JPH05304612A

JPH05304612A - 画像処理装置及び方法

Info

Publication number: JPH05304612A
Application number: JP4107680A
Authority: JP
Inventors: Hideshi Osawa; 秀史大澤
Original assignee: Canon Inc
Current assignee: Canon Inc
Priority date: 1992-04-27
Filing date: 1992-04-27
Publication date: 1993-11-16

Abstract

(57)【要約】【目的】静止画像符号化の標準方式である、ＡＤＣＴ
方式を用いて、固定長符号化を行う。【効果】ＡＤＣＴを用いて、プリンターバッファ用の
圧縮メモリが構成できる。【構成】符号長をカウントする手段、ブロツク内の符
号化を打ち切る手段（早めにｅｎｄｏｆｂｌｏｃｋ
（ＥＯＢ）コードを付ける）を持ち、平均符号長が予定
より長めの時はブロックの符号の途中でＥＯＢを付ける
ことにより、符号長を制御する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、画像処理装置及び方法
例えば画像記憶装置、画像通信装置等における画像符号
化方式に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来この種の画像符号化方式では、画素
をＭ×Ｎ（Ｍ，Ｎは整数値）のブロック毎に分割し、ブ
ロック毎に符号を割り当てるブロック符号化がよく知ら
れている。この符号化は以下の２つに分類される。（１）可変長符号化方式‥ブロック毎に符号長が可変で
あり、高圧縮率が達成でき、静止画像通信等に適する。（２）固定長符号化方式‥ブロック毎に符号長が固定で
あり、圧縮率が一定となり、メモリ容量が限定される画
像蓄積などに適する。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、一般的
には可変長符号と固定長符号には符号化データ間には互
換性がないため、画像通信、蓄積を目的とする装置にお
いては、互換性をとるため両者の符号器を持つことにな
り、また装置規模が大きくなる問題があった。更に、符
号化データの取扱が煩雑になるという欠点もあった。

【０００４】また、従来から、可変長符号化方式におい
て１画面の符号量を目標の符号量にするために、何回か
プリスキャンを行い符号長の計算をし、量子化パラメー
ターを決める方法が知られていたが、プリスキャンを行
うことが時間的にも、回路構成の面でも非常に煩雑であ
るという問題があった。

【０００５】一方、画像のトリミング、マスキング等の
編集を行う際には、ブロック毎の符号長が一定である方
が処理が行い易いという事情があった。

【０００６】本発明は、上述の様な事情に鑑みてなされ
たものであり、簡易な構成で、符号長を制御することが
できる画像処理装置を提供することを目的とする。

【０００７】また、本発明の別の目的は、画像の編集に
適した画像符号化方式を提供することにある。

【０００８】また、本発明の更なる目的はエラー検出の
容易な画像符号化方式を提供することにある。

【０００９】本発明の更なる目的は、メモリを効率良く
使用することにある。

【００１０】また、本発明の更なる目的は、圧縮された
画像の一部分を切り出し再生することのできる画像処理
装置を提供することにある。

【００１１】

【課題を解決するための手段及び作用】上記課題を解決
するため、本発明の画像処理装置は、所定サイズのブロ
ック毎に画像データを可変長符号化する手段と、該符号
化手段による符号量が所定の値に達したときに符号化を
終了し、その符号化が終了したことを示す信号を発生す
る手段と、該信号に応じて符号化されたデータのメモリ
への蓄積又は読み出しを制御する手段とを有することを
特徴とする。

【００１２】また、本発明の画像処理方法は、可変長の
符号化を行う画像処理方法であって、符号量が所定の値
に達したときに符号化を終了し、その符号化が終了した
ことを示す信号を発生し、該信号に応じて符号化された
データのメモリへの蓄積又は読み出しを制御することを
特徴とする。

【００１３】

【実施例】（第１の実施例）図１は、本発明の実施例を
示すブロック図である。図示しない画像入力手段（ＣＣ
Ｄセンサを有するイメージリーダーやホストコンピュー
タ）から入力された、ＲＧＢ各８ビットの階調データ
は、輝度色差変換回路１０でＹＵＶ信号に変換される。
変換式は以下のようなものである。

【００１４】ＥＹ＝０．２９９＊（Ｒ／２５５）＋０．５８７＊（Ｇ／２５５）＋０．１１４＊（Ｂ／２５５）ＥＵ＝０．７１３＊（Ｒ／２５５−ＥＹ）ＥＶ＝０．５６４＊（Ｂ／２５５−ＥＹ）Ｙ＝２１９＊ＥＹ＋１６Ｕ＝２２４＊Ｕ＋１２８Ｖ＝２２４＊Ｖ＋１２８ただし、ＲＧＢは０〜２５５の整数、ＥＹ，ＥＵ，ＥＶ
は０〜１の規格化された実数値である。

