JP3140092B2 - 画像データ圧縮回路 - Google Patents

画像データ圧縮回路

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JP3140092B2
JP3140092B2 JP17697691A JP17697691A JP3140092B2 JP 3140092 B2 JP3140092 B2 JP 3140092B2 JP 17697691 A JP17697691 A JP 17697691A JP 17697691 A JP17697691 A JP 17697691A JP 3140092 B2 JP3140092 B2 JP 3140092B2
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久 丹羽
雅之 内山
幸雄 柘植
郁義 伊東
悟 滝沢
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チノン株式会社
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  • Compression Of Band Width Or Redundancy In Fax (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、画像情報をディジタル
データに変換して記憶媒体に記録するディジタル電子ス
チルカメラなどの装置に備えられた画像データ圧縮回路
に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ディジタル電子スチルカメラは、被写体
である光学像をディジタルデータに変換し、このディジ
タルデータをICメモリカードなどの記憶装置に記録す
る。このようなディジタルデータは膨大なデータ容量に
なるので、これを限られた容量の記憶媒体内に記憶させ
るためのデータ圧縮が不可欠になる。
【0003】従来のデータ圧縮手法としては種々の方式
のものが提案されている。例えば、隣接画素間の相関性
を利用したADPCM方式(差分パルスコード変調方
式)や、あるいは画面内に縦n画素、横n画素からなる
n×n画素のブロックに区切り、ブロック毎にそのブロ
ック内の相関性を利用するDCT方式(離散コサイン変
換方式)などである。
【0004】図10は、ADPCM方式を用いたディジ
タル電子スチルカメラの信号処理ブロック図である。同
図では、ズームレンズ201とシャッター202を通し
て写された映像が、CCD203によって映像信号とし
て出力され、S/H回路204でサンプル・ホールドさ
れる。S/H回路204からの信号は、ホワイトバラン
ス回路205によって処理されて、A/D変換回路20
6でディジタル信号に変換される。変換後の信号は、A
DPCM符号化回路207で符号化され、ICメモリカ
ードなどの記憶媒体208に書き込まれる。そして、こ
れらの動作はすべてタイミング発生装置209からの指
示によって、同期して行なわれる。
【0005】次に、ADPCM符号化回路207の一例
として、画素適応ADPCM符号化回路を図8に示す。
この方式は、注目している画素のサンプル値X0 を先行
するサンプル値から予測して、注目している画素の値X
0とその予測値 0 との差である予測誤差信号ε0 ε0 0 −X0 を入力される画素データの画像データ量より少ないデー
タ量に変換するものである。
【0006】予測方式としては、図9(a)に示す様に
注目する画素の左の画素をX1 、真上の画素をX2 、右
上の画素X3 としたとき 0 =1/2X1 +1/4(X2 +X3 ) を予測値とする2次元3点予測などがある。
【0007】また、画素適応ADPCM方式は、データ
圧縮のためのデータ変換器を複数個備え、既に得られた
先行画素の予測誤差信号の復号値によりそのデータ変換
器を画素ごとに選択し、切り換えている。ここで、復号
値とは図8のデータ逆変換器の出力信号である。
【0008】例えばデータ変換器の選択は図9(b)に
示すように、これからデータ圧縮する画素の左の画素に
おける予測誤差信号の復号値をε1 、真上の画素におけ
る予測誤差信号の復号値をε2 とすれば、選択の指標ε
p は次式で示される。
【0009】εp =1/2(|ε1 |+|ε2 |) すなわち、εp の値よりこれからデータ圧縮する予測誤
差信号がどのくらいあるかを予測して、適したデータ変
換器を選択しようとするものである。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
従来の画素適応ADPCM符号化回路においては、例え
ば注目画素の直前、および直上の予測誤差信号の絶対値
