JP3017334B2 - 画像データ符号化方法及び装置 - Google Patents
画像データ符号化方法及び装置Info
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、多値画像の符号化方法
及び装置に関し、特に、多値画像を複数の画素からなる
ブロックに分割して、ブロック内の画素を直交変換した
後、符号化する多値画像の直交変換符号化方式による画
像データ符号化方法及び装置に関する。
及び装置に関し、特に、多値画像を複数の画素からなる
ブロックに分割して、ブロック内の画素を直交変換した
後、符号化する多値画像の直交変換符号化方式による画
像データ符号化方法及び装置に関する。
【０００２】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。
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。
【０００３】
【従来の技術】画像データの高能率な圧縮方式として、
例えば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 Discrete Cosine
Transform 以下、略してＡＤＣＴと称する）について
次に説明する。
例えば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 Discrete Cosine
Transform 以下、略してＡＤＣＴと称する）について
次に説明する。
【０００４】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
め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。図８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。
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
め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。図８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。
【０００５】まず、画像を図１０に示す８×８画素から
なるブロックに分割し、端子１１からＤＣＴ変換部１２
に入力する。ＤＣＴ変換部１２では、入力された画信号
をＤＣＴにより直交変換して、図１１に示す空間周波数
分布のＤＣＴ係数に変換し、線形量子化部１３に出力す
る。具体的には、図９に示すように、端子１１より入力
された画信号は１次元ＤＣＴ変換部２０で１次元ＤＣＴ
変換され、転置部２１でブロック内の係数の行と列を入
れ換え（転置）、１次元ＤＣＴ変換部２２に出力され
る。１次元ＤＣＴ変換部２２では、１次元ＤＣＴ変換部
２０と同様に１次元ＤＣＴ変換され、転置部２３に出力
する。転置部２３では、転置部２１と同様の転置処理を
行い端子２４に出力する。
なるブロックに分割し、端子１１からＤＣＴ変換部１２
に入力する。ＤＣＴ変換部１２では、入力された画信号
をＤＣＴにより直交変換して、図１１に示す空間周波数
分布のＤＣＴ係数に変換し、線形量子化部１３に出力す
る。具体的には、図９に示すように、端子１１より入力
された画信号は１次元ＤＣＴ変換部２０で１次元ＤＣＴ
変換され、転置部２１でブロック内の係数の行と列を入
れ換え（転置）、１次元ＤＣＴ変換部２２に出力され
る。１次元ＤＣＴ変換部２２では、１次元ＤＣＴ変換部
２０と同様に１次元ＤＣＴ変換され、転置部２３に出力
する。転置部２３では、転置部２１と同様の転置処理を
行い端子２４に出力する。
【０００６】この処理を画像データの全ブロックについ
て行うことでＤＣＴ係数に変換される。線形量子化部１
３では、入力されたＤＣＴ係数を、視覚実験により決め
られた図１２に示す量子化閾値で構成する量子化マトリ
クス１４により線形量子化する。この結果を図１３に示
す。
て行うことでＤＣＴ係数に変換される。線形量子化部１
３では、入力されたＤＣＴ係数を、視覚実験により決め
られた図１２に示す量子化閾値で構成する量子化マトリ
クス１４により線形量子化する。この結果を図１３に示
す。
【０００７】図１３の量子化されたＤＣＴ係数は、閾値
より小さい値の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係数が生成される。
２次元的に配列された量子化係数は、図１４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
１５に入力される。可変長符号化部１５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、値が０でない有効
係数の値（インデックス）と、有効係数までの値が０で
ある無効係数のランの長さを可変長符号化する。更にＤ
ＣおよびＡＣの各成分は、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１６を用い
て符号化され、得られたデータは端子１７から出力され
る。
より小さい値の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係数が生成される。
２次元的に配列された量子化係数は、図１４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
１５に入力される。可変長符号化部１５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、値が０でない有効
係数の値（インデックス）と、有効係数までの値が０で
ある無効係数のランの長さを可変長符号化する。更にＤ
ＣおよびＡＣの各成分は、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１６を用い
て符号化され、得られたデータは端子１７から出力され
