JP3397682B2 - 画像符号化装置 - Google Patents
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Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は画像データを量子化
し、該量子化された画像データを符号化する画像符号化
装置及び方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、カラー画像信号の符号化方式とし
て、ＡＤＣＴ（適応的離散的コサイン変換）符号化方式
が注目されており、この種の符号化方式の国際標準化期
間として設立されたグループであるＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎ
ｔ ＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃＥｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕ
ｐ）における符号化方式においても、ＤＣＴ符号化方式
が採用されようとしている。 【０００３】以下、この種の符号化方式の基本システム
の概要について簡単に説明する。 【０００４】図３はＤＣＴ変換を用いた従来の符号化方
式の概略構成例を説明するためのブロック図、図４
（Ａ）〜（Ｄ）は図３に示す符号化方式の処理を説明す
るための図である。２は符号化しようとするデジタル画
像信号の入力端子であり、ラスタースキャンによるデジ
タル画像信号が入力される。該端子２に入力された画像
信号は８×８ブロック化回路４に入力され、ここで２次
元的に（８×８）画素からなる画素ブロックに分割さ
れ、この画素ブロック単位で後段に送出される。 【０００５】６はこのブロック化回路４からの画像信号
をＤＣＴ変換し、周波数領域についての（８×８）のデ
ータマトリクスを出力するＤＣＴ変換回路である。即
ち、図４（Ａ）に示す如き画像データＤ11〜Ｄ88からな
る画素ブロックは、該回路６により図４（Ｂ）に示す如
きＸ11〜Ｘ88からなるデータマトリクスに変換される。 【０００６】ここで、Ｘ11は画素ブロックの水平方向及
び垂直方向についての直流（ＤＣ）成分、即ち、この画
素ブロックの平均値を示している。このＸ11〜Ｘ88を一
般にＸijとすると、ｉが大きい程垂直方向に高い周波数
を有する成分、ｊが大きい程水平方向に高い周波数を有
する成分を示している。 【０００７】ＤＣＴ変換回路６から出力されたデータマ
トリクスは線形量子化回路８に入力される。一方、量子
化マトリクス発生回路１８は、各ＤＣＴ係数Ｘ11〜Ｘ88
に対する量子化ステップサイズの重み付けを示す量子化
マトリクスＷ11〜Ｗ88（図４（Ｃ）に示す）を発生し、
係数発生回路１６は係数Ｃを発生する。この量子化マト
リクスＷ11〜Ｗ88及び係数Ｃは乗算器２０へ入力され
る。乗算器２０では（Ｗij×Ｃ／Ｃ0）を演算し、線形
量子化回路８の量子化ステップはこの乗算器２０の出力
Ｑ11〜Ｑ88に従って決定される。ここではＣは正の値で
あり、このＣの値により画質や発生データ量が制御され
る。またＣ0は定数である。 【０００８】実際には、線形量子化回路８ではＸij／Ｑ
ijが演算され、出力される。この線形量子化回路８の出
力をＧ11〜Ｇ88とする。この量子化された変換データＧ
11〜Ｇ88はジグザグ走査回路１０にて直流成分から順に
送出される。即ち、ジグザグ走査回路１０からは、Ｇ11
〜Ｇ88がＧ11，Ｇ12，Ｇ21，Ｇ31，Ｇ22，Ｇ13，Ｇ14，
Ｇ23，Ｇ32，Ｇ41…Ｇ85，Ｇ86，Ｇ77，Ｇ68，Ｇ78，Ｇ
87，Ｇ88の順で可変長符号化回路（ＶＬＣ）１２に供給
される。 【０００９】ＶＬＣ１２においては、例えば直流成分Ｇ
11については近傍に位置する画素ブロック間で予測値を
算出し、この予測値との予測誤差をハフマン符号化す
る。また、他の交流成分Ｇ12〜Ｇ88についてはかなりの
係数が０であると思われるので、０以外の有意係数はそ
の値によりグループ分けされたグループの識別番号と、
その有意係数の前にある０の数（０ラン長）を組にした
値をハフマン符号化する。又、有意係数をグループ分け
されたグループ内の何れの値であるかを示すデータを付
加符号とする。 【００１０】一般に、画像の斜め方向の高周波成分は発
生確率が低いため、ジグザグ走査後のＧijの後半部分は
すべて０になることが多いと予想される。従って、この
様にして得た可変長符号は非常に高い圧縮率が期待で
き、平均で数分の１程度の圧縮率を想定した場合には、
殆ど画質劣化のない画像が復元できる。 【００１１】一方、一般に伝送路は単位時間あたりの伝
送容量は定められており、例えば動画像を伝送する場合
の様に所定期間毎に１画面を伝送しなければならない場
合においては、出力される符号が画面単位もしくは画素
