JP3017510B2 - 圧縮データ量制御方法 - Google Patents
圧縮データ量制御方法Info
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- JP3017510B2 JP3017510B2 JP2018076A JP1807690A JP3017510B2 JP 3017510 B2 JP3017510 B2 JP 3017510B2 JP 2018076 A JP2018076 A JP 2018076A JP 1807690 A JP1807690 A JP 1807690A JP 3017510 B2 JP3017510 B2 JP 3017510B2
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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データを圧縮して伝送または記録
する際に、圧縮後のデータ量が要求されるデータ量以下
となるように圧縮率を制御するデータ量制御方法に関す
る。
する際に、圧縮後のデータ量が要求されるデータ量以下
となるように圧縮率を制御するデータ量制御方法に関す
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１ブロック８×８画素の複数ブロックに分割
し、各ブロック毎に２次元の離散コサイン変換（DCT:Di
screte Cosine Transform）を行い（処理P1）、得られ
るDCT係数に８×８個の閾値からなる量子化マトリクス
の各閾値を除算することにより量子化を行う（処理P
2）。第５図および第６図は輝度信号用および色差信号
用の量子化マトリクスの例である。
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１ブロック８×８画素の複数ブロックに分割
し、各ブロック毎に２次元の離散コサイン変換（DCT:Di
screte Cosine Transform）を行い（処理P1）、得られ
るDCT係数に８×８個の閾値からなる量子化マトリクス
の各閾値を除算することにより量子化を行う（処理P
2）。第５図および第６図は輝度信号用および色差信号
用の量子化マトリクスの例である。
量子化したDCT係数のうち直流（DC）成分は前のブロ
ックで量子化したDC成分との差分を取り、その差分のビ
ット数をハフマン符号化する。交流（AC）成分はブロッ
ク内でジグザグスキャンを行って一次元の数列に変換
し、有効係数のビッド数と連続する零（無効係数）の個
数とで２次元のハフマン符号化を行う（処理P3およびP
4）。第７図にジグザグスキャンのテーブルの一例を示
す。
ックで量子化したDC成分との差分を取り、その差分のビ
ット数をハフマン符号化する。交流（AC）成分はブロッ
ク内でジグザグスキャンを行って一次元の数列に変換
し、有効係数のビッド数と連続する零（無効係数）の個
数とで２次元のハフマン符号化を行う（処理P3およびP
4）。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における量子化のときに、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DCT係数の除算を行う。スケールファクタ
は「2S」（Ｓ＝0,±1,±2,…）で表現される値で、量子
化マトリクスの各閾値に2Sを乗算することは各閾値のデ
ータをビットシフトすることに相当する。圧縮画像の画
質および圧縮率はこのスケールファクタによって調整す
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DCT係数の除算を行う。スケールファクタ
は「2S」（Ｓ＝0,±1,±2,…）で表現される値で、量子
化マトリクスの各閾値に2Sを乗算することは各閾値のデ
ータをビットシフトすることに相当する。圧縮画像の画
質および圧縮率はこのスケールファクタによって調整す
る。
こうして圧縮したデータは、処理P1〜P4とは逆の処理
によって伸張する。すなわち、処理P5におけるハフマン
復合化、処理P6におけるDC成分およびAC成分の復合化、
処理P7における逆量子化および処理P8における逆DCT（I
DCT）である。
によって伸張する。すなわち、処理P5におけるハフマン
復合化、処理P6におけるDC成分およびAC成分の復合化、
処理P7における逆量子化および処理P8における逆DCT（I
DCT）である。
ところで、このシステムでは可変長符号であるハフマ
ン符号を用いてデータ圧縮を行っているため、圧縮後の
全データ量は圧縮工程（処理P1〜P4）が終了するまで知
ることが出来ない。このため、予め設定したデータ量の
範囲内で符号化する必要がある場合は、何らかのデータ
量の制御が必要となる。従来は複数種類のスケールファ
クタで圧縮を行い、それぞれの場合の圧縮後のデータ量
