームのスケールファクタＲｌとを、フレーム間の相関を示すパラメータｋにより選択して現フレームのスケールファクタＳ[i]として量子化テーブル設定回路に出力することを特徴とする請求項１又は２記載の画像符号化復号装置。
【請求項４】
画像データを蓄積し、Ｍ×Ｎ画素（Ｍ、Ｎは自然数）のブロック毎に出力するメモリと、前記メモリが出力する画像データを離散コサイン変換して離散コサイン変換係数を出力する離散コサイン変換回路と、前記メモリが出力する画像データによりエッジ強度を表すパラメータＥ[n]（ｎはブロックの番号）をブロック毎に求めて出力するエッジ強度算出回路と、前記パラメータＥ[n]と量子化テーブルを設定するスケールファクタＳの対数の関係と、前記スケールファクタＳと発生符号量Ｂ[n]の対数の関係がそれぞれ直線近似できることを利用し、予め設定した目標符号量と前記パラメータＥ[n]から算出したスケールファクタＳと、
前フレームの１回目の符号化におけるスケールファクタＳ[i-1][1]を発生符号量Ｇ[i-1][1]（ｉはフレームの番号）と目標符号量との比で補正されたスケールファクタと、前フレームの２回目の符号化におけるスケールファクタＳ[i-1][2]を発生符号量Ｇ[i-1][2]と目標符号量との比で補正されたスケールファクタとを、前フレームの発生符号量Ｇ[i-1][1]と発生符号量Ｇ[i-1][2]との目標符号量との差の大きさにより補正されたスケールファクタＲ２を選択し、
前記スケールファクタＳと前記補正されたスケールファクタＲ２をフレーム間の相関を示すパラメータｋにより現フレームの１回目の符号化のスケールファクタＳ[i][1]を算出して、
さらに前記現フレームの１回目の符号化のスケールファクタＳ[i][1]に発生符号量Ｇ[i][1]と目標符号量Ｔとの比を乗ずることによって現フレームの２回目の符号化のスケールファクタＳ[i][2]を算出して出力するスケールファクタ算出回路と、予め設定した基本量子化テーブルと前記現フレームの１回目の符号化のスケールファクタＳ[i][1]、あるいは前記現フレームの２回目の符号化のスケールファクタＳ[i][2]との積からそれぞれ現フレームの１回目と２回目の符号化に用いる量子化テーブルを設定して出力する量子化テーブル設定回路と、前記量子化テーブルを用いて前記離散コサイン変換係数を量子化して出力する量子化回路と、前記量子化回路で量子化された離散コサイン変換係数を可変長符号化して出力する符号化回路と、前記目標符号量、現フレームの１回目の符号化における各ブロックの前記発生符号量Ｂ[n]、及び現フレームの１回目の符号化の発生符号量Ｇ[i][1]により各ブロックの符号量配分値Ａ[n]を算出する符号量配分回路と、前記符号化回路が出力する符号の符号長を計数し、ブロック毎の前記発生符号量Ｂ[n]と現フレーム内の発生符号量Ｇ[i][m]（mは符号化回数）を出力する計数回路と、各フレームの２回目の符号化時に前記発生符号量Ｂ[n]を前記符号量配分値Ａ[n]とブロック毎に比較し、前記Ｂ[n]が前記Ａ[n]に達するとともに当該ブロックの符号化動作を停止させる比較回路とを具備する画像符号化復号装置。
【請求項５】
エッジ強度を表すパラメータＥ[n]は、画像データを二値化し、二値化した画像データのエッジのカウント数によって求めることを特徴とする請求項１〜４のいずれかに記載の画像符号化復号装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】
本発明は、動画像の蓄積や伝送などに使用する画像符号化復号装置に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
動画像の蓄積や伝送を行う場合、各フレームの発生符号量が一定になることが望まれる。符号量制御可能な画像符号化復号装置は、例えば特開平５−６３９９４号公報に記載されている方式で実現することができる。図１１はこの方式のブロック結線図であり、画像アクティビティとＤＣＴ係数により算出した各ブロックの符号量配分値（符号量配分値）、及び画像アクティビティにより算出した量子化テーブルを用いて符号化し、量子化テーブルを更新するパス１の処理、符号量配分値とパス１で更新した量子化テーブルを用いて符号化するパス２の処理を行う。
【０００３】
