JP2872257B2 - 画像データの圧縮装置 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ この発明はｘ線画像などの医用画像を圧縮する場合に
適用して好適な階調画像データの圧縮装置に関し、特に
圧縮率の低下を防止した画像データの圧縮装置に関す
る。

［発明の背景］ 例えば、ｘ線画像などの医用画像は、医師による診
断、治療を目的とするため、この医用画像をデジタル化
するには特に高いデジタル変換精度が要求される。

そのため、医用画像の画像データをデジタル化する場
合は、デジタル変換された情報量も膨大なものとなる。
例えば、大角サイズのフィルムで撮影した胸部ｘ線単純
撮影画像（階調画像データ）をレーザスキャナーを用い
てデジタル化すると、その情報量（記憶容量）は１画像
あたり４〜５Μバイト程度となる。

これに伴って、この画像データを保管したり、通信回
線を用いて伝送したりする際のランニングコストや伝送
時間を考慮すると、画像データを一旦圧縮して保存して
おいた方が得策である。

画像データの圧縮技術としては、従来より可逆圧縮技
術と非可逆圧縮技術とが知られている。

前者は、原画像を圧縮・伸張して得られる復元画像
が、原画像と完全に一致する圧縮技術であって、その圧
縮率は1/2〜1/3程度である。

これに対して、後者、つまり非可逆圧縮処理の場合に
は、復元画像には多少の誤差が生じるが、圧縮率は1/5
以上になる。そのため、近年画質保存性に優れた非可逆
圧縮処理の研究が盛んに行なわれている。

非可逆圧縮処理の一つとして、直交変換を使用した圧
縮処理がある。このうち、コサイン変換符号化は、コサ
イン変換と呼ばれる変換を用いて画像データを圧縮する
技術である。

コサイン変換は、フーリエ変換、アダマール変換など
で代表される直交変換の一つであり、これを用いたとき
最も圧縮効率のよい符号化が行えることが知られてい
る。

コサイン変換符号化は、コサイン変換することによっ
て画像データの性質が、より圧縮し易い形に変換される
ため、画像ごとにまちまちな濃度分布を持つ画像データ
の性質を、画像依存性のないある一定の性質に変換でき
ることになる。

一定の性質とは、ゼロにピークをもつラプラス分布に
なるという性質である。

例えは、１画像をＰ・Ｑ（Ｐ・Ｑは分割数）個のブロ
ックに分割し、その１ブロックのブロック画像をデジタ
ル化して得られた画像データの各画素レベル（濃度レベ
ル）に対する発生頻度は、ブロック画像の画像内容によ
って第21図Ａあるいは第22図Ａに示すように相違する。

しかし、これをコサイン変換すると第21図Ａのブロッ
ク画像も、第22図Ａに示すブロック画像も、第21図Ｂあ
るいは第22図Ｂのような係数分布（ラプラス分布）に変
換されるため、画質依存性のない形に変換することがで
きる。

ここに、ラプラス分布の横軸はコサイン変換によって
得られる交流成分の変換係数値であり、縦軸は発生頻度
数である。

変換係数値は実数であるから、これに対する丸め処理
つまり、量子化処理を行なえば、係数を表わすレベル数
が減少する。量子化された変換係数値はその後符号化さ
れることによって画像データの圧縮を達成できる。

第23図はこのようなコサイン変換符号化による画像デ
ータ圧縮装置の従来例を示す要部の系統図である。

圧縮対象となる上述した医用画像などの階調画像デー
タ（本例では、１画素当りのビット数を10ビットとす
る）はフレームメモリ２に格納されており、これより画
像データが分割ブロック単位で読み出される。本例で
は、ブロックサイズＮがライン方向、カラム方向に対
し、夫々16画素に分割されている。

読み出されたブロック画像データ（濃度データ）は、
直交変換装置として機能する本例では２次元ディスクリ
ートコサイン変換装置（2D−DCT）20に供給されて、画
像データｆ（i,j）（i,j＝0,1,・・・15）がコサイン変
換されて１ブロック当り256個の変換係数が得られる。

変換係数は１個の直流成分（DC成分）と、残り255個
の交流成分（AC成分）とで構成される。

次に、こうして得られた256個の変換係数のうち直流
成分を除く255個の変換係数（交流成分）は、量子化装
置50に供給されて、量子化幅制御回路３から出力された
所定の量子化幅で量子化される。その後、符号化装置60
で符号化される。この符号化によって画像データが圧縮
される。符号化はハフマン符号、ランレングス符号、算
術符号などを使用することができる。

