JP2839944B2 - 画像データ処理方式 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［概要］ 画面内の部分ごとに多値画像の符号化と復号化を行う
画像データ処理方式に関し、 画像の必要な部分の符号化と復号化を早期に行うこと
を目的とし、 原画像をそれぞれが複数の画素からなる複数のブロッ
クに分割して得られる各ブロック毎に画像を符号化する
際に、画像を複数のブロックからなる小領域に分割して
小領域ごとに符号化し、復号は符号化された符号データ
の指定された小領域から画像データの復号を行うように
構成する。

［産業上の利用分野］ 本発明は、画面内の部分ごとに多値画像の符号化と復
号化を行う画像データ処理方式に関する。

数値データに比べて情報量が桁違いに大きい画像デー
タ、特に、中間調画像やカラー画像のデータを蓄積し、
あるいは、高速、高品質で伝送するためには、画素毎の
階調値を高能率に符号化する必要がある。

データベース検索等においては、受信者が早い時期か
ら画像の概略を認識できるように、粗い画像から高品質
画像へと段階的に画質が向上する階層的復元が望まれて
いる。

［従来の技術］ 従来、画像データの高能率な圧縮方式として、例えば
文献「昭和63年電子情報通信学会秋期全国大会予稿Ｄ−
72」に記載の適応離散コサイン変換符号化方式がある。

適応離散コサイン変換符号化方式（Adaptive Discret
e Cosine Transform以下、略して「ADCT」と称する）に
ついて次に説明する。

ADCTは、画像を８×８画素からなるブロックに分割
し、各ブロックの画信号を２次元離散コサイン変換（以
下、DCTと称する）により空間周波数分布の係数に変換
し、視覚に適応した閾値で量子化し、求まった量子化係
数を統計的に求めたハフマン・テーブルにより符号化す
るものである。

第14図に示すADCTの基本ブロック図に従って、符号化
動作を詳細に説明する。

まずフレームメモリ50に格納された画像データを第７
図に示す８×８画素からなるブロックに分割し、DCT変
換部51に入力する。DCT変換部51では入力された画信号
をDCTにより直交変換し、第８図に示す空間周波数分布
のDCT係数に変換し、線形量子化部52に出力する。線形
量子化部52では、入力されたDCT係数を、視覚実験によ
り決められた第９図に示す閾値で構成する量子化マトリ
クス53により、線形量子化する。この量子化の結果、第
10図に示すように、閾値以下のDCT係数は０となり、DC
成分とわずかのAC成分のみが値を持つ量子化DCT係数が
生成される。

２次元的に配列された量子化DCT係数は、第11図に示
すジグザグスキャンにより、１次元に変換され、可変長
符号化部54に入力される。可変長符号化部54は、各ブロ
ック先頭のDC成分と前ブロックのDC成分との差分を可変
長符号化する。AC成分については有効係数（値が０でな
い係数）の値とそこまでの無効係数（値が０の係数）の
ランの長さを可変長符号化する。DC,AC各成分は、画像
ごとの統計量をもとに作成するハフマン・テーブルで構
成する符号表55を用いて符号化され、符号データ格納部
56に格納される。

以上の符号化処理を、一画面の全てのブロックに対し
て行ない、ブロックＡの符号データの後にブロックＢの
符号データというように、ブロック毎の符号データをブ
ロック間で接続して符号データ格納部56に一画面分に格
納する。

一方、符号データから画像を復元する復号化は、復号
表を使用して符号データを二次元の量子化DCT係数に復
号した後、量子化マトリクスによりブロック内の量子化
DCT係数を量子化係数に変換し、更に逆DCT変換して元の
精細な画像を復元する。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、このような従来の画像データ処理方式
にあっては、画像全体を８×８画素のブロック単位に順
次、符号化又は復号化していくため、CRT画面を多数並
べて表示するような大きな画像データ、或いは高解像度
の画像の画像データを符号化及び復号化する際に、画像
の一部分、例えば画像の右下の部分のみを必要とする場
合にも、画像の先頭、例えば左上のブロックから全て復
元しなければならず、復元処理の増加に伴い、必要部分
の表示までに長時間を要するという問題があった。

