JP3270861B2 - ブロック変換符号の復号装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】この発明は、ディジタル画像信号
を小ブロックに分割し、ブロック毎に処理することによ
ってデータ量を圧縮するブロック変換符号の復号装置、
特に、エラーである重要語を修整した場合に、その修整
の信頼性を示す判断を行うようにした復号装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】ディジタルビデオ信号を磁気テープ等の
記録媒体に記録する時には、その情報量が多いので、記
録／再生できる程度の伝送レイトを達成するために、高
能率符号化によって、ディジタルビデオ信号を圧縮する
のが普通である。高能率符号化としては、ディジタルビ
デオ信号を多数の小ブロックに分割し、ブロック毎に符
号化処理を行うＡＤＲＣ、ＤＣＴ（Discrete Cosine Tr
ansform)等が知られている。ＡＤＲＣは、例えば特開昭
６１−１４４９８９号公報に記載されているような、２
次元ブロック内に含まれる複数画素の最大値及び最小値
により規定されるダイナミックレンジを求め、このダイ
ナミックレンジに適応した符号化を行う高能率符号化で
ある。

【０００３】ブロック変換符号化で得られる符号化出力
は、同等の重要度を有していない。ＡＤＲＣでは、ダイ
ナミックレンジ情報が再生側で分からないと、そのブロ
ックの全ての画素の復号ができなくなるので、ブロック
毎に検出されるダイナミックレンジ情報は、画素毎のコ
ード信号に比して重要度が高い。ＤＣＴの場合では、Ｄ
ＣＴで発生した係数データ中で、直流分は、交流分に比
して重要度が高い。また、ＤＣＴの場合でも、直流分に
限らず、ブロック毎の量子化ステップの情報等も重要で
ある。これらの重要度が高い符号化出力を重要語と称す
る。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ＡＤＲＣを用いたディ
ジタルＶＴＲでは、重要語がエラーの場合でもその値を
用いて全ての符号化出力を復号するか、または重要語が
エラーのブロックは、エラーブロックとして、周囲の復
号データでエラーブロックを修整するかしていた。何れ
の処理であっても、重要語がエラーであるブロックは、
ブロック状の歪みとなり、復元画像の劣化が目立つ問題
があった。そこで、この重要語のエラーを周辺ブロック
と注目ブロックとの空間的な相関に基づいて、統計的な
手法によって推定している。しかしながら、絵柄によっ
ては、推定の精度が低いおそれがある。ＤＣＴの場合
も、同様に空間的な相関を利用した重要語の修整がなさ
れているが、同様の問題がある。

【０００５】従って、この発明の目的は、エラーである
重要語を修整した時に、その推定が成功したかどうかを
示す判断を行うことによって、復元画像の劣化を抑える
ことができるブロック変換符号の復号装置を提供するこ
とにある。

【０００６】

【課題を解決するための手段】請求項１の発明は、複数
の画素からなるディジタル画像信号を、空間的に近接す
る複数の画素からなるブロック毎に、伝送情報量を圧縮
するブロック符号化することで生成された、復号のため
の重要度が高い重要語を含む伝送データを復号するブロ
ック変換符号の復号装置において、重要語がエラーの場
合に、重要語のエラーを修整するための回路と、伝送デ
ータが供給され、ブロック毎に正しい重要語あるいは修
整された重要語を用いて、符号化データを復号するため
の復号回路と、復号回路と結合され、重要語がエラーの
注目ブロックに関して、注目ブロック内の周辺の位置の
復号値と、注目ブロックの周辺ブロック内であって、注
目ブロックとの境界付近に位置する復号値との差を参照
することによって、重要語の修整が成功したかどうかを
判定するための回路とからなることを特徴とするブロッ
ク変換符号の復号装置である。