ブロック単位で固定されたビット数となることが望まれ
る。 【００１２】ここで、前述の係数Ｃを大きくとればＧij
が０となる確率が増加し、符号化されたデータの総ビッ
ト数ＮＢが減少する。この係数Ｃと総ビット数ＮＢとの
関係は、画像によって異なるが何れにしても単純減少関
数であり、平均的な画像について図４（Ｄ）の如き対数
曲線となることが知られている。 【００１３】そこで、所望の総ビット数ＮＢ０を得る、
係数Ｃ0を予測する手法が前述のＪＰＥＧ等により提示
されている。即ち、係数Ｃ1について先ず符号化を行
い、こうして得られた符号の総ビット数ｎｂ１を求め
る。このｎｂ１に基づきＣ0の予測値Ｃ2を計算する。こ
の計算は図４（Ｄ）に示す対数曲線が（Ｃ1，ｎｂ１）
上を通ることから予測することができる。 【００１４】この操作を数回繰返すことにより、所望の
総ビット数ＮＢ０に対して数％程度の誤差の範囲内の符
号量とすることができる。 【００１５】 【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
の様に繰返し符号化を行い上記係数Ｃの値を決定する処
理は、非常に時間のかかる処理であり、動画像の様に所
定期間に１画面を必ず伝送しなければならない符号化装
置には適していない。特に、高品位テレビジョン信号の
如くビットレートの極めて高い画像信号を取扱う場合に
はこの様な処理は不可能である。 【００１６】本発明は斯かる背景下に、画像データを量
子化し、該量子化された画像データを符号化する符号化
装置において、高速の処理が可能で、かつ、所定期間毎
のデータ量を所望のデータ量に設定することができる画
像符号化方法及び装置を提供することを目的とする。 【００１７】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の画像符号化装置は、所定画素数で構成され
た画像データを順次入力する入力手段と、前記入力手段
によって入力された画像データを直交変換する変換手段
と、前記変換手段によって直交変換された画像データを
一時記憶する記憶手段と、前記変換手段によって直交変
換された所定単位の画像データを所定の量子化パラメー
タで量子化する第１の量子化手段と、前記第１の量子化
手段によって量子化された前記所定単位の画像データを
可変長符号化した際の第１の符号量を演算する第１の演
算手段と、前記第１の量子化手段によって量子化された
各画素の量子化係数を所定ビット数下位へビットシフト
された前記所定単位の画像データを可変長符号化した際
の第２の符号量を演算する第２の演算手段と、前記所定
の量子化パラメータ、前記第１の符号量、前記ビットシ
フトのビット数及び第２の符号量とに基づいて前記所定
単位の画像データを符号化した際の符号量が所望の符号
量になると予測される量子化パラメータを発生する発生
手段と、前記発生手段により発生された量子化パラメー
タを用いて前記記憶手段に記憶された前記所定単位の画
像データを量子化する第２の量子化手段と、前記第２の
量子化手段によって量子化された前記所定単位の画像デ
ータを可変長符号化する符号化手段とを有し、前記第１
の量子化手段、前記第１の演算手段、前記第２の演算手
段及び前記発生手段が処理を実行している期間、前記第
２の量子化手段及び前記符号化手段は、前記第１の量子
化手段、前記第１の演算手段、前記第２の演算手段及び
前記発生手段が現在処理している所定単位の画像データ
の一つ前に処理した所定単位の画像データに対して処理
を実行していることを特徴とする。 【００１８】また、本発明の画像符号化方法は、画像デ
ータを入力する入力ステップと、該入力された画像デー
タを量子化する量子化ステップと、該量子化された画像
データを符号化した際の符号量を評価する第1の符号量
評価ステップと、該量子化された画像データを所定ビッ
ト数シフトするシフトステップと、ビットシフトされた
画像データを符号化した際の符号量を評価する第2の符
号量評価ステップと、前記第1の符号量評価ステップと
前記第2の符号量評価ステップとの評価結果に応じて量
子化パラメータを決定し、該決定された量子化パラメー
タを用いて前記入力された画像データを量子化し、該量
子化された入力画像データを符号化する符号化ステップ
とを有することを特徴とする。 【００１９】 【発明の実施の形態】本発明の以下に説明する実施例に
よれば画像情報を周波数領域に変換して得た変換データ
を量子化し、該量子化された変換データを可変長符号化
する符号化装置において、あらかじめ複数の制御係数に
より制御する複数の量子化手段と、前記複数の量子化さ
れた変換データを可変長符号化により符号化した際のデ
ータ量を所定期間単位で演算する手段と、前記複数の制
御係数と前記可変長符号化量をもとに第２の複数の制御
係数を演算し発生する出段と第２の複数の制御係数でそ
れぞれ量子化し可変長符号化した出力を選択する手段を
備える構成とした。 【００２０】上述の如く構成することにより、第２の量
