(57)【要約】【課題】従来のＤＰＣＭ方式符号化、復号化装置と３次元ＮＲ回路を組み合わせると、メモリの容量を削減できる代わりに、画像のエッジ部ではノイズが残留しやすい、また、ノイズが低減された場合でも、代わりに量子化誤差がノイズのごとく残留するという問題があった。【解決手段】符号化装置における差分手段からの差分信号値の必要符号量が所定のパターンに適合する場合は、量子化誤差なし、で符号化及び復号化することができ、適合しない場合であっても従来のＤＰＣＭ方式符号化、復号化装置と同程度の量子化誤差で符号化、復号化することができることから、符号量は削減しつつ従来方式の符号化、復号化装置よりも量子化誤差を抑えることができる。従って、３次元ＮＲ回路と組み合わせた場合でもメモリ容量を削減しつつ残留ノイズを抑えることができる。【選択図】図１
2005151312.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
入力信号と第２の選択手段の差分を行う差分手段と、
前記差分手段の出力差分信号に対し、複数の差分信号値の必要符号量が所定のパターンに適合するかを判定するパターン判定手段と、
前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記複数の差分信号の符号を操作する第１の符号操作手段と、
前記差分手段の出力差分信号を非線形の量子化特性により符号化する非線形量子化手段と、
前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記第１の符号操作手段の出力か前記非線形量子化手段の出力のいずれか一方を出力する第１の選択手段と、
前記非線形量子化手段の出力から予測信号を生成する予測値生成手段と、
前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記予測値生成手段の出力か入力信号のいずれか一方を出力する第２の選択手段とを備え、
前記第１の選択手段の出力と、前記パターン判定手段の判定結果の双方を出力する符号化手段と、
前記符号化手段で符号化された信号から特定のパターンを検出するパターン検出手段と、
前記符号化手段で符号化された信号に対し、前記パターン検出手段の検出結果に応じて符号操作を行う第２の符号操作手段と、
前記符号化手段で符号化された信号に対し、前記非線形量子化手段と逆の特性により復号化を行う非線形逆量子化手段と、
前記符号化手段におけるパターン判定手段の判定結果に基き、前記第２の符号操作手段の出力か前記非線形逆量子化手段の出力のいずれか一方を出力する第３の選択手段とを備えた復号化手段
とを有することを特徴とする、画像符号化、復号化装置。
【請求項２】
前記非線形量子化手段は非線形量子化特性で符号化する際に、前記第２の選択手段の出力に基いて符号化を行い、前記予測値生成手段は予測値を生成する際に、前記第２の選択手段の出力に基いて生成し、前記非線形逆量子化手段は前記非線形量子化手段と逆の特性で復号化する際に、前記第３の選択手段の出力に基いて復号化を行う請求項１記載の画像符号化、復号化装置。
【請求項３】
入力信号と第２の選択手段の差分を行う差分手段と、
前記差分手段の出力差分信号の信号レベルと所定の値とを比較する信号レベル比較手段と、
前記信号レベル比較手段の判定結果と前記差分手段からの複数の差分信号値の必要符号量が所定のパターンに適合するかを判定するパターン判定手段と、
前記パターン判定手段の判定結果に応じた除算処理を行う除算処理手段と、
前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記除算処理手段の複数の出力信号の符号を操作する第１の符号操作手段と、
前記差分手段の出力差分信号を非線形の量子化特性により符号化する非線形量子化手段と、
前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記第１の符号操作手段の出力か前記非線形量子化手段の出力のいずれか一方を出力する第１の選択手段と、
前記非線形量子化手段の出力から予測信号を生成する第１の予測値生成手段と、
前記除算処理手段の出力から予測信号を生成する第２の予測値生成手段と、
前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記第１の予測値生成手段の出力か前記第２の予測値生成手段の出力のいずれか一方を出力する第２の選択手段とを備え、
前記第１の選択手段の出力と、前記パターン判定手段の判定結果の双方を出力する符号化手段と、
前記符号化手段で符号化された信号から特定のパターンを検出するパターン検出手段と、
前記符号化手段で符号化された信号に対し、前記パターン検出手段の検出結果に応じて符号操作を行う第２の符号操作手段と、
前記第２の符号操作手段の出力信号に対し、その信号レベルに応じた乗算処理を行う乗算処理手段と、
前記符号化手段で符号化された信号に対し、前記非線形量子化手段と逆の特性により復号化を行う非線形逆量子化手段と、
前記符号化手段におけるパターン判定手段の判定結果に基き、前記乗算処理手段の出力か前記非線形逆量子化手段の出力のいずれか一方を出力する第３の選択手段とを備えた復号化手段
とを有することを特徴とする、画像符号化、復号化装置。
【請求項４】
前記非線形量子化手段は非線形量子化特性で符号化する際に、前記第２の選択手段の出力に基いて符号化を行い、前記第１の予測値生成手段は予測値を生成する際に、前記第２の選択手段の出力に基いて生成し、前記非線形逆量子化手段は前記非線形量子化手段と逆の特性で復号化する際に、前記第３の選択手段の出力に基いて復号化を行う請求項２記載の画像符号化、復号化装置。
【請求項５】
入力信号の符号量をｄビットとすると、符号化装置の符号化出力の符号量が（ｄ−２）ビットである請求項１，２，３，４記載の画像符号化、復号化装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、映像信号を画像符号化により圧縮を施し、メモリ等記録媒体に記録する画像符号化装置、及び記録媒体に記録された圧縮データを復号する画像復号化装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ＴＶ信号などの映像信号を元に、コンピュータ等で扱えるデジタルデータを得る場合、一般にまず映像信号をデジタル化した画像データを得、これを圧縮符号化したデータを記録したり伝送したりすることが行われる。デジタル化した画像データは、輝度や色差を表す画素値を有する画素データの並びとして得られ、これを演算処理により符号化して符号化画像データを得る。
【０００３】
映像信号に基づく画像データに対しての圧縮符号化については、例えば予測符号化方式（以下、ＤＰＣＭ方式と記す）がある。ＤＰＣＭ方式では符号化の対象である入力画素に対する予測値を生成し、入力画素と予測値の差分値を線形または非線形量子化して得られたデータを伝送する方式である（例えば、非特許文献１参照）。ここで予測値は近傍の画素よりある点の画素値を予測して得られるものである。このＤＰＣＭ方式は、装置について回路規模が小さく、又、圧縮率が低い、すなわち圧縮後のデータレートが高い場合には高画質が得られることから広く用いられてきた。
【０００４】
図２０は予測値として水平に１画素前の画素復号値を用いるＤＰＣＭ方式の符号化装置の構成例を示すものである。図２０において、２００１は入力信号Ｘｉから予測値Ｘｉｐを減算する減算器であり、２００２は減算器２００１からの差分値出力に対し量子化して量子化出力Ｙｏを出力する量子化回路、２００３は量子化回路出力に対して逆量子化を行うことで差分値を復号する逆量子化回路、２００４は逆量子化回路出力と予測値Ｘｉｐを加算する加算器、２００５は加算器２００４の出力信号を入力信号の１画素前の画素復号値、すなわち予測値Ｘｉｐとなるよう遅延させて出力する遅延回路である。
【０００５】
また、図２１は図２０の符号化装置の量子化出力信号を復号する復号化装置の構成例を示すものである。図２１において、２０２０は量子化信号Ｙｏに対して逆量子化を行うことで差分値を復号する逆量子化回路、２０１２は加算器２０１１の出力信号を１画素分遅延させる遅延回路、２０１１は逆量子化回路出力と遅延回路２０１２の出力、すなわち１画素前の復号信号とを加算し復号信号Ｚｏとして出力する加算器である。
【０００６】
以下にこのＤＰＣＭ方式符号化、復号化装置の動作について説明する。
【０００７】
図２０において入力信号Xiはデジタルデータであり、その符号量はｄビット、すなわち０〜２d−１の最大２dレベルを持つとする。減算器２００１は入力信号Ｘｉと予測値Ｘｉｐとの差分を演算し、量子化回路２００２に出力する。そして量子化回路２００２は入力に対し非線形の量子化を行う。ここで非線形の量子化を行うのは、映像信号の場合、近接する部分については輝度や色差を表す画素値が同一又は近い可能性が高いため、予測値として１画素前の画素復号値を用いた場合、減算器２００１からの出力、すなわち入力信号と予測値との差分値が小さい部分に確率分布が片寄るため、差分の小さなところの量子化ステップを細かく、差分の大きなところを荒くするという非線形の量子化によって符号量を圧縮できるためである。
【０００８】
図２２は量子化回路２００２における非線形量子化の概念を表す模式図である。
【０００９】
量子化回路２００２では、差分値が−２〜２の範囲であれば、差分値１つ１つに対応した量子化代表値に差分値を変換し、さらにそれに応じた量子化値を量子化出力Ｙｏとして出力する。また、差分値が−３〜−６、３〜６の範囲内であれば、差分値を差分値に対して１つおきに設定した量子化代表値に変換し、そしてそれに応じた量子化値を出力する。例えば差分値３、４はともに量子化代表値４に変換され、それに対応した量子化値３が出力される。また、差分値が−７以下、あるいは７以上の範囲であれば、差分値を差分値に対して４つおきに設定した量子化代表値に変換し、そしてそれに応じた量子化値を出力する。例えば、差分値７，８，９，１０は量子化代表値８に変換され、それに対応した量子化値５が出力される。このように量子化代表値の設定間隔が差分値０を中心に不等間隔に設定され、それをもとに量子化されるため、非線形量子化と呼ばれる。
【００１０】