【０００７】請求項２の発明は、差を参照する時に、差
の絶対値和が所定値より小さい時に、修整が成功したも
のと判定するものである。請求項３記載の発明は、差を
参照する時に、差の絶対値の中の最大値が所定値より小
さい時に、修整が成功したものと判定するものである。
請求項４記載の発明は、差を参照する時に、差の絶対値
和が所定値より小さく、または差の絶対値の中の最大値
が所定値より小さい時に、修整が成功したものと判定す
るものである。請求項５記載の発明は、差を参照する時
に、差の絶対値和が所定値より小さく、且つ差の絶対値
の中の最大値が所定値より小さい時に、修整が成功した
ものと判定するものである。請求項５記載の発明は、重
要語がエラーの場合に、重要語のエラーを修整するとと
もに、修整に使用する周辺ブロックのデータのエラー数
を計数し、エラー数を所定値と比較することによって、
重要語の推定が成功したかどうかを示すフラグを発生
し、このフラグを差を参照して再設定するものである。

【０００８】

【作用】注目ブロックがエラーの場合には、注目ブロッ
クの符号化値とその周辺データ（復号値）とを使用した
統計的な方法によって、注目ブロックに関する重要語が
推定される。正しい重要語あるいは修整された重要語を
使用して復号がなされる。重要語がエラーの注目ブロッ
クの復号値と、注目ブロックの周辺のブロック内であっ
て、注目ブロックとの境界付近に位置する復号値との差
を調べ、この差の絶対値和がしきい値よりも大きい場合
には、推定が失敗したと判断する判定回路が設けられ
る。この判定によって、修整の信頼度を高めることがで
きる。

【０００９】

【実施例】以下、この発明による復号装置の一実施例に
ついて説明する。この実施例では、ブロック変換符号と
してＡＤＲＣを使用している。ＡＤＲＣの具体例として
は、１フレームの有効領域が（４×４）画素の大きさの
ブロックに分割される。記録側に設けられたＡＤＲＣエ
ンコーダでは、各ブロックのダイナミックレンジＤＲと
最小値ＭＩＮとが検出され、最小値が除去されたビデオ
データが量子化ステップで再量子化される。４ビット固
定長のＡＤＲＣの場合では、ダイナミックレンジＤＲを
1/16とすることによって、量子化ステップΔが得られ
る。この量子化ステップΔで、最小値が除去されたビデ
オデータが除算され、商を切り捨てにより整数化した値
がコード信号とされる。ダイナミックレンジＤＲ、最小
値ＭＩＮおよびコード信号が記録データの構造に変換さ
れたから磁気テープに記録される。

【００１０】図１において、１が重要語修整回路を示
す。図示しないが、磁気テープから再生され、チャンネ
ル符号の復号がされ、さらに、ＴＢＣ（時間軸補正）、
フレーム分解およびエラー訂正がされた再生データとエ
ラーの有無を示すエラーフラグとが重要語修整回路１に
供給される。エラー訂正できなかったサンプルに関して
エラーフラグが“１”とされる。エラーフラグは、ダイ
ナミックレンジＤＲに関するエラーフラグＥｄ、最小値
ＭＩＮに関するエラーフラグＥｍ、画素のコード信号に
関するエラーフラグＥｐとの３種類ある。

【００１１】重要語修整回路１は、重要語（すなわち、
ダイナミックレンジＤＲあるいは最小値ＭＩＮ）がエラ
ーの場合に、周辺ブロックの正しい復号画素データを使
用した最小自乗法によって、重要語を修整し、この後に
ＡＤＲＣ復号を行なう。重要語修整回路１については、
後述するが、ここでは、重要語の推定が成功したかどう
かの判断がなされる。この判断の結果、重要語に関する
フラグＳが生成される。Ｓ＝“１”であれば、重要語の
推定が成功したことを意味し、Ｓ＝“０”であれば、重
要語の推定が失敗したことを意味する。

【００１２】重要語修整回路１からの復号データが空間
的補間回路２に供給され、これからのフラグ情報Ｅｄ、
Ｅｍ、Ｅｐ、ＳがＲＯＭ３に供給される。ＲＯＭ３で形
成された画素単位のエラーフラグＥｓが空間的補間回路
２に供給される。ＲＯＭ３は、アドレスとして加えられ
るフラグ情報から、下記の表１に従って、画素単位のエ
ラーフラグＥｓを発生する。

