JPH01276980A - Orthogonal transform coding system for picture data - Google Patents

Orthogonal transform coding system for picture data

Info

Publication number
JPH01276980A
JPH01276980A JP63105980A JP10598088A JPH01276980A JP H01276980 A JPH01276980 A JP H01276980A JP 63105980 A JP63105980 A JP 63105980A JP 10598088 A JP10598088 A JP 10598088A JP H01276980 A JPH01276980 A JP H01276980A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
area
data
low frequency
image data
orthogonal
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP63105980A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Tomoko Aono
友子 青野
Masao Izumi
泉 正夫
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.)
Sharp Corp
Original Assignee
Sharp Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sharp Corp filed Critical Sharp Corp
Priority to JP63105980A priority Critical patent/JPH01276980A/en
Priority to EP19890107497 priority patent/EP0339589A3/en
Publication of JPH01276980A publication Critical patent/JPH01276980A/en
Priority to US07/257,763 priority patent/US5109451A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Landscapes

  • Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
  • Image Processing (AREA)
  • Color Television Systems (AREA)
  • Compression Or Coding Systems Of Tv Signals (AREA)

Abstract

PURPOSE:To compress picture data at a high compressing ratio without deteriorating the picture quality by calculating and coding the mean value of orthogonally transforming data at every block of a low-frequency area and performing run-length coding on a high-frequency area after disintegrating the area into bit planes. CONSTITUTION:Picture data are orthogonally transformed into a spatial frequency system of 16X16 and DCT coefficients are found. Then the hatched area of the area pattern having the largest sum total value is selected as a low-frequency area and the rest is selected as a high-frequency area. Then a bit distribution calculation circuit 16 calculates the number of bits to be assigned to each block based on the mean value of the DCT coefficients thus found at every block. The quantization and coding of the high-frequency component are performed in such a way that the high-frequency component is quantized at a 2<m> level and one bit is used for code the DCT coefficients, with the (m-1) bits being assigned to the DCT coefficients. The information of the low- and high-frequency components thus found is stored in a recording and reproducing device 19.

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、データ圧縮を目的とした画像データ符号化
方式、特に直交変換を利用した画像データ直交変換符号
化方式に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION <Industrial Application Field> The present invention relates to an image data encoding method for the purpose of data compression, and particularly to an image data orthogonal transform encoding method using orthogonal transform.

〈従来の技術〉 2次元のフルカラー静止画像は膨大な情報量を有してい
るが、この画像データには大きな冗長性があり、これを
抑圧することによって画像データの圧縮が可能である。
<Prior Art> A two-dimensional full-color still image has a huge amount of information, but this image data has a large amount of redundancy, and by suppressing this redundancy, it is possible to compress the image data.

従来、このような画像圧縮方式の1つに、画像データの
冗長性を除去するために、フーリエ変換。
Conventionally, one such image compression method uses Fourier transform to remove redundancy of image data.

アダマール変換、バール変換、コサイン変換およびカル
ーネン・レーベ変換(KL変換)等の直交変換を利用し
て、各画素値を空間周波数成分に変換゛する方式がある
。このような画像圧縮方式は、上述のような変換により
特定の空間周波数成分にエネルギーが集中するので、エ
ネルギーの大きな空間周波数成分に多くのビット数を割
り当て、エネルギーの小さい空間周波数成分に少ないビ
ット数を割り当てることにより、データ量を圧縮するこ
とができる。第9図は上述の方式を実施する画像デーー
タ直交変換符号化装置のブロック図を示す。
There is a method of converting each pixel value into a spatial frequency component using orthogonal transforms such as Hadamard transform, Barr transform, cosine transform, and Karhunen-Loeve transform (KL transform). In this type of image compression method, energy is concentrated in specific spatial frequency components due to the above-mentioned transformation, so a large number of bits are allocated to spatial frequency components with high energy, and a small number of bits are allocated to spatial frequency components with low energy. By allocating , the amount of data can be compressed. FIG. 9 shows a block diagram of an image data orthogonal transform encoding device implementing the above-described method.

この画像データ直交変換符号化装置は次のように動作す
る。すなわち、フルカラー静止画像データ(例えば、レ
ッド(R)、グリーン(G)、ブルー(B)の3原色、
画像サイズはNXNとする)を前処理回路lでNTSC
方式の輝度信号(Y)と色差信号(1,Q)に変換する
。このように、YIQ系に変換するのは次のような理由
による。すなわち、RGB系では色成分間の相関が高い
ため大きな冗長度を含んでいるが、YIQ系では輝度と
色差の相関の低い直交系を用いるため冗長度が大幅に削
減されること、および、YIQ系では人間の視覚特性か
らY成分に較べてI、Q成分は精度がかなり低くても目
立たないため、I、Q成分を粗く符号−化し全体の符号
量を少なくすることが可能であるからである。RGB系
からYIQ系への変換は次式で行われる。
This image data orthogonal transform encoding device operates as follows. That is, full-color still image data (for example, three primary colors of red (R), green (G), and blue (B),
The image size is NXN) is converted to NTSC by the preprocessing circuit l.
The system converts into a luminance signal (Y) and a color difference signal (1, Q). The reason for converting to the YIQ system in this way is as follows. In other words, the RGB system has a high degree of redundancy due to the high correlation between color components, but the YIQ system uses an orthogonal system with a low correlation between luminance and color difference, so redundancy is significantly reduced. In this system, the I and Q components are less noticeable compared to the Y component due to human visual characteristics, so it is possible to coarsely encode the I and Q components to reduce the overall code amount. be. Conversion from the RGB system to the YIQ system is performed using the following equation.