を測定してスケールファクタと圧縮後のデータ量との関
係を求め、圧縮後のデータ量に対応するスケールファク
タを類推してこの類推したスケールファクタによってデ
ータ圧縮を行うようにしている。
ン符号を用いてデータ圧縮を行っているため、圧縮後の
全データ量は圧縮工程（処理P1〜P4）が終了するまで知
ることが出来ない。このため、予め設定したデータ量の
範囲内で符号化する必要がある場合は、何らかのデータ
量の制御が必要となる。従来は複数種類のスケールファ
クタで圧縮を行い、それぞれの場合の圧縮後のデータ量
を測定してスケールファクタと圧縮後のデータ量との関
係を求め、圧縮後のデータ量に対応するスケールファク
タを類推してこの類推したスケールファクタによってデ
ータ圧縮を行うようにしている。
圧縮後のデータ量とスケールファクタとの関係は多く
の画像の測定結果から次のような関係にあることが確認
されている。
の画像の測定結果から次のような関係にあることが確認
されている。
［データ量］＝A log［スケールファクタ］＋Ｂ （A,B:測定点によって決まる定数） 従って、測定結果からA,Bを求め、必要とする圧縮後
のデータ量に対するスケールファクタを推定することが
出来る。８画像の実験結果では、要求されるデータ量に
対して±５％以下の誤差で制御できることが報告されて
いる。（1998年電子情報信学会秋季全国大会論文集Ｄ−
45）。
のデータ量に対するスケールファクタを推定することが
出来る。８画像の実験結果では、要求されるデータ量に
対して±５％以下の誤差で制御できることが報告されて
いる。（1998年電子情報信学会秋季全国大会論文集Ｄ−
45）。
ところで、前述のデータ量制御方法によると、圧縮し
たデータを記録媒体に記録する際に、すでに記録されて
いる一枚分の画像データを消去してその領域に記録する
場合、推定したスケールファクタにプラスの誤差が生じ
ていると記録する圧縮データがその領域に入り切らない
という不都合がある。
たデータを記録媒体に記録する際に、すでに記録されて
いる一枚分の画像データを消去してその領域に記録する
場合、推定したスケールファクタにプラスの誤差が生じ
ていると記録する圧縮データがその領域に入り切らない
という不都合がある。
また、前述の処理手順ではスケールファクタを実数と
して扱っており、スケールファクタを2Sの形で用いると
２倍または1/2倍の変化幅で量子化ステップ幅が変化す
るため、データ量の誤差がさらに大きくなることが予想
される。
して扱っており、スケールファクタを2Sの形で用いると
２倍または1/2倍の変化幅で量子化ステップ幅が変化す
るため、データ量の誤差がさらに大きくなることが予想
される。
この発明は圧縮後のデータ量が確実に要求されるデー
タ量以下とするようにする圧縮データ量制御方法を提供
することを目的とする。
タ量以下とするようにする圧縮データ量制御方法を提供
することを目的とする。
この発明は、一枚のディジタル画像を、１ブロックｎ
×ｎ画素からなる複数のブロックに分割し、各ブロック
毎に離散コサイン変換を行い、変換して得られるｎ×ｎ
個の変換係数を、それぞれ所定の係数2S（Ｓ＝0,±1,±
2,…）が乗算されたｎ×ｎ個の閾値からなる量子化マト
リクスの各閾値で除算して量子化を行い、量子化後のデ
ータを可変長符号化する画像データ圧縮において、上記
圧縮後のデータ量が所望の設定値を超える場合は上記巾
Ｓの値を変化させて上記量子化および符号化を行い、圧
縮後のデータ量が上記設定値以下となるようにする。
×ｎ画素からなる複数のブロックに分割し、各ブロック
毎に離散コサイン変換を行い、変換して得られるｎ×ｎ
個の変換係数を、それぞれ所定の係数2S（Ｓ＝0,±1,±
2,…）が乗算されたｎ×ｎ個の閾値からなる量子化マト
リクスの各閾値で除算して量子化を行い、量子化後のデ
ータを可変長符号化する画像データ圧縮において、上記
圧縮後のデータ量が所望の設定値を超える場合は上記巾
Ｓの値を変化させて上記量子化および符号化を行い、圧
縮後のデータ量が上記設定値以下となるようにする。
また、上記巾Ｓの値に特定の値を設定して量子化およ
び符号化を行い、圧縮後のデータ量が上記設定値以上と
なった場合は、巾Ｓに１を加算して量子化ステップ幅を
大にして再度量子化および符号化を行い、圧縮後のデー
タ量が上記設定値以下となるまで繰返す。
び符号化を行い、圧縮後のデータ量が上記設定値以上と
なった場合は、巾Ｓに１を加算して量子化ステップ幅を
大にして再度量子化および符号化を行い、圧縮後のデー
タ量が上記設定値以下となるまで繰返す。
この発明は、離散コサイン変換して得られる変換係数
に量子化マトリクスの各閾値を除算して量子化し、この
量子化した変換係数にハフマン符号化のような不等長符
号化を施してデータ圧縮する際に、量子化マトリクスの
各閾値に所定の係数2Sを乗算し、巾Ｓの値を変化させる
ことによって量子化ステップ幅を変化させ、圧縮後のデ
ータ量が所望の設定値となるように変化させる。変化さ
