JP2010016547A - 画像処理装置 - Google Patents

Abstract

【課題】 従来、２つの圧縮方法の出力結果から符号量の少ない方を選択するという技術があった。また画像処理を行うために一旦圧縮データを伸長し画像処理を施したあとに、再圧縮をすることもあった。再圧縮時、初めの圧縮結果から圧縮方式を決定し、リコンフィギュアラブル回路等で、可逆/非可逆を時分割で切り替え回路規模を削減することが可能だが、再圧縮時の圧縮方式が頻繁に切り替わると、回路の再構成のための時間がオーバーヘッドとなり、パフォーマンスが劣化する。
【解決手段】 画像データを所定の矩形単位で、２種類の方式で圧縮を行いそれぞれの圧縮データ量から、いずれかの圧縮データを選択し、選択された圧縮データに圧縮方式を示す情報と、上記選択の境界付近領域かどうかを示すフラグとを付加して出力する圧縮手段を備える。
【選択図】 図１

Description

本発明は画像データを画像の特性に合わせて適切な圧縮方式で圧縮する手段を選択する画像処理装置に関する。

従来の画像処理装置においては装置に必要なメモリ量を削減する目的とデータ転送を効率よくする目的などのために圧縮技術を用いたものがあった。

圧縮技術は理論的に２つの種類に分けることができる。可逆圧縮方式と非可逆圧縮方式である。画像品質を保つためには可逆圧縮方式は画像劣化が無いので好ましい。しかしながら絵、写真などの画像に対しては圧縮率が十分に得られないという問題がある。

非可逆圧縮方式の例えばJPEG方式では絵、写真などの画像を画像品質を殆ど劣化させずに高い率で圧縮できるという特性があるが、図形、文字などに対しては輪郭がぼやける、圧縮率が良くないという短所があった。

以上の特性を踏まえて従来の圧縮技術として２つの圧縮方法の出力結果から符号量の少ない方を選択するという技術があった（例えば、特許文献１参照）。
特開２００８−４２６８１号公報

しかしながら、画像処理を行うために一旦圧縮データを伸長し画像処理を施したあとに、再圧縮をおこなうときも２つの圧縮方式で圧縮を施す必要があった。

再圧縮のとき、初めの圧縮結果から圧縮方式を決定し、リコンフィギュアラブルロジック等で、可逆/非可逆の圧縮コアを時分割して処理することで回路規模を削減させることが可能である。

しかしながら、再圧縮時の圧縮方式が頻繁に切り替わると、回路の再構成のための時間がオーバーヘッドとなり、パフォーマンスが大幅に劣化するという問題があった。

本発明は上記課題を解決するとともに、リコンフィギュラブルロジックの回路変更の回数を低減し回路変更に伴うパフォーマンス劣化を極力防ぐためのものである。

上記課題を解決するため、本発明の画像処理装置は、
画像データを所定の矩形単位で、複数の異なる方式で圧縮を行いそれぞれの圧縮率の結果から、いずれかの圧縮データを選択して出力する圧縮手段を有する画像処理装置であって、
前記圧縮手段は、圧縮方式を示す情報と、前記複数の異なる方式による圧縮結果から、上記選択の境界付近領域のとき圧縮データにフラグを付加することを特徴とする。

再圧縮を行うときに矩形データに付加された圧縮方式を示す情報と境界近傍フラグを元に圧縮方式を決定することにより、再圧縮のためのリコンフィグラブルプロセッサの回路変更の回数を低減し、回路変更に伴うパフォーマンス劣化を極力防ぐことが可能になる。

次に、本発明の詳細を実施例の記述に従って説明する。

以下、本発明を実施するための最良の形態について図面を用いて説明する。

図1は本発明を実施した画像処理装置の構成を説明する図である。

同図において１は本装置に対して画像データが入力される入力部である。入力部1は画像データを既定の大きさに分割して可逆不可逆選択圧縮器１００へ送信する。本実施例では３２×３２画素とした。

１００は入力されたブロックの特性に応じて可逆圧縮または不可逆圧縮のどちらかを選択し圧縮処理を施す可逆不可逆選択圧縮部である。圧縮されたデータは圧縮データパケットというフォーマットで出力される。１００の詳細は後述する。

