JP2638179B2 - 画像信号圧縮符号化装置および画像信号圧縮伸長システム - Google Patents

画像信号圧縮符号化装置および画像信号圧縮伸長システム

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JP2638179B2 JP1022493A JP2249389A JP2638179B2 JP 2638179 B2 JP2638179 B2 JP 2638179B2 JP 1022493 A JP1022493 A JP 1022493A JP 2249389 A JP2249389 A JP 2249389A JP 2638179 B2 JP2638179 B2 JP 2638179B2
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幹夫 渡辺
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【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は画像信号圧縮符号化装置および画像信号圧縮
伸長システムに関し、特に、圧縮符号化における正規化
を、高速で動作する素子を使用することなく行うことの
できる画像信号圧縮符号化装置および画像信号圧縮伸長
システムに関する。
背景技術 電子スチルカメラにより撮影された画像データのよう
なディジタル画像データをメモリに記憶する場合には、
データ量を減らしてメモリの記憶容量を少なくするた
め、各種の圧縮符号化が行われている。特に2次元直交
変換符号化は、大きな圧縮率で符号化を行うことがで
き、かつ符号化に伴う画像歪も抑圧できることから、広
く用いられている。
このような2次元直交変換符号化においては、画像デ
ータは所定の数のブロックに分割され、それぞれのブロ
ック内の画像データが2次元直交変換される。直交変換
された画像データ、すなわち変換係数は、所定の閾値と
比較され、閾値以下の部分の切り捨て(係数切り捨て)
が行われる。これにより閾値以下の変換係数は、その
後、0のデータとして処理される。次に係数切り捨てが
行われた変換係数は、所定の量子化ステップ値、すなわ
ち正規化係数により除算され、ステップ幅による量子
化、すなわち正規化が行われる。これにより、変換係数
の値、すなわち振幅のダイナミックレンジを抑圧するこ
とができる。このような正規化に用いられる正規化係数
は画像データごとに、その画像に応じて設定される。
上記のように、2次元直交変換符号化においては、正
規化係数による除算が必要である。しかしながら、除算
を行うためには高速で精度の良い割算器を設ける必要が
あるため、装置の規模が大きくなる欠点があった。
目 的 本発明はこのような従来技術の欠点を解消し、2次元
直交変換符号化において、除算器を使用することなく、
正規化を行うことのできる画像信号圧縮符号化装置およ
び画像信号圧縮伸長システムを提供することを目的とす
る。
発明の開示 本発明によれば、1つの画面を構成するディジタル画
像データを複数のブロックに分割して各ブロックの画像
データについて2次元直交変換符号化を行う画像信号圧
縮符号化装置は、複数のブロックに分割されたデジタル
画像データを2次元直交変換する直交変換手段と、直交
変換手段により直交変換されたデータを正規化する正規
化手段と、正規化手段により正規化されたデータを符号
化する符号化手段と、デジタル画像データからアクティ
ビティを求め、得られたアクティビティに応じて、正規
化手段による正規化に用いられる正規化係数の逆数を設
定する正規化形成設定手段とを有し、正規化手段は、正
規化係数設定手段により設定された正規化係数の逆数
を、直交変換されたデータに乗算することによって正規
化を行うものである。
また、本発明によれば、このような圧縮符号化装置
と、符号化装置により符号化された画像データを復号す
る復号装置とからなる画像信号圧縮伸長システムは、符
号化装置において正規化係数設定手段が正規化に用いら
れる正規化係数を正規化係数の逆数とともに設定し、正
規化係数設定手段により設定された正規化係数を符号化
手段により符号化された画像データとともに出力し、復
号装置は、符号化装置から出力される符号化された画像
データを復号する復号手段と、復号手段により復号され
たデータを逆正規化する逆正規化手段と、逆正規化手段
により逆正規化されたデータを2次元直交逆変換する直
交逆変換手段と、直交逆変換手段により直交逆変換され
たブロックごとのデータを合成するブロック合成手段と
を有し、逆正規化手段は符号化装置から出力される正規
化係数を復号されたデータに乗算することによって逆正
規化を行うものである。
実施例の説明 次に添付図面を参照して本発明による画像信号圧縮符
号化装置の実施例を詳細に説明する。
第1図には本発明による画像信号圧縮符号化装置の一
実施例が示されている。