子化手段の制御係数は第１の量子化手段の制御係数に比
べ所望の値に近くなり、ほぼ所望の制御係数を得ること
ができる。また、符号化や制御係数の演算を繰返し行う
必要がないので処理は極めて高速に行うことができ、動
画像等の処理にも十分適用することができる。 【００２１】以下、本発明の実施例について具体的に説
明する。図１は本発明の第１の実施例を示すブロック図
である。 【００２２】図中、２０はアナログテレビジョン信号の
入力端子であり、該端子２０から入力されたテレビジョ
ン信号はＡ／Ｄ変換器２２にて８ビットにデジタル化さ
れ、図３のブロック化回路４と同様の動作を行う（８×
８）ブロック化回路２６にて（８×８）の画素ブロック
に分割され、各ブロック毎にＤＣＴ変換回路２８に供給
される。 【００２３】各ブロックの画素データＤ11〜Ｄ88はＤＣ
Ｔ変換回路２８にて、図３の場合と同様に周波数領域に
ついてのデータマトリクスＸ11〜Ｘ88に変換され、ジグ
ザグ走査回路３０に供給される。該ジグザグ走査回路３
０は、図３の１０と同様の動作を行い、ＤＣＴ変換され
たデータマトリクスＸ11〜Ｘ88をＸ11，Ｘ12，Ｘ21，Ｘ
31，Ｘ22，Ｘ13，Ｘ14，Ｘ23，Ｘ32，Ｘ41…Ｘ85，
Ｘ86，Ｘ77，Ｘ68，Ｘ78，Ｘ87，Ｘ88の順で出力する。 【００２４】量子化マトリクス発生回路３６は、前述の
量子化マトリクスＷ11〜Ｗ88を発生する。但し、本実施
例では各量子化回路３２ａ〜３２ｄには既にジグザグ走
査されたデータが入力されるのでこの量子化マトリクス
Ｗ11〜Ｗ88もジグザグ走査に対応した順序で発生され、
乗算回路３８ａ〜３８ｄに供給される。 【００２５】乗算器３８ａ〜３８ｄには、係数演算器４
８より前述の制御係数Ｃとして初期係数Ｃ1〜Ｃ4が供給
される。乗算器３８ａ〜３８ｄでは前記従来例と同様に
量子化マトリクスの出力Ｗ11〜Ｗ88と制御係数Ｃxとそ
れぞれ（Ｗij×Ｃx／Ｃ0）を演算し、量子化回路３２ａ
〜３２ｄへ出力する。量子化器３８ａ〜３８ｄではそれ
ぞれ制御係数Ｃ1〜Ｃ4で制御された量子化ステップでジ
グザグ走査された変換係数を量子化し、可変長符号化器
４０ａ〜４０ｄへ出力する。 【００２６】本実施例にあってはＶＬＣ４０ａ〜４０ｄ
は実際の符号化データは出力せず、図３のＶＬＣ１２と
同様の処理を行った場合の各画面毎の総ビット数情報ｎ
ｂ１〜ｎｂ４のみを出力する。 【００２７】係数演算器４８では、上記ＶＬＣ４０ａ〜
４０ｄより出力されたｎｂ１〜ｎｂ４と前記制御係数Ｃ
1〜Ｃ4を用いて、本来希望とする総ビット数に対する制
御係数Ｃ5を算出し、乗算器３８ｅへ出力する。 【００２８】又、制御係数Ｃ6とＣ7をＣ5の近傍値とし
て乗算器３８ｆ，３８ｇへ出力する一方、スイッチ４４
の端子４４ａ〜４４ｃへも出力する。 【００２９】ただし、Ｃ5をＣn≦Ｃ5≦Ｃn+1とした時Ｃ
6，Ｃ7はＣn≦Ｃ6＜Ｃ5，Ｃ5＜Ｃ7≦Ｃn+1とし、ｎは１
≦ｎ≦３である。 【００３０】乗算器３８ｅ〜３８ｇでは前記乗算器３８
ａ〜３８ｄと同様に量子化マトリクス３６とそれぞれの
制御係数Ｃ5〜Ｃ7で演算した後垂直ブランキング期間内
に量子化器３２ｅ〜３２ｇへ出力する。 【００３１】一方、量子化器３２ｅ〜３２ｇではジグザ
グ走査器３０より出力されたＤＣＴ変換係数を１フレー
ム遅延器３４で１フレーム分遅延したＤＣＴ変換係数が
入力されている。 【００３２】量子化器３２ｅ〜３２ｇでは前記制御係数
Ｃ5〜Ｃ6で制御された量子化ステップで前記変換係数を
量子化し、可変長符号化器４０ｅ〜４０ｇへそれぞれ出
力する。本実施例にあってはＶＬＣ４０ｅ〜４０ｆは実
際の符号化データをエントリーバッファ４２ａ〜４２ｃ
へ出力する一方、総ビット数ｎｂ５〜ｎｂ７を判定器５
０へ出力する。判定器５０では本来希望する総ビット数
以下でかつ一番近い量子化結果を選択する様な出力をス
イッチ４４と４６へ出力する。エントリーバッファ４２
ａ〜４２ｃは判定器５０より判定結果が出るまで符号化
データを蓄積する。スイッチ４４では判定結果により制
御係数を選択しマルチプレクサ５２へ出力する。又スイ
ッチ４６では、符号化データを選択しマルチプレクサ５
２へ出力する。マルチプレクサ５２では制御係数と符号
化データを多重化し出力端子５４へ出力する。 【００３３】（他の実施例）図２は本発明の第２の実施
例を示すブロック図である。第１の実施例と同様の動作
を示すものについては、同一の番号を付し説明は省略す
る。 【００３４】図２中ジグザグ走査器３０から出力された
ＤＣＴ係数は１フレーム遅延器３４へ出力し、量子化器
６０へも出力する。一方、乗算器６２では係数演算器６
４から出力された初期係数Ｃ1と量子化マトリクス器３
６の出力Ｗ11〜Ｗ38とが演算され量子化器６０へ出力さ
れている。量子化器６０では制御係数Ｃ1で制御された
量子化ステップでＤＣＴ変換係数を量子化し可変長符号
化器４０ａ〜４０ｄへ出力する。ここで量子化されたＤ