る。
【０００８】ＡＤＣＴ方式において、量子化係数はＤＣ
Ｔ係数と量子化閾値とにより決定される。図１５に図８
の線形量子化回路１３の詳細な構成図を示す。図１５に
おいて、まず、量子化閾値格納部１１２には量子化マト
リクス（ＶＴＨ）が量子化閾値として格納されている。
入力端子１１０から入力されるＤＣＴ係数は、ＤＣＴ係
数格納部１１１に格納される。ＤＣＴ係数格納部１１１
は、タイミング制御部１１５からのデータ読出信号（Ｒ
ＥＤ）に従い、入力されたＤＣＴ係数を１個ずつ除算器
１１３に出力する。
Ｔ係数と量子化閾値とにより決定される。図１５に図８
の線形量子化回路１３の詳細な構成図を示す。図１５に
おいて、まず、量子化閾値格納部１１２には量子化マト
リクス（ＶＴＨ）が量子化閾値として格納されている。
入力端子１１０から入力されるＤＣＴ係数は、ＤＣＴ係
数格納部１１１に格納される。ＤＣＴ係数格納部１１１
は、タイミング制御部１１５からのデータ読出信号（Ｒ
ＥＤ）に従い、入力されたＤＣＴ係数を１個ずつ除算器
１１３に出力する。
【０００９】また、量子化閾値格納部１１２はタイミン
グ制御部１１５からのデータ読出信号（ＲＥＤ）に従っ
て、格納している各ＤＣＴ係数に対応した量子化閾値を
除算器１１３に出力する。１つのＤＣＴ係数の量子化終
了後、タイミング制御部１１５は、ＤＣＴ係数格納部１
１１と量子化閾値格納部１１２に次のＤＣＴ係数と量子
化閾値の読出を指示し、次の係数の量子化を行う。
グ制御部１１５からのデータ読出信号（ＲＥＤ）に従っ
て、格納している各ＤＣＴ係数に対応した量子化閾値を
除算器１１３に出力する。１つのＤＣＴ係数の量子化終
了後、タイミング制御部１１５は、ＤＣＴ係数格納部１
１１と量子化閾値格納部１１２に次のＤＣＴ係数と量子
化閾値の読出を指示し、次の係数の量子化を行う。
【００１０】このように、ＤＣＴ係数格納部１１１に格
納されているＤＣＴ係数を１つずつ読出し、量子化閾値
格納部１１２に格納されている量子化閾値で除して、結
果を対象画素の量子化係数として端子１１４に出力する
処理をブロック単位に１画面分繰り返すことにより、１
画面分のＤＣＴ係数が量子化される。
納されているＤＣＴ係数を１つずつ読出し、量子化閾値
格納部１１２に格納されている量子化閾値で除して、結
果を対象画素の量子化係数として端子１１４に出力する
処理をブロック単位に１画面分繰り返すことにより、１
画面分のＤＣＴ係数が量子化される。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ＡＤＣＴ方
式では、ＤＣＴ係数を量子化する際、全てのＤＣＴ係数
を１種類の量子化閾値で量子化している。一般に、人間
の視覚は、階調変化が激しく変化する画像では、多少の
近似誤差があっても画質の劣化を比較的認識しにくい傾
向がある。図１０の量子化閾値は、この視感度特性を利
用したものである。
式では、ＤＣＴ係数を量子化する際、全てのＤＣＴ係数
を１種類の量子化閾値で量子化している。一般に、人間
の視覚は、階調変化が激しく変化する画像では、多少の
近似誤差があっても画質の劣化を比較的認識しにくい傾
向がある。図１０の量子化閾値は、この視感度特性を利
用したものである。
【００１２】しかしながら、逆に階調変化が緩やかに変
化する画像では、人間の視覚は近似誤差を識別しやす
く、画質劣化を認識する傾向がある。したがって、図１
０に示した階調変化の激しい画像を対象とした１種類の
量子化閾値では、階調が緩やかに変化している画像での
劣化が目立つと共に、これを防止するために、量子化閾
値を低い値に設定した場合には、階調変化の激しい画像
を符号化する際の符号量が増加し、効率的な圧縮ができ
ないという問題があった。
化する画像では、人間の視覚は近似誤差を識別しやす
く、画質劣化を認識する傾向がある。したがって、図１
０に示した階調変化の激しい画像を対象とした１種類の
量子化閾値では、階調が緩やかに変化している画像での
劣化が目立つと共に、これを防止するために、量子化閾
値を低い値に設定した場合には、階調変化の激しい画像
を符号化する際の符号量が増加し、効率的な圧縮ができ
ないという問題があった。
【００１３】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、画像ごとの階調変化に関わらず、高
い画質の画像符号化が可能な画像データ符号化方法及び
装置を提供することを目的とする。
てなされたもので、画像ごとの階調変化に関わらず、高
い画質の画像符号化が可能な画像データ符号化方法及び
装置を提供することを目的とする。
【００１４】
【課題を解決するための手段】図１は本発明の原理説明
図であり、装置構成を例にとっている。まず本発明は、
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、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する２次
元ＤＣＴ変換部１２と、２次元ＤＣＴ変換部１２より得
られた変換係数を所定の量子化閾値を用いて量子化する
量子化処理部３１と、量子化処理部３１で得られた量子
化係数を符号化する符号化部３２とを備えた画像データ
符号化装置を対象とする。
図であり、装置構成を例にとっている。まず本発明は、
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、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する２次
元ＤＣＴ変換部１２と、２次元ＤＣＴ変換部１２より得
られた変換係数を所定の量子化閾値を用いて量子化する
量子化処理部３１と、量子化処理部３１で得られた量子
化係数を符号化する符号化部３２とを備えた画像データ
符号化装置を対象とする。
【００１５】このような画像データ符号化装置につき本
発明にあっては、処理対象となる原画像につき２次元Ｄ
ＣＴ変換部１２、量子化処理部３１および符号化部３２
を使用して１回目の符号化を行う第１制御部１００と、
