JP2011254257A - Image compression device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an image compression device capable of improving compressibility while suppressing deterioration of image quality.SOLUTION: An input unit 1 divides input image data into a plurality of blocks so as to have overlapped portions between adjacent blocks. An orthogonal conversion unit 2 orthogonally converts each block divided by the input unit 1. A quantization coefficient setting unit 4 sets a quantization coefficient to each piece of frequency data of each block, and a quantization unit 3 quantizes the frequency data of each block by use of the quantization coefficient.

Description

本発明は、画像データの圧縮を行う画像圧縮装置に関する。   The present invention relates to an image compression apparatus that compresses image data.

画像データを圧縮(符号化)するための一般的な方式の1つとして、例えば特許文献1において開示されているようなJPEG(Joint Photographic Experts Group)方式が知られている。一般的なJPEG方式における画像データの符号化の手順は次のようなものである。まず、入力画像データを複数のブロック(一般には8×8画素)に分割する。ブロック分割の後、各ブロックに離散コサイン変換(Discrete Cosine Transform:DCT)処理を施し、各ブロックの画像データを周波数データに変換する。DCT処理の後、各周波数データを、各周波数データに対応したサイズ(8×8画素)を有する量子化係数(量子化テーブル)で除算することによって量子化する。この際の量子化係数は、人間の目の視覚特性に基づいて、より高周波のデータを削減する特性とする、即ち高周波成分に対応した量子化計数の値を大きくしておくのが一般的である。量子化の後、各量子化後の周波数データを0データが連続するように並び替える。最後に、並び替えた量子化後の周波数データに対してゼロランレングス符号化や、ハフマン符号化等のエントロピー符号化といった符号化を施す。これによって符号化データが生成される。   As one general method for compressing (encoding) image data, for example, a JPEG (Joint Photographic Experts Group) method disclosed in Patent Document 1 is known. The procedure for encoding image data in a general JPEG system is as follows. First, input image data is divided into a plurality of blocks (generally 8 × 8 pixels). After block division, each block is subjected to discrete cosine transform (DCT) processing to convert the image data of each block into frequency data. After DCT processing, each frequency data is quantized by dividing it by a quantization coefficient (quantization table) having a size (8 × 8 pixels) corresponding to each frequency data. In this case, the quantization coefficient is a characteristic that reduces higher-frequency data based on the visual characteristics of the human eye, that is, the quantization coefficient corresponding to the high-frequency component is generally increased. is there. After quantization, the frequency data after each quantization is rearranged so that 0 data is continuous. Finally, the rearranged quantized frequency data is subjected to encoding such as zero run length encoding or entropy encoding such as Huffman encoding. As a result, encoded data is generated.

特開平7−74959号公報Japanese Patent Laid-Open No. 7-74959

上述のように、JPEG方式では、量子化によって、主に高周波成分の情報を削減することで圧縮率を高くしている。したがって、圧縮率と画質(画像の高周波部分の量子化誤差)とはトレードオフの関係となる。即ち、JPEG方式では、画質を向上させようとすると高周波成分を残す必要があるため圧縮率を落とさざるを得ない。したがって、JPEG方式では、圧縮率と画質とを高い次元で両立させることは難しい。   As described above, in the JPEG scheme, the compression rate is increased by mainly reducing information on high frequency components by quantization. Therefore, the compression rate and the image quality (quantization error in the high frequency part of the image) are in a trade-off relationship. That is, in the JPEG system, if it is attempted to improve the image quality, it is necessary to leave a high-frequency component, so the compression rate must be reduced. Therefore, in the JPEG method, it is difficult to achieve both compression ratio and image quality at a high level.

本発明は、上記事情に鑑みてなされたものであり、画質の劣化を抑制しつつ、圧縮率を向上することが可能な画像圧縮装置を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the above circumstances, and an object of the present invention is to provide an image compression apparatus capable of improving the compression rate while suppressing deterioration in image quality.

上記の目的を達成するために、本発明の一態様の画像圧縮装置は、入力された画像データを、隣接するブロック間で重複部を有するように複数のブロックに分割する画像分割部と、前記各ブロックを直交変換してブロック毎の周波数データを得る直交変換部と、前記ブロック毎の周波数データを、隣接するブロック毎に異なる量子化係数で量子化する量子化部と、を具備することを特徴とする。   In order to achieve the above object, an image compression apparatus according to an aspect of the present invention includes an image dividing unit that divides input image data into a plurality of blocks so that adjacent blocks have overlapping portions, and An orthogonal transform unit that orthogonally transforms each block to obtain frequency data for each block; and a quantization unit that quantizes the frequency data for each block with a different quantization coefficient for each adjacent block. Features.