次に、YIQ系に変換されたデータを直交変換回路2で
お互いに独立な変換軸をもった空間周波数成分に変換す
る。そして、得られた直交変換画像データを符号化回路
3に入力して符号化回路3で各周波数成分のエネルギー
に応じたビット配分を行い、割り当てられた各ビット数
に応じて量子化および符号化を行って、記録再生装置4
に記録する。
Next, the data converted into the YIQ system is converted into spatial frequency components having mutually independent conversion axes in an orthogonal conversion circuit 2. Then, the obtained orthogonal transformed image data is input to the encoding circuit 3, which allocates bits according to the energy of each frequency component, and performs quantization and encoding according to the number of allocated bits. and record/playback device 4.
to be recorded.

このデータを再生して画像再生装置7に表示するには、
上記記録再生装置4に記録されたデータを読み出して復
号化回路5に入力し、この復号化回路5によって復号化
処理された直交変換画像データを、逆変換回路6によっ
て上記直交変換回路2によって行った変換の逆変換を行
った後に、上記YIQ系からRGB系への変換を行って
RGB信号を得る。そして、このRGB信号に基づいて
画像再生装置7に再生画像を表示する。上述のYIQ系
からRGB系への変換は次式によって行われる。
To reproduce this data and display it on the image reproduction device 7,
The data recorded in the recording/reproducing device 4 is read out and input to the decoding circuit 5, and the orthogonal transform image data decoded by the decoding circuit 5 is processed by the orthogonal transform circuit 2 by the inverse transform circuit 6. After performing the inverse transformation of the above conversion, the conversion from the YIQ system to the RGB system is performed to obtain an RGB signal. Then, a reproduced image is displayed on the image reproduction device 7 based on this RGB signal. The conversion from the YIQ system to the RGB system described above is performed by the following equation.

〈発明が解決しようとする課題〉 人間の視覚特性は空間周波数において低周波数成分(空
間座標系では画素値の変化の少ない平坦な部分)には敏
感であるが、高周波成分(画素値の変化の急激なエツジ
の部分)には、多少の誤差があってもあまり目に付かな
いことが知られている。
<Problem to be solved by the invention> Human visual characteristics are sensitive to low frequency components (flat areas with little change in pixel values in the spatial coordinate system), but sensitive to high frequency components (flat areas with little change in pixel values). It is known that even if there is some error in areas (parts with sharp edges), it is not noticeable.

しかしながら、上記従来の画像データ直交変換符号化方
式においては、空間周波数における各空間周波数成分の
エネルギーの大小に基づいてのみビット配分を行ってお
り、高周波数成分でも大きなエネルギーを持っていれば
多くのビット数を割り当てているので、人間の視覚にお
いて鈍感な高周波数成分に対しても多くのビット数が割
り当てられてしまい、効率の良い画像データの圧縮がで
きないという問題がある。
However, in the conventional image data orthogonal transform encoding method described above, bit allocation is performed only based on the energy level of each spatial frequency component in the spatial frequency. Since a large number of bits are allocated, a large number of bits are also allocated to high frequency components to which human vision is insensitive, resulting in the problem that efficient compression of image data is not possible.

そこで、この発明の目的は、空間周波数領域を低周波数
領域と高周波数領域に分割して、エネルギーの大きさは
同じであっても、高周波数成分には少ないビット数を割
り当てるようにすることによって、画質の劣化を押さえ
ながら、従来の画像データ直交変換符号化方式よりも更
に圧縮率を高めることが可能な画像データ直交変換符号
方式を提供することにある。
Therefore, the purpose of this invention is to divide the spatial frequency domain into a low frequency domain and a high frequency domain, and to allocate a smaller number of bits to the high frequency components even though the energy size is the same. An object of the present invention is to provide an image data orthogonal transform encoding method that can further increase the compression rate than conventional image data orthogonal transform encoding methods while suppressing deterioration of image quality.

く課題を解決するための手段〉 上記目的を達成するため、この発明は、2次元のフルカ
ラー静止画像データに直交変換を行って、空間座標から
空間周波数に変換して符号化する画像データ直交変換符
号化方式において、空間周波数領域を、夫々所定の閾値
によって低周波数領域と高周波数領域とに分割する複数
の領域パターンを設け、上記各領域パターンの低周波数
領域に対応する直交変換データの絶対値和を算出し、上
記絶対値和が最大となる領域パターンの低周波数領域を
上記直交変換データの低周波数領域と特定すると共に、
上記領域パターンの高周波数領域を上記直交変換データ
の高周波数領域と特定し、上記直交変換データの低周波
数領域を複数のブロックに分割し、上記直交変換データ
の上記ブロック毎の平均値を算出し、この平均値の大き
なブロックには多くあビット数を配分する一方、平均値
の小さなブロックには少ないビット数を配分して、上記
直交変換データにおける低周波数領域の符号化を行い、
上記直交変換データの高周波数領域をビットブレーンに
分解し、各ビットプレート毎にランレングス符号化を行
うことを特徴としている。
Means for Solving the Problems> In order to achieve the above object, the present invention provides an image data orthogonal transformation in which two-dimensional full-color still image data is orthogonally transformed, and spatial coordinates are converted into spatial frequencies and encoded. In the encoding method, a plurality of region patterns are provided that divide the spatial frequency region into a low frequency region and a high frequency region, each using a predetermined threshold value, and the absolute value of orthogonal transformation data corresponding to the low frequency region of each region pattern is determined. The sum is calculated, and the low frequency region of the region pattern in which the sum of absolute values is the maximum is identified as the low frequency region of the orthogonal transformation data, and
The high frequency region of the above area pattern is identified as the high frequency region of the above orthogonal transform data, the low frequency region of the above orthogonal transform data is divided into a plurality of blocks, and the average value for each of the above blocks of the above orthogonal transform data is calculated. , allocate a large number of bits to the block with a large average value, while allocating a small number of bits to the block with a small average value, encode the low frequency domain in the orthogonal transformed data,
The method is characterized in that the high frequency region of the orthogonal transformed data is decomposed into bit brains, and run length encoding is performed for each bit plate.