【００１５】次にＤＣＴ回路１１でＹＵＶ信号は２次元
の離散コサイン変換され、空間周波数成分ごとに分離さ
れる。この各成分をＤＣＴ変換係数と呼ぶ。離散コサイ
ン変換の変換式を以下に示す。

【００１６】

【外１】

【００１７】次に量子化器１２で各係数ごとに線形量子
化される。量子化は、各係数ごとに異なったステップで
行い、低周波側が細かく、高周波側が粗くなるような量
子化の特性を持たせる。

【００１８】次にハフマン符号器で直流成分（ＤＣ成
分）と交流成分（ＡＣ成分）とに分け、それぞれのハフ
マン符号が割り当てられる。ＤＣ成分は、前ブロックの
ＤＣ成分との差分がとられ、その差分値に対してハフマ
ン符号が与えられる。またＡＣ成分は、ジグザグスキャ
ンをしたＡＣ成分の係数のゼロランと非ゼロの係数値に
対してハフマン符号を割り当てる。ブロック内の係数値
をすべて送り終るとＥＯＢ（ｅｎｄｏｆｂｌｏｃ
ｋ）データがブロックデータの最後につけられる。

【００１９】この符号データは出力バッファ１４に蓄え
られ、伝送路に出力される。

【００２０】復号器側では、伝送されてきた符号語１１
４を入力バッファ１５に取り込み、これをハフマン復号
化回路１６で復号処理をおこないブロック毎のＤＣ係
数、ＡＣ係数に戻す。

【００２１】次に逆量子化器１７で１２と同じ量子化ス
テップを掛けてＹＵＶのＤＣ，ＡＣ係数の８ビットデー
タに戻す。更にＤＣＴ逆変換１８で復号画像のＹ’Ｕ’
Ｖ’信号に変換する。

【００２２】次にＲＧＢ変換器１９でＹ’Ｕ’Ｖ’信号
を変換式によりＲ’Ｇ’Ｂ’信号に変換し、この信号を
図示しない表示器で表示する。

【００２３】また符号長制御器１では、ハフマン符号化
器から発生符号量のデータ１２１を受取り、ブロックの
平均符号長が一定範囲に入るように符号量を制御するた
めの信号１２０をハフマン符号器に出力する。

【００２４】図２は、ＤＣ成分のハフマン符号器のブロ
ック図である。量子化されたＤＣ係数データ２００は、
減算器２０で１ブロック前のデータである、ｄｅｌａｙ
回路２１の出力２０９と減算処理をし、差分データ２０
１を得る。次に、レベル検出器２２で差分データのレベ
ルによりグループ分けし、グループ番号２０２に対し
て、ハフマンテーブル２５の符号表に従ってハフマン符
号化器２４で符号語が決定される。

【００２５】また、付加ビット生成器２３では、グルー
プ番号と差分データより、グループ内の特定レベルを指
示する識別信号を生成し、これを付加ビット２０５とし
出力する。符号語２０４と付加ビット２０５の符号長
は、符号語カウンタ２６でカウントする。

【００２６】図３は、交流成分のハフマン符号器のブロ
ック図である。量子化されたＡＣ係数データ３００は、
ジグザグスキヤン回路３０で図４に示した順番でＡＣ係
数が送られてくる。次に比較器３１で係数値が０か判定
し、０ならカウンタ３２をカウントアップする。係数値
が０でない場合は、そのレベルをレベル検出器３５でグ
ループ分けし、グループ番号２５１とゼロのカウント値
（ゼロラン）に対してハフマンテーブルの符号表に従っ
てハフマン符号器３３で符号語２５３が決定される。

【００２７】また、付加ビット生成器３６では、グルー
プ内の特定レベルを指示する識別信号を生成し、これを
付加ビット２５４とし出力する。また符号語２５３と付
加ビット２５４の符号長を符号語カウンタ３７でカウン
トする。

【００２８】図５は、１ブロック毎の符号データ構造を
示したものである。（ａ）はＤＣ係数のグループ番号で
ある。（ｂ）はＤＣ係数の付加ビットである。（ｃ）は
１番目のＡＣ係数のグループ番号である。（ｄ）は１番
目のＡＣ係数の付加ビットである。（ｅ）は２番目のＡ
Ｃ係数のグループ番号である。（ｆ）は２番目のＡＣ係
数の付加ビットである。以降は、ＡＣ係数のグループ番
号と付加ビットが交互に続いていき（ｇ，ｈ）、最後に
ＥＯＢのコードが付く（ｉ）。