せる方法としては、まず、特定の値S0を係数2Sの巾Ｓと
して設定し、前述の量子化および符号化を行い、得られ
る圧縮後のデータ量が要求されるデータ量以下であれば
処理を終了する。
に量子化マトリクスの各閾値を除算して量子化し、この
量子化した変換係数にハフマン符号化のような不等長符
号化を施してデータ圧縮する際に、量子化マトリクスの
各閾値に所定の係数2Sを乗算し、巾Ｓの値を変化させる
ことによって量子化ステップ幅を変化させ、圧縮後のデ
ータ量が所望の設定値となるように変化させる。変化さ
せる方法としては、まず、特定の値S0を係数2Sの巾Ｓと
して設定し、前述の量子化および符号化を行い、得られ
る圧縮後のデータ量が要求されるデータ量以下であれば
処理を終了する。
もし、圧縮後のデータ量が所望のデータ量を超えてい
れば巾Ｓに「１」を加えて量子化ステップ幅を大きく
し、再びデータ圧縮を行う。それでもまだ要求されるデ
ータ量を超えていれば、さらに巾Ｓに「１」を加えてデ
ータ圧縮する。これら一連の処理は圧縮後のデータ量が
必要とされるデータ量以下となるまで繰り返し、圧縮後
のデータ量が要求されるデータ量以下となったところで
処理を終了する。
れば巾Ｓに「１」を加えて量子化ステップ幅を大きく
し、再びデータ圧縮を行う。それでもまだ要求されるデ
ータ量を超えていれば、さらに巾Ｓに「１」を加えてデ
ータ圧縮する。これら一連の処理は圧縮後のデータ量が
必要とされるデータ量以下となるまで繰り返し、圧縮後
のデータ量が要求されるデータ量以下となったところで
処理を終了する。
このようにすれば、圧縮後のデータ量は確実に所望の
データ量以下となり、すでに記録されている一枚分の画
像データを消去してその領域に新たな圧縮データを記録
する場合でも、記録する圧縮データがその領域に入り切
らないという不都合は生じない。
データ量以下となり、すでに記録されている一枚分の画
像データを消去してその領域に新たな圧縮データを記録
する場合でも、記録する圧縮データがその領域に入り切
らないという不都合は生じない。
第１図はこの発明による圧縮データ量制御方法の処理
手順の一実施例を示す概略図で、第４図と同一部分には
同一符号を付して説明する。
手順の一実施例を示す概略図で、第４図と同一部分には
同一符号を付して説明する。
まず、入力画像データを、水平および垂直方向にｎ×
ｎ画素、例えば８×８画素からなる複数のブロックに分
割し、各ブロック毎に２次元の離散コサイン変換（DC
T）を施す（処理P1）。
ｎ画素、例えば８×８画素からなる複数のブロックに分
割し、各ブロック毎に２次元の離散コサイン変換（DC
T）を施す（処理P1）。
DCTは周波数領域における直交変換の一種であり、変
換係数をＦ（u,v）、１ブロック分の入力画像データを
ｆ（i,j）とすると、 で定義され、得られる変換係数Ｆ（u,v）は１ブロック
分の入力画像データを空間周波数に分解した成分を示し
ている。
換係数をＦ（u,v）、１ブロック分の入力画像データを
ｆ（i,j）とすると、 で定義され、得られる変換係数Ｆ（u,v）は１ブロック
分の入力画像データを空間周波数に分解した成分を示し
ている。
変換係数Ｆ（0,0）は入力画像データｆ（i,j）のｎ×
ｎ画素の平均値に比例した値（DC成分）を示しており、
Ｆ（u,v）において、u,vが大きくなるにつれて空間周波
数の高い成分（AC成分）を示す。
ｎ画素の平均値に比例した値（DC成分）を示しており、
Ｆ（u,v）において、u,vが大きくなるにつれて空間周波
数の高い成分（AC成分）を示す。
このようにして得られる２次元DCT係数に対し、ｎ×
ｎ個の閾値からなる量子化マトリクスの各閾値にそれぞ
れスケールファクタ2Sを乗算した値を除算して量子化を
行う（処理P2）。スケールファクタ2Sによる量子化マト
リクスの各閾値に対する乗算処理は、前述したように量
子化マトリクスの各閾値をビットシフトすることに相当
し、圧縮後のデータ量の増減はこのスケールファクタに
よって調整できる。
ｎ個の閾値からなる量子化マトリクスの各閾値にそれぞ
れスケールファクタ2Sを乗算した値を除算して量子化を
行う（処理P2）。スケールファクタ2Sによる量子化マト
リクスの各閾値に対する乗算処理は、前述したように量
子化マトリクスの各閾値をビットシフトすることに相当
し、圧縮後のデータ量の増減はこのスケールファクタに
よって調整できる。
次に、量子化した変換係数Ｆ′（u,v）に対し、DC成
分については前のブロックで量子化したDC成分と差分を
取り（処理P3）、差分のビット数をハフマン符号化する
（処理P4）。AC成分については、第７図に示す順序でジ
グザグスキャンを行い一次元の数列に変換した後、連続
する零データの個数を圧縮するランレングス符号化を行
い（処理P3）、さらにランレングス符号化した連続する
零データの個数データと有効係数のビット数データとで
２次元のハフマン符号化を行う（処理P4）。
分については前のブロックで量子化したDC成分と差分を
取り（処理P3）、差分のビット数をハフマン符号化する