〈実施例〉 以下、この発明を図示の実施例により詳細に説明する。<Example> Hereinafter, the present invention will be explained in detail with reference to illustrated embodiments.

第1図はこの発明に係る画像データ直交変換符号化装置
の一実施例を示すブロック図である。この画像データ直
交変換符号化装置は、前処理回路11、直交変換回路!
20周波数領域選択回路13゜高周波数成分用の量子化
回路14.高周波数成分用の符号化回路15.ビット配
分計算回路!6.低周波数成分用の量子化回路17.低
周波数成分用の符号化回路18.記録再生装置19.復
号化回路20、逆変換回路21および画像再生装置22
によって概略構成されている。
FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of an image data orthogonal transform encoding device according to the present invention. This image data orthogonal transform encoding device includes a preprocessing circuit 11, an orthogonal transform circuit!
20 Frequency domain selection circuit 13° Quantization circuit for high frequency components 14. Encoding circuit for high frequency components 15. Bit allocation calculation circuit! 6. Quantization circuit for low frequency components 17. Encoding circuit 18 for low frequency components. Recording and reproducing device 19. Decoding circuit 20, inverse conversion circuit 21, and image reproduction device 22
It is roughly structured by.

上記構成の画像データ直交変換符号化装置は次のように
動作する。
The image data orthogonal transform encoding device having the above configuration operates as follows.

まず、符号化処理について説明する。First, the encoding process will be explained.

上記前処理回路11は、フルカラー静止画像データ(各
画素をレッド(R)、グリーン(G)およびブルー(B
)の3信号で表現した画像サイズNXNのデータ)を、
Y(輝度信号)l(色差信号)に変換するものである。
The preprocessing circuit 11 processes full-color still image data (each pixel is red (R), green (G), and blue (B).
) data of image size NXN expressed by three signals),
It is used to convert Y (luminance signal) to l (color difference signal).

上記前処理回路111こよってYIQ変換された画像デ
ータは、上記直交変換回路12で直交変換される。この
直交変換にはフーリエ変換、アダマール変換、バール変
換およびカルーネン・レーベ変換(KL変換)等多くの
変換がある。
The image data subjected to YIQ transformation by the preprocessing circuit 111 is orthogonally transformed by the orthogonal transformation circuit 12. This orthogonal transformation includes many transformations such as Fourier transformation, Hadamard transformation, Barr transformation, and Karhunen-Loeve transformation (KL transformation).

本実施例では、離散コサイン変換(以下、DCTと言う
)を例に以下の説明を行う。したがって、上記直交変換
回路I2においては、上記DCTが行われてお互いに独
立な変換軸をもつ空間周波数に変換される。
In this embodiment, the following explanation will be given using discrete cosine transform (hereinafter referred to as DCT) as an example. Therefore, in the orthogonal transform circuit I2, the DCT is performed and the signals are converted into spatial frequencies having mutually independent conversion axes.

第2図に上記DCTによる変換の概略を示す。FIG. 2 shows an outline of the conversion by the above-mentioned DCT.

第2図において(x、y)は画面上の画素の位置であり
、Wxyは画面上(X、F)の位置にある画素値である
。また、(u、v)は空間周波数に変換した後の周波数
成分であり、Wuvは空間周波数領域の(u、v)成分
のDCT係数の値である。上記WxyからWuvへの変
換式は次式で表される。
In FIG. 2, (x, y) is the position of a pixel on the screen, and Wxy is the pixel value at the position (X, F) on the screen. Moreover, (u, v) is a frequency component after conversion into a spatial frequency, and Wuv is a value of the DCT coefficient of the (u, v) component in the spatial frequency domain. The above conversion formula from Wxy to Wuv is expressed by the following formula.

(U、V=O,1,・・・、ト1) 上述の式によって、空間座標系をDCTによって空間周
波数系に変換した後、上記周波数領域選択回路13によ
って以下に述べるようにして低周波数領域と高周波数領
域に分離する。
(U, V=O, 1,..., t1) After converting the spatial coordinate system into a spatial frequency system by DCT according to the above equation, the frequency domain selection circuit 13 converts the low frequency Separate into regions and high frequency regions.

すなわち、空間周波数領域における空間周波数成分のエ
ネルギー分布は画像データによって異なる。そこで、こ
のように空間周波数成分のエネルギー分布の異なる画像
データに対しても適応的な処理を行うために、第3図(
a)〜第3図(d)に2次元配列で例示するような、空
間周波数系に変換した画像データ(直交変換画像データ
)の低周波数領域を決定するための4種類の領域パター
ンを設定する。この領域パターンは、空間周波数成分の
所定の閾値によって低周波数領域(斜線部)と高周波数
領域とに分割されている。本実施例における上記領域パ
ターンは上記低周波数領域が全領域のl/4の領域にな
るように設定しである。
That is, the energy distribution of spatial frequency components in the spatial frequency domain differs depending on the image data. Therefore, in order to perform adaptive processing even for image data with different energy distributions of spatial frequency components, as shown in Fig. 3 (
Set four types of area patterns for determining the low frequency area of image data converted into a spatial frequency system (orthogonal transformed image data), as illustrated by two-dimensional arrays in a) to FIG. 3(d). . This area pattern is divided into a low frequency area (shaded area) and a high frequency area by a predetermined threshold value of the spatial frequency component. The area pattern in this embodiment is set so that the low frequency area is 1/4 of the total area.