ＣＴ係数の全ビット数をＫビットとすれば、ＶＬＣ４０
ａにはＫビット出力し、ＶＬＣ４０ｂには（Ｋ−１）ビ
ットをＶＬＣ４０ｂの下位ビットに出力し、ＶＬＣ４０
ｃには（Ｋ−２）ビットをＶＬＣ４０ｃの下位ビット
へ、ＶＬＣ４０ｄには（Ｋ−３）ビットをＶＬＣ４０ｄ
の下位ビットへ出力する。ＶＬＣ４０ａ〜４０ｄでは前
記第１の実施例と同様に符号化データは出力せずに各画
面毎の総ビット数情報ｎｂ１〜ｎｂ４のみを係数演算器
６４へ出力する。ここでＶＬＣ４０ａ〜４０ｄでは量子
化器６０の出力を下位方向へ０〜３ビットシフトして接
続することにより、ＶＬＣ４０ａでは初期制御係数Ｃ1
で制御した量子化出力に対し可変長符号化を行いＶＬＣ
４０ｂでは初期制御係数Ｃ1の２倍のステップサイズで
量子化された量子化出力に対し可変長符号化を行い、Ｖ
ＬＣ４０ｃではＣ1の４倍のステップサイズで、又、Ｖ
ＬＣ４０ｄではＣ1の８倍のステップサイズで量子化さ
れた結果に対して可変長符号化を行っていることに近似
することができる。すなわち、可変長符号化量ｎｂ１〜
ｎｂ４は制御係数Ｃ1，Ｃ1×２，Ｃ1×４，Ｃ1×８で制
御した符号化量を表わしていることになる。 【００３５】係数演算器６４では制御係数Ｃ1，Ｃ1×
２，Ｃ1×４，Ｃ1×８に対しての符号化総数ｎｂ１，ｎ
ｂ２，ｎｂ３，ｎｂ４をもとに本来希望とする符号化量
に対する制御係数Ｃ5を求め、又、制御係数Ｃ5の近傍の
値としてＣ6＝Ｃ5−α，Ｃ7＝Ｃ5＋αとしてＣ6，Ｃ7を
決める。そして制御係数Ｃ5〜Ｃ7を乗算器３８ｅ〜３８
ｇへ出力する。以後の処理は第１の実施例と同様に処理
する。 【００３６】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、所
望の符号量に近似できる量子化ステップを俊敏に求める
ことが可能となり、符号化処理スピードを向上させるこ
とができる。また、前記所望の符号量に近似された符号
化データを常に一定間隔で出力することができるので、
連続的に入力される画像データに対して破綻なく処理を
進めることが容易となる。
し、該量子化された画像データを符号化する画像符号化
装置及び方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】近年、カラー画像信号の符号化方式とし
て、ＡＤＣＴ（適応的離散的コサイン変換）符号化方式
が注目されており、この種の符号化方式の国際標準化期
間として設立されたグループであるＪＰＥＧ（Ｊｏｉｎ
ｔ ＰｈｏｔｏｇｒａｐｈｉｃＥｘｐｅｒｔ Ｇｒｏｕ
ｐ）における符号化方式においても、ＤＣＴ符号化方式
が採用されようとしている。 【０００３】以下、この種の符号化方式の基本システム
の概要について簡単に説明する。 【０００４】図３はＤＣＴ変換を用いた従来の符号化方
式の概略構成例を説明するためのブロック図、図４
（Ａ）〜（Ｄ）は図３に示す符号化方式の処理を説明す
るための図である。２は符号化しようとするデジタル画
像信号の入力端子であり、ラスタースキャンによるデジ
タル画像信号が入力される。該端子２に入力された画像
信号は８×８ブロック化回路４に入力され、ここで２次
元的に（８×８）画素からなる画素ブロックに分割さ
れ、この画素ブロック単位で後段に送出される。 【０００５】６はこのブロック化回路４からの画像信号
をＤＣＴ変換し、周波数領域についての（８×８）のデ
ータマトリクスを出力するＤＣＴ変換回路である。即
ち、図４（Ａ）に示す如き画像データＤ11〜Ｄ88からな
る画素ブロックは、該回路６により図４（Ｂ）に示す如
きＸ11〜Ｘ88からなるデータマトリクスに変換される。 【０００６】ここで、Ｘ11は画素ブロックの水平方向及
び垂直方向についての直流（ＤＣ）成分、即ち、この画
素ブロックの平均値を示している。このＸ11〜Ｘ88を一
般にＸijとすると、ｉが大きい程垂直方向に高い周波数
を有する成分、ｊが大きい程水平方向に高い周波数を有
する成分を示している。 【０００７】ＤＣＴ変換回路６から出力されたデータマ
トリクスは線形量子化回路８に入力される。一方、量子
化マトリクス発生回路１８は、各ＤＣＴ係数Ｘ11〜Ｘ88
に対する量子化ステップサイズの重み付けを示す量子化
マトリクスＷ11〜Ｗ88（図４（Ｃ）に示す）を発生し、
係数発生回路１６は係数Ｃを発生する。この量子化マト
リクスＷ11〜Ｗ88及び係数Ｃは乗算器２０へ入力され
る。乗算器２０では（Ｗij×Ｃ／Ｃ0）を演算し、線形
量子化回路８の量子化ステップはこの乗算器２０の出力
Ｑ11〜Ｑ88に従って決定される。ここではＣは正の値で
あり、このＣの値により画質や発生データ量が制御され
る。またＣ0は定数である。 【０００８】実際には、線形量子化回路８ではＸij／Ｑ
ijが演算され、出力される。この線形量子化回路８の出
力をＧ11〜Ｇ88とする。この量子化された変換データＧ
11〜Ｇ88はジグザグ走査回路１０にて直流成分から順に