本装置のブロック化部12を有する。ブロック化部12は
フレームバッファにより構成され、電子スチルカメラに
より撮像された1フレーム分のスチル画像データが入力
端子10を通して入力され、記憶される。ブロック化部12
に記憶された1フレーム分の画像データは複数のブロッ
クに分割されてブロックごとに読み出され、2次元直交
変換部14に送られる。ブロックごとの画像データは例え
ば第3図に示されるように8x8の画素により構成され
る。2次元直交変換部14はブロックごとの画像データを
2次元直交変換する。2次元直交変換としては、ディス
クリートコサイン変換、アダマール変換等の周知の直交
変換が用いられる。
2次元直交変換部14において2次元直交変換されたブ
ロックごとの画像データは縦横に配列され、左上の部分
に低次のデータが配列され、右下の方向に向かうにつれ
て高次のデータとなる。2次元直交変換部14の出力は正
規化部16に送られる。
正規化部16は、2次元直交変換部14において2次元直
交変換された画像データ、すなわち変換係数に対して係
数切り捨てを行った後、正規化を行う。係数切り捨て
は、直交変換された変換係数を所定の閾値と比較し、閾
値以下の部分を切り捨てるものである。正規化は、係数
切り捨てを行われた変換係数を所定の量子化ステップ
値、すなわち正規化係数により除算し、正規化係数によ
る量子化を行うものである。正規化係数は、本装置にお
いては、ブロックごとのアクティビティを合計した値基
づき設定される。
ブロック化部12から出力されるブロックごとの画像デ
ータは、アクティビティ算出部20にも送られる。アクテ
ィビティ算出部20は、ブロックごとのアクティビティ、
すなわちそのブロックに高域周波数成分の画像データが
含まれている程度を算出し、これらを各ブロックについ
て合計する。
アクティビティ算出部20はブロックごとのアクティビ
ティを加算して画像のアクティビティを算出し、正規化
係数設定部22へ出力する。
正規化係数設定部22はアクティビティ算出部20から入
力されるアクティビティの合計値に応じて正規化係数α
を設定する。正規化係数αの設定は例えば図示しない記
憶部に記憶されたルックアップテーブルを用いて、第4A
図および第4B図に示すような変換により行われる。第4A
図に示す変換によれば、アクティビティの合計値に比例
して正規化係数が変化する。第4B図に示す変換は、アク
ティビティの合計値の増加に対して正規化係数の増加が
少ないものであり、高精度の符号化を行うことができ
る。正規化係数設定部22はこのように設定した正規化係
数αを割算器24および乗算器26へ出力する。
割算器24はあらかじめ保持する定数を、正規化係数設
定部22から送られる正規化係数αによって除算する。本
実施例では、定数1を正規化係数αによって除算し、正
規化係数αの逆数1/αを求める。割算器24の出力は乗算
器28へ出力される。
本装置は、重みテーブルT-1を格納する重みテーブル
格納部30および重みテーブルTを格納する重みテーブル
格納部32を有する。
重みテーブル格納部32に格納される重みテーブルT
は、第5図に示すようなデータであり、正規化係数αと
共に用いられる。変換係数は低域の成分がデータとして
重要であり、高域の成分は重要性が低いから、第5図に
示すような重みテーブルTは、低域の成分に小さな値を
高域の成分に大きな値を割り当てており、通常はこのよ
うなテーブルTのデータに前記の正規化係数αを乗算し
て得た値α・Tにより、前記の係数切り捨てを行われた
変換係数を除算することによって正規化が行われる。
重みテーブルT-1のデータは、重みテーブルTを構成
する各データの逆数のデータにより構成される。
乗算器28は、割算器24から送られる正規化係数αの逆
数1/αと、重みテーブル格納部30から送られる重みテー
ブルT-1とを乗算し、1/αTを求めて、正規化部16へ出
力する。
正規化部16は乗算器28から送られる1/αTのデータを
用いて正規化を行う。すなわち、ブロックごとの画像デ
ータに1/αTを乗算する。このように画像データに1/α
Tを乗算することにより、画像データを正規化係数αT
で除算した場合と同一のデータを得ることができるか
ら、正規化が行われる。正規化係数は、上記のようにブ
ロックごとのアクティビティを合計した値に基づいて設
定されるから、画像全体、すなわちすべてのブロックに
ついて共通である。
なお、この正規化は、重みテーブル格納部30から送ら
れる重みテーブルT-1を使用することなく、割算器24か
ら送られる正規化係数αの逆数1/αのみを画像データに
乗算することにより行ってもよい。この場合にも、画像
データに1/αを乗算することによって画像データを正規
化係数αで除算した場合と同一のデータを得ることがで
きる。
正規化された変換係数は第3図に示す画素データと同
様にブロック状に配列され、第6図に示されるように低
域成分から順にジグザグ状にスキャンされて出力され