【００１３】

【表１】

【００１４】この表１において、エラーフラグＥｓは、
エラーの場合で“１”であり、エラーでない場合に
“０”であり、また、＊は、そのエラーフラグの値が無
視されることを意味する。表１中のいくつかのパターン
について説明する。（Ｅｄ、Ｅｍ、Ｅｐ、Ｓ）＝（００
１＊）であれば、Ｅｓ＝“１”である。（Ｅｄ、Ｅｍ、
Ｅｐ、Ｓ）＝（０１００）のパターンは、最小値ＭＩＮ
の修整が失敗したことを意味するので、Ｅｓ＝“１”で
ある。一方、（Ｅｄ、Ｅｍ、Ｅｐ、Ｓ）＝（０１０１）
のパターンは、最小値ＭＩＮの修整が成功したことを示
すので、Ｅｓ＝“０”である。（Ｅｄ、Ｅｍ、Ｅｐ、
Ｓ）＝（１１１０）のパターンは、ダイナミックレンジ
ＤＲ、最小値ＭＩＮの修整が成功したことを意味するの
で、Ｅｓ＝“０”である。

【００１５】空間的補間回路２は、上述のエラーフラグ
Ｅｓを受け取り、エラーフラグＥｓを参照しながら、補
間しようとする注目画素がエラーのときに、周辺画素で
このエラー画素を補間する。具体的には、注目画素に関
するエラーフラグＥｓが“１”のとき、周囲８点（上
下、左右の４点と斜めの４点）の画素のＥｓを見て、最
初に水平方向の補間、次に垂直方向の補間、さらに次に
斜め方向の補間、最後に隣の画素で単に置き換える補間
の優先順序で補間を行なう。補間がなされると、エラー
フラグＥｓがリセットされ、補間ができなければ、Ｅｓ
＝“１”のままである。重要語の推定が失敗したブロッ
クの場合では、そのブロックの周辺部の画素の補間を周
囲ブロックの正しい画素を使用して補間できるが、中央
部の画素が補間されないで残る。

【００１６】空間的補間回路２に対して時間方向補間回
路４が接続される。上述のように、空間的補間回路２で
補間できなかった画素データがこの時間方向補間回路４
で補間される。この最終段の補間回路４は、エラーの画
素と空間的に同一位置の以前のフレームの画素データに
よって、このエラーの画素を置き換えるものである。具
体的には、補間回路４がフレームメモリを有し、Ｅｓ＝
“０”の画素データをフレームメモリに書き込むととも
に、Ｅｓ＝“１”の画素データは書き込まず、この画素
データの代わりに以前に書かれていた正しい画素データ
を読み出す構成とされる。

【００１７】このように、重要語の修整、適応的空間的
補間、時間方向の補間がエラーの状況に応じて行なわれ
る。ディジタルＶＴＲに対してこの実施例を適用する時
には、通常再生動作のみならず、可変速度再生の動作時
にも、充分なエラー修整を行なうことができ、エラー伝
搬による画質の劣化を防止できる。

【００１８】図２は、重要語修整回路１の一例である。
図２においてエラーフラグは、ダイナミックレンジＤ
Ｒ、最小値ＭＩＮ、画素のコード信号のそれぞれに関す
るＥｄ、Ｅｍ、Ｅｐを総称している。データおよびエラ
ーフラグがメモリ１１、ＡＤＲＣデコーダ１２およびメ
モリ１３に供給される。メモリ１１および１３は、時間
合わせのために設けられている。

【００１９】ＡＤＲＣデコーダ１２は、コード信号のビ
ット数を４ビットとする時に、各画素の復号値Ｌｉを発
生する。この復号値Ｌｉは次式で表される。 Ｌｉ＝〔（ＤＲ／２⁴ ）×ｘｉ＋ＭＩＮ〕 ＝〔Δ×ｘｉ＋ＭＩＮ〕