送出される。即ち、ジグザグ走査回路１０からは、Ｇ11
〜Ｇ88がＧ11，Ｇ12，Ｇ21，Ｇ31，Ｇ22，Ｇ13，Ｇ14，
Ｇ23，Ｇ32，Ｇ41…Ｇ85，Ｇ86，Ｇ77，Ｇ68，Ｇ78，Ｇ
87，Ｇ88の順で可変長符号化回路（ＶＬＣ）１２に供給
される。 【０００９】ＶＬＣ１２においては、例えば直流成分Ｇ
11については近傍に位置する画素ブロック間で予測値を
算出し、この予測値との予測誤差をハフマン符号化す
る。また、他の交流成分Ｇ12〜Ｇ88についてはかなりの
係数が０であると思われるので、０以外の有意係数はそ
の値によりグループ分けされたグループの識別番号と、
その有意係数の前にある０の数（０ラン長）を組にした
値をハフマン符号化する。又、有意係数をグループ分け
されたグループ内の何れの値であるかを示すデータを付
加符号とする。 【００１０】一般に、画像の斜め方向の高周波成分は発
生確率が低いため、ジグザグ走査後のＧijの後半部分は
すべて０になることが多いと予想される。従って、この
様にして得た可変長符号は非常に高い圧縮率が期待で
き、平均で数分の１程度の圧縮率を想定した場合には、
殆ど画質劣化のない画像が復元できる。 【００１１】一方、一般に伝送路は単位時間あたりの伝
送容量は定められており、例えば動画像を伝送する場合
の様に所定期間毎に１画面を伝送しなければならない場
合においては、出力される符号が画面単位もしくは画素
ブロック単位で固定されたビット数となることが望まれ
る。 【００１２】ここで、前述の係数Ｃを大きくとればＧij
が０となる確率が増加し、符号化されたデータの総ビッ
ト数ＮＢが減少する。この係数Ｃと総ビット数ＮＢとの
関係は、画像によって異なるが何れにしても単純減少関
数であり、平均的な画像について図４（Ｄ）の如き対数
曲線となることが知られている。 【００１３】そこで、所望の総ビット数ＮＢ０を得る、
係数Ｃ0を予測する手法が前述のＪＰＥＧ等により提示
されている。即ち、係数Ｃ1について先ず符号化を行
い、こうして得られた符号の総ビット数ｎｂ１を求め
る。このｎｂ１に基づきＣ0の予測値Ｃ2を計算する。こ
の計算は図４（Ｄ）に示す対数曲線が（Ｃ1，ｎｂ１）
上を通ることから予測することができる。 【００１４】この操作を数回繰返すことにより、所望の
総ビット数ＮＢ０に対して数％程度の誤差の範囲内の符
号量とすることができる。 【００１５】 【発明が解決しようとしている課題】しかしながら、こ
の様に繰返し符号化を行い上記係数Ｃの値を決定する処
理は、非常に時間のかかる処理であり、動画像の様に所
定期間に１画面を必ず伝送しなければならない符号化装
置には適していない。特に、高品位テレビジョン信号の
如くビットレートの極めて高い画像信号を取扱う場合に
はこの様な処理は不可能である。 【００１６】本発明は斯かる背景下に、画像データを量
子化し、該量子化された画像データを符号化する符号化
装置において、高速の処理が可能で、かつ、所定期間毎
のデータ量を所望のデータ量に設定することができる画
像符号化方法及び装置を提供することを目的とする。 【００１７】 【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明の画像符号化装置は、所定画素数で構成され
た画像データを順次入力する入力手段と、前記入力手段
によって入力された画像データを直交変換する変換手段
と、前記変換手段によって直交変換された画像データを
一時記憶する記憶手段と、前記変換手段によって直交変
換された所定単位の画像データを所定の量子化パラメー
タで量子化する第１の量子化手段と、前記第１の量子化
手段によって量子化された前記所定単位の画像データを
可変長符号化した際の第１の符号量を演算する第１の演
算手段と、前記第１の量子化手段によって量子化された
各画素の量子化係数を所定ビット数下位へビットシフト
された前記所定単位の画像データを可変長符号化した際
の第２の符号量を演算する第２の演算手段と、前記所定
の量子化パラメータ、前記第１の符号量、前記ビットシ
フトのビット数及び第２の符号量とに基づいて前記所定
単位の画像データを符号化した際の符号量が所望の符号
量になると予測される量子化パラメータを発生する発生
手段と、前記発生手段により発生された量子化パラメー
タを用いて前記記憶手段に記憶された前記所定単位の画
像データを量子化する第２の量子化手段と、前記第２の
量子化手段によって量子化された前記所定単位の画像デ
ータを可変長符号化する符号化手段とを有し、前記第１
の量子化手段、前記第１の演算手段、前記第２の演算手
段及び前記発生手段が処理を実行している期間、前記第
２の量子化手段及び前記符号化手段は、前記第１の量子
化手段、前記第１の演算手段、前記第２の演算手段及び
前記発生手段が現在処理している所定単位の画像データ
の一つ前に処理した所定単位の画像データに対して処理
を実行していることを特徴とする。 【００１８】また、本発明の画像符号化方法は、画像デ