逆量子化回路２００３は量子化出力Ｙｏに対応した量子化代表値を出力することで、差分値を復号する。例えば、量子化出力Ｙｏが５であれば、逆量子化回路２００３は量子化代表値８を差分値の復号値として出力する。加算器２００４は予測値Ｘｉｐと逆量子化回路２００３の出力、すなわち復号化された差分値を加算し、出力する。出力結果は入力信号Ｘｉが符号化及び復号化された結果となる。遅延回路２００５は加算器２００４の出力を入力値Ｘｉの１画素前の画素復号値となるよう遅延させて、予測値Ｘｉｐとして減算器２００１に出力する。
【００１１】
一方、図２１の復号化回路では、まず逆量子化回路２０１０が量子化信号入力Ｙｏに対応した量子化代表値を出力することで、差分値を復号する。加算器２０１１は逆量子化回路２０１０の出力と、遅延回路２０１２からの出力、すなわち１画素前の復号値とを加算する。これにより加算器２０１１の出力Ｚｏは符号化装置入力Ｘｉを符号化及び復号化した信号となる。また、遅延回路２０１２は復号値出力Ｚｏを水平１画素分タイミングを遅らせて加算器２０１１に出力する。
【００１２】
以上のようにして非線形量子化された量子化出力Ｙｏの必要符号量は、入力信号Ｘｉの符号量よりも少なくできる。次にこれについて説明する。
【００１３】
入力信号Ｘｉが０〜２d−１の範囲をもち、必要符号量がｄビットであるとすると、減算器２００１からの差分値出力は−２d＋１〜２d−１の２d+1−１レベルであり、必要符号量は（ｄ＋１）ビットとなる。しかしながら、図２２のような非線形量子化を行うと、量子化代表値は差分値の絶対値が８未満の範囲内に９個設定、それ以外の範囲では差分値４つに対して１個の割合で設定することになるため、（２d+1−１４）／４個設定するので、合計は（２d―1＋５）個となる。さらに、量子化回路２００２において、量子化代表値の設定個数が２d―1となるように差分値の範囲に制限を加えれば、必要符号量は（ｄ−１）ビットとなって入力信号Ｘｉのｄビットよりも１ビット削減できる。さらに、この場合では量子化代表値の設定を差分値４つに対して１個の割合となっているのを、例えばある範囲では差分値８つやそれ以上に対して１個の割合にするなど、その設定間隔を広げることでさらに符号量は（ｄ−１）ビット以下に削減可能である。
【００１４】
以上のように従来のＤＰＣＭ方式符号化、復号化装置では入力画像の符号量を効果的に削減でき、それにより画像を記録する記録媒体、例えばメモリの容量を削減することが可能である。
【特許文献１】特許第２７４１６９５号公報
【非特許文献１】有本  卓著  「信号・画像のディジタル処理」産業図書  １９８０年
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【００１５】
しかしながら、上記の構成による符号化、復号化装置では、以下のような課題がある。まず、図２１における復号出力信号Ｚｏは図２０の入力信号Ｘｉに対して、量子化及び逆量子化による誤差、すなわち量子化誤差をもつ。図２２の量子化特性であれば量子化誤差は−１〜２と大きくないが、さらに符号量を削減すればするほど、その誤差の絶対値の最大値は大きな値となり、差分値の大きな画像エッジ部において視覚的にもわかるレベルの画質劣化が生じることになる。
【００１６】
これに対して、量子化誤差の増大を防ぐ方法として、特許文献１に示された方法がある。この方法によれは、差分値の量子化と標本データの量子化とを差分値に応じて適応的に切り替えることで、量子化誤差を図２２の量子化特性における−１〜２といった小さな値に抑えることが可能である。しかし、そのような通常の動画、静止画では視覚的に問題とならないレベルの小さな量子化誤差の場合でも、符号化、復号化装置と３次元ノイズリダクション（以下、３次元ＮＲと記す）回路とを組み合わせて使用すると、画像のエッジ部分でノイズが残ってしまうという問題が発生する。次にこの点について説明する。
【００１７】
図２３は図２０、２１の符号化、復号化装置と３次元ＮＲ処理回路とを組み合わせたＮＲ装置の構成例を示すものである。入力信号Ｓｉは映像信号であり、例えば１フレームが水平７２０画素、垂直４８０本のラインから構成される。２０２３、２０２４はそれぞれ図２０、２１に示した符号化、復号化装置であり、符号化装置２０２３は３次元ＮＲ処理回路２０２１の出力Ｓｏに対して符号化処理を行い、符号量が削減された量子化信号Ｙｏをフレームメモリ２０２２に出力する。フレームメモリ２０２２には１フレーム分の量子化信号Ｙｏが格納され、１フレーム遅れで復号化装置２０２４に出力される。復号化装置２０２４ではフレームメモリ２０２２からの出力信号Ｙｏ’に対して復号化処理を行い、３次元ＮＲ回路２０２１に出力する。３次元ＮＲ回路２０２１の出力信号Ｓｏが例えばエッジのようなレベル変化の大きな信号であれば、復号化出力Ｚｏは必ず量子化誤差を持つことになる。３次元ＮＲ処理回路２０２１は入力画像信号Ｓｉに対して、復号化装置２０２４の出力Ｚｏを用いてフレーム巡回型のＮＲ処理を行って出力信号Ｓｏとして出力する。本ＮＲ装置は符号化、復号化装置を用いないＮＲ装置と比較すると、符号化、復号化によってメモリに格納される信号Ｙｏの符号量が削減されるため、メモリの容量を削減できるという特徴を持つ。
【００１８】
図２４は３次元ＮＲ処理回路２０２１の構成例である。また、図２５は３次元ＮＲ処理回路２０２１で行う処理の概念を表したものである。減算器２０３１では、３次元ＮＲ処理回路２０２１の入力映像信号Ｓｉと、復号化装置２０２４の出力信号Ｚｏ、すなわち１フレーム前の３次元ＮＲ処理回路出力信号Ｓｏが符号化及び復号化された信号との差が求められる。減算器２０３１の出力信号であるフレーム差分信号には、画像の静止部分のノイズと、フレーム間の動き信号成分に加え、符号化、復号化による量子化誤差が含まれる。例えばある水平位置での入力信号Ｓｉが図２５（ａ）の実線のようにレベルａの映像信号にレベル−ｂのノイズが重畳されているものとする。また、同様に復号化出力信号Ｚｏは図２５（ｂ）の実線のように同じレベルａの映像信号にレベルｃの量子化誤差が加わったものとすると、減算器２０３１の出力信号レベルはｂ＋ｃとなり、ノイズ成分の他、量子化誤差が含まれることになる。
【００１９】
また、非線形処理回路２０３２は減算器２０３１の出力信号からノイズを抽出するため、入力信号の振幅の小さい部分、例えば図２６のように信号レベルの絶対値がｔｈ以下の信号のみを抜き出して出力するという特性を持っている。これは、「一般にノイズは信号に比べて振幅が小さい」という統計的事実に基づき、振幅の小さい部分はノイズと見なして出力し、振幅の大きい部分は動き信号成分の可能性が高いとして出力を抑えるという処理を行うためである。しかしながら減算器２０３１からのフレーム差分信号出力には量子化誤差も含まれており、さらに量子化誤差が前述のような−１〜２といった小さな値であった場合、非線形処理回路２０３２では量子化誤差はカットできず、ノイズ成分とともに減算器２０３３に出力されてしまう。
【００２０】
減算器２０３３では非線形処理回路２０３２の出力信号が入力信号Ｓｉから減算されて出力される。図２５（ｂ）の点線のように復号化出力Ｚｏに量子化誤差がない場合、減算器２０３３の出力にはノイズ成分のみ含まれるので、図２５（ｃ）の点線のように減算器２０３３の出力信号Ｓｏはノイズの低減された信号が得られる。しかし実際には、復号化出力Ｚｏには図２５（ｂ）の実線のような量子化誤差があるため、非線形処理回路２０３２の出力信号にはノイズ成分に加えて量子化誤差も含まれることになり、入力信号Ｓｉから減算することで出力信号Ｓｏはノイズが低減される代わりに図２５（ｃ）の実線のような量子化誤差が重畳されることになる。また、量子化誤差がなければ、非線形処理回路２０３２を通過するノイズでも、量子化誤差が加算されて信号レベルの絶対値が大きくなることで非線形処理回路２０３２を通過できなくなり、それによってノイズが残留するということも起こりうる。
【００２１】
以上のことから従来のＤＰＣＭ方式符号化、復号化装置と３次元ＮＲ回路を組み合わせると、メモリの容量を削減できる代わりに、画像のエッジ部ではノイズが残留しやすい、また、ノイズが低減された場合でも、代わりに量子化誤差がノイズのごとく残留するという副作用が生じることになる。
【００２２】
本発明は以上のような課題を解決し、符号量を削減しつつも量子化誤差を出来る限り抑えることで、３次元ＮＲ回路と組み合わせた場合でも残留ノイズを抑えることができる画像符号化、復号化装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００２３】
この課題を解決するために本発明は、入力信号と第２の選択手段の差分を行う差分手段と、前記差分手段の出力差分信号に対し、複数の差分信号値の必要符号量が所定のパターンに適合するかを判定するパターン判定手段と、前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記複数の差分信号の符号を操作する第１の符号操作手段と、前記差分手段の出力差分信号を非線形の量子化特性により符号化する非線形量子化手段と、前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記第１の符号操作手段の出力か前記非線形量子化手段の出力のいずれか一方を出力する第１の選択手段と、前記非線形量子化手段の出力から予測信号を生成する予測値生成手段と、前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記予測値生成手段の出力か入力信号のいずれか一方を出力する第２の選択手段とを備え、前記第１の選択手段の出力と、前記パターン判定手段の判定結果の双方を出力する符号化手段と、前記符号化手段で符号化された信号から特定のパターンを検出するパターン検出手段と、前記符号化手段で符号化された信号に対し、前記パターン検出手段の検出結果に応じて符号操作を行う第２の符号操作手段と、前記符号化手段で符号化された信号に対し、前記非線形量子化手段と逆の特性により復号化を行う非線形逆量子化手段と、前記符号化手段におけるパターン判定手段の判定結果に基き、前記第２の符号操作手段の出力か前記非線形逆量子化手段の出力のいずれか一方を出力する第３の選択手段とを備えた復号化手段とを有することを特徴とする。
【００２４】