【００２０】但し、ｘｉはコード信号の値、Δは量子化
ステップ、〔 〕はガウス記号である。上式の〔 〕内
の演算を例えばＲＯＭで実現し、最小値ＭＩＮの加算を
行う構成をＡＤＲＣデコーダ１２が有している。ＡＤＲ
Ｃデコーダ１２からの復号データが修整回路１４に供給
される。修整回路１４には、メモリ１１からのエラーフ
ラグ、ダイナミックレンジＤＲおよび最小値ＭＩＮが供
給される。

【００２１】修整回路１４は、注目ブロックの重要語が
エラーの場合に、注目ブロックの符号化値と周辺ブロッ
クの境界復号データを使用してエラーである重要語を推
定するものであり、正しい重要語は、この修整回路１４
を単に通過する。例えば最小自乗法によって修整がなさ
れる。この推定は、ダイナミックレンジＤＲおよび最小
値ＭＩＮの両者がエラーの場合、最小値ＭＩＮのみにエ
ラーが生じた場合、並びにダイナミックレンジＤＲのみ
にエラーが生じた場合についてそれぞれなされる。

【００２２】この推定は、統計的な手法であるため、絵
柄によっては、比較的大きな誤差を生じる。例えば注目
ブロック内に鋭いレベルのピークが存在すると、推定誤
差が大きくなる。推定の精度を高めるために、エラーサ
ンプルを推定の対象から除外することに加えて、使用す
るデータのエラー数を調べ、エラー数の多少に応じたフ
ラグＳを形成する処理を行なっている。

【００２３】つまり、推定に使用するデータ中のエラー
数がカウンタ１５により計数され、計数値が比較回路１
６においてしきい値ＴＨ０と比較される。エラー数がし
きい値ＴＨ０より多いならば、修整回路１４においてフ
ラグＳが“０”とされ、推定が失敗したことを表す情報
が後段へ送られる。

【００２４】修整回路１４における推定方法としては、
最小自乗法による推定に限らず、周辺ブロックの境界デ
ータの最大値および最小値を注目ブロックの最大値およ
び最小値とみなす推定等が可能である。

【００２５】修整回路１４からのダイナミックレンジＤ
Ｒ、最小値ＭＩＮおよびフラグＳがＡＤＲＣデコーダ１
７に供給される。このＡＤＲＣデコーダ１７には、メモ
リ１３からのデータおよびエラーフラグも供給される。
このＡＤＲＣデコーダ１７からは、エラーフラグ、各画
素の復号データおよびフラグＳが取り出され、これらが
時間合わせ用のメモリ１８に供給される。

【００２６】また、各画素の復号データとエラーフラグ
とが判定回路１９に供給される。この判定回路１９に
は、しきい値ＴＨ１が供給される。判定回路１９の出力
がスイッチ回路２０にその制御信号として供給される。
スイッチ回路２０には、フラグＳが供給されており、ス
イッチ回路２０の状態に応じて、フラグＳが強制的に
“０”（すなわち、推定が失敗したことを表す）とされ
る。

【００２７】判定回路１９は、重要語の推定が本当に成
功したかどうかを判定する。つまり、重要語がエラーの
注目ブロックとその周辺のブロックとの境界の復号値を
比較し、差分の絶対値の和がしきい値ＴＨ１より大きい
ときは、フラグＳを強制的に“０”とする。

【００２８】図３は、注目ブロックの周辺復号値ｙ１〜
ｙ12とその周辺ブロックの境界データ（復号値）とを示
す。判定回路１９は、下記のような差の絶対値和を生成
する。（ ）＊は、絶対値を意味する。これらの復号値
は、エラーであるものが除外される。

【００２９】差の絶対値和＝（ｙ１´´−ｙ１）＊＋
（ｙ１´−ｙ１）＊＋（ｙ２´−ｙ２）＊＋（ｙ３´−
ｙ３）＊＋（ｙ４´−ｙ４）＊＋（ｙ４´´−ｙ４）＊
＋（ｙ５´−ｙ５）＊＋（ｙ６´−ｙ６）＊＋（ｙ７´
−ｙ７）＊＋（ｙ７´´−ｙ７）＊＋（ｙ８´−ｙ８）
＊＋（ｙ９´−ｙ９）＊＋（ｙ10´−ｙ10）＊＋（ｙ10
´´−ｙ10）＊＋（ｙ11´−ｙ11）＊＋（ｙ12´−ｙ1
2）＊