符号データは端子70から送信されるか、若しくはメモ
リ（図示しない）に格納される。

このように変換符号化処理においては、変換係数値を
丸め処理することによって、高い圧縮率を得ている。変
換係数を丸め処理する際に使用される丸め幅は量子化幅
と呼ばれる。

また、特に変換係数がゼロに丸められる量子化処理を
係数の足きりと呼び、このときの量子化幅の1/2の値を
足切り閾値Ｓと呼ぶ。足きり閾値Ｓを用いて係数をゼロ
に丸める処理は、スレショールドコーディングという名
でよく知られているが、広い意味での量子化の１つとし
て考えることができる。

［発明が解決しようとする課題］ 上述したように画像データを直交変換して得られる変
換係数は、低周波側の係数に、その画像を構築するため
の大部分の情報が集中する傾向にある。

そのため、通常このような変換符号化処理において
は、高周波側に変換される変換係数を切り捨てる、つま
り高周波カットを行い、その後符号化処理することによ
って、高い圧縮率をもって画像データを圧縮するように
している。

このような高周波側に存在する変換係数を切り捨てる
手法は、ゾーナルコーデイングという名でよく知られて
いる。

さて、高周波成分を切り捨てるほど符号化する変換係
数が少なくなるため、変換係数値の圧縮率が高くなる
が、これに伴って復元画像の画質はより劣化する方向に
進む。

このように、切り捨てる変換係数の個数、つまりカッ
トする周波数によって、復元画素の画質が大きく左右さ
れるため、どの周波数からカットするかが、変換符号化
処理においては非常に重要である。

また、ブロックの性質によって高周波成分の振幅が変
化するため、カットすべき周波数はブロックの性質に応
じて適応的に決定することが望ましい。

高周波カットを適応的に行なうときには、ある程度の
レベルをもった交流成分が存在すると、この交流成分が
カットされないように制御されるため、しばしば、大幅
な高周波成分の切り捨てが行なわれないブロックが多数
生じることがある。高周波成分の切捨てが少なくなる
程、圧縮率が低下してしまう。

このような現象は、ユーザーがもっと高い圧縮率を望
んでいる場合、好ましくない現象である。

したがって、特に、医用画像を圧縮する場合で、非常
に高い圧縮率が許容される画像の場合、例えば診断上不
都合を生じない圧縮率が非常に高い圧縮率として許容さ
れている画像を対象とするときでも、ある程度の圧縮率
を確保することができなくなってしまう。

そのため、このようなときのコサイン変換符号化処理
においては、光ディスクなどの記憶媒体に記憶される画
像枚数を著しく減少させ、効率の良いファイリングを妨
げる原因となっていた。

そこで、この発明は以上のような課題を解決したもの
であって、特に高周波成分を適応的に切り捨てる場合に
おいて発生しがちな圧縮率の低下を防止することのでき
る画像データの圧縮装置を提供するものである。

［課題を解決するための手段］ 上述した課題を解決するため、この発明においては、
デジタル化された階調画像データを複数のブロックに分
割し、各ブロックのブロック画像毎に直交変換を施して
得られる変換係数値を量子化したのち、符号化するよう
にした画像データの圧縮装置において、前記ブロック内
における高周波側の変換係数を切り捨てる処理である交
流成分の高周波カットを前記ブロックの画像内容に応じ
て適宜に行うに際し、 前記ブロックで高周波カットする周波数をカットオフ
周波数としたときに、利用者の希望する圧縮率もしくは
各ブロックの系統的特徴量に応じて前記カットオフ周波
数の上限値及び下限値とを設定すると共に、前記ブロッ
クで取り扱う最高周波数を求め、前記カットオフ周波数
の上限値及び下限値と前記最高周波数とを比較し、前記
最高周波数がカットオフ周波数の下限値よりも高く、か
つ、該カットオフ周波数の上限値よりも低い場合には、
前記最高周波数を越える高周波側の変換係数を切り捨
て、前記最高周波数がカットオフ周波数の下限値に満た
ない場合には、前記カットオフ周波数の下限値を越える
高周波側の変換係数を切り捨て、前記最高周波数がカッ
トオフ周波数の上限値を越える場合には、前記カットオ
フ周波数の上限値を越える高周波側の変換係数を切り捨
てるようになされたことを特徴とするものである。