あるいは本発明は、入力信号と第２の選択手段の差分を行う差分手段と、前記差分手段の出力差分信号の信号レベルと所定の値とを比較する信号レベル比較手段と、前記信号レベル比較手段の判定結果と前記差分手段からの複数の差分信号値の必要符号量が所定のパターンに適合するかを判定するパターン判定手段と、前記パターン判定手段の判定結果に応じた除算処理を行う除算処理手段と、前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記除算処理手段の複数の出力信号の符号を操作する第１の符号操作手段と、前記差分手段の出力差分信号を非線形の量子化特性により符号化する非線形量子化手段と、前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記第１の符号操作手段の出力か前記非線形量子化手段の出力のいずれか一方を出力する第１の選択手段と、前記非線形量子化手段の出力から予測信号を生成する第１の予測値生成手段と、前記除算処理手段の出力から予測信号を生成する第２の予測値生成手段と、前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記第１の予測値生成手段の出力か前記第２の予測値生成手段の出力のいずれか一方を出力する第２の選択手段とを備え、前記第１の選択手段の出力と、前記パターン判定手段の判定結果の双方を出力する符号化手段と、前記符号化手段で符号化された信号から特定のパターンを検出するパターン検出手段と、前記符号化手段で符号化された信号に対し、前記パターン検出手段の検出結果に応じて符号操作を行う第２の符号操作手段と、前記第２の符号操作手段の出力信号に対し、その信号レベルに応じた乗算処理を行う乗算処理手段と、前記符号化手段で符号化された信号に対し、前記非線形量子化手段と逆の特性により復号化を行う非線形逆量子化手段と、前記符号化手段におけるパターン判定手段の判定結果に基き、前記乗算処理手段の出力か前記非線形逆量子化手段の出力のいずれか一方を出力する第３の選択手段とを備えた復号化手段とを有することを特徴とする。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の画像符号化、復号化装置によれば、符号化装置における差分手段からの差分信号値の必要符号量が所定のパターンに適合する場合は、量子化誤差なし、または誤差１以下で符号化及び復号化することができ、適合しない場合であっても従来のＤＰＣＭ方式符号化、復号化装置と同程度、もしくはそれ以下の量子化誤差で符号化、復号化することができることから、符号量は削減しつつ従来方式の符号化、復号化装置よりも量子化誤差を抑えることができる。従って、３次元ＮＲ回路と組み合わせた場合でもメモリ容量を削減しつつ残留ノイズを抑えることができるという利点がある。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２６】
以下、本発明を実施するための最良の形態を図面に基いて説明する。
【００２７】
（実施の形態１）
図１は本発明の実施の形態１における画像符号化装置の基本的な要部構成を例示するブロック図である。
【００２８】
図１において、１０１は入力映像信号Xiと遅延回路１１０との差分を演算して後段に出力する差分手段としての減算器、１０２は減算器１０１から出力される複数画素分の差分信号値を記憶するバッファ、１０３はバッファ１０２に記憶された複数画素分の差分信号値に必要な符号量を見積もる符号量見積手段、１０４は符号量見積手段１０３が見積もった複数画素分の差分信号値の符号量が所定のパターンに適合するかどうかを判定し、その結果を符号操作手段１０５やセレクタ１０７、１０９に出力するとともに、符号化装置のパターン判定結果信号Ｆｏとしても出力する判定手段としてのパターン判定手段、１０５はパターン判定手段１０４が判定した結果に基き、バッファ１０２に記憶された複数画素分の差分信号値の符号を操作する第１の符号操作手段としての符号操作手段、１０６は減算器１０１の出力に対し非線形の量子化特性により量子化を行い、その量子化値を出力する非線形量子化手段、１０７はパターン判定手段１０４からの出力に応じて符号操作手段１０５の出力か非線形量子化手段１０６の出力のいずれか一方を符号化装置の符号化出力信号Ｑｏとして出力する第１の選択手段としてのセレクタ、１０８は非線形量子化手段１０６の出力及び遅延回路１１０の出力とから予測値を生成する予測値生成手段、１０９は符号量パターン判定手段１０４からの出力に応じて入力映像信号Ｘｉか予測値生成手段１０８の出力のいずれか一方を出力する第２の選択手段としてのセレクタ、１１０はセレクタ１０９からの出力に対し入力映像信号１画素分だけ遅延させて減算器１０１に出力する遅延回路である。
【００２９】
また、図２は本発明の実施の形態１における画像復号化装置の基本的な要部構成を例示するブロック図である。図２において、２０１は複数画素分の符号化信号入力Ｑｉを記憶するバッファ、２０２はバッファに記憶された符号化信号入力Ｑｉから特定のパターンを検出するパターン検出手段、２０３はパターン検出手段２０１の検出結果に基きバッファ２０２に記憶された複数画素分の符号化信号入力の符号を操作する第２の符号操作手段としての符号操作手段、２０４は符号化信号入力Ｑｉに対し、非線形量子化手段１０６と逆の特性により復号化を行う非線形逆量子化手段、２０５はパターン判定結果入力Ｆｉに応じて符号化操作手段２０３の出力か非線形逆量子化手段２０４の出力のいずれか一方を出力する第３の選択手段としてのセレクタ、２０６はセレクタ２０５の出力と遅延回路２０７の出力とを加算し、復号化装置の復号化映像信号出力Ｚｏとして出力する加算器、２０７は加算器２０６の出力に対し、復号化映像信号１画素分だけ遅延させて出力する遅延回路である。
【００３０】
まず図１の符号化装置の動作について図面を用いて説明する。
【００３１】
入力映像信号Ｘｉは時系列で入力されるデジタルデータであり、その符号量は８ビット、すなわち０〜２8−１の最大２５６レベルを持つとする。減算器１０１は入力映像信号Ｘｉと遅延回路１１０の出力との差分を演算してその結果を出力する。減算器１０１の出力差分信号は−２8＋１〜２8−１の最大５１１レベルを持つため、その符号量は９ビットとなる。
【００３２】
非線形量子化手段１０６は減算器１０１から出力される差分信号に対して従来のＤＰＣＭ方式符号化装置と同様の非線形の量子化を行う。図３は非線形量子化手段１０６における非線形量子化の概念を表す模式図である。非線形量子化手段１０６では差分値が−２〜２の範囲であれば、差分値１つ１つに対応した量子化代表値に差分値を変換し、さらにそれに応じた量子化値を出力する。また、差分値が−３〜−６、３〜６の範囲内であれば、差分値を差分値に対して１つおきに設定した量子化代表値に変換し、そしてそれに応じた量子化値を出力する。例えば差分値３、４はともに量子化代表値４に変換され、それに対応した量子化値３が出力される。また、差分値が−７〜−２２、あるいは７〜２２の範囲であれば、差分値を差分値に対して４つおきに設定した量子化代表値に変換し、そしてそれに応じた量子化値を出力する。例えば、差分値７，８，９，１０は量子化代表値８に変換され、それに対応した量子化値５が出力される。また、差分値が−２３以下、あるいは２３以上の範囲であれば、差分値を差分値に対して８つおきに設定した量子化代表値に変換し、そしてそれに応じた量子化値を出力する。例えば、差分値２３〜３０は量子化代表値２８に変換され、それに対応した量子化値９が出力される。
【００３３】
図３のような非線形量子化を行うと、量子化代表値は差分値の絶対値が２２以下の範囲内に１７個設定、それ以外の範囲では差分値８つに対して１個の割合で設定するため（（２9−２３×２）／８個、すなわち５８個設定となるので、合計は７５個設定することになる。７５＞２6であるため量子化値の符号量はそのままでは７ビットとなるが、非線形量子化手段１０６では量子化処理の前に差分値を±２０７の範囲で制限することで、量子化代表値の設定個数を１１個削減し、合計６４＝２6個となるようにして量子化を行っている。従って量子化値、すなわち非線形量子化手段１０６の出力信号は６ビット符号信号として出力され、入力信号Ｘｉの８ビットよりも２ビット削減されることになる。
【００３４】
また、予測値生成手段１０８は非線形量子化手段１０６からの量子化出力と遅延回路１１０の出力とから入力信号Ｘｉを復号する。図４は予測値生成手段１０８の構成の一例を示すブロック図である。図４において３０１は非線形量子化手段１０６からの量子化出力に対して逆量子化を行う非線形逆量子化手段、３０２は逆量子化回路３０１の出力と遅延回路１１０からの出力とを加算する加算器である。非線形逆量子化手段３０１は非線形量子化手段１０６の特性と逆の特性をもって、入力された量子化値と対応した量子化代表値を出力することで、まず差分値信号を復号する。例えば、量子化出力が５であれば、非線形逆量子化手段３０１は量子化代表値８を差分値の復号値として出力する。加算器３０２は遅延回路１１０の出力と非線形逆量子化手段３０１の出力、すなわち復号化された差分値を加算して出力する。セレクタ１０９が予測値生成手段１０８の結果を選択していたとすると、従来のＤＰＣＭ方式符号化装置と同様な動作となるので、その場合、予測値生成手段１０８の出力結果は入力信号Ｘｉが非線形量子化によって符号化され、さらに逆非線形量子化によって復号化された結果となる。
【００３５】
一方、バッファ１０２では減算器１０１から出力された９ビットの差分信号を４画素に１回、連続４画素分記憶する。そして符号量見積手段１０３はバッファ１０２に記憶された４画素分の差分信号値に対して、２の補数表現で最低何ビット必要であるかという符号量の見積もりを行う。すなわち、バッファ１０２に記憶された差分信号値をＤｉとするとその値が−２(n-1)＋１≦Ｄｉ≦−２(n-2)、または２(n-2)≦Ｄｉ≦２(n-1)−１となるようなｎを求める。そのような範囲の値であれば２の補数表現ではｎビット必要となるため、このｎを必要符号量として出力する。例えばＤｉ＝７であれば必要符号量ｎ＝４を出力する。
【００３６】
パターン判定手段１０４では符号量見積手段１０３が見積もった連続４画素分の差分信号値に対する必要符号量が、所定の符号量条件パターン４種のいずれかと適合するかどうかを判定し、その結果に応じて符号操作手段１０５に対してはどのパターンに適合したかを表す信号Ｐｎを出力する。また、いずれかのパターンに適合したか否か、その判定結果を表す信号Ｆｏを画像符号化装置出力として出力するとともに、同一信号をセレクタ１０７及び１０９に出力する。この信号Ｆｏは符号操作手段１０５において連続４画素分の差分信号に対する符号操作処理が行われる間、同一値となるように保持される。