以下、パス１を説明する。前処理回路１１４は入力端子１１０から入力した画像データの差分により画像アクティビティを算出する。閾値設定回路１２４は画像アクティビティにより閾値Ｙを設定する。ＤＣＴ回路１２０はフレームメモリ１１８に蓄積された画像データをＤＣＴ（離散コサイン変換）し、絶対値回路１３４はＤＣＴ回路１２０が出力するＤＣＴ係数の絶対値を求め、比較回路１４６に入力する。比較回路１４６は絶対値回路１３４が出力するＤＣＴ係数の絶対値Ｘが閾値Ｙを越えると有意にする。カウンタ１５４は比較回路１４６の出力が有意になった回数を計数する。レジスタ１５８は１フレーム分のカウンタの計数値（総ブロックアクティビティ）を格納する。ビット配分回路１６２は、端子１６６から与えられた目標符号量、ブロック単位のカウンタ１６４の計数値（ブロックアクティビティ）、及びレジスタ１５８に格納された総ブロックアクティビティにより各ブロックの符号量配分値Ｂを算出する。量子化テーブル回路１２６は前処理回路１１４が算出した画像アクティビティにより量子化テーブルを設定する。量子化回路１３２は量子化テーブル回路１２６で設定された量子化テーブルによりＤＣＴ回路１２０が出力するＤＣＴ係数を量子化し、ハフマン符号化回路１３８は量子化回路１３２で量子化されたＤＣＴ係数をハフマン符号化する。符号量カウンタ１７２はハフマン符号化回路１３８が出力する符号を計数し、ブロック毎に計数値Ａを求める。比較回路１７０は、符号量カウンタが出力する計数値Ａが符号量配分値Ｂに達すると符号化停止信号を出力し、ハフマン符号化回路１３８の符号化動作を停止させる。１フレーム分の符号化が終了した時点で、符号量カウンタ１７２が出力する１フレーム分の符号量、端子１６６から与えられる目標符号量、及び前処理回路１１４で算出された画像アクティビティにより量子化テーブル回路１２６は量子化テーブルを更新する。以上がパス１の処理である。
【０００４】
パス２ではパス１で更新した量子化テーブルを用いてパス１と同様に符号化する。以上の処理によって符号量が制御できる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、上記のような構成では発生符号量を用いて量子化テーブルを更新するため、１フレーム当たり２回符号化しなければならない。また、符号量配分値を算出するためにＤＣＴしなければならないし、その結果得られるＤＣＴ係数によって符号量配分値を算出するための周辺回路、すなわち閾値設定回路１２４、絶対値回路１３４、比較回路１４６、カウンタ１５４、レジスタ１５８が必要となる。したがって、符号化に時間がかかり、回路構成が複雑である。
【０００６】
本発明は上記従来の課題を解決するもので、高精度な符号量制御を高速に簡単な回路構成で実現できる画像符号化復号装置を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために本発明の画像符号化復号装置は第１に、画像データを蓄積し、Ｍ×Ｎ画素（Ｍ、Ｎは自然数）のブロック毎に出力するメモリと、前記メモリが出力する画像データを離散コサイン変換して離散コサイン変換係数を出力する離散コサイン変換回路と、前記メモリが出力する画像データによりエッジ強度を表すパラメータＥ[n]（ｎはブロックの番号）をブロック毎に求めて出力するエッジ強度算出回路と、前記パラメータＥ[n]と量子化テーブルを設定するスケールファクタＳの対数の関係と、前記スケールファクタＳとブロック毎の発生符号量Ｂ[n]の対数の関係が直線近似できることを利用し、予め設定した目標符号量と前記パラメータＥ[n]からスケールファクタＳを算出して出力するスケールファクタ算出回路と、予め設定した基本量子化テーブルと前記スケールファクタＳとの積から量子化テーブルを設定して出力する量子化テーブル設定回路と、前記量子化テーブルを用いて前記離散コサイン変換係数を量子化して出力する量子化回路と、前記量子化回路で量子化された離散コサイン変換係数を可変長符号化して出力する符号化回路とを具備するものである。
【０００８】
第２に、請求項１記載の画像符号化復号装置において、前記目標符号量と前記パラメータＥ[n]によりブロック毎に符号量配分値Ａ[n]を割り当てる符号量配分回路と、前記符号化回路が出力する符号の符号長を計数し、ブロック毎の前記発生符号量Ｂ[n]を出力する計数回路と、前記発生符号量Ｂ[n]を前記符号量配分値Ａ[n]とブロック毎に比較し、前記Ｂ[n]が前記Ａ[n]に達するとともに当該ブロックの符号化動作を停止させる比較回路とをさらに具備するとを具備するものである。
【０００９】
第３に、請求項１又は２記載の画像符号化復号装置において、前記スケールファクタ算出回路は、前記パラメータＥ[n]と量子化テーブルを設定するスケールファクタＳの対数の関係と、前記スケールファクタＳと発生符号量Ｂ[n]の対数の関係がそれぞれ直線近似できることを利用し、予め設定した目標符号量と前記パラメータＥ[n]から算出したスケールファクタＳと、前フレームの発生符号量Ｇ[i-1]（ｉはフレームの番号）と前フレームのスケールファクタＳ[i-1]により算出した修正された前フレームのスケールファクタＲｌとを、フレーム間の相関を示すパラメータｋにより選択して現フレームのスケールファクタＳ[i]として量子化テーブル設定回路に出力することを特徴とするものである。
【００１０】
