JP3016803B2 - 画像データ圧縮回路 - Google Patents
画像データ圧縮回路Info
- Publication number
- JP3016803B2 JP3016803B2 JP1328133A JP32813389A JP3016803B2 JP 3016803 B2 JP3016803 B2 JP 3016803B2 JP 1328133 A JP1328133 A JP 1328133A JP 32813389 A JP32813389 A JP 32813389A JP 3016803 B2 JP3016803 B2 JP 3016803B2
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- JP
- Japan
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- component
- data
- circuit
- coefficient
- quantized
- Prior art date
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- Compression, Expansion, Code Conversion, And Decoders (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 この発明は静止画像をデータ圧縮して伝送または記録
するための画像データ圧縮回路に関する。
するための画像データ圧縮回路に関する。
自然画符号化方式の標準化を図るために“Baseline S
ystem"や“Extended System"等の各種国際標準化方式が
提案されている。
ystem"や“Extended System"等の各種国際標準化方式が
提案されている。
第４図は国際標準化方式のうちの“Baseline System"
の処理手順を示す概略図である。このシステムは一枚の
入力画像を８×８画素からなるブロックに分割し、各ブ
ロック毎に離散コサイン変換（DCT:Discrete Cosine Tr
ansform）を行い（処理P1）、得られるDCT係数を８×８
個の閾値からなる量子化マトリクスの各閾値によって除
算することで量子化を行う（処理P2）。量子化マトリク
スの各閾値の一例を第５図および第６図に示す。第５図
は輝度信号用の量子化マトリクス、第６図は色差信号用
の量子化マトリクスである。
の処理手順を示す概略図である。このシステムは一枚の
入力画像を８×８画素からなるブロックに分割し、各ブ
ロック毎に離散コサイン変換（DCT:Discrete Cosine Tr
ansform）を行い（処理P1）、得られるDCT係数を８×８
個の閾値からなる量子化マトリクスの各閾値によって除
算することで量子化を行う（処理P2）。量子化マトリク
スの各閾値の一例を第５図および第６図に示す。第５図
は輝度信号用の量子化マトリクス、第６図は色差信号用
の量子化マトリクスである。
量子化されたDCT係数のDC成分は前のブロックで量子
化されたDC成分と差分が取られ、その差分のビット数が
ハフマン符号化される。AC成分はブロック内でジグザグ
スキャンされて一次元の数列に変換されたのち、連続す
る零（無効係数）の個数と有効係数のビット数とで２次
元のハフマン符号化が行われる（処理P3およびP4）。第
７図にジグザグスキャンのテーブルの一例を示す。
化されたDC成分と差分が取られ、その差分のビット数が
ハフマン符号化される。AC成分はブロック内でジグザグ
スキャンされて一次元の数列に変換されたのち、連続す
る零（無効係数）の個数と有効係数のビット数とで２次
元のハフマン符号化が行われる（処理P3およびP4）。第
７図にジグザグスキャンのテーブルの一例を示す。
なお、処理P2における量子化の際には、量子化マトリ
クスの各閾値に対してある係数（スケールファクタ）を
乗算したのち量子化を行う。このスケールファクタは圧
縮する画像の画質および圧縮率を調整するために使用さ
れる。
クスの各閾値に対してある係数（スケールファクタ）を
乗算したのち量子化を行う。このスケールファクタは圧
縮する画像の画質および圧縮率を調整するために使用さ
れる。
また、処理P4におけるハフマン符号化はDC成分および
AC成分共に量子化された係数値そのものを使用せず、そ
の値を表現するのに必要なビット数がハフマン符号化の
対象となる。そしてハフマン符号とは別にそのビット数
の値が付加情報として付け加えられる。例えば、量子化
される係数が10進数で「３」とした場合、２進数で表現
すると“000…011"となるが、これを表現するのに必要
なビット数２がこの値を代表する値としてハフマン符号
化される。そして、付加ビットとして２ビットのみのデ
ータ“11"が付加される。
AC成分共に量子化された係数値そのものを使用せず、そ