【００３７】
（表１）は連続４画素分の差分信号値に対する必要符号量をそれぞれｎi、ｎ(i+1)、ｎ(i+2)、ｎ(i+3)としたときに、それと比較する符号量条件パターン１〜４の４種と、それに適合した場合、または適合しなかった場合のパターン判定手段１０４の出力信号Ｐｎ及びＦｏの値を示す。ただしここで、必要符号量がパターンに適合するというのは、ｎi、ｎ(i+1)、ｎ(i+2)、ｎ(i+3)の値が、パターン番号の右に記載している値と同一値もしくはそれ以下の値であった場合を意味するものとする。例えばｎi＝５、ｎ(i+1)＝５、ｎ(i+2)＝５、ｎ(i+3)＝４であったとすると、（表１）におけるパターン番号２に適合していると判定し、ｎi＝４、ｎ(i+1)＝５、ｎ(i+2)＝７、ｎ(i+3)＝３であれば（表１）におけるパターン番号３の条件に適合すると判定する。一方、ｎi＝５、ｎ(i+1)＝５、ｎ(i+2)＝５、ｎ(i+3)＝５であれば、（表１）のパターン番号１〜４のいずれの条件にも適合しないと判定する。
【００３８】
【表１】
2005151312.tif 000003
【００３９】
（表１）を見るとわかるように、もしも４種のパターンのいずれかと適合する場合は、判定結果出力Ｆｏとして１を出力するとともに、出力信号Ｐｎとして適合したパターンに割り当てられた値を出力する。しかし４種のパターンのいずれにも適合しない場合は、判定結果出力Ｆｏとして０を出力するとともに、出力信号Ｐｎとしては０〜３のいずれかの値、例えば０を出力する。また、４種のパターンの複数パターンに適合する場合は、判定結果出力Ｆｏとして１を出力するとともに、出力信号Ｐｎとしては適合したパターンに割り当てられた値のいずれかのうち例えば最小のものを出力させる。
【００４０】
例えばｎi＝５、ｎ(i+1)＝５、ｎ(i+2)＝５、ｎ(i+3)＝４であれば（表１）におけるパターン番号２に適合し、Ｐｎ＝１及びＦｏ＝１を出力する。また、ｎi＝４、ｎ(i+1)＝５、ｎ(i+2)＝６、ｎ(i+3)＝４であれば、（表１）におけるパターン番号２または３に適合するので、Ｐｎ＝１及びＦｏ＝１を出力する。しかしながら、ｎi＝５、ｎ(i+1)＝５、ｎ(i+2)＝５、ｎ(i+3)＝５であれば、（表１）のパターン番号１〜４のいずれの条件にも適合しないため、Ｐｎ＝０及びＦｏ＝０を出力することになる。
【００４１】
次に符号操作手段１０５はバッファ１０２に記憶された連続４画素分の差分信号値の各９ビット符号に対して、まず入力されるパターン判定手段１０４の出力Ｐｎの値に対応した必要符号量のビット数になるようにそれぞれの符号を削除する。そして削除処理後の符号４つを１つの２２ビット符号として結合、さらに信号Ｐｎを２ビットの符号としてその符号の上位に加え合計２４ビット符号とする。そしてその２４ビット符号を連続した４画素分の６ビット符号信号に分割し、順次セレクタ１０７へ出力する。図５は例として連続４画素分の差分信号値がそれぞれ１５、−１４、１０、−５であった場合の符号操作手段１０５の動作の概念を表す模式図である。この場合符号量見積手段１０３で見積もられる差分信号値の必要符号量はそれぞれ５ビット、５ビット、５ビット、４ビットであり、そこでパターン判定手段１０４ではパターン番号２に適合していると判定され、Ｐｎ＝１及びＦｏ＝１を出力する。符号操作手段１０５ではそれを受けて、９ビットの差分信号値をそれぞれ５ビット、７ビット、６ビット、４ビットとなるように符号削除を行い、その結果、それぞれの符号は０１１１１、１１１００１０、００１０１０、１０１１となる。次にそれらを２２ビットの符号として結合し、さらにＰｎ＝１であるため２ビット符号０１を上位に加え２４ビットの符号０１０１１１１１１１００１０００１０１０１０１１とする。次にその符号を６ビット信号４つ、すなわち、０１０１１１、１１１１００、１０００１０、１０１０１１のように分割し、１つずつ順次出力する。
【００４２】
セレクタ１０７ではパターン判定手段１０４からの出力Ｆｏが１であれば符号操作手段１０５からの６ビットの符号信号出力を、そしてＦｏが０であれば非線形量子化手段１０６からの６ビットの符号信号出力を選択し、画像符号化装置の符号化信号Ｑｏとして出力する。また、セレクタ１０９ではパターン判定手段１０４からの出力Ｆｏが１であれば入力信号Ｘｉを、そしてＦｏが０であれば予測値生成手段１０８の出力を選択し、遅延回路１１０に出力する。遅延回路１１０ではセレクタ１０９の出力信号に対し入力信号Ｘｉの１画素分の遅延を与えて、それを入力信号Ｘｉの予測値として減算器１０１へ出力する。
【００４３】
以上のように、本実施の形態１における画像符号化装置の動作は、パターン判定手段１０４の出力Ｆｏが１か０か、すなわちバッファ１０２に記憶された連続４画素分の差分信号値の符号量見積もり結果が（表１）の条件パターンに適合するかどうかで大きく２通りに分かれる。パターン判定手段１０４の出力Ｆｏが１であれば、出力Ｑｏは減算器１０１出力である差分信号値そのものを６ビット符号に変換したものとなり、また遅延回路１１０は１画素前の入力信号Ｘｉそのものを入力信号Ｘｉの予測値として減算器１０１に出力する。一方、パターン判定手段１０４の出力Ｆｏが０であれば、出力Ｑｏは従来のＤＰＣＭ方式符号化装置と同様の量子化出力となる。また遅延回路１１０は１画素前の入力信号Ｘｉを非線形量子化及び逆非線形量子化したものを予測値として減算器１０１へ出力することになる。
【００４４】
次に図２の復号化装置の動作について図面を用いて説明する。
【００４５】
符号化入力信号Ｑｉは前記符号化装置の出力Ｑｏであり、６ビットデータである。また入力信号Ｆｉは前記符号化装置の出力Ｆｏである。まずバッファ２０１は連続４つの符号化信号Ｑｉを記憶する。そしてパターン検出手段２０２は、それら４つの符号化信号の先頭の信号の最上位の符号２ビットを前記符号化装置におけるパターン判定手段１０４が出力した信号Ｐｎであるとして検出し、符号操作手段２０３に出力する。次に符号操作手段２０３はバッファ２０１が記憶した連続４つの符号化信号の符号をまとめ２４ビットとしたのち、最上位の符号２ビットを削除する。そして残りの２２ビット符号をパターン検出手段２０２からの出力Ｐｎに基き、（表１）における信号Ｐｎに対応した必要符号量ｎi、ｎ(i+1)、ｎ(i+2)、ｎ(i+3)となるように４つに分割される。分割ののち２の補数形式で符号拡張が行われ、符号量が前記符号化装置における減算器１０１の出力９ビットにそろえられて、１つずつ順次セレクタ２０５へ出力される。
【００４６】
図６は例として、符号化信号Ｑｉが時系列として０１０１１１、１１１１００、１０００１０、１０１０１１と入力された場合のパターン検出手段２０２及び、符号操作手段２０３の動作概念を示したものである。パターン検出手段２０２はバッファ２０１に記憶された連続４つの符号化信号Ｑｉのうち先頭の信号０１０１１１から最上位の符号２ビット０１を検出し、Ｐｎ＝１であるとして符号化操作手段２０３に出力する。符号化操作手段２０３はバッファ２０１が記憶した４つの符号をまとめて２４ビットとしたのち最上位の２ビット符号０１を削除し、２２ビットの符号０１１１１１１１００１０００１０１０１０１１とする。そして、パターン検出手段２０２の出力Ｐｎが１であることから、（表１）におけるＰｎ＝１に対応した必要符号量ｎi＝５、ｎ(i+1)＝７、ｎ(i+2)＝６、ｎ(i+3)＝４に合わせて、２２ビットの符号を５ビット符号０１１１１、７ビット符号１１１００１０、６ビット符号００１０１０、４ビット符号１０１１の計４つの符号に分割する。分割ののち２の補数形式での符号拡張、すなわち、符号の最上位ビットが１であれば１で、最上位ビットが０であれば０で符号拡張を行い、それら全ての符号を９ビット符号化する。このようにして符号操作手段２０３はＱｉが前記符号化装置における符号操作手段１０５の出力であれば、減算器１０１の差分信号値を量子化誤差なしに完全に復号できる。
【００４７】
一方、非線形逆量子化手段２０４は前記非線形逆量子化手段３０１と同様な動作を行う。すなわち、符号化入力Ｑｉを非線形量子化値とみなし、前記符号化装置における非線形量子化手段１０６の特性と逆の特性をもって、その量子化値と対応した量子化代表値を出力する。
【００４８】
このようにして、非線形逆量子化手段２０４は符号化入力Ｑｉが前記符号化装置における線形量子化手段１０６の出力信号であれば、減算器１０１の差分信号値を従来のＤＰＣＭ方式符号化、復号化装置と同様の量子化誤差をもって復号する。
【００４９】
セレクタ２０５は信号Ｆｉの値が１であれば符号操作手段２０３の出力を、０であれば非線形量子化手段２０４の出力を選択するので、セレクタ２０５から出力される信号は、前記符号化装置で符号化された減算器１０１の差分信号値出力を、符号化した特性とは逆の特性で正しく復号化された信号が出力されることになる。
【００５０】
加算器２０６はセレクタ２０５の出力信号、すなわち正しく復号化された差分信号値と遅延回路２０７の出力信号とを加算する。遅延回路２０７は入力された信号に対して１画素分の遅延を与えて加算器２０６に出力するので、加算器２０６の出力信号は結局、符号化装置における入力信号Ｘｉを符号化及び復号化した結果となり、それを復号化装置出力Ｚｏとして出力する。
【００５１】
以上のような画像符号化、復号化動作によって、符号化装置における減算器１０１の差分信号値出力の必要符号量が（表１）のような符号量条件パターンに適合する場合は、量子化誤差なしに符号化及び復号化することができ、適合しない場合であっても従来のＤＰＣＭ方式符号化、復号化装置と同程度の量子化誤差で符号化、復号化することができることから、従来方式の符号化、復号化装置よりも符号量は削減しつつ量子化誤差を抑えることができる。従って、実施の形態１における画像符号化、復号化装置と３次元ＮＲ回路と組み合わせた場合でも、従来のＤＰＣＭ方式符号化、復号化装置と同じくメモリ容量を削減しながらも、残留ノイズを抑えることができる。次にこのことについて説明する。
【００５２】
図７は実施の形態１における画像符号化、復号化装置と３次元ＮＲ回路とを組み合わせたＮＲ装置の構成を例示するブロック図である。図７において、２０２１は図２４に示した３次元ＮＲ回路２０２１と同じものであり、入力映像信号Ｓｉと１フレーム遅れの映像信号Ｚｏとからフレーム巡回型のＮＲ処理を行って、その結果をＮＲ装置の出力Ｓｏとして出力する３次元ＮＲ処理回路、４０１は実施の形態１における符号化装置そのものであり、図１の構成と同一である。４０２は１フレーム分の映像信号に対する符号化装置４０１からの符号化出力信号Ｑｏとパターン判定結果信号Ｆｏとを記憶し、１フレーム遅れでそれらをＱｉ及びＦｉとして出力するフレームメモリ、４０３は実施の形態１における復号化装置そのものであり、図２の構成と同一である。