第４に、画像データを蓄積し、Ｍ×Ｎ画素（Ｍ、Ｎは自然数）のブロック毎に出力するメモリと、前記メモリが出力する画像データを離散コサイン変換して離散コサイン変換係数を出力する離散コサイン変換回路と、前記メモリが出力する画像データによりエッジ強度を表すパラメータＥ[n]（ｎはブロックの番号）をブロック毎に求めて出力するエッジ強度算出回路と、前記パラメータＥ[n]と量子化テーブルを設定するスケールファクタＳの対数の関係と、前記スケールファクタＳと発生符号量Ｂ[n]の対数の関係がそれぞれ直線近似できることを利用し、予め設定した目標符号量と前記パラメータＥ[n]から算出したスケールファクタＳと、前フレームの１回目の符号化におけるスケールファクタＳ[i-1][1]を発生符号量Ｇ[i-1][1]（ｉはフレームの番号）と目標符号量との比で補正されたスケールファクタと、前フレームの２回目の符号化におけるスケールファクタＳ[i-1][2]を発生符号量Ｇ[i-1][2]と目標符号量との比で補正されたスケールファクタとを、前フレームの発生符号量Ｇ[i-1][1]と発生符号量Ｇ[i-1][2]との目標符号量との差の大きさにより補正されたスケールファクタＲ２を選択し、前記スケールファクタＳと前記補正されたスケールファクタＲ２をフレーム間の相関を示すパラメータｋにより現フレームの１回目の符号化のスケールファクタＳ[i][1]を算出して、さらに前記現フレームの１回目の符号化のスケールファクタＳ[i][1]に発生符号量Ｇ[i][1]と目標符号量Ｔとの比を乗ずることによって現フレームの２回目の符号化のスケールファクタＳ[i][2]を算出して出力するスケールファクタ算出回路と、予め設定した基本量子化テーブルと前記現フレームの１回目の符号化のスケールファクタＳ[i][1]、あるいは前記現フレームの２回目の符号化のスケールファクタＳ[i][2]との積からそれぞれ現フレームの１回目と２回目の符号化に用いる量子化テーブルを設定して出力する量子化テーブル設定回路と、前記量子化テーブルを用いて前記離散コサイン変換係数を量子化して出力する量子化回路と、前記量子化回路で量子化された離散コサイン変換係数を可変長符号化して出力する符号化回路と、前記目標符号量、現フレームの１回目の符号化における各ブロックの前記発生符号量Ｂ[n]、及び現フレームの１回目の符号化の発生符号量Ｇ[i][1]により各ブロックの符号量配分値Ａ[n]を算出する符号量配分回路と、前記符号化回路が出力する符号の符号長を計数し、ブロック毎の前記発生符号量Ｂ[n]と現フレーム内の発生符号量Ｇ[i][m]（mは符号化回数）を出力する計数回路と、各フレームの２回目の符号化時に前記発生符号量Ｂ[n]を前記符号量配分値Ａ[n]とブロック毎に比較し、前記Ｂ[n]が前記Ａ[n]に達するとともに当該ブロックの符号化動作を停止させる比較回路とを具備するものである。
【００１１】
第５に、請求項１〜４のいずれかに記載の画像符号化復号装置において、エッジ強度を表すパラメータＥ[n]は、画像データを二値化し、二値化した画像データのエッジのカウント数によって求めることを特徴とするものである。
【００１２】
【作用】
これらの構成により本発明は、第１にエッジ強度を表すパラメータとスケールファクタと発生符号量の関係を利用して１フレーム当たり１回の符号化で高精度な符号量制御ができる。また、符号量制御のためにＤＣＴする必要もなく、ＤＣＴ係数によって符号量配分値を算出するための周辺回路も不要である。したがって高精度な符号量制御を高速に簡単な回路構成で実現できる。
【００１３】
第２に、エッジ強度を表すパラメータとスケールファクタと発生符号量の関係を利用して１フレーム当たり１回の符号化で高精度な符号量制御ができ、さらにエッジ強度を表すパラメータを用いて各ブロックの符号量配分値を算出することにより、発生符号量が目標符号量を越えないように符号量を制御することができ、ＤＣＴ係数を用いずに簡単な演算で符号量制御の精度を向上させることができる。
【００１４】
第３に、エッジ強度を表すパラメータとスケールファクタと発生符号量の関係を利用して１フレーム当たり１回の符号化で高精度な符号量制御ができ、さらに計数回路でフレーム内の発生符号量を計数することにより、エッジ強度を表すパラメータとスケールファクタとブロック内の発生符号量の関係だけでなく前フレームの発生符号量とスケールファクタも用いて、より最適なスケールファクタが算出できる。
【００１５】
第４に、１回目の符号化で算出されたスケールファクタと符号量配分値を用いて２回目の符号化をすることにより、簡単な回路構成で非常に高精度な符号量制御ができる。
【００１６】
第５に、エッジ強度を表すパラメータＥ[n]は、画像データを二値化し、二値化した画像データのエッジのカウント数によって求めることを特徴とする。したがって、非常に簡単な回路構成で符号量が制御できる。
【００１７】
【実施例】
（実施例１）
図１は、本発明第１の実施例における画像符号化復号装置符号化部のブロック結線図である。１１はメモリであり、画像データを蓄積し、８×８画素のブロック毎に出力する。１２はＤＣＴ回路であり、画像データをＤＣＴ（離散コサイン変換）し、ＤＣＴ係数を出力する。１３は量子化回路であり、ＤＣＴ係数を量子化して出力する。１４は符号化回路であり、量子化されたＤＣＴ係数をハフマン符号化して出力する。１５はエッジ強度算出回路であり、エッジ強度を表すパラメータをブロック毎に算出し、出力する。１６はスケールファクタ算出回路であり、量子化テーブルを設定するためのスケールファクタを算出する。１７は量子化テーブル設定回路であり、量子化テーブルを設定して出力する。