ータを入力する入力ステップと、該入力された画像デー
タを量子化する量子化ステップと、該量子化された画像
データを符号化した際の符号量を評価する第1の符号量
評価ステップと、該量子化された画像データを所定ビッ
ト数シフトするシフトステップと、ビットシフトされた
画像データを符号化した際の符号量を評価する第2の符
号量評価ステップと、前記第1の符号量評価ステップと
前記第2の符号量評価ステップとの評価結果に応じて量
子化パラメータを決定し、該決定された量子化パラメー
タを用いて前記入力された画像データを量子化し、該量
子化された入力画像データを符号化する符号化ステップ
とを有することを特徴とする。 【００１９】 【発明の実施の形態】本発明の以下に説明する実施例に
よれば画像情報を周波数領域に変換して得た変換データ
を量子化し、該量子化された変換データを可変長符号化
する符号化装置において、あらかじめ複数の制御係数に
より制御する複数の量子化手段と、前記複数の量子化さ
れた変換データを可変長符号化により符号化した際のデ
ータ量を所定期間単位で演算する手段と、前記複数の制
御係数と前記可変長符号化量をもとに第２の複数の制御
係数を演算し発生する出段と第２の複数の制御係数でそ
れぞれ量子化し可変長符号化した出力を選択する手段を
備える構成とした。 【００２０】上述の如く構成することにより、第２の量
子化手段の制御係数は第１の量子化手段の制御係数に比
べ所望の値に近くなり、ほぼ所望の制御係数を得ること
ができる。また、符号化や制御係数の演算を繰返し行う
必要がないので処理は極めて高速に行うことができ、動
画像等の処理にも十分適用することができる。 【００２１】以下、本発明の実施例について具体的に説
明する。図１は本発明の第１の実施例を示すブロック図
である。 【００２２】図中、２０はアナログテレビジョン信号の
入力端子であり、該端子２０から入力されたテレビジョ
ン信号はＡ／Ｄ変換器２２にて８ビットにデジタル化さ
れ、図３のブロック化回路４と同様の動作を行う（８×
８）ブロック化回路２６にて（８×８）の画素ブロック
に分割され、各ブロック毎にＤＣＴ変換回路２８に供給
される。 【００２３】各ブロックの画素データＤ11〜Ｄ88はＤＣ
Ｔ変換回路２８にて、図３の場合と同様に周波数領域に
ついてのデータマトリクスＸ11〜Ｘ88に変換され、ジグ
ザグ走査回路３０に供給される。該ジグザグ走査回路３
０は、図３の１０と同様の動作を行い、ＤＣＴ変換され
たデータマトリクスＸ11〜Ｘ88をＸ11，Ｘ12，Ｘ21，Ｘ
31，Ｘ22，Ｘ13，Ｘ14，Ｘ23，Ｘ32，Ｘ41…Ｘ85，
Ｘ86，Ｘ77，Ｘ68，Ｘ78，Ｘ87，Ｘ88の順で出力する。 【００２４】量子化マトリクス発生回路３６は、前述の
量子化マトリクスＷ11〜Ｗ88を発生する。但し、本実施
例では各量子化回路３２ａ〜３２ｄには既にジグザグ走
査されたデータが入力されるのでこの量子化マトリクス
Ｗ11〜Ｗ88もジグザグ走査に対応した順序で発生され、
乗算回路３８ａ〜３８ｄに供給される。 【００２５】乗算器３８ａ〜３８ｄには、係数演算器４
８より前述の制御係数Ｃとして初期係数Ｃ1〜Ｃ4が供給
される。乗算器３８ａ〜３８ｄでは前記従来例と同様に
量子化マトリクスの出力Ｗ11〜Ｗ88と制御係数Ｃxとそ
れぞれ（Ｗij×Ｃx／Ｃ0）を演算し、量子化回路３２ａ
〜３２ｄへ出力する。量子化器３８ａ〜３８ｄではそれ
ぞれ制御係数Ｃ1〜Ｃ4で制御された量子化ステップでジ
グザグ走査された変換係数を量子化し、可変長符号化器
４０ａ〜４０ｄへ出力する。 【００２６】本実施例にあってはＶＬＣ４０ａ〜４０ｄ
は実際の符号化データは出力せず、図３のＶＬＣ１２と
同様の処理を行った場合の各画面毎の総ビット数情報ｎ
ｂ１〜ｎｂ４のみを出力する。 【００２７】係数演算器４８では、上記ＶＬＣ４０ａ〜
４０ｄより出力されたｎｂ１〜ｎｂ４と前記制御係数Ｃ
1〜Ｃ4を用いて、本来希望とする総ビット数に対する制
御係数Ｃ5を算出し、乗算器３８ｅへ出力する。 【００２８】又、制御係数Ｃ6とＣ7をＣ5の近傍値とし
て乗算器３８ｆ，３８ｇへ出力する一方、スイッチ４４
の端子４４ａ〜４４ｃへも出力する。 【００２９】ただし、Ｃ5をＣn≦Ｃ5≦Ｃn+1とした時Ｃ
6，Ｃ7はＣn≦Ｃ6＜Ｃ5，Ｃ5＜Ｃ7≦Ｃn+1とし、ｎは１
≦ｎ≦３である。 【００３０】乗算器３８ｅ〜３８ｇでは前記乗算器３８
ａ〜３８ｄと同様に量子化マトリクス３６とそれぞれの
制御係数Ｃ5〜Ｃ7で演算した後垂直ブランキング期間内
に量子化器３２ｅ〜３２ｇへ出力する。 【００３１】一方、量子化器３２ｅ〜３２ｇではジグザ
グ走査器３０より出力されたＤＣＴ変換係数を１フレー
ム遅延器３４で１フレーム分遅延したＤＣＴ変換係数が
入力されている。 【００３２】量子化器３２ｅ〜３２ｇでは前記制御係数
Ｃ5〜Ｃ6で制御された量子化ステップで前記変換係数を
量子化し、可変長符号化器４０ｅ〜４０ｇへそれぞれ出
