JP2003299097A - 画像情報量圧縮装置および画像情報量圧縮方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 画像符号化において、ゼロランだけを基準に
した従来の切り捨て方法によって起こる重要な量子化係
数の切り捨てを防止し、かつ画像情報量を削減すること
が課題となっていた。 【解決手段】 量子化係数のスキャン順序での位置を検
出するカウンタ部と、量子化係数のゼロランを検出する
ゼロラン検出部と、量子化係数の絶対値和を算出する加
算部とを有した切り捨て設定部を設け、量子化係数を圧
縮する係数切り捨て処理部で量子化係数をゼロに切り捨
てる際の条件を設定する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は画像信号を直交変
換し、その変換係数に基づいて画像情報量を圧縮する画
像情報量圧縮装置および画像情報量圧縮方法に関するも
のである。

【０００２】

【従来の技術】従来、伝送する画像情報量を削減するた
めに、量子化係数を低周波領域から高周波領域に向かっ
て順番に量子化係数がゼロか非ゼロかを調べ、ゼロ係数
がある設定値以上続いた場合に、それ以降の量子化係数
をゼロに切り捨てて量子化係数中のゼロランを長くする
という処理が行なわれている。

【０００３】図７は特開平４−１９６６９５号公報「画
像データ圧縮装置」に記載されたゼロ係数判別部の処理
を示すフローチャートである。図において、ステップＳ
Ｔ２１では、ゼロ係数の連続する数を示すＣＯＵＮＴと
連続するゼロ係数が閾値を超えたかどうかを示すＦＬＡ
Ｇが初期化されてゼロになる。ここで、ＦＬＡＧは、連
続するゼロ係数の数が閾値ｎ（１≦ｎ≦６３）を超えて
いない場合０で、閾値ｎを超えた場合１となる。次にス
テップＳＴ２２では、ＦＬＡＧがゼロか非ゼロかを判別
する。ステップＳＴ２３では、ＦＬＡＧがゼロの場合に
係数がゼロか非ゼロかを調べる。係数が非ゼロの場合
は、ステップＳＴ２４でＣＯＵＮＴがゼロに初期化さ
れ、ステップＳＴ２２に戻る。また、係数がゼロの場合
は、ステップＳＴ２５でＣＯＵＮＴに１を加え、ステッ
プＳＴ２６でＣＯＵＮＴが閾値ｎを超えているか調べ
る。ＣＯＵＮＴが閾値ｎより小さい場合はそのままステ
ップＳＴ２２に戻るが、閾値ｎ以上の場合には、ステッ
プＳＴ２７でＦＬＡＧに１が代入された後にステップＳ
Ｔ２２に戻る。また、ステップＳＴ２２においてＦＬＡ
Ｇが１の場合、それ以降の係数はすべてゼロに切り捨て
られる。ここで、係数は低周波領域から高周波領域に向
かって調べられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】従来の画像符号化装置
では、ゼロ係数の連続する数（ゼロラン）だけを基準に
係数を切り捨て、しかも一度ゼロランが閾値を超えると
それ以降の係数がすべてゼロに切り捨てられてしまう。
したがって、中周波数領域から高周波数領域にかけて重
要な量子化係数を切り捨ててしまい、画像の劣化を招く
という問題点があった。場合によっては、低周波数領域
の係数もゼロに切り捨てられる可能性があるという問題
があった。

【０００５】この発明は前記のような課題を解決するた
めになされたもので、重要な量子化係数を切り捨てるこ
となく画像情報量を削減する画像情報量圧縮装置および
画像情報量圧縮方法を得ることを目的とする。

【０００６】

【課題を解決しようとする手段】この発明に係る画像情
報量圧縮装置は、入力画像信号あるいは予測誤差信号を
複数の画素からなるブロックに分割するブロック化部
と、分割された前記複数の画素からなるブロックを直交
変換して直交変換係数を出力する直交変換部と、前記直
交変換係数を量子化して量子化係数を出力する量子化部
と、設定された条件に基づき前記量子化係数に切り捨て
処理を実行し前記量子化係数を圧縮する係数切り捨て処
理部とを備えた画像情報量圧縮装置において、前記量子
化係数の絶対値和を算出する加算部を有し、算出された
絶対値和に基づいて前記量子化係数をゼロに切り捨てる
際の前記条件を設定する切り捨て設定部を備えたもので
ある。

