JP2830388B2 - 画像符号化装置 - Google Patents

画像符号化装置

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JP2830388B2
JP2830388B2 JP15050290A JP15050290A JP2830388B2 JP 2830388 B2 JP2830388 B2 JP 2830388B2 JP 15050290 A JP15050290 A JP 15050290A JP 15050290 A JP15050290 A JP 15050290A JP 2830388 B2 JP2830388 B2 JP 2830388B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は、画像を効率良く圧縮するための画像符号化
装置に関し、特に画像信号の前処理部を設けたことを特
徴とする画像符号化装置に関する。
〔従来の技術〕
画像信号のデータ量は一般に莫大になるので、その効
率良い伝送,蓄積のため、種々の画像符号化技術が開発
されてきている。
画像符号化技術は、原画像のデータを完全に保存する
可逆符号化技術と、若干の画質劣化を許容しつつ高い圧
縮率を得ようとする非可逆符号化技術に分けられる。G
3,G4等のファクシミリ装置で採用されている、各画素が
白黒二値であることを前提とした符号化方式(MH,MR
等)は、可逆符号化方式の一種である。
これに対して、各画素が階調を持つような画像(以
下、本明細書で「自然画」という)については、予測符
号化(DPCM),直交変換符号化(DCT,DFT,KLT等)が適
用されることが多い。このうち、予測符号化の場合に
は、予測誤差を量子化せずに可変長符号化することで可
逆符号化とすることも可能であるが、その場合には、高
い圧縮率が得られないという欠点がある。また、直交変
換符号化は、直交変換後の係数値が整数ではなく実数と
なるので、可変調符号化の前に必ず量子化が必要とな
り、この量子化によって情報が失なわれるので、可逆に
すること自体が困難であり、一般には、非可逆符号化方
式と言える。
なお、上述の符号化技術に関しては、例えば、窪田著
「ファクシミリと新画像通信」(産報出版刊)第4章の
記載を参考にすることができる。
〔発明が解決しようとする課題〕
上述の自然画に対して直交変換を用いた非可逆符号化
を用いた場合、高い圧縮率が得られる代りに、一度符号
化した画像信号を復号化し、再度符号化をすることを繰
り返すと、画像がその度に劣化していくという欠点があ
った。画像データベースに格納できる画像の枚数を増や
すためには、データ量圧縮のための画像符号化技術が非
常に有効であるにもかかわらず、この画質劣化の累積の
問題が画像データベースに圧縮した形で画像データを格
納することへの障害となっていた。
本発明は上記事情に鑑みてなされたもので、その目的
とするところは、従来の技術における上述の如き問題を
解消し、符号化,復号化を繰り返しても、画質劣化が一
定限度以上進行しない画像符号化信号を生成可能な画像
符号化装置を提供することにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明の上記目的は、画像信号を直交変換する直交変
換手段,該直交変換手段の出力を量子化する量子化手
段,該量子化手段の出力を符号化する符号化手段を有す
る画像符号化装置において、前記直交変換手段の前段
に、原画像信号を直交変換する直交変換手段,量子化手
段,逆量子化手段,逆直交変換手段および比較手段から
成る前処理部を設けて、前記比較手段により、原画像信
号を直交変換した後量子化し、該量子化した画像信号を
逆量子化した後逆直交変換して得られる画像信号と原画
像信号とを比較し、両者が一致した場合に、これを原画
像信号に代わる準原画像信号とし、該準原画像信号を前
記符号化手段に入力することを特徴とする画像符号化装
置によって達成される。
〔作用〕
本発明に係る画像符号化装置においては、原画像信号
を入力すると、前述の前処理部において、該原画像信号
に対し直交変換を行い、その結果に対し量子化を行い、
更に、その結果に対して逆量子化を行い、更に、その結
果に対して逆直交変換を行い、一時累積画像信号を得
る。この一時蓄積画像信号と原画像信号とを比較し、こ
れらが一致しなければこの一時蓄積画像信号を原画像信
号として前記手続きを繰り返し、一致すれば、この一時
蓄積画像信号を準原画像信号をする。以下、この準原画
像信号に対し、直行変換を行い、その結果に対して量子
化を行い、更に、その結果に対して可変長符号化を行
い、符号化された準原画像信号を得、これを画像符号化
信号とする。
〔実施例〕
以下、本発明の実施例を図面に基づいて詳細に説明す
る。
第1図は、本発明の一実施例である画像符号化装置の
構成を示すブロック図である。図中、1はディジタル化
された自然画情報である入力原画像信号であり、ここで