１３０は圧縮データパケット１１０を格納するデータスプール部である。スプールされたデータは画像処理の必要に応じて圧縮データパケット１２０として出力される。

２００は出力された圧縮データパケット１２０を伸長し生画像データパケット１２１を出力する可逆不可逆選択伸長部である。２００の詳細は後述する。

３００は生画像データパケット１２１に対して回転、色変換などの画像処理を施す画像処理手段である。処理された画像データは生データパケット１２２としてフラグ分離部３５０へ送信される。

フラグ分離部３５０は生データパケット１２２から圧縮方式フラグと境界近傍フラグを分離して圧縮方式決定部４００へ送信するとともに生データ本体１２３をリコンフィギュラブル圧縮器５００へ送信する。ここで生データ本体１２３に対しさらなるデータ加工の必要が無ければ出力部２へ出力しても良い。

圧縮方式決定部４００の動作フローは後述する。

リコンフィギュラブル圧縮器５００は切替制御部５０１とＦｉｅｌｄ Ｐｒｏｇｒａｍｍａｂｌｅ Ｇａｔｅ Ａｒｒａｙ（ＦＰＧＡ）部５０２とから構成される。ＦＰＧＡ部５０２は２種類の回路情報をもつ切替制御部５０１によって、可逆圧縮回路または非可逆圧縮回路に設定可能な構成である。

リコンフィギュラブル圧縮器５００は圧縮したデータを圧縮データパケット１１１として出力する。圧縮データパケット１１１に付加するフラグは圧縮方式決定部４００から送信されたフラグを使用する。圧縮データパケット１１１はデータスプール部１３０へ格納され引き続き画像処理を施すことが可能となる。

図２を用いて可逆不可逆選択圧縮器１００の詳細を説明する。

図２において、１０８は圧縮の対象とされる矩形単位の生画像データである。１０１は生画像データ１０８を可逆圧縮する可逆圧縮器、１０２は生画像データ１０８を非可逆圧縮する非可逆圧縮器である。

可逆圧縮器１０１は可逆圧縮されたデータを可逆データ格納部１０３送信する。非可逆圧縮器１０２は非可逆圧縮されたデータを非可逆データ格納部１０４に送信する。さらに可逆圧縮器１０１は１矩形ブロック分の圧縮が完了したならば可逆END信号をデータ選択手段１０７へ送信する。非可逆圧縮器１０２は１矩形ブロック分の圧縮が完了したならば非可逆END信号をデータ選択手段１０７へ送信する。

可逆データ格納部１０３は送信された可逆圧縮済みの画像データを１矩形ブロック分格納するものである。さらに可逆データ格納部１０３は受信した圧縮データ量を逐次カウントしカウント数を境界近傍フラグ発生部１０５と圧縮方式選択部１０６へ送信する。

非可逆データ格納部１０４は送信された非可逆圧縮済みの画像データを１矩形ブロック分格納するものである。さらに非可逆データ格納部１０４は受信した非可逆圧縮データ量を逐次カウントしカウント数を境界近傍フラグ発生部１０５と圧縮方式選択部１０６へ送信する。

圧縮方式選択部１０６は入力された２つの符号量から図５に示す論理に従って圧縮方式を選択し圧縮方式指示信号１１１をデータ選択手段に送信する。図４に示す境界線は圧縮データ量が小さい方を選択する論理を示すが、例えば可逆圧縮を優先させるために境界線をずらすなどしても良い。

境界近傍フラグ発生部１０５は入力された２つの符号量２０１，２０２から図５に示す論理に従って境界近傍フラグ２０３を生成してデータ選択手段に送信する。

同図の斜線の領域は可逆圧縮時の圧縮率と非可逆圧縮時の圧縮率との差が小さい。つまり本フラグ２０３が発生する画像は圧縮方式選択部１０６が選択した圧縮方式で有っても無くても圧縮データ量的には影響が少ないことを意味する。

一方同図の斜線以外の領域は可逆圧縮時の圧縮率と非可逆圧縮時の圧縮率との差が大きい。つまり本フラグ２０３が発生しない画像は圧縮方式選択部１０６が選択した圧縮方式でなければ圧縮データ量的に弊害が大きいことを意味する。