第１制御部１００による１回目の量子化で得られた有効
係数の出現数を計測する有効係数計測部３４と、有効係
数計測部３４で計測された有効係数の出現数を予め定め
た閾値と比較し、該比較結果に基づいて選択された量子
化閾値を使用して２次元ＤＣＴ変換部１２、量子化処理
部３１および符号化部３２により２回目の符号化を行う
第２制御部２００とを設けたことを特徴とする。
発明にあっては、処理対象となる原画像につき２次元Ｄ
ＣＴ変換部１２、量子化処理部３１および符号化部３２
を使用して１回目の符号化を行う第１制御部１００と、
第１制御部１００による１回目の量子化で得られた有効
係数の出現数を計測する有効係数計測部３４と、有効係
数計測部３４で計測された有効係数の出現数を予め定め
た閾値と比較し、該比較結果に基づいて選択された量子
化閾値を使用して２次元ＤＣＴ変換部１２、量子化処理
部３１および符号化部３２により２回目の符号化を行う
第２制御部２００とを設けたことを特徴とする。
【００１６】ここで符号化部３２は、零となる量子化係
数が得られた場合は符号出力を行わず、零以外の量子化
係数が得られた場合には所定の固定長符号に変換して出
力する固定長符号化部３２ａと、ＤＣ成分を示す有効係
数、ＡＣ成分を示す有効係数と該ＡＣ成分有効係数まで
の零の数との組を可変長符号化する可変長符号化部３２
ｂを備え、第１制御部１００による１回目の符号化時に
は固定長符号化部３２ａを使用し、第２制御部２００に
よる２回目の符号化時には前記可変長符号化部３２ｂを
使用する。
数が得られた場合は符号出力を行わず、零以外の量子化
係数が得られた場合には所定の固定長符号に変換して出
力する固定長符号化部３２ａと、ＤＣ成分を示す有効係
数、ＡＣ成分を示す有効係数と該ＡＣ成分有効係数まで
の零の数との組を可変長符号化する可変長符号化部３２
ｂを備え、第１制御部１００による１回目の符号化時に
は固定長符号化部３２ａを使用し、第２制御部２００に
よる２回目の符号化時には前記可変長符号化部３２ｂを
使用する。
【００１７】具体例として固定長符号化部３２ａは、零
以外の量子化係数が得られた場合にのみ符号長が１ビッ
トで且つ符号内容が１となる固定長符号に変換し、有効
係数計測部３４は前記固定長符号化部３２ａから得られ
た全ブロック分の固定長符号の総数（全データ量）を有
効係数の出現数として求める。また第２制御部２００
は、有効係数の数が閾値以上の場合は、階調変化の激し
い画像に適用される第１量子化閾値（粗い量子化閾値）
を選択し、有効係数の数が閾値未満の場合は、階調変化
の緩やかな画像に適用される第２量子化閾値（細かい量
子化閾値）を選択する。
以外の量子化係数が得られた場合にのみ符号長が１ビッ
トで且つ符号内容が１となる固定長符号に変換し、有効
係数計測部３４は前記固定長符号化部３２ａから得られ
た全ブロック分の固定長符号の総数（全データ量）を有
効係数の出現数として求める。また第２制御部２００
は、有効係数の数が閾値以上の場合は、階調変化の激し
い画像に適用される第１量子化閾値（粗い量子化閾値）
を選択し、有効係数の数が閾値未満の場合は、階調変化
の緩やかな画像に適用される第２量子化閾値（細かい量
子化閾値）を選択する。
【００１８】この点は本発明の画像データ符号化方法に
ついても同様であり、処理対象となる原画像につき１回
目の２次元離散コサイン変換、量子化および符号化を行
う第１過程；第１過程の量子化で得られた有効係数の出
現数を計測する第２過程；第２過程で計測された有効係
数の出現数を予め定めた閾値と比較し、比較結果に基づ
いて量子化閾値を選択する第３過程；第３過程で選択さ
れた量子化閾値を使用して２回目の原画像の２次元離散
コサイン変換、量子化および符号化を行う第４過程；か
ら成る。
ついても同様であり、処理対象となる原画像につき１回
目の２次元離散コサイン変換、量子化および符号化を行
う第１過程；第１過程の量子化で得られた有効係数の出
現数を計測する第２過程；第２過程で計測された有効係
数の出現数を予め定めた閾値と比較し、比較結果に基づ
いて量子化閾値を選択する第３過程；第３過程で選択さ
れた量子化閾値を使用して２回目の原画像の２次元離散
コサイン変換、量子化および符号化を行う第４過程；か
ら成る。
【００１９】また第１過程における１回目の量子化係数
の符号化は、量子化係数が零の場合は符号を出力せず、
零以外の量子化係数が得られた場合には所定の固定長符
号に変換して出力する固定長符号化を行って有効係数の
出現数を計測させる。これに対し第４過程における２回
目の量子化係数の符号化は、ＤＣ成分を示す有効係数、
ＡＣ成分を示す有効係数と該ＡＣ成分有効係数までの零
の数との組を可変長符号化を行う。
の符号化は、量子化係数が零の場合は符号を出力せず、
零以外の量子化係数が得られた場合には所定の固定長符
号に変換して出力する固定長符号化を行って有効係数の
出現数を計測させる。これに対し第４過程における２回
目の量子化係数の符号化は、ＤＣ成分を示す有効係数、
ＡＣ成分を示す有効係数と該ＡＣ成分有効係数までの零
の数との組を可変長符号化を行う。
【００２０】
【作用】このような構成を備えた本発明の画像データの
符号化方法及び装置によれば次の作用が得られる。ＤＣ
Ｔを用いた画像データの符号化では、ＤＣＴ変換後の係
数を、画像の種類によらず、一定の量子化閾値で量子化
した場合、有効係数（係数値が０以外の係数）として残
る係数の数は、画像の変化の大きさやその数に依存して
変化する。
符号化方法及び装置によれば次の作用が得られる。ＤＣ
Ｔを用いた画像データの符号化では、ＤＣＴ変換後の係
数を、画像の種類によらず、一定の量子化閾値で量子化
した場合、有効係数（係数値が０以外の係数）として残
る係数の数は、画像の変化の大きさやその数に依存して
変化する。
【００２１】一般的には、風景画のように階調値が激し
く変化する部分の多い画像では、有効係数の数が多く、
人物画のように階調変化の緩やかな画像の場合には、有
効係数が少なくなる傾向がある。また、人間が感じる画
質の評価は、変化の激しい風景画のような画像では甘