は画素数が512×480、YMCK(イエロー,マゼンタ,シア
ンおよび黒)4色で各色8ビットのもの(第3図参照)
を用いている。2は直交変換部である。直交変換の方法
としては、離散コサイン変換(DCT),離散フーリエ変
換(DFT),離散アダマール変換(DHT),カルーネン・
レーベ変換(KLT)等を用いることができが、ここで
は、離散コサイン変換を用いるものとする。第4図に、
8×8の離散コサイン変換を用いた場合の、原画像信号
からのブロック切り出しの様子を示す。3は量子化パラ
メータ4を用いて量子化を行う量子化部であり、ここで
は、量子化パラメータ4として、量子化ステップ幅を要
素とする量子化マトリクスを用いる。この一例を、第6
図に示す。
また、5は逆量子化を行う逆量子化部、6は逆直交変
換を行う逆直交変換部、7は一時蓄積画像信号を示して
いる。後述する如く、一時蓄積画像信号7は原画像信号
1と比べて、若干の画像劣化を生じているものである。
更に、8は上述の一時蓄積画像信号7と原画像信号1と
を比較するための比較部、9は比較部8における比較の
結果、得られる準原画像信号である。なお、ここで、準
原画像信号9とは、比較部8における比較の結果、原画
像信号1との間に実質的な差のない画像信号である。
更に、10〜12はそれぞれ、直交変換部,量子化部およ
び可変長符号化部を示しており、13は符号化された準原
画像信号、14は符号化された準原画像信号を格納するフ
ァイル装置、15は復号化部、16は逆量子化部、17は逆直
行変換部、18は再生された準原画像信号を示している。
本実施例において用いられる直交変換部,量子化部,
逆量子化部,逆直交変換部および可変長符号化部等は、
従来から知られている画像符号化装置を構成している要
素と同じものであり、本実施例は、これらの組み合わせ
方およびそれに基づく動作に特徴を有するものである。
上述の如く構成された本実施例の動作を、第2図に示
した動作フローチャートに基づいて、以下説明する。
第3図に示した、ディジタル化された自然画情報であ
る入力原画像信号1は、直交変換部2で直交変換される
(ステップ31)。この直交変換は、ここでは、第4図に
示した如き、原画像信号1から8×8のブロックを切り
出して行っている。第5図に、上述の8×8のブロック
の具体例を示す。直交変換部2で直交変換された入力原
画像信号1の係数は、量子化部3において、量子化パラ
メータ4を用いて量子化される(ステップ32)。なお、
ここでは、前述の如く、第6図に示した、全要素が同じ
値を有する量子化マトリクスを用いたが、これは一例で
あり、本発明はこれに限られるものではない。
次に、量子化部3の出力は、逆量子化部5に送られて
逆量子化され(ステップ33)、次いで、逆直交変換部6
で逆直交変換されて(ステップ34)、一時蓄積画像信号
7となる。一時蓄積画像信号7の一例を第7図に示す。
上述の過程においては、非可逆処理である量子化が含ま
れているので、上で得られた一時蓄積画像信号7は原画
像信号1と比較すると、若干の画質劣化を生じている
(ステップ35)。しかしながら、この画質劣化は、量子
化ステップ幅を小さく設定すれば、実用上支障がない程
度に抑えることができる。
そこで、この一時蓄積画像信号7を原画像信号にして
(ステップ36)、再び上述のステップ31〜34および以下
に述べるステップ35および同36の処理を行い、新たに得
られる一時蓄積画像信号と前の一時蓄積画像信号とを比
較部8で比較する(ステップ35)。この比較の方法とし
ては、例えば、差分の絶対値の総和をとり、その値が
“0"であるか否かを調べる方法を用いる。ここで、差分
の絶対値の総和をとる代りに、差分の2乗の総和をとっ
ても良い。そして、上述の値が“0"でなければ、上述の
ステップ31〜36を、上述の値が“0"になるまで繰り返
し、“0"になったときの一時蓄積画像信号7を、準原画
像信号9とする。第8図に、その一例を示す。
第8図に示した例では、上述のステップ31〜36を一度
繰り返しただけで、前述の値が“0"に収束したものであ
る。量子化パラメータや原画像信号を変えて実験した結
果、殆んどの場合に、上述のステップ31〜36を一度繰り
返しただけで、“0"に収束することがわかっており、そ
うでない場合でも、多くとも数回程度繰り返すことで、
“0"に収束するという結果が得られている。
次に、上述の準原画像信号9を直交変換部10で直交変
換し(ステップ38)、量子化部11で量子化する(ステッ
プ39)。この量子化のパラメータとしては、量子化部3
で使用されたものと同一のものが使用される。その後、
可変長符号化部12で可変長符号化を行い(ステップ4
0)、符号化された準原画像信号13を得る。この符号化
された準原画像信号13とともに、量子化パラメータ4も
ファイル装置14に蓄積しておく(ステップ41)。
上述の操作は、前述の8×8のブロック毎に繰り返し
行われ、画面全体の符号化を終了する。本実施例におい