本発明によれば、画質の劣化を抑制しつつ、圧縮率を向上することが可能な画像圧縮装置を提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the image compression apparatus which can improve a compression rate can be provided, suppressing deterioration of an image quality.

本発明の一実施形態に係る画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。It is a block diagram which shows the structure of the image compression apparatus which concerns on one Embodiment of this invention. ブロック分割時のブロックの重複について説明するための図である。It is a figure for demonstrating duplication of the block at the time of block division. LOT係数マトリクスの例を示す図である。It is a figure which shows the example of a LOT coefficient matrix. 重複直交変換の演算の概念を示す図である。It is a figure which shows the concept of the calculation of overlap orthogonal transformation. 重複直交変換後に得られる周波数データの例を示す図である。It is a figure which shows the example of the frequency data obtained after overlapped orthogonal transformation. 本発明の一実施形態における量子化係数について説明するための図である。It is a figure for demonstrating the quantization coefficient in one Embodiment of this invention.

以下、図面を参照して本発明の実施形態を説明する。
図1は、本発明の一実施形態に係る画像圧縮装置の構成を示すブロック図である。図1に示すように、本実施形態の画像圧縮装置100は、入力部1と、直交変換部2と、量子化部3と、量子化係数設定部4と、並び替え部5と、符号化部6とを有している。
Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
FIG. 1 is a block diagram showing a configuration of an image compression apparatus according to an embodiment of the present invention. As shown in FIG. 1, an image compression apparatus 100 according to the present embodiment includes an input unit 1, an orthogonal transform unit 2, a quantization unit 3, a quantization coefficient setting unit 4, a rearrangement unit 5, and an encoding unit. Part 6.

画像分割部としての機能を有する入力部1は、外部から入力された画像データを重複させながら取り込むことで複数のブロックに分割する。直交変換部2は、入力部1において分割されたブロックに対して直交変換処理を施してブロック毎の画像データをブロック毎の周波数データに変換する。量子化部3は、直交変換部2において得られたブロック毎の周波数データを量子化する。量子化係数設定部4は、量子化部3における量子化の際に使用する量子化係数を設定する。並び替え部5は、量子化部3において量子化されたデータの並び替えを行う。符号化部6は、並び替え部6において並び替えられた量子化後のデータを圧縮(符号化)する。   The input unit 1 having a function as an image dividing unit divides image data input from the outside into a plurality of blocks by capturing the image data while overlapping them. The orthogonal transform unit 2 performs orthogonal transform processing on the blocks divided in the input unit 1 to convert image data for each block into frequency data for each block. The quantization unit 3 quantizes the frequency data for each block obtained in the orthogonal transform unit 2. The quantization coefficient setting unit 4 sets a quantization coefficient used when the quantization unit 3 performs quantization. The rearrangement unit 5 rearranges the data quantized by the quantization unit 3. The encoding unit 6 compresses (encodes) the quantized data rearranged by the rearrangement unit 6.

次に、図1で示した画像圧縮装置100の動作を説明する。まず、入力部1は、図示しない画像メモリから1フレーム分の画像データを読み込んで最小符号化単位(MCU)毎のブロックに分割する。このとき、入力部1は、図2に示すように、互いに隣接するブロック間がブロックサイズの半分だけのデータの重複部を有するように画像データを分割する。このために、例えば、入力部1は、画像メモリに記憶されている画像データを、ブロックサイズの半分に相当する分だけ重複させたブロック単位で読み込む。ここで、本実施形態では、1MCUが例えば16×16画素であるとする。したがって、例えば図2の実線で示す左上端のブロックAと、このブロックAに対して水平方向に隣接している図2の破線で示すブロックBとの重複部は、図2のCで示す8×16画素の部分となる。   Next, the operation of the image compression apparatus 100 shown in FIG. 1 will be described. First, the input unit 1 reads image data for one frame from an image memory (not shown) and divides it into blocks for each minimum coding unit (MCU). At this time, as shown in FIG. 2, the input unit 1 divides the image data so that adjacent blocks have an overlapping portion of data that is only half the block size. For this purpose, for example, the input unit 1 reads image data stored in the image memory in units of blocks that are overlapped by an amount corresponding to half of the block size. Here, in this embodiment, it is assumed that one MCU is, for example, 16 × 16 pixels. Therefore, for example, an overlapping portion between the block A at the upper left end indicated by the solid line in FIG. 2 and the block B indicated by the broken line in FIG. 2 adjacent to the block A in the horizontal direction is indicated by C in FIG. This is a portion of × 16 pixels.