【００２９】符号長制御では、符号長制御器１の出力１
２１により、ＥＯＢを付ける場所をコントロールする。

【００３０】例えば、これまでの平均符号長が予定より
も多い場合は、ＥＯＢを早めに付け（例えば（ｉ）の位
置）、逆に少ない場合は、最後のＡＣ係数まで送るよう
にする（（ｉｉｉ）の位置にＥＯＢをつける。）。これ
により、発生する符号量をコントロールすることができ
る。

【００３１】符号制御器１では、符号長カウンタからの
符号長が入り、複数ブロックの平均符号長が計算され
る。

【００３２】この結果、平均符号長と予め定められた目
標符号量を比較し、平均符号長が目標値より大きい場合
は発生を抑えるために、ＥＯＢをブロックデータの途中
で付けるように制御し、それ以降の符号を打ち切る（ｃ
ｕｔｏｆｆ）。逆に目標値より小さい場合はブロック
全てのデータが送れるように制御する。このような制御
信号１２０がハフマン符号器に対して出力される。

【００３３】平均符号長の計算は、それまでに発生した
符号の累積をとることにより計算する方法、１ブロック
以上の符号量の平均値をとる方法などが考えられるが、
本発明はこれらに限定されるものではない。

【００３４】（第２の実施例）また、他の方法として、
量子化した係数値に対してさらに量子化処理を行い、係
数値の振幅を小さくする方法も有効である。図６は、量
子化器１２とハフマン符号器１４の間に量子化値制御６
０をいれた実施例を示す。ハフマン符号器からの符号長
のデータにより符号長制御器で平均符号長を求め、この
結果目標符号長との差により量子化値制御６０をコント
ロールする。

【００３５】量子化値制御器では、ジグザグスキャンの
順で出力される量子化値１０９、１１０、１１１をＫ倍
（０≦Ｋ≦１）する。Ｋの値の例を図７に示す。横軸は
ジグザグスキャンの番号であり、この番号が大きくなる
ほどＤＣＴ係数の高周波成分になる。図に示したよう
に、ポイントＡから傾きＢの直線に従い倍率Ｋが小さく
なり、このＫをかけて、振幅値の大小をコントロールす
る。

【００３６】平均符号長が目標値より小さい場合は、ポ
イントＡを右に動かすかまたは傾きを小さくし、振幅値
を保つ。逆に平均符号長が目標値より大きい場合は、ポ
イントＡを左に動かすか傾きＢを大きくし、振幅値を小
さくする。

【００３７】実際の制御量は、実験的に決められる。

【００３８】以上説明したように、発生符号量を逐次モ
ニターする手段およびブロックの発生符号語を制御する
手段を設けることにより、高圧縮率である可変長符号化
方式を用いて、符号長をある範囲内に制御することによ
り、画像蓄積等のアプリケーションに適用できるように
なった。

【００３９】（第３の実施例）図８は、本発明の第３の
実施例である。図示しない画像入力手段から入力され
た、ＲＧＢ各８ビットの階調データは、輝度色差変換回
路１０でＹＵＶ信号に変換される。変換式は以下のよう
なものである。

【００４０】ＥＹ＝０．２９９＊（Ｒ／２５５）＋０．５８７＊（Ｇ／２５５）＋０．１１４＊（Ｂ／２５５）ＥＵ＝０．７１３＊（Ｒ／２５５−ＥＹ）ＥＶ＝０．５６４＊（Ｂ／２５５−ＥＹ）Ｙ＝２１９＊ＥＹ＋１６Ｕ＝２２４＊Ｕ＋１２８Ｖ＝２２４＊Ｖ＋１２８ただし、ＲＧＢは０〜２５５の整数、ＥＹ，ＥＵ，ＥＶ
は０〜１の規格化された実数値である。

【００４１】次にＤＣＴ回路１１でＹＵＶ信号は離散コ
サイン変換され、空間周波数成分ごとに分離される。こ
の各成分をＤＣＴ変換係数と呼ぶ。離散コサイン変換の
変換式を以下に示す。

【００４２】

【外２】

【００４３】次に第１段の量子化器２ではしきい値処理
により係数値の小さいものをゼロにする。このしきい値
は符号長制御器から与えられる。係数値を０にすること
により、後述するＡＣ成分のハフマン符号を短くするこ
とができる。

