JP2538568B2 - 画像圧縮装置 - Google Patents

画像圧縮装置

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JP2538568B2
JP2538568B2 JP25473986A JP25473986A JP2538568B2 JP 2538568 B2 JP2538568 B2 JP 2538568B2 JP 25473986 A JP25473986 A JP 25473986A JP 25473986 A JP25473986 A JP 25473986A JP 2538568 B2 JP2538568 B2 JP 2538568B2
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Description

【発明の詳細な説明】 [発明の目的] (産業上の利用分野) 本発明は画像圧縮装置、特に画像をコード化,投影化
または変換処理を施して情報量の保存を行いつつ見掛け
のデータ量の圧縮を行う画像圧縮装置に関するものであ
る。
(従来の技術) デジタル画像を通信回線を通して送受信する場合ある
いは記録装置に格納する場合、または通信路あるいは記
憶装置の負荷を軽減する場合には、より少ない語数で原
画像を表現する方法、所謂画像圧縮を必要とするがこの
画像圧縮方法には可逆圧縮と非可逆圧縮の2種がある。
可逆圧縮では、ランレングスユーデイング法または例え
ば予測符号化で圧縮したハフマン符号法等を用いること
により原画像に完全に復元可能であるのに対し、KLT,コ
サイン変換等の非可逆圧縮では、可逆圧縮に比し圧縮率
を大きくとれるが、完全に原画像に復元することができ
ず、しかも、圧縮率に比例して画質も劣化するので、人
間の目に画質の劣化を感じさせない程度に圧縮率を制限
する必要がある。
非可逆圧縮では直交変換、特にブロック直交変換法が
周知であり、その中でもブロックコサイン変換法が最も
実用的で有望視されている。
第4図はブロックコサイン変換法を採用した従来の画
像圧縮装置を示すものである。
同図に示すようにこの装置は、取り込まれた原画像を
一旦記憶するメモリ11と、このメモリ11のアドレス制御
を行い、ブロック毎に画像の一部を出力させるアドレス
制御器12と、メモリ11内の原画像をブロック毎に直交変
換(例えば2次元の高速コサイン変換)を行う直交変換
部13と、この変換出力を量子化する量子化部14とを有す
る。量子化部14はビットアロケーションテーブル15と、
このテーブル情報に基づいて前記直交変換部13の変換出
力を量子化する量子化器16とを有して成り、この量子化
器16の出力が、圧縮画像データとして外部装置例えば記
憶装置等に送出される。
しかしながら、従来装置においては、ブロック直交変
換法により圧縮した画像を復元した場合に、その復元画
像にブロックの継ぎ目が現われ、(ブロック効果と称さ
れる)、画質が低下する。この現象は画像の低周波成分
(直流成分を含む)の量子化誤差に起因するもので、圧
縮率を上げるほど著しい。
(発明が解決しようとする問題点) そこで本出願人は、原画像をブロック毎に直交変換す
る第1の直交変換部と、この直交変換出力を同一周波数
成分毎のブロックに再配置する再配置部と、再配置され
たブロック毎に直交変換を行う第2の直交変換部と、こ
の直交変換出力を量子化する量子化部とを有して成る画
像圧縮装置を提案し(特願昭61−216840)、上記問題点
の改善を図っている。
しかしながら、この装置によればブロック直交変換を
2回行うので圧縮画像データ生成に要する演算時間が長
くなるという新たな問題点を生じた。また低周波成分に
おける量子化誤差低減のためより大きなビット数を割り
当てねばならないという必要性は依然残っている。
この発明は上記事情に鑑みて成されたもので、その目
的とするところは、ブロック直交変換法による圧縮画像
データ生成における量子化誤差の低減、及び演算時間の
短縮化を図った画像圧縮装置を提供することにある。
[発明の構成] (問題点を解決するための手段) 本発明は、原画像を複数のブロックに分割して各ブロ
ック毎の画素値の平均を求め、この平均値を、対応ブロ
ックにおける各画素値より減じることで原画像データの
前処理を行う前処理手段と、この前処理手段の出力を所
定のブロック毎に直交変換する第1の圧縮部と、この第
1の圧縮部の出力を同一周波数成分毎のブロックに再配
置する再配置部と、この再配置されたブロック毎に直交
変換を行う第2の圧縮部と、この第2の圧縮部の出力を
量子化する量子化部と、を備えるものである。
(作 用) 前処理手段に原画像データが取り込まれると、先ず複
数ブロックに分割され、各ブロック毎に画素値の平均が