ては、符号化された準原画像信号13は、原画像信号1の
1/2.48に圧縮された。
また、蓄積した画像を読み出す場合には、ファイル装
置14から、前述の符号化された準原画像信号13と量子化
パラメータ4を読み出し、復号化部15で復号化し(ステ
ップ42)、逆量子化部16で逆量子化し(ステップ43)、
更に、逆直交変換部17で逆直交変換(ステップ44)する
ことにより、再生された準原画像信号18を得ることがで
きる。この一例を、第9図に示す。復号化時において
も、8×8のブロック毎に復号化を行い、これを繰り返
して画面全体を復号化する。
なお、一時蓄積画像信号7が比較部8によって収束し
たと判断された場合には、量子化部3の出力21と量子化
部11の出力23とは一致する。可変長符号化部12から復号
化部15までは、可逆な処理であるから、可変長符号化部
12の入力23は、復号化部15の出力24と一致する。従っ
て、逆量子化部5の出力22は、逆量子化部16の出力25と
一致する。これにより、逆直交変換部6の出力である一
時蓄積画像信号7は、再生された準原画像信号18と一致
する。比較部8において収束が判断されているので、一
時蓄積画像信号7と準原画像信号9とは一致しているの
で、結局、準原画像信号9と再生された準原画像信号18
とは一致する。従って、準原画像信号9を基準にとれ
ば、再生された準原画像信号18は劣化しておらず、換言
すれば、可逆性があることになる。
なお、上記実施例は本発明の一例を示すものであり、
本発明はこれに限定されるべきものではない。例えば、
上記実施例において、ファイル装置14の部分を通信回線
と置き換えても、同様の効果が得られるという如くであ
る。
〔発明の効果〕
以上、詳細に説明した如く、本発明によれば、画像信
号の直交変換手段,該手段の出力の量子化手段,該手段
の出力の符号化手段を有する画像符号化装置において、
前記各手段の前段に、前記画像信号の直交変換手段,量
子化手段,逆量子化手段,逆直交変換手段および比較手
段から成る前処理部を設けて、前記比較手段により、画
像信号を直交変換した後量子化し、該量子化した画像信
号を逆量子化した後逆直交変換して得られる画像信号と
原画像信号とを比較し、両者が一致した場合に、これを
原画像信号に変わる準原画像信号とし、該準原画像信号
を符号化対象とすることにより、符号化,復号化を繰り
返しても、画質劣化が一定限度以上進行しない画像符号
化信号を生成可能な画像符号化装置を実現できるという
顕著な効果を奏するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明の一実施例である画像符号化装置の構成
を示すブロック図、第2図は実施例の動作を示すフロー
チャート、第3図は原画像信号の一例を示す図、第4図
は原画像信号から8×8のブロックを切り出す例を示す
図、第5図は原画像信号から切り出された8×8のブロ
ックの例を示す図、第6図は量子化パラメータの一例と
しての8×8のマトリクスを示す図、第7図は一時蓄積
画像信号の8×8ブロックの例を示す図、第8図は準原
画像信号の8×8ブロックの例を示す図、第9図は再生
された準原画像信号の8×8のブロックの例を示す図で
ある。 1:原画像信号、2:直交変換部、3:量子化部、4:量子化パ
ラメータ、5:逆量子化部、6:逆直交変換部、7:一時蓄積
画像信号、8:比較部、9:準原画像信号、10:直交変換
部、11:量子化部、12:可変長符号化部、13:符号化され
た準原画像信号、14:ファイル装置、15:復号化部、16:
逆量子化部、17:逆直交変換部、18:準原画像信号。
フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 - 1/419

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】画像信号を直交変換する直交変換手段,該
    直交変換手段の出力を量子化する量子化手段,該量子化
    手段の出力を符号化する符号化手段を有する画像符号化
    装置において、前記直交変換手段の前段に、原画像信号
    を直交変換する直交変換手段,量子化手段,逆量子化手
    段,逆直交変換手段および比較手段から成る前処理部を
    設けて、前記比較手段により、原画像信号を直交変換し
    た後量子化し、該量子化した画像信号を逆量子化した後
    逆直交変換して得られる画像信号と原画像信号とを比較
    し、両者が一致した場合に、これを原画像信号に代わる
    準原画像信号とし、該準原画像信号を前記符号化手段に
    入力することを特徴とする画像符号化装置。
JP15050290A 1990-06-08 1990-06-08 画像符号化装置 Expired - Lifetime JP2830388B2 (ja)

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