入力された直交変換画像データのエネルギー分布に基づ
いて、上記4種類の領域パターンの中から最適な領域パ
ターンを次のようにして選ぶ。まず、第3図(a)〜第
3図(d)の各領域パターンの斜線部(低周波数領域)
に対応する直交変換画像デー夕のDCT係数の絶対値の
総和を、各画像データ毎に算出する。次に、上記4種類
の領域パターンのうち上記総和の値が最大値を取る領域
パターンを選ぶ。そして、この選ばれた領域パターンに
おける低周波数領域をもって、直交変換画像データの低
周波数領域と定めるのである。上記低周波数領域として
第3図(e)〜第3図(1)1ご示すような領域を設定
してもよい。
Based on the energy distribution of the input orthogonal transformed image data, the optimal region pattern is selected from the above four types of region patterns as follows. First, the hatched portion (low frequency region) of each area pattern in FIGS. 3(a) to 3(d)
The sum of the absolute values of the DCT coefficients of the orthogonal transformed image data corresponding to is calculated for each image data. Next, from among the above four types of area patterns, the area pattern having the maximum value of the above-mentioned sum is selected. Then, the low frequency region in this selected region pattern is determined as the low frequency region of the orthogonal transformed image data. As the above-mentioned low frequency region, regions as shown in FIG. 3(e) to FIG. 3(1) 1 may be set.

さらに、実例を上げて上述の低周波数領域の選択につい
て詳細に説明する。第4図は、画像データをサイズ16
x16の空間周波数系に直交変換した場合のDCT係数
を、2次元配列で表現した図である。この場合、第3図
(a)〜第3図(d)の各領域パターンにおける斜線部
(低周波数領域)に対応する第4図のDCT係数の絶対
値の総和は、第3図(a)の低周波数領域では1028
21.第3図(b)の低周波数領域では102892、
第3図(c)の低周波数領域では103467、第3図
(d)の低周波数領域では103401となる。したが
って、総和の値の一番大きい第3図(c)の領域パター
ンの斜線部分を第4図の直交画像データの低周′波数領
域として選定するのである。
Furthermore, the selection of the above-mentioned low frequency region will be explained in detail by giving an example. Figure 4 shows image data of size 16
FIG. 3 is a diagram expressing DCT coefficients in a two-dimensional array when orthogonally transformed into a x16 spatial frequency system. In this case, the sum of the absolute values of the DCT coefficients in FIG. 4 corresponding to the shaded areas (low frequency regions) in each region pattern in FIGS. 3(a) to 3(d) is as shown in FIG. 3(a). 1028 in the low frequency range of
21. In the low frequency region of Fig. 3(b), 102892,
In the low frequency region of FIG. 3(c), it is 103467, and in the low frequency region of FIG. 3(d), it is 103401. Therefore, the hatched portion of the area pattern in FIG. 3(c) with the largest sum value is selected as the low frequency area of the orthogonal image data in FIG. 4.

一方、高周波数領域としては、第3図(c)の領域パタ
ーンのうち上記低周波領域として選択しなかった(斜線
部分以外の)部分を選定する。
On the other hand, as the high frequency region, a portion (other than the shaded portion) that is not selected as the low frequency region in the region pattern of FIG. 3(c) is selected.

次に、上記ビット配分計算回路16.量子化回路17お
よび符号化回路18によって行われる低周波成分の情報
の量子化および符号化方法について説明する。
Next, the bit allocation calculation circuit 16. A method of quantizing and encoding low frequency component information performed by the quantization circuit 17 and the encoding circuit 18 will be described.

第5図に示すように、上述のようにして分離した第4図
の直交変換画像データの低周波数領域を、例えば4×4
個のDCT係数を1つの単位とするブロックに分割する
。ここで、画像データをDCTによって直交変換した後
のデータはガウス分布またはラプラス分布に従うことが
知られている。
As shown in FIG. 5, the low frequency region of the orthogonal transformed image data of FIG.
DCT coefficients are divided into blocks each having one unit. Here, it is known that data after image data is orthogonally transformed by DCT follows a Gaussian distribution or a Laplace distribution.

このように、DCT後の直交変換画像データがガウス分
布またはラプラス分布に従うので、この直交変換画像デ
ータの各DCT係数の絶対値の対数値をとって対数圧縮
する方法が適当である。そして、この対数圧縮したDC
T係数の平均を、上記ブロック毎に算出して量子化する
。各ブロックにおけるDCT係数の対数圧縮後の平均値
は次式で計算される。
In this way, since the orthogonally transformed image data after DCT follows the Gaussian distribution or the Laplace distribution, it is appropriate to take the logarithmic value of the absolute value of each DCT coefficient of this orthogonally transformed image data and perform logarithmic compression. Then, this logarithmically compressed DC
The average of the T coefficients is calculated and quantized for each block. The average value of the DCT coefficients in each block after logarithmic compression is calculated using the following equation.

△ ここで、σpqは空間周波数領域の(p、q)に位置す
るブロックのDCT係数の平均値、Wijは上記ブロッ
クにおけるDCT係数値である。上記量子化は一様量子
化とする。
Δ Here, σpq is the average value of the DCT coefficients of the block located at (p, q) in the spatial frequency domain, and Wij is the DCT coefficient value in the block. The above quantization is uniform quantization.

