JP2005295075A - 画像情報量圧縮装置及び画像情報量圧縮方法 - Google Patents

Abstract

【課題】 画質の劣化を抑えながら伝送する符号化データ量を削減する。
【解決手段】 ブロック化部１０１は入力された画像データを複数の画素からなるブロックに分割し、直交変換部１０２はブロックに分割された画像データを直交変換して各画素の直交変換係数を出力し、量子化部１０３は直交変換係数を量子化して量子化係数を出力する。閾値設定部１０４は入力された画像データの周波数成分に基づき、量子化係数をゼロ値に切り捨てるためのゼロラン閾値及び係数閾値を設定する。スキャン部１０５は量子化係数をスキャンし、ゼロ係数検出部１０６はスキャンされた量子化係数の中からゼロ量子化係数の個数を検出する。係数切り捨て処理部１０７はゼロラン閾値及び係数閾値、並びに検出されたゼロ量子化係数の個数に基づき、量子化係数をゼロ値に切り捨てる。
【選択図】 図１

Description

この発明は伝送する符号化データ量を削減する画像情報量圧縮装置及び画像情報量圧縮方法に関するものである。

伝送する画像情報量を削減するために、従来では例えば特許文献１に示すように、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値か非ゼロ値かを調べ、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値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われている。

特開平４−１９６６９５号公報（第２頁右上欄９行〜第２頁左下欄４行）

従来の画像情報量圧縮装置は以上のように構成されているので、量子化係数をゼロ係数の連続する数（ゼロラン）だけを基準に切り捨て、しかも、一度ゼロランが閾値を超えるとそれ以降の量子化係数を全てゼロに切り捨ててしまうので、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も切り捨ててしまい、画質の劣化を招くという課題があった。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。

この発明は上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量子化係数をゼロ値に切り捨てて長いゼロランを発生させることで、画質の劣化を抑えながら伝送する符号化データ量を削減することができる画像情報量圧縮装置及び画像情報量圧縮方法を得ることを目的とする。

この発明に係る画像情報量圧縮装置は入力された画像データ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、ブロックに分割された画像データを直交変換して各画素の直交変換係数を出力する直交変換部と、上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、上記入力された画像データの周波数成分に基づき、上記量子化係数をゼロ値に切り捨てるためのゼロラン閾値及び係数閾値を設定する閾値設定部と、上記量子化部により出力された量子化係数を低周波領域から高周波領域に向かってスキャンするスキャン部と、上記スキャンされた量子化係数の中からゼロ量子化係数の個数を検出するゼロ係数検出部と、上記閾値設定部により設定されたゼロラン閾値及び係数閾値、並びに上記ゼロ係数検出部により検出されたゼロ量子化係数の個数に基づき、上記量子化部により出力された量子化係数をゼロ値に切り捨てる係数切り捨て処理部とを備えたものである。

この発明によれば、重要な量子化係数を切り捨てることなく量子化係数をゼロ値に切り捨てて長いゼロランを発生させ、画質の劣化を抑えながら伝送する符号化データ量を削減することができるという効果がある。

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。この画像情報量圧縮装置は、ブロック化部１０１、直交変換部１０２、量子化部１０３、閾値設定部１０４、スキャン部１０５、ゼロ係数検出部１０６、係数切り捨て処理部１０７及び可変長符号化部１０８を備えている。

次に動作について説明する
ブロック化部１０１は入力画像信号又は予測誤差信号の画像データを複数の画素、例えば８×８画素からなるブロックに分割する。直交変換部１０２はブロックに分割された画像データを直交変換し空間周波数領域に変換して各画素の直交変換係数を出力する。量子化部１０３は直交変換係数を量子化して量子化係数を出力する。閾値設定部１０４は入力された画像データの周波数成分に基づき量子化係数をゼロ値に切り捨てるためのゼロラン閾値α及び係数閾値βを設定する。

スキャン部１０５は、量子化部１０３により出力された量子化係数を、例えば図２又は図３に示すように、低周波領域から高周波領域に向かってスキャンする。
図２はスキャン部１０５によるジグザグスキャン方式を示す図であり、図３はスキャン部１０５によるオルタネートスキャン方式を示す図であり、図２及び図３における各数字はそれぞれのスキャン順序を示している。
ゼロ係数検出部１０６はスキャン部１０５によりスキャンされた量子化係数の中からブロック中のゼロ量子化係数を検出し、ゼロ量子化係数が連続する場合にはその個数をカウントする。

係数切り捨て処理部１０７は、閾値設定部１０４により設定されたゼロラン閾値及び係数閾値、並びにゼロ係数検出部１０６により検出された連続するゼロ量子化係数の個数に基づき、量子化部１０３により出力された量子化係数をゼロ値に切り捨てる。可変長符号化部１０８は係数切り捨て処理部１０７による係数切り捨て処理後の量子化係数に対して可変長符号化処理を実行して符号化データを出力する。