の平均値εp が、50の場合であっても、注目画素で画
像の輝度が急峻に変化している場合には、実際の予測誤
差信号値が150とか200とかいったものになる可能
性がある。したがって、図5に示すように、εp に対し
てある程度離れた値が入力されても、復号したときの値
が入力された値に近づくように設定されているため、本
来細かいステップでデータ変換したいεp 付近のステッ
プが粗くなる。また、εp より離れた値のものが入力さ
れた場合は、ある程度復号した信号値は入力された値に
近づくが、誤差が大きい。
【0011】すなわち、データ変換器はεp による予測
誤差信号の予測が完全に行われるなら、例えば図6に示
す様に設計すべきである。
【0012】しかし、従来のシステムにおいては、εp
により完全な予測誤差信号値の予測ができないため、デ
ータ変換器のステップを粗くせざるを得ない。このこと
より、復号後の信号に誤差が大きく、画質を劣化させて
いた。
【0013】本発明はこのような問題を解決して、誤差
の少ない画像データ圧縮回路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】上記の課題を達成するた
めに、本発明の画像データ圧縮回路には、入力画像デー
タを取り込み、この入力画像データにおける注目画素の
値から予測値を減算して予測誤差信号を生成する加算器
と、データ変換特性の異なった複数のデータ変換器から
なり、予測誤差信号を圧縮するデータ変換部と、複数の
データ変換器に対応する複数のデータ逆変換器を有し、
データ変換器で圧縮されたデータを復号し、加算器に与
える予測値を生成する局部復号器と、選択規則の異なっ
た複数のデータ変換器選択器からなり、データ逆変換器
の出力信号を用いてデータ変換器の選択指標を算出し、
最適なデータ変換器をデータ変換部から選択するデータ
変換器選択部と、圧縮前の入力画像データをプリスキャ
ンして、選択指標と予測誤差信号とのずれを求め、この
情報に基づいてその画像に最適な選択規則を持ったデー
タ変換器選択器をデータ変換器選択部から選択する自動
選択部とを備えられている。好ましくは、自動選択部
は、圧縮前の入力画像データをプリスキャンして画面デ
ータの輝度変化を検出し、この輝度変化が大きくなるに
従って選択指標より離れた値までデータ変換する。
【0015】
【作用】本発明の画像データ圧縮回路は以上のように構
成されるので、入力された画像データを自動選択部でプ
リスキャンすることによって、データ変換器の選択指標
εp がどの程度、実際の予測誤差信号とずれるかを求め
ることができる。そして、この情報を基に、画像データ
に最適な選択規則を持ったデータ変換器選択器をデータ
変換器選択部から選択する。例えば、画面データ全体の
輝度がほとんど平坦な場合には、選択指標εp 付近のス
テップが細かいデータ変換器を選択する選択規則を持っ
たデータ変換器選択器に切り換える。また、画面データ
全体が急峻なエッジを多く持つ場合には、選択指標εp
より離れた値まで十分にデータ変換ができるデータ変換
器を選択する選択規則を持ったデータ変換器選択器に切
り換える。この切換えにより、原画像との誤差を少なく
することができる。
【0016】
【実施例】以下、添付図面の図1から図7を参照して、
本発明の一実施例について説明する。
【0017】図1は本発明の実施例に係る画像データ圧
縮回路の構成図である。本実施例の画像データ圧縮回路
には、画像データが入力される入力端子10と、入力さ
れた画像データを一時的に記憶するフィールドメモリ2
0と、注目画素の値X0 から予測値 0 を減算するため
の加算器25と、加算器25からの出力データを圧縮す
るデータ変換部であるデータ変換器群30と、データ変
換器群30の中から特定のデータ変換器を選択するスイ
ッチ35と、選択の指標εpを算出して特定のデータ変
換器を選択するデータ変換器選択器群40と、データ変
換器選択器群40の中から特定のデータ変換器選択器を
選択するスイッチ45と、データ圧縮器30で圧縮され
た画像データにデータ変換器番号を付加するデータ付加
器50と、データ付加器50からの出力データが与えら
れる出力端子60と、データ圧縮器30で圧縮されたデ
ータを復号し復号時に発生する誤差の累積を防止する局
部復号器70と、フィールドメモリ20に記憶された画
像データをプリスキャンして、その画像に最適な選択規
則を持ったデータ変換器選択器を検出する検出器80
と、自分の好みの復号画像を得るために使用者が手動で
データ変換器選択器を選択する入力信号が与えられる入
力端子90と、検出器80からの検出信号と入力端子9
0からの入力信号とのいずれかの信号をスイッチ45に
与えるスイッチ95とが備えられている。データ変換器
群30には、データ変換特性の異なった複数のデータ変