このようにして各ブロック毎に求められたDCT係数の
平均値に基づいて、ビット配分計算回路16は各ブロッ
クに割り当てるビット数の計算を次のようにして行う。
Based on the average value of the DCT coefficients obtained for each block in this manner, the bit allocation calculation circuit 16 calculates the number of bits to be allocated to each block as follows.

すなわち、上記DCT係数がガウス分布に従うとすると
、平均二乗誤差を最小にするビット数配分は以下の式で
表される。
That is, assuming that the DCT coefficients follow a Gaussian distribution, the bit number distribution that minimizes the mean square error is expressed by the following formula.

ここで、Rpqは空間周波数領域の(p、q)に位置す
るブロックに割り当てるビット数、Rは低周波数領域で
各ブロックに割り当てる平均ビット数、RI2は108
t l W ij lの低周波数領域全体の平均値であ
る。
Here, Rpq is the number of bits allocated to the block located at (p, q) in the spatial frequency domain, R is the average number of bits allocated to each block in the low frequency domain, and RI2 is 108
This is the average value of t l W ij l over the entire low frequency region.

このようにして、各ブロックに割り当てるビット数が総
て求まると、DCT係数Wijは量子化回路17によ−
てWijの符号とlogs l Wij l−合pqの
一様量子化で量子化が行われる。したがって、人間の視
覚に敏感な低周波数成分の情報としては、上記量子化値
を符号化回路18で符号化したWijの符号、logs
 l Wij l 4pqおよび9pqの3種類の情報
が出力される。
In this way, when the total number of bits to be allocated to each block is determined, the DCT coefficient Wij is determined by the quantization circuit 17.
Then, quantization is performed by uniform quantization of the code of Wij and logs l Wij l - sum pq. Therefore, as information on the low frequency component that is sensitive to human vision, the Wij code obtained by encoding the quantized value in the encoding circuit 18, logs
Three types of information, 4pq and 9pq, are output.

次に、高周波数成分用の量子化回路14および符号化回
路15によって行われる高周波数成分の情報の量子化方
法および符号化方法について説明する。上記高周波数成
分の量子化および符号化は、高周波数成分を2mレベル
で量子化し、1ビツトをDCT係数の符号に割り当て、
(m−1)ビットをDCT係数に割り当てることによっ
て行う。
Next, a method for quantizing and encoding information on high frequency components performed by the quantization circuit 14 and encoding circuit 15 for high frequency components will be described. The above-mentioned quantization and encoding of the high frequency components involves quantizing the high frequency components at the 2m level and assigning 1 bit to the sign of the DCT coefficient.
This is done by assigning (m-1) bits to the DCT coefficients.

−例として、m=3であり、直交変換画像データとして
第4図に示すように2次元配列されたDCT係数を用い
る場合について説明する。すなわち、第4図の高周波数
領域におけるDCT係数の絶対値1Wijlの値の範囲
に応じて、量子化回路14は例えば次のようにして量子
化する。
- As an example, a case will be described in which m=3 and DCT coefficients arranged two-dimensionally as shown in FIG. 4 are used as orthogonal transformed image data. That is, the quantization circuit 14 performs quantization in the following manner, for example, depending on the range of the absolute value 1Wijl of the DCT coefficient in the high frequency region shown in FIG.

すなわち、 0≦1Wijl<23のとき  023≦
1Wijl<45のとき  1 45≦1Wijl<91のとき  2 91≦1Wijl    のとき  3として、2ビツ
トで量子化する。この結果を第6図(a)に示す。第6
図(b)は、第6図(a)をビットプレーンに分解した
ときの第2ビツトプレーンを示し、第61W(c)は第
6図(a)をビットブレーンに分解したときの第1ビツ
トプレーンを示す。そして、符号化回路15で各ビット
プレーン毎にランレングス符号化を行うのである。また
、DCT係数Wijの符号は第6図(d)に示すように
、第6図(a)に示す量子化値が0以外の係数について
のみ、十を11−を0として符号化回路15で符号化す
る。したがって、高周波数成分の情報としては、上記ビ
ットプレーン毎のランレングスとDCT係数の符号が出
力される。
That is, when 0≦1Wijl<23, 023≦
When 1Wijl<45 1 When 45≦1Wijl<91 2 When 91≦1Wijl Quantize with 2 bits as 3. The results are shown in FIG. 6(a). 6th
Figure (b) shows the second bit plane when Figure 6 (a) is decomposed into bit planes, and Figure 61W (c) shows the first bit plane when Figure 6 (a) is decomposed into bit planes. Shows plain. Then, the encoding circuit 15 performs run-length encoding for each bit plane. Further, as shown in FIG. 6(d), the sign of the DCT coefficient Wij is determined by the encoding circuit 15 by setting 11- to 0 only for the coefficients whose quantization values shown in FIG. 6(a) are other than 0. encode. Therefore, the run length for each bit plane and the sign of the DCT coefficient are output as high frequency component information.

このように、低周波数成分の情報はブロック単位で直交
変換画像データの平均値の大きさに応じたビット数で符
号化し、高周波数成分の情報はビットプレーン毎にラン
レングス符号化することによって、人間の視覚の敏感な
低周波数領域はエネルギーの大きさに応じたビット数で
符号化し、視覚の鈍感な高周波数領域は少ないビット数
で符号化するのである。したがって、画質の劣化を押さ
えながら更に画像データ量を圧縮することができる。
In this way, low frequency component information is encoded in block units with the number of bits corresponding to the average value of orthogonally transformed image data, and high frequency component information is run length encoded for each bit plane. The low frequency region to which human vision is sensitive is encoded with a number of bits depending on the amount of energy, and the high frequency region to which human vision is insensitive is encoded with a small number of bits. Therefore, the amount of image data can be further compressed while suppressing deterioration of image quality.