次に係数切り捨て処理部１０７による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により画像データを８×８画素にブロック分割した場合の周波数成分を示す図である。図４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１０７によ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。ステップＳＴ１において、量子化部１０３より量子化係数Ｃ（ｎ）を入力する。ここではｎ＝１である。

ステップＳＴ２において、ゼロ係数検出部１０６により検出された連続するゼロ量子化係数のカウントが闘値設定部１０４により設定されたゼロラン閾値α（０以上）以上か否かを判定する。連続するゼロ量子化係数のカウントがゼロラン閾値α以上の場合にはステップＳＴ３に移行する。連続するゼロ量子化係数のカウントがゼロラン閾値αより小さい場合には、切り捨て処理を実行せずにステップＳＴ５に移行する。

ステップＳＴ３において、連続するゼロ量子化係数に続く非量子化係数Ｃ（ｎ）が闘値設定部１０４により設定された係数閾値β（０以上）未満か否かを判定する。非量子化係数Ｃ（ｎ）が係数閾値β以上の場合には、切り捨て処理を実行せずにステップＳＴ５に移行する。非量子化係数Ｃ（ｎ）が係数閾値β未満の場合にはステップＳＴ４に移行する。

ステップＳＴ４において、非量子化係数Ｃ（ｎ）をゼロ値に切り捨てる処理が実行されてステップＳＴ５に移行する。ステップＳＴ５において、ブロックにおける全ての量子化係数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ＳＴ６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。

次に、係数切り捨て処理部１０７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は入力される画像データの高周波成分が大きい場合の量子化部１０３から出力される量子化係数の例を示す図であり、図７は入力される画像データの高周波成分が小さい場合の量子化部１０３から出力される量子化係数の例を示す図である。図６及び図７において、黒丸は量子化係数がゼロ値であることを表す。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、画像データの特性は入力画像により動的に変化し、図６及び図７はその一例である。

図６及び図７に示すように、スキャン順序で８番目の量子化係数の前にゼロランが４個存在している場合、従来例では、例えばゼロランが３個続いたらそれ以降の量子化係数を全てゼロ値に切り捨てると、８番目以降の全ての量子化係数がゼロ値に切り捨てられ、中周波領域から高周波領域の量子化係数を考慮せずに切り捨ててしまうことがある。一方、この実施の形態１では、闘値設定部１０４が入力される画像データの高周波成分を算出して量子化係数をゼロ値に切り捨てるためのゼロラン閾値α及び係数閾値βを設定し、係数切り捨て処理部１０７が画像特性を考慮しながら量子化係数をゼロ値に切り捨てることにより、中周波領域から高周波領域の量子化係数をゼロ値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。

図６に示す入力される画像データの高周波成分が大きい場合の例では、スキャン順序で５１番目の量子化係数の値が２、５７番目の量子化係数の値が１、６０番目の量子化係数の値が１、６１番目の量子化係数の値が３、６２番目の量子化係数の値が１、６４番目の量子化係数の値が１となっている。このような場合には、スキャン順で最後の高周波領域の方まで非ゼロ量子化係数が存在している。そこで、闘値設定部１０４がゼロラン閾値αを高く設定すると共に係数閾値βを低く設定し、係数切り捨て処理部１０７が、連続するゼロ係数の個数が多く、かつそれに続く非ゼロ量子化係数の値が小さい場合に量子化係数を切り捨てるようにする。例えば、ゼロラン閾値αを４に設定し、係数閾値βを２に設定することによって、５７番目の量子化係数をゼロ値に切り捨てることができる。

図７に示す入力される画像データの高周波成分が小さい場合の例では、スキャン順序で５０番目の量子化係数の値が１、５１番目の量子化係数の値が５、５７番目の量子化係数の値が２、６０番目の量子化係数の値が１となっている。このような場合には、スキャン順で最後の高周波領域の方には非ゼロ量子化係数が存在しておらず、存在している場合でもその値は小さい。そこで、闘値設定部１０４がゼロラン閾値αを低く設定すると共に係数閾値βも低く設定し、係数切り捨て処理部１０７が、連続するゼロ係数の個数が少ない場合でも、非ゼロ量子化係数の値が小さい場合に量子化係数を切り捨てるようにする。例えば、ゼロラン閾値αを１に設定し、係数閾値βを３に設定することによって、５７番目及び６０番目の量子化係数をゼロ値に切り捨てることができる。