【００１８】
以下、図１を用いて本発明第１の実施例における画像符号化復号装置符号化部の動作を説明する。メモリ１１は、端子１から入力した画像データを蓄積し、８×８画素のブロック毎に出力する。ＤＣＴ回路１２は、メモリ１１がブロック毎に出力する画像データをＤＣＴし、ＤＣＴ係数を出力する。量子化回路１３は、量子化テーブル設定回路１７が設定した量子化テーブルを用いてＤＣＴ回路１２が出力するＤＣＴ係数を量子化し、出力する。符号化回路１４は、量子化回路１３で量子化されたＤＣＴ係数をハフマン符号化し、符号を出力する。エッジ強度算出回路１５は、メモリ１１が出力する画像データにより、（数１）を用いてエッジ強度を表すパラメータＥ［ｎ］をブロック毎に算出し、出力する。ｎはブロックの番号、Ｐは各画素の画像データ、ｈは水平方向の画素の番号、ｖは垂直方向の画素の番号を示す。
【００１９】
【数１】
0003632995.tif 000002
【００２０】
パラメータＥ［ｎ］の対数とブロック内の発生符号量Ｂ［ｎ］の対数の関係を調べると、実験的に図２の直線関係が得られた。また、量子化テーブルを設定するためのスケールファクタＳの対数とＢ［ｎ］の対数も、実験的に図３の直線関係が得られた。したがって、Ｅ［ｎ］の対数とＳの対数とＢ［ｎ］の対数の関係は、（数２）のように平面で近似することができる。（数２）において、ａ，ｂ，ｃ，ｄは定数である。
【００２１】
【数２】
0003632995.tif 000003
【００２２】
Ｂ［ｎ］を１フレーム分加算すればフレーム内の発生符号量Ｇになり、さらにＧを予め設定した目標符号量Ｔで置き換えれば、（数３）が得られる。（数３）のγは（数４）であり、βは（数５）である。Ｎはフレーム内のブロック数であり、（数４）のα［ｎ］は（数６）である。
【００２３】
【数３】
0003632995.tif 000004
【００２４】
【数４】
0003632995.tif 000005
【００２５】
【数５】
0003632995.tif 000006
【００２６】
【数６】
0003632995.tif 000007
【００２７】
したがって、（数３）によりＧ＝Ｔを満たすＳが算出できるので、高い精度で符号量が制御できる。スケールファクタ算出回路１６は、エッジ強度算出回路１５が出力するパラメータＥ［ｎ］と端子３から入力した目標符号量Ｔにより、（数３）を用いてスケールファクタＳを算出する。量子化テーブル設定回路１７は、予め設定した基本量子化テーブルを端子４から入力し、基本量子化テーブルにスケールファクタ算出回路１６が出力するＳをかけて量子化テーブルを設定し、量子化回路１３に出力する。以上が本発明第１の実施例における画像符号化復号装置符号化部の動作である。
【００２８】
復号部は、符号化部と逆の動作を行う。すなわち、符号化回路が出力した符号の復号、逆量子化、逆ＤＣＴを行い、画像データを出力する。
【００２９】
以上のように、エッジ強度を表すパラメータとスケールファクタと発生符号量の関係を利用すれば、１フレーム当たり１回の符号化で高精度な符号量制御ができる。また、符号量制御のためにＤＣＴする必要もなく、ＤＣＴ係数によって符号量配分値を算出するための周辺回路も不要である。したがって、本実施例により、高精度な符号量制御を高速に簡単な回路構成で実現できる。
【００３０】
なお、本実施例では（数１）すなわち１次微分によりエッジ強度を表すパラメータＥ［ｎ］を算出したが、２次微分など他のエッジ検出オペレータを用いても良い。（数２）に示した平面は、輝度成分と色差成分で別々に求めても良い。この場合、輝度成分の発生符号量と色差成分の発生符号量のフレーム内の和を目標符号量で置き換えることにより、スケールファクタが算出できる。（数２）の発生符号量Ｂ［ｎ］は直流成分によるものと交流成分によるものが含まれているが、Ｂ［ｎ］の代わりに交流成分のみの発生符号量Ｂａｃ［ｎ］を用いても良い。この場合、フレーム内の交流成分の発生符号量Ｇａｃを目標符号量Ｔで置き換え、交流成分によるスケールファクタＳａｃを算出し、Ｓａｃを用いてフレーム内の直流成分の発生符号量Ｇｄｃを求める。さらに、目標符号量Ｔに対するＧｄｃの割合によってＳａｃを補正し、スケールファクタを決定する。直流成分はブロック内の画素値を平均することによって求められ、Ｇｄｃは直流成分のみハフマン符号化することによって求められる。ＧｄｃはＧａｃと比較して非常に小さいことが多いので、Ｓａｃを補正しなくても良い。以上、ブロックを単位としてスケールファクタを算出する実施例を述べたが、ブロックの代わりに輝度成分のブロックと色差成分のブロックから構成されるＭＤＵ（ｍｉｎｉｍｕｍ  ｄａｔａ  ｕｎｉｔ）を単位としても良い。
【００３１】
