JP2006279513A - Digital image compression and decompression device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、デジタル動画像信号を設定されたパラメータに基づいて圧縮して記録媒体に記録するための圧縮回路と、圧縮回路により圧縮されたデータを伸長する伸長回路と、圧縮回路及び伸長回路を制御する制御部とを備え、記録・再生機能を有するAV機器やマルチメディア機器などに用いられるデジタル画像圧縮伸長装置に関する。 The present invention includes a compression circuit for compressing a digital moving image signal based on set parameters and recording it on a recording medium, a decompression circuit for decompressing data compressed by the compression circuit, and a compression circuit and a decompression circuit. The present invention relates to a digital image compression / decompression apparatus that is used in an AV device, a multimedia device, or the like having a control unit for controlling and having a recording / playback function.
非可逆式のデジタル画像圧縮伸長装置は、高周波成分を多く含む画像では圧縮・伸長後の画質が圧縮前より大きく劣化するので、例えば防犯カメラなどのように画質が大きく劣化することなく画像を記録する必要がある装置に適用する場合、製造ライン工程の製品検査時に圧縮・伸長後の画質が圧縮前より大きく劣化しないように圧縮レートを調整する必要がある。ところで、下記の特許文献1には、画像を圧縮して記録媒体に記録する際に、MPEG圧縮・伸長後の画像と、圧縮前の画像を同時に表示することで、画質を確かめながら圧縮することを可能にしたパーソナルコンピュータが開示されている。また、下記の特許文献2には、圧縮画像データの符号量を制御する装置が示されている。
An irreversible digital image compression / decompression device records images without significant degradation of image quality, such as a security camera, because the image quality after compression / decompression is significantly degraded in images that contain a lot of high-frequency components. In the case of application to an apparatus that needs to be performed, it is necessary to adjust the compression rate so that the image quality after compression / expansion does not deteriorate more than before compression during product inspection in the production line process. By the way, in
図5は従来のデジタル画像圧縮伸長装置を示し、制御部としてのCPU1、バスIF2、外部記録メディアインターフェース3、圧縮/伸長処理回路4、5、セレクタ6、メモリ7、NTSC/PALエンコーダ8及びバス9を有する。バス9にはバスIF2、外部記録メディアインターフェース3、圧縮/伸長処理回路4、5、セレクタ6が接続され、外部記録メディアインターフェース3には、DVC、DVD、HDD、磁気記録装置などの外部記録メディア10が接続される。
FIG. 5 shows a conventional digital image compression / decompression apparatus, which includes a
図5において、圧縮処理時には入力ビデオ信号はNTSC信号(有効画素数=720画素×480ライン、フレームレート=30フレーム/secなど)、その他の変数である圧縮後のビットレート、イントラ間隔を、例えばそれぞれ6Mbps、15フレームなどと設定すると、ビデオ入力端子から入力されたビデオ信号は、セレクタ6を経由してメモリ7に蓄積される。メモリ7に蓄積されたビデオ信号は、CPU1の指示通りにメモリ7から随時読み出されセレクタ6、バスIF2を経由してCPU1内にある一時記憶メモリ(不図示)に蓄積され、必要に応じてバスIF2を経由して圧縮/伸長処理回路4、5のいずれかの圧縮処理回路に送出され、圧縮処理回路にて圧縮演算処理される。圧縮データは外部記録メディアインターフェース3を介して外部記録メディア10に記録される。
In FIG. 5, at the time of compression processing, the input video signal is an NTSC signal (number of effective pixels = 720 pixels × 480 lines, frame rate = 30 frames / sec, etc.), other variables such as a bit rate after compression and an intra interval. When set to 6 Mbps, 15 frames, etc., the video signal input from the video input terminal is stored in the memory 7 via the