【０００７】この発明に係る画像情報量圧縮装置は、入
力画像信号あるいは予測誤差信号を複数の画素からなる
ブロックに分割するブロック化部と、分割された複数の
画素からなるブロックを直交変換して直交変換係数を出
力する直交変換部と、直交変換係数を量子化して量子化
係数を出力する量子化部と、設定された条件に基づき量
子化係数に切り捨て処理を実行し量子化係数を圧縮する
係数切り捨て処理部とを備えた画像情報量圧縮装置にお
いて、量子化係数のスキャン順序での位置を検出するカ
ウンタ部と、量子化係数のゼロランを検出するゼロラン
検出部と、量子化係数の絶対値和を算出する加算部とか
ら構成され、検出された位置、検出されたゼロランおよ
び算出された絶対値和に基づいて量子化係数をゼロに切
り捨てる際の条件を設定する切り捨て設定部を備えたも
のである。

【０００８】この発明に係る画像情報量圧縮装置は、カ
ウンタ部が、量子化係数のうち非ゼロ量子化係数の位置
を検出するようにしたものである。

【０００９】この発明に係る画像情報量圧縮装置は、係
数切り捨て処理部が、量子化係数のスキャン順序での位
置を考慮して切り捨て処理を行うようにしたものであ
る。

【００１０】この発明に係る画像情報量圧縮装置は、係
数切り捨て処理部が、量子化係数の前にあるゼロランか
ら判断して切り捨て処理を行うようにしたものである。

【００１１】この発明に係る画像情報量圧縮装置は、係
数切り捨て処理部が、量子化係数とブロック内の量子化
係数の絶対値和との比から判断して切り捨て処理を行う
ようにしたものである。

【００１２】この発明に係る画像情報量圧縮方法は、入
力画像信号あるいは予測誤差信号の量子化係数を符号化
する際、複数の画素からなるブロックに分割された画像
信号を直交変換し、さらに量子化して得られた量子化係
数をゼロに切り捨てる処理を行い、量子化係数を圧縮す
る画像情報量圧縮方法において、ブロック内の量子化係
数の絶対値和を算出し、算出された絶対値和に対して量
子化係数の割合を考慮して判定を行い、各判定結果に基
づいて該当する量子化係数をゼロに切り捨てる処理を行
うようにしたものである。

【００１３】

【発明の実施の形態】以下、この発明の実施の一形態を
説明する。 実施の形態１．図１はこの発明の実施の形態１による画
像情報量圧縮装置の構成を示すブロック図である。図に
おいて、１０１はブロック化部、１０２は直交変換部、
１０３は量子化部、１０４は係数切り捨て処理部、１０
５は可変長符号化部、１０６は切り捨て設定部である。
切り捨て設定部１０６の構成において、１０７はスキャ
ン部、１０８はカウンタ部、１０９はゼロラン検出部、
１１０は加算部である。

【００１４】次に動作について説明する。ブロック化部
１０１は入力画像信号あるいは予測誤差信号を複数の画
素からなるブロックに分割する。ブロックに分割された
画像信号は直交変換部１０２で直交変換が施され、空間
周波数領域に変換される。直交変換された係数は量子化
部１０３で量子化される。係数切り捨て処理部１０４
は、切り捨て設定部１０６から与えられる条件に基づ
き、量子化部１０３からの出力に後述の係数切り捨て処
理を施す。ここで、量子化部１０３で量子化された直交
変換係数の係数切り捨て処理部１０４への入力は、切り
捨て設定部１０６の値が設定されてから行われる。そし
て、可変長符号化部１０５で可変長符号化処理を実行し
て符号化データを得る。