る。
正規化部16の出力は、2次元フハマン符号化部28に出
力される。2次元フハマン符号化部28は、前記のように
ジグザグ上にスキャンされて入力される正規化された変
換係数において零が連続することが多いため、零の値の
データの連続する量すなわち零のラン長を検出し、零の
ラン長および非零の振幅を求め、これを2次元フハマン
符号化する。2次元フハマン符号化部28からの出力はマ
ルチプレクサ64に送られる。
一方、乗算器26は正規化係数設定部22から送られた正
規化係数αと、重みテーブル格納部32から送られた重み
テーブルTとを乗算し、マルチプレクサ64へ出力する。
マルチプレクサ64は、2次元フハマン符号化部28から
の入力および乗算器26からの入力を順次選択する。マル
チプレクサ64から出力されるデータはコネクタ36を通し
てメモリ40に記憶される。これにより圧縮符号化された
画像データと正規化係数αTのデータがメモリ40に記録
される。メモリ40は磁気ディスク等の記録媒体であり、
符号化装置に着脱可能に装着される。
本装置によれば、上記のように選択された正規化係数
αの逆数1/αを求め、この1/αをあらかじめ設定された
重みテーブルTの逆数T-1と乗算することによって1/α
Tを求めている。したがって、正規化部16はこの1/αT
の値を変換係数に乗算することにより、αTで除算した
場合と同様に正規化を行うことができる。正規化係数α
は画像に応じて設定されるから、画像全体の周波数成分
に正規化係数で正規化することができる。しかも、上記
のように1/αTの値を変換係数に乗算することにより正
規化を行うから、αTにより除算するものと異なり、正
規化において除算器を用いる必要がない。したがって、
装置を簡易な構成とすることができる。
この装置によれば、割算器24は正規化係数設定部22か
らの正規化係数αの逆数を求めるため1回の除算を行う
のみであり、正規化部16では変換係数の各データをそれ
ぞれαによって除算する必要がない。したがって、割算
器を少なくでき、装置の規模を小型化できる。
なお、例えばカラー画像データの符号化の場合には、
割算器24において、輝度信号Yおよび色差信号R−Y,B
−Yについてそれぞれ正規化係数αの逆数を求め、これ
を用いて正規化部においてそれぞれの信号のデータの正
規化が行われる。
第2図には、第1図の装置により符号化され、メモリ
40に記録された画像データの伸長復号を行う伸長復号装
置の一実施例が示されている。
この装置にはメモリ40が着脱可能に装着され、メモリ
40に記録されている符号化された画像データはコネクタ
42を通してハフマン復号部44に読み出される。ハフマン
復号部44は第1図の装置により2次元ハフマン符号化さ
れた画像データを復号し、零のラン長および非零の振幅
の復号を経て変換係数を復号する。ハフマン復号部44に
より復号された変換係数は逆正規化部46へ送られ、逆正
規化が行われる。逆正規化部46にはメモリ40から読み出
された正規化係数αTが送られる。この正規化係数αT
は第1図の装置において乗算器26からマルチプレクサ64
を経てメモリ40に記録されたものである。
逆正規化部46はハフマン復号部44から送られる復号さ
れた変換係数に正規化係数αTを乗算することによって
逆正規化を行う。逆正規化されたデータは2次元直交逆
変換部48に送られ、2次元直交逆変換が行われている。
2次元直交逆変換部48からの出力はブロック合成部50に
送られ、ブロックが合成される。ブロック合成部50から
の出力はモニタ52に送られ、復号伸長された画像が再生
される。
この復号装置によれば、メモリ40に記録されている正
規化係数αTを読み出し、これをハフマン復号した画像
データに乗算することによって逆正規化を行うことがで
きる。したがって逆正規化においても除算器を必要とし
ないため、装置を簡易化できる。
第1図の符号化装置および第2図の復号装置によれ
ば、符号化における正規化は正規化係数の逆数を用いて
乗算によって行うことができるから、除算器を必要とせ
ず、装置を簡易化できる。しかし符号化されたデータと
ともに逆数でない通常の正規化係数を記録しておき、復
号における逆正規化は記録された正規化係数を用いて乗
算によって行うことができるから、複合においても除算
器を必要とせず、装置を簡易化できる。
効 果 本発明によれば、圧縮符号化装置は、直交交換後の正
規化において正規化係数の逆数を乗算することによって
正規化を行っている。したがって、画像に応じた正規化
を行うことができるとともに、除算器を必要としないた
め、装置を簡易化できる。また、圧縮符号化装置は、符
号化された画像データとともに正規化係数を出力するか
ら、復号装置においてはこの正規化係数を用いて乗算に
よって逆正規化を行うことができ、除算器を必要としな
い。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明による画像信号圧縮符号化装置の一実