本発明は、このような従来の問題点に鑑みてなされた
もので、必要な部分の画像を早期に符号化及び復号化す
る画像データ処理方式を提供することにある。

［課題を解決するための手段］ 第１図は本発明の原理説明図である。

まず本発明は、第１図（ａ）に示す符号化手段100と
同図（ｂ）に示す復号化手段200で構成される。

符号化手段100は、原画像をそれぞれが複数の画素か
らなる複数のブロックに分割して得られる各ブロック毎
に画像を符号化する画像データ符号化部13と、第１図
（ｃ）に示すように、画像を複数のブロックからなる小
領域300に分割し、小領域300ごとに符号化させる第１の
小領域選択部12を有する。この符号化手段100に対応し
て復号化手段200は、符号化された画像データを復元す
る画像データ復号化部16と、複数のブロックからなる小
領域300ごとに画像データに復元させる第２の小領域選
択部15を有する。。

ここで符号化手段100の画像データ符号化部13は、例
えば、原画像をそれぞれが複数の画素からなる複数のブ
ロックに分割して得られる各ブロック毎に、ブロック内
の複数の画素の階調値を２次元離散コサイン変換して得
られた変換係数を量子化し、得られた量子化係数を符号
化する。また、復号化手段200の画像データ復号化部16
は、符号データから復号された二次元量子化係数を各ブ
ロック毎に逆量子化した後に、２次元離散逆コサイン変
換して画素の階調値を復元する。

更に復号化手段100の第１の小領域選択部12は、画像
を複数のブロックからなる小領300域に分割して小領域
毎に符号化する際に、符号化する小領域ごとのデータ量
を検出して格納し、また復号化手段200の小領域選択部1
5は、復号化する画像位置を入力することにより、符号
化手段200で生成された小領域の符号化データ量に基づ
いて復号化を開始する符号データの先頭位置を算出して
指定する。

［作用］ このような構成を備えた本発明の画像データ処理方式
によれば次の作用が得られる。

第１図（ａ）に示すように、符号化手段100におい
て、画像データ11は小領域選択部12でで小領域に分割さ
れる。例えば第１図（ｃ）のように、８×８画素からな
る１つのブロックを、８×８ブロックごとにまとめて、
１つの小領域300とする。

この小領域300ごとに画像データ符号化部13において
例えばADCTによる符号化を実施することにより、画像自
体を小さな画像の集合として処理できる。合わせて、各
小領域300の符号データ量を検出して格納する。

次に第１図（ｂ）に示す復号化手段200は、まず、利
用者が、キーボードやマウス、タッチパネル等の入力装
置を用いて、必要な小領域300の位置情報を入力する。
小領域検出部15では、入力された位置が、いずれの小領
域に含まれるかを検出し小領域の番号を検出する。勿
論、直接、小領域の番号等を入力してもよい。復号を開
始する符号データの先頭位置を検出するため、検出ある
いは入力された小領域の番号の直前の小領域までの符号
量格納部内の復号量データを全て加算する。この加算値
は、符号データの先頭から利用者の要求する小領域の符
号データが格納されている部分までの符号データ量に対
応する。従って、画像データ復号化部16では、算出され
た加算値だけ先頭から離れた部分の符号データから復元
を開始することにより、必要な領域の画像データを復元
できる。また、該当する小領域の符号量データを参照す
ることにより、小領域の符号データの終了も検出可能で
ある。

このように本発明の場合、復元を行なうのは、要求の
あった小領域のみであり、復元処理の時間を大幅に短縮
できる。

［実施例］ 第２図は本発明の画像データ処理方式における符号化
装置の実施例構成図である。

この実施例にあっては、画像をコンソールのCRTに表
示すると共に、マウス等の入力デバイスの表示も重ねて
表示するシステム環境での例を説明する。

画像のサイズは、第４図に示すように1024×768画素
とする。

第２図の符号化装置による画像データの符号化は次の
ようにして行われる。

まず処理対象となる画像データは、外部記憶装置やそ
の他の画像入力装置から画像メモリ21内に読み込まれ
る。

画像メモリ21内の画像データは、小領域選択部22で、
予め定めてある画素数でブロック化され、処理を開始さ
れる。この実施例では、８×８画素を１つのブロックと
する。

更に、小領域選択部22は、複数のブロックをまとめて
小領域を作成する。この実施例では第４図及び第５図に
示すように、８×８ブロックを１つの小領域としてお
り、この場合、縦12領域、横16領域の合計192の小領域
に分割される。