【００４４】次に第２段の量子化器１２で各係数ごとに
線形量子化される。量子化は、各係数ごとに異なったス
テップで行い、低周波側が細かく、高周波側が粗くなる
ような量子化の特性を持たせる。

【００４５】次にハフマン符号器で直流成分（ＤＣ成
分）と交流成分（ＡＣ成分）とに分け、それぞれのハフ
マン符号が割り当てられる。ＤＣ成分は、前ブロックの
ＤＣ成分との差分がとられ、その差分値にハフマン符号
が与えられる。またＡＣ成分は、ジグザグスキャンをし
たＡＣ成分の係数のゼロランと非ゼロの係数値に対して
ハフマン符号を割り当てる。ブロック内の係数値をすべ
て送り終るとＥＯＢ（ｅｎｄｏｆｂｌｏｃｋ）がブ
ロックデータの最後につけられる。

【００４６】この符号データは出力バッファ１４に蓄え
られ、伝送路に出力される。

【００４７】復号器側では、伝送されてきた符号語を入
力バッファ１５に取り込み、これをハフマン復号化回路
１６で復号処理をおこないＤＣ係数、ＡＣ係数に戻す。

【００４８】次に逆量子化器１７で量子化ステップを掛
けてＹＵＶのＤＣ，ＡＣ係数の８ビットデータに戻す。
更にＤＣＴ逆変換１８で復号画像のＹ’Ｕ’Ｖ’信号に
変換する。

【００４９】次にＲＧＢ変換器１９でＹ’Ｕ’Ｖ’信号
を変換式によりＲ’Ｇ’Ｂ’信号に変換し、この信号を
図示しない表示器で表示する。

【００５０】また符号長制御器１では、ハフマン符号化
器から発生符号量のデータ１２１を受取り、ブロックの
平均符号長が一定範囲に入るように第１段の量子化器の
しきい値を制御する信号１２０を第１段量子化器２に出
力する。

【００５１】図９は、しきい値処理の説明図である。ジ
グザグスキャンにより一次元に並べられたＡＣ係数に対
してしきい値（４）でしきい値処理をすることを示して
いる。入力系列（２，３，２，３，５，３，２，１，
５）に対してしきい値処理をすると、（０，０，０，
０，５，０，０，０，４）となり、ＡＣ係数のゼロラン
が長くなる。この結果、ハフマン符号長の短い符号がよ
り多く割り当てられることになる。

【００５２】このようなしきい値を上下させる制御信号
１２０が第１の量子化器に対して出力される。

【００５３】平均符号長の計算は、それまでに発生した
符号の符号長の累積をとることにより計算する方法、１
ブロック以上の符号量の平均値をとる方法などが考えら
れるが、本発明はこれに限定されるものではない。

【００５４】（第４の実施例）また、前段の量子化手段
で、しきい値のみを制御するのではなく、係数成分をＫ
倍（０≦Ｋ≦１）する機能を持たせ、高周波係数値の振
幅を制御する手段も非常に有効である。

【００５５】ＤＣＴ後の係数値は、図１０に示したよう
に周波数ごとに低周波から１４グループに分けられる。
この各グループごとに同じ値Ｋが乗算される。Ｋの値
は、図１１に示したようなグループ番号と倍率で示され
るグラフから決定される。

【００５６】このカーブの平行移動量Ａと傾き量Ｂを前
述の平均符号量と目標値との関係により制御する。

【００５７】例えば、平均符号量が目標値より大きい場
合は、Ａを左に動かすか、または傾きが急になるように
コントロールする。逆に平均符号量が目標値より小さい
場合はＡを右に動かすか、または傾きを小さくするよう
にコントロールする。実際のコントロール量は実験的に
決定する。

【００５８】以上説明したように、発生符号量を逐次モ
ニターする手段およびブロックの発生符号語を打ち切る
手段を設けることにより、高圧縮率である可変長符号化
方式を用いて、符号長をある範囲内に制御することによ
り、画像蓄積等のアプリケーションに適用できるように
なった。

【００５９】（第５の実施例）図１２は本発明の第５の
実施例の構成を示すブロック図である。

【００６０】本実施例のシステムではＲＧＢの画像デー
タは、ＣＣＤラインセンサより構成されるイメージリー
ダー３０１又はホストコンピュータ３０２から入力され
る。

【００６１】符号化の手順は第１の実施例と同様なので
その説明は省略する。

【００６２】ハフマン符号化された符号データ１１２は
画像メモリ３０３に格納される。画像メモリ３０３は半
導体メモリであり、少なくともＡ３サイズ１画面分の符
号データを格納できるものである。