の値を表現するのに必要なビット数がハフマン符号化の
対象となる。そしてハフマン符号とは別にそのビット数
の値が付加情報として付け加えられる。例えば、量子化
される係数が10進数で「３」とした場合、２進数で表現
すると“000…011"となるが、これを表現するのに必要
なビット数２がこの値を代表する値としてハフマン符号
化される。そして、付加ビットとして２ビットのみのデ
ータ“11"が付加される。
量子化された係数が負の場合は付加ビットから１を引
いたデータが付加される。例えば、量子化された係数が
−２（10進数）とした場合、２進数（２の補数表示）で
表現すると“111…110"となり、下２ビットが付加ビッ
トとなるが、“10"から「１」を引いた“01"が付加ビッ
トとして付加される。こうすることにより、量子化され
た係数が正のときは付加ビットは１で始まり、負であれ
ば０で始まることになり、正負の判別が容易に行える。
いたデータが付加される。例えば、量子化された係数が
−２（10進数）とした場合、２進数（２の補数表示）で
表現すると“111…110"となり、下２ビットが付加ビッ
トとなるが、“10"から「１」を引いた“01"が付加ビッ
トとして付加される。こうすることにより、量子化され
た係数が正のときは付加ビットは１で始まり、負であれ
ば０で始まることになり、正負の判別が容易に行える。
こうして圧縮されたデータは、処理P1〜P4とは逆の処
理によって伸張される。すなわち、処理P4′におけるハ
フマン符号化、処理P3′におけるDC成分およびAC成分の
復号化、処理P2′における逆量子化および処理P1′にお
ける逆DCT（IDCT）である。
理によって伸張される。すなわち、処理P4′におけるハ
フマン符号化、処理P3′におけるDC成分およびAC成分の
復号化、処理P2′における逆量子化および処理P1′にお
ける逆DCT（IDCT）である。
ところで、前述した静止画像のデータ圧縮の標準化方
式は、まだコンピュータ・シミュレーションによるアル
ゴリズムが検討されている段階で、DSP（Digital Signa
l Processor）を使用してハードウェア化した例も報告
されてはいるが、圧縮処理に時間がかかり実用的ではな
い。
式は、まだコンピュータ・シミュレーションによるアル
ゴリズムが検討されている段階で、DSP（Digital Signa
l Processor）を使用してハードウェア化した例も報告
されてはいるが、圧縮処理に時間がかかり実用的ではな
い。
この発明は前述の処理手順をハードウェア化し、画像
データの高速な圧縮処理を可能とする画像データ圧縮回
路を提供することを目的とする。
データの高速な圧縮処理を可能とする画像データ圧縮回
路を提供することを目的とする。
この発明による画像データ圧縮回路は、１ブロックｎ
×ｎ個の画素からなる複数のブロックに分割された一枚
のディジタル画像を、各ブロック毎に離散コサイン変換
する離散コサイン変換手段と、変換して得られるｎ×ｎ
個の変換係数を一時的に記憶するバッファメモリと、バ
ッファメモリに記憶された上記変換係数に量子化マトリ
クスの各閾値の逆数を乗算して上記変換係数を量子化す
る乗算手段と、量子化された変換係数のDC成分を差分符
号化する減算手段と、量子化された変換係数のAC成分が
零であるか否かを検出する無効データ検出手段と、零で
あるAC成分の連続性を計数し、該計数値を連続する零の
データと置換するカウンタ手段と、差分符号化されたDC
成分をハフマン符号化するためのDCハフマンテーブルお
よびAC成分をハフマン符号化するためのACハフマンテー
ブルを各々記憶するメモリ手段とから構成される。
×ｎ個の画素からなる複数のブロックに分割された一枚
のディジタル画像を、各ブロック毎に離散コサイン変換
する離散コサイン変換手段と、変換して得られるｎ×ｎ
個の変換係数を一時的に記憶するバッファメモリと、バ
ッファメモリに記憶された上記変換係数に量子化マトリ
クスの各閾値の逆数を乗算して上記変換係数を量子化す
る乗算手段と、量子化された変換係数のDC成分を差分符
号化する減算手段と、量子化された変換係数のAC成分が
零であるか否かを検出する無効データ検出手段と、零で
あるAC成分の連続性を計数し、該計数値を連続する零の
データと置換するカウンタ手段と、差分符号化されたDC
成分をハフマン符号化するためのDCハフマンテーブルお
よびAC成分をハフマン符号化するためのACハフマンテー
ブルを各々記憶するメモリ手段とから構成される。
この構成によると、入力される１ブロックｎ×ｎ画素
の画像データは、まず離散コサイン変換手段によって離
散コサイン変換され、その変換係数はバッファメモリに
一時的に記憶される。この変換係数は乗算手段でｎ×ｎ
個の量子化マトリクスの各閾値の逆数によって乗算され
量子化される。
の画像データは、まず離散コサイン変換手段によって離
散コサイン変換され、その変換係数はバッファメモリに
一時的に記憶される。この変換係数は乗算手段でｎ×ｎ
