(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
各々が複数の画素からなる複数のフレームを有するビデオ信号を符号化するビデオ信号符号化装置であって、
ビデオフレーム内の画素の明るさ値の平均を閾値とし、ビデオフレームを構成する各画素の明るさ値を前記閾値と比較し、各画素の明るさ値と前記閾値とを比較した結果に基づいて、各々の画素を２つの群のうちの何れか１つに分類することによって、２つの群のうちの１つに分類された連続する複数の画素から構成された複数の領域を備える二進フレームを生じる手段と、
前記各々の領域の輪郭線上の画素の位置データを表す輪郭線情報と、各領域に属する画素が分類される群を表す二進情報とを備える領域情報を供給するように二進フレームを符号化する手段と、
前記二進フレームをＫ×Ｋ個の画素よりなり（Ｋは１より大きい整数）かつ互いに重複しない複数の二進ブロックに分ける手段と、
各々の二進ブロックに対して、各々の二進ブロックに属し、かつ前記２つの群のうちの何れか１つに分類された画素の個数Ｌを決定する手段と、
各々の二進ブロックに対して、各々の二進ブロック内のＫ×Ｋ個の画素が全て２つの群のうちの何れか１つにのみ属するか否かを表す制御信号を発生する手段と、
前記ビデオフレームを、Ｋ×Ｋ個の画素よりなり、互いに重複せず、各々が二進ブロックのうちの何れか１つと対応する複数のビデオブロックに分け、Ｋ×Ｋ個の前記画素の明るさ値と各々の前記ビデオブロックに対応する二進ブロックで決定された前記画素数Ｌに基づいて各々の前記ビデオブロックに対する平均値と２つの復元値とを生じる手段と、
前記制御信号に応答して、前記制御信号が前記対応する二進ブロック内の全ての画素が２つの群の中の何れか１つに属することを表す場合には平均値を選択し、そうでない場合には２つの復元値を選択することによって、各々の前記ビデオブロックに対して選択された出力を発生する手段を有することを特徴とするビデオ信号符号化装置。
【請求項２】
前記２つの復元値は、前記制御信号が前記対応する二進ブロック内の全ての画素が２つの群の中の何れか１つのみに属するものではないことを表す場合にのみビデオブロックに対して生じることを特徴とする請求項１に記載のビデオ信号符号化装置。
【請求項３】
各々の前記ビデオブロックに対して決定された前記選択された出力を符号化する手段を更に有することを特徴とする請求項１に記載のビデオ信号符号化装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はビデオ信号符号化装置に関し、特に、変形されたブロックトランケーション符号化（Ｂｌｏｃｋ  Ｔｒｕｎｃａｔｉｏｎ  Ｃｏｄｉｎｇ：ＢＴＣ）及び輪郭線符号化（ｃｏｎｔｏｕｒ  ｃｏｄｉｎｇ）方法を用いて、ビデオ信号を符号化する装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
通常、多様なビデオシステムにおいて、ビデオフレーム信号のビデオライン信号は画素値と呼ばれる一連のディジタルデータを含むため、各ビデオフレーム信号を規定するのに相当量のディジタルデータが必要である。
【０００３】
しかし、通常の伝送チャネルの使用可能な周波数帯域幅は制限されているため、特に、テレビ電話のような低伝送ビデオ信号符号化／復号化システムにおいては、多様なデータ圧縮方法を通じて相当量のデータを減らす必要がある。
【０００４】
ＢＴＣ方法はビデオ信号圧縮方法のうちの１つであって、画質を保持しながらディジタルデータの量を大幅に減少させ得る。
【０００５】
ＢＴＣ方法を用いてビデオ信号を符号化するためには、ビデオ信号の１つのフレームが、大きさがＫ×Ｋ（Ｋは１より大きい整数）の互いに重複しないブロックに分割される。図１には、ＢＴＣ方法で符号化の単位であるブロックの例が示されている。図１に示されたブロックは１６個の画素からなり、各画素はｆ1からｆ16までのシンボルで示してされている
【０００６】
１つのブロック内のＮ（＝Ｋ2）個の画素は、各画素の明るさを閾値と比較することによって、更に２つの群（明群と暗群）に分けられ、ブロックに含まれた画素の明るさ値は２つの復元値のうちの１つに変換されるが、各々の復元値は各々明群と暗群に含まれた画素の明るさの代表値である。図２において、ＡとＢとは復元値である（Ａが暗群、Ｂが明群）。よって、ブロックは２つの復元値とブロック内の各々の画素が２つの復元値のうちの何れか１つで代表されるかを表すパターンで表現される。このパターンは図３に示されたような二進映像のブロックであるビットプレーンで更に表現される。
【０００７】