伸長処理時にはCPU1の指示に従って、、外部記録メディア10から読み出された圧縮データがバスIF2、CPU1(CPU1内にある一時記憶メモリ)、バスIF2、セレクタ6経由でメモリ7に蓄積される。次いで、圧縮データはメモリ7、セレクタ6、バスIF2、CPU1(CPU1内にある一時記憶メモリ)、バスIF2を経由して圧縮/伸長処理回路4、5のいずれかの伸長処理回路に送出され、伸長処理される。また、伸長後のビデオ信号はバスIF2、CPU1(CPU1内にある一時記憶メモリ)、バスIF2、セレクタ6を経由してメモリ7に蓄積され、次いでNTSC/PALエンコーダ8によりアナログビデオ信号として外部に出力することにより、モニタでの画像確認用に用いることも可能である。
しかしながら、製造ライン工程での製品出荷最終検査で特許文献1に記載の技術を適用し、入力画像と入力画像を圧縮・伸長処理した画像を切り替えてそれら両方の画像を人によりモニタリングしたり、または機器を用いたエラーレート測定などで最終検査を行い製品の出荷テストとする検査方法を行う場合、アナログ出力画像でのチェックとなる。したがってNGの場合、アナログ系とデジタル系(エンコーダ前とエンコーダ後)どちらの要因でエラーになっているかの判断が難しく、このため、検査時間が長くなり、人件費が高くなるという問題点がある。また、特許文献2に記載の技術では、符号量の制御のみであり画質がどの程度劣化するかは判断できず、高周波成分を多く含む画像の場合、鮮明な画像を残せない場合がある。
However, the technology described in
本発明は上記従来例の問題点に鑑み、デジタル画像圧縮回路による画質を自動的に検査することができ、ひいては検査時間を短縮して人件費を削減することができるデジタル画像圧縮伸長装置を提供することを目的とする。 The present invention provides a digital image compression / decompression device capable of automatically inspecting the image quality by a digital image compression circuit in view of the problems of the above-described conventional example, and thus reducing the inspection time and labor costs. The purpose is to do.
本発明は上記目的を達成するために、デジタル動画像信号を設定されたパラメータに基づいて圧縮して記録媒体に記録するための圧縮回路と、前記圧縮回路により圧縮されたデータを伸長する伸長回路と、前記圧縮回路及び前記伸長回路を制御する制御部とを備え前記圧縮伸長により所定以上の画質を維持するようにしたデジタル画像圧縮伸長装置において、
前記制御部は、前記デジタル動画像信号と、前記圧縮回路により圧縮されて前記伸長回路により伸長されたデジタル画像信号との差分を検出して前記差分が所定値以下になるように前記パラメータを前記圧縮回路に設定し、
前記圧縮回路は、前記デジタル動画像信号を前記制御部により設定されたパラメータに基づいて圧縮して前記記録媒体に記録するようにしたことを特徴とする。
To achieve the above object, the present invention compresses a digital moving image signal based on a set parameter and records it on a recording medium, and a decompression circuit that decompresses data compressed by the compression circuit. And a digital image compression / decompression apparatus comprising a control unit for controlling the compression circuit and the decompression circuit so as to maintain a predetermined image quality by the compression / decompression,
The control unit detects a difference between the digital moving image signal and the digital image signal compressed by the compression circuit and decompressed by the decompression circuit, and sets the parameter so that the difference becomes a predetermined value or less. Set the compression circuit,
The compression circuit compresses the digital moving image signal based on a parameter set by the control unit and records the compressed signal on the recording medium.
本発明によれば、デジタル動画像信号と、圧縮・伸長後のデジタル画像信号の差分を検出して差分が所定値以下になるように圧縮回路にパラメータを設定するので、デジタル画像圧縮回路による画質を自動的に検査することができ、ひいては検査時間を短縮して人件費を削減することができる。 According to the present invention, the difference between the digital moving image signal and the compressed / decompressed digital image signal is detected, and the parameters are set in the compression circuit so that the difference is not more than a predetermined value. Can be automatically inspected, and thus the inspection time can be shortened and the labor cost can be reduced.