入力部1による画像データの分割の後、直交変換部2は、左上端のブロックから順番に直交変換処理を行う。ここでの直交変換処理としては、重複直交変換(Lapped Orthogonal Transform:LOT)方式や重複双直交変換(Lapped Biorthogonal Transform:LBT)方式と呼ばれる、ブロックを重複させて直交変換する方式を用いる。これらの直交変換方式は、ブロックを重複させることにより、JPEG方式で通常用いられるDCT(離散コサイン変換)に比べてブロック歪を軽減できるという特徴を持っている。ここで、例として、重複直交変換の演算について簡単に説明する。重複直交変換は、入力部1によって分割された16×16画素のブロックに対して、図3に例として示した16×8画素のLOT係数マトリクスを2回行列演算することにより行う。この際、まず、図4に示すようにして、16×8画素のLOT係数マトリクスに16×16画素のブロックに含まれる各画素のデータを右から乗算して16×8画素の周波数データ(1次元出力)を得る。その後、この16×8画素の1次元出力を転置させて8×16画素の周波数データを得る。そして、16×8画素のLOT係数マトリクスに8×16画素の周波数データを右から乗算して8×8画素の周波数データを得る。最後に、この8×8画素の周波数データを転置して最終的な8×8画素の周波数データ(2次元出力)を得る。このようにして、16×16画素のブロックを重複直交変換した後に得られる周波数データは、図5に示したような、左上端の位置を直流(DC)成分とし、縦横それぞれが周波数順に並んだ8×8画素のデータとなる。   After the division of the image data by the input unit 1, the orthogonal transform unit 2 performs orthogonal transform processing in order from the upper left block. As the orthogonal transformation process here, a method called orthogonal overlapping transformation (Lapped Orthogonal Transform: LOT) method or overlapping biorthogonal transform (LBT) method, which performs orthogonal transformation by overlapping blocks, is used. These orthogonal transform methods have a feature that block distortion can be reduced by overlapping blocks as compared with DCT (discrete cosine transform) normally used in the JPEG method. Here, as an example, the calculation of overlapped orthogonal transformation will be briefly described. The overlapped orthogonal transformation is performed by performing a matrix operation twice on the 16 × 16 pixel block divided by the input unit 1 with the 16 × 8 pixel LOT coefficient matrix shown as an example in FIG. At this time, first, as shown in FIG. 4, the 16 × 8 pixel LOT coefficient matrix is multiplied by the data of each pixel included in the 16 × 16 pixel block from the right to obtain 16 × 8 pixel frequency data (1 Dimension output). Thereafter, the one-dimensional output of 16 × 8 pixels is transposed to obtain frequency data of 8 × 16 pixels. Then, the frequency data of 8 × 8 pixels is obtained by multiplying the LOT coefficient matrix of 16 × 8 pixels by the frequency data of 8 × 16 pixels from the right. Finally, the 8 × 8 pixel frequency data is transposed to obtain final 8 × 8 pixel frequency data (two-dimensional output). In this way, the frequency data obtained after overlapping orthogonal transformation of a block of 16 × 16 pixels has a direct current (DC) component at the position of the upper left corner as shown in FIG. The data is 8 × 8 pixels.

直交変換部2による直交変換の後、量子化部3は、直交変換部2により得られた8×8画素の周波数データに対して量子化を行う。量子化部3は、8×8画素の周波数データを、量子化係数設定部4によって設定された8×8画素の量子化係数で除算することで量子化を行う。この際、小数点以下の値は切り捨てるものとする。量子化係数設定部4は、量子化部3に対して、ブロック毎の周波数データのそれぞれに対応して量子化係数を順次設定する。   After the orthogonal transformation by the orthogonal transformation unit 2, the quantization unit 3 performs quantization on the frequency data of 8 × 8 pixels obtained by the orthogonal transformation unit 2. The quantization unit 3 performs quantization by dividing the frequency data of 8 × 8 pixels by the quantization coefficient of 8 × 8 pixels set by the quantization coefficient setting unit 4. At this time, the value after the decimal point is rounded down. The quantization coefficient setting unit 4 sequentially sets quantization coefficients corresponding to each frequency data for each block in the quantization unit 3.