２つの復元値はブロックの上述された閾値とコントラストとをそれぞれ表す標本平均と標本分散から決定される。図１に示されたブロックに含まれた画素の明るさ値の標本平均ｆMと標本分散ｆVは次のように計算される。
【０００８】
【数１】
0003793601.tif 000002
【０００９】
【数２】
0003793601.tif 000003
【００１０】
ここで、Ｎ：１つのブロックに含まれた画素の数
ｉ：１からＮまでの範囲を有する整数
ｆi：図１と同一のシンボルで示される画素の明るさ値
【００１１】
２つの復元値は、図２の２つの色調を有するブロックの標本平均と標本分散が図１の元のブロックに対する値と同一になるように決定される。よって、２つの復元値、即ち、ＡとＢは次のように決定される。
【００１２】
【数３】
0003793601.tif 000004
【００１３】
【数４】
0003793601.tif 000005
【００１４】
ここで、Ｌ：標本平均ｆMより明るさ値が大きいか等しい画素の個数
【００１５】
図２を参照するに、明るさ値がｆMより小さい画素はＡで示され、それ以外の画素はＢで表される、一方、図３のビットプレーンにおいて、明るさ値がｆMより小さい画素は０で示され、残りの画素は１で示される。
【００１６】
符号化器で決定された２つの復元値とビットプレーンとは対応する復号化器へ供給され、この際、ビットプレーンはブロック内の各画素が明群に属するか暗群に属するかを表し、２つの復元値は復号化器で各群の復元された画素値を表す。
【００１７】
１つのビデオ信号ブロックを２つの復元値とビットプレーンで表すことによってチャネル上へ供給されるデータの量が大幅に減少される。
【００１８】
対応する復号化器においては、２つの復元値とビットプレーンとが復号化されて、復元されたビデオ信号ブロックとなる。元のビデオ信号と復元されたビデオ信号との間には無視できない差が存在するが、これはＫ×Ｋ個の相異なる画素の明るさ値が２つの復元値により表されるためである。しかし、ＢＴＣ処理中各ブロックに対する標本平均と標本分散が維持されるため、各ブロックの明るさ、コントラスト及び著しい特徴はよく保持される。１つのブロック内に大きい明るさ変化がない場合、小さい明るさ変化はよく維持される。これは人間の視覚システムの応答特性ともよく一致するが、大きい明るさ変化はその周辺の小さい明るさ変化を覆い隠す傾向があるためである。従って、ＢＴＣの処理中に発生するビット数の減少にもかかわらず、復元されたビデオ信号は元のビデオ信号に近接する。
【００１９】
一方、ビットプレーンの全ての二進画素がさらに処理されずに供給される場合、ビットプレーンを表現するためにＫ×Ｋビットを要すことになる。よって、１つのフレームのビデオ信号を符号化するのに用いられるビット数は、各々のブロックに対する復元値を符号化するのに必要とされるビット数を１つのフレーム内の画素数に加えた値になる。従来のＢＴＣ方法を用いることによって、伝送すべきビット数が低減されたが、まだビットプレーンを伝送するには相当量のビット数が必要であるため、ビデオ信号を符号化するのに用いられるビット数を更に減少させることが要求される。
【００２０】
【発明が解決しようとする課題】
従って、本発明の主な目的は、変形されたブロックトランケーション符号化及び輪郭線符号化方法を用いてビデオ信号を符号化する符号化器を用いることによって、符号化されたビデオ信号の伝送ビット数を減らし得る装置を提供することである。
【００２１】
【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、本発明によれば、各々が複数の画素からなる複数のフレームを有するビデオ信号を符号化するビデオ信号符号化装置であって、
ビデオフレームを構成する各画素の明るさ値を閾値と比較し、各画素の明るさ値と前記閾値とを比較した結果に基づいて、各々の画素を２つの群のうちの何れか１つに分類することによって、２つの群のうちの１つに分類された連続する複数の画素から構成された複数の領域を備える二進フレームを生じる手段と、
前記各々の領域の輪郭線上の画素の位置データを表す輪郭線情報と、各領域に属する画素が分類される群を表す二進情報とを備える領域情報を供給するように二進フレームを符号化する手段と、
前記二進フレームをＫ×Ｋ個の画素よりなり（Ｋは１より大きい整数）かつ互いに重複しない複数の二進ブロックに分ける手段と、
各々の二進ブロックに対して、各々の二進ブロックに属し、かつ前記２つの群のうちの何れか１つに分類された画素の個数Ｌを決定する手段と、