【００６３】画像メモリ３０３のデータの書き込み読み
出しはメモリ制御器３０４により制御される。

【００６４】画像メモリ３０３から読み出された符号デ
ータの復号の手順は第１の実施例と同様である。

【００６５】ＲＧＢ変換部１９により出力されるＲＧＢ
データは、プリンタ３０５によりハードコピーされた
り、あるいはモニタ３０６によりソフトコピーされる。

【００６６】プリンタ３０５は例えば、電子写真方式あ
るいは熱エネルギーによる膜沸騰を利用して液滴を吐出
させるタイプのヘッドを有するいわゆるバブルジェット
方式のプリンタである。このプリンタ内部にはＲＧＢデ
ータを印字用のＹＭＣＫデータに変換する色変換器を有
する。

【００６７】上述のメモリ制御器３０４は、符号データ
１１２の書き込み時に以下の様なアドレス制御を行う。

【００６８】即ち、入力されるデータをＲＧＢ各色８ビ
ットとすると、８×８の画素ブロックでは８×３×８×
８＝１５３６（ビット）のデータとなる。これを約１０
分の１の１２８ビットデータ量に圧縮することとし、メ
モリ制御器３０４は画像メモリ３０３への符号データの
書き込み時に１２８ビット単位でアドレスを制御する。
その際符号データが１２８ビット以下のデータ量であっ
ても残りの領域は空き状態にしておく。またＥＯＢデー
タは画像メモリ３０３には書き込まない。このようにす
ることによりＥＯＢデータをメモリに書き込む必要がな
くなり効率的にメモリを使用することができる。

【００６９】更に、例えばデジタイザ等領域指定部３０
８により指定された領域のみを読み出すことも可能とな
る。

【００７０】即ち、領域指定部３０８により指定された
領域データはＣＰＵ３０７を介してメモリ制御器３０４
に送られ、その領域内の符号データのみを読み出す様に
アドレスを制御する。

【００７１】この読み出しのアドレス制御は、予め書き
込み時にブロック単位で格納されているので容易に行う
ことができる。

【００７２】以上の構成により、例えば画像のトリミン
グ、マスキング等の編集処理が容易になる。

【００７３】なお、上述の様にメモリの書き込みを制御
せずに符号データ１１２をそのまま画像メモリ３０３に
格納し、指定された領域のみを読み出す際にはメモリ制
御器３０４がＥＯＢをカウントすることにより読み出す
べき領域のアドレスを演算し、そのアドレスの符号デー
タのみを復号するようにしてもよい。

【００７４】なお入力されるデータはＲＧＢに限らすＹ
ＭＣであってもよい。

【００７５】また、符号化の際のデータもＬＵＶに限ら
ず、Ｌ＊ａ＊ｂ＊，ＹＣｒＣｂ等であってもよい。

【００７６】また、符号化方式はハフマン符号化に限ら
ず、他の可変長のエントロピー符号化であってもよい。

【００７７】本発明は上述の実施例に限らず、クレーム
の記載の範囲内で種々の変形、応用が可能である。

【００７８】

【発明の効果】以上の様に本発明によれば、符号量の制
御を良好に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例のブロック図。

【図２】ＤＣ係数のハフマン符号器のブロック図。

【図３】ＡＣ係数のハフマン符号器のブロック図。

【図４】ジグザグスキャンの説明図。

【図５】１ブロックの符号の例及び符号の打ち切りの説
明図。

【図６】第２実施例の説明図。

【図７】量子化値制御器での倍率の説明図。

【図８】本発明の他の実施例のブロック図。

【図９】しきい値処理の説明図。

【図１０】周波数毎のグループ番号の説明図。

【図１１】グループ毎の倍率の説明のためのグラフ。

【図１２】本発明の第５の実施例の構成を示すブロック
図。

【符号の説明】

１符号量制御器１３ハフマン符号化器３０３画像メモリ３０４メモリ制御器３０７ＣＰＵ３０８領域指定部

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】所定サイズのブロック毎に画像データを
可変長符号化する手段と、該符号化手段による符号量が
所定の値に達したときに符号化を終了し、その符号化が
終了したことを示す信号を発生する手段と、該信号に応
じて符号化されたデータのメモリへの蓄積又は読み出し
を制御する手段とを有することを特徴とする画像処理装
置。
【請求項２】可変長の符号化を行う画像処理方法であ
って、符号量が所定の値に達したときに符号化を終了
し、その符号化が終了したことを示す信号を発生し、該
信号に応じて符号化されたデータのメモリへの蓄積又は
読み出しを制御することを特徴とする画像処理方法。