［作 用］ カットする周波数の上限値は、利用者が外部より指定
した圧縮率に応じて定めてもよければ、そのブロックの
性質の統計的特徴量Ｘから適応的に定めてもよい。

一方、そのブロックの交流成分の特徴量と所定の閾値
からそのブロックにおける高周波成分の最高周波数が算
出され、この最高周波数がカットする周波数の上限値を
上回っても、上回った高周波成分までは変換係数として
は使用されない。

つまり、このような場合には最高周波数よりも低い上
述した上限値によって定まる周波数そのものが実際のカ
ットオフ周波数として設定されるものである。

最高周波数が上限値を下回るときには、この最高周波
数を実際のカットオフ周波数に設定する。

こうすることによって、設定された上限値以上の周波
数は常にカットされるため、殆どの場合この上限値によ
って定まる圧縮率（許容できる最低線の圧縮率）が確保
できる。これによって、圧縮率の低下の歯止めとなる。

このように、この発明によれば、利用者の希望する圧
縮率や、各ブロックの統計的特徴量に応じて上限値を変
化させることができるので、利用者の要求に応じた画質
と圧縮率とをバランスさせたデータ圧縮処理を行うこと
ができる。

［実 施 例］ 続いて、この発明に係る画像データの圧縮装置の一例
を、上述した医用画像の圧縮装置に適用した場合に付
き、第１図以下を参照して詳細に説明する。

第１図において、端子11にはフレームメモリ２よりブ
ロック単位で読み出された画像データが供給される。こ
の画像データは、２次元ディスクリートコサイン変換装
置20に供給されてコサイン変換が実行される。

すなわち、濃度情報であるデジタル化された入力画像
データｆ（i,j）（i,j＝0,1,2,3,・・・,N−1;Nは例え
ば16）が、空間周波数がu,vの関数で表わされる変換係
数値Ｆ（u,v）（u,v＝0,1,2,3,・・・,N−1;Nは例えば1
6）に変換される。

コサイン変換係数の走査順序の一例を第２図に示す。
本例ではDC成分から高周波側に向かってジグザクに走査
して変換係数が一次元に変換される。したがって、走査
位置ｈは、変換係数の個数としても表現することがで
き、この変換係数の個数はまた、変換係数の空間周波数
としても表現することができる。

変換係数Ｆ（u,v）は、Ｎ×Ｎ個の係数値を格納でき
るバッファメモリ（この例では、FIFO）30にDC成分側か
ら順次格納されると共に、分布推定装置40と周波数決定
装置80の夫々に供給される。

分布推定装置40では、入力された変換係数Ｆ（u,v）
の交流成分と所定の閾値Ｋとを用いて、量子化幅Ｗと足
きり閾値Ｓが決定される。量子化幅Ｗと足きり閾値Ｓと
をどのように決定するかについては後述する。

量子化幅Ｗと足きり閾値Ｓは、量子化装置50に供給さ
れると共に、これには、バッファメモリ30から読み出さ
れた変換係数Ｆ（u,v）が供給され、量子化幅Ｗと足き
り閾値Ｓを参照して量子化が実行される。

量子化を終えた変換係数Ｆ′（u,v）は、符号化装置6
0において符号化され、端子70よりその符号データが出
力される。

どの交流成分までを符号化するかについては、周波数
決定装置80より出力されたカットオフ周波数Ｃに基づい
て定められる。どのようにしてそのブロックのカットオ
フ周波数Ｃを算出するかについては後述する。

第３図は分布推定装置40の一実施例を示すブロック図
であり、絶対値回路42、係数選択回路43、演算回路44及
びROM47で構成されている。

２次元ディスクリートコサイン変換装置20より出力さ
れた変換係数Ｆ（u,v）は絶対値回路42においてその絶
対値|F（u,v）｜に変換される（第４図A,B参照）。絶対
値出力は係数選択回路43に入力する。

係数選択回路43は量子化幅Ｗなどを決定するときに使
用される係数値を制限するためのもので、これには端子
48を通じて、係数選択閾値Ｋ（第４図Ｂ参照）が与えら
れている。