また、高周波数成分の情報は次のようにして符号化して
もよい。すなわち、第6図(a)において0以外の値を
取る係数を第8図(a)に示すように総てlと置く。そ
して、lと置いた周波数成分におけるDCT係数のみを
取り出して、そのDCT係数値を符号も含めて第8図(
b)に示すように順次並べて行く。次に、第8図(a)
の系数列はランレングス符号化し、第8図(b)の係数
列はこの列の場合は3ビツト/係数で符号化して記録再
生装置I9に出力する。また、上記第8図(b)の係数
列の伝送方法としては、特に閾値以上の値が多い場合は
一様に同じビット数を与えないで、出現頻度の少ない絶
対値の小さい係数に対しては小さいビット数を割り当て
、出現頻度の多い絶対値の大きい係数に対しては大きな
ビット数を割り当てることによって、圧縮率の低下を防
止するようにしてもよい。
Further, information on high frequency components may be encoded as follows. That is, all coefficients that take values other than 0 in FIG. 6(a) are set to l as shown in FIG. 8(a). Then, extract only the DCT coefficient in the frequency component set as l, and calculate the DCT coefficient value including the sign as shown in Figure 8 (
Arrange them in order as shown in b). Next, Fig. 8(a)
The sequence of coefficients shown in FIG. 8(b) is encoded with 3 bits/coefficient and output to the recording/reproducing device I9. In addition, as a method of transmitting the coefficient string shown in FIG. 8(b) above, especially when there are many values above the threshold value, the same number of bits should not be given uniformly, but to coefficients with small absolute values that appear less frequently. The compression ratio may be prevented from decreasing by allocating a small number of bits to the coefficients and allocating a large number of bits to coefficients that appear frequently and have large absolute values.

以上のようにして求めた低周波数成分および高周波数成
分の情報を記録再生装置19(磁気テープおよびフロッ
ピーディスク等)に蓄える。
The information on the low frequency components and high frequency components obtained as described above is stored in the recording/reproducing device 19 (magnetic tape, floppy disk, etc.).

次に、復号化処理について説明する。Next, the decoding process will be explained.

上記記録再生装置19から読み出されたデータは、復号
化回路20に入力されてこの復萼化回路20で以下に述
べるような復号化処理を行う。
The data read from the recording/reproducing device 19 is input to a decoding circuit 20, where the decoding circuit 20 performs decoding processing as described below.

低周波数成分の情報の場合は、記録再生装置19から読
み出した上記各ブロック毎のDCT係数係 数子均値σpqより、各ブロックに割り当てられたビッ
ト数を上記符号化の場合と同様の方法で算出する。そし
て、割り当てられたビット数から量子化幅を決定してl
ogs l Wij I−企pqの値を計算し、△ σpqの値を引くことによってlogt l Wij 
lを求める。さらに、logs l Wij Iの2の
べき乗を計算して1WiNの値すなわちDCT係数値を
求めることによって復号化するのである。
In the case of information on low frequency components, the number of bits allocated to each block is calculated using the same method as in the case of encoding above from the DCT coefficient coefficient mean value σpq for each block read from the recording/reproducing device 19. do. Then, determine the quantization width from the allocated number of bits and
By calculating the value of I−pq and subtracting the value of Δσpq, log
Find l. Furthermore, decoding is performed by calculating the power of 2 of logs l Wij I to obtain the value of 1WiN, that is, the DCT coefficient value.

また、高周波数成分の情報の場合は、上記記録再生装置
19から読み出されたランレングス符号から、第6図(
a)および第6図(b)のビットブレーンを再構成する
。キして、上記ビットブレーンより第6図(a)の量子
化値を求め、得られた量子化値と第6図(d)のDCT
係数の符号データからDCT係数を求めることによって
復号化するのである。第6図(a)の量子化値を復号し
た結果を第7図に示す。ここで、第6図(a)の符号1
,2.3はそれぞれ32,64,128と復号されてい
る。
In addition, in the case of information on high frequency components, the run length code read from the recording/reproducing device 19 is used as shown in FIG.
Reconstruct the bit-branes in a) and FIG. 6(b). The quantized value shown in FIG. 6(a) is obtained from the above bit brain, and the obtained quantized value is combined with the DCT shown in FIG. 6(d).
Decoding is performed by finding DCT coefficients from code data of the coefficients. FIG. 7 shows the result of decoding the quantized values in FIG. 6(a). Here, reference numeral 1 in FIG. 6(a)
, 2.3 are decoded as 32, 64, and 128, respectively.

上述のようにして、低周波数成分および高周波数成分共
に復号されてDCT係数が算出された後、この2種のD
CT係数を合わせて空間周波数系を再構成し、このデー
タを逆変換回路21に入力する。逆変換回路21では上
記空間周波数系を空間座標系に逆変換する。ここで、D
CT係数をWuv。
After both low frequency components and high frequency components are decoded and DCT coefficients are calculated as described above, these two types of D
A spatial frequency system is reconstructed by combining the CT coefficients, and this data is input to the inverse transform circuit 21. The inverse transformation circuit 21 inversely transforms the spatial frequency system into a spatial coordinate system. Here, D
CT coefficient is Wuv.