各々の二進ブロックに対して、各々の二進ブロック内のＫ×Ｋ個の画素が全て２つの群のうちの何れか１つにのみ属するか否かを表す制御信号を発生する手段と、
前記ビデオフレームを、Ｋ×Ｋ個の画素よりなり、互いに重複せず、各々が二進ブロックのうちの何れか１つと対応する複数のビデオブロックに分け、Ｋ×Ｋ個の前記画素の明るさ値と各々の前記ビデオブロックに対応する二進ブロックで決定された前記画素数Ｌに基づいて各々の前記ビデオブロックに対する平均値と２つの復元値とを生じる手段と、
前記制御信号に応答して、前記制御信号が前記対応する二進ブロック内の全ての画素が２つの群の中の何れか１つに属することを表す場合には平均値を選択し、そうでない場合には２つの復元値を選択することによって、各々の前記ビデオブロックに対して選択された出力を発生する手段を有する。
【００２２】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好適実施について図面を参照しながらより詳しく説明する。
【００２３】
図４には、マスキングブロック１１０、輪郭線符号化ブロック１２０、制御ブロック１３０、変形ＢＴＣブロック１４０及び符号化ブロック１５０を有する本発明のビデオ信号符号化装器１０のブロック図が示されている。
【００２４】
マスキングブロック１１０に印加された入力ビデオ信号は画素から構成された一連のフレームを含み、ビデオ信号のフレーム内の各々の画素の明るさ値はマスキングブロック１１０で閾値と比較される。本発明の一実施例によれば、前記閾値としてビデオ信号のフレーム内に含まれている全ての画素の明るさ値の平均が用いられる。１つの画素の明るさ値が閾値より小さい場合、その画素は二進値、例えば、０で表され、そうでない場合は、二進値１で表される。よって、ビデオ信号のフレームはマスキングブロック１１０で二進フレームで表され、二進フレームは複数の領域を含み、各々の領域は１または０の同一値により表される連続した複数の画素から構成される。その後、二進フレームは輪郭線符号化ブロック１２０と制御ブロック１３０へ伝達される。
【００２５】
輪郭線符号化ブロック１２０は、二進フレームに含まれた領域の輪郭線を、ＢーＳｐｌｉｎｅ近似法や多角形の（polygonal）近似法のような従来の輪郭線符号化方法を通じて符号化して領域情報を生じる。領域情報は各領域に対する輪郭線情報と各領域に属する画素の値、即ち、１または０を表す二進情報を含む。輪郭線情報は各々の領域に対する輪郭線または境界（ｂｏｕｎｄａｒｙ）を追跡するためのもので、境界上の画素の位置データを含む。二進情報は輪郭線により画定される領域内の画素の明るさ値が閾値より小さいか否かを表す。その後、輪郭線情報と二進情報とは、送信のため送信機（図示せず）へ伝達される。
【００２６】
制御ブロック１３０において、マスキングブロック１１０から供給された二進フレームは、最初にＫ×Ｋ個の画素を含み、互いに重複されない複数のブロックに分割される（Ｋは１より大きい整数）。また、１つのブロック内の全てのＫ×Ｋ個の画素が同一の値、即ち、１または０を有する場合、ラインＬ１に制御信号Ｓ１を出力し、そうでない場合、即ち、１つのブロックが０及び１の画素を有する場合は、ラインＬ１へ制御信号Ｓ２を出力する。制御ブロック１３０は各々のブロックに対して、その明るさ値がマスキングブロック１１０における閾値以上の画素の個数、即ち各ブロック内で１で表される画素数Ｌを計算し、ラインＬ２を通じて変形ＢＴＣブロック１４０へ画素数Ｌを供給する。
【００２７】
前記マスキングブロック１１０に供給された入力ビデオ信号は変形ＢＴＣブロック１４０へも供給されて、ビデオ信号の各フレームは本発明による変形されたＢＴＣ方法により処理される。
【００２８】
図５を参照するに、図４に示された変形ＢＴＣブロック１４０の詳細なブロック図が示されている。変形ＢＴＣブロック１４０は、ブロック決定ブロック１４１、ｆM及びｆV決定ブロック１４２、Ａ及びＢ演算ブロック１４３、及び選択ブロック１４４を含む。
【００２９】
ブロック決定ブロック１４１において、入力ビデオ信号の各々のフレームは、制御ブロック１３０で分割されたのと同様にＫ×Ｋ個の画素を有する複数のブロックに分割され、ブロック単位でｆM及びｆV決定ブロック１４２へ伝達される。ｆM及びｆV決定ブロック１４２においては、各々のブロックに含まれたＫ×Ｋ個の画素の標本平均値ｆM及び標本分散ｆVが前述した（式１）及び（式２）により決定される。その後、標本分散はＡ及びＢ演算ブロック１４３へ供給され、標本平均値はＡ及びＢ演算ブロック１４３、及び選択ブロック１４４へ伝達される。
【００３０】