係数選択閾値Ｋとしては、予め定められた閾値を使用
することもできれば、所定の演算を行なってそのブロッ
クごとに閾値を算出したものを使用してもよい。本例で
は、前者の例であって、以下のようにして定められた閾
値が使用されるものとする。

いま、画像データのビット数をｎ、ブロックのサイズ
をＮとしたときに与えられる変換係数のうち交流成分の
ダイナミックレンジDnを、 で定義したとき、係数選択閾値Ｋの値はダイナミックレ
ンジDnの 0.50/2048〜10.0/2048 ・・・（２） 程度に設定するのが好ましい。その理由は後述する。

このようにして設定された係数選択閾値Ｋを使用して
絶対値|F（u,v）｜が比較され、この例では、絶対値|F
（u,v）｜が、係数選択閾値Ｋ以下の絶対値|Fa（u,v）
｜と、係数選択閾値Ｋより大きい絶対値|Fb（u,v）｜と
に分類される。そして、このように分類して選択された
交流成分の絶対値|Fa（u,v）｜（第８図、第９図参照）
のみが次の演算回路44に送給される。

係数選択回路43ではさらに、出力された係数Fa（u,
v）の個数Μがカウントされる。

演算回路44では、絶対値|Fa（u,v）｜に対して所定の
演算処理が施される。

所定の演算処理とは、量子化幅Ｗや足きり閾値Ｓを決
定するための統計量を算出するための処理であって、こ
の統計量としては選択された交流成分の分散や、標準偏
差や、振幅の平均値などを使用できる。

本例では、回路構成の簡略化を図るためなどの目的か
ら、振幅の平均値SAMを使用した場合である。したがっ
て、演算回路44は加算器45と平均値回路46とで構成さ
れ、この平均値処理のときに上述した個数Μが使用され
る。

算出された演算結果Ｙ（本例では平均値SAM）はROM47
にアドレス参照信号として供給され、ここに格納された
量子化幅Ｗ及び足きり閾値Ｓのうちの特定の量子化幅Ｗ
と足きり閾値Ｓ（第７図参照）とが参照される。

さて、第５図は係数選択閾値Ｋと振幅平均値SAMとの
関係を示すものであって、係数分布は第８図及び第９図
のものを例示する。

同図は係数選択閾値ＫをダイナミックレンジDnの1/Z
としたときの平均値SAMを示したもので、Ｚ＝１は係数
選択閾値Ｋを用いないときの平均値SAMを示す。

第５図より明らかなように、係数選択閾値Ｋとして、
（２）式を満足するように設定して、使用される変換係
数値の上限を選択すれば、第８図及び第９図のように、
両者とも係数分布がラプラス分布に近似しない場合であ
っても、夫々の平均値SAMはほぼ同じ値をとることがわ
かる。

平均値SAMが同じであるときには、参照される量子化
幅Ｗ及び足きり閾値Ｓは何れも同じ値となる。つまり、
上述したような係数の分布推定を行なうときには、係数
分布を正確に把握できることになる。

平均値SAMの値が相違するときには、それに対応した
量子化幅Ｗと足きり閾値ＳとがROM47より参照される
が、個数Μが所定の値以下になった場合には、量子化幅
Ｗ、足きり閾値Ｓとも一定値が選択されるようになって
いる。

これは、Μの値が非常に小さいということは、変換係
数の交流成分の分布が大変広いことを示すため、このよ
うなときには量子化幅Ｗ及び足切り閾値Ｓを一定値に制
限した方がよいからである。

なお、第８図及び第９図に示すような係数分布の場合
には、ＫがDnの0.25/2048であっても、ブロックＡとＢ
との誤差は僅少となるが、この場合には、使用すべき変
換係数の個数Μが余りにも少なすぎるから、本例ではこ
れ以上の値に選定したものである。

上述した演算回路44を省略し、個数Μのデータのみを
用いてROM47をアドレスすることも可能である（第３図
破線図示）。

量子化幅Ｗ及び足きり閾値Ｓによって変換係数値が量
子化される。すなわち、第６図に示すように、振幅が足
切り閾値Ｓ以下の変換係数値は全てゼロ（ao）に量子化
され、各量子化幅ｗ内の変換係数値Ｆ（u,v）は夫々対
応する値＋ai,−ai（ｉ＝1,2,3,・・・）に量子化され
る。