【００１５】切り捨て設定部１０６はスキャン部１０
７、カウンタ部１０８、ゼロラン検出部１０９および加
算部１１０から構成されている。スキャン部１０７は量
子化部１０３からの量子化後の直交変換係数（量子化係
数）をスキャンする。図２はスキャン部１０７によるジ
グザグスキャン方式を示し、また図３はスキャン部１０
７によるオルタネートスキャン方式を示し、各図中の数
字はそれぞれのスキャン順序を示している。カウンタ部
１０８はブロック中の何番目の量子化係数が処理されて
いるかをカウントする。ゼロラン検出部１０９はブロッ
ク中のゼロランを検出する。加算部１１０はブロック中
の量子化係数の後述するＡＣ成分の絶対値和を算出す
る。

【００１６】次に、係数切り捨て処理の動作について説
明する。図４はブロック化部１０１により画像信号を８
×８画素にブロック分割した場合の周波数成分を示す説
明図である。図において、Ｃ（ｎ）は量子化部１０３か
ら出力される量子化係数であり、Ｃ（１）はＤＣ成分の
量子化係数で、Ｃ（２）〜Ｃ（６４）はＡＣ成分の量子
化係数である。図５は係数切り捨て処理部１０４で実行
される係数切り捨て処理の動作を示すフローチャートで
ある。

【００１７】量子化部１０３から量子化係数Ｃ（ｎ）を
入力する（ステップＳＴ１）。ここではｎ＝１である。
カウンタ部１０８が示すブロック中の何番目の量子化係
数かを表す位置と任意の値α（１≦α≦６４）とを比較
する（ステップＳＴ２）。カウンタ部１０８が示す位置
の方が小さかった場合には切り捨て処理を実行せずにス
テップＳＴ６に移行する。カウンタ部１０８が示す位置
の方が大きかった場合には次のステップＳＴ３に移行す
る。任意の値αが小さいほど、切り捨てる対象となる量
子化係数が多くなる。

【００１８】ステップＳＴ３において、ゼロラン検出部
１０９が示すゼロランと任意の値β（０≦β≦６３）と
を比較する。ゼロラン検出部１０９が示すゼロランの方
が小さかった場合には切り捨て処理を実行せずにステッ
プＳＴ６に移行する。ゼロラン検出部１０９が示すゼロ
ランの方が大きかった場合にはステップＳＴ４に移行す
る。任意の値βが小さいほど、切り捨てる対象となる量
子化係数が多くなる。

【００１９】ステップＳＴ４において、加算部１１０が
示すＡＣ成分の量子化係数の絶対値和に任意の値γ（１
未満）を乗じた値と量子化係数Ｃ（ｎ）とを比較する。
量子化係数Ｃ（ｎ）の方が大きかった場合にはステップ
ＳＴ６に移行する。量子化係数Ｃ（ｎ）の方が小さかっ
た場合にはステップＳＴ５に移行する。

【００２０】ステップＳＴ５において、量子化係数Ｃ
（ｎ）をゼロに切り捨てる処理が実行され、ステップＳ
Ｔ６に移行する。ステップＳＴ６において、ブロックに
おけるすべての量子化係数Ｃ（ｎ）の処理が終了したか
を判定し、ｎ＝６４でなければ、ステップＳＴ７でｎを
更新してステップＳＴ１に戻り、ｎ＝６４であれば係数
切り捨て処理を終了する。

【００２１】次に、係数切り捨て処理部１０４による切
り捨て処理の動作について、具体的な例を上げて説明す
る。図６は量子化部１０３から出力される量子化係数を
示す説明図で、図において、黒丸は量子化係数がゼロで
あることを表す。ここでは、スキャン順で何番目以降の
量子化係数から切り捨ての対象とするかを設定するため
の値αを３１、ゼロランがいくつ以上続いたら切り捨て
の対象とするかを設定するための値βを３、ブロック内
に含まれる量子化係数の絶対値和の何パーセントに達し
たら切り捨て対象とするかを設定するための値γを０．
０１、ブロックにおける量子化係数Ｃ（ｎ）の絶対値和
を５００、スキャン順序で５３番目の量子化係数の値を
７とする。一般的に、画像信号はピクチャによって異な
った特徴を持ち、階調変化の激しい画像や緩やかな画像
がある。また、同一ピクチャにおいてもブロック毎に異
なった特徴を持っている。つまり、画像信号の特性は入
力画像により動的に変化し、図６はその一例を示してい
る。