個の量子化マトリクスの各閾値の逆数によって乗算され
量子化される。
量子化された変換係数のうちDC成分は前のブロックで
量子化されて記憶されているDC成分と減算手段で差分が
取られ、差分データはメモリ手段に記憶されているDCハ
フマンテーブルによってハフマン符号化される。
量子化されて記憶されているDC成分と減算手段で差分が
取られ、差分データはメモリ手段に記憶されているDCハ
フマンテーブルによってハフマン符号化される。
他方、量子化された変換係数のうちAC成分は無効デー
タ検出手段によって零か否か検出され、零であればカウ
ンタ手段によって連続する零の数が計数され、計数され
た計数値を連続する零のデータと置換される。AC成分と
連続する零の数のカウント値とがメモリ手段に記憶され
ているACハフマンテーブルによってハフマン符号化され
る。
タ検出手段によって零か否か検出され、零であればカウ
ンタ手段によって連続する零の数が計数され、計数され
た計数値を連続する零のデータと置換される。AC成分と
連続する零の数のカウント値とがメモリ手段に記憶され
ているACハフマンテーブルによってハフマン符号化され
る。
第１図はこの発明による画像データ圧縮回路の一実施
例を示すブロック図で、第４図に示した処理P1〜P4をハ
ードウェア化したものである。
例を示すブロック図で、第４図に示した処理P1〜P4をハ
ードウェア化したものである。
このデータ圧縮回路は、１ブロック８×８画素の複数
ブロックに分割した一枚の入力画像を、ブロック毎に離
散コサイン変換するDCT回路１、変換されたDCT係数を一
時記憶するRAM構成の一対のバッファメモリ2aおよび2
b、このバッファメモリ2aおよび2bに記憶したDCT係数
を、ジグザグスキャしながら読み出すためのアドレス変
換テーブルを記憶したROM3、このROM3とバッファメモリ
2aおよび2bにアドレスデータを供給するアドレスカウン
タ４、量子化マトリクスの各閾値の逆数を記憶したROM
5、この各閾値の逆数にスケールファクタを乗算するビ
ットシフト回路６、バッファメモリ2aおよび2bに記憶し
たDCT係数を、ビットシフト回路６から出力される量子
化マトリクスの各閾値の逆数で乗算することにより量子
化を行う乗算回路７、量子化された変換係数のDC成分の
差分を演算する２段レジスタ８および減算回路９、量子
化された変換係数を表現するのに必要なビット数を検出
するサイズ検出回路10、この検出されたサイズから有効
下ビット数のみを出力し負であれば１を引くマスク回路
11、DC成分用のハフマンテーブルを記憶したROM12、量
子化されたAC成分の変換係数の零を検出する無効データ
検出手段としてのコンパレータ13およびこの零の連続性
をカウントするカウンタ回路14、量子化されたAC成分の
変換係数が零でない場合に、その値とそれまでの連続す
る零の個数を保持するためのレジスタ15、AC成分用のサ
イズ検出回路16、マスク回路17およびAC成分のハフマン
テーブルを記憶したROM18から構成されている。
ブロックに分割した一枚の入力画像を、ブロック毎に離
散コサイン変換するDCT回路１、変換されたDCT係数を一
時記憶するRAM構成の一対のバッファメモリ2aおよび2
b、このバッファメモリ2aおよび2bに記憶したDCT係数
を、ジグザグスキャしながら読み出すためのアドレス変
換テーブルを記憶したROM3、このROM3とバッファメモリ
2aおよび2bにアドレスデータを供給するアドレスカウン
タ４、量子化マトリクスの各閾値の逆数を記憶したROM
5、この各閾値の逆数にスケールファクタを乗算するビ
ットシフト回路６、バッファメモリ2aおよび2bに記憶し
たDCT係数を、ビットシフト回路６から出力される量子
化マトリクスの各閾値の逆数で乗算することにより量子
化を行う乗算回路７、量子化された変換係数のDC成分の
差分を演算する２段レジスタ８および減算回路９、量子
化された変換係数を表現するのに必要なビット数を検出
するサイズ検出回路10、この検出されたサイズから有効
下ビット数のみを出力し負であれば１を引くマスク回路
11、DC成分用のハフマンテーブルを記憶したROM12、量
子化されたAC成分の変換係数の零を検出する無効データ
検出手段としてのコンパレータ13およびこの零の連続性
をカウントするカウンタ回路14、量子化されたAC成分の
変換係数が零でない場合に、その値とそれまでの連続す
る零の個数を保持するためのレジスタ15、AC成分用のサ
イズ検出回路16、マスク回路17およびAC成分のハフマン
テーブルを記憶したROM18から構成されている。
第２図はサイズ検出回路10（および16）の構成を示す
ブロック図で、入力データが負のときにビットを反転す
るEX−OR回路20、EX−OR回路20の出力に「１」を加算す
る加算器21およびプライオリティ・エンコーダ22から構
成されている。
ブロック図で、入力データが負のときにビットを反転す