以下、図面を参照して本発明の実施の形態について説明する。図1は本発明に係るデジタル画像圧縮伸長装置の一実施の形態を示すブロック図、図2は図1の圧縮/伸長処理回路の圧縮処理回路を示すブロック図、図3は図1の圧縮/伸長処理回路の伸長処理回路を示すブロック図、図4は図1のCPUの処理を説明するためのフローチャートである。 Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. FIG. 1 is a block diagram showing an embodiment of a digital image compression / decompression apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a block diagram showing a compression processing circuit of the compression / decompression processing circuit of FIG. 1, and FIG. FIG. 4 is a flowchart for explaining the processing of the CPU in FIG. 1.
図1に示す回路構成は、図5に示す従来装置と比べてCPU1aの処理が異なるのみであるので、詳細な説明は省略する。図2は圧縮/伸長処理回路4、5における予測符号化付き圧縮回路(符号器)の一例である。圧縮対象の画像信号は、バスIF2、フィールド/フレーム並び替え部11、減算器12を経由してフレーム/フィールドDCT部13に印加され、フレーム/フィールドDCT部13により8画素×8画素単位の2次元離散コサイン変換(DCT)が行われ、次いで量子化部14ではレート制御部15の制御に基づいて、量子化(量子化とはDCT変換係数全体をある値で割り算して小さい値の数で表現することにより符号量を減らす仕組み)されて圧縮が行われ、圧縮データがバスIF2に出力される。また逆量子化はイントラ(フレーム内符号化)と非イントラ(フレーム間符号化)とでMPEGの規則にしたがって、逆量子化部16、逆DCT部17、加算器18、予測メモリ19及びフレーム/フィールド動き補償予測部20により演算される(詳細な説明は省略する)。
The circuit configuration shown in FIG. 1 is different from the conventional device shown in FIG. FIG. 2 shows an example of a compression circuit (encoder) with predictive coding in the compression / decompression processing circuits 4 and 5. The image signal to be compressed is applied to the frame /
レート制御は、レート制御部15のデータレート制御係数を調整することにより可能であり、I、P、Bピクチャの各符号量の割り当てや、量子化パラメータを制御することにより符号化制御を行う。例えばフレーム単位で符号量を制御するシステムの場合、圧縮データの符合量の結果と、現在及び過去のイントラ間隔符号量と、空きエリアと考えられる(使用可能と予測される)符号量とを比較することによって現在処理中のフレームのデータ符号量を調整することにより、レート制御を行う。 The rate control is possible by adjusting the data rate control coefficient of the rate control unit 15, and the encoding control is performed by assigning each code amount of I, P, and B pictures and controlling the quantization parameter. For example, in the case of a system that controls the code amount in units of frames, the result of the code amount of the compressed data, the current and past intra-interval code amounts, and the code amount considered to be a free area (predicted to be usable) are compared. Thus, the rate control is performed by adjusting the data code amount of the frame currently being processed.
図3は圧縮/伸長処理回路4、5の伸長処理回路の一例であり、逆量子化部21、逆DCT部22、加算器23、予測メモリ24、動き補償予測部25などを有する。処理は圧縮処理の逆の動作を行ってビデオ出力データを生成する(詳細な説明は省略する)。
FIG. 3 shows an example of the decompression processing circuit of the compression / decompression processing circuits 4 and 5, and includes an
次に図4を参照してCPU1aの動作を説明する。ステップS1では、メモリ7に格納されている原画像の圧縮/伸長処理を実行し、圧縮/伸長処理後の画像をメモリ7に格納する。ステップS2では、メモリ7に蓄積されている原画像の一部をセレクタ6、バスIF2を経由してCPU1内にある一時記憶メモリにデータを吸い上げ、ステップS3では、メモリ7に蓄積されている、原画像と同じ位置の圧縮/伸長処理後の画像をバスIF2を経由してCPU1内にある一時記憶メモリにデータを吸い上げる。続くステップS4、S5では、同じ位置の原画像と圧縮/伸長処理後の画像を比較して信号差分を検出し、ステップS6では、自動で所望の画質劣化精度になるように圧縮/伸長処理回路4、5の圧縮回路のレートを調整する。
Next, the operation of the CPU 1a will be described with reference to FIG. In step S1, the original image stored in the memory 7 is compressed / decompressed, and the image after the compression / decompression processing is stored in the memory 7. In step S2, a part of the original image stored in the memory 7 is sucked into the temporary storage memory in the