また、（数３）では、予め設定した目標符号量Ｔを用いたが、符号化回路１４が出力する符号の符号長を加算してフレーム内の発生符号量Ｇを求め、（数７）によりフレーム毎に目標符号量を更新してもよい。（数７）において、ｉはフレーム番号、Ｔは予め設定した目標符号量、Ｔｖは各フレームの目標符号量を示す。
【００３２】
【数７】
0003632995.tif 000008
【００３３】
（実施例２）
図４は、本発明第２の実施例における画像符号化復号装置符号化部のブロック結線図である。図４において、メモリ１１、ＤＣＴ回路１２、量子化回路１３、符号化回路１４、エッジ強度算出回路１５、スケールファクタ算出回路１６、量子化テーブル設定回路１７は実施例１と同じである。２１は符号量配分回路であり、各ブロックの符号量配分値を算出する。２２は計数回路であり、符号化回路１４が出力する符号の符号長を計数する。比較回路２３は、ブロック毎に符号量と符号量配分値を比較し、符号量が符号量配分値に達した時点で当該ブロックの符号化動作を停止させる。
【００３４】
以下、図４を用いて本発明第２の実施例における画像符号化復号装置符号化部の動作を説明する。メモリ１１、ＤＣＴ回路１２、量子化回路１３、符号化回路１４、エッジ強度算出回路１５、スケールファクタ算出回路１６、量子化テーブル設定回路１７の動作は、実施例１と同じでなので説明は省略する。各ブロックの発生符号量Ｂ［ｎ］は、（数２）よりパラメータＥ［ｎ］を用いて算出することができる。Ｂ［ｎ］を１フレーム分加算すればフレーム内の発生符号量Ｇが得られ、Ｇに対するＢ［ｎ］の割合によって目標符号量Ｔを各ブロックに配分することができる。したがって、符号量配分回路２１は、エッジ強度を表すパラメータＥ［ｎ］を用いて各ブロックの符号量配分値Ａ［ｎ］を算出する。すなわち、エッジ強度算出回路１５が出力するパラメータＥ［ｎ］と端子３から入力した目標符号量Ｔにより、（数８）を用いてＡ［ｎ］を算出する。（数８）において、γは（数４）であり、α［ｎ］は（数６）である。
【００３５】
【数８】
0003632995.tif 000009
【００３６】
計数回路２２は、符号化回路１４が出力する符号の符号長を計数し、ブロック毎に発生符号量Ｂ［ｎ］を出力する。比較回路２３は、計数回路２２が出力する発生符号量Ｂ［ｎ］を符号量配分回路２１が出力する符号量配分値Ａ［ｎ］とブロック毎に比較し、Ｂ［ｎ］がＡ［ｎ］に達した時点で当該ブロックの符号化動作を停止させる。すなわち、符号化回路１４に符号化データの終了を示すＥＯＢ（ｅｎｄ  ｏｆｂｌｏｃｋ）を出力させ、次のブロックに対してＤＣＴ回路１２、量子化回路１３、符号化回路１４を動作させる。したがって、発生符号量が目標符号量を越えないようにすることができる。以上が本発明第２の実施例における画像符号化復号装置符号化部の動作である。復号部は、実施例１と同様に、符号化部と逆の動作を行う。
【００３７】
以上のように、エッジ強度を表すパラメータを用いて各ブロックの符号量配分値を算出すれば、発生符号量が目標符号量を越えないように符号量を制御することができる。すなわち、ＤＣＴ係数を用いずに簡単な演算で符号量制御の精度を向上させることができる。本実施例は、画像の蓄積や伝送の際にわずかでも目標符号量を越えることが許されない場合に有効である。また、実施例１と同様に、１フレーム当たり１回の符号化で符号量制御できるので、高速処理が可能である。
【００３８】
（実施例３）
図５は、本発明第３の実施例における画像符号化復号装置符号化部のブロック結線図である。図５において、メモリ１１、ＤＣＴ回路１２、量子化回路１３、符号化回路１４、エッジ強度算出回路１５、量子化テーブル設定回路１７、符号量配分回路２１、比較回路２３は実施例２と同じである。３１は計数回路であり、符号化回路１４が出力する符号の符号長を計数する。３２はスケールファクタ算出回路であり、量子化テーブルを設定するためのスケールファクタを算出する。
【００３９】
以下、図５を用いて本発明第３の実施例における画像符号化復号装置符号化部の動作を説明する。メモリ１１、ＤＣＴ回路１２、量子化回路１３、符号化回路１４、エッジ強度算出回路１５、量子化テーブル設定回路１７、符号量配分回路２１、比較回路２３の動作は、実施例２と同じなので説明は省略する。計数回路３１は、符号化回路１４が出力する符号の符号長を計数し、ブロック毎に発生符号量Ｂ[n]を比較回路２３に出力すると共にフレーム内の発生符号量をスケールファクタ算出回路３２に出力する。スケールファクタ算出回路３２は、エッジ強度を表すパラメータとスケールファクタとブロック内の発生符号量の関係、さらに前フレームの発生符号量とスケールファクタを用いて現フレームのスケールファクタを算出する。すなわち、エッジ強度算出回路１５が出力するパラメータＥ[n]、端子３から与えられる目標符号量Ｔ、計数回路３１が出力した前フレームの発生符号量Ｇ[i-1]、スケールファクタ算出回路３２で算出した前フレームのスケールファクタＳ1[i-1]により、（数９）を用いて現フレームのスケールファクタＳ1[i]を算出する。（数９）において、ｋは（数１０）で求め、Ｒ1は（数１１）で求める。ｉはフレーム番号を示す。（数９）のｘは予め定められた閾値である。（数１０）のγは（数４）で求める。