るEX−OR回路20、EX−OR回路20の出力に「１」を加算す
る加算器21およびプライオリティ・エンコーダ22から構
成されている。
この構成によれば、入力データが負のときにはビット
を反転して「１」を加えることにより、入力データが負
でもMSB側は零となる。プライオリティ・エンコーダ22
は最もMSB側にあるビット「１」の位置を示すデータ
を、４ビットのデータとして出力する。
を反転して「１」を加えることにより、入力データが負
でもMSB側は零となる。プライオリティ・エンコーダ22
は最もMSB側にあるビット「１」の位置を示すデータ
を、４ビットのデータとして出力する。
第３図はマスク回路11（および17）の構成を示すブロ
ック図で、入力データが負のときに「１」を引く減算器
30、サイズ検出回路10から入力されるサイズデータをロ
ードするダウンカウンタ31、ダウンカウンタ31にロード
された値をカウントダウンして「１」になるまでの間入
力データを出力するシフトレジスタ32から構成されてい
る。この構成によれば、サイズ検出回路10で検出された
ビットサイズのデータのみが出力される。
ック図で、入力データが負のときに「１」を引く減算器
30、サイズ検出回路10から入力されるサイズデータをロ
ードするダウンカウンタ31、ダウンカウンタ31にロード
された値をカウントダウンして「１」になるまでの間入
力データを出力するシフトレジスタ32から構成されてい
る。この構成によれば、サイズ検出回路10で検出された
ビットサイズのデータのみが出力される。
この構成において、１ブロック８×８画素のデータが
入力されると、まずDCT回路１で離散コサイン変換され
て、その変換係数はバッファメモリ2aまたは2bに記憶さ
れる。
入力されると、まずDCT回路１で離散コサイン変換され
て、その変換係数はバッファメモリ2aまたは2bに記憶さ
れる。
バッファメモリ2aまたは2bに記憶されたDCT係数は、R
OM5に記憶されている８×８個の量子化マトリクスの各
閾値の逆数によって乗算回路７で乗算され量子化され
る。量子化された変換係数のうちDC成分は２段レジスタ
８に供給され、前のブロックで量子化されて記憶されて
いるDC成分と減算回路９で差分が取られ、サイズ検出回
路10およびマスク回路11に入力される。
OM5に記憶されている８×８個の量子化マトリクスの各
閾値の逆数によって乗算回路７で乗算され量子化され
る。量子化された変換係数のうちDC成分は２段レジスタ
８に供給され、前のブロックで量子化されて記憶されて
いるDC成分と減算回路９で差分が取られ、サイズ検出回
路10およびマスク回路11に入力される。
サイズ検出回路10は入力されるDC成分の差分データを
表すのに必要な有効ビット数を検出するもので、プライ
オリティ・エンコーダ22によって最もMSB側にある
「１」のビット位置を表すデータをサイズデータとして
出力する。このサイズデータはDCハフマンテーブル12に
入力され、ハフマン符号化されて出力される。他方、マ
スク回路11に入力される差分データはサイズ検出回路10
からのサイズデータによって有効ビットのみが抽出さ
れ、付加ビットとして出力される。
表すのに必要な有効ビット数を検出するもので、プライ
オリティ・エンコーダ22によって最もMSB側にある
「１」のビット位置を表すデータをサイズデータとして
出力する。このサイズデータはDCハフマンテーブル12に
入力され、ハフマン符号化されて出力される。他方、マ
スク回路11に入力される差分データはサイズ検出回路10
からのサイズデータによって有効ビットのみが抽出さ
れ、付加ビットとして出力される。
また、量子化された変換係数のうちAC成分はコンパレ
ータ13で零か否か比較され、零の場合は一致出力がカウ
ンタ14に入力されて連続する零の個数が計数される。零
でない場合は、そのデータがレジスタ15に記憶されると
共に、カウンタ14のカウント値がレジスタ15に記憶され
る。レジスタ15に記憶されたデータのうち有効データ
（零でないデータ）はサイズ検出回路16およびマスク回
路17に入力され、前述したサイズ検出回路10およびマス
ク回路11と同様に処理される。サイズ検出回路16の出力
はレジスタ15に記憶されている連続する無効データ（零
のデータ）の個数を表すデータと共にROM18に入力され
ハフマン符号化される。
ータ13で零か否か比較され、零の場合は一致出力がカウ
ンタ14に入力されて連続する零の個数が計数される。零
でない場合は、そのデータがレジスタ15に記憶されると
共に、カウンタ14のカウント値がレジスタ15に記憶され
る。レジスタ15に記憶されたデータのうち有効データ
（零でないデータ）はサイズ検出回路16およびマスク回
路17に入力され、前述したサイズ検出回路10およびマス
ク回路11と同様に処理される。サイズ検出回路16の出力
はレジスタ15に記憶されている連続する無効データ（零
のデータ）の個数を表すデータと共にROM18に入力され