求められる。このブロック平均値Mean(ω)は、 の演算実行により求められる。ただし、 N:ブロック内の画素数 i:i番目の画素の空間座標 ω:ω番目のブロック である。次に、 f′(i,ω)=f(i,ω)−Mean(ω) …(2) の演算が実行され(これをブロックゼロ平均と称す
る)、これが前処理出力となる。そしてこの前処理出力
が第1の直交変換部により所定のブロック毎に直交変換
され、この変換出力が再配置部により同一周波数成分毎
のブロックに再配置される。この再配置出力は第3図に
示すようになる。同図において丸印の違いは周波数の違
いを表わしている。同図より、またパーシバルの定理よ
り明らかなように直流成分F(0,0)が全てゼロとな
る。これにより最も分散の大きい直流分に対し量子化誤
差をなくすことができる。さらに、F(u,0)(u=1,
2,3,…,M−1)に対して垂直方向には相関が大きく、水
平方向には相関が小さい。そして、F(0,v)(v=1,
2,3,…,M−1)に対しては水平方向のみ大きな相関が残
っており、その他の周波数成分にはほとんど相関がな
い。このため、F(0,v),F(u,0)のブロックについて
第2の直交変換部により1次元の直交変換を行えば、結
果的に2次元の直交変換を行うのと同様の効果があり、
しかも演算時間が大幅に短縮される。
例えば各ブロックの大きさをN×Nとすると、2次元
の高速フーリエ変換では2N2+logN回の演算が必要とな
るのに対し、1次元ではN2×logN回で済み、演算回数が
半分になる。
また、ブロック平均値の間には大きさ相関があるの
で、さらにはブロック再配置及び再配置出力の直交変換
により画像のパワーが集中されるので、量子化誤差が低
減される。
(実施例) 以下、本発明を実施例により具体的に説明する。
第1図は本発明の一実施例を示すものである。同図に
示すように本実施例装置は、原画像データの前処理を行
う前処理手段1と、この前処理出力を取り込み画像圧縮
を行う画像圧縮手段7とを有する。
前処理手段1は、メモリ2,アドレス制御部3,演算部4,
メモリ5,圧縮符号化部6を有する。メモリ2は外部より
取り込まれた原画像データを記憶するものであり、アド
レス制御部3はこのメモリ2のアドレス制御を行うこと
で原画像を複数のブロックに分割するものである。演算
部4は前(1)式及び前(2)式の演算実行によりブロ
ック平均値及びブロッグゼロ平均値を得るものであり、
ブロック平均値はメモリ5を介して圧縮符号化部6に送
出され、また、ブロックゼロ平均値は画像圧縮手段7に
送出される。圧縮符号化部6は取り込まれたブロック平
均値を圧縮符号化するものであり、その出力は圧縮画像
データのヘッド情報として外部に送出されることにな
る。
また、画像圧縮手段7は、メモリ11,アドレス制御部1
2,第1の直交変換部13,再配置部17,第2の直交変換部2
0,ブロック選択部21,量子化部14を有する。メモリ11は
前処理出力を一旦記憶するものであり、アドレス制御器
12はメモリ1のアドレス制御を行うことで前処理画像を
ブロック毎に出力させるものであり、第1の直交変換部
13はメモリ11よりブロック毎に出力された前処理画像を
ブロック毎に直交変換(例えば2次元高速コサイン変
換)するものであり、いずれも第4図に示すのと同様の
機能を有している。
再配置部17は、前記第1の直交変換部13の変換出力を
同一周波数成分毎のブロックに再配置するものであり、
メモリ19とこのメモリ19のアドレス制御を行うアドレス
制御器18とを有して成る。
ブロック選択部21は、再配置されたブロックのうち直
交変換を要するブロック、すなわち第3図におけるF
(0,v),F(u,0)を選択しそれを第2の直交変換部20へ
送出するものである。尚、直交変換を要しないブロッ
ク、すなわちF(0,v),F(u,0)以外については量子化
部16に直接送出されるようになっている。
第2の直交変換部20は前記ブロック選択部21の選択出
力をブロック毎に1次元(1−D)の直交変換を行うも
のであり、その変換出力は、後段に配置された量子化部
14に送出されるようになっている。
この量子化部21は、第2の直交変換部20の変換出力、
及びブロック選択部21を介して取り込まれたところの直
交変換を要しないブロックについて量子化を行うもので
あり、ビットアロケーションテーブル15とこのテーブル
情報に基づいて量子化を行う量子化器16とを有して成
る。
次に上記構成の作用について第2図のフローチャート
に従って説明する。
先ず、アドレス制御部3の制御下で原画像が復数のブ
ロックに分割され(ステップS1)、これが演算部4に送
出される。そしてこの演算部4において前(1),
(2)式の演算処理(各ブロック内のゼロ平均の演算)
が行われる(ステップS2)。前(1)式の演算実行によ
って得られたブロック平均値はメモリ5を介して圧縮符
号化部6に送出され、ここで圧縮符号化された後に、ヘ
ッド情報として出力される(ステップS3)。
一方、前記演算部4において前(2)式の演算実行に