画素値をWXyおよび画像サイズをNXNとすると、逆
離散コサイン変換は次式で定義される。
When the pixel value is WXy and the image size is NXN, the inverse discrete cosine transform is defined by the following equation.

(x、y:o、1.・・・、トl) 上式で算出された画素値は、輝度信号(Y)と色差信号
(1,Q)であるので、これをレッド(R)、グリーン
(G)およびブルー(B)の3信号にデータ変換して画
像再生装置22に入力し、この画像再生装置22で上記
RGB信号に基づいて復元画像を得る。
(x, y: o, 1..., tr) The pixel value calculated by the above formula is a luminance signal (Y) and a color difference signal (1, Q), so it is converted into red (R), The data is converted into three signals of green (G) and blue (B) and input to the image reproducing device 22, and the image reproducing device 22 obtains a restored image based on the RGB signals.

なお、この発明の画像データ直交変換符号化方式で用い
た量子化幅、閾値およびブロックサイズ等のパラメータ
は実験的または経験的に求めることができる。
Note that parameters such as the quantization width, threshold value, and block size used in the image data orthogonal transform encoding method of the present invention can be determined experimentally or empirically.

〈発明の効果〉 以上より明らかなように、この発明の画像データ直交変
換符号化方式は、空間周波数領域を低周波数領域と高周
波数領域とに分割する複数の領域パターンを設け、上記
各領域パターンの低周波数領域に対応する直交変換デー
タの絶対値和を計算し、この絶対値和が最大となる領域
パターンの低周波数領域を上記直交変換データの低周波
数領域と特定すると共に、上記領域パターンの高周波数
領域を上記直交変換データの高周波数領域と特定し、上
記直交変換データの低周波数領域のブロック毎の直交変
換データの平均値を算出し、この平均値の大きさに基づ
いて、ブロック毎のビット数を計算して低周波数領域の
符号化を行い、上記直交変換データの高周波数領域をビ
ットプレーンに分解し、各ビットプレート毎にランレン
グス符号化を行うようにしたので、空間周波数領域にお
いて、人間の視覚の鈍感な高周波数領域に対するビット
数を少なくし、敏感な低周波数領域に対するビット数を
多くして符号化することができ、画質の劣化を押さえな
がら従来よりも更に高い圧縮率で画像データを圧縮する
ことができる。
<Effects of the Invention> As is clear from the above, the image data orthogonal transform encoding method of the present invention provides a plurality of area patterns that divide the spatial frequency area into a low frequency area and a high frequency area, and The sum of absolute values of the orthogonal transform data corresponding to the low frequency region of The high frequency region is identified as the high frequency region of the orthogonal transform data, the average value of the orthogonal transform data for each block of the low frequency region of the orthogonal transform data is calculated, and based on the magnitude of this average value, the The number of bits is calculated to encode the low frequency domain, the high frequency domain of the orthogonal transform data is decomposed into bit planes, and run length encoding is performed for each bit plate. , it is possible to reduce the number of bits for high-frequency regions to which human vision is insensitive, and increase the number of bits for low-frequency regions to which human vision is sensitive, resulting in higher compression rates than conventional methods while suppressing image quality deterioration. Image data can be compressed with .

【図面の簡単な説明】 第1図はこの発明に係る画像データ直交変換符号化装置
の一実施例のブロック図、第2図は画像データのDCT
による直交変換の説明図、第3図は各領域パターンの説
明図、第4図はDCTによる直交変換を行った後のDC
T係数の一例を示す図、第5図は低周波数領域における
ブロックの一例を示す図、第6図は高周波数領域におけ
る量子化値、ビットブレーンおよびDCT係数の符号デ
ータの一例を示す図、第7図は第6図に示す高周波数領
域の量子化値を復号化した結果を示す図、第8図は高周
波数領域における符号化の他の実施例を示す図、第9図
は従来の画像データ直交変換符号化装置のブロック図で
ある。 11・・・萌処理回路、  12・・・直交変換回路、
13・・・周波数領域選択回路、 14.17・・・量子化回路、15.18・・・符号化
回路、16・・・ビット配分計算回路、19・・・記録
再生装置、20・・・復号化回路、     21・・
・逆変換回路、22・・・画像再生装置。
[Brief Description of the Drawings] Fig. 1 is a block diagram of an embodiment of an image data orthogonal transform encoding device according to the present invention, and Fig. 2 is a DCT of image data.
Figure 3 is an explanatory diagram of each area pattern, Figure 4 is the DC after orthogonal transformation by DCT.
FIG. 5 is a diagram showing an example of a block in a low frequency domain; FIG. 6 is a diagram showing an example of code data of quantized values, bit branes, and DCT coefficients in a high frequency domain; Figure 7 shows the results of decoding the quantized values in the high frequency domain shown in Figure 6, Figure 8 shows another example of encoding in the high frequency domain, and Figure 9 shows the conventional image. FIG. 2 is a block diagram of a data orthogonal transform encoding device. 11... Moe processing circuit, 12... Orthogonal transformation circuit,
13... Frequency domain selection circuit, 14.17... Quantization circuit, 15.18... Encoding circuit, 16... Bit allocation calculation circuit, 19... Recording/reproducing device, 20... Decoding circuit, 21...
- Inverse conversion circuit, 22... image reproduction device.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] (1)2次元のフルカラー静止画像データに直交変換を
行って、空間座標から空間周波数に変換して符号化する
画像データ直交変換符号化方式において、 空間周波数領域を、夫々所定の閾値によって低周波数領
域と高周波数領域とに分割する複数の領域パターンを設
け、 上記各領域パターンの低周波数領域に対応する直交変換
データの絶対値和を算出し、 上記絶対値和が最大となる領域パターンの低周波数領域
を上記直交変換データの低周波数領域と特定すると共に
、上記領域パターンの高周波数領域を上記直交変換デー
タの高周波数領域と特定し、上記直交変換データの低周
波数領域を複数のブロックに分割し、上記直交変換デー
タの上記ブロック毎の平均値を算出し、この平均値の大
きなブロックには多くのビット数を配分する一方、平均
値の小さなブロックには少ないビット数を配分して、上
記直交変換データにおける低周波数領域の符号化を行い
、 上記直交変換データの高周波数領域をビットプレーンに
分解し、各ビットプレート毎にランレングス符号化を行
うことを特徴とする画像データ直交変換符号化方式。
(1) In the image data orthogonal transformation encoding method, which performs orthogonal transformation on two-dimensional full-color still image data and converts the spatial coordinates into spatial frequencies and encodes them, the spatial frequency domain is converted to a low frequency by a predetermined threshold value. A plurality of area patterns are provided that are divided into areas and high frequency areas, and the absolute value sum of the orthogonal transformation data corresponding to the low frequency area of each of the area patterns is calculated, and the low frequency area of the area pattern where the above absolute value sum is the maximum is calculated. Identifying a frequency domain as a low frequency domain of the orthogonal transformation data, identifying a high frequency domain of the area pattern as a high frequency domain of the orthogonal transformation data, and dividing the low frequency domain of the orthogonal transformation data into a plurality of blocks. Then, calculate the average value for each block of the orthogonal transformed data, and allocate a large number of bits to blocks with a large average value, while allocating a small number of bits to blocks with a small average value, and then Image data orthogonal transform encoding characterized by encoding a low frequency region in orthogonal transform data, decomposing the high frequency region of the orthogonal transform data into bit planes, and performing run length encoding for each bit plate. method.
JP63105980A 1988-04-28 1988-04-28 Orthogonal transform coding system for picture data Pending JPH01276980A (en)