【００３０】この絶対値和としきい値ＴＨ１か比較さ
れ、絶対値和＞ＴＨ１の場合は、フラグＳを強制的に
“０”とする。このように、周辺のブロックとあまり大
きな差が存在することは、画像の空間的な相関の存在に
反するので、重要語の推定が失敗したと判断する。これ
によって、重要語の修整の精度を高めている。

【００３１】図４は、この発明の他の実施例である。図
２の重要語修整回路とことなる点は、判定回路１９と判
定回路２１との両者を設けていることである。判定回路
１９は、上述のように、注目ブロックの復号値と周辺ブ
ロックの境界データの差の絶対値和をしきい値ＴＨ１と
比較して、重要語の推定の良否を判断する。他の判定回
路２１は、上述の対応する２画素の復号値の差の絶対値
の中の最大値をしきい値ＴＨ２と比較する。

【００３２】差の絶対値の最大値がしきい値ＴＨ２より
大きい時には、重要語の修整（推定）が失敗したものと
して、重要語のフラグＳをスイッチ回路２０によって、
強制的に"0" としている。ダイナミックレンジの推定を
誤ったために、隣接する復号値の差が非常に大きくなる
と、その画素が目立つことになる。かかる画質の劣化が
判定回路２１によって防止される。二つの判定回路１９
および２１によって、画質の劣化を上述の一実施例より
確実に防止できる。

【００３３】以上の実施例では、重要語を推定した時
に、推定が成功したかどうかを示すフラグＳを修整回路
１４で発生しているが、必ずしも、その必要はなく、判
定回路１９、２１によってこのフラグＳを発生しても良
い。また、ブロック符号化としてＡＤＲＣを用いている
が、ＤＣＴ等の他のブロック符号化を用いても良い。

【００３４】

【発明の効果】この発明は、重要語がエラーのブロック
に関しては、そのブロックの周囲に存在する復号値を使
用して重要語を推定し、また、この推定の成功／失敗を
示すフラグを形成し、このフラグを参照してエラーであ
る画素の補間を行なうので、良好な復元画像を得ること
ができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施例の構成を示すブロック図で
ある。