【００５３】
入力信号Ｓｉは図１３におけるＳｉと同様、例えば１フレームが水平７２０画素、垂直４８０本のラインから構成されるデジタル映像信号であり、その符号量は８ビットであるとする。符号化装置４０１は３次元ＮＲ処理回路２０２１の出力Ｓｏに対して前述のような符号化処理を行い、符号量が６ビットに削減された符号化出力信号Ｑｏとパターン判定結果出力Ｆｏをフレームメモリ４０２に出力する。フレームメモリ４０２には１フレーム分の信号Ｑｏと信号Ｆｏが格納され、１フレーム遅れで復号化装置４０３に出力される。復号化装置４０３ではフレームメモリ４０２からの出力信号Ｑｉ及びＦｉを用いて前述のような復号化処理を行い、その出力信号Ｚｏを３次元ＮＲ回路２０２１に出力する。３次元ＮＲ処理回路２０２１は図２４に示されたような構成であり、入力画像信号Ｓｉに対して、復号化装置４０３からの復号化出力信号Ｚｏを用いてフレーム巡回型のＮＲ処理を行い、出力信号Ｓｏとして出力する。
【００５４】
図８は３次元ＮＲ処理回路２０２１で行う処理の概念を表したものである。ある水平位置での入力信号Ｓｉが図８（ａ）の実線のようにレベルａの映像信号にレベル−ｂのノイズが重畳されているものとする。復号化出力信号Ｚｏは同じレベルａの映像信号にレベルｃの量子化誤差が加わったものとなるが、従来の符号化、復号化装置を用いた場合と異なり、実施の形態１の符号化装置における減算器１０１の差分信号値出力の必要符号量が（表１）の符号量条件パターンに適合する場合は、図８（ｂ）の実線のように量子化誤差ｃが０となる。その場合、３次元ＮＲ処理回路２０２１で行われるフレーム差分信号の信号レベルはｂとなり、フレーム差分信号にはノイズ成分のみ含まれることとなる。従って、３次元ＮＲ処理回路２０２１の出力信号Ｓｏは図８（ｃ）の実線のようにノイズのみ低減された信号となり、量子化誤差がノイズの代わりに残留することもない。また、量子化誤差によって図１４における非線形処理回路１０３２をノイズが通過できなくなるということもなくなるため、さらにノイズ残留が抑えられる。また、符号化、復号化装置を用いないＮＲ装置と比べて、フレームメモリに入力される信号の符号量が削減されているため、メモリの容量を削減できる。
【００５５】
なお、実施の形態１において、パターン判定手段１０４で比較される符号量条件パターンとして（表１）のパターンを使用しているが、これに限るものではなく、例えば符号化装置の符号化出力の符号量をｍビットとすると、必要符号量ｎi、ｎ(i+1)、ｎ(i+2)、ｎ(i+3)の合計とパターン判定手段５０２の出力Ｐｎの符号量の合計が４ｍビットとなるようなパターンであればよい。
【００５６】
なお、実施の形態１において、３次元ＮＲ回路とを組み合わせた場合の符号化出力を記憶するメモリとしてフレームメモリを用いているがこれに限るものではなく、例えばフィールドメモリを用いてもよい。
【００５７】
（実施の形態２）
図９は本発明の実施の形態２における画像符号化装置の基本的な要部構成を例示するブロック図である。また、図１０は実施の形態２における画像復号化装置の基本的な要部構成を例示するブロック図である。図９、１０において実施の形態１の図１，２と同じ機能ブロックについては同じ符号を記載しており、その説明は省略する。それ以外の図９における５０１はバッファ１０２に記憶された複数画素分の差分信号値の信号レベルを判定し、その結果をパターン判定手段５０２に出力する信号レベル判定手段、５０２は符号量見積手段１０３が見積もった複数画素分の差分信号値の符号量と信号レベル判定手段５０１の判定結果が所定のパターンに適合するかどうかを判定し、その結果を除算処理手段５０３、符号操作手段５０４、予測値生成手段５０５、セレクタ１０７、１０９に出力するとともに、符号化装置のパターン判定結果信号Ｆｏとしても出力する判定手段としてのパターン判定手段、５０３はパターン判定手段５０２が判定した結果に基き、バッファ１０２に記憶された複数画素分の差分信号値に対して除算処理を行う除算処理手段、５０４は除算処理手段５０３からの差分信号値出力の符号を操作する第１の符号操作手段としての符号操作手段、５０５は除算処理手段５０３の出力と遅延回路１１０の出力から予測値を生成する第２の予測値生成手段である。また、図１０における６０１はパターン検出手段２０２の検出結果に基き、符号操作手段２０３からの出力信号の信号レベルを判定する信号レベル判定手段、６０２は信号レベル判定手段６０１の判定結果に基き、符号操作手段２０３の出力信号に対し乗算処理を行う乗算処理手段である。
【００５８】
まず図９の符号化装置の動作について説明する。
【００５９】
入力映像信号Ｘｉは実施の形態１と同じく８ビットのデジタル映像信号であるとする。また、減算器１０１、非線形量子化手段１０６、予測値生成手段１０８、遅延回路１１０の動作は実施の形態１と全く同じである。従って、セレクタ１０９が予測値生成手段１０８の出力を選択した場合の動作は、実施の形態１と全く同一となる。
【００６０】
一方、バッファ１０２、符号量見積手段１０３も実施の形態１と全く同じ動作を行い、符号量見積手段１０３からはバッファ１０２が記憶した連続４画素分の差分信号値の必要符号量が出力される。信号レベル判定手段５０１はバッファ１０２に記憶された４画素分の差分信号値の絶対値と一定値ｈとの大小を比較し、それらの比較結果をパターン判定手段５０２に出力する。
【００６１】
パターン判定手段５０２は符号量見積手段１０３が見積もった連続４画素分の差分信号値に対する必要符号量と信号レベル判定手段５０１が出力した差分信号値のレベル判定結果とが、所定の符号量条件パターン８種のいずれかと適合するかどうかを判定する。そして判定した結果としてどのパターンに適合したかを表す信号Ｐｎと、いずれかのパターンに適合したか否か、その判定結果を表す信号Ｆｏを出力する。この信号Ｆｏは符号操作手段１０５において連続４画素分の差分信号に対する符号操作処理が行われる間、同一値となるように保持される。
【００６２】
（表２）はパターン判定手段５０２が用いる符号量条件パターンを示す。ここでＤi、Ｄ(i+1)、Ｄ(i+2)、Ｄ(i+3)はバッファ１０２が記憶した連続４画素分の差分信号値、ｎi、ｎ(i+1)、ｎ(i+2)、ｎ(i+3)はＤi、Ｄ(i+1)、Ｄ(i+2)、Ｄ(i+3)に対して符号見積もり手段１０３が見積もった必要符号量である。
【００６３】
【表２】
2005151312.tif 000004
【００６４】
（表１）と同様にもしも（表２）の８種のパターンのいずれかと適合する場合は、判定結果出力Ｆｏとして１を出力するとともに、出力信号Ｐｎとしては適合したパターンに割り当てられた値を出力する。しかし８種のパターンのいずれにも適合しない場合は、判定結果出力Ｆｏとして０を出力するとともに、出力信号Ｐｎとしては０〜７のいずれかの値、例えば０を出力する。また、８種のパターンの複数パターンに適合する場合は、判定結果出力Ｆｏとして１を出力するとともに、出力信号Ｐｎとしては適合したパターンに割り当てられた値のいずれかのうち最小のものを出力させる。
【００６５】
（表２）が実施の形態１の（表１）と異なる点はパターンが８種に増えている点と、所定パターンと比較する対象として差分信号値の必要符号量見積もり結果に加えて、差分信号値のレベル判定結果も使用する点である。例えばｎi＝５、ｎ(i+1)＝５、ｎ(i+2)＝５、ｎ(i+3)＝４であった場合、もし差分信号値レベルが｜Ｄ(i+1)｜≦ｈであれば（表２）におけるパターン番号２に適合しＰｎ＝１及びＦｏ＝１を出力する。同じ符号量見積もり結果であったとしても、差分信号値レベルが｜Ｄ(i+1)｜＞ｈであれば少なくとも（表２）におけるパターン番号６に適合するため、Ｐｎ＝５及びＦｏ＝１を出力する。さらに同じ符号量見積もり結果であったとしても、｜Ｄ(i+1)｜＞ｈでかつ｜Ｄi｜＞ｈであればパターン番号５または６に適合するので、Ｐｎ＝４及びＦｏ＝１を出力する。
【００６６】
このようにパターン判定手段５０２において比較する符号量パターン条件の種類が（表１）よりも増えているため、符号量見積手段１０３が見積もった差分信号値に対する符号量がパターン判定手段５０２において所定パターンと適合する確率は、（表１）のパターンを用いた時よりも上がることになる。
【００６７】
次に除算処理手段５０３はパターン判定手段５０２の出力Ｐｎの値を用いて、バッファ１０２に記憶された連続４画素分の差分信号値のうち信号レベル判定手段５０１でレベル比較される差分信号値以外の差分信号値に対して除算処理を行う。図１１は除算処理手段５０３の一例を示すブロック図である。ここで７０１はパターン判定手段５０２の出力Ｐｎに応じてビットシフト回路７０２のビットシフト量を変化させるビットシフト量制御回路、７０２はバッファ１０２からの差分信号値に対しビットシフト量制御回路７０１が指定したシフト量で２の補数形式の右ビットシフト、すなわちビットシフト後の最上位にビットシフト前の最上位の値と同じ値を補う右ビットシフトを行うことで除算処理を行うビットシフト回路である。（表３）はこのビットシフト量制御回路７０１の行う制御動作を表したものである。
【００６８】
【表３】
2005151312.tif 000005
【００６９】
ビットシフト量制御回路７０１は出力信号Ｐｎの値がＰｎ≦３であればビットシフト量を０とする。この場合、ビットシフト回路７０２はバッファ１０２に記憶された連続４画素分の差分信号値に対して１で除算、すなわち除算処理なしで出力する。もしもＰｎ≧４であればビットシフト回路７０２ではＰｎの値に応じて（表３）の除算処理対象差分値に記載された差分信号値Ｄi〜Ｄ(i+3)に対して（表３）に記載されたビットシフト量で右ビットシフトが行われることになる。例えばＰｎ＝４であれば、差分信号値Ｄ(i+1)、Ｄ(i+2)、Ｄ(i+3)に対してそれぞれ２の補数形式の右１ビットシフトが行われ、それらの値は除算処理前と比較し１／２の値となり、必要符号量も１ビット減ることになる。従って差分信号値Ｄi、Ｄ(i+1)、Ｄ(i+2)、Ｄ(i+3)は（表２）の符号量パターン条件に適合した場合、例えＰｎの値がが４〜７であったとしてもその必要符号量の合計は２２ビットとなり、Ｐｎの値が０〜３の場合と同じ符号量で済むことになる。