この量子化処理においては、量子化すべき変換係数値
を予め誤差の生じない程度の量子化幅Woで量子化し、こ
れによって得られる変換値をさらに上述した量子化幅Ｗ
と足きり閾値Ｓとによって量子化するようにしてもよ
い。

周波数決定装置80はそのブロックにおいて取り扱うべ
き最高周波数（カットオフ周波数）Ｃを適応的に算出す
るための装置であって、その算出例を以下に示す。

本例では、そのブロックの性質を表わす統計的特徴量
Ｘをブロックごとに算出して切り捨てるべき変換係数の
個数の下限値、つまりカットオフ周波数を導き出す。し
たがって、このカットオフ周波数は、またカットオフ周
波数の上限値を示すものである。

第10図の境界値（直線で示す）Ｌは切り捨てるべき変
換係数の個数Μａ若しくは高周波側のカットオフ周波数
の境界値を示す。

一方、そのブロックの交流成分の特徴量と所定の閾値
Ｒとが比較され、閾値Ｒを超える特徴量が存在したとき
には、これらの特徴量を有する交流成分のなかで最も高
周波側の交流成分の周波数（最高周波数（Fmaxという）
が出力される。

そして、この最高周波数Fmaxとカットオフ周波数とが
比較され、カットオフ周波数より最高周波数の方が低い
ときには、低い方の周波数がそのブロックのカットオフ
周波数Ｃとして使用される（第10図破線図示）。これに
よって、そのブロックでの圧縮率が適応的に決定された
ことになる。

一方、第10図にｇ点で示すように、カットオフ周波数
より最高周波数の方が高くなたときには、最高周波数Fm
axではなく、予め設定されたカットオフ周波数（カット
する周波数の上限値）Ｃが、そのブロックにおけるカッ
トオフ周波数として設定されるものである。

これによって、カットされるべき周波数の上限値が制
限を受けるため、各ブロックごとの圧縮率の最低値が所
定の値に保証され、圧縮率が異常に低下するのを防止で
きる。

このようにそのブロックのカットオフ周波数Ｃはその
ブロックの性質に応じて適応的に制御される。そして、
カットオフ周波数以下の交流成分であって、しかも閾値
Ｒ以下の交流成分は何れも切り捨てられることなく量子
化及び符号化される。

各ブロックにおける交流成分の特徴量としては、交流
成分の絶対値、絶対値和、二乗和などを使用することが
できる。後述する実施例では、交流成分の絶対値を使用
している。

第11図は適応的に変更されるカットオフ周波数を、切
り捨てられる変換係数の個数を基準にして図示したもの
である。

上述した統計的特徴量Ｘによって求められる変換係数
の切捨て個数をΜａとすれば、斜線の領域（面積）がこ
の切捨て個数Μａを表わしている。

そのブロックの個々の交流成分の特徴量と所定の閾値
Ｒとから求められた切捨て個数ｍが、上述の切捨て個数
Μａよりも大きいときにはその大きい方の切捨て個数ｍ
が実際の切捨て個数として使用されることになる。した
がって、そのときには切捨て個数を決める境界は第11図
に破線で示すようにより低周波側に移動する。

そして、第11図のｇ点で示すように、個数ｍが切捨て
個数Μａよりも少ないときには、境界値Ｌを定める個数
Μａが実際の切捨て個数に設定される。これによって、
切捨て個数の下限値（周波数で表現すれば、これはカッ
トする周波数の上限値に相当する）が制限を受けること
になる。

上述した境界値Ｌは外部より指定される圧縮率に応じ
て可変してもよい。

第12図はその一例を示すものであって、圧縮率を高く
すればする程切り捨てられるべき変換係数の個数が多く
なり、これは取りも直さずカットオフ周波数がより低周
波側に寄ることである。そのため、圧縮率が高くなるに
したがってその境界線値はL3,L2,L1のように変化する。

そして、圧縮率によって決まるこれらの境界値の夫々
がブロックの内容に応じて適応的に可変されるものであ
る。

このようにカットオフ周波数の上限値を設定したとき
には、同じくその下限値を設定してもよい。

下限値を設定するのは、画質劣化を防止するためであ
る。それは、切り捨てられる変換係数の個数が余りにも
大きくなり過ぎて、低周波側から交流成分が大幅にカッ
トされると、復元画像がボケてしまうからである。これ
によって、画質劣化を引き起こし、ブロックアーチファ
クト（ブロックの境目が目立ってくる現象）が発生し易
くなる。