【００４０】
【数９】
0003632995.tif 000010
【００４１】
【数１０】
0003632995.tif 000011
【００４２】
【数１１】
0003632995.tif 000012
【００４３】
このように前フレームの発生符号量とスケールファクタを用いることによって、より最適なスケールファクタが算出できるので、符号量制御の精度を向上させることができる。
【００４４】
比較回路２３は、実施例２と同様に、計数回路３１が出力する発生符号量Ｂ［ｎ］を符号量配分回路２１が出力する符号量配分値Ａ［ｎ］とブロック毎に比較し、Ｂ［ｎ］がＡ［ｎ］に達した時点で当該ブロックの符号化動作を停止させる。以上が本発明第３の実施例における画像符号化復号装置符号化部の動作である。復号部は、実施例１と同様に、符号化部と逆の動作を行う。
【００４５】
以上のように、計数回路３１でフレーム内の発生符号量を計数すれば、エッジ強度を表すパラメータとスケールファクタとブロック内の発生符号量の関係だけでなく前フレームの発生符号量とスケールファクタも用いてより最適なスケールファクタが算出できる。したがって、実施例２と同じ回路規模でさらに符号量制御の精度を向上させることができる。また、実施例２と同様に、１フレーム当たり１回の符号化で符号量制御できるので、高速処理が可能である。
【００４６】
なお、（数１０）ではエッジ強度を表すパラメータＥ［ｎ］から算出したγ［ｉ］を用いてｋを求めたが、フレーム間差分などフレーム間の相関を示すパラメータをｋとしても良い。また、前フレームの発生符号量とスケールファクタを用いることによって精度が向上するので、符号量配分回路２１と比較回路２３を省き、符号量配分値による符号量制御を行わなくても良い。このようにすれば、回路構成が簡単になる。
【００４７】
（実施例４）
図６は、本発明第４の実施例における画像符号化復号装置符号化部のブロック結線図である。図６において、メモリ１１、ＤＣＴ回路１２、量子化回路１３、符号化回路１４、エッジ強度算出回路１５、量子化テーブル設定回路１７、比較回路２３、計数回路３１は実施例３と同じである。４１はスケールファクタ算出回路であり、量子化テーブルを設定するためのスケールファクタを算出する。４２は符号量配分回路であり、各ブロックの符号量配分値を算出する。この構成により、１回目の符号化（パス１）のスケールファクタを算出し、パス１のスケールファクタを用いて符号化した結果得られた発生符号量によって２回目の符号化（パス２）のスケールファクタを算出すると共に、各ブロックの符号量配分値を算出するパス１の処理を行う。さらに、パス１で算出されたパス２のスケールファクタと符号量配分値を用いて符号化するパス２の処理を行う。
【００４８】
以下、図６を用いて本発明第４の実施例における画像符号化復号装置符号化部のパス１の動作を説明する。メモリ１１、ＤＣＴ回路１２、量子化回路１３、符号化回路１４、エッジ強度算出回路１５、量子化テーブル設定回路１７、計数回路３１の動作は、実施例３と同じなので説明は省略する。スケールファクタ算出回路４１は、エッジ強度を表すパラメータＥ[n]とスケールファクタＳとブロック内の発生符号量Ｂ[n]の関係、前フレームのパス１におけるフレーム内の発生符号量Ｇ[i-1][1]とスケールファクタＳ2[i-1][1]、前フレームのパス２における発生符号量Ｇ[i-1][2]とスケールファクタＳ2[i-1][2]を用いて現フレームのパス１のスケールファクタＳ2[i][1]を算出する。すなわち、エッジ強度算出回路１５が出力するパラメータＥ[n]、端子３から与えられる目標符号量Ｔ、計数回路３１が出力した前フレームのパス１の発生符号量Ｇ[i-1][1]とパス２の発生符号量Ｇ[i-1][2]、スケールファクタ算出回路４１が算出した前フレームのパス１のスケールファクタＳ2[i-1][1]とパス２のスケールファクタＳ2[i-1][2]により、（数１２）を用いて現フレームのパス１のスケールファクタＳ2[i][1]を算出する。（数１２）において、ｋは（数１０）で求め、Ｓは（数３）で求め、Ｒ2は（数１３）で求める。（数１２）のｘは予め定められた閾値である。
【００４９】
【数１２】
0003632995.tif 000013
【００５０】
【数１３】
0003632995.tif 000014
【００５１】
さらに、パス１のスケールファクタＳ2[i][1]を用いて符号化した結果計数回路３１が出力した発生符号量Ｇ[i][1]、端子３から与えられる目標符号量Ｔにより、（数１４）を用いてパス２のスケールファクタＳ2[i][2]を算出する。
【００５２】
【数１４】
0003632995.tif 000015
【００５３】
符号量配分回路４２は、計数回路３１が出力するフレーム内の発生符号量Ｇ［ｉ］［１］、及び各ブロックの発生符号量Ｂ［ｎ］［１］、端子３から与えられる目標符号量Ｔにより、（数１５）を用いて各ブロックの符号量配分値Ａ［ｎ］を算出する