く、要求される近似精度は低く、量子化は粗くとも許容
できる。
く変化する部分の多い画像では、有効係数の数が多く、
人物画のように階調変化の緩やかな画像の場合には、有
効係数が少なくなる傾向がある。また、人間が感じる画
質の評価は、変化の激しい風景画のような画像では甘
く、要求される近似精度は低く、量子化は粗くとも許容
できる。
【００２２】一方、変化の緩やかな人物画のような画像
では、評価が厳しい傾向があり、要求される近似精度は
高い。これを整理すると次のようになる。 ［階調変化］ ［視覚の近似誤差］ ［適応量子化］ 激しい（風景画） 識別しにくい 粗くてよい 緩やか（人物画） 識別しやすい 細くする 本発明では、このような画像の傾向を検出する処理とそ
れに基づく、量子化条件の選択により、画像の特徴にあ
った量子化を行い、少ない符号量で高い画質の確保を可
能とする。
では、評価が厳しい傾向があり、要求される近似精度は
高い。これを整理すると次のようになる。 ［階調変化］ ［視覚の近似誤差］ ［適応量子化］ 激しい（風景画） 識別しにくい 粗くてよい 緩やか（人物画） 識別しやすい 細くする 本発明では、このような画像の傾向を検出する処理とそ
れに基づく、量子化条件の選択により、画像の特徴にあ
った量子化を行い、少ない符号量で高い画質の確保を可
能とする。
【００２３】即ち、第１回目の符号化処理において、量
子化後の有効係数の出現回数を計測し、この計測結果と
予め設定してある閾値との比較により、第２回目の符号
化処理で使用する量子化閾値を選択し、可変長符号化す
ることで達成できる。図２を用いて本発明の作用を説明
する。まず、ステップＳ１で初期量子化閾値、例えば、
粗い量子化を行う第１量子化閾値の量子化マトリクスＶ
ＴＨ１を選択する。またステップＳ２で固定長符号化部
３２ａを選択する。ステップＳ１，Ｓ２の動作順序は逆
でも良い。
子化後の有効係数の出現回数を計測し、この計測結果と
予め設定してある閾値との比較により、第２回目の符号
化処理で使用する量子化閾値を選択し、可変長符号化す
ることで達成できる。図２を用いて本発明の作用を説明
する。まず、ステップＳ１で初期量子化閾値、例えば、
粗い量子化を行う第１量子化閾値の量子化マトリクスＶ
ＴＨ１を選択する。またステップＳ２で固定長符号化部
３２ａを選択する。ステップＳ１，Ｓ２の動作順序は逆
でも良い。
【００２４】次に、ステップＳ３で８×８画素のブロッ
ク毎にＤＣＴ変換を行い、ＤＣＴ係数を求め、符号化す
る。このとき、符号化処理部３２では、ジグザグスキャ
ンにより１次元に変換された量子化係数のうち、値が０
でない有効係数の値（インデックス）と、有効係数まで
の値が０である無効係数のランの長さを検出するが、そ
の値にかかわらず、固定長符号化部３２ａにより一定の
符号長Ｌの符号を出力する。
ク毎にＤＣＴ変換を行い、ＤＣＴ係数を求め、符号化す
る。このとき、符号化処理部３２では、ジグザグスキャ
ンにより１次元に変換された量子化係数のうち、値が０
でない有効係数の値（インデックス）と、有効係数まで
の値が０である無効係数のランの長さを検出するが、そ
の値にかかわらず、固定長符号化部３２ａにより一定の
符号長Ｌの符号を出力する。
【００２５】ステップＳ４で１画面分の処理終了が判別
されると、ステップＳ５に進んで有効係数計測部３４で
バッファ内に格納された符号データ（固定長符号）のデ
ータ量（有効係数の出現数）の検出を行う。バッファに
出力された符号データ量Ｍは、 Ｍ＝Ｌ×（有効係数の出現数） の大きさであり、符号データ量Ｍから有効係数の出現数
を検出できる。
されると、ステップＳ５に進んで有効係数計測部３４で
バッファ内に格納された符号データ（固定長符号）のデ
ータ量（有効係数の出現数）の検出を行う。バッファに
出力された符号データ量Ｍは、 Ｍ＝Ｌ×（有効係数の出現数） の大きさであり、符号データ量Ｍから有効係数の出現数
を検出できる。
【００２６】有効係数の検出結果は、第１制御部１００
及び２制御部２００の機能を備えた制御部３５に入力さ
れる。制御部３５は、ステップＳ６に示すように、検出
したデータ量Ｍと予め定めてある判定閾値Ｎと比較し、
比較結果に応じて画像の種類を判断し、２つ以上用意し
てある量子化閾値の何れかを選択し、量子化処理部３１
に選択した量子化閾値の量子化マトリクスの設定を指示
する。
及び２制御部２００の機能を備えた制御部３５に入力さ
れる。制御部３５は、ステップＳ６に示すように、検出
したデータ量Ｍと予め定めてある判定閾値Ｎと比較し、
比較結果に応じて画像の種類を判断し、２つ以上用意し
てある量子化閾値の何れかを選択し、量子化処理部３１
に選択した量子化閾値の量子化マトリクスの設定を指示
する。
【００２７】量子化閾値の選択後、ステップＳ７で制御
部３５は符号化処理部３２に対し可変長符号化部３２ｂ
の選択を指示し、ステップＳ８，Ｓ９で２回目のＤＣＴ
変換、量子化および符号化を行う。２回目の量子化で２
次元的に配列された量子化係数は、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３２ｂによりＤ
Ｃ成分とＡＣ成分が、可変長符号化され、バッファ３３
を経て出力される。
部３５は符号化処理部３２に対し可変長符号化部３２ｂ
の選択を指示し、ステップＳ８，Ｓ９で２回目のＤＣＴ
変換、量子化および符号化を行う。２回目の量子化で２
次元的に配列された量子化係数は、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３２ｂによりＤ
Ｃ成分とＡＣ成分が、可変長符号化され、バッファ３３
を経て出力される。
【００２８】
【実施例】図３は本発明の一実施例を示した実施例構成
図である。図３において、１２は２次元ＤＣＴ変換部、
３１は量子化処理部、３２は符号化処理部、３３は符号
バッファ、３４は有効係数の出現数を検出する有効係数
計測部としての符号量検出部、３５は制御部であり、１
回目の符号化処理を行う第１制御部１００と２回数目の
符号化処理を行う第２制御部２００としての機能を備え
る。