ステップS4、S5における両者の差分を比較する方法としては、例えば二乗平均差分を求めることで可能である。比較する画素数をn、変換前の画像データをZ0i、圧縮伸長処理後の画像データをZiとすると、各画素の差分をξ、二乗平均差分をs2とすれば、
ξ=Zi−Z0i
s2=Σξ2/n
であり、s2の値が小さいほど差分が少ない。そこで、所望の差分レベルの閾値THをあらかじめ設定し、s2≦THになるように圧縮/伸長処理回路4、5の圧縮回路のレートを自動で調整することができる。また、ステップS5においてs2≦THの場合、このまま終了するのではなく、s2がTHにできるだけ近づくように調整してもよい。また、伸長後のビデオ信号はバスIF2、CPU1(CPU1内にある一時記憶メモリ)、バスIF2、セレクタ6を経由してメモリ7に蓄積され、NTSC/PALエンコーダ8を介してビデオデータとして外部に出力することにより、モニタでの画像確認も同時に行うことも可能である。
As a method of comparing the difference between the two in steps S4 and S5, for example, a root mean square difference can be obtained. Assuming that the number of pixels to be compared is n, the image data before conversion is Z0i, and the image data after compression / decompression processing is Zi, the difference between the pixels is ξ and the mean square difference is s 2 .
ξ = Zi−Z0i
s 2 = Σξ 2 / n
And the smaller the value of s 2, the smaller the difference. Therefore, a threshold TH of a desired difference level is set in advance, and the rate of the compression circuit of the compression / decompression processing circuits 4 and 5 can be automatically adjusted so that s 2 ≦ TH. If s 2 ≦ TH in step S5, the process may not be terminated as it is, but may be adjusted so that s 2 approaches TH as much as possible. The decompressed video signal is stored in the memory 7 via the bus IF 2, CPU 1 (temporary storage memory in the CPU 1),
ここで、特許文献2の技術は、所望の符号量に収める制御であるが、本発明では所望の差分レベルに収まるように符号量を調整することを目的としている。したがって、符号量の制御と、差分比較を同時に実施することにより、圧縮/伸長処理後の画質がどの程度劣化するかを定量的に判断でき、高周波成分を多く含む画像の場合でも、一定レベルの画質を保った画像を記録することができるため、例えば防犯カメラなど画質を落とさずに画像データを記録する必要がある装置などに利用できる。また、この機能をCPU1aに持たせることによって、画質劣化の要因を特定しやすくなるため、
(1)製品出荷最終検査時間の短縮
(2)製品出荷最終検査にかかる人件費の削減
につながり、コストダウンなどが実現できる。
Here, the technique of
(1) Reduction of final inspection time for product shipment (2) Labor cost for final inspection of product shipment is reduced, and cost reduction can be realized.
1a CPU
4、5 圧縮/伸長処理回路
10 外部記録メディア
1a CPU
4, 5 Compression /
Claims (1)
前記制御部は、前記デジタル動画像信号と、前記圧縮回路により圧縮されて前記伸長回路により伸長されたデジタル画像信号との差分を検出して前記差分が所定値以下になるように前記パラメータを前記圧縮回路に設定し、
前記圧縮回路は、前記デジタル動画像信号を前記制御部により設定されたパラメータに基づいて圧縮して前記記録媒体に記録するようにしたことを特徴とするデジタル画像圧縮伸長装置。
A compression circuit for compressing a digital moving image signal based on a set parameter and recording it on a recording medium, a decompression circuit for decompressing data compressed by the compression circuit, and controlling the compression circuit and the decompression circuit A digital image compression / decompression apparatus that maintains a predetermined image quality by the compression / decompression.
The control unit detects a difference between the digital moving image signal and the digital image signal compressed by the compression circuit and decompressed by the decompression circuit, and sets the parameter so that the difference becomes a predetermined value or less. Set the compression circuit,
The digital image compression / decompression apparatus, wherein the compression circuit compresses the digital moving image signal based on a parameter set by the control unit and records the compressed signal on the recording medium.
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