ここで、量子化係数設定部4で設定する量子化係数について図6を参照して説明する。図6は、量子化係数をマトリクス状に表した量子化マトリクスを示す図である。ここで、図6の各量子化係数の位置は、図5の周波数データの位置に対応している。また、図6のハッチングの濃さが、量子化係数の大きさを表している。ただし、ハッチングの濃さは、マトリクス内の大きなエリア毎の係数の大小関係を表しているだけで、同じ濃さのエリア内の量子化係数が全て同じ値であるという訳ではない。なお、以後の説明においては、ハッチングの濃さが最も薄い領域を低周波域、ハッチングの濃さが最も濃い領域を高周波域、その間の領域を中周波域と称する。   Here, the quantization coefficient set by the quantization coefficient setting unit 4 will be described with reference to FIG. FIG. 6 is a diagram illustrating a quantization matrix that represents quantization coefficients in a matrix. Here, the position of each quantization coefficient in FIG. 6 corresponds to the position of the frequency data in FIG. In addition, the hatching density in FIG. 6 represents the magnitude of the quantization coefficient. However, the hatching density merely represents the magnitude relationship of the coefficients for each large area in the matrix, and does not mean that the quantization coefficients in the same density area all have the same value. In the following description, the region where the hatching density is the lightest is referred to as a low frequency region, the region where the hatching density is the darkest is referred to as a high frequency region, and the region between them is referred to as an intermediate frequency region.

図6(a)に示す特性の量子化係数は、一般的な画像データの符号化手法の1つであるJPEG方式に用いられる量子化係数である。図6(a)に示す特性の量子化係数は、横方向(水平方向)及び縦方向(垂直方向)ともに、低周波域、中周波域、高周波域の順で量子化係数の値が大きくなる特性を有している。なお、上述したように、同じハッチングの濃さのエリアであっても係数の値は異なっており、図6(a)の場合には、同一エリア内であっても、高周波になるに従って徐々に値が大きくなる特性を有している。図6(a)に示すような量子化係数で量子化を行った場合、高周波成分(右下位置)ほど、量子化後の値が小さくなる、若しくは0になる確率が高い。したがって、量子化によって高周波成分の情報が削減され、画像データの圧縮率を高めることが可能である。この反面、符号化(圧縮)後の画像データの復号(伸張)時には、画像中の高周波成分が再現されないので、例えば画像中の細かな模様が再現されない等の画質劣化につながるおそれがある。   The quantization coefficient having the characteristic shown in FIG. 6A is a quantization coefficient used in the JPEG method, which is one of general image data encoding methods. The quantization coefficient having the characteristics shown in FIG. 6A increases in the order of the low frequency region, the medium frequency region, and the high frequency region in both the horizontal direction (horizontal direction) and the vertical direction (vertical direction). It has characteristics. As described above, the coefficient values are different even in the same hatched area, and in the case of FIG. 6A, even in the same area, the coefficient gradually increases. It has the property of increasing the value. When quantization is performed with a quantization coefficient as shown in FIG. 6A, the higher the frequency component (lower right position), the higher the probability that the value after quantization becomes smaller or zero. Therefore, it is possible to reduce high-frequency component information by quantization and increase the compression rate of image data. On the other hand, when decoding (decompressing) the image data after encoding (compression), high-frequency components in the image are not reproduced, which may lead to image quality deterioration such as a fine pattern in the image not being reproduced.

これに対し、本実施形態では、量子化係数を複数、例えば図6(b)に示す第1の量子化係数及び図6(c)に示す第2の量子化係数の2種を用いる。図6(b)に示す第1の量子化係数は、例えば図6(a)に示すものとほぼ同じ特性を有している。したがって、量子化後には、高周波成分ほど、量子化後の値が小さくなる、若しくは0になる確率が高い。一方、図6(c)に示す第2の量子化係数は、高周波域の量子化係数の値を小さくし、中周波域の量子化係数の値を大きくした特性を有している。したがって、量子化後には、中周波成分において、量子化後の値が小さくなる、若しくは0になる確率が高い。   In contrast, in the present embodiment, a plurality of quantization coefficients, for example, a first quantization coefficient shown in FIG. 6B and a second quantization coefficient shown in FIG. 6C are used. The first quantization coefficient shown in FIG. 6 (b) has substantially the same characteristics as those shown in FIG. 6 (a), for example. Therefore, after quantization, the higher the frequency component, the higher the probability that the value after quantization will be smaller or zero. On the other hand, the second quantization coefficient shown in FIG. 6C has a characteristic in which the value of the quantization coefficient in the high frequency region is decreased and the value of the quantization coefficient in the intermediate frequency region is increased. Therefore, after quantization, in the medium frequency component, there is a high probability that the value after quantization becomes small or becomes zero.

