JP2627927B2 - 画像データの圧縮率変換方法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明はＸ線写真やCT画像などの医用画像のような階
調画像のデータを圧縮する圧縮率を変換する方法に関す
る。

（従来技術） デジタル技術の進歩に伴ない、階調画像をデジタル化
して保存、伝送したり、種々のデジタル画像処理を施し
たりすることが煩雑に行なわれるようになった。しかし
ながら、階調画像は２値画像に比べて情報量が多く、従
って階調画像をデジタル化したときのデータ量の多さが
問題となっている。特に医用画像では、デジタル化する
ときの画素数および各画素に要するビット数が、たとえ
ば胸部Ｘ線写真では400万画素、８〜10ビットと膨大で
あり、データの保存や転送を行なう上で効率が悪い。

そこで今日、医用画像を含む階調画像の膨大なデータ
を圧縮してコンパクト化するデータ圧縮技術が脚光を浴
びている。

データ圧縮技術は大きく分けて可逆圧縮と非可逆圧縮
とに分類されるが、可逆圧縮では1/2〜1/3程度の低い圧
縮率しか得らえない。そこで、1/5以上の高い圧縮率が
得られる非可逆圧縮方式、特に変換符号化方式が注目さ
れている。

変換符号化とは、画像全体を小さなブロックに分割し
ブロック単位に直交変換を施し、これにより得られた変
換係数を量子化し、符号化する非可逆圧縮方式の１つで
あり、階調画像を圧縮するのに最も適した圧縮方法であ
る。

この変換符号化方式では、下の（イ）に示すような変
換符号化方法および（ロ）に示すような変換復号方法を
採用している。

（イ） 画像データ→直交変換→量子化→符号化→符号
データ （ロ） 画像データ←直交逆変換←復号←符号データ この変換符号化方式は、（ｉ）階調画像データの圧縮
に適している、（ii）比較的高い圧縮率が得られ、圧縮
率を高くした時の画質劣化が少ない、（iii）圧縮率が
自由に選べる、などの理由から階調画像データの圧縮に
最近よく用いられている。

しかしながら、画像を圧縮するためには直交変換を行
ない、圧縮された符号データから画像を復元するために
は直交逆変換を行なう必要がある。この直交変換、直交
逆変換は変換符号化方式の中でも最も計算量が多く時間
のかかる部分である。特に、いったん変換符号化方式に
より圧縮を行なった画像データの圧縮率をさらに高い圧
縮率に変換しようとした場合、従来方法では、符号デー
タを直交逆変換することにより画像を復元し、復元され
た画像データを再び直交変換する必要があった。

（発明の目的および構成） 本発明は上記の点にかんがみでなされたもので、一旦
変換符号化方式により圧縮した画像データ（符号デー
タ）の圧縮率を直交逆変換せずにさらに高い圧縮率に変
換する方法を提供することを目的とし、この目的を達成
するために、画像データを変換符号化方式によって圧縮
したときに用いられた符号データ列の切れ目を識別し、
該識別された符号をより符号長の短い符号に置換するこ
とにより、圧縮データの総ビット数がより小さくなる符
号データ列に変換するようにしたものである。

（実施例） 以下本発明を図面に基づいて詳細に説明する。

実施例の説明に先立って本発明の基本的な考え方を説
明する。

変換符号化方式において、高い圧縮率を得るために
は、 （１）直交変換によって得られる変換係数の交流成分の
高周波成分をカットする方法 （２）交流成分を量子化する際、量子化幅を広くする方
法 （３）量子化された交流成分により短い符号を割り当て
る方法 などが考えられる。通常、変換符号化方式において、量
子化幅を広くするとより短い符号が割り当てられる確立
が高くなり、逆に、より短い符号を割り当てることは、
量子化幅を広くしたことを意味するため、上記方法
（１）と方法（３）とは等価であると考えられる。

そこで、いったん変換符号化方式により圧縮を行なっ
た符号データの圧縮率をさらに高い圧縮率に変換する場
合には、 （ａ）符号データの高周波成分を一部削除する （ｂ）符号データの各符号を同等もしくはより短い符号
に変換する これは、ランレングス符号化を用いる場合、各ラン長を
同等もしくはより長いラン長に変換することに匹敵する （ｃ）上記（ａ）と（ｂ）を併用する ことにより、直交変換および直交逆変換を行なうことな
しに高い圧縮率への圧縮率変換を実現することができ
る。