【００２２】図６に示すように、スキャン順序で９番目
の量子化係数の前にゼロランが４つ存在している場合、
従来例では、例えばゼロランが３つ続いたらそれ以降の
係数をすべてゼロに切り捨てると、９番目以降すべての
係数がゼロに切り捨てられる。しかし、この実施の形態
１では、カウンタ部１０８においてブロック中の何番目
の量子化係数かをカウントしており、この例においては
３１以降の場合に切り捨て処理を実行することになって
いるので、低周波数領域の係数をゼロに切り捨てたこと
による画質の劣化を回避することができる。

【００２３】ゼロランが複数存在している場合、従来技
術においては、ブロック中に１度ある設定した値以上の
ゼロランが発生すると、それ以降すべての係数がゼロに
切り捨てられる。しかし、この実施の形態１では、ゼロ
ラン検出部１０９において非ゼロ量子化係数の前に存在
するゼロランを検出し、量子化係数毎に設定値（β＝
３）と比較を行っている。例えば図６のスキャン順序で
６０、６２のように高周波数領域で量子化係数が複数存
在した場合に、すべてをゼロに切り捨てずに画質の劣化
を回避することができる。

【００２４】前述のようにブロックによって特性が異な
る場合、図６の例では、スキャン順序で５３番目の量子
化係数は、以下のように量子化係数の値の方が大きいの
で、ゼロに切り捨てられない。 ７（５３番目の量子化係数） ＞５００（ブロックの量子化係数絶対値和×０．０１
（γ） 仮に５３番目の量子化係数の値が３だとしたら、５３番
目の量子化係数はゼロに切り捨てられる。つまり、切り
捨て対象となる量子化係数がブロック内の量子化係数の
絶対値和に対してどれくらいの割合かを考慮することに
よって、ブロックの特性に応じて量子化係数をゼロに切
り捨て画質の劣化を回避することができる。

【００２５】なお、以上説明した例では、ブロックのサ
イズを８×８としたが、このブロックのサイズは任意で
あってよい。また、この発明は、システムあるいは装置
においてソフトウェアプログラムを用いて所定の手順で
処理することにより達成するようにしてもよいことは言
うまでもない。

【００２６】以上のように、この実施の形態１によれ
ば、量子化係数をゼロに切り捨てる際に、切り捨てる量
子化係数のスキャン順序での位置、切り捨てる量子化係
数の前に存在するゼロラン、切り捨てる量子化係数とブ
ロック内の量子化係数の絶対値和との比から判断してい
るので、画像の劣化を抑えながら量子化係数をゼロに切
り捨てつつ、長いゼロランを発生することができる。こ
れにより、伝送する符号化データ量を削減する効果が得
られる。なお、ここで、αの値を最小値（＝１）に設定
し量子化係数の切り捨て位置に制約をかけず、またβの
値も最小値（＝０）に設定すれば、ゼロランの条件を除
外したことになる。すなわち、切り捨て設定部１０６と
して、加算部１１０が算出した量子化係数の絶対値和だ
けから量子化係数をゼロに切り捨てる判断を行うように
しても、ある程度画像の劣化を抑えながら量子化係数を
ゼロに切り捨てつつ、長いゼロランを発生することがで
き、伝送する符号化データ量を削減することができる。

【００２７】

【発明の効果】以上のように、この発明によれば、入力
画像信号あるいは予測誤差信号を複数の画素からなるブ
ロックに分割するブロック化部と、分割された複数の画
素からなるブロックを直交変換して直交変換係数を出力
する直交変換部と、直交変換係数を量子化して量子化係
数を出力する量子化部と、設定された条件に基づき量子
化係数に切り捨て処理を実行し量子化係数を圧縮する係
数切り捨て処理部とを備えた画像情報量圧縮装置におい
て、量子化係数の絶対値和を算出する加算部を有し、算
出された絶対値和に基づいて量子化係数をゼロに切り捨
てる際の条件を設定する切り捨て設定部を備えるように
構成したので、画像の劣化を抑えながら量子化係数をゼ
ロに切り捨てつつ、長いゼロランを発生することがで
き、伝送する符号化データ量を削減する効果がある。