Ａ及びＢ演算ブロック１４３においては、２つの復元値Ａ及びＢが、標本平均値、標本分散、ラインＬ２を通じて伝達された画素数Ｌ、及びブロック内の全体画素数Ｎ（＝Ｋ×Ｋ）に基づいて（式３）によって、ラインＬ１の制御信号Ｓ２に対応する各々のブロックに対してのみ計算される。言い替えれば、復元値はブロックに対応する制御信号がＳ２であるときのみに、ブロックに対して計算される。従って、制御信号Ｓ１がＡ及びＢ演算ブロック１４３へ供給されれば復元値の計算は行われない。前記したように計算された２つの復元値は選択ブロック１４４へ伝達される。前記から得られた復元値を用いることによって、本発明による閾値により定められた輪郭線を有するブロックに対する画素の明るさ値の平均と分散とが保持され得ることが当業者には明らかである。本発明による輪郭線は従来のＢＴＣ方法に用いられたブロックの平均画素値によらず、一つのフレーム内の全ての画素の明るさ値の平均により決定されることが認知されなければならない。
【００３１】
選択ブロック１４４はラインＬ１から供給された制御信号に応じて、１つのブロックに対する標本平均値と２つの復元値とのうちのいずれか一方を選択する。即ち、制御信号Ｓ１が選択ブロック１４４へ供給されれば、該当ブロックに対して標本平均値が選択され、制御信号Ｓ２が供給されれば２つの復元値が選択される。
【００３２】
再び図４を参照するに、前記変形されたＢＴＣブロック１４０内の選択ブロック１４４で各々のブロックに対して選択された値は符号化ブロック１５０へ供給されて、適当な符号化方法、例えば、ＤＰＣＭ（差分パルス符号化変調）法によって符号化されて、その結果の符号化値は送信のための送信機（図示せず）へ出力される。
【００３３】
前述するように、符号化器１０から出力された、輪郭線情報と二進情報とを含む二進フレームの領域情報と、各々のブロックに対して決定された符号化値は受信側の対応する復号化器へ送信される。対応する復号化器において、領域情報は図４に示した符号化器１０のマスキングブロック１１０から発生された二進フレームを再構成するように復号化される。一方、送信された符号化値は一連の復号化された標本平均値と復元値とに復号化される。その後、復元された二進フレームは符号化器１０内の制御ブロック１３０で行われたようにＫ×Ｋ個の画素を有する複数のブロックに分割される。前記において、１つまたは２つの復号化された値が各ブロックの画素値によって順番にＫ×Ｋ個の画素を有する各ブロックに割り当てられる。特に、１つのブロック内の全てのＫ×Ｋ個の画素が同一の値、即ち、１または０を有する場合、１つの決定された値（図５に示されたｆM及びｆV決定ブロック１４２で定められた標本平均値）が該当ブロック内の全ての画素に対する代表的な画素値として割り当てられる。１つのブロック内の全ての画素が同一の値を有しない場合、即ち、一部の画素の画素値が１であり、他の画素の画素値が０である場合は、２つの復号化された値（図５に示されたＡ及びＢ演算ブロック１４３から供給された２つの復元値Ａ及びＢ）が該当ブロックに対する代表的な画素値として割り当てられ、この時、０を有する各々の画素は復元値Ａに置き換えられ、１を有する各々の画素は復元値Ｂに置き換えられる。
【００３４】
上記において、本発明の特定の実施例について説明したが、本明細書に記載した特許請求の範囲を逸脱することなく、当業者は種々の変更を加え得ることは勿論である。
【００３５】
【発明の効果】
従って、本発明によれば、変形されたＢＴＣ方法と輪郭線符号化方法とを併合して用いることによって、ビデオ信号を符号化するに用いられるビット数は従来のＢＴＣ方法により減少される。
【図面の簡単な説明】
【図１】従来のＢＴＣ方法で用いられた１つのブロックのビデオ信号の例示図。
【図２】従来のＢＴＣ方法で用いられ、図１に対応する２つの色調を有するブロックの例示図。
【図３】従来のＢＴＣ方法で用いられたビットプレーンの例示図。
【図４】本発明のビデオ信号符号化器のブロック図。
【図５】図４に示された変形ＢＴＣブロックの詳細ブロック図。
【符号の説明】
１０  符号化器
１１０  マスキングブロック
１２０  輪郭線符号化ブロック
１３０  制御ブロック
１４０  変形ＢＴＣブロック
１４１  ブロック決定ブロック
１４２  ｆM及びｆV決定ブロック
１４３  Ａ及びＢ演算ブロック
１４４  選択ブロック
１５０  符号化ブロック
【図１】
0003793601.tif 000006
【図２】
0003793601.tif 000007
【図３】
0003793601.tif 000008
【図４】
0003793601.tif 000009
【図５】
0003793601.tif 000010