上記方法（ａ）もしくは（ｃ）により圧縮率変換を行
なう場合は、第５図（イ）、（ロ）、（ハ）に示すよう
に、低周波側から高周波側に符号が並んでいることが望
ましい。

以下の実施例において、変換符号化に用いる直交変換
の種類は、コサイン変換、アダマール変換、スラント変
換、カルネンルーブ変換などいずれでもよい。また、変
換符号化に用いる量子化方法は、線形量子化、非線形量
子化のいずれでもよい。また、変換符号化に用いる符号
化方法は、可変長符号化（たとえば、ハフマン符号化や
ランレングス符号化およびその組み合わせ）、固定長符
号化のいずれでもよい。また、変換符号化方式は、ブロ
ック変換方式、フルフレーム変換のいずれでもよい。

さて、第１図に符号データの高周波成分を一部削除す
ることにより圧縮率変換を行なう本発明による圧縮率変
換方法の一実施例を示す。

図において、端子20はたとえばメモリとか通信回路の
受信回路の受信装置に接続されており、ここから、すで
に変換符号化方式によって圧縮された符号データが読み
込まれる。符号認識器21は、端子20から読み込まれた符
号データから各成分の符号の切れ目を識別する。成分個
数カウンタ22は、識別された成分の個数をカウントし、
また識別された成分の符号はローパスフィルタ23へ送ら
れる。成分個数カウンタ22のカウント値が端子25から与
えられる値より小さい場合は、識別された各成分の符号
はローパスフィルタ23を通過し、端子24へ出力される。
成分個数カウンタ22のカウント値が端子25から与えられ
る値以上になると、ローパスフィルタ23が端子24への通
路を閉じるため、識別された成分の符号は端子24へ出力
されなくなる。すなわち、端子25から与えられる値以降
の高周波成分がカットされる。

第２図（イ）は第１図に示した実施例の変形例であ
る。

同図（ロ）および（ハ）は画像データが変換符号化に
より圧縮されたときの符号データの配列を示すフォーマ
ットの一例である。

画像データを変換符号化により圧縮するとき、第２図
（ロ）に示したように、符号データの成分符号列より前
に高周波カット位置を示す情報を付加しておく。高周波
カット位置とは、圧縮率変換を行なう際にカットする交
流成分の先頭位置を示す情報であり、たとえば交流成分
符号列の先頭からのビット数で与えておく。この情報
は、与えられたビット数以降の交流成分符号はカットさ
れることを意味する。ブロック変換方式の場合は、各ブ
ロックごとに最適な高周波カット位置を与えておくこと
が好ましい。

また、ブロック変換方式でハフマン符号やランレング
ス符号のような可変長符号を用いる場合には、第２図
（ハ）に示したオフセット情報を付加するとよい。オフ
セットとは、次のブロックの先頭位置を示すための情報
であり、たとえば各ブロックの成分符号列のビット長を
記しておく。

第２図（イ）に示す装置で圧縮率変換が行なわれる場
合、圧縮率変換を行なう符号データから高周波カット位
置情報（ビット数）が識別され、端子34から識別された
ビット数がローバスフィルタ32に与えられる。端子30か
ら成分符号列が読み込まれると、ビットカウンタ31か読
み込まれた符号列のビット数をカウントする。ビットカ
ウンタ31のカウント値が端子34から与えらえるビット数
より小さい場合は、読み込まれた符号列は、ローバスフ
ィルタ32を通過し端子33へ出力される。これに対してビ
ットカンウンタ31のカウント値が端子34から与えられる
ビット数以上になると、ローバスフィルタ32が端子33へ
の通路を閉じるため、符号列は端子33へ出力されなくな
る。すなわち、端子34から与えられるビット数以降の高
周波成分符号がカットされる。

第３図は符号データの各符号を同等もしくはより短い
符号に変換することにより圧縮率変換を行なう本発明に
よる圧縮率変換方法の他の実施例を示す。

図において、端子40は、たとえばメモリや通信回路の
受信装置に接続されており、ここから、すでに変換符号
化方式によって圧縮された符号データが読み込まれる。
符号認識器41は読み込まれた符号データの各成分の符号
の切れ目を識別し、識別された各成分の符号は符号変換
テーブル42へ送られる。符号変換テーブル42は入力され
た成分の符号を同等もしくはより短い符号に変換し、変
換後の符号を端子43へ出力する。