量子化係数設定部4は、横方向及び縦方向の少なくとも何れか一方向に沿ったブロック毎の周波数データに対し、このような2種の特性の量子化係数を交互に設定する。例えば、横方向に沿ったブロック毎の周波数データに対して量子化係数を設定する場合を考えると、図2のブロックAには第1の量子化係数を設定し、ブロックAに対して横方向に隣接するブロックBには第2の量子化係数を設定すれば良い。また、図2には示していないが、ブロックBに対して横方向に隣接するブロックには第1の量子化係数を設定する。このようにして、各ブロックに対して量子化係数を設定して量子化を行った場合、第1の量子化係数で量子化されたブロック(例えばブロックA)は、低周波域及び中周波域の画質劣化(量子化による誤差)が少なく、第2の量子化係数で量子化されたブロック(例えばブロックB)は低周波域と高周波域の画質劣化(量子化による誤差)が少なくなる。さらに、2つのブロックの重複部については、第1の量子化係数と第2の量子化係数の両方で量子化される。この場合、後の復号時において、重複部については第1の量子化係数で量子化されたデータの復号結果と第2の量子化係数で量子化されたデータの復号結果の2つが統合(平均化)されることになるので、結果として、高周波域の画質を向上させることが可能となる。   The quantization coefficient setting unit 4 alternately sets the quantization coefficients having such two types of characteristics for the frequency data for each block along at least one of the horizontal direction and the vertical direction. For example, considering the case where the quantization coefficient is set for the frequency data for each block along the horizontal direction, the first quantization coefficient is set for the block A in FIG. A second quantization coefficient may be set for the block B adjacent to the block B. Although not shown in FIG. 2, a first quantization coefficient is set for a block adjacent to the block B in the horizontal direction. In this way, when quantization is performed with the quantization coefficient set for each block, the block quantized with the first quantization coefficient (for example, block A) has a low frequency range and a medium frequency range. Image quality degradation (error due to quantization) is small, and a block quantized with the second quantization coefficient (for example, block B) has low image quality degradation (error due to quantization) in the low frequency range and high frequency range. Further, the overlapping portion of the two blocks is quantized with both the first quantization coefficient and the second quantization coefficient. In this case, at the time of subsequent decoding, for the overlapping part, the decoding result of the data quantized with the first quantization coefficient and the decoding result of the data quantized with the second quantization coefficient are integrated (averaged). As a result, the image quality in the high frequency region can be improved.

量子化部3による量子化の後、並び替え部5は、量子化後のデータを並び替える。この並び替えは、量子化後の0のデータができるだけ連続するように並び替える。本実施形態の手法では、量子化係数の特性がブロック毎に変わるため、0になる確率が高い周波数位置もブロックによって変わる。したがって、量子化係数の特性に応じた並び替え順序にすることが望ましい。なお、図6(b)及び図6(c)で示す特性の量子化係数を用いて量子化を行った場合の並び替えの手法としては、JPEG方式等で一般的に用いられているジグザグスキャン方式を用いることが可能である。この場合、例えば図6(b)で示す量子化係数を用いて量子化が行われたブロックについては、ジグザグスキャン後の周波数データの末尾に0が連続することになる。これに対し、図6(c)で示す量子化係数を用いて量子化が行われたブロックについては、ジグザグスキャン後の周波数データの中間部分に0が連続することになる。   After quantization by the quantization unit 3, the rearrangement unit 5 rearranges the quantized data. This rearrangement is performed so that the quantized 0 data is as continuous as possible. In the method of the present embodiment, since the characteristics of the quantization coefficient change for each block, the frequency position with a high probability of becoming 0 also changes depending on the block. Therefore, it is desirable to change the rearrangement order according to the characteristics of the quantization coefficient. As a rearrangement technique when quantization is performed using the quantization coefficients having the characteristics shown in FIGS. 6B and 6C, a zigzag scan generally used in the JPEG method or the like is used. It is possible to use a scheme. In this case, for example, for a block that has been quantized using the quantization coefficient shown in FIG. 6B, 0 is continued at the end of the frequency data after the zigzag scan. On the other hand, in the block that has been quantized using the quantization coefficient shown in FIG. 6C, 0 continues in the middle portion of the frequency data after zigzag scanning.