【００７０】
次に符号操作手段５０４はまずパターン判定手段１０４の出力Ｐｎの値を３ビットの符号とした上で最上位のビットを削除して２ビット符号信号Ｐｎ’とする。そして除算処理手段５０３で除算処理された差分信号値の各９ビット符号に対して、Ｐｎ＝Ｐｎ’とし、そのＰｎに対応した（表２）の必要符号量のビット数になるようにそれぞれの符号を削除する。そして削除処理後の符号４つを１つの２２ビット符号として結合、さらに２ビット化した出力Ｐｎ’をその符号の上位に加え合計２４ビット符号とする。そしてその２４ビット符号を連続した４画素分の６ビット符号信号に分割し、順次セレクタ１０７へ出力する。
【００７１】
図１２は例として連続４画素分の差分信号値Ｄi〜Ｄ(i+3)がそれぞれＤi＝６３、Ｄ(i+1)＝−４５、Ｄ(i+2)＝１０、Ｄ(i+3)＝−２３、そして信号レベル判定手段における定数ｈ＝２０であった場合の除算処理手段５０３と符号操作手段５０４の動作の概念を表す模式図である。この場合符号量見積手段１０３で見積もられる差分信号値の必要符号量はそれぞれ７ビット、７ビット、５ビット、６ビットであり、さらに｜Ｄi｜＞ｈであるため、パターン判定手段５０２ではパターン番号５に適合していると判定され、Ｐｎ＝４及びＦｏ＝１を出力する。除算処理手段５０３ではビットシフト量制御回路７０１とビットシフト回路７０２が（表３）に基いて動作を行い、Ｄi以外の差分信号値に対し右１ビットシフトする。従って除算処理後のＤi〜Ｄ(i+3)の符号はそれぞれ、Ｄi＝０００１１１１１１、Ｄ(i+1)＝１１１１０１００１、Ｄ(i+2)＝０００００１０１、Ｄ(i+3)＝１１１１１０１００となる。そして符号操作手段５０４では、まずＰｎ＝４を３ビット符号１００とした上で、最上位のビット１を削除した００を２ビット符号Ｐｎ’とする。さらに除算処理手段５０３の出力である９ビットの差分信号値を（表２）のＰｎ＝Ｐｎ’＝０に対応した７ビット、６ビット、４ビット、５ビットとなるようにそれぞれ符号削除を行い、その結果、それぞれの符号は０１１１１１１、１０１００１、０１０１、１０１００となる。次にそれらを２２ビットの符号として結合し、さらにＰｎ’＝０であるため２ビット符号００を上位に加え２４ビットの符号０００１１１１１１１０１００１０１０１１０１００とする。次にその符号を６ビット信号４つ、すなわち、０００１１１、１１１１０１、００１０１０、１１０１００のように分割し、１つずつ順次出力する。
【００７２】
一方、予測値生成手段５０５は除算処理手段５０３からの出力信号と、パターン判定手段５０１からの出力Ｐｎをもとに差分信号値を復号し、復号された差分信号値と遅延回路１１０の出力信号を加算することにより予測値を生成する。図１３は予測値生成手段５０５の一例を示すブロック図である。図１３において８０１はパターン判定手段５０２の出力Ｐｎに応じてビットシフト回路８０２のビットシフト量を変化させるビットシフト量制御回路、８０２は除算処理手段５０３からの除算処理後の差分信号値に対してビットシフト量制御回路８０１が指定したシフト量で左ビットシフトを行い、その結果を順次出力するビットシフト回路、８０３はビットシフト回路８０２の出力信号と遅延回路１１０の出力信号を加算する加算器である。そして（表４）はビットシフト量制御回路８０１の行う制御動作を表したものである。
【００７３】
【表４】
2005151312.tif 000006
【００７４】
ビットシフト量制御回路８０１は出力信号Ｐｎの値がＰｎ≦３であればビットシフト量を０とする。この場合、ビットシフト回路８０２は除算処理後の４つの差分信号値に対して特に処理を行わず、順次それらの値を加算器８０３へ出力する。ただし、Ｐｎ≦３の場合、除算処理手段５０３も除算処理なしに差分信号値を出力するため、この場合、ビットシフト回路８０２の出力はバッファ１０２に記憶された連続４画素分の差分信号値をそのまま順次出力することになる。もしもＰｎ≧４であればビットシフト回路８０２ではＰｎの値に応じて（表４）の乗算処理対象差分値に記載された差分信号値Ｄi〜Ｄ(i+3)に対して（表４）に記載されたビットシフト量で左ビットシフトを行う。例えばＰｎ＝４であれば、差分信号値Ｄ(i+1)、Ｄ(i+2)、Ｄ(i+3)に対してそれぞれ左１ビットシフトが行われ、それらの値は除算処理手段５０３の出力と比較し２倍の値となる。これらの動作により除算処理前の差分信号値が誤差１以下の精度で復号され、その結果が順次加算器８０３へ出力する。加算器８０３ではビットシフト回路８０２の出力、すなわち誤差１以下の精度で復号された差分信号値と遅延回路１１０とを加算する。従って加算器８０３の出力は入力信号値Ｘｉと１以下の差となる。
【００７５】
セレクタ１０７はパターン判定手段５０２からの出力Ｆｏが１であれば符号操作手段５０４からの６ビットの符号信号出力を、そしてＦｏが０であれば非線形量子化手段１０６からの６ビットの符号信号出力を選択し、画像符号化装置の符号化信号Ｑｏとして出力する。また、セレクタ１０９ではパターン判定手段５０２からの出力Ｆｏが１であれば予測値生成手段５０５の出力を、そしてＦｏが０であれば予測値生成手段１０８の出力を選択し、遅延回路１１０に出力する。遅延回路１１０ではセレクタ１０９の出力信号に対し入力信号Ｘｉの１画素分の遅延を与えて、それを入力信号Ｘｉの予測値として減算器１０１へ出力する。
【００７６】
以上のように、本実施の形態２における画像符号化装置の動作も実施の形態１と同様に、パターン判定手段５０２の出力Ｆｏが１か０か、すなわちバッファ１０２に記憶された連続４画素分の差分信号値の符号量見積もり結果と信号レベル判定手段５０１の判定結果が（表２）の条件パターンに適合するかどうかで大きく２通りに分かれる。パターン判定手段５０２の出力Ｆｏが１であれば、出力Ｑｏは減算器１０１出力である差分信号値と１以下の誤差となる信号を６ビット符号に変換したものとなり、また遅延回路１１０は１画素前の入力信号Ｘｉの値と１以下の誤差の信号を入力信号Ｘｉの予測値として減算器１０１に出力する。一方、パターン判定手段５０２の出力Ｆｏが０であれば、出力Ｑｏは従来のＤＰＣＭ方式符号化装置と同様の量子化出力となる。また遅延回路１１０は１画素前の入力信号Ｘｉを非線形量子化及び逆非線形量子化したものを予測値として減算器１０１へ出力することになる。
【００７７】
次に図１０の復号化装置の動作について図面を用いて説明する。
【００７８】
符号化入力信号Ｑｉは前記符号化装置の出力Ｑｏであり６ビットデータ、また入力信号Ｆｉは前記符号化装置の出力Ｆｏである。バッファ２０１、パターン検出手段２０２、符号操作手段２０３の動作は実施の形態１と全く同じである。従って、パターン検出手段２０２はバッファ２０１に記憶された連続４つの符号化信号の先頭の信号の最上位の符号を信号Ｐｎとして出力し、符号操作手段２０３はバッファ２０１が記憶した連続４つの符号化信号の符号をまとめた上で最上位の符号２ビットを削除し、残りの２２ビット符号をパターン検出手段２０２からの出力Ｐｎに基いて（表１）における信号Ｐｎに対応した必要符号量ｎi、ｎ(i+1)、ｎ(i+2)、ｎ(i+3)となるように４つに分割、最後に２の補数形式で９ビットとなるように符号拡張が行われる。符号操作手段２０３の出力をＲi、Ｒ(i+1)、Ｒ(i+2)、Ｒ(i+3)とすると、これらバッファ２０１、パターン検出手段２０２、符号操作手段２０３の動作によって、入力信号Ｆｉが１、すなわち前記符号化装置におけるセレクタ１０７が符号操作手段５０４を選択していた場合、これらは前記符号化装置における除算処理手段５０３の出力そのものとなる。
【００７９】
次に信号レベル判定手段６０１は４つに分割された符号操作手段２０３の出力のうち、パターン検出手段２０２の出力Ｐｎの値に応じた１つの出力信号のレベルの絶対値を一定値ｈと比較し、その結果出力信号ｃとしてｈ以上であれば１を、ｈ未満であれば０を出力する。ここでこの一定値ｈは前記符号化装置における信号レベル判定手段５０１で使用する一定値ｈと同一である。そして（表５）はパターン検出手段２０２の出力Ｐｎの値と、それに対応して一定値ｈと比較を行う符号操作手段２０３の出力Ｒi、Ｒ(i+1)、Ｒ(i+2)、Ｒ(i+3)の関係を表したものである。
【００８０】
【表５】
2005151312.tif 000007
【００８１】
例えばＰｎ＝０であれば符号操作手段２０３の出力Ｒiの絶対値と一定値ｈとを比較し、その結果｜Ｒi｜＞ｈであればｃ＝１を、｜Ｒi｜≦ｈであればｃ＝０を出力する。
【００８２】
次に乗算処理手段６０２はパターン検出手段２０２の出力Ｐｎと信号レベル判定手段６０１からの出力ｃをもとに、符号操作手段２０３からの出力信号に対して乗算処理を行うことで差分信号値を復号する。図１４は乗算処理手段６０２の一例を示すブロック図である。図１４において９０１はパターン検出手段２０２の出力Ｐｎと信号レベル判定手段６０１からの出力ｃからビットシフト回路９０２のビットシフト量を制御するビットシフト量制御回路、９０２はビットシフト量制御回路９０１が指示するビットシフト量で符号操作手段２０３からの出力信号に対して左ビットシフトを行うことにより乗算処理を行うビットシフト回路である。（表６）はビットシフト量制御回路９０１の行う制御動作を表したものである。
【００８３】
【表６】
2005151312.tif 000008
【００８４】
ビットシフト量制御回路９０１は信号レベル判定手段６０１の出力ｃの値がｃ＝０であればビットシフト量を０とする。この場合、ビットシフト回路９０２は符号操作手段２０３の出力信号Ｒi、Ｒ(i+1)、Ｒ(i+2)、Ｒ(i+3)に対して特に処理を行わず、それらの値を加算器８０３へ出力する。
【００８５】