【００５４】
【数１５】
0003632995.tif 000016
【００５５】
以上が画像符号化復号装置符号化部のパス１の動作である。
次に、本発明第４の実施例における画像符号化復号装置符号化部のパス２の動作を説明する。パス２では、パス１で算出したスケールファクタＳ２［ｉ］［１］と符号量配分値Ａ［ｎ］を用いて符号化する。メモリ１１、ＤＣＴ回路１２、量子化回路１３、符号化回路１４、量子化テーブル設定回路１７、計数回路３１は、パス１と同じ動作を行うので説明は省略する。比較回路２３は、実施例３と同様に、計数回路３１が出力する発生符号量Ｂ［ｎ］［２］を符号量配分回路４２が出力する符号量配分値Ａ［ｎ］とブロック毎に比較し、Ｂ［ｎ］［２］がＡ［ｎ］に達した時点で当該ブロックの符号化動作を停止させる。以上が画像符号化復号装置符号化部のパス２の動作である。復号部は、実施例１と同様に、符号化部と逆の動作を行う。
【００５６】
以上のように、パス１で算出されたスケールファクタと符号量配分値を用いてパス２の符号化をすることにより、実施例３と同じ回路規模で非常に高精度な符号量制御ができる。
【００５７】
なお、フレーム内の発生符号量Ｇの対数とスケールファクタＲ３の対数の関係は（数１６）のように直線で近似できる。そこで、前フレームのパス１の発生符号量Ｇ［ｉ−１］［１］とスケールファクタＳ２［ｉ−１］［１］、及び前フレームのパス２の発生符号量Ｇ［ｉ−１］［２］とスケールファクタＳ２［ｉ−１］［２］から（数１６）のａ、ｂを求め、Ｇに目標符号量Ｔを代入してＲ３を算出し、Ｒ２の代わりにＲ３を用いて（数１２）のＳ２［ｉ］［１］を求めても良い。あるいは、（数１３）で求めたＲ２と（数１６）で求めたＲ３の平均値などを用いても良いし、Ｒ２とＲ３の一方を適応的に選択しても良い。
【００５８】
【数１６】
0003632995.tif 000017
【００５９】
（実施例５）
図７は、本発明第５の実施例における画像符号化復号装置符号化部のブロック結線図である。図７において、メモリ１１、ＤＣＴ回路１２、量子化回路１３、符号化回路１４は実施例１と同じである。５１は量子化テーブル選択回路であり、量子化テーブルを選択する。
【００６０】
以下、図７を用いて本発明第５の実施例における画像符号化復号装置符号化部の動作を説明する。メモリ１１、ＤＣＴ回路１２、量子化回路１３、符号化回路１４の動作は、実施例１と同じなので説明は省略する。量子化テーブル選択回路５１は、端子１から入力した画像データにより、量子化テーブルを選択して量子化回路１３に出力する。量子化テーブル選択回路５１の構成を図８に示す。６１はカウンタであり、画像データの１ビットを入力し、立ち上がりをカウントする。６２はＲＯＭであり、量子化テーブルを出力する。
【００６１】
以下、図８を用いて本発明第５の実施例における画像符号化復号装置符号化部の要部である量子化テーブル選択回路の動作を説明する。カウンタ６１は、端子１から入力される画像データの１ビットのみを用いることにより二値化し、エッジ強度を表すパラメータＥｆを求めてＲＯＭ６２に出力する。例えば、画像データが８ビットの場合、２の６乗ビットのみを入力することにより二値化する。エッジ強度を表すパラメータＥｆは、二値化された画像データの立ち上がりを１フレーム分カウントすることによって求める。
【００６２】
ＲＯＭ６２は、カウンタ６１が出力するパラメータＥｆにより、量子化テーブルを選択して出力する。ＲＯＭ６２には、予め複数の量子化テーブルが設定されており、パラメータＥｆによって１つの量子化テーブルが選択される。以上が本発明第５の実施例における画像符号化復号装置符号化部の動作である。復号部は、実施例１と同様に、符号化部と逆の動作を行う。
以上のように、二値化した画像データの立ち上がりをカウントして量子化テーブルを選択すれば、エッジ強度算出回路１５とスケールファクタ算出回路１６と量子化テーブル設定回路１７の機能を量子化テーブル選択回路５１のみで実現できる。また、量子化テーブル選択回路５１は、カウンタ６１とＲＯＭ６２で構成することができる。したがって、非常に簡単な回路構成で符号量が制御できる。
【００６３】
なお、本実施例では、量子化テーブル選択回路５１を実施例１に適用した例を述べたが、実施例２〜４に適用することも可能である。二値化は、画像データの１ビットのみを用いる代わりに、ＲＯＭを使用して行っても良い。
【００６４】
エッジ強度を表すパラメータＥｆは、図８のカウンタで水平方向の差分の和を求めたが、その代わりに図９の回路構成で水平方向と垂直方向の差分の和を求めても良い。また、二値化した画像データのパターンによって決定されるパラメータｙをｍ×ｍ画素（ｍは正の整数）の領域（サブブロック）毎に求め、ｙの和をＥｆとしても良い。例えば、図１０を用いて説明すると、メモリ８１が二値化した画像データを蓄積してサブブロック毎に出力し、メモリ８１が出力する画像データのサブブロック内の和ｘをカウンタ８２で求める。加算器８４は、ｘの値によってＲＯＭ８３で決定されるパラメータｙを加算し、エッジ強度を表すパラメータＥｆを算出する。ＲＯＭ８３には、予め（数１７）で表されるようなテーブルを設定しておく。