並び替え部5による並び替えの後、符号化部6は、並び替え部5によって並び替えられた周波数データに対して、ゼロランレングス符号化や、ハフマン符号化等のエントロピー符号化を施す。そして、符号化部6は、符号化後の画像データを外部に出力する。ここで、ランレングス符号化は、ある同じ値が連続するデータを、その値を示すデータとその繰り返し回数とによって表す符号化方式である。したがって、並び替え部5による並び替えにより、多くの同じ値(0データ)が連続すれば、高い圧縮率が期待できる。また、ハフマン符号化等のエントロピー符号化は、発生確率の高いデータに短い符号を割り当て、逆に発生確率の低いデータには長い符号を割り当て、全体として符号量を減らすという符号化方式である。したがって、符号化前のデータの発生確率に偏りがあればあるほど、高い圧縮率が期待できる。   After the rearrangement by the rearrangement unit 5, the encoding unit 6 performs entropy encoding such as zero-run length encoding or Huffman encoding on the frequency data rearranged by the rearrangement unit 5. Then, the encoding unit 6 outputs the encoded image data to the outside. Here, run-length encoding is an encoding method in which data having a certain same value is represented by data indicating the value and the number of repetitions thereof. Therefore, a high compression rate can be expected if many of the same values (0 data) are continued by the rearrangement by the rearrangement unit 5. In addition, entropy coding such as Huffman coding is a coding method in which a short code is assigned to data having a high probability of occurrence, and conversely, a long code is assigned to data having a low probability of occurrence, thereby reducing the code amount as a whole. Therefore, the higher the occurrence probability of the data before encoding, the higher the compression rate can be expected.

ところで、図6(b)に示した第1の量子化係数及び図6(c)に示した第2の量子化係数は何れも、値の大きい量子化係数の数を、図6(a)に示す従来の量子化係数に比べて減らしているわけではない。したがって、第1の量子化係数による量子化と第2の量子化係数による量子化との違いは、第1の量子化係数で量子化した結果は高周波域の値が小さくなって0になる確率が高くなるのに対し、第2の量子化係数で量子化した結果は中周波域の値が小さくなって0になる確率が高くなるという点のみである。この場合、第1の量子化係数で量子化した結果は高周波域でデータの発生確率に偏り(0データの連続)が生じ、第2の量子化係数で量子化した結果は中周波域でデータの発生確率に偏り(0データの連続)が生じる。このように、これら2つの量子化係数で量子化した後の周波数データは、図6(a)に示す従来の量子化係数で量子化した周波数データと同等のデータの偏りが存在する。したがって、エントロピー符号化によって従来と同等の圧縮率を得ることが可能である。   Incidentally, both the first quantization coefficient shown in FIG. 6B and the second quantization coefficient shown in FIG. 6C indicate the number of quantization coefficients having a large value as shown in FIG. This is not a reduction compared to the conventional quantization coefficient shown in FIG. Therefore, the difference between the quantization by the first quantization coefficient and the quantization by the second quantization coefficient is that the result of quantization by the first quantization coefficient is a probability that the value in the high frequency region becomes small and becomes zero. On the other hand, the result of quantization with the second quantization coefficient is only that the value in the middle frequency range becomes smaller and the probability of becoming 0 becomes higher. In this case, the result of quantization with the first quantization coefficient is biased in the data generation probability in the high frequency range (continuous 0 data), and the result of quantization with the second quantization coefficient is the data in the middle frequency range. There is a bias in the occurrence probability (continuation of 0 data). Thus, the frequency data after quantized with these two quantization coefficients has a data bias equivalent to the frequency data quantized with the conventional quantization coefficient shown in FIG. Therefore, it is possible to obtain a compression rate equivalent to the conventional one by entropy coding.