図である。図３において、１２は２次元ＤＣＴ変換部、
３１は量子化処理部、３２は符号化処理部、３３は符号
バッファ、３４は有効係数の出現数を検出する有効係数
計測部としての符号量検出部、３５は制御部であり、１
回目の符号化処理を行う第１制御部１００と２回数目の
符号化処理を行う第２制御部２００としての機能を備え
る。
【００２９】量子化処理部３１は、２次元ＤＣＴ変換部
１２からのＤＣＴ係数を粗く量子化する第１量子化マト
リクスＶＴＨ１を格納した第１量子化閾値格納部４２、
ＤＣＴ係数を細かく量子化する第２量子化マトリクスＶ
ＴＨ２を格納した第２量子化閾値格納部４３、２種類の
量子化閾値を選択するための選択部４１、及び選択した
量子化閾値を用いて線形量子化する線形量子化部４０で
構成する。
１２からのＤＣＴ係数を粗く量子化する第１量子化マト
リクスＶＴＨ１を格納した第１量子化閾値格納部４２、
ＤＣＴ係数を細かく量子化する第２量子化マトリクスＶ
ＴＨ２を格納した第２量子化閾値格納部４３、２種類の
量子化閾値を選択するための選択部４１、及び選択した
量子化閾値を用いて線形量子化する線形量子化部４０で
構成する。
【００３０】また符号化処理部３２は、可変長符号を格
納した可変長符号表５３、固定長符号を格納した固定長
符号表５２、及び制御部３５からの指示で２組の符号表
の一方を選択する選択部５１で構成する。次に図３の実
施例の動作について図４のフローチャートに従って説明
する。この動作説明において各部の詳細な構成が更に明
らかにされる。
納した可変長符号表５３、固定長符号を格納した固定長
符号表５２、及び制御部３５からの指示で２組の符号表
の一方を選択する選択部５１で構成する。次に図３の実
施例の動作について図４のフローチャートに従って説明
する。この動作説明において各部の詳細な構成が更に明
らかにされる。
【００３１】まず制御部３５は、画像の性質を判断する
ために、第１回目の符号化処理を開始する。即ち、図４
のステップＳ１に示すように、選択部４１によりＤＣＴ
係数を粗く量子化する第１量子化マトリクスＶＴＨ１を
格納した第１量子化閾値格納部４２を選択して初期量子
化閾値を設定する。また、ステップＳ２で選択部５１に
より固定長符号表５２を選択する。さらにステップと３
で符号バッファ３３を初期化し、値を全て０とする。こ
れらステップと１〜Ｓ３の動作は、順不同で良い。
ために、第１回目の符号化処理を開始する。即ち、図４
のステップＳ１に示すように、選択部４１によりＤＣＴ
係数を粗く量子化する第１量子化マトリクスＶＴＨ１を
格納した第１量子化閾値格納部４２を選択して初期量子
化閾値を設定する。また、ステップＳ２で選択部５１に
より固定長符号表５２を選択する。さらにステップと３
で符号バッファ３３を初期化し、値を全て０とする。こ
れらステップと１〜Ｓ３の動作は、順不同で良い。
【００３２】次に、ステップＳ４に進み、画像を８×８
画素のブロックに分割し、ブロック毎に２次元ＤＣＴ変
換部１２でＤＣＴ変換を行ってＤＣＴ係数を求め、続い
て量子化処理部３１の線形量子化部４０で設定された初
期量子化閾値の第１量子化マトリクスＶＴＨ１を使用し
て量子化し、更に可変長符号化部５０で符号化する。こ
の符号化において、量子化係数は図１４に示したジグザ
グスキャンにより、１次元に変換され、１次元に変換さ
れた量子化係数のうち、値が０でない有効係数の値（イ
ンデックス）と、有効係数までの値が０である無効係数
のランの長さをもとに符号データを作成する。
画素のブロックに分割し、ブロック毎に２次元ＤＣＴ変
換部１２でＤＣＴ変換を行ってＤＣＴ係数を求め、続い
て量子化処理部３１の線形量子化部４０で設定された初
期量子化閾値の第１量子化マトリクスＶＴＨ１を使用し
て量子化し、更に可変長符号化部５０で符号化する。こ
の符号化において、量子化係数は図１４に示したジグザ
グスキャンにより、１次元に変換され、１次元に変換さ
れた量子化係数のうち、値が０でない有効係数の値（イ
ンデックス）と、有効係数までの値が０である無効係数
のランの長さをもとに符号データを作成する。
【００３３】しかし、第１回目の符号化では、固定長符
号表５２を選択しているため、ＡＣ成分の有効係数が得
られた際には、有効係数が得られるまでのランの値にか
かわらず、一定の符号長Ｌの固定長符号、例えば符号長
Ｌ＝１とすることで１ビット長で値が１となる固定長符
号を出力する。この符号長Ｌ＝１で符号値を１とする固
定長符号への変換に使用する固定長符号表５２として
は、例えば図５に示すものが使用される。
号表５２を選択しているため、ＡＣ成分の有効係数が得
られた際には、有効係数が得られるまでのランの値にか
かわらず、一定の符号長Ｌの固定長符号、例えば符号長
Ｌ＝１とすることで１ビット長で値が１となる固定長符
号を出力する。この符号長Ｌ＝１で符号値を１とする固
定長符号への変換に使用する固定長符号表５２として
は、例えば図５に示すものが使用される。
【００３４】図５の固定長符号表は、有効係数が得られ
た時の有効係数まで０の数を示すランの値を使用して参
照するもので、全てのランにつき固定長Ｌ＝１の符号１
に変換される。またＤＣ成分についてもランが０である
ことから、固定長符号１に変換される。例えば図１３に
示した量子化係数を固定長符号化した場合には、図６に
示すようになり、０以外の値をもつ有効係数が全て値１
で示されることになる。
た時の有効係数まで０の数を示すランの値を使用して参
照するもので、全てのランにつき固定長Ｌ＝１の符号１
に変換される。またＤＣ成分についてもランが０である
ことから、固定長符号１に変換される。例えば図１３に
示した量子化係数を固定長符号化した場合には、図６に
示すようになり、０以外の値をもつ有効係数が全て値１
で示されることになる。
【００３５】勿論、実際には量子化係数をジグザグスキ
ャンにより１次元に変換して固定長符号化するので、図
６に示すブロックの固定長符号は、符号バッファ３３に 「１１１１１」 となる符号列として格納される。ステップＳ５で１画面
分の処理終了が判別されるとステップＳ６に進み、符号