Priority Applications (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63105980A JPH01276980A (en) 1988-04-28 1988-04-28 Orthogonal transform coding system for picture data
EP19890107497 EP0339589A3 (en) 1988-04-28 1989-04-25 Orthogonal transform coding system for image data
US07/257,763 US5109451A (en) 1988-04-28 1991-06-28 Orthogonal transform coding system for image data

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP63105980A JPH01276980A (en) 1988-04-28 1988-04-28 Orthogonal transform coding system for picture data

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH01276980A true JPH01276980A (en) 1989-11-07

Family

ID=14421897

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP63105980A Pending JPH01276980A (en) 1988-04-28 1988-04-28 Orthogonal transform coding system for picture data

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH01276980A (en)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04145767A (en) * 1990-10-08 1992-05-19 Victor Co Of Japan Ltd Data compressor
WO2001005039A1 (en) * 1999-07-07 2001-01-18 Sony Corporation Signal processing method and device
KR100293855B1 (en) * 1991-03-29 2001-09-17 이데이 노부유끼 High efficiency digital data encoding and decoding device

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62193380A (en) * 1986-02-19 1987-08-25 Nec Corp System and device for encoding and decoding picture signal
JPS62216484A (en) * 1986-03-17 1987-09-24 Fuji Photo Film Co Ltd Orthogonal transformation and encoding method for picture data

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS62193380A (en) * 1986-02-19 1987-08-25 Nec Corp System and device for encoding and decoding picture signal
JPS62216484A (en) * 1986-03-17 1987-09-24 Fuji Photo Film Co Ltd Orthogonal transformation and encoding method for picture data

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04145767A (en) * 1990-10-08 1992-05-19 Victor Co Of Japan Ltd Data compressor
KR100293855B1 (en) * 1991-03-29 2001-09-17 이데이 노부유끼 High efficiency digital data encoding and decoding device
WO2001005039A1 (en) * 1999-07-07 2001-01-18 Sony Corporation Signal processing method and device
US6829300B1 (en) 1999-07-07 2004-12-07 Sony Corporation Signal processing method and device

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5109451A (en) Orthogonal transform coding system for image data
JP3135061B2 (en) Image decoding method
US6865291B1 (en) Method apparatus and system for compressing data that wavelet decomposes by color plane and then divides by magnitude range non-dc terms between a scalar quantizer and a vector quantizer
JP5107495B2 (en) Quality-based image compression
Nageswara et al. Image compression using discrete cosine transform
JPH0630391A (en) Apparatus and method for giving presistence to compressed image data by using large-area block conversion
EP1402729A1 (en) Interframe encoding method and apparatus
JPH01276980A (en) Orthogonal transform coding system for picture data
JPH02264585A (en) Encoding system for picture signal
JPH01276981A (en) Orthogonal transform coding system for picture data
JPH07250327A (en) Image coding method
JP2862022B2 (en) Image coding method
JP3517454B2 (en) Image encoding apparatus and image encoding method
JPS62172884A (en) Orthogonal transform coding method for picture data
JPH0681307B2 (en) Orthogonal transform coding method for image data
JPH08102968A (en) Image signal coding method and image signal coder
JP2527352B2 (en) Image data compression device by vector quantization
JPH07107481A (en) Method and device for encoding picture signal
JPH08186842A (en) Noise reducing device for image data and method therefor
JPH07111633A (en) Image compression recording/reproducing device
JPH0775103A (en) Image encoder
JP2582549B2 (en) Orthogonal transform coding method for image data
JPH0284894A (en) Picture encoding system
JPH04215385A (en) Method and device for encoding/decoding image data
JPH06334868A (en) Picture coder and decoder