力する。本実施例にあってはＶＬＣ４０ｅ〜４０ｆは実
際の符号化データをエントリーバッファ４２ａ〜４２ｃ
へ出力する一方、総ビット数ｎｂ５〜ｎｂ７を判定器５
０へ出力する。判定器５０では本来希望する総ビット数
以下でかつ一番近い量子化結果を選択する様な出力をス
イッチ４４と４６へ出力する。エントリーバッファ４２
ａ〜４２ｃは判定器５０より判定結果が出るまで符号化
データを蓄積する。スイッチ４４では判定結果により制
御係数を選択しマルチプレクサ５２へ出力する。又スイ
ッチ４６では、符号化データを選択しマルチプレクサ５
２へ出力する。マルチプレクサ５２では制御係数と符号
化データを多重化し出力端子５４へ出力する。 【００３３】（他の実施例）図２は本発明の第２の実施
例を示すブロック図である。第１の実施例と同様の動作
を示すものについては、同一の番号を付し説明は省略す
る。 【００３４】図２中ジグザグ走査器３０から出力された
ＤＣＴ係数は１フレーム遅延器３４へ出力し、量子化器
６０へも出力する。一方、乗算器６２では係数演算器６
４から出力された初期係数Ｃ1と量子化マトリクス器３
６の出力Ｗ11〜Ｗ38とが演算され量子化器６０へ出力さ
れている。量子化器６０では制御係数Ｃ1で制御された
量子化ステップでＤＣＴ変換係数を量子化し可変長符号
化器４０ａ〜４０ｄへ出力する。ここで量子化されたＤ
ＣＴ係数の全ビット数をＫビットとすれば、ＶＬＣ４０
ａにはＫビット出力し、ＶＬＣ４０ｂには（Ｋ−１）ビ
ットをＶＬＣ４０ｂの下位ビットに出力し、ＶＬＣ４０
ｃには（Ｋ−２）ビットをＶＬＣ４０ｃの下位ビット
へ、ＶＬＣ４０ｄには（Ｋ−３）ビットをＶＬＣ４０ｄ
の下位ビットへ出力する。ＶＬＣ４０ａ〜４０ｄでは前
記第１の実施例と同様に符号化データは出力せずに各画
面毎の総ビット数情報ｎｂ１〜ｎｂ４のみを係数演算器
６４へ出力する。ここでＶＬＣ４０ａ〜４０ｄでは量子
化器６０の出力を下位方向へ０〜３ビットシフトして接
続することにより、ＶＬＣ４０ａでは初期制御係数Ｃ1
で制御した量子化出力に対し可変長符号化を行いＶＬＣ
４０ｂでは初期制御係数Ｃ1の２倍のステップサイズで
量子化された量子化出力に対し可変長符号化を行い、Ｖ
ＬＣ４０ｃではＣ1の４倍のステップサイズで、又、Ｖ
ＬＣ４０ｄではＣ1の８倍のステップサイズで量子化さ
れた結果に対して可変長符号化を行っていることに近似
することができる。すなわち、可変長符号化量ｎｂ１〜
ｎｂ４は制御係数Ｃ1，Ｃ1×２，Ｃ1×４，Ｃ1×８で制
御した符号化量を表わしていることになる。 【００３５】係数演算器６４では制御係数Ｃ1，Ｃ1×
２，Ｃ1×４，Ｃ1×８に対しての符号化総数ｎｂ１，ｎ
ｂ２，ｎｂ３，ｎｂ４をもとに本来希望とする符号化量
に対する制御係数Ｃ5を求め、又、制御係数Ｃ5の近傍の
値としてＣ6＝Ｃ5−α，Ｃ7＝Ｃ5＋αとしてＣ6，Ｃ7を
決める。そして制御係数Ｃ5〜Ｃ7を乗算器３８ｅ〜３８
ｇへ出力する。以後の処理は第１の実施例と同様に処理
する。 【００３６】 【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、所
望の符号量に近似できる量子化ステップを俊敏に求める
ことが可能となり、符号化処理スピードを向上させるこ
とができる。また、前記所望の符号量に近似された符号
化データを常に一定間隔で出力することができるので、
連続的に入力される画像データに対して破綻なく処理を
進めることが容易となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明を実施した第１の実施例を示す図。
【図２】本発明の第２の実施例を示す図。
【図３】従来の実施例を示す図。
【図４】図３の符号化方法を説明する図。
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平２−100487（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−114177（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−53666（ＪＰ，Ａ)
特開 平２−132972（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−229990（ＪＰ，Ａ)
特開 昭63−204831（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−3479（ＪＰ，Ａ)
特開 昭64−82768（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−245764（ＪＰ，Ａ)
根本啓次（他１名）「ＤＣＴ符号化方
式の符号量制御方法」電子情報通信学会
秋季全国大会講演論文集、社団法人電子
情報通信学会、1989年８月15日、Ｄ−
45、分冊６、ｐ．６−45