換器31、32、33とが備えられている。データ変換
器31、32、33は例えば8ビットのデータ(0〜2
55)を3ビットのデータ(0〜7)に圧縮する機能を
持つ。局部復号器70には、データ変換器31、32、
33とペアになる複数のデータ逆変換器71、72、7
3と、スイッチ45からの信号で特定のデータ逆変換器
を選択するスイッチ74と、スイッチ74からの予測誤
差信号ε0 と予測値 0 を加算する加算器75と、加算
器25に与える予測値 0 を生成する予測器76とが備
えられている。データ逆変換器71、72、73は例え
ば3ビットのデータを8ビットのデータに復号する機能
を持つ。データ付加器50によるデータ変換器番号の付
加は、画像データの各ブロックデータの先頭あるいは末
尾に付加してもよく、また画像データの先頭にヘッダ情
報として付加してもよい。前述したデータ変換器の特性
の例について、図2の表と、図3〜図5のグラフを用い
て説明する。まず、データ変換器1について説明する
と、入力データが0または1の場合は0に変換し、入力
データが2から4までの場合は1に変換する。以下、5
〜6を2に、7〜9を3に、10〜13を4に、14〜
19を5に、20〜29を6に変換する。そして、入力
データが30以上の場合には、すべて7に変換する。デ
ータ変換器2〜8についても、同様に変換する。
【0018】次に、本実施例の動作について説明する。
入力端子10に与えられた画像データはフィールドメモ
リ20に一旦記憶され、検出器80で1画面分の画像デ
ータがプリスキャンされる。検出器80では例えば、1
フィールド分の画素の輝度値分布の標準偏差を求め、そ
の値が小さければ対象画面の輝度変化は平坦であるとみ
なし、εP の値付近を細かくデータ変換するデータ変換
器を選択するデータ変換器選択器を選ぶ。また、標準偏
差が大きければ、対象画面は輝度変化の急峻な部分を多
く含んでいるとみなし、εP より離れた値までデータ変
換するデータ変換器を選択するデータ変換器選択器を選
ぶ。そして、プリスキャンにより求めた標準偏差の値に
応じて、複数のデータ変換器選択器の中から対象画像に
適したものを選ぶことによって、原画像と比較して誤差
の少ないデータ圧縮を行うことができる。このようにし
て選ばれたデータ変換器選択器はスイッチ45の切換え
によって、データ変換器選択器群40から選択される。
そして、選択されたデータ変換器選択器の指示によっ
て、対象画像に適したデータ変換器がデータ変換器群3
0から選択される。また、検出器80でプリスキャンさ
れた画像データX0 は、フィールドメモリ20から加算
器25に転送され、局部復号器70から送られてきた予
測値 0 との減算が行われる。そして、その結果がデー
タ変換器群30に転送され、検出器80で選ばれたデー
タ変換器を用いて圧縮される。このように圧縮された画
像データがデータ付加器50に送られ、1画面ごとにデ
ータ変換器番号が付加されて、出力端子60に与えられ
る。
【0019】以上のように、入力端子10より入力され
た画像データを検出部80でプリスキャンすることによ
って、データ変換器の選択指標εp がどの程度、実際の
予測誤差信号ε0 とずれるかを求めることができる。ス
イッチ45では、この情報を基に、画像データに最適な
選択規則を持ったデータ変換器選択器をデータ変換器選
択部から選択する。例えば、画面データ全体の輝度がほ
とんど平坦な場合には、図6に示すような、選択指標ε
p 付近のステップが細かいデータ変換器を選択する選択
規則を持ったデータ変換器選択器に切り換える。また、
画面データ全体が急峻なエッジを多く持つ場合には、図
7に示すような、選択指標εp より離れた値まで十分に
データ変換ができるデータ変換器を選択する選択規則を
持ったデータ変換器選択器に切り換える。この切換えに
より、原画像との誤差を少なくすることができる。
【0020】また、スイッチ95を手動入力側に切り換
えることにより、使用者の好みに応じたデータ変換器選
択器を選ぶこともできる。
【0021】本実施例では、検出器80は1画面分の画
像データをプリスキャンしているが、1画面をいくつか
のブロックに分割してプリスキャンしてもよい。この場
合は、プリスキャンの結果によって、ブロックごとにデ
ータ変換器選択器が選択される。このため、データ付加
器50では、ブロックごとにデータ変換器選択器番号の
データを付加するために、データが増大するが、本実施
例より誤差の少ない復号画面を得ることができる。
【0022】また、本実施例では、検出器80は1画面
分の画像データのすべての画素についてプリスキャンし
ているが、数個おきに間引いてプリスキャンしてもよ
い。これにより、プリスキャン処理の時間短縮ができ
る。
【0023】なお、プリスキャンによる画像解析の方法