第13図は上限値と下限値の夫々を設定したときの一例
であって、図はある圧縮率に設定されたときのカットオ
フ周波数の下限値境界ＬLと、上限値境界ＬHの例を示
す。

このように下限のカットオフ周波数をＬLを設定した
ときには、カットオフ周波数Ｃの適用的範囲の下限もこ
の下限のカットオフ周波数ＬLによって制限を受けるこ
とになる。

第14図及び第15図は外部より設定できる圧縮率と、そ
のときの統計的特徴量Ｘとの関係を示す図である。第16
図と第17図はこれを周波数的に表現したときの特性図で
ある。

統計的特徴量Ｘが小さいとき、つまりエッジなどの濃
度変化の激しい画像があまり含まれていないようなとき
と、統計的特徴量Ｘが大きいとき、つまり濃度変化の激
しい画像が含まれているときとでは、カットオフ周波数
の下限値境界ＬLと上限値境界ＬHは、第14図〜第17図の
ようにおのずと相違することになる。

ここで、第14図に示すように圧縮率が低いときで、統
計的特徴量Ｘが中程度（X2）のときには、下限のカット
オフ周波数ＬLも比較的高くなるから、この場合には上
限のカットオフ周波数ＬHは無制限である。そして、統
計適特徴量がX3（第14図Ｃ）のように極端な場合には、
カットオフ周波数は上限も下限も制限を受けないように
なる。

さて、第18図は上述した例のうち、特にカットオフ周
波数Ｃとして上限の他に下限も設定したときの周波数決
定装置80の具体例である。

周波数決定装置80は、演算回路90と周波数決定回路10
0とを有する。

変換係数Ｆ（u,v）はまず演算回路90に供給されて、
そのブロック内の統計的特徴量Ｘが算出される。統計的
特徴量Ｘは、各ブロックの交流電力の他に、交流成分の
絶対値和や、量子化幅Ｗの大きさなどがあり、またこの
他に統計的特徴量を使用してもよい。

本例では、交流成分の絶対値和を使用した場合であ
る。

そのため、演算回路90は絶対値回路92を有し、ここに
走査順序ｈにしたがって順に変換係数Ｆ（u,v）が供給
されてその絶対値|F（u,v）｜が求められる。その後、
乗算器94においてその変換係数に対応した重み係数ωと
乗算される（|F（u,v|・ω）。

変換係数に関連した重み係数ωはROM93に格納され、
これが走査順序ｈに同期して読み出されて乗算処理が行
なわれる。

ここで、重み係数ωは高周波成分になるほどその値が
大きくなるように選定されているものとする。

重み付けされた絶対値出力は加算器95において、全変
換係数に関する重み付けされた絶対値出力の累積加算処
理が実行される。この累積加算出力がそのブロックに関
する統計的特徴量Ｘとして使用される。

そのブロックにおける統計的特徴量ＸはROM96のアド
レスデータとして供給され、その統計的特徴量Ｘによっ
て対応する下限及び上限の各境界値Ｌ（ＬL,LH）が参照
され、これが比較回路104に供給される。

境界値Ｌは上述したように指定された圧縮率によって
相違する。そのため、ROM96にはマニュアル指定された
圧縮率に関連した選択信号が端子97を介して供給され、
この圧縮率の指定に応じて異なるROMテーブルが参照さ
れるものとする。

一方、周波数決定回路100は本例では以下のように構
成されている。

本例では、そのブロックに関する個々の交流成分につ
いての特徴量として、そのブロックの交流成分の絶対値
が使用される。そのため、変換係数Ｆ（u,v）は絶対値
回路101において絶対値化され、その絶対値出力が比較
回路102において所定の閾値Ｒと比較される（第19図参
照。） 比較回路102からは閾値Ｒを超える変換係数のみが出
力される。この変換係数は走査順序ｈで何番目の交流成
分であったかを示す値（周波数に関連した値Fi）であ
り、この値が一時メモリ103に記憶され、比較回路102か
ら比較出力が得られるごとにその値が更新される。