第４図は符号データの高周波成分を一部削除する方法
と、符号データの各符号を同等もしくはより短い符号に
変換する方法とにより圧縮率変換を行なう本発明による
圧縮率変換方法のさらに他の実施例を示す。

この実施例は、第２図に示した実施例と第３図に示し
た実施例とを組み合わせたものであり、第２図の実施例
の出力端子33を第３図の実施例の入力端子40に接続させ
た例である。

端子33から出力された成分の符号のみ、さらに符号変
換を行ない、符号変換後の符号を端子43から出力するよ
うにしたものである。

なお、第３図に示した実施例と第４図に示した実施例
において、符号データの各符号を同等もしくはより短い
符号に変換する際低周波側では符号変換を行わず高周波
側でのみ行うようにしてもよい。

本発明は、第６図に示すように、アマログもしくはデ
ジタル伝送路を介した遠隔地への画像伝送を行なう場合
に応用すると効果がある。

たとえばＡ地区の画像メモリ50内に格納してある変換
符号化によって圧縮した符号データをＢ地区に伝送し、
Ｂ地区にて画像を復元する場合を例にとり、第６図を用
いて説明する。

まず、Ａ地区の画像メモリ50内の符号データを圧縮率
変換装置51によって圧縮率変換し、符号量を削減した符
号データは伝送装置52を介してＢ地区へ伝送する。

Ｂ地区では、受信装置53により符号を受信し、復号器
を直交逆変換器より構成される復元装置54によって伝送
された符号データから画像を復元し、表示装置55で画像
の確認を行なう。

Ａ地区から伝送された画像がＢ地区で要求したものと
同一である場合は、Ａ地区から全符号データをあらため
て伝送するか、先に伝送した符号データのつづきを伝送
するかして全符号データの伝送を完了する。Ｂ地区で
は、伝送された全符号データを画像メモリ57に格納する
か、もしくは、復元装置55によって画像データに復元し
た後、画像メモリ57に格納する。

本発明はビットアロケーションマトリクスを用いた変
換符号化方式にも適用することが可能である。この場合
は圧縮率変換時にビットアロケーションマトリクスを書
き換えるか、もしくは圧縮の際に圧縮率変換時に用いる
ビットアロケーションマトリクスを決めておき、符号デ
ータとともに記憶しておくかする。そして、圧縮率変換
時に新たに書き換えられたビットアロケーションマトリ
クスもしくはあらかじめ記憶されていたビットアロケー
ションマトリクスをもとに圧縮率変換を行う。ビットア
ロケーションマトリクスを書き換える際に、ビットアロ
ケーションマトリクスが示すビット数を減らすことは量
子化幅を広げることと等価であり、ビットアロケーショ
ンマトリクスの高周波側をゼロにすることは高周波をカ
ットすることと等価である。

（発明の効果） 以上説明したように、本発明においては、一旦変換符
号化方式により圧力を行なった符号データの圧縮率をさ
らに高い圧縮率に変換する場合、符号データの一部を削
除するか、または、符号データを構成するすべてもしく
は一部の符号を符号長の等しいか短い符号に置き換える
か、上記２つの方法を組み合わせるようにしたので、直
交変換および直交逆変換を行なうことなしに圧縮率変換
することができ、それにより圧縮率変換に要する無駄が
なくなり、処理時間が短縮できる。また画像伝送に応用
すると、受信側に伝送しようとする画像の大まかな情報
を高速に伝導することが可能となる。

【図面の簡単な説明】

第１図から第４図は本発明におる圧縮率変換方法の異な
る実施例を示すブロック線図、第５図（イ）、（ロ）、
（ハ）は符号の並び方を例示する図、第６図は、本発明
の圧縮率変換方法を画像伝送に応用した時の例を示すブ
ロック線図である。 21,41……符号認識器、22……成分個数カウンタ、23,32
……ローパスフィルタ、31……ビットカウンタ、42……
符号変換テーブル

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】画像データを変換符号化方式によって圧縮
   したときに用いられた符号データ列の切れ目を識別し、
   該識別された符号をより符号長の短い符号に置換するこ
   とにより、圧縮データの総ビット数がより小さくなる符
   号データ列に変換することを特徴とする画像データの圧
   縮率変換方法。