は画素データの標準偏差を求める方法だけでなく、例え
ばDPCM回路において予測誤差信号の分布を使うなど
がある。
【0024】さらに、本実施例では、画像データ圧縮の
手法としてADPCM方式を用いて説明したが、DCT
などの他の画像データ圧縮方式を用いてもよい。
【0025】
【発明の効果】以上、詳細に説明した通り本発明の画像
データ圧縮回路であれば、入力された画像データをプリ
スキャンすることによって、データ変換器の選択指標ε
p がどの程度、実際の予測誤差信号とずれるかを求める
ことができる。そして、この情報を基に、画像データに
最適な選択規則を持ったデータ変換器選択器を選択する
ことにより、原画像との誤差を小さくすることができ
る。
【0026】また、使用者の好みにより、例えば、特に
画像の平坦部のみの誤差を小さくしたいときや、急峻な
エッジのみの誤差を特に小さくしたいときなど、データ
変換器選択器を手動で選ぶことができる。
【0027】さらに、1画面の画像データを複数のブロ
ックに分解して、各ブロックに適したデータ変換器選択
器を使用することにより、さらに原画像との誤差を小さ
くできる。
【0028】また、画像データの画素を間引いてプリス
キャンすることにより、短い時間でプリスキャンするこ
とができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例に係る画像データ圧縮回路の構
成図である。
【図2】データ変換器の特性を示す図である。
【図3】データ変換器の特性を示す図である。
【図4】データ変換器の特性を示す図である。
【図5】データ変換器の特性を示す図である。
【図6】データ変換器の特性を示す図である。
【図7】データ変換器の特性を示す図である。
【図8】従来例に係る画像データ圧縮回路の構成図であ
る。
【図9】画素の構成を示す概念図である。
【図10】従来例に係るディジタル電子スチルカメラの
信号処理ブロック図である。
【符号の説明】
10…入力端子 20…フィールドメモリ 30…データ変換器群 40…データ変換器群選択器群 50…データ付加器 60…出力端子 70…局部復号器 80…検出器 90…入力端子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊東 郁義 長野県諏訪市高島一丁目21番17号 チノ ン株式会社内 (72)発明者 滝沢 悟 長野県諏訪市高島一丁目21番17号 チノ ン株式会社内 (56)参考文献 特開 平2−205982(JP,A) 特開 平1−303873(JP,A) 特開 昭62−178071(JP,A) 特開 昭61−193563(JP,A) 特開 昭57−81770(JP,A) 特開 平2−295364(JP,A) 特開 昭62−249566(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H04N 1/41 - 1/419 H04N 5/225 H04N 5/92 H04N 7/24

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 入力画像データを取り込み、この入力画
    像データにおける注目画素の値から予測値を減算して予
    測誤差信号を生成する加算器と、 データ変換特性の異なった複数のデータ変換器からな
    り、前記予測誤差信号を圧縮するデータ変換部と、 前記複数のデータ変換器に対応する複数のデータ逆変換
    器を有し、前記データ変換器で圧縮されたデータを復号
    し、前記加算器に与える前記予測値を生成する局部復号
    器と、 選択規則の異なった複数のデータ変換器選択器からな
    り、前記データ逆変換器の出力信号を用いて前記データ
    変換器の選択指標を算出し、最適なデータ変換器を前記
    データ変換部から選択するデータ変換器選択部と、 圧縮前の入力画像データをプリスキャンして、前記選択
    指標と前記予測誤差信号とのずれを求め、この情報に基
    づいてその画像に最適な選択規則を持ったデータ変換器
    選択器を前記データ変換器選択部から選択する自動選択
    部とを備えることを特徴とする画像データ圧縮回路。
  2. 【請求項2】 前記自動選択部は、前記圧縮前の入力画
    像データをプリスキャンして画面データの輝度変化を検
    出し、この輝度変化が大きくなるに従って前記選択指標
    より離れた値までデータ変換するようなデータ変換器を
    選択する選択規則を持ったデータ変換器選択器を選択す
    ることを特徴とする請求項1記載の画像データ圧縮回
    路。
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