ハフマン符号化される。
この発明によれば、静止画像を高速で圧縮処理するこ
とが可能な、ハードウェア化された画像データ圧縮回路
を提供することが出来る。
とが可能な、ハードウェア化された画像データ圧縮回路
を提供することが出来る。
第１図はこの発明による画像データ圧縮回路の一実施例
を示すブロック図、 第２図は第１図におけるサイズ検出回路のブロック図、 第３図は第１図におけるマスク回路のブロック図、 第４図は“Baseline System"の処理手順を示す概略図、 第５図は輝度信号の量子化マトリクスを示す図、 第６図は色差信号の量子化マトリクスを示す図、 第７図はジグザグスキャンのテーブルを示す図である。
を示すブロック図、 第２図は第１図におけるサイズ検出回路のブロック図、 第３図は第１図におけるマスク回路のブロック図、 第４図は“Baseline System"の処理手順を示す概略図、 第５図は輝度信号の量子化マトリクスを示す図、 第６図は色差信号の量子化マトリクスを示す図、 第７図はジグザグスキャンのテーブルを示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−120792（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 1/41 Z H03M 7/40
Claims (1)
- 【請求項１】１ブロックｎ×ｎ個の画素からなる複数の
ブロックに分割された一枚のディジタル画像を、各ブロ
ック毎に離散コサイン変換する離散コサイン変換手段
と、 上記変換して得られるｎ×ｎ個の変換係数を一時的に記
憶するバッファメモリと、 上記バッファメモリに記憶された上記変換係数に量子化
マトリクスの各閾値の逆数を乗算して上記変換係数を量
子化する乗算手段と、 上記量子化された変換係数のDC成分を差分符号化する減
算手段と、 上記量子化された変換係数のAC成分が零であるか否かを
検出する無効データ検出手段と、 上記零であるAC成分の連続性を計数し、該計数値を連続
する零のデータと置換するカウンタ手段と、 上記差分符号化されたDC成分をハフマン符号化するため
のDCハフマンテーブルおよび上記AC成分をハフマン符号
化するためのACハフマンテーブルを各々記憶するメモリ
手段とを有することを特徴とする画像データ圧縮回路。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1328133A JP3016803B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | 画像データ圧縮回路 |
| US07/600,371 US5142380A (en) | 1989-10-23 | 1990-10-18 | Image data processing apparatus |
| DE4033552A DE4033552A1 (de) | 1989-10-23 | 1990-10-22 | Bilddatenverarbeitungseinrichtung |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1328133A JP3016803B2 (ja) | 1989-12-20 | 1989-12-20 | 画像データ圧縮回路 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03190374A JPH03190374A (ja) | 1991-08-20 |
| JP3016803B2 true JP3016803B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=18206862
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1328133A Expired - Lifetime JP3016803B2 (ja) | 1989-10-23 | 1989-12-20 | 画像データ圧縮回路 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3016803B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS62120792A (ja) * | 1985-11-20 | 1987-06-02 | Fujitsu Ltd | ブロツク化エントロピ−符号化方式 |
-
1989
- 1989-12-20 JP JP1328133A patent/JP3016803B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03190374A (ja) | 1991-08-20 |
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