【００２８】以上のように、この発明によれば、入力画
像信号あるいは予測誤差信号を複数の画素からなるブロ
ックに分割するブロック化部と、分割された複数の画素
からなるブロックを直交変換して直交変換係数を出力す
る直交変換部と、直交変換係数を量子化して量子化係数
を出力する量子化部と、設定された条件に基づき量子化
係数に切り捨て処理を実行し量子化係数を圧縮する係数
切り捨て処理部とを備えた画像情報量圧縮装置におい
て、量子化係数のスキャン順序での位置を検出するカウ
ンタ部と、量子化係数のゼロランを検出するゼロラン検
出部と、量子化係数の絶対値和を算出する加算部とから
構成され、検出された位置、検出されたゼロランおよび
算出された絶対値和に基づいて量子化係数をゼロに切り
捨てる際の条件を設定する切り捨て設定部を備えるよう
に構成したので、入力画像の持つ特性に適応して、画質
の劣化を抑制しながら伝送する画像情報量を圧縮できる
効果がある。

【００２９】この発明によれば、カウンタ部が、量子化
係数のうち非ゼロ量子化係数の位置を検出するように構
成したので、入力画像の持つ特性に適応して、画質の劣
化を抑制しながら伝送する画像情報量を圧縮でき、特に
低周波数領域の係数をゼロに切り捨てたことによる画質
の劣化を回避できる効果がある。

【００３０】この発明によれば、係数切り捨て処理部
が、量子化係数のスキャン順序での位置を考慮して切り
捨て処理を行うように構成したので、入力画像の持つ特
性に適応して、画質の劣化を抑制しながら伝送する画像
情報量を圧縮できる効果がある。

【００３１】この発明によれば、係数切り捨て処理部
が、量子化係数の前にあるゼロランから判断して切り捨
て処理を行うように構成したので、入力画像の持つ特性
に適応して、画質の劣化を抑制しながら伝送する画像情
報量を圧縮でき、特に高周波数領域で量子化係数が複数
存在した場合に、すべてをゼロに切り捨てずに画質の劣
化を回避することができる効果がある。

【００３２】この発明によれば、係数切り捨て処理部
が、量子化係数とブロック内の量子化係数の絶対値和と
の比から判断して切り捨て処理を行うように構成したの
で、入力画像の持つ特性に適応して、画質の劣化を抑制
しながら伝送する画像情報量を圧縮でき、特にブロック
の特性に応じた画質の劣化を回避することができる効果
がある。

【００３３】この発明によれば、入力画像信号あるいは
予測誤差信号の量子化係数を符号化する際、複数の画素
からなるブロックに分割された画像信号を直交変換し、
さらに量子化して得られた量子化係数をゼロに切り捨て
る処理を行い、量子化係数を圧縮する画像情報量圧縮方
法において、ブロック内の量子化係数の絶対値和を算出
し、算出された絶対値和に対して量子化係数の割合を考
慮して判定を行い、各判定結果に基づいて該当する量子
化係数をゼロに切り捨てる処理を行うように構成したの
で、入力画像の持つ特性に適応して、画質の劣化を抑制
しながら伝送する画像情報量を圧縮できる効果がある。