第19図に示した例では、最初にメモリされる値はF1で
あり、周波数が高い成分ほどその値が後に読み込まれる
から１ブロック分の成分全てが周波数決定回路100によ
る演算を終了したとき、このメモリ103には位置Ｒを超
える振幅を持つ交流成分のうち最も周波数の高い交流成
分の値、つまり最高周波数Fmaxがメモリ103に記憶され
ることになる。第19図の例では、F3が最高周波数Fmaxと
して記憶されたことになる。

この最高周波数Fmaxと上述した境界値Ｌが共に比較回
路104に供給されて、次のような比較処理が行なわれ、
その結果が出力される。

1. 境界値Ｌは変換係数の周波数を示すものであるか
ら、最高周波数Fmaxが下限値ＬLよりも高くその上限値
ＬHよりも低いときには、最高周波数Fmaxがそのブロッ
クのカットオフ周波数Ｃとして選択される。

2. 最高周波数Fmaxが下限値ＬLよりも低いときには、
下限値ＬLがそのブロックのカットオフ周波数Ｃとして
選択される。

3. 最高周波数Fmaxが上限値ＬHよりも高いときには、
上限値ＬHがそのブロックのカットオフ周波数Ｃとして
選択される。

このようにして決定されたカットオフ周波数Ｃは第１
図に示す符号化装置60に供給されて、符号化処理がこの
カットオフ周波数Ｃまでに制限される。

したがって、符号化処理はこのカットオフ周波数Ｃが
得られる走査位置ｈまでであって、それ以降高周波側の
符号化処理は打ち切られる。

符号化処理を打ち切る場合には、ブロック間のデータ
識別を達成するため、各ブロックの先頭に走査位置ｈを
若しくは走査位置ｈまでの低周波側からの個数を付加し
ておくか、あるいは各ブロックの符号データの最後に符
号データの終了を示す終了符号を付加しておけばよい。

符号化処理を打ち切るのではなく、走査位置ｈ以降残
りの交流成分については全てゼロに符号化するようにし
てもよい。あるいは、走査位置ｈまでの量子化幅に対
し、走査位置ｈ以降の量子化幅を大きくして符号化する
ようにしてもよい。

符号化装置60では、第６図に示すようにゼロ（ao）に
量子化された値がランレングス符号に符号化すると共
に、それ以外に量子化された値がハフマン符号に符号化
される。ランレングス符号の場合には、B1符号を使用す
ることができる。

ハフマン符号のみによって符号化してもよい。

上述では、切捨て周波数を決定するためのカットオフ
周波数Ｃを算出するため、そのブロックの個々の交流成
分の特徴量を用いたが、第20図に示すように、ブロック
内の全交流成分をいくつかのグループ（領域）に分類
し、そのグループ内の交流成分の特徴量に基づいてカッ
トオフ周波数Ｃを決定するようにしてもよい。

第18図に示した回路系において、絶対値回路92と101
とは兼用してもよい。

［発明の効果］ 以上説明したように、この発明ではデジタル化された
階調画像データを複数のブロックに分割し、各ブロック
のブロック画像毎に直交変換を施して得られる変換係数
値を量子化したのち、符号化するようにした画像データ
の圧縮装置において、ブロック内における高周波側の変
換係数を切り捨てる処理である交流成分の高周波カット
を前記ブロックの画像内容に応じて適宜行うに際し、そ
のブロックで高周波カットする周波数をカットオフ周波
数としたときに、利用者の希望する圧縮率もしくは各ブ
ロックの統計的特徴量に応じてカットオフ周波数の上限
値及び下限値とを設定すると共に、そのブロックで取り
扱う最高周波数を求め、カットオフ周波数の上限値及び
下限値と最高周波数とを比較し、この最高周波数がカッ
トオフ周波数の下限値よりも高く、かつ、そのカットオ
フ周波数の上限値よりも低い場合には、最高周波数を越
える高周波側の変換係数を切り捨て、その最高周波数が
カットオフ周波数の下限値に満たない場合には、カット
オフ周波数の下限値を越える高周波側の変換係数を切り
捨て、その最高周波数がカットオフ周波数の上限値を越
える場合には、そのカットオフ周波数の上限値を越える
高周波側の変換係数を切り捨てるようになされたもので
ある。