量検出部３４で符号バッファ３３内に格納された符号デ
ータのデータ量の検出、即ち有効係数の出現数の検出を
行う。
ャンにより１次元に変換して固定長符号化するので、図
６に示すブロックの固定長符号は、符号バッファ３３に 「１１１１１」 となる符号列として格納される。ステップＳ５で１画面
分の処理終了が判別されるとステップＳ６に進み、符号
量検出部３４で符号バッファ３３内に格納された符号デ
ータのデータ量の検出、即ち有効係数の出現数の検出を
行う。
【００３６】符号量検出部３４による符号バッファ３３
内の符号データのデータ量Ｍの検出は、符号バッファ３
３の先頭から順次、符号値１を読出し、符号値が０とな
るアドレスまでのポインタ移動量で行う。ここで、符号
バッファ３３の容量は、対象とする画像サイズ６４０画
素×４００画素（４０００ブロック）の場合、最大で３
２０００バイトである。
内の符号データのデータ量Ｍの検出は、符号バッファ３
３の先頭から順次、符号値１を読出し、符号値が０とな
るアドレスまでのポインタ移動量で行う。ここで、符号
バッファ３３の容量は、対象とする画像サイズ６４０画
素×４００画素（４０００ブロック）の場合、最大で３
２０００バイトである。
【００３７】符号量検出部３４の検出結果は、選択御部
３５に入力される。制御部３５は、ステップＳ７に示す
ように、検出したデータ量Ｍと予め定めてある判定閾値
Ｎと比較する。判定閾値Ｎは、例えば画像サイズ６４０
画素×４００画素（４０００ブロック）の場合、各ブロ
ックで平均３個の有効係数が存在するものとしてＮ＝１
２０００に設定される。
３５に入力される。制御部３５は、ステップＳ７に示す
ように、検出したデータ量Ｍと予め定めてある判定閾値
Ｎと比較する。判定閾値Ｎは、例えば画像サイズ６４０
画素×４００画素（４０００ブロック）の場合、各ブロ
ックで平均３個の有効係数が存在するものとしてＮ＝１
２０００に設定される。
【００３８】この判定閾値Ｎとデータ量Ｍとの大小関係
により、画像の種類を判断してステップＳ８又はＳ９に
進み、２つ以上用意してある量子化マトリクスＶＴＨ
１，ＶＴＨ２の何れかを選択し、量子化処理部３１に量
子化マトリクスの設定を指示する。即ち、 符号量Ｍ≧判定閾値Ｎ であれば変化の激しい画像と判断してステップＳ８に進
み、第１量子化閾値を用いた量子化マトリクスＶＴＨ１
を選択する。また 符号量Ｍ＜判定閾値Ｎ であれば変化の緩やかな画像と判断してステップＳ９に
進み、第２量子化閾値を用いた量子化マトリクスＶＴＨ
２を選択する。
により、画像の種類を判断してステップＳ８又はＳ９に
進み、２つ以上用意してある量子化マトリクスＶＴＨ
１，ＶＴＨ２の何れかを選択し、量子化処理部３１に量
子化マトリクスの設定を指示する。即ち、 符号量Ｍ≧判定閾値Ｎ であれば変化の激しい画像と判断してステップＳ８に進
み、第１量子化閾値を用いた量子化マトリクスＶＴＨ１
を選択する。また 符号量Ｍ＜判定閾値Ｎ であれば変化の緩やかな画像と判断してステップＳ９に
進み、第２量子化閾値を用いた量子化マトリクスＶＴＨ
２を選択する。
【００３９】量子化マトリクスを選択した後、制御部３
５はステップＳ１０で符号化処理部３２に対し、可変長
符号表５３の選択を指示し、続いてステップＳ１１で２
回目のＤＣＴ変換、量子化及び符号化を行う。この２回
目のＤＣＴ変換及び量子化についてはステップＳ４の１
回目と同じ処理となるが、符号化については選択した可
変長符号表５３を使用して行われる。即ち、量子化によ
り２次元的に配列された量子化係数は、図１４に示すジ
グザグスキャンにより１次元に変換される。次にブロッ
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成分は、値が０でない有効係数の
値（インデックス）と、有効係数までの値が０である無
効係数のランの長さに応じて、選択部５１で選択されて
いる可変長符号表５３内の対応する位置を参照し、参照
位置に記録されている異なる符号長のデータを符号バッ
ファ３３に出力する。
５はステップＳ１０で符号化処理部３２に対し、可変長
符号表５３の選択を指示し、続いてステップＳ１１で２
回目のＤＣＴ変換、量子化及び符号化を行う。この２回
目のＤＣＴ変換及び量子化についてはステップＳ４の１
回目と同じ処理となるが、符号化については選択した可
変長符号表５３を使用して行われる。即ち、量子化によ
り２次元的に配列された量子化係数は、図１４に示すジ
グザグスキャンにより１次元に変換される。次にブロッ
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成分は、値が０でない有効係数の
値（インデックス）と、有効係数までの値が０である無
効係数のランの長さに応じて、選択部５１で選択されて
いる可変長符号表５３内の対応する位置を参照し、参照
位置に記録されている異なる符号長のデータを符号バッ
ファ３３に出力する。
【００４０】このＤＣ成分及びＡＣ各成分の可変長符号
化で使用する可変長符号表５３は、画像ごとの統計量を
もとに作成するハフマン・テーブルで構成されている。
ステップＳ１２で全ブロックに対する２回目の処理の終
了が判別されると、符号バッファ３３に出力された可変
長符号データは端子１７から出力される。図７は本発明
の他の実施例を示した実施例構成図であり、図３の実施
例では固定長符号表５２を用いて１回目の固定長符号化
を行っていたが、この実施例にあっては、符号化処理部
３２に固定長のデータを出力する専用の固定長データ出
力部６３を設けたことを特徴とする。
化で使用する可変長符号表５３は、画像ごとの統計量を
もとに作成するハフマン・テーブルで構成されている。
ステップＳ１２で全ブロックに対する２回目の処理の終
了が判別されると、符号バッファ３３に出力された可変
長符号データは端子１７から出力される。図７は本発明
の他の実施例を示した実施例構成図であり、図３の実施
例では固定長符号表５２を用いて１回目の固定長符号化
を行っていたが、この実施例にあっては、符号化処理部
３２に固定長のデータを出力する専用の固定長データ出