【図面の簡単な説明】

【図１】 この発明の実施の形態１による画像情報量圧
縮装置の構成を示すブロック図である。

【図２】 同実施の形態１に係るスキャン部のジグザク
スキャンを示す説明図である。

【図３】 同実施の形態１に係るスキャン部のオルタネ
ートスキャンを示す説明図である。

【図４】 同実施の形態１に係るブロック化部の分割動
作による周波数成分を示す説明図である。

【図５】 同実施の形態１に係る係数切り捨て処理の動
作を示すフローチャートである。

【図６】 同実施の形態１に係る量子化部の出力の量子
化係数を示す説明図である。

【図７】 従来の画像符号化装置の係数切り捨て処理部
の動作を示すフローチャートである。

【符号の説明】

１０１ ブロック化部、１０２ 直交変換部、１０３
量子化部、１０４ 係数切り捨て処理部、１０５ 可変
長符号化部、１０６ 切り捨て設定部、１０７スキャン
部、１０８ カウンタ部、１０９ ゼロラン検出部、１
１０ 加算部。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小原 英司 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 (72)発明者 浅野 研一 東京都千代田区丸の内二丁目２番３号 三 菱電機株式会社内 Ｆターム(参考） 5C059 KK01 MA23 MC02 MC11 MC23 MC32 MC34 ME06 TA49 TC04 TC06 TC31 TD06 TD07 TD11 UA02 5C078 BA53 CA22 DA01 5J064 AA00 BA16 BC05 BC08 BC16 BC29 BD02

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 入力画像信号あるいは予測誤差信号を複
   数の画素からなるブロックに分割するブロック化部と、 分割された前記複数の画素からなるブロックを直交変換
   して直交変換係数を出力する直交変換部と、 前記直交変換係数を量子化して量子化係数を出力する量
   子化部と、 設定された条件に基づき前記量子化係数に切り捨て処理
   を実行し前記量子化係数を圧縮する係数切り捨て処理部
   とを備えた画像情報量圧縮装置において、 前記量子化係数の絶対値和を算出する加算部を有し、算
   出された絶対値和に基づいて前記量子化係数をゼロに切
   り捨てる際の前記条件を設定する切り捨て設定部を備え
   たことを特徴とする画像情報量圧縮装置。
2. 【請求項２】 入力画像信号あるいは予測誤差信号を複
   数の画素からなるブロックに分割するブロック化部と、 分割された前記複数の画素からなるブロックを直交変換
   して直交変換係数を出力する直交変換部と、 前記直交変換係数を量子化して量子化係数を出力する量
   子化部と、 設定された条件に基づき前記量子化係数に切り捨て処理
   を実行し前記量子化係数を圧縮する係数切り捨て処理部
   とを備えた画像情報量圧縮装置において、 前記量子化係数のスキャン順序での位置を検出するカウ
   ンタ部と、 前記量子化係数のゼロランを検出するゼロラン検出部
   と、 前記量子化係数の絶対値和を算出する加算部とから構成
   され、 検出された位置、検出されたゼロランおよび算出された
   絶対値和に基づいて前記量子化係数をゼロに切り捨てる
   際の前記条件を設定する切り捨て設定部を備えたことを
   特徴とする画像情報量圧縮装置。
3. 【請求項３】 カウンタ部が、量子化係数のうち非ゼロ
   量子化係数の位置を検出するようにしたことを特徴とす
   る請求項２記載の画像情報量圧縮装置。
4. 【請求項４】 係数切り捨て処理部が、量子化係数のス
   キャン順序での位置を考慮して切り捨て処理を行うよう
   にしたことを特徴とする請求項２または請求項３記載の
   画像情報量圧縮装置。
5. 【請求項５】 係数切り捨て処理部が、量子化係数の前
   にあるゼロランから判断して切り捨て処理を行うように
   したことを特徴とする請求項２から請求項４のうちのい
   ずれか１項記載の画像情報量圧縮装置。
6. 【請求項６】 係数切り捨て処理部が、量子化係数とブ
   ロック内の量子化係数の絶対値和との比から判断して切
   り捨て処理を行うようにしたことを特徴とする請求項１
   から請求項５のうちのいずれか１項記載の画像情報量圧
   縮装置。
7. 【請求項７】 入力画像信号あるいは予測誤差信号の量
   子化係数を符号化する際、複数の画素からなるブロック
   に分割された画像信号を直交変換し、さらに量子化して
   得られた量子化係数をゼロに切り捨てる処理を行い、前
   記量子化係数を圧縮する画像情報量圧縮方法において、
   前記ブロック内の量子化係数の絶対値和を算出し、算出
   された絶対値和に対して量子化係数の割合を考慮して判
   定を行い、各判定結果に基づいて該当する量子化係数を
   ゼロに切り捨てる処理を行うようにしたことを特徴とす
   る画像情報量圧縮方法。