仮に前記符号化装置においてセレクタ１０７が符号操作手段５０４の出力を選択していたとすると、信号レベル判定手段６０１の出力ｃ＝０であれば、前記符号化装置のパターン判定手段５０２において（表２）の符号量パターン条件１〜４のいずれかに該当していたことになる。従って除算処理手段５０３では除算処理なしに差分信号値を出力されているため、結果としてビットシフト回路９０２の出力は、前記符号化装置のバッファ１０２に記憶された連続４画素分の差分信号値をそのまま順次出力することになる。一方ｃ＝１であればビットシフト回路９０２ではパターン検出手段２０２の出力Ｐｎの値に応じて（表６）の乗算処理対象信号に記載された符号操作手段２０３の出力信号Ｒi〜Ｒ(i+3)に対して（表６）に記載されたビットシフト量で左ビットシフトを行う。例えばＰｎ＝０であれば、Ｒ(i+1)、Ｒ(i+2)、Ｒ(i+3)に対してそれぞれ左１ビットシフトが行われ、それらの値は符号操作手段２０３の出力と比較し２倍の値となる。図１５は例として、符号化信号Ｑｉが時系列として０００１１１、１１１１０１、００１０１０、１１０１００と入力された場合のパターン検出手段２０２及び、符号操作手段２０３、信号レベル判定手段６０１及び乗算処理手段６０２の動作概念を示したものである。パターン検出手段２０２と符号化操作手段２０３は実施の形態１と同様の動作を行い、９ビット符号Ｒi＝０００１１１１１１、Ｒ(i+1)＝１１１１０１００１、Ｒ(i+2)＝００００００１０１、Ｒ(i+3)＝１１１１１０１００を出力する。パターン検出手段２０２はＰｎ＝０を出力するため、信号レベル判定手段６０１は（表５）の通り、Ｒiとｈを比較する。Ｒiの値は６３であり、そしてｈの値が前述の例と同じ２０であったとすると、｜Ｒi｜＞ｈであるのでｃ＝１となる。従ってビットシフト量制御回路９０１とビットシフト回路は（表６）に基づき動作し、Ｒi以外、すなわちＲ(i+1)〜Ｒ(i+3)が左１ビットシフトされて出力される。
【００８６】
前述のように符号操作手段２０３の出力は前記符号化装置におけるセレクタ１０７が符号操作手段５０４を選択していた場合、除算処理手段５０３の出力そのものとなるため、以上の動作により乗算処理手段６０２の出力は、前記符号化装置の減算器１０１の差分信号値と誤差１以下の精度で復号されたものとなり、その結果がセレクタ２０５へ出力される。
【００８７】
一方、非線形逆量子化手段２０４は実施の形態１と全く同じ動作であり、符号化入力Ｑｉが前記符号化装置における線形量子化手段１０６の出力信号であれば、減算器１０１の差分信号値を従来のＤＰＣＭ方式符号化、復号化装置と同様の量子化誤差をもって復号する。セレクタ２０５、加算器２０６及び遅延回路２０７は実施の形態１と全く同様の動作を行う。すなわちセレクタ２０５は信号Ｆｉの値が１であれば乗算処理手段６０２の出力を、０であれば非線形量子化手段２０４の出力を選択するので、セレクタ２０５から出力される信号は、前記符号化装置で符号化された減算器１０１の差分信号値出力を、符号化した特性とは逆の特性で正しく復号化された信号が出力されることになる。また、加算器２０６はセレクタ２０５の出力信号、すなわち正しく復号化された差分信号値と遅延回路２０７の出力信号とを加算する。遅延回路２０７は入力された信号に対して１画素分の遅延を与えて加算器２０６に出力するので、加算器２０６の出力信号は結局、符号化装置における入力信号Ｘｉを符号化及び復号化した結果となり、それを復号化装置出力Ｚｏとして出力される。
【００８８】
以上のような画像符号化、復号化動作によって、符号化装置における減算器１０１の差分信号値出力の必要符号量と信号レベル判定手段５０１の判定結果が（表２）のような符号量条件パターンに適合する場合は、誤差１以下の精度で符号化及び復号化することができ、適合しない場合であっても従来のＤＰＣＭ方式符号化、復号化装置と同程度の量子化誤差で符号化、復号化することができる。（表２）の符号量条件パターンの数は実施の形態１における（表１）の符号量条件パターンの２倍であることから、符号量は実施の形態１と同じでありながら、ＤＰＣＭ方式より少ない誤差で符号化、復号化できる確率は実施の形態１に比べて大幅にアップする。
【００８９】
従って、実施の形態２における画像符号化、復号化装置と３次元ＮＲ回路と組み合わせた場合、実施の形態１と同じメモリ容量でも実施の形態１よりも残留ノイズを抑えることができることになる。
【００９０】
なお、実施の形態１及び２において、非線形量子化手段１０６の特性は図３に限るものではなく、量子化代表値が不等間隔で設定されるものであればよい。
【００９１】
なお、実施の形態２において、パターン判定手段５０２で比較される符号量条件パターンとして（表２）のパターンを使用しているが、これに限るものではなく、符号化装置の符号化出力の符号量をｍビットとすると、必要符号量ｎi、ｎ(i+1)、ｎ(i+2)、ｎ(i+3)の合計とパターン判定手段５０２の出力Ｐｎの符号量の合計が、例えば（表２）のパターン番号１〜４に相当するパターンでは４ｍビット、それ以外では（４ｍ＋３）ビットとなるようなパターンであればよい。
【００９２】
（実施の形態３）
図１６は本発明の実施の形態３における画像符号化装置の基本的な要部構成を例示するブロック図である。また、図１７の実施の形態３における画像復号化装置の基本的な要部構成を例示するブロック図である。図１６、１７において実施の形態２の図９，１０と同じ機能ブロックについては同じ符号を記載しており、その説明は省略する。それ以外の図１６における１００１は減算器１０１の出力に対し、遅延回路１１０の出力信号に依存した非線形の量子化特性により量子化を行い、その量子化値を出力する非線形量子化手段、また、１００２は非線形量子化手段１００１の出力及び遅延回路１１０の出力とから予測値を生成する予測値生成手段である。また、図１７において１１０１は非線形量子化手段１００１と逆の特性により復号化を行う非線形逆量子化手段である。
【００９３】
実施の形態３における画像符号化装置が実施の形態２と異なる点は、非線形量子化手段１００１と予測値生成手段１００２の動作だけであるため、以下はそれらの動作について説明する。
【００９４】
入力映像信号Ｘｉを０〜２５５の値をとる８ビットデータとすると、減算器１０１の出力差分信号はその符号量は９ビットとなる。非線形量子化手段１００１ではまず実施の形態１，２の非線量子化手段１０６と同様に差分値が−２〜２の範囲であれば差分値１つ１つに対応した量子化代表値に差分値を変換、差分値が−３〜−６、３〜６の範囲内であれば差分値を差分値に対して１つおきに設定した量子化代表値に変換、そして、それ以外の範囲であれば、差分値を差分値に対して４つおきに設定した量子化代表値に変換する。そして次に量子化代表値に対応した量子化値を出力するが、非線形量子化手段１００１が実施の形態２の非線形量子化手段１０６とは異なる点は、量子化代表値に対する量子化値を非線形量子化手段１００１に入力される遅延回路１１０の出力信号の値に応じて変化させる、すなわち、量子化代表値の取り得る最も小さな値に対して、符号化出力信号の符号量である６ビットで最も小さい値、すなわち−３２を量子化値として割り当て、それより大きい量子化代表値については−３１，−３０、…、３１といったように量子化値を割り当て、そしてセレクタ１０７に出力する点である。図１８は遅延回路１１０の出力信号値が２であった時の非線形量子化手段１００１における非線形量子化の概念を表す模式図である。入力映像信号Ｘｉが０〜２５５の値をもつ８ビットデータであるため、遅延回路１１０の出力信号値が２であれば差分値の最小値は−２、最大値は２５３となる。従って図１８のような非線形量子化を行えば、量子化代表値の個数は差分値−２〜６までの個数７に差分値７〜２５３までの個数を加えた（（２５３−６）／４＋７）個、つまり６８．７５個ですむ。６８．７５＞２6であるため量子化値の符号量はそのままでは７ビット必要であるが、非線形量子化手段１０６と同様に非線形量子化手段１００１でも量子化処理の前に差分値を一定の範囲に制限することで、量子化代表値の設定個数を削減し、合計６４＝２6個となるようにして上記量子化を行う。この制限は遅延回路１１０の出力信号の値に応じて変化させる。例えば図１８のように遅延回路１１０の出力信号値が２の場合は差分値を−２〜２２８の範囲に制限し、量子化代表値の個数を６４とする。これら６４個設定された量子化代表値の取り得る最も小さな値−２に対して量子化値−３２を割り当て、それ以上の量子化代表値には−３１、−３０、…、３１といったように量子化値を割り当て、すべての量子化代表値を量子化値に変換する。
【００９５】
また、予測値生成手段１００２は非線形量子化手段１００１からの量子化出力と遅延回路１１０の出力とから入力信号Ｘｉを復号する。図１９は予測値生成手段１００２の構成の一例を示すブロック図である。図１９において１２０１は非線形量子化手段１００１からの量子化出力に対して、遅延回路１１０の出力信号値を用いて逆量子化を行う非線形逆量子化手段、３０２は図４における加算器３０２と全く同じものである。非線形逆量子化手段１２０１は非線形量子化手段１００１の特性と逆の特性をもち、遅延回路１１０の出力信号値と入力された量子化値に対応した量子化代表値を出力することで、差分値信号を復号する。例えば遅延回路１１０の出力信号値が２であり、非線形量子化手段１００１の出力信号値が−２８であったとする。その場合、図１８の逆の特性により量子化代表値２が復号された差分信号として加算器３０２に出力される。加算器３０２では遅延回路１１０の出力と加算され、その結果は予測値としてセレクタ１０９に出力される。
【００９６】
以上のように、本実施の形態３における画像符号化装置の動作はパターン判定手段５０２の出力Ｆｏが１であれば実施の形態２と全く同じ動作を行う。また、Ｆｏが０であれば非線形量子化手段１００１と予測値生成手段１００２による符号化動作が行われるが、実施の形態２における非線形量子化手段１０６が量子化代表値の設定間隔が最大差分値８つ分なのに対し、非線形量子化手段１００１では量子化代表値の設定間隔が最大でも差分値４つ分となるため、復号した際の量子化誤差が実施の形態２よりも小さくなる。しかも入力信号Ｘｉの符号量８ビットに対し、符号化出力Ｑｏは実施の形態２と同じ符号量６ビットであり、実施の形態２と同じ符号量削減効果がある。
【００９７】
一方、実施の形態３における画像復号化装置の動作が実施の形態２と異なる点は、非線形逆量子化手段１１０１のみであるため、その動作について説明する。
【００９８】
非線形逆量子化手段１１０１は符号化入力Ｑｉを非線形量子化値とみなし、前記符号化装置における非線形量子化手段１００１の特性と逆の特性をもって、遅延回路２０７の出力信号値と入力された符号化入力Ｑｉに対応した量子化代表値を出力することで、差分値信号を復号する。例えば遅延回路２０７の出力信号値が２であり、非線形量子化手段１００１の出力信号値が−２５であったとする。その場合、図１８の逆の特性により量子化代表値８が復号された差分信号としてセレクタ２０５に出力される。セレクタ２０５で非線形逆量子化手段１１０１の出力が選択された場合、非線形逆量子化手段１１０１の出力、すなわち復号された差分信号が加算器２０６に出力され、遅延回路２０７の出力と加算されることで復号化装置出力Ｚｏとして出力される。