電子情報通信学会「画像通信システ
ム」社団法人電子情報通信学、1990年３
月25日、ｐ．264
辻井重男（他１名）「新ＯＨＭ文庫デ
ィジタル信号処理」株式会社オーム社、
1987年12月20日、ｐ122−124
Claims (1)
- (57)【特許請求の範囲】 【請求項１】 所定画素数で構成された画像データを順
次入力する入力手段と、 前記入力手段によって入力された画像データを直交変換
する変換手段と、 前記変換手段によって直交変換された画像データを一時
記憶する記憶手段と、 前記変換手段によって直交変換された所定単位の画像デ
ータを所定の量子化パラメータで量子化する第１の量子
化手段と、 前記第１の量子化手段によって量子化された前記所定単
位の画像データを可変長符号化した際の第１の符号量を
演算する第１の演算手段と、 前記第１の量子化手段によって量子化された各画素の量
子化係数を所定ビット数下位へビットシフトされた前記
所定単位の画像データを可変長符号化した際の第２の符
号量を演算する第２の演算手段と、 前記所定の量子化パラメータ、前記第１の符号量、前記
ビットシフトのビット数及び第２の符号量とに基づいて
前記所定単位の画像データを符号化した際の符号量が所
望の符号量になると予測される量子化パラメータを発生
する発生手段と、 前記発生手段により発生された量子化パラメータを用い
て前記記憶手段に記憶された前記所定単位の画像データ
を量子化する第２の量子化手段と、 前記第２の量子化手段によって量子化された前記所定単
位の画像データを可変長符号化する符号化手段とを有
し、 前記第１の量子化手段、前記第１の演算手段、前記第２
の演算手段及び前記発生手段が処理を実行している期
間、前記第２の量子化手段及び前記符号化手段は、前記
第１の量子化手段、前記第１の演算手段、前記第２の演
算手段及び前記発生手段が現在処理している所定単位の
画像データの一つ前に処理した所定単位の画像データに
対して処理を実行していることを特徴とする画像符号化
装置。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10460398A JP3397682B2 (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 画像符号化装置 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10460398A JP3397682B2 (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 画像符号化装置 |
Related Parent Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9230191A Division JP3109854B2 (ja) | 1991-04-23 | 1991-04-23 | 画像符号化方法及び装置 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10294873A JPH10294873A (ja) | 1998-11-04 |
| JP3397682B2 true JP3397682B2 (ja) | 2003-04-21 |
Family
ID=14385008
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10460398A Expired - Fee Related JP3397682B2 (ja) | 1998-04-15 | 1998-04-15 | 画像符号化装置 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3397682B2 (ja) |
-
1998
- 1998-04-15 JP JP10460398A patent/JP3397682B2/ja not_active Expired - Fee Related
Non-Patent Citations (3)
| Title |
|---|
| 根本啓次（他１名）「ＤＣＴ符号化方式の符号量制御方法」電子情報通信学会秋季全国大会講演論文集、社団法人電子情報通信学会、１９８９年８月１５日、Ｄ−４５、分冊６、ｐ．６−４５ |
| 辻井重男（他１名）「新ＯＨＭ文庫ディジタル信号処理」株式会社オーム社、１９８７年１２月２０日、ｐ１２２−１２４ |
| 電子情報通信学会「画像通信システム」社団法人電子情報通信学、１９９０年３月２５日、ｐ．２６４ |
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|---|---|
| JPH10294873A (ja) | 1998-11-04 |
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