上記の特性をふまえ境界近傍フラグ２０３は、対応する画像ブロックが圧縮方式選択部１０６が選択した圧縮方式と異なる圧縮方式で圧縮可能かどうか判断に使用される。

データ選択手段１０７は入力される上記の２つのEND信号が両方とも有効になるまで待機する。両信号とも有効になったならば、入力される境界近傍フラグ２０３と圧縮方式情報指示信号１１１と選択された圧縮データをもとに圧縮データパケット１１０を生成し出力する。

圧縮データパケットのデータフォーマットを図６に示す。

圧縮方式フラグ１１１は１ビットのフラグであり、０のとき可逆圧縮データ、１のとき非可逆圧縮データとする。また、境界近傍フラグ２０３は1ビットのフラグであり、０のとき可逆圧縮時の圧縮率と非可逆圧縮時との圧縮率の差が小さいこと、１のとき可逆圧縮時の圧縮率と非可逆圧縮時の圧縮率との差が大きいことを示す。

図３を用いて可逆不可逆選択伸長器２００の詳細を説明する。

図３において、１２０は伸長の対象とされる矩形単位の圧縮データパケットである。２０５は圧縮データパケット１２０からフラグ情報を分離し圧縮方式指示信号と境界近傍フラグと圧縮データ本体を出力するフラグ分離部である。

圧縮データ本体２０６は可逆伸長部２０１と非可逆伸長部２０２へ送信される。

圧縮方式指示信号はデータ選択手段２０３へ送信され、データ選択信号２０３は指示に従って可逆伸長部２０１または非可逆視聴部２０２からの伸長済みデータを受信し生データパケット１２１を出力する。

図７に生データパケットのデータフォーマットを示す。パケットに付加される圧縮方式フラグと、境界近傍フラグはデータ選択手段に入力されたものを使用する。

図８に圧縮方式決定部４００の動作フローを示す。

本動作論理は圧縮方式決定部４００内のステートマシーン回路により決定される。また、圧縮方式決定部４００部は一つ前のパケットに対応する変更済みの圧縮方式フラグを常に保持し現在処理中のパケットの圧縮方式フラグと比較することが可能である。変更の論理は後述する。

圧縮方式決定部４００はステップ４０１において受信するパケットが1番目であるか検査し１番目のパケットであればステップ４０５へ遷移して圧縮方式は変更しない。1番目のパケットでなければステップ４０２へ移行する。

圧縮方式決定部４００はステップ４０２において圧縮方式が前パケットと同じかどうか判断するし、前パケットと同じであれば４０５へ遷移して圧縮方式は変更しない。前パケットと異なる場合はステップ４０３へ遷移する。

圧縮方式決定部４００はステップ４０３において現パケットの境界近傍フラグが１かどうか判断し、１でなければ４０５へ遷移して圧縮方式は変更しない。境界近傍フラグが１のときはステップ４０４へ遷移する。

圧縮方式決定部４００はステップ４０４において圧縮方式を変更し、次のパケットをステップ４０６において待機する。

以上４０１から４０６までのステップを全てパケットについて繰り返すために判断ステップ４０７で最終パケットの判断を行い終了する。

以上説明した動作フローを用いた効果を、図９を用いて説明する。

図の上段は圧縮方式決定部４００に入力される生画像パケットのフラグの列であり、下段が圧縮方式決定部４００から出力されるフラグの列である。パケット1、パケット2、パケット3、パケット4の順番で入力される。パケット２の圧縮方式が非可逆圧縮から可逆圧縮に変更され、パケット２の前後の圧縮方式の切替にともなうパフォーマンスの劣化が解消される。

パケット４の圧縮方式は境界近傍フラグ＝０のため変更されない。これにより圧縮方式変更による圧縮データ量の増加を防止している。

図１０に第2の実施形態の構成図を示す。

第2の実施形態は第1の実施形態の処理速度を向上させるために修正された構成となっている。第1の実施形態において速度的なボトルネックとなるのは圧縮、または伸長にかかる速度である。それを解決するためには圧縮器及び伸長器を並列化すればよい。実施例2においては、可逆不可逆選択圧縮器の個数を例えば２個パラレルに配置されそれぞれ独立かつ並列に動作可能とした。

同様に可逆不可逆選択伸長器の個数は２個パラレルに配置されそれぞれ独立かつ並列に動作可能とした。

再圧縮のための圧縮器としては、画像処理部３００で処理された画像は一部出力部２へ出力され前パケットが再圧縮へ移行しないことを鑑みて可逆用圧縮専用の回路と非可逆専用の圧縮回路を1個ずつ独立かつ平行に動作可能な構成とした。

図１１のフローチャート図を用いてパケット振り分け部６００の動作論理を説明する。本動作の論理はパケット振り分け部６００内のステートマシーン回路により決定される。

パケット振り分け部６００はパケットを受信するとステップ６０１において前パケットの圧縮が終了しているかチェックする。Yｅｓであれば可逆圧縮器５５０と不可逆圧縮器５６０のいずれも使用可能なのでステップ６０８として圧縮方式フラグに対応するモジュールへパケットの生データ本体を出力する。

前パケットの圧縮が終了していなければステップ６０２において前パケットと圧縮方式が異なるか判定し、異なればステップ６０８へ移行する。

前パケットと圧縮方式が同じであればステップ６０３にて現パケットの境界近傍フラグが１かどうか判定する。Ｙｅｓであればステップ６１０へ進み現パケットの圧縮方式を変更して変更された圧縮方式に対応するモジュールへ生データ本体を送信する。Ｎｏであればステップ６０５へ進み前パケットの圧縮処理が終了するまで待機して終了した後に現パケットのデータ転送を開始する。

ステップ６０６は次のパケットを待機するステップである。

以上６０１から６０６までのステップを全てパケットについて繰り返すために判断ステップ６０７で最終パケットの判断を行い終了する。

以上説明した動作フローを用いた効果を、図１２を用いて説明する。

パケット振り分け部６００の入力としてはパケット1、パケット２、パケット3、パケット4、パケット５、パケット６の順に入力される。パケット1とパケット2、パケット３とパケット４、パケット５とパケット６のデータ転送タイミングは重複している。

図１０の論理に従ってパケット2とパケット４は圧縮方式が変更される。すなわち圧縮方式を変更することによりパケット1とパケット2、パケット３とパケット４の圧縮処理の同時動作が可能となる。これはパフォーマンスの向上に寄与する。

パケット６は近傍境界フラグが０であるのでステップ６０３からステップ６０５のパスをとおり、パケット６の出力はパケット５の転送が終了するまで遅延される。すなわちパケット６の圧縮方式は変更されず圧縮データ量の増加を防止している。

第1の実施形態を説明する画像処理装置の構成図。 可逆不可逆選択圧縮器１００の内部構成図。 可逆不可逆選択伸長器２００の内部構成図。 圧縮方式選択論理を説明する図。 境界近傍フラグを付加する論理を説明する図。 圧縮データパケットのフォーマットを説明する図。 伸長データパケットのフォーマットを説明する図。 圧縮方式決定部４００の動作論理を説明する図。 圧縮方式決定部４００の動作例を示す図。 第２の実施形態を説明する画像処理装置の構成図。 パケット振り分け部６００の動作論理を説明する図。 パケット振り分け部６００の動作例を示す図。

Claims (2)

1. 画像データを所定の矩形単位で、２つの異なる方式で圧縮を行いそれぞれの圧縮データ量の結果から、いずれかの圧縮データを選択して出力する圧縮手段を有する画像処理装置であって、
   前記圧縮手段は、選択された圧縮データに圧縮方式を示す情報を付加し、さらに前記２つの異なる方式による圧縮データ量から、上記選択の境界付近領域のとき圧縮データにフラグを付加することを特徴とする画像処理装置。
2. 請求項１に記載の画像処理装置において
   上記圧縮されたデータを伸長後再圧縮するとき、前記フラグのついた矩形データについては圧縮回路のコンフィグレーションを切り替える回数を少なくするように圧縮方式を決定する手段を有する画像処理装置。

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