（処理P4）。AC成分については、第７図に示す順序でジ
グザグスキャンを行い一次元の数列に変換した後、連続
する零データの個数を圧縮するランレングス符号化を行
い（処理P3）、さらにランレングス符号化した連続する
零データの個数データと有効係数のビット数データとで
２次元のハフマン符号化を行う（処理P4）。
ハフマン符号化はDC成分およびAC成分共に量子化した
係数値そのものを使用せず、その値を表現するのに必要
なビット数をハフマン符号化する。そしてハフマン符号
とは別にそのビット数の値を付加情報として付け加え
る。例えば、量子化した係数が２（10進数）とした場
合、２進数で表現すると“000…010"となるが、これを
表現するのに必要なビット数２をこの値を代表する値と
してハフマン符号化し、２ビットのデータ“10"を付加
ビットとして付加する。
係数値そのものを使用せず、その値を表現するのに必要
なビット数をハフマン符号化する。そしてハフマン符号
とは別にそのビット数の値を付加情報として付け加え
る。例えば、量子化した係数が２（10進数）とした場
合、２進数で表現すると“000…010"となるが、これを
表現するのに必要なビット数２をこの値を代表する値と
してハフマン符号化し、２ビットのデータ“10"を付加
ビットとして付加する。
他方、量子化した係数が負の場合は付加ビットから１
を引いたデータを付加する。例えば、量子化した係数が
−２（10進数）であるとすると、２進数（２の捕数表
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する。こうすることにより、量子化
し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。
を引いたデータを付加する。例えば、量子化した係数が
−２（10進数）であるとすると、２進数（２の捕数表
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する。こうすることにより、量子化
し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。
次いで、圧縮後のデータ量を測定し、全データ量が要
求されるデータ量を超えている場合は、スケールファク
タ2Sの巾Ｓを調整して処理P2における量子化ステップ幅
を大きくし、圧縮後のデータ量を減少させる（処理P1
0）。
求されるデータ量を超えている場合は、スケールファク
タ2Sの巾Ｓを調整して処理P2における量子化ステップ幅
を大きくし、圧縮後のデータ量を減少させる（処理P1
0）。
第２図のフローチャートを参照して動作を説明する
と、まずスケールファクタ2Sの巾Ｓの値を特定の値S0に
設定し（ステップT1）、処理P2〜P4におけるデータ圧縮
処理を行う（ステップT2）。値S0としては、第３図に示
すように、前もって種々のサンプル画像についてスケー
ルファクタと圧縮後のデータ量との関係を調べておき、
その中から圧縮後のデータ量がスケールファクタの増加
によって初めて要求されるデータ量Ｖ以下となる値を選
択するようにすればよい。
と、まずスケールファクタ2Sの巾Ｓの値を特定の値S0に
設定し（ステップT1）、処理P2〜P4におけるデータ圧縮
処理を行う（ステップT2）。値S0としては、第３図に示
すように、前もって種々のサンプル画像についてスケー
ルファクタと圧縮後のデータ量との関係を調べておき、
その中から圧縮後のデータ量がスケールファクタの増加
によって初めて要求されるデータ量Ｖ以下となる値を選
択するようにすればよい。
次いで、こうして選択した値S0で圧縮したデータ量が
要求されるデータ量Ｖ以下となるか否か判断し（ステッ
プT3）、データ量Ｖ以下であれば処理を終了する。デー
タ量Ｖを超える場合は、巾Ｓ（S0）に「１」を加えて
（ステップT4）再び処理P2〜P4におけるデータ圧縮処理
を行い（ステップT2）、圧縮したデータ量が所定のデー
タ量Ｖ以下となるか否か再び判断する（ステップT3）。
こうしてステップT2〜T4の処理を繰り返し、圧縮後のデ
ータ量が要求されるデータ量Ｖ以下となると処理を終了
する。
要求されるデータ量Ｖ以下となるか否か判断し（ステッ
プT3）、データ量Ｖ以下であれば処理を終了する。デー
タ量Ｖを超える場合は、巾Ｓ（S0）に「１」を加えて
（ステップT4）再び処理P2〜P4におけるデータ圧縮処理
を行い（ステップT2）、圧縮したデータ量が所定のデー
タ量Ｖ以下となるか否か再び判断する（ステップT3）。
こうしてステップT2〜T4の処理を繰り返し、圧縮後のデ
ータ量が要求されるデータ量Ｖ以下となると処理を終了
する。
この発明によれば、スケールファクタの値を調整しな
がらデータ圧縮を繰り返し、圧縮後のデータ量が要求さ
れたデータ量以下であることを確認したのちデータ圧縮
を終了するので、圧縮後のデータ量を確実に要求される
データ量以下にすることが出来る。
がらデータ圧縮を繰り返し、圧縮後のデータ量が要求さ