力部６３を設けたことを特徴とする。
【００４１】即ち、符号化処理部３２には可変長符号表
６２を備えた専用の可変長符号化部６１に加え、固定長
データ出力部６３を設け、制御部３５により１回目の符
号化では選択部６０により固定長データ出力部６３を選
択し、２回目の符号化では選択部６０により可変長符号
化部６４を選択する。固定長データ出力部６３は、量子
化処理部３１よりジグザグスキャンによる読出しで有効
係数を受けた時にのみ、一定符号長Ｌの符号を出力す
る。
６２を備えた専用の可変長符号化部６１に加え、固定長
データ出力部６３を設け、制御部３５により１回目の符
号化では選択部６０により固定長データ出力部６３を選
択し、２回目の符号化では選択部６０により可変長符号
化部６４を選択する。固定長データ出力部６３は、量子
化処理部３１よりジグザグスキャンによる読出しで有効
係数を受けた時にのみ、一定符号長Ｌの符号を出力す
る。
【００４２】尚、実施例では、固定長データとして、Ｌ
＝１ビットで値が１を用いる例を示したが、一定符号長
であれば任意の符号長を用いることができることは明ら
かである。また上記の実施例では、初期量子化閾値とし
て２回目の可変長符号化時に選択する予め設定してある
量子化閾値の一つを選択する例を示したが、これ限定さ
れるものではなく、固定長符号化専用の量子化閾値を使
用する方法や、それぞれの量子化閾値の何れかに所定の
演算、例えは定数の加算、減算、除算或いは乗算を行っ
た結果を用いることでも実現できる。
＝１ビットで値が１を用いる例を示したが、一定符号長
であれば任意の符号長を用いることができることは明ら
かである。また上記の実施例では、初期量子化閾値とし
て２回目の可変長符号化時に選択する予め設定してある
量子化閾値の一つを選択する例を示したが、これ限定さ
れるものではなく、固定長符号化専用の量子化閾値を使
用する方法や、それぞれの量子化閾値の何れかに所定の
演算、例えは定数の加算、減算、除算或いは乗算を行っ
た結果を用いることでも実現できる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
第１回目の符号化処理において、量子化後の有効係数の
出現回を計測し、この計測結果と予め設定してある閾値
との比較により、第２回目の符号化処理で使用する量子
化閾値を選択し、可変長符号化するようにしたため、画
像の種類にかかわらず、高い画質を維持したまま、適切
に符号化することができる。
第１回目の符号化処理において、量子化後の有効係数の
出現回を計測し、この計測結果と予め設定してある閾値
との比較により、第２回目の符号化処理で使用する量子
化閾値を選択し、可変長符号化するようにしたため、画
像の種類にかかわらず、高い画質を維持したまま、適切
に符号化することができる。
【図１】本発明の原理説明図
【図２】本発明の作用を示したフローチャート
【図３】本発明の実施例構成図
【図４】図３の実施例の動作を示したフローチャート
【図５】図３で用いる固定長符号表の説明図
【図６】符号長１で値が１に固定長符号化された量子化
係数を示した説明図
係数を示した説明図
【図７】本発明の他の実施例を示した実施例構成図
【図８】従来のＡＤＣＴ方式の符号化回路のブロック図
【図９】図８の２次元ＤＣＴ変換部のブロック図
【図１０】８×８画素にブロック分割された原画像信号
の説明図
の説明図
【図１１】図１０の原画像から変換したＤＣＴ係数を示
した説明図
した説明図
【図１２】ＤＣＴ係数の量子化に使用する閾値の説明図
【図１３】図１１のＤＣＴ係数を図１２の閾値で量子化
して得た量子化係数の説明図
して得た量子化係数の説明図
【図１４】量子化係数の１次元に変換する走査順序の説
明図
明図
【図１５】従来の線形量子化回路のブロック図
１１．１７：端子 １２：２次元ＤＣＴ変換部 ３１：量子化処理部 ３２：符号化処理部 ３２ａ：固定長符号化部 ３２ｂ：可変長符号化部 ３３：符号バッファ ３４：有効係数計測部（符号量検出部） ３５：制御部 ４０：線形量子化部 ４１，５１，６０：選択部 ４２：第１量子化閾値格納部 ４３：第２量子化閾値格納部 ５０，６１：可変長符号化部 ５２：固定長符号表 ５３，６１：可変長符号表 １００：第１制御部 ２００：第２制御部
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−286466（ＪＰ，Ａ) 特開 平４−215385（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−58570（ＪＰ，Ａ) 特開 平５−63986（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−140073（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H04N 7/24 - 7/68 H04N 1/41 H03M 7/40 G06T 9/00
Claims (8)
- 【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、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、該２次元離散コサイン変換により得られた変
換係数を所定の量子化閾値を用いて量子化し、更に該量
子化で得られた量子化係数を符号化する画像データ符号
化方法に於いて処理対象となる原画像につき１回目の２
次元離散コサイン変換、量子化および符号化を行う第１
過程と、 該第１過程の量子化で得られた有効係数の出現数を計測
する第２過程と、 前記第２過程で計測された有効係数の出現数を予め定め
た閾値と比較し、該比較結果に基づいて量子化閾値を選
択する第３過程と、 該第３過程で選択された量子化閾値を使用して２回目の
原画像の２次元離散コサイン変換、量子化および符号化
を行う第４過程と、 を備えたことを特徴とする画像データ符号化方法。 - 【請求項２】請求項１記載の画像データ符号化方法に於
いて、 前記第１過程における１回の量子化係数の符号化は、量