施例を示すブロック図、 第2図は、第1図の装置により符号化された画像データ
を復号する装置の一実施例を示すブロック図、 第3図は、ブロックを構成する画素データの例を示す
図、 第4A図および第4B図は、アクティビティの合計値を正規
化係数に変換するルックアップテーブルの例を示す図、 第5図は、重みテーブルデータの例を示す図、 第6図は、ハフマン符号化を行う順序を示す図である。 主要部分の符号の説明 14……2次元直交変換部 16……正規化部 20……アクティビティ算出部 22……正規化係数設定部 26,34……乗算器 40……メモリ 46……逆正規化部 48……2次元直交逆変換部 64……マルチプレクサ

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】1つの画面を構成するディジタル画像デー
    タを複数のブロックに分割して各ブロックの画像データ
    について2次元直交変換符号化を行う画像信号圧縮符号
    化装置において、該装置は、 前記複数のブロックに分割されたデジタル画像データを
    2次元直交変換する直交変換手段と、 該直交変換手段により直交変換されたデータを正規化す
    る正規化手段と、 該正規化手段により正規化されたデータを符号化する符
    号化手段と、 前記正規化手段による正規化に用いられる正規化係数を
    逆数を、前記デジタル画像データに応じて設定する正規
    化係数設定手段とを有し、 該正規化係数設定手段は、前記正規化に用いられる正規
    化係数を作成するための重みテーブルの逆数を格納する
    重みテーブル格納手段を含み、前記デジタル画像データ
    に応じて設定された係数αの逆数を、前記重みテーブル
    の逆数に乗算することによって、前記正規化係数の逆数
    を設定し、 前記正規化手段は、前記正規化係数設定手段により設定
    された正規化係数の逆数を、前記直交変換されたデータ
    に乗算することによって正規化を行うことを特徴とする
    画像信号圧縮符号化装置。
  2. 【請求項2】請求項1に記載の装置において、 前記正規化係数設定手段は、前記正規化に用いられる正
    規化係数を作成するための重みテーブルを格納する重み
    テーブル格納手段を含み、前記デジタル画像データに応
    じて設定された係数αを、前記重みテーブルに乗算する
    ことによって、前記正規化係数を設定し、 前記装置は、前記正規化係数設定手段により設定された
    正規化係数を前記符号化手段により符号化された画像デ
    ータとともに出力することを特徴とする画像信号圧縮符
    号化装置。
  3. 【請求項3】請求項2に記載の圧縮符号化装置と、該符
    号化装置により符号化された画像データを復号する復号
    装置とからなる画像信号圧縮伸長システムであって、 前記復号装置は、複合符号化装置から出力される符号化
    された画像データを復号する復号手段と、該復号手段に
    より復号されたデータを逆正規化する逆正規化手段と、
    該逆正規化手段により逆正規化されたデータを2次元直
    交逆変換する直交逆変換手段と、該直交逆変換手段によ
    り直交逆変換されたブロックごとのデータを合成するブ
    ロック合成手段とを有し、 前記逆正規化手段は、前記符号化装置から出力される前
    記正規化係数を前記復号されたデータに乗算することに
    よって逆正規化を行うことを特徴とする画像信号圧縮伸
    長システム。
JP1022493A 1988-12-10 1989-02-02 画像信号圧縮符号化装置および画像信号圧縮伸長システム Expired - Lifetime JP2638179B2 (ja)

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US07/444,692 US5170264A (en) 1988-12-10 1989-12-01 Compression coding device and expansion decoding device for a picture signal
DE3940554A DE3940554C2 (de) 1988-12-10 1989-12-07 Vorrichtung zur Kompression von Bildsignalen und System zur Kompression und Expansion von Bildsignalen

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JPH0671333B2 (ja) * 1987-06-25 1994-09-07 日本電気株式会社 画像信号の符号化方法

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