以上のように、この実施の形態１によれば、闘値設定部１０４が入力される画像データの高周波成分に基づき量子化係数をゼロ値に切り捨てるためのゼロラン閾値α及び係数閾値βを設定し、係数切り捨て処理部１０７が、閾値設定部１０４により設定されたゼロラン閾値及び係数閾値、並びにゼロ係数検出部１０６により検出された連続するゼロ量子化係数の個数に基づき、量子化部１０３により出力された量子化係数をゼロ値に切り捨てることにより、重要な量子化係数を切り捨てることなく量子化係数をゼロ値に切り捨てて長いゼロランを発生させ、画質の劣化を抑えながら伝送する符号化データ量を削減することができるという効果が得られる。

また、高周波成分を考慮するには、入力画像信号の高周波成分を利用せずに、スキャン部１０５の出力を利用することも考えられる。しかし、スキャン部１０５の出力を利用する場合には、ブロック内の量子化係数を一度全てスキャンして高周波成分を解析し、切り捨て処理を実行するために再度スキャンしなければならない。一方、入力される画像データの高周波成分を利用する場合には、ブロック内の量子化係数のスキャンは一回で済み、切り捨て処理までの実行時間を短縮することができるという効果が得られる。

なお、この実施の形態１では、画像データの高周波成分に基づいてゼロラン閾値α及び係数閾値βを設定しているが、画像データの低周波成分や中周波成分に基づいてゼロラン閾値α及び係数閾値βを設定しても同様の効果が得られる。

また、この実施の形態１では、ブロックサイズを８×８としたが、ブロックサイズは任意である。

また、この発明は、システムや装置にプログラムを供給することによって達成される場合にも適用できることは言うまでもない。

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。 この発明の実施の形態１による画像情報量圧縮装置のスキャン部によるジグザグスキャン方式を示す図である。 この発明の実施の形態１による画像情報量圧縮装置のスキャン部によるオルタネートスキャン方式を示す図である。 この発明の実施の形態１による画像情報量圧縮装置のブロック化部により画像データを８×８画素にブロック分割した場合の周波数成分を示す図である。 この発明の実施の形態１による画像情報量圧縮装置の係数切り捨て処理部によ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。 入力される画像データの高周波成分が大きい場合の量子化部から出力される量子化係数の例を示す図である。 入力される画像データの高周波成分が小さい場合の量子化部から出力される量子化係数の例を示す図である。

符号の説明

１０１ ブロック化部、１０２ 直交変換部、１０３ 量子化部、１０４ 闘値設定部、１０５ スキャン部、１０６ ゼロ係数検出部、１０７ 係数切り捨て処理部、１０８ 可変長符号化部。

Claims (4)

1. 入力された画像データ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、
   ブロックに分割された画像データを直交変換して各画素の直交変換係数を出力する直交変換部と、
   上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、
   上記入力された画像データの周波数成分に基づき、上記量子化係数をゼロ値に切り捨てるためのゼロラン閾値及び係数閾値を設定する閾値設定部と、
   上記量子化部により出力された量子化係数を低周波領域から高周波領域に向かってスキャンするスキャン部と、
   上記スキャンされた量子化係数の中からゼロ量子化係数の個数を検出するゼロ係数検出部と、
   上記閾値設定部により設定されたゼロラン閾値及び係数閾値、並びに上記ゼロ係数検出部により検出されたゼロ量子化係数の個数に基づき、上記量子化部により出力された量子化係数をゼロ値に切り捨てる係数切り捨て処理部とを備えた画像情報量圧縮装置。
2. 閾値設定部は、入力された画像データの高周波成分が大きい場合に、ゼロラン閾値を高く設定すると共に係数閾値を低く設定し、入力された画像データの高周波成分が小さい場合に、ゼロラン閾値を低く設定すると共に係数閾値を低く設定することを特徴とする請求項１記載の画像情報量圧縮装置。
3. 係数切り捨て処理部は、ゼロ係数検出部により検出されたゼロ量子化係数の個数がゼロラン閾値以上で、かつ上記ゼロ量子化係数に続く非量子化係数の値が係数閾値以下の場合に、上記ゼロ量子化係数に続く非量子化係数をゼロ値に切り捨てることを特徴とする請求項１記載の画像情報量圧縮装置。
4. 入力された画像データを複数の画素からなるブロックに分割し直交変換して量子化した量子化係数を設定された闘値によりゼロ値に切り捨てる画像情報量圧縮方法において、
   上記入力された画像データの周波数成分に基づき、上記量子化係数をゼロ値に切り捨てるためのゼロラン閾値及び係数閾値を設定するステップと、
   上記量子化係数をスキャンしてゼロ量子化係数の個数を検出するステップと、
   設定されたゼロラン閾値及び係数閾値、並びに検出されたゼロ量子化係数の個数に基づき、上記量子化係数をゼロ値に切り捨てるステップとを備えたことを特徴とする画像情報量圧縮方法。

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