こうすることによって、そのブロックにおいて取り扱
われる周波数の最高値が所定値に制限されため、適応的
高周波カットの欠点である圧縮率の低下を防止できる特
徴を有する。その結果、利用者の希望する圧縮率や、各
ブロックの統計的特徴量に応じて、データ圧縮に関して
各々のブロック内で最適な境界を設定できるので、各ブ
ロックごとの画質を保証することができる。これと共に
圧縮率に応じた良好な復元画像を得ることができる。こ
れにより、利用者の要求に応じた画質と圧縮率とをバラ
ンスさせたデータ圧縮処理を行うことができる。

したがって、この発明にかかる画像データの圧縮装置
は、上述したように高圧縮化が要求される医用画像を対
象とした圧縮装置などに適用して極めて好適である。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明に係る画像データの圧縮装置の一例を
示す要部の系統図、第２図は変換係数の走査順序の一例
を示す図、第３図は分布推定装置の具体例を示す系統
図、第４図は係数分布を示す図、第５図は係数選択閾値
と振幅の平均値との関係を示す図、第６図は量子化の様
子を示す図、第７図は分布推定結果と量子化幅及び足き
り閾値との関係を示す図、第８図及び第９図は夫々ラプ
ラス分布から外れた係数分布の図、第10図〜第13図は夫
々切捨て周波数の説明に使用する図、第14図〜第17図は
夫々高周波の切捨て位置の適応範囲を示す図、第18図は
この発明の要部である周波数決定装置の一例を示す系統
図、第19図及び第20図はその説明に供する図、第21図及
び第22図は夫々画素レベルと係数分布との関係を示す特
性図、第23図は従来の画像データの圧縮装置の一例を示
す系統図である。 ２……フレームメモリ 20……２次元ディスクリートコサイン変換装置 30……バッファメモリ 40……分布推定装置 50……量子化装置 60……符号化装置 80……周波数決定装置 90……演算回路 96……境界値格納ROM 100……周波数決定回路 101……絶対値回路 102……比較回路 103……メモリ 104……比較回路

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.⁶，ＤＢ名) H04N 1/41 - 1/419 H04N 7/24 - 7/68

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】デジタル化された階調画像データを複数の
   ブロックに分割し、各ブロックのブロック画像毎に直交
   変換を施して得られる変換係数を量子化したのち、符号
   化するようにした画像データの圧縮装置において、 前記ブロック内における高周波側の変換係数を切り捨て
   る処理である交流成分の高周波カットを前記ブロックの
   画像内容に応じて適宜行うに際し、 前記ブロックで高周波カットする周波数をカットオフ周
   波数としたときに、 利用者の希望する圧縮率もしくは各ブロックの統計的特
   徴量に応じて前記カットオフ周波数の上限値及び下限値
   とを設定すると共に、前記ブロックで取り扱う最高周波
   数を求め、 前記カットオフ周波数の上限値及び下限値と前記最高周
   波数とを比較し、 前記最高周波数がカットオフ周波数の下限値よりも高
   く、かつ、該カットオフ周波数の上限値よりも低い場合
   には、前記最高周波数を越える高周波側の変換係数を切
   り捨て、 前記最高周波数がカットオフ周波数の下限値に満たない
   場合には、前記カットオフ周波数の下限値を越える高周
   波側の変換係数を切り捨て、 前記最高周波数がカットオフ周波数の上限値を越える場
   合には、前記カットオフ周波数の上限値を越える高周波
   側の変換係数を切り捨てるようになされたことを特徴と
   する画像データの圧縮装置。
2. 【請求項２】前記圧縮率に応じて前記カットオフ周波数
   の上限値を設定し、前記交流成分の高周波カットを行う
   場合であって、 前記圧縮率を低く希望する場合には、前記カットオフ周
   波数の上限値を高周波側に設定し、 前記圧縮率を高く希望する場合には、前記カットオフ周
   波数の上限値を低周波側に設定することを特徴とする請
   求項１記載の画像データの圧縮装置。
3. 【請求項３】前記統計的特徴量に応じて前記カットオフ
   周波数の上限値を設定し、前記交流成分の高周波カット
   を行う場合であって、 特定の前記統計的特徴量からブロックの変換係数に関す
   る情報量を算出し、 前記情報量の多いブロックでは、前記カットオフ周波数
   の上限値を高周波側に設定し、 前記情報量の少ないブロックでは、前記カットオフ周波
   数の上限値を低周波側に設定することを特徴とする請求
   項１記載の画像データの圧縮装置。