【図２】この発明の一実施例における重要語の修整回路
の一例の構成を示すブロック図である。

【図３】注目ブロックの復号値と周辺ブロックの境界の
復号値を示す略線図である。

【図４】この発明の重要語の修整回路の他の例の構成を
示すブロック図である。

【符号の説明】 １ 重要語修整回路 ２ 空間的補間回路 ４ 時間方向補間回路 １２、１７ ＡＤＲＣデコーダ １４ 修整回路 １９、２１ 判定回路

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 複数の画素からなるディジタル画像信号
   を、空間的に近接する複数の画素からなるブロック毎
   に、伝送情報量を圧縮するブロック符号化することで生
   成された、復号のための重要度が高い重要語を含む伝送
   データを復号するブロック変換符号の復号装置におい
   て、上 記重要語がエラーの場合に、上記重要語のエラーを修
   整するための手段と、 上記伝送データが供給され、上記ブロック毎に正しい上
   記重要語あるいは上記修整された重要語を用いて、上記
   符号化データを復号するための復号手段と、 上記復号手段と結合され、上記重要語がエラーの注目ブ
   ロックに関して、上記注目ブロック内の周辺の位置の復
   号値と、上記注目ブロックの周辺ブロック内であって、
   上記注目ブロックとの境界付近に位置する復号値との差
   を参照することによって、上記重要語の修整が成功した
   かどうかを判定するための手段とからなることを特徴と
   するブロック変換符号の復号装置。
2. 【請求項２】 複数の画素からなるディジタル画像信号
   を、空間的に近接する複数の画素からなるブロック毎
   に、伝送情報量を圧縮するブロック符号化することで生
   成された、復号のための重要度が高い重要語を含む伝送
   データを復号するブロック変換符号の復号装置におい
   て、上 記重要語がエラーの場合に、上記重要語のエラーを修
   整するための手段と、 上記伝送データが供給され、上記ブロック毎に正しい上
   記重要語あるいは上記修整された重要語を用いて、上記
   符号化データを復号するための復号手段と、 上記復号手段と結合され、上記重要語がエラーの注目ブ
   ロックに関して、上記注目ブロック内の周辺の位置の復
   号値と、上記注目ブロックの周辺ブロック内であって、
   上記注目ブロックとの境界付近に位置する復号値との差
   の絶対値和が所定値より小さい時に、上記重要語の修整
   が成功したものと判定するための手段とからなることを
   特徴とするブロック変換符号の復号装置。
3. 【請求項３】 複数の画素からなるディジタル画像信号
   を、空間的に近接する複数の画素からなるブロック毎
   に、伝送情報量を圧縮するブロック符号化することで生
   成された、復号のための重要度が高い重要語を含む伝送
   データを復号するブロック変換符号の復号装置におい
   て、上 記重要語がエラーの場合に、上記重要語のエラーを修
   整するための手段と、 上記伝送データが供給され、上記ブロック毎に正しい上
   記重要語あるいは上記修整された重要語を用いて、上記
   符号化データを復号するための復号手段と、 上記復号手段と結合され、上記重要語がエラーの注目ブ
   ロックに関して、上記注目ブロック内の周辺の位置の復
   号値と、上記注目ブロックの周辺ブロック内であって、
   上記注目ブロックとの境界付近に位置する復号値との差
   の絶対値の最大値が所定値より小さい時に、上記重要語
   の修整が成功したものと判定するための手段とからなる
   ことを特徴とするブロック変換符号の復号装置。
4. 【請求項４】 複数の画素からなるディジタル画像信号
   を、空間的に近接する複数の画素からなるブロック毎
   に、伝送情報量を圧縮するブロック符号化することで生
   成された、復号のための重要度が高い重要語を含む伝送
   データを復号するブロック変換符号の復号装置におい
   て、上 記重要語がエラーの場合に、上記重要語のエラーを修
   整するための手段と、 上記伝送データが供給され、上記ブロック毎に正しい上
   記重要語あるいは上記修整された重要語を用いて、上記
   符号化データを復号するための復号手段と、 上記復号手段と結合され、上記重要語がエラーの注目ブ
   ロックに関して、上記注目ブロック内の周辺の位置の復
   号値と、上記注目ブロックの周辺ブロック内であって、
   上記注目ブロックとの境界付近に位置する復号値との差
   の絶対値和が所定値より小さく、または上記差の絶対値
   の最大値が所定値より小さい時に、上記重要語の修整が
   成功したものと判定するための手段とからなることを特
   徴とするブロック変換符号の復号装置。
5. 【請求項５】 複数の画素からなるディジタル画像信号
   を、空間的に近接する複数の画素からなるブロック毎
   に、伝送情報量を圧縮するブロック符号化することで生
   成された、復号のための重要度が高い重要語を含む伝送
   データを復号するブロック変換符号の復号装置におい
   て、 上記伝送データのエラーの有無を示すエラーフラグを発
   生するための手段と、 上記重要語がエラーの場合に、上記重要語のエラーを修
   整するための手段と、 上記伝送データが供給され、上記ブロック毎に正しい上
   記重要語あるいは上記修整された重要語を用いて、上記
   符号化データを復号するための復号手段と、 上記復号手段と結合され、上記重要語がエラーの注目ブ
   ロックに関して、上記注目ブロック内の周辺の位置の復
   号値と、上記注目ブロックの周辺ブロック内であって、
   上記注目ブロックとの境界付近に位置する復号値との差
   を参照することによって、上記重要語の修整が成功した
   かどうかを判定し、その結果、上記エラーフラグを再設
   定するための手段とからなることを特徴とするブロック
   変換符号の復号装置。