子化係数が零の場合は符号を出力せず、零以外の量子化
係数が得られた場合には所定の固定長符号に変換して出
力する固定長符号化を行い、前記第２過程にあっては、
第１過程で得られた固定長符号を用いて有効係数の出現
数を計測することを特徴とする画像データ符号化方法。 - 【請求項３】請求項２記載の画像データ符号化方法に於
いて、 前記第１過程における１回目の量子化係数の符号化は、
零以外の量子化係数が得られた場合にのみ符号長が１ビ
ットで且つ符号内容が１となる固定長符号に変換し、前
記第２過程にあっては、第１過程で得られた全ブロック
分の固定長符号の総数を有効係数の出現数として求める
ことを特徴とする画像データ符号化方法。 - 【請求項４】請求項２記載の画像データ符号化方法に於
いて、 前記第３過程における量子化閾値の選択は、有効係数の
出現数が閾値以上の場合は、階調変化の激しい画像に適
用される第１量子化閾値を選択し、有効係数の出現数が
閾値未満の場合は、階調変化の緩やかな画像に適用され
る第２量子化閾値を選択することを特徴とする画像デー
タ符号化方法。 - 【請求項５】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
ン変換する２次元ＤＣＴ変換部１２と、該２次元ＤＣＴ
変換部１２より得られた変換係数を所定の量子化閾値を
用いて量子化する量子化処理部３１と、該量子化処理部
３１で得られた量子化係数を符号化する符号化部３２と
を備えた画像データ符号化装置に於いて処理対象となる
原画像につき前記２次元ＤＣＴ変換部１２、量子化処理
部３１および符号化部３２を使用して１回目の符号化を
行う第１制御部１００と、 該第１制御部１００による１回目の量子化で得られた有
効係数の出現数を計測する有効係数計測部３４と、 前記有効係数計測部３４で計測された有効係数の出現数
を予め定めた閾値と比較し、該比較結果に基づいて選択
された量子化閾値を使用して前記２次元ＤＣＴ変換部１
２、量子化処理部３１および符号化部３２により２回目
の符号化を行う第２制御部２００と、 を備えたことを特徴とする画像データ符号化装置。 - 【請求項６】請求項５記載の画像データ符号化装置に於
いて、 前記符号化部３２は、零となる量子化係数が得られた場
合は符号出力を行わず、零以外の量子化係数が得られた
場合には所定の固定長符号に変換して出力する固定長符
号化部３２ａと、ＤＣ成分を示す有効係数、ＡＣ成分を
示す有効係数と該ＡＣ成分有効係数までの零の数との組
を可変長符号化する可変長符号化部３２ｂを備え、 前記第１制御部１００による１回目の符号化時には前記
固定長符号化部３２ａを使用し、前記第２制御部２００
による２回目の符号化時には前記可変長符号化部３２ｂ
を使用することを特徴とする画像データ符号化装置。 - 【請求項７】請求項６記載の画像データ符号化装置に於
いて、 前記固定長符号化部３２ａは、零以外の量子化係数が得
られた場合にのみ符号長が１ビットで且つ符号内容が１
となる固定長符号に変換し、前記有効係数計測部３４は
前記固定長符号化部３２ａから得られた全ブロック分の
固定長符号の総数を有効係数の出現数として求めること
を特徴とする画像データ符号化装置。 - 【請求項８】請求項５記載の画像データ符号化装置に於
いて、 前記第２制御部２００は、有効係数の数が閾値以上の場
合は、階調変化の激しい画像に適用される第１量子化閾
値を選択し、有効係数の数が閾値未満の場合は、階調変
化の緩やかな画像に適用される第２量子化閾値を選択す
ることを特徴とする画像データ符号化装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21776391A JP3017334B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 画像データ符号化方法及び装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP21776391A JP3017334B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 画像データ符号化方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0563985A JPH0563985A (ja) | 1993-03-12 |
| JP3017334B2 true JP3017334B2 (ja) | 2000-03-06 |
Family
ID=16709355
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP21776391A Expired - Fee Related JP3017334B2 (ja) | 1991-08-29 | 1991-08-29 | 画像データ符号化方法及び装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3017334B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5847762A (en) * | 1995-12-27 | 1998-12-08 | Thomson Consumer Electronics, Inc. | MPEG system which decompresses and then recompresses MPEG video data before storing said recompressed MPEG video data into memory |
-
1991
- 1991-08-29 JP JP21776391A patent/JP3017334B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0563985A (ja) | 1993-03-12 |
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