れたデータ量以下であることを確認したのちデータ圧縮
を終了するので、圧縮後のデータ量を確実に要求される
データ量以下にすることが出来る。
第１図はこの発明による圧縮データ量制御方法の処理手
順を示す図、 第２図は第１図の動作を説明するためのフローチャー
ト、 第３図はスケールファクタと圧縮後のデータ量との関係
を示す表、 第４図は従来の圧縮・伸張処理の処理手順を示す図 第５図は輝度信号の量子化マトリクスを示す表、第６図
は色差信号の量子化マトリクスを示す表、第７図はジグ
ザグスキャンのテーブルを示す表である。
順を示す図、 第２図は第１図の動作を説明するためのフローチャー
ト、 第３図はスケールファクタと圧縮後のデータ量との関係
を示す表、 第４図は従来の圧縮・伸張処理の処理手順を示す図 第５図は輝度信号の量子化マトリクスを示す表、第６図
は色差信号の量子化マトリクスを示す表、第７図はジグ
ザグスキャンのテーブルを示す表である。
Claims (2)
- 【請求項１】一枚のディジタル画像を、１ブロックｎ×
ｎ画素からなる複数のブロックに分割し、各ブロック毎
に離散コサイン変換を行い、変換して得られるｎ×ｎ個
の変換係数を、それぞれ所定の係数2S（Ｓ＝0,±1,±2,
…）が乗算されたｎ×ｎ個の閾値からなる量子化マトリ
クスの各閾値で除算して量子化を行い、量子化後のデー
タを可変長符号化してデータ量を圧縮する画像データ圧
縮において、 上記圧縮後のデータ量が所望の設定値を超える場合は上
記巾Ｓの値を変化させて上記量子化および符号化を行
い、圧縮後のデータ量が上記設定値以下となるようにす
ることを特徴とする圧縮データ量制御方法。 - 【請求項２】上記巾Ｓの値に特定の値を設定して量子化
および符号化を行い、圧縮後のデータ量が上記設定値以
上となった場合は、巾Ｓに１を加算して量子化ステップ
幅を大にして再度量子化および符号化を行い、圧縮後の
データ量が上記設定値以下となるまで繰返すようにした
ことを特徴とする請求項１記載の圧縮データ量制御方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018076A JP3017510B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | 圧縮データ量制御方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2018076A JP3017510B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | 圧縮データ量制御方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03224362A JPH03224362A (ja) | 1991-10-03 |
| JP3017510B2 true JP3017510B2 (ja) | 2000-03-13 |
Family
ID=11961564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2018076A Expired - Fee Related JP3017510B2 (ja) | 1990-01-30 | 1990-01-30 | 圧縮データ量制御方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3017510B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08213422A (ja) * | 1995-02-07 | 1996-08-20 | Mitsubishi Electric Corp | 半導体装置およびそのボンディングパッド構造 |
| JP4274234B2 (ja) | 2006-12-04 | 2009-06-03 | ソニー株式会社 | 圧縮データ量制御方法及び画像データ圧縮装置 |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6146685A (ja) * | 1984-08-13 | 1986-03-06 | Nec Corp | 動画像信号の予測符号化装置 |
| JPS62194741A (ja) * | 1986-02-21 | 1987-08-27 | Hitachi Ltd | 適応量子化器 |
-
1990
- 1990-01-30 JP JP2018076A patent/JP3017510B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03224362A (ja) | 1991-10-03 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
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