【００６５】
【数１７】
0003632995.tif 000018
【００６６】
【発明の効果】
以上のように本発明は、第１にエッジ強度を表すパラメータとスケールファクタと発生符号量の関係を利用して１フレーム当たり１回の符号化で高精度な符号量制御ができる。また、符号量制御のためにＤＣＴする必要もなく、ＤＣＴ係数によって符号量配分値を算出するための周辺回路も不要である。したがって簡単な回路構成で高速かつ高精度に符号量制御することができる画像符号化復号装置を実現できるものである。
【００６７】
第２に、エッジ強度を表すパラメータとスケールファクタと発生符号量の関係を利用して１フレーム当たり１回の符号化で高精度な符号量制御ができ、さらにエッジ強度を表すパラメータを用いて各ブロックの符号量配分値を算出することにより、発生符号量が目標符号量を越えないように符号量を制御することができ、ＤＣＴよりも簡単な演算で符号量制御の精度を向上させることができる画像符号化復号装置を実現できるものである。
【００６８】
第３に、エッジ強度を表すパラメータとスケールファクタと発生符号量の関係を利用して１フレーム当たり１回の符号化で高精度な符号量制御ができ、さらに計数回路でフレーム内の発生符号量を計数することにより、エッジ強度を表すパラメータとスケールファクタとブロック内の発生符号量の関係だけでなく前フレームの発生符号量とスケールファクタも用いてより最適なスケールファクタが算出できる画像符号化復号装置を実現できるものである。
【００６９】
第４に、１回目の符号化で算出されたスケールファクタと符号量配分値を用いて２回目の符号化をすることにより、簡単な回路構成で非常に高精度な符号量制御ができる画像符号化復号装置を実現できるものである。
【００７０】
第５に、エッジ強度を表すパラメータＥ[n]は、画像データを二値化し、二値化した画像データのエッジのカウント数によって求めることができる。したがって、非常に簡単な回路構成で符号量が制御できる画像符号化復号装置を実現できるものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明第１の実施例における画像符号化復号装置符号化部のブロック結線図
【図２】同エッジ強度を表すパラメータＥ［ｎ］の対数と各ブロックの発生符号量の対数の関係図
【図３】同スケールファクタＳの対数と各ブロックの発生符号量の対数の関係図
【図４】本発明の第２の実施例における画像符号化復号装置符号化部のブロック結線図
【図５】本発明の第３の実施例における画像符号化復号装置符号化部のブロック結線図
【図６】本発明の第４の実施例における画像符号化復号装置符号化部のブロック結線図
【図７】本発明の第５の実施例における画像符号化復号装置符号化部のブロック結線図
【図８】本発明の第５の実施例における画像符号化復号装置符号化部の要部である量子化テーブル選択回路のブロック結線図
【図９】本発明の第５の実施例における画像符号化復号装置符号化部の要部である量子化テーブル選択回路エッジ強度算出部のブロック結線図
【図１０】本発明の第５の実施例における画像符号化復号装置符号化部の要部である量子化テーブル選択回路エッジ強度算出部のブロック結線図
【図１１】従来の画像符号化復号装置符号化部のブロック結線図
【符号の説明】
１〜４  端子
１１、８１  メモリ
１２  ＤＣＴ回路
１３  量子化回路
１４  符号化回路
１５  エッジ強度算出回路
１６、３２、４１  スケールファクタ算出回路
１７  量子化テーブル設定回路
２１  符号量配分回路
２２、３１  計数回路
２３  比較回路
４２  符号量配分回路
５１  量子化テーブル選択回路
６１、７１、７４、８２  カウンタ
６２、８３  ＲＯＭ
７２  ラインメモリ
７３  ＥＯＲ
７５、８４  加算器
１１４  前処理回路
１２０  ＤＣＴ回路
１２４  閾値設定回路
１２６  量子化テーブル回路
１３２  量子化回路
１３４  絶対値回路
１３８  ハフマン符号化回路
１４２  ゲート
１４６  比較回路
１５４  カウンタ
１５８  レジスタ
１６２  ビット配分回路
１７０  比較回路
１７２  符号量カウンタ
【図１】
0003632995.tif 000019
【図２】
0003632995.tif 000020
【図３】
0003632995.tif 000021
【図４】
0003632995.tif 000022
【図５】
0003632995.tif 000023
【図６】
0003632995.tif 000024
【図７】
0003632995.tif 000025
【図８】
0003632995.tif 000026
【図９】
0003632995.tif 000027
【図１０】
0003632995.tif 000028
【図１１】
0003632995.tif 000029