よって得られた差分出力は前処理出力として画像圧縮手
段7に送出され、アドレス制御部12の制御下でメモリ11
に書き込まれる。書き込まれた前処理画像は再びアドレ
ス制御部12の制御により所定のブロックに分割され、第
1の直交変換部13に送出される。そしてこの第1の直交
変換部13により所定ブロック毎に直交変換(2次元高速
コサイン変換)され(ステップS4)、この変換出力が再
配置部17に送出される。この再配置部17においは、アド
レス制御器18の制御により、同一周波数成分毎のブロッ
クに再配置される(ステップS5)。再配置されたブロッ
クはブロック選択部21に取り込まれ、直交交換を要する
ものと要しないものとに分けられ(ステップS6)、直交
変換を要するブロックは第2の直交変換部20により1次
元のブロック直交変換された後に、また直交変換を要し
ないブロックは第2の直交変換部20を介することなく、
それぞれ量子化部14に送出され、ここで量子化される
(ステップS7,S8)。そしてこの量子化出力は、前処理
手段1よりのヘッド情報と共に外部装置に送出される。
ここで、前処理手段1による前処理を行うことなく、
原画像を直接画像圧縮手段7に取り込んだ場合には、第
1の直交変換部13により直交変換された直流成分が大き
なエネルギを有し、且つ、各ブロックにおける直流成分
間にかなり大きな相関があるため、それらの直流成分に
対してさらに2次元の直交変換を施すにはそれ専用のビ
ットアロケーションテーブルを用意しなければならず、
装置自体が複雑になり、また、演算時間が長くなる。こ
の点、本実施例においては原画像に前処理を施している
ため、直流成分が全てゼロとなり、第2の直交変換部20
による直交変換を行う必要がなくなる。しかもこの第2
の直交変換部20においては、ブロック選択部21で選択さ
れたブロックについてのみ1次元の直交変換を行えばよ
いので、演算時間が大幅に短縮される。また、ビットア
ロケーションテーブルもシンプルなものを適用でき、コ
スト的にも有利となる。さらに、本実施例においては、
原画像をブロック毎に直交変換し、この変換出力を同一
周波数成分毎のブロックに再配置し、再配置されたブロ
ック毎に直交変換し、この変換出力を量子化するように
したものであり、従来のように原画像をブロック毎に変
換し、これを直交変換した直後に量子化するものではな
いから、従来よりも画像のパワーを集中させることがで
き、このようにすることで量子化による誤差をいっそう
低減することができる。このため、本実施例装置によっ
て生成された圧縮画像データを復元した場合に、量子化
誤差に起因する“ブロックの継ぎ目”が低減され、S/N
比向上により診断能に優れた復元画像を得ることができ
る。また、同一圧縮率では従来装置に比してより少ない
ビット数でしかもより小さな誤差で量子化できるので、
多くのビット数を高周波成分に割り当てることができ、
これにより復元画像の空間分解能及び濃度分解能をも高
めることができるという利点をも有する。さらに、より
少ないビット数で従来と同質の復元画像が得られるた
め、従来より圧縮率を上げることもでき、これにより、
圧縮画像データの転送時間短縮及び記憶容量の節約を図
ることができる。
以上本発明の一実施例について説明したが、本発明は
上記実施例に限定されるものではなく、種々の変形実施
が可能であるのはいうまでもない。
例えば、第1図において前処理手段1内のアドレス制
御部3と、画像圧縮手段7内のアドレス制御部12とは全
く同じ役割なので、一つのアドレス制御部を共用するよ
うにしてもよい。同様に、メモリ2,5,11,19を一つのメ
モリに置き替えることもでき、1次元の直交変換が2次
元の直交変換に含まれることから第1,第2の直交変換部
13,20を一つの直交変換器(2次元)に置き替えること
もできる。このように、アドレス制御部,メモリ,直交
変換器を共用することにより装置の簡略化及びコスト低
下を図ることができる。
[発明の効果] 以上詳述したように本発明によれば、ブロック直交変
換法による圧縮画像データ生成における量子化誤差の低
減、及び演算時間の短縮化を図った画像圧縮装置を提供
することができる。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例を示すブロック図、第2図は
本実施例装置の作用を説明するためのフローチャート、
第3図は本発明の原理説明図、第4図は従来例を示すブ
ロック図である。 1……前処理手段、7……画像圧縮手段、 13……第1の直交変換部、14……量子化部、 17……再配置部、20……第2の直交変換部、 21……ブロック選択部。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−159869(JP,A) 吹抜敬彦「画像のディジタル信号処 理」(昭58)(日刊工業新聞社P.187 −193)