一方、図6(a)に示す従来の量子化係数を単独で用いて本実施形態と同等の画質を得ようとすると、高周波域の量子化係数を小さな値にする必要が生じる。この場合、量子化後のデータの発生確率に偏りが生じず、圧縮率が上がらないということになる。
以上説明したように、本実施形態では、隣接するブロック間に重複部を有するように画像データを複数のブロックに分割してブロック毎の直交変換を行い、その後にブロック毎に異なる量子化係数を用いて量子化を行うようにしている。これにより、重複部に含まれる画素については複数の量子化の結果を反映させることが可能である。したがって、単一の量子化係数を用いて符号化を行う場合よりも、画質の劣化を抑制しつつ、圧縮率を向上することが可能である。また、本実施形態では、各ブロックのサイズをMCUのサイズと一致させている。画像データを重複部を有するMCU毎のブロックに分割して直交変換を行うことで、ブロック毎に量子化係数を変化させることによる画質の不連続性を軽減することができる。さらに、本実施形態では、量子化係数の特性を横(水平)及び縦(垂直)の少なくとも何れかに沿ったブロックに対して交互に切り替えるようにしている。これにより、量子化係数の特性を切り替えるために、切り替え位置の情報を持たせる必要がない。したがって、ブロック毎に異なる量子化係数を用いての量子化を簡単な構成で実現することができる。また、横方向及び縦方向のそれぞれで量子化係数の特性の切り替えることにすれば、選択できる周波数の種類が増えてさらなる高画質化につながる。
On the other hand, if the conventional quantization coefficient shown in FIG. 6A is used alone to obtain an image quality equivalent to that of the present embodiment, it is necessary to set the quantization coefficient in the high frequency region to a small value. In this case, the occurrence probability of the data after quantization is not biased, and the compression rate does not increase.
As described above, in the present embodiment, the image data is divided into a plurality of blocks so as to have an overlapping portion between adjacent blocks, and orthogonal transformation is performed for each block, and thereafter, a different quantization coefficient is assigned to each block. It is used to perform quantization. As a result, it is possible to reflect a plurality of quantization results for the pixels included in the overlapping portion. Therefore, it is possible to improve the compression rate while suppressing the deterioration of the image quality, compared to the case where encoding is performed using a single quantization coefficient. In the present embodiment, the size of each block is matched with the size of the MCU. By dividing the image data into blocks for each MCU having overlapping portions and performing orthogonal transform, discontinuity in image quality due to changing the quantization coefficient for each block can be reduced. Furthermore, in this embodiment, the characteristics of the quantization coefficient are alternately switched for blocks along at least one of horizontal (horizontal) and vertical (vertical). Thereby, it is not necessary to have information on the switching position in order to switch the characteristic of the quantization coefficient. Therefore, quantization using a different quantization coefficient for each block can be realized with a simple configuration. Further, if the characteristics of the quantization coefficient are switched in each of the horizontal direction and the vertical direction, the types of frequencies that can be selected increase, leading to further image quality improvement.

ここで、上述した実施形態においては、横方向に沿ったブロック毎の周波数データに対して量子化係数を交互に設定する例を示している。これに対し、縦方向に沿ったブロック毎の周波数データに対して量子化係数を交互に設定するようにしても良いし、横方向及び縦方向のそれぞれに対して量子化係数を交互に設定するようにしても良い。なお、横方向及び縦方向のそれぞれに対して量子化係数を設定する場合には、3種類の量子化係数を使うことになる。   Here, in the above-described embodiment, an example is shown in which quantization coefficients are alternately set for frequency data for each block along the horizontal direction. On the other hand, the quantization coefficient may be alternately set for the frequency data for each block along the vertical direction, or the quantization coefficient may be alternately set for each of the horizontal direction and the vertical direction. You may do it. In addition, when setting a quantization coefficient with respect to each of a horizontal direction and a vertical direction, three types of quantization coefficients will be used.

さらに、上述した例は、画像データに含まれる全てのブロックについて量子化係数を設定する例を説明している。これに対し、例えば画像データ中の画質を劣化させたくない部分のみ、量子化係数を他と別のものとするようにしても構わない。
また、第1の量子化係数と第2の量子化係数とは、それぞれ高周波域と中周波域の量子化係数を大きくするような特性としているが、これに限るものではない。例えば、第1の量子化係数については横方向についてのみ周波数の増加に伴って量子化係数の値を大きくし、第2の量子化係数については縦方向についてのみ周波数の増加に伴って量子化係数の値を大きくする等、互いを補完できる特性であれば良い。
Furthermore, the above-described example describes an example in which quantization coefficients are set for all blocks included in image data. On the other hand, for example, only the part in which the image quality in the image data is not desired to be degraded may be different from the quantization coefficient.
In addition, the first quantization coefficient and the second quantization coefficient have characteristics that increase the high-frequency and middle-frequency quantization coefficients, respectively, but are not limited thereto. For example, for the first quantization coefficient, the value of the quantization coefficient is increased as the frequency increases only in the horizontal direction, and for the second quantization coefficient, the quantization coefficient increases as the frequency increases only in the vertical direction. Any characteristic that complements each other, such as increasing the value of, may be used.