次に、各小領域ごとにADCTによる符号化が開始され
る。この符号化は、小領域単位の処理であり、例えば第
５図の小領域番号１〜192の順番に従って画像の左上の
領域から右に、次に下に進むように符号化していく。ま
た、小領域に含まれるブロック１つ１つの中の各画素の
符号化の処理順序は第６図に示す番号順に行なわれる。

まず小領域選択部22は小領域番号１の領域内のブロッ
ク番号１のデータを選択し、DCT変換部23に入力する。D
CT変換部23では、入力された第７図に示すような１ブロ
ックの画信号をDCTにより直交変換して、第８図に示す
空間周波数分布のDCT係数に変換し、線形量子化部24に
出力する。線形量子化部24では、入力されたDCT係数
を、視覚実験により決められた第９図に示す閾値で構成
する量子化マトリクス25により線形量子化する。この量
子化の結果、第10図に示すように、閾値以下のDCT係数
は０となり、DC成分とわずかのAC成分のみが値を持つ量
子化DCT係数が生成される。

２次元的に配列された量子化DCT係数は、第11図に示
すジグザグスキャンにより、１次元に変換され、可変長
符号化部26に入力される。可変長符号化部26は、各ブロ
ック先頭のDC成分と前ブロックのDC成分との差分を可変
長符号化する。AC成分については有効係数（値が０でな
い係数）の値とそこまでの無効係数（値が０の係数）の
ランの長さを可変長符号化する。DC,AC各成分は、画像
ごとの統計量をもとに作成するハフマン・テーブルで構
成する符号表27を用いて符号化される。

符号化されたデータの量（符号量）は、領域別符号量
算出部28により各小領域ごとに算出され、符号量データ
格納部30に小領域別に格納される。

符号化された符号データは、符号化した順に符号デー
タ格納部29に格納される。

符号データ格納部29に格納するデータ形式は、第12図
のように符号量データ格納部と符号データ格納部を交互
に接続した形式が可能である。また、第13図に示すよう
に、符号量データ格納部と符号データ格納部を別にして
格納する形式も可能である。

以上のような手順により、画像左上の小領域（番号
１）内の左上のブロック（番号１）を符号化したのち、
同じ小領域内の右隣の番号２のブロックを同様に符号化
する。符号化が進み、番号１の小領域の右端の番号８の
ブロックの符号化終了後、同じ小小領域の２段目の番号
９〜16ブロックの符号化を行なう。このようにして画像
の左上の番号１の小領域の符号化が全て終了したら、右
隣の番号２の小領域を同様に符号化し、以下同様に小領
域ごとの符号化を進めて画像全体を符号化する。

次に第３図に示す本発明の復号化装置の実施例構成図
を参照して符号データを画像に復元する復号化処理を説
明する。

まず、第２図の符号化装置により得られた符号データ
と符号量データとが外部記憶装置から主記憶内に格納さ
れる。

利用者は、表示したい画像の位置にマウスを移動さ
せ、ボタンをクリックすることで位置座標を領域判定部
32に入力する。

領域判定部32では、入力された座標位置を第５図に示
した横16領域、縦12領域で成る合計192の小領域定義す
る値と比較する。この比較により画像内のいずれの小領
域を復元するかを判定する。

判定された小領域の番号により符号位置検出部31で
は、符号量データ格納部30を参照する。

符号量データ格納部30では、第12図又は第13図に示し
たように、小領域の番号順に符号データ量を格納してい
る。従って符号位置検出部31では、この符号量データを
指定された領域番号の１つ前の領域の分までを加算し、
算出した符号量の和を可変長復号化部33に出力する。

可変長復号化部33では、符号データ格納部29を参照
し、入力された符号量の和に対応する分だけ進んだ位置
から、符号量データ格納部30の対応する領域の符号量分
だけ読み出し、符号表34を用いて可変長符号から固定長
の符号に復元する。更に、復元された量子化DCT係数
は、係数格納部35に格納された後、DCT逆変換処理部36
でDCT逆変換を施され、画像再構成部37で各小領域を定
義する値との比較により決定される画像位置を表示する
ように画像を再構成し、画像データ38として出力する。
以上の復元処理を要求された小領域の各ブロック（64ブ
ロック）について継続して行なう。指定領域内の全ブロ
ックの復元処理終了後は、次に復元する小領域の指定等
の入力待ちのモードとなる。