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】原画像を複数のブロックに分割して各ブロ
    ック毎に画素値の平均を求め、この平均値を、対応ブロ
    ックにおける各画素値より減じることで原画像データの
    前処理を行う前処理手段と、この前処理手段の出力を所
    定のブロック毎に直交変換する第1の圧縮部と、この第
    1の圧縮部の出力を同一周波数成分毎のブロックに再配
    置する再配置部と、この再配置されたブロック毎に直交
    変換を行う第2の圧縮部と、この第2の圧縮部の出力を
    量子化する量子化部と、を備えることを特徴とする画像
    圧縮装置。
  2. 【請求項2】前記第2の圧縮部では、同一周波数成分毎
    のブロックに対し選択的に直交変換することを特徴とす
    る特許請求の範囲第1項記載の画像圧縮装置。
  3. 【請求項3】前記第1の圧縮部では2次元の直交変換を
    行い、前記第2の圧縮部では1次元の直交変換を行うこ
    とを特徴とする特許請求の範囲第2項に記載の画像圧縮
    装置。
JP25473986A 1986-10-18 1986-10-28 画像圧縮装置 Expired - Lifetime JP2538568B2 (ja)

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TW223690B (ja) * 1991-02-13 1994-05-11 Ampex

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吹抜敬彦「画像のディジタル信号処理」(昭58)(日刊工業新聞社P.187−193)

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