【００９９】
以上のような画像符号化、復号化動作によって、符号化装置における減算器１０１の差分信号値出力の必要符号量と信号レベル判定手段５０１の判定結果が（表２）のような符号量条件パターンに適合する場合は、実施の形態２と同じく誤差１以下の精度で符号化及び復号化することができ、適合しない場合であっても、実施の形態２よりも少ない量子化誤差で符号化、復号化することができる。また、入力信号Ｘｉの符号量８ビットに対し、符号化出力の符号量は６ビットと実施の形態２と同じ符号量削減効果がある。
【０１００】
従って、実施の形態３における画像符号化、復号化装置と３次元ＮＲ回路と組み合わせた場合、実施の形態２と同じメモリ容量でありながらも、さらに（表２）のような符号量条件パターンに適合しない場合は、実施の形態２よりも残留ノイズを抑えることができることになる。
【０１０１】
なお、実施の形態２及び３において、除算処理手段５０３の除算処理としてビットシフト回路を使用しているが、それに限るものではなく、除算器を用いる構成としてもよい。
【０１０２】
なお、実施の形態２及び３において、乗算処理手段６０２の乗算処理としてビットシフト回路を使用しているが、それに限るものではなく、乗算器を用いる構成としてもよい。
【０１０３】
なお、実施の形態１における非線形量子化手段１０６と予測値生成手段１０８、そして非線形逆量子化手段２０４は、それぞれ実施の形態３における非線形量子化手段１００１、予測値生成手段１００２、非線形逆量子化手段１１０１に置き換える構成としてもよい。その場合、符号化装置における減算器１０１の差分信号値出力の必要符号量が（表１）のような符号量条件パターンに適合しない場合であっても、実施の形態１よりも少ない量子化誤差で符号化,復号化することが出来るという効果が得られる。
【０１０４】
なお、実施の形態１、２、及び３において、入力映像信号の符号量は８ビット、符号化出力の符号量は６ビットとしているが、それに限るものではなく、例えば入力映像信号１０ビット、符号化出力の符号量は８ビットの場合でも同様に適用できる。
【産業上の利用可能性】
【０１０５】
本発明にかかる画像符号化、復号化装置は、入力信号と第２の選択手段の差分を行う差分手段と、前記差分手段の出力差分信号に対し、複数の差分信号値の必要符号量が所定のパターンに適合するかを判定するパターン判定手段と、前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記複数の差分信号の符号を操作する第１の符号操作手段と、前記差分手段の出力差分信号を非線形の量子化特性により符号化する非線形量子化手段と、前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記第１の符号操作手段の出力か前記非線形量子化手段の出力のいずれか一方を出力する第１の選択手段と、前記非線形量子化手段の出力から予測信号を生成する予測値生成手段と、前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記予測値生成手段の出力か入力信号のいずれか一方を出力する第２の選択手段とを備え、前記第１の選択手段の出力と、前記パターン判定手段の判定結果の双方を出力する符号化手段と、前記符号化手段で符号化された信号から特定のパターンを検出するパターン検出手段と、前記符号化手段で符号化された信号に対し、前記パターン検出手段の検出結果に応じて符号操作を行う第２の符号操作手段と、前記符号化手段で符号化された信号に対し、前記非線形量子化手段と逆の特性により復号化を行う非線形逆量子化手段と、前記符号化手段におけるパターン判定手段の判定結果に基き、前記第２の符号操作手段の出力か前記非線形逆量子化手段の出力のいずれか一方を出力する第３の選択手段とを備えた復号化手段とを有することによって、符号量は削減しつつ従来方式の符号化、復号化装置よりも量子化誤差を抑える用途にも適用できる。
【０１０６】
あるいは本発明にかかる画像符号化、復号化装置は、入力信号と第２の選択手段の差分を行う差分手段と、前記差分手段の出力差分信号の信号レベルと所定の値とを比較する信号レベル比較手段と、前記信号レベル比較手段の判定結果と前記差分手段からの複数の差分信号値の必要符号量が所定のパターンに適合するかを判定するパターン判定手段と、前記パターン判定手段の判定結果に応じた除算処理を行う除算処理手段と、前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記除算処理手段の複数の出力信号の符号を操作する第１の符号操作手段と、前記差分手段の出力差分信号を非線形の量子化特性により符号化する非線形量子化手段と、前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記第１の符号操作手段の出力か前記非線形量子化手段の出力のいずれか一方を出力する第１の選択手段と、前記非線形量子化手段の出力から予測信号を生成する第１の予測値生成手段と、前記除算処理手段の出力から予測信号を生成する第２の予測値生成手段と、前記パターン判定手段の判定結果に基き、前記第１の予測値生成手段の出力か前記第２の予測値生成手段の出力のいずれか一方を出力する第２の選択手段とを備え、前記第１の選択手段の出力と、前記パターン判定手段の判定結果の双方を出力する符号化手段と、前記符号化手段で符号化された信号から特定のパターンを検出するパターン検出手段と、前記符号化手段で符号化された信号に対し、前記パターン検出手段の検出結果に応じて符号操作を行う第２の符号操作手段と、前記第２の符号操作手段の出力信号に対し、その信号レベルに応じた乗算処理を行う乗算処理手段と、前記符号化手段で符号化された信号に対し、前記非線形量子化手段と逆の特性により復号化を行う非線形逆量子化手段と、前記符号化手段におけるパターン判定手段の判定結果に基き、前記乗算処理手段の出力か前記非線形逆量子化手段の出力のいずれか一方を出力する第３の選択手段とを備えた復号化手段とを有することによって、符号量は削減しつつ従来方式の符号化、復号化装置よりも量子化誤差を抑える用途にも適用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０７】
【図１】本発明の実施の形態１による画像符号化装置の構成を示すブロック図
【図２】本発明の実施の形態１による画像復号化装置の構成を示すブロック図
【図３】実施の形態１に用いられる非線形量子化手段における非線形量子化動作の概念を表す模式図
【図４】実施の形態１に用いられる非線形逆量子化手段の構成例を示すブロック図
【図５】実施の形態１に用いられる第１の符号操作手段の動作の概念を表す模式図
【図６】実施の形態１に用いられる第２の符号操作手段の動作の概念を表す模式図
【図７】本発明の実施の形態１による画像符号化、復号化装置を用いた３次元ＮＲ装置の構成例を示すブロック図
【図８】本発明の実施の形態１による画像符号化、復号化装置を用いた３次元ＮＲ装置で行う処理の概念を表した模式図
【図９】本発明の実施の形態２による画像符号化装置の構成を示すブロック図
【図１０】本発明の実施の形態２による画像復号化装置の構成を示すブロック図
【図１１】実施の形態２に用いられる除算処理手段の構成例を示すブロック図
【図１２】実施の形態２に用いられる除算処理手段と第１の符号操作手段の動作の概念を表す模式図
【図１３】実施の形態２に用いられる第２の予測値生成手段の構成例を示すブロック図
【図１４】実施の形態２に用いられる乗算処理手段の構成例を示すブロック図
【図１５】実施の形態２に用いられるパターン検出手段、第２の符号化操作手段、信号レベル判定手段、及び乗算処理手段の動作の概念を表す模式図
【図１６】本発明の実施の形態３による画像符号化装置の構成を示すブロック図
【図１７】本発明の実施の形態３による画像復号化装置の構成を示すブロック図
【図１８】実施の形態３に用いられる非線形処理手段における非線形量子化動作の概念を表す模式図
【図１９】実施の形態３に用いられる第１の予測値生成手段の構成例を示すブロック図
【図２０】従来の画像符号化装置の構成を示すブロック図
【図２１】従来の画像復号化装置の構成を示すブロック図
【図２２】従来の画像符号化装置に用いられる非線形量子化回路の非線形量子化動作の概念を表す模式図
【図２３】従来の画像符号化、復号化装置を用いた３次元ＮＲ装置の構成例を示すブロック図
【図２４】従来の画像符号化、復号化装置を用いた３次元ＮＲ装置に用いられる３次元ＮＲ処理回路の構成例を示すブロック図
【図２５】従来の画像符号化、復号化装置を用いた３次元ＮＲ装置で行う処理の概念を表した模式図
【図２６】３次元ＮＲ処理回路に用いられる非線形処理回路の入出力特性を示す特性図
【符号の説明】
【０１０８】
１０１    減算器
１０２    バッファ
１０３    符号量見積手段
１０４    パターン判定手段
１０５    符号操作手段
１０６    非線形量子化手段
１０７    セレクタ
１０８    予測値生成手段
１０９    セレクタ
１１０    遅延回路
２０１    バッファ
２０２    パターン検出手段
２０３    符号操作手段
２０４    非線形逆量子化手段
２０５    セレクタ
２０６    加算器
２０７    遅延回路
３０１    非線形逆量子化手段
３０２    加算器
４０１    画像符号化装置
４０２    フレームメモリ
４０３    画像復号化装置
５０１    信号レベル判定手段
５０２    パターン判定手段
５０３    除算処理手段
５０４    符号操作手段
５０５    予測値生成手段
６０１    信号レベル判定手段
６０２    乗算処理手段
７０１    ビットシフト量制御回路
７０２    ビットシフト回路
８０１    ビットシフト量制御回路
８０２    ビットシフト回路
８０３    加算器
９０１    ビットシフト量制御回路
９０２    ビットシフト回路
１００１    非線形量子化手段
１００２    予測値生成手段
１１０１    非線形逆量子化手段
１２０１    非線形逆量子化手段
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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