尚、上記の実施例ではDCT変換を行なう場合について
説明したが、本発明の画像を小領域に分割した後に符号
化処理及び対応する復号化処理は、画面全体を１つの領
域とする従来の方式をそのまま利用できる。このため、
ブロック符号化方式、ベクトル符号化方式など、他の方
式に対しても適用可能なことは、明らかである。更に、
本発明は上記実施例の画面の大きさに制限されないこと
も明らかである。同様に、各領域の大きさにも制限され
ない。また、本実施例では、１つの画像データについて
示したが、同様の処理を複数の成分について行なうこと
により、カラー画像についても有効なことは明らかであ
る。

［発明の効果］ 以上説明してきたように本発明によれば、原画像をそ
れぞれが複数の画素からなる複数のブロックに分割して
得られる各ブロック毎に、画像を符号化する際に、画像
を複数のブロックからなる小領域に分割し、小領域ごと
に符号化し、一方、復号化は指定された小領域ごとに画
像データを復元することにより、必要な部分の画像の早
期の符号化及び復号化を必要に応じて行うことができ、
効率的な画像データの処理が実現できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の原理説明図； 第２図は本発明の符号化装置の実施例構成図； 第３図は本発明の復号化装置の実施例構成図； 第４図は本発明の画像データの説明図； 第５図は本発明の小領域説明図； 第６図は本発明の小領域内のブロック処理順序説明図； 第７図は画像データの階調値説明図； 第８図は画像データのDCT係数説明図； 第９図はDCT係数に関する閾値説明図； 第10図は量子化後のDCT係数説明図； 第11図は量子化DCT係数の走査順序説明図； 第12図は本発明のデータ格納部の説明図； 第13図は本発明のデータ格納部の他の構成説明図； 第14図は従来の符号化方式の説明図である。 図中、 100:符号化手段 200:復号化手段 300:小領域 12:第１の小領域選択部 13:画像データ符号化部 15:第２の小領域選択部 16:画像データ復号化部 21:画像メモリ 22:小領域選択部 23:DCT変換部 24:線形量子化部 25:量子化マトリクス 26:可変長符号化部 27:符号表 28:領域別符号量算出部 29:無候データ格納部 30:符号量データ格納部 31:符号一検出部 32:領域判定部 33:可変長復号化部 34:符号表 35:係数格納部 36:DCT逆変換処理部 37:画像再構成負 38:画像データ

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】原画像をそれぞれが複数の画素からなる複
   数のブロックに分割して得られる各ブロック毎に画像を
   符号化する画像データ符号化部を備えた符号化手段に、
   画像を複数のブロックからなる小領域に分割して該小領
   域ごとに符号化させ、前記符号化手段により符号化され
   た画像データを復元する画像データ復号化部を備えた復
   号化手段に、前記複数のブロックからなる小領域ごとに
   画像データに復元させる画像データ処理方式に於いて、 各小領域の符号量を小領域別に格納する符号量格納手段
   と、 符号化された符号データを前記符号量格納手段の格納位
   置に対応させて格納する符号データ格納手段と、 表示する位置が指定されたとき、表示する画像位置に対
   応する小領域の１つ前の小領域までの符号量データを加
   算する符号量データ演算部と 前記符号データ格納手段に格納されている符号データの
   うち符号量データ演算部で演算された符号量の和だけ進
   んだ位置に対応する符号データを読み出す符号データ読
   出手段とを備えたことを特徴とする画像データ処理方
   式。
2. 【請求項２】請求項１記載の画像データ処理方式に於い
   て、 前記符号化手段の画像データ符号化部は、原画像をそれ
   ぞれが複数の画素からなる複数のブロックに分割して得
   られる各ブロック毎に、該ブロック内の前記複数の画素
   の階調値を２次元離散コサイン変換して得られた変換係
   数を量子化し、更に得られた量子化係数を符号化し、 前記復号化手段の画像データ復号化部は、符号データか
   ら復号された二次元量子化係数を各ブロック毎に逆量子
   化した後に、２次元離散逆コサイン変換して画素の階調
   値を復元することを特徴とする画像データ処理方式。