また、図6(b)に示した第1の量子化係数は、低周波域、中周波域、高周波域の量子化係数が低周波域、中周波域、高周波域の順で大きくなるような関係であれば、各周波数領域内で量子化係数が異なっていても第1の量子化係数と見なすことができる。同様に、図6(c)に示した第2の量子化係数は、低周波域、高周波域、中周波域の順で大きくなるような関係であれば、各周波数領域内で量子化係数が異なっていても第2の量子化係数と見なすことができる。   Further, the first quantization coefficient shown in FIG. 6B is such that the quantization coefficients in the low frequency region, the medium frequency region, and the high frequency region increase in the order of the low frequency region, the intermediate frequency region, and the high frequency region. If it is a relationship, even if the quantization coefficient is different in each frequency region, it can be regarded as the first quantization coefficient. Similarly, if the second quantization coefficient shown in FIG. 6C has a relationship that increases in the order of low frequency region, high frequency region, and medium frequency region, the quantization coefficient is within each frequency region. Even if they are different, it can be regarded as the second quantization coefficient.

以上実施形態に基づいて本発明を説明したが、本発明は上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨の範囲内で種々の変形や応用が可能なことは勿論である。
さらに、上記した実施形態には種々の段階の発明が含まれており、開示される複数の構成要件の適当な組合せにより種々の発明が抽出され得る。例えば、実施形態に示される全構成要件からいくつかの構成要件が削除されても、上述したような課題を解決でき、上述したような効果が得られる場合には、この構成要件が削除された構成も発明として抽出され得る。
Although the present invention has been described above based on the embodiments, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and various modifications and applications are naturally possible within the scope of the gist of the present invention.
Further, the above-described embodiments include various stages of the invention, and various inventions can be extracted by appropriately combining a plurality of disclosed constituent elements. For example, even if some configuration requirements are deleted from all the configuration requirements shown in the embodiment, the above-described problem can be solved, and this configuration requirement is deleted when the above-described effects can be obtained. The configuration can also be extracted as an invention.

1…入力部、2…直交変換部、3…量子化部、4…量子化係数設定部、5…並び替え部、6…符号化部、100…画像圧縮装置   DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Input part, 2 ... Orthogonal transformation part, 3 ... Quantization part, 4 ... Quantization coefficient setting part, 5 ... Rearrangement part, 6 ... Encoding part, 100 ... Image compression apparatus

Claims (5)

入力された画像データを、隣接するブロック間で重複部を有するように複数のブロックに分割する画像分割部と、
前記各ブロックを直交変換してブロック毎の周波数データを得る直交変換部と、
前記ブロック毎の周波数データを、隣接するブロック毎に異なる量子化係数で量子化する量子化部と、
を具備することを特徴とする画像圧縮装置。
An image dividing unit that divides input image data into a plurality of blocks so as to have overlapping portions between adjacent blocks;
An orthogonal transform unit that orthogonally transforms each block to obtain frequency data for each block;
A quantization unit that quantizes the frequency data for each block with a different quantization coefficient for each adjacent block;
An image compression apparatus comprising:
前記直交変換部は、前記直交変換として重複直交変換又は重複双直交変換を行うことを特徴とする請求項1に記載の画像圧縮装置。   The image compression apparatus according to claim 1, wherein the orthogonal transformation unit performs overlapping orthogonal transformation or overlapping biorthogonal transformation as the orthogonal transformation. 前記画像分割部は、前記入力された画像データを最小符号化単位毎の複数のブロックに分割することを特徴とする請求項1又は2に記載の画像圧縮装置。   The image compression apparatus according to claim 1, wherein the image dividing unit divides the input image data into a plurality of blocks for each minimum coding unit. 前記量子化部は、前記入力された画像データの水平方向及び垂直方向の少なくとも何れか一方向に沿ったブロック毎の周波数データに対し、複数の量子化係数を交互に切り替えながら前記量子化を行うことを特徴とする請求項1乃至3の何れかに記載の画像圧縮装置。   The quantization unit performs the quantization while alternately switching a plurality of quantization coefficients with respect to frequency data for each block along at least one of a horizontal direction and a vertical direction of the input image data. The image compression apparatus according to claim 1, wherein the image compression apparatus is an image compression apparatus. 前記量子化係数は、
低周波域から高周波域にかけて値が順次大きくなる特性を有する第1の量子化係数と、
中周波域の係数が低周波域の値よりも小さく、高周波域の値よりも大きい特性を有する第2の量子化係数と、
を含むことを特徴とする請求項1乃至4の何れかに記載の画像圧縮装置。
The quantization coefficient is
A first quantization coefficient having a characteristic in which a value sequentially increases from a low frequency region to a high frequency region;
A second quantization coefficient having a characteristic in which a medium frequency region coefficient is smaller than a low frequency region value and larger than a high frequency region value;
The